JP6011148B2 - 生産システム、ロボット及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、生産システム、ロボット及び制御装置に関する。

ロボットと作業者とが作業工程を分担して製品を生産する生産システムが知られている。このような生産システムは、例えば、セル生産方式のシステムに適用されている。

例えば、特許文献１には、人と共存する作業場所にロボットを投入する場合に、床の上に障害物があっても配置することができるとともに、作業者の安全を確保することができる作業ロボットが記載されている。

特開２０１１−５１０５６号公報

ところで、ロボットは停止することなく稼働することができるのに対し、人間である作業者は休憩（例えば、食事、睡眠など）を取る必要がある。そのため、上記のような生産システムにおいては、作業者が休憩の間は製品を作ることができないため、作業者の休憩時間に合わせてロボットの稼働を停止せざるを得ない。すなわち、上記のような生産システムでは、作業者の休憩により、ロボットの稼働率や製品の生産効率が低下する。

そこで、本発明は、ロボットと作業者とが作業工程を分担して製品を生産する生産システムにおいて、作業者が作業を行っていない対象物に対して、ロボットが作業者の作業の少なくとも一部を分担することで、生産効率の低下を抑制することを目的とする。

本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その例を挙げるならば、以下のとおりである。

上記の課題を解決する本発明の第一の態様は、第一のロボットと、前記第一のロボットが行う第一の作業、及び前記第一の作業の前に作業者が行う第二の作業、に関する作業情報を記憶する記憶部と、前記作業情報に基づいて前記第一のロボットを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記作業者が前記第二の作業を行った対象物が置かれる第一の領域に置かれた対象物に対して前記第一のロボットが前記第一の作業を行うように前記第一のロボットを制御し、前記作業者が前記第二の作業を行う前の対象物が置かれる第二の領域に置かれた対象物に対して前記第一のロボットが前記第二の作業の少なくとも一部及び前記第一の作業を行うように前記第一のロボットを制御する、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、作業者がいなくなるなどして第一の領域に対象物が置かれていなかった場合でも、作業者が作業を行っていない対象物が第二の領域に置かれていれば、その対象物に対して作業者の作業の少なくとも一部を第一のロボットが分担して作業を継続できるので、生産効率の低下を抑制することができる。

また、上記の生産システムであって、第二のロボットを有し、前記記憶部は、前記第二の作業の前に前記第二のロボットが行う第三の作業に関する作業情報を記憶し、前記制御部は、前記第二のロボットが前記対象物に対して前記第三の作業を行って前記対象物を第三の領域に置くように前記第二のロボットを制御するか、前記第二のロボットが前記対象物に対して前記第三の作業と前記第二の作業の少なくとも一部を行って前記対象物を前記第二の領域に置くように前記第二のロボットを制御するか、を選択して前記第二のロボットを制御する、ことを特徴としてもよい。

上記の構成によれば、作業者がいなくなるなどしても、作業者の作業の少なくとも一部を第二のロボットが分担して作業を継続できるので、生産効率の低下を抑制することができる。

また、上記の生産システムであって、前記作業者が居るか居ないかを検出する検出部を有し、前記制御部は、前記検出部により前記作業者が居ると検出された場合には、前記第二のロボットが前記対象物に対して前記第三の作業を行って前記対象物を前記第三の領域に置くように前記第二のロボットを制御し、前記検出部により前記作業者が居ないと検出された場合には、前記第二のロボットが前記対象物に対して前記第三の作業と前記第二の作業の少なくとも一部を行って前記対象物を前記第二の領域に置くように前記第二のロボットを制御する、ことを特徴としてもよい。

上記の構成によれば、作業者の有無を検出し、検出結果に応じて第二のロボットの制御の選択を行うため、作業者が居ても居なくても作業を継続できるので、生産効率の低下を抑制することができる。

また、上記の生産システムであって、前記検出部は、センサーから出力される情報、カメラから出力される画像情報、又は前記作業者のスケジュール情報、に基づいて前記作業者が居るか居ないかを判定する、ことを特徴としてもよい。

上記の構成によれば、簡単に作業者の有無を検出することができる。

また、上記の生産システムであって、前記検出部は、前記第三の領域に置かれている対象物の数を検出し、前記対象物の数と所定の閾値とを比較し、前記対象物の数が前記所定の閾値以上の場合に、前記作業者が居ないと判定する、ことを特徴としてもよい。

上記の構成によれば、動的な作業者ではなく、静的な対象物を検出対象とするため、検出処理を簡単にしたり、検出精度を向上したりすることができる。

上記の課題を解決する本発明の第二の態様は、生産システムで使用されるロボットであって、可動部と、前記可動部が行う第一の作業、及び前記第一の作業の前に作業者が行う第二の作業、に関する作業情報を取得する取得部と、前記作業情報に基づいて前記可動部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記作業者が前記第二の作業を行った対象物が置かれる第一の領域に置かれた対象物に対して前記可動部が前記第一の作業を行うように前記可動部を制御し、前記作業者が前記第二の作業を行う前の対象物が置かれる第二の領域に置かれた対象物に対して前記可動部が前記第二の作業の少なくとも一部及び前記第一の作業を行うように前記可動部を制御する、ことを特徴とする。

上記の課題を解決する本発明の第三の態様は、生産システムで使用されるロボットであって、前記ロボットは、可動部と、前記可動部が行う第一の作業、及び前記第一の作業の後に作業者が行う第二の作業、に関する作業情報を取得する取得部と、前記作業情報に基づいて前記可動部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記可動部が対象物に対して前記第一の作業を行って前記対象物を第一の領域に置くように前記可動部を制御するか、前記可動部が前記対象物に対して前記第一の作業と前記第二の作業の少なくとも一部を行って前記対象物を第二の領域に置くように前記可動部を制御するか、を選択して前記可動部を制御する、ことを特徴とする。

上記の課題を解決する本発明の第四の態様は、生産システムで使用されるロボットを制御する制御装置であって、前記ロボットが行う第一の作業、及び前記第一の作業の前に作業者が行う第二の作業、に関する作業情報を取得する取得部と、前記作業情報に基づいて前記ロボットを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記作業者が前記第二の作業を行った対象物が置かれる第一の領域に置かれた対象物に対して前記ロボットが前記第一の作業を行うように前記ロボットを制御し、前記作業者が前記第二の作業を行う前の対象物が置かれる第二の領域に置かれた対象物に対して前記ロボットが前記第二の作業の少なくとも一部及び前記第一の作業を行うように前記ロボットを制御する、ことを特徴とする。

上記の課題を解決する本発明の第五の態様は、生産システムで使用されるロボットを制御する制御装置であって、前記ロボットが行う第一の作業、及び前記第一の作業の後に作業者が行う第二の作業、に関する作業情報を取得する取得部と、前記作業情報に基づいて前記ロボットを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記ロボットが対象物に対して前記第一の作業を行って前記対象物を第一の領域に置くように前記ロボットを制御するか、前記ロボットが前記対象物に対して前記第一の作業と前記第二の作業の少なくとも一部を行って前記対象物を第二の領域に置くように前記ロボットを制御するか、を選択して前記ロボットを制御する、ことを特徴とする。

上記の課題を解決する本発明の第六の態様は、生産システムで使用されるロボットを制御する制御装置のプログラムであって、前記ロボットが行う第一の作業、及び前記第一の作業の前に作業者が行う第二の作業、に関する作業情報を取得する取得ステップと、前記作業情報に基づいて前記ロボットを制御する制御ステップと、を前記制御装置に実行させ、前記制御ステップでは、前記作業者が前記第二の作業を行った対象物が置かれる第一の領域に置かれた対象物に対して前記ロボットが前記第一の作業を行うように前記ロボットを制御し、前記作業者が前記第二の作業を行う前の対象物が置かれる第二の領域に置かれた対象物に対して前記第二の作業の少なくとも一部及び前記第一の作業を行うように前記ロボットを制御する、ことを特徴とする。

上記の課題を解決する本発明の第七の態様は、生産システムで使用されるロボットを制御する制御装置のプログラムであって、前記ロボットが行う第一の作業、及び前記第一の作業の後に作業者が行う第二の作業、に関する作業情報を取得する取得ステップと、前記作業情報に基づいて前記ロボットを制御する制御ステップと、を前記制御装置に実行させ、前記制御ステップでは、前記ロボットが対象物に対して前記第一の作業を行って前記対象物を第一の領域に置くように前記ロボットを制御するか、前記ロボットが前記対象物に対して前記第一の作業と前記第二の作業の少なくとも一部を行って前記対象物を第二の領域に置くように前記ロボットを制御するか、を選択して前記ロボットを制御する、ことを特徴とする。

上記の課題を解決する本発明の第八の態様は、ロボットと作業者とが作業を分担して製品を生産する生産方法であって、第一のロボットと、前記第一のロボットが行う第一の作業、及び前記第一の作業の前に作業者が行う第二の作業と、を有し、前記第一のロボットは、前記作業者が前記第二の作業を行った対象物が置かれる第一の領域に置かれた対象物に対して前記第一の作業を行い、前記作業者が前記第二の作業を行う前の対象物が置かれる第二の領域に置かれた対象物に対して前記第二の作業の少なくとも一部及び前記第一の作業を行う、ことを特徴とする。

上記した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

図１は、本発明の一実施形態に係る生産システム１の一例を示す図である。 図２は、生産システム１の機能構成の一例を示すブロック図である。 図３は、作業情報５０１０の一例を示す図である。 図４は、作業者在席の場合のロボットの動作の一例を説明する図である。 図５は、作業者不在の場合のロボットの動作の一例を説明する図である。 図６は、コンピューター９００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 図７は、ロボットＡ１０の制御の一例を示すブロック図である。 図８は、ロボットＢ２０の制御の一例を示すフロー図である。 図９は、生産システム１の変形例１を示す図である。 図１０は、生産システム１の変形例１を示す図である。 図１１は、生産システム１の変形例２を示す図である。 図１２は、生産システム１の変形例３を示す図である。 図１３は、生産システム１の変形例４を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態の一例に係る生産システム１を示す図である。本図は、生産システム１が含まれる作業空間を、上空側から見下ろした概略図である。

生産システム１は、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０と、作業者６０とが作業工程を分担して製品を生産するセル生産システムである。生産システム１の作業内容は特に限定されず、例えば、複数の部品を組み合わせる組み立て作業であってもよいし、部品を加工する加工作業であってもよいし、これらの作業の組み合わせであってもよい。

本図に示すように、生産システム１は、ロボットＡ１０と、ロボットＢ２０と、撮影装置３０と、作業台４０と、制御装置５０と、を備える。生産システム１には、作業者６０が入ることができる作業者空間が設けられている。作業者空間は、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０が位置するロボット空間に挟まれている。

ロボットＡ１０、作業者６０、及びロボットＢ２０は、製品を生産する作業工程を分担しており、それぞれ、作業台４０の上で担当の作業を行う。本実施形態では、ロボットＡ１０は、作業者６０の前工程の作業を行う。ロボットＢ２０は、作業者６０の後工程の作業を行う。

ロボットＡ１０及びロボットＢ２０の構成は、特に限定されないが、例えば、次のようなロボットで実現すればよい。ロボットは、ロボット本体に、２本のアームが取り付けられており、それぞれのアームの先端には、ハンド等のエンドエフェクターが取り付けられている。ハンドは、例えば、作業対象物（以下、「ワーク」ともいう。）を直接持って作業したり、電動ドライバーなどの工具を持ってワークに対して作業を行ったりするものである。それぞれのアームは、複数のジョイントと、複数のリンクとを有する。それぞれのジョイントは、ロボット本体とリンクや、リンクどうし、リンクとエンドエフェクターを、回動自在に（ただし、所定の可動範囲内で回動可能に）連結している。それぞれのジョイントは、例えば、回転ジョイントであり、リンク間の角度を変化させたり、リンクを軸回転させたりできるように設けられている。ロボット本体は、それぞれのジョイントを連動させて駆動することにより、エンドエフェクターを、自在に（ただし、所定の可動範囲内で）移動させることができるとともに、自由な方向へ向けることもできる。ロボットのアームは、例えば、それぞれのアームに７つのジョイントを有する７軸アームとすることができる。

撮影装置３０は、作業台４０の上に置かれる作業対象物や作業者６０を含む作業空間を撮影し、画像情報を出力する。撮影装置３０は、例えば、可視光カメラ、赤外線カメラ等のカメラを含んで構成される。設置場所は、特に限定されず、例えば、床の上、作業台４０の上、天井、壁などとすることができる。もちろん、撮影装置３０は、撮影範囲や撮影方向に応じて複数台設けられていてもよい。

作業台４０は、三つに分割され、ロボットＡ１０、作業者６０、及びロボットＢ２０に対して、作業台４１、作業台４２、及び作業台４３が割り当てられている。ロボットＡ１０、作業者６０、及びロボットＢ２０の作業位置は、作業台４０の一辺側に設定されている。

作業台４１には、ロボットＡ１０が作業を行うのに必要な治具、部品、工具などが置かれていてもよい。作業台４３には、ロボットＢ２０が作業を行うのに必要な治具、部品、工具などが置かれていてもよい。作業台４２には、作業者６０が作業を行うのに必要な治具、部品、工具などが置かれていてもよい。

本実施形態では、作業台４２には、作業者６０が作業を行うための領域Ａと、ロボットＡ１０が作業者６０にワークを引き渡すための領域Ｂ１と、作業者６０がロボットＢ２０にワークを引き渡すための領域Ｂ２と、ロボットＡ１０がロボットＢ２０にワークを引き渡すための領域Ｃと、が含まれている。各領域の使い方については、詳細に後述する。

なお、図では、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０のエンドエフェクターや作業者の手が、上述の各領域に届かないように見えるが、届くものとして説明する。また、本実施形態では、上述の各領域は、物理的に別の領域としているが、各領域の一部又は全部は、他の一つ以上の領域と重なっていてもよい。また、上述の領域Ｂ１、領域Ｂ２、及び領域Ｃは、作業台４２ではなく、他の作業台４１あるいは作業台４２にあってもよい。

制御装置５０は、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０の動作を制御する装置である。制御装置５０は、撮影装置３０から画像情報を取得し、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０の制御に使用する。制御装置５０は、有線又は無線によりロボットＡ１０及びロボットＢ２０と通信可能に接続されている。

詳細は後述するが、作業者６０は、休憩時間などにより、作業者空間から居なくなることがある。そのため、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０の動作は、作業者６０が居る場合と居ない場合とで異なる。

各ケースの作業の流れは、簡単に説明すると以下のとおりである。
（１）作業者６０が居る場合：
ロボットＡ１０は、所定領域（不図示）に置かれたワークを把持して作業台４１に移し、作業を行い、作業台４２の領域Ｂ１に置く。作業者６０は、領域Ｂ１に置かれたロボットＡ１０の作業後のワークを把持して領域Ａに移し、作業を行い、領域Ｂ２に置く。ロボットＢ２０は、領域Ｂ２に置かれた作業者６０の作業後のワークを把持して作業台４３に移し、作業を行い、所定領域（不図示）に置く。
（２）作業者６０が居ない場合：
ロボットＡ１０は、所定領域（不図示）に置かれたワークを把持して作業台４１に移し、作業を行い、作業台４２の領域Ｃに置く。ロボットＢ２０は、領域Ｃに置かれたロボットＢ２０の作業後のワークを把持して作業台４３に移し、作業を行い、所定領域（不図示）に置く。

もちろん、上記の生産システム１の構成は、本実施形態の特徴を説明するにあたって主要構成を説明したのであって、一般的な生産システムが備える構成を排除するものではない。

図２は、生産システム１の機能構成の一例を示すブロック図である。

ロボットＡ１０は、動作制御部１００と、可動部１１０と、を備える。

可動部１１０は、位置および向き（「姿勢」ともいう。）の変更が可能なロボットの部位であって、アーム、リンク、エンドエフェクターなどである。可動部１１０は、動作制御部１００の制御により、位置および向きを変化させる。

動作制御部１００は、制御装置５０からの制御命令に従って、可動部１１０の位置及び向きを変化させる。なお、動作制御部１００は、直接的にはロボットのジョイントの回転を制御することで、間接的に可動部１１０の位置及び向きを変化させる。

ロボットＢ２０は、動作制御部２００と、可動部２１０と、を有する。動作制御部２００及び可動部２１０は、上述の動作制御部１００及び可動部１１０と同様なので、説明を省略する。

制御装置５０は、制御部５００と、記憶部５１０と、を備える。

記憶部５１０には、制御部５００がロボットの作業を制御するための作業情報５０１０が格納される。作業情報５０１０には、例えば、図３（作業情報５０１０の一例を示す図）に示すように、作業ごとに、当該作業を識別する作業ＩＤ５０１１と、作業者が在席している場合の当該作業の担当を特定する担当情報５０１２と、作業者が不在である場合の当該作業の担当を特定する担当情報５０１３とが関連付けられたレコードが含まれる。なお、作業情報５０１０には、作業ごとに、当該作業を行うロボットの動作を制御するために使用する制御情報が含まれている（不図示）。

本図の例では、一連の作業工程は、順に作業ａ〜ｈで構成されている。作業者が在席している場合には（担当情報５０１２を参照）、作業と担当の対応関係（作業：担当）は、ａ〜ｃ：ロボットＡ、ｄ〜ｅ：作業者、ｆ〜ｈ：ロボットＢ、である。

作業者が不在の場合には（担当情報５０１３を参照）、作業と担当の対応関係（作業：担当）は、ａ〜ｄ：ロボットＡ、ｅ〜ｈ：ロボットＢ、である。すなわち、作業者６０の作業の一部（作業ｄ）をロボットＡの作業として割り当て、作業者６０の作業の一部（作業ｅ）をロボットＢの作業として割り当てている。

作業者６０の作業のロボットへの割り当て方は、例えば、作業者６０の作業が一つである場合には、ロボットＡ又はロボットＢに当該作業を割り当てればよい。また、例えば、作業者６０の作業が複数である場合には、作業者の作業の少なくとも一部をロボットＡに割り当て、その残りを、ロボットＢに割り当てればよい。ロボットＡ及びロボットＢの作業負荷（作業時間など）がなるべく等しくなるように、作業者６０の作業をロボットへ割り当てるようにしてもよい。

もちろん、上記の作業情報５０１０の構成は一例であり、作業者の有無に応じたロボットの動作を制御できれば、上記の構成に限られない。

制御部５００は、制御装置５０を統括的に制御する。制御部５００は、画像取得部５
０１と、作業者検出部５０２と、ワーク検出部５０３と、ロボット制御部５０４と、を備
える。

画像取得部５０１は、作業台４０の上に置かれるワークや作業者６０を含む作業空間の画像情報を、撮影装置３０から取得する。

作業者検出部５０２は、画像取得部５０１により取得された画像情報を解析し、作業者６０が居るか居ないか（作業者６０の有無）を検出する。作業者の有無の検出方法は、特に限られず、既存の様々な画像認識技術を用いることができる。例えば、作業者の特徴点を抽出し、マッチング処理により、作業者を認識することができる。

ワーク検出部５０３は、画像取得部５０１により取得された画像情報を解析し、ワークが有るか無いか、ワークの位置、向きなどを検出する。ワークの検出方法は、特に限られず、特に限られず、既存の様々な画像認識技術を用いることができる。例えば、ワークの特徴点を抽出し、マッチング処理により、ワークを認識することができる。

ロボット制御部５０４は、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０のそれぞれに対して、その動作を制御する制御命令を生成し、出力する。

（ロボットＡ１０の動作の制御）
ロボット制御部５０４は、作業者検出部５０２により作業者６０が居ることを検出した場合には、担当情報５０１２を参照する。また、担当情報５０１２が「ロボットＡ」である作業ＩＤ５０１１（図３の例では、作業ａ〜ｃ）を特定する。それから、特定した作業の動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＡに出力する。

ここで、ロボット制御部５０４は、図４（作業者在席の場合のロボットの動作の一例を説明する図）に示すように、ロボットＡに作業ａ〜ｃを実行させた後、作業後のワークを領域Ｂ１に置くようにロボットＡを制御する。

一方、ロボット制御部５０４は、作業者検出部５０２より作業者６０が居ないことを検出した場合には、担当情報５０１３を参照する。また、担当情報５０１３が「ロボットＡ」である作業ＩＤ５０１１（図３の例では、作業ａ〜ｄ）を特定する。それから、特定した作業の動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＡに出力する。

ここで、ロボット制御部５０４は、図５（作業者不在の場合のロボットの動作の一例を説明する図）に示すように、ロボットＡに作業ａ〜ｃ及び作業ｄを実行させた後、作業後のワークを領域Ｃに置くようにロボットＡを制御する。

（ロボットＢ２０の動作の制御）
ロボット制御部５０４は、ワーク検出部５０３により領域Ｂ２及び領域Ｃに置かれるワークを検出する。領域Ｂ２にワークがある場合には、担当情報５０１２を参照する。また、担当情報５０１２が「ロボットＢ」である作業ＩＤ５０１１（図３の例では、作業ｆ〜ｈ）を特定する。それから、特定した作業の動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＢに出力する。

ここで、ロボット制御部５０４は、図４に示すように、領域Ｂ２に置かれているワークを把持するようにロボットＢを制御する。その後、ロボットＢに作業ｆ〜ｈを実行させる。

一方、領域Ｃにワークがある場合には、担当情報５０１３を参照する。また、担当情報５０１３が「ロボットＢ」である作業ＩＤ５０１１（図３の例では、作業ｅ〜ｈ）を特定する。それから、特定した作業の動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＢに出力する。

ここで、ロボット制御部５０４は、図５に示すように、領域Ｃに置かれているワークを把持するようにロボットＢを制御する。その後、ロボットＢに作業ｅ〜ｈを実行させる。

上述した制御装置５０は、例えば、図６（コンピューター９００のハードウェア構成の一例を示すブロック図）に示すような、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９０１と、メモリー９０２と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の外部記憶装置９０３と、有線又は無線により通信ネットワークやロボットに接続するための通信装置９０４と、マウス、キーボード、タッチセンサーやタッチパネルなどの入力装置９０５と、液晶ディスプレイなどの出力装置９０６と、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの持ち運び可能な記憶媒体に対する情報の読み書きを行う読み書き装置９０７と、外部機器と接続するＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのインターフェイス装置９０８と、を備えるコンピューター９００で実現できる。

例えば、記憶部５１０は、ＣＰＵ９０１がメモリー９０２又は外部記憶装置９０３を利用することにより実現可能である。制御部５００は、外部記憶装置９０３に記憶されている所定のプログラムをメモリー９０２にロードしてＣＰＵ９０１で実行することで実現可能である。制御部５００と撮像装置３０との通信は、例えば、ＣＰＵ９０１が通信装置９０４又はインターフェイス装置９０８を利用することで実現可能である。制御部５００とロボットＡ１０及びロボットＢ２０との通信は、例えば、ＣＰＵ９０１が通信装置９０４又はインターフェイス装置９０８を利用することで実現可能である。

上記の所定のプログラムは、通信装置９０４を介してネットワークから、外部記憶装置９０３にダウンロードされ、それから、メモリー９０２上にロードされてＣＰＵ９０１により実行されるようにしてもよい。また、通信装置９０４を介してネットワークから、メモリー９０２上に直接ロードされ、ＣＰＵ９０１により実行されるようにしてもよい。また、コンピューター９００が、読み書き装置９０７にセットされた記憶媒体、又はインターフェイス装置９０８に接続された記憶媒体から、上記の所定のプログラムを、外部記憶装置９０３あるいはメモリー９０２にロードするようにしてもよい。

上記の機能構成は、生産システム１の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。生産システム１の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、１つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。

例えば、制御装置５０全体、又は、制御装置５０の少なくとも一部の機能は、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０のそれぞれが備えるようにしてもよい。この場合、撮影装置３０は、制御装置５０ではなくロボットＡ１０及びロボットＢ２０のそれぞれに接続されるようにしてもよいし、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０のそれぞれに内蔵されるようにしてもよい。また、記憶部５１０を、制御装置５０、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０の外部装置として用意し、制御装置内あるいはロボット内の制御部５００が、記憶部５１０から作業情報を取得するようにしてもよい。

図７は、ロボットＡ１０の制御の一例を示すブロック図である。本フローは、例えば、ワーク一つに対する作業ごとに繰り返される。

本フローが開始されると、画像取得部５０１は、作業者６０を含む作業者空間の画像情報を、撮影装置３０から取得する（Ｓ１０１）。それから、作業者検出部５０２は、ステップＳ１０１で取得された画像情報を解析し、作業者空間に作業者の有無を検出する（Ｓ１０２）。

作業者検出部５０２、ステップＳ１０２での検出結果に基づいて、作業者空間に作業者が在席するか否かを判定する（Ｓ１０３）。

作業者が在席する場合（Ｓ１０３：Ｙ）には、ロボット制御部５０４は、担当情報５０１２を参照し、担当情報５０１２が「ロボットＡ」である作業ＩＤ５０１１（図３の例では、作業ａ〜ｃ）を特定し、当該特定した作業の動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＡ１０に出力する（Ｓ１０４）。もちろん、ロボット制御部５０４は、ステップＳ１０４の直前に、所定領域に置かれたワークを把持して作業台４１に移す動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＡ１０に出力してもよい。それから、ロボット制御部５０４は、ステップＳ１０４での作業後のワークを、領域Ｂ１に置く動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＡ１０に出力する（Ｓ１０５）。そして、処理をステップＳ１０１に戻す。

なお、作業者６０は、ステップＳ１０５によりロボットＡ１０により領域Ｂ１に置かれたワークを領域Ａに移し、作業（図３の例では、作業ｄ〜ｅ）を行い、当該作業後のワークを領域Ｂ２に置く。

一方、作業者が不在の場合（Ｓ１０３：Ｎ）には、ロボット制御部５０４は、担当情報５０１３を参照し、担当情報５０１３が「ロボットＡ」である作業ＩＤ５０１１（図３の例では、作業ａ〜ｄ）を特定し、当該特定した作業の動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＡ１０に出力する（Ｓ１０６）。もちろん、ロボット制御部５０４は、ステップＳ１０６の直前に、所定領域に置かれたワークを把持して作業台４１に移す動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＡ１０に出力してもよい。それから、ロボット制御部５０４は、ステップＳ１０６での作業後のワークを、領域Ｃに置く動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＡ１０に出力する（Ｓ１０７）。そして、処理をステップＳ１０１に戻す。

なお、上記のステップＳ１０４〜Ｓ１０５では、領域Ｂ１にワークが留まっていることを判断せずに作業を行っているが、例えば、ロボット制御部５０４は、ステップＳ１０４又はＳ１０５の直前に、ワーク検出部５０３により領域Ｂ１に留まっているワークの数を検出し、所定数（例えば、１個）以上である場合には、ワークの数が所定数未満となるまで、ロボットＡ１０の動作を待機させるようにしてもよい。

同様に、上記のステップＳ１０６〜Ｓ１０７では、領域Ｃにワークが留まっていることを判断せずに作業を行っているが、例えば、ロボット制御部５０４は、ステップＳ１０６又はＳ１０７の直前に、ワーク検出部５０３により領域Ｃに留まっているワークの数を検出し、所定数（例えば、１個）以上である場合には、ワークの数が所定数未満となるまで、ロボットＡ１０の動作を待機させるようにしてもよい。

応用としては、例えば、ロボット制御部５０４は、ステップＳ１０４又はＳ１０５の直前に、ワーク検出部５０３により領域Ｂ１に留まっているワークの数を検出し、所定数（例えば、１個）以上である場合には、処理をステップＳ１０６に進める（ステップＳ１０４を実行済みの場合は、ステップＳ１０６では、ロボットＡの作業は省略してよい。）ようにしてもよい。このようにすれば、例えば、作業者６０の作業負担を軽減することができる。

図８は、ロボットＢ２０の制御の一例を示すフロー図である。本フローは、例えば、ワーク一つに対する作業ごとに繰り返される。

本フローが開始されると、画像取得部５０１は、領域Ｂ２を含む作業空間の画像情報を、撮影装置３０から取得する（Ｓ２０１）。それから、ワーク検出部５０３は、ステップＳ２０１で取得された画像情報を解析し、領域Ｂ２にワークの有無を検出する（Ｓ２０２）。

ワーク検出部５０３は、ステップＳ２０２での検出結果に基づいて、領域Ｂ２にワークが有るか否かを判定する（Ｓ２０３）。

ワークがある場合（Ｓ２０３：Ｙ）には、ロボット制御部５０４は、領域Ｂ２に置かれているワークを取る動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＢ２０に出力する（Ｓ２０４）。それから、担当情報５０１２を参照し、担当情報５０１２が「ロボットＢ」である作業ＩＤ５０１１（図３の例では、作業ｆ〜ｈ）を特定し、当該特定した作業の動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＢ２０に出力する（Ｓ２０５）。もちろん、ロボット制御部５０４は、ステップＳ２０５の直後に、ロボットＢ２０の作業後のワークを所定領域に置く動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＢ２０に出力してもよい。そして、処理をステップＳ２０１に戻す。

ワークがない場合（Ｓ２０３：Ｎ）には、画像取得部５０１は、領域Ｃを含む作業空間の画像情報を、撮影装置３０から取得する（Ｓ２０６）。それから、ワーク検出部５０３は、ステップＳ２０６で取得された画像情報を解析し、領域Ｃにワークの有無を検出する（Ｓ２０７）。

ワーク検出部５０３は、ステップＳ２０７での検出結果に基づいて、領域Ｃにワークが有るか否かを判定する（Ｓ２０８）。

ワークがある場合（Ｓ２０８：Ｙ）には、ロボット制御部５０４は、領域Ｃに置かれているワークを取る動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＢ２０に出力する（Ｓ２０９）。それから、担当情報５０１３を参照し、担当情報５０１３が「ロボットＢ」である作業ＩＤ５０１１（図３の例では、作業ｅ〜ｈ）を特定し、当該特定した作業の動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＢ２０に出力する（Ｓ２１０）。もちろん、ロボット制御部５０４は、ステップＳ２１０の直後に、ロボットＢ２０の作業後のワークを所定領域に置く動作を制御する制御命令を生成し、ロボットＢ２０に出力してもよい。そして、処理をステップＳ２０１に戻す。

ワークがない場合（Ｓ２０８：Ｎ）には、画像取得部５０１は、処理をステップＳ２０１に戻す。

なお、上記のフローでは、ステップＳ２０３でＮの場合にのみ、ステップＳ２０６が開始されるが、このような順序に限られない。例えば、ステップＳ２０３でＮの場合だけでなく、ステップＳ２０５の後にもＳ２０６が開始されるようにしてよい。また、例えば、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５と、ステップＳ２０６〜Ｓ２１０とを、前後に入れ替えてもよい。

上記の図７及び図８のフローの各処理単位は、制御装置５０の処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。処理単位の分割の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。制御装置５０の処理は、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできる。また、１つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。また、本願発明の目的を達成できるのであれば、各処理単位の順序を適宜変更してもよい。

以上、本発明の一実施形態の一例について説明した。本実施形態によれば、作業者が作業を行っていない対象物に対して、ロボットが作業者の作業の少なくとも一部を分担することで、生産効率の低下を抑制することができる。

例えば、上記の実施形態では、作業空間に、作業者が作業後にワークを置く領域Ｂ２と、作業者の前工程のロボットが作業後にワークを置く領域Ｃとを設け、作業者の後工程のロボットは、これらの領域に置かれているワークに対して、領域に対応した作業を行う。このようにすることで、作業者がいなくなるなどして領域Ｂ２にワークが置かれていなかった場合でも、作業者が作業を行っていない対象物が領域Ｃに置かれていれば、その対象物に対して作業者の作業の少なくとも一部を後工程のロボットが分担して作業を継続できるので、生産効率の低下を抑制することができる。

また、例えば、上記の実施形態では、作業者の前工程のロボットは、ワークに対する作業内容及びワークを置く領域（領域Ｂ１、領域Ｃ）を切り替えることができる。このようにすることで、作業者がいなくなるなどしても、作業者の作業の少なくとも一部を前工程のロボットが分担して作業を継続できるので、生産効率の低下を抑制することができる。

また、例えば、作業者の前工程のロボットは、作業者の有無を検出し、作業者が居る場合と居ない場合とで、異なる作業を行って、異なる領域（領域Ｂ１、領域Ｃ）にワークを置く。また、作業者の後工程のロボットは、異なる領域（領域Ｂ２、領域Ｃ）に置かれたワークに対して、異なる作業を行う。このように、作業空間に設定された各領域を使って、作業者の前後工程のロボットが連携することにより、作業者が居る場合も居ない場合も、簡単な構成でロボットの稼働率や生産効率を向上することができる。

なお、上記の本発明の実施形態は、本発明の要旨と範囲を例示することを意図し、限定するものではない。多くの代替物、修正および変形例が当業者にとって明らかである。

上記の実施形態では、ロボットＢ２０は、ワークを受け取る領域（領域Ｂ２と領域Ｃ）に応じて、当該ワークに対する作業内容を切り替えているが、ロボットＡ１０と同様に、作業者の有無により、作業内容を切り替えるようにしてもよい。すなわち、ロボット制御部５０４は、作業者が居る場合は、領域Ｂ２のワークを取って作業を行うようにロボットＢ２０を制御し、作業者が居ない場合は、領域Ｃのワークを取って作業を行うようにロボットＢ２０を制御する。

上記の実施形態では、作業者の有無は、撮影装置３０により取得した画像情報を解析することで検出しているが、この検出方法に限られない。

例えば、作業者空間の状況を監視できる位置に、赤外線センサーや距離センサーなどの人感センサーを設置し、作業者検出部５０２は、このセンサーの出力値を用いて作業者の有無を検出してもよい。また、例えば、作業者空間の床に、圧力センサー、重量センサーなどの人感センサーを設置し、作業者検出部５０２は、このセンサーの出力値を用いて作業者の有無を検出してもよい。また、例えば、赤外線カメラを設置し、当該カメラの画像情報から得られる温度変化に基づいて、作業者の有無を検出してもよい。

また、例えば、記憶部５１０に、作業者６０のスケジュール情報（作業者が在席して作業を行う時間帯、及び作業者が不在の時間帯、を特定する情報を含む。）を格納しておき、作業者検出部５０２は、当該スケジュール情報を参照して作業者の有無を検出してもよい。

また、例えば、作業者検出部５０２は、撮影装置３０やセンサーにより、領域Ｂ１に留まっているワークの数を検出し、所定数（例えば、１個）以上である場合には、作業者が不在であると判断し、所定数未満である場合には、作業者が在席していると判断するようにしてもよい。このようにすれば、動的な作業者ではなく、静的な対象物を検出対象とするため、検出処理を簡単にしたり、検出精度を向上したりすることができる。また、作業者の作業が滞っている場合（領域Ｂ１のワークの数が所定数以上の場合）に、作業者６０の作業負担を軽減することができる。

上記の実施形態では、ロボットＡ１０、作業者６０、及びロボットＢ２０の作業位置は、作業台４０の一辺側に設定されているが（図１参照）、このような配置に限られない。

例えば、図９（生産システム１の変形例１を示す図）に示すように、生産システム１ａでは、作業者６０の作業位置を、ロボットの作業位置と作業台４０を挟んで反対側に設定している。この場合、作業台４２ａでは、領域Ａは、作業者側に設けられ、領域Ｃは、ロボット側に設けられる。なお、撮影装置３０は、作業台４２ａの上に設置している。このようにすれば、作業者６０がロボットＡ１０及びロボットＢ２０に挟まれないため、作業者の安全性を向上できる。また、ロボット及び作業者のそれぞれが動作できる空間を広く確保することができるため、作業効率を向上できる。

生産システム１ａにおいて、図１０（生産システム１の変形例１を示す図）に示すように、作業者６０が不在の場合に、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０は、作業内容に応じて位置を移動するようにしてもよい。なお、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０は、自走式であるものとする。

具体的には、ロボット制御部５０４は、作業者６０が居ない場合に、作業台４１を用いて作業ａ〜ｃを行い、それから作業台４２ａの前にスライド移動して領域Ｃを用いて作業ｄを行い、ワークを領域Ｃに置くように、ロボットＡ１０を制御する。その後、作業台４１の前にスライド移動するようにロボットＡ１０を制御する。

一方、ロボット制御部５０４は、領域Ｃに置かれているワークに対して、作業台４２ａの前にスライド移動して領域Ｃを用いて作業ｅを行い、それから作業台４３の前にスライド移動して作業台４３を用いて作業ｆ〜ｈを行うように、ロボットＢ２０を制御する。

上記のようにすれば、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０は、より広い作業領域を使用することができ、作業効率を向上できる。また、ロボットは、作業者の作業の一部を行う場合には、作業者の作業環境により近い状況で作業を行える（例えば、作業台４２ａに置かれている作業者の作業で使用される部品や工具を使うことができる）ため、作業効率を向上できる。

なお、生産システム１において（図１参照）、作業者６０が不在の場合、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０は、作業内容に応じて位置を移動するようにしてもよい。

具体的には、ロボット制御部５０４は、作業者６０が居ない場合に、作業台４１を用いて作業ａ〜ｃを行い、それから作業台４２の前にスライド移動して領域Ａを用いて作業ｄを行い、ワークを領域Ｃに置くように、ロボットＡ１０を制御する。その後、作業台４１の前にスライド移動するようにロボットＡ１０を制御する。

一方、ロボット制御部５０４は、領域Ｃに置かれているワークに対して、作業台４２の前にスライド移動して領域Ａを用いて作業ｅを行い、それから作業台４３の前にスライド移動して作業台４３を用いて作業ｆ〜ｈを行うように、ロボットＢ２０を制御する。

上記のようにしても、図１０の場合と同様の効果が得られる。

また、例えば、図１１（生産システム１の変形例２を示す図）に示すように、生産システム１ｂでは、作業台４２ｂを、作業台４１及び作業台４３よりも作業者６０の方向に延長し、領域ＡがロボットＡ１０及びロボットＢ２０の横に位置するようにしている。そして、作業者６０が不在の場合に、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０は、作業内容に応じて向きを変えるようにする。なお、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０は、本体部の一部（例えば、腰部）を回転させて、向きを変えられるものとする。

具体的には、ロボット制御部５０４は、作業者６０が居ない場合に、作業台４１を用いて作業ａ〜ｃを行い、それから作業台４２ｂの方向を向いて領域Ａを用いて作業ｄを行い、ワークを領域Ｃに置くように、ロボットＡ１０を制御する。その後、作業台４１の方向を向くようにロボットＡ１０を制御する。

一方、ロボット制御部５０４は、領域Ｃに置かれているワークに対して、作業台４２ｂの方向を向いて領域Ａを用いて作業ｅを行い、それから作業台４３の方向を向いて作業台４３を用いて作業ｆ〜ｈを行うように、ロボットＢ２０を制御する。

上記のようにすれば、作業者６０がロボットＡ１０及びロボットＢ２０に挟まれないため、作業者の安全性を向上できる。また、ロボット及び作業者のそれぞれが動作できる空間を広く確保することができるため、作業効率を向上できる。また、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０は、より広い作業領域を使用することができ、作業効率を向上できる。また、作業者の作業の一部を行う場合には、作業者の作業環境により近い状況で作業を行えるため、作業効率を向上できる。

また、例えば、図１２（生産システム１の変形例３を示す図）に示すように、生産システム１ｃでは、作業者６０の作業位置を、ロボットの作業位置と作業台４０を挟んで反対側に設定している。この場合、領域Ａは、作業者側に設けられ、領域Ｃは、ロボット側に設けられる。また、作業台４２ｃを、作業台４１及び作業台４３よりもロボット側の方向に延長し、領域ＣがロボットＡ１０及びロボットＢ２０の横に位置するようにしている。そして、作業者６０が不在の場合に、ロボットＡ１０及びロボットＢ２０は、作業内容に応じて向きを変えるようにする。

具体的には、ロボット制御部５０４は、作業者６０が居ない場合に、作業台４１を用いて作業ａ〜ｃを行い、それから作業台４２ｃの方向を向いて領域Ｃを用いて作業ｄを行い、ワークを領域Ｃに置くように、ロボットＡ１０を制御する。その後、作業台４１の方向を向くようにロボットＡ１０を制御する。

一方、ロボット制御部５０４は、領域Ｃに置かれているワークに対して、作業台４２ｃの方向を向いて領域Ｃを用いて作業ｅを行い、それから作業台４３の方向を向いて作業台４３を用いて作業ｆ〜ｈを行うように、ロボットＢ２０を制御する。

上記のようにしても、図１１の場合と同様の効果が得られる。

また、例えば、図１３（生産システム１の変形例４）に示すようにしてもよい。図１３は、図９と異なり、撮影装置３０は、ロボット１０及びロボット２０の間に設置している。また、図９では作業台４２ａと他の作業台の縦方向（図中の縦方向）の長さが異なっているのに対し、図１３では、作業台４２ｄと他の作業台の縦方向の長さが同じになっている。

上記ようにしても、図９の場合と同様の効果が得られる。

なお、上記の実施形態及び各変形例は、いずれか二つ以上を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、セル生産システムに限らず、ライン生産システムのラインの一部など、様々なシステムに適用できる。

１（ａ〜ｄ）：生産システム、１０：ロボットＡ、２０：ロボットＢ、３０：撮影装置、４０（ａ〜ｄ）：作業台、４１：作業台、４２（ａ〜ｄ）：作業台、４３：作業台、５０：制御装置、６０：作業者、Ａ：領域、Ｂ１：領域、Ｂ２：領域、Ｃ：領域、１００：動作制御部、１１０：可動部、２００：動作制御部、２１０：可動部、５００：制御部、５０１：画像取得部、５０２：作業者検出部、５０３：ワーク検出部、５０４：ロボット制御部、５１０：記憶部、５０１０：作業情報、５０１１：作業ＩＤ、５０１２：担当情報、５０１２：担当情報、９００：コンピューター、９０２：メモリー、９０３：外部記憶装置、９０４：通信装置、９０５：入力装置、９０６：出力装置、９０７：読み書き装置、９０８：インターフェイス装置

Claims (10)

1. 第一のロボットと、
   前記第一のロボットが行う第一の作業、及び前記第一の作業の前に作業者が行う第二の作業、に関する作業情報を記憶する記憶部と、
   前記作業情報に基づいて前記第一のロボットを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記作業者が前記第二の作業を行った対象物が置かれる第一の領域に置かれた対象物に対して前記第一のロボットが前記第一の作業を行うように前記第一のロボットを制御し、前記作業者が前記第二の作業を行う前の対象物が置かれる第二の領域に置かれた対象物に対して前記第一のロボットが前記第二の作業の少なくとも一部及び前記第一の作業を行うように前記第一のロボットを制御する、
   ことを特徴とする生産システム。
2. 請求項１に記載の生産システムであって、
   第二のロボットを有し、
   前記記憶部は、前記第二の作業の前に前記第二のロボットが行う第三の作業に関する作業情報を記憶し、
   前記制御部は、前記第二のロボットが前記対象物に対して前記第三の作業を行って前記対象物を第三の領域に置くように前記第二のロボットを制御するか、前記第二のロボットが前記対象物に対して前記第三の作業と前記第二の作業の少なくとも一部を行って前記対象物を前記第二の領域に置くように前記第二のロボットを制御するか、を選択して前記第二のロボットを制御する、
   ことを特徴とする生産システム。
3. 請求項２に記載の生産システムであって、
   前記作業者が居るか居ないかを検出する検出部を有する、
   ことを特徴とする生産システム。
4. 請求項３に記載の生産システムであって、
   前記制御部は、前記検出部により前記作業者が居ると検出された場合には、前記第二のロボットが前記対象物に対して前記第三の作業を行って前記対象物を前記第三の領域に置くように前記第二のロボットを制御し、前記検出部により前記作業者が居ないと検出された場合には、前記第二のロボットが前記対象物に対して前記第三の作業と前記第二の作業の少なくとも一部を行って前記対象物を前記第二の領域に置くように前記第二のロボットを制御する、
   ことを特徴とする生産システム。
5. 請求項３または４に記載の生産システムであって、
   前記制御部は、前記検出部により前記作業者が居ないと検出された場合には、前記第一のロボットと前記第二のロボットの少なくとも一方が前記第二の領域で前記対象物に対して前記第二の作業の少なくとも一部を行うように前記第一のロボットと前記第二のロボットの少なくとも一方を制御する、
   ことを特徴とする生産システム。
6. 請求項３乃至５のいずれか一項に記載の生産システムであって、
   前記検出部は、前記第三の領域に置かれている対象物の数を検出し、前記対象物の数と所定の閾値とを比較し、前記対象物の数が前記所定の閾値以上の場合に、前記作業者が居ないと判定する、
   ことを特徴とする生産システム。
7. 第一の作業を行うことが可能な可動部を有し、
   前記可動部は、作業者により第二の作業が行われた対象物が置かれる第一の領域に置かれた対象物に対して、前記第一の作業を行い、前記作業者が前記第二の作業を行う前の対象物が置かれる第二の領域に置かれた対象物に対して、前記第二の作業の少なくとも一部及び前記第一の作業を行う、
   ことを特徴とするロボット。
8. 作業者が第一の作業を行う生産システムで使用されるロボットであって、
   第二の作業を行うことが可能な可動部を有し、
   前記可動部は、前記第二の作業を行った対象物を第一の領域に置き、前記第二の作業と前記第一の作業の少なくとも一部を行った対象物を第二の領域に置く、
   ことを特徴とするロボット。
9. 生産システムで使用されるロボットを制御する制御装置であって、
   前記ロボットが行う第一の作業、及び前記第一の作業の前に作業者が行う第二の作業、に関する作業情報を取得する取得部と、
   前記作業情報に基づいて前記ロボットを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記作業者が前記第二の作業を行った対象物が置かれる第一の領域に置かれた対象物に対して前記ロボットが前記第一の作業を行うように前記ロボットを制御し、前記作業者が前記第二の作業を行う前の対象物が置かれる第二の領域に置かれた対象物に対して前記ロボットが前記第二の作業の少なくとも一部及び前記第一の作業を行うように前記ロボットを制御する、
   ことを特徴とする制御装置。
10. 生産システムで使用されるロボットを制御する制御装置であって、
    前記ロボットが行う第一の作業、及び前記第一の作業の後に作業者が行う第二の作業、に関する作業情報を取得する取得部と、
    前記作業情報に基づいて前記ロボットを制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記ロボットが対象物に対して前記第一の作業を行って前記対象物を第一の領域に置くように前記ロボットを制御するか、前記ロボットが前記対象物に対して前記第一の作業と前記第二の作業の少なくとも一部を行って前記対象物を第二の領域に置くように前記ロボットを制御するか、を選択して前記ロボットを制御する、
    ことを特徴とする制御装置。

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