JP6692775B2 - 協調安全制御方法および協調安全制御システム - Google Patents

Description

本発明は、人と機械が協調する環境において、機械を安全にかつきめ細やかに制御しつつ環境の安全性を一層向上させるための協調安全制御方法および協調安全制御システムに関する。

国際公開第２００７／０１０７９５号パンフレットには、作業者の許可作業領域を示す作業領域コードおよび作業者の危険回避能力を示す危険回避能力コードを含む安全管理情報が格納されたＩＤタグをそれぞれの作業者に所持させ、ＩＤタグ読取器でＩＤタグ内の各作業者の安全管理情報を読み取るとともに、読み取られた安全管理情報に基づいて作業者の安全管理制御を行う作業者安全管理システムが記載されている（同パンフレットの請求項１および段落［００１１］参照）。

上記作業者安全管理システムによれば、ＩＤタグにより機械および作業者間で作業者の危険回避能力を含む安全管理情報の伝達が可能になるので、作業者の安全をきめ細かく管理することができるとされている（同パンフレットの段落［００２１］および［００２２］参照）。

しかしながら、上記パンフレットに示すものでは、機械がおかれた作業領域内への作業者のアクセスを許可または制限するだけであって、作業者の入場制御を行う点が記載されているにすぎない（同パンフレットの段落［００２３］および［００２７］参照）。

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、人と機械が協調する環境において機械を安全にかつきめ細やかに制御しつつ環境の安全性を一層向上できるようにすることにある。

本発明に係る協調安全制御方法は、人と機械が協調する環境において機械を安全に制御するためのものであって、人が有する安全資格情報を含む人情報に基づいて機械を制御するとともに、人の侵入時に機械を停止させるためのゾーンを機械の周りに設定し、ゾーンの広狭を安全資格情報に応じて決定するようにしている。

本発明によれば、人と機械が協調する環境において、人側からの安全資格情報を含む人情報に基づいて機械を制御するようにしたので、機械を安全にかつきめ細やかに制御できるようになる。また、人の侵入時に機械を停止させるためのゾーンを機械の周りに設定し、ゾーンの広狭を安全資格情報に応じて決定するようにしたので、環境の安全性を一層向上できるようになる。

ここで、人が有する安全資格情報は、人が安全に関して有する知識や能力に基づき第三者が認証した資格に関する情報であるのが好ましく、このような資格として、たとえば、セーフティベーシックアセッサ資格認証制度やセーフティアセッサ資格認証制度により認証されたセーフティベーシックアセッサ（ＳＢＡ）、セーフティサブアセッサ（ＳＳＡ）、セーフティアセッサ（ＳＡ）およびセーフティリードアセッサ（ＳＬＡ）等がある（「セーフティベーシックアセッサ」および「セーフティアセッサ」は登録商標（以下同様））。

セーフティベーシックアセッサ（ＳＢＡ）は、機械運用が安全に行える基礎知識および能力を有する者であり、セーフティサブアセッサ（ＳＳＡ）は、安全性の妥当性確認に必要とされる基礎知識および能力を有する者であり、セーフティアセッサ（ＳＡ）は、セーフティサブアセッサの持つ基礎知識および能力に加え、安全性の妥当性判断の総合力を有する者であり、セーフティリードアセッサ（ＳＬＡ）は、セーフティアセッサの持つ安全性の妥当性判断力に加え、第三者として安全性の妥当性判断の総合力を有する者であって、ＳＢＡ→ＳＳＡ→ＳＡ→ＳＬＡの順にレベルが高くなっている。

本発明においては、侵入者の安全資格レベルが相対的に高い場合には狭めのゾーンが設定され、安全資格レベルが相対的に低い場合には広めのゾーンが設定される。また、本発明においては、複数の侵入者が侵入した際には、安全資格レベルが相対的に低い方の侵入者に対応したゾーン設定がなされる。

本発明に係る協調安全制御システムは、人と機械が協調する環境において機械を安全に制御するためのものであって、人が有する安全資格情報を含む人情報を取得する取得手段と、取得手段により取得された人情報に基づいて機械を制御するとともに、人の侵入時に機械を停止させるためのゾーンを機械の周りに設定してゾーンの広狭を安全資格情報に応じて決定する制御手段とを備えている。

本発明によれば、人と機械が協調する環境において、取得手段により取得された、人側からの安全資格情報を含む人情報に基づいて機械を制御するようにしたので、機械を安全にかつきめ細やかに制御できるようになる。また、制御手段により、人の侵入時に機械を停止させるためのゾーンを機械の周りに設定してゾーンの広狭を安全資格情報に応じて決定するようにしたので、環境の安全性を一層向上できるようになる。

本発明においては、制御手段により、侵入者の安全資格レベルが相対的に高い場合には狭めのゾーンが設定され、安全資格レベルが相対的に低い場合には広めのゾーンが設定される。また、本発明においては、制御手段により、複数の侵入者が侵入した際には、安全資格レベルが相対的に低い方の侵入者に対応したゾーン設定がなされる。

以上のように本発明によれば、人と機械が協調する環境において、人側からの安全資格情報を含む人情報に基づいて機械を制御するようにしたので、機械を安全にかつきめ細やかに制御できるようになる。また、人の侵入時に機械を停止させるためのゾーンを機械の周りに設定してゾーンの広狭を安全資格情報に応じて決定するようにしたので、環境の安全性を一層向上できるようになる。

本発明の一実施例による協調安全制御システムを採用した作業領域のレイアウトの一例を示す平面概略図である。 前記協調安全制御システム（図１）の概略ブロック構成図である。 前記協調安全制御システム（図１）の制御フローの一例を示すフローチャートであって、レベル１の協調安全レベル（ＣＳＬ-１）に対応している。 前記協調安全制御システム（図１）の制御フローの一例を示すフローチャートであって、レベル２の協調安全レベル（ＣＳＬ-２）において機械情報を活用する場合に対応している。 前記協調安全制御システム（図１）の制御フローの一例を示すフローチャートであって、レベル２の協調安全レベル（ＣＳＬ-２）において人情報を活用する場合に対応している。 前記協調安全制御システム（図１）の制御フローの一例を示すフローチャートであって、レベル３の協調安全レベル（ＣＳＬ-３）に対応している。 前記協調安全制御システム（図１）の制御フローの一例を示すフローチャートであって、レベル４の協調安全レベル（ＣＳＬ-４）に対応している。 前記協調安全レベル（ＣＳＬ-１）の制御フローにおいて非常停止制御の割り込みルーチンの一例を示している。 前記協調安全レベル（ＣＳＬ-２〜４）の各制御フローにおいて非常停止制御の割り込みルーチンの一例を示している。 前記協調安全制御システム（図１）の各協調安全レベル（ＣＳＬ-１〜４）のそれぞれについて、人の指標およびシステムの指標との対応関係を示した図である。 図８の対応関係を人と機械との間の情報のやり取りとして示した図である。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図９は、本発明の一実施例による協調安全制御方法および協調安全制御システムを説明するための図である。ここでは、本実施例が採用される作業領域として、レストランの調理場を例にとる。

図１は、本実施例を採用したレストラン調理場の一例を示すレイアウト図（平面概略図）である。この協調安全制御システム１においては、壁、パーテーションまたは安全柵Ｆで囲まれた作業領域内にロボットＲが設置されるとともに、その側方の位置に作業者（調理補助者）Ｐが位置しており、ロボットＲと作業者Ｐが協調して調理作業を行っている。

ロボットＲは、コンベアＣにより搬送されてくるトレイｔの中から必要な具材をロボットアームＲａの先端のハンドによりピックアップし、それを作業テーブルＴの上に載置された容器Ｂの中に次々と入れていく。一方、作業者Ｐは、所望の具材で一杯になった容器Ｂを作業テーブルＴの上から取り上げるとともに、空の容器Ｂを作業テーブルＴの上に載置する。

作業者Ｐの体の一部（たとえば肩の位置）には、ＲＦＩＤタグ（以下、「ＩＤタグ」と呼称する）５が取り付けられている。ＩＤタグ５には、その作業者Ｐの静的情報が格納されている。作業者Ｐの静的情報には、Qualification(主に安全資格に関する資格情報)、Roll(保全員、管理者等のいずれかであるかを示す役割情報)、Career(職務経験情報)等がある。

Qualification(安全資格情報)は、人が安全に関して有する知識や能力に基づき第三者が認証した客観的な資格に関する情報であるのが好ましく、このような資格として、たとえば、セーフティベーシックアセッサ資格認証制度やセーフティアセッサ資格認証制度により認証されたセーフティベーシックアセッサ（ＳＢＡ）、セーフティサブアセッサ（ＳＳＡ）、セーフティアセッサ（ＳＡ）およびセーフティリードアセッサ（ＳＬＡ）等がある。

セーフティベーシックアセッサ（ＳＢＡ）は、機械運用が安全に行える基礎知識および能力を有する者であり、セーフティサブアセッサ（ＳＳＡ）は、安全性の妥当性確認に必要とされる基礎知識および能力を有する者であり、セーフティアセッサ（ＳＡ）は、セーフティサブアセッサの持つ基礎知識および能力に加え、安全性の妥当性判断の総合力を有する者であり、セーフティリードアセッサ（ＳＬＡ）は、セーフティアセッサの持つ安全性の妥当性判断力に加え、第三者として安全性の妥当性判断の総合力を有する者であって、ＳＢＡ→ＳＳＡ→ＳＡ→ＳＬＡの順にレベルが高くなっている。

一方、作業者Ｐの動的情報には、Health(作業者の体温、脈拍、心拍数等のバイタルデータを含む健康情報)、Location(作業領域内での作業者の位置情報)、Behavior(作業者の咄嗟の行動等を示す行動情報)等がある。Health(健康情報)は、この例では、作業者Ｐの体の一部（たとえば胸の位置）に取り付けられたバイタルセンサ６により取得される。Location(位置情報)は、たとえばＧＰＳにより検出されて取得される。Behavior(行動情報)は、たとえばロボットアームＲａに取り付けられた静電容量型センサ等の非接触センサ（図示せず）により取得される。

ロボットＲのコラムＲｂの外周面の一部には、ロボットＲの周りに設定されるゾーン７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄの中に作業者Ｐが進入したかどうかを検知する近接スイッチ（または安全カメラ）７が取り付けられている。ゾーン７０ＡはたとえばテーブルＴを含む最も広いゾーンである。ゾーン７０Ｂ、７０Ｃはこれよりも徐々に狭くなっており、ゾーン７０Ｄは最も狭いゾーンである。これらいずれのゾーン７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄに設定するかは、主に作業者Ｐの安全資格レベルに応じて適宜設定される。作業者Ｐの安全資格レベルが相対的に高い場合には、狭めのゾーンが設定され、これとは逆に、作業者Ｐの安全資格レベルが相対的に低い場合には、広めのゾーンが設定される。

ロボットＲの上部には、ロボットＲが運転中または非常停止中（あるいは一時停止中）のいずれであるかの運転情報を表示する表示ランプ１３が取り付けられている。表示ランプ１３は、後述する制御パネル１７の上部にも取り付けられている。コンベアＣの作業者Ｐ側の端部には、運転中のロボットＲを非常停止させるための非常停止スイッチ８が取り付けられている。また、安全柵Ｆで囲まれた作業領域内には、ロボットＲおよび作業者Ｐの動きをモニタリング（監視）するためのモニタカメラ９が設けられている。当該作業領域の出入口には、扉Ｅが取り付けられるとともに、扉Ｅの鍵を施錠するロック付き安全スイッチ１６が取り付けられている。扉Ｅの側方にはＲＦＩＤタグリーダー（以下「ＩＤタグリーダー」と呼称する）４が設けられている。ＩＤタグリーダー４は、作業者ＰのＩＤタグ５に格納された、作業者Ｐの静的情報を読み取るためのものである。

協調安全制御システム１は、制御パネル１７を備えている。制御パネル１７は、図示していないが、各種入力を行うためのキーボードや、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイを有している。

制御パネル１７は、図２に示すような制御部２を有している。制御部２には、制御パネル１７のキーボード３、ＩＤタグ５から情報を読み取るＩＤタグリーダー４、作業者Ｐ側に設けられるバイタルセンサ等の人側各種センサ６、ロボットＲ側に設けられる近接スイッチや安全カメラ等の機械側各種センサ７、非常停止スイッチ８、モニタカメラ９およびその他の入力部１０が接続されている。

制御部２には、制御パネル１７のディスプレイ１１、ロボットＲを駆動する機械駆動部１２、ロボットＲの運転情報を表示する表示ランプ等の運転情報表示機器１３、ロボットＲのロボットアームＲａ先端のハンドの次の作業位置の情報を表示する予告情報表示機器１４、およびその他の出力部１５が接続されている。予告情報表示機器１４としては、本実施例では、天井側に設置されたグラフィカルライト等の照明機器が用いられる。図１中には、このグラフィカルライトの点灯により、テーブルＴ上で容器Ｂを載置すべき場所が円環状の一点鎖線領域１４Ｌで照光された状態が示されている。これにより、作業者Ｐは、ロボットＲのロボットアームＲａがこの円環状の照光領域１４Ｌに間もなく移動してくるというロボットＲ側の予告情報を予め知ることができる。

制御部２によるロボットＲの制御は、作業者Ｐの静的情報（および動的情報）に基づいて行われる。図３ないし図７Ｂはその制御フローを示している。

図３ないし図６中の「ＣＳＬ」とは、協調安全レベル（Collaboration Safety Level）を意味している。ここで、「協調安全レベル」とは、作業者と機械が協調する環境において、作業者にとっていかに安心でストレスのない快適な作業環境が整えられているかを評価するための指標である。この例では、ＣＳＬがレベル１〜４の４つのカテゴリーにレベル分けされ、それぞれＣＳＬ−１、ＣＳＬ−２、ＣＳＬ−３、ＣＳＬ−４と呼称されている。数字が大きくなるほどレベルが高くなっており、人と機械との間の情報のやり取りが活発になってよりきめ細やかな運転（すなわち、機械のオン／オフの２値制御から機械の運転速度を変化させる多値制御）が可能になり、作業ミスやチョコ停が減って生産性が向上してくる。すなわち、レベルが高くなるほど、より高度な協調安全作業環境が実現される。

ＣＳＬ−１、ＣＳＬ−２、ＣＳＬ−３、ＣＳＬ−４は、一例として、図８に示すように、いずれも人（作業者Ｐ）の指標としてＳＢＡ（セーフティベーシックアセッサ）を用いている。すなわち、いずれのレベルのＣＳＬにおいても作業者ＰがＳＢＡを有していることが前提になっている。

一方、システム（協調安全制御システム１）の指標については、いずれのレベルのＣＳＬにおいても、図８中、１）の「作業エリアのどこからでも機械の停止が可能な手段（たとえば非常停止スイッチ等）の確保」が前提になっている。同図中、２）の「機械または人の情報の活用」については、ＣＳＬ−２以上のレベルのＣＳＬが対象になっており、３）の「機械および人の情報の活用」については、ＣＳＬ−３以上のレベルのＣＳＬが対象になっており、４）の「人と機械の状態を最適化」については、ＣＳＬ−４のみが対象になっている。また、図８における人の指標およびシステムの指標を人（Human）と機械（Machine）との間の情報のやり取りとして示したのが図９である。図９中の１）〜４）は図８中の１）〜４）にそれぞれ対応している。

＜ＣＳＬ−１に基づくロボット制御＞
図３は、ＣＳＬ−１に基づく制御フローであって、協調安全レベルが最も低い場合の制御フローを示している。この場合、最も簡素なシステムが構築されており、作業者ＰのＩＤタグ５の情報のみが用いられ、バイタルセンサ６のバイタル情報は用いられず、またグラフィカルライトによるロボットＲ側の予告情報の表示や、作業者ＰおよびロボットＲのモニタリングは行われない（図８中のＣＳＬ−１参照）。

プログラムがスタートすると、図３のステップＳ１において、ＩＤタグリーダー４（図１）により、作業者ＰのＩＤタグ５が検出されるのを待つ。安全柵Ｆで囲まれた作業領域内に進入しようとする作業者ＰのＩＤタグ５がＩＤタグリーダー４により検出されると、ステップＳ２に移行する。

ステップＳ２では、ＩＤタグ５内に格納された作業者ＰのＩＤタグ情報（静的情報）を読み取る。ここでは、作業者Ｐの静的情報の一つであるQualification情報(安全資格に関する資格情報)が読み取られる。

次に、ステップＳ３では、ステップＳ２で読み取られたQualification情報がＳＢＡ（セーフティベーシックアセッサ）であるか否かが判断される（図８中のＣＳＬ−１の人の指標「ＳＢＡ」参照）。ステップＳ３でＳＢＡでないと判断されれば、すなわち、作業者ＰがＳＢＡの安全資格を有していなければ、ステップＳ４〜Ｓ６の処理をスキップしてステップＳ７に移行する。一方、ステップＳ３でＳＢＡであると判断されれば、すなわち、作業者ＰがＳＢＡの安全資格を有していれば、ステップＳ４に移行する。なお、ステップＳ３での判断においては、作業者ＰがＳＢＡ以上のレベルの安全資格を有している場合には「Yes」となり、作業者Ｐが最低レベルのＳＢＡの安全資格も有していない場合には「No」となるように設定されている。

ステップＳ４では、ロボットＲの周りにゾーンを設定する。「ゾーン」は、作業者Ｐがこのゾーン内に入ったときにロボットＲを一時停止または緊急停止させるためのものである。この制御フローは、協調安全レベルが最も低い場合に対応しているので、ステップＳ４で設定されるゾーンは、図１中の一点鎖線７０Ａで囲まれた最も広い領域になっている。

次に、ステップＳ５では、ロボットＲの運転モードを選択する。作業者Ｐが安全資格レベルの最も低いＳＢＡの場合、ロボットＲの運転モードとしては、ロボットアームＲａをたとえば低速で移動させる低速運転を選択する。続いてステップＳ６では、ステップＳ５で選択された運転モードにしたがって、機械駆動部１２（図２）がロボットＲを駆動して運転を開始する。

次に、ステップＳ７では、プログラムを終了するか否かを判断する。終了すると判断されれば、プログラムは終了する。また、ステップＳ７で終了しないと判断されれば、プログラムはステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ６の処理を繰り返す。

その一方、ロボットＲの運転中に作業者Ｐが非常停止スイッチ８（図１）を押した場合には、プログラムは、図７Ａに示す非常停止制御の割り込みルーチンを実行する。この場合には、まず、図７ＡのステップＷ１において、ロボットＲの運転を非常停止させる（図８、図９中の１）参照）。次に、ステップＷ２では、非常停止状態が解除されるのを待つ。復帰スイッチ等により非常停止状態が解除されれば、この非常停止制御ルーチンは終了する。

次に、ＣＳＬ−２に基づくロボット制御においては、機械情報を活用する場合または人情報を活用する場合のいずれかのパターンがあるため（図８、図９中の２）参照）、まず、機械情報を活用するパターンについて図４Ａを用いて説明し、続いて、人情報を活用するパターンについて図４Ｂを用いて説明する。

＜ＣＳＬ−２に基づくロボット制御１＞
図４Ａは、ＣＳＬ−２に基づく制御フローであって、協調安全レベルが２番目に低い場合の制御フローを示している。この場合、やや簡素なシステムが構築されており、作業者ＰのＩＤタグ５の情報に加えてグラフィカルライトによる予告情報が用いられているが、作業者ＰおよびロボットＲのモニタリングは行われない（図８中のＣＳＬ−２参照）。また、バイタルセンサ６によるバイタル情報の取得も行われない。これは、上述したように、ＣＳＬ−２に基づく制御フローにおいて機械情報を活用するパターンである。

プログラムがスタートすると、図４ＡのステップＴ１において、図３の制御フローと同様に、ＩＤタグリーダー４（図１）により作業者ＰのＩＤタグ５が検出されるのを待つ。作業領域内に進入しようとする作業者ＰのＩＤタグ５がＩＤタグリーダー４により検出されると、ステップＴ２に移行する。

ステップＴ２では、図３の制御フローと同様に、ＩＤタグ５内に格納された作業者ＰのＩＤタグ情報（静的情報）を読み取る。ここでは、作業者Ｐの静的情報の一つであるQualification情報(安全資格に関する資格情報)が読み取られる。

次に、ステップＴ３では、ステップＴ２で読み取られたQualification情報がＳＢＡ（セーフティベーシックアセッサ）であるか否かが判断される（図８中のＣＳＬ−２の人の指標「ＳＢＡ」参照）。ステップＴ３でＳＢＡでないと判断されれば、すなわち、作業者ＰがＳＢＡの安全資格を有していなければ、ステップＴ４〜Ｔ９の処理をスキップしてステップＴ１０に移行する。一方、ステップＴ３でＳＢＡであると判断されれば、すなわち、作業者ＰがＳＢＡの安全資格を有していれば、ステップＴ４に移行する。なお、ステップＴ３での判断においては、作業者ＰがＳＢＡ以上のレベルの安全資格を有している場合には「Yes」となり、作業者Ｐが最低レベルのＳＢＡの安全資格も有していない場合には「No」となるように設定されている。

次に、ステップＴ４では、ロボットＲの周りにゾーンを設定する。「ゾーン」は、上述したように、作業者Ｐがこのゾーン内に入ったときにロボットＲを一時停止または緊急停止させるためのものである。この制御フローは、協調安全レベルが２番目に低い場合に対応しているので、ステップＴ４で設定されるゾーンは、図１中の一点鎖線７０Ｂで囲まれた２番目に広い領域になっている。

次に、ステップＴ５では、ロボットＲの運転モードを選択する。作業者ＰがＳＢＡの場合、ロボットＲの運転モードとしては、ロボットアームＲａをたとえば低速で移動させる低速運転を選択する。続いてステップＴ６では、ステップＴ５で選択された運転モードにしたがって、機械駆動部１２（図２）がロボットＲを駆動して運転を開始する。

次に、ステップＴ７において、ロボットＲの運転情報を取得する（図８、図９中の２）における「機械情報」の部分参照）。ここでは、ロボットＲが運転を開始したところなので、ロボットＲが運転状態（稼働状態）にあるという運転情報が取得される。続いてステップＴ８では、ステップＴ７で取得された運転情報の表示を行う。この表示は、表示ランプ１３（図１）等の運転情報表示機器により行われる。ここでは、ロボットＲが運転状態にあるので、ロボットＲおよび制御パネル１７の各表示ランプ１３をたとえばグリーンに点灯させる。

次に、ステップＴ９では、予告情報の表示を行う。この場合には、グラフィカルライトを点灯させることにより、テーブルＴ上に円環状の照光領域１４Ｌを表示させる。これにより、作業者Ｐは、ロボットＲのロボットアームＲａがこの円環状の照光領域１４Ｌに間もなく移動してくるということ、つまりロボットアームＲａの次の到達位置や動作方向を予め知ることができる。よって、ここでは、予告情報も機械情報として扱う。

次に、ステップＴ１０では、プログラムを終了するか否かを判断する。終了すると判断されれば、プログラムは終了する。また、ステップＴ１０で終了しないと判断されれば、プログラムはステップＴ１に戻り、ステップＴ１〜Ｔ９の処理を繰り返す。

その一方、ロボットＲの運転中に作業者Ｐが非常停止スイッチ８（図１）を押した場合には、プログラムは、図７Ｂの非常停止制御ルーチンを実行する。この場合には、まず、図７ＢのステップＸ１において、ロボットＲの運転を非常停止させ（図８、図９中の１）参照）、ステップＸ２に移行する。ステップＸ２では、ロボットＲが非常停止状態であることを表示させる。ここでは、ロボットＲおよび制御パネル１７の各表示ランプ１３（図１）等の運転情報表示機器をたとえばレッドに点灯（または点滅）させる。次に、ステップＸ３では、非常停止状態が解除されるのを待つ。復帰スイッチ等により非常停止状態が解除されれば、この非常停止制御ルーチンは終了する。

＜ＣＳＬ−２に基づくロボット制御２＞
図４Ｂは、図４Ａと同様に、ＣＳＬ−２に基づく制御フローであって協調安全レベルが２番目に低い場合の制御フローを示しているが、上述したように、これはＣＳＬ−２に基づく制御フローにおいて人情報を活用するパターンである。

そのため、図４Ｂの制御フローでは、図４Ａの制御フロー中のステップＴ７〜Ｔ９に対応するステップは設けられておらず、その代わりに、ステップＴ’４（他の静的情報の読取り）およびステップＴ’６（センサ情報読取り）というステップが新たに設けられている。

プログラムがスタートすると、図４Ａの制御フローと同様に、図４ＢのステップＴ’１において、ＩＤタグリーダー４（図１）により作業者ＰのＩＤタグ５が検出されるのを待ち、作業者ＰのＩＤタグ５がＩＤタグリーダー４により検出されると、ステップＴ’２に移行する。

ステップＴ’２では、図４Ａの制御フローと同様に、ＩＤタグ５内に格納された作業者ＰのＩＤタグ情報（静的情報）のうち、作業者Ｐの静的情報の一つであるQualification情報(安全資格に関する資格情報)が読み取られる。

次に、ステップＴ’３では、ステップＴ’２で読み取られたQualification情報がＳＢＡ（セーフティベーシックアセッサ）であるか否かが判断される（図８中のＣＳＬ−２の人の指標「ＳＢＡ」参照）。ステップＴ’３でＳＢＡでないと判断されれば（すなわち作業者ＰがＳＢＡの安全資格を有していなければ）、ステップＴ’４〜Ｔ’８の処理をスキップしてステップＴ’９に移行する。一方、ステップＴ’３でＳＢＡであると判断されれば（すなわち作業者ＰがＳＢＡの安全資格を有していれば）、ステップＴ’４に移行する。なお、ステップＴ’３での判断においては、作業者ＰがＳＢＡ以上のレベルの安全資格を有している場合には「Yes」となり、作業者Ｐが最低レベルのＳＢＡの安全資格も有していない場合には「No」となるように設定されている。

ステップＴ’４では、ＩＤタグ５内に格納された作業者ＰのＩＤタグ情報（静的情報）から、ステップＴ’２で読み取られた情報以外のその他の静的情報を読み取る。これには、作業者ＰのQualification情報(安全資格に関する資格情報)でＳＢＡ以外の資格情報（ＳＢＡに加えてさらにＳＳＡ、ＳＡ、ＳＬＡを有しているか否かの情報）や、Roll(保全員、管理者等のいずれかであるかを示す役割情報)、Career(職務経験情報)等の情報がある。

次に、ステップＴ’５では、ロボットＲの周りにゾーンを設定する。この制御フローは、図４Ａの制御フローと同様に、協調安全レベルが２番目に低い場合に対応しているので、ステップＴ’５で設定されるゾーンは、図１中の一点鎖線７０Ｂで囲まれた２番目に広い領域になっている。

次に、ステップＴ’６では、作業者Ｐ側の各種センサにより検知されたセンサ情報を読み取る。すなわち、作業領域内に進入した作業者Ｐのバイタルセンサ６からバイタル情報を読み取って、作業者Ｐのバイタルデータを取得する。取得されたバイタルデータは、たとえばモニタルームやコントロールルーム等のモニタ画面に表示される。また、ＧＰＳにより作業領域内の作業者Ｐの位置データが取得されてリアルタイムでモニタ画面に表示される。さらに、ロボットアームＲａに取り付けられた非接触センサ（図示せず）により、作業領域内での作業者Ｐの行動が検知されて行動データとして取得される。

次に、ステップＴ’７では、ロボットＲの運転モードを選択する。作業者ＰがＳＢＡの場合、ロボットＲの運転モードとしては、ロボットアームＲａをたとえば低速で移動させる低速運転を選択する。続いてステップＴ’８では、ステップＴ’７で選択された運転モードにしたがって、機械駆動部１２（図２）がロボットＲを駆動して運転を開始する。

次に、ステップＴ’９では、プログラムを終了するか否かを判断し、終了すると判断されれば、プログラムは終了する。また、ステップＴ’９で終了しないと判断されれば、プログラムはステップＴ’１に戻り、ステップＴ’１〜Ｔ’８の処理を繰り返す。

その一方、ロボットＲの運転中に作業者Ｐが非常停止スイッチ８（図１）を押した場合には、プログラムは、図７Ａの非常停止制御ルーチンを実行する。すなわち、まず、図７ＡのステップＷ１において、ロボットＲの運転を非常停止させ（図８、図９中の１）参照）、次に、ステップＷ２において、非常停止状態が解除されるのを待つ。復帰スイッチ等により非常停止状態が解除されれば、この非常停止制御ルーチンは終了する。

なお、この制御フローにおいては、ステップＴ’４で読み取られた作業者Ｐの静的情報（ＳＢＡ以外の資格情報やRoll情報、Career情報等）に基づいて、ステップＴ’５でのゾーン設定をより細かく行うようにしてもよい。これにより、より細やかな機械制御が可能になる。また、ステップＴ’６で読み取られた各種センサ情報に基づいて、ロボットＲの運転を一時停止または緊急停止するようにしてもよい。これにより、作業者Ｐの体調が急激に変化した場合や作業者Ｐが異常な行動を起こした場合等に容易に対応できる。

＜ＣＳＬ−３に基づくロボット制御＞
図５は、ＣＳＬ−３に基づく制御フローであって、協調安全レベルが２番目に高い場合の制御フローを示している。この場合、やや高度なシステムが構築されており、作業者ＰのＩＤタグ５の情報に加えてグラフィカルライトによる予告情報の表示、およびバイタルセンサ６によるバイタル情報の取得が含まれているが、作業者ＰおよびロボットＲのモニタリングは行われない。

プログラムがスタートすると、図５のステップＵ１において、図４Ａ、図４Ｂの制御フローと同様に、ＩＤタグリーダー４（図１）により作業者ＰのＩＤタグ５が検出されるのを待ち、作業者ＰのＩＤタグ５がＩＤタグリーダー４により検出されると、ステップＵ２に移行する。

ステップＵ２では、図４Ａ、図４Ｂの制御フローと同様に、ＩＤタグ５内に格納された作業者ＰのＩＤタグ情報（静的情報）を読み取る。ここでは、作業者Ｐの静的情報の一つであるQualification情報(安全資格に関する資格情報)が読み取られる。

次に、ステップＵ３では、ステップＵ２で読み取られたQualification情報がＳＢＡ（セーフティベーシックアセッサ）であるか否かが判断される（図８中のＣＳＬ−３の人の指標「ＳＢＡ」参照）。ステップＵ３でＳＢＡでないと判断されれば（すなわち作業者ＰがＳＢＡの安全資格を有していなければ）、ステップＵ４〜Ｕ１１の処理をスキップしてステップＵ１２に移行する。一方、ステップＵ３でＳＢＡであると判断されれば（すなわち作業者ＰがＳＢＡの安全資格を有していれば）、ステップＵ４に移行する。なお、ステップＵ３での判断においては、作業者ＰがＳＢＡ以上のレベルの安全資格を有している場合には「Yes」となり、作業者Ｐが最低レベルのＳＢＡの安全資格も有していない場合には「No」となるように設定されている。

ステップＵ４では、ＩＤタグ５内に格納された作業者ＰのＩＤタグ情報（静的情報）から、ステップＵ２で読み取られた情報以外のその他の静的情報を読み取る。これには、作業者ＰのQualification情報(安全資格に関する資格情報)でＳＢＡ以外の資格情報（ＳＢＡに加えてさらにＳＳＡ、ＳＡ、ＳＬＡを有しているか否かの情報）や、Roll(保全員、管理者等のいずれかであるかを示す役割情報)、Career(職務経験情報)等の情報がある。

次に、ステップＵ５では、ロボットＲの周りにゾーンを設定する。この制御フローは、協調安全レベルが２番目に高い場合に対応しているので、ステップＵ５で設定されるゾーンは、図１中の一点鎖線７０Ｃで囲まれた２番目に狭い領域になっている。

次に、ステップＵ６では、作業者Ｐ側の各種センサにより検知されたセンサ情報を読み取る。すなわち、作業領域内に進入した作業者Ｐのバイタルセンサ６からバイタル情報を読み取って、作業者Ｐのバイタルデータを取得する。取得されたバイタルデータは、たとえばモニタルームやコントロールルーム等のモニタ画面に表示される。また、ＧＰＳにより作業領域内の作業者Ｐの位置データが取得されてリアルタイムでモニタ画面に表示される。さらに、ロボットアームＲａに取り付けられた非接触センサ（図示せず）により、作業領域内での作業者Ｐの行動が検知されて行動データとして取得される。

次に、ステップＵ７では、ロボットＲの運転モードを選択する。作業者ＰがＳＢＡの場合、ロボットＲの運転モードとしては、ロボットアームＲａをたとえば低速で移動させる低速運転を選択する。続いてステップＵ８では、ステップＵ７で選択された運転モードにしたがって、機械駆動部１２（図２）がロボットＲを駆動して運転を開始する。

次に、ステップＵ９において、ロボットＲの運転情報を取得する。ここでは、ロボットＲが運転状態（稼働状態）にあるという運転情報が取得される。続いてステップＵ１０では、ステップＵ９で取得された運転情報の表示を行う。この表示は、表示ランプ１３（図１）等の運転情報表示機器により行われる。ここでは、ロボットＲが運転状態なので、ロボットＲおよび制御パネル１７の各表示ランプ１３をたとえばグリーンに点灯させる。

次に、ステップＵ１１では、予告情報の表示を行う。この場合には、図４Ａの制御フローと同様に、グラフィカルライトを点灯させることにより、テーブルＴ上に円環状の照光領域１４Ｌを表示させる。これにより、作業者Ｐは、ロボットアームＲａの次の到達位置や動作方向を予め知ることができる。

次に、ステップＵ１２では、プログラムを終了するか否かを判断し、終了すると判断されれば、プログラムは終了する。また、ステップＵ１２で終了しないと判断されれば、プログラムはステップＵ１に戻り、ステップＵ１〜Ｕ１１の処理を繰り返す。

その一方、ロボットＲの運転中に作業者Ｐが非常停止スイッチ８（図１）を押した場合には、上述したＣＳＬ−２に基づく制御フロー１の場合と同様に、プログラムは、図７Ｂの非常停止制御ルーチンを実行する。すなわち、ロボットＲの運転を非常停止させるとともに（図８、図９中の１）参照）、表示ランプ１３をレッドに点灯／点滅させた後、非常停止状態の解除により、ルーチンを終了する。

なお、この制御フローにおいても、図４Ｂの制御フローと同様に、ステップＵ４で読み取られた作業者Ｐの静的情報（ＳＢＡ以外の資格情報やRoll情報、Career情報等）に基づいて、ステップＵ５でのゾーン設定をより細かく行うようにしてもよいし、ステップＵ６で読み取られた各種センサ情報に基づいて、ロボットＲの運転を一時停止または緊急停止するようにしてもよい。これにより、より細やかな機械制御が可能になるとともに、作業者Ｐの体調が急激に変化した場合や作業者Ｐが異常な行動を起こした場合等にも容易に対応できる。また、ステップＴ’６で読み取られた各種センサ情報に基づいて、ロボットＲの運転を一時停止または緊急停止するようにしてもよい。これにより、作業者Ｐの体調が急激に変化した場合や作業者Ｐが異常な行動を起こした場合等に容易に対応できる。

＜ＣＳＬ−４に基づくロボット制御＞
図６は、ＣＳＬ−４に基づく制御フローであって、協調安全レベルが最も高い場合の制御フローを示している。この場合、高度なシステムが構築されており、作業者ＰのＩＤタグ５の情報に加えてグラフィカルライトによる予告情報の表示、バイタルセンサ６によるバイタル情報の取得、ならびに作業者ＰおよびロボットＲのモニタリングが行われている。

プログラムがスタートすると、図６のステップＶ１において、図５の制御フローと同様に、ＩＤタグリーダー４（図１）により作業者ＰのＩＤタグ５が検出されるのを待ち、作業者ＰのＩＤタグ５がＩＤタグリーダー４により検出されると、ステップＶ２に移行する。

ステップＶ２では、図５の制御フローと同様に、ＩＤタグ５内に格納された作業者ＰのＩＤタグ情報（静的情報）を読み取る。ここでは、作業者Ｐの静的情報の一つであるQualification情報(安全資格に関する資格情報)が読み取られる。

次に、ステップＶ３では、ステップＶ２で読み取られたQualification情報がＳＢＡ（セーフティベーシックアセッサ）であるか否かが判断される（図８中のＣＳＬ−４の人の指標「ＳＢＡ」参照）。ステップＶ３でＳＢＡでないと判断されれば（すなわち作業者ＰがＳＢＡの安全資格を有していなければ）、ステップＶ４〜Ｖ１２の処理をスキップしてステップＶ１３に移行する。一方、ステップＶ３でＳＢＡであると判断されれば（すなわち作業者ＰがＳＢＡの安全資格を有していれば）、ステップＶ４に移行する。なお、ステップＶ３での判断においては、作業者ＰがＳＢＡ以上のレベルの安全資格を有している場合には「Yes」となり、作業者Ｐが最低レベルのＳＢＡの安全資格も有していない場合には「No」となるように設定されている。

ステップＶ４では、ＩＤタグ５内に格納された作業者ＰのＩＤタグ情報（静的情報）から、ステップＶ２で読み取られた情報以外のその他の静的情報である、作業者ＰのQualification情報(安全資格に関する資格情報)でＳＢＡ以外の資格情報（ＳＢＡに加えてさらにＳＳＡ、ＳＡ、ＳＬＡを有しているか否かの情報）や、Roll(保全員、管理者等のいずれかであるかを示す役割情報)、Career(職務経験情報)等の情報を読み取る。

次に、ステップＶ５では、ロボットＲの周りにゾーンを設定する。この制御フローは、協調安全レベルが最も高い場合に対応しているので、ステップＶ５で設定されるゾーンは、図１中の一点鎖線７０Ｄで囲まれた最も狭い領域になっている。

次に、ステップＶ６では、作業者Ｐ側の各種センサにより検知されたセンサ情報を読み取る。すなわち、作業領域内に進入した作業者Ｐのバイタルセンサ６からバイタル情報を読み取って、作業者Ｐのバイタルデータを取得する。取得されたバイタルデータは、たとえばモニタルームやコントロールルーム等のモニタ画面に表示される。また、ＧＰＳにより作業領域内の作業者Ｐの位置データが取得されてリアルタイムでモニタ画面に表示される。さらに、ロボットアームＲａに取り付けられた非接触センサ（図示せず）により、作業領域内での作業者Ｐの行動が検知されて行動データとして取得される。

次に、ステップＶ７では、ロボットＲの運転モードを選択する。作業者ＰがＳＢＡの場合、ロボットＲの運転モードとしては、ロボットアームＲａをたとえば低速で移動させる低速運転を選択する。続いてステップＶ８では、ステップＶ７で選択された運転モードにしたがって、機械駆動部１２（図２）がロボットＲを駆動して運転を開始する。

次に、ステップＶ９において、ロボットＲの運転情報を取得する。ここでは、ロボットＲが運転状態（稼働状態）にあるという運転情報が取得される。続いてステップＶ１０では、ステップＶ９で取得された運転情報の表示を表示ランプ１３（図１）等の運転情報表示機器により行う。ここでは、ロボットＲが運転状態なので、ロボットＲおよび制御パネル１７の各表示ランプ１３をたとえばグリーンに点灯させる。

次に、ステップＶ１１では、予告情報の表示を行う。この場合には、図５の制御フローと同様に、グラフィカルライトを点灯させることにより、テーブルＴ上に円環状の照光領域１４Ｌを表示させる。これにより、作業者Ｐは、ロボットアームＲａの次の到達位置や動作方向を予め知ることができる。

次に、ステップＶ１２では、モニタカメラ９により、作業者ＰおよびロボットＲのモニタリング（監視）を行い、両者の最適化を図る。モニタカメラ９の画像は、たとえばモニタルームやコントロールルーム等のモニタ画面に表示されるとともに逐次画像分析され、必要に応じてロボットＲの運転が制御される。これにより、ロボットＲの異常動作による事故を未然に防止でき、作業者Ｐの急病等にも迅速に対応できるようになる。

次に、ステップＶ１３では、プログラムを終了するか否かを判断し、終了すると判断されれば、プログラムは終了する。また、ステップＶ１３で終了しないと判断されれば、プログラムはステップＶ１に戻り、ステップＶ１〜Ｖ１２の処理を繰り返す。

その一方、ロボットＲの運転中に作業者Ｐが非常停止スイッチ８（図１）を押した場合には、上述したＣＳＬ−３に基づく制御フローの場合と同様に、プログラムは、図７Ｂの非常停止制御ルーチンを実行する。すなわち、ロボットＲの運転を非常停止させるとともに（図８、図９中の１）参照）、表示ランプ１３をレッドに点灯／点滅させた後、非常停止状態の解除により、ルーチンを終了する。

なお、この制御フローにおいても、図５の制御フローと同様に、ステップＶ４で読み取られた作業者Ｐの静的情報（ＳＢＡ以外の資格情報やRoll情報、Career情報等）に基づいて、ステップＶ５でのゾーン設定をより細かく行うようにしてもよいし、ステップＶ６で読み取られた各種センサ情報に基づいて、ロボットＲの運転を一時停止または緊急停止するようにしてもよい。これにより、より細やかな機械制御が可能になるとともに、作業者Ｐの体調が急激に変化した場合や作業者Ｐが異常な行動を起こした場合等に容易に対応できる。

このような本実施例によれば、人情報（ＩＤタグ情報、バイタル情報、位置情報、行動情報等）に基づいてロボットＲの制御が行われるので、安全かつきめ細やかな機械制御ができるようになる。また、ロボットＲ側からの機械情報を表示ランプ等の運転情報表示機器１３により出力表示したり、グラフィカルライトにより予告情報表示したことにより、機械情報の把握が容易になり、環境の安全性を一層向上できるようになる。

〔第１の変形例〕
前記実施例では、作業者Ｐの安全資格情報を取得するのにＩＤタグリーダー４を用いた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。たとえば生体認証を用いて安全資格情報を取得するようにしてもよい。具体的には、ロボットＲの操作端末として、ペンダント型等の生体認証端末を用い、指紋認証や静脈認証等により作業者Ｐを特定してその安全資格情報を取得するようにしてもよい。また、このようなペンダント型等の生体認証端末を用いて作業者Ｐのバイタル情報を取得するようにすれば、バイタルセンサ６を省略することも可能である。

〔第２の変形例〕
前記実施例では、図３ないし図６の各制御フローにおいて、作業者ＰがいずれもＳＢＡ（セーフティアベーシックセッサ）の資格を有していて、ロボットＲの運転モードをいずれも低速運転に設定した例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。作業者Ｐの安全資格レベルが上がるにつれて、ロボットＲの運転モードを低速運転から中速運転に、さらには高速運転まで変化させるようにしてもよい。

また、各制御フローにおける各ステップの処理中に、作業者Ｐよりも安全資格レベルの低い作業者が作業領域内に進入してきた際には、安全資格レベルが低い方の作業者の安全資格情報を優先するようにして、ロボットＲの運転モードを選択するようにしてもよい。

〔第３の変形例〕
前記実施例では、図３ないし図６の各制御フローにおいて、ＩＤタグリーダー４で読み取られる作業者ＰのＩＤタグ情報のQualification情報がＳＢＡ（セーフティベーシックアセッサ）であるか否かを判断するステップを設けたが（ステップＳ３、Ｔ３、Ｔ’３、Ｕ３、Ｖ３参照）、本発明の適用はこれに限定されない。仮に、作業領域に出入りする作業者全員がＳＢＡ（セーフティベーシックアセッサ）を有していることが前提となっているような場合には、これらのステップを省略することも可能である。

〔第４の変形例〕
前記実施例では、作業領域内の設備のいずれかの場所（図１の例ではコンベアＣの端部）に非常停止スイッチ８を設けた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。作業者が身に付けるウエアラブル端末やペンダント型の操作端末等に非常停止ボタン（および停止ボタン）を設けるようにしてもよい。

〔第５の変形例〕
本発明における「人」としては、前記実施例に示したような、作業領域内で作業する作業者に限られるものではなく、電車やバス、トラック、タクシー等の車両の運転手等も含まれる。よって、本発明における「機械」としては、前記実施例に示したようなロボットに限られるものではなく、電車やバス、トラック、タクシー等の車両も含まれる。また、本発明における「機械情報」には、機械の寿命情報や故障予知情報も含まれる。なお、本発明における「人情報」には、人が機械の停止ボタンを押す等の人による動作も含まれる。

〔その他の変形例〕
上述した実施例および各変形例はあらゆる点で本発明の単なる例示としてのみみなされるべきものであって、限定的なものではない。本発明が関連する分野の当業者は、本明細書中に明示の記載はなくても、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施例を構築し得る。

〔他の適用例〕
前記実施例および前記各変形例では、本発明が適用される分野として、飲食業界を例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものでないことはいうまでもなく、本発明は、飲食業界や食品業界以外のその他の分野、たとえば製造業や建設、土木、運輸、運送、医療、流通の分野にも同様に適用でき、さらには、ロボットアーム以外の機械や車両にも適用可能である。

本発明は、人と機械が協調する環境において機械を安全にかつきめ細やかに制御するための協調安全制御システムに有用である。

１： 協調安全制御システム

２： 制御部（制御手段）
４： ＩＤタグリーダー（取得手段）
５： ＩＤタグ
６： バイタルセンサ
７： 機械側各種センサ
８： 非常停止スイッチ
９： モニタカメラ
１３： 運転情報表示機器（出力手段）
１４： 予告情報表示機器（出力手段）

Ｒ： ロボット（機械）
Ｐ： 作業者（人）
ＣＳＬ１〜ＣＳＬ４： 協調安全レベル

国際公開第２００７／０１０７９５号パンフレット（請求項１、段落［００１１］、［００２１］〜［００２３］および［００２７］参照）

Claims (6)

1. 人と機械が協調する環境において機械を安全に制御するための協調安全制御方法であって、
   人が有する安全資格情報を含む人情報に基づいて機械を制御するとともに、人の侵入時に機械を停止させるためのゾーンを機械の周りに設定し、ゾーンの広狭を前記安全資格情報に応じて決定するようにした、
   ことを特徴とする協調安全制御方法。
2. 請求項１において、
   侵入者の安全資格レベルが相対的に高い場合には狭めのゾーンが設定され、安全資格レベルが相対的に低い場合には広めのゾーンが設定される、
   ことを特徴とする協調安全制御方法。
3. 請求項１において、
   複数の侵入者が侵入した際には、安全資格レベルが相対的に低い方の侵入者に対応したゾーン設定がなされる、
   ことを特徴とする協調安全制御方法。
4. 人と機械が協調する環境において機械を安全に制御するための協調安全制御システムであって、
   人が有する安全資格情報を含む人情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された前記人情報に基づいて機械を制御するとともに、人の侵入時に機械を停止させるためのゾーンを機械の周りに設定してゾーンの広狭を前記安全資格情報に応じて決定する制御手段と、
   を備えた協調安全制御システム。
5. 請求項４において、
   前記制御手段は、侵入者の安全資格レベルが相対的に高い場合には狭めのゾーンを設定し、安全資格レベルが相対的に低い場合には広めのゾーンを設定している、
   ことを特徴とする協調安全制御システム。
6. 請求項４において、
   前記制御手段は、複数の侵入者が侵入した際には、安全資格レベルが相対的に低い方の侵入者に対応したゾーン設定を行っている、
   ことを特徴とする協調安全制御システム。

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