JPH01222889A - 自走式ロボットの安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は自走式ロボットに関し、より詳しくは、該自
走式ロボットの安全装置に関する。

〔発明の背景〕

従来、無人走行車と呼ばれる自走式の走行車には物品移
載用のスライドフォークやローラコンベア等の移載手段
が搭載され、各種工場内においてステーション間での物
品の搬送を目的として広く導入されている。ところが、
例えば半導体製造工程では、無人走行車システムにとっ
て制約の多い環境条件のもとて多機能な物品移載のハン
ドリングが要求され、上記した移載手段を装備した従来
の無人走行車では充分な対応が困難と考えられていた。

そこで、上記困難さを解消するために、移載手段として
多関節型のロボットアームを無人走行車に搭載したもの
（以下、自走式ロボットという）を出願人は現在研究中
である。

さて、従来の設置型ロボットに関しては、「安全規格」
が設定されている。すなわち、ロボットの稼働範囲には
安全柵あるいは安全マット等が設置され、該範囲内に作
業者が介入しないようにして安全が保たれている。

しかしながら、上記自走式ロボットの場合、当然、該ロ
ボットは工場内の各所を動き回って作業をするのである
から、その作業場所毎に上記安全柵を設置することは困
難なこととなる。すなわち、自走式ロボットが停車した
後に安全柵が該ロボットの回りを囲うように移動し、か
つ作業終了後は該ロボットの進行方向の安全柵が退避し
なければならないこととなる。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上記ロボットアームを無人走行車上に搭載
した自走式ロボットの側面に複数の検出器を設け、走行
時には少なくとも進行方向に対応する上記検出器が有効
とされ、上記ロボットアーム作動時には干渉領域に対応
する上記検出器が有効とされるようにしたものである。

〔実施例〕

第８図には本発明を適用した自走式ロボット（１）の概
略を示している。この自走式ロボット（１）は、無人走
行車（ＡＧＶ）（２）の上に多関節型のロボットアーム
（３）を搭載したものである。上記無人走行車（２）は
４つの車輪（４）により走行し、該４つの車輪（４）は
全て走行駆動及び操舵駆動が可能になっていて、前後進
、横行、斜め方向移動そしてスピンターン等の全方向移
動型になっている。該無人走行車（２）の前後面（５）
（６）あるいは両側面（７）（８）にはそれぞれ検出器
である投受光式のセンサ（Ｓｎｌ）〜（Ｓｎ６）　が設
置されている。このセンサは後で詳述するようにして、
自走式ロボット（１）が走行中には該ロボットの進行方
向（９）のみが作動するようになっている。

第１図には上記自走式ロボット（１）の制御構成をブロ
ック図を示しており、この制御構成は走行車制御系（１
０）とロボット制御系（１１）とにより成っている。該
走行車制御系（１０）に右いて、ＡＧＶ制御装置（１２
）には図示しない走行マツプデータや地上側との通信コ
ントローラ等が人力し、所望する走行経路に沿って自走
式ロボット（１）が走行するように駆動回路（１３）を
介して上記車輪（４）駆動用の走行用モータあるいは操
舵用モータ（１４）を制御している。また、該走行用モ
ータあるいは操舵用モータ（１４）からはロータリエン
コーダまたはポテンショメータを介して走行距離等の情
報が制御装置（１２）にフィードバックされている。一
方、上記ロボット制御系にふいて、ロボット制御装置（
１５）は所望する動作あるいは軌跡によりロボットアー
ム（３）が動作するように駆動回路（１６）を介して各
関節の旋回モータ（１７）を制御している。また、該各
旋回モータ（１７）からはポテンショメータを介して各
アームの旋回角度等の情報が制御装置（１５）にフィー
ドバックされている。

上記ＡＧＶ制御装置（１２）及びロボット制御装置（１
５）間はインターロック用に連結（１８）　されており
、通常はＡＧＶ制御装置（１２）がメインとして作動し
、該ＡＧＶ制御装置（１２）の指令としてサブのロボッ
ト制御装置く１５）が作動するようになっている。

上記各制御装置（１２）　（１５）　からはセンサ回路
（１９）を介して検出器である各センサ（Ｓｎｌ）〜（
Ｓｎ６）　　にどのセンサを有効にするかの情報が伝達
され（ｉｌ）　（ｉ２）　、各センサ（Ｓｎ１）〜（Ｓ
ｎ６）　からは上記センサ回路（１９）を介しての検出
結果（ｉ３）　（ｉ４）　が上記各制御装置（１２）（
１５）に送られる。

第７図には上記センサ（Ｓｎｌ）〜（Ｓｎ６）　の構成
の一実施例を示している。なお、各センサ（Ｓｎｌ）〜
（Ｓｎ６）　　は同一構造をしているので、１個のセン
サ（Ｓｎｌ）の構成のみを説明し、他の説明は省略する
。このセンサ（Ｓｎｌ）は、第１投光部（２０）、第２
投光部（２１）および受光部（２２）とより成る。上記
第１投光部（２０）は、前記センサ回路（１９）より送
られてくるＯＮ・ＯＦＦの情報を基にして作動し、発振
器（２３）から受けた光の周波数を変調する第１変調回
路（２４）と第１増幅回路（２５）および第１投光器（
２６）とより構成されている。上記第２投光部（２１）
も同様に、第２変調回路（２７）と第２増幅回路（２８
）および第２投光器（２９）とより構成されている。ま
た、上記受光部（２２）は受光器（３０）と信号増幅回
路（３１）および復調回路（３２）　とより構成されて
いる。上記第１変調回路（２４）によって変調された周
波数は上記第２変調回路（２７）によって変調された周
波数とは異なるものとし、画周波数が互いに干渉し合わ
ないようになっている。また、第１増幅回路（２５）に
より増幅される度合は第２増幅回路（２８）より大きく
設定しているので、第１投光器（２６）から投光される
光　（Ｌａ）は第２投光器（２９）から投光される光（
Ｌｂ）に比べてより遠い範囲まで及ぶことができるもの
とする。なお、第７図に示す例はセンサの一実施例にす
・ぎす、その側辺外にも多くの実施例が適用される。

例えば、投光器が１コのもので該投光器より２種類の検
出光が投光されるものでもよく、むしろその方がより一
般的である。なお、上記センサは光を用いたちの以外に
も超音波あるいはレーザ光等を使用したものでもよい。

以上のような構成をした本実施例の動作を次に説明する
。

第２図のフローチャート図は、前記ＡＧＶ及びロボット
制御装置（１２）　（１５）　の制御フローを示してい
る。まず、メインのＡＧＶ制御装置（１２）において、
次動作が無人走行車（２）の走行かどうかが判断され（
＄１）、走行であれば走行用のセンサ作動の動作がなさ
れ（＃２）、走行でなければ自らの制御動作をロックし
サブであるロボット制御装置（１５）に制御を委ねる。

該ロボット制御装置（１５）において、次動作がロボッ
トアーム（３）の作動かどうかの判断がなされ（＄３）
　、＝ポット作動であればロボット用のセンサ作動の動
作がなされ（＃４）、走行でなければ再度スタートから
上記動作を繰り返す。

上記＃２での走行用センサ作動の動作を示すサブルーチ
ンを第３．４図に示している。すなわち、センサチエツ
ク（＃５）を所定時間（＃６）間隔で繰り返すものであ
り、該センサチエツク（＃５）は以下のようにして行わ
れる。

なお、（Ｔ）はタイマーである。なお、第４図のフロー
チャート図において（ｉ）は選択中のセンサ番号を示し
、例えばｉ＝３の場合はセンサ（Ｓｎ３）　　を示すも
のとし、（Ｎ）は当該自走式ロボットに設置されたセン
サの個数を示し、この実施例ではＮ＝６となっている。

さて、＃７においてｉ＝ｌと設定され、センサ（Ｓｎｌ
）　が走行方向かどうか判断され（＃８）、走行方向の
場合は該センサ（Ｓｎｌ）　　はＯＮ　され停止判断（
−３１１＞　でＹＥＳの場合は自走ロボット（１）は停
止しく［３）、減速判断（＃１２）　　でＹＥＳの場合
は減速する（＄１４）。該２つの判断（ｔｌｌｌ）（Ｈ
２）　　で共にＮＯの場合と、上記＃８でＮＯでありセ
ンサ（Ｓｎｌ）をＯＦＦにした後の場合は、ｌ＝ｉ　＋
１　　（［５）によりｉ＝２とされ、該ｉ＝２が上記Ｎ
より大きくない場合（ｔｔ１６）　　はＮＯに進み上記
＃８からの動作をｉ＝２で繰り返す。

同時に、ｉ＝３からｉ＝６まで繰り返した後、ｉ＝７に
なると＃１６　においてＹＥＳに進み、リターンした後
に＃７すなわちｉ＝ｌからの動作を再び繰り返す。例え
ば、第８図に示す実施例の場合、進行方向（９）のセン
サ（Ｓｎｌ）　　のみが口Ｎとされ他のセンサ（Ｓｎ２
）　　〜（Ｓｎ６）　　は全てＯＦＦ　とされる。上記
センサチエツクは非常に短時間で１サイクルが終了し、
＃８における判断は自走式ロボット内の走行パターンメ
モリあるいは駆動輪の駆動状態により決定されるので、
該ロボットの走行状態に即応したセンサ選択が適確にな
される。

上記停止判断及び減速判断について、より詳細に説明す
る。

第７図に示すように、センサ（Ｓｎｌ）　　ｌどおいて
は第１および第２投光器（２６）　（２９）　　より２
段階の光（Ｌａ）　（Ｌｂ）が投光されている。走行し
ている自走式ロボット（１）の前方に障害物がある場合
、上記投光された光（Ｌａ）　（Ｌｂ）は該障害物で反
射して受光器（３０）　　に入光する。該受光器（３０
）が第１投光器（２６）から投光された周波数の光（Ｌ
ａ　）のみを受光した場合にはセンサ回路（１９）を経
てＡＧＶ制御装置（１２）に入力され、該制御装置（１
２＞より減速指令が駆動回路（１３）に送られる。また
、上記受光器（３０）が第１および第２投光器（２６）
　（２９）　から投光された光（Ｌａ）　（Ｌｂ’）　
を受光した場合には、上記ＡＧＶ制御装置（１２）より
停止指令が駆動回路（１３）に出力されるのである。

次に、上記ロボット用センサ作動の動作フローを第５．
６図に基づいて説明する。すなわち、センサチエツク（
［７）　　を所定時間（ｔＦ１８）間隔で繰り返すもの
であり、該センサチエツク（＃１７）　　は以下のよう
にして行われる。なお、第５．６図のフローチャート図
中の（Ｔ）（ｉ）（Ｎ）は上記と同様の意味をもつもの
である。

さて、＃１９　においてｉ＝ｌと設定され、センサ（Ｓ
ｎｌ）　が必要かどうか判断され（＄２０）必要な場合
はＯＮされ（＃２１）該センサ（Ｓｎｌ）　が侵入者を
検出し［２３）、検出すれば停止する（＄２４）。

上記＃２３でＮＯの場合、および上記＃２０でＮＯであ
り、センサ（Ｓｎｌ）　　をＯＦＦ　にした後の場合に
は、ｌ＝　ｉ　＋　１　（＃２５）　　によりｌ＝２と
され、該１＝２は上記Ｎより大きくないので（＃２６）
、上記＃２０からの動作をｉ＝２で繰り返す。同様にし
て、ｉ＝３からｉ＝６まで繰り返した後、ｌ；７になる
と＃２６　においてＹＥＳ　に進み、リターンした後に
０９すなわちｉ＝ｌからの動作が再び繰り返す。

上記＃２０　における判断は、例えば自走式ロボット（
１）の停車位置におけるステーション位置との関係によ
り決定される。例えば第９図に示す実施例の場合、ステ
ーション（ＳＴ）側のセンサ（Ｓｎ５）　（Ｓｎ６）は
ＯＦＦ　とされ、それ以外のセンサ（Ｓｎｌ）〜（Ｓｎ
４）　　は作業者等が侵入してくるおそれがある干渉領
域（Ｚ）を検出するためにＯＮとなり有効になっている
。なお、ロボット作業においては作業者が侵入してきた
際には停止のみであり減速はないので、上記第１および
第２投光器（２６）　（２９）　のうちどちらか一方を
ロボットアームの作動移動範囲を考慮して利用すればよ
いし、さらに新しい安全センサ範囲を上記作動移動範囲
に応じて設定してもよい。また、上記センサの個数はも
ちろん６個に限るものではなく、自走式ロボットの寸法
やロボットアームの作動領域に応じて増減するものであ
り、例えば第９図の場合無人走行車の隅部すなわちセン
サ（Ｓｎｌ）と（Ｓｎ２）　　の間やセンサ（Ｓｎ３）
　　と（Ｓｎ４）　　の間にさらにセンサを増やすこと
により全域をもれなくカバーすることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、自走
式ロボットと作業者とが共存して作業する環境であって
も、両者が干渉して事故等が発生する事態が皆無となり
、かつそのための設備に対する投資も少なくてすむ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した自走式ロボットの制御構成の
一実施例を示すブロック図、第２図は上記自走式ロボッ
トの制御動作フローを示すフローチャート図、第３図は
走行用センサの動作を示すフローチャート図、第４図は
該走行用センサの作動におけるセンサチエツクを示すフ
ローチャート図、第５図はロボット用センサの動作を示
すフローチャート図、第６図は該ロボット用センサの作
動におけるセンサチエツクを示すフローチャート図、第
７図はセンサの構成の一実施例を示すブロック図、第８
図は走行時の自走式ロボットの概略を示す平面図、第９
図はロボットアーム作動時の自走式ロボットの概略を示
す平面図である。 （１）・　自走式ロボット （２）　無人走行車 （３）　ロボットアーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロボットアームを無人走行車上に搭載した自走式ロボッ
   トの側面に複数の検出器を設け、走行時には少なくとも
   進行方向に対応する上記検出器を有効とし、上記ロボッ
   トアーム作動時には干渉領域に対応する上記検出器を有
   効にすることを特徴とする自走式ロボットの安全装置