WO2020013322A1 - ロボットの対人保護装置 - Google Patents

ロボットの対人保護装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2020013322A1
WO2020013322A1 PCT/JP2019/027739 JP2019027739W WO2020013322A1 WO 2020013322 A1 WO2020013322 A1 WO 2020013322A1 JP 2019027739 W JP2019027739 W JP 2019027739W WO 2020013322 A1 WO2020013322 A1 WO 2020013322A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
robot
worker
voltage
voltage applying
personal protection
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/027739
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高田　声一
中村　昌平
島津　英一郎
香代 堺
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2019043641A external-priority patent/JP2020015160A/ja
Application filed by Ntn株式会社 filed Critical Ntn株式会社
Priority to CN201980046563.5A priority Critical patent/CN112399907A/zh
Publication of WO2020013322A1 publication Critical patent/WO2020013322A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices

Definitions

  • the present invention relates to a personal protection device for protecting workers around an industrial robot from collision with the robot.
  • a personal protection device for a robot (hereinafter simply referred to as a “personal protection device”) has also been developed for a conventional industrial robot surrounded by a safety fence.
  • the identification signal transmitted from the portable device is transmitted to the robot through human body communication, and the identification signal is received from the robot.
  • a robot controller stops or decelerates a robot to prevent a collision between the robot and an operator.
  • a collision prevention device (personal protection device) proposed in Patent Literature 2 is intended for a cooperative robot, and an electrode connected to a human body communication transmitter (signal transmitter) is mounted on a floor of a work place.
  • a human body communication transmitter signal transmitter
  • the identification signal generated by the human body communication transmitter is transmitted from the floor electrode to the robot side receiver by human body communication and connected to the receiver.
  • the robot controller is stopped the robot.
  • Patent Literatures 1 and 2 both use an electric field type human body communication technology, and can detect the approach of an operator and a robot by a very simple circuit method. it can.
  • electric field-based human body communication uses the extremely small electrostatic field of the human body to signal when a communication partner enters an electrostatic layer that covers an area up to several cm from the surface of the human body. Since it is a transmission, the robot's personal protection device using this cannot detect the approach of both until the robot enters within a distance of several cm from the worker's body surface, and the robot is operating at high speed In this case, even if the robot is stopped after detecting the approach between the robot and the worker, there is a possibility that collision between the two cannot be avoided.
  • an object of the present invention is to increase the distance that can detect the approach between a robot and a worker with a simple configuration that does not use floor electrodes in an interpersonal protection device using an electric field method of a cooperative robot. .
  • the present invention provides an operation for avoiding contact between a robot and a worker working around the robot when the robot approaches the robot (hereinafter referred to as “contact avoidance”).
  • contact avoidance an AC electric field held by the worker and applied to the vicinity of the body surface of the worker and having an absolute value larger than the static electric field of the human body and having an absolute value that fluctuates in the positive and negative directions.
  • An AC voltage applying device, an electrode provided on the robot, and a measuring device for measuring a voltage at the electrode a signal is sent to a controller of the robot based on the voltage value measured by the measuring device to control the operation of the robot. That is, the control is performed.
  • the distance that the approach between the robot and the worker can be detected is short because the static electric field normally generated near the surface of the human body is small, and the movement of the muscles of the human body and Although it is considered that the charging state can be considered to be almost constant unless discharged, although it changes slightly according to the surrounding charging state, the present invention provides a wearable AC voltage applied by the worker.
  • the distance at which the approach between the robot and the worker can be detected (hereinafter referred to as the “longest detection distance”) ") Are made longer.
  • the longest detection distance is only about several cm, so that the contact avoidance operation of the robot is substantially limited to only the stop operation, whereas in the present invention, the longest detection distance is set as described above. Since the length can be increased, when the robot and the worker approach, it is possible to cause the robot to perform an appropriate operation according to the detected distance among contact avoidance operations such as alarm transmission, deceleration, and stop.
  • the electric field applied to the human body is not a DC electric field but an AC electric field that fluctuates in the positive and negative directions.Therefore, there is no danger of discharge from the human body to peripheral devices, and fluctuations in the electric field strength of the human body due to discharge can be eliminated. This eliminates the risk of noise and peripheral equipment failure or malfunction.
  • the AC voltage applied to the electric field in the vicinity of the body surface of the worker may be such that its effective value is higher than the static electric field of the level normally possessed by the human body, and specifically, is desirably 3 Vrms to 10 Vrms. If the effective value is lower than 3 Vrms, it is difficult to obtain a sufficient detection distance, and if the effective value is higher than 10 Vrms, the power consumption of the AC voltage adding device becomes large, and it becomes necessary to frequently perform charging and battery replacement. is there. If the effective value is 3 Vrms to 10 Vrms, the longest detection distance can be set to about 1 m.
  • the frequency of the AC voltage is not particularly limited, but is preferably several MHz to several tens MHz. If the frequency exceeds several tens of MHz, the added voltage of the human body as an antenna is emitted as noise to the outside, and there is a concern that the human body will not be charged. This is because it is easy to do. If the frequency is set to several MHz to several tens of MHz, it becomes easy to distinguish from an AM wave having a frequency of less than several MHz, various radio waves, FM broadcasting exceeding several tens of MHz, and noise of an external factor such as a wireless LAN.
  • the approach between the robot and the worker is improved. Can be detected with higher accuracy.
  • the ground potential is 0 V even if the ground is taken on the measuring instrument side due to the antistatic measures applied to the floor and the influence of insulating paint.
  • the reference potential is different between the AC voltage applying device and the measuring instrument, which makes it difficult to detect the distance between the robot and the worker.
  • the worker also needs to move the work, and in some cases, it is difficult to take the ground. Further, the detection may be difficult due to the influence of the operation of the worker or the material of the clothes.
  • the ground electrode having an electrical length of 1 / of the frequency of the AC voltage applying device to at least one of the AC voltage applying device and the measuring instrument, Regardless, the reference potential difference between the AC voltage applying device and the measuring instrument is eliminated, and the detection operation can be performed stably and accurately.
  • the ground potential on the worker side tends to be unstable, the effect of setting the ground electrode of the AC voltage applying device to have a ⁇ ⁇ electrical length is significant. It is desirable that the ground electrode be adjusted to have an electrical length of 1/4 of the AC frequency when the operator holds the AC voltage applying device or is installed on the robot. Further, if necessary, a plurality of ground electrodes having the 1/4 electrical length can be connected in parallel so that a more stable detection operation can be performed.
  • the present invention has the above-described configuration and operation, the present invention can be particularly effectively applied when the robot is a cooperative robot that performs joint work with an operator.
  • the worker is provided with a plurality of the AC voltage applying devices, there is a possibility that the worker comes into contact with a plurality of robots, for example, when a cooperative robot is arranged on both sides of the worker.
  • the approach between each robot and the worker can be detected.
  • the plurality of AC voltage applying devices apply AC voltages of different frequencies from each other, and the voltage of each frequency is measured by the measuring device.
  • the AC voltage applying device if a device that can be worn on the head of the worker, such as a hat type or a helmet type, is adopted as the AC voltage applying device, there is almost no difference in the electric field strength between the left and right sides of the worker's body, and the left and right sides are substantially equal. , It is easy to handle, for example, even in a work environment where the operator may come into contact with the robot on the left and right, only one is needed. At this time, when a plurality of the workers are arranged around one robot, an AC voltage applying device attached to each worker applies AC voltages having different frequencies, and It is desirable to measure the voltage at the frequency of.
  • the anti-personnel protection device for a robot includes an alternating-current voltage applying device held by an operator, and an alternating-current electric field fluctuating to a positive or negative value having an absolute value larger than an electrostatic field of a human body near the body surface of the operator. And measures the voltage at the electrodes provided on the robot with a measuring device when the robot and the worker approach, and sends a signal to the robot controller based on the voltage value to control the operation of the robot. Therefore, the longest detection distance is longer than that using a conventional human body communication, and sufficient safety can be ensured even for a robot operating at high speed.
  • the voltage applied to the electric field near the worker's body surface is an alternating voltage that fluctuates positively and negatively, a discharge phenomenon between the worker and surrounding objects can be avoided, and the worker can also use the surroundings. Can be safely used without causing discharge damage.
  • the AC voltage applying device is held by the operator and the electrodes and measuring instruments are provided on the robot side, the configuration is simpler than the conventional one using floor electrodes, and the place where the robot is used changes. However, it is not necessary to change the shape of the electrodes or to perform the installation work, and the transfer of the robot can be performed efficiently.
  • Explanatory drawing of the basic configuration of the personal protection device of the present invention Explanatory drawing of the basic configuration of the AC voltage applying device of FIG. Front view of a robot to which the personal protection device of the first embodiment is applied Explanatory drawing of the planar positional relationship in the approach state of the robot of FIG. 3 and a worker. 3 is a graph illustrating a control method of the controller of FIG. The top view explaining the outline of the application state of the personal protective equipment of a 2nd embodiment.
  • Front view of modified example (hat type) of AC voltage applying device Front view of modified example (hat type) of AC voltage applying device
  • Front view of another modification (helmet type) of the AC voltage applying device 8A is a partially cutaway front view of FIG. 8A.
  • 8A and 8B are front views of examples in which the component arrangement is changed.
  • the robot personal protection device of the present invention is held by a worker 2 (only the arm tip is shown) working around the robot 1 and fluctuates positively and negatively in an electric field near the body surface of the worker 2.
  • the measuring device 5 of the robot 1 It is connected to the controller 6. It is desirable that the measuring instrument 5 is connected to the ground electrode 7 as shown in the figure. Further, a general motor driver or controller is used for the controller 6.
  • the AC voltage applying device 3 is a wearable device that includes an AC current applying circuit 31, an electrode 32 connected thereto and a ground electrode 33, and applies an AC voltage to the worker from the electrode 32.
  • FIG. 1 illustrates a bracelet type worn on the wrist of the worker 2.
  • the AC current adding circuit 31 includes a DC power supply 34, a switch 35, a stabilized power supply circuit 36, an oscillation circuit 37, and an RF amplifier circuit 38.
  • the electrode 32 and the ground are provided on the output side of the RF amplifier circuit 38.
  • the electrode 33 is connected.
  • a 9 V dry battery is used as the DC power supply 34
  • the oscillation frequency of the oscillation circuit 37 is set to 12 MHz
  • a +3.3 V stabilized power supply circuit 36 is incorporated to stabilize the power supplied to the oscillation circuit 37.
  • An alternating voltage of 9 V and 12 MHz is applied to the worker 2.
  • the ground electrode 33 is wound around a resin bobbin 39 at a central portion thereof except for a portion connected to the AC current applying circuit 31 and a tip portion so that the ground electrode 33 can be compactly arranged.
  • the length and the like are adjusted so as to be 4 electrical length of the AC voltage frequency (12 MHz) added to the worker 2.
  • a rechargeable battery can be used in addition to the dry battery as in this example. If necessary, a DC-DC power supply circuit for increasing or decreasing the voltage of the DC power supply to an arbitrary level can be incorporated. On the other hand, depending on usage, the stabilized power supply circuit may be omitted, and the ground electrode may not have to have a ⁇ ⁇ electrical length.
  • the robot 1 and the worker are placed in a state in which an AC electric field having an absolute value larger or smaller than the electrostatic field of the human body is applied to the vicinity of the body surface of the worker 2.
  • a control signal for personal protection according to the voltage value measured by the measuring device 5 is sent to the controller 6, and the controller 6 measures the measuring device.
  • the robot 1 is decelerated or stopped based on the control signal received from the robot 5.
  • FIGS. 3 to 5 show a first embodiment of the present invention.
  • the robot 1 to which the personal protection device of the first embodiment is applied has a robot body 10 and a controller 6 mounted on an upper surface of a carriage 9 having a plurality of rollers 8 on a lower surface side. It is a cooperative robot that can move to various work places.
  • a worker 2 working adjacent to the robot 1 has a bracelet-type AC voltage applying device 3 attached to his / her wrist.
  • the effective value of the AC voltage added by the AC voltage adding device 3 is 3 Vrms to 10 Vrms, and the frequency is several MHz to several tens MHz.
  • the AC voltage applying device 3 may be provided with, for example, an LED lamp or the like so that it can be displayed that there is no problem with the power of the power supply.
  • a robot main body 10 of the robot 1 includes a base 11 fixed to an upper surface of a carriage 9 and a first arm 12a rotatably mounted on an upper portion of the base 11 in a horizontal plane. And a second arm 12b rotatably mounted on the tip of the first arm 12a in a horizontal plane.
  • a first actuator 13a for rotating the first arm 12a is incorporated in an upper portion of the base 11, and a second actuator 13b for rotating the second arm 12b is incorporated in a distal end of the first arm 12a.
  • the end effector 14 is attached to the distal end of the second arm 12b.
  • plate-like electrodes 4a and 4b are attached to the first arm 12a and the second arm 12b of the robot main body 10 one by one on each of the upper surface and both side surfaces thereof.
  • Measuring instruments 5a and 5b connected to 4b are built in.
  • Each of the measuring devices 5a and 5b is connected to the controller 6 and a ground electrode (not shown), and the ground electrode has an electrical length of 1/4 of the frequency of the AC voltage applying device 3.
  • This personal protection device includes the above-described AC voltage applying device 3 on the worker 2 side, the electrodes 4a and 4b on the robot 1 side, and measuring instruments 5a and 5b with ground electrodes.
  • the voltage of the electrodes 4a and 4b on the robot 1 side rises, and the measuring devices 5a and 5b that measure the voltage send control signals corresponding to the voltage values to the controller 6 of the robot 1, and the controller 6 sends the robot 1 an operator. 2 (contact avoidance operation).
  • a threshold value of a voltage corresponding to the operation speed of each part of the robot 1 is set in advance for the measuring devices 5a and 5b, and the measuring devices 5a and 5b compare the measured voltage value with the set threshold value.
  • a control signal based on the comparison result may be sent to the controller 6.
  • two-stage threshold values V T1 and V T2 are set, and if the measured voltage value is less than V T1 , the robot 1 continues normal operation, and is between V T1 and V T2.
  • this anti-personnel protection device uses the AC voltage applying device 3 held by the worker 2 to generate an AC electric field fluctuating in the positive and negative directions near the body surface of the worker 2 with an absolute value larger than the static electric field of the human body.
  • the voltage at the electrodes 4a and 4b provided on the robot 1 is measured by the measuring devices 5a and 5b, and based on the voltage value, the voltage is sent to the controller 6 of the robot 1. Since the operation of the robot 1 is controlled by sending a signal, the longest detection distance is longer than that using the conventional human body communication, and sufficient safety can be ensured even when the robot 1 operates at high speed. .
  • the configuration is simpler than that using the conventional floor electrode, and even if the place of use of the robot 1 changes, the electrode shape change and installation work are not required, and the transfer of the robot 1 can be performed efficiently. it can.
  • control signals corresponding to the voltage values measured by the measuring devices 5a and 5b are sent to the controller 6, but the measuring devices 5a and 5b send only the voltage value information to the controller 6, and
  • the voltage value received in step 6 may be compared with the set threshold value, and the control of personal protection of the robot 1 may be performed based on the comparison result.
  • the controller 6 identifies the voltage value information received from each of the measuring devices 5a and 5b, and determines from which direction the worker 2 approaches the first arm 12a or the second arm 12b of the robot 1. May be determined, and control may be performed for each of the arms 12a and 12b.
  • the voltage of each of the electrodes 4a and 4b may be measured by one measuring device.
  • the measuring device is provided with a ground electrode as in this embodiment so that the detection operation can be performed stably and accurately regardless of the installation location of the robot.
  • the ground electrode can be omitted to reduce the cost.
  • the AC voltage applying device 3 is mounted only on one arm of the worker 2, but in this case, the voltage (electric field intensity) charged on the human body by the AC voltage applying device is such that one arm has a higher strength than the other arm. And the distance that the proximity can be detected differs between the left and right arms of the worker. Therefore, if the worker may approach the robot on both left and right sides of the body, It is desirable to attach an AC voltage applying device to the arm) so that the approaching state between the worker and the robot can be detected more accurately.
  • a signal having a frequency higher than the frequency is superimposed on the signal of the AC voltage added by the AC voltage adding device 3 or modulation according to the signal is performed.
  • signal information can be added.
  • the signal information to be added for example, there is ID information capable of specifying an approaching worker.
  • the signal information added from the voltage measured by the measuring instrument is separated and read by the filter, and the The signal information can be stored as data.
  • the approaching worker is identified in real time, and the contact according to the worker is determined. It is also possible to control the robot to perform the avoidance operation.
  • FIG. 6 shows an applied state of the personal protective equipment of the second embodiment.
  • the worker 2 and the robot (cooperative robot) 1 ′ are alternately arranged along a horizontally long work table 15, and each worker 2 and each The robot 1 'is applied.
  • work processes are different between the left side and the right side of the virtual line B shown in FIG.
  • Each of the robots 1 ′ has a third arm 12 c mounted on an upper portion of a base 11 of the robot 1 of the first embodiment so as to be rotatable in a horizontal plane about the same axis as the first arm 12 a.
  • a fourth arm 12d is attached to the tip of the arm 12c so as to be rotatable in a horizontal plane.
  • the third and fourth arms 12c and 12d are also driven by actuators similarly to the first and second arms 12a and 12d. Three are attached.
  • each worker 2 wears one AC voltage applying device 3 on both arms (both wrists).
  • the frequency of the AC voltage applying device 3 differs depending on the work process, and the frequency detected by the robot 1 ′ at the position (right side in FIG. 6) between the worker 2 in one process and the worker 2 in the other process is different.
  • each robot 1 ′ may contact the worker 2 on the left or right side thereof, An appropriate contact avoidance operation can be performed by each robot 1 '.
  • the bracelet-type AC voltage applying device used in the first and second embodiments is applied to both arms of the worker in a working environment where the worker may contact the robot on the left and right.
  • mount it is preferable to mount, in that case, the number of mounting becomes plural, and handling becomes somewhat complicated.
  • ground electrode having a 1/4 electrical length In the case where a ground electrode having a 1/4 electrical length is used, if the ground electrode is mounted on the head of a worker far from the ground, it is particularly hard to be affected by noise. The more the tip of the 1/4 electrical length ground electrode can be placed farther from the other electrode and the body surface of the worker, and the closer it can be placed to the top of the worker's head, the lower the noise will be. This is preferable because the effect is enhanced.
  • FIGS. 7A, 7B, 8A, 8B, and 8C show an example of a hat type AC voltage applying device 16 having a brim.
  • an alternating current applying circuit 18 is attached to the outer surface of the rear part of the crown portion (body portion) of the hat 17, and the thin plate-shaped electrode 19 is attached to the inner surface near the top of the crown portion of the hat 17.
  • the ground electrode 20 having a 1/4 electrical length has a length of 6 to 8 m when the frequency of the AC voltage applied to the operator is 12 MHz.
  • a bobbin wound around a central portion of a resin bobbin having a diameter of 12 mm is prepared, and the bobbin-wound portion 20a is fixed to the outer surface of the crown portion of the hat 17, leaving approximately 70 cm at the foremost end of the cap 17. Part.
  • the mounting position of the AC current adding circuit 18 is the same as that of FIG. 7A, but the electrode 19 is mounted at the position of the slip (headband) on the inner side surface of the crown portion of the cap 17.
  • the adhesiveness to the 19 worker's head is improved.
  • the ground electrode 20 having a 1/4 electrical length has its bobbin wrapped portion 20a fixed to the outer surface of the crown portion of the hat 17 as in FIG. It is wrapped around.
  • the surface of the electrode 19 may be coated with a resin in order to prevent rust due to sweat and to prevent injury when the cap 17 is covered. If the voltage application is not hindered, the cap 17 may be placed anywhere on the crown.
  • FIGS. 8A to 8C show examples of the helmet-type AC voltage applying device 21.
  • FIG. 8A and 8B an AC current adding circuit 23 is attached to the outer surface of the rear part of the cap 22, and the electrode 25 is attached to the inner surface near the top of the hammock 24 set in the cap 22. Attached.
  • the ground electrode 26 having a 1/4 electrical length has its bobbin winding portion 26a fixed to the outer surface of the cap 22 and its front end wound toward the top of the cap 22.
  • the hammock 24 and the shock absorbing liner 27 are provided therebetween. Is provided and a sufficient distance is secured, so that the influence of noise is small.
  • the mounting position of the electrode 25 is the same as that of FIGS. 8A and 8B, but the mounting position of the AC current adding circuit 23 and the bobbin winding portion 26 a of the ground electrode 26 is shown in FIGS. 8A and 8B.
  • the head is also moved to the top of the cap 22, and the tip of the ground electrode 26 is arranged on the brim of the cap 22 to increase the distance between the cap 25 and the electrode 25, so that the influence of noise is further reduced. .
  • FIG. 9 shows an application state of the personal protective equipment of the third embodiment. This embodiment is applied to a worker 2 and a robot 1 'at the same work site as the second embodiment shown in FIG. 6, and applies a helmet type AC voltage applied to each worker 2 shown in FIGS. 8A and 8B.
  • the device 21 is mounted.
  • each robot 1 ' performs a contact avoidance operation according to the detected frequency.
  • the voltage value detected by the electrode of the robot 1 ′ is set to an appropriate range regardless of the arrangement of the robot 1 ′ and the worker 2. Can be suppressed.
  • the AC voltage applying device may be a bracelet type, a hat type, or a helmet type as described in the embodiment, or may be formed in a card shape and placed at an arbitrary position on a worker's body (for example, a work clothes or a belt). Etc.).
  • the electrodes are usually attached to an operation unit such as an arm of the robot, but the robot body itself may be used as the electrodes.
  • the present invention can be applied particularly effectively when the target robot is a cooperative robot as in each of the above-described embodiments.
  • the present invention is applicable to a conventional industrial robot and a worker who performs adjustment work, maintenance, and the like. It can also be applied to prevent a collision when the worker works around the robot.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

ロボット（１）の周囲で作業する作業者（２）に保持される交流電圧付加装置（３）と、ロボット（１）に設けられる電極（４）と、電極（４）の電圧を計測するグランド電極（７）付きの計測器（５）とからなる簡単な構成で、ロボット（１）と作業者（２）とが接近して電極（４）の電圧が高くなると、計測器（５）が計測した電圧値に応じた制御信号をロボット（１）の制御器（６）に送り、制御器（６）が受信した制御信号に基づいてロボット（１）に対人保護のための動作を行わせるようにした。この構成では、交流電圧付加装置（３）で作業者（２）の体表面近傍の電界に正負に変動する交流電圧を付加して、人体の帯電状態を大きくするので、従来の人体通信を用いたものよりも最長検知距離を長くすることができる。

Description

ロボットの対人保護装置
　本発明は、産業用ロボットの周囲の作業者をそのロボットとの衝突から保護するための対人保護装置に関する。
　近年、工業製品の製造現場等においては、労働人口の不足や製品品質の向上要求に対応するため、従来は人が行っていた作業を人に代わって行う協働ロボットの開発が進んでいる。この協働ロボットは、例えば種々の作業工程の中で作業者の欠員が生じた工程に配置され、作業者と隣り合う状態で作業を行う等、従来の産業用ロボットと異なり安全柵で囲まれない状態で使用される。このため、協働ロボットを使用する場合は、その周囲の作業者を協働ロボットとの衝突から保護するための対人保護装置が必要となっている。
　ロボットの対人保護装置（以下、単に「対人保護装置」とも称する。）は、従来の安全柵で囲まれた産業用ロボットに対しても開発されており、例えば特許文献１では、携帯装置（信号発信機）を携帯した作業者が安全柵内で調整作業等を行う際にロボットに接近すると、携帯装置から発信される識別信号が人体通信によってロボットに伝達され、その識別信号をロボットから受信したロボット制御装置がロボットを停止または減速させて、ロボットと作業者との衝突を防止する方法が提案されている。
　一方、特許文献２で提案されている衝突防止装置（対人保護装置）は、協働ロボットを対象としたものであり、人体通信送信機（信号発信機）と接続された電極を作業場の床面に設置し、その上に立っている作業者がロボットに接近すると、人体通信送信機で生成した識別信号が床面の電極から人体通信によってロボット側の受信機に伝達され、その受信機に接続されたロボット制御機がロボットを停止させるようにしている。
特開２０１０－１８８４５８号公報 特開２０１３－１９３１３７号公報
　上記特許文献１、２で提案されているロボットの対人保護装置は、いずれも電界方式の人体通信技術を利用したもので、非常にシンプルな回路方式で作業者とロボットの接近を検知することができる。
　ところが、電界方式の人体通信は、人体が有しているごく微小な静電界を利用して、人体の表面から数ｃｍまでの領域を覆っている静電気層に通信相手が入ってきたときに信号伝達を行うものなので、これを利用したロボットの対人保護装置では、ロボットが作業者の体表面から数ｃｍ以内の距離に入るまでは両者の接近を検知できず、ロボットが高速で動作している場合、ロボットと作業者の接近を検知してからロボットを停止させても、両者の衝突を避けられないおそれがある。
　また、特許文献２の対人保護装置では、対象となる協働ロボットの使用場所が変わるごとに、その場所の床面に応じた形状の電極を設置する必要があり、その電極の形状変更や設置作業に手間がかかるという問題もある。
　そこで、本発明は、協働ロボットの電界方式を利用した対人保護装置において、床面電極を用いない簡単な構成で、ロボットと作業者との接近を検知できる距離を長くすることを課題とする。
　上記の課題を解決するため、本発明は、ロボットとそのロボットの周囲で作業する作業者とが接近したときに、前記ロボットに作業者との接触を回避するための動作（以下、「接触回避動作」と称する。）をさせるロボットの対人保護装置において、前記作業者に保持され、その作業者の体表面近傍に人体の有する静電界よりも大きな絶対値の正負に変動する交流電界を付与する交流電圧付加装置と、前記ロボットに設けられる電極と、前記電極における電圧を計測する計測器とを備え、前記計測器で計測した電圧値に基づいてロボットの制御器へ信号を送りロボットの動作を制御する構成としたのである。
　すなわち、従来の人体通信を用いた対人保護装置において、ロボットと作業者との接近を検知できる距離が短いのは、人体表面近傍に通常生じている静電界が微小で、人体の筋肉の動きや周囲の帯電状況に応じて微小な変化はするが、放電しない限りほぼ一定とみなせる帯電状態となっているためと考えられることから、本発明では、作業者に保持されるウェアラブル型の交流電圧付加装置で作業者の体表面近傍の電界に正負に変動する交流電圧を付加して、人体の帯電状態を大きくすることにより、ロボットと作業者との接近を検知できる距離（以下、「最長検知距離」と称する。）が長くなるようにしたのである。
　そして、従来方式では、最長検知距離が数ｃｍ程度しかないため、ロボットの接触回避動作が実質的に停止動作のみに限定されてしまうのに対し、本発明では、上記のように最長検知距離を長くできるので、ロボットと作業者とが接近したときに、アラームの発信、減速、停止等の接触回避動作のうち、検知された距離に応じた適切な動作をロボットに行わせることができる。
　また、人体に付与する電界を直流電界ではなく正負に変動する交流電界としたことで、人体から周辺機器への放電のおそれがなくなり、放電による人体の電界強度の変動をなくすことができ、放電に伴うノイズの発生および周辺機器の故障や誤作動の懸念もなくなる。
　ここで、作業者の体表面近傍の電界に付加する交流電圧は、その実効値を人体の通常有するレベルの静電界よりも高くすればよく、具体的には３Ｖｒｍｓ～１０Ｖｒｍｓとすることが望ましい。実効値が３Ｖｒｍｓよりも低いと十分な検知距離が得られにくく、１０Ｖｒｍｓよりも高いと交流電圧付加装置の消費電力が大きくなって、充電や電池交換等を頻繁に行うことが必要になるからである。そして、実効値を３Ｖｒｍｓ～１０Ｖｒｍｓとすれば、最長検知距離を１ｍ程度とすることが可能となる。
　また、交流電圧の周波数は、特に制限されるものではないが、数ＭＨｚ～数十ＭＨｚとすることが好ましい。数十ＭＨｚを超えると、人体がいわばアンテナとなって付加した電圧が外部にノイズとして放出されてしまい、人体に帯電しなくなる懸念があり、数ＭＨｚ未満では、交流電圧付加装置が大型化して携帯しにくくなりやすいからである。そして、周波数を数ＭＨｚ～数十ＭＨｚとすれば、数ＭＨｚ未満のＡＭ波や各種無線、数十ＭＨｚを超えるＦＭ放送や無線ＬＡＮ等の外部要因のノイズとの区別がしやすくなる。したがって、例えば、交流電圧付加装置の周波数の電圧情報だけを検知するように電極と計測器の間にフィルタを設けたり、計測器で周波数解析を行ったりすることにより、ロボットと作業者との接近をより精度よく検知できるようになる。
　ところで、上記構成の対人保護装置を採用しても、ロボットの設置場所によっては、床に施されている帯電防止対策や絶縁性の塗装の影響により、計測器側でアースをとってもグランド電位が０Ｖにならず、交流電圧付加装置と計測器とで基準電位が異なってロボットと作業者との距離の検知が困難になる場合がある。また、作業者側も移動を伴う作業の場合もあり、そもそもアースを取り難い場合もある。さらに、作業者の動作や着衣の材質等の影響によっても検知が困難になることがある。
　このような場合には、前記交流電圧付加装置と計測器の少なくとも一方に、前記交流電圧付加装置の周波数の１／４電気長を有するグランド電極を接続しておくことにより、ロボットの設置場所によらず交流電圧付加装置と計測器の基準電位差をなくし、安定して精度よく検知動作を行えるようになる。特に、作業者側のグランド電位は不安定になりやすいことから、交流電圧付加装置のグランド電極を１／４電気長を有するものとすることの効果が大きい。なお、このグランド電極は、作業者が交流電圧付加装置を保持した状態やロボットに設置した状態で、交流周波数の１／４電気長となるように調整して使用することが望ましい。また、必要に応じて、この１／４電気長を有するグランド電極を複数並列に接続して、より安定した検知動作を行えるようにすることもできる。
　本発明は、上記のような構成および作用を有するものであるから、前記ロボットが作業者との共同作業を行う協働ロボットである場合に、特に有効に適用することができる。
　そして、前記交流電圧付加装置が作業者に複数保持されている構成とすれば、作業者が複数のロボットと接触する可能性がある場合、例えば作業者の両側に協働ロボットが配置された場合にも、各ロボットと作業者との接近をそれぞれ検知することができる。このとき、前記複数の交流電圧付加装置が互いに異なる周波数の交流電圧を付加するものとし、前記計測器でそれぞれの周波数の電圧を計測するようにすれば、それぞれの周波数の電圧を比較することにより、各ロボットと作業者との距離の検知精度の向上や作業者の体勢の推定が可能となり、対人保護のためのロボットの制御をより細やかに行えるようになる。
　一方、前記交流電圧付加装置として、帽子型やヘルメット型等、前記作業者の頭部へ装着可能なものを採用すれば、作業者の体の左右で電界強度の差がほとんどなく、ほぼ左右均等に近接検知ができるので、作業者が左右でロボットに接触する可能性がある作業環境でも装着個数が１個で済む等、取り扱いがしやすいものとなる。このとき、前記作業者が１台のロボットの周囲に複数配置される場合は、各作業者に装着される交流電圧付加装置を互いに異なる周波数の交流電圧を付加するものとし、前記計測器でそれぞれの周波数の電圧を計測するようにすることが望ましい。複数の作業者に同一の周波数の交流電圧を付加すると、ロボットと作業者の配置によっては各作業者に帯電させた交流電圧が影響し合ってロボットの電極で検知される電圧値が過大になったり、過小になったりすることがあるからである。
　本発明のロボットの対人保護装置は、上述したように、作業者に保持される交流電圧付加装置で作業者の体表面近傍に人体の有する静電界よりも大きな絶対値の正負に変動する交流電界を付与し、ロボットと作業者とが接近したときに、ロボットに設けた電極における電圧を計測器で計測し、その電圧値に基づいてロボットの制御器へ信号を送りロボットの動作を制御するものであるから、従来の人体通信を用いたものよりも最長検知距離が長く、高速で動作するロボットに対しても十分な安全性を確保することができる。
　また、作業者の体表面近傍の電界に付加する電圧を正負に変動する交流電圧としたことにより、作業者と周囲の物体との間での放電現象を避けることができ、作業者にも周辺の機器類にも放電被害を発生させることなく安全に使用できるものとなっている。
　また、その交流電圧付加装置は作業者に保持され、電極および計測器はロボット側に設けられるので、従来の床面電極を用いたものに比べて構成が簡単であり、ロボットの使用場所が変わっても電極の形状変更や設置作業が不要で、ロボットの移設を効率よく行うことができる。
本発明の対人保護装置の基本構成の説明図 図１の交流電圧付加装置の基本構成の説明図 第１実施形態の対人保護装置を適用したロボットの正面図 図３のロボットと作業者との接近状態での平面的な位置関係の説明図 図３の制御器の制御方法を説明するグラフ 第２実施形態の対人保護装置の適用状態の概略を説明する平面図 交流電圧付加装置の変形例（帽子型）の正面図 交流電圧付加装置の変形例（帽子型）の正面図 交流電圧付加装置の別の変形例（ヘルメット型）の正面図 図８Ａの一部切欠き正面図 図８Ａ、図８Ｂの部品配置を変えた例の正面図 第３実施形態の対人保護装置の適用状態の概略を説明する平面図
　以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。本発明のロボットの対人保護装置は、図１に示すように、ロボット１の周囲で作業する作業者２（腕先のみ図示）に保持され、作業者２の体表面近傍の電界に正負に変動する交流電圧を付加する交流電圧付加装置３と、ロボット１に設けられる電極４と、電極４の電圧を計測する計測器５とで基本的に構成されており、その計測器５がロボット１の制御器６に接続されている。その計測器５は、図示のようにグランド電極７が接続されたものとすることが望ましい。また、制御器６には、一般的なモータドライバやコントローラが用いられる。
　前記交流電圧付加装置３は、図２に示すように、交流電流付加回路３１とこれに接続される電極３２およびグランド電極３３からなり、その電極３２から作業者に交流電圧を付加するウェアラブル機器であり、図１では作業者２の手首に装着されるブレスレット型のものが例示されている。
　交流電流付加回路３１は、直流電源３４と、スイッチ３５と、安定化電源回路３６と、発振回路３７と、ＲＦアンプ回路３８とで構成され、そのＲＦアンプ回路３８の出力側に電極３２とグランド電極３３が接続されている。この例では、直流電源３４として９Ｖ乾電池を使用し、発振回路３７の発振周波数を１２ＭＨｚとするとともに、発振回路３７に供給する電力を安定させるために＋３．３Ｖの安定化電源回路３６を組み込んで、作業者２に９Ｖ、１２ＭＨｚの交流電圧が付加されるようにしている。
　また、グランド電極３３は、交流電流付加回路３１への接続部分と先端部を残した中央部を樹脂製ボビン３９に巻き付けてコンパクトに配置できるようにしており、作業者２が交流電圧付加装置３を保持した状態で、作業者２に付加する交流電圧周波数（１２ＭＨｚ）の１／４電気長となるように長さ等を調整されている。この１／４電気長のグランド電極３３を用いることにより、外部ノイズの影響を低減することができる。
　なお、直流電源としては、この例のような乾電池のほか充電池を用いることもできる。また、必要に応じて、直流電源の電圧を任意の大きさまで昇圧または降圧するためのＤＣ－ＤＣ電源回路を組み込むこともできる。一方、使用状況によっては、安定化電源回路は省略してもよいし、グランド電極も１／４電気長を有するものとしなくてもよい。
　そして、この交流電圧付加装置３の作用によって、作業者２の体表面近傍に人体の有する静電界よりも大きな絶対値の正負に変動する交流電界が付与されている状態で、ロボット１と作業者２とが接近することによりロボット１側の電極４の電圧が高くなると、計測器５が計測した電圧値に応じた対人保護のための制御信号を制御器６に送り、制御器６が計測器５から受信した制御信号に基づいてロボット１を減速させたり、停止させたりするようになっている。
　図３乃至図５は本発明の第１実施形態を示す。この第１実施形態の対人保護装置を適用したロボット１は、図３に示すように、下面側に複数のローラ８を有する台車９の上面にロボット本体１０と制御器６を取り付けたもので、種々の作業場所へ移動可能な協働ロボットである。また、このロボット１と隣り合う状態で作業する作業者２には、図４に示すように、その手首にブレスレット型の交流電圧付加装置３が装着されている。その交流電圧付加装置３が付加する交流電圧の実効値は３Ｖｒｍｓ～１０Ｖｒｍｓ、周波数は数ＭＨｚ～数十ＭＨｚとしている。なお、交流電圧付加装置３には、例えばＬＥＤランプ等を取り付け、電源の電力に問題がないことを表示できるようにしてもよい。
　前記ロボット１のロボット本体１０は、図３および図４に示すように、台車９の上面に固定されるベース１１と、ベース１１の上部に水平面内で回動自在に取り付けられる第１アーム１２ａと、第１アーム１２ａの先端部に水平面内で回動自在に取り付けられる第２アーム１２ｂとを備えている。そのベース１１の上部には第１アーム１２ａを回動させる第１アクチュエータ１３ａが内蔵され、第１アーム１２ａの先端部には第２アーム１２ｂを回動させる第２アクチュエータ１３ｂが内蔵されている。そして、第２アーム１２ｂの先端部にエンドエフェクタ１４が取り付けられている。
　また、ロボット本体１０の第１アーム１２ａおよび第２アーム１２ｂには、それぞれの上面および両側面に１枚ずつ板状の電極４ａ、４ｂが貼り付けられ、それぞれの基端部に各電極４ａ、４ｂに接続される計測器５ａ、５ｂが内蔵されている。各計測器５ａ、５ｂは制御器６およびグランド電極（図示省略）と接続されており、そのグランド電極は交流電圧付加装置３の周波数の１／４電気長を有するものが用いられている。
　この対人保護装置は、上述した作業者２側の交流電圧付加装置３と、ロボット１側の電極４ａ、４ｂ、グランド電極付き計測器５ａ、５ｂからなり、ロボット１と作業者２が接近すると、ロボット１側の電極４ａ、４ｂの電圧が上昇し、これを計測した計測器５ａ、５ｂが電圧値に応じた制御信号をロボット１の制御器６に送り、制御器６がロボット１に作業者２との接触を回避するための動作（接触回避動作）をさせるようになっている。
　ここで、図４に示すように作業者２とロボット１（電極４ａ、４ｂ）との接近距離をＡとすると、図５に示すように、その接近距離Ａが近くなるほど電極４ａ、４ｂで計測される電圧は高くなる。したがって、予め計測器５ａ、５ｂに対してロボット１の各部の動作速度に応じた電圧の閾値を設定しておき、計測器５ａ、５ｂでは、計測した電圧値と設定した閾値とを比較して、その比較結果に基づく制御信号を制御器６に送るようにすればよい。図５に示した例では、２段階の閾値ＶＴ１、ＶＴ２を設定し、計測した電圧値がＶＴ１未満であればロボット１に通常運転を続けさせ、ＶＴ１とＶＴ２の間にあるときはロボット１を減速させて低速運転とし、ＶＴ２を超えればロボット１を停止させるようにしている。また、計測した電圧値が低いときに作業者２に対して警告（アラーム発信）を行ったり、電圧値が高くなったときにロボット１を停止させずに接触回避動作をさせたりすることもできる。
　この対人保護装置は、上述したように、作業者２に保持される交流電圧付加装置３で作業者２の体表面近傍に人体の有する静電界よりも大きな絶対値の正負に変動する交流電界を付与し、ロボット１と作業者２とが接近したときに、ロボット１に設けた電極４ａ、４ｂにおける電圧を計測器５ａ、５ｂで計測し、その電圧値に基づいてロボット１の制御器６へ信号を送りロボット１の動作を制御するようにしたので、従来の人体通信を用いたものよりも最長検知距離が長く、ロボット１が高速で動作する場合も十分な安全性を確保することができる。また、従来の床面電極を用いたものに比べて構成が簡単であり、ロボット１の使用場所が変わっても電極の形状変更や設置作業が不要で、ロボット１の移設を効率よく行うことができる。
　この実施形態では、計測器５ａ、５ｂが計測した電圧値に応じた制御信号を制御器６に送るようにしたが、計測器５ａ、５ｂは電圧値情報のみを制御器６に送り、制御器６の方で受信した電圧値と設定した閾値とを比較し、その比較結果に基づいてロボット１の対人保護の制御を行うようにしてもよい。このとき、制御器６では、各計測器５ａ、５ｂから受信した電圧値情報を識別して、作業者２がロボット１の第１アーム１２ａと第２アーム１２ｂのいずれにどの方向から近づいているかを判断し、アーム１２ａ、１２ｂごとに制御を行うようにするとよい。
　一方、作業者２と接近したロボット１の部位を細かく特定する必要がない場合は、１つの計測器で各電極４ａ、４ｂの電圧を計測するようにしてもよい。
　また、計測器は、この実施形態のようにグランド電極付きのものとして、ロボットの設置場所によらず安定して精度よく検知動作を行えるようにすることが望ましいが、ロボットの設置場所によって計測器自体と交流電圧付加装置の基準電位が大きく異ならないと考えられる場合は、グランド電極を省略してコストの削減を図ることもできる。
　また、この実施形態では作業者２の片腕にのみ交流電圧付加装置３を装着したが、このようにすると、交流電圧付加装置によって人体に帯電する電圧（電界強度）は片腕がもう一方の腕よりも高くなり、近接検知できる距離が作業者の左右の腕で異なることになるので、作業者が体の左右両側でロボットに接近する可能性がある場合は、作業者の体の左右（例えば両腕）に交流電圧付加装置を装着して、作業者とロボットの接近状況をより精度よく検知できるようにすることが望ましい。
　さらに、上述した第１実施形態の変形例として、交流電圧付加装置３で付加する交流電圧の信号に対して、その周波数よりも高い周波数の信号を重畳したり、信号に応じた変調をかけたりして、信号情報を付加することができる。付加する信号情報としては、例えば接近した作業者を特定可能なＩＤ情報があげられる。そして、計測器にフィルタを追加するとともに、計測器に接続される受信機およびデータ保存装置を追加することにより、計測器が計測した電圧から付加された信号情報をフィルタで分離して読み取り、その信号情報をデータとして保存することもできる。このようにすれば、ロボットと作業者の接近を検知したときに、データ保存装置に保存されているデータを照合することにより、接近した作業者をリアルタイムで特定し、その作業者に応じた接触回避動作を行うようにロボットを制御することも可能となる。
　図６は第２実施形態の対人保護装置の適用状態を示す。この実施形態は、横長の作業台１５に沿って作業者２とロボット（協働ロボット）１’が交互に配置され、左右で隣り合う状態で作業を行う作業現場において、各作業者２および各ロボット１’を適用対象としたものである。この作業現場では、図６に示す仮想線Ｂよりも左側と右側とでは作業工程が異なっている。
　各ロボット１’は、第１実施形態のロボット１に対して、そのベース１１の上部に第３アーム１２ｃを第１アーム１２ａと同一の軸のまわりに水平面内で回動自在に取り付け、第３アーム１２ｃの先端部に第４アーム１２ｄを水平面内で回動自在に取り付けたものである。そして、図示は省略するが、第３、第４アーム１２ｃ、１２ｄも第１、第２アーム１２ａ、１２ｄと同様、それぞれアクチュエータで駆動されるようになっており、電極とグランド電極付き計測器が３つずつ取り付けられている。
　一方、各作業者２は、両腕（両手首）に１つずつ交流電圧付加装置３を装着している。その交流電圧付加装置３の周波数は作業工程によって異なっており、一方の工程の作業者２と他方の工程の作業者２に挟まれる位置（図６の右側）のロボット１’が、検知した周波数に応じた接触回避動作を行うことにより、左右のいずれの作業者２との衝突も確実に防止できるようになっている。
　また、各作業者２の交流電圧付加装置３の周波数を互いに異ならせるようにすれば、各ロボット１’がその左右のいずれの側の作業者２と接触のおそれがあるかを判定して、各ロボット１’により適切な接触回避動作を行わせることができる。
　ところで、第１および第２実施形態で用いたようなブレスレット型の交流電圧付加装置は、前述のように、作業者が左右でロボットに接触する可能性がある作業環境では作業者の両腕に装着することが好ましいが、その場合は装着個数が複数となり、取り扱いがやや煩雑となる。
　これに対し、交流電圧付加装置として、後述するように作業者の頭部へ装着可能なものを採用すれば、作業者の体の左右で電界強度の差がほとんどなく、ほぼ左右均等に近接検知ができるので、作業者が左右でロボットに接触する可能性がある作業環境でも装着個数が１個で済む等、取り扱いがしやすくなる。
　また、グランド電極として１／４電気長を有するものを用いる場合、地面から距離の遠い作業者の頭部へ装着できる形態にすると、特にノイズの影響を受けにくくなる。なお、１／４電気長のグランド電極の先端部は、もう一方の電極および作業者の体表から離れたところに配置できるほど、また作業者の頭頂部に近いところに配置できるほどノイズの低減効果が高くなるため好ましい。
　以下、作業者の頭部へ装着できるようにした交流電圧付加装置の例を、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃに基づいて説明する。図７Ａ、図７Ｂは、つばを有する帽子型の交流電圧付加装置１６の例を示す。このうち、図７Ａの例では、帽子１７のクラウン部（胴体部）の後部の外側面に交流電流付加回路１８を取り付け、帽子１７のクラウン部の頭頂部付近の内側面に薄板状の電極１９を取り付けている。また、１／４電気長のグランド電極２０は、作業者に付加する交流電圧の周波数が１２ＭＨｚの場合６～８ｍの長さになるので、交流電流付加回路１８への接続部分および先端部の約７０ｃｍを残して中央部を直径１２ｍｍの樹脂製ボビンに巻き付けたものを準備し、そのボビン巻付け部２０ａを帽子１７のクラウン部の外側面に固定し、最先端の約１５ｃｍを帽子１７のつば部に巻き付けている。
　また、図７Ｂの例は、交流電流付加回路１８の取付位置は図７Ａと同じであるが、電極１９を帽子１７のクラウン部の内側面のスベリ（ヘッドバンド）の位置に取り付けることにより、電極１９の作業者頭部への密着性を良くしている。また、１／４電気長のグランド電極２０は、そのボビン巻付け部２０ａを図７Ａと同じく帽子１７のクラウン部の外側面に固定し、先端部を地面から最も遠くなる帽子１７の頭頂部に向けて巻き付けている。
　なお、電極１９は、汗による錆に対する対策や、帽子１７を被った際のケガ防止のために、表面を樹脂コートしてもよい。また、電圧印加に支障がなければ、帽子１７のクラウン部のどこへ配置してもよい。
　図８Ａ～図８Ｃは、ヘルメット型の交流電圧付加装置２１の例を示す。このうち、図８Ａ、図８Ｂの例では、帽体２２の後部の外側面に交流電流付加回路２３を取り付け、帽体２２内にセットされたハンモック２４の頭頂部付近の内側面に電極２５を取り付けている。また、１／４電気長のグランド電極２６は、そのボビン巻付け部２６ａを帽体２２の外側面に固定し、先端部を帽体２２の頭頂部に向けて巻き付けている。
　このように、ヘルメット型の交流電圧付加装置２１では、電極２５とグランド電極２６の先端部をいずれも帽体２２の頭頂部付近に設けても、両者の間にはハンモック２４や衝撃吸収ライナ２７が設けられて十分な距離が確保されるので、ノイズの影響が小さい。
　また、図８Ｃの例は、電極２５の取付位置は図８Ａ、図８Ｂと同じであるが、交流電流付加回路２３およびグランド電極２６のボビン巻付け部２６ａの取付位置を図８Ａ、図８Ｂよりも帽体２２の頭頂部側へ移し、グランド電極２６の先端を帽体２２のつば部に配置して電極２５との間の距離を広げることにより、ノイズの影響が一層小さくなるようにしている。
　図９は第３実施形態の対人保護装置の適用状態を示す。この実施形態は、図６に示した第２実施形態と同じ作業現場の作業者２とロボット１’を適用対象として、各作業者２に図８Ａ、図８Ｂに示したヘルメット型の交流電圧付加装置２１を装着させたものである。
　そして、各作業者２の交流電圧付加装置２１の周波数をそれぞれ異なる値にしておき、計測器側では周波数分析を用いて周波数ごとの電圧を測定して、測定された電圧のうちで最も大きい電圧値に応じてロボット１’の動作を制御する制御信号をロボット１’の制御装置に発信することにより、各ロボット１’が、検知した周波数に応じた接触回避動作を行うようにしている。
　このとき、各作業者２に付加する交流電圧の周波数をそれぞれ異ならせているので、ロボット１’と作業者２の配置によらず、ロボット１’の電極で検知される電圧値を適切な範囲に抑えることができる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　例えば、交流電圧付加装置は、実施形態で説明したブレスレット型のものや帽子型あるいはヘルメット型のものとするほか、カード状に形成して作業者の体の任意の位置（例えば、作業着やベルト等）に取り付けるようにしてもよい。また、電極は、通常はロボットのアーム等の動作部に貼り付けられるが、ロボット本体自体を電極としてもよい。
　なお、本発明は、対象となるロボットが上述した各実施形態のような協働ロボットである場合に特に有効に適用できるが、従来の産業用ロボットとその調整作業やメンテナンス等を行う作業者に適用して、作業者がロボットの周囲で作業するときの衝突を防ぐようにすることもできる。
１、１’　ロボット（協働ロボット）
２　作業者
３、１６、２１　交流電圧付加装置
４、４ａ、４ｂ　（ロボットの）電極
５、５ａ、５ｂ　計測器
６　制御器
７　（計測器の）グランド電極
１０　ロボット本体
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ　アーム
１７　帽子
１８、２３、３１　交流電流付加回路
１９、２５、３２　（交流電圧付加装置の）電極
２０、２６、３３　（交流電圧付加装置の）グランド電極
２２　帽体

Claims (7)

  1. 　ロボットとそのロボットの周囲で作業する作業者とが接近したときに、前記ロボットに作業者との接触を回避するための動作をさせるロボットの対人保護装置において、
    　前記作業者に保持され、その作業者の体表面近傍に人体の有する静電界よりも大きな絶対値の正負に変動する交流電界を付与する交流電圧付加装置と、前記ロボットに設けられる電極と、前記電極における電圧を計測する計測器とを備え、前記計測器で計測した電圧値に基づいてロボットの制御器へ信号を送りロボットの動作を制御することを特徴とするロボットの対人保護装置。
  2. 　前記交流電圧付加装置と計測器の少なくとも一方に、前記交流電圧付加装置の周波数の１／４電気長を有するグランド電極が接続されていることを特徴とする請求項１に記載のロボットの対人保護装置。
  3. 　前記ロボットが作業者との共同作業を行う協働ロボットであることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットの対人保護装置。
  4. 　前記交流電圧付加装置が作業者に複数保持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のロボットの対人保護装置。
  5. 　前記複数の交流電圧付加装置が互いに異なる周波数の交流電圧を付加するものであり、前記計測器でそれぞれの周波数の電圧を計測することを特徴とする請求項４に記載のロボットの対人保護装置。
  6. 　前記交流電圧付加装置が、前記作業者の頭部へ装着可能なものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のロボットの対人保護装置。
  7. 　前記作業者が１台のロボットの周囲に複数配置され、各作業者に装着される交流電圧付加装置が互いに異なる周波数の交流電圧を付加するものであり、前記計測器でそれぞれの周波数の電圧を計測することを特徴とする請求項６に記載のロボットの対人保護装置。
PCT/JP2019/027739 2018-07-13 2019-07-12 ロボットの対人保護装置 WO2020013322A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980046563.5A CN112399907A (zh) 2018-07-13 2019-07-12 机器人的对人保护装置

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018132980 2018-07-13
JP2018-132980 2018-07-13
JP2019-043641 2019-03-11
JP2019043641A JP2020015160A (ja) 2018-07-13 2019-03-11 ロボットの対人保護装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020013322A1 true WO2020013322A1 (ja) 2020-01-16

Family

ID=69142708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/027739 WO2020013322A1 (ja) 2018-07-13 2019-07-12 ロボットの対人保護装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020013322A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021145281A1 (ja) * 2020-01-14 2021-07-22 Ntn株式会社 ロボットの対人保護装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5166679A (en) * 1991-06-06 1992-11-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration Driven shielding capacitive proximity sensor
JPH11509380A (ja) * 1995-05-08 1999-08-17 マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー 信号伝送媒体として人体を用いた非接触検知及び信号システム
JP2006043862A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Honda Motor Co Ltd マン・マシン作業システム
JP2010188458A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Yaskawa Electric Corp ロボット制御システム
JP2013193137A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Azbil Corp 衝突防止装置
JP2014180701A (ja) * 2013-03-18 2014-09-29 Yaskawa Electric Corp ロボットシステム、及び、ロボットシステムの制御方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5166679A (en) * 1991-06-06 1992-11-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics & Space Administration Driven shielding capacitive proximity sensor
JPH11509380A (ja) * 1995-05-08 1999-08-17 マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー 信号伝送媒体として人体を用いた非接触検知及び信号システム
JP2006043862A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Honda Motor Co Ltd マン・マシン作業システム
JP2010188458A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Yaskawa Electric Corp ロボット制御システム
JP2013193137A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Azbil Corp 衝突防止装置
JP2014180701A (ja) * 2013-03-18 2014-09-29 Yaskawa Electric Corp ロボットシステム、及び、ロボットシステムの制御方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021145281A1 (ja) * 2020-01-14 2021-07-22 Ntn株式会社 ロボットの対人保護装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102592177B1 (ko) 에너지 검출 경고 디바이스
US5436613A (en) System for detecting human presence in hazardous situations
US8803699B2 (en) Object detection device
KR20200094146A (ko) 동일 주파수 대역에서 동작하는 무선 전력 신호 및 데이터 신호들의 공존을 관리하는 시스템들 및 방법들
WO2020013322A1 (ja) ロボットの対人保護装置
CA2416382A1 (en) Method and system for robot localization and confinement
JP2006296123A (ja) 非接触電力供給装置および送電方法
US8466792B2 (en) Portable radio frequency identification system
KR20170024844A (ko) 이동 로봇 및 이의 제어방법
JP2020015160A (ja) ロボットの対人保護装置
US11103025B2 (en) Headband and multifunctional helmet
BR102020005825A2 (pt) Detecção de proximidade em ambientes de montagem tendo maquinário
JP2008171403A (ja) 無線出力センサ、近接センサ、加工装置、および制御システム
US20210237271A1 (en) Method and device of avoiding robot from obstacle, and controller
JP2020049595A (ja) ロボットの対人保護装置
KR20180136602A (ko) 로봇팔용 외피 구조체
US20220392672A1 (en) Methods and devices for electrically insulating a power line
WO2018173366A1 (ja) センサ装置
US9882393B2 (en) Wireless power supply apparatus for linear motion type robot
JP2017007010A (ja) ロボット、制御装置およびロボットシステム
WO2021145281A1 (ja) ロボットの対人保護装置
BR102020005643A2 (pt) Detecção de proximidade em ambientes de montagem tendo maquinário
JP2003253630A (ja) 道路用安全装置及び道路用安全システム
JP2023509227A (ja) リストバンド型電圧検出器
US20220161943A1 (en) System for proximity reporting in an assembly environment

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19833739

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19833739

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1