JPS58217294A - 産業用ロボツトの安全装置 - 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】 本発明は、プレイバックｅロボットのマニプレータの動
きによる事故の発生を防止するための安゛全装置に関す
る。

産業用ロボットは、そのマニプレータの動きにより人間
の手の動きをシュミレーションすることができるため、
従来の機械化技術では田難な自動化作業、苛酷な条件下
における作業、あるいは単純な繰り返し作業などにおい
て人間に代る優れた働き手として認識されるようになり
、各種物品の製造ラインなどに多数使用されるーように
なってきた。

ところで、このような産業用のロボットとしては、その
ほとんどが予め設定しであるシーケンス、或いはティー
チングによる動作をプレイバックするものであり、作業
対象物（以下、ワークという）がセットされるなどして
プレイバックをスタートしたあとはティーチングなどに
より設定された一連の動作を終了するまで自動的にマニ
プレータの作業が順次継続されてしまう。　　　−その
ため、このようなロボットがプレイバック中にそのマニ
プレータの動作空間内に人やワーク以外の物体が侵入し
た場合、或いはワークのセット状態が正常でなかった場
合には、マニプレータの可動部分や工具などがこれらの
人や物体、又はワークに対して異常接触し、事故を発生
してしまうという虞れがあった。

そこで、従来は、このような事故の発生を防止するため
、ロボットの周囲に危険区域を設定して立入禁止にした
り、危険防止用の柵などを設けたりしていた。

しかしながら、このような従来の方法では、ロボットの
設置に余分なスペースを必要としたり、ワークのセット
やロボットの保守２点検などが困難になる上、誤まって
人や物体が侵入したときの危険性を排除することができ
ないという欠点があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除き、余分
なスペースや柵などが不要な上、どのような場合でも事
故が発生しないようにした産業用ロボットの安全装置を
提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、ロボットのマニプ
レータの可動範囲を視野とした光電検知゛手段を設け、
マニプレータの所定の作動位置ごとに光電検知手段から
得られる視野内での光景を表わすデータを、正常な光景
咳おけるデータと比較し、これらのデータに所定以上の
差が検出されたときには次の作動位置へのマニプレータ
の移動を禁止するようにした点を特徴とする。

以下、本発明による産業用ロボットの安全装置の実施例
を図面について説明する。

第１図は本発明の一実施例による安全装置を含むプレイ
バック・ロボットの制御システムを示すブロック図で、
１はティーチング装置、２はプレイバック制御用の自動
スイッチ装置、３は動作モード切換装置、４をま演算制
御装置（コンピュータ）、５は比較器、６はマニプレー
タ駆動用のアクチュエータ、７は位置検出器、８は記憶
装置、９はテレビジョンカメラ、１０は周辺機器からの
アンサバック信号の入力である。

ティーチング装置１を操作すると、切、換装置３により
動作モードがティーチングモードに切換えられ、これに
より演算制御装置４はティーチング装置１からの各ステ
ップごとの制御信号に応じて動作信号を発生し、比較器
５を介してアクチュエータ６を動作させる。

アクチュエータ６Ｖｃよりロボットのマニプレータが動
くとその位置が位置検出器７によって検出され、それが
比較器５にフィードバックされてマニプレータの位置を
所定の目標位置にもたらす。

これと並行して、演算制御装置４は、ティーチング装置
１からの各ステップごと９テイ一チング終了信号に応じ
て位置検出器７からの４３号ど、そのステップにおいて
必要とする各種の制御信月とを取り込み、記憶装置８の
所定の記憶エリアに記憶させる。このとき、演算制御装
置４により記憶装置４に対する書込み制御が行なわれ、
各ステップごとに順次異なった記憶エリアの指定が行な
われている。

この結果、ティーチング装置４により所定の動作順序に
従ったティーチングが終了するまで、記憶装置８にはロ
ボットのマニプレータの位Ｕ￥と、それに付随した制御
データとがその動作経路の順に各ステップごとに異なっ
た記憶エリアに記憶されてゆくことになる。

次に、ティーチングを終了し、自動スイッチ装置２から
の信号により切換装置３が動作モードをプレイバックモ
ードに切換えると、それに井光く自動スイッチ装置２か
らのスタート信号によって演翼制御装置４は記憶装置８
の最初の記憶エリアから順次各ステップごとの位置を読
み出し、それに応じてアクチュエータ６を動作させロボ
ットのマニピュレータの作動位置を順次制御し、必要な
動作を順次遂行してゆく。

なお、以上は従来のプレイバック・ロボットの制御動作
として周知のものである。

さて、テレビジョンカメラ９は、ロボットのマニプレー
タが設置しである場所の近傍の所定の位置、或いはマニ
プレータの一部などマニプレータの可動部分、特にその
手首を含む所定の範囲を撮像視野とする場所に取付けら
れ、ロボットのティーチング時とプレイバック時にマニ
プレータの動きを周囲の状態と共に撮像し得るようにし
である。

そして、これに応じて記憶装置８は、テレビジョンカメ
ラ９によって撮像された映像信号（ビデオ信号）をそれ
ぞれのフレームごと（１画面分ごト）ｌｃ所定のフレー
ム数にわたって記憶可能に構成しである。

そこで、演算制御装置４は、ロボットが上記したティー
チング動作モードにあるとき、上記した各ステップごと
、或いはそのうちの所定のステップごとにテレビジョン
カメラ９からの映像信号を１フレ一ム分づつ取り込み、
記憶装置８の所定の記憶エリアに順次記憶してゆく。こ
れは、上記した位置検出器７からの位置信号やそのステ
ップにおける種々の制御信号の書込みと並行して行なわ
れる。

次に、動作モードがプレイバックモードに切換えられる
と、演算制御装置４は、プレイバックの各動作ステップ
ごとにテレビジョンカメラ９から１フレ一ム分の映像信
号を取り込み、それを記憶装置４の記憶エリアの一つに
設けであるバッファフレームメモリに書込み、ついでテ
ィーチング時の同じステップで書込んであや１フレ一ム
分の映像信号と上記バッファメモリに書込んであろ１フ
レ一ム分の映像信号とを並行して各画素ごと、又は複数
の画素づつ順次読み出し、これら２種の映像信号を各画
素ごと、又は複数の画素ごとに比較してゆく。

そして、これら２種の１フレ一ム分の映像信号間に差が
見出せないときに限ってプレイバックを次のステップに
進め、これらの間に所定以上の差が検出されたときには
、次のステップへのプレイバラ・りを禁示し、必要に応
じて警報動作を行なわせろようＶＣする。

以上のプレイバック時における動作をフローチャートで
示したのが第２図である。

プレイバック動作がスタートすると、まず、ステップ８
１（以下、ステップを省略し、単に８１゜Ｓ２と記ｆ）
で記憶装置４から位置データを読出し、次の８２で安全
確認点゛か否かの判断を行なう。

これは、上記実施例においてはロボットのマニプレータ
の各ステップごとの作動位置の全てにおいて安全確認を
行なう場合と、特定のステップでだけ安全確認を行なわ
せるようにした場合とがあり、後者の場合には、上記し
たティーチング時での各ステップごとに記憶装置８に書
き込むべき各種制御信号の中に識別信号を含ませておき
、安全確認が不要なステップではテレビジョンカメラ９
からの１フレ一ム分の映像信号の記憶は行なわｔｋいよ
うにしである。そこで、ブレイノ（−ツク時には、上記
した識別信号をこのＳ２で調べ１１次のステップが安全
確認を行なうべきステップ（これはフローチャートのス
テップではない）か否かの判酌１を行なう必要があるか
らである。従って、全てのステップで安全確認を行な５
方式の実施例の場合にはＳ２は不要で、Ｓｌのあとは全
てＳ６に進むようになる。

さて、Ｓ２での結果がＮｏ、つまり安全確認を行なわな
いステップのときには通常のブレイノ（ツク時と同じで
、Ｓ３と８４によりマニプレータの作動位置を記憶装置
８から読み出したデータ［一致させるための動作が行な
われる。そして、この動作は８５での結果がＹＥＳとな
ったとき、即ち、プレイバックによる作動位置が最終位
置になるまで繰り返される。

次に、Ｓ２での結果がＹＥＳとなったとき、つまり次の
ステップが安全確認を行なうべきステップであったとき
には、このＳ２に続いてＳ６に進み、そのときテレビジ
ョンカメラ９から得られている映像信号火１フレーム分
バッファフレームメモリに書き込み、ついで５７ｖｃ進
み、記憶装置８の所定の記憶エリアからティーチング時
における同じステップで記憶してあろ１フレ一ム分の映
像信号と上記バッファフレームメモリに書込んである映
像信号の読み出しの準備を行なう。そして、Ｓ８ではこ
れら２つの映像信号を順次、それぞれの画素対画素で、
或いは複数の画素ごとに比較し、その結果を８９で判断
して結果がＹＥＳ、つまり２つの映像信号が一致したと
きに始めて８３に進み、次のステップの作動位置に対す
るマニプレータの移動を開始させ、Ｓ９での結果がＮＯ
ｌつまり２つの映像信号間に所定以上の差異が見出され
たときには続くＳ１０に進み、適当なアラーム装置を動
作させると共にプレイバック動作をそこで一時停止させ
てしまう。

従って、この実施例によれば、ロボットのプレイバック
時に、そのマニプレータの移動範囲内に人や物体が侵入
したり、ワークのセット状態が正常でなかったりしてテ
ィーチング時におけろ各ステップごとのテレビジョンカ
メラ９の視野内の光景と、プレイバック時での各ステッ
プにおけろテレビジョンカメラ９の視野内での光景ＶＣ
差を生じたときには、自動的にその差が検出されたステ
ップから次のステップへのマニプレータの移ｉｊ　カ禁
止されるので、事故の発生を未然に、しかも確実に防止
することができる。

なお、この安全装置の動作によりプレイバック動作が中
断したときには、アラームによってオメレータに対する
諸層が行なわれるから、その後、侵入物体の排除など所
定の適切な処置を行１．ｃつてからプレイバック動作の
継続を開始させればよい。

そして、この実施例によれば、ロボットのプレイバック
時におけるマニプレータの各ステップごとに安全確認が
行なわれろため、確認動作をきめ細かに、しかも正確に
行なうことができ、信頼性の高い安全装置をイ０ること
ができる。

ところで、以上の実施例では、テレビジョンカメラ９を
用いてｌフレーム分づつの映像信号の比較により安全確
認を行なうようにしているが、少くとも２個以上のそれ
ぞれ検知エリアを異にする複数の光電検知器を設け、こ
れら複数の光電検知器のティーチング時での信号とプレ
イバック時での信号を比較するようにしてもよい。

また、これらのテレビジョンカメラと光電検知器とを併
用するようにしてもよい。

なお、このようなロボットにおいては、そのマニプレー
タの動きに応じて危険な範囲が変化している。そこで、
上記した実施例のようにテレビジョンカメラや光電検知
器をマニプレータの可動部分に設け、マニプレータの動
きに応じて移動する危険範囲内での検知動作が行なわれ
ろようにすれば、マニプレータのそれぞれのステップご
とに特有な危険範囲ごとに安全確認動作が行なわれるこ
とになり、ロボットのマニプレータの近傍に人などが近
すいたからといって直ちにマニプレータの動作が停止さ
れるのではなくて、次のステップで事故が予想される事
態に到って始めて動作の停止が行なわれるため、極めて
高い信頼性を得ろことができろ。

次に、以上の実施例においては／Ｉ￥に説明しなかった
が、２種の映像信号を比較して２両者の一致状態と判断
するに際しては、その一致状態がどの程度まで外れたら
不一致とみるかについての比較レベルの設定が大切であ
り、従って、この比較レベルを任意に調整可能に構成し
、必要に応じて最も望ましい安全確認動作が任意に設定
できろようにするとよい。

また、これら２種の比較すべき映像信号を２値化した上
で比較し、パターン認識技法により両者の一致状態を判
断するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、ロボットのプレ
イバック動作時における各ステップとと゛に安全確認を
行ない、それによって次のステップへのマニプレータの
移動を禁止’ｆろか否かの判断が行なわれるため、多（
のスペースを必要とｆろ危険区域の設定や柵などの設俗
が不要になり、従来技術の欠点を除き、常に確実な、し
かもきめ細かな動作を得ることができる信頼性の高い産
業用ロボットの安全装置を提供ｆろことかできろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
その動作説、明月のフローチャートである。 １・・・・・・ティーチング装置９．２・・・・・・自
動スイッチ装置、３・・・・・・切換装置、４・・・・
・・演算制御装置、５・・・・・・比較器、６・・・・
・・アクチュエータ、７・・・・・・位置検出器、８・
・・・・・記憶装置゛、９・・・・・・テレビジョンカ
メラ、１０・・・・・・アンサーバック入力。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ティーチングによりマニプレータの作動位置と各
   種の制御信号を記憶させる方式のプレイバック・ロボッ
   トにおいて、上記マニプレータの少くとも一部を含んだ
   所定の範囲内におけるそれぞれ異なった部分を検知エリ
   アとする複数の光電検知手段と、ティーチング時での上
   記マニプレータの所定のステップにおけろ作動位置ごと
   に上記複数の光電検知手段からの検知データをそれぞれ
   記憶するメモリ手段と、プレイバック時における上記マ
   ニプレータの上記作動位置ごとに対応した検知データを
   上記メモリ手段から読出し、該データをその作動位置で
   上記複数の光電検知手段から得られている検知データと
   比較する手段とを設け、これら２種の検知データの比較
   結果に応じて上記マニプレータの次のステップに対応し
   た作動位置への移動を禁止するように構成したことを特
   徴とする産業用ロボットの安全装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記マニプレータ
   の少くとも一部を含んだ所定の範囲な撮像範囲とする少
   くとも１台のテレビジョンカメラを設け、上記検知デー
   タを上記テレビジョンカメラによるビデオ信号で構成し
   たことを特徴とする産業用ロボットの安全装置。 ３、特許請求の範囲第１項又は第２項において、上記検
   知データを２値化する手段を設け、上記２種の検知デー
   タを比較する手段をパターン認識装置で構成したことを
   特徴とする産業用ロボットの安全装置。