JP7145237B2

JP7145237B2 - 制御装置、ワーク作業装置、ワーク作業システム及び制御方法

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Publication number: JP7145237B2
Application number: JP2020565139A
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Inventors: 篤規平野
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Description

本明細書では、制御装置、ワーク作業装置、ワーク作業システム及び制御方法を開示する。

従来、ロボットアームを有するワーク作業装置としては、例えば、装置近傍の第１領域と第１領域の外側の第２領域とがあり、第２領域に人が検知されると、ロボットの動作を制限し、第１領域に人が検知されるとロボットの動作を停止するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、安全性と作業性とを両立した適切な制御を行うことができるとしている。

特開２０１８－１２６８１８号公報

しかしながら、この特許文献１の装置では、大まかな動作制限しか行うことができないため、安全性と作業性とを両立するとしてもまだ十分でなく、更なる改良が望まれていた。

本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、安全性と作業性とを両立したより適切な制御を行うことができる制御装置、ワーク作業装置、ワーク作業システム及び制御方法を提供することを主目的とする。

本開示では、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の制御装置は、
ワークに対して所定の作業を実行する作業部を備え、第１の動作で前記作業部を動作させる第１モードと、前記第１モードよりも遅い第２の動作で前記作業部を動作させる第２モードと、前記作業部の動作を停止させる停止モードとを含む動作モードを有するワーク作業装置に用いられる制御装置であって、
前記ワーク作業装置の外側にある移動物体と前記作業部との間の距離情報及び前記移動物体が前記作業部へ向かう速度情報とを電波センサから取得し、取得した前記距離情報及び前記速度情報に基づいて、前記作業部の実行用モードを前記動作モードから設定する制御部、
を備えたものである。

この制御装置では、電波センサから取得した、ワーク作業装置の外側にある移動物体（例えば作業者など）と作業部との間の距離情報及び移動物体が作業部へ向かう速度情報とに基づいて、作業部の実行用モードを設定する。即ち、この装置では、移動物体の速度も考慮して作業部の動作モードを設定する。例えば、移動物体は、その速度が遅い場合、作業部と接触するまで時間がある一方、その速度が速い場合、作業部と接触するまで時間がない場合がある。ここでは、このような速度を考慮して動作モードを設定するから、安全性と作業性とを両立したより適切な制御を行うことができる。ここで、「作業部」とは、例えば、ワーク作業装置としてのアームロボットが備える多関節アームとしてもよいし、ワーク作業装置としての無人搬送車が備える搬送物を出し入れする搬送部としてもよい。

ワーク作業システム１０の一例を示す概略説明図。電波センサ２５から出力される信号種別の一例を示す説明図。記憶部３３に記憶された情報の説明図。電波センサ２５の出力パターン１の概略説明図。電波センサ２５の出力パターン２の概略説明図。電波センサ２５の出力パターン３の概略説明図。電波センサ２５の出力パターン４の概略説明図。作業実行ルーチンの一例を示すフローチャート。

本明細書で開示するワーク作業システム１０の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、ワーク作業システム１０の一例を示す概略説明図である。図２は、電波センサ２５から出力される信号種別の一例を示す説明図である。図３は、記憶部３３に記憶されたモード設定情報３４及び選択情報３５の説明図である。図４～７は、それぞれ電波センサ２５の出力パターン１～４の概略説明図である。ワーク作業システム１０は、作業対象の物品（ワークＷ）に対して所定作業を行うワーク作業装置２０を１以上備えて構成されている。ワーク作業システム１０は、ワーク作業装置２０と、制御ＰＣ３０とを備えている。なお、ワーク作業装置２０は全方位に可動するため固定される特定の方向はないが、説明の便宜のため、図１に示した方向を左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）として説明する。

ワーク作業装置２０は、作業対象のワークＷに対して所定の作業を実行する装置として構成されている。ワークＷは、例えば、機械部品、電気部品、電子部品、化学部品など各種の部品のほか、食品、バイオ、生物関連の物品などが挙げられる。また、所定の作業としては、例えば、採取位置から配置位置まで採取、移動、配置する移動作業や、部品を組み付ける組付け作業、加工を施す加工作業、粘性材料を塗布する塗布作業、加熱する加熱作業、化学的及び／又は物理的な所定処理を行う処理作業及び検査を行う検査作業などが挙げられる。組付け作業としては、例えば、ネジ、ボルトなどの締結部材の締結作業や、コネクタの挿入作業、配線に関する取回し作業、部品のはめ込み作業、部材の取付作業、ワークを押さえる押さえ付け作業などが挙げられる。加工作業としては、研削作業、切削作業、変形作業、接続作業、接合作業などが挙げられる。粘性材料としては、接着剤やはんだペースト、グリスなどが挙げられる。検査作業としては、例えば、上述した１以上の作業結果を検査する作業などが挙げられ、ワークＷの移動作業を伴うものとしてもよい。

このワーク作業装置２０は、作業部２１と、電波センサ２５とを有しており、多関節アームロボットとして構成されている。作業部２１は、多関節アーム２２と、エンドエフェクタ２３と、駆動部２４とを備えている。多関節アーム２２は、第１アームと、第２アームとを有している。エンドエフェクタ２３は、ワークＷに対して所定の作業を行う部材であり、多関節アーム２２の先端に回動可能に接続されている。このエンドエフェクタ２３は、ワークＷを把持して採取する作業部材である。駆動部２４は、各アームを回動駆動し、エンドエフェクタ２３を開閉駆動する。

電波センサ２５は、検知可能領域内において移動する移動物体までの距離に関する距離情報と速度に関する速度情報とを出力可能な非接触式のセンサとして構成されている。電波センサ２５は、電波を送信し、対象物から反射した電波を受信することで対象物の存在位置を検出し、この送信波と反射波との間で生じた周波数の変化に基づいて移動速度を検出する。この電波センサ２５では、図２に示すように、例えば、検出した結果を制御装置３１へ出力する信号のパターンとして、パターン１～４が設定されている。パターン１は、距離２チャネル、速度２チャネルの出力を行う設定である。このパターン１では、第１距離範囲Ａ１内に移動物体があるときにＯＳＳＤ１信号を出力し、第１距離範囲Ａ１よりも短い第２距離範囲Ａ２内に移動物体があるときにＯＳＳＤ２信号を出力する（図４参照）。また、パターン１では、移動物体が電波センサ２５に向かって第１速度範囲Ｓ１内で移動しているときにＯＳＳＤ３信号を出力し、第１速度範囲Ｓ１よりも速い第２速度範囲Ｓ２内で移動物体が移動しているときにＯＳＳＤ４信号を出力する。例えば、パターン１において、第１距離範囲Ａ１を２ｍ以上５ｍ以下、第２距離範囲Ａ２を２ｍ未満、第１速度範囲Ｓ１を０．１ｍ／ｓ以上０．５ｍ／ｓ未満、第２速度範囲Ｓ２を０．５ｍ／ｓ以上などとしてもよい。パターン２は、距離４チャネルの出力を行う設定である。このパターン２では、第１距離範囲Ａ１内に移動物体があるときにＯＳＳＤ１信号を出力し、第１距離範囲Ａ１よりも短い第２距離範囲Ａ２内に移動物体があるときにＯＳＳＤ２信号を出力し、第２距離範囲Ａ２よりも短い第３距離範囲Ａ３内に移動物体があるときにＯＳＳＤ３信号を出力し、第３距離範囲Ａ３よりも短い第４距離範囲Ａ４内に移動物体があるときにＯＳＳＤ４信号を出力する（図５参照）。例えば、パターン２において、第１距離範囲Ａ１を４ｍ以上５ｍ以下、第２距離範囲Ａ２を３ｍ以上４ｍ未満、第３距離範囲Ａ３を２ｍ以上３ｍ未満、第４距離範囲Ａ４を２ｍ未満などとしてもよい。パターン３は、距離３チャネル、速度１チャネルの出力を行う設定である。このパターン３では、第１距離範囲Ａ１内に移動物体があるときにＯＳＳＤ１信号を出力し、第１距離範囲Ａ１よりも短い第２距離範囲Ａ２内に移動物体があるときにＯＳＳＤ２信号を出力し、第２距離範囲Ａ２よりも短い第３距離範囲Ａ３内に移動物体があるときにＯＳＳＤ３信号を出力する（図６参照）。また、パターン３では、移動物体が電波センサ２５に向かって第１速度範囲Ｓ１内で移動しているときにＯＳＳＤ４信号を出力する。例えば、パターン３において、第１距離範囲Ａ１を４ｍ以上６ｍ以下、第２距離範囲Ａ２を２ｍ以上４ｍ未満、第３距離範囲Ａ３を２ｍ未満、第１速度範囲Ｓ１を０．３ｍ／ｓ以上などとしてもよい。パターン４は、距離１チャネル、速度３チャネルの出力を行う設定である。このパターン４では、第１距離範囲Ａ１内に移動物体があるときにＯＳＳＤ１信号を出力する（図７参照）。また、パターン４では、移動物体が電波センサ２５に向かって第１速度範囲Ｓ１内で移動しているときにＯＳＳＤ２信号を出力し、第１速度範囲Ｓ１よりも速い第２速度範囲Ｓ２内で移動物体が移動しているときにＯＳＳＤ３信号を出力し、第２速度範囲Ｓ２よりも速い第３速度範囲Ｓ３内で移動物体が移動しているときにＯＳＳＤ４信号を出力する。例えば、パターン４において、第１距離範囲Ａ１を３ｍ未満、第１速度範囲Ｓ１を０．１ｍ／ｓ以上０．３ｍ／ｓ未満、第２速度範囲Ｓ２を０．３ｍ／ｓ以上０．５ｍ／ｓ未満、第３距離範囲Ａ３を０．５ｍ／ｓ以上などとしてもよい。パターン１～４の第１～第４距離範囲Ａ１～Ａ４の各々は、同じ範囲に設定してもよいし、異なる範囲に設定するものとしてもよい。同様に、パターン１～４の第１～第３速度範囲Ｓ１～Ｓ３の各々は、同じ範囲に設定してもよいし、異なる範囲に設定してもよい。

制御ＰＣ３０は、ワーク作業装置２０の全体を制御するコンピュータである。この制御ＰＣ３０は、制御装置３１と、表示部３８と、入力装置３９とを備えている。制御装置３１は、ＣＰＵ３２と、記憶部３３と、図示しない通信部とを備えている。制御装置３１は、ＣＰＵ３２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されている。制御装置３１は、駆動部２４へ駆動信号を出力し、電波センサ２５から検出信号を入力する。記憶部３３は、例えば、ＨＤＤなど、大容量の記憶装置として構成されている。記憶部３３には、図３に示すように、モード設定情報３４や選択情報３５が記憶されている。モード設定情報３４は、ワーク作業装置２０を制御する動作モードを設定するために用いられる情報である。ワーク作業装置２０の動作モードには、例えば作業者などの移動物体との接触を抑制して安全性を高めるため、動作速度を制限する複数のモードを含んでいる。この動作モードには、移動物体との距離と移動物体の速度とに応じて設定されるモードであって、通常モード、小遅モード、中遅モード、大遅モード及び停止モードを含む。通常モードは、最速の動作速度で作業部２１を動作させるモードである。小遅モードは、通常モードよりも遅い第１の動作速度で作業部２１を動作させるモードである。中遅モードは、小遅モードよりも遅い第２の動作速度で作業部２１を動作させるモードである。大遅モードは、中遅モードよりも遅い第３の動作速度で作業部２１を動作させるモードである。停止モードは、作業部２１の動作を停止させるモードである。

モード設定情報３４は、電波センサ２５からの出力信号のパターン１～４に応じて、それぞれ信号の種別と実行用モードに設定されるいずれかのモードとが対応づけられている。モード設定情報３４では、電波センサ２５から取得した距離値がより短いときにはより遅い傾向の動作モードを実行用モードに設定し、電波センサ２５から取得した速度値がより速いときにはより遅い傾向の動作モードを実行用モードに設定するようになっている。なお、「より遅い傾向に設定」とは、一部で速度が変わらない領域などがあることを許容し、全体としてみるとより遅くなるように設定される趣旨である。モード設定情報３４において、例えば、パターン１の対応情報では、信号なしや距離２チャネル及び速度２チャネルの信号と、通常モード、小遅モード、中遅モード、大遅モード及び停止モードのいずれかの動作モードとが対応づけられている。パターン２の対応情報では、信号なしや距離４チャネルの信号と、通常モード、小遅モード、中遅モード、大遅モード及び停止モードのいずれかの動作モードとが対応づけられている。パターン３の対応情報では、信号なしや距離３チャネル及び速度１チャネルの信号と、通常モード、小遅モード、中遅モード、大遅モード及び停止モードのいずれかの動作モードとが対応づけられている。パターン４の対応情報では、信号なしや距離１チャネル及び速度３チャネルの信号と、通常モード、小遅モード、中遅モード、大遅モード及び停止モードのいずれかの動作モードとが対応づけられている。モード設定情報３４を用いた具体的な実行用モードの設定については、詳しくは後述する。選択情報３５は、電波センサ２５から出力させる信号のパターンの種別を含む。この選択情報３５には、上記パターン１～４のうち、事前に作業者によって選択されたパターンが含まれている。

次に、このように構成されたワーク作業システム１０の処理、特に動作モードを自動で設定しながら作業部２１が作業する処理について説明する。まず、この処理を実行する前に、作業者は、電波センサ２５からの出力信号のパターンを事前に選択する。制御装置３１は、選択されたパターンを選択情報３５に記憶させる。ここでは、選択情報３５にパターン１が記憶されている場合を主として説明する（図３参照）。図８は、制御装置３１のＣＰＵ３２が実行する作業実行ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、記憶部３３に記憶され、作業者による開始指示により実行される。このルーチンが開始されると、ＣＰＵ３２は、選択されているパターンを選択情報３５から読み出して取得し、電波センサ２５へ出力する（Ｓ１００）。これを受けた電波センサ２５では、選択されたパターンで信号を出力するよう、検出条件を切り替える。次に、ＣＰＵ３２は、選択パターンに応じたモード設定情報３４を読み出して取得する（Ｓ１１０）。ここでは、例えば、選択されているパターン１に応じた対応情報を取得する。次に、ＣＰＵ３２は、選択されているパターンがいずれであるかを判定し（Ｓ１２０）、選択されたパターンに応じて電波センサ２５から信号（距離情報及び速度情報）を取得し（Ｓ１３０～Ｓ１６０）、モード設定情報３４及び取得した信号に基づいて実行用モードを設定する（Ｓ１７０～Ｓ２００）。

Ｓ１２０でパターン１が選択されている場合、ＣＰＵ３２は、モード設定情報３４に含まれるパターン１の対応情報と、電波センサ２５からの距離２チャネル及び速度２チャネルの信号とに基づいて動作モードに含まれる１つのモードを実行用モードに設定する（Ｓ１３０，１７０）。例えば、パターン１の対応情報において、ＣＰＵ３２は、図３に示すように、電波センサ２５から距離の信号及び速度の信号が取得されない場合、又は距離の信号が取得されず且つ第１速度範囲Ｓ１の信号が取得された場合には、移動物体と作業部２１との接触はないものとして通常モードを実行用モードに設定する。また、ＣＰＵ３２は、電波センサ２５から距離の信号が取得されず且つ第２速度範囲Ｓ２の信号が取得された場合、又は取得した信号が第１距離範囲Ａ１で且つ速度の信号が取得されない場合には、作業部２１の動作速度を若干遅くする小遅モードを実行用モードに設定する。同様に、ＣＰＵ３２は、電波センサ２５から取得した信号が第１距離範囲Ａ１及び第１速度範囲Ｓ１である場合には中遅モードを設定し、第１距離範囲Ａ１及び第２速度範囲Ｓ２である場合には大遅モードを実行用モードに設定する。また、ＣＰＵ３２は、電波センサ２５から取得した信号が第２距離範囲Ａ２である場合、速度の信号に関わらず、移動物体と作業部２１との接触を防止するため停止モードを実行用モードに設定する。

Ｓ１２０でパターン２が選択されている場合、ＣＰＵ３２は、モード設定情報３４に含まれるパターン２の対応情報と、電波センサ２５からの距離４チャネルの信号とに基づいて動作モードに含まれる１つのモードを実行用モードに設定する（Ｓ１４０，１８０）。例えば、パターン２の対応情報において、ＣＰＵ３２は、電波センサ２５から距離の信号が取得されない場合には、通常モードを実行用モードに設定する。また、ＣＰＵ３２は、取得した信号が、第１距離範囲Ａ１である場合には作業部２１の動作速度を若干遅くする小遅モード、第２距離範囲Ａ２である場合には作業部２１の動作速度を中程度遅くする中遅モード、第３距離範囲Ａ３である場合には作業部２１の動作速度を大きく遅くする大遅モード、第４距離範囲Ａ４である場合には作業部２１の動作速度を停止する停止モードをそれぞれ実行用モードに設定する。

Ｓ１２０でパターン３が選択されている場合、ＣＰＵ３２は、モード設定情報３４に含まれるパターン３の対応情報と、電波センサ２５からの距離３チャネル及び速度１チャネルの信号とに基づいて動作モードに含まれる１つのモードを実行用モードに設定する（Ｓ１５０，１９０）。パターン３の対応情報において、ＣＰＵ３２は、電波センサ２５から距離の信号及び速度の信号が取得されない場合、又は距離の信号が取得されず且つ第１速度範囲Ｓ１の信号が取得された場合には、移動物体と作業部２１との接触はないものとして通常モードが実行用モードに設定される（図６参照）。また、パターン３の対応情報では、取得した信号が第１距離範囲Ａ１で且つ速度の信号が取得されない場合、又は第１距離範囲Ａ１及び第１速度範囲Ｓ１の信号が取得された場合には、作業部２１の動作速度を若干遅くする小遅モードが実行用モードに設定される。また、パターン３の対応情報では、電波センサ２５から取得した信号が、第２距離範囲Ａ２で且つ速度の信号が取得されない場合には中遅モードが設定され、第２距離範囲Ａ２及び第２速度範囲Ｓ２であるときに大遅モードが実行用モードに設定される。また、パターン３の対応情報では、電波センサ２５から取得した信号が第３距離範囲Ａ３である場合には、速度の信号に関わらず、移動物体と作業部２１との接触を防止するため停止モードが実行用モードに設定される。

Ｓ１２０でパターン４が選択されている場合、ＣＰＵ３２は、モード設定情報３４に含まれるパターン４の対応情報と、電波センサ２５からの距離１チャネル及び速度３チャネルの信号とに基づいて動作モードに含まれる１つのモードを実行用モードに設定する（Ｓ１６０，２００）。パターン４の対応情報において、ＣＰＵ３２は、電波センサ２５から距離の信号及び速度の信号が取得されない場合には、移動物体と作業部２１との接触はないものとして通常モードを実行用モードに設定する。また、ＣＰＵ３２は、電波センサ２５から距離の信号が取得されず且つ第１速度範囲Ｓ１の信号が取得された場合には、作業部２１の動作速度を若干遅くする小遅モードを実行用モードに設定する。同様に、ＣＰＵ３２は、電波センサ２５から距離の信号が取得されず且つ第２速度範囲Ｓ２の信号が取得された場合には中遅モードを設定し、距離の信号が取得されず且つ第３速度範囲Ｓ３の信号が取得された場合には大遅モードを実行用モードに設定する。また、ＣＰＵ３２は電波センサ２５から取得した信号が第１距離範囲Ａ１である場合には、速度の信号に関わらず、移動物体と作業部２１との接触を防止するため停止モードを実行用モードに設定する。

Ｓ１７０～Ｓ２００で実行用モードを設定すると、ＣＰＵ３２は、設定した実行用モードを用いて作業部２１に所定の作業を実行させる（Ｓ２１０）。例えば、ワーク作業装置２０は、ワークＷを採取位置で採取し、配置位置へ移動して載置させるなどの作業を実行する。このとき、例えば、電波センサ２５の出力信号がパターン１～４の場合において、図４～７に示すように、ＣＰＵ３２は、同じエリアに移動物体があるときには移動速度がより大きいと作業部２１の動作速度をより遅くし、移動物体の移動速度が同じでも移動物体がより近いエリアにあると、作業部２１の動作速度をより遅くする。また、移動物体が電波センサ２５に最も近いエリアに入ったときには、ＣＰＵ３２は、作業部２１との接触を防止するため、作業部２１の動作を停止し、安全を確保するのである。そして、Ｓ２１０のあと、ＣＰＵ３２は、作業部２１の作業が完了したか否かを判定し（Ｓ２２０）、作業が完了していないときには、Ｓ１２０以降の処理を実行する。即ち、選択されたパターンに応じた信号を取得すると共に、その信号に応じて移動物体の距離及び速度に応じて実行用モードを設定し、設定した実行用モードで作業部２１を動作させる。一方、Ｓ２２０で作業部２１の作業が完了したときには、このルーチンを終了する。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の作業部２１が本開示の作業部に相当し、ワーク作業装置２０がワーク作業装置に相当し、制御装置３１が制御装置に相当し、ＣＰＵ３２が制御部に相当する。また、本実施形態の通常モード及び停止モードが本開示の通常モード及び停止モードに相当し、小遅モード、中遅モード及び大遅モードが、速度序列の関係を守る前提において第１モード、第２モード及び第３モードのうちいずれかに相当する。なお、本実施形態では、制御装置３１の動作を説明することにより本開示の制御方法の一例も明らかにしている。

以上説明した本実施形態の制御装置３１では、電波センサ２５から取得した、ワーク作業装置２０の外側にある移動物体（例えば作業者など）と作業部２１との間の距離情報及び移動物体が作業部２１へ向かう速度情報とに基づいて、作業部２１の実行用モードを設定する。即ち、このワーク作業装置２０では、移動物体の速度も考慮して作業部２１の動作モードを設定する。例えば、移動物体は、その速度が遅い場合、作業部２１と接触するまで時間がある一方、その速度が速い場合、作業部２１と接触するまで時間が短い場合がある。この制御装置３１では、このような速度を考慮して動作モードを設定するから、安全性と作業性とを両立したより適切な制御を行うことができる。また、制御部３１は、電波センサ２５から取得した距離情報がより短いときにはより遅い傾向の動作モードを実行用モードに設定し、電波センサ２５から取得した速度情報がより速いときにはより遅い傾向の動作モードを実行用モードに設定する。この制御装置３１では、移動物体が作業部２１に接触しやすい状況では作業部２１の動作をより遅くする傾向にするため、安全性と作業性とを両立したより適切な制御を行うことができる。

また、制御装置３１は、パターン１において、電波センサ２５から第１距離範囲Ａ１及び第１速度範囲Ｓ１の信号を取得すると通常モードより遅い中遅モードを実行用モードに設定し、第１距離範囲Ａ１及び第２速度範囲Ｓ２の信号を取得すると中遅モードより遅い大遅モードを実行用モードに設定し、第２距離範囲Ａ２の信号を取得すると停止モードを前記実行用モードに設定する。この制御装置３１では、電波センサ２５からの信号値に応じて、更に適切な動作モードを設定することができる。また、制御装置３１は、パターン２において、電波センサ２５から信号を取得しないときには通常モード、第１距離範囲Ａ１の信号を取得すると小遅モード、第２距離範囲Ａ２の信号を取得すると中遅モード、第３距離範囲Ａ３の信号を取得すると大遅モード、第４距離範囲Ａ４の信号を取得すると停止モードを実行用モードに設定する。この制御装置３１では、電波センサ２５からの信号値に応じて、更に適切な動作モードを設定することができる。更に、制御装置３１は、パターン３において、電波センサ２５から第１距離範囲Ａ１及び第１速度範囲Ｓ１の検出値を取得すると小遅モード、第１速度範囲Ｓ１の信号を取得せず且つ第２距離範囲Ａ２の信号を取得すると中遅モード、第２距離範囲Ａ２及び第１速度範囲Ｓ１の信号を取得すると大遅モード、第３距離範囲Ａ３の信号を取得すると停止モードを実行用モードに設定する。この制御装置３１では、電波センサ２５からの信号値に応じて、更に適切な動作モードを設定することができる。更にまた、制御装置３１は、パターン４において、電波センサ２５から第１距離範囲Ａ１の信号を取得せず且つ第１速度範囲Ｓ１の信号を取得すると小遅モード、第１距離範囲Ａ１の信号を取得せず且つ第２速度範囲Ｓ２の信号を取得すると中遅モード、第１距離範囲Ａ１の信号を取得せず且つ第３速度範囲Ｓ３の信号を取得すると大遅モード、第１距離範囲Ａ１の信号を取得すると停止モードを実行用モードに設定する。この制御装置３１では、電波センサ２５からの信号値に応じて、更に適切な動作モードを設定することができる。

また、制御装置３１は、パターン２、３において、第１距離範囲Ａ１内に移動物体がないときには通常モードを実行用モードに設定する。この制御装置３１では、移動物体がないときには高速で動作するため、作業性の低下をより抑制することができる。更に、パターン２では、パターン１の速度チャネルを距離チャネルに置き換えてより多段としており、使用者が選択可能となっているため、制御装置３１では、距離と速度を用いるか、より多段の距離を選択可能であり、より細かな動作モードを設定することによって、安全性と作業性とを両立したより適切な制御を行うことができる。

なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、パターン１～４を選択可能としたが、パターン２～４のいずれか１以上のパターンを省略してもよいし、例えば、速度４チャネルのパターンなど、パターン１～４以外のパターンを採用してもよい。制御装置３１は、少なくともパターン１を使用可能であれば、移動物体の距離と速度とに基づいて実行用モードを設定するから、安全性と作業性とを両立したより適切な制御を行うことができる。

上述した実施形態では、モード設定情報３４のパターン１～４において、距離範囲と速度範囲とに応じた動作モードが適宜設定されているものとしたが、この動作モードの設定は、パターン１～４に示したものに限られない。例えば、モード設定情報３４のパターン１において、距離信号なし且つ第２速度範囲Ｓ２の信号が取得された場合、小遅モードを実行用モードに設定するものとしたが、これを通常モードとしてもよいし、中遅モードとしてもよい。同様に、パターン１において、第１距離範囲Ａ１及び第１速度範囲Ｓ１の信号が取得された場合、中遅モードを実行用モードに設定するものとしたが、これを小遅モードとしてもよいし、大遅モードとしてもよい。モード設定情報３４では、電波センサ２５から取得した距離値がより短いときにはより遅い傾向の動作モードを実行用モードに設定し、電波センサ２５から取得した速度値がより速いときにはより遅い傾向の動作モードを実行用モードに設定するものとすればよい。また、上述した実施形態では、小遅モード、中遅モード及び大遅モードがあるものとしたが、これに限定されず。これらのうち１～２つのいずれかの動作モードを省略してもよいし、更に１以上の動作モードを加えるものとしてもよい。この制御装置３１においても、移動物体の距離と速度とに基づいて実行用モードを設定するから安全性と作業性とを両立したより適切な制御を行うことができる。

上述した実施形態では、ワーク作業装置２０は、ワークＷの移動作業を行うものとして主として説明したが、特にこれに限定されず、ワーク作業装置２０は、ワークＷに対して所定作業を行う作業部を備えるものとすれば、様々な作業を実行するものとしてもよい。例えば、ワーク作業装置２０は、採取位置から配置位置へ移動することを主として説明したが、部品を組み付ける組付け作業、加工を施す加工作業、粘性材料を塗布する塗布作業、加熱する加熱作業、化学的及び／又は物理的な所定処理を行う処理作業及び検査を行う検査作業などとしてもよい。また、ワーク作業装置２０は、多関節アーム２２を備えるアームロボットとしたが、特にこれに限定されず、ワーク作業装置はワークを移送する無人搬送車（ＡＧＶ）としてもよい。また、上述した実施形態では多関節アーム２２を作業部としたが、無人搬送車自体を作業部としてもよいし、無人搬送車が有する搬送物を出し入れする搬送部を作業部としてもよい。また、ワークＷは、例えば、機械部品、電気部品、電子部品、化学部品など各種の部品のほか、食品、バイオ、生物関連の物品などのいずれの物品としてもよい。

上述した実施形態では、制御装置３１をワーク作業装置２０の外部に接続された制御ＰＣ３０として説明したが、特にこれに限定されず、例えば、ワーク作業装置２０の内部に備えるコントローラを制御装置３１としてもよい。

ここで、本開示の制御装置は、以下のように構成してもよい。例えば、本開示の制御装置において、前記制御部は、前記電波センサから取得した前記距離情報がより短いときにはより遅い傾向の動作モードを前記実行用モードに設定し、前記電波センサから取得した前記速度情報がより速いときにはより遅い傾向の前記動作モードを前記実行用モードに設定するものとしてもよい。この制御装置では、移動物体が作業部に接触しやすい状況では作業部の動作をより遅くする傾向にするため、安全性と作業性とを両立したより適切な制御を行うことができる。

本開示の制御装置において、前記制御部は、前記距離情報として第１距離範囲と前記第１距離よりも短い第２距離範囲との検出値を取得し、前記速度情報として第１速度範囲と前記第１速度よりも速い第２速度範囲との検出値を取得し、取得した検出値に基づいて、下記（１）～（３）のいずれか１以上で前記作業部の実行用モードを設定するものとしてもよい。この制御装置では、電波センサからの検出値に応じて、更に適切な動作モードを設定することができる。
（１）前記電波センサから前記第１距離範囲及び前記第１速度範囲の検出値を取得すると、前記第１モードを前記実行用モードに設定する。
（２）前記電波センサから前記第１距離範囲及び前記第２速度範囲の検出値を取得すると、前記第２モードを前記実行用モードに設定する。
（３）前記電波センサから前記第２距離範囲の検出値を取得すると、前記停止モードを前記実行用モードに設定する。

本開示の制御装置において、前記動作モードには、前記第２モードよりも遅い動作で前記作業部を動作させる第３モード、を更に含み、前記制御部は、前記距離情報として第１距離範囲と前記第１距離よりも短い第２距離範囲と前記第２距離よりも短い第３距離範囲との検出値を取得し、前記速度情報として第１速度範囲の検出値を取得し、取得した検出値に基づいて、下記（４）～（７）のいずれか１以上で前記作業部の実行用モードを設定するものとしてもよい。この制御装置では、電波センサからの検出値に応じて、更に適切な動作モードを設定することができる。
（４）前記電波センサから前記第１距離範囲及び前記第１速度範囲の検出値を取得すると、前記第１モードを前記実行用モードに設定する。
（５）前記電波センサから前記第１速度範囲の検出値を取得せず、且つ前記第２距離範囲の検出値を取得すると、前記第２モードを前記実行用モードに設定する。
（６）前記電波センサから前記第２距離範囲及び前記第１速度範囲の検出値を取得すると、前記第３モードを前記実行用モードに設定する。
（７）前記電波センサから前記第３距離範囲の検出値を取得すると、前記停止モードを前記実行用モードに設定する。

本開示の制御装置において、前記動作モードには、前記第２モードよりも遅い動作で前記作業部を動作させる第３モード、を更に含み、前記制御部は、前記距離情報として第１距離範囲の検出値を取得し、前記速度情報として第１速度範囲の検出値と前記第１速度よりも速い第２速度範囲の検出値と前記第２速度よりも速い第３速度範囲の検出値とを取得し、取得した検出値に基づいて、下記（８）～（１１）のいずれか１以上で前記作業部の実行用モードを設定するものとしてもよい。この制御装置では、電波センサからの検出値に応じて、更に適切な動作モードを設定することができる。
（８）前記電波センサから前記第１距離範囲の検出値を取得せず、且つ前記第１速度範囲の検出値を取得すると、前記第１モードを前記実行用モードに設定する。
（９）前記電波センサから前記第１距離範囲の検出値を取得せず、且つ前記第２速度範囲の検出値を取得すると、前記第２モードを前記実行用モードに設定する。
（１０）前記電波センサから前記第１距離範囲の検出値を取得せず、且つ前記第３速度範囲の検出値を取得すると、前記第３モードを前記実行用モードに設定する。
（１１）前記電波センサから前記第１距離範囲の検出値を取得すると、前記停止モードを前記実行用モードに設定する。

本開示の制御装置において、前記制御部は、前記電波センサからの検出値で所定の第１距離範囲内に移動物体がないときには、前記第１モードよりも速い通常動作で前記作業部を動作させる通常モードを前記作業部の実行用モードに設定するものとしてもよい。この制御装置では、移動物体がないときには高速で動作するため、作業性の低下をより抑制することができる。

本開示の制御装置において、前記制御装置は、前記距離情報と前記速度情報とを含む距離速度情報を前記電波センサから取得するか、前記距離速度情報における前記速度情報を前記距離情報に置き換えてより多段とした多段距離情報を前記電波センサから取得するかを使用者が選択した選択情報を有し、前記制御部は、前記多段距離情報が選択されているときには、前記距離速度情報を取得するときに比してより多段に異なる速度を含む前記動作モードを前記実行用モードに用いるものとしてもよい。この制御装置では、距離と速度を用いるか、より多段の距離を用いることができるため、より細かな動作モードを設定することによって、安全性と作業性とを両立したより適切な制御を行うことができる。

多段距離情報を用いる制御装置において、前記動作モードには、前記第２モードよりも遅い動作で前記作業部を動作させる第３モード、を更に含み、前記制御部は、前記距離情報として第１距離範囲と前記第１距離よりも短い第２距離範囲と前記第２距離よりも短い第３距離範囲と前記第３距離よりも短い第４距離範囲との検出値を取得し、取得した検出値に基づいて、下記（１２）～（１５）のいずれか１以上で前記作業部の実行用モードを設定するものとしてもよい。この制御装置では、電波センサからの検出値に応じて、更に適切な動作モードを設定することができる。
（１２）前記電波センサから前記第１距離範囲の検出値を取得すると、前記第１モードを前記実行用モードに設定する。
（１３）前記電波センサから前記第２距離範囲の検出値を取得すると、前記第２モードを前記実行用モードに設定する。
（１４）前記電波センサから前記第３距離範囲の検出値を取得すると、前記第３モードを前記実行用モードに設定する。
（１５）前記電波センサから前記第４距離範囲の検出値を取得すると、前記停止モードを前記実行用モードに設定する。

本開示のワーク作業装置は、ワークに対して所定の作業を実行する作業部と、前記ワーク作業装置の外側にある移動物体と前記作業部との間の距離情報及び前記移動物体が前記作業部へ向かう速度情報と検出可能な電波センサと、上述したいずれかの制御装置と、を備えたものである。このワーク作業装置は、上述したいずれかの制御装置を備えるため、制御装置と同様の効果を得ることができる。

本開示のワーク作業システムは、ワークに対して所定の作業を実行する作業部と、前記ワーク作業装置の外側にある移動物体と前記作業部との間の距離情報及び前記移動物体が前記作業部へ向かう速度情報と検出可能な電波センサとを備えたワーク作業装置と、上述したいずれかの制御装置と、を備えたものである。このワーク作業システムは、上述したいずれかの制御装置を備えるため、この制御装置と同様の効果を得ることができる。

本開示の制御方法は、
ワークに対して所定の作業を実行する作業部を備え、第１の動作で前記作業部を動作させる第１モードと、前記第１モードよりも遅い第２の動作で前記作業部を動作させる第２モードと、前記作業部の動作を停止させる停止モードとを含む動作モードを有するワーク作業装置に用いられる制御方法であって、
前記ワーク作業装置の外側にある移動物体と前記作業部との間の距離情報及び前記移動物体が前記作業部へ向かう速度情報とを電波センサから取得し、取得した前記距離情報及び前記速度情報に基づいて、前記作業部の実行用モードを前記動作モードから設定するステップ、
を含むものである。

この制御方法では、上述した制御装置と同様に、速度を考慮して動作モードを設定するから、安全性と作業性とを両立したより適切な制御を行うことができる。なお、この制御方法において、上述したいずれかの制御装置の態様を採用してもよいし、上述したいずれかの制御装置の機能を発現するステップを含むものとしてもよい。

本明細書で開示する制御装置、ワーク作業装置、ワーク作業システム及び制御方法は、ワークに対して所定作業を実行する装置の技術分野に利用可能である。

１０ワーク作業システム、２０ワーク作業装置、２１作業部、２２多関節アーム、２３エンドエフェクタ、２４駆動部、２５電波センサ、３０制御ＰＣ（パソコン）、３１制御装置、３２ＣＰＵ、３３記憶部、３４モード設定情報、３５選択情報、Ａ１第１距離範囲、Ａ２第２距離範囲、Ａ３第３距離範囲、Ａ４第４距離範囲、Ｓ１第１速度範囲、Ｓ２第２速度範囲、Ｓ３第３速度範囲、Ｗワーク。

Claims

ワークに対して所定の作業を実行する作業部を備え、第１の動作で前記作業部を動作させる第１モードと、前記第１モードよりも遅い第２の動作で前記作業部を動作させる第２モードと、前記作業部の動作を停止させる停止モードとを含む動作モードを有するワーク作業装置に用いられる制御装置であって、
前記ワーク作業装置の外側にある移動物体と前記作業部との間の距離情報及び前記移動物体が前記作業部へ向かう速度情報とを検出可能な電波センサにより少なくとも前記距離情報を含む移動物体情報を取得し、取得した前記移動物体情報に基づいて、前記作業部の実行用モードを前記動作モードから実行する制御部、を備え、
前記制御装置は、前記移動物体情報として、複数の距離範囲を設定するか、複数の距離範囲及び一の速度範囲を設定するか、一の距離範囲及び複数の速度範囲を設定するか、複数の距離範囲及び複数の速度範囲を設定するかを、作業者が選択した選択情報を有し、
前記制御部は、前記選択情報として複数の距離範囲を設定することが選択されている場合、前記移動物体情報として取得した検出値が含まれる距離範囲に基づいて、距離範囲がより短いときにはより遅い傾向の動作モードを前記実行用モードとして実行し、
前記制御部は、前記選択情報として複数の距離範囲及び一の速度範囲を設定することが選択されている場合、前記移動物体情報として前記一の速度範囲の検出値を取得したときには、前記移動物体情報として取得した検出値が含まれる距離範囲に基づいて、距離範囲がより短いときにはより遅い傾向の動作モードを前記実行用モードとして実行し、前記移動物体情報として前記一の速度範囲の検出値を取得していないときには、距離範囲がより短いときにより遅い傾向で且つ前記移動物体情報として前記一の速度範囲の検出値を取得したときと同じ又はより速い傾向の動作モードを前記実行用モードとして実行し、
前記制御部は、前記選択情報として一の距離範囲及び複数の速度範囲を設定することが選択されている場合、前記移動物体情報として前記一の距離範囲の検出値を取得したときには、停止モードを前記実行用モードとして実行し、前記移動物体情報として前記一の距離範囲の検出値を取得していないときには、速度範囲がより速いときにより遅い傾向の動作モードを前記実行用モードとして実行し、
前記制御部は、前記選択情報として複数の距離範囲及び複数の速度範囲を設定することが選択されている場合、距離範囲がより短いときにはより遅い傾向で且つ速度範囲がより速いときにはより遅い傾向の動作モードを前記実行用モードとして実行する、制御装置。
前記制御部は、前記距離情報として第１距離範囲と前記第１距離よりも短い第２距離範囲との検出値を取得し、前記速度情報として第１速度範囲と前記第１速度よりも速い第２速度範囲との検出値を取得し、取得した検出値に基づいて、下記（１）～（３）のいずれか１以上で前記作業部の実行用モードを実行する、請求項１に記載の制御装置。
（１）前記電波センサから前記第１距離範囲及び前記第１速度範囲の検出値を取得すると、前記第１モードを前記実行用モードとして実行する。
（２）前記電波センサから前記第１距離範囲及び前記第２速度範囲の検出値を取得すると、前記第２モードを前記実行用モードとして実行する。
（３）前記電波センサから前記第２距離範囲の検出値を取得すると、前記停止モードを前記実行用モードとして実行する。
前記制御部は、前記電波センサからの検出値で所定の第１距離範囲内に移動物体がないときには、前記第１モードよりも速い通常動作で前記作業部を動作させる通常モードを前記作業部の実行用モードとして実行する、請求項１又は２に記載の制御装置。
ワークに対して所定の作業を実行する作業部と、
前記ワーク作業装置の外側にある移動物体と前記作業部との間の距離情報及び前記移動物体が前記作業部へ向かう速度情報と検出可能な電波センサと、
請求項１～３のいずれか１項に記載の制御装置と、
を備えたワーク作業装置。
ワークに対して所定の作業を実行する作業部と、前記ワーク作業装置の外側にある移動物体と前記作業部との間の距離情報及び前記移動物体が前記作業部へ向かう速度情報と検出可能な電波センサとを備えたワーク作業装置と、
請求項１～３のいずれか１項に記載の制御装置と、
を備えたワーク作業システム。
ワークに対して所定の作業を実行する作業部を備え、第１の動作で前記作業部を動作させる第１モードと、前記第１モードよりも遅い第２の動作で前記作業部を動作させる第２モードと、前記作業部の動作を停止させる停止モードとを含む動作モードを有するワーク作業装置に用いられる制御方法であって、
前記ワーク作業装置の外側にある移動物体と前記作業部との間の距離情報及び前記移動物体が前記作業部へ向かう速度情報とを検出可能な電波センサにより少なくとも前記距離情報を含む移動物体情報を取得し、取得した前記移動物体情報に基づいて、前記作業部の実行用モードを前記動作モードから実行するステップ、を含み、
前記移動物体情報として、複数の距離範囲を設定するか、複数の距離範囲及び一の速度範囲を設定するか、一の距離範囲及び複数の速度範囲を設定するか、複数の距離範囲及び複数の速度範囲を設定するかを、作業者が選択した選択情報を有し、
前記ステップでは、前記選択情報として複数の距離範囲を設定することが選択されている場合、前記移動物体情報として取得した検出値が含まれる距離範囲に基づいて、距離範囲がより短いときにはより遅い傾向の動作モードを前記実行用モードとして実行し、
前記ステップでは、前記選択情報として複数の距離範囲及び一の速度範囲を設定することが選択されている場合、前記移動物体情報として前記一の速度範囲の検出値を取得したときには、前記移動物体情報として取得した検出値が含まれる距離範囲に基づいて、距離範囲がより短いときにより遅い傾向の動作モードを前記実行用モードとして実行し、前記移動物体情報として前記一の速度範囲の検出値を取得していないときには、距離範囲がより短いときにより遅い傾向で且つ前記移動物体情報として前記一の速度範囲の検出値を取得したときと同じ又はより速い傾向の動作モードを前記実行用モードとして実行し、
前記ステップでは、前記選択情報として一の距離範囲及び複数の速度範囲を設定することが選択されている場合、前記移動物体情報として前記一の距離範囲の検出値を取得したときには、停止モードを前記実行用モードとして実行し、前記移動物体情報として前記一の距離範囲の検出値を取得していないときには、速度範囲がより速いときにより遅い傾向の動作モードを前記実行用モードとして実行し、
前記ステップでは、前記選択情報として複数の距離範囲及び複数の速度範囲を設定することが選択されている場合、距離範囲がより短いときにはより遅い傾向で且つ速度範囲がより速いときにはより遅い傾向の動作モードを前記実行用モードとして実行する、制御方法。