JP5343641B2 - Robot apparatus control device and robot apparatus control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボット装置の制御装置及びロボット装置の制御方法に関し、ロボット装置のマニピュレータの可動領域に人などが侵入した場合の保安、安全の向上を図ったロボット装置の制御装置及びロボット装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a control device for a robot apparatus and a control method for the robot apparatus, and relates to a control apparatus for the robot apparatus and a control for the robot apparatus that improve safety and safety when a person or the like enters a movable region of a manipulator of the robot apparatus. Regarding the method.
従来、マニピュレータを備えたロボット装置が提案されている。このようなロボット装置においては、マニピュレータの可動領域に人などが侵入する可能性がある。このような場合の保安、安全を図るため、従来のロボット装置においては、マニピュレータの可動領域の外側に、入退扉を有する安全柵等を設置することが行われている。そして、この安全柵の入退扉に開閉状態を検出するスイッチを設けておき、あるいは、ライトカーテン等により、いわば出入口管理により、安全柵内への人の侵入を検知するようにしている。ロボット装置の制御装置は、安全柵内への人等の侵入が検知された場合には、ロボット装置への駆動電源の供給を遮断し、ロボット装置を非常停止させるようになっている。 Conventionally, a robot apparatus provided with a manipulator has been proposed. In such a robot apparatus, a person or the like may enter the movable region of the manipulator. In order to ensure safety and safety in such a case, in a conventional robot apparatus, a safety fence or the like having an entrance door is installed outside the movable region of the manipulator. A switch for detecting the open / closed state is provided at the entrance / exit of the safety fence, or the entrance of a person into the safety fence is detected by a light curtain or the like, that is, by entrance / exit management. When the intrusion of a person or the like into the safety fence is detected, the control device of the robot device cuts off the supply of drive power to the robot device and makes the robot device stop emergency.
また、特許文献1には、人とマニピュレータとの接触可能性のあるエリアを限定し、このエリアを重点的にカメラにより監視しておき、状況に応じて、マニピュレータの動作を減速させ、あるいは、非常停止させるようにしたロボット装置が記載されている。
Further, in
特許文献2には、カメラ等による監視を行い、侵入者を検出した場合には、警告を発するようにしたロボット装置が記載されている。 Patent Document 2 describes a robot apparatus that monitors with a camera or the like and issues a warning when an intruder is detected.
特許文献3には、カメラ等による監視を行い、侵入者を検出した場合には、侵入者の位置及び速度等の状況を分析し、マニピュレータとの接触可能性のある領域との位置及び速度等の関係から、マニピュレータの動作を減速させ、あるいは、非常停止させるようにしたロボット装置が記載されている。
In
さらに、特許文献4には、マニピュレータを近似立体を使ってモデル化し、人等との干渉や接触を確認するようにしたロボット装置が記載されている。
Further,
ところで、従来のロボット装置において、入退扉の開閉状態の検出により侵入者を検知するようにした場合には、作業者の過失により、作業者が安全柵内に残っている状態で入退扉を閉めてしまった場合には、マニピュレータの非常停止状態が解除されてしまい、作業者とマニピュレータとが接触する可能性が生ずる。 By the way, in the conventional robot apparatus, when the intruder is detected by detecting the open / closed state of the entrance / exit door, the entrance / exit is performed with the worker remaining in the safety fence due to the operator's negligence. If is closed, the emergency stop state of the manipulator is released, and there is a possibility that the operator and the manipulator come into contact with each other.
また、このようなロボット装置においては、安全柵の内側の全ての領域がマニピュレータの可動領域というわけではないため、安全柵の設置により、ロボット装置そのものが占有する面積よりも大きな面積が占有されることになってしまい、スペース効率の低下を招くこととなる。 Further, in such a robot apparatus, not all the area inside the safety fence is a movable area of the manipulator, so the installation of the safety fence occupies an area larger than the area occupied by the robot apparatus itself. As a result, the space efficiency is reduced.
さらに、このロボット装置においては、入退扉が解放された場合には、マニピュレータと人との接触可能性がない状態や、または、接触の可能性がすぐには生じない状態であっても、ロボット装置は非常停止され、稼働効率の低下を招くこととなる。例えば、マニピュレータが安全柵の入退扉とは反対側で作業をしている状況において、マニピュレータが次に把持すべきワークの位置がずれていることが分かったとする。このままの状態で把持を行おうとすれば、マニピュレータは、把持に失敗し、停止することになる。このような状況では、マニピュレータが入退扉の付近に移動してくるには十分な時間があり、その間に作業者がワークの位置を修正することができる状況ではあるが、入退扉を解放すれば、マニピュレータは非常停止してしまうため、無駄な時間が生ずる。 Furthermore, in this robotic device, when the entrance / exit door is released, even if there is no possibility of contact between the manipulator and the person, or even if the possibility of contact does not occur immediately, The robot apparatus is stopped in an emergency, resulting in a decrease in operating efficiency. For example, in a situation where the manipulator is working on the side opposite to the entrance / exit door of the safety fence, it is found that the position of the workpiece to be gripped next by the manipulator is shifted. If gripping is attempted in this state, the manipulator fails to grip and stops. In such a situation, there is enough time for the manipulator to move near the entrance / exit door, and during that time the operator can correct the position of the workpiece, but the entrance / exit is released. In this case, the manipulator is brought to an emergency stop, resulting in wasted time.
そして、このような状況においては、作業者は、無駄な時間が生ずることを嫌って、非常停止の機能を解除してしまうことが考えられる。すなわち、入退扉を解放してもマニピュレータが非常停止しない状態として、安全柵内に侵入することが考えられる。この場合において、作業者の思い違い、見込み違いや、ロボット装置に対する理解不足などから、予想に反してマニピュレータが戻ってしまい、マニピュレータと作業者とが接触する虞が生ずる。 In such a situation, it is conceivable that the worker dislikes the emergency stop function because he / she dislikes wasted time. That is, it is conceivable that the manipulator enters the safety fence as a state in which the manipulator does not come to an emergency stop even if the entrance / exit door is released. In this case, due to misunderstandings, misunderstandings of the workers, lack of understanding of the robot apparatus, and the like, the manipulator returns unexpectedly, and there is a possibility that the manipulator and the workers come into contact with each other.
また一般的に、ロボット装置は、一旦、非常停止により駆動電源の遮断やプログラムリセット等が生じてしてしまうと、非常停止状態を確認し、解除した後に、マニピュレータを初期状態(原点位置等)に戻し、また、仕掛かり中のワークを元の位置に戻すなどしたうえで、プログラムを再始動するといった復旧作業が必要となる。そのため、多くの装置のダウンタイムが発生し、これらの作業を行うための作業員も必要となり、生産効率が大きく低下してしまう。 In general, once the robot power supply is interrupted or the program is reset due to an emergency stop, the robotic device confirms and cancels the emergency stop state, and then returns the manipulator to the initial state (origin position, etc.). It is also necessary to restore the program after restarting the program after returning the workpiece to the original position. Therefore, downtime of many apparatuses occurs, and workers for performing these operations are also required, resulting in a significant reduction in production efficiency.
したがって、ロボット装置においては、安全の確保を前提としつつも、装置のダウンタイムを減少させ、稼働効率を低下させないことが期待される。 Therefore, in the robot apparatus, it is expected that the downtime of the apparatus will be reduced and the operation efficiency will not be lowered, while ensuring safety.
特許文献1に記載されたロボット装置においては、マニピュレータと人との接触可能性のある領域を限定できる場合には有効である。しかし、マニピュレータの可動領域を大きくした場合には、この可動領域内において人が侵入できる場所及び侵入する必要のある場所が多くなり、マニピュレータの可動領域のほぼ全体を監視しなければならなくなる。したがって、安全を確保するためには、侵入による非常停止が頻繁に発生することとなり、稼働効率の低下が招来される。
The robot apparatus described in
そのため、このロボット装置においては、人が侵入できる領域を集約しておく必要があるため、セルの設計自由度が低く、ロボットが比較的大きく動かない特定の小型セルや分割された作業エリアなどにしか適用することができない。 For this reason, in this robotic device, it is necessary to consolidate the areas where humans can enter, so the degree of freedom in cell design is low, and it can be used for specific small cells and divided work areas where the robot does not move relatively. Can only be applied.
そして、特許文献2に記載されたロボット装置においては、マニピュレータの可動領域への人の侵入のみを監視しており、マニピュレータの動作については監視していない。また、特許文献3に記載されたロボット装置においても、人の挙動のみを監視対象としており、マニピュレータの動作及び挙動は監視していない。このように、これら特許文献2及び特許文献3に記載されたロボット装置においては、人の挙動のみを監視装置により監視するため、作業者の安全は確保されるが、人の侵入可能領域がマニピュレータの動作によって変化することはない。例えば、マニピュレータと作業者との間に十分な安全距離が確保されていたとしても、マニピュレータの可動領域に人が侵入するなり、マニピュレータは非常停止するので、稼働効率の低下は避けられない。
In the robot apparatus described in Patent Document 2, only the entry of a person into the movable region of the manipulator is monitored, and the operation of the manipulator is not monitored. In the robot apparatus described in
特許文献4に記載されたロボット装置においては、複数のマニピュレータ同士や、マニピュレータの可動領域と物品との干渉や接触を確認する方法であり、人とマニピュレータとの干渉や接触を対象としていない。
The robot apparatus described in
そこで、本発明は、前記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マニピュレータと人との干渉、接触が防止され、安全性が高まり、装置のダウンタイムが減少され、稼働効率が低下しないようになされたロボット装置の制御装置及びロボット装置の制御方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to prevent interference and contact between a manipulator and a person, increase safety, reduce apparatus downtime, and improve operating efficiency. It is an object of the present invention to provide a control device for a robot apparatus and a control method for the robot apparatus that are designed not to decrease.
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係るロボット装置の制御装置は、以下の構成を有するものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the above object, a control device for a robot apparatus according to the present invention has the following configuration.
〔構成1〕
マニピュレータを備えたロボット装置の動作を制御するためのロボット装置の制御装置であって、マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する侵入物体の侵入を監視する侵入検知手段と、マニピュレータの動作状態を特定するとともに、該マニピュレータの動作を制御する制御手段とを備え、侵入検知手段は、2次元認識センサ、または、3次元認識センサであって、制御手段は、侵入検知手段による検知結果に基づいて侵入物体の水平面への投影図形を包絡する第1の近似図形を設定するとともに、マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいてマニピュレータの動作状態を特定し、このマニピュレータの水平面への投影図形を包絡する第2の近似図形を設定し、これら第1及び第2の近似図形同士の干渉の有無を判定することにより、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させることを特徴とするものである。
[Configuration 1 ]
A control device for a robot apparatus for controlling the operation of a robot apparatus having a manipulator, which covers a moving area of the manipulator and covers a warning area that is wider than the moving area and allows an intruding object to enter. An intrusion detection means for monitoring the intrusion of an intruding object and a control means for specifying the operation state of the manipulator and controlling the operation of the manipulator, the intrusion detection means being a two-dimensional recognition sensor or a three-dimensional recognition sensor The control means sets a first approximate figure that envelops the figure projected onto the horizontal plane of the intruding object based on the detection result by the intrusion detection means, and based on the structure of the manipulator and the control information for the manipulator Identify the operating state of the manipulator and envelop the projected figure on the horizontal plane of this manipulator Set the approximate figure, by determining the presence or absence of interference between the first and second approximate figure, when the entry of intruder into warning area is detected, slow down the operation of the manipulator The operation of the manipulator is stopped when the intrusion of the intruding object into the movable region of the manipulator is detected and it is determined that the distance between the manipulator and the intruding object is equal to or less than a predetermined distance. To do.
これら近似図形としては、円、多角形等、どのような形状であってもよいが、侵入物体として想定される人の投影図形と、マニピュレータの投影図形とを、無駄なく包絡できる形状で、かつ、近似図形同士が干渉したときに、実際の物体同士の間に、例えば、ISO13855に規定されているような十分な安全距離が確保されるような大きさを有することが好ましい。なお、近似図形は、複数の図形が組合わさったものであってもよい。 These approximate figures may be any shape such as a circle or a polygon, but a shape that can envelop a projected figure of a person assumed as an intruding object and a projected figure of a manipulator without waste, and When the approximate figures interfere with each other, it is preferable to have such a size that a sufficient safe distance as defined in ISO 13855 is secured between the actual objects. The approximate figure may be a combination of a plurality of figures.
〔構成2〕
マニピュレータを備えたロボット装置の動作を制御するためのロボット装置の制御装置であって、マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する侵入物体の侵入を監視する侵入検知手段と、マニピュレータの動作状態を特定するとともに、該マニピュレータの動作を制御する制御手段とを備え、侵入検知手段は、3次元認識センサであって、制御手段は、侵入検知手段による検知結果に基づいて侵入物体の中心点を設定するとともに、マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいてマニピュレータの動作状態を特定し、このマニピュレータの複数の代表点を設定し、これら中心点及び各代表点間の距離を判定することにより、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させることを特徴とするものである。
[Configuration 2 ]
A control device for a robot apparatus for controlling the operation of a robot apparatus having a manipulator, which covers a moving area of the manipulator and covers a warning area that is wider than the moving area and allows an intruding object to enter. Intrusion detection means for monitoring the intrusion of an intruding object and control means for specifying the operation state of the manipulator and controlling the operation of the manipulator. The intrusion detection means is a three-dimensional recognition sensor, and the control means includes The center point of the intruding object is set based on the detection result by the intrusion detecting means, the operation state of the manipulator is specified based on the structure of the manipulator and the control information for the manipulator, and a plurality of representative points of the manipulator are set. , by determining the distance between the center points and the representative points, invasion into warning area If the object entry is detected, slow down the operation of the manipulator, with penetration of the intruding object on the movable region of the manipulator is sensed, the distance between the manipulator and the intruding object is equal to or less than a predetermined distance When it is determined , the operation of the manipulator is stopped .
〔構成3〕
マニピュレータを備えたロボット装置の動作を制御するためのロボット装置の制御装置であって、マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって、侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する侵入物体の侵入を監視する侵入検知手段と、
マニピュレータの動作状態を特定するとともに、該マニピュレータの動作を制御する制御手段とを備え、侵入検知手段は、2次元認識センサ、または、3次元認識センサであって、制御手段は、侵入検知手段による検知結果に基づいて侵入物体の水平面への投影図形の中心点及び水平面上において中心点から一定の距離の点を包絡した近似図形を設定するとともに、侵入検知手段によりマニピュレータの動作状態を特定しマニピュレータの水平面への投影図形を設定し、これら近似図形及び投影図形の干渉の有無を判定することにより、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させることを特徴とするものである。
[Configuration 3 ]
A control device for a robot apparatus for controlling the operation of a robot apparatus provided with a manipulator, which covers a movable area of the manipulator, is an area wider than the movable area, and allows an intruding object to enter. Intrusion detection means for monitoring the intrusion of an intruding object against
Control means for specifying the operation state of the manipulator and controlling the operation of the manipulator, the intrusion detection means is a two-dimensional recognition sensor or a three-dimensional recognition sensor, and the control means is based on the intrusion detection means. Based on the detection results, the center point of the projected figure of the intruding object on the horizontal plane and the approximate figure that envelops a point at a certain distance from the center point on the horizontal plane are set, and the manipulator operating state is specified by the intrusion detection means. If the intrusion of an intruding object into the alert area is detected by determining the presence or absence of interference between the approximate figure and the projected figure , the operation of the manipulator is decelerated. with penetration of the intruding object on the movable region of the manipulator is sensed, the distance between the manipulator and the intruding object Tokoro When it is determined that a distance below, is characterized in that stops the operation of the manipulator.
近似図形としては、円、多角形等、どのような形状であってもよいが、侵入物体として想定される人の投影図形を、無駄なく包絡できる形状で、かつ、近似図形同士が干渉したときに、実際の物体同士の間に、例えば、ISO13855に規定されているような十分な安全距離が確保されるような大きさを有することが好ましい。なお、近似図形は、複数の図形が組合わさったものであってもよい。 The approximate figure may be any shape, such as a circle or polygon, but when the projected figure of a person assumed to be an intruding object can be enveloped without waste and the approximate figures interfere with each other In addition, it is preferable to have such a size that a sufficient safe distance is secured between actual objects, for example, as defined in ISO 13855. The approximate figure may be a combination of a plurality of figures.
〔構成4〕
構成1を有するロボット装置の制御装置において、マニピュレータがワークを把持している場合には、把持されているワークの大きさに応じて、警戒領域、または、近似図形を拡大することを特徴とするものである。
[Configuration 4 ]
In the control apparatus for a robot device having a
〔構成5〕
構成1、または、構成3を有するロボット装置の制御装置において、侵入物体を包括する警戒領域を設定し、この警戒領域及びマニピュレータの可動領域を包括する警戒領域の少なくとも一方について、これら警戒領域よりも狭い一、または、二以上に多重化された危険領域を設定して多重化し、侵入物体領域とマニピュレータとの警戒領域同士が重なった場合には、第1段階の減速を行い、一方の危険領域と他方の警戒領域とが重なった場合には、侵入物体領域とマニピュレータとの接近に応じて順次多段的に減速することを特徴とするものである。
[Configuration 5 ]
また、本発明に係るロボット装置の制御方法は、以下の構成を有するものである。
〔構成6〕
マニピュレータを備えたロボット装置の動作を制御するためのロボット装置の制御方法であって、マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する侵入物体の侵入を監視し、侵入物体の監視結果に基づいて、侵入物体の水平面への投影図形を包絡する第1の近似図形を設定するとともに、マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいてマニピュレータの動作状態を特定し、このマニピュレータの水平面への投影図形を包絡する第2の近似図形を設定し、これら第1及び第2の近似図形同士の干渉の有無を判定することにより、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させることを特徴とするものである。
The robot apparatus control method according to the present invention has the following configuration.
[Configuration 6 ]
A method for controlling a robot apparatus for controlling the operation of a robot apparatus having a manipulator, which covers a moving area of the manipulator and covers a warning area that is wider than the moving area and allows an intruding object to enter. The intrusion of the intruding object is monitored, and based on the monitoring result of the intruding object, a first approximate figure that envelops the projected figure of the intruding object on the horizontal plane is set, and the manipulator structure and the control information for the manipulator By specifying the operating state of the manipulator, setting a second approximate figure that envelops the projected figure on the horizontal plane of the manipulator, and determining whether or not there is interference between the first and second approximate figures, the warning area If intrusion of an intruding object is detected, the operation of the manipulator is decelerated and the manipulator moves within the movable area. With penetration of the intruding object is detected, when the distance between the manipulator and the intruding object is judged that equal to or less than the predetermined distance, is characterized in that stops the operation of the manipulator.
これら近似図形としては、円、正方形を含む正多角形等、どのような形状であってもよいが、侵入物体として想定される人の投影図形と、マニピュレータの投影図形とを、無駄なく包絡できる形状で、かつ、近似図形同士が干渉したときに、実際の物体同士の間に、例えば、ISO13855に規定されているような十分な安全距離が確保されるような大きさを有することが好ましい。なお、近似図形は、複数の図形が組合わさったものであってもよい。 These approximate figures may be any shape such as a regular polygon including a circle and a square, but can envelop a projected figure of a person assumed as an intruding object and a projected figure of a manipulator without waste. It is preferable that the shape has such a size that a sufficient safe distance as defined in, for example, ISO 13855 is secured between the actual objects when the approximate figures interfere with each other. The approximate figure may be a combination of a plurality of figures.
〔構成7〕
マニピュレータを備えたロボット装置の動作を制御するためのロボット装置の制御方法であって、マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する侵入物体の侵入を監視し、侵入物体の監視結果に基づいて、侵入物体の中心点を設定するとともに、マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいてマニピュレータの動作状態を特定し、このマニピュレータの複数の代表点を設定し、これら中心点及び各代表点間の距離を判定することにより、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させることを特徴とするものである。
[Configuration 7 ]
A method for controlling a robot apparatus for controlling the operation of a robot apparatus having a manipulator, which covers a moving area of the manipulator and covers a warning area that is wider than the moving area and allows an intruding object to enter. The intrusion of the intruding object is monitored, the center point of the intruding object is set based on the monitoring result of the intruding object, the operation state of the manipulator is specified based on the structure of the manipulator and the control information for the manipulator, and the manipulator By setting a plurality of representative points and determining the distance between these central points and each representative point , when the intrusion of an intruding object into the alert area is detected, the operation of the manipulator is decelerated and the manipulator with penetration of the intruding object on the movable area is detected, the distance between the manipulator and the intruding object is given When it became a distance less is determined, it is characterized in that stops the operation of the manipulator.
〔構成8〕
マニピュレータを備えたロボット装置の動作を制御するためのロボット装置の制御方法であって、マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する侵入物体の侵入を監視し、侵入物体の監視結果に基づいて侵入物体の水平面への投影図形の中心点及び水平面上において中心点から一定の距離の点を包絡した近似図形を設定するとともに、マニピュレータを監視することによりマニピュレータの動作状態を特定しマニピュレータの水平面への投影図形を設定し、これら近似図形及び投影図形の干渉の有無を判定することにより、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させることを特徴とするものである。
[Configuration 8 ]
A method for controlling a robot apparatus for controlling the operation of a robot apparatus having a manipulator, which covers a moving area of the manipulator and covers a warning area that is wider than the moving area and allows an intruding object to enter. The intrusion of the intruding object is monitored, and based on the intruding object monitoring result, the center point of the projected figure of the intruding object on the horizontal plane and the approximate figure that envelops the point at a certain distance from the center point on the horizontal plane are set, and the manipulator Detecting the intrusion of an intruding object into the alert area by identifying the operating state of the manipulator by monitoring the image, setting the projected figure on the horizontal plane of the manipulator, and determining the presence or absence of interference between these approximate figure and projected figure If this happens, the operation of the manipulator is decelerated, and the intrusion of an intruding object into the manipulator's movable area is detected. Together they are, when the distance between the manipulator and the intruding object is judged that equal to or less than the predetermined distance, is characterized in that stops the operation of the manipulator.
近似図形としては、円、多角形等、どのような形状であってもよいが、侵入物体として想定される人の投影図形を、無駄なく包絡できる形状で、かつ、近似図形同士が干渉したときに、実際の物体同士の間に、例えば、ISO13855に規定されているような十分な安全距離が確保されるような大きさを有することが好ましい。なお、近似図形は、複数の図形が組合わさったものであってもよい。 The approximate figure may be any shape, such as a circle or polygon, but when the projected figure of a person assumed to be an intruding object can be enveloped without waste and the approximate figures interfere with each other In addition, it is preferable to have such a size that a sufficient safe distance is secured between actual objects, for example, as defined in ISO 13855. The approximate figure may be a combination of a plurality of figures.
〔構成9〕
構成6、または、構成8を有するロボット装置の制御方法において、マニピュレータがワークを把持している場合には、把持されているワークの大きさに応じて、警戒領域、または、近似図形を拡大することを特徴とするものである。
[Configuration 9 ]
〔構成10〕
構成6、または、構成8を有するロボット装置の制御方法において、侵入物体を包括する警戒領域を設定し、この警戒領域及びマニピュレータの可動領域を包括する警戒領域の少なくとも一方について、これら警戒領域よりも狭い一、または、二以上に多重化された危険領域を設定して多重化し、侵入物体領域とマニピュレータとの警戒領域同士が重なった場合には、第1段階の減速を行い、一方の危険領域と他方の警戒領域とが重なった場合には、侵入物体領域とマニピュレータとの接近に応じて順次多段的に減速することを特徴とするものである。
[
In the control method of the robot apparatus having the
構成1を有する本発明に係るロボット装置の制御装置においては、制御手段は、侵入検知手段による検知結果に基づいて侵入物体の中心点を設定するとともに、マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいてマニピュレータの動作状態を特定し、このマニピュレータの複数の代表点を設定し、これら中心点及び各代表点間の距離を判定するので、マニピュレータと侵入物体との接近を容易に判別することができ、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させる。
In the control device of the robot apparatus according to the present invention having the
構成2を有する本発明に係るロボット装置の制御装置においては、制御手段は、侵入検知手段による検知結果に基づいて侵入物体の中心点を設定するとともに、マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいてマニピュレータの動作状態を特定し、このマニピュレータの複数の代表点を設定し、これら中心点及び各代表点間の距離を判定するので、マニピュレータと侵入物体との接近を容易に判別することができ、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させる。 In the control device of the robot apparatus according to the present invention having the configuration 2 , the control means sets the center point of the intruding object based on the detection result by the intrusion detecting means, and based on the structure of the manipulator and the control information for the manipulator. The operation state of the manipulator is specified, a plurality of representative points of this manipulator are set, and the distance between the central point and each representative point is determined, so that the approach between the manipulator and the intruding object can be easily determined. When the intrusion of the intruding object into the alert area is detected, the operation of the manipulator is decelerated, the intrusion of the intruding object into the movable area of the manipulator is detected, and the distance between the manipulator and the intruding object is When it is determined that the distance is equal to or less than the predetermined distance , the operation of the manipulator is stopped.
構成3を有する本発明に係るロボット装置の制御装置においては、制御手段は、侵入検知手段による検知結果に基づいて侵入物体の水平面への投影図形の中心点及び水平面上において中心点から一定の距離の点を包絡した近似図形を設定するとともに、侵入検知手段によりマニピュレータの動作状態を特定しマニピュレータの水平面への投影図形を設定し、これら近似図形及び投影図形の干渉の有無を判定するので、マニピュレータと侵入物体との接近を容易に判別することができ、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させる。
したがって、このロボット装置の制御装置においては、侵入物体がマニピュレータに接近して警戒領域内へ侵入しても、いきなりマニピュレータが停止することなく、まず、マニピュレータが減速される。このときに、侵入物体をマニピュレータから遠ざけることができれば、マニピュレータを停止させることがないので、ダウンタイムを最小限に抑えつつ、侵入物体とマニピュレータとの接触を回避し、安全を確保することができる。
そして、侵入物体がマニピュレータの可動領域内に侵入するとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったときに、マニピュレータの動作が停止されるので、マニピュレータの停止を必要最小限に抑えつつ、侵入物体とマニピュレータとの接触を回避し、安全を確保することができる。また、このときには、マニピュレータが減速されているので、マニピュレータの動作状態を正確に特定することが容易となる。
In the control device of the robot apparatus according to the present invention having the
Therefore, in the control device of this robot apparatus, even if an intruding object approaches the manipulator and enters the alert area, the manipulator is first decelerated without suddenly stopping the manipulator. At this time, if the intruding object can be moved away from the manipulator, the manipulator will not be stopped. Therefore, contact between the intruding object and the manipulator can be avoided and safety can be ensured while minimizing downtime. .
When the intruding object enters the movable area of the manipulator and the distance between the manipulator and the intruding object is equal to or less than the predetermined distance, the operation of the manipulator is stopped. While restraining, contact between the intruding object and the manipulator can be avoided, and safety can be ensured. At this time, since the manipulator is decelerated, it is easy to accurately specify the operating state of the manipulator.
構成4を有する本発明に係るロボット装置の制御装置においては、マニピュレータがワークを把持している場合には、把持されているワークの大きさに応じて、警戒領域、近似立体、または、近似図形を拡大するので、マニピュレータがワークを把持している場合においても、マニピュレータと侵入物体との接近を容易に判別することができ、マニピュレータの停止を必要最小限に抑えつつ、侵入物体とマニピュレータとの接触を回避し、安全を確保することができる。
In the control device of the robot apparatus according to the present invention having the
構成5を有する本発明に係るロボット装置の制御装置においては、侵入物体を包括する警戒領域を設定し、この警戒領域及びマニピュレータの可動領域を包括する警戒領域の少なくとも一方について、これら警戒領域よりも狭い危険領域を設定して多重化し、侵入物体領域とマニピュレータとの警戒領域同士が重なった場合には、第1段階の減速を行い、一方の危険領域と他方の警戒領域とが重なった場合には、さらに減速して第2段階の減速を行うので、マニピュレータの停止を必要最小限に抑えつつ、侵入物体とマニピュレータとの接触を回避することができ、このとき、マニピュレータが減速されているので、マニピュレータの動作状態を正確に特定することが容易となる。
In the control device of the robot apparatus according to the present invention having the
構成6を有する本発明に係るロボット装置の制御方法においては、侵入物体の監視結果に基づいて侵入物体の水平面への投影図形を包絡する第1の近似図形を設定するとともに、マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいてマニピュレータの動作状態を特定しこのマニピュレータの水平面への投影図形を包絡する第2の近似図形を設定し、これら第1及び第2の近似図形同士の干渉の有無を判定するので、マニピュレータと侵入物体との接近を容易に判別することができ、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させる。
In the control method of the robot apparatus according to the present invention having the
構成7を有する本発明に係るロボット装置の制御方法においては、侵入物体の監視結果に基づいて、侵入物体の中心点を設定するとともに、マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいてマニピュレータの動作状態を特定し、このマニピュレータの複数の代表点を設定し、これら中心点及び各代表点間の距離を判定するので、マニピュレータと侵入物体との接近を容易に判別することができ、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させる。
In the control method of the robot apparatus according to the present invention having the
構成8を有する本発明に係るロボット装置の制御方法においては、侵入物体の監視結果に基づいて侵入物体の水平面への投影図形の中心点及び水平面上において中心点から一定の距離の点を包絡した近似図形を設定するとともに、マニピュレータを監視することによりマニピュレータの動作状態を特定しマニピュレータの水平面への投影図形を設定し、これら近似図形及び投影図形の干渉の有無を判定するので、マニピュレータと侵入物体との接近を容易に判別することができ、警戒領域内への侵入物体の侵入が検知された場合には、マニピュレータの動作を減速させ、マニピュレータの可動領域内への侵入物体の侵入が検知されるとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、マニピュレータの動作を停止させる。
したがって、このロボット装置の制御方法においては、侵入物体がマニピュレータに接近して警戒領域内へ侵入しても、いきなりマニピュレータが停止することなく、まず、マニピュレータが減速される。このときに、侵入物体をマニピュレータから遠ざけることができれば、マニピュレータを停止させることがないので、ダウンタイムを最小限に抑えつつ、侵入物体とマニピュレータとの接触を回避し、安全を確保することができる。
そして、侵入物体がマニピュレータの可動領域内に侵入するとともに、マニピュレータと侵入物体との距離が所定の距離以下となったときに、マニピュレータの動作が停止されるので、マニピュレータの停止を必要最小限に抑えつつ、侵入物体とマニピュレータとの接触を回避し、安全を確保することができる。また、このときには、マニピュレータが減速されているので、マニピュレータの動作状態を正確に特定することが容易となる。
In the control method of the robot apparatus according to the present invention having configuration 8 , the center point of the projected figure of the intruding object on the horizontal plane and the point at a certain distance from the center point on the horizontal plane are enveloped based on the monitoring result of the intruding object. Set the approximate figure and monitor the manipulator to identify the operating state of the manipulator, set the projected figure on the horizontal plane of the manipulator, and determine the presence or absence of interference between the approximate figure and the projected figure. The approach of the manipulator is decelerated and the intrusion of the intruding object into the movable area of the manipulator is detected when intrusion of the intruding object into the alert area is detected. Rutotomoni, when the distance between the manipulator and the intruding object is judged that equal to or less than the predetermined distance, Manipi The operation of the regulator is stopped.
Therefore, in this robot apparatus control method, even if an intruding object approaches the manipulator and enters the alert area, the manipulator is first decelerated without suddenly stopping the manipulator. At this time, if the intruding object can be moved away from the manipulator, the manipulator will not be stopped. Therefore, contact between the intruding object and the manipulator can be avoided and safety can be ensured while minimizing downtime. .
When the intruding object enters the movable area of the manipulator and the distance between the manipulator and the intruding object is equal to or less than the predetermined distance, the operation of the manipulator is stopped. While restraining, contact between the intruding object and the manipulator can be avoided, and safety can be ensured. At this time, since the manipulator is decelerated, it is easy to accurately specify the operating state of the manipulator.
構成9を有する本発明に係るロボット装置の制御方法においては、マニピュレータがワークを把持している場合には、把持されているワークの大きさに応じて、警戒領域、近似立体、または、近似図形を拡大するので、マニピュレータがワークを把持している場合においても、マニピュレータと侵入物体との接近を容易に判別することができ、マニピュレータの停止を必要最小限に抑えつつ、侵入物体とマニピュレータとの接触を回避し、安全を確保することができる。 In the control method of the robot apparatus according to the present invention having the configuration 9 , when the manipulator is holding a workpiece, the warning area, the approximate solid, or the approximate figure is selected depending on the size of the gripped workpiece. Therefore, even when the manipulator is gripping the workpiece, it is possible to easily determine the approach between the manipulator and the intruding object, and minimize the stoppage of the manipulator while minimizing the stoppage of the manipulator. Contact can be avoided and safety can be ensured.
すなわち、本発明は、マニピュレータと人との干渉、接触が確実に防止され、安全が確保されつつ、装置のダウンタイムが減少され、稼働効率が低下しないようになされたロボット装置の制御装置及びロボット装置の制御方法を提供することができるものである。 That is, the present invention provides a control device and a robot for a robot apparatus in which interference and contact between a manipulator and a person are reliably prevented, safety is ensured, apparatus down time is reduced, and operation efficiency is not reduced. An apparatus control method can be provided.
構成10を有する本発明に係るロボット装置の制御方法においては、侵入物体を包括する警戒領域を設定し、この警戒領域及びマニピュレータの可動領域を包括する警戒領域の少なくとも一方について、これら警戒領域よりも狭い危険領域を設定して多重化し、侵入物体領域とマニピュレータとの警戒領域同士が重なった場合には、第1段階の減速を行い、一方の危険領域と他方の警戒領域とが重なった場合には、さらに減速して第2段階の減速を行うので、マニピュレータの停止を必要最小限に抑えつつ、侵入物体とマニピュレータとの接触を回避することができ、このとき、マニピュレータが減速されているので、マニピュレータの動作状態を正確に特定することが容易となる。
In the control method for a robot apparatus according to the present invention having the
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
〔ロボット装置の制御装置の構成(第1の実施の形態)〕
図1は、本発明に係るロボット装置の制御装置の構成を示す模式的な側面図である。
[Configuration of Robot Device Control Device (First Embodiment)]
FIG. 1 is a schematic side view showing a configuration of a control apparatus for a robot apparatus according to the present invention.
本発明に係るロボット装置の制御装置が制御するロボット装置は、加工、組立、ワークハンドリング、溶接、塗装等を行うものである。このロボット装置は、図1に示すように、ロボット基台部4と、このロボット基台部4上に設置されたマニピュレータ1とを有し、このマニピュレータ1により、作業対象(ワーク)の把持、運搬、加工及び他の部材への組立などの操作が可能となされている。また、このロボット装置においては、マニピュレータ1の可動領域内には、作業のために人が侵入することが前提とされている。
The robot apparatus controlled by the control apparatus of the robot apparatus according to the present invention performs processing, assembly, work handling, welding, painting, and the like. As shown in FIG. 1, the robot apparatus includes a
マニピュレータ1は、複数のアクチュエータ(駆動装置)とリンク(剛体の構造物)とによって構成されている。すなわち、各リンク間は、回動(屈曲)、または、旋回可能な関節2a,2b,2c,2d,2e,2fを介して接続されており、それぞれアクチュエータによって相対駆動されるようになっている。各アクチュエータは、制御手段を構成するロボット制御装置3によって制御される。
The
このマニピュレータ1において、第1のリンク(基端部のリンク)1aは、ロボット基台部4に対し、第1の関節2aを介して接続されて設置されている。第1の関節2aは、鉛直軸(z軸)回りに旋回可能な関節である。この第1のリンク1aの先端側には、第2の関節2bを介して、第2のリンク1bの基端側が接続されている。第2の関節2bは、水平な軸回りに第2のリンク1bを回動可能とする関節である。第2のリンク1bの先端側には、第3の関節2cを介して、第3のリンク1cの基端側が接続されている。第3の関節2cは、水平な軸回りに第3のリンク1cを回動可能とする関節である。
In the
そして、第3のリンク1cの先端側には、第4の関節2dを介して、第4のリンク1dの基端側が接続されている。第4の関節2dは、第3のリンク1cの軸回りに第4のリンク1dを回動可能とする関節である。第4のリンク1dの先端側には、第5の関節2eを介して、第5のリンク1eの基端側が接続されている。第5の関節2eは、水平な軸回りに第5のリンク1eを回動可能とする関節である。第5のリンク1eの先端側(手先)には、第6の関節2fを介して、作業対象を把持したり加工したりする先端ツール機構5が設けられている。この先端ツール機構5は、ロボット制御装置3によって制御される。
And the base end side of the
ロボット制御装置3は、マニピュレータ1の動作状態、すなわち、マニピュレータ1の各アクチュエータの移動速度及び移動方向を制御し、また、マニピュレータ1の減速、一時停止、非常停止等の動作モードを制御する。また、ロボット制御装置3は、マニピュレータ1に対する制御情報、すなわち、各関節2a,2b,2c,2d,2eのアクチュエータに対する動作指令情報やツール機構5に対する動作指令情報に基づいて、各関節2a,2b,2c,2d,2eの角度やツール機構5の把持情報などを取得し、マニピュレータ1やツール機構5の動作状態を特定することができる。なお、マニピュレータ1は垂直多関節型に限らず、円筒座標型,極座標型,直交座標型,水平多関節型などさまざなまな形態が考えられる。
The
また、ロボット装置を制御するロボット制御装置3の上位制御装置として、ロボット制御装置やツール機構に指令やシーケンスを与えるために統括制御装置としてPLCなどが用いられることも多く、これらを介して、マニピュレータ1やツール機構5の動作状態を取得することも可能である。
Also, as a host control device for the
そして、本発明に係るロボット装置の制御装置においては、マニピュレータ1の可動領域Aを包括し可動領域Aよりも広い領域であって侵入物体(例えば、作業者)101の侵入が可能である警戒領域Bが設定されている。
And in the control apparatus of the robot apparatus which concerns on this invention, it is the warning area which is the area | region which covers the movable area A of the
このロボット装置の制御装置は、警戒領域Bに対する侵入物体101の侵入を監視する侵入検知手段となる3次元センサ6を備えている。この3次元センサ6としては、例えば、レーザレーダやステレオカメラ等を使用することができる。この3次元センサ6は、マニピュレータ1の上方に設置することが好ましい。この3次元センサ6は、警戒領域Bよりも広い計測領域C内の物体までの距離を測定することができ、この測定結果に基づいて、警戒領域B内の物体を3次元計測することができる。
The control device of this robot apparatus includes a three-
3次元センサ6による計測結果を示す計測データは、制御手段を構成する安全監視装置7に送られる。この安全監視装置は、3次元センサ6から送られた計測データと、ロボット制御装置3から送られるマニピュレータ1に対する制御情報(関節角情報や把持情報等)とに基づいて、侵入物体101とマニピュレータ1との間の距離を算出する。そして、安全監視装置は、侵入物体101とマニピュレータ1との間が所定の距離以下となっている場合には、ロボット制御装置3に対して、減速や非常停止を指示する動作指令を送る。ロボット制御装置3は、安全監視装置7から動作指令が送られると、この動作指令に従って、マニピュレータ1の動作を減速させたり、または、停止させる。
The measurement data indicating the measurement result by the three-
〔ロボット装置の制御方法(第1の実施の形態)〕
本発明に係るロボット装置の制御方法は、本発明に係るロボット装置の制御装置を動作させることによって実施される。このロボット装置の制御方法は、ロボット装置の通常の運転中だけではなく、調整、試験、メンテナンス、教示、検査等を含む種々の作業中にも実施することができる。
[Robot Device Control Method (First Embodiment)]
The robot apparatus control method according to the present invention is implemented by operating the robot apparatus control apparatus according to the present invention. This robot apparatus control method can be implemented not only during normal operation of the robot apparatus, but also during various operations including adjustment, testing, maintenance, teaching, inspection, and the like.
ロボット装置の制御装置において、安全監視装置7及びロボット制御装置3は、3次元センサ6により、警戒領域B内への侵入物体101の侵入が検知された場合には、マニピュレータ1の動作を減速させ、マニピュレータ1の可動領域A内への侵入物体101の侵入が検知されるとともに、マニピュレータ1と侵入物体101との距離が所定の距離以下となったときには、マニピュレータ1の動作を停止させる。
In the control device of the robot apparatus, the
図2は、本発明に係るロボット装置の制御装置において実施される本発明に係るロボット装置の制御方法の手順を示すフローチャートである。 FIG. 2 is a flowchart showing the procedure of the robot apparatus control method according to the present invention, which is performed in the robot apparatus control apparatus according to the present invention.
すなわち、このロボット装置の制御装置において、安全監視装置7及びロボット制御装置3は、図2に示すように、所定の処理を、サイクル毎、もしくは、逐次処理にて実行する。なお、この処理の開始時には、警戒領域B及び可動領域A内には、図1に示すように、周辺機器等の固定物体102の他には、侵入物体101が侵入していないものとする。
That is, in the control device of the robot apparatus, the
図2のステップst1において、処理をスタートすると、ステップst2に進み、3次元センサ6からの計測データから、計測領域C内における固定物体102及びマニピュレータ1のデータを削除する。ここで、3次元センサ6とマニピュレータ1との位置関係が予めキャリブレーションされているものとし、安全監視装置7は、3次元センサ6からの計測データと同期したタイミング(同時刻)で、ロボット制御装置3から、マニピュレータ1の関節角情報などの制御情報を取得する。なお、これら計測データと制御情報とは、実際に同時刻に取得されなくとも、それぞれにタイムスタンプ情報が付加されていれば、このタイムスタンプ情報により、同期したデータとして処理することができる。また、それぞれが同期しないタイミングでデータを取得する場合には、最大となる同期ズレ時間分で考えられる互いの移動量を考慮して、後に設定する安全距離などに反映することが考えられる。
When the process is started in step st1 of FIG. 2, the process proceeds to step st2, and the data of the fixed
次に、ステップst3に進み、計測領域C内における侵入物体101の有無を判別する。侵入物体101が検出された場合には、ステップst4に進み、侵入物体101が検出されない場合には、ステップst2に戻る。
Next, proceeding to step st3, the presence / absence of the intruding
ここで、マニピュレータ1は動作するため、マニピュレータ1と侵入物体101とは、計測データにおいては同様の動体となってしまうため、これらを判別する必要がある。そこで、マニピュレータ1の構造は予め分かっているので、関節などの配置を考慮して、マニピュレータ1を複数の球などの第2の近似立体で包絡した領域(以下、「マニピュレータ領域」という。)を設定する。この領域の情報に関節角度などの制御情報を与えることにより、計測データ取得時におけるマニピュレータ領域を求めることができる。計測データとマニピュレータ1の制御情報とは同期したデータとして処理できるため、計測データとマニピュレータ領域とを付き合わせて処理をすることにより、計測データから、マニピュレータ1の動作を分離し削除することができる。
Here, since the
同様に、事前に取得、または、設定された計測領域C内に存在する固定物体102の包絡領域データを利用し、もしくは、前回の計測から変化がない部分を固定物体102とみなして、これを計測データから削除することにより、計測データから、固定物体102を分離し削除することができる。
Similarly, using the envelope region data of the fixed
このようにして、計測領域C内に存在する侵入物体101を抽出することができる。このとき、例えば、ロボット制御装置3から得られたデータに異常があり、現実のマニピュレータ1の動作と合致しない場合には、データの付き合せにより、マニピュレータ1の動作を分離することができないので、マニピュレータ1の近傍の領域内に、侵入物物体101が突然現れたように判別されることになる。このような場合には、ロボット制御装置3からのデータが異常であると判別して、マニピュレータ1を非常停止させるようにしてもよい。
In this way, the intruding
ステップst4では、侵入物体101が警戒領域B内に侵入しているかを判別し、警戒領域B内に侵入していればステップst5に進み、警戒領域B内に侵入していなければステップst2に戻る。
In step st4, it is determined whether or not the intruding
計測領域C内には、前述したように、警戒領域Bが設定されている。警戒領域Bは、マニピュレータ1の可動領域Aを包括し可動領域Aよりも広い領域であり、侵入物体101の侵入が可能な領域である。なお、可動領域A内であっても、侵入物体101の侵入があり得ない領域は、警戒領域Bに含める必要はなく、計測領域Cに含める必要もない。図1においては、警戒領域Bは、3次元センサ6から放射状に設定されており、可動領域Aより大きく包絡される床付近の部分をカットしている。
In the measurement area C, the warning area B is set as described above. The alert area B includes the movable area A of the
ステップst5では、安全監視装置7は、抽出された侵入物体101のデータから、侵入物体101を含む領域(以下、「侵入物体領域」という。)を設定する。すなわち、侵入物体101から安全距離を隔てた位置までの領域を、球、円筒、立方体を含む正多面体等の第1の近似立体で包絡して、侵入物体領域を設定する。または、侵入物体101を人と想定し、侵入物体101の中央と考えられる位置から、人が手足を伸ばした場合に届く範囲に安全距離分を加えた領域を近似立体で包絡して、侵入物体領域を設定する。なお、具体的な侵入物体領域の設定としては、侵入物体101のデータのうち、最上点(頂点)から床面まで垂線を降ろし、この垂線の中点を侵入物体101の中心とし、この中心から人が飛び出さないであろう半径を設定した球を設定することなどが考えられる。
In step st5, the
これら近似立体としては、球、円筒、多面体等、どのような形状であってもよいが、侵入物体として想定される人と、マニピュレータとを、無駄なく包絡できる形状で、かつ、近似立体同士が干渉したときに、実際の物体同士の間に、例えば、ISO13855に規定されているような十分な安全距離が確保されるような大きさを有することが好ましい。なお、近似立体は、複数の立体が組合わさったものであってもよい。 These approximate solids may have any shape such as a sphere, cylinder, polyhedron, etc., but the shape that can envelop a person assumed as an intruding object and a manipulator without waste, and the approximate solids are It is preferable that a sufficient safety distance as defined in, for example, ISO 13855 is secured between actual objects when interference occurs. The approximate solid may be a combination of a plurality of solids.
次のステップst6では、前述したように、マニピュレータ領域を設定し、ステップst7に進む。 In the next step st6, as described above, the manipulator region is set, and the process proceeds to step st7.
ステップst7では、マニピュレータ領域と侵入物体領域との干渉の有無を判別する。各領域の干渉がある場合には、ステップst9に進み、各領域の干渉がない場合には、ステップst8に進む。 In step st7, it is determined whether or not there is interference between the manipulator region and the intruding object region. If there is interference in each region, the process proceeds to step st9, and if there is no interference in each region, the process proceeds to step st8.
ステップst8では、安全監視装置7は、マニピュレータ1の動作速度を安全な速度に落とすような減速指令をロボット制御装置3に送り、マニピュレータ1を減速させ、ステップst2に戻る。このとき、マニピュレータ1は停止せず、マニピュレータ1による作業も停止しない。安全な速度とは、例えば、ISO10218−1に規定されているように、産業用ロボットと人とが共存可能な速度の上限である250mm/sec以内の速度で、事前のリスクアセスメントなどによって決定される。
In step st8, the
そして、ステップst9では、安全監視装置7は、ロボット制御装置3に対して、非常停止指令を送り、マニピュレータ1を非常停止させ、ステップst10に進んで処理を終了する。
In step st9, the
このようなロボット装置の制御方法において、最大サイクル時間、マニピュレータの移動最大速度や、警戒領域B、マニピュレータ領域及び侵入物体領域等の各領域間の余裕等は、侵入物体101とマニピュレータ1との接触状況を十分に想定、勘案して、決定される。例えば、マニピュレータ1の移動速度を早く設定したい場合には、サイクル時間を短くし、各領域間の余裕を大きくとることが望ましい。また、非常停止指令が発信されてから、実際にマニピュレータ1が停止するまでの移動距離(安全距離)等も考慮するとよい。
In such a control method of the robot apparatus, the maximum cycle time, the maximum movement speed of the manipulator, the margin between each area such as the alert area B, the manipulator area, and the intruding object area are the contact between the intruding
図3は、マニピュレータがワークを把持した状態における本発明に係るロボット装置の制御装置の構成を示す模式的な側面図である。 FIG. 3 is a schematic side view showing the configuration of the control device of the robot apparatus according to the present invention in a state where the manipulator grips the workpiece.
図3に示すように、マニピュレータ1がワーク103を把持した場合には、ワーク103が大きいと、ワーク103を把持したマニピュレータ1の可動領域A´は、把持していないマニピュレータ1のみの可動領域Aに比べて、大きくなる。この場合、安全監視装置7は、ロボット制御装置3から、マニピュレータ1がワーク103を把持しているか否かの情報を取得し、この情報により、警戒領域Bを拡大して新たな警戒領域B´とし、マニピュレータ領域も拡大することにより、マニピュレータ1及びワーク103と侵入物体101との接触を防止し、ダウンタイムを低減させることができる。
As shown in FIG. 3, when the
このように、本発明に係るロボット装置の制御装置及びロボット装置の制御方法においては、マニピュレータ1の可動領域Aの内部への侵入物体101の侵入を常時監視しているので、従来のような入退扉の開閉により制御するロボット装置に比較して、フールプルーフな対策となっており、さらに、マニピュレータ1と侵入物体101との位置関係から、これらの接触、干渉の虞があるときには、マニピュレータ1を安全速度に減速し、さらに、必要な場合のみに非常停止させる。
As described above, in the robot apparatus control device and the robot apparatus control method according to the present invention, the intrusion of the intruding
本発明においては、侵入物体101のマニピュレータ1に対する接近により、いきなり非常停止するのではなく、まず、マニピュレータ1の減速がなされ、このときには、作業そのものは続行される。そのため、作業者(侵入物体101)がマニピュレータ1との接触を避けるための時間が確保できるとともに、接触を避ければ非常停止を回避することができるので、装置のダウンタイムを削減することができる。
In the present invention, the approach of the intruding
すなわち、本発明においては、ロボット制御装置3からマニピュレータ1に対する制御情報を取得し、または、3次元センサ6による計測結果から、マニピュレータ1の位置、挙動と侵入物体101の位置、挙動を分離して判別し、これらの接触可能性を監視するため、例えば、マニピュレータ1と作業者との間に十分な安全距離があるような場合に、うっかり可動領域Aに踏み込むケースや、ワークの位置ずれなどを直す等の短時間の作業のかめに可動領域Aに侵入するなどしても、非常停止にならず、マニピュレータ1は稼動を続けるので、ダウンタイムの発生を極力少なくすることができる。また、このような状況で、作業者の思い違いや、作業時間の見込み違い、作業者のロボット装置に対する理解不足などにより、マニピュレータ1との接触の危険性が発生しても、マニピュレータ1は、作業者と接触する前に非常停止する。
That is, in the present invention, control information for the
このように、本発明においては、マニピュレータ1の可動領域Aに侵入物体101が侵入したという理由だけでは非常停止しないので、非常停止によるダウンタイムなど、稼働効率の低下要因を極力排除し、ロボット装置を高効率に運用することができる。
As described above, in the present invention, the emergency stop does not occur only because the intruding
また、マニピュレータ1が減速されたときには、マニピュレータ1の動作と侵入物体101の分離処理などの情報処理が容易となり、その後に行われるマニピュレータ1の可動領域A内における侵入物体101の認識処理も容易となる。例えば、3次元センサ6としてレーザレンジファインダなどを利用した場合には、走査して計測をおこなうため、計測対象が高速で動く場合には、移動を伴うデータとして記録される。そのため、計測対象が高速移動すると、侵入物体101の位置を正確に同定し、マニピュレータ1と侵入物体101とを精密に分離する処理が困難になる。マニピュレータ1が減速されることにより、侵入物体101の位置を正確に同定できるようになり、マニピュレータ1と侵入物体101とを精密に分離する処理が可能となる。
Further, when the
さらに、本発明においては、マニピュレータ1が物品を弾き飛ばしたりするような作業を行う場合でなければ、マニピュレータ1の周囲に安全柵を設置しなくとも、十分に安全性を確保することができる。安全柵を設置せずに済めば、敷地の有効活用ができ、ロボット装置を使用するうえでの制約条件が低減され、コスト低減も期待できる。
Furthermore, in the present invention, unless the
〔第2の実施の形態〕
図4は、本発明に係るロボット装置の制御装置の第2の実施の形態における構成を示す模式的な側面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a schematic side view showing the configuration in the second embodiment of the controller of the robot apparatus according to the present invention.
前述の実施の形態においては、侵入検知手段として、1台の3次元センサ6を使用しているが、図4中の(a)に示すように、周辺装置などの固定物体102の位置によっては、3次元センサ6に死角が生ずる場合もある。このような死角をなくし、また、計測領域Cをより広範囲とするため、図4中の(b)に示すように、複数の3次元センサ6を統合して使用するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, one three-
すなわち、このロボット装置の制御装置においては、侵入検知手段として、2台の3次元センサ6a,6bを使用している。この制御装置においては、第1及び第2の3次元センサ6a,6bのそれぞれについて、計測領域C1,C2が設定されており、これら各計測領域C1,C2のいずれかに侵入した侵入物体101が計測される。また、各計測領域C1,C2について、それぞれ警戒領域B1,B2が設定される。これら各警戒領域B1,B2のいずれかに属する領域が、警戒領域Bとなる。
That is, in the control device of this robot apparatus, two three-dimensional sensors 6a and 6b are used as intrusion detection means. In this control device, measurement areas C1 and C2 are set for each of the first and second three-dimensional sensors 6a and 6b, and an intruding
このロボット装置の制御装置においては、3次元センサ6が1台の場合には固定物体102の死角に入ってしまっていた侵入物体101bが、一方の3次元センサ6bによっては計測されており、警戒領域Bに接近していることが検知される。
In the control device of this robot apparatus, when one three-
〔第3の実施の形態〕
図5は、本発明に係るロボット装置の制御装置の第3の実施の形態における構成を示す模式的な側面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a schematic side view showing the configuration of the third embodiment of the control apparatus for the robot apparatus according to the present invention.
前述の実施の形態においては、マニピュレータ1を1台有するロボット装置を制御対象としているが、図5に示すように、複数のマニピュレータ1,1を有するロボット装置、または、複数のロボット装置を制御対象としてもよい。
In the embodiment described above, a robot apparatus having one
すなわち、ロボット装置は、同一のセル(同一領域)において、複数台が同時に稼働する場合がある。このような場合には、安全監視装置7が複数台のロボット制御装置3,3、もしくは、これらを統括管理する制御装置からデータを取得して、前述の実施の形態と同様にして、複数のマニピュレータ1,1に対する減速指令や非常停止指令を発するようにしてもよい。
That is, there are cases where a plurality of robot devices are simultaneously operated in the same cell (same area). In such a case, the
また、可動領域A内に存在する周辺装置などに、人に危害を与え得るような可動部が設けられている場合には、これを第2、第3のロボットと考えて、ロボット装置と同様の制御を行うことができる。この場合には、安全監視装置7は、その周辺装置の制御装置、または、複数の制御装置を統括管理する制御装置からデータを取得して、前述の実施の形態と同様にして、マニピュレータ1及び周辺装置に対する減速指令や非常停止指令を発する。
In addition, when a peripheral device or the like existing in the movable area A is provided with a movable part that may cause harm to a person, this is considered as the second and third robots and is similar to the robot device. Can be controlled. In this case, the
さらに、ロボット装置が同一のセル内に存在しない他の機器と連動して動作する場合には、安全監視装置7は、それら他の機器に対しても、減速指令や非常停止指令を発するようにするとよい。この場合には、ロボット装置と他の機器との連動した作業を円滑に継続させることができる。
Furthermore, when the robot apparatus operates in conjunction with other devices that do not exist in the same cell, the
同様に、溶接や塗装などの自動作業を行う工程では、ロボットの動作のみが減速され一時停止されると、溶接や塗装などの品質に対して致命的なダメージを与えることが考えられるため、溶接装置の制御装置や塗装ガンの制御装置などに対しても、速度調整、一時停止指令を行うように構成することが好ましい。この場合には、安全監視装置7は、溶接装置の制御装置や塗装ガンの制御装置、または、これら制御装置を統括管理する制御装置からデータを取得して、前述の実施の形態と同様にして、マニピュレータ1及び溶接装置、または、塗装ガンに対する減速指令や非常停止指令を発する。
Similarly, in the process of performing automatic work such as welding and painting, if only the robot operation is decelerated and paused, it may cause fatal damage to the quality of welding or painting. It is preferable that a speed adjustment and a temporary stop command are also given to the control device of the device and the control device of the coating gun. In this case, the
なお、実際の運用を考えると、本発明において使用される3次元センサ6や安全監視装置7には、必要な安全対策、例えば、2重化や自己診断などの措置が取られていることが必要である。また、マニピュレータ1についても、減速や非常停止に関する部分については、同様の対策がなされていることが望ましい。例えば、ロボット装置の内部位置センサ周辺部や、減速及び非常停止指令の受付部などである。また、安全監視装置7及び3次元センサ6は、電源が切れている場合等、正常に起動していない状態においては、フェールセーフのため、ロボット制御装置3に対して、非常停止指令を出し続けている状態とする必要がある。
In consideration of actual operation, the three-
〔第4の実施の形態〕
前述の実施の形態においては、侵入検知手段となる3次元センサ6して、レーザレーダ(レーザレンジファインダ)を例示しているが、3次元センサ6としては、ステレオカメラ等を用いることもできる。
[Fourth Embodiment]
In the above-described embodiment, a laser radar (laser range finder) is exemplified as the three-
また、警戒領域Bを精密に設定するには、3次元センサは有効であるが、侵入物体領域とマニピュレータ領域との干渉を監視することについては、他のセンサの使用も考えられる。例えば、2次元センサの組み合わせにより3次元情報を取得する構成や、2次元センサと既知の情報との組み合わせにより、3次元情報として扱う手法などが考えられる。侵入物体101を作業者であると想定した場合には、通常のカメラを用いて作業者の頭部を画像処理により認識し、この情報に既知の人体のサイズを組み合わせることにより、侵入物体101(作業者)の中心位置を特定することができる。
In order to precisely set the warning area B, the three-dimensional sensor is effective. However, for monitoring the interference between the intruding object area and the manipulator area, use of another sensor is also conceivable. For example, a configuration in which three-dimensional information is acquired by a combination of two-dimensional sensors, a method of handling as three-dimensional information by a combination of a two-dimensional sensor and known information, and the like can be considered. When it is assumed that the intruding
さらに、侵入検知手段となるセンサとしては、赤外線飛行時間計測方式の3次元距離測定装置や、マイクロ波センサ、超音波センサなどを使用することができる。また、複数台のカメラを作業環境の周囲に配置することによる立体映像取得方法(視体積交差法)も使用することができる。さらに、これら種々のセンサ及び手法を組み合わせて使用することもできる。 Furthermore, as a sensor serving as an intrusion detection means, an infrared time-of-flight measurement type three-dimensional distance measuring device, a microwave sensor, an ultrasonic sensor, or the like can be used. In addition, a stereoscopic image acquisition method (view volume intersection method) by arranging a plurality of cameras around the work environment can also be used. Furthermore, these various sensors and techniques can be used in combination.
〔第5の実施の形態〕
図6は、侵入物体領域を多重化した第5の実施の形態を示す側面図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 6 is a side view showing a fifth embodiment in which an intruding object region is multiplexed.
また、本発明においては、図6に示すように、侵入物体101を包括する侵入物体領域を、警戒領域と一、または、二以上に多重化された危険領域とに多重化してもよい。同様に、マニピュレータ領域についても、多重化してもよい。この場合には、侵入物体101とマニピュレータ1との接近状況を多段的に認識することができ、これらの接近に応じて、マニピュレータ1の速度を順次多段的にに減速させることができる。すなわち、侵入物体領域とマニピュレータ領域との警戒領域同士が重なった場合には、第1段階の減速を行い、一方の領域の危険領域と他方の領域の警戒領域とが重なった場合には、さらに減速して第2段階の減速を行い、各領域の危険領域同士が重なった場合以降は、第3段階以降の原則を順次行い、最後は非常停止を行うなどの制御が可能となる。この場合には、適宜の設定を行うことにより、ダウンタイムの発生を最小限とすることができる。
Further, in the present invention, as shown in FIG. 6, the intruding object area including the intruding
〔第6の実施の形態〕
図7は、本発明に係るロボット装置の制御装置の第6の実施の形態における構成を示す模式的な側面図及び平面図である。
[Sixth Embodiment]
FIG. 7 is a schematic side view and plan view showing the configuration of the control apparatus for a robot apparatus according to the sixth embodiment of the present invention.
本発明に係るロボット装置の制御装置においては、マニピュレータ1と侵入物体101との距離が所定の距離以下となったときに、マニピュレータ1と侵入物体101との位置関係の判定は、図7中の(b)に示すように、マニピュレータ1及び侵入物体101の水平面への投影図形を包絡する近似図形を設定することによって行ってもよい。
In the control device of the robot apparatus according to the present invention, when the distance between the
この場合、安全監視装置7は、侵入検知手段による検知結果に基づいて、侵入物体101の水平面への投影図形を包絡する第1の近似図形を設定するとともに、マニピュレータ1の構造及びマニピュレータ1に対する制御情報に基づいて、マニピュレータ1の動作状態を特定し、このマニピュレータ1の水平面への投影図形を包絡する第2の近似図形を設定する。そして、これら第1及び第2の近似図形同士の干渉の有無を判定することにより、マニピュレータ1と侵入物体101との距離が所定の距離以下となったことを判別する。ここで、侵入検知手段は、図7中の(a)に示すように、3次元センサであってもよいし、2次元センサであってもよい。
In this case, the
すなわち、安全監視装置7は、まず、侵入物体101と判断される領域を水平面(床面)に投影した形状を特定し、この形状の中央の点(図心等)を代表点をし、この代表点を中心として、侵入物体101と判断される領域の投影図形を包絡する領域として、例えば、人のリーチが届く範囲に安全距離分などを加えた領域を第1の近似図形を設定し、侵入物体領域とする。この第1の近似図形は、例えば、円や長方形等とするとよい。
That is, first, the
次に、安全監視装置7は、マニピュレータ1の構造及び関節などの配置に基づいて予め設定された代表点と、ロボット制御装置3より取得した制御情報とから、空間に位置付けられる各代表点を水平面(床面)に投影した点を中心として、マニピュレータ1と判断される領域の投影図形を包絡する領域として、第2の近似図形を設定し、マニピュレータ領域とする。この第2の近似図形は、例えば、複数の円からなるものとするとよい。
Next, the
そして、安全監視装置7は、データ取得時において、これらマニピュレータ領域及び侵入物体領域の干渉の有無を判別し、干渉があった場合には、ロボット制御装置3に対して、非常停止指令を発信し、マニピュレータ1を非常停止させる。
Then, the
なお、近似図形としては、円、正方形を含む多角形等、どのような形状であってもよいが、侵入物体101として想定される人の投影図形と、マニピュレータ1の投影図形とを、無駄なく包絡できる形状で、かつ、近似立体同士が干渉したときに、実際の物体同士の間に、例えば、ISO13855に規定されているような十分な安全距離が確保されるような大きさを有することが好ましい。マニピュレータ1の投影図形を包絡する第2の近似図形は、複数の図形が組合わさったものであってもよい。近似図形を円とすると、中心から等距離の点の集合であるという円の性質から、干渉の有無の判別を容易に行うことができる。
The approximate figure may be any shape such as a circle or a polygon including a square, but the projected figure of the person assumed as the intruding
図8は、本発明に係るロボット装置の制御装置の第6の実施の形態における他の構成を示す模式的な平面図である。 FIG. 8 is a schematic plan view showing another configuration in the sixth embodiment of the controller of the robot apparatus according to the present invention.
このロボット装置の制御装置おいて、侵入検知手段を2次元センサとする場合には、図8中の(a)及び(b)に示すように、2次元センサ6cは、マニピュレータ1の上方に設置する必要はなく、ロボット基台部4の周囲部に設置し、このロボット基台部4の周囲における物体の有無を検出するセンサとしてもよい。これら2次元センサ6cにより、図8中の(c)に示すように、侵入物体101の下部、すなわち、侵入物体101が人であれば、足首部分が検知される。このようにして侵入物体101の下部が検知された場合には、安全監視装置7は、これを人であると想定して、検知された位置を中心として、予め設定した高さ(例えば、人の平均身長)の侵入物体101が存在するものと判別する。侵入物体101の存在が判別されれば、この侵入物体101に基づいて、近似立体や近似図形を設定することにより、前述の実施の形態と同様にして、この侵入物体101とマニピュレータ1との接近、干渉を判別することができる。
In this robot apparatus control device, when the intrusion detection means is a two-dimensional sensor, the two-
〔第7の実施の形態〕
図9は、本発明に係るロボット装置の制御装置の第7の実施の形態における構成を示す模式的な側面図及び平面図である。
[Seventh Embodiment]
FIG. 9 is a schematic side view and plan view showing the configuration of the control device of the robot apparatus according to the seventh embodiment of the present invention.
本発明に係るロボット装置の制御装置においては、マニピュレータ1と侵入物体101との距離が所定の距離以下となったとき、マニピュレータ1と侵入物体101との位置関係の判定は、図9中の(a)及び(b)に示すように、3次元センサ6による検知結果に基づいて侵入物体101の中心点を設定し、マニピュレータ1の構造及びマニピュレータ1に対する制御情報に基づいてマニピュレータ1の動作状態を特定し、このマニピュレータ1の複数の代表点を設定し、これら中心点及び各代表点間の距離を判定することにより行ってもよい。
In the control apparatus of the robot apparatus according to the present invention, when the distance between the
すなわち、安全監視装置7は、まず、侵入物体101と判断される領域の中心点を設定する。中心点の設定は、侵入物体101を人と想定した場合には、侵入物体101の最頂点、すなわち、人の頭部中央から床面に垂線を降ろし、この垂線の中点を中心点と設定することができる。
That is, the
次に、安全監視装置7は、マニピュレータ1の構造及び関節などの配置に基づいて予め設定された代表点と、ロボット制御装置3より取得した制御情報とから、空間に位置付けられる各代表点を設定する。
Next, the
そして、安全監視装置7は、データ取得時において、これら侵入物体101の中心点及びマニピュレータ1の各代表点の間の距離を判別し、この距離が所定の距離、例えば、安全距離以下となった場合には、ロボット制御装置3に対して、非常停止指令を発信し、マニピュレータ1を非常停止させる。ここで、安全距離は、マニピュレータ1の移動速度をパラメータとする変数として設定してもよい。例えば、マニピュレータ1の移動速度が速い場合には、安全距離を長くし、マニピュレータ1の移動速度が遅い場合には、安全距離を短くするように設定することにより、装置のダウンタイムの発生及び作業効率の低下を防止することができる。
The
なお、侵入物体101の中心点及びマニピュレータ1の各代表点の間の距離の判別は、これら中心点及び各代表点を水平面(床面)に投影した投影点を設定し、これら各投影点の水平面上における距離を判別するようにしてもよい。
The distance between the center point of the intruding
また、侵入物体101の中心点及びマニピュレータ1の各代表点の間の距離の判別においては、マニピュレータ1の各代表点について、先端側ほど高い重み付けを設定し、先端部の影響を高めたうえで、判別するようにしてもよい。これは、マニピュレータ1は、形態にもよるが、一般的に先端ほど高速、かつ、予想し得ない多方向に動き、人との接触は、マニピュレータ1の先端部分において発生しやすいからである。
Further, in determining the distance between the central point of the intruding
〔第8の実施の形態〕
図10は、本発明に係るロボット装置の制御装置の第8の実施の形態における構成を示す模式的な側面図及び平面図である。
[Eighth Embodiment]
FIG. 10 is a schematic side view and plan view showing the configuration of the control device for the robot apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
本発明に係るロボット装置の制御装置においては、マニピュレータ1と侵入物体101との距離が所定の距離以下となったときに、マニピュレータ1と侵入物体101との位置関係を判定する方法としては、図10中の(b)に示すように、侵入物体101の水平面への投影図形を包絡する近似図形と、マニピュレータ1の水平面への投影図形を設定することによって行ってもよい。
In the control device of the robot apparatus according to the present invention, as a method for determining the positional relationship between the
この場合、安全監視装置7は、侵入検知手段による検知結果に基づいて、侵入物体101の水平面への投影図形を包絡する第1の近似図形を設定する。また、安全監視装置7は、侵入検知手段による検知結果に基づいて、マニピュレータ1の水平面への投影図形を設定する。そして、これら近似図形及び投影図形の干渉の有無を判定することにより、マニピュレータ1と侵入物体101との距離が所定の距離以下となったことを判別する。ここで、侵入検知手段は、図10中の(a)に示すように、3次元センサであってもよいし、2次元センサであってもよい。
In this case, the
すなわち、安全監視装置7は、まず、侵入物体101と判断される領域を水平面(床面)に投影した形状を特定し、この形状の中央の点(図心等)を代表点とし、この代表点を中心として、侵入物体101と判断される領域の投影図形を包絡する領域として、例えば、人のリーチが届く範囲に安全距離分などを加えた領域を近似図形を設定し、侵入物体領域とする。
That is, first, the
この近似図形としては、円、正方形を含む多角形等、どのような形状であってもよいが、侵入物体101として想定される人の投影図形と、マニピュレータ1の投影図形とを、無駄なく包絡できる形状で、かつ、近似立体同士が干渉したときに、実際の物体同士の間に、例えば、ISO13855に規定されているような十分な安全距離が確保されるような大きさを有することがが好ましい。マニピュレータ1の投影図形を包絡する第2の近似図形は、複数の図形組合わさったものであってもよい。近似図形を円とすると、中心から等距離の点の集合であるという円の性質から、干渉の有無の判別を容易に行うことができる。
The approximate figure may be any shape such as a circle or a polygon including a square, but the projected figure of the person assumed as the intruding
次に、安全監視装置7は、侵入検知手段によりマニピュレータ1と判断される領域を水平面(床面)に投影した投影図形を設定する。
Next, the
そして、安全監視装置7は、データ取得時において、これら侵入物体領域及びマニピュレータ1の投影図形の干渉の有無を判別し、干渉があった場合には、ロボット制御装置3に対して、非常停止指令を発信し、マニピュレータ1を非常停止させる。
Then, the
この場合には、安全監視装置7は、ロボット制御装置3から、マニピュレータ1に対する制御情報を取得する必要はない。
In this case, the
本発明は、ロボット装置の制御装置及びロボット装置の制御方法に適用され、ロボット装置のマニピュレータの可動領域に人などが侵入した場合の保安、安全の向上を図ることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applied to a robot apparatus control device and a robot apparatus control method, and can improve safety and safety when a person or the like enters a movable region of a manipulator of the robot apparatus.
1 マニピュレータ
3 ロボット制御装置
4 ロボット基台部
5 先端ツール機構
6 3次元センサ
7 安全監視装置
101 侵入物体
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって、侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する前記侵入物体の侵入を監視する侵入検知手段と、
前記マニピュレータの動作状態を特定するとともに、該マニピュレータの動作を制御する制御手段と
を備え、
前記侵入検知手段は、2次元認識センサ、または、3次元認識センサであって、
前記制御手段は、前記侵入検知手段による検知結果に基づいて前記侵入物体の水平面への投影図形を包絡する第1の近似図形を設定するとともに、前記マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいて前記マニピュレータの動作状態を特定し、このマニピュレータの水平面への投影図形を包絡する第2の近似図形を設定し、これら第1及び第2の近似図形同士の干渉の有無を判定することにより、前記警戒領域内への前記侵入物体の侵入が検知された場合には、前記マニピュレータの動作を減速させ、前記マニピュレータの可動領域内への前記侵入物体の侵入が検知されるとともに、前記マニピュレータと前記侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、前記マニピュレータの動作を停止させる
ことを特徴とするロボット装置の制御装置。 A control device for a robot device for controlling the operation of the robot device provided with a manipulator,
Intrusion detection means for monitoring the intrusion of the intruding object into a warning area that includes the movable area of the manipulator and is wider than the movable area, and allows an intruding object to enter.
Control means for specifying the operation state of the manipulator and controlling the operation of the manipulator;
With
The intrusion detection means is a two-dimensional recognition sensor or a three-dimensional recognition sensor,
The control means sets a first approximate figure that envelops the figure projected onto the horizontal plane of the intruding object based on the detection result by the intrusion detection means, and based on the structure of the manipulator and the control information for the manipulator identifying an operating state of the manipulator, by a projected figure of the horizontal plane of the manipulator sets the second approximate figure enveloping, to determine the presence or absence of interference between the first and second approximate figure, the When intrusion of the intruding object into the alert area is detected, the operation of the manipulator is decelerated, and the intrusion of the intruding object into the movable area of the manipulator is detected, and the manipulator and the intrusion are detected. when the distance between the object is equal to or less than a predetermined distance is determined, stops the operation of the manipulator Controller features and to Carlo bot device to cause.
前記マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって、侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する前記侵入物体の侵入を監視する侵入検知手段と、
前記マニピュレータの動作状態を特定するとともに、該マニピュレータの動作を制御する制御手段と
を備え、
前記侵入検知手段は、3次元認識センサであって、
前記制御手段は、前記侵入検知手段による検知結果に基づいて前記侵入物体の中心点を設定するとともに、前記マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいて前記マニピュレータの動作状態を特定し、このマニピュレータの複数の代表点を設定し、これら中心点及び各代表点間の距離を判定することにより、前記警戒領域内への前記侵入物体の侵入が検知された場合には、前記マニピュレータの動作を減速させ、前記マニピュレータの可動領域内への前記侵入物体の侵入が検知されるとともに、前記マニピュレータと前記侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、前記マニピュレータの動作を停止させる
ことを特徴とするロボット装置の制御装置。 A control device for a robot device for controlling the operation of the robot device provided with a manipulator,
Intrusion detection means for monitoring the intrusion of the intruding object into a warning area that includes the movable area of the manipulator and is wider than the movable area, and allows an intruding object to enter.
Control means for specifying the operation state of the manipulator and controlling the operation of the manipulator;
With
The intrusion detection means is a three-dimensional recognition sensor,
The control means sets the center point of the intruding object based on the detection result by the intrusion detection means, specifies the operating state of the manipulator based on the structure of the manipulator and the control information for the manipulator, and the manipulator When the intrusion of the intruding object into the alert area is detected, the operation of the manipulator is decelerated by setting a plurality of representative points and determining the distance between the central point and each representative point. When the intrusion of the intruding object into the movable region of the manipulator is detected and it is determined that the distance between the manipulator and the intruding object is equal to or less than a predetermined distance , the operation of the manipulator is controller features and to Carlo bot apparatus be stopped.
前記マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって、侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する前記侵入物体の侵入を監視する侵入検知手段と、
前記マニピュレータの動作状態を特定するとともに、該マニピュレータの動作を制御する制御手段と
を備え、
前記侵入検知手段は、2次元認識センサ、または、3次元認識センサであって、
前記制御手段は、前記侵入検知手段による検知結果に基づいて前記侵入物体の水平面への投影図形の中心点及び水平面上において前記中心点から一定の距離の点を包絡した近似図形を設定するとともに、前記侵入検知手段により前記マニピュレータの動作状態を特定し前記マニピュレータの水平面への投影図形を設定し、これら近似図形及び投影図形の干渉の有無を判定することにより、前記警戒領域内への前記侵入物体の侵入が検知された場合には、前記マニピュレータの動作を減速させ、前記マニピュレータの可動領域内への前記侵入物体の侵入が検知されるとともに、前記マニピュレータと前記侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、前記マニピュレータの動作を停止させる
ことを特徴とするロボット装置の制御装置。 A control device for a robot device for controlling the operation of the robot device provided with a manipulator,
Intrusion detection means for monitoring the intrusion of the intruding object into a warning area that includes the movable area of the manipulator and is wider than the movable area, and allows an intruding object to enter.
Control means for specifying the operation state of the manipulator and controlling the operation of the manipulator;
With
The intrusion detection means is a two-dimensional recognition sensor or a three-dimensional recognition sensor,
The control means sets an approximate figure enveloping a center point of a projected figure on the horizontal plane of the intruding object and a point at a certain distance from the center point on the horizontal plane based on a detection result by the intrusion detection means, The operating state of the manipulator is specified by the intrusion detection means, a projected figure on the horizontal plane of the manipulator is set, and the presence or absence of interference between the approximate figure and the projected figure is determined , whereby the intruding object into the warning area is determined. When the intrusion of the manipulator is detected, the operation of the manipulator is decelerated, the intrusion of the intruding object into the movable region of the manipulator is detected, and the distance between the manipulator and the intruding object is a predetermined distance. by the time it became less is determined, characterized and to Carlo bot that stops the operation of the manipulator Location of the control device.
ことを特徴とする請求項1記載のロボット装置の制御装置。 When the manipulator gripping the workpiece, depending on the size of the workpiece being gripped, the warning area, was or, No placement claim 1 Symbol characterized by enlarging the approximate figure Control device for robotic devices.
前記侵入物体領域と前記マニピュレータとの警戒領域同士が重なった場合には、第1段階の減速を行い、一方の危険領域と他方の警戒領域とが重なった場合には、前記侵入物体領域と前記マニピュレータとの接近に応じて順次多段的に減速する
ことを特徴とする請求項1、または、請求項3記載のロボット装置の制御装置。 A warning area that includes the intruding object is set, and at least one of the warning area and the warning area that includes the movable area of the manipulator is a risk that is multiplexed to one or two or more narrower than these warning areas. Set the area and multiplex,
When warning areas of the intruding object area and the manipulator overlap each other, the first stage of deceleration is performed, and when one dangerous area and the other warning area overlap, the intruding object area and the manipulator claim 1, characterized in that sequential multistage decelerated in accordance with the approach of the manipulator, was or control apparatus for a robot apparatus according to claim 3, wherein.
前記マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって、侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する前記侵入物体の侵入を監視し、
前記侵入物体の監視結果に基づいて、前記侵入物体の水平面への投影図形を包絡する第1の近似図形を設定するとともに、前記マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいて前記マニピュレータの動作状態を特定し、このマニピュレータの水平面への投影図形を包絡する第2の近似図形を設定し、これら第1及び第2の近似図形同士の干渉の有無を判定することにより、前記警戒領域内への前記侵入物体の侵入が検知された場合には、前記マニピュレータの動作を減速させ、前記マニピュレータの可動領域内への前記侵入物体の侵入が検知されるとともに、前記マニピュレータと前記侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、前記マニピュレータの動作を停止させる
ことを特徴とするロボット装置の制御方法。 A control method of a robot apparatus for controlling the operation of a robot apparatus provided with a manipulator,
Monitoring the intrusion of the intruding object into a warning area that includes the movable area of the manipulator and is wider than the movable area, and allows an intruding object to enter;
Based on the monitoring result of the intruding object, a first approximate figure that envelops the figure projected on the horizontal plane of the intruding object is set, and the operation state of the manipulator based on the structure of the manipulator and the control information for the manipulator By specifying the second approximate figure that envelops the projected figure on the horizontal plane of this manipulator, and determining the presence or absence of interference between these first and second approximate figures , When the intrusion of the intruding object is detected, the operation of the manipulator is decelerated, the intrusion of the intruding object into the movable region of the manipulator is detected, and the distance between the manipulator and the intruding object is when it reaches a predetermined distance or less is determined, characterized in that stops the operation of the manipulator Method of controlling the bot apparatus.
前記マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって、侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する前記侵入物体の侵入を監視し、
前記侵入物体の監視結果に基づいて、前記侵入物体の中心点を設定するとともに、前記マニピュレータの構造及び該マニピュレータに対する制御情報に基づいて前記マニピュレータの動作状態を特定し、このマニピュレータの複数の代表点を設定し、これら中心点及び各代表点間の距離を判定することにより、前記警戒領域内への前記侵入物体の侵入が検知された場合には、前記マニピュレータの動作を減速させ、前記マニピュレータの可動領域内への前記侵入物体の侵入が検知されるとともに、前記マニピュレータと前記侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、前記マニピュレータの動作を停止させる
ことを特徴とするロボット装置の制御方法。 A control method of a robot apparatus for controlling the operation of a robot apparatus provided with a manipulator,
Monitoring the intrusion of the intruding object into a warning area that includes the movable area of the manipulator and is wider than the movable area, and allows an intruding object to enter;
Based on the monitoring result of the intruding object, the center point of the intruding object is set, the operation state of the manipulator is specified based on the structure of the manipulator and control information for the manipulator, and a plurality of representative points of the manipulator When the intrusion of the intruding object into the alert area is detected by determining the distance between the center point and each representative point , the operation of the manipulator is decelerated, and the manipulator The intrusion of the intruding object into the movable region is detected, and when it is determined that the distance between the manipulator and the intruding object is equal to or less than a predetermined distance , the operation of the manipulator is stopped. the method of Carlo bots device to a.
前記マニピュレータの可動領域を包括し該可動領域よりも広い領域であって、侵入物体の侵入が可能である警戒領域に対する前記侵入物体の侵入を監視し、
前記侵入物体の監視結果に基づいて、前記侵入物体の水平面への投影図形の中心点及び水平面上において前記中心点から一定の距離の点を包絡した近似図形を設定するとともに、前記マニピュレータを監視することにより前記マニピュレータの動作状態を特定し前記マニピュレータの水平面への投影図形を設定し、これら近似図形及び投影図形の干渉の有無を判定することにより、前記警戒領域内への前記侵入物体の侵入が検知された場合には、前記マニピュレータの動作を減速させ、前記マニピュレータの可動領域内への前記侵入物体の侵入が検知されるとともに、前記マニピュレータと前記侵入物体との距離が所定の距離以下となったことが判別されたときには、前記マニピュレータの動作を停止させる
ことを特徴とするロボット装置の制御方法。 A control method of a robot apparatus for controlling the operation of a robot apparatus provided with a manipulator,
Monitoring the intrusion of the intruding object into a warning area that includes the movable area of the manipulator and is wider than the movable area, and allows an intruding object to enter;
Based on the monitoring result of the intruding object, a central point of the projected figure of the intruding object on the horizontal plane and an approximate graphic enclosing a point at a certain distance from the central point on the horizontal plane are set, and the manipulator is monitored Thus, the operating state of the manipulator is specified, the projected figure on the horizontal plane of the manipulator is set, and the presence or absence of interference between the approximate figure and the projected figure is determined, so that the intruding object enters the warning area. If detected, the operation of the manipulator is decelerated, the intrusion of the intruding object into the movable region of the manipulator is detected, and the distance between the manipulator and the intruding object is equal to or less than a predetermined distance. when it is determined the the features and to Carlo bot device that stops the operation of the manipulator Your way.
ことを特徴とする請求項6、または、請求項8記載のロボット装置の制御方法。 The manipulator when the gripping the workpiece, depending on the size of the workpiece being gripped, the warning area, was or, 請 Motomeko 6 you characterized by enlarging the approximate figure, Or the control method of the robot apparatus of Claim 8 .
前記侵入物体領域と前記マニピュレータとの警戒領域同士が重なった場合には、第1段階の減速を行い、一方の危険領域と他方の警戒領域とが重なった場合には、前記侵入物体領域と前記マニピュレータとの接近に応じて順次多段的に減速する
ことを特徴とする請求項6、または、請求項8記載のロボット装置の制御方法。 A warning area that includes the intruding object is set, and at least one of the warning area and the warning area that includes the movable area of the manipulator is a risk that is multiplexed to one or two or more narrower than these warning areas. Set the area and multiplex,
When warning areas of the intruding object area and the manipulator overlap each other, the first stage of deceleration is performed, and when one dangerous area and the other warning area overlap, the intruding object area and the manipulator the method of claim 6 or a robotic device according to claim 8, characterized in that sequential multistage decelerated in accordance with the approach of the manipulator.
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