JP6918847B2 - 機械の教示に用いる機械教示端末、教示システム、プログラム及び安全確認方法 - Google Patents

Description

本発明は、機械の教示に用いる機械教示端末、機械、プログラム及び安全確認方法に関する。

従来、産業用ロボットに代表される機械の操作を、機械と人とが共存する空間で行う場合がある。作業領域で作業者が機械の操作を行う場合には、機械の予期せぬ動作を回避し、作業者の安全を確保する必要がある。そのため、作業者が操作する教示操作盤には、通常、機械を非常停止状態にするためのデッドマンスイッチが設けられている。
そして、万が一、作業者が危険状態に陥った際には、作業者は、デッドマンスイッチを強く把持する、もしくは、デッドマンスイッチから手を離す等の操作をすることで、機械を非常停止させていた。

近年、コスト低減や汎用性確保の観点から、専用品の教示操作盤ではなく、汎用品である、例えば、タブレットやスマートフォン等の携帯機器を用いて、安全性を確保しつつ、作業者が危険状態に陥った際には、機械を非常停止させる技術が求められている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、「作業者による操作端末（７）のタッチパネル部（７１）への入力操作に基づいて、ロボットを動作させるための動作用信号を前記操作端末（７）から出力してロボットコントローラに与える場合に、前記ロボットコントローラに安全のための信号を入力させる安全入力装置であって、作業者が手で把持することが可能なグリップ部（８ａ）と、このグリップ部（８ａ）の一端部に連結され先端部（８ｂ２１）が先細り状をなし前記先端部（８ｂ２１）を前記タッチパネル部（７１）に接触させて入力操作を行う操作部（８ｂ）とを有した操作入力部材（８）と、前記操作入力部材（８）に設けられ前記グリップ部（８ａ）を把持した手により操作可能なイネーブルスイッチ（９）とを備えた安全入力装置。」が記載されている。

特開２０１６−６８１６０号公報

このように、教示を行う操作端末の他に、ロボットコントローラに安全のための信号を入力させる装置を用いる方法はあった。
しかし、新たな機器等を用いることなく、作業者の安全を確保することができる機械教示端末が望まれている。

（１）本開示の一態様は、機械（例えば、後述の「ロボット５」）に対して通信可能に接続され、前記機械の作業領域内で前記機械の教示に用いる機械教示端末（例えば、後述の「機械教示端末１」）が、作業者による入力を受け付けるタッチパネル（例えば、後述の「タッチパネルディスプレイ３６」）と、前記タッチパネルに対する入力を検出する入力検出部（例えば、後述の「入力検出部１４」）と、前記入力検出部による検出に基づいて、異常状態を検出する異常検出部（例えば、後述の「異常検出部１６」）と、前記異常検出部により前記異常状態を検出した場合に、前記機械に対して異常状態を示す信号を送信する異常信号送信部（例えば、後述の「異常信号送信部１７」）と、を備える。

（２） （１）に記載の機械教示端末において、前記異常検出部は、前記入力検出部が検出した連続した入力による入力軌跡が規定条件を満たす入力軌跡ではない場合に、前記異常状態を検出してもよい。

（３） （２）に記載の機械教示端末において、始点を含む所定の範囲をディスプレイ（例えば、後述の「タッチパネルディスプレイ３６」）に出力する始点出力部（例えば、後述の「始点出力部１１」）を備え、前記規定条件を満たす入力軌跡は、前記所定の範囲の中から外に出た後に、前記所定の範囲内に戻る入力を繰り返す入力軌跡であってもよい。

（４） （３）に記載の機械教示端末において、前記始点出力部は、前記始点と、前記所定の範囲とを、ディスプレイに出力し、前記規定条件を満たす入力軌跡は、前記始点の近傍から一定距離を離れた後に、前記所定の範囲内に戻る入力を、一定時間内に繰り返す入力軌跡であってもよい。

（５） （２）に記載の機械教示端末において、前記規定条件を満たす入力軌跡は、一定時間当たりのタッチ変化量が第１の所定量以上か、又は、第２の所定量未満である場合の入力軌跡であり、前記第１の所定量及び前記第２の所定量は、前記作業者ごとに異なるものであってもよい。

（６） （２）から（５）までのいずれかに記載の機械教示端末において、前記入力検出部が検出した連続した入力による入力軌跡の他に、前記入力検出部が追加で検出した入力に基づいて、前記検出に応じた教示を行う教示部（例えば、後述の「教示部１９」）を備えてもよい。

（７） （１）に記載の機械教示端末において、作業者が安全入力状態であることを入力により示す範囲である安全入力領域を、ディスプレイに出力する安全入力領域出力部（例えば、後述の「安全入力領域出力部２１２」）を備え、前記異常検出部（例えば、後述の「異常検出部２１６」）は、前記入力検出部が検出した連続した入力による入力軌跡が、前記安全入力領域から前記安全入力領域の外に移動した場合に、前記異常状態を検出してもよい。

（８） （７）に記載の機械教示端末において、前記安全入力領域は、前記機械の教示を行う領域である教示領域とは異なる領域であり、前記入力検出部が検出した入力が前記教示領域の範囲である場合に、前記検出に応じた教示を行う教示部（例えば、後述の「教示部２１９」）を備えてもよい。

（９） （２）から（８）までのいずれかに記載の機械教示端末において、前記入力検出部が検出した前記入力軌跡を、ディスプレイに出力する軌跡出力部（例えば、後述の「軌跡出力部１５」）を備えてもよい。

（１０） （１）に記載の機械教示端末において、前記機械の教示を行う領域である教示領域を、ディスプレイに出力する教示領域出力部（例えば、後述の「教示領域出力部３１３」）と、前記入力検出部が前記教示領域における入力を検出した場合に、前記検出に応じた教示を行う教示部（例えば、後述の「教示部３１９」）と、を備え、前記異常検出部（例えば、後述の「異常検出部３１６」）は、前記入力検出部が検出した入力位置が、前記教示領域の外である場合に、前記異常状態を検出してもよい。

（１１） （１）から（１０）までのいずれかに記載の機械教示端末において、前記機械を教示する教示モードと、前記教示モードを除く非教示モードとを切り替えるモード切替部（例えば、後述の「モード切替部２１」）を備え、前記異常検出部は、さらに前記モード切替部により前記教示モードに切り替えられている場合に、前記異常状態を検出してもよい。

（１２） （１１）に記載の機械教示端末において、前記モード切替部は、前記入力検出部が前記タッチパネルの特定位置のタッチを一定時間検出し続けるか、又は、前記入力検出部が前記タッチパネルの特定領域内で複数回のタッチ操作を一定時間検出し続ける場合に、前記非教示モードから前記教示モードに切り替えてもよい。

（１３） （１）から（１２）までのいずれかに記載の機械教示端末からの信号に基づく作業を行う機械は、前記異常状態を示す信号を受信した場合に、即時に前記機械を停止させる即時停止部（例えば、後述の「即時停止部４２」）を備える。

（１４） 本開示の一態様は、プログラムが、機械に対して通信可能に接続され、前記機械の作業領域内で前記機械の教示に用いる機械教示端末であり、作業者による入力を受け付けるタッチパネルを備えるコンピュータ（例えば、後述の「機械教示端末１」）に、前記タッチパネルに対する入力を検出する入力検出ステップと、前記入力検出ステップによる検出に基づいて、異常状態を検出する異常検出ステップと、前記異常検出ステップにより前記異常状態を検出した場合に、前記機械に対して異常状態を示す信号を送信する異常信号送信ステップと、を実行させる。

（１５） 本開示の一態様は、機械に対して通信可能に接続され、前記機械の作業領域内で前記機械の教示に用いる機械教示端末における安全確認方法であって、前記機械教示端末が、作業者による入力を受け付けるタッチパネルを備え、前記機械教示端末が、前記タッチパネルに対する入力を検出する入力検出ステップと、前記入力検出ステップによる検出に基づいて、異常状態を検出する異常検出ステップと、前記異常検出ステップにより前記異常状態を検出した場合に、前記機械に対して異常状態を示す信号を送信する異常信号送信ステップと、を含む。

一態様によれば、新たな機器等を取り付けることなく作業者の安全を確保することができる機械教示端末、機械、プログラム及び安全確認方法を提供することができる。

第１実施形態に係る教示システムの全体概要図である。 第１実施形態に係る機械教示端末及びロボット制御装置の機能ブロック図である。 第１実施形態に係る機械教示端末のモード設定処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る機械教示端末の教示モード処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る機械教示端末の画面例を示す図である。 第１実施形態に係る機械教示端末の操作例を示す図である。 第１実施形態に係る機械教示端末の他の画面例及び操作例を示す図である。 第１実施形態に係るロボット制御装置の教示モード時の機械制御処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る機械教示端末の機能ブロック図である。 第２実施形態に係る機械教示端末の教示モード処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る機械教示端末の操作例を示す図である。 第３実施形態に係る機械教示端末の機能ブロック図である。 第３実施形態に係る機械教示端末の教示モード処理を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る機械教示端末の操作例を示す図である。

（第１実施形態）
まず、一態様の実施形態の概略を説明する。第１実施形態は、産業用ロボットに代表される機械に対して教示を行う機械教示端末に関するものである。そして、第１実施形態は、機械教示端末における安全入力状態を、入力軌跡によって確認するものに関する。

［教示システム１００］
教示システム１００は、機械教示端末１を用いて、ロボット５（機械）に対して教示するためのシステムである。以下に説明する実施形態では、機械の一例として、産業用ロボットであるロボット５を用いて説明する。
図１に示す教示システム１００は、機械教示端末１と、ロボット制御装置４と、ロボット５とを備える。機械教示端末１とロボット制御装置４とは、例えば、通信ネットワークを介して無線接続により通信が可能である。通信ネットワークは、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等である。また、通信ネットワークにおける具体的な通信方式については、特に限定されない。

また、ロボット制御装置４と、ロボット５とは、例えば、接続インタフェースを介して直接接続されている。なお、この接続は、通信ネットワークを介して接続されてもよい。そして、通信ネットワークにおける具体的な通信方式や、有線接続及び無線接続のいずれであるか等については、特に限定されない。また、本実施形態において、ロボット制御装置４と、ロボット５とは、異なるものとして説明するが、ロボット制御装置４と、ロボット５とが一体になった機械でもよい。

教示システム１００は、作業者Ｐが、機械教示端末１を操作することで、ロボット５に対して教示するシステムである。教示の際、作業者Ｐと、ロボット５とは、共存する空間である作業領域Ｅに存在する。そこで、教示システム１００では、作業者Ｐの安全を確認するための処理を行う必要がある。

［機械教示端末１］
機械教示端末１は、ロボット５を制御するロボット制御装置４に対して通信可能に接続され、ロボット制御装置４に対して信号を送信することで、所定の動作をロボット５に教示するための装置である。
機械教示端末１は、例えば、タブレットや、スマートフォンに代表される携帯型の端末である。また、機械教示端末１は、ロボット５に対する教示をするための専用端末に限らず、他の機能をも有する汎用端末であってもよい。

図２に示すように、機械教示端末１は、制御部１０と、記憶部３０と、タッチパネルディスプレイ３６と、通信部３９とを備える。
制御部１０は、ＣＰＵ（中央処理装置）であってよく、記憶部３０のプログラム記憶部３１に記憶された機械教示端末１を制御する各種のプログラムを実行することにより、機械教示端末１を統括制御する。
制御部１０は、始点出力部１１と、入力検出部１４と、異常検出部１６と、異常信号送信部１７と、教示部１９と、モード切替部２１とを備える。これらの各機能部は、制御部１０がプログラム記憶部３１に格納されたプログラムを実行することにより実現される。なお、後述するように、制御部１０は、軌跡出力部１５を備えてもよい。

始点出力部１１は、安全入力状態を表す操作の開始位置になる始点と、始点を含む所定の範囲を示す戻り領域とを、タッチパネルディスプレイ３６に出力する。
入力検出部１４は、タッチパネルディスプレイ３６に対する入力を検出する。
軌跡出力部１５は、入力検出部１４が検出した連続した入力により形成される入力軌跡を、タッチパネルディスプレイ３６に出力する。ここで、軌跡出力部１５は、入力検出部１４が検出した入力により形成される入力軌跡の全てを出力しなくてもよい。例えば、後述する繰り返しの入力のうち、戻り領域から外に出てから再び戻り領域に戻るまで等の一部の軌跡を出力し、戻り領域に戻ると、出力していた軌跡を消去してもよい。なお、前述したように、制御部１０は、軌跡出力部１５を必ずしも含まなくてもよい。

異常検出部１６は、入力検出部１４が検出した連続した入力により形成される入力軌跡が規定条件を満たすものであるか否かを判断し、規定条件を満たすものではない場合に、異常状態を検出する。ここで、規定条件とは、予め決められた入力軌跡に関する条件をいう。そして、規定条件を満たす入力軌跡は、例えば、始点近傍から開始され、始点から一定距離を離れた後、一定時間内に戻り領域に戻る入力が繰り返されることにより形成される周期的なパターンの軌跡である。
作業者Ｐは、安全入力状態時であれば、始点近傍から開始され、始点から一定距離を離れた後、一定時間内（例えば、数秒間）に戻り領域に戻る入力を繰り返し行うことができる。ここで、一定時間及び／又は一定距離は、作業者Ｐごとに設定してもよい。作業者Ｐが危険な状態に遭遇すると、つまり、異常状態に陥ると、作業者Ｐの手が止まったり、タッチパネルディスプレイ３６から離れたりして、それまで行っていた入力がされなくなることが考えられる。そこで、異常検出部１６は、入力軌跡が規定条件を満たさなくなると、異常状態を検出する。

異常信号送信部１７は、異常検出部１６が異常状態を検出した場合に、ロボット制御装置４に対して異常状態を示す信号である緊急停止信号を送信する。
教示部１９は、入力検出部１４が安全入力状態を示す入力を検出している間に、他の入力を追加で検出した場合に、検出に応じた教示を行うための教示信号を、ロボット制御装置４に対して送信する。

モード切替部２１は、教示モードと、教示モード以外の通常の画面操作モード（非教示モード）とを切り替える処理を行う。ここで、教示モードとは、ロボット５に教示するためのモードであり、教示モードの場合にのみロボット５に教示することができるものとする。

記憶部３０は、制御部１０により実行されるプログラム等を記憶する記憶領域である。記憶部３０は、プログラム記憶部３１を備える。
プログラム記憶部３１は、機械教示端末１の制御部１０が実行する各種のプログラムを記憶する。プログラム記憶部３１は、上述した制御部１０の各種機能を実行する教示用プログラムを記憶している。また、プログラム記憶部３１は、汎用端末であるため、各種の機能を実行する他のプログラムを記憶していてもよい。

タッチパネルディスプレイ３６は、作業者Ｐの指によるタッチ操作を受け付けるタッチパネルによる入力部としての機能と、ディスプレイによる表示部としての機能との両方の役割を担う。
通信部３９は、外部機器（例えば、ロボット制御装置４等）とデータの送受信を行う通信制御デバイスである。

［ロボット制御装置４］
ロボット制御装置４は、ロボット５を制御し、ロボット５に所定の動作を行わせる装置である。
図２に示すように、ロボット制御装置４は、制御部４０と、記憶部４５と、入力部４７と、表示部４８と、通信部４９とを備える。
制御部４０は、ＣＰＵであってよく、記憶部４５に記憶されたロボット制御装置４を制御する各種のプログラムを実行することにより、ロボット制御装置４を統括制御する。

制御部４０は、教示動作部４１と、即時停止部４２とを備える。これらの各機能部は、制御部４０が記憶部４５に格納されたプログラムを実行することにより実現される。
教示動作部４１は、機械教示端末１から受信した教示信号に基づいて、ロボット５に対する教示を行う。
即時停止部４２は、機械教示端末１から受信した緊急停止信号に基づいて、ロボット５を即時に停止させる。
なお、制御部４０は、上述した機能ブロック以外に、例えば、動作指令を増幅するモータ駆動アンプ等の一般的な機能ブロックを備えている。しかしながら、これらの一般的な機能ブロックについては、当業者によく知られているので、詳細な説明及び図示を省略する。

記憶部４５は、制御部４０により実行されるプログラム等を記憶する記憶領域である。
入力部４７は、例えば、キーボードやマウス等の入力装置である。
表示部４８は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置である。
なお、入力部４７及び表示部４８の機能を有する操作盤を備えてもよい。
通信部４９は、外部機器（例えば、機械教示端末１、ロボット５等）とデータの送受信を行う通信制御デバイスである。

［ロボット５］
ロボット５は、例えば、６軸の多関節ロボットであり、例えば、ワークを把持可能なハンドを有する。ロボット５は、ロボット制御装置４からの教示指令にしたがって動作を行う。教示指令にしたがう動作としては、例えば、ワークを運搬する動作等である。また、ロボット５は、ロボット制御装置４からの緊急停止指令にしたがって動作を停止させる。

次に、機械教示端末１における処理について図面を参照しながら説明する。
［モード設定処理］
最初に、機械教示端末１のモード設定処理について、図３に基づき説明する。
作業者Ｐが機械教示端末１の電源を投入し、プログラム記憶部３１に記憶された教示用プログラムを起動させた場合、機械教示端末１の制御部１０（モード切替部２１）は、初期値として、通常の画面操作モードに設定されている。

図３のステップＳ（以下、「ステップＳ」を、単に「Ｓ」という。）１１において、制御部１０（入力検出部１４、モード切替部２１）は、教示モードに切り替えるか否かを判断する。
制御部１０は、教示モードに切り替えるか否かの判断を、例えば、切替操作を受け付けたか否かによって判断してもよい。切替操作とは、予め定められた所定の操作であり、例えば、タッチパネルディスプレイ３６の特定位置のタッチを、入力検出部１４が一定時間以上検出し続ける操作であってもよい。また、切替操作は、例えば、タッチパネルディスプレイ３６の特定領域内において複数回のタッチ操作を、入力検出部１４が一定時間検出し続ける操作であってもよい。
また、制御部１０は、教示モードに切り替えるか否かを、例えば、画面に出力された教示モードにするための切替ボタンの選択を受け付けたか否かによって判断してもよい。
教示モードに切り替える場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）には、制御部１０は、処理をＳ１２に移す。他方、教示モードに切り替えない場合（Ｓ１１：ＮＯ）には、制御部１０は、本処理にとどまる。

Ｓ１２において、制御部１０（モード切替部２１）は、通常の画面操作モードから教示モードにモードを切り替える。
Ｓ１３において、制御部１０は、教示モード処理を行う。教示モード処理については、後述する。
Ｓ１４において、制御部１０（モード切替部２１）は、教示モードから通常の画面操作モードにモードを切り替える。その後、制御部１０は、教示用プログラムを終了しない限りにおいて、処理をＳ１１に移す。

［教示モード処理］
次に、教示モード処理について、図４に基づき説明する。
図４のＳ３０において、機械教示端末１の制御部１０（始点出力部１１）は、始点出力処理を行う。制御部１０の始点出力処理により、タッチパネルディスプレイ３６には、例えば、図５Ａに示す教示画面６０が出力される。
教示画面６０は、始点６０ａと、戻り領域６０ｂと、両矢印で示した距離目安６０ｃとを含む。始点６０ａは、安全入力状態を表す操作の開始位置になるものである。戻り領域６０ｂは、始点６０ａから開始した入力軌跡が一定時間内に戻る範囲を示す。距離目安６０ｃは、一定距離を示す指標である。ここで、戻り領域６０ｂは、矩形でなくても円形等であってもよい。また、始点６０ａ及び距離目安６０ｃの表記も、それぞれを示すことが可能な表記であれば、他のものであってもよい。
なお、図示しないが、教示画面６０は、教示のために用いるアイコン等を、画面右方等に有していてもよい。

作業者Ｐが、タッチパネルディスプレイ３６に表示された教示画面６０の始点６０ａをタッチすることで、図４のＳ３１において、制御部１０（入力検出部１４）は、教示画面６０の始点６０ａの位置で、第１のタッチを検出する。
Ｓ３２において、制御部１０（軌跡出力部１５）は、検出した入力を軌跡として、タッチパネルディスプレイ３６に出力する。

図４のＳ３３において、制御部１０は、入力軌跡が規定条件を満たすか否かを判断する。図５（Ｂ）の例は、作業者Ｐによる操作に基づいて始点近傍から開始され、始点から距離目安６０ｃが示す一定距離を離れた後、一定時間内に戻り領域に戻る入力が繰り返されることにより形成される入力軌跡６０ｄを示す。なお、Ｓ３２において、制御部１０は、図５（Ｂ）に示す入力軌跡６０ｄのうちの一部を出力してもよい。入力軌跡が規定条件を満たす場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）には、制御部１０は、処理をＳ３４に移す。他方、入力軌跡が規定条件を満たしていない場合（Ｓ３３：ＮＯ）には、制御部１０は、処理をＳ３８に移す。

Ｓ３４において、制御部１０（入力検出部１４）は、第１のタッチの他に、追加のタッチである第２のタッチを検出したか否かを判断する。この例では、第１のタッチは、作業者Ｐが左指で行い、第２のタッチは、作業者Ｐの右指で行うことを想定している。第２のタッチを検出した場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）には、制御部１０は、処理をＳ３５に移す。他方、第２のタッチを検出していない場合（Ｓ３４：ＮＯ）には、制御部１０は、処理をＳ３６に移す。
Ｓ３５において、制御部１０（教示部１９）は、第２のタッチのタッチ位置に対応した教示信号を、ロボット制御装置４に対して送信する。

Ｓ３６において、制御部１０（入力検出部１４）は、教示モードを終了するか否かを判断する。制御部１０は、教示モードを終了するか否かを、例えば、画面に出力された通常の画面操作モードにするための切替ボタンの選択を受け付けたか否かによって判断することができる。教示モードを終了する場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）には、制御部１０は、処理を図３のＳ１４に移す。他方、教示モードを終了しない場合（Ｓ３６：ＮＯ）には、制御部１０は、処理をＳ３１に移す。

他方、Ｓ３８において、制御部１０（異常検出部１６）は、異常状態を検出する。
Ｓ３９において、制御部１０（異常信号送信部１７）は、緊急停止信号を、ロボット制御装置４に対して送信する。その後、制御部１０は、処理を図３のＳ１４に移す。

（変形例１）
上述した例では、Ｓ３２において、制御部１０は、検出した入力を軌跡として、タッチパネルディスプレイ３６に出力する場合を例示したが、これに限られない。前述したように、繰り返しの入力のうち、戻り領域から外に出てから再び戻り領域に戻るまで等の一部の軌跡を出力し、戻り領域に戻ると、出力していた軌跡を消去するようにしてもよい。また、Ｓ３２を含まないようにしてもよい。

（変形例２）
上述した例では、Ｓ３９において、制御部１０（異常信号送信部１７）は、緊急停止信号を、ロボット制御装置４に対して送信した後、制御部１０は、処理を図３のＳ１４に移す（通常の画面操作モードに切り替える）場合を例示したが、これに限られない。非常停止した状態で、作業者Ｐの指示を待つようにしてもよい。

（変形例３）
上述した例では、制御部１０（始点出力部１１）が始点出力処理を行って、図５Ａに示す教示画面６０を出力するものを説明した。しかし、例えば、図６に示す教示画面６１を出力するものであってもよい。教示画面６１は、始点６１ａのみを含む。
そして、制御部１０は、入力軌跡が規定条件を満たすか否かを判断するが、規定条件は、上述したものに限定されない。図６の例は、始点近傍から開始され、入力が継続中であり、一定時間当たりのタッチの変化量が第１の所定量以上である場合の軌跡を示す。ここで、一定時間当たりのタッチの変化量によって、制御部１０は、タッチ操作の加速度を算出できる。

作業者Ｐは、安全入力状態時であれば、一定時間当たりのタッチの変化量が第１の所定量以上である入力を繰り返し行うことができる。しかし、作業者Ｐが危険な状態に遭遇すると、つまり、異常状態に陥ると、作業者Ｐの手が止まり、それまで行っていた入力がされなくなることが考えられる。
よって、制御部１０は、入力軌跡が形成される、一定時間当たりのタッチ変化量が第１の所定量以上である場合には、安全入力状態時であると判断してもよい。

別の例として、作業者Ｐは、安全入力状態時であれば、一定時間当たりのタッチの変化量が第２の所定量以下である入力を繰り返し行うことができる。しかし、作業者Ｐが危険な状態に遭遇すると、つまり、異常状態に陥ると、作業者Ｐの手が瞬時に大きく動き、それまで行っていた入力がされなくなることが考えられる。
よって、制御部１０は、入力軌跡が形成される、一定時間当たりのタッチ変化量が第２の所定量未満である場合には、安全入力状態時であると判断してもよい。

なお、第１の所定量及び第２の所定量は、作業者Ｐごとに異なるものであってもよい。
また、図６の教示画面６１は、始点６１ａを示すものとして説明したが、開始位置は任意であってよく、始点６１ａを出力しなくてもよい。

［教示モード時の機械制御処理］
次に、ロボット制御装置４の教示モード時の機械制御処理について、図７に基づき説明する。
ロボット制御装置４の制御部４０は、機械教示端末１が教示モードの時、この教示モード時の機械制御処理を開始する。

図７のＳ４０において、ロボット制御装置４の制御部４０は、機械教示端末１から信号を受信したか否かを判断する。信号を受信した場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）には、制御部４０は、処理をＳ４１に移す。他方、信号を受信していない場合（Ｓ４０：ＮＯ）には、制御部４０は、信号を受信するまで本処理にとどまる。
Ｓ４１において、制御部４０は、機械教示端末１から受信した信号が緊急停止信号であるか否かを判断する。緊急停止信号である場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）には、制御部４０は、処理をＳ４２に移す。他方、緊急停止信号ではない場合（Ｓ４１：ＮＯ）には、制御部４０は、処理をＳ４３に移す。

Ｓ４２において、制御部４０（即時停止部４２）は、ロボット５を即時に停止させるための処理を行う。その後、制御部４０は、本処理を終了する。
つまり、機械教示端末１から緊急停止信号を受信した場合には、制御部４０は、ロボット５を即時に停止させる。
他方、Ｓ４３において、制御部４０は、機械教示端末１（教示動作部４１）は、信号に応じた教示をロボット５に行わせる制御をする。その後、制御部４０は、処理をＳ４０に移し、機械教示端末１が教示モードである限りにおいて、処理を繰り返す。

このように、機械教示端末１の制御部１０は、入力軌跡が規定条件を満たすものではない場合に、異常状態を検出して緊急停止信号をロボット制御装置４に送信する。よって、機械教示端末１は、安全入力状態ではないことを、入力軌跡によって判断するので、新たな機器を設けずに、汎用端末を用いて行うことができる。そして、機械教示端末１は、教示中の異常状態を、ロボット制御装置４に伝えることができる。

また、規定条件を満たす入力軌跡を形成する入力は、作業者Ｐにとって簡単な操作である。そのため、作業者Ｐは、機械教示端末１を用いて教示をしながら、安全を示す操作を行うことができる。
さらに、ロボット制御装置４は、緊急停止信号を受信すると、ロボット５を即時に停止させる制御をするので、作業者Ｐの危険を回避できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、作業者が安全であることを示す入力をする安全入力領域を、機械教示端末に出力し、作業者に、安全入力領域内において入力操作を行わせるものである。
なお、以降の説明において、上述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

［機械教示端末２０１］
図８に示すように、教示システム２００が備える機械教示端末２０１は、制御部２１０と、記憶部２３０と、タッチパネルディスプレイ３６と、通信部３９とを備える。
制御部２１０は、安全入力領域出力部２１２と、入力検出部１４と、軌跡出力部１５と、異常検出部２１６と、異常信号送信部１７と、教示部２１９と、モード切替部２１とを備える。

安全入力領域出力部２１２は、作業者Ｐが安全であることを示す入力をする安全入力領域を、タッチパネルディスプレイ３６に出力する。
異常検出部２１６は、入力検出部１４が検出した連続した入力により形成される入力軌跡が安全入力領域から安全入力領域の外に移動した場合に、異常状態を検出する。
教示部２１９は、安全入力領域を除く領域である教示領域の範囲で入力を検出した場合に、検出に応じた教示を行うための教示信号を、ロボット制御装置４に対して送信する。

記憶部２３０は、制御部２１０により実行されるプログラム等を記憶する記憶領域である。記憶部２３０は、プログラム記憶部２３１を備える。
プログラム記憶部２３１は、機械教示端末２０１の制御部２１０が実行する各種のプログラムを記憶する。プログラム記憶部２３１は、上述した制御部２１０の各種機能を実行する教示用プログラムを記憶している。

次に、機械教示端末２０１における処理について説明する。
モード設定処理については、第１実施形態（図３）と同様である。
［教示モード処理］
次に、教示モード処理について、図９に基づき説明する。
図９のＳ２３０において、機械教示端末２０１の制御部２１０（安全入力領域出力部２１２）は、例えば、図１０に示す安全入力領域２６２ｅを含む教示画面２６２を、タッチパネルディスプレイ３６に出力する。
教示画面２６２は、安全入力領域２６２ｅが、画面左方に示されている。

作業者Ｐが、タッチパネルディスプレイ３６に表示された教示画面２６２の安全入力領域２６２ｅの中の任意の位置をタッチすることで、図９のＳ２３１において、制御部２１０（入力検出部１４）は、タッチを検出する。
Ｓ２３２において、制御部２１０（軌跡出力部１５）は、検出した入力を軌跡として、タッチパネルディスプレイ３６に出力する。
図１０は、作業者Ｐによる操作に基づいて、教示画面２６２の安全入力領域２６２ｅに入力した入力軌跡２６２ｄを示す。なお、制御部２１０は、図１０に示す入力軌跡２６２ｄの全てを出力してもよいが、直近の入力軌跡を出力してもよいし、入力軌跡を出力しなくてもよい。

図９のＳ２３３において、制御部２１０は、入力軌跡が安全入力領域の中から外に出たか否かを判断する。入力軌跡が安全入力領域の中から外に出た場合（Ｓ２３３：ＹＥＳ）には、制御部２１０は、処理をＳ２３８に移す。他方、入力軌跡が安全入力領域の中から外に出ていない場合（Ｓ２３３：ＮＯ）には、制御部２１０は、処理をＳ２３４に移す。

Ｓ２３４において、制御部２１０（入力検出部１４）は、検出中の入力軌跡の他に、安全入力領域２６２ｅの外で他の入力（タッチ）を検出したか否かを判断する。この例では、安全入力領域２６２ｅの中のタッチは、作業者Ｐが左指で行い、安全入力領域２６２ｅの外における他のタッチは、作業者Ｐの右指で行うことを想定している。安全入力領域２６２ｅの外における他のタッチを検出した場合（Ｓ２３４：ＹＥＳ）には、制御部２１０は、処理をＳ２３５に移す。他方、安全入力領域２６２ｅの外における他のタッチを検出していない場合（Ｓ２３４：ＮＯ）には、制御部２１０は、処理をＳ２３６に移す。
Ｓ２３５において、制御部２１０（教示部２１９）は、他のタッチのタッチ位置に対応した教示信号を、ロボット制御装置４に対して送信する。

Ｓ２３６において、制御部２１０（入力検出部１４）は、教示モードを終了するか否かを判断する。教示モードを終了する場合（Ｓ２３６：ＹＥＳ）には、制御部２１０は、処理を図３のＳ１４に移す。他方、教示モードを終了しない場合（Ｓ２３６：ＮＯ）には、制御部２１０は、処理をＳ２３１に移す。

他方、Ｓ２３８及びＳ２３９の処理は、第１実施形態（図４）のＳ３８及びＳ３９の処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。

このように、機械教示端末２０１の制御部２１０は、安全入力領域２６２ｅの中でタッチ操作が継続されることで形成される入力軌跡が、安全入力領域２６２ｅの外に形成された場合に、異常状態を検出して緊急停止信号をロボット制御装置４に送信する。よって、機械教示端末２０１は、安全入力状態ではないことを、入力軌跡が安全入力領域２６２ｅの中に形成されるか否かによって判断するので、新たな機器を設けずに、汎用端末を用いて行うことができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、作業者が入力をすることができる領域を、教示領域に限定するものである。

［機械教示端末３０１］
図１１に示すように、教示システム３００が備える機械教示端末３０１は、制御部３１０と、記憶部３３０と、タッチパネルディスプレイ３６と、通信部３９とを備える。
制御部３１０は、教示領域出力部３１３と、入力検出部１４と、異常検出部３１６と、異常信号送信部１７と、教示部３１９と、モード切替部２１とを備える。

教示領域出力部３１３は、作業者Ｐがロボット５の教示のための入力をする教示領域を、タッチパネルディスプレイ３６に出力する。
異常検出部３１６は、入力検出部１４が検出した入力位置が、教示領域の外である場合に、異常状態を検出する。
教示部３１９は、教示領域で入力を検出した場合に、検出に応じた教示を行うための教示信号を、ロボット制御装置４に対して送信する。

記憶部３３０は、制御部３１０により実行されるプログラム等を記憶する記憶領域である。記憶部３３０は、プログラム記憶部３３１を備える。
プログラム記憶部３３１は、機械教示端末３０１の制御部３１０が実行する各種のプログラムを記憶する。プログラム記憶部３３１は、上述した制御部３１０の各種機能を実行する教示用プログラムを記憶している。

次に、機械教示端末３０１における処理について説明する。
モード設定処理については、第１実施形態（図３）と同様である。
［教示モード処理］
次に、教示モード処理について、図１２に基づき説明する。
図１２のＳ３３０において、機械教示端末３０１の制御部３１０（教示領域出力部３１３）は、例えば、図１３に示す教示領域３７０ｆを含む教示画面３７０を、タッチパネルディスプレイ３６に出力する。
教示画面３７０は、教示領域３７０ｆが、画面右方に示されている。

図１２のＳ３３１において、制御部３１０（入力検出部１４）は、タッチを検出したか否かを判断する。作業者Ｐが、タッチパネルディスプレイ３６に表示された教示画面３７０の任意の位置をタッチすることで、制御部３１０は、タッチを検出する。タッチを検出した場合（Ｓ３３１：ＹＥＳ）は、制御部３１０は、処理をＳ３３２に移す。他方、タッチを検出していない場合（Ｓ３３１：ＮＯ）には、制御部３１０は、タッチを検出するまで本処理にとどまる。
Ｓ３３２において、制御部３１０（入力検出部１４）は、タッチを検出した位置が、教示領域３７０ｆであるか否かを判断する。教示領域３７０ｆである場合（Ｓ３３２：ＹＥＳ）には、制御部３１０は、処理をＳ３３３に移す。他方、教示領域３７０ｆではない場合（Ｓ３３２：ＮＯ）には、制御部３１０は、処理をＳ３３８に移す。

Ｓ３３３において、制御部３１０（教示部３１９）は、検出したタッチ位置に対応した教示信号を、ロボット制御装置４に対して送信する。
Ｓ３３４において、制御部３１０は、教示作業を終了するか否かを判断する。例えば、教示領域３７０ｆに教示終了のためのアイコン（図示せず）が作業者Ｐによって操作されることで、制御部３１０は、教示作業を終了すると判断する。教示作業を終了する場合（Ｓ３３４：ＹＥＳ）には、制御部３１０は、処理を図３のＳ１４に移す。他方、教示作業を終了しない場合（Ｓ３３４：ＮＯ）には、制御部３１０は、処理をＳ３３１に移す。

他方、Ｓ３３８及びＳ３３９の処理は、第１実施形態（図４）のＳ３８及びＳ３９の処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。

このように、機械教示端末３０１の制御部３１０は、教示領域３７０ｆの中でタッチ操作がされることで、教示信号をロボット制御装置４に送信する。また、制御部３１０は、教示領域３７０ｆの外でタッチ操作がされることで、異常状態を検出して緊急停止信号をロボット制御装置４に送信する。よって、機械教示端末３０１は、安全入力状態ではないことを、教示領域３７０ｆの中でのタッチであるか否かによって判断するので、新たな機器を設けずに、汎用端末を用いて行うことができる。

なお、各実施形態で使用するプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

（変形例１）
上述した実施形態では、機械教示端末での教示対象として産業用ロボットを例に説明したが、これに限定されない。機械の予期せぬ動作を回避して、周囲の機械や作業者の安全を確保する機械であれば、他の機械であってもよく、例えば、サービス用ロボット、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）装置により制御される工作機械等の産業機械であってもよい。また、ロボット制御装置に限定されるものではなく、少なくとも工作機械又はロボットを含む機械に対して制御を行う制御装置であればよい。

（変形例２）
第１実施形態では、規定条件として、始点近傍から開始され、始点から一定距離を離れた後、一定時間内に戻り領域に戻る入力が繰り返されることにより形成される入力軌跡を例に説明したが、これに限定されない。例えば、入力軌跡は、前記所定の範囲の中から外に出た後に、前記所定の範囲内に戻る入力を繰り返すことにより形成される入力軌跡でもよい。また、一定時間及び／又は一定距離は、作業者Ｐごとに適宜に設定（又は設定しないように）してもよい。

１，２０１，３０１ 機械教示端末
４ ロボット制御装置
５ ロボット
１０，４０，２１０，３１０ 制御部
１１ 始点出力部
１４ 入力検出部
１５ 軌跡出力部
１６，２１６，３１６ 異常検出部
１７ 異常信号送信部
１９，２１９，３１９ 教示部
２１ モード切替部
３０，４５，２３０，３３０ 記憶部
３６ タッチパネルディスプレイ（タッチパネル、ディスプレイ）
４１ 教示動作部
４２ 即時停止部
６０，６１，２６２，３７０ 教示画面
６０ａ，６１ａ 始点
６０ｂ 戻り領域
１００，２００，３００ 教示システム
２１２ 安全入力領域出力部
２６２ｅ 安全入力領域
３１３ 教示領域出力部
３７０ｆ 教示領域
Ｅ 作業領域
Ｐ 作業者

Claims (16)

1. 機械に対して通信可能に接続され、前記機械の作業領域内で前記機械の教示に用いる機械教示端末であって、
   作業者による入力を受け付けるタッチパネルと、
   前記タッチパネルに対する入力を検出する入力検出部と、
   前記入力検出部が検出した連続した入力による入力軌跡が規定条件を満たす入力軌跡ではない場合に、異常状態を検出する異常検出部と、
   前記異常検出部により前記異常状態を検出した場合に、前記機械に対して異常状態を示す信号を送信する異常信号送信部と、
   を備える機械教示端末。
2. 請求項１に記載の機械教示端末において、
   始点と、前記始点を含む所定の範囲とをディスプレイに出力する始点出力部を備え、
   前記規定条件を満たす入力軌跡は、前記所定の範囲の中から外に出た後に、前記所定の範囲内に戻る入力を繰り返す入力軌跡である、機械教示端末。
3. 請求項２に記載の機械教示端末において、
   前記規定条件を満たす入力軌跡は、前記所定の範囲の中の前記始点の近傍から前記所定の範囲の外に出た後に、前記所定の範囲内に戻る入力を、一定時間内に繰り返す入力軌跡である、機械教示端末。
4. 請求項２又は請求項３に記載の機械教示端末において、
   前記始点出力部は、前記始点の近傍から一定距離を示す距離目安を、さらに前記ディスプレイに出力し、
   前記規定条件を満たす入力軌跡は、前記所定の範囲の中の前記始点の近傍から前記所定の範囲の外に出て前記距離目安が示す一定距離を離れた後に、前記所定の範囲内に戻る入力を繰り返す入力軌跡である、機械教示端末。
5. 請求項１に記載の機械教示端末において、
   前記規定条件を満たす入力軌跡は、一定時間当たりのタッチ変化量が第１の所定量以上か、又は、第２の所定量未満である場合の入力軌跡であり、
   前記第１の所定量及び前記第２の所定量は、前記作業者ごとに異なるものである、機械教示端末。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の機械教示端末において、
   前記入力検出部が検出した連続した入力による入力軌跡の他に、前記入力検出部が追加で検出した入力に基づいて、前記検出に応じた教示を行う教示部を備える、機械教示端末。
7. 機械に対して通信可能に接続され、前記機械の作業領域内で前記機械の教示に用いる機械教示端末であって、
   作業者が安全入力状態であることを入力により示す範囲である安全入力領域を、ディスプレイに出力する安全入力領域出力部と、
   前記作業者による入力を受け付けるタッチパネルと、
   前記タッチパネルに対する入力を検出する入力検出部と、
   前記入力検出部が検出した連続した入力による入力軌跡が、前記安全入力領域から前記安全入力領域の外に移動した場合に、異常状態を検出する異常検出部と、
   前記異常検出部により前記異常状態を検出した場合に、前記機械に対して異常状態を示す信号を送信する異常信号送信部と、
   を備える機械教示端末。
8. 請求項７に記載の機械教示端末において、
   前記安全入力領域は、前記機械の教示を行う領域である教示領域とは異なる領域であり、
   前記入力検出部が検出した入力が前記教示領域の範囲である場合に、前記検出に応じた教示を行う教示部を備える、機械教示端末。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載の機械教示端末において、
   前記入力検出部が検出した前記入力軌跡を、ディスプレイに出力する軌跡出力部を備える、機械教示端末。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の機械教示端末において、
    前記機械を教示する教示モードと、前記教示モードを除く非教示モードとを切り替えるモード切替部を備え、
    前記異常検出部は、さらに前記モード切替部により前記教示モードに切り替えられている場合に、前記異常状態を検出する、機械教示端末。
11. 請求項１０に記載の機械教示端末において、
    前記モード切替部は、前記入力検出部が前記タッチパネルの特定位置のタッチを一定時間検出し続けるか、又は、前記入力検出部が前記タッチパネルの特定領域内で複数回のタッチ操作を一定時間検出し続ける場合に、前記非教示モードから前記教示モードに切り替える、機械教示端末。
12. 請求項１から請求項１１までのいずれか一項に記載の機械教示端末と、
    前記機械教示端末からの信号に基づく作業を行う機械と、
    を備えた教示システムであって、
    前記機械は、前記異常状態を示す信号を受信した場合に、即時に前記機械を停止させる即時停止部を備える、教示システム。
13. 機械に対して通信可能に接続され、前記機械の作業領域内で前記機械の教示に用いる機械教示端末であり、作業者による入力を受け付けるタッチパネルを備えるコンピュータに、
    前記タッチパネルに対する入力を検出する入力検出ステップと、
    前記入力検出ステップが検出した連続した入力による入力軌跡が規定条件を満たす入力軌跡ではない場合に、異常状態を検出する異常検出ステップと、
    前記異常検出ステップにより前記異常状態を検出した場合に、前記機械に対して異常状態を示す信号を送信する異常信号送信ステップと、
    を実行させるためのプログラム。
14. 機械に対して通信可能に接続され、前記機械の作業領域内で前記機械の教示に用いる機械教示端末であり、作業者による入力を受け付けるタッチパネルを備えるコンピュータに、
    前記作業者が安全入力状態であることを入力により示す範囲である安全入力領域を、ディスプレイに出力する安全入力領域出力ステップと、
    前記タッチパネルに対する入力を検出する入力検出ステップと、
    前記入力検出ステップが検出した連続した入力による入力軌跡が、前記安全入力領域から前記安全入力領域の外に移動した場合に、異常状態を検出する異常検出ステップと、
    前記異常検出ステップにより前記異常状態を検出した場合に、前記機械に対して異常状態を示す信号を送信する異常信号送信ステップと、
    を実行させるためのプログラム。
15. 機械に対して通信可能に接続され、前記機械の作業領域内で前記機械の教示に用いる機械教示端末における安全確認方法であって、
    前記機械教示端末は、作業者による入力を受け付けるタッチパネルを備え、
    前記機械教示端末が、
    前記タッチパネルに対する入力を検出する入力検出ステップと、
    前記入力検出ステップが検出した連続した入力による入力軌跡が規定条件を満たす入力軌跡ではない場合に、異常状態を検出する異常検出ステップと、
    前記異常検出ステップにより前記異常状態を検出した場合に、前記機械に対して異常状態を示す信号を送信する異常信号送信ステップと、
    を含む安全確認方法。
16. 機械に対して通信可能に接続され、前記機械の作業領域内で前記機械の教示に用いる機械教示端末における安全確認方法であって、
    前記機械教示端末は、作業者による入力を受け付けるタッチパネルを備え、
    前記機械教示端末が、
    前記作業者が安全入力状態であることを入力により示す範囲である安全入力領域を、ディスプレイに出力する安全入力領域出力ステップと、
    前記タッチパネルに対する入力を検出する入力検出ステップと、
    前記入力検出ステップが検出した連続した入力による入力軌跡が、前記安全入力領域から前記安全入力領域の外に移動した場合に、異常状態を検出する異常検出ステップと、
    前記異常検出ステップにより前記異常状態を検出した場合に、前記機械に対して異常状態を示す信号を送信する異常信号送信ステップと、
    を含む安全確認方法。

Images