JP2021030339A - ロボットの制御装置、ロボットの制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
るとともに、該レーダ波が前記協働エリア内の物体に反射することで生成される反射波を受信するレーダ送受信部と、前記レーダ送受信部によって受信される前記反射波に基づいて、前記協働エリア内に存在する物体の反射パワーを演算するレーダデータ処理部と、前記レーダデータ処理部によって演算される前記反射パワーが所定の閾値以上の物体が前記協働エリアに存在する場合に、前記ロボットと前記作業者との干渉を抑制するための処理である干渉抑制処理を実行する制御部と、を備える。ここでいう「所定の閾値」は、例えば、該所定の閾値以上の反射パワーを持つ物体の近傍に作業者の人体の一部(例えば、腕等)が存在すると、レーダ送受信部によって受信される反射波に基づいて作業者の腕等の位置を検知することが困難になると想定される値であり、実験やシミュレーションの結果等に基づく適合作業によって予め定められる値である。
図1を参照して、本発明に係るロボットの制御装置の適用例について説明する。制御装置1は、ロボット2と作業者3とが協働で作業を行うエリア(協働エリアAc)の上方(
例えば、天井5)に設置されたレーダセンサ10により得られるデータ(協働エリアAc内に存在する物体の位置や物体の反射パワー等)に応じて、ロボット2を制御する装置である。斯様な制御装置1は、ロボット2と作業者3との協働により部品の組み付け作業等が行われる工場等において、ロボット2の動作速度等を制御する。例えば、協働エリアAcにおけるロボット2と作業者3との距離が比較的近い場合等に、制御装置1が、ロボット2の動作速度を低下させたり、又はロボット2の動作を停止させたりする。
以下では、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、前述の図1に示したように、本発明に係る制御装置を、工場等で作業者と協働で作業を行うロボットに適用する例について述べる。
図2は、本実施形態における制御装置1の構成例を示すブロック図である。制御装置1は、レーダセンサ10と制御部11とを含んで構成される。レーダセンサ10は、例えば、ミリ波帯の電波(レーダ波)を用いて、対象エリア内に存在する物体の位置や物体の反射パワーを検知するセンサである。本例では、レーダセンサ10は、図1に示したように、ロボット2と作業者3との協働エリアAcを対象エリアとして、物体の位置や物体の反射パワー等を検知する。制御部11は、レーダセンサ10により検知された物体の反射パワーに基づいて、協働エリアAc内に存在する作業者3の腕等の位置を適正に検知するこ
とが可能であるかを判定する。そして、協働エリアAc内に存在する作業者3の腕等の位置を適切に検知することができないと判定された場合には、制御部11は、ロボット2と作業者3との不用意な干渉を抑制するための処理(干渉抑制処理)を実行する。
レーダセンサ10は、例えば、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方
式のレーダセンサである。なお、レーダセンサ10は、FMCW方式以外のレーダセンサ(例えば、パルスドップラ方式のレーダセンサ)であってもよい。本例におけるレーダセンサ10は、図2に示すように、レーダ送受信部10aとレーダデータ処理部10bとを備える。
との差が小さくなる。これにより、レーダ送受信部10aが作業台4の上面に対して傾斜した状態で設置された場合は、レーダ送受信部10aが作業台4の上面に対して垂直な状態で設置された場合に比べ、作業台4からの反射波と作業者3の腕等からの反射波とを分離し易いと言える。斯様な理由により、作業台4が協働エリアAc内に設置される環境では、作業台4の上面に対して傾斜した状態でレーダ送受信部10aを設置することで、作業台4の上面近傍に存在する作業者3の腕等の位置を適切に検知することが可能になる。なお、作業台4の上面に対するレーダ送受信部10aの適切な傾斜角度は、作業台4の材質及び形状、レーダセンサ10の分離分解能、レーダ送受信部10aと作業台4との距離等に応じて異なるため、それらの要素を考慮して決定されることが好ましい。また、協働エリアAc内に複数の作業用設備が配置される環境においては、それら全ての作業用設備から反射波と作業者3の人体からの反射波と分離可能になる状態で、レーダ送受信部10aが設置されればよい。
次に、制御部11について説明する。制御部11は、例えば、プロセッサ及びメモリを含んで構成されるコンピュータである。プロセッサは、例えば、CPU(Central Processing Unit)やDSP(Digital Signal Processor)等である。メモリは、コンピュータ
で読み取り可能な記録媒体であり、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable ROM)、ハードディスクドラ
イブ(HDD、Hard Disk Drive)、リムーバブルメディア等である。メモリには、各種
プログラム等が格納される。メモリに格納されたプログラムをプロセッサが実行し、このプログラムの実行を通じて種々の機能構成が実現される。これにより、所定の目的に合致した機能を制御部11が実現する。なお、制御部11は複数のコンピュータによって構成されていてもよい。
判定する。例えば、判定部11aは、先ず、所定の閾値以上の反射パワーを有する物体(強反射体)が協働エリアAc内に存在するかを判別する。ここでいう「所定の閾値」は、例えば、作業台4等の作業用設備の反射パワーが該所定の閾値以上になると、該作業用設備の近傍に存在する作業者3の腕等の位置をレーダセンサ10によって検知することが困難になると想定される値である。言い換えると、所定の閾値は、作業台4等の作業用設備の反射パワーが該所定の閾値以上になると、作業用設備からの反射波と該作業用設備の近傍に存在する作業者3の腕等からの反射波とを、レーダセンサ10によって分離することが困難になると想定される値である。斯様な所定の閾値の最適値は、作業台4等の作業用設備の材質及び形状、レーダセンサ10の分離分解能、レーダ送受信部10aと作業用設備との距離等に応じて異なる。ただし、レーダセンサ10の分離分解能は、予め把握可能であるため、工場等にレーダセンサ10を設置する際に、作業台4等の作業用設備の反射パワーや作業者3の腕等の反射パワー等を実測し、それらの実測値に基づいて所定の閾値が決定されてもよい。そして、斯様にして決定される所定の閾値以上の反射パワーを有する物体が協働エリアAc内に存在する場合には、判定部11aが、当該協働エリアAc内に存在する作業者3の腕等の位置を適切に検知することができないと判定する。
令を警告部11dへ出力する処理との少なくとも一方を実行すればよい。また、判定部11aによって、レーダセンサ10の設置状態が適切ではないと判定された場合には、データ出力部11bは、上記の処理に加え、レーダセンサ10の設置状態の調整を作業者3に促す警告を行うための指令を警告部11dへ出力する処理を行うようにしてもよい。
次に、本実施例における制御装置1の動作について図6に基づいて説明する。図6は、ロボット2と作業者3とが協働で作業を行っているときに、制御装置1によって繰り返し実行される処理の流れを示すフローチャートである。
リアAc内に存在する物体に関する情報を検出する。すなわち、レーダデータ処理部10bは、反射波の信号及び中間周波数信号の周波数分布に基づいて、協働エリアAc内に存在する物体の存在を検知するとともに、検知された物体の位置(距離及び方位)を演算する。また、レーダデータ処理部10bは、レーダ送受信部10aから受け取った信号に基づいて、反射波の反射パワーを演算する。なお、反射パワーに相関するパラメータとして、例えば、受信電力又は反射率が演算されてもよい。これらのパラメータの演算には、公
知の技術を用いることができる。上記した検知処理で検知された物体の位置や反射パワーに関する情報は、制御部11の判定部11aへ渡される。
る(ステップS106)。例えば、データ出力部11bが、作業者3に対してレーダ送受信部10aの設置状態の調整を促す警告を行うための指令を、警告部11dに出力する。その場合、警告部11dは、レーダ送受信部10aの設置状態の調整を促す文字情報等をディスプレイ等に表示させる処理、又はレーダ送受信部10aの設置状態の調整を促す音声メッセージ等をスピーカ等から出力する処理等を実行する。これにより、作業者は、レーダ送受信部10aの設置状態を適正な状態にすべく調整することができる。その結果、その後の作業効率の低下を抑制することができる。
上記実施形態は、本発明の構成例を例示的に説明するものに過ぎない。本発明は上記の具体的な形態には限定されることはなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
(1) 作業者(3)と協働で作業を行うロボット(2)の制御装置(1)であって、
前記作業者(3)と前記ロボット(2)とが協働で作業を行う領域である協働エリア(Ac)にレーダ波を送信するとともに、該レーダ波が前記協働エリア(Ac)内の物体に反射することで生成される反射波を受信するレーダ送受信部(10a)と、
前記レーダ送受信部(10a)によって受信された前記反射波に基づいて、前記協働エリア(Ac)内に存在する物体の反射パワーを演算するレーダデータ処理部(10b)と、
前記レーダデータ処理部(10b)によって演算される反射パワーが所定の閾値以上である物体が前記協働エリア(Ac)に存在する場合に、前記ロボット(2)と前記作業者(3)との干渉を抑制するための干渉抑制処理を実行する制御部(11)と、
を備える、ロボット(2)の制御装置(1)。
(2) 作業者(3)と協働で作業を行うロボット(2)の制御方法であって、
前記作業者(3)と前記ロボット(2)とが協働で作業を行う領域である協働エリア(Ac)にレーダ波を送信するとともに、該レーダ波が前記協働エリア(Ac)内の物体に反射することで生成される反射波を受信するレーダ送受信ステップ(S101)と、
前記レーダ送受信ステップで受信された前記反射波に基づいて、前記協働エリア(Ac)内に存在する物体の反射パワーを演算するレーダデータ処理ステップ(S102)と、
前記レーダデータ処理ステップで演算された前記反射パワーが所定の閾値以上である物体が前記協働エリア(Ac)に存在する場合に、前記ロボット(2)と前記作業者(3)との干渉を抑制するための処理である干渉抑制処理を実行する制御ステップ(S103、S104)と、
を有する、ロボット(2)の制御方法。
2 ロボット
3 作業者
4 作業台(作業用設備)
10 レーダセンサ
10a レーダ送受信部
10b レーダデータ処理部
11 制御部
11a 判定部
11b データ出力部
11c ロボット制御部
11d 警告部
Claims (7)
- 作業者と協働で作業を行うロボットの制御装置であって、
前記作業者と前記ロボットとが協働で作業を行う領域である協働エリアにレーダ波を送信するとともに、該レーダ波が前記協働エリア内の物体に反射することで生成される反射波を受信するレーダ送受信部と、
前記レーダ送受信部によって受信された前記反射波に基づいて、前記協働エリア内に存在する物体の反射パワーを演算するレーダデータ処理部と、
前記レーダデータ処理部によって演算される前記反射パワーが所定の閾値以上である物体が前記協働エリアに存在する場合に、前記ロボットと前記作業者との干渉を抑制するための処理である干渉抑制処理を実行する制御部と、
を備える、ロボットの制御装置。 - 前記干渉抑制処理は、前記ロボットの動作を停止させる処理を含む、
請求項1に記載のロボットの制御装置。 - 前記干渉抑制処理は、前記作業者へ注意喚起を促す処理を含む、
請求項1又は2に記載のロボットの制御装置。 - 前記協働エリアには、前記ロボットと前記作業者とが協働で作業を行う際に使用される設備である作業用設備が設置されており、
前記所定の閾値は、前記レーダ送受信部が適正な状態で設置されている場合における前記作業用設備の反射パワーより大きい値に設定される、
請求項1から3の何れか1項に記載のロボットの制御装置。 - 前記レーダデータ処理部によって演算される反射パワーが所定の閾値以上である物体が前記協働エリアに存在する場合に、該物体が前記作業用設備であれば、前記制御部は、前記干渉抑制処理に加え、前記レーダ送受信部の設置状態の調整を前記作業者に促す処理を実行する、
請求項4に記載のロボットの制御装置。 - 作業者と協働で作業を行うロボットの制御方法であって、
前記作業者と前記ロボットとが協働で作業を行う領域である協働エリアにレーダ波を送信するとともに、該レーダ波が前記協働エリア内の物体に反射することで生成される反射波を受信するレーダ送受信ステップと、
前記レーダ送受信ステップで受信された前記反射波に基づいて、前記協働エリア内に存在する物体の反射パワーを演算するレーダデータ処理ステップと、
前記レーダデータ処理ステップで演算された前記反射パワーが所定の閾値以上である物体が前記協働エリアに存在する場合に、前記ロボットと前記作業者との干渉を抑制するための処理である干渉抑制処理を実行する制御ステップと、
を有する、ロボットの制御方法。 - 請求項6に記載のロボットの制御方法における各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
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