WO2018173439A1 - センサ装置 - Google Patents

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WO2018173439A1
WO2018173439A1 PCT/JP2018/001171 JP2018001171W WO2018173439A1 WO 2018173439 A1 WO2018173439 A1 WO 2018173439A1 JP 2018001171 W JP2018001171 W JP 2018001171W WO 2018173439 A1 WO2018173439 A1 WO 2018173439A1
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worker
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絢也 川口
智宏 藤川
侑 佐藤
将大 山本
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住友理工株式会社
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    • G01L5/0061—Force sensors associated with industrial machines or actuators
    • G01L5/0076—Force sensors associated with manufacturing machines

Definitions

  • the present invention relates to a sensor device that detects an approach or contact between a moving unit of an automatic device such as an industrial robot and a detection target.
  • Such an automatic device is a moving unit that is movable in order to perform a predetermined operation, such as an arm of an industrial robot.
  • Patent Document 1 by controlling the operation of the movable part movable in the space based on the detection results of the tactile sensor and the capacitive sensor, A method of stopping an apparatus that can avoid a collision of a movable part has been proposed.
  • the configuration for realizing the stopping method of the apparatus includes a tactile sensor and a capacitive sensor provided in the movable part, and detects the approach of the human body or the object to the movable part by the capacitive sensor and the human body or the object by the tactile sensor By detecting the contact with the movable part, the apparatus is stopped based on the response of these sensors, thereby preventing the movable part from colliding with the human body or the object.
  • Patent Document 1 it is necessary to provide a detection circuit corresponding to each sensor for a tactile sensor using an optical waveguide and a capacitive sensor that uses a change in capacitance. It is necessary to prepare and takes time and the configuration of the sensor device including the detection circuit becomes complicated.
  • the present invention has been made in the background of the above-described circumstances, and its solution is to accurately detect the approach or contact of an operator or the like to the moving unit of the automatic device with a simple structure.
  • the object is to provide a sensor device having a novel structure.
  • the moving unit is provided with a first sensor and a second sensor for detecting the approach or contact of the detection target, and the first sensor and the second sensor are provided.
  • the detection principles of the sensors are the same as each other, and the detection circuit of the first sensor and the detection circuit of the second sensor have the same structure.
  • the detection principles of the first sensor and the second sensor are the same, and the detection circuit of the first sensor and the second sensor are the same. These detection circuits have the same structure. Therefore, it is possible to easily manufacture the detection circuit of the first sensor and the detection circuit of the second sensor, and to share one detection circuit between the first sensor and the second sensor.
  • a second aspect of the present invention is the sensor device described in the first aspect, wherein the first sensor and the second sensor share one detection circuit.
  • the detection of the detection object by the plurality of sensors is realized by one detection circuit, so that the structure can be simplified and the arrangement space can be saved.
  • the detection region of the first sensor and the detection region of the second sensor overlap each other.
  • the detection target can be detected in duplicate by the first sensor and the second sensor.
  • detection accuracy and detection reliability can be improved.
  • the detection area of the first sensor and the detection area of the second sensor are the moving unit.
  • the ranges in the direction of separation from are different from each other.
  • the approach to the moving part to be detected can be detected stepwise by the first sensor and the second sensor.
  • the first sensor is used to approach the moving part to be detected. While detecting at a relatively distant position, further approach or contact to the moving part to be detected can be detected by the second sensor.
  • the moving unit is stopped with respect to detection of the detection target by the second sensor. Stepwise control of the moving unit based on the detection result of the sensor is also possible.
  • the stop of the moving unit can be controlled based on the detection result of the first sensor at normal times, and the second sensor can be a preliminary sensor that functions when the first sensor fails. .
  • the first sensor and the second sensor are in contact with the moving unit and the detection target.
  • the reliability of detection can be improved, and for example, the contact between the detection target and the moving unit can be detected. If the moving part is stopped at, unnecessary stopping of the moving part can be prevented.
  • the first sensor and the second sensor can be deformed to a surface of a dielectric layer that is elastically deformable.
  • each of the first electrode and the second electrode has a structure in which the first electrode and the second electrode are fixed, and the first electrode and the second electrode are opposed to each other through the dielectric layer. This is a capacitive sensor that detects the acting pressure based on a change in capacitance value.
  • the contact sensor is a flexible capacitive sensor having a deformable dielectric layer and an electrode, excellent detection accuracy is realized, and at the time of contact of the detection target The force acting on the detection target is easily relaxed, and the safety is further improved.
  • a cushioning elastic cushion layer is disposed outside the moving portion, and the first aspect The sensor and the second sensor are arranged outside the elastic cushion layer with respect to the moving part.
  • the acting force when the detection target contacts the moving part is reduced.
  • the first sensor and the second sensor are arranged outside the elastic cushion layer, even if at least one of the first sensor and the second sensor is a contact sensor, the elasticity with respect to the detection accuracy is increased. The influence of the cushion layer can be suppressed.
  • an intermediate cushion layer is disposed between the first sensor and the second sensor. Is.
  • the acting force when the detection target contacts the moving part is reduced. Furthermore, by providing an intermediate cushion layer between the first sensor and the second sensor, the detection sensitivity of the first sensor and the second sensor can be adjusted by the intermediate cushion layer.
  • the first sensor is a contact sensor that detects contact of the detection target
  • the intermediate cushion layer is the first sensor.
  • the overlapping surface of the intermediate cushion layer to the first sensor has a concave-convex surface shape including a convex portion protruding toward the first sensor. Is.
  • the force acting on the detection portion of the first sensor at the time of contact with the detection target is The detection of contact by the first sensor can be realized with high sensitivity while suppressing the reduction by the buffering property of the layer.
  • the detection principles of the first sensor and the second sensor are the same, and the detection circuit of the first sensor and the detection circuit of the second sensor have the same structure.
  • the manufacturing of the detection circuit of the first sensor and the detection circuit of the second sensor can be facilitated, and one detection circuit can be shared between the first sensor and the second sensor.
  • FIG. 2 is a sectional view schematically showing a part of the arm of the robot shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing the first sensor shown in FIG. 2 in an exploded state.
  • the block diagram of the main functions implement
  • Sectional drawing which shows schematically a part of arm which comprises the robot provided with the sensor apparatus as 2nd embodiment of this invention. Sectional drawing which shows a part of arm as another one Embodiment of this invention roughly. The side view which shows the robot provided with the sensor apparatus as 3rd embodiment of this invention.
  • FIG. 12 is a sectional view schematically showing a part of the arm of the robot shown in FIG. 11.
  • FIG. 1 shows a robot 12 as an automatic device provided with a sensor device 10 as a first embodiment of the present invention.
  • the robot 12 has a structure in which an arm 18 as a moving unit is movably attached to a support base 16 fixed to the floor 14, and the sensor device 10 provided in the robot 12 has an arm. The approach or contact between 18 and the worker A as a detection target is detected.
  • the arm 18 includes links 20 a, 20 b, 20 c, and 20 d that are connected to each other at joint portions and are capable of relative tilting.
  • the link 20 a is tiltably connected to the support base 16.
  • the link 20d is provided with a grip portion 22 as an end effector.
  • the joint portion connecting the links 20a to 20d and the connection portion between the link 20a and the support base 16 are all tiltable about the rotation shaft 24 extending in the direction orthogonal to the paper surface of FIG.
  • the robot 12 may be capable of tilting around a rotation axis extending in the vertical direction or the horizontal direction in FIG. 1 or twisting around the link center axis.
  • the grip portion 22 is illustrated as the end effector of the arm 18, various known end effectors such as a suction hand can be employed depending on the work performed by the robot 12.
  • the support stand 16 is provided with an approach detection sensor 26.
  • the proximity detection sensor 26 is a sensor that can detect the worker A at a position relatively far from the support base 16, and is, for example, a laser sensor or an ultrasonic sensor, and laser is directed forward from the support base 16. By irradiating light or ultrasonic waves, the worker A approaching the support base 16 from the front can be detected at a position away from the support base 16 and the arm 18.
  • An approach detection area 28 in which the approach detection sensor 26 can detect the worker A extends forward from the support base 16 as shown by a two-dot chain line in FIG. Compared to the second detection area 56, it reaches a position farther from the robot 12. Further, the approach detection area 28 extends in a band shape or a fan shape with a predetermined width in a direction orthogonal to the paper surface in FIG.
  • the proximity detection sensor 26 is provided on the support 16 that does not move, and the proximity detection area 28 of the proximity detection sensor 26 includes a danger area 29 in which the arm 18 can move. It extends to around 29. Accordingly, the approach detection sensor 26 can detect the worker A outside the danger area 29 indicated by a one-dot chain line in FIG. 1, and the worker A before the operator A enters the danger area 29. Can be detected. However, the approach detection area 28 can also be set so as to change as the arm 18 moves, for example.
  • the dangerous area 29 of the present embodiment is set to extend in the horizontal direction at a predetermined height, and is set in front of the support base 16 as indicated by a one-dot chain line in FIG.
  • the danger area 29 does not necessarily have to be the entire area where the arm 18 can move and the collision between the worker A and the arm 18 can occur, and is a part of the area where the collision between the worker A and the arm 18 can occur. Also good.
  • the danger area 29 may be set only in front of the arm 18 to which the worker A can approach, or may be set only in a part in the height direction. There is a case where it is not set above the arm 18 where the approach of A does not matter.
  • the approach detection sensor 26 detects the worker A before the contact between the worker A and the arm 18 because the approach detection region 28 of the approach detection sensor 26 is set so as to extend outside the danger region 29. can do.
  • the approach detection sensor 26 is not limited to a laser sensor or an ultrasonic sensor provided on the support 16, and various known sensors that can realize the target approach detection region 28 can be employed. Specifically, for example, by providing a light curtain, a photoelectric sensor or the like around the support base 16 and its surroundings, a mat-like surface pressure sensor is laid on the surface of the floor 14 located on the front side of the support base 16. It is also possible to configure the proximity detection sensor 26 that detects the approach of the person A to the support base 16.
  • shield layers 30 are provided on the outer sides of the links 20.
  • the shield layer 30 is provided to shield electromagnetic waves radiated outward from the arm 18 disposed on the inner side of the shield layer 30, and is formed of a conductive metal such as iron, copper, or aluminum alloy, for example.
  • the shield layer 30 of the present embodiment is a flexible and insulating resin film formed of polyethylene terephthalate (PET) or the like, for example, with a paint in which metal powder is dispersed in a base material such as rubber or synthetic resin.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the surface of the body 32 is formed by a method such as silk screen printing.
  • the shield layer 30 is disposed so as to cover the outer surface of the link 20 by attaching the support 32 to the surface of the link 20.
  • the shield layer 30 may be formed of a metal thin plate or mesh, or may be obtained by forming a coating film by directly spraying the surface of the link 20 with a paint in which metal powder is dispersed in a base material. You can also. Moreover, the thickness of the support body 32 will not be specifically limited if it can be deform
  • an elastic cushion layer 34 is provided outside the shield layer 30.
  • the elastic cushion layer 34 is formed of rubber, resin elastomer, or the like, and is preferably an open cell or closed cell foam, or a foam in which these open cells and closed cells are mixed.
  • the material for forming the elastic cushion layer 34 is not particularly limited, for example, semi-rigid urethane foam or the like can be suitably employed.
  • the elastic cushion layer 34 may be formed of non-foamed rubber or resin elastomer.
  • the inner surface 35 on the link 20 side has a shape corresponding to the outer surface of the link 20 with unevenness, and the outer surface on the opposite side to the link 20 is flat.
  • the shield layer 30 and the support body 32 are arranged between the elastic cushion layer 34 and the link 20, but both the shield layer 30 and the support body 32 are flexible and sufficiently thin and are linked. Since the elastic cushion layer 34 is disposed along the outer surface of the link 20, the elastic cushion layer 34 is substantially directly superimposed on the outer surface of the link 20. 2 schematically shows the irregularities on the outer surface of the link 20, but the irregularities on the outer surface of the link 20 include, for example, the control circuit and wiring arrangement of the arm 18, the design of the link housing, and the screw. It can be formed by a stop structure or the like.
  • a first sensor 36 is superimposed on the outside of the elastic cushion layer 34.
  • the first sensor 36 is a contact sensor that detects the contact of the worker A with the arm 18.
  • a capacitance type planar pressure sensor is employed.
  • various known contact sensors can be used as the first sensor 36, for example, an impact sensor using piezoelectric ceramics, a touch sensor such as a resistive film method, an infrared method, or a surface acoustic wave method, and an elasticity at the time of contact. Any of a flow sensor, a membrane switch, and the like that detect the air flow due to the deformation of the layer can be employed.
  • a sensor built in the robot 12 can be used as the first sensor 36.
  • a force sensor, a torque sensor, an encoder sensor, or the like can be adopted as the first sensor 36.
  • the first detection area 38 in which the worker A can be detected by the first sensor 36 is closer to the arm 18 than the approach detection area 28 of the approach detection sensor 26, as indicated by a two-dot chain line in FIGS. It is set to a close position.
  • the first sensor 36 of the present embodiment includes a first electrode sheet 44 including a plurality of first electrodes 42 in parallel on both surfaces of the dielectric layer 40, and a plurality of It has a structure in which each one of the second electrode sheet 48 provided with the second electrode 46 in parallel is superposed and fixed.
  • the dielectric layer 40 is an elastically deformable sheet-like electrical insulator formed of rubber or resin elastomer, and is preferably formed of non-foamed rubber that hardly changes in volume.
  • the dielectric layer 40 can be integrally formed with a first electrode sheet 44 and a second electrode sheet 48 described later.
  • the first electrode sheet 44 has a structure in which a plurality of strip-like first electrodes 42 having conductivity are formed in parallel with respect to the base body 50 that is made of an electrically insulating sheet.
  • the first electrode 42 is formed by mixing an elastic material such as rubber with a conductive material such as carbon filler or metal powder, and is capable of stretching and deforming.
  • the first electrode 42 can be formed on the substrate 50 by screen printing or the like.
  • the second electrode sheet 48 has a strip-like second electrode 46 that is electrically conductive and stretchable and deformable in parallel with the base body 50 that is electrically insulating and sheet-like. A plurality of structures are formed.
  • the material for forming the second electrode 46 and the method for forming it on the substrate 50 are the same as those for the first electrode 42.
  • the 1st electrode sheet 44 and the 2nd electrode sheet 48 are piled up from each one side of the thickness direction with respect to the dielectric material layer 40, and are mutually fixed by means, such as adhesion and welding.
  • a first sensor 36 is formed.
  • the longitudinal direction of the first electrode 42 and the longitudinal direction of the second electrode 46 are different from each other.
  • the first electrode 42 and the second electrode 46 cross each other through the dielectric layer 40.
  • pressure detecting portions 52 for detecting the pressure acting in the facing direction based on the change in capacitance are respectively formed at the crossing facing portions of the first electrode 42 and the second electrode 46 (FIG. 2).
  • the first sensor 36 having a structure in which a plurality of pressure detection units 52 are arranged in a distributed manner is a capacitance type surface pressure sensor that detects a pressure acting on a surface based on a change in capacitance.
  • the first sensor 36 having a rectangular sheet shape is shown, but the specific shape of the first sensor 36 is appropriately set according to the shape of the links 20a to 20d.
  • the first electrode 42 and the second electrode 46 are not limited to a belt shape, and may be, for example, a plurality of independent spot shapes, and may be arranged to face each other.
  • the second sensor 54 is superimposed on the outside of the first sensor 36.
  • the second sensor 54 is a contact sensor similar to the first sensor 36, and has substantially the same structure as the first sensor 36. Therefore, detailed description is omitted.
  • the first sensor 36 and the second sensor 54 have the same structure, they are sensors that detect the worker A based on the same detection principle. The operator A is detected based on the change in capacity.
  • the second detection area 56 in which the worker A can be detected by the second sensor 54 is set at a position closer to the arm 18 than the approach detection area 28 of the approach detection sensor 26.
  • the second detection area 56 of the second sensor 54 is the same as the first detection area 38 of the first sensor 36 and is set at a position where they overlap each other. Since the sensor 36 and the second sensor 54 are contact sensors, the first detection area 38 and the second detection area 56 are surfaces of the second sensor 54 as shown by two-dot chain lines in FIGS. Is set to
  • detection circuits 58a and 58b are connected to the first sensor 36 and the second sensor 54, respectively.
  • both the first sensor 36 and the second sensor 54 are capacitive sensors, and detect the worker A based on the same detection principle of change in capacitance.
  • the detection circuit 58a connected to the first sensor 36 and the detection circuit 58b connected to the second sensor 54 have the same structure.
  • the detection circuit 58a will be described, and the specific configuration of the detection circuit 58b will be omitted by attaching the same reference numerals as those of the detection circuit 58a in the drawing.
  • the detection circuit 58 a has a structure in which various integrated circuits, connectors, and the like are mounted on the printed circuit board 59.
  • the analog input unit 60 mounted on the printed circuit board 59 has the first and second sensors 36.
  • the electrodes 42 and 46 are connected.
  • the detection circuit 58 a includes a CV conversion circuit 62 that converts a capacitance detection signal of the first sensor 36 into a corresponding voltage, and a microcomputer connected to the CV conversion circuit 62. 64.
  • the microcomputer 64 scans the plurality of pressure detection units 52 of the first sensor 36 in a scanning manner so that the pressure acting on each pressure detection unit 52 is detected. The function of controlling the detection of pressure by 36 is provided.
  • the microcomputer 64 has a function of filtering the voltage signal converted from the capacitance detection signal of the first sensor 36 to reduce noise and then converting it to a digital signal.
  • an external power supply device (not shown) is connected to the power supply input portion 66 provided in the detection circuit 58 a, and the voltage is adjusted while the DC current of the power supply device is adjusted by the DC-DC converter 68. The data is supplied to the microcomputer 64 via the monitoring unit 70.
  • microcomputer 64 of the detection circuit 58a connected to the first sensor 36 and the microcomputer 64 of the detection circuit 58b connected to the second sensor 54 have the detection result of the first sensor 36 and the second result. It may be configured to monitor whether the first sensor 36 and the second sensor 54 are operating normally by comparing the detection results of the sensors 54 with each other.
  • the digital signals generated by the microcomputers 64 of the detection circuits 58a and 58b are output to the outside from the digital output units 72 and 72 of the detection circuits 58a and 58b.
  • the digital signals output from the detection circuits 58a and 58b are transmitted to, for example, the safety device 74 and the notification device 76.
  • the safety device 74 executes deceleration or stop of the arm 18, or the alarm device 76 such as a monitor or a speaker
  • the warning for approaching 18 or the operation procedure necessary for restarting the stopped arm 18 can be displayed.
  • step (hereinafter referred to as “S”) scanning pressure is supplied to each pressure detection unit 52 of the first and second sensors 36 and 54, and the capacitance of each pressure detection unit 52 is measured.
  • step (S ⁇ b> 2 the value of the pressure acting on each pressure detection unit 52 is acquired based on the capacitance value of each pressure detection unit 52 of the first and second sensors 36 and 54.
  • step (S3) the obtained working pressure value is compared with a preset threshold value, and it is determined whether or not the operator A has touched the arm 18.
  • a suppression signal for the movement speed of the arm 18 corresponding to the contact location is output in consideration of the location of the contact and the magnitude of the detected pressure.
  • the safety device 74 controls the operation of the arm 18 (for example, decelerates or stops the arm 18), and the notification device 76 issues a danger notification alarm or the like as necessary.
  • the circuit structure of the specific hardware electrical elements for realizing the hardware block configuration shown in FIG. 4 and the functional block configuration shown in FIG. 5 is designed to be the same.
  • the microcomputer 64 can also be a DIP, SIP, PGA, or SOJ.
  • the same package can be adopted in various formats.
  • an external storage element may be used, but a package product including a logic circuit that realizes a target function such as a CPU, a RAM, and a ROM may be used. For example, only the threshold value set in the microcomputer 64 can be changed as necessary.
  • the first sensor 36 and the second sensor 54 may be connected to one detection circuit 77 so as to share one detection circuit 77. That is, in the detection circuit 77, for example, the microcomputer 64 includes an input / output channel for the first sensor 36 and an input / output channel for the second sensor 54. Control of detection operation and processing of detection signals can be executed in parallel. Since the first sensor 36 and the second sensor 54 are sensors having the same detection principle for detecting contact based on a change in capacitance, the first sensor 36 and the second sensor In FIG. 54, one detection circuit 77 can be shared.
  • the sensor device 10 of the present embodiment includes first and second sensors 36 and 54, detection circuits 58a and 58b of the first and second sensors 36 and 54, the shield layer 30 and the support 32, and an elastic cushion. And is attached to the support 16 and the arm 18 of the robot 12.
  • another sensor may be provided in addition to the sensor device 10, so that the detection accuracy of the worker A can be improved and detection can be performed in multiple stages.
  • the worker A when a worker A as a detection target approaches the robot 12 including the sensor device 10 having such a structure, the worker A first moves from the arm 18 by the approach detection sensor 26. It is detected at a relatively far position.
  • the proximity detection sensor 26 detects the worker A, the detection signal of the proximity detection sensor 26 is converted into a digital signal by a detection circuit (not shown) and transmitted to the safety device 74, the notification device 76, and the like.
  • the moving speed of the arm 18 is reduced by the safety device 74, and the operator A is warned to leave the arm 18 by the notification device 76.
  • the safety device 74 and the notification device 76 can be accommodated in the support base 16 and the link 20.
  • the detection circuit of the proximity detection sensor 26 and the detection circuits 58 a and 58 b of the first and second sensors 36 and 54 can also be accommodated in the support base 16 and the link 20.
  • the moving speed of the arm 18 after the deceleration is appropriately set according to the distance from the arm 18 of the worker A detected by the approach detection sensor 26, for example, by decelerating to 250 mm / sec or less, By stopping the arm 18 when the first and second sensors 36 and 54 detect contact of the worker A with the arm 18, the force acting on the worker A can be sufficiently reduced.
  • the worker A uses both the first sensor 36 and the second sensor 54 to detect the approach detection sensor. It is detected at a position closer to the arm 18 than the distal end (front end) of the 26 proximity detection regions 28.
  • the first sensor 36 and the second sensor 54 detect contact of the operator A with the arm 18 and the first and second sensors 36 and 54 converted into digital signals by the detection circuits 58a and 58b. Is transmitted to, for example, the safety device 74, the notification device 76, etc., so that the safety device 74 stops the operation of the arm 18 while the notification device 76 moves away from the arm 18 with respect to the worker A.
  • the alarm device 76 displays a procedure necessary for restarting the arm 18 and the like.
  • the proximity detection sensor 26 that detects the worker A at a long distance
  • the first sensor 36 that detects the worker A at a short distance
  • Three sensors including the second sensor 54 are provided. Therefore, the approach and contact of the worker A can be detected with higher reliability based on the detection results of the three sensors 26, 36, and 54.
  • the first sensor 36 and the second sensor 54 that detect the worker A at a short distance are both capacitive sensors that detect the contact of the worker A based on a change in capacitance. ing.
  • the same detection circuits 58a and 58b can be used.
  • the common use of the structure of 58b facilitates the manufacture and management of the detection circuits 58a and 58b.
  • both the first sensor 36 and the second sensor 54 are connected to one detection circuit 77, and the first sensor 36 and the second sensor 54 share the detection circuit 77. It is also possible to simplify the structure and save space for arranging the detection circuit 77.
  • the arm 18 is decelerated.
  • the arm 18 can be quickly stopped. Therefore, the force acting on the worker A due to the contact of the arm 18 becomes sufficiently small, and it is possible to avoid problems such as the worker A feeling pain or damaging the arm 18 due to the contact.
  • the worker A is detected by both the first sensor 36 and the second sensor 54 at a position closer to the arm 18 than the approach detection sensor 26. Thereby, at the time of contact between the worker A and the arm 18, the arm 18 can be stopped with higher reliability, and the force acting between the worker A and the arm 18 is reduced. Safety is improved.
  • first sensor 36 and the second sensor 54 are both flexible capacitive sensors having the deformable dielectric layer 40 and the electrodes 42 and 46, excellent detection accuracy can be obtained. As well as being realized, the force acting on the worker A when the worker A and the arm 18 are in contact with each other is further relaxed, and the safety is further improved.
  • the first sensor 36 and the second sensor 54 are both contact sensors, and the first detection region 38 of the first sensor 36 and the second detection of the second sensor 54 are performed. Since the areas 56 overlap each other, the contact of the worker A with the arm 18 is detected by both the first sensor 36 and the second sensor 54. Accordingly, the arm 18 is stopped based on the detection of the contact between the arm 18 and the worker A with higher reliability, so that the force acting when the arm 18 contacts the worker A is more reliably reduced. As a result, further improvement in safety is achieved.
  • both the first sensor 36 and the second sensor 54 are arranged outside the elastic cushion layer 34, an operator using the first sensor 36 and the second sensor 54 is used. It is possible to prevent the detection accuracy of the contact A from being lowered due to the buffering property of the elastic cushion layer 34. Therefore, when the arm 18 contacts the worker A, the force acting on the worker A is reduced by the cushioning property of the elastic cushion layer 34, and the contact of the worker A is performed by the first and second sensors 36, 54. It can be detected effectively.
  • the approach detection area 28 of the approach detection sensor 26 is fixedly set so as to include the periphery of the danger area 29 to which the arm 18 can move.
  • the worker A is detected by the approach detection sensor 26 at a position sufficiently away from the arm 18, and before the worker A touches the arm 18.
  • the arm 18 can be sufficiently decelerated.
  • an intermediate cushion layer 78 may be provided between the first sensor 36 and the second sensor 54.
  • the intermediate cushion layer 78 is made of, for example, the same elastic material as the elastic cushion layer 34 provided between the first sensor 36 and the shield layer 30 and has a substantially flat plate shape. According to such a structure including the intermediate cushion layer 78, it is possible to further improve the shock-absorbing property when the operator A comes into contact with the arm 18, and the first sensor 36 and the second sensor, which are contact sensors, respectively.
  • the detection sensitivity of the second sensor 54 can be adjusted by the intermediate cushion layer 78. For example, the detection sensitivity of the first sensor 36 can be easily set lower than the detection sensitivity of the second sensor 54.
  • an intermediate cushion layer 80 having an uneven surface on the first sensor 36 can be provided between the first sensor 36 and the second sensor 54. is there.
  • the intermediate cushion layer 80 includes a plurality of convex portions 82 that are arranged outside the first sensor 36 and project toward the first sensor 36, and the plurality of convex portions 82 are provided in the first sensor 36.
  • 36 are provided at portions corresponding to the plurality of pressure detectors 52, respectively, and are in contact with the pressure detectors 52 of the first sensor 36.
  • each pressure detection unit 52 that is a detection portion of the first sensor 36 includes: It is possible to detect the contact of the worker A on the arm 18 with excellent sensitivity by causing the pressure due to the contact to be concentrated by the convex portion 82.
  • the aspect of the convex part 82 corresponding to the pressure detection part 52 should just be a thing which can transmit contact pressure to the pressure detection part 52 efficiently, for example, a pressure detection part only in the substantially the same position as the convex part 82.
  • a mode in which a convex portion 82 at least a part of which is positioned on the pressure detection unit 52 as shown in the figure may be provided.
  • FIG. 9 shows a part of a robot 92 as an automatic device including the sensor device 90 according to the second embodiment of the present invention.
  • the robot 92 according to the present embodiment has a structure in which a sensor device 90 is mounted on the outside of the link 20 constituting the arm 18.
  • members and portions that are substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof is omitted.
  • the entire robot 92 is the same as the robot 12 of the first embodiment, and a support base (not shown) that supports the arm 18 is provided with an approach detection sensor (not shown) similar to the first embodiment. Yes.
  • the electrodes and dielectric layers of the first sensor 36 and the second sensor 54 are omitted for the sake of clarity.
  • the specific structure of the second sensor 54 is the same as that of the first embodiment.
  • the elastic cushion layer 34 is fixed to the outer surface of the link 20.
  • the inner surface 35 located on the link 20 side has a surface shape corresponding to the unevenness on the surface of the link 20, and the outer surface located on the opposite side to the link 20 is configured by a plurality of planes. .
  • the shield layer 30 and the first sensor 36 are disposed outside the elastic cushion layer 34.
  • the shield layer 30 of the present embodiment is printed on the surface of the second electrode sheet 48 of the first sensor 36, and the shield layer 30 is disposed between the first sensor 36 and the elastic cushion layer 34. .
  • a second sensor 54 is disposed outside the first sensor 36, and the outer side of the second sensor 54 is covered with a skin 94.
  • the skin 94 is made of a flexible material such as leather, cloth, an elastomer sheet including a vinyl sheet or a rubber sheet, and prevents adhesion of dirt to the second sensor 54.
  • an approach detection sensor (not shown) that detects a detection target at a position far from the arm 18 and an arm It is possible to prevent the arm 18 from colliding with a detection target such as an operator by the first sensor 36 and the second sensor 54 that detect contact of the detection target 18 with the sensor 18.
  • the shield layer 30 only needs to be disposed on the inner side closer to the link 20 than the first sensor 36 and the second sensor 54, and is disposed on the outer side of the elastic cushion layer 34. You can also In addition, in this embodiment, since the shield layer 30 is fixed to the second electrode sheet 48 of the first sensor 36, a support for supporting the shield layer 30 is not required, and the structure is simplified. And the number of parts can be reduced.
  • FIG. 9 shows an example in which the outer surface of the elastic cushion layer 34 is a substantially rectangular box shape formed of a plurality of planes, but this is simplified for ease of understanding.
  • the shape of the outer surface of the layer 34 an arbitrary surface shape in which the first and second sensors 36 and 54 and the shield layer 30 can be easily provided as compared with the surface of the link 20 is preferably employed.
  • the outer surface shape of the elastic cushion layer 34 can be set so as to form at least a part of a specific design.
  • the surface shape of the link 20 covered with the elastic cushion layer 34 is not particularly limited.
  • a support cover 96 is disposed so as to cover the link 20, and the shield layer 30, the elastic cushion layer 34, and the first and second sensors 36 are disposed on the surface of the support cover 96. , 54 and a skin 94 are also employed.
  • the support cover 96 of the present embodiment has a hollow box shape, and is disposed so as to surround the outside of the link 20 by accommodating the link 20 in the internal accommodation space 98. As described above, since the surface of the link 20 is covered with the support cover 96, the shield layer 30, the elastic cushion layer 34, the first and second sensors 36 and 54, regardless of the irregularities on the surface of the link 20, A skin 94 is easily provided on the outside of the link 20.
  • the detection circuits 77 of the first and second sensors 36 and 54 can be accommodated.
  • 10 illustrates a structure in which the detection circuit 77 is fixed to the support cover 96 and is disposed in the accommodation space 98.
  • the detection circuit 77 and the like disposed in the accommodation space 98 is connected to the link 20. It may be fixed.
  • FIG. 11 shows a robot 102 as an automatic device provided with a sensor device 100 as a third embodiment of the present invention.
  • the second sensor 106 (see FIG. 12) provided on the arm 18 of the robot 102 is a proximity sensor that can detect the worker A at a position away from the arm 18 in a non-contact manner.
  • the second sensor 106 can be used as the second sensor 106.
  • a capacitive sensor that detects the approach of a conductor or a dielectric to an electrode an optical sensor such as a light curtain or a laser sensor, or an ultrasonic sensor. Etc. are preferably employed.
  • the second sensor 106 of the present embodiment is a capacitive sensor having a structure in which an electrode 107 is printed on the upper surface of the base 50, and a conductor (such as a human body) with respect to the electrode 107 (
  • the approach of the worker A) is detected as a change in the capacitance of the capacitor composed of the electrode 107 and the conductor.
  • the second detection area 108 in which the worker A can be detected by the second sensor 106 is closer to the robot 12 than the approach detection area 28 of the approach detection sensor 26, as indicated by a two-dot chain line in FIGS. It is set at a close position and extends to a position farther from the robot 12 than the first detection area 38 of the first sensor 36.
  • the second sensor 106 of the present embodiment is a sensor that can detect the worker A both in non-contact and in contact. Specifically, for example, by adopting a proximity detection type capacitance sensor that detects a change in capacitance due to the approach of a conductor such as a human body in a non-contact manner as the second sensor 106, the operator A The operator A can be detected by the second sensor 106 in both the non-contact state and the contact state with respect to the arm 18. Accordingly, the second detection area 108 of the second sensor 106 extends to a position farther from the arm 18 than the first detection area 38 of the first sensor 36 and is the same as the first detection area 38. The surface of the first sensor 36 is included. Accordingly, the second detection region 108 is partially overlapped with the first detection region 38 and is set in a different range from the first detection region 38 in the separation direction with respect to the arm 18.
  • the approach of the worker A to the arm 18 is detected stepwise by the approach detection sensor 26 and the second sensor 106, Contact of person A with arm 18 is detected by both first sensor 36 and second sensor 106.
  • the worker A when the worker A further approaches the arm 18 side than the distal end of the proximity detection region 28 of the proximity detection sensor 26 and the worker A enters the second detection region 108 of the second sensor 106, Before the worker A and the arm 18 come into contact with each other, the worker A is detected by the second sensor 106 in a non-contact manner.
  • the detection signal of the second sensor 106 converted into a digital signal by the detection circuit 58 b controls the movement of the arm 18.
  • the safety device further decelerates the operation of the arm 18 by being transmitted to a safety device (not shown) or a notification device that performs display or sound generation based on the detection result. Warn away from.
  • the movement speed of the arm 18 is reduced stepwise by the detection of the worker A by the proximity detection sensor 26 and the second sensor 106.
  • the force acting on the worker A when contacting the arm 18 can be further reduced.
  • the movement of the arm 18 may be stopped by the detection of the worker A by the second sensor 106.
  • the first sensor 36 has a failure of the second sensor 106, for example.
  • the detection target cannot be detected correctly, it can function as a fail safe.
  • the second sensor 106 can detect not only the approach to the arm 18 of the worker A but also the contact, the contact of the worker A with the arm 18 is the first. Although both the sensor 36 and the second sensor 106 are configured to detect the second sensor 106, the approach of the operator A to the arm 18 can be detected only in a non-contact state. good.
  • both the first sensor 36 and the second sensor 106 are capacitive sensors, a detection circuit having a common structure like the detection circuits 58a and 58b of the first embodiment. Can also be adopted. Further, for example, in the detection circuits 58 a and 58 b of the first sensor 36 and the second sensor 106, the coefficients at the time of signal conversion by the CV conversion circuit 62 are made different from each other, or the detection signal of the second sensor 106 is changed. The detection sensitivity of the first sensor 36 and the second sensor 106 can also be adjusted.
  • the first sensor and the second sensor are a combination of a proximity sensor that can detect a detection target at a position away from the arm in a non-contact manner and a contact sensor that can detect contact with the arm to be detected.
  • both may be proximity sensors, or both may be contact sensors.
  • the first detection area of the first sensor and the second detection area of the second sensor do not necessarily have to be set so that part or all of them overlap. Can be set. Even in such a case, the detection target is detected by both the first sensor and the second sensor on the arm side from the distal end of the proximity detection region of the proximity detection sensor, and the arm is decelerated and stopped. can do.
  • the first sensor and the second sensor are not limited to capacitive sensors, and various known proximity sensors or contact sensors such as an electric resistance sensor, a laser sensor, and an ultrasonic sensor are used. can do.
  • the first sensor and the second sensor are built into the automatic device, such as a sensor that detects the current of the motor that drives the joint portion of the arm, and a sensor that detects the torque that acts on the joint portion of the arm. Sensors can also be used.
  • the first sensor and the second sensor are desirably flexible sensors, but may be rigid sensors as long as safety at the time of contact is ensured.
  • the proximity detection sensor is provided on the support unit that is provided on the support base that is off the moving unit such as the arm as in the above-described embodiment, and is provided on the moving unit in addition to the detection of the detection target intrusion into the fixedly set area.
  • a device that detects the intrusion of the detection target into the area set so as to change with the movement of the moving unit.
  • the proximity detection sensor may be any sensor as long as the proximity detection region reaches farther than the first detection region of the first sensor and the second detection region of the second sensor.
  • the sensor and the second sensor are both contact sensors, and a structure in which the proximity sensor is a proximity sensor such as a capacitive sensor that detects the approach of the detection target at a position close to the arm can be adopted. . Note that the proximity detection sensor is not essential in the present invention.
  • the worker A is exemplified as the detection target detected by the proximity detection sensor and the first and second sensors, but the detection target is not limited to a person, and may be an object. Further, in order to reduce the force acting upon contact with the detection target, it is desirable to provide a cushioning material such as an elastic cushion layer or an intermediate cushion layer, but the elastic cushion layer or the intermediate cushion layer is not essential.
  • the automatic device to which the sensor device according to the present invention is attached is not limited to the industrial robot shown in the above-described embodiment.
  • the automatic device may be a medical or nursing robot or an automatic guided vehicle (AGV). Can be applied.
  • AGV automatic guided vehicle
  • the structure in which a part of the automatic device is the moving unit is illustrated.
  • the automatic device is an AGV, the entire automatic device is the moving unit.

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Abstract

自動装置の移動部に対する作業者などの接近乃至は接触を簡単な構造で精度よく検出することができる、新規な構造のセンサ装置を提供する。　自動装置１２に設けられた移動可能な移動部１８と検出対象の接近乃至は接触を検出するセンサ装置１０であって、移動部１８には検出対象の接近乃至は接触を検出する第一のセンサ３６と第二のセンサ５４が設けられており、それら第一のセンサ３６と第二のセンサ５４の検出原理が互いに同じとされていると共に、第一のセンサ３６の検出回路５８ａと第二のセンサ５４の検出回路５８ｂが同一構造とされている。

Description

センサ装置
　本発明は、産業用ロボットなどの自動装置の移動部と検出対象の接近乃至は接触を検出するセンサ装置に関するものである。
　従来から、例えば産業の自動化の推進によって、工場などでは産業用ロボットや産業用車両などの自動装置が一般的に用いられている。このような自動装置は、産業用ロボットのアームなどのように、全体乃至は一部が所定の作業を実行するために移動可能とされた移動部とされている。
　ところで、自動装置の採用が増えるに従って、人間の作業者と同じ空間で作業を行う協働ロボットなどの自動装置に対して、安全性の向上なども必要となってきている。即ち、産業用ロボットと作業者が同じ空間で作業を行う場合には、産業用ロボットのアームなどが動く際に、アームなどが作業者自身や作業者が使う工具などの他部材と衝突することによる事故の発生を防止し、接触時に作業者の怪我やアーム又は工具などの損傷を回避することが、極めて重要である。
　そこで、米国特許第７，０３１，８０７号明細書（特許文献１）には、空間内を移動可能な可動部の動作を、触覚型センサと容量センサの検出結果に基づいて制御することで、可動部の衝突を回避し得る装置の停止方法が提案されている。この装置の停止方法を実現する構成は可動部に設けられる触覚型センサと容量センサを備えており、容量センサによって人体や物体の可動部への接近を検出すると共に、触覚型センサによって人体や物体の可動部への接触を検出することにより、それらセンサの応答に基づいて装置を停止することで可動部と人体や物体との衝突を防止する。
　しかしながら、特許文献１では、光導波路を用いた触覚型センサと、静電容量の変化を利用する容量センサに対して、センサに応じた検出回路をそれぞれ設ける必要があり、複数種類の検出回路を準備する必要があって手間がかかると共に、検出回路を含むセンサ装置の構成が複雑になってしまう。
米国特許第７，０３１，８０７号明細書
　本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、自動装置の移動部に対する作業者などの接近乃至は接触を簡単な構造で精度よく検出することができる、新規な構造のセンサ装置を提供することにある。
　以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。
　すなわち、本発明の第一の態様は、前記移動部には前記検出対象の接近乃至は接触を検出する第一のセンサと第二のセンサが設けられており、それら第一のセンサと第二のセンサの検出原理が互いに同じとされていると共に、該第一のセンサの検出回路と該第二のセンサの検出回路が同一構造とされていることを、特徴とする。
　このような第一の態様に従う構造とされたセンサ装置によれば、第一のセンサと第二のセンサの検出原理が互いに同じとされて、それら第一のセンサの検出回路と第二のセンサの検出回路が同一構造とされている。それ故、第一のセンサの検出回路と第二のセンサの検出回路の製造の容易化や、第一のセンサと第二のセンサにおける一つの検出回路の共用化などが実現される。
　本発明の第二の態様は、第一の態様に記載されたセンサ装置において、前記第一のセンサと前記第二のセンサが一つの検出回路を共用するものである。
　第二の態様によれば、複数のセンサによる検出対象の検出を一つの検出回路によって実現することで、構造の簡略化や配設スペースの省スペース化などが図られ得る。
　本発明の第三の態様は、第一又は第二の態様に記載されたセンサ装置において、前記第一のセンサの検出領域と前記第二のセンサの検出領域が、互いに重なり合っているものである。
　第三の態様によれば、第一のセンサの検出領域と第二のセンサの検出領域が互いに重なり合う位置において、検出対象を第一のセンサと第二のセンサによって二重に検出することができて、検出精度の向上や検出の信頼性の向上などが図られる。
　本発明の第四の態様は、第一～第三の何れか一つの態様に記載されたセンサ装置において、前記第一のセンサの検出領域と前記第二のセンサの検出領域は、前記移動部からの離隔方向の範囲が互いに異なっているものである。
　第四の態様によれば、検出対象の移動部への接近を第一のセンサと第二のセンサによって段階的に検出することができる。例えば、第一のセンサの検出領域が第二のセンサの検出領域よりも移動部から遠い位置まで達するように設定されている場合には、検出対象の移動部への接近を第一のセンサによって比較的に遠い位置で検出すると共に、検出対象の移動部への更なる接近乃至は接触を第二のセンサによって検出することができる。これにより、第一のセンサによる検出対象の検出に対して移動部を更に減速させた後、第二のセンサによる検出対象の検出に対して移動部を停止するなど、第一のセンサおよび第二のセンサの検出結果に基づいた移動部の段階的な制御も可能になる。また、例えば、通常時には第一のセンサによる検出結果に基づいて移動部の停止を制御して、第二のセンサを第一のセンサの故障時などに機能する予備的なセンサとすることもできる。
　本発明の第五の態様は、第一～第四の何れか１つの態様に記載されたセンサ装置において、前記第一のセンサと前記第二のセンサが、前記移動部と前記検出対象の接触を検出する接触センサとされているものである。
　第五の態様によれば、第一のセンサと第二のセンサを接触センサとすることで、検出の信頼性の向上を図ることができると共に、例えば検出対象と移動部の接触を検出することで移動部を停止させるようにすれば、移動部の不必要な停止を防ぐことができる。
　本発明の第六の態様は、第五の態様に記載されたセンサ装置において、前記第一のセンサと前記第二のセンサが、弾性変形可能とされた誘電体層の表面に変形可能とされた第一の電極と第二の電極の各一方が固着された構造を有しており、それら第一の電極と第二の電極の該誘電体層を介した対向部分に対して対向方向に作用する圧力を静電容量値の変化に基づいて検出する静電容量型センサとされているものである。
　第六の態様によれば、接触センサが変形可能な誘電体層と電極を有する柔軟な静電容量型センサとされていることにより、優れた検出精度が実現されると共に、検出対象の接触時に検出対象に作用する力が緩和され易くなって、安全性の更なる向上が図られる。
　本発明の第七の態様は、第一～第六の何れか１つの態様に記載されたセンサ装置において、前記移動部の外側に緩衝用の弾性クッション層が配されており、前記第一のセンサと前記第二のセンサが該移動部に対して該弾性クッション層よりも外側に配されているものである。
　第七の態様によれば、弾性クッション層の緩衝性によって、検出対象が移動部に接触する際の作用力が低減される。しかも、第一のセンサと第二のセンサが弾性クッション層よりも外側に配されることにより、第一のセンサと第二のセンサの少なくとも一方が接触センサであったとしても、検出精度に対する弾性クッション層の影響を抑えることができる。
　本発明の第八の態様は、第一～第七の何れか１つの態様に記載されたセンサ装置において、前記第一のセンサと前記第二のセンサの間に中間クッション層が配されているものである。
　第八の態様によれば、中間クッション層の緩衝性によって、検出対象が移動部に接触する際の作用力が低減される。更に、第一のセンサと第二のセンサの間に中間クッション層を配することによって、第一のセンサと第二のセンサの検出感度などを中間クッション層によって調節することもできる。
　本発明の第九の態様は、第八の態様に記載されたセンサ装置において、前記第一のセンサが前記検出対象の接触を検出する接触センサとされて、前記中間クッション層が該第一のセンサよりも外側に配されていると共に、該中間クッション層における該第一のセンサへの重ね合わせ面が、該第一のセンサに向けて突出する凸部を備えた凹凸面形状とされているものである。
　第九の態様によれば、中間クッション層の凸部を第一のセンサの検出部分に重ね合わせることによって、例えば、検出対象の接触時に第一のセンサの検出部分に作用する力が、中間クッション層の緩衝性によって低減されるのを抑えて、第一のセンサによる接触の検出を感度良く実現することができる。
　本発明によれば、第一のセンサと第二のセンサの検出原理が互いに同じとされて、それら第一のセンサの検出回路と第二のセンサの検出回路が同一構造とされていることにより、第一のセンサの検出回路と第二のセンサの検出回路の製造の容易化や、第一のセンサと第二のセンサにおける一つの検出回路の共用化などを実現することができる。
本発明の第一の実施形態としてのセンサ装置を備えたロボットを示す側面図。 図１に示すロボットのアームの一部を概略的に示す断面図。 図２に示す第一のセンサを分解状態で概略的に示す斜視図。 図２に示す第一，第二のセンサおよびそれらの検出回路を含むハードウエアのブロック図。 図４に示すハードウエアで実現される主たる機能のブロック図。 図２に示す第一，第二のセンサおよびそれらの検出回路を含む別態様のハードウエアのブロック図。 本発明の別の一実施形態としてのアームの一部を概略的に示す断面図。 本発明のまた別の一実施形態としてのアームの一部を概略的に示す断面図。 本発明の第二の実施形態としてのセンサ装置を備えたロボットを構成するアームの一部を概略的に示す断面図。 本発明の更に別の一実施形態としてのアームの一部を概略的に示す断面図。 本発明の第三の実施形態としてのセンサ装置を備えたロボットを示す側面図。 図１１に示すロボットのアームの一部を概略的に示す断面図。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
　図１には、本発明の第一の実施形態としてのセンサ装置１０を備えた自動装置としてのロボット１２が示されている。ロボット１２は、床１４に固設された支持台１６に対して、移動部としてのアーム１８が移動可能に取り付けられた構造を有しており、ロボット１２に設けられたセンサ装置１０が、アーム１８と検出対象としての作業者Ａとの接近乃至は接触を検出するようになっている。
　より詳細には、アーム１８は、関節部で相互に接続されて相対傾動可能とされたリンク２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを備えており、リンク２０ａが支持台１６に対して傾動可能に接続されていると共に、リンク２０ｄにはエンドエフェクタとして把持部２２が設けられている。
　なお、本実施形態では、各リンク２０ａ～２０ｄを接続する関節部分およびリンク２０ａと支持台１６の接続部分が、何れも図１の紙面直交方向に延びる回動軸２４を中心として傾動可能とされているが、ロボット１２は、例えば、図１の上下方向や左右方向に延びる回動軸を中心とする傾動やリンク中心軸回りでのねじりなども可能とされ得る。また、アーム１８のエンドエフェクタとして把持部２２を例示したが、ロボット１２が行う作業に応じて、吸引ハンドなどの各種公知のエンドエフェクタを採用することもできる。
　また、支持台１６には、接近検知センサ２６が設けられている。接近検知センサ２６は、支持台１６から比較的に遠い位置の作業者Ａを検出可能なセンサであって、例えばレーザーセンサや超音波センサなどとされており、支持台１６から前方に向けてレーザー光や超音波を照射することで、前方から支持台１６に接近する作業者Ａを支持台１６およびアーム１８から離れた位置で検出することができる。接近検知センサ２６が作業者Ａを検出可能な接近検出領域２８は、図１に二点鎖線で示すように、支持台１６から前方に向けて延びており、後述する第一の検出領域３８および第二の検出領域５６に比して、ロボット１２からより遠い位置まで達している。更に、接近検出領域２８は、図１中の紙面直交方向に所定の幅で帯状に或いは扇状に広がっている。
　本実施形態では、接近検知センサ２６が移動しない支持台１６に設けられており、接近検知センサ２６の接近検出領域２８が、アーム１８が移動し得る範囲である危険領域２９を含んで、危険領域２９の周囲まで広がっている。これにより、接近検知センサ２６は、図１に一点鎖線で示す危険領域２９よりも外側で作業者Ａを検出可能とされており、危険領域２９に対する作業者Ａの侵入よりも前に作業者Ａを検出することができる。尤も、接近検出領域２８は、例えばアーム１８の移動に伴って変化するように設定することもできる。
　本実施形態の危険領域２９は、所定の高さにおいて水平方向に延びるように設定されており、図１に一点鎖線で示すように支持台１６の前方に設定されている。危険領域２９は、必ずしもアーム１８が移動可能で作業者Ａとアーム１８の衝突が生じ得る領域の全体である必要はなく、作業者Ａとアーム１８の衝突が生じ得る領域の一部であっても良い。具体的には、危険領域２９は、例えば、作業者Ａが接近し得るアーム１８の前方だけに設定されていても良いし、高さ方向の一部だけに設定されていても良く、作業者Ａの接近が問題にならないアーム１８の上方には設定されない場合もある。そして、接近検知センサ２６の接近検出領域２８が危険領域２９よりも外側まで広がるように設定されていることにより、作業者Ａとアーム１８の接触より前に接近検知センサ２６が作業者Ａを検出することができる。
　なお、接近検知センサ２６は、支持台１６に設けられるレーザーセンサ又は超音波センサに限定されるものではなく、目的とする接近検出領域２８を実現可能な各種公知のセンサを採用することができる。具体的には、例えば、ライトカーテンや光電センサなどを支持台１６やその周囲に設ける他、支持台１６の前側に位置する床１４の表面にマット状の面圧センサを敷設することにより、作業者Ａの支持台１６への接近を検出する接近検知センサ２６を構成することなども可能である。
　また、図２に示すように、リンク２０の外側には、それぞれシールド層３０が設けられている。シールド層３０は、シールド層３０の内側に配されたアーム１８から外側へ放射される電磁波などを遮るために設けられており、例えば鉄や銅、アルミニウム合金などの導電性金属で形成されている。本実施形態のシールド層３０は、例えば、金属粉末をゴムや合成樹脂などの基材に分散させてなる塗料によって、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などで形成された柔軟且つ絶縁性の樹脂フィルムである支持体３２の表面に対して、シルクスクリーン印刷などの方法で形成されている。そして、シールド層３０は、支持体３２をリンク２０の表面に貼り付けることにより、リンク２０の外面を覆うように配されている。なお、シールド層３０は、金属の薄板やメッシュで形成しても良いし、金属粉末を基材に分散させた塗料をリンク２０の表面に直接吹き付けるなどして塗膜を形成することで得ることもできる。また、支持体３２の厚さは、柔軟に変形可能とされていれば、特に限定されるものではない。
　また、シールド層３０の外側には、弾性クッション層３４が設けられている。弾性クッション層３４は、ゴムや樹脂エラストマなどで形成されており、好適には、連続気泡又は独立気泡の発泡体、或いはそれら連続気泡と独立気泡の混在した発泡体とされている。弾性クッション層３４の形成材料は、特に限定されないが、例えば、半硬質の発泡ウレタンなどが好適に採用され得る。尤も、弾性クッション層３４は、非発泡のゴムや樹脂エラストマで形成されていても良い。
　本実施形態の弾性クッション層３４は、リンク２０側となる内面３５が、凹凸のあるリンク２０の外面に対応する形状とされていると共に、リンク２０と反対側となる外面が平面とされている。なお、本実施形態では、シールド層３０および支持体３２が弾性クッション層３４とリンク２０の間に配されているが、シールド層３０および支持体３２は何れも柔軟且つ十分に薄肉とされてリンク２０の外面に沿って配されることから、弾性クッション層３４は実質的にリンク２０の外面に対して直接的に重ね合わされている。また、図２では、リンク２０の外面の凹凸が概略的に図示されているが、リンク２０の外面の凹凸は、例えば、アーム１８の制御回路や配線の配設、リンク筐体のデザインやねじ止め構造などによって形成され得る。
　さらに、弾性クッション層３４の外側には、第一のセンサ３６が重ね合わされている。第一のセンサ３６は、アーム１８に対する作業者Ａの接触を検出する接触センサであって、本実施形態では静電容量型の面状感圧センサが採用されている。尤も、第一のセンサ３６は、各種公知の接触センサを採用可能であり、例えば、圧電セラミックスを用いた衝撃センサ、抵抗膜方式や赤外線方式や表面弾性波方式などのタッチセンサ、接触時の弾性層の変形による空気の流れを検出する流量センサ、メンブレンスイッチなどをいずれも採用できる。更に、第一のセンサ３６としてロボット１２に内蔵されるセンサを利用することも可能であり、例えば、力覚センサやトルクセンサ、エンコーダセンサなどを第一のセンサ３６として採用することができる。なお、第一のセンサ３６によって作業者Ａを検出可能な第一の検出領域３８は、図１，２に二点鎖線で示すように、接近検知センサ２６の接近検出領域２８よりもアーム１８に近い位置に設定されている。
　本実施形態の第一のセンサ３６は、図３に示すように、誘電体層４０の両面に対して、複数の第一の電極４２を並列的に備える第一の電極シート４４と、複数の第二の電極４６を並列的に備える第二の電極シート４８との各一方を重ね合わせて固着した構造を有している。
　誘電体層４０は、ゴムや樹脂エラストマで形成された弾性変形可能なシート状の電気絶縁体であって、好適には、体積変化が殆ど生じない非発泡のゴムで形成されている。なお、誘電体層４０は、後述する第一の電極シート４４および第二の電極シート４８に一体形成され得る。
　第一の電極シート４４は、電気絶縁性でシート状とされた基体５０に対して、導電性を有する帯状の第一の電極４２の複数が並列的に形成された構造を有している。第一の電極４２は、ゴムなどの弾性材料にカーボンフィラーや金属粉などの導電材料を混合して形成されており、伸縮変形可能とされている。なお、第一の電極４２は、基体５０に対して、スクリーン印刷などによって形成され得る。
　第二の電極シート４８は、第一の電極シート４４と同様に、電気絶縁性でシート状とされた基体５０に対して、導電性で伸縮変形可能な帯状の第二の電極４６が並列的に複数形成された構造を有している。第二の電極４６の形成材料や基体５０への形成方法などは、第一の電極４２と同様である。
　そして、第一の電極シート４４と第二の電極シート４８が、誘電体層４０に対して厚さ方向の各一方側から重ね合わされて、接着や溶着などの手段によって相互に固着されることにより、第一のセンサ３６が形成されている。かかる誘電体層４０と第一，第二の電極シート４４，４８の重ね合わせ状態において、第一の電極４２の長手方向と第二の電極４６の長手方向が互いに異なる方向とされており、それら第一の電極４２と第二の電極４６が誘電体層４０を介して相互に交差対向している。これにより、第一の電極４２と第二の電極４６の交差対向部分には、対向方向に作用する圧力を静電容量の変化に基づいて検出する圧力検出部５２がそれぞれ形成されている（図２参照）。従って、複数の圧力検出部５２が分散して配置された構造を有する第一のセンサ３６は、面に作用する圧力を静電容量の変化に基づいて検出する静電容量型の面圧センサとされている。なお、図３では、矩形シート状の第一のセンサ３６が示されているが、第一のセンサ３６の具体的な形状は、リンク２０ａ～２０ｄの形状などに応じて適宜に設定される。また、第一の電極４２と第二の電極４６は、帯状に限定されず、例えばそれぞれ独立した複数のスポット状とされて、各別に対向するように配置されていても良い。
　また、第一のセンサ３６の外側には、第二のセンサ５４が重ね合わされている。第二のセンサ５４は、第一のセンサ３６と同様の接触センサとされており、第一のセンサ３６と実質的に同一の構造を有していることから、図中に同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。第一のセンサ３６と第二のセンサ５４は、同一構造であることからも明らかなように、互いに同じ検出原理によって作業者Ａを検出するセンサであって、本実施形態では、何れも静電容量の変化に基づいて作業者Ａを検出するものとされている。
　さらに、第二のセンサ５４によって作業者Ａを検出可能な第二の検出領域５６は、接近検知センサ２６の接近検出領域２８よりもアーム１８に近い位置に設定されている。なお、第二のセンサ５４の第二の検出領域５６は、第一のセンサ３６の第一の検出領域３８と同じとされて、互いに重なり合う位置に設定されており、本実施形態では第一のセンサ３６と第二のセンサ５４が接触センサであることから、図１，２に二点鎖線で示すように、第一の検出領域３８と第二の検出領域５６が第二のセンサ５４の表面に設定されている。
　また、主たるハードウエアのブロック図を図４に示すように、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４には、それぞれ検出回路５８ａ，５８ｂが接続されている。ここにおいて、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４は、何れも静電容量型センサとされており、静電容量の変化という互いに同じ検出原理に基づいて作業者Ａを検出することから、第一のセンサ３６に接続される検出回路５８ａと第二のセンサ５４に接続される検出回路５８ｂは、互いに同一の構造とされている。以下では、検出回路５８ａについて説明し、検出回路５８ｂの具体的な構成については、図中に検出回路５８ａと同一の符号を付すことで説明を省略する。
　検出回路５８ａは、プリント基板５９に各種の集積回路やコネクタなどが実装された構造を有しており、プリント基板５９に実装されたアナログ入力部６０において第一のセンサ３６の第一，第二の電極４２，４６に接続されている。また、検出回路５８ａは、第一のセンサ３６の静電容量の検出信号を対応する電圧に変換するＣ－Ｖ変換回路６２を備えていると共に、Ｃ－Ｖ変換回路６２と接続されたマイクロコンピュータ６４を備えている。このマイクロコンピュータ６４は、第一のセンサ３６の複数の圧力検出部５２に対して検出用電流を走査的に流して、各圧力検出部５２に作用する圧力をそれぞれ検出させるなど、第一のセンサ３６による圧力の検出を制御する機能を備えている。更に、マイクロコンピュータ６４は、第一のセンサ３６の静電容量の検出信号から変換された電圧信号を、フィルタリングしてノイズを低減した後、デジタル信号に変換する機能を備えている。なお、検出回路５８ａに設けられた電源入力部６６に対して外部の図示しない電源装置が接続されており、電源装置の直流電流が、ＤＣ－ＤＣコンバータ６８によって電圧を調節された状態で、電圧監視部７０を介してマイクロコンピュータ６４に供給される。
　なお、第一のセンサ３６に接続される検出回路５８ａのマイクロコンピュータ６４と、第二のセンサ５４に接続される検出回路５８ｂのマイクロコンピュータ６４は、第一のセンサ３６の検出結果と第二のセンサ５４の検出結果を相互に比較参照するなどして、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４が正常に作動しているか否かなどを監視し合うようにしても良い。
　そして、検出回路５８ａ，５８ｂの各マイクロコンピュータ６４が生成したデジタル信号は、検出回路５８ａ，５８ｂのデジタル出力部７２，７２から外部へ出力される。検出回路５８ａ，５８ｂから出力されるデジタル信号は、例えば、安全装置７４や報知装置７６などに送信される。この第一，第二のセンサ３６，５４の検出信号から生成されたデジタル信号に基づいて、安全装置７４がアーム１８の減速や停止を実行したり、モニターやスピーカーなどの報知装置７６が例えばアーム１８への接近に対する警告や、停止したアーム１８の再始動に必要な操作手順などを表示したりするようにできる。
　すなわち、マイクロコンピュータ６４を含むハードウエアで実現される主たる機能のブロック図が図５に示されている。先ず、ステップ（以下、Ｓ）１において、第一，第二のセンサ３６，５４の各圧力検出部５２へ走査的に給電して、各圧力検出部５２の静電容量を測定する。次に、Ｓ２において、第一，第二のセンサ３６，５４の各圧力検出部５２の静電容量値に基づいて各圧力検出部５２に作用した圧力の値を取得する。また次に、Ｓ３において、取得した作用圧力値を予め入力設定された閾値と比較して、アーム１８に対する作業者Ａの接触の有無を判定する。Ｓ３で人体の接触があったと判定された場合には、Ｓ４において、接触の場所や検出した圧力の大きさなどを考慮して、接触場所に対応したアーム１８の運動速度の抑制信号を出力する。この速度の抑制信号に基づいて、安全装置７４がアーム１８の作動を制御する（例えば、アーム１８を減速又は停止させる）と共に、報知装置７６が必要に応じて危険報知警報の発令などを実行する。
　また、図４に示されたハードウエアブロック構成と図５に示された機能ブロック構成とを実現するための具体的なハードウエアの電気素子の回路構造は、同じに設計されている。例えば、図４のアナログ入力部６０やＣ－Ｖ変換回路６２、電圧監視部７０、デジタル出力部７２、入出力部（Ｉ／Ｏ）だけでなく、マイクロコンピュータ６４もＤＩＰやＳＩＰ、ＰＧＡやＳＯＪなど各種形式で同じパッケージのものが採用され得る。なお、マイクロコンピュータ６４としては、外部の記憶素子を利用しても良いが、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどの目的とする機能を実現する論理回路を備えたパッケージ品であっても良い。そして、例えばマイクロコンピュータ６４に設定される閾値の設定値だけを必要に応じて異ならせて使用することもできる。
　また、図６に示すように、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４は、一つの検出回路７７に接続されて、一つの検出回路７７を共用するようにしても良い。即ち、検出回路７７は、例えばマイクロコンピュータ６４が第一のセンサ３６用の入出力チャネルと第二のセンサ５４用の入出力チャネルを備えており、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４の検出作動の制御や検出信号の処理などを並列的に実行可能とされている。そして、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４が静電容量の変化に基づいて接触を検出する同一の検出原理を有するセンサとされていることから、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４において一つの検出回路７７の共用が可能とされている。
　本実施形態のセンサ装置１０は、第一，第二のセンサ３６，５４と、第一，第二のセンサ３６，５４の検出回路５８ａ，５８ｂと、シールド層３０および支持体３２と、弾性クッション層３４とを、含んで構成されており、ロボット１２の支持台１６およびアーム１８に取り付けられている。尤も、接近検知センサ２６のように、センサ装置１０に加えて更なる別のセンサを設けて、作業者Ａの検出精度の向上や検出の多段階化などを図ることもできる。
　このような構造とされたセンサ装置１０を備えるロボット１２に対して、図１に示すように、検出対象としての作業者Ａが接近すると、作業者Ａは、先ず接近検知センサ２６によってアーム１８から比較的に遠い位置で検出される。接近検知センサ２６が作業者Ａを検出すると、接近検知センサ２６の検出信号が図示しない検出回路によってデジタル信号に変換されて、安全装置７４や報知装置７６などに送信される。これにより、安全装置７４によってアーム１８の移動速度が低減されると共に、作業者Ａに対して報知装置７６によってアーム１８から離れるように警告する。なお、安全装置７４や報知装置７６は、支持台１６やリンク２０に収容され得る。更に、接近検知センサ２６の検出回路や第一，第二のセンサ３６，５４の検出回路５８ａ，５８ｂも、支持台１６やリンク２０に収容され得る。
　減速後のアーム１８の移動速度は、接近検知センサ２６によって検出された作業者Ａのアーム１８からの距離などに応じて適宜に設定されるが、例えば、２５０ｍｍ／ｓｅｃ以下まで減速させることにより、第一，第二のセンサ３６，５４によって作業者Ａのアーム１８への接触を検知した場合にアーム１８を停止させることで、作業者Ａに作用する力を十分に小さくすることができる。
　次に、作業者Ａがアーム１８に対して更に接近して、作業者Ａがアーム１８に接触すると、作業者Ａは、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４の両方によって、接近検知センサ２６の接近検出領域２８の遠位端（前端）よりもアーム１８に近い位置で検出される。そして、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４によって作業者Ａのアーム１８への接触が検出されて、検出回路５８ａ，５８ｂによってデジタル信号に変換された第一，第二のセンサ３６，５４の検出信号が、例えば、安全装置７４や報知装置７６などに送信されることにより、安全装置７４がアーム１８の作動を停止する一方、報知装置７６が作業者Ａに対してアーム１８から離れるように警告すると共に、報知装置７６がアーム１８の再始動に必要な手順などを表示する。
　このように、本実施形態におけるセンサ装置１０を備えたロボット１２によれば、遠距離で作業者Ａを検出する接近検知センサ２６と、近距離で作業者Ａを検出する第一のセンサ３６および第二のセンサ５４との３つのセンサを備えている。それ故、それら３つのセンサ２６，３６，５４の各検出結果に基づいて、作業者Ａの接近と接触をより高い信頼性で検出することができる。
　ここにおいて、作業者Ａを近距離で検出する第一のセンサ３６と第二のセンサ５４は、何れも静電容量の変化に基づいて作業者Ａの接触を検出する静電容量型センサとされている。このように、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４が同じ検出原理を有するセンサとされていることにより、互いに同じ検出回路５８ａ，５８ｂを用いることが可能とされており、検出回路５８ａ，５８ｂの構造の共通化によって、検出回路５８ａ，５８ｂの製造や管理などが容易とされている。
　しかも、図６に示すように、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４の両方を一つの検出回路７７に接続して、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４が検出回路７７を共用することも可能であり、構造の簡略化や検出回路７７を配設するための空間の省スペース化なども図られ得る。
　また、作業者Ａがアーム１８に接触する前に、作業者Ａの接近を接近検知センサ２６で検出することによって、アーム１８が減速されるようにしたことで、作業者Ａのアーム１８への接触が検出された場合には、アーム１８を速やかに停止させることができる。それ故、アーム１８の接触によって作業者Ａに作用する力が十分に小さくなって、接触によって作業者Ａが痛みを感じたり、アーム１８が損傷したりするなどの不具合を回避することができる。
　さらに、接近検知センサ２６よりもアーム１８に近い位置において、作業者Ａが第一のセンサ３６と第二のセンサ５４の両方によって検出されるようになっている。これにより、作業者Ａとアーム１８の接触時に、アーム１８の停止をより優れた信頼性で実行させることができて、作業者Ａとアーム１８の間に作用する力が低減されることで、安全性の向上が図られる。
　しかも、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４が、何れも変形可能な誘電体層４０と電極４２，４６を有する柔軟な静電容量型センサとされていることにより、優れた検出精度が実現されると共に、作業者Ａとアーム１８の接触時に作業者Ａに作用する力がより緩和されて、安全性の更なる向上も図られる。
　特に本実施形態では、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４が何れも接触センサとされており、第一のセンサ３６の第一の検出領域３８と第二のセンサ５４の第二の検出領域５６が互いに重なり合っていることから、アーム１８に対する作業者Ａの接触が第一のセンサ３６と第二のセンサ５４の両方によって検出される。従って、アーム１８と作業者Ａの接触の検出に基づいたアーム１８の停止が、より優れた信頼性で実行されることから、アーム１８と作業者Ａの接触時に作用する力がより確実に低減されて、安全性の更なる向上が図られている。
　また、本実施形態では、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４が何れも弾性クッション層３４よりも外側に配されていることから、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４による作業者Ａの接触の検出精度が、弾性クッション層３４の緩衝性によって低下するのを防ぐことができる。それ故、アーム１８と作業者Ａの接触に際して、作業者Ａに作用する力を弾性クッション層３４の緩衝性によって低減しつつ、作業者Ａの接触を第一，第二のセンサ３６，５４によって有効に検出することができる。
　また、本実施形態では、接近検知センサ２６の接近検出領域２８が、アーム１８が移動し得る危険領域２９の周囲を含むように固定的に設定されている。これにより、作業者Ａが危険領域２９へ侵入する前に、作業者Ａがアーム１８から十分に離れた位置で接近検知センサ２６によって検出されて、作業者Ａのアーム１８への接触より前にアーム１８を十分に減速することができる。
　なお、図７に示すように、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４の間に中間クッション層７８を設けても良い。この中間クッション層７８は、例えば第一のセンサ３６とシールド層３０の間に設けられる弾性クッション層３４と同様の弾性材料で形成されており、略平板形状とされている。このような中間クッション層７８を備える構造によれば、作業者Ａがアーム１８に接触する際の緩衝性を更に向上させることができると共に、それぞれ接触センサとされた第一のセンサ３６と第二のセンサ５４の検出感度を、中間クッション層７８によって調節することができて、例えば、第一のセンサ３６の検出感度を第二のセンサ５４の検出感度よりも低く設定することが容易になる。
　また、図８に示すように、第一のセンサ３６への重ね合わせ面が凹凸面形状とされた中間クッション層８０を第一のセンサ３６と第二のセンサ５４の間に設けることも可能である。この中間クッション層８０は、第一のセンサ３６の外側に配されて、第一のセンサ３６に向けて突出する複数の凸部８２を備えており、それら複数の凸部８２が第一のセンサ３６の複数の圧力検出部５２とそれぞれ対応する部分に設けられて、第一のセンサ３６の圧力検出部５２に接触している。これによれば、作業者Ａがアーム１８に接触する際に、作業者Ａに作用する力を効果的に低減しながら、第一のセンサ３６の検出部分である各圧力検出部５２には、接触による圧力を凸部８２によって集中的に作用させて、作業者Ａのアーム１８への接触を優れた感度で検出することができる。なお、圧力検出部５２に対応した凸部８２の態様は、接触圧力を圧力検出部５２へ効率的に伝達し得るものであれば良く、例えば、凸部８２と略同じ位置にだけ圧力検出部５２を設ける他、図示のように少なくとも一部が圧力検出部５２上に位置する凸部８２を設けるなどの態様であっても良い。
　また、図９には、本発明の第二の実施形態としてのセンサ装置９０を備える自動装置としてのロボット９２の一部が示されている。本実施形態のロボット９２は、アーム１８を構成するリンク２０の外側にセンサ装置９０が装着された構造を有している。以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同一の符号を付すことで説明を省略する。なお、ロボット９２の全体は、第一の実施形態のロボット１２と同様であり、アーム１８を支持する図示しない支持台には、第一の実施形態と同様の図示しない接近検知センサが設けられている。また、図９と後述する図１０では、見易さのために、第一のセンサ３６と第二のセンサ５４の電極や誘電体層を省略して示すが、それら第一のセンサ３６と第二のセンサ５４の具体的な構造は、第一の実施形態と同様である。
　より詳細には、リンク２０の外面には、弾性クッション層３４が固着されている。弾性クッション層３４は、リンク２０側に位置する内面３５がリンク２０の表面の凹凸に対応する面形状とされていると共に、リンク２０と反対側に位置する外面が複数の平面で構成されている。
　弾性クッション層３４の外側には、シールド層３０と第一のセンサ３６が配されている。本実施形態のシールド層３０は、第一のセンサ３６の第二の電極シート４８の表面に印刷されており、第一のセンサ３６と弾性クッション層３４の間にシールド層３０が配されている。
　さらに、第一のセンサ３６の外側には、第二のセンサ５４が配されており、第二のセンサ５４の外側が表皮９４によって覆われている。表皮９４は、皮革、布、ビニルシートやゴムシートを含むエラストマシートなどの柔軟な材料で形成されており、第二のセンサ５４に対する汚れの付着などを防止する。
　このような本実施形態に従う構造のセンサ装置９０を備えたロボット９２においても、第一の実施形態と同様に、アーム１８から離れた遠い位置で検出対象を検出する図示しない接近検知センサと、アーム１８に対する検出対象の接触を検出する第一のセンサ３６および第二のセンサ５４とによって、アーム１８が作業者などの検出対象に衝突するのを防ぐことができる。
　また、シールド層３０は、本実施形態に示すように、第一のセンサ３６および第二のセンサ５４よりもリンク２０に近い内側に配されていれば良く、弾性クッション層３４よりも外側に配することもできる。しかも、本実施形態では、シールド層３０が第一のセンサ３６の第二の電極シート４８に固着されていることにより、シールド層３０を支持するための支持体が不要とされて、構造の簡略化や部品点数の削減が図られる。
　なお、図９では、弾性クッション層３４の外面を複数の平面からなる略矩形箱状とした例を示しているが、これは理解を容易にするために簡略化したものであって、弾性クッション層３４の外面の形状としては、リンク２０の表面に比して第一，第二のセンサ３６，５４およびシールド層３０を設け易い任意の面形状が好適に採用される。更に、例えば弾性クッション層３４の外面形状を、特定の意匠の少なくとも一部をなすように設定することもできる。更にまた、弾性クッション層３４で覆われるリンク２０の表面形状は、特に限定されない。
　また、図１０に示すように、リンク２０を覆うように支持カバー９６を配設して、支持カバー９６の表面に対して、シールド層３０と弾性クッション層３４と第一，第二のセンサ３６，５４と表皮９４とを設ける構造も採用される。本実施形態の支持カバー９６は、中空箱状とされており、内部の収容空間９８に対してリンク２０が収容されることで、リンク２０の外側を囲むように配されている。このように、リンク２０の表面が支持カバー９６で覆われていることにより、リンク２０の表面の凹凸に拘らず、シールド層３０と弾性クッション層３４と第一，第二のセンサ３６，５４と表皮９４が、リンク２０の外側に容易に設けられる。
　さらに、図１０では、収容空間９８における支持カバー９６とリンク２０の間には、第一，第二のセンサ３６，５４の検出回路７７などが収容可能とされている。なお、図１０では、検出回路７７が支持カバー９６に固定された状態で収容空間９８に配された構造を例示したが、例えば、収容空間９８に配される検出回路７７などは、リンク２０に固定されていても良い。
　また、図１１には、本発明の第三の実施形態としてのセンサ装置１００を備えた自動装置としてのロボット１０２を示す。本実施形態において、ロボット１０２のアーム１８に設けられた第二のセンサ１０６（図１２参照）が、アーム１８から離れた位置の作業者Ａを非接触で検出可能な近接センサとされている。
　第二のセンサ１０６は、各種公知の近接センサが採用され得るが、例えば、電極に対する導体又は誘電体の接近を検出する静電容量型センサ、ライトカーテンやレーザーセンサなどの光センサ、超音波センサなどが好適に採用される。本実施形態の第二のセンサ１０６は、図１２に示すように、基体５０の上面に電極１０７を印刷形成した構造を有する静電容量型センサとされており、電極１０７に対する人体などの導体（ここでは作業者Ａ）の接近を、電極１０７と導体で構成されるコンデンサの静電容量の変化として検出するようになっている。また、第二のセンサ１０６によって作業者Ａを検出可能な第二の検出領域１０８は、図１１，１２に二点鎖線で示すように、接近検知センサ２６の接近検出領域２８よりもロボット１２に近い位置に設定されていると共に、第一のセンサ３６の第一の検出領域３８よりもロボット１２から遠い位置まで広がっている。
　本実施形態の第二のセンサ１０６は、作業者Ａを非接触と接触の両方で検出可能なセンサとされている。具体的には、例えば、第二のセンサ１０６として、人体などの導体の接近による静電容量の変化を非接触で検出する近接検出タイプの静電容量型センサを採用することにより、作業者Ａのアーム１８への非接触状態と接触状態の何れにおいても、作業者Ａを第二のセンサ１０６で検出することができる。これにより、第二のセンサ１０６の第二の検出領域１０８は、第一のセンサ３６の第一の検出領域３８よりもアーム１８から遠い位置まで広がっていると共に、第一の検出領域３８と同じ第一のセンサ３６の表面を含んでいる。従って、第二の検出領域１０８は、一部が第一の検出領域３８と重なり合っていると共に、第一の検出領域３８とはアーム１８に対する離隔方向で異なる範囲に設定されている。
　このような本実施形態に従う構造とされたセンサ装置１００を備えるロボット１０２は、作業者Ａのアーム１８への接近が接近検知センサ２６と第二のセンサ１０６によって段階的に検出されると共に、作業者Ａのアーム１８への接触が第一のセンサ３６と第二のセンサ１０６の両方によって検出される。
　すなわち、作業者Ａが接近検知センサ２６の接近検出領域２８の遠位端よりもアーム１８側へ更に接近して、作業者Ａが第二のセンサ１０６の第二の検出領域１０８に侵入すると、作業者Ａとアーム１８が接触する前に、作業者Ａが第二のセンサ１０６によって非接触で検出される。そして、作業者Ａのアーム１８への接近が第二のセンサ１０６によって検出されると、検出回路５８ｂによってデジタル信号に変換された第二のセンサ１０６の検出信号が、アーム１８の動きを制御する図示しない安全装置や、検出結果に基づく表示や発音などを行う報知装置などに送信されることにより、安全装置がアーム１８の動作を更に減速させると共に、報知装置が作業者Ａに対してアーム１８から離れるように警告する。
　これにより、本実施形態では、作業者Ａとアーム１８の接触前に、接近検知センサ２６と第二のセンサ１０６による作業者Ａの検出によって、例えばアーム１８の移動速度を段階的に低減することが可能とされており、アーム１８との接触時に作業者Ａに作用する力をより小さくすることができる。なお、第二のセンサ１０６による作業者Ａの検出によって、アーム１８の移動を停止するようにしても良く、この場合には、第一のセンサ３６は、第二のセンサ１０６が例えば故障するなどして検出対象を正しく検出できない場合に、フェイルセーフとして機能させることもできる。
　また、本実施形態では、第二のセンサ１０６が作業者Ａのアーム１８への接近だけでなく接触も検出可能とされていることから、作業者Ａのアーム１８への接触は、第一のセンサ３６と第二のセンサ１０６の両方で検出されるようになっているが、第二のセンサ１０６は、作業者Ａのアーム１８への接近を非接触状態でのみ検出可能とされていても良い。
　本実施形態では、第一のセンサ３６と第二のセンサ１０６が何れも静電容量型センサとされていることから、第一の実施形態の検出回路５８ａ，５８ｂのように共通構造の検出回路を採用することもできる。更に、例えば、第一のセンサ３６と第二のセンサ１０６の検出回路５８ａ，５８ｂにおいて、Ｃ－Ｖ変換回路６２による信号変換時の係数などを互いに異ならせたり、第二のセンサ１０６の検出信号を増幅したりすることで、第一のセンサ３６と第二のセンサ１０６の検出感度を調節することもできる。
　以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、第一のセンサと第二のセンサは、アームから離れた位置の検出対象を非接触で検出可能な近接センサと、検出対象のアームへの接触を検出可能な接触センサとを、組み合わせて採用するものの他、両方が近接センサであっても良いし、両方が接触センサであっても良い。
　さらに、第一のセンサの第一の検出領域と第二のセンサの第二の検出領域は、必ずしも一部又は全部が重なり合うように設定されている必要はなく、重なり合う部分のない異なる範囲にも設定され得る。このような場合にも、接近検知センサの接近検出領域の遠位端よりもアーム側において、検出対象を第一のセンサと第二のセンサの両方によって検出して、アームの減速と停止を実行することができる。
　また、第一のセンサと第二のセンサは、静電容量型センサに限定されるものではなく、電気抵抗型センサやレーザーセンサ、超音波センサなど、各種公知の近接センサ乃至は接触センサを採用することができる。更に、第一のセンサと第二のセンサとしては、アームの関節部を駆動するモータの電流を検出するセンサや、アームの関節部に作用するトルクを検出するセンサなど、自動装置に内蔵されたセンサを利用することもできる。なお、第一のセンサと第二のセンサは、柔軟なセンサとされていることが望ましいが、接触時の安全性が確保されれば、硬質なセンサであっても良い。
　接近検知センサは、前記実施形態のようにアームなどの移動部を外れた支持台に設けられて、固定的に設定されたエリアに対する検出対象の侵入を検出するものの他、移動部に設けられて、移動部の移動に伴って変化するように設定されたエリアに対する検出対象の侵入を検出するものも採用され得る。
　さらに、接近検知センサは、接近検出領域が第一のセンサの第一の検出領域および第二のセンサの第二の検出領域に比してより遠方まで達するものであれば良く、例えば、第一のセンサと第二のセンサが何れも接触センサとされていると共に、接近検知センサがアームから近い位置で検出対象の接近を検出する静電容量型センサなどの近接センサとされた構造も採用できる。なお、接近検知センサは、本発明において必須ではない。
　前記実施形態では、接近検知センサと第一，第二のセンサによって検出する検出対象として作業者Ａを例示したが、検出対象は人に限定されず、物であっても良い。また、検出対象の接触時に作用する力を低減するために、弾性クッション層や中間クッション層のような緩衝材が配されていることが望ましいが、弾性クッション層や中間クッション層は必須ではない。
　また、本発明に係るセンサ装置が装着される自動装置は、前記実施形態に示した産業用ロボットに限定されず、例えば、医療用乃至は介護用のロボットや無人搬送車（ＡＧＶ）などにも適用され得る。なお、前記実施形態では、自動装置の一部が移動部とされる構造を例示したが、例えば自動装置がＡＧＶである場合には、自動装置の全体が移動部とされる。
１０，９０，１００：センサ装置、１２，９２，１０２：ロボット（自動装置）、１８：アーム（移動部）、３４：弾性クッション層、３６：第一のセンサ、３８：第一の検出領域、４０：誘電体層、４２：第一の電極、４６：第二の電極、５４，１０６：第二のセンサ、５６，１０８：第二の検出領域、５８，７７：検出回路、７８，８０：中間クッション層、８２：凸部

Claims (9)

  1. 　自動装置に設けられた移動可能な移動部と検出対象の接近乃至は接触を検出するセンサ装置であって、
    　前記移動部には前記検出対象の接近乃至は接触を検出する第一のセンサと第二のセンサが設けられており、それら第一のセンサと第二のセンサの検出原理が互いに同じとされていると共に、該第一のセンサの検出回路と該第二のセンサの検出回路が同一構造とされていることを特徴とするセンサ装置。
  2. 　前記第一のセンサと前記第二のセンサが一つの検出回路を共用する請求項１に記載のセンサ装置。
  3. 　前記第一のセンサの検出領域と前記第二のセンサの検出領域が、互いに重なり合っている請求項１又は２に記載のセンサ装置。
  4. 　前記第一のセンサの検出領域と前記第二のセンサの検出領域は、前記移動部からの離隔方向の範囲が互いに異なっている請求項１～３の何れか一項に記載のセンサ装置。
  5. 　前記第一のセンサと前記第二のセンサが、前記移動部と前記検出対象の接触を検出する接触センサとされている請求項１～４の何れか一項に記載のセンサ装置。
  6. 　前記第一のセンサと前記第二のセンサが、弾性変形可能とされた誘電体層の表面に変形可能とされた第一の電極と第二の電極の各一方が固着された構造を有しており、それら第一の電極と第二の電極の該誘電体層を介した対向部分に対して対向方向に作用する圧力を静電容量値の変化に基づいて検出する静電容量型センサとされている請求項５に記載のセンサ装置。
  7. 　前記移動部の外側に緩衝用の弾性クッション層が配されており、前記第一のセンサと前記第二のセンサが該移動部に対して該弾性クッション層よりも外側に配されている請求項１～６の何れか一項に記載のセンサ装置。
  8. 　前記第一のセンサと前記第二のセンサの間に中間クッション層が配されている請求項１～７の何れか一項に記載のセンサ装置。
  9. 　前記第一のセンサが前記検出対象の接触を検出する接触センサとされて、前記中間クッション層が該第一のセンサよりも外側に配されていると共に、該中間クッション層における該第一のセンサへの重ね合わせ面が、該第一のセンサに向けて突出する凸部を備えた凹凸面形状とされている請求項８に記載のセンサ装置。
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