JP7480089B2 - 安全装置、自走式ロボットシステム、及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、安全装置、自走式ロボットシステム、及び制御方法に関する。

従来から、自走可能な走行装置、及びこの走行装置に設けられるロボットのための安全装置が知られている。このような安全装置が、例えば、特許文献１で提案されている。

特許文献１の安全装置では、優先度の高いロボットの反射率が、優先度の低いロボットの反射率よりも高く設定される。これにより、優先度の低いロボットから投光されたセンシング信号が、優先度の高いロボットに反射され、優先度の低いロボットに十分な強度で受光される。一方、優先度の高いロボットから投光されたセンシング信号は、優先度の低いロボットに反射され、優先度の高いロボットに不十分な強度で受光される。上記の通りであるため、特許文献１の安全装置は、優先度の高いロボットを優先して作業させることが可能となる。

特開平９－３８８９１号公報

しかし、特許文献１の安全装置では、走行装置及びロボットの動作状態に応じて、前記走行装置及び前記ロボットの動作を抑制することについて考慮されていない。

そこで、本発明は、走行装置及びロボットの動作状態に応じて、前記走行装置及び前記ロボットの動作を抑制することが可能な、安全装置、自走式ロボットシステム、及び制御方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る安全装置は、自走可能な走行装置、又は、前記走行装置に設けられるロボットに取り付けられ、自らの位置を基準として所定の検出エリアが設定され、前記所定の検出エリア内に存在する物体を検出するためのセンサと、前記センサによって前記所定の検出エリア内に物体の存在が検出されたとき、前記走行装置及び前記ロボットの動作を抑制するための動作抑制装置と、前記走行装置及び前記ロボットの動作状態に応じて、前記所定の検出エリアを変更するためのエリア変更装置と、を備え、前記センサは、前記所定の検出エリアを含む所定の検出可能エリア内に自らを中心として放射状にレーザー光を投光する投光器と、前記投光器に隣接して配置され、前記所定の検出可能エリア内に存在する物体に当たってはね返ってきた前記レーザー光を受光する受光器と、前記受光器の受光状態に基づき前記所定の検出可能エリア内に存在する物体を検出する検出器と、を有するレーザーセンサであり、前記エリア変更装置は、前記所定の検出可能エリアのマスクする部分を変更することで、前記所定の検出エリアを変更し、前記ロボットが動作しておらず、前記走行装置が走行している際に、前記走行装置から少なくとも前記走行装置の走行方向へと延在する前記所定の検出エリアとしての第１検出エリアを設定可能であり、前記第１検出エリアは、平面視において矩形状に設定される。

本発明によれば、走行装置及びロボットの動作状態に応じて、前記走行装置及び前記ロボットの動作を抑制することが可能な、安全装置、自走式ロボットシステム、及び制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る自走式ロボットシステムが作業現場に適用された様子を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る自走式ロボットシステムの全体構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る自走式ロボットシステムの要部構成を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る自走式ロボットシステムの制御系を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る安全装置で設定される所定の検出可能エリアを示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る安全装置で設定される所定の検出エリアを示す概略図であり、（Ａ）が第１検出エリアを示す概略図、（Ｂ）が第２検出エリアを示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る安全装置で設定される第３検出エリアを示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る安全装置、自走式ロボットシステム、及び制御方法について、添付図面に基づき説明する。なお、本実施形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下では、全ての図を通じて、同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（自走式ロボットシステム１０）
図１は、本実施形態に係る自走式ロボットシステムが作業現場に適用された様子を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態に係る自走式ロボットシステム１０は、コンベヤＣにより順次搬送されてくる複数のワークＷを、コンベヤＣの搬送方向に沿って並列された複数の棚Ｓのいずれかまで搬送するために用いられる。本実施形態では、二台の自走式ロボットシステム１０が、上記した搬送作業を行うために、コンベヤＣと複数の棚Ｓとの間に配置される。なお、二台の自走式ロボットシステム１０の近くには、二台の自走式ロボットシステム１０と同じ搬送作業を行うために、作業者Ｐが配置される。

図２は、本実施形態に係る自走式ロボットシステムの全体構成を示す斜視図である。図２に示すように、自走式ロボットシステム１０は、自走可能な走行装置としてのＡＧＶ２０（Automated Guided Vehicle、無人搬送車）と、このＡＧＶ２０の上面に設けられるロボットとしての垂直多関節型ロボット４０と、を備える。また、自走式ロボットシステム１０は、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０のために設けられる安全装置５０をさらに備える。

（ＡＧＶ２０）
ＡＧＶ２０は、直方体状の筐体２２と、筐体２２内に設けられる駆動装置２４（図４参照）と、駆動装置２４によって駆動される二つの駆動輪２６ａ、２６ｂと、駆動装置２４に接続されない四つの車輪２７ａ～２７ｄと、を有する。

駆動輪２６ａは、ＡＧＶ２０の底面の左縁部の中央に設けられ、駆動装置２４（図４参照）のサーボモータ１１０ｇ（同前）によって駆動される。また、駆動輪２６ｂは、ＡＧＶ２０の底面の右縁部の中央に設けられ、駆動装置２４（同前）のサーボモータ１１０ｈ（同前）によって駆動される。例えば、ＡＧＶ２０は、駆動輪２６ａ、２６ｂの回転速度を互いに異ならせることで、旋回及び右左折を行うことが可能である。四つの車輪２７ａ～２７ｄは、それぞれ、ＡＧＶ２０の底面の角部に設けられる。四つの車輪２７ａ～２７ｄは、それぞれ、全方位キャスタであってもよい。

（垂直多関節型ロボット４０）
垂直多関節型ロボット４０は、ＡＧＶ２０の筐体２２の上面に固定される基台４１と、基台４１にその基端が連結されるロボットアーム４２と、ロボットアーム４２の先端に設けられるエンドエフェクタ（図示せず）と、ロボットアーム４２及びエンドエフェクタの動作を制御するためのロボット制御装置１００（図４参照。制御装置）と、を備える。

図２に示すように、ロボットアーム４２は、六つの関節軸ＪＴ１～ＪＴ６と、関節軸ＪＴ１～ＪＴ６によって順次連結される五つのリンク４４ａ～４４ｅと、を有する。なお、関節軸ＪＴ１～ＪＴ６は、サーボモータ１１０ａ～１１０ｆで駆動される（図４参照）。

関節軸ＪＴ１は、基台４１とリンク４４ａの基端とを鉛直方向に延びる軸線回りに回転可能に連結する。基台４１に対するリンク４４ａの回転動作は、サーボモータ１１０ａ（図４参照）によって行われる。関節軸ＪＴ２は、リンク４４ａの先端とリンク４４ｂの基端とを水平方向に延びる軸線回りに回転可能に連結する。リンク４４ａに対するリンク４４ｂの回転動作は、サーボモータ１１０ｂ（同前）によって行われる。関節軸ＪＴ３は、リンク４４ｂの先端とリンク４４ｃの基端とを水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結する。リンク４４ｂに対するリンク４４ｃの回転動作は、サーボモータ１１０ｃ（同前）によって行われる。

関節軸ＪＴ４は、リンク４４ｃの先端とリンク４４ｄの基端とをリンク４４ｃの長手方向に延びる軸線回りに回転可能に連結する。リンク４４ｃに対するリンク４４ｄの回転動作は、サーボモータ１１０ｄ（図４参照）によって行われる。関節軸ＪＴ５は、リンク４４ｄの先端とリンク４４ｅの基端とをリンク４４ｄの長手方向と直交する方向に延びる軸線回りに回転可能に連結する。リンク４４ｄに対するリンク４４ｅの回転動作は、サーボモータ１１０ｅ（同前）によって行われる。関節軸ＪＴ６は、リンク４４ｅの先端とエンドエフェクタ（図示せず）の基端とを捻れ回転可能に連結する。リンク４４ｅに対するエンドエフェクタの回転動作は、サーボモータ１１０ｆ（同前）によって行われる。

（安全装置５０）
図３は、本実施形態に係る自走式ロボットシステムの要部構成を示す側面図である。また、図４は、同自走式ロボットシステムの制御系を示すブロック図である。図２～４に示すように、本実施形態に係る安全装置５０は、ＡＧＶ２０の筐体２２に取り付けられる二つのレーザーセンサ５２ａ、５２ｂ（センサ）を備える。

具体的には、レーザーセンサ５２ａが、筐体２２の前面と右面が交わる角の底部に取り付けられ、レーザーセンサ５２ｂが、筐体２２の背面と左面が交わる角の底部に取り付けられる。換言すれば、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂは、それぞれ、平面視において、筐体２２の隣り合わない二つの角それぞれに設けられる。なお、レーザーセンサ５２ｂは、レーザーセンサ５２ａと同じ構造を有する。したがって、以下では特に必要な場合を除いて、レーザーセンサ５２ａについてのみ説明し、レーザーセンサ５２ｂの同様となる説明は繰り返さない。

図４に示すように、レーザーセンサ５２ａは、後述する所定の検出可能エリアＤ１内（図５参照）に自らを中心として放射状にレーザー光を投光する投光器５３と、投光器５３に隣接して配置され、所定の検出可能エリアＤ１内に存在する物体（例えば、図１に示す他の自走式ロボットシステム１０及び作業者Ｐなど）に当たってはね返ってきた前記レーザー光を受光する受光器５４と、受光器５４の受光状態に基づき所定の検出可能エリアＤ１内に存在する物体（同前）を検出する検出器５５と、を有する。なお、図３に示された、ブザー６０、状態表示灯６２ａ～６２ｄ、及びバンパスイッチ６４ａ、６４ｂについては後述する。

図４に示すように、ロボット制御装置１００は、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０の動作を制御するための動作制御装置１０２を備える。

動作制御装置１０２は、ロボットアーム４２の動作をサーボ制御することができる。また、動作制御装置１０２は、ロボットアーム４２の先端に設けられるエンドエフェクタ（図示せず）を外部軸として、エンドエフェクタの動作をサーボ制御することができる。さらに、動作制御装置１０２は、駆動輪２６ａ、２６ｂを外部軸として、駆動輪２６ａ、２６ｂの動作をサーボ制御することができる。

なお、ロボット制御装置１００は、後述するブザー６０、状態表示灯６２ａ～６２ｄ、及びバンパスイッチ６４ａ、６４ｂの動作を制御してもよい。図４に示された、動作抑制装置１０４、及びエリア変更装置１０６については後述する。

図５は、本実施形態に係る安全装置で設定される所定の検出可能エリアを示す概略図である。図５に示すように、レーザーセンサ５２ａは、投光器５３によって、自らを中心として放射状にレーザー光を投光する。このとき、レーザーセンサ５２ａは、ＡＧＶ２０の筐体２２の前面と右面が交わる角の底部に取り付けられているので、筐体２２に妨げられてレーザー光を投光することができないエリアが存在する。すなわち、レーザーセンサ５２ａは、平面視において自らを中心として筐体２２の前面から同右面までの２７０°のエリアに放射状にレーザー光を投光可能である。これにより、レーザーセンサ５２ａは、図５において二点鎖線で示す検出可能エリアＤ１内に存在する物体を検出することが可能となる。

同様に、レーザーセンサ５２ｂは、投光器５３によって、自らを中心として放射状にレーザー光を投光する。このとき、レーザーセンサ５２ｂは、ＡＧＶ２０の筐体２２の背面と左面が交わる角の底部に取り付けられているので、筐体２２に妨げられてレーザー光を投光することができないエリアが存在する。すなわち、レーザーセンサ５２ｂは、平面視において自らを中心として筐体２２の背面から同左面までの２７０°のエリアに放射状にレーザー光を投光可能である。これにより、レーザーセンサ５２ｂは、図５において二点鎖線で示す検出可能エリアＤ２内に存在する物体を検出することが可能となる。

安全装置５０による検出可能エリアＤ（所定の検出可能エリア）は、レーザーセンサ５２ａによる検出可能エリアＤ１と、レーザーセンサ５２ｂによる検出可能エリアＤ２とを合わせたエリアである。なお、図５に示すように、検出可能エリアＤ１と検出可能エリアＤ２とは、平面視において互いの一部が重なり合う。

図６は、本実施形態に係る安全装置で設定される所定の検出エリアを示す概略図であり、（Ａ）が第１検出エリアを示す概略図、（Ｂ）が第２検出エリアを示す概略図である。

（検出エリアＡ１）
図６（Ａ）では、垂直多関節型ロボット４０が動作しておらず、ＡＧＶ２０が前方へと走行している状態が示されている。同図に示すように、この状態において、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂは、自らの位置を基準として検出エリアＡ１（所定の検出エリア、第１検出エリア）が設定され、この検出エリアＡ１内に存在する物体を検出するように設けられる。なお、検出エリアＡ１は、検出可能エリアＤの一部である。換言すれば、検出エリアＡ１は、検出可能エリアＤに含まれる。

エリア変更装置１０６（図４参照）は、検出可能エリアＤの一部をマスクすることで、検出エリアＡ１を設定する。検出エリアＡ１は、ＡＧＶ２０から少なくとも当該ＡＧＶ２０の走行方向へと延在するように設定される。図６（Ａ）において、ＡＧＶ２０が前方へと走行しているため、検出エリアＡ１は、ＡＧＶ２０から当該ＡＧＶ２０の前方へと延在し、かつ、ＡＧＶ２０から当該ＡＧＶ２０の後方へも僅かに延在する、平面視において矩形状となるように設定される。なお、図示するように、検出エリアＡ１は、平面視においてＡＧＶ２０を包含するように矩形状に設定されており、ＡＧＶ２０の左側及び右側それぞれにも僅かに存在する。

図６（Ａ）に示すように、エリア変更装置１０６は、検出エリアＡ１（所定の検出エリア、第１検出エリア）内に、減速エリアＡＤ１及び停止エリアＡＳ１を設定可能である。図示するように、減速エリアＡＤ１及び停止エリアＡＳ１それぞれが矩形状であり、かつ、停止エリアＡＳ１が減速エリアＡＤ１を包含するように設定される。

動作抑制装置１０４（図４参照）は、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂによって減速エリアＡＤ１内に物体の存在が検出されたとき、ＡＧＶ２０の走行を減速させることで、ＡＧＶ２０の動作を抑制する。また、動作抑制装置１０４は、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂによって停止エリアＡＳ１内に物体の存在が検出されたとき、ＡＧＶ２０の走行を停止させることで、ＡＧＶ２０の動作を抑制する。なお、動作抑制装置１０４は、減速エリアＡＤ１内及び停止エリアＡＳ１内の両方で物体の存在が検出されたとき、ＡＧＶ２０の走行を停止させることで、ＡＧＶ２０の動作を抑制させてもよい。

ここで、図２、図３に示すように、本実施形態に係る安全装置５０は、ＡＧＶ２０の筐体２２の前面と上面が交わる角に取り付けられるブザー６０をさらに備える。ブザー６０は、筐体２２の幅方向に延びるように取り付けられる。

ブザー６０は、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂによって減速エリアＡＤ１内に物体の存在が検出されたとき、警報音を発することで、危険が生じていることを報知してもよい。また、ブザー６０は、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂによって停止エリアＡＳ１内に物体の存在が検出されたとき、減速エリアＡＤ１内に物体の存在が検出されたときよりも大きな警報音を発することで、危険が生じていることを報知してもよい。

また、図２、図３に示すように、本実施形態に係る安全装置５０は、ＡＧＶ２０の筐体２２の前面と左面が交わる角の中央部、筐体２２の前面と右面が交わる角の中央部、筐体２２の背面と左面が交わる角の中央部、及び筐体２２の背面と右面が交わる角の中央部に取り付けられる状態表示灯６２ａ～６２ｄをさらに備える。

状態表示灯６２ａ～６２ｂは、それぞれ、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂによって減速エリアＡＤ１内に物体の存在が検出されたとき点灯することで（或いは、点滅することで）、危険が生じていることを報知してもよい。また、状態表示灯６２ａ～６２ｂは、それぞれ、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂによって停止エリアＡＳ１内に物体の存在が検出されたとき、減速エリアＡＤ１内に物体の存在が検出されたときとは異なる色に点灯することで（或いは、激しく点滅することで）、危険が生じていることを報知してもよい。

さらに、図２、図３に示すように、本実施形態に係る安全装置５０は、ＡＧＶ２０の筐体２２の前面と底面が交わる角に取り付けられ、筐体２２の幅方向に延びるバンパスイッチ６４ａと、ＡＧＶ２０の筐体２２の背面と底面が交わる角に取り付けられ、筐体２２の幅方向に延びるバンパスイッチ６４ｂと、をさらに備える。バンパスイッチ６４ａ、６４ｂは、それぞれ、自らに物体が衝突したとき、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０の動作を停止させる。

（検出エリアＡ２）
図６（Ｂ）では、ＡＧＶ２０が走行しておらず、垂直多関節型ロボット４０が動作している状態が示されている。同図に示すように、この状態において、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂは、自らの位置を基準として検出エリアＡ２（所定の検出エリア、第２検出エリア）が設定され、この検出エリアＡ２内に存在する物体を検出するように設けられる。なお、検出エリアＡ２は、検出可能エリアＤの一部である。換言すれば、検出エリアＡ２は、検出可能エリアＤに含まれる。

エリア変更装置１０６（図４参照）は、検出可能エリアＤのうちの上記検出エリアＡ１の場合とは異なる一部をマスクすることで、検出エリアＡ２を設定する。検出エリアＡ２は、垂直多関節型ロボット４０から少なくとも当該垂直多関節型ロボット４０が動作可能な可動エリアに向けて延在するように設定される。図６（Ｂ）において、ロボットアーム４２がＡＧＶ２０から右方向に延びているため、検出エリアＡ２は、ロボットアーム４２を包含するようにＡＧＶ２０から右方向へと延在する。また、平面視において、検出エリアＡ２のうちロボットアーム４２を包含する部分以外は、ＡＧＶ２０の筐体２２を包含する矩形状となるように設定される。

図６（Ｂ）に示すように、エリア変更装置１０６は、検出エリアＡ２（所定の検出エリア、第２検出エリア）内に、減速エリアＡＤ２及び停止エリアＡＳ２を設定可能である。図示するように、停止エリアＡＳ２が減速エリアＡＤ２を包含するように設定される。

動作抑制装置１０４（図４参照）は、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂによって減速エリアＡＤ２内に物体の存在が検出されたとき、垂直多関節型ロボット４０の動作を減速させることで、垂直多関節型ロボット４０の動作を抑制する。また、動作抑制装置１０４は、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂによって停止エリアＡＳ２内に物体の存在が検出されたとき、垂直多関節型ロボット４０を停止させることで、垂直多関節型ロボット４０の動作を抑制する。なお、動作抑制装置１０４は、減速エリアＡＤ２内及び停止エリアＡＳ２内の両方で物体の存在が検出されたとき、垂直多関節型ロボット４０を停止させることで、垂直多関節型ロボット４０の動作を抑制してもよい。

なお、ブザー６０、状態表示灯６２ａ～６２ｄ、及びバンパスイッチ６４ａ、６４ｂそれぞれの動作は、図６に基づき説明した検出エリアＡ１の場合と同様であるため、ここではその説明を繰り返さない。

上記のように、エリア変更装置１０６は、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０の動作状態に応じて、検出可能エリアＤのマスクする部分を変更し、図６（Ａ）に示す検出エリアＡ１と、図６（Ｂ）に示す検出エリアＡ２とを切り替え可能である。

（効果）
本実施形態に係る安全装置５０は、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０の動作状態に応じて、エリア変更装置１０６によって検出エリアＡ１と検出エリアＡ２を切り替え可能である。これにより、安全装置５０は、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０の動作状態に応じて、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０の動作を抑制することが可能となる。

本実施形態では、エリア変更装置１０６は、垂直多関節型ロボット４０が動作しておらず、ＡＧＶ２０が走行している際に、検出可能エリアＤの一部をマスクして図６（Ａ）に示す検出エリアＡ１を設定する。また、エリア変更装置１０６は、ＡＧＶ２０が走行しておらず、垂直多関節型ロボット４０が動作している際に、検出可能エリアＤのうちの上記検出エリアＡ１の場合とは異なる一部をマスクして図６（Ｂ）に示す検出エリアＡ２を設定する。本実施形態では、このように検出エリアＡ１と検出エリアＡ２を切り替えることで、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０の動作を効率的に抑制することが可能となる。

本実施形態では、エリア変更装置１０６が、検出エリアＡ１内に減速エリアＡＤ１及び停止エリアＡＳ１を設定し、かつ、検出エリアＡ２内に減速エリアＡＤ２及び停止エリアＡＳ２を設定する。これにより、本実施形態では、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０の動作を適切に抑制することが可能となる。

本実施形態では、ＡＧＶ２０の筐体２２が直方体状に形成され、かつ、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂが、それぞれ、平面視において、筐体２２の隣り合わない二つの角それぞれに設けられる。これにより、本実施形態では、二つのレーザーセンサ５２ａ、５２ｂのみを用いて、十分大きな検出可能エリアＤを得ることが可能となる。

本実施形態に係る安全装置５０は、ブザー６０、状態表示灯６２ａ～６２ｄ、及びバンパスイッチ６４ａ、６４ｂを備えるので、安全をいっそう確実に担保することが可能となる。

（検出エリアＡ３）
図７は、上記実施形態に係る安全装置で設定される第３検出エリアを示す概略図である。図７では、ＡＧＶ２０が走行しており、かつ、垂直多関節型ロボット４０が動作している状態が示されている。同図に示すように、エリア変更装置１０６（図４参照）は、検出可能エリアＤのうちの上記検出エリアＡ１、Ａ２の場合とは異なる一部をマスクすることで、検出エリアＡ３（所定の検出エリア、第３検出エリア）を設定する。検出エリアＡ３は、平面視において、その中心がＡＧＶ２０の筐体２２の中心と重なる円形状となるように設定される。

図７に示すように、エリア変更装置１０６は、検出エリアＡ３内に、減速エリアＡＤ３及び停止エリアＡＳ３を設定可能である。図示するように、減速エリアＡＤ３及び停止エリアＡＳ３それぞれが同心の円形状であり、かつ、停止エリアＡＳ３が減速エリアＡＤ３を包含するように設定される。

例えば、エリア変更装置１０６は、ＡＧＶ２０が走行しており、かつ、垂直多関節型ロボット４０が動作しているとき、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０の動作速度に応じて、検出エリアＡ３の大きさ（換言すれば、減速エリアＡＤ３及び停止エリアＡＳ３の大きさ）を変更してもよい。例えば、エリア変更装置１０６は、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０の少なくともいずれかが高速動作しているとき、検出エリアＡ３を大きくしてもよい。

なお、ＡＧＶ２０が走行しており、かつ、垂直多関節型ロボット４０が動作しているとき、エリア変更装置１０６は、検出エリアの形状を、図７に示す検出エリアＡ３の形状に代えて、図６（Ａ）に示す検出エリアＡ１の形状としてもよいし、図６（Ｂ）に示す検出エリアＡ２の形状としてもよい。

（変形例）
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

上記実施形態では、筐体２２が直方体状であり、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂが、それぞれ、平面視において、筐体２２の隣り合わない二つの角それぞれに設けられる場合について説明した。しかし、この場合に限定されず、筐体２２は、直方体状以外の多角柱状であってもよいし、その他の形状であってもよい。また、例えば、レーザーセンサを一つのみ筐体２２の上面の中央に配置してもよい。さらに、レーザーセンサを一つ又は三つ以上筐体２２に取り付けてもよい。また、レーザーセンサは、垂直多関節型ロボット４０に取り付けられてもよい。

上記実施形態では、エリア変更装置１０６が、図６（Ａ）に示す検出エリアＡ１（第１検出エリア）と、図６（Ｂ）に示す検出エリアＡ２（第２検出エリア）とを切り替え可能である場合について説明した。

しかし、この場合に限定されず、例えば、第１検出エリアが、平面視において、ＡＧＶ２０から少なくとも当該ＡＧＶ２０の走行方向へと延在する楕円状となるように設定されてもよいし、その他の形状となるように設定されてもよい。また、例えば、第２検出エリアが、平面視において、第１検出エリアとは異なる矩形状となるように設定されてもよいし、その他の形状となるように設定されてもよい。

上記実施形態では、エリア変更装置１０６が、検出エリアＡ１（所定の検出エリア、第１検出エリア）内に減速エリアＡＤ１及び停止エリアＡＳ１を設定し、検出エリアＡ２（所定の検出エリア、第２検出エリア）内に減速エリアＡＤ２及び停止エリアＡＳ２を設定する場合について説明した。しかし、この場合に限定されず、エリア変更装置１０６は、所定の検出エリア内に、減速エリア及び停止エリアの少なくともいずれかを設定可能であればよい。

上記実施形態では、センサがいわゆる反射型のレーザーセンサ５２ａ、５２ｂとして構成される場合について説明した。しかし、この場合に限定されず、センサが外壁などに取り付けられたセンサと協働するいわゆる透過型のレーザーセンサとして構成されてもよいし、その他のセンサとして構成されてもよい。

上記実施形態では、ロボットが六つの関節軸ＪＴ１～ＪＴ６を有する垂直多関節型ロボット４０として構成される場合について説明した。しかし、この場合に限定されず、ロボットは、六軸以外の少なくとも一つの関節軸を有する垂直多関節型ロボットとして構成されてもよい。或いは、ロボットは、双腕型ロボットとして構成されてもよいし、水平多関節型ロボットとして構成されてもよいし、或いは、その他のロボットとして構成されてもよい。

上記実施形態では、動作抑制装置１０４及びエリア変更装置１０６が、それぞれ、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０の動作を制御するためのロボット制御装置１００（制御装置）の一部として構成される場合について説明した。しかし、この場合に限定されず、動作抑制装置及びエリア変更装置は、制御装置とは別個に設けられてもよい。

（制御方法）
最後に、上記した安全装置５０を用いて、ＡＧＶ２０（走行装置）及び垂直多関節型ロボット４０（ロボット）の動作を制御する制御方法の一例について、主として図８に基づき説明する。図８は、本施形態に係る制御方法を示すフローチャートである。

まず、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂ（センサ）で、所定の検出エリアを設定する第１ステップを行う（図８においてステップＳ１）。

次に、ＡＧＶ２０（走行装置）及び垂直多関節型ロボット４０（ロボット）の動作状態に応じて、所定の検出エリアをエリア変更装置１０６によって変更する第２ステップを行う（図８においてステップＳ２）。

最後に、レーザーセンサ５２ａ、５２ｂ（センサ）によって所定の検出エリア内に物体の存在が検出されたとき、ＡＧＶ２０（走行装置）及び垂直多関節型ロボット４０（ロボット）の動作を動作抑制装置１０４によって抑制する第３ステップを行う（図８においてステップＳ３）。

上記構成によれば、本実施形態に係る制御方法は、上記で説明した安全装置５０を用いて、ＡＧＶ２０（走行装置）及び垂直多関節型ロボット４０（ロボット）の動作状態に応じて、ＡＧＶ２０及び垂直多関節型ロボット４０を抑制することが可能となる。

（まとめ）
上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る安全装置は、自走可能な走行装置、又は、前記走行装置に設けられるロボットに取り付けられ、自らの位置を基準として所定の検出エリアが設定され、前記所定の検出エリア内に存在する物体を検出するためのセンサと、前記センサによって前記所定の検出エリア内に物体の存在が検出されたとき、前記走行装置及び前記ロボットの動作を抑制するための動作抑制装置と、前記走行装置及び前記ロボットの動作状態に応じて、前記所定の検出エリアを変更するためのエリア変更装置と、を備え、前記センサは、前記所定の検出エリアを含む所定の検出可能エリア内に自らを中心として放射状にレーザー光を投光する投光器と、前記投光器に隣接して配置され、前記所定の検出可能エリア内に存在する物体に当たってはね返ってきた前記レーザー光を受光する受光器と、前記受光器の受光状態に基づき前記所定の検出可能エリア内に存在する物体を検出する検出器と、を有するレーザーセンサであり、前記エリア変更装置は、前記所定の検出可能エリアのマスクする部分を変更することで、前記所定の検出エリアを変更し、前記ロボットが動作しておらず、前記走行装置が走行している際に、前記走行装置から少なくとも前記走行装置の走行方向へと延在する前記所定の検出エリアとしての第１検出エリアを設定可能であり、前記第１検出エリアは、平面視において矩形状に設定される。

上記構成によれば、本発明の一実施形態に係る安全装置は、走行装置及びロボットの動作状態に応じて、前記走行装置及び前記ロボットの動作を抑制することが可能となる。

前記エリア変更装置は、前記第１検出エリアと、前記走行装置が走行しておらず、前記ロボットが動作している際に、前記ロボットから少なくとも前記ロボットが動作可能な可動エリアに向けて延在する前記所定の検出エリアとしての第２検出エリアと、を切り替え可能であってもよい。

上記構成によれば、本発明の一実施形態に係る安全装置は、走行装置及びロボットの動作を効率的に抑制することが可能となる。

例えば、前記エリア変更装置は、前記走行装置が走行しており、かつ、前記ロボットが動作している際に、前記所定の検出エリアを第３検出エリアに変更することが可能であってもよい。

前記エリア変更装置は、前記所定の検出エリア内に、減速エリア及び停止エリアの少なくともいずれかを設定可能であり、前記動作抑制装置は、前記センサによって前記減速エリア内に物体の存在が検出されたとき、前記走行装置及び前記ロボットの動作を減速させ、前記センサによって前記停止エリア内に物体の存在が検出されたとき、前記走行装置及び前記ロボットの動作を停止させてもよい。

上記構成によれば、本発明の一実施形態に係る安全装置は、走行装置及びロボットの動作を適切に抑制することが可能となる。

前記走行装置は、直方体状の筐体と、前記筐体に設けられる駆動装置と、前記駆動装置によって駆動される駆動輪と、を有し、前記レーザーセンサは、平面視において、前記筐体の隣り合わない二つの角それぞれに少なくとも設けられてもよい。

上記構成によれば、本発明の一実施形態に係る安全装置は、必要以上にレーザーセンサを設けることなく、十分大きな検出可能エリアを得ることが可能となる。

前記エリア変更装置及び前記動作抑制装置の少なくともいずれかは、前記走行装置及び前記ロボットの動作を制御するための制御装置の一部として構成されてもよい。

上記構成によれば、装置全体をコンパクト化することが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明に係る自走式ロボットシステムは、上記いずれかの構成を有する安全装置と、前記走行装置と、前記ロボットと、を備える。

上記構成によれば、本発明の一実施形態に係る自走式ロボットシステムは、上記いずれかの構成を有する安全装置を備えるので、走行装置及びロボットの動作状態に応じて、前記走行装置及び前記ロボットの動作を抑制することが可能となる。

例えば、前記ロボットは、垂直多関節型ロボットとして構成されてもよい。

例えば、前記走行装置は、無人搬送車として構成されてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る制御方法は、上記いずれかの構造を備える安全装置を用いて、前記走行装置及び前記ロボットの動作を制御するための制御方法であって、前記所定の検出エリアを設定する第１ステップと、前記走行装置及び前記ロボットの動作状態に応じて、前記所定の検出エリアを前記エリア変更装置によって変更する第２ステップと、前記センサによって前記所定の検出エリア内に物体の存在が検出されたとき、前記走行装置及び前記ロボットの動作を前記動作抑制装置によって抑制する第３ステップと、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、本発明の一実施形態に係る制御方法は、上記いずれかの構造を備える安全装置を用いて、走行装置及びロボットの動作状態に応じて、前記走行装置及び前記ロボットの動作を抑制することが可能となる。

１０ 自走式ロボットシステム
２０ ＡＧＶ
２２ 筐体
２４ 駆動装置
２６ａ、２６ｂ 駆動輪
２７ａ～２７ｄ 車輪
４０ 垂直多関節型ロボット
４１ 基台
４２ ロボットアーム
４４ リンク
５０ 安全装置
５２ レーザーセンサ
５３ 投光器
５４ 受光器
５５ 検出器
６０ ブザー
６２ａ～６２ｄ 状態表示灯
６４ａ、６４ｂ バンパスイッチ
１００ ロボット制御装置
１０２ 動作制御装置
１０４ 動作抑制装置
１０６ エリア変更装置
１１０ａ～１１０ｈ サーボモータ
Ａ１～Ａ３ 検出エリア
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２ 検出可能エリア
Ｃ コンベヤ
Ｐ 作業者
Ｓ 棚
Ｗ ワーク

Claims (11)

1. 自走可能な走行装置、又は、前記走行装置に設けられるロボットに取り付けられ、自らの位置を基準として所定の検出エリアが設定され、前記所定の検出エリア内に存在する物体を検出するためのセンサと、
   前記センサによって前記所定の検出エリア内に物体の存在が検出されたとき、前記走行装置及び前記ロボットの動作を抑制するための動作抑制装置と、
   前記走行装置及び前記ロボットの動作状態に応じて、前記所定の検出エリアを変更するためのエリア変更装置と、を備え、
   前記センサは、前記所定の検出エリアを含む所定の検出可能エリア内に自らを中心として放射状にレーザー光を投光する投光器と、前記投光器に隣接して配置され、前記所定の検出可能エリア内に存在する物体に当たってはね返ってきた前記レーザー光を受光する受光器と、前記受光器の受光状態に基づき前記所定の検出可能エリア内に存在する物体を検出する検出器と、を有するレーザーセンサであり、
   前記エリア変更装置は、
   前記所定の検出可能エリアのマスクする部分を変更することで、前記所定の検出エリアを変更し、
   前記ロボットが動作しておらず、前記走行装置が走行している際に、前記走行装置から少なくとも前記走行装置の走行方向へと延在する前記所定の検出エリアとしての第１検出エリアを設定可能であり、
   前記第１検出エリアは、平面視において矩形状に設定され、
   前記走行装置は、直方体状の筐体を有し、
   前記筐体は、前記走行方向に向く前面及び背面を有し、
   前記第１検出エリアの外縁は、平面視において、前記筐体の前記前面に対向し当該前面に平行な第１辺と、前記筐体の前記背面に対向し当該背面に平行な第２辺と、を有する、安全装置。
2. 前記走行装置が前方へと走行しているとき、前記エリア変更装置は、前記第１辺が前記第２辺よりも前記走行装置から離間するように前記第１検出エリアを設定可能である、請求項１に記載の安全装置。
3. 前記エリア変更装置は、
   前記第１検出エリアと、
   前記走行装置が走行しておらず、前記ロボットが動作している際に、前記ロボットから少なくとも前記ロボットが動作可能な可動エリアに向けて延在する前記所定の検出エリアとしての第２検出エリアと、を切り替え可能である、請求項１又は２に記載の安全装置。
4. 前記エリア変更装置は、前記走行装置が走行しており、かつ、前記ロボットが動作している際に、前記所定の検出エリアを第３検出エリアに変更することが可能である、請求項１乃至３のいずれかに記載の安全装置。
5. 前記エリア変更装置は、前記所定の検出エリア内に、減速エリア及び停止エリアの少なくともいずれかを設定可能であり、
   前記動作抑制装置は、前記センサによって前記減速エリア内に物体の存在が検出されたとき、前記走行装置及び前記ロボットの動作を減速させ、前記センサによって前記停止エリア内に物体の存在が検出されたとき、前記走行装置及び前記ロボットの動作を停止させる、請求項１乃至４のいずれかに記載の安全装置。
6. 前記走行装置は、前記筐体に設けられる駆動装置と、前記駆動装置によって駆動される駆動輪と、を有し、
   前記レーザーセンサは、平面視において、前記筐体の隣り合わない二つの角それぞれに少なくとも設けられる、請求項１乃至５のいずれかに記載の安全装置。
7. 前記エリア変更装置及び前記動作抑制装置の少なくともいずれかは、前記走行装置及び前記ロボットの動作を制御するための制御装置の一部として構成される、請求項１乃至６のいずれかに記載の安全装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の安全装置と、前記走行装置と、前記ロボットと、を備える、自走式ロボットシステム。
9. 前記ロボットは、垂直多関節型ロボットとして構成される、請求項８に記載の自走式ロボットシステム。
10. 前記走行装置は、無人搬送車として構成される、請求項８又は９に記載の自走式ロボットシステム。
11. 請求項１乃至７のいずれかに記載の安全装置を用いて、前記走行装置及び前記ロボットの動作を制御するための制御方法であって、
    前記所定の検出エリアを設定する第１ステップと、
    前記走行装置及び前記ロボットの動作状態に応じて、前記所定の検出エリアを前記エリア変更装置によって変更する第２ステップと、
    前記センサによって前記所定の検出エリア内に物体の存在が検出されたとき、前記走行装置及び前記ロボットの動作を前記動作抑制装置によって抑制する第３ステップと、を備えることを特徴とする、制御方法。

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