JP7384685B2 - 無線操作支援システムおよび無線操作支援機能付き操作スイッチユニット - Google Patents

Description

本発明は、無線操作支援システムおよび無線操作支援機能付き操作スイッチユニットに関する。

国際公開第２０１６/１８１７３４号パンフレットには、非常停止端末（２００）とスタッカクレーン（３０）の制御装置（１００）との間で無線通信を行う自動運転機器システムが記載されている（段落［００１０］および図１、図２参照）。同パンフレットによれば、第一通信部（２２１）と制御装置（１００）は通常運転時には常時通信状態にあり、非常停止ボタン（２１０）が押されると、第一通信部（２２１）とスタッカクレーン（３０）の制御装置（１００）との間の無線通信の状態が変更され、制御装置（１００）によりスタッカクレーン（３０）の動力回路が遮断されて、スタッカクレーン（３０）が停止すると記載されている（段落［００１０］、［００１６］、［００６８］～［００７０］、［００７３］、［０１２１］～［０１２３］および図２、図３、図８参照）。

一方、特開２０１９－１０２８３８号公報には、無線端末（２）により無線操作可能な非常停止スイッチ（５２）が記載されている（段落［００３２］および図１０参照）。非常停止スイッチ（５２）は、当該非常停止スイッチ（２）を作動させる電磁ソレノイドからなるアクチュエータ（１１）を有している（段落［００２８］および図１０参照）。ロボット（Ｒ）の稼動中に操作者により無線端末（２）のボタン（２０）が押し込み操作されると、無線端末（２）から操作信号が送信され、これをロボット（Ｒ）側の非常停止スイッチ（５２）が受信し、これにより、非常停止スイッチ（２）のアクチュエータ（１１）が駆動されて非常停止スイッチユニット（２）の押しボタンが押し込まれ、その結果、ロボット（Ｒ）が非常停止するようになっている（段落［００３２］参照）。

上記国際公開第２０１６/１８１７３４号パンフレットに記載のものでは、非常停止端末（２００）と制御装置（１００）の間の無線通信状態が常時継続して行われることを前提としており、外部からのノイズの影響等により非常停止端末（２００）および制御装置（１００）間で通信不良が発生した場合については、上記公報には記載されていない。

一方、上記特開２０１９－１０２８３８号公報の段落［００３４］には、無線端末（２）を操作した場合だけ非常停止スイッチユニット（５２）と通信できればよく、無線端末（２）は非常停止スイッチユニット（５２）と常時通信しておく必要はない（また通信の双方向性を担保する必要もない）と記載されており、よって、当該公報には、無線端末（２）および非常停止スイッチユニット（５２）間で通信不良が発生した場合については記載されていない。なお、当該公報には、複数の無線端末間で無線通信不可の際に無線端末の表示部にアラーム表示する点について記載されているだけである（段落［００３０］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、無線操作支援システムまたは無線操作支援機能付き操作スイッチユニットにおいて、通信不良や機器の状態低下が発生した場合でも、装置を安全に制御できるようにするとともに、操作スイッチの操作支援を行えるようにすることにある。

本発明に係る無線操作支援システムは、装置の側に設けられるとともに、操作者により押込み操作可能な操作ボタンを有し、装置を操作するための操作スイッチと、操作スイッチを無線により操作支援する無線端末と、操作スイッチおよび無線端末間の通信状態、または、操作スイッチおよび無線端末の状態を監視する監視部と、監視部による監視の結果、操作スイッチおよび無線端末間で通信不良が発生したとき、または、操作スイッチもしくは無線端末の状態低下が発生したときに、操作スイッチの操作ボタンを操作者によらずに押込み操作させる作動部とを備えている。ここで、「通信不良」とは、無線の電波強度の低下、外部からのノイズの影響や電波の干渉・減衰等による電波障害、ビットエラーやプログラムエラー等による通信エラー等を含む。また、「状態低下」とは、操作スイッチまたは無線端末の故障（各機器のハードウエア上およびソフトウエア上の欠陥や不具合等を含む）やバッテリー切れ等による動作状態または機能の低下を含む。

本発明によれば、装置の側に設けられた操作スイッチは、操作者により押込み操作可能な操作ボタンを有しているとともに、無線端末により無線操作されるようになっており、操作スイッチが操作されることで装置が操作される。このとき、操作スイッチおよび無線端末間の通信状態、または、操作スイッチおよび無線端末の状態は、監視部により監視される。そして、監視部による監視の結果、操作スイッチおよび無線端末間で通信不良が発生したとき、または、操作スイッチもしくは無線端末の状態低下が発生したとき、操作スイッチの操作ボタンは、操作者によらずに作動部により押込み操作される。

このように本発明によれば、操作スイッチおよび無線端末間の通信不良や、操作スイッチまたは無線端末の状態低下が発生した場合でも、操作スイッチを作動部により操作でき、これにより、通信不良の発生時や機器の状態低下時に操作スイッチが手操作以外の方法で操作できなくなる事態の発生を回避でき、装置を安全に制御できるようになるので、装置の安全性を向上できる。しかも、本発明によれば、無線端末で操作スイッチを操作することにより装置を操作するので、手操作以外の方法で操作スイッチを操作することができ、操作スイッチの操作支援を行える。

本発明においては、監視部が操作スイッチおよび無線端末間の無線の電波強度を監視している。この場合には、たとえば、操作スイッチ側または無線端末側の受信側電波強度を監視するようにすればよい。

本発明においては、操作スイッチおよび無線端末間の通信が冗長化されている。この場合には、たとえば、無線接続時のチャンネル数を複数にして冗長化するようにすればよい。冗長化によって、無線接続の確実性を向上できる。

本発明においては、操作スイッチが非常停止スイッチである。

本発明に係る無線操作支援機能付き操作スイッチユニットは、装置に設けられるとともに、操作者により押込み操作可能かつ無線により押込み操作可能な操作ボタンを有し、装置を操作するための操作スイッチと、操作スイッチの通信不良が発生したとき、または、操作スイッチの状態低下が発生したときに、操作スイッチの操作ボタンを操作者によらずに押込み操作させる作動部とを備えている。

本発明によれば、装置に設けられた操作スイッチは、操作者により押込み操作可能かつ無線により押込み操作可能な操作ボタンを有しており、操作スイッチが操作されることで装置が操作される。このとき、操作スイッチに対する通信不良の発生時や操作スイッチの状態低下時に、操作スイッチの操作ボタンは操作者によらずに作動部により押込み操作される。

このように本発明によれば、通信不良や機器の状態低下が発生した場合でも、操作スイッチを作動部により操作でき、これにより、通信不良時や機器の状態低下時に操作スイットが手操作以外の方法で操作できなくなる事態の発生を回避でき、装置を安全に制御できるようになるので、装置の安全性を向上できる。しかも、本発明によれば、操作スイッチを無線操作することにより装置を操作するので、手操作以外の方法で操作スイッチを操作することができ、操作スイッチの操作支援を行える。

本発明においては、操作スイッチに対する無線の受信側電波強度を監視する監視部をさらに備えている。

本発明においては、操作スイッチに対する通信が冗長化されている。この場合には、たとえば、無線接続時のチャンネル数を複数にして冗長化するようにすればよい。冗長化によって、無線接続の確実性を向上できる。

本発明においては、操作スイッチが非常停止スイッチである。

以上のように本発明によれば、操作スイッチが、操作者により手操作可能かつ無線操作可能になっており、操作スイッチが操作されることで装置が操作される。この場合において、通信不良や機器の状態低下が発生したとき、操作スイッチは作動部により操作される。これにより、通信不良の発生時や機器の状態低下時に操作スイットが手操作以外の方法で操作できなくなる事態の発生を回避できる。このようにして、装置を安全に制御できるようになるので、装置の安全性を向上できる。しかも、本発明によれば、操作スイッチを無線操作することにより装置を操作するので、手操作以外の方法で操作スイッチを操作することができ、操作スイッチの操作支援を行える。

本発明の一実施例による無線操作支援システムの全体斜視図である。 前記無線操作支援システム（図１）の平面図である。 前記無線操作支援システム（図１）の側面図である。 前記無線操作支援システム（図１）を構成する無線端末の正面概略図である。 前記無線操作支援システム（図１）を構成する非常停止スイッチ（操作スイッチ／無線操作支援機能付き操作スイッチユニット）の縦断面概略図であって、非常停止スイッチの非操作時の状態を示している。 前記非常停止スイッチ（図５）の操作時（手操作時および無線操作時）の状態を示している。 前記無線操作支援システム（図１）の概略ブロック構成図である。 前記無線操作支援システム（図１）の制御フローの一例を示すフローチャートである。 前記非常停止スイッチ（操作スイッチ／無線操作支援機能付き操作スイッチユニット）（図５）の変形例の縦断面概略図であって、非常停止スイッチの非操作時の状態を示している。 前記非常停止スイッチ（図９）の操作時（手操作時および無線操作時）の状態を示している。 前記非常停止スイッチ（操作スイッチ／無線操作支援機能付き操作スイッチユニット）（図５）の別の変形例の縦断面概略図であって、非常停止スイッチの非操作時の状態を示している。 前記非常停止スイッチ（図１１）の操作時（手操作時および無線操作時）の状態を示している。

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８は、本発明の一実施例による無線操作支援システムを説明するための図である。図１ないし図３は無線操作支援システムの全体構成を示し、図４は無線端末を示し、図５および図６は非常停止スイッチの概略構成を示し、図７は当該システムの概略ブロック構成を示し、図８は当該システムの制御フローの一例を示している。なお、図５および図６では、図示の便宜上、ハッチングを省略して示している。

図１ないし図３に示すように、無線操作支援システム１は、ロボット（装置）Ｒを備えている。ロボットＲの近くには作業者（操作者）Ｐが位置しており、ロボットＲは、作業者Ｐと協調して作業を行う協調ロボットである。

ロボットＲは、稼動時には、サブテーブルＴ’上のワークＷ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の上に載置されたトレイｔ内の所定の位置に順次入れていくといった作業を行う。一方、作業者Ｐは、ロボットＲの稼動時には、ワークＷをサブテーブルＴ’上の空いた位置に順次配置していくといった作業を行う。

作業テーブルＴ上には、プログラマブル表示器５０が配置されている。プログラマブル表示器５０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイを有している。テーブルＴの側面たとえば左右の各側面および背面には、それぞれセーフティレーザスキャナ５１が配置されている。各レーザスキャナ５１は、作業者Ｐやその他の人の接近を検知するためのものである。テーブルＴの前面には、ロボットＲを緊急停止させる（操作する）ための非常停止スイッチ（操作スイッチ）／非常停止スイッチユニット（無線操作機能付き操作スイッチユニット）２と、非常停止スイッチ２の送受信部３１とが配置されている。テーブルＴの近傍には、グラフィカルライト５３が設置されている。グラフィカルライト５３は、ロボットアームＲａの先端のハンドが次に移動してくる場所に光を照射することで、作業者ＰにロボットＲ側の予告情報を知らせるためのものである。また、サブテーブルＴ’上には、ワークＷに付されたワーク情報である２次元コードを読み取るための２次元コードスキャナ５４が配置されている。

作業者Ｐの一方の腕の手首には、非常停止スイッチ２を無線操作するための携帯型（ウェアラブル）無線端末４が装着されている。無線端末４は、図４に示すように、作業者Ｐがもう一方の指や手で操作可能な押しボタン４０と、各種表示機能を有する表示部４３と、押しボタン４０から左右側方に延び、作業者Ｐの手首の周りに巻回される左右一対のバンド（装着部）４５とを備えている。

無線端末４のバンド５５は、腕時計のバンドと同様に、一方のバンド４５に複数の小穴４５ａが貫通形成されるとともに、他方のバンド４５には、これらの小穴４５ａに挿入される、腕時計バンドのつく棒に相当する棒状部材（図示せず）が設けられている。なお、面ファスナやその他の係脱手段により双方のバンド４５を係脱自在に構成するようにしてもよい。

非常停止スイッチ２は、図５および図６に示すように、ケース（筐体）２０と、ケース２０の一端側に設けられ、ケース２０に軸方向に移動可能に支持されるとともに、作業者Ｐが押し込み操作（手操作）するための押圧面２１ａを有する非常停止ボタン２１と、非常停止ボタン２１の押圧面２１ａと逆側の裏面に連結され、非常停止ボタン２１の操作に連動して移動するように設けられるとともに、ケース２０の内部において軸方向に延びる軸部２２とを備えている。

軸部２２の先端部は、軸方向に直線状に延びる第１の軸部２２Ａと、第１の軸部２２Ａの先端から軸方向と斜めに交差する方向に延びる第２の軸部２２Ｂと、第２の軸部２２Ｂの先端から第１の軸部２２Ａと平行に延びる第３の軸部２２Ｃとから構成されており、これら第１ないし第３の軸部２２Ａ～２２Ｃは一体に連設されている。この構成により、第１の軸部２２Ａと第２の軸部２２Ｂとの間には段差部２２ｂ_１が形成され、第２の軸部２２Ｂと第３の軸部２２Ｃとの間には段差部２２ｂ_２が形成されている。この例では、段差部２２ｂ_１は単一の傾斜面から構成され、段差部２２ｂ_２は交差する２つの傾斜面から構成されている。

一方、軸部２２の先端部を挟んで第１の接点２８_１および第２の接点２８_２が対向配置されている。第１、第２の接点２８_１、２８_２は、第１の軸部２２Ａおよび第３の軸部２２Ｃの軸方向と直交する方向に移動可能に設けられており、その移動によって接点が切り替わるように構成されている。各接点２８_１、２８_２にはそれぞれ端子片３５_１，３５_２が接続されている。第１の接点２８_１は傾斜面からなる突出部を有しており、当該突出部は軸部２２の段差部２２ｂ_２と当接しつつ係合し得るように設けられている。同様に、第２の接点２８_２は傾斜面からなる突出部を有しており、当該突出部は軸部２２の段差部２２ｂ_１と当接しつつ係合し得るように設けられている。第１の接点２８_１はばね２９_１の弾性反発力により軸部２２の側に向かって付勢されており、同様に、第２の接点２８_２はばね２９_２の弾性反発力により軸部２２の側に向かって付勢されている。

図５に示すように、非常停止スイッチ２の非操作時の状態においては、第１の接点２８_１は、ばね２９_１の弾性反発力により軸部２２の側に伸長しており、突出部が段差部２２ｂ_２と当接しかつ係合していてＯＮ状態にある。これに対して、第２の接点２８_２は、ばね２９_２の弾性反発力に抗してケース２０の側に縮退しており、突出部が第３の軸部２２Ｃの外周面と当接していてＯＦＦ状態にある。このように、第１の接点２８_１がＯＮでかつ第２の接点２８_２がＯＦＦのとき、非常停止スイッチ２の接点はＯＮになる。

図６に示すように、非常停止スイッチ２の操作時（手操作時および無線操作時）の状態においては、第１の接点２８_１は、ばね２９_１の弾性反発力に抗してケース２０の側に縮退しており、突出部が第１の軸部２２Ａの外周面と当接していてＯＦＦ状態にある。これに対して、第２の接点２８_２は、ばね２９_２の弾性反発力により軸部２２の側に伸長しており、突出部が第１の軸部２２Ａの外周面と当接していてＯＮ状態にある。このように、第１の接点２８_１がＯＦＦでかつ第２の接点２８_２がＯＮのとき、非常停止スイッチ２の接点はＯＦＦになる。

非常停止スイッチ２の手操作または無線操作の際には、非常停止スイッチ２は、図５の非操作時の状態から図６の操作時の状態に移行するが、このとき、第１の接点２８_１は段差部２２ｂ_２を乗り越えて第１の軸部２２Ａの外周面と当接し、第２の接点２８_２は段差部２２ｂ_１を経て第１の軸部２２Ａの外周面と当接する。また、非常停止スイッチ２の復帰動作の際には、非常停止スイッチ２は、図６の操作時の状態から図５の非操作時の状態に移行するが、このとき、第２の接点２８_２は段差部２２ｂ_１を乗り越えて第３の軸部２２Ｃの外周面と当接し、第２の接点２８_２は段差部２２ｂ_２と当接して係合する。

非常停止スイッチ２は、さらに、ケース２０の内部に設けられ、非常停止ボタン２１を作動させるための電磁ソレノイド（作動部）３を有している。電磁ソレノイド３は、第１、第２の接点２８_１、２８_２と非常停止ボタン２１との間に配置されており、ソレノイド本体（電磁コイル部）３０を有している。ソレノイド本体３０は、軸部２２を軸方向スライド可能に保持しており、軸部２２を軸方向に移動させるように作用する。電磁ソレノイド３には、電流供給用のリード線３４が接続されている。

軸部２２は、その略中央において外周側に張り出すフランジ部２２ａを有している。一方、ケース２０の内壁面には、内周側に張り出す張出し部２０ａが設けられている。張出し部２０ａは、軸方向に所定の間隔を隔ててフランジ部２２ａに対向配置されている。フランジ部２２ａおよび張出し部２０ａ間には、コイルばね２５が圧縮状態で配設されている。コイルばね２５の一端は、フランジ部２２ａに当接して係止されることで軸部２２の移動とともに移動するようになっている。コイルばね２５の他端は、張出し部２０ａに当接して係止されることでケース２０の側に係止されている。コイルばね２５は、フランジ部２２ａおよび張出し部２０ａに対して弾性反発力を作用させている。この弾性反発力により、軸部２２は、非常停止スイッチ２の接点をＯＦＦにする側（すなわち、非常停止ボタン２１のＯＮ状態からＯＦＦ状態の側）に付勢されている。

この例では、図５に示す非常停止スイッチ２の非操作時（操作前）においては、コイルばね２５は張出し部２０ａおよびフランジ部２２ａ間で最大圧縮された状態におかれており、コイルばね２５の弾性反発力は最大であって、最大の弾性エネルギーを保有している。これに対して、図６に示す非常停止スイッチ２の操作時（操作後）においては、コイルばね２５は図５の状態から軸方向に伸びていて、コイルばね２５の弾性反発力は減少しており、コイルばね２５が保有する弾性エネルギーも減少している。

また、軸部２２は、非常停止ボタン２１の近傍において外周側に突出する突部２２ｂを有している。突部２２ｂは縦断面が台形形状をしており、一対の傾斜面を有している。一方、ケース２０の内部には、一対の係合部材２６が設けられている。各係合部材２６は、突部２２ｂの各傾斜面と係合し得る一対の傾斜面を有している。各係合部材２６は、ケース２０の内部に配設されたばね２７の弾性反発力により、対応する各突部２２ｂの側に付勢されている。図５に示す非操作時の状態では、突部２２ｂの図示右側の傾斜面に係合部材２６の図示左側の傾斜面が係合しており、図６に示す操作時の状態では、突部２２ｂの図示左側の傾斜面に係合部材２６の図示右側の傾斜面が係合している。このように、非常停止ボタン２１が押し込まれるためには、軸部２２の各突部２２ｂがそれぞれ対応する係合部材２６を確実に乗り越える必要があり、したがって、これら突部２２ｂ、係合部材２６およびばね２７により、非常停止ボタン２１が確実に操作されない限り接点がＯＮからＯＦＦに移行しないようになっている。

なお、ケース２０において、電磁ソレノイド３、コイルばね２５、軸部２２の突部２２ｂおよび係合部材２６が収容された部分は操作部２０Ａに相当しており、第１、第２の接点２８_１、２８_２が収容された部分は接点部（コンタクト部）２０Ｂに相当している。操作部２０Ａの一端側に非常停止ボタン２１が配置され、他端側に接点部２０Ｂが配置されている。

次に、無線操作支援システム１の概略ブロック構成を図７に示す。
同図に示すように、当該システム１は、ロボットコントローラ１０１を有している。ロボットコントローラ１０１は、ＣＰＵおよびメモリを備えており、メモリには、ロボットＲの制御プログラムが格納されている。ロボットコントローラ１０１には、プログラマブル表示器５０、レーザスキャナ（ＬＳ）５１、２次元コードスキャナ５４、アクチュエータやモータを含むロボット駆動部１０２、グラフィカルライト５３、非常停止ランプ／ブザー１０３、および各種表示を行う表示部１０４が接続されている。

図７に示すように、無線端末４は、無線モジュール４Ａを有しており、無線モジュール４Ａは、ＣＰＵおよびメモリを含む制御部４４と、これに接続され、無線で通信を行うための送受信部４１とを有している。制御部４４は、さらに、無線による通信時にたとえば受信側電波強度を監視する電波強度監視部４２と、表示部４３と、押しボタン４０とが接続されている。

送受信部４１は、押しボタン４０が押し込まれた際に、非常停止スイッチ２を無線で操作するための非常停止（操作）信号を送信するためのものであり、また、非常停止スイッチ２から送信されてきた信号を受信するためのものであり、非常停止スイッチ２に対して無線で通信可能に設けられている。表示部４３は、押しボタン４０を押した際の照光（たとえば点灯）表示や、電波強度のレベルの表示、バッテリー切れの際や無線通信不可時のアラーム表示等を行うためのものである。

図７に示すように、非常停止スイッチ２は、ＣＰＵおよびメモリを含む制御部３３と、これに接続され、無線端末４との間で無線で通信を行うための送受信部３１と、無線による通信時にたとえば受信側電波強度を監視する電波強度監視部３２と、非常停止スイッチ２を作動させるための電磁ソレノイド（作動部）３と、非常停止ボタン２１とを有している。非常停止スイッチ２は、この例では、ロボットＲの電源回路に組み込まれている。

なお、本実施例で用いられる無線の種類としては、たとえば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）通信、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）通信、ＺＩＧＢＥＥ（登録商標）通信、Ｗｉ-Ｆｉ（登録商標）通信、ＷｉＭＡＸ（登録商標）通信、赤外線通信等がある。

次に、無線操作支援システム１において、非常停止スイッチ２に対する無線操作および無線操作支援の制御フローについて、図８を用いて説明する。
プログラムがスタートすると、無線端末４側のステップＴ１および非常停止スイッチ２側のステップＳ１において、無線端末４および非常停止スイッチ２間でペアリング処理が行われる。ここで、「ペアリング処理」とは、複数の機器間、この例では、無線端末４および非常停止スイッチ２間の無線通信において１対１の対応付けがなされた接続を確立するための処理をいう。

このペアリング処理の際には、無線端末４のメモリに記憶されていた無線端末４のＩＤデータが送受信部４１から送信され、送信された無線端末４のＩＤデータは、非常停止スイッチ２の送受信部３１で受信されるとともに、非常停止スイッチ２のメモリに記憶される。このようにして、無線端末４および非常停止スイッチ２間のペアリング処理が完了する。

ペアリング処理後は、無線端末４および非常停止スイッチ２は常時通信状態におかれている。また、ペアリング処理後の無線端末４および非常停止スイッチ２間の通信においては、送信側は、送信側のＩＤデータと受信側のＩＤデータを対にしたペアリングデータを通信データのヘッダまたはフッタに付けて送信を行うようにし、これに対して、受信側は、受信された通信データのヘッダまたはフッタに付されたペアリングデータがメモリに格納されているＩＤデータと一致する場合に限って受信するようにする。また、受信側は、通信データの受信後、送信側に向けて受信確認信号を送信するようにする。

一方、ロボットＲ側のステップＣ１において、ロボットＲの運転が開始される。ロボットＲの稼動時には、ロボットＲは、コントローラ１０１に格納された制御プログラムにしたがって運転される。作業者Ｐは、所定の手順にしたがってワークＷをサブテーブルＴ’上に載せる等の作業を行って、ロボットＲと協調作業を行う。

次に、無線端末４側のステップＴ２および非常停止スイッチ２側のステップＳ２において、通信の電波強度が所定の閾値より大きいか否かが判断される。ペアリング処理後、無線端末４側では電波強度監視部４２が、また非常停止スイッチ２側では電波強度監視部３２がそれぞれ通信の電波強度を監視している。これにより、無線端末４、非常停止スイッチ２のいずれか一方または双方の機器での電波強度の低下による通信不良の発生に対処できるようにしている。なお、ここで用いられる電波強度としては、たとえば、通信時における受信側電波強度が用いられる。また、閾値の値は、使用される無線の種類等に応じて適宜設定される。

無線端末４側のステップＴ２において、電波強度が所定の閾値より大きいと判断されれば、ステップＴ３に移行する。ステップＴ３では、操作者Ｐにより無線端末４の押しボタン４０がＯＮされるのを待つ。押しボタン４０がＯＮされなければ、プログラムは再びステップＴ２に戻り、ステップＴ２～Ｔ３の処理を繰り返す。

ステップＴ３において、押しボタン４０がＯＮされれば、ステップＴ４に移行する。ステップＴ４では、無線端末４の送受信部４１から非常停止信号が送信される。なお、この送信時には、たとえば、無線端末４の複数のチャンネル（ここではチャンネルｎ_１、ｎ_２、ｎ_３）から送信を行うとともに、各チャンネルからの信号を冗長化するようにしてもよい。各信号は論理和回路に入力されており、そのため、少なくともいずれか一の信号が入力されれば、無線端末４から非常停止信号が出力されるようになっている。ステップＴ４での処理後、プログラムはステップＴ２に戻る。

一方、非常停止スイッチ２側のステップＳ２において、電波強度が所定の閾値より大きいと判断されれば、ステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、非常停止信号が受信されるのを待つ。非常停止信号が受信されなければ、プログラムは再びステップＳ２に戻り、ステップＳ２～Ｓ３の処理を繰り返す。

ステップＳ３において、非常停止信号が受信されれば、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、非常停止スイッチ２のソレノイド３に電流を供給してソレノイド３をＯＮにする。すると、非常停止スイッチ２において軸部２２がソレノイド３側に引き込まれ、その結果、図５→図６に示すように、非常停止ボタン２１が押し込まれて、第１、第２の接点２８_１、２８_２が切り替わり、非常停止スイッチ２の接点がＯＮからＯＦＦになる（ステップＳ５参照）。このとき、非常停止スイッチ２は、操作者Ｐにより手操作された場合と同様に、押しボタン２１が押し込まれた状態になっている。

これにより、ロボットＲ側のステップＣ２において、ロボットＲへの電源供給が遮断されて、ロボットＲの運転が停止する。次に、非常停止スイッチ２側のステップＳ６において、非常停止スイッチ２の復帰処理がなされる。この場合には、操作者Ｐが非常停止ボタン２１を手前側に引っ張ることにより、非常停止スイッチ２の接点がＯＦＦからＯＮに切り替わる。一方、ロボットＲ側のステップＣ３では、操作者Ｐが安全確認を行った後、ロボットＲの運転が再開される。また、非常停止スイッチ２においては、ステップＳ６の処理後、プログラムはステップＳ２に戻り、ステップＳ２～Ｓ６の処理を繰り返す。

一方、無線端末４側のステップＴ２および非常停止スイッチ２側のステップＳ２において、電波強度が所定の閾値以下と判断されれば、ステップＳ４に移行し、その後、非常停止信号を受信した場合と同様の処理を行う。すなわち、非常停止スイッチ２のソレノイド３に電流を供給しソレノイド３をＯＮにすることによって、軸部２２の移動により非常停止ボタン２１を押し込む。これにより、第１、第２の接点２８_１、２８_２が切り替わり、非常停止スイッチ２の接点がＯＮからＯＦＦになる（ステップＳ５参照）。このとき、非常停止スイッチ２は、操作者Ｐにより手操作された場合と同様に、押しボタン２１が押し込まれた状態になっている。

このように本実施例によれば、電波強度の低下による通信不良が発生した場合でも、非常停止スイッチ２をソレノイド３により作動でき、これにより、通信不良の発生時に非常停止スイッチ２が手操作以外の方法で操作できなくなる事態の発生を回避でき、その結果、ロボットＲを安全に制御できるようになるので、システム全体の安全性を向上できる。しかも、本実施例によれば、無線端末４で非常停止スイッチ２を操作することによりロボットＲを操作するので、手操作以外の方法で非常停止スイッチ２を操作することができ、非常停止スイッチ２の操作支援を行える。

また、本実施例によれば、各電波強度監視部３２、４２により無線の電波強度を監視するようにしたので、無線端末４および非常停止スイッチ２間の無線通信の双方向性を担保できる。さらに、本実施例によれば、無線端末４および非常停止スイッチ２間の通信を冗長化することによって、無線接続の確実性を向上できる。

〔第１の変形例〕
前記実施例では、無線端末４および非常停止スイッチ２において、両機器間の通信状態を監視して通信不良を検出するのに、通信時の受信側電波強度を監視するようにした例を示したが、これ以外に、あるいは、これに加えて、外部からのノイズの影響や電波の干渉・減衰等による電波障害、ビットエラーやプログラムエラー等による通信エラー等の有無を監視するようにしてもよく、また、無線端末４および非常停止スイッチ２の故障（各機器のハードウエア上およびソフトウエア上の欠陥や不具合等を含む）やバッテリー切れ等による動作状態または機能の低下、すなわち、各機器の状態低下の有無を監視するようにしてもよい。これらの場合には、電波強度監視部とは別に、電波障害や通信エラー、機器のバッテリー切れをそれぞれ検知する各種検知部、機器の故障を診断する故障診断部が設けられる。

〔第２の変形例〕
前記実施例では、非常停止スイッチ２がロボットＲの電源回路に組み込まれることにより、非常停止スイッチ２の操作時にロボットＲへの電源供給が遮断されるようにした例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。非常停止スイッチ２をロボットＲのコントローラ１０１に接続することにより、非常停止スイッチ２が非常停止信号を受信して接点がＯＦＦになった際に、コントローラ１０１からロボットＲに対して停止信号を出力するようにしてもよい。この場合には、ロボットＲへの電源供給は維持されたまま、ロボットＲを停止させることができる。

〔第３の変形例〕
図９、図１０は非常停止スイッチ２の変形例の概略構成を示しており、これらの図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。図９は非常停止スイッチ２の非操作時の状態を示し、図１０は非常停止スイッチ２の操作時（手操作時および無線操作時）の状態を示している。

この例では、接点の構成が前記実施例とは異なっている。図９に示すように、軸部２２の先端には、軸部２２とともに移動する可動接点２３が取り付けられ、ケース２０の内壁面には、固定接点２４が固定されており、固定接点２４は可動接点２３に対向配置されている。また、コイルばね２５の弾性反発力により、可動接点２３が固定接点２４から離れる方向（つまり接点開離方向）に常時付勢されている。

この場合においても、無線端末４および非常停止スイッチ２間での通信不良の発生時や機器の状態低下時には、ソレノイド３が駆動されることにより、非常停止スイッチ２の接点がＯＮからＯＦＦに切り替わるようになっている。

〔第４の変形例〕
図１１、図１２は非常停止スイッチ２の別の変形例の概略構成を示しており、これらの図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。図１１は非常停止スイッチ２の非操作時の状態を示し、図１２は非常停止スイッチ２の操作時（手操作時および無線操作時）の状態を示している。

この例では、接点の構成は前記第３の変形例と同様であるが、ソレノイド３の位置が前記実施例および前記第３の変形例とは異なっている。図１１に示すように、軸部２２の凸部２２ｂと係合する一方の係合部材２６’の背面には、軸部２２の軸方向と直交する方向に延びる支軸２６ａの一端が取り付けられており、支軸２６ａはばね２７’を挿通して延びている。支軸２６ａの他端には、ソレノイド３が設けられており、支軸２６ａはソレノイド３にスライド可能に支持されている。

この場合には、図１１に示す状態において、操作者Ｐが無線端末４の押しボタン４０をＯＮすることにより、ソレノイド３に電流が供給されると、ソレノイド３に支持された支軸２６ａがソレノイド３側に引き込まれ、それに伴って、係合部材２６’が軸部２２の凸部２２ｂから離れようとする。このとき、軸部２２はばね２５の弾性反発力により図示右側に付勢されているので、軸部２２ｂの各凸部２２ｂは係合部材２６、２６’を乗り越えて図示右側に移動する。その結果、図１２に示すように、可動接点２３が固定接点２４から開離して接点がＯＮからＯＦＦに移行する。

この場合においても、無線端末４および非常停止スイッチ２間での通信不良の発生時や機器の状態低下時には、ソレノイド３が駆動されることにより、非常停止スイッチ２の接点がＯＮからＯＦＦに切り替わるようになっている。

〔第５の変形例〕
前記実施例では、非常停止スイッチにより操作される装置として、協調ロボットを例にとって説明したが、本発明は、協調ロボット以外の産業用ロボットにも適用可能である。また、ロボットとしては、垂直多関節ロボットに限定されるものではなく、スカラロボットやパラレルリンクロボット等のその他のロボットでもよく、無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）でもよい。さらには、本発明の適用は、ＦＡ（ファクトリーオートメーション）の分野に限らず、たとえばパワーショベル等の特殊車両を含む産業車両や工事車両の分野でもよい。また、前記実施例では、単一のロボットＲを制御する例を示したが、本発明は複数のロボットを制御対象としてもよい。

〔第６の変形例〕
前記実施例では、操作スイッチとして、非常停止スイッチ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はなく、一旦停止等のその他の停止スイッチでもよい。また、速度切り替えによる速度制御等を行うセレクタスイッチやレバースイッチ、カムスイッチ、フットスイッチ等の離散値を扱うスイッチに限らず、ボリュームのような連続値を扱うポテンショメータ（可変抵抗、可変容量等）等でもよい。したがって、無線端末４の送受信部４１から送信される信号は、停止信号に限らず、その他の操作信号全般を含む。

〔第７の変形例〕
前記実施例では、無線端末４として、作業者Ｐが手首に装着することができるリストウォッチ（またはリストバンド）タイプのものを例にとって説明したが、作業者Ｐが身に付ける場所としては、手首に限らず、指（つまり指輪タイプ）でもよく、手の平に装着するタイプでもよい。また、手首のスナップ動作で動作するように加速度センサが内蔵されたものでもよい。さらに、無線端末４としては、これら携帯型（ウエアラブルタイプ）のものに限らない。作業者Ｐの体に装着するためのバンド４５等の装着部がないものでもよい。この場合、無線端末４は、たとえば、作業服のポケット等に収納されたり、また工事現場等に設置される円錐状のロードコーンの先端部等に取り付けられたりして用いられる。あるいは、無線端末４は、ペンダント型の操作端末でもよい。

〔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、製造業や建設、土木の分野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はなく、本発明は、飲食業界や食品業界、医療、流通の分野にも同様に適用できる。これらの分野においても、協調ロボットやその他のロボットが用いられることがあるからである。

本発明は、操作者により手操作可能かつ無線操作可能な操作スイッチを備えた無線操作支援システムおよび無線操作支援機能付き操作スイッチユニットに有用である。

１： 無線操作支援システム

２： 非常停止スイッチ（操作スイッチ）／非常停止スイッチユニット（無線操作機能付き操作スイッチユニット）
３： 電磁ソレノイド（作動部）
３２： 電波強度監視部（監視部）

４： 無線端末
４２： 電波強度監視部（監視部）

Ｒ： ロボット（装置）

Ｐ： 作業者（操作者）

国際公開第２０１６/１８１７３４号パンフレット（段落［００１０］、［００１６］、［００６８］～［００７０］、［００７３］、［０１２１］～［０１２３］および図１～図３、図８参照） 特開２０１９－１０２８３８号公報（段落［００２８］、［００３０］、［００３２］、［００３４］および図１０参照）

Claims (8)

1. 無線操作支援システムであって、
   装置の側に設けられるとともに、操作者により押込み操作可能な操作ボタンを有し、前記装置を操作するための操作スイッチと、
   前記操作スイッチを無線により操作支援する無線端末と、
   前記操作スイッチおよび前記無線端末間の通信状態、または、前記操作スイッチおよび前記無線端末の状態を監視する監視部と、
   前記監視部による監視の結果、前記操作スイッチおよび前記無線端末間で通信不良が発生したとき、または、前記操作スイッチもしくは前記無線端末の状態低下が発生したときに、前記操作スイッチの前記操作ボタンを操作者によらずに押込み操作させる作動部と、
   を備えた無線操作支援システム。
2. 請求項１において、
   前記監視部が、前記操作スイッチおよび前記無線端末間の無線の電波強度を監視している、
   ことを特徴とする無線操作支援システム。
3. 請求項１において、
   前記操作スイッチおよび前記無線端末間の通信が冗長化されている、
   ことを特徴とする無線操作支援システム。
4. 請求項１において、
   前記操作スイッチが非常停止スイッチである、
   ことを特徴とする無線操作支援システム。
5. 無線操作支援機能付き操作スイッチユニットであって、
   装置に設けられるとともに、操作者により押込み操作可能かつ無線により押込み操作可能な操作ボタンを有し、前記装置を操作するための操作スイッチと、
   前記操作スイッチの通信不良が発生したとき、または、前記操作スイッチの状態低下が発生したときに、前記操作スイッチの操作ボタンを操作者によらずに押込み操作させる作動部と、
   を備えた無線操作支援機能付き操作スイッチユニット。
6. 請求項５において、
   前記操作スイッチに対する無線の受信側電波強度を監視する監視部をさらに備えた、
   ことを特徴とする無線操作支援機能付き操作スイッチユニット。
7. 請求項５において、
   前記操作スイッチに対する通信が冗長化されている、
   ことを特徴とする無線操作支援機能付き操作スイッチユニット。
8. 請求項５において、
   前記操作スイッチが非常停止スイッチである、
   ことを特徴とする無線操作支援機能付き操作スイッチユニット。

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