JP7197709B2

JP7197709B2 - 監視ユニット

Info

Publication number: JP7197709B2
Application number: JP2021536511A
Authority: JP
Inventors: 壮志野村; 篤規平野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2022-12-27
Anticipated expiration: 2039-07-30
Also published as: WO2021019677A1; JPWO2021019677A1

Description

本明細書は、監視ユニットを開示する。

従来、この種の監視ユニットとしては、工場内に設置されたロボットの周辺に物体が侵入するのを監視するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この監視ユニットは、ロボットの動作可能領域を含む動作領域への物体の侵入を監視するセンサ部と、ロボットより高い位置から動作領域の外縁に向けて可視光を発光する可視光光源とを備える。そして、監視ユニットは、可視光光源から可視光を発光させることで、工場内の人物に動作領域を把握させ、物体の侵入を検知するとロボットの作動を停止させる。

特開２０１４－１４０９２０号公報

上述したような監視ユニットによる監視を適切に行うためには、必要な監視領域に対しセンサ部の検知領域がずれないように監視ユニットが適切な位置に設置されている必要がある。しかしながら、センサ部として電波を照射する電波センサが用いられる場合、監視ユニットの設置時に、電波の照射領域を作業者が目視で確認することはできない。また、上述した監視ユニットのように、ロボットが作動している状態で可視光光源を発光させたとしても、監視ユニットを適切な位置に設置するのは困難である。このため、必要な監視領域と、電波の照射領域とがずれてしまうことがあり、問題となる。

本開示は、監視ユニットの監視領域を作業者に容易且つ確実に設定可能とすることを主目的とする。

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の監視ユニットは、
所定作業を行うロボットの周辺を監視する監視ユニットであって、
所定の照射領域に電波を照射し、物体で反射された電波を受信して該物体を検知する電波センサと、
前記ロボットの制御部との通信を介して前記電波センサの検知信号を出力する監視制御部と、
前記照射領域の外縁に沿って光を発光する発光部と、
作業者による前記発光部の発光指示が入力される入力部と、
を備え、
前記発光部は、前記ロボットが前記所定作業中か否かに拘わらず前記発光指示に基づいて発光する
ことを要旨とする。

本開示の監視ユニットでは、照射領域の外縁に沿って光を発光する発光部が、ロボットが所定作業中か否かに拘わらず作業者の発光指示に基づいて発光する。これにより、作業者は、発光部が発光する光により電波センサの照射領域の外縁を確認することができる。このため、監視ユニットの設置時などに、必要な監視領域に電波センサの照射領域が確実に一致するように、監視ユニットの位置を容易に調整することができる。したがって、監視ユニットの監視領域を作業者に容易且つ確実に設定可能とすることができる。

作業システム１０の構成の概略を示す構成図。監視ユニット２０の構成の概略を示す構成図。監視ユニット２０と照射領域Ａを示す外観斜視図。監視ユニット設置工程の一例を示す工程図。監視ユニット２０が可視光線ＶＬを発光する様子の説明図。発光制御処理の一例を示すフローチャート。変形例の監視ユニット２０Ｂが非可視光線ＩＬを発光する様子の説明図。

次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は作業システム１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は監視ユニット２０の構成の概略を示す構成図であり、図３は監視ユニット２０と照射領域Ａを示す外観斜視図である。

作業システム１０は、作業台１２と、ロボット１４と、ロボット制御装置１６と、表示操作パネル１８と、監視ユニット２０とを備える他、図示は省略するが機械部品や電子部品などのワークを供給する供給装置や、ワークを載置するトレイなどを搬送する搬送装置などを備える。

ロボット１４は、例えば作業台１２の上面に配置された垂直多関節型のロボットアームを備える。このロボット１４は、供給装置により供給されたワークをピッキングし、搬送装置により搬送されたトレイ上に整列させてプレースする作業などの所定作業を自動で行う。表示操作パネル１８は、作業者がタッチ操作可能なタッチパネル式の液晶ディスプレイとして設けられており、ロボット１４の作動状況などの各種情報を表示したり、各種設定や各種指示などに関する入力操作を受け付けたりする。監視ユニット２０は、作業台１２の側面などに１以上配置されており、ロボット１４の周辺の所定の監視領域内への物体の侵入を監視する。ロボット制御装置１６は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＨＤＤ、ＲＡＭなどで構成されており、ロボット１４や供給装置、搬送装置などの制御を行ったり、表示操作パネル１８の表示制御や入力制御などを行う。また、ロボット制御装置１６は、監視ユニット２０と通信可能に接続されており、監視ユニット２０が所定の監視領域内への物体の侵入を検知すると、ロボット１４の作動を停止させたり、表示操作パネル１８に警告を表示したり、図示しないスピーカや警告灯などを用いて警告を出力したりする。

監視ユニット２０は、ユニット本体２１と、基板２２と、電波センサ２４と、演算処理部２６と、可視光ＬＥＤ２７と、操作スイッチ２８とを備える。ユニット本体２１は、略直方体状に形成されており、図示しない取付穴を通したネジを作業台１２の側面のネジ穴に締め付けることなどにより固定される。基板２２は、表面に電波センサ２４や可視光ＬＥＤ２７、操作スイッチ２８が配置され、裏面に演算処理部２６が配置されている。

電波センサ２４は、周波数が２４ＧＨｚや７７ＧＨｚなどの所定の周波数帯の電波を送受信するためのアンテナ２５を有する。電波センサ２４は、アンテナ２５から所定の照射領域Ａに対して電波を発信し、照射領域Ａ内の物体に当たって反射した電波をアンテナ２５で受信することにより、物体の有無を検知可能である。本実施形態では、アンテナ２５（電波センサ２４）が略矩形状に構成されており、アンテナ２５から照射される電波の照射領域Ａは略四角錐台状（テーパ状）の領域となる（図３参照）。演算処理部２６は、電波センサ２４からの検知信号や演算処理の結果などをロボット制御装置１６に出力したり、ロボット制御装置１６からの指示信号を入力したりする。例えば、電波センサ２４は、ＦＭ－ＣＷ方式により検知した物体までの距離を演算処理部２６が演算処理し、その結果を出力する。

可視光ＬＥＤ２７は、照射領域Ａの外縁に沿って直線状の可視光線ＶＬを発光するものである。この可視光ＬＥＤ２７は、アンテナ２５の四隅の近傍となる位置に計４個配置されている（図３参照）。各可視光ＬＥＤ２７は、略四角錐台状の照射領域Ａの外縁の角度（照射角度）に沿う角度で可視光線ＶＬを発光するように光軸が固定された状態で、基板２２に配置されている。操作スイッチ２８は、ユニット本体２１の前面に作業者が操作可能に配置され、作業者に押される度に可視光ＬＥＤ２７の発光のオンオフを切り替えるように構成されている。このため、監視ユニット２０は、ロボット１４が所定作業中であるか否かに拘わらず、操作スイッチ２８の操作により可視光ＬＥＤ２７が発光可能となる。勿論、監視ユニット２０は、ロボット１４の周辺の監視領域を監視するものであり、通常はロボット１４の所定作業中に作業者が監視領域内に侵入して操作スイッチ２８を操作することはなく、可視光ＬＥＤ２７の発光のオンオフが切り替えられることはない。

次に、作業者が監視ユニット２０を設置する際の作業工程を説明する。図４は監視ユニット設置工程の一例を示す工程図である。図示するように、監視ユニット設置工程では、まず、作業者が監視ユニット２０を作業台１２に仮位置で取り付ける（Ｓ１００）。例えば、監視ユニット２０のネジの取付穴が長穴として形成されているために左右方向などに位置調整可能な場合、作業者は、その長穴の略中心でネジを仮締めすることにより仮位置で取り付けるものなどとする。次に、作業者は操作スイッチ２８の操作により発光を指示することで可視光ＬＥＤ２７を発光させる（Ｓ１１０）。

図５は監視ユニット２０が可視光線ＶＬを発光する様子の説明図である。図示するように、各可視光ＬＥＤ２７は、アンテナ２５から略四角錐台状（テーパ状）に照射される電波の照射領域Ａの外縁に沿って、それぞれ可視光線ＶＬを発光する。このため、作業者は、可視光線ＶＬを視認することで照射領域Ａの外縁即ち監視ユニット２０の監視領域を確認することができる。

次に、作業者は、可視光線ＶＬを見て照射領域Ａを確認しながら監視ユニット２０の位置を調整する（Ｓ１２０）。例えば、図５の斜線領域を照射領域Ａに含めたい場合、作業者は監視ユニット２０の位置を図中右側に調整することになる。なお、監視ユニット２０の位置の調整は、左右方向だけでなく上下方向に調整可能であってもよい。このようにして必要な監視領域を監視できるように、作業者が監視ユニット２０の位置を調整すると、作業者はネジを本締めすることにより監視ユニット２０を作業台１２に固定する（Ｓ１３０）。続いて、作業者は、操作スイッチ２８の操作により発光停止を指示することで可視光ＬＥＤ２７からの発光を停止させて（Ｓ１４０）、監視ユニット設置工程を完了する。

ここで、本実施形態の構成要素と本開示の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のロボット１４がロボットに相当し、監視ユニット２０が監視ユニットに相当し、電波センサ２４が電波センサに相当し、演算処理部２６が監視制御部に相当し、可視光ＬＥＤ２７が発光部に相当し、操作スイッチ２８が入力部に相当する。

以上説明した監視ユニット２０は、照射領域Ａの外縁に沿って光を発光する可視光ＬＥＤ２７が、ロボット１４が所定作業中であるか否かに拘わらず、作業者の操作スイッチ２８の操作により発光する。このため、作業者は、監視ユニット２０の設置時に可視光線ＶＬを見て照射領域Ａの外縁を確認しながら、必要な監視領域に照射領域Ａが確実に一致するように監視ユニット２０の位置を容易に調整することができる。

また、作業者は、操作スイッチ２８の操作により可視光ＬＥＤ２７を速やかに発光させるから、監視ユニット２０の位置調整の作業性を向上させることができる。また、作業者は、監視ユニット２０の位置調整の作業が終了すれば、発光を速やかに停止させることができる。このため、監視ユニット２０の設置時など位置調整が必要な場合にのみ監視ユニット２０から発光させ、ロボット１４の所定作業中は発光を停止させることができる。したがって、ロボット１４の周辺で作業を行う作業者が光を煩わしいと感じるのを防止すると共に、必要な場合にのみ発光することで省エネルギ化を図ることができる。

また、可視光ＬＥＤ２７は、電波センサ２４が配置される基板２２上に、照射領域Ａの外縁に合わせた角度で光を発光するように配置されているから、可視光ＬＥＤ２７と電波センサ２４とを同一基板上に配置したコンパクトな構成とすることができる。

また、可視光ＬＥＤ２７が発光する可視光線ＶＬにより、作業者は照射領域Ａを目視で容易に確認することができるから、監視領域をさらに容易且つ確実に設定可能とすることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明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、操作スイッチ２８の操作により発光のオンオフを切り替えたが、これに代えてあるいは加えて、監視ユニット２０の演算処理部２６などの監視制御部から出力される信号により切り替えてもよい。図６は、発光制御処理の一例を示すフローチャートであり、演算処理部２６により実行されるものとする。

この発光制御処理では、演算処理部２６は、まず、可視光ＬＥＤ２７が発光中であると判定するか（Ｓ２００）、ロボット制御装置１６からの発光指示を受信したと判定するのを待つ（Ｓ２１０）。例えば、ロボット制御装置１６は、表示操作パネル１８に可視光ＬＥＤ２７の発光操作画面を表示して発光のオンオフの操作を受け付け、受け付けた操作に基づいて発光指示または発光停止指示を演算処理部２６に送信するものとする。また、この発光操作画面では、複数の可視光ＬＥＤ２７を一括してオンオフの切り替え操作が可能としてもよい。こうすれば、複数の監視ユニット２０の可視光ＬＥＤ２７を一々操作する必要がないから、位置調整の作業性を向上させることができる。演算処理部２６は、Ｓ２１０でロボット制御装置１６からの発光指示を受信したと判定すると、可視光ＬＥＤ２７を発光すると共に（Ｓ２２０）、図示しないタイマにより可視光ＬＥＤ２７の発光時間の計測を開始する（Ｓ２３０）。

演算処理部２６は、Ｓ２００で可視光ＬＥＤ２７が発光中であると判定するか、Ｓ２３０で可視光ＬＥＤ２７の発光時間の計測を開始すると、ロボット制御装置１６から発光停止指示を受信するか（Ｓ２４０）、発光時間が所定時間以上経過するのを待つ（Ｓ２５０）。なお、所定時間は、作業者により監視ユニット２０の位置調整に必要な時間に応じて、数分から数十分程度の時間に定められている。演算処理部２６は、Ｓ２４０，Ｓ２５０で発光停止指示を受信しておらず、所定時間以上経過していないと判定すると、Ｓ２００に戻る。一方、演算処理部２６は、発光停止指示を受信するか、可視光ＬＥＤ２７の発光時間が所定時間以上経過すると、可視光ＬＥＤ２７の発光を停止して（Ｓ２６０）、Ｓ２００に戻る。このように、演算処理部２６により可視光ＬＥＤ２７の発光のオンオフを切り替えることができる。また、この変形例では、所定時間が経過した所定タイミングで可視光ＬＥＤ２７の発光を停止するから、作業者が停止指示を忘れていても発光を停止させることが可能となり、より確実に省エネルギ化を図ることができる。

変形例では、発光時間が所定時間以上経過すると可視光ＬＥＤ２７の発光を停止したが、これに限られず、ロボット制御装置１６からの発光停止指示に基づいて発光を停止し、発光時間の計測を行わなくてもよい。あるいは、発光時間が所定時間以上経過すると発光を停止し、ロボット制御装置１６が発光停止指示を送信しなくてもよい。また、演算処理部２６が発光時間を計測するものに限られず、ロボット制御装置１６が監視ユニット２０に発光指示を送信してからの時間を計測し、所定時間以上経過すると発光停止指示を送信するものとしてもよい。また、上述した実施形態においても、操作スイッチ２８をタイマ付きのスイッチとして、操作スイッチ２８の操作により可視光ＬＥＤ２７の発光を開始してから所定時間以上経過すると消灯するように構成してもよい。

上述した実施形態では、可視光ＬＥＤ２７と電波センサ２４とを同一基板上に配置するものとしたが、これに限られず、別々の基板上に配置するものとしてもよい。

上述した実施形態では、可視光ＬＥＤ２７を矩形状の電波センサ２４の四隅に１つずつ計４つ設けたが、これに限られず、矩形状の電波センサ２４の１の対角線上となる隅の位置に１つずつ計２つ設けてもよいし、隅の位置に限られず辺上の位置に設けてもよい。また、電波センサ２４は、矩形状に限られず円形状としてもよく、円周を四等分した位置に可視光ＬＥＤ２７を計４つ設けてもよいし、円周を三等分した位置に可視光ＬＥＤ２７を計３つ設けてもよい。また、可視光ＬＥＤ２７は、５以上の複数設けられていてもよい。

上述した実施形態では、可視光ＬＥＤ２７が直線状の可視光線ＶＬを発光したが、これに限られず、面状の可視光線を発光してもよい。

上述した実施形態では、監視ユニット２０の設置時の位置調整を行う場合を例示して説明したが、これに限られず、監視ユニット２０の設置後に例えばロボット１４の停止時などに監視ユニット２０の位置調整や監視領域の確認を行う場合に適用してもよい。

上述した実施形態では、監視ユニット２０が、可視光線ＶＬを発光する可視光ＬＥＤ２７を備えたが、これに限られず、非可視光を発光する非可視光ＬＥＤ２７Ｂを備えてもよい。図７は、変形例の監視ユニット２０Ｂが非可視光線ＩＬを発光する様子の説明図である。非可視光ＬＥＤ２７Ｂは、可視光線ＶＬに代えて、例えば赤外線などの非可視光線ＩＬを発光する点を除いて、可視光ＬＥＤ２７と同じ位置に同様に配置されている。

この変形例では、作業者は、例えばタブレット３０などの携帯端末で非可視光線ＩＬを確認する。タブレット３０は、表示操作パネル３２と、非可視光カメラとしての赤外線カメラ３４と、表示操作パネル３２への画像表示や表示操作パネル３２に対する入力操作などを制御する表示操作制御部３６とを備える。図示するように、タブレット３０は、赤外線カメラ３４で撮像された画像を表示操作パネル３２に表示する。これにより、作業者は、非可視光ＬＥＤ２７Ｂが発光する非可視光線ＩＬを視認することができるから、照射領域Ａの外縁即ち監視ユニット２０Ｂの監視領域を確認することができる。なお、タブレット３０が、赤外線カメラ３４とは別に可視光を撮像する通常のカメラ（可視光カメラ）を備え、通常のカメラで撮像した監視ユニット２０Ｂの画像に、非可視光線ＩＬの画像を重ねて表示操作パネル３２へ表示してもよい。また、タブレット３０などの携帯端末に表示するものに限られず、メガネのレンズをディスプレイとするメガネ型ディスプレイや作業者の頭部に装着するヘッドマウントディスプレイなどに表示してもよい。これらのディスプレイに表示する場合、作業者が携帯端末を保持する必要がないから、位置調整の作業性を向上させることができる。

このように、監視ユニット２０Ｂが非可視光を発光する場合、作業者が光を煩わしいと感じるのを確実に防止することができる。ただし、光を目視できないために、監視ユニット２０Ｂの位置調整をした後に作業者が操作スイッチ２８の操作を忘れる可能性がより高いものとなる。このため、図６の発光制御処理で説明したように、発光時間の経過により非可視光ＬＥＤ２７Ｂの発光を停止することが望ましい。これにより、非可視光ＬＥＤ２７Ｂの発光を確実に停止させて省エネルギ効果を高めることができる。

上述した実施形態や変形例では、ロボット１４が所定作業中であるか否かに拘わらず可視光ＬＥＤ２７や非可視光ＬＥＤ２７Ｂが発光可能としたが、これに限られず、ロボット１４が所定作業中でない場合に発光可能とし、ロボット１４が所定作業中である場合に発光不能としてもよい。例えば、演算処理部２６がロボット制御装置１６との通信によりロボット１４の作業状態の情報を取得し、ロボット１４が所定作業中であれば操作スイッチ２８から発光指示が入力されても発光しないようにしたり、発光中にロボット１４が所定作業を開始すれば発光を停止するものなどとしてもよい。

ここで、本開示の監視ユニットは、以下のように構成してもよい。例えば、本開示の監視ユニットにおいて、前記入力部は、作業者により前記発光指示と発光停止の指示との入力操作が可能な操作スイッチであるものとしてもよい。こうすれば、作業者は、電波センサの照射領域を確認する際に、操作スイッチの操作により速やかに発光部から発光させることができるから、監視ユニットの位置調整の作業性を向上させることができる。また、監視ユニットの位置調整の作業が終了すれば、作業者は発光部からの発光を速やかに停止させることができるから、作業者が光を煩わしいと感じるのを防止すると共に省エネルギ化を図ることができる。

本開示の監視ユニットにおいて、前記監視制御部は、前記入力部を兼ねており、前記ロボットの制御部との通信を介して前記発光指示が入力され、前記発光指示に基づいて前記発光部が発光した後の所定タイミングで前記発光部の発光を停止させるものとしてもよい。こうすれば、作業者は、電波センサの照射領域を確認する際に、ロボットの作動制御部に対する操作入力により発光部を発光させることができる。また、監視制御部が所定タイミングで発光部の発光を停止させるため、作業者が停止指示を忘れていても発光を停止させることが可能となり、省エネルギ化を図ることができる。なお、所定タイミングは、例えば、ロボットの制御部との通信を介して発光の停止指示が入力されたタイミングや、発光部が発光してから所定時間が経過したタイミングなどとすることができる。

本開示の監視ユニットにおいて、前記発光部は、前記電波センサが配置される基板上に、前記照射領域の外縁に合わせた角度で光を発光するように配置されているものとしてもよい。こうすれば、発光部と電波センサとを同一基板上に配置したコンパクトな構成で、監視領域を作業者に容易且つ確実に設定可能とすることができる。

本開示の監視ユニットにおいて、前記発光部は、可視光を発光するものであるものとしてもよい。こうすれば、作業者が電波センサの照射領域を目視で容易に確認することができるから、監視領域をさらに容易且つ確実に設定可能とすることができる。

本発明は、ロボットの周辺を監視する監視ユニットの技術分野などに利用可能である。

１０作業システム、１２作業台、１４ロボット、１６ロボット制御装置、１８表示操作パネル、２０，２０Ｂ監視ユニット、２１ユニット本体、２２基板、２４電波センサ、２５アンテナ、２６演算処理部、２７可視光ＬＥＤ、２７Ｂ非可視光ＬＥＤ、２８操作スイッチ、３０タブレット、３２表示操作パネル、３４赤外線カメラ、３６表示操作制御部、Ａ照射領域、ＶＬ可視光線、ＩＬ非可視光線。

Claims

所定作業を行うロボットの周辺を監視する監視ユニットであって、
所定の照射領域に電波を照射し、物体で反射された電波を受信して該物体を検知する電波センサと、
前記ロボットの制御部との通信を介して前記電波センサの検知信号を出力する監視制御部と、
前記照射領域の外縁に沿って光を発光する発光部と、
作業者による前記発光部の発光指示が入力される入力部と、
を備え、
前記監視制御部は、前記ロボットの制御部との通信を介して前記ロボットの作業状態の情報を取得し、前記ロボットが前記所定作業中でない場合に前記発光部を発光可能とし、前記ロボットが前記所定作業中である場合に前記発光部を発光不能とする
監視ユニット。
請求項１に記載の監視ユニットであって、
前記入力部は、作業者により前記発光指示と発光停止の指示との入力操作が可能な操作スイッチである
監視ユニット。
請求項１または２に記載の監視ユニットであって、
前記監視制御部は、前記入力部を兼ねており、前記ロボットの制御部との通信を介して前記発光指示が入力され、前記発光指示に基づいて前記発光部が発光した後の所定タイミングで前記発光部の発光を停止させる
監視ユニット。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の監視ユニットであって、
前記発光部は、前記電波センサが配置される基板上に、前記照射領域の外縁に合わせた角度で光を発光するように配置されている
監視ユニット。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の監視ユニットであって、
前記発光部は、可視光を発光するものである
監視ユニット。