JPH0938891A - 工業用ロボットの安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工業用ロボット同士の竦み合いによる立ち往
生を生じない。 【解決手段】 工業用ロボットのロボット本体１には障
害物に向けて赤外光を発する光センサ２Ａ、２Ｂが設け
られており、ＣＰＵを内蔵した制御装置３は、障害物か
らの赤外光の反射戻り強度を検出して、検出された反射
戻り強度が所定値以上の時にロボット本体１の移動を停
止させる。工業用ロボットは複数設けられ、各ロボット
本体１の表面１ａ、１ｂは、赤外光に対する反射率が相
互に異なるように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、障害物等に対して
センシング信号を発信し、その反射波の強度により障害
物等の存在を認知してロボット本体あるいはロボットア
ームの作動を停止させる工業用ロボットの安全装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年の生産自動化の進展に伴い、複数の
自走工業用ロボットが作業ステーションを共用してワー
クの組付け作業を行うことがある。この場合、通常、各
ロボットは光センサ等を搭載し、反射光の強度を検出し
て他のロボットの存在を知り、移動を停止する等により
互いの衝突を未然に防止している。

【０００３】なお、特開平５−５７６６９号公報には、
ロボットアーム駆動部への給電を作業ステーションでの
み可能として、ロボットアームの誤作動を防止する安全
装置が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光センサ等
を使用した上記従来の安全装置において、複数の工業用
ロボットが同時に作業ステーションに入ろうとする場合
等に、同一タイミングで互いに相手の存在を検出して停
止するため、いわゆる竦み合いによっていずれのロボッ
トも作業ステーションに入れず、立ち往生してしまうと
いう問題がある。

【０００５】また、単体の工業用ロボットの作業時にお
いて、相手が移動する作業者である場合には危険防止の
ため工業用ロボットは十分な距離的余裕を有して停止す
る必要があるが、設置位置が変化しない静止した周辺装
置等に対しては距離的余裕を最小限にして、ロボット作
業スペースの拡大を抑えることが望ましい。本発明はこ
のような課題に鑑みたもので、工業用ロボット同士の竦
みあいによる立ち往生を生じず、また、過大な作業スペ
ースの確保を必要としない工業用ロボットの安全装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【発明の概要】本発明の第１の特徴では、複数ある工業
用ロボット（Ｒ１、Ｒ２）のロボット本体（１）の表面
反射率を相互に異なるように設定する。したがって、優
先度の高い工業用ロボット（Ｒ２）のロボット本体
（１）の反射率を相対的に高く設定しておけば、優先度
の低いロボット（Ｒ１）から発せられたセンシング信号
は優先度の高いロボット（Ｒ２）のロボット本体（１）
で十分な強度で反射されて戻り、ロボット（Ｒ１）の作
動が停止する。この間、反射率を相対的に低く設定した
優先度の低いロボット（Ｒ１）からのセンシング信号の
戻り反射強度は小さいから、優先度の高いロボット（Ｒ
２）は作業を続行する。

【０００７】このようにして、工業用ロボット同士の衝
突を避けることができるとともに、両者の竦み合いによ
る立ち往生も回避することができる。本発明の第２の特
徴では、工業用ロボットの作業環境内にセンシング信号
に対する反射率の異なる箇所を設けてある。この反射率
の異なる箇所を例えば作業者とし、その反射率を周辺装
置等よりも相対的に高くしておけば、作業者がロボット
に近づいた場合には十分な距離的余裕を持ってロボット
の作動が停止する。一方、周辺装置に対しては十分接近
できるから、ロボット作業スペースは小さくしておくこ
とができる。

【０００８】なお、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
ものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。 （第１実施形態）図１に工業用ロボット本体の概略構造
を示す。なお、ロボットアームは図示を省略してある。

【００１０】図において、ロボット本体１は下面四隅に
キャスタ輪５２が設けられるとともに、下面中央には、
走行モータ４により回転駆動されかつ適宜旋回操作され
る公知の駆動輪５１が設けてある。ロボット本体１には
側面上部に左右一対の開口１１、１２が形成され、これ
ら開口に臨んでロボット本体１内に、センシング信号た
る赤外光を発光ないし受光する光センサ２Ａ、２Ｂがそ
れぞれ設けられている。ロボット本体１内にはさらに、
上記光センサ２Ａ、２Ｂおよび走行モータ４の作動を制
御するＣＰＵ内蔵の制御装置３が設けてある。

【００１１】なお、ロボット本体１の側面１ａ、１ｂ
は、優先度の低いロボットでは赤外光反射率の低い通常
の塗装面のままとし、これに対して優先度の高いロボッ
トでは赤外光反射率の高い市販の反射テープが貼り付け
てある。図２において、各光センサ２Ａ、２Ｂ内の発光
素子は、制御装置３のＩ／Ｏ回路３２を介してＣＰＵ３
１から入力する指令信号に応じて作動を開始し、一定光
量の赤外光を前記開口１１、１２から射出する。開口１
１、１２を経て戻った反射光は各光センサ２Ａ、２Ｂ内
の受光素子に入射し、入射光量に応じたセンサ信号がＩ
／Ｏ回路３２を経てＣＰＵ３１へ入力する。なお、光セ
ンサ２Ａ、２Ｂは、一方がロボット本体から前方へ、他
方が斜め前方へ向けて赤外光を射出する。

【００１２】ＣＰＵ３１は、予めプログラムされた手順
に従ってモータ駆動回路３３を介して走行モータ４を回
転させ、ロボット本体１を移動させる。ロボット本体１
の原位置からの移動距離は、例えば上記駆動輪５１の回
転数より算出する。このような構造の二台の工業用ロボ
ットＲ１、Ｒ２が、互いに直交する方向から同時に作業
ステーションＳへ向かっている様子を図３に示す。図に
おいて、工業用ロボットＲ１は優先度の低いもので、図
の下方から上方の作業ステーションＳに向けて移動して
いる。

【００１３】通常走行範囲では、上記工業用ロボットＲ
１の光センサ２Ａからの赤外光は上述のように前方のみ
へ射出されており、図のＬ１領域は、直交する図の右方
向から作業ステーションＳに向けて移動している、優先
度の高い工業用ロボットＲ２のロボット本体１側面で反
射されたとした場合に反射光が戻る領域（以下、反射光
領域という）を示している。

【００１４】走行する工業用ロボットＲ１が駆動輪５１
の回転数より算出される合流近傍位置Ｘに至ると、それ
以降、光センサ２Ｂからの斜め前方（図の反射光領域Ｌ
２）への赤外光射出が開始され、この状態で作業ステー
ションＳ近くの目標位置Ｙ（当該位置への到達も駆動輪
５１の回転数より算出される）へ向かう。同様の制御は
工業用ロボットＲ２についても行われる。

【００１５】この間の各工業用ロボットＲ１、Ｒ２のＣ
ＰＵ３１の制御手順を図４に示す。ステップ１０１で
は、予め記憶された手順で走行モータ４の回転制御がな
されてロボット本体１が走行する。ステップ１０２で目
標位置Ｙに到達すると走行モータ４は停止する（ステッ
プ１０３）。ステップ１０４で合流点近傍位置Ｘに達す
ると、通常の光センサ２Ａに加えて、斜め前方へ赤外光
を発する合流点用光センサ２Ｂの作動が開始される（ス
テップ１０５）。

【００１６】次に、二つの工業用ロボットＲ１、Ｒ２が
同時に合流点近傍位置付近から目標位置へ向かう場合の
作動を図５を参照して以下に説明する。各光センサ２
Ａ、２Ｂの反射光領域Ｌ１、Ｌ２は、実際には図５
（ａ）に示すように、所定の反射光強度を境として第１
警告領域Ｌ１１、Ｌ２１と第２警告領域Ｌ１２、Ｌ２２
とからなる。第１警告領域Ｌ１１、Ｌ２１では反射光強
度は相対的に小さく、この領域での反射光があると工業
用ロボットＲ１は減速して徐行状態となる。第２警告領
域Ｌ１２、Ｌ２２では反射光強度は相対的に大きく、こ
の領域での反射光があると工業用ロボットＲ１は走行を
停止する。

【００１７】実際には工業用ロボットＲ２も反射光領域
を有しているが、工業用ロボットＲ１の本体１側面の赤
外光反射率は低いために、工業用ロボットＲ２の反射光
領域は小さい。図では、理解を容易にするために、工業
用ロボットＲ２の反射光領域は省略してある。このよう
な工業用ロボットＲ１、Ｒ２が目標位置に向かって移動
する場合、工業用ロボットＲ２が第１警告領域Ｌ２１内
へ進入すると（図５（ｂ））工業用ロボットＲ１は徐行
を開始する。工業用ロボットＲ２の反射光領域は小さい
から、この領域内へ工業用ロボットＲ１が進入すること
はなく、工業用ロボットＲ２は通常走行を続行する。

【００１８】工業用ロボットＲ１、Ｒ２同士が目標位置
へ向けてさらに接近すると、工業用ロボットＲ２が工業
用ロボットＲ１の第２警告領域Ｌ２２内へ進入する（図
５（ｃ））。これにより、工業用ロボットＲ１は停止
し、工業用ロボットＲ２のみが走行を続行して目標位置
Ｙに至る。工業用ロボットＲ２が目標位置Ｙで作業ステ
ーションＳでの作業を終えるまで工業用ロボットＲ１は
停止状態を維持する。作業を終えて工業用ロボットＲ２
が順路を戻り、反射光領域Ｌ２から出ると、工業用ロボ
ットＲ１は再び目標位置Ｙへの走行を開始する。

【００１９】この間のＣＰＵ３１における制御手順を図
６に示す。図において、走行中に、反射光強度に応じた
光センサ２Ａ、２Ｂからのセンサ信号を受け（ステップ
２０１、２０２）、第１警告領域Ｌ１１、Ｌ２１内に相
手の工業用ロボットＲ２が進入すると徐行を開始する
（ステップ２０３）。第２警告領域Ｌ１２、Ｌ２２内に
相手の工業用ロボットＲ２が進入した場合には走行を停
止する（ステップ２０４）。そして、相手の工業用ロボ
ットＲ２が反射光領域Ｌ１、Ｌ２から出ると、再び目標
位置へ向けた走行を開始する（ステップ２０５、２０
６）。

【００２０】また、工業用ロボットＲ１は自己の停止時
間をカウントし（ステップ２０７）、停止時間が所定値
を越えた場合には異常があったものとして警報等を行う
（ステップ２０８、２０９）。同様の制御は工業用ロボ
ットＲ２でもなされる。このようにして、優先度の高い
工業用ロボットの本体側面の赤外光反射率を上げること
により、複数の工業用ロボットの衝突を避けることがで
きるとともに、これら工業用ロボットが竦み合って立ち
往生することはなく、優先順位に従った効率的な作動が
実現される。

【００２１】なお、上記実施例の各フローチャートにお
ける各ステップは、それぞれ、機能実行手段としてハー
ドロジック構成により実現するようにしてもよい。 （第２実施形態）本発明は、単体の工業用ロボットにお
いて、ロボット作業スペースを比較的小さく維持しつつ
作業者の安全を図る用途にも適用できる。すなわち、作
業者の服装等を周辺装置よりも赤外光反射率の高いもの
にして優先度を上げておけば、作業者に対しては十分な
安全距離を保ってロボット本体の移動が停止し、あるい
はロボットアームの作動が停止する。一方、赤外光反射
率の低い周辺装置に対しては、ロボット本体あるいはロ
ボットアームが十分接近できるから、作業者の安全を高
めつつロボット作業スペースの拡大を抑えることができ
る。

【００２２】（第３実施形態）上記各実施形態では、光
センサの発光素子の出力を一定にして、赤外光反射率に
より優先度を変更したが、光センサの発光素子の出力を
優先度に応じて変えても反射光領域を変更することがで
き、同様の効果が得られる。 （他の実施形態）なお、工業用ロボットの数は上記実施
形態で説明した２台に限られるものではなく、また、赤
外光反射率を各ロボット毎に多段階に変更することで優
先順位を多段階に設定することができる。

【００２３】また、光センサに限らず、電波等を使用し
た他のセンシング素子を使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る、工業用ロボット
の概略斜視図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る、工業用ロボット
の電気回路ブロック構成図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る、工業用ロボット
の作動を示す概略平面図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係る、ＣＰＵの処理フ
ローチャートである。

【図５】本発明の第１実施形態に係る、工業用ロボット
の作動を示す概略平面図である。

【図６】本発明の第１実施形態に係る、ＣＰＵの処理フ
ローチャートである。

【符号の説明】

１…ロボット本体、２Ａ、２Ｂ…光センサ、３…制御装
置、４…走行モータ、５１…駆動輪、５２…キャスタ
輪、Ｒ１、Ｒ２…工業用ロボット。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 障害物に向けてセンシング信号を発する
   手段（２Ａ、２Ｂ）と、 障害物からのセンシング信号の反射戻り強度を検出する
   手段（２０２）と、 検出された反射戻り強度が所定値以上の時にロボットの
   作動を停止させる手段（２０４）とをそれぞれロボット
   本体（１）に搭載した複数の工業用ロボット（Ｒ１、Ｒ
   ２）を備え、 かつ、前記各ロボット本体（１）の表面を、前記センシ
   ング信号に対する反射率が相互に異なるように設定した
   ことを特徴とする工業用ロボットの安全装置。
2. 【請求項２】 障害物に向けてセンシング信号を発する
   手段と、 障害物からのセンシング信号の反射戻り強度を検出する
   手段と、 検出された反射戻り強度が所定値以上の時にロボットの
   作動を停止させる手段とをロボット本体に搭載した工業
   用ロボットを備え、 かつ前記ロボットの作業環境内に、前記センシング信号
   に対する反射率の異なる箇所を設けたことを特徴とする
   工業用ロボットの安全装置。
3. 【請求項３】 障害物をセンシングしつつ移動し、セン
   シングの戻りが得られた時に作動を停止する複数の工業
   用ロボットを備え、 これら工業用ロボットのセンシング感度を互いに異なる
   値に設定したことを特徴とする工業用ロボットの安全装
   置。