JP6997068B2 - ロボット制御装置、ロボット制御システム、及びロボット制御方法 - Google Patents
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Description
この場合に、ロボットと作業者との干渉が発生して、ロボットと作業者とが作業領域にて接触してしまうことは望ましくない。このような干渉の発生を防止するための技術が知られている(例えば特許文献1を参照)。
前記作業者の位置情報と身体情報とに基づいて前記作業者の到達範囲を求め、前記ロボットの位置情報と形状情報、及び前記到達範囲とに基づいて、前記到達範囲と前記ロボットとの間隔を求める間隔推定部(例えば、後述の間隔推定部102)と、
前記間隔に基づいて、前記ロボットと前記作業者との干渉確率を求める干渉確率計算部(例えば、後述の干渉確率計算部103)と、
前記干渉確率に基づいて前記ロボットの動作を制御する動作制御部(例えば、後述の動作制御部104)と、
を備えたロボット制御装置である。
前記作業者に取り付けられたバーコード又はQRコードには作業者ID及び前記作業者の体格を示す情報が含まれ、前記ロボットに取り付けられたバーコード又はQRコードには前記ロボットID及びロボットサイズを示す情報が含まれてもよい。
前記作業者の位置情報と身体情報とに基づいて前記作業者の到達範囲を求め、前記ロボットの位置情報と形状情報、及び前記到達範囲とに基づいて、前記到達範囲と前記ロボットとの間隔を求め、前記間隔に基づいて、前記ロボットと前記作業者との干渉確率を求め、 前記干渉確率に
まず、図1を参照して、本実施形態であるロボット制御システム10の全体の構成について説明する。図1に示すようにロボット制御システム10は、ロボット制御装置100、ロボット200及びカメラ300を備える。また、図中には、作業者400、作業台501が示されている。作業者400は、QRコード(登録商標)420が頭上部に取り付けられた作業用帽子(保護帽ともいう)410を被っている。
ロボット制御装置100、ロボット200及びカメラ300は、かかる接続によって相互に通信を行う。
QRコード420は、作業者ID(例えば、作業者識別番号)、その作業者の体格等の情報を含んでいる。作業者の体格の情報には肩幅及び左右の腕の長さが含まれており、この情報を用いて両腕を広げたときの長さを算出することができる。QRコード420は、体格の情報として、両腕を広げたときの長さを含んでいてもよい。
QRコード210及びQRコード420は、バーコードであってもよい。
図2に示すように、ロボット制御装置100は、情報取得部101、間隔推定部102、干渉確率計算部103、及び動作制御部104を有する。
(1)間隔推定部102は、ロボット200のエンドエフェクタの先端位置と作業者400の作業用帽子の頭上部の位置を、カメラ300の撮像領域に対する4角形状のQRコード210とQRコード420の位置を検出することで求める。
(2)間隔推定部102は、QRコード420に記載された、作業者400の身体情報、例えば肩幅及び左右の腕の長さを読み取り、作業者400が両腕を広げたときの長さを算出する。そして、間隔推定部102は、QRコード420の位置と、作業者400が両腕を広げたときの長さとに基づいて、図3に示す、作業者400の到達範囲Aを求める。ここでは作業者のQRコード420の位置を中心として作業者400が両腕を広げたときの円形の範囲を到達範囲としたが、作業者400が前屈みで手を伸ばした場合を考慮して、作業者400が両腕を広げたときの範囲よりも更に広い範囲を到達範囲としてもよい。なお、作業者400が作業を行う場合は、通常、背面側に手を伸ばす可能性は低いため、到達範囲を作業者の正面側(胸側)の半円の範囲としてもよい。
(3)間隔推定部102は、QRコード210に記載された、ロボットの形状情報、例えば、アームとエンドファクタの長さ、及びアームとエンドファクタの直径等を読み取り、読み取った情報と、QRコード210の位置とから、アームとエンドファクタの作業者400に最も近い側面を通る直線Lを求める。
(4)間隔推定部102は、図3に示すように、求めた直線Lと手の到達範囲Aとの間隔dを求める。この間隔dは、到達範囲とロボットとの間隔となる。
間隔推定部102は、求めた間隔dを干渉確率計算部103へ送る。
干渉確率計算部103は、計算した干渉確率を動作制御部104に送る。
ここでは、干渉確率を3段階に分けたが、間隔dが閾値Thよりも小さいが、0よりも大きい場合に、間隔dの値によって、干渉確率を複数、例えば10%、30%、50%、70%のように設定してもよい。これら干渉確率の値によってアームの速度を段階的に制御する。
ロボット200のアームの移動方向は、制御プログラムによって求めることができるが、間隔dの変動を求めて大きくなる方向にあるのか小さくなる方向にあるのかにより求めてもよい。
ステップS11において、情報取得部101は、カメラ300からQRコード(登録商標)210とQRコード420とを含む撮像データを取得する。
ステップS12において、間隔推定部102は、撮像データを用いて、ロボット200と作業者400の到達範囲との間隔dを求める。
ステップS13において、干渉確率計算部103は、間隔dに基づいて干渉確率を求める。次にステップS14において干渉確率の値を判断する。干渉確率が0%の場合は、ステップS15において、動作制御部104はロボット200を通常速度で動作するように制御する。干渉確率が50%の場合は、ステップS16において、動作制御部104はロボット200を通常の20%程度の速度で動作するように制御する。干渉確率が100%の場合は、ステップS17において、動作制御部104はロボット200が停止するように制御する。
ステップS18において、動作制御部104は制御プログラムが終了かどうかを判断し、終了でない場合には、ステップS11に戻る。動作制御部104は制御プログラムが終了する場合は処理を終了する。
以上の説明は、作業者400とロボット200との干渉を防止する例についてであったが、作業者400以外の者、例えば管理者がQRコードを頭上部に取り付けた作業用帽子を被ってロボット200に近づいた場合についても同様に適用できる。
ロボット制御装置100の機能ブロックを実現するために、ロボット制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置を備える。また、ロボット制御装置100は、アプリケーションソフトウェアやOS(Operating System)等の各種の制御用プログラムを格納したHDD(Hard Disk Drive)等の補助記憶装置や、演算処理装置がプログラムを実行する上で一時的に必要とされるデータを格納するためのRAM(Random Access Memory)といった主記憶装置も備える。
ロボット制御システム10を用いた作業工程の例について図5を用いて説明する。ロボット200は作業台502上にあった仕掛品601を、アームを用いて作業台501上に運び、その後、作業台502上の次の仕掛品602を運ぶために作業台502側にアームを移動する。このとき作業者400は作業台503に向かっており、作業台501近傍にはいないものとする。作業者400は作業台503から作業台501に移動し、作業台501に置かれた仕掛品601に2つの部品を取り付けて、次の作業台503に移す。そして、作業者400は作業台503で2つの部品を取り付けた仕掛品601に対して検査装置を用いて検査を行う。作業者400が作業台503で検査を行っている間に、ロボット200は作業台502上にあった仕掛品602を、アームを用いて作業台501上に運ぶ。
その後、作業者400が、2つの部品が取り付けられた仕掛品601(製品)を作業台503に移すために移動すると、ロボット制御装置100は、干渉確率は0%となったときに、ロボット200が仕掛品602を作業台501上に運ぶように制御する。
また、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。例えば、変形例として以下に記載するような変更を施すことが可能である。
上述した実施形態では、カメラ300が撮像した、QRコード(登録商標)210とQRコード420とを含む撮像データ撮像データに基づいて、ロボット制御装置100がロボット200の動作を制御している。QRコード420は、作業者ID、その作業者の体格等の情報を含み、QRコード210は、ロボットID,ロボットサイズ等の情報を含んでいる。これを変形して、QRコード420は作業者IDのみを含み、QRコード210は、ロボットIDのみを含むようにしてもよい。この場合、間隔推定部102は予め、作業者IDと対応づけて作業者の体格等の情報を記録し、ロボットIDと対応づけてロボットサイズ等の情報を記録しておく。このようにすれば、間隔推定部102は間隔dを求めることができる。
上述した実施形態では、ロボット制御装置100とロボット200を別体の装置により実現することを想定している。これを変形して、ロボット制御装置100とロボット200を同一の装置により実現するようにしてもよい。あるいは、ロボット制御装置100の機能ブロックの一部又は全部をロボット200と同一の装置により実現するようにしてもよい。
上述した実施形態では、ロボット200と作業者400が1対1の関係である場合を想定している。これを変形して、ロボット200と作業者400が1対複数、複数対1又は複数対複数の関係である場合に本実施形態を適用するようにしてもよい。
100 ロボット制御装置
101 情報取得部
102 間隔推定部
103 干渉確率計算部
104 動作制御部
15 動作計画作成部
200 ロボット
300 カメラ
400 作業者
501、502、503 作業台
Claims (5)
- 作業者と作業領域を共有して動作するロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記作業者の位置情報と身体情報とに基づいて前記作業者の到達範囲を求め、前記ロボットの位置情報と形状情報、及び前記到達範囲とに基づいて、前記到達範囲と前記ロボットとの間隔を求める間隔推定部と、
前記間隔に基づいて、前記ロボットと前記作業者との干渉確率を求める干渉確率計算部と、
前記干渉確率に基づいて前記ロボットの動作を制御する動作制御部と、
を備え、
前記作業者に第1のバーコード又は第1のQRコードが取り付けられ、前記ロボットに第2のバーコード又は第2のQRコードが取り付けられ、
前記第1のバーコード又は前記第1のQRコードには、作業者ID、又は該作業者ID及び前記身体情報が含まれ、前記第2のバーコード又は前記第2のQRコードには、ロボットID、又は該ロボットID及び前記形状情報が含まれ、
前記間隔推定部は、
前記第1のバーコード又は前記第1のQRコードの位置と、前記第1のバーコード若しくは前記第1のQRコードに記載された前記身体情報、又は前記作業者IDを用いて得られた前記身体情報と、に基づいて前記作業者の到達範囲を求め、
前記到達範囲と、前記第2のバーコード又は前記第2のQRコードの位置と、前記第2のバーコード若しくは前記第2のQRコードに記載された前記形状情報、又は前記ロボットIDを用いて得られた前記形状情報と、に基づいて前記到達範囲と前記ロボットとの前記間隔を求める、ロボット制御装置。 - 前記動作制御部は、前記干渉確率に基づいて前記ロボットのアームの速度を決定する請求項1に記載のロボット制御装置。
- 前記動作制御部は、前記ロボットの前記アームの移動方向によって前記ロボットのアームの速度を決定する請求項2に記載のロボット制御装置。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載のロボット制御装置と、
該ロボット制御装置によって制御されるロボットと、
作業者及び前記ロボットを撮像するカメラと、
を備えたロボット制御システム。 - 作業者と作業領域を共有して動作するロボットを制御するロボット制御装置のロボット制御方法であって、
前記作業者の位置情報と身体情報とに基づいて前記作業者の到達範囲を求め、前記ロボットの位置情報と形状情報、及び前記到達範囲とに基づいて、前記到達範囲と前記ロボットとの間隔を求め、
前記間隔に基づいて、前記ロボットと前記作業者との干渉確率を求め、
前記干渉確率に基づいて前記ロボットの動作を制御し、
前記作業者に第1のバーコード又は第1のQRコードが取り付けられ、前記ロボットに第2のバーコード又は第2のQRコードが取り付けられ、
前記第1のバーコード又は前記第1のQRコードには、作業者ID、又は該作業者ID及び前記身体情報が含まれ、前記第2のバーコード又は前記第2のQRコードには、ロボットID、又は該ロボットID及び前記形状情報が含まれ、
前記到達範囲は、前記第1のバーコード又は前記第1のQRコードの位置と、前記第1のバーコード若しくは前記第1のQRコードに記載された前記身体情報、又は前記作業者IDを用いて得られた前記身体情報と、に基づいて求められ、
前記間隔は、前記到達範囲と、前記第2のバーコード又は前記第2のQRコードの位置と、前記第2のバーコード若しくは前記第2のQRコードに記載された前記形状情報、又は前記ロボットIDを用いて得られた前記形状情報と、に基づいて求められる、ロボット制御方法。
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