JP2022121739A - ロボット操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用の操作端末を用いることを可能にしつつ、ユーザが操作端末を用いてロボットを操作する際に非常停止スイッチから離れた位置へと移動することを抑制する。【解決手段】ロボットコントローラ３は、非常停止用の信号ライン３１が開放状態になるとロボット２の動作を強制停止する。携帯可能な操作端末１０は、動作用信号を通信によりロボットコントローラ３に与える。非常停止スイッチ１１は、ユーザによる操作に応じて信号ライン３１を開放状態にする。接続部１２は、非常停止スイッチ１１と操作端末１０とを有線で接続する。非常停止スイッチ１１および操作端末１０が接続部１２を介して接続されていない状態では信号ライン３１が開放状態となる。非常停止スイッチ１１および操作端末１０が接続部１２を介して接続された状態において、操作端末１０は、信号ライン３１を閉鎖状態とすることが可能となるように構成される。【選択図】図２

Description

本発明は、ユーザによる入力操作に基づいてロボットを動作させるための動作用信号を出力してロボットコントローラに与えるロボット操作装置に関する。

例えば産業用のロボットシステムにおいては、ロボットを手動により動作させることが可能となっている。このような動作は、例えば教示作業、つまりティーチングなどを行う際に利用される。この場合、ユーザは、ロボットを制御するロボットコントローラに接続される専用の教示端末であるティーチングペンダントなどを用いて、手動でロボットの操作を行うことになる。ティーチングペンダントを用いてロボットの動作についての教示作業を行うとき、作業者が危険な事態に陥ったりした場合にロボットを緊急に停止する必要がある。このような事情から、ティーチングペンダントでは、ロボットを緊急停止するための非常停止スイッチを備えることが必須となっている。

ところで、最近、タッチ入力を行い得るスマートフォン、タブレット端末などの安価で携帯可能な操作端末（以下、スマートデバイスと呼ぶ）が普及しており、ロボットの教示作業時の表示および入力用のデバイスとして用いることが注目されている（例えば特許文献１参照）。この場合、スマートデバイスにロボットを操作するための入出力インターフェースとしてアプリケーションソフトを格納させる。そして、スマートデバイスのタッチパネル上での入力操作に基づいて、ロボットを動作させるための動作用信号を出力し、無線通信によりロボットコントローラに与える。ロボットコントローラは、その動作用信号に応じてロボットの関節や手先を動作させることを行う。

特許第６２１８９７３号公報

ティーチングペンダントの場合、専用の教示端末であることから、非常停止スイッチを一体化した構成とすることが可能であった。しかし、汎用のスマートデバイスをロボット操作装置として用いる場合、非常停止スイッチを一体化することはできず、スマートデバイスとは別体として、非常停止スイッチを設ける必要がある。この場合、次のような問題が生じるおそれがある。

すなわち、この場合、動作用信号が無線通信によりロボットコントローラへ与えられるようになっているため、ユーザは、比較的自由に移動することが可能である。そのため、ユーザは、操作に集中し過ぎた場合などに、スマートデバイスとは別体である非常停止スイッチから離れた位置へと移動する可能性がある。そうすると、ユーザは、非常停止スイッチを即座に操作することができない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、汎用の操作端末を用いることを可能にしつつ、ユーザが操作端末を用いてロボットを操作する際に非常停止スイッチから離れた位置へと移動することを抑制することができるロボット操作装置を提供することにある。

実施形態のロボット操作装置は、ユーザによる入力操作に基づいてロボットを動作させるための動作用信号を出力してロボットコントローラに与える。この場合、ロボットコントローラは、非常停止用の信号ラインが強制停止に対応した第１状態になるとロボットの動作を強制停止する構成となっている。上記ロボット操作装置は、入力操作に基づいて動作用信号を生成し、その動作用信号を通信によりロボットコントローラに与える操作端末と、ユーザによる操作に応じて信号ラインを第１状態にする非常停止スイッチと、を備える。

上記構成では、操作端末は携帯可能な端末であり、また、非常停止スイッチは、操作端末とは別体として設けられる。したがって、上記構成では、操作端末として、汎用の操作端末を用いることができる。ただし、汎用の操作端末を用いる構成では、前述したように、ユーザが非常停止スイッチから離れた位置へと移動してしまうおそれがある。そこで、上記構成では、このような問題への対策として次のような工夫が施されている。

すなわち、上記構成のロボット操作装置は、非常停止スイッチと操作端末とを有線で接続する接続部を備えている。そして、非常停止スイッチおよび操作端末が接続部を介して接続されていない状態（以下、非接続状態と呼ぶ）では、信号ラインが第１状態となる。また、非常停止スイッチおよび操作端末が接続部を介して接続された状態（以下、接続状態と呼ぶ）において、操作端末は、信号ラインを第１状態とは異なる第２状態とすることが可能となる。

上記構成によれば、非接続状態では、非常停止スイッチの操作状態に関係なくロボットの動作が強制停止された状態となる。そのため、非接続状態では、ユーザは、操作端末を用いてロボットの操作を行うことができない。一方、接続状態では、非常停止スイッチが操作されない限りロボットの動作が強制停止されることはない。そのため、接続状態では、ユーザは、操作端末を用いてロボットの操作を行うことが可能となる。

このようなことから、上記構成では、ユーザは、操作端末を用いてロボットの操作を行う際、接続状態が維持される範囲でしか移動することはできず、その移動範囲は制約される。仮に、操作端末を用いてロボットの操作を行っていたユーザが、その操作に集中するあまり、上述した範囲を超えて移動した場合には、接続状態が維持できなくなり非接続状態となる。そうすると、ロボットコントローラによりロボットの動作が強制停止されるため、ユーザは、操作端末を用いたロボットの操作を行うことができなくなる。

また、上記構成では、ユーザは、接続部を介して非常停止スイッチと操作端末とを有線で接続する必要があり、そのような接続作業を行う際、非常停止スイッチの存在を否が応でも認識することになる。仮に、非常停止スイッチと操作端末とが無線接続される構成である場合、ユーザは、このような接続作業を行う必要がないため、非常停止スイッチの存在を認識できない可能性があり、非常停止スイッチを自身の近くに置くという発想自体が欠如するおそれがある。

これに対し、上記構成によれば、ユーザに対し、非常停止スイッチを自身の近くに置いた状態でロボットの操作を行うという本来あるべき姿を強く意識させることができる。その結果、ユーザが操作端末を用いてロボットの操作を行う際には、必ず、ユーザの付近に非常停止スイッチが存在することとなり、ユーザは、非常停止スイッチを即座に操作することが可能となる。このように、上記構成によれば、汎用の操作端末を用いることを可能にしつつ、ユーザが操作端末を用いてロボットを操作する際に非常停止スイッチから離れた位置へと移動することを抑制することができるという優れた効果が得られる。

また、この場合、非接続状態では、信号ラインが第１状態となるように構成されているため、操作端末を用いてロボットの操作を行っていたユーザが、その操作に集中するあまり、接続状態が維持できなくなる位置まで移動すると、操作端末によるロボットの操作ができなくなるだけでなく、ロボットの動作が即座に強制停止されるため、安全性を一層高めることができる。

実施形態のロボット操作装置においては、非常停止スイッチおよび操作端末が接続部を介して接続された状態において、操作端末は、信号ラインを通じてＩＤ信号をロボットコントローラへと送信することが可能となるように構成されている。また、ロボットコントローラは、ＩＤ信号を受信すると操作端末から与えられる動作用信号の受付を許可するように構成されている。

上記構成によれば、接続状態では、操作端末からロボットコントローラへとＩＤ信号が送信されることにより、ロボットコントローラは、その操作端末から与えられる動作用信号の受付を許可する。このような構成によれば、接続部を介して非常停止スイッチと接続された操作端末とは異なる別の操作端末から動作用信号が出力されていたとしても、ロボットコントローラがその別の操作端末による動作用信号の受付を誤って許可してしまいロボットが誤動作するといった不具合が生じるおそれがない。

実施形態のロボット操作装置においては、ロボットコントローラは、信号ラインが第１状態となる時間が所定の判定時間以上継続するとロボットの動作を強制停止する構成となっている。この場合、接続部は、そのオンオフに応じて信号ラインの状態を第１状態および第１状態とは異なる第２状態に変化させるスイッチング素子を備え、操作端末は、スイッチング素子を判定時間よりも短い時間でオンオフすることによりＩＤ信号の送信を行うようになっている。

このようにすれば、操作端末からオンオフ可能なスイッチング素子を接続部に設けるだけで、汎用の操作端末から非常停止用の信号ラインを用いてＩＤ信号を送信可能とすることができる。なお、上記構成では、ＩＤ信号が送信される際、信号ラインが第１状態となる期間が生じるものの、上述したように判定時間よりも短い時間でスイッチング素子がオンオフされることから、ロボットコントローラにおいて強制停止として誤って認識されることはない。

実施形態のロボット操作装置においては、操作端末は、非常停止スイッチおよび操作端末が接続部を介して接続された状態で最初に実行されるイニシャル処理の一部として信号ラインを通じたＩＤ信号の送信を実行し、その後は、信号ラインを通じたＩＤ信号の送信を実行しないようになっている。

このようにすれば、次のような効果が得られる。すなわち、前述した構成では、判定時間を、スイッチング素子のオンオフの時間に比べて十分に長い時間とすれば、ＩＤ信号送信時において強制停止として誤認識される可能性を極めて低くすることができる。しかしながら、判定時間をむやみに長くすると、非常停止スイッチが操作された際にロボットが強制停止されるまでの時間が長くなる可能性があり、その場合、安全性が低下するおそれがある。

ただし、この場合、非常停止用の信号ラインを通じたＩＤ信号の送信は、ロボットが未だ動作を開始していないイニシャル処理の際にしか実行されることはない。そのため、次のような理由から、判定時間を比較的短い時間に設定しておくことが可能となる。すなわち、判定時間を短くすると、誤認識が生じる可能性が高まる。しかし、この場合、仮に、ロボットコントローラがイニシャル処理において実行されるＩＤ信号の送信時において強制停止として誤認識したとしても、そもそもロボットの動作は開始されていないため、意図せずに強制停止となっても問題が生じることはない。このように、上記構成によれば、判定時間を比較的短い時間に設定することが可能となるため、安全性を一層向上させることができる。

実施形態のロボット操作装置は、非常停止スイッチおよび操作端末が接続部を介して接続されていない状態において非常停止スイッチに取り付けられることにより信号ラインを第２状態とする状態固定部を備えている。このような構成によれば、操作端末を用いたロボットの手動操作を行わないとき、例えばロボットを自動で動作させる際、非常停止スイッチに対して状態固定部を取り付ければ、その非常停止スイッチを単体で機能させることができる。

第１実施形態に係るロボットシステムの構成を模式的に示す図 第１実施形態に係るロボットシステムの電気的構成を模式的に示す図 第１実施形態に係るスイッチング素子のオンオフを制御する制御信号を模式的に示す図 第１実施形態に係るロボットコントローラでの処理内容を模式的に示す図 第２実施形態に係るロボットシステムの電気的構成を模式的に示す図 第３実施形態に係るロボットシステムの電気的構成を模式的に示す図

以下、複数の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１～図４を参照して説明する。
図１に示すロボットシステム１は、例えば一般的な産業用ロボットシステムであり、ロボット２、ロボットコントローラ３およびロボット操作装置４を備えている。

ロボット２は、いわゆる６軸の垂直多関節型ロボットであり、ベース５、ショルダ６、第１アーム７、第２アーム８、手首９などを備えている。ロボットコントローラ３は、ロボット２を制御するものであり、ロボット２のベース５の内部に設けられている。ロボット操作装置４は、ユーザによる入力操作に基づいてロボット２を動作させるための動作用信号を出力してロボットコントローラ３に与えるもので、携帯可能な操作端末１０、非常停止スイッチ１１、接続部１２などを備えている。

操作端末１０は、例えばスマートフォン、タブレット端末などの汎用のモバイル操作端末である。操作端末１０は、表示および入力のためのタッチパネル部１３を備えている。操作端末１０は、ロボットコントローラ３との間で無線通信を行うことが可能となっている。この場合の通信方式としては、例えば、Bluetooth（登録商標）、Wi-Fi（登録商標）など、種々の方式を採用することができる。

操作端末１０には、ロボット２を操作するためのアプリケーションが格納されている。操作端末１０では、上記アプリケーションが実行されることにより、専用の教示装置と同様の機能が実現されるようになっている。これにより、操作端末１０は、ユーザによるタッチパネル部１３に対する入力操作に基づいてロボット２を動作させるための動作用信号を生成し、その動作用信号を無線通信によりロボットコントローラ３に与える。

非常停止スイッチ１１は、押圧操作可能な操作ボタン１４を備えた構成であり、接続ケーブル１５を介してロボットコントローラ３に接続されている。この場合、ロボットコントローラ３は、非常停止用の信号ラインが強制停止に対応した開放状態、つまりオープンになると、ロボット２の動作を強制停止する構成となっている。上記信号ラインは、ロボットコントローラ３から接続ケーブル１５を介して非常停止スイッチ１１へ延長されている。

非常停止スイッチ１１は、操作ボタン１４の操作に応じて上記信号ラインを開放状態にするようになっている。これにより、非常停止スイッチ１１の操作ボタン１４が押圧操作されると、ロボットコントローラ３によりロボット２の動作が強制停止される。なお、本実施形態では、非常停止用の信号ラインの状態として、開放状態が強制停止に対応した第１状態に相当し、閉鎖状態、つまりクローズが第１状態とは異なる第２状態に相当する。

接続部１２は、操作端末１０と非常停止スイッチ１１とを有線で接続するものであり、第１ケーブルユニット１６および第２ケーブルユニット１７を備えている。第１ケーブルユニット１６は、接続ケーブル１８、接続ケーブル１８の両端に設けられたコネクタ１９、２０などを備えている。第２ケーブルユニット１７は、接続ケーブル２１、接続ケーブル２１の両端に設けられたコネクタ２２、２３などを備えている。

第１ケーブルユニット１６のコネクタ１９は、非常停止スイッチ１１に設けられたコネクタ２４に接続することができる。第１ケーブルユニット１６のコネクタ２０は、第２ケーブルユニット１７のコネクタ２２に接続することができる。第２ケーブルユニット１７のコネクタ２３は、操作端末１０に設けられたコネクタ２５に接続することができる。コネクタ２５は、操作端末１０と外部機器との間でデータ通信を行うために操作端末１０に通常備えられたものであり、例えば通信機能を有する給電ポートである。

上記構成によれば、コネクタ１９とコネクタ２４とが接続され、コネクタ２０とコネクタ２２とが接続され、コネクタ２３とコネクタ２５とが接続されることにより、操作端末１０および非常停止スイッチ１１が機械的および電気的に接続される。この場合、コネクタ２０、２２は、マグネットコネクタであり、これらの接続時はマグネットの磁力で接続状態が保持されるようになっている。

マグネットコネクタの磁力の強さは、例えば操作端末１０および非常停止スイッチ１１が接続部１２を介して接続された状態（以下、接続状態と呼ぶ）において、操作端末１０が持ち上げられることにより非常停止スイッチ１１が宙吊りの状態になったとしても接続状態が保持される程度の強さとなっている。また、この場合、接続ケーブル１８、２１の長さは、各ケーブルがたるみなく延びた状態において操作端末１０と非常停止スイッチ１１との間の距離が所定距離以下となるような長さに設定されている。なお、上記所定距離は、操作端末１０を所持したユーザが非常停止スイッチ１１を即座に操作することができる任意の距離となっている。

上記構成では、接続状態において、操作端末１０は、非常停止用の信号ラインを第２状態とすること、および非常停止用の信号ラインを通じて操作対象とするロボット２に対応したＩＤ信号をロボットコントローラ３へと送信することが可能となっている。なお、本実施形態では、ＩＤ信号は、ロボット２に固有に割り当てられたＩＤを表す信号となっている。この場合、操作端末１０は、接続状態になると、接続状態で最初に実行されるイニシャル処理の一部として非常停止用の信号ラインを通じたＩＤ信号の送信を実行し、その後は、非常停止用の信号ラインを通じたＩＤ信号の送信を実行しない。

なお、操作端末１０は、イニシャル処理の一部として非常停止用の信号ラインを通じたＩＤ信号の送信を実行した後、無線通信を介したＩＤ信号の送信を定期的に実行するようにしてもよい。また、操作端末１０は、イニシャル処理の一部として非常停止用の信号ラインを通じたＩＤ信号の送信を実行した後、定期的に実行される処理の一部として非常停止用の信号ラインを通じたＩＤ信号の送信を実行するようにしてもよい。

以下、このようなＩＤ信号の送信を実現するための具体的な電気的構成について、図２を参照して説明する。図２に示すように、ロボットコントローラ３は、非常停止用の信号ラインとして、２つの信号ライン３１、３２を備えている。信号ライン３１は、端子Ｐ１および端子Ｐ２に接続されている。信号ライン３２は、端子Ｐ３および端子Ｐ４に接続されている。ロボットコントローラ３は、端子Ｐ１およびＰ２の信号レベルをモニタすることにより、信号ライン３１の状態（オープン／クローズ）を判断する。また、ロボットコントローラ３は、端子Ｐ３およびＰ４の信号レベルをモニタすることにより、信号ライン３２の状態（オープン／クローズ）を判断する。

詳細は後述するが、接続状態では、非常停止スイッチ１１が操作されない限り、信号ライン３１、３２は、いずれも略常時クローズとなっている。ロボットコントローラ３は、信号ライン３１、３２のうち少なくとも一方がオープンとなる時間が所定の判定時間（例えば数ｍ秒）以上継続すると非常停止スイッチ１１が操作されたと判断してロボット２の動作を強制停止する構成となっている。このように、本実施形態では、非常停止用の信号ラインは、２重系となっており、これにより安全性が一層高められるようになっている。

非常停止スイッチ１１は、ロボットコントローラ３から接続ケーブル１５を介して延長された信号ライン３１、３２のそれぞれに直列に介在するように設けられた接点３３、３４を備えている。接点３３、３４は、いずれも常閉型の接点であり、操作ボタン１４が操作されると開放されるようになっている。信号ライン３１、３２は、非常停止スイッチ１１から第１ケーブルユニット１６を介して第２ケーブルユニット１７へと延長されている。

信号ライン３２は、第２ケーブルユニット１７において短絡されている。第２ケーブルユニット１７は、信号ライン３１に直列に介在するように設けられたスイッチング素子３５を備えている。スイッチング素子３５としては、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、フォトカプラなど、様々なものを採用することができる。スイッチング素子３５のオンオフは、操作端末１０から与えられる制御信号Ｓａにより制御される。具体的には、スイッチング素子３５は、ハイレベル（例えば５Ｖ）の制御信号Ｓａが与えられるとオンするとともに、ロウレベル（例えば０Ｖ）の制御信号Ｓａが与えられるとオフするようになっている。

操作端末１０は、ＩＤ信号を送信しない通常時には、ハイレベルの制御信号Ｓａを出力し、スイッチング素子３５をオンする。これにより、通常時、信号ライン３１は、第２ケーブルユニット１７において短絡される。また、操作端末１０は、ＩＤ信号を送信するＩＤ送信時、図３に示すように、ハイレベルの状態およびロウレベルの状態が交互に繰り返される制御信号Ｓａを出力し、スイッチング素子３５をオンオフする。これにより、ＩＤ送信時、スイッチング素子３５のオンオフに応じて、信号ライン３１の状態がオープンおよびクローズに変化する。なお、この場合、操作端末１０は、スイッチング素子３５を判定時間よりも短い時間で、より具体的にはスイッチング素子３５がオフされる時間が判定時間未満となるようにオンオフする。

操作端末１０は、このように信号ライン３１の状態を変化させることにより、ＩＤ信号の送信を行う。具体的には、操作端末１０は、信号ライン３１をオープンにすることで「０」を表すとともに、信号ライン３１をクローズにすることで「１」を表す、といった具合で、所定ビット数のデジタル値を表すＩＤ信号を送信するシリアル通信を行う。ロボットコントローラ３は、ＩＤ送信時における信号ライン３１の状態に基づいて、操作端末１０から送信されたＩＤ信号を受信（認識）する。ロボットコントローラ３は、制御対象のロボット２に対応したＩＤ信号を受信すると、操作端末１０から無線通信を介して与えられる動作用信号の受付を許可する。

上記構成によれば、接続状態において、操作端末１０は、信号ライン３１を通じて操作対象とするロボット２に対応したＩＤ信号をロボットコントローラ３へと送信することが可能となる。また、上記構成によれば、操作端末１０および非常停止スイッチ１１が接続部１２を介して接続されていない状態（以下、非接続状態と呼ぶ）では、操作端末１０からロボットコントローラ３へのＩＤ信号の送信が不可能になるとともに、信号ライン３１がオープンとなる。

次に、上記構成の作用について、ロボットコントローラ３での処理を主体に説明する。ロボットコントローラ３は、電源が投入されて起動すると、図４に示すような内容の処理を繰り返し実行する。まず、ステップＳ１０１では、非常停止用の信号ラインがオープンであるか否かが判断される。具体的には、ステップＳ１０１では、信号ライン３１、３２のうち少なくとも一方がオープンとなる時間が判定時間以上継続したか否かが判断される。ここで、信号ライン３１、３２のうち少なくとも一方がオープンとなる時間が判定時間以上継続した場合、ステップＳ１０１で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０２では、ユーザにより非常停止スイッチ１１が操作されたと判断され、ロボット２の動作が強制停止される。ステップＳ１０２の実行後は、本処理が終了となる。一方、信号ライン３１、３２のうち少なくとも一方がオープンとなる時間が判定時間未満である場合、ステップＳ１０１で「ＮＯ」となり、ステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０３では、制御対象となるロボット２に対応したＩＤ信号を受信したか否かが判断される。

ここで、上記ＩＤ信号を受信した場合、ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４では、操作端末１０と非常停止スイッチ１１とが接続された接続状態であると判断され、操作端末１０から送信される動作用信号の受付が許可される。一方、上記ＩＤ信号を受信していない場合、ステップＳ１０３で「ＮＯ」となり、ステップＳ１０５へ進む。ステップＳ１０５では、操作端末１０と非常停止スイッチ１１とが接続されていない非接続状態であると判断され、操作端末１０から送信される動作用信号の受付が禁止される。ステップＳ１０４またはＳ１０５の実行後は、本処理が終了となる。

以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果が得られる。
上記構成では、操作端末１０は携帯可能な端末であり、また、非常停止スイッチ１１は、操作端末１０とは別体として設けられる。したがって、上記構成では、操作端末１０として、スマートフォンやタブレット端末などの汎用のモバイル操作端末を用いることができる。ただし、このような汎用の操作端末を用いる構成では、従来技術における課題として既に説明したように、ユーザが非常停止スイッチ１１から離れた位置へと移動してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、このような問題への対策として次のような工夫が施されている。

すなわち、上記構成のロボット操作装置４は、操作端末１０と非常停止スイッチ１１とを有線で接続する接続部１２を備えている。そして、操作端末１０および非常停止スイッチ１１が接続部１２を介して接続されていない非接続状態では、非常停止用の信号ライン３１がオープンとなるように構成されている。また、操作端末１０および非常停止スイッチ１１が接続部１２を介して接続された接続状態において、操作端末１０は、非常停止用の信号ライン３１をクローズとすることが可能となる。

上記構成によれば、非接続状態では、非常停止スイッチ１１の操作状態に関係なくロボット２の動作が強制停止された状態となる。そのため、非接続状態では、ユーザは、操作端末１０を用いてロボット２の操作を行うことができない。一方、接続状態では、非常停止スイッチ１１が操作されない限りロボット２の動作が強制停止されることはない。そのため、接続状態では、ユーザは、操作端末１０を用いてロボット２の操作を行うことが可能となる。

このような構成によれば、ユーザは、教示作業を行う場合、予め接続部１２を介して操作端末１０および非常停止スイッチ１１を接続しておくことで、操作端末１０を用いてロボット２の操作を行うことができる。つまり、上記構成では、ユーザは、予め接続部１２を介して操作端末１０および非常停止スイッチ１１を有線で接続する必要があり、そのような接続作業を行う際、非常停止スイッチ１１の存在を否が応でも認識することになる。仮に、操作端末１０および非常停止スイッチ１１が無線接続される構成である場合、ユーザは、このような接続作業を行う必要がないため、非常停止スイッチ１１の存在を認識できない可能性があり、非常停止スイッチ１１を自身の近くに置くという発想自体が欠如するおそれがある。

これに対し、上記構成によれば、ユーザに対し、非常停止スイッチ１１を自身の近くに置いた状態でロボット２の操作を行うという本来あるべき姿を強く意識させることができる。その結果、ユーザが操作端末１０を用いてロボット２の操作を行う際には、ユーザの付近に非常停止スイッチ１１が存在することとなり、ユーザは、非常停止スイッチ１１を即座に操作することが可能となる。

そして、上記構成では、ユーザは、操作端末１０を用いてロボット２の操作を行う際、接続状態が維持される範囲でしか移動することはできず、その移動範囲は制約される。仮に、操作端末１０を用いてロボット２の操作を行っていたユーザが、その操作に集中するあまり、上述した範囲を超えて移動した場合には、接続状態が維持できなくなり非接続状態となる。そうすると、ロボットコントローラ３によりロボット２の動作が強制停止されるため、ユーザは、操作端末１０を用いたロボット２の操作を行うことができなくなる。

したがって、上記構成によれば、ユーザが操作端末１０を用いてロボット２の操作を行う際には、必ず、ユーザの付近に非常停止スイッチ１１が存在することとなり、ユーザは、非常停止スイッチ１１を即座に操作することが可能となる。このように、本実施形態によれば、操作端末１０として汎用の操作端末を用いることを可能にしつつ、ユーザが操作端末１０を用いてロボット２を操作する際に非常停止スイッチ１１から離れた位置へと移動することを抑制することができるという優れた効果が得られる。

また、１つの操作端末１０により複数のロボット２の操作を行うようにすることも考えられる。この場合、ユーザは、操作対象のロボット２を切り替える場合には、切替先のロボット２に対応した非常停止スイッチ１１と操作端末１０とを接続部１２を介して接続することになる。そのため、上記構成によれば、１つの操作端末１０により複数のロボット２の操作を行うようにする場合でも、ユーザが操作端末１０を用いてロボット２の操作を行う際には、必ず、ユーザの付近に操作対象のロボット２に対応する非常停止スイッチ１１が存在することとなり、ユーザは、非常停止スイッチ１１を即座に操作することが可能となる。

本実施形態では、操作端末１０および非常停止スイッチ１１が接続部１２を介して接続されていない非接続状態では、信号ライン３１がオープンとなるように構成されている。このような構成によれば、操作端末１０を用いてロボット２の操作を行っていたユーザが、その操作に集中するあまり、接続状態が維持できなくなる位置まで移動すると、操作端末１０によるロボット２の操作ができなくなるだけでなく、ロボットコントローラ３によってロボット２の動作が即座に強制停止されるため、安全性を一層高めることができる。

本実施形態では、操作端末１０および非常停止スイッチ１１が接続部１２を介して接続された接続状態において、操作端末１０は、非常停止用の信号ライン３１を通じてＩＤ信号をロボットコントローラ３へと送信することが可能となるように構成されている。また、ロボットコントローラ３は、ＩＤ信号を受信すると操作端末１０から与えられる動作用信号の受付を許可するように構成されている。

上記構成によれば、接続状態では、操作端末１０からロボットコントローラ３へとＩＤ信号が送信されることにより、ロボットコントローラ３は、その操作端末１０から与えられる動作用信号の受付を許可する。このような構成によれば、接続部１２を介して非常停止スイッチ１１と接続された操作端末１０とは異なる別の操作端末から動作用信号が出力されていたとしても、ロボットコントローラ３がその別の操作端末による動作用信号の受付を誤って許可してしまいロボット２が誤動作するといった不具合が生じるおそれがない。

本実施形態では、ロボットコントローラ３は、信号ライン３１、３２のうち少なくとも一方がオープンとなる時間が判定時間以上継続するとロボット２の動作を強制停止する構成となっている。この場合、接続部１２は、そのオンオフに応じて信号ライン３１の状態をオープンおよびクローズに変化させるスイッチング素子３５を備え、操作端末１０は、スイッチング素子３５を判定時間よりも短い時間でオンオフすることによりＩＤ信号の送信を行うようになっている。

このようにすれば、操作端末１０からオンオフ可能なスイッチング素子３５を接続部１２に設けるだけで、汎用の操作端末から非常停止用の信号ライン３１を用いてＩＤ信号を送信可能とすることができる。なお、上記構成では、ＩＤ信号が送信される際、信号ライン３１がオープンとなる期間が生じるものの、上述したように判定時間よりも短い時間でスイッチング素子３５がオンオフされることから、ロボットコントローラ３において強制停止として誤って認識されることはない。

しかも、本実施形態では、操作端末１０は、イニシャル処理の一部として非常停止用の信号ライン３１を通じたＩＤ信号の送信を実行し、その後は、そのようなＩＤ信号の送信を実行しないようになっている。また、ロボットコントローラ３は、イニシャル処理において操作端末１０からＩＤ信号が送信されて、そのＩＤ信号による操作端末１０の認証が完了するまで（ＩＤ信号を受信するまで）は、その操作端末１０から送信される動作用信号の受付を許可しないようになっている。

このようにすれば、次のような効果が得られる。すなわち、上記構成では、ロボットコントローラ３における判定時間を、操作端末１０によるスイッチング素子３５のオンオフの時間に比べて十分に長い時間とすれば、ＩＤ信号送信時において強制停止として誤認識される可能性を極めて低くすることができる。しかしながら、判定時間をむやみに長くすると、非常停止スイッチ１１が操作された際にロボット２が強制停止されるまでの時間が長くなる可能性があり、その場合、安全性が低下するおそれがある。

ただし、本実施形態では、非常停止用の信号ライン３１を通じたＩＤ信号の送信は、ロボット２が未だ動作を開始していないイニシャル処理の際にしか実行されることはない。そのため、次のような理由から、判定時間を比較的短い時間に設定しておくことが可能となる。すなわち、判定時間を短くすると、誤認識が生じる可能性が高まる。しかし、この場合、仮に、ロボットコントローラ３がイニシャル処理において実行されるＩＤ信号の送信時において強制停止として誤認識したとしても、そもそもロボット２の動作は開始されていないため、意図せずに強制停止となっても問題が生じることはない。このように、本実施形態によれば、判定時間を比較的短い時間に設定することが可能となるため、安全性を一層向上させることができる。

本実施形態では、接続部１２を構成する接続ケーブル１８、２１の長さは、各ケーブルがたるみなく延びた状態において操作端末１０と非常停止スイッチ１１との間の距離が、操作端末１０を所持したユーザが非常停止スイッチ１１を即座に操作することができる所定距離となるような長さに設定されている。このようにすれば、ユーザが操作端末１０を用いてロボット２を手動操作する際におけるユーザと非常停止スイッチ１１との相対位置を、確実に前述したような位置、つまりユーザが非常停止スイッチ１１を即座に操作することが可能な位置とすることができる。

本実施形態では、接続部１２を構成するコネクタ２０、２２は、マグネットコネクタであり、これらの接続時はマグネットの磁力で接続状態が保持されるようになっている。そして、マグネットコネクタの磁力の強さは、接続状態において、操作端末１０が持ち上げられることにより非常停止スイッチ１１が宙吊りの状態になったとしても接続状態が保持される程度の強さとなっている。このようにすれば、ユーザが非常停止スイッチ１１の近く場所にいる場合には接続状態を確実に維持しつつ、ユーザが非常停止スイッチ１１から離れた場所へと移動しようとすると接続状態から非接続状態へと容易に変化させることができる。

（第２実施形態）
以下、第１実施形態に対し接続部の構成が変更された第２実施形態について図５を参照して説明する。
図５に示すように、本実施形態の第２ケーブルユニット４１は、第１実施形態の第１ケーブルユニット１７が備える構成に加え、信号ライン３２に直列に介在するように設けられたスイッチング素子４２を備えている。

スイッチング素子４２は、スイッチング素子３５と同様の構成であり、そのオンオフは、操作端末１０から与えられる制御信号Ｓａにより制御される。このような構成によれば、操作端末１０は、信号ライン３１、３２の状態を変化させることにより、ＩＤ信号の送信を行う。この場合、ロボットコントローラ３は、信号ライン３１、３２の状態に基づいて、操作端末１０から送信されたＩＤ信号を受信する。つまり、本実施形態では、操作端末１０からロボットコントローラ３に対するＩＤ信号の送信経路が二重化されている。

以上説明した本実施形態の構成によれば、接続状態において、操作端末１０は、信号ライン３１、３２を通じて操作対象とするロボット２に対応したＩＤ信号をロボットコントローラ３へと送信することが可能となるため、第１実施形態と同様の作用および効果が得られる。さらに、本実施形態では、ＩＤ信号の送信経路が二重化されているため、ＩＤ信号の送信に関する信頼性が向上するという効果が得られる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について図６を参照して説明する。
第１実施形態の構成において、操作端末１０および非常停止スイッチ１１が接続部１２を介して接続されていない非接続状態では、非常停止用の信号ライン３１がオープンとなるため、非常停止スイッチ１１が機能しない状態となる。したがって、操作端末１０を用いたロボット２の操作を行うことなくロボット２を自動で動作させるときでも、接続部１２を介して操作端末１０および非常停止スイッチ１１を接続しなければ、非常停止スイッチ１１を機能させることができなかった。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、非接続状態において非常停止スイッチ１１に取り付けられることにより信号ライン３１、３２をクローズとする状態固定部に相当するダミーコネクタ５１を設けるようにした。ダミーコネクタ５１は、第２ケーブルユニット１７に代えて用いられるものであり、第１ケーブルユニット１６のコネクタ２０に接続することができる。コネクタ２０とダミーコネクタ５１が接続された状態では、信号ライン３１、３２は、ダミーコネクタ５１において短絡される。

以上説明した本実施形態の構成によれば、操作端末１０を用いたロボット２の手動操作を行わないとき、例えばロボット２を自動で動作させる際、ダミーコネクタ５１を第１ケーブルユニット１６のコネクタ２０に取り付ければ、信号ライン３１、３２がクローズとなるため、非常停止スイッチ１１を単体で機能させることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。
本発明は、一般的な産業用ロボットシステムであるロボットシステム１に用いられるものに限らず、ユーザによる入力操作に基づいてロボットを動作させるための動作用信号を出力してロボットコントローラに与えるロボット操作装置全般に適用することができる。

操作端末１０からロボットコントローラ３へと送信するＩＤ信号としては、操作端末１０に固有に割り当てられたＩＤを表す信号でもよい。この場合、ロボットコントローラ３は、ＩＤ信号を受信すると、そのＩＤ信号に対応した操作端末１０から与えられる動作用信号の受付を許可する構成とすればよい。

上記構成では、操作端末１０および非常停止スイッチ１１が接続部１２を介して接続された接続状態において、操作端末１０は、非常停止用の信号ライン３１を第２状態であるクローズにするとともに、信号ライン３１を通じてＩＤ信号を送信するようになっていたが、ＩＤ信号の送信は必要に応じて実施すればよい。

ロボットコントローラ３は、信号ライン３１、３２に断線などの異常が生じていないかどうかを確認するために信号ライン３１、３２にパルス信号を与えるパルス診断を行う構成とされる場合がある。このような構成の場合、操作端末１０から送信するＩＤ信号が、パルス診断におけるパルス信号と重複することがないように、その送信タイミングなどを調整すればよい。

２…ロボット、３…ロボットコントローラ、４…ロボット操作装置、１０…操作端末、１１…非常停止スイッチ、１２…接続部、３１、３２…信号ライン、３１、４２…スイッチング素子、５１…ダミーコネクタ。

Claims (1)

1. ユーザによる入力操作に基づいてロボットを動作させるための動作用信号を出力してロボットコントローラに与えるロボット操作装置であって、
   前記ロボットコントローラは、非常停止用の信号ラインが強制停止に対応した第１状態になると前記ロボットの動作を強制停止する構成であり、
   前記入力操作に基づいて前記動作用信号を生成し、その動作用信号を通信により前記ロボットコントローラに与える携帯可能な操作端末と、
   前記操作端末とは別体として設けられ、ユーザによる操作に応じて前記信号ラインを前記第１状態にする非常停止スイッチと、
   前記非常停止スイッチと前記操作端末とを有線で接続する接続部と、
   を備え、
   前記非常停止スイッチおよび前記操作端末が前記接続部を介して接続されていない状態では、前記信号ラインが前記第１状態となり、
   前記非常停止スイッチおよび前記操作端末が前記接続部を介して接続された状態において、前記操作端末は、前記信号ラインを前記第１状態とは異なる第２状態とすることが可能となるように構成されているロボット操作装置。

Images