JPS6010240B2 - ロボツトの対人衝突防止制御法 - Google Patents

ロボツトの対人衝突防止制御法

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JPS6010240B2
JPS6010240B2 JP9697477A JP9697477A JPS6010240B2 JP S6010240 B2 JPS6010240 B2 JP S6010240B2 JP 9697477 A JP9697477 A JP 9697477A JP 9697477 A JP9697477 A JP 9697477A JP S6010240 B2 JPS6010240 B2 JP S6010240B2
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JP
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human
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collision prevention
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JP9697477A
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房明 小沢
徳久 三宅
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06Safety devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工業用ロボットの動作制御法に係り、特に工業
用ロボットの教示動作経路内に人間が立入つた場合の衝
突危険防止のため、人間の進入位置の検出、さらに検出
した情報によるロボットの衝突防止制御に関する。
従来の工業用ロボットは教示された通りの動作を反復す
るだけのものが多く、周囲の作業環境に何らかの変化が
あったような場合、これに柔軟に対応できる機能を持っ
ていなかった。
このためロボットの使用法や用途が限定され、ロボット
導入のさまたげとなっていた。このような背景から視覚
、触覚などの感覚機能を付加した高機能な工業用ロボッ
トの開発が行なわれはじめているが、これは、あらかじ
めある程度の位置がわかつているロボットの作業対象ワ
ークとの衝突防止が主であり、人間のように急に立入つ
てくるものについてはロボットの監視者が非常停止等の
措置で対処せざるを得ないのが現状である。この非常停
止等の方法では作業能率の点で無駄が多いうえに、人間
が常にロボットを監視する必要があった。
本発明は、工業用ロボットの動作範囲内に人間が立入つ
た場合の感知法および対人間に対する衝突防止などの安
全なロボットの動作制御方法を提供することを目的とし
ている。
本発明の特徴は、ロボットの動作範囲を複数の領域に分
割し、人間の位置検出装置により検出した結果に基づい
て進入領域を判断し、この進入領域をロボットが通過す
るか否かを判定し、その判定によって動作の継続あるい
は迂回動作あるいは非常停止させる制御を行なわせるこ
とにある。
本発明の実施例の一つとして、第1図に示すような直交
座標系の工業用ロボットにおける本方式の適用について
考える。第1図において、本ロボットは油圧シリンダー
により第1コラム2上を×軸万向へ往復移動する鞍3と
、この鞍3上に直立に設けられた第2コラム4に沿って
油圧シリンダ5によりZ軸方向に上下動する十字軸受箱
6と、この十字軸受箱6に取付けられ、油圧シリンダ7
によってY軸方向に往復動させるコラム8と、このコラ
ム8の先端に固定され、振り(SW)、曲げ(BD)、
ねじり(TW)の3つの回転方向自由度を持った手首機
構9とを有している。また、この手首機構9の先端には
つかみ装置10が取付けられている。動作範囲は各藤の
ストロ−クの最長、最短の位置の組合せからA−B−C
−D−E−F−G−日の空間として表わされる。以下に
、上記工業用ロボットの動作範囲内に進入してきた人間
の進入位置検出法の具体的な内容について説明する。
第2図のA′−B′−C′−D′一で示される範囲は、
上記工業用ロボットの動作範囲を床面に投影した領域で
ある。
検出装置11の一例として、人間の体重を感知すること
ができる荷重マットを第2図のように床面にメッシュ状
に敷詰めてある。なお、これらのマットの位置はあらか
じめわかっているものとする。今、人間がP,点からP
2の点へ進入しているものとすると、P2点に敷かれて
ある荷重マット126は人間の体重を感知してONの状
態になっている。
このことからどのマットが○Nしているかを判断するだ
けで、容易に進入している位置、厳密には進入している
領域が検出できる。本発明のもう一つは、以上のように
して検出された人間の進入位置情報から、ロボットの人
間への衝突防止、さらには人間をさげて通るような動作
など、人間に対する安全性を計ったロボットの制御方法
である。
以下具体的に説明する。第3図は工業用ロボットによっ
てハンドリング作業を行なう状況を図示したものである
なお、人間の進入位置検出装置11として前述の装置が
施こされている。具体的な例として、第1のベルトコン
ベア13に供給されてきたワーク14を、第2のベルト
コンベア15にハンドリングするという場合をとりあげ
ることにする。第4図は人間の進入位置検出装置を組込
んだロボットの制御系のブロックであり、ディジタル計
算機16は4・型のマイクロコンピュータ程度の機能を
もつものである。
ディジタル計算機16からの位置指令はインターフェー
ス17によって所定の軸へふり分けられ、各軸の位置決
め装置18〜23のいずれかへ送られる。いま、位置の
指令値がX軸へ送られたものとすれば、この指令は減算
回路181へ送られ、ここで検出器184から送られた
ロボットの×鼠現在値との差を算出して、サーボ回路1
82へ送る。サーボ回路182の出力はロボットX軸本
体18を駆動させ、その位置は検出器184によってフ
ィードバックされるようになっている。なお「人間進入
位置検出装置11からの情報は信号判別回路24から進
入位置判定回路25を経て計算機16へ取り込んでいる
。以下に、実際のハンドリング作業時における本方式の
具体的な内容について説明する。第5図において、ロボ
ット手先部の移動経路はスタート点Sーワークつかみ点
W→移送点T→(点Wと点Tの繰返し)→スタート点(
ストップ点)Sということになる。
ここでは点W→点T間の動作について考えてみよう。動
作を円滑にするため、点W,点T間に図示のように点P
,.P2,P3を定めてロボットに教示したものとしよ
う。すなわち、ロボットの動作経路は点W→P,→P2
→P3→Tとなる。まず、教示された各点の座標は計算
機13に入力され、各点の桶間計算を行なう。この補間
計算の方法については具体的には特豚昭51一2824
号および実顔昭51一1097叫号の明細書に記載され
た方法で実行すればよい。このようにして算出された補
間係数および教示点のデータにもとづいてロボット手先
部はまず点Wに位置決めされ、次いで補間動作を開始し
て点P,へ移動する。点P,に。ポットが到達すると次
の補間係数を変更して点P2への補間動作を行なう。こ
れを繰返して点Tまで動作していくことになる。いま、
図で示すように、P2,P3の間に人間が進入して来た
とする。
このときロボットは点W→点P,と進んで行くが、進ん
で行く過程で、人間進入位置検出装置がP2,P3間の
M領域に人間が進入していることを検出すると、信号判
別回路24から進入位置判定回路を経て計算機16に割
込みがかけられる。計算機に割込みがかけられると、プ
ログラムは動作経路チェックプログラムへと移行する。
この動作経路チェックプログラムでは、人間が進入して
来た位置とその近傍の領域を動作禁止領域とし、まず始
めロボットの経路およびロボットの構成要素がその禁止
領域を横切らないか否かをチェックする。横功らな場合
はそのまま動作を継続し、横切る場合、さらに迂回動作
がとれるかをチェックする。そして、どうしても迂回動
作がとれない場合は非常停止する。第4図の場合、迂回
経路としてP2→P4→P5→P3がとれるので迂回路
を通って先へ進むようになる。ここで上記各迂回路点の
間でもロボットは補間法を用いて円滑な動作が得られる
ようにする。迂回路の選択法についてさらに詳しく説明
する。前述した動作禁止領域は安全にロボットを人間に
近ずけ得る大きさを持つ領域であり、したがって人間の
進入位置検出装置のメッシュはその大きさに切ってある
。このことから、迂回路は動作禁止領域を囲む領域のロ
ボット本体側の領域を結んだ経路ということになり、計
算機により簡単に算出できる。以上に、本発明の人間進
入位置検出装置および検出装置からの情報による人間と
の衝突防止制御について詳述したが、本実施例によれば
、容易に人間の進入による危険領域が検出でき、あわせ
て人間への衝突防止ができる。
また、人間が進入していても、安全な範囲内で、初期の
経路から迂回路を経由する動作、あるいは非常停止動作
ができ、対人間を考慮した能率的な動作を行なわせるこ
とが可能である。さらに本方式は比較的簡単なアルゴリ
ズムで処理することが可能であるため、簡易な構成の制
御装置を用いながら、高度な制御動作を実現することが
できる。
上記のように本発明は、人間の進入位置をロボットの動
作範囲内の床面の位置あるいは領域として検出し、これ
によって動作範囲内に動作禁止区域を設けて人間との衝
突を防止しようとするものであり、きわめて多方面の応
用が考えられる。
人間の位置検出法として考えられるものとしては、人間
の体重を感知することができる荷重マットを動作範囲内
へ複数の領域に分割してしきつめ、人間の体重によって
感知したマットの位置から人間の進入位置を検出する方
法や、ITVカメラを用いて、ロボットの動作範囲を上
空から監視し、人間の進入位置を検出する方法や床面に
平行な平面をあらかじめ決められた位置で複数の領域に
区切り、その各々の区切った線分を一対の光学式の投光
、受光装置で構成させ、人間が横切った線分から人間の
進入位置を検出する方法がある。また各種座標系ロボッ
トにおいても適用できることは言うまでもない。本発明
によれば、人間の進入位置をロボットの位置とは独立に
検出でき、検出した位置情報によりロボットの動作制御
が行なえるので、従来のように非常停止あるいは原点復
帰の動作だけでなく、迂回路を経由して再び正規の動作
経路へもどり、作業を続行することができる。
すなわち、危険防止に加えて、異常に対する対応動作が
できるため、従来のように人間が監視し、手動操作で退
避や非常停止の動作をさせなくてはならなかったのに比
較して、完全自動運転が可能となり、安全性に加えてき
わめて能率的なロボット運転を実現することができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の適用対象となる工業用ロボットの構成
図、第2図は本発明の一つである人間の進入位置検出装
置の実施例を示す平面図、第3図は本発明の他の一つの
実施例としてのハンドリング・システムの構成および作
業状況見取図、第4図は第3図に示すロボットの制御系
の構成図、第5図は第3図のシステムの動作説明のため
の平面図である。 1 1…・・・人間の進入位置検出装置。 多′図 多三 2 図 第3図 第4図 弟タ図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ロボツトが作動する際に動作範囲が限定される工業
    用ロボツトにおいて、前記動作範囲を複数の領域に分割
    し、前記動作範囲に進入してきた人間の位置をロボツト
    の位置検出器とは別に設けた検出装置により検出し、こ
    の検出結果に基づいて人間が位置する進入領域を判断し
    、この進入領域をロボツトが通過するか否かを判定し、
    その判定結果により動作の継続、迂回の動作または非常
    停止をすることを特徴とするロボツトの対人衝突防止制
    御法。 2 特許請求の範囲第1項に記載のロボツトの対人衝突
    防止制御法において、人間の位置検出装置は、人間の体
    重を感知することができる荷重マツトからなり、前記マ
    ツトを動作範囲内へ複数の領域に分割してしきつめ、人
    間の体重によって感知したマツトの位置から人間の進入
    位置を検出するものであるロボツトの対人衝突防止制御
    法。 3 特許請求の範囲第1項に記載のロボツトの対人衝突
    防止制御法において、人間の位置検出装置はITVカメ
    ラからなり、動作範囲を上空から監視し、人間が進入し
    てきた位置を検出するロボツトの対人衝突防止制御法。 4 特許請求の範囲第1項に記載のロボツトの対人衝突
    防止制御法において、人間の位置検出装置の一対の光学
    式の投光、受光装置からなり、床面に平行な平面をあら
    かじめ決められた位置で複数の領域に区切り、その各々
    の区切った線分を前記検出装置で構成させ、人間が横切
    った線分から人間の進入位置を検出するロボツトの対人
    衝突防止制御法。
JP9697477A 1977-08-15 1977-08-15 ロボツトの対人衝突防止制御法 Expired JPS6010240B2 (ja)

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