JP2020199562A - ロボット支援システム、ロボット支援方法及びガイドレール据付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットに発生した障害の状況を正確に確認することができるロボット支援システム、ロボット支援方法及び据付装置を提供する。【解決手段】ロボット支援システムは、通信部１０４と、記憶部１０２と、グラフィック生成部１０５と、表示部１０６と、を備えている。通信部１０４は、関節角度情報及び力覚センサ情報を取得する。グラフィック生成部１０５は、関節角度情報に基づいてロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成する。出力部１０７は、力覚センサ情報とグラフィック生成部が生成した監視用３次元画像を出力する。【選択図】図４

Description

本発明は、作業するロボットを監視及び支援するロボット支援システム、ロボット支援方法及び据付装置に関するものである。

一般に、エレベーターの昇降路内には、乗りかごや釣合おもりの移動をガイドするガイドレールが設置されている。ガイドレールの据付作業は、作業者が昇降路内に設けられた作業床上で行っていた。近年では、作業効率を向上させるために、ロボットを用いてガイドレールの据付作業を行うことが考えられている。

ロボットを用いてガイドレールの据付作業を行う技術としては、たとえば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、芯出し基準検出装置を有するエレベータガイドレール芯出し固定装置の動作を制御する機構制御装置と、監視制御装置と、統括制御装置と、を備えた技術が記載されている。監視制御装置は、エレベータガイドレール芯出し固定装置の動作状態およびガイドレール取付け箇所の状態を、監視手段を用いて監視している。統括制御装置は、機構制御装置と監視制御装置とを統括制御している。

特開平７−２４２３７９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ガイドレールの芯出しを行う装置や、レールブラケットを固定する装置等の多数の装置がガイドレールに近接し、かつ密集して配置されているため、監視装置で取得できる画像に死角が多く発生していた。そのため、特許文献１に記載された技術では、ロボットに障害が発生した際に、その障害の状況を正確に確認することができない、という問題を有していた。

本目的は、上記の問題点を考慮し、ロボットに発生した障害の状況を正確に確認することができるロボット支援システム、ロボット支援方法及び据付装置を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するため、ロボット支援システムは、作業するロボットを監視及び支援するシステムである。ロボット支援システムは、通信部と、記憶部と、グラフィック生成部と、出力部と、を備えている。通信部は、ロボットの関節部の角度情報である関節角度情報及びロボットに設けられた力覚センサが検出したロボットに加わる荷重情報である力覚センサ情報を取得する。記憶部には、ロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルが格納されている。グラフィック生成部は、通信部が取得した関節角度情報に基づいて記憶部に格納されたロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成する。出力部は、力覚センサ情報とグラフィック生成部が生成した監視用３次元画像を出力する。

また、ロボット支援方法は、作業するロボットを監視及び支援する方法において、以下（１）から（３）に示す工程を含む。
（１）ロボットの関節部の角度情報である関節角度情報と、ロボットに設けられた力覚センサが検出したロボットに加わる荷重情報である力覚センサ情報を取得する工程。
（２）取得した関節角度情報に基づいて、予め記憶部に格納されたロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成する工程と、
（３）力覚センサ情報と、生成した監視用３次元画像を出力する工程と、

また、据付装置は、作業対象物に対して作業を行うロボットを備えた据付装置において、ロボットを制御するロボットコントローラと、ロボットに設けられ、ロボットに加わる荷重情報を検出する力覚センサと、ロボットを監視する監視用制御装置と、を備えている。
監視用制御装置は、通信部と、記憶部と、グラフィック生成部と、出力部と、を備えている。通信部は、ロボットコントローラからロボットの関節部の角度情報である関節角度情報及び力覚センサが検出した力覚センサ情報を取得する。記憶部には、ロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルが格納されている。グラフィック生成部は、通信部が取得した関節角度情報に基づいて記憶部に格納されたロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成する。出力部は、力覚センサ情報とグラフィック生成部が生成した監視用３次元画像を出力する。

上記構成のロボット支援システム、ロボット支援方法及び据付装置によれば、ロボットに発生した障害の状況を正確に確認することができる。

第１の実施の形態例にかかる据付装置の全体構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態例にかかる据付装置の作業床の構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態例にかかる据付装置に用いられるロボットを示す斜視図である。 第１の実施の形態例にかかる据付装置の制御系を示すブロック図である。 第１の実施の形態例にかかる据付装置における表示部に表示される表示例を示す図である。 第１の実施の形態例にかかる据付装置におけるガイドレールの据付作業例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態例にかかる据付装置における障害発生時の動作例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態例にかかる据付装置における障害発生時の情報の流れの一例を示す説明図である。 第２の実施の形態例にかかる据付装置における障害発生時の情報の流れの一例を示す説明図である。

以下、実施の形態例にかかる支援システム、支援方法及び据付装置について、図１〜図９を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

１．第１の実施の形態例
１−１．据付装置の構成例
まず、第１の実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかる据付装置の構成について、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本例の据付装置を示す概略構成図である。

図１に示す据付装置は、エレベーターのガイドレールの据付作業を行うガイドレール据付装置である。まず、ガイドレール据付装置１０によって据え付けられるガイドレール２、２及びおもり側ガイドレール３について説明する。

作業対象物の一例を示すガイドレール２は、エレベーターの乗りかごを昇降可能に支持し、おもり側ガイドレール３は、釣合おもりを昇降可能に支持する。そして、ガイドレール２及びもり側ガイドレール３は、昇降路内に立設される。また、ガイドレール２及びおもり側ガイドレール３の下端部は、昇降路の最下部のピット内に固定される。

ガイドレール２、２には、レールブラケット５がレールクリップを介して取り付けられる。レールブラケット５は、アンカーボルト６により昇降路の壁面に固定される。これにより、ガイドレール２、２は、昇降路の壁面にレールブラケット５及びアンカーボルト６を介して固定される。

おもり側ガイドレール３には、おもり側ブラケット７がレールクリップを介して取り付けられる。おもり側ブラケット７は、アンカーボルト８により昇降路の壁面に固定される。これにより、おもり側ガイドレール３は、昇降路の壁面におもり側ブラケット７及びアンカーボルト８を介して固定される。なお、アンカーボルト６、８を壁面に差し込む作業やレールブラケット５やおもり側ブラケット７にアンカーボルト６、８を固定する作業は、ガイドレール据付装置１０により行われる。

ガイドレール据付装置１０は、作業床１１と、全体カメラ１２と、第１ロボット１３と、第２ロボット１４と、制御盤１５と、２つのワインダ１６、１６と、集塵装置２１と、監視用制御装置の一例を示す監視用ＰＣ１００と、を有している。また、ガイドレール据付装置１０は、ガイドレール２やおもり側ガイドレール３の芯出しを行う芯出し装置５８（図４参照）を有している。

作業床１１は、昇降路に立設された２つのガイドレール２、２に摺動可能に支持されている。また、昇降路の最上部には、吊りビーム４が設置されている。吊りビーム４には、２つのワインダ１６、１６が不図示の支持部を介して設置されている。ワインダ１６、１６を制御する制御盤１５は、昇降路の壁面に固定されている。ワインダ１６のワイヤは、作業床１１に設けられたスリング１７に接続される。そして、ワインダ１６が動作することにより、作業床１１がガイドレール２、２に沿って昇降移動する。

図２は、作業床の構成を示す斜視図である。
図２に示すように、作業床１１には、第１ロボット１３と、第２ロボット１４と、集塵装置２１が設置されている。集塵装置２１には、エアコンプレッサ２２が接続されている。そして、集塵装置２１は、作業時に発生する粉塵等を回収する。

また、作業床１１には、レールブラケット５やおもり側ブラケット７（以下、単にブラケット５と称す）が載置されたブラケット台２３や、アンカーボルト６、８やナットが載置されたボルト台２４が設置されている。ブラケット台２３やボルト台２４には、ブラケット５や、アンカーボルト６等の有無を検出する有無検出センサが設けられている。

さらに、作業床１１の上方には、全体カメラ１２が配置されている。そして、全体カメラ１２は、作業床１１の上方から作業床１１全体、すなわち第１ロボット１３及び第２ロボット１４が作業する領域を撮影する。全体カメラ１２は、作業床１１に立設された支持台に設置されていてもよく、あるいは昇降路の上方に設置された吊りビーム４から吊り下げてもよい。また、全体カメラ１２を設置方法としては、エレベーターが設置される建築構造物の階床から昇降路内に向けて吊り下げて設置してもよく、その他各種の方法が適用されるものである。さらに、全体カメラ１２として、ガイドレール２の芯出しを行う芯出し装置５８（図４参照）に設けられたカメラを適用してもよい。

第１ロボット１３及び第２ロボット１４は、複数のアーム部３１と複数の関節を有するロボットであり、例えば、６軸自由度を有する垂直多関節ロボットである。第２ロボット１４は、昇降路にアンカーボルト６、８を差し込むための孔を穿孔すると共に、ナットランナによりアンカーボルト６、８をブラケット５に締結固定する作業を行う。また、第１ロボット１３は、ブラケット５を把持し、ブラケット５の孔にアンカーボルト６、８を通す作業を行う。

図３は、第１ロボット１３を示す斜視図である。
図３に示すように、第１ロボット１３のアーム部３１の先端部には、第１ロボット１３に加わる荷重を検出する力覚センサ３４が設けられている。また、アーム部３１には、ツールチェンジャ３２を介して、ブラケット５を把持可能なグリッパツール３３が着脱可能に接続されている。

さらに、アーム部３１の先端部には、手先カメラ３５が設けられている。手先カメラ３５は、第１ロボット１３におけるアーム部３１の先端部を撮影する。なお、手先カメラ３５としては、通常のカメラを適用してもよく、あるいは撮影した画像に対象物までの距離情報を検出することができる距離画像カメラを適用してもよい。さらに、手先カメラ３５を２台設置し、ゴーグル等を用いてアーム部３１の前方を立体視できるようにしてもよい。

第２ロボット１４にも同様に、力覚センサ３４、ツールチェンジャ３２及び手先カメラ３５が設けられている。なお、第２ロボット１４のツールチェンジャ３２には、ハンマドリルツール３８が着脱可能に取り付けられている。また、第２ロボット１４のツールチェンジャ３２には、ハンマドリルツール３８の他にナットランナを締結するナットランナツール３９（図４参照）が着脱可能に接続される。

１−２．ガイドレール据付装置の制御系
次に、図４を参照してガイドレール据付装置１０の制御系の構成について説明する。
図４は、ガイドレール据付装置１０の制御系を示すブロック図である。

図４に示すように、ガイドレール据付装置１０は、全体カメラ１２、第１ロボット１３、第２ロボット１４、２台のワインダ１６、１６及び集塵装置２１を備えている。また、ガイドレール据付装置１０は、作業床１１の高さを検出する作業床高さセンサ５７や、ガイドレール２やおもり側ガイドレール３の芯出しを行う芯出し装置５８を備えている。さらに、ガイドレール据付装置１０は、第１ロボット１３の動作を制御する第１ロボットコントローラ５１、第２ロボット１４の動作を制御する第２ロボットコントローラ５２を備えている。

また、ガイドレール据付装置１０は、装置全体を制御する作業制御装置の一例を示すＰＬＣ（Programmable Logic Controller）５４と、ＨＵＢ５５と、監視用ＰＣ１００とを有している。ＰＬＣ５４やＨＵＢ５５は、例えば、制御盤１５（図１参照）に収容される。

第１ロボット１３及び第２ロボット１４は、それぞれツールチェンジャ３２、力覚センサ３４、手先カメラ３５、駆動部４１及び通信部４２を有している。第１ロボット１３のツールチェンジャ３２には、グリッパツール３３が着脱可能に装着される。そして、第２ロボット１４のツールチェンジャ３２には、ハンマドリルツール３８やナットランナツール３９が着脱可能に装着される。なお、第１ロボット１３及び第２ロボット１４に装着されるツールとしては、上述したものに限定されるものではなく、その他各種のツールが装着される。

駆動部４１は、第１ロボット１３及び第２ロボット１４におけるアームの軸となる関節部に設けられており、ロボットコントローラ５１、５２からの制御信号に基づいて駆動する。これにより、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の各関節が可動する。

ツールチェンジャ３２、力覚センサ３４、手先カメラ３５及び駆動部４１は、通信部４２に接続されている。力覚センサ３４が検出した力覚センサ情報、手先カメラ３５が撮影した画像情報や駆動部４１が取得した関節角度情報は、通信部４２に出力される。

第１ロボット１３の通信部４２は、シリアル通信６１を介して第１ロボットコントローラ５１に接続されている。また、第２ロボット１４の通信部４２は、シリアル通信６２を介して第２ロボットコントローラ５２に接続されている。そして、通信部４２に出力された情報は、第１ロボットコントローラ５１や第２ロボットコントローラ５２に出力される。また、第１ロボットコントローラ５１や第２ロボットコントローラ５２からの制御信号は、各ロボット１３、１４の通信部４２に出力される。

第１ロボットコントローラ５１及び第２ロボットコントローラ５２は、ＰＬＣ５４にネットワークを介して及びＨＵＢ５５にネットワークを介して接続されている。第１ロボットコントローラ５１及び第２ロボットコントローラ５２は、各ロボット１３、１４の通信部４２を介して取得した情報を、ＰＬＣ５４及びＨＵＢ５５に出力する。また、第１ロボットコントローラ５１及び第２ロボットコントローラ５２は、ＰＬＣ５４及びＨＵＢ５５から制御信号を受信し、各ロボット１３、１４の通信部４２に出力する。

ＰＬＣ５４には、集塵装置２１、ワインダ１６、作業床高さセンサ５７や、ブラケット台２３及びボルト台２４に設けたブラケット５やアンカーボルト６等の有無を検出する有無検出センサと接続されている。ＰＬＣ５４には、作業床高さセンサ５７が検出した作業床１１の高さ情報や、有無検出センサが検出したブラケット５やアンカーボルト６等の有無情報等が出力される。そして、ＰＬＣ５４は、作業床高さセンサ５７から受信した作業床１１の高さ情報に基づいて、ワインダ１６を制御する。さらに、ＰＬＣ５４は、集塵装置２１に制御信号を出力し、昇降路内の粉塵を集塵装置２１によって回収させる。

また、全体カメラ１２や、芯出し装置５８を制御する芯出し装置コントローラ５９は、ＨＵＢ５５に接続されている。全体カメラ１２は、撮影した画像情報をＨＵＢ５５に出力する。また、芯出し装置コントローラ５９は、ＨＵＢ５５から芯出し装置５８の駆動情報をＨＵＢ５５に出力する。

また、ＨＵＢ５５は、ネットワークを介して監視用ＰＣ１００に接続されている。監視用ＰＣ１００は、制御部１０１と、記憶部１０２と、操作部１０３と、通信部１０４と、グラフィック生成部１０５と、表示部１０６と、出力部１０７と、を有している。制御部１０１、記憶部１０２、操作部１０３、通信部１０４、グラフィック生成部１０５及び表示部１０６は、それぞれ情報を送受信可能に接続されている。また、通信部１０４は、ＨＵＢ５５に接続されている。

記憶部１０２には、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の３次元モデルであるロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａ（図８参照）が格納されている。ロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａは、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の動作に応じて可動する。

また、記憶部１０２には、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の周囲に配置される作業床１１、集塵装置２１、エアコンプレッサ２２、ブラケット台２３やボルト台２４の３次元モデルである作業環境３次元モデル１１Ａが格納されている。この作業環境３次元モデル１１Ａは、各装置の設計図面等から予め作成される。

さらに、記憶部１０２には、第１ロボット１３や第２ロボット１４によって据え付けられるガイドレール２、おもり側ガイドレール３、レールブラケット５、おもり側ブラケット７やアンカーボルト６、８の３次元モデルである作業対象物３次元モデル２Ａも格納されている。作業対象物３次元モデル２Ａは、設置されるエレベーターの設計図面から予め作成される。

ここで、ガイドレール２やおもり側ガイドレール３は、昇降路に沿って同一の構成で繰り返し設置される。そのため、ガイドレール据付装置１０は、昇降路に沿って作業床１１が昇降移動することで、同様の作業を繰り返し行う。したがって、作業対象物３次元モデル２Ａとしては、作業床１１が停止した際に、第１ロボット１３及び第２ロボット１４が作業する１作業領域分のガイドレール２やおもり側ガイドレール３等の３次元モデルを作成すればよい。

なお、作業対象物３次元モデル２Ａとして、昇降路に設置される全てのガイドレール２やおもり側ガイドレール３等の３次元モデルを作成し、記憶部１０２に格納してもよい。

グラフィック生成部１０５は、記憶部１０２に格納されたロボット３次元モデル１４Ａ、１４Ｂ、作業環境３次元モデル１１Ａ及び作業対象物３次元モデル２Ａを組み合わせて、監視用３次元画像を生成する。なお、グラフィック生成部１０５は、通信部１０４を介して取得された第１ロボット１３や第２ロボット１４の関節角度情報に基づいてロボット３次元モデル１４Ａ、１４Ｂを可動させて、作業環境３次元モデル１１Ａ及び作業対象物３次元モデル２Ａと組み合わせる。

出力部１０７は、制御部１０１の制御のもと、各種情報を表示部１０６に出力し、表示部１０６に各種情報を表示させる。

図５は、表示部１０６に表示される表示例を示す図である。
図５に示すように、表示部１０６には、例えば、力覚センサウィンドウ１０６ａと、第１手先カメラウィンドウ１０６ｂと、第２手先カメラウィンドウ１０６ｃと、全体カメラウィンドウ１０６ｄと、グラフィック表示ウィンドウ１０６ｅが表示される。

力覚センサウィンドウ１０６ａには、第１ロボット１３及び第２ロボット１４のうち選択したロボットの力覚センサ３４から力覚センサ情報が表示される。第１手先カメラウィンドウ１０６ｂには、第１ロボット１３に設けた手先カメラ３５が撮影した画像が表示される。第２手先カメラウィンドウ１０６ｃには、第２ロボット１４に設けた手先カメラ３５が撮影した画像が表示される。

また、全体カメラウィンドウ１０６ｄには、全体カメラ１２が撮影した画像が表示される。そして、グラフィック表示ウィンドウ１０６ｅには、グラフィック生成部１０５によって生成された監視用３次元画像が表示される。なお、グラフィック表示ウィンドウ１０６ｅには、監視用３次元画像が視点を変更可能に表示される。

また、表示部１０６には、操作部１０３が表示される。操作部１０３は、第１ロボット１３や第２ロボット１４の手動操作モード時に、作業者によって操作される。これにより、監視用ＰＣ１００によって第１ロボット１３や第２ロボット１４を遠隔操作することができる。

この監視用ＰＣ１００、全体カメラ１２や、第１ロボット１３及び第２ロボット１４に設けた手先カメラ３５により第１ロボット１３及び第２ロボット１４の作業を支援するロボット支援システムが構成される。

１−３．ガイドレール据付装置の据付作業の一例
次に、上述した構成を有するガイドレール据付装置１０におけるガイドレール２及びおもり側ガイドレール３の据付作業例について図６を参照して説明する。
図６は、ガイドレール据付装置１０におけるガイドレール２及びおもり側ガイドレール３の据付作業例を示すフローチャートである。なお、図６に示す作業例では、芯出し装置５８によるガイドレール２やおもり側ガイドレール３の芯出し作業が完了した例を説明する。

図６に示すように、まず、ＰＬＣ５４は、作業床高さセンサ５７から受信した作業床１１の高さ情報に基づいて、ワインダ１６を駆動させる。そして、ＰＬＣ５４は、予め決められたブラケット５の取り付け高さまで作業床１１を移動させる（ステップＳ１１）。次に、第２ロボット１４に装着されたハンマドリルツール３８によって昇降路の壁面にアンカーボルト６、８を差し込むための、穿孔を行う（ステップＳ１２）。

次に、第１ロボット１３に装着されたグリッパツール３３によってアンカーボルト６、８を把持し、ステップＳ１２の処理において第２ロボット１４で穿孔した孔にアンカーボルト６、８を設置する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の処理の間、第２ロボット１４のハンマドリルツール３８には、アンカー打撃ツールが取り付けられる。

ステップＳ１３の処理が終了すると、第２ロボット１４のアンカー打撃ツールによってアンカーボルト６、８を打撃し、アンカーボルト６、８を昇降路の壁面に打設する（ステップＳ１４）。次に、第１ロボット１３のグリッパツール３３によってブラケット５を把持し、ブラケット５をアンカーボルト６、８に設置する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の処理では、ブラケット５の穴をアンカーボルト６、８に通す。

また、ステップＳ１５の処理で第１ロボット１３がブラケット５を設置する間に、第２ロボット１４は、ツールチェンジャ３２からハンマドリルツール３８を取り外す。そして、第２ロボット１４は、ツールチェンジャ３２にナットランナツール３９を装着する。

そして、ステップＳ１５の処理が終了すると、第２ロボット１４のナットランナツール３９により、アンカーボルト６、８にナットを挿入し、締結する。これにより、ブラケット５がナットを介してアンカーボルト６、８に固定される（ステップＳ１６）。次に、レールクリップを用いてブラケット５にガイドレール２を固定する（ステップＳ１７）。

次に、ＰＬＣ５４は、同じ取り付け高さの全てのブラケット５の固定作業が終了したか否かを判断する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の処理において、同じ取り付け高さにおいて固定作業が残っているブラケット５があるとＰＬＣ５４が判断した場合（ステップＳ１８のＮＯ判定）、ステップＳ１２の処理まで戻る。

また、ステップＳ１８の処理において、同じ取り付けた高さにおいて全てのブラケット５の固定作業が終了したとＰＬＣ５４が判断した場合（ステップＳ１８のＹＥＳ判定）、ＰＬＣ５４は、昇降路内における全てのブラケット５の固定作業が終了したか否かを判断する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９の処理において、ブラケット５の固定作業が終了していないとＰＬＣ５４が判断した場合（ステップＳ１９のＮＯ判定）、ステップＳ１１の処理に戻り、作業床１１を所定の高さまで移動させる。

これに対して、ステップＳ１９の処理において、全てのブラケット５の固定作業が終了したとＰＬＣ５４が判断した場合（ステップＳ１９のＹＥＳ判定）、ガイドレール据付装置１０におけるガイドレール２やおもり側ガイドレール３の据付作業が完了する。このように、ガイドレール２やおもり側ガイドレール３の据付作業を、ガイドレール据付装置１０によって自動的に行うことができる。

上述した据付作業の中で、ハンマドリルツール３８による穿孔作業や、ナットランナツール３９による締結作業は、作業時の反力が大きく、第２ロボット１４のアーム部３１に対する負荷が大きい。そのため、第２ロボット１４が過負荷により停止する可能性がある。

１−４．ロボットの障害発生時におけるガイドレール据付装置１０の動作例
次に、第１ロボット１３又は第２ロボット１４に障害が発生した際のガイドレール据付装置１０の動作例について、図５、図７及び図８を参照して説明する。
図７は、障害発生時の動作例を示すフローチャートである。図８は、障害発生時の情報の流れの一例を示す説明図である。

図７及び図８に示すように、作業時の過負荷により、例えば、第１ロボット１３に障害が発生した場合、障害が発生した第１ロボット１３を制御する第１ロボットコントローラ５１は、ＰＬＣ５４及びＨＵＢ５５に障害発生信号を出力する（ステップＳ３１）。また、監視用ＰＣ１００の通信部１０４は、ＨＵＢ５５から障害発生信号を受信する。

次に、ＰＬＣ５４は、ロボットコントローラ５１、５２に停止信号を出力し、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の動作を停止させる（ステップＳ３２）。さらに、ＰＬＣ５４は、第１ロボット１３と第２ロボット１４の操作を手動操作モードに切り替える（ステップＳ３３）。

監視用ＰＣ１００の通信部１０４は、第１ロボットコントローラ５１から、障害発生時点での第１ロボット１３の力覚センサ３４が検出した力覚センサ情報と、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の関節角度情報を取得する（ステップＳ３４）。

次に、監視用ＰＣ１００のグラフィック生成部１０５は、障害発生時点での監視用３次元画像を生成する（ステップＳ３５）。すなわち、グラフィック生成部１０５は、記憶部１０２に予め格納されてロボット３次元モデル、作業環境３次元モデル１１Ａ及び作業対象物３次元モデル２Ａを取得する。そして、グラフィック生成部１０５は、ステップＳ３４の処理で取得した関節角度情報に基づいてロボット３次元モデルを可動させる。

次に、グラフィック生成部１０５は、可動させたロボット３次元モデル１４Ａ、１４Ｂ、作業環境３次元モデル１１Ａ及び作業対象物３次元モデル２Ａを組み合わせて、監視用３次元画像を生成する。そして、グラフィック生成部１０５は、生成した監視用３次元画像を制御部１０１に出力する。

また、監視用ＰＣ１００の通信部１０４は、ＨＵＢ５５を介して全体カメラ１２が撮影した全体画像情報を取得する（ステップＳ３６）。さらに、監視用ＰＣ１００の通信部１０４は、ＨＵＢ５５を介して、障害が発生していない第２ロボット１４の手先カメラ３５から手先カメラ情報を取得する（ステップＳ３７）。

次に、監視用ＰＣ１００の制御部１０１の出力部１０７は、生成した監視用３次元画像や、取得した力覚センサ情報、全体画像情報、手先カメラ情報を表示部１０６に出力する。そして、出力部１０７は、図５に示すように、監視用３次元画像や、取得した力覚センサ情報、全体画像情報、手先カメラ情報を表示部１０６に表示させる（ステップＳ３８）。次に、作業者は、表示部１０６に表示された各種情報に基づいて、第１ロボット１３に発生した障害解消作業を行う（ステップＳ３９）。上述した工程を行うことで、第１ロボット１３に発生した障害を確認し、障害を解消することができる。

ステップＳ３９の障害解消作業では、作業者は、力覚センサ情報から第１ロボット１３に加わる力の方向を判断することができる。さらに、グラフィック表示ウィンドウ１０６ｅに表示された監視用３次元画像のロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａから障害が発生した際の第１ロボット１３及び第２ロボット１４の姿勢を確認することができる。これにより、第１ロボット１３に発生した障害の状況を正確に確認することができる。

さらに、力覚センサ情報から第１ロボット１３に加わる力の方向を判断することができるため、第１ロボット１３に加わり力が小さくなる方向に第１ロボット１３を操作することで、第１ロボット１３の過負荷の原因を取り除くことができる。この際、全体カメラ１２が撮影した全体画像情報や、監視用３次元画像の視点を変えて確認することで、第１ロボット１３を操作した場合における、第１ロボット１３と周囲との干渉を確認することができる。

また、障害が発生していない第２ロボット１４を操作することで、第２ロボット１４の手先カメラ３５によって第１ロボット１３に発生した障害箇所の画像を取得することができる。その結果、第１ロボット１３に発生した障害の状況を詳細に確認することができる。

さらに、第１ロボット１３や第２ロボット１４に設けられた各種ツールは、ツールチェンジャ３２を介して着脱可能に装着されている。そのため、上述した解消作業により第１ロボット１３の障害が解消できない場合は、監視用ＰＣ１００から第１ロボットコントローラ５１に対して、ツールチェンジャ３２から作業ツールの切り離し指令を出力する。これにより、作業ツールがツールチェンジャ３２から切り離すことができ、その後、作業者が作業ツールを回収することで障害を解消することができる。

なお、グラフィック生成部１０５は、障害が発生した時の関節角度情報に基づいて、第１ロボット１３や第２ロボット１４のロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａを可動させる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、監視用ＰＣ１００の通信部１０４は、ロボットコントローラ５１、５２から作業中の第１ロボット１３及び第２ロボット１４の関節角度情報を常時取得してもよい。そして、グラフィック生成部１０５は、ロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａの姿勢を作業中の第１ロボット１３及び第２ロボット１４の姿勢と常に同期させてもよい。

また、監視用ＰＣ１００と、ロボットコントローラ５１、５２及びＰＬＣ５４との情報の送受信は、公衆ネットワークにより行ってもよい。これにより、監視用ＰＣ１００を作業現場の近くに設ける必要がなくなり、監視用ＰＣを作業現場とは遠隔地に配置することができる。そのため、例えば、サービスセンターのような場所で監視用ＰＣ１００を管理し、複数の作業現場の各ロボットの作業を集中して監視することができる。

上述した動作例では、第１ロボット１３に障害が発生した例を説明したが、第２ロボット１４に障害が発生した場合でも、その動作は同様であるため、その説明は省略する。

２．第２の実施の形態例
次に、図９を参照して第２の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置について説明する。
図９は、第２の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置における障害発生時の情報の流れの一例を示す説明図である。

この第２の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０Ｂが第１の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０と異なる点は、第１ロボット１３及び第２ロボット１４にブレーキ解除ユニット４７を設けた点である。そのため、ここではブレーキ解除ユニット４７について説明し、第１の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０と共通する部分には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

一般的に、ロボット１３、１４のアームの各関節に配置された駆動部４１は、ブレーキを有している。そして、ロボットコントローラ５１、５２は、監視用ＰＣ１００やＰＬＣ５４から停止信号を受信した場合、ロボット１３、１４のブレーキを作動させて、ロボット１３、１４の動作を停止させている。

図９に示すように、第２の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０Ｂの第１ロボット１３Ｂ及び第２ロボット１４Ｂには、ブレーキ解除ユニット４７が設けられている。なお、その他の構成は、第１の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０と同様であるため、第１の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０と共通する部分には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

第２の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０Ｂでは、障害が発生したロボット１３Ｂ、１４Ｂを制御するロボットコントローラ５１、５２に、ブレーキ解除指令を監視用ＰＣ１００が出力する。なお、ブレーキ解除指令は、作業者が監視用ＰＣを操作して行ってもよく、監視用ＰＣ１００の制御部１０１が障害の状態を判断して、指令を出力してもよい。

ブレーキ解除指令を受信したロボットコントローラ５１、５２は、第１ロボット１３Ｂ又は第２ロボット１４Ｂに設けたブレーキ解除ユニット４７を制御し、駆動部４１に設けたブレーキを解除する。これにより、障害が発生したロボット１３Ｂ、１４Ｂの各関節が移動可能となる。そして、障害が発生していない他のロボット１３Ｂ、１４Ｂを操作し、障害が発生したロボット１３Ｂ、１４Ｂのアーム部を押圧することで、障害を解消することができる。

また、障害が発生していない他のロボット１３Ｂ、１４Ｂを操作する際も、グラフィック生成部１０５によって生成した監視用３次元画像を確認することで、ロボット１３Ｂ、１４Ｂと周囲との干渉を確認することができる。さらに、力覚センサ情報を確認することで、障害が発生したロボット１３Ｂ、１４Ｂのアーム部を押圧する方向を確認することができる。

このようなガイドレール据付装置１０Ｂによっても、上述した第１の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

なお、上述した実施の形態例では、第１ロボット１３と第２ロボット１４の２台のロボットを設けた例を説明したが、作業を行うロボットの数は、２台に限定されるものではない。例えば、１台、あるいは３台以上のロボットを設けてもよい。そして、監視用ＰＣ１００は、１台のロボット、あるいは３台以上のロボットの状態を監視する。

さらに、据付装置として、ガイドレールの据付作業を行うガイドレール据付装置を適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。据付装置としては、例えば、昇降路内にエレベーターのドアハンガーを据え付けるドアハンガー据付装置等のロボットにより据付作業を行うその他各種の据付装置が適用されるものである。そして、作業対象物としては、ガイドレールに限定されるものではなく、例えば、ドアハンガーや、ドアハンガーを固定するハンガーブラケット等その他各種の部材が適用される。

また、上述した実施の形態例では、出力部１０７から出力された各種情報を表示する表示部１０６を設けた例を説明したが、これに限定されるものではなく、表示部１０６を有していなくてもよい。例えば、出力部１０７は、作業を行う作業者が有する携帯情報端末や、ＰＣ等の外部装置に各種情報を出力してもよい。そして、出力部１０７は、外部装置の表示部に監視用３次元画像、力覚センサ情報、全体画像情報、手先カメラ情報等を表示させてもよい。

さらに、ロボット支援システム及び支援方法としては、据付作業を行うロボットに適用される例に限定されるものではなく、例えば、原子炉内等の人が入り込めない場所で作業を行うロボット等その他各種の作業ロボットに適用できるものである。

２…ガイドレール（作業対象物）、 ２Ａ…作業対象物３次元モデル、 ３…おもり側ガイドレール（作業対象物）、 ４…吊りビーム、 ５、７…ブラケット（作業対象物）、 ６、８…アンカーボルト（作業対象物）、 １０、１０Ｂ…ガイドレール据付装置、 １１…作業床、 １１Ａ…作業環境３次元モデル、 １２…全体カメラ、 １３…第１ロボット、 １３Ａ、１４Ａ…ロボット３次元モデル、 １４…第２ロボット、 １６…ワインダ、 ２１…集塵装置、 ３１…アーム部、 ３２…ツールチェンジャ、 ３３…グリッパツール、 ３４…力覚センサ、 ３５…手先カメラ、 ３８…ハンマドリルツール、 ３９…ナットランナツール、 ４１…駆動部、 ４２…通信部、 ４７…ブレーキ解除ユニット、 ５１、５２…ロボットコントローラ、 ５４…ＰＬＣ（作業制御装置）、 ５５…ＨＵＢ、 ５８…芯出し装置、 １００…監視用ＰＣ（監視用制御装置）、 １０１…制御部、 １０２…記憶部、 １０３…操作部、 １０４…通信部、 １０５…グラフィック生成部、 １０６…表示部、 １０６ａ…力覚センサウィンドウ、 １０６ｂ…第１手先カメラウィンドウ、 １０６ｃ…第２手先カメラウィンドウ、 １０６ｄ…全体カメラウィンドウ、 １０６ｅ…グラフィック表示ウィンドウ、 １０７…出力部

Claims (14)

1. 作業するロボットを監視及び支援するロボット支援システムにおいて、
   前記ロボットの関節部の角度情報である関節角度情報及び前記ロボットに設けられた力覚センサが検出した前記ロボットに加わる荷重情報である力覚センサ情報を取得する通信部と、
   前記ロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルが格納された記憶部と、
   前記通信部が取得した前記関節角度情報に基づいて前記記憶部に格納された前記ロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成するグラフィック生成部と、
   前記力覚センサ情報と前記グラフィック生成部が生成した前記監視用３次元画像を出力する出力部と、
   を備えたロボット支援システム。
2. 前記記憶部には、前記ロボットが作業を行う作業環境の３次元モデルである作業環境３次元モデルと、前記ロボットが作業を行う作業対象物の３次元モデルである作業対象物３次元モデルが格納されており、
   前記グラフィック生成部は、前記ロボット３次元モデル、前記作業環境３次元モデル及び前記作業対象物３次元モデルを組み合わせて前記監視用３次元画像を生成する
   請求項１に記載のロボット支援システム。
3. 前記通信部は、前記ロボットが作業する領域を撮影する全体カメラから全体画像情報を取得し、
   前記出力部は、前記全体画像情報を出力する
   請求項１に記載のロボット支援システム。
4. 前記通信部は、前記ロボットのアーム部に設けられた手先カメラから手先カメラ情報を取得し、
   前記出力部は、前記手先カメラ情報を出力する
   請求項１に記載のロボット支援システム。
5. 前記出力部から出力された各種情報を表示する表示部をさらに備えた
   請求項１に記載のロボット支援システム。
6. 作業するロボットを監視及び支援するロボット支援方法において、
   前記ロボットの関節部の角度情報である関節角度情報と、前記ロボットに設けられた力覚センサが検出した前記ロボットに加わる荷重情報である力覚センサ情報を取得する工程と、
   取得した前記関節角度情報に基づいて、予め記憶部に格納された前記ロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成する工程と、
   前記力覚センサ情報と、生成した前記監視用３次元画像を出力する工程と、
   を含むロボット支援方法。
7. 作業対象物に対して作業を行うロボットを備えた据付装置において、
   前記ロボットを制御するロボットコントローラと、
   前記ロボットに設けられ、前記ロボットに加わる荷重情報を検出する力覚センサと、
   前記ロボットを監視する監視用制御装置と、を備え、
   前記監視用制御装置は、
   前記ロボットコントローラから前記ロボットの関節部の角度情報である関節角度情報及び前記力覚センサが検出した力覚センサ情報を取得する通信部と、
   前記ロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルが格納された記憶部と、
   前記通信部が取得した前記関節角度情報に基づいて前記記憶部に格納された前記ロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成するグラフィック生成部と、
   前記力覚センサ情報と前記グラフィック生成部が生成した前記監視用３次元画像を出力する出力部と、
   を備えた据付装置。
8. 前記記憶部には、前記ロボットが作業を行う作業環境の３次元モデルである作業環境３次元モデルと、前記作業対象物の３次元モデルである作業対象物３次元モデルが格納されており、
   前記グラフィック生成部は、前記ロボット３次元モデル、前記作業環境３次元モデル及び前記作業対象物３次元モデルを組み合わせて前記監視用３次元画像を生成する
   請求項７に記載の据付装置。
9. 前記ロボットが作業する領域を撮影する全体カメラをさらに備え、
   前記通信部は、前記全体カメラが撮影した全体画像情報を取得し、
   前記出力部は、前記全体画像情報を出力する
   請求項８に記載の据付装置。
10. 前記ロボットは、複数台設けられ、
    複数の前記ロボットのうち少なくとも一台のロボットには、手先カメラが設けられ、
    前記通信部は、前記手先カメラから手先カメラ情報を取得し、
    前記出力部は、前記手先カメラ情報を出力する
    請求項７に記載の据付装置。
11. 前記手先カメラは、前記ロボットに複数設けられる
    請求項１０に記載の据付装置。
12. 前記手先カメラは、撮影した画像に対象物までの距離情報を検出することができる距離画像カメラである
    請求項１０に記載の据付装置。
13. 前記ロボットの関節に配置されたブレーキを解除するブレーキ解除ユニットを備え、
    前記ロボットコントローラは、前記監視用制御装置から出力されたブレーキ解除指令に基づいて、前記ブレーキ解除ユニットを制御し、前記ブレーキを解除する
    請求項７に記載の据付装置。
14. 前記出力部から出力された各種情報を表示する表示部をさらに備えた
    請求項７に記載の据付装置。

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