JPS6336919B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、プレイバツク・ロボツトのマニプレ
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。

産業用ロボツトは、そのマニプレータの動きに
より人間の手の動きをシミユレーシヨンすること
ができるため、従来の機械化技術では困難な自動
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ようになつてき
た。

ところで、このような産業用のロボツトとして
は、そのほとんどが予め設定してあるシーケン
ス、或いはテイーチングによる動作をプレイバツ
クするものであり、作業対象物（以下、ワークと
いう）がセツトされるなどしてプレイバツクをス
タートしたあとはテイ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、このようなロボツトがプレイバツク
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、或いはワークのセツ
ト状態が正常でなかつた場合には、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
うという虞れがあつた。

そこで、従来は、このような事故の発生を防止
するため、ロボツ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
ボツトの設置に余分なスペースを必要としたり、
ワークのセツトやロボツトの保守、点検などが困
難になる上、誤まつ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
つた。

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
ロボツ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、ロボツト
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、正常な光景に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ツトの安全装置
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
むプレイバツク・ロボツトの制御システムを示す
ブロツク図で、１はテイーチング装置、２はプレ
イバツク制御用の自動スイツチ装置、３は動作モ
ード切換装置、４は演算制御装置（コンピユー
タ）、５は比較器、６はマニプレータ駆動用のア
クチユエータ、７は位置検出器、８は記憶装置、
９はテレビジヨンカメラ、１０は周辺機器からの
アンサバツク信号の入力である。

テイーチング装置１を操作すると、切換装置３
により動作モードがテイ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はテイーチング
装置１からの各ステツプごとの制御信号に応じて
動作信号を発生し、比較器５を介してアクチユエ
ータ６を動作させる。

アクチユエータ６によりロボツトのマニプレー
タが動くとその位置が位置検出器７によつて検出
され、それが比較器５にフイードバツクされてマ
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、テイーチ
ング装置１からの各ステツプごとのテイーチング
終了信号に応じて位置検出器７からの信号と、そ
のステツプにおいて必要とする各種の制御信号と
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、各ステツ
プごとに順次異なつた記憶エリアの指定が行なわ
れている。

この結果、テイーチング装置４により所定の動
作順序に従つたテイーチングが終了するまで、記
憶装置８にはロボツトのマニプレータの位置と、
それに付随した制御データとがその動作経路の順
に各ステツプごとに異なつた記憶エリアに記憶さ
れてゆくことになる。

次に、テイーチングを終了し、自動スイツチ装
置２からの信号により切換装置３が動作モードを
プレイバツクモードに切換えると、それに続く自
動スイツチ装置２からのスタート信号によつて演
算制御装置４は記憶装置８の最初の記憶エリアか
ら順次各ステツプごとの位置を読み出し、それに
応じてアクチユエータ６を動作させロボツトのマ
ニピユ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ツク・ロボツトの
制御動作として周知のものである。

さて、テレビジヨンカメラ９は、ロボツトのマ
ニプレータが設置して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、ロボツトのテイ
ーチング時とプレイバツ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てあ
る。

そして、これに応じて記憶装置８は、テレビジ
ヨンカメラ９によつ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
と）に所定のフレーム数にわたつて記憶可能に構
成してある。

そこで、演算制御装置４は、ロボツトが上記し
たテイーチング動作モードにあるとき、上記した
各ステツプごと、或いはそのうちの所定のステツ
プごとにテレビジヨンカメラ９からの映像信号を
１フレーム分づつ取り込み、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ツプに
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ツクモードに切換
えられると、演算制御装置４は、プレイバツクの
各動作ステツプごとにテレビジヨンカメラ９から
１フレー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てあるバツフア
フレームメモリに書込み、ついでテイーチング時
の同じステツプで書込んである１フレーム分の映
像信号と上記バツフアメモリに書込んである１フ
レー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フレーム分の映像信号
間に差が見出せないときに限つてプレイバツクを
次のステツプに進め、これらの間に所定以上の差
が検出されたときには、次のステツプへのプレイ
バツクを禁示し、必要に応じて警報動作を行なわ
せるようにする。

以上のプレイバツク時における動作をフローチ
ヤートで示したのが第２図である。

プレイバツク動作がスタートすると、まず、ス
テツプS1（以下、ステツプを省略し、単にS1、S2
と記す）で記憶装置４から位置データを読出し、
次のS2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ツトのマニプレ
ータの各ステツ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、特定のステツプでだけ
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、上記したテイーチング時での各
ステツプごとに記憶装置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
が不要なステツプではテレビジヨンカメラ９から
の１フレーム分の映像信号の記憶は行なわないよ
うにしてある。そこで、プレイバツク時には、上
記した識別信号をこのS2で調べ、次のステツプ
が安全確認を行なうべきステツプ（これはフロー
チヤートのステツプではない）か否かの判断を行
なう必要があるからである。従つて、全てのステ
ツプで安全確認を行なう方式の実施例の場合には
S2は不要で、S1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
なわないステツプのときには通常のプレイバツク
時と同じで、S3とS4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に一致さ
せるための動作が行なわれる。そして、この動作
はS5での結果がYESとなつたとき、即ち、プレ
イバツ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となつたとき、つま
り次のステツプが安全確認を行なうべきステツプ
であつたときには、このS2に続いてS6に進み、
そのときテレビジヨンカメラ９から得られている
映像信号を１フレーム分バツフアフレームメモリ
に書き込み、ついでS7に進み、記憶装置８の所
定の記憶エリアからテイーチング時における同じ
ステツプで記憶してある１フレーム分の映像信号
と上記バツフア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Ｓ９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S3に進み、
次のステツ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、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ツク動作をそこで一時停止
させてしまう。

従つて、この実施例によれば、ロボツトのプレ
イバツク時に、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、ワークのセツト状態が正
常でなかつたりしてテイーチング時における各ス
テツプごとのテレビジヨンカメラ９の視野内の光
景と、プレイバツク時での各ステツプにおけるテ
レビジヨンカメラ９の視野内での光景に差を生じ
たときには、自動的にその差が検出されたステツ
プから次のステツプへのマニプレータの移動が禁
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ツク
動作が中断したときには、アラームによつてオペ
レータに対する警報が行なわれるから、その後、
侵入物体の排除など所定の適切な処置を行なつて
からプレイバツ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、ロボツトのプレ
イバツク時におけるマニプレータの各ステツプご
とに安全確認が行なわれるため、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
の高い安全装置を得ることができる。

ところで、以上の実施例では、テレビジヨンカ
メラ９を用いて１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
器のテイーチング時での信号とプレイバツク時で
の信号を比較するようにしてもよい。

また、これらのテレビジヨ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、このようなロボツトにおいては、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
ヨ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るようにすれ
ば、マニプレータのそれぞれのステツプごとに特
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、ロボツトのマニプレータの近傍に人な
どが近ずいたからといつ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、次のステツプで
事故が予想される事態に到つ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ること
ができる。

次に、以上の実施例においては特に説明しなか
つたが、２種の映像信号を比較して両者の一致状
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、従つて、この比較レベ
ルを任意の調整可能に構成し、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るように
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、ロボツ
トのプレイバツク動作時における各ステツプごと
に安全確認を行ない、それによつて次のステツプ
へのマニプレータの移動を禁止するか否かの判断
が行なわれるため、多くのスペースを必要とする
危険区域の設定や柵などの設置が不要になり、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
ロボツトの安全装置を提供することができる。

【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ツク図、
第２図はその動作説明用のフローチヤートであ
る。 １……テイーチング装置、２……自動スイツチ
装置、３……切換装置、４……演算制御装置、５
……比較器、６……アクチユエータ、７……位置
検出器、８……記憶装置、９……テレビジヨンカ
メラ、１０……アンサーバツク入力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ テイ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ツ
   ク・ロボツトにおいて、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
   異なつた部分を検知エリアとする複数の画像検知
   手段と、テイーチング時での上記マニプレータの
   所定のステツプにおける作動位置ごとに上記複数
   の画像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、プレイバツク時における上記
   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画像検知手段から得ら
   れている検知データと比較して両者の差を表わす
   差データを検出する差データ検出手段と、この差
   データが所定値範囲を超えたとき検出信号を発生
   する判定手段とを設け、この検出信号により上記
   マニプレータの次のステツ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
   する産業用ロボツトの安全装置。 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を撮像
   範囲とする少くとも１台のテレビジヨンカメラを
   設け、上記検知データを上記テレビジヨンカメラ
   によるビデオ信号で構成したことを特徴とする産
   業用ロボツトの安全装置。 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、上記差
   データ検出手段と上記判定手段を、全体として２
   値化画像データによる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ツトの安全装置。