JP6457416B2 - ロボットシステム - Google Patents

Description

本発明は、ロボットシステムに関するものである。

従来、産業用ロボットは安全柵で囲うことにより、人と隔離した状態で稼働させていた。教示を行う場合には、可搬操作盤を持った作業者が安全柵内で教示作業を行い、自動起動をかける場合には、安全柵内から人が出た状態にしてから、教示したプログラムを起動していた（特許文献１参照。）。

一方、ロボットの動作領域内における物体の存在を監視する機能（監視機能）を使用し、安全柵なしで人と共存できるロボットシステムの普及が進んでいる。例えば、力センサや接触センサを用いてロボットに作用する外力を検知し、外力が大きくなったらロボットを停止させたり、エリアセンサを用いて人とロボットの距離を監視し、人が近づいた場合はロボットを停止させたりする技術が知られている。

特許第４５５６８０２号公報

監視機能が故障した場合等には、通常のロボットシステムにおいては、ロボットが停止させられる。この場合、停止したロボットがメンテナンス作業の邪魔にならないように、監視機能を一時的に無効にして、作業者がロボットの動作範囲内に立ち入り、可搬操作盤を使用してロボットを動作させることが行われる。

しかしながら、監視機能を一時的に無効にして行われるメンテナンス作業等が終了した後に、操作者が監視機能を有効に戻し忘れてしまう可能性がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、監視機能が無効の状態のまま、自動運転が起動されることを防止することができるロボットシステムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、ロボットと、該ロボットを制御する制御部と、前記ロボットと周辺物体との接触または接触の可能性を監視する監視機能を有する動作監視部とを備え、該動作監視部に、前記ロボットと前記周辺物体との接触または近接を検出するセンサと、前記監視機能を有効または無効に切り替える監視切替スイッチとが設けられ、前記制御部に、作業者が可搬操作盤により前記ロボットを操作する手動操作モードと、記憶されている動作プログラムに基づいて前記ロボットを動作させる自動運転モードとを切り替えるモード切替スイッチが設けられ、前記制御部が、前記監視切替スイッチにより前記監視機能が有効に設定された状態で、前記センサにより前記ロボットと前記周辺物体との接触または近接が検出されたときに前記ロボットを停止するように制御し、前記監視切替スイッチにより前記監視機能が無効に設定され、かつ、前記モード切替スイッチにより前記自動運転モードに設定された状態で、前記ロボットの動作を禁止するように制御するロボットシステムを提供する。

本態様によれば、動作監視部の監視機能が有効に設定された状態で、制御部のモード切替スイッチにより自動運転モードに切り替えることにより、記憶されている動作プログラムに基づいてロボットが動作させられる。ロボットの動作中は、ロボットと周辺物体との接触または接触の可能性が監視され、接触または接触の可能性が検知されると、ロボットを停止または減速させることにより、接触または接触の進行を回避することができる。また、動作監視部の監視機能が有効に設定されている状態では、制御部のモード切替スイッチにより手動操作モードに設定されても、作業者がロボットの動作範囲内に立ち入って、ロボットと周辺物体との接触または接触の可能性が検知されると、ロボットは停止させられる。

この場合に、停止したロボットが後のメンテナンス作業等の邪魔になる場合には、作業者は、監視切替スイッチにより監視機能を無効にし、かつ、制御部のモード切替スイッチにより手動操作モードに設定する。これにより、作業者がロボットの動作範囲内に立ち入って、可搬操作盤によってロボットを動作させることができる。

そして、メンテナンス作業等が終了した後に、作業者が、監視切替スイッチを有効にし忘れた状態で、制御部のモード切替スイッチにより自動運転モードに設定された場合にも、本態様によれば、制御部が、ロボットの動作を禁止するように制御するので、ロボットと周辺物体との接触または接触の進行をより確実に回避することができる。

上記態様においては、前記動作監視部の前記センサが、周辺物体を検出しない状態で正常信号を出力し、前記制御部は、前記監視切替スイッチにより前記監視機能が有効に設定されている状態で、前記センサからの前記正常信号が停止したときに、前記ロボットを停止するように制御してもよい。
このようにすることで、監視切替スイッチによって監視機能が有効に設定されている状態では、センサが正常信号を出力している限り、ロボットを動作させることができる。一方、監視機能が無効に設定されている状態では、センサからの正常信号の有無に関わらず、モード切替スイッチにより、手動操作モードに設定されている状態でのみロボットを動作させることができる。

また、上記態様においては、前記センサが故障検知機能を備え、該センサの回路が断線したときに、前記正常信号の出力を停止してもよい。
このようにすることで、センサの回路の断線により、周辺物体を検出できない状態となった場合にも、正常信号の出力を停止することにより、ロボットを停止させることができる。

本発明によれば、監視機能が無効の状態のまま、自動運転が起動されることを防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るロボットシステムを示すブロック図である。

本発明の一実施形態に係るロボットシステム１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るロボットシステム１は、安全柵によってロボット２を囲わずに、監視機能により監視することによって、人とロボット２の作業領域を共有するものである。

本実施形態に係るロボットシステム１は、所定の動作範囲内において動作する多軸のロボット２と、該ロボット２を制御する制御部３と、ロボット２と周囲の周辺物体（図示略）との接触または接触の可能性を監視する監視機能を有する動作監視部４とを備えている。
制御部３は、ロボット２の動作範囲外に設置された固定制御盤５ａと、該固定制御盤５ａに接続され、作業者が携帯可能な可搬操作盤５ｂとを備えている。

固定制御盤５ａおよび可搬操作盤５ｂの少なくとも一方には、作業者が可搬操作盤５ｂによってロボット２を動作させる手動操作モードと、固定制御盤５ａの記憶部６に記憶されている動作プログラムを再生してロボット２を動作させる自動運転モードとを切り替えるモード切替スイッチ７が設けられている。

作業者は、動作プログラムによるロボット２の動作位置を教示したり、ロボット２を手動で動作させたりするときには、モード切替スイッチ７を操作して手動操作モードに切り替えた後に、可搬操作盤５ｂを持ってロボット２を手動操作するようになっている。また、作業者は、教示された動作位置に従って動作プログラムを再生する場合には、モード切替スイッチ７を操作して自動運転モードに切り替えた後に、図示しない再生ボタンによりロボット２を自動で動作させるようになっている。

固定制御盤５ａは、動作プログラムを記憶する記憶部６と、ロボット２を動作させる指令信号を出力する動作制御部８と、該動作制御部８からの指令信号に基づいて、ロボット２の各軸を動作させる駆動電流をロボット２に供給する各軸駆動部９とを備えている。
記憶部６は、外部の動作プログラム入力部１０から入力された動作プログラムを記憶するとともに、該動作プログラムに、可搬操作盤５ｂによって入力された動作位置の情報等を対応づけて記憶するようになっている。

動作監視部４は、例えば、周辺物体の位置を検知するエリアセンサ（センサ）１１を備えている。地面から数ｃｍ以上の高さを有する物体を検知できるようにしておき、ロボット２および周辺機器（図示略）の位置を予め設定しておく。ロボット２から所定の範囲内に、設定されている物体以外の物体が検出されていない状態では、エリアセンサ１１は正常信号を出力し、設定されている物体以外の物体が検出されている状態では、エリアセンサ１１は正常信号を出力しないようになっている。

また、動作監視部４は、エリアセンサ１１からの信号に基づいて、動作制御部８および各軸駆動部９に指令信号を送る監視制御部１２と、監視機能を有効または無効に切り替える監視切替スイッチ１３とを備えている。図１に示す例では、監視制御部１２および監視切替スイッチ１３は、固定制御盤５ａ内に配置されている。

監視制御部１２は、監視切替スイッチ１３により監視機能が有効に設定されている場合には、エリアセンサ１１からの正常信号が入力されていれば、作業者がモード切替スイッチ７によって自動運転モードに切り替えて再生ボタンを押すことにより、ロボット２を自動で動作させる。この場合において、エリアセンサ１１からの正常信号が入力されない状態になると、監視制御部１２は、動作制御部８および各軸駆動部９にロボット２の動作を停止させる指令信号を送るようになっている。

一方、監視切替スイッチ１３により監視機能が無効に設定されている場合には、監視制御部１２は、エリアセンサ１１からの正常信号の有無にかかわらず、ロボット２の動作を停止させる指令信号を動作制御部８および各軸駆動部９に送るようになっている。
また、エリアセンサ１１には故障検知機能が備えられており、エリアセンサ１１を構成する回路の一部が断線した場合等には、物体の有無を検知できなくなるので、正常信号の出力を停止するようになっている。

このように構成された本実施形態に係るロボットシステム１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るロボットシステム１を自動運転モードによって作動させるには、監視切替スイッチ１３を有効に設定する。ロボット２の所定の範囲内に、設定されている物体以外の物体が検出されていない場合には、エリアセンサ１１から正常信号が発せられているので、固定制御盤５ａまたは可搬操作盤５ｂに設けられたモード切替スイッチ７を操作して、自動運転モードに設定し、再生ボタンを押すことにより、記憶部６に記憶されている動作プログラムに従ってロボット２を動作させることができる。

この場合において、設定されている物体以外の物体がエリアセンサ１１によって検出された場合には、エリアセンサ１１からの正常信号の出力が停止する。これにより、監視制御部１２は動作制御部８および各軸駆動部９にロボット２を停止させる指令信号を送る。これにより、ロボット２が停止するため、ロボット２と周辺物体との接触等を回避することができる。

エリアセンサ１１が故障すると、ロボット２は停止した状態になる。ロボット２が停止させられた状態では、停止したロボット２がその後のメンテナンス作業等の邪魔にならないように、監視機能を一時的に無効にして、作業者がロボット２の動作範囲内に立ち入り、可搬操作盤５ｂを使用してロボット２を動作させることが行われる。
すなわち、作業者は、監視切替スイッチ１３によって監視機能を無効に切り替え、固定制御盤５ａまたは可搬操作盤５ｂのモード切替スイッチ７によって手動操作モードを選択する。これにより、作業者は、ロボット２の動作範囲内に立ち入っても、可搬操作盤５ｂを使用してロボット２を動作させることができる。

可搬操作盤５ｂには、通常、デッドマンスイッチ（図示略）および非常停止ボタン（図示略）が備えられており、デッドマンスイッチを握っている状態でのみ操作することができる。異常時はデッドマンスイッチを握りこんだり、離したり、非常停止ボタンを押すことによりロボット２を停止させることができる。

そして、ロボット２を所望の位置まで移動してメンテナンス作業を行った後に、監視切替スイッチ１３による監視機能を有効にし忘れる場合がある。このような場合、エリアセンサ１１からは正常信号が出力されているが、監視切替スイッチ１３により監視機能が無効に設定されていると、エリアセンサ１１からの正常信号の有無にかかわらず、ロボット２の動作を停止させる指令信号が、監視制御部１２から動作制御部８および各軸駆動部９に送られる。

その結果、作業者がモード切替スイッチ７によって、自動運転モードに切り替えて動作プログラムを再生させても、ロボット２を停止したままの状態に維持することができる。
このように、本実施形態に係るロボットシステム１によれば、安全柵によってロボット２と人とを明確に隔離することなく、監視機能が無効にされた状態でも、自動運転が起動されることを防止することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、動作監視部４が、周辺物体の位置を検出するエリアセンサ１１を有することとしたが、これに代えて、力センサ、トルクセンサ、接触センサあるいは近接センサ等をロボット２に装着し、周辺物体が接触あるいは近接したことを検出することにしてもよい。

１ ロボットシステム
２ ロボット
３ 制御部
４ 動作監視部
５ｂ 可搬操作盤
７ モード切替スイッチ
１１ エリアセンサ（センサ）
１３ 監視切替スイッチ

Claims (3)

1. ロボットと、
   該ロボットを制御する制御部と、
   前記ロボットと周辺物体との接触または接触の可能性を監視する監視機能を有する動作監視部とを備え、
   該動作監視部に、前記ロボットと前記周辺物体との接触または近接を検出するセンサと、前記監視機能を有効または無効に切り替える監視切替スイッチとが設けられ、
   前記制御部に、作業者が可搬操作盤により前記ロボットを操作する手動操作モードと、記憶されている動作プログラムに基づいて前記ロボットを動作させる自動運転モードとを切り替えるモード切替スイッチが設けられ、
   前記制御部が、
   前記監視切替スイッチにより前記監視機能が有効に設定された状態で、前記センサにより前記ロボットと前記周辺物体との接触または近接が検出されたときに前記ロボットを停止するように制御し、
   前記監視切替スイッチにより前記監視機能が無効に設定されかつ、前記モード切替スイッチにより前記自動運転モードに設定された状態で、前記ロボットの動作を禁止するように制御するロボットシステム。
2. 前記動作監視部の前記センサが、周辺物体を検出しない状態で正常信号を出力し、
   前記制御部は、前記監視切替スイッチにより前記監視機能が有効に設定されている状態で、前記センサからの前記正常信号が停止したときに、前記ロボットを停止するように制御する請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記センサが故障検知機能を備え、該センサの回路が断線したときに、前記正常信号の出力を停止する請求項２に記載のロボットシステム。

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