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JP2018103345A - Robot system - Google Patents

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JP2018103345A
JP2018103345A JP2016255971A JP2016255971A JP2018103345A JP 2018103345 A JP2018103345 A JP 2018103345A JP 2016255971 A JP2016255971 A JP 2016255971A JP 2016255971 A JP2016255971 A JP 2016255971A JP 2018103345 A JP2018103345 A JP 2018103345A
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Yuki Takayama
裕規 高山
藤森 潤
Jun Fujimori
潤 藤森
博貴 木下
Hirotaka Kinoshita
博貴 木下
祥平 間瀬
Shohei Mase
祥平 間瀬
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Abstract

【課題】人等の障害物がロボット本体に接近したときの安全性を確保しつつ、生産効率の低下を抑える。【解決手段】距離センサ4は、ロボット本体2の表面に取り付けられ、その表面に対して概ね法線方向に位置する人等の障害物までの距離Lを検出可能である。衝突防止コントローラ8は、距離Lの検出結果に応じて、人等との衝突を回避するようにロボット本体2を動作させるための指令をロボットコントローラ5に送る。衝突防止コントローラ8は、人等のロボット本体2に対する接近の程度を判定するための複数の閾値T1,T2,T3(T1>T2>T3)を記憶している。L≦T1の場合は低速で動作をさせるための指令が、L≦T2の場合は退避させつつ作業を継続させるための指令が、L≦T3の場合は停止させるための指令が、衝突防止コントローラ8からロボットコントローラ5に対して送られ、指令に基づいてロボット本体2が動作する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a decrease in production efficiency while ensuring safety when an obstacle such as a person approaches a robot main body. A distance sensor 4 is attached to the surface of a robot body 2 and can detect a distance L to an obstacle such as a person located substantially in the normal direction with respect to the surface. The collision prevention controller 8 sends a command to the robot controller 5 to operate the robot body 2 so as to avoid a collision with a person or the like according to the detection result of the distance L. The collision prevention controller 8 stores a plurality of threshold values T1, T2, T3 (T1> T2> T3) for determining the degree of approach of a human or the like to the robot body 2. In the case of L ≦ T1, the command for operating at a low speed, in the case of L ≦ T2, the command for continuing the work while retracting, and in the case of L ≦ T3, the command for stopping is the collision prevention controller. It is sent from 8 to the robot controller 5, and the robot body 2 operates based on the command. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、人と協働可能なロボットシステムに関する。   The present invention relates to a robot system capable of cooperating with a person.

近年、人と協働可能なロボットシステムの技術が注目されており、具体的には、例えば生産ラインで人と並んで組立作業を行う等のロボット装置の開発が進められている。特許文献1は、この種のロボット装置を開示する。この特許文献1のロボット装置は、ロボットとしてのマニピュレータと、人等の障害物のマニピュレータ可動領域近傍への侵入を監視する侵入検知手段と、マニピュレータの動作を制御する制御手段と、を備えた構成となっている。   In recent years, attention has been paid to the technology of a robot system capable of cooperating with a person. Specifically, for example, development of a robot apparatus that performs assembling work alongside a person on a production line is underway. Patent document 1 discloses this kind of robot apparatus. The robot apparatus of Patent Document 1 includes a manipulator as a robot, an intrusion detection unit that monitors an intrusion of an obstacle such as a person near the manipulator movable region, and a control unit that controls the operation of the manipulator. It has become.

特開2010−208002号公報JP 2010-208002 A

この特許文献1のロボット装置では、マニピュレータの可動領域を包括し可動領域よりも広い領域である警戒領域への人等の障害物の侵入が検知された場合には、制御手段を制御することによりマニピュレータの動作を減速させる、としている。また、マニピュレータの可動領域内への人等の障害物の侵入が検知されるとともにマニピュレータと障害物との距離が所定の距離以下となったときには、制御手段を制御することによりマニピュレータの動作を停止させる、としている。   In the robot apparatus of Patent Document 1, when an intrusion of an obstacle such as a person into a warning area that covers the movable area of the manipulator and is wider than the movable area is detected, the control means is controlled. The operation of the manipulator is decelerated. Also, when an obstacle such as a person enters the movable area of the manipulator and the distance between the manipulator and the obstacle is less than a predetermined distance, the operation of the manipulator is stopped by controlling the control means. Let's make it happen.

これにより、人がマニピュレータの可動領域よりも広い警戒領域に侵入した場合には、マニピュレータの動作速度を減速し、警戒領域の中でも人とマニピュレータとの距離が所定の距離以下となるところまで人がマニピュレータに近づいた場合には、マニピュレータを停止し、ロボット装置の人への脅威を低減している。   As a result, when a person enters a warning area wider than the movable area of the manipulator, the operation speed of the manipulator is reduced, and the person is moved to a place where the distance between the person and the manipulator is less than or equal to a predetermined distance in the warning area. When approaching the manipulator, the manipulator is stopped to reduce the threat to the person of the robot apparatus.

しかしながら、上記特許文献1の構成では、ロボット装置の人への脅威がとりわけ問題とならないような場合にも、マニピュレータの動作速度を減速し又は停止するため、マニピュレータが頻繁に減速・停止してしまい、生産効率が低下するという問題があった。   However, in the configuration of Patent Document 1, the manipulator is frequently decelerated and stopped because the operating speed of the manipulator is decelerated or stopped even when the threat to the human being of the robot apparatus is not particularly problematic. There was a problem that the production efficiency decreased.

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、人等の障害物がロボット本体に接近したときの安全性を確保しつつ生産効率の低下を抑えることができるロボットシステムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a robot system capable of suppressing a decrease in production efficiency while ensuring safety when an obstacle such as a person approaches the robot body. It is to provide.

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。   The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.

本発明の観点によれば、以下の構成のロボットシステムが提供される。即ち、このロボットシステムは、ロボット本体と、制御部と、少なくとも1つの検出部と、衝突防止制御部と、を備える。前記制御部は、前記ロボット本体の動作を制御し、作業を行わせる。前記検出部は、前記ロボット本体又はそれに装着されるツールの表面に取り付けられ、その表面に対して概ね法線方向に位置する障害物までの距離を検出可能である。前記衝突防止制御部は、前記検出部の検出結果に応じて、前記障害物との衝突を防止するように前記ロボット本体を動作させるための指令を前記制御部に送る。前記衝突防止制御部は、前記障害物の前記ロボット本体又は前記ツールに対する接近の程度を判定するための複数の閾値を記憶している。前記衝突防止制御部は、前記検出部の検出結果が第1閾値以下である場合、前記検出部の検出結果が第1閾値を上回る場合よりも低速で前記ロボット本体の動作を行わせるための指令である低速動作指令を送る。前記衝突防止制御部は、前記検出部の検出結果が前記第1閾値よりも小さい第2閾値以下である場合、前記ロボット本体を前記障害物から遠ざける方向に退避させつつ前記作業を継続させるための指令である退避動作指令、又は、前記ロボット本体の動作を停止させるための指令である停止指令、のうちの何れか一方を送る。前記衝突防止制御部は、前記検出部の検出結果が前記第2閾値よりも小さい第3閾値以下の場合、前記退避動作指令又は前記停止指令のうちの何れか他方を送る。   According to an aspect of the present invention, a robot system having the following configuration is provided. That is, the robot system includes a robot body, a control unit, at least one detection unit, and a collision prevention control unit. The control unit controls the operation of the robot main body to perform work. The detection unit is attached to a surface of the robot body or a tool attached to the robot body, and can detect a distance to an obstacle positioned in a direction substantially normal to the surface. The collision prevention control unit sends a command for operating the robot body to prevent a collision with the obstacle according to the detection result of the detection unit. The collision prevention control unit stores a plurality of threshold values for determining the degree of approach of the obstacle to the robot body or the tool. The collision prevention control unit, when the detection result of the detection unit is less than or equal to a first threshold value, causes the robot body to operate at a lower speed than when the detection result of the detection unit exceeds the first threshold value. Send a low speed operation command. The collision prevention control unit is configured to continue the operation while retracting the robot body in a direction away from the obstacle when the detection result of the detection unit is equal to or smaller than a second threshold value that is smaller than the first threshold value. Either a retreat operation command that is a command or a stop command that is a command for stopping the operation of the robot body is sent. The collision prevention control unit sends either the retraction operation command or the stop command when the detection result of the detection unit is equal to or smaller than a third threshold value smaller than the second threshold value.

これにより、障害物としての人等がロボット本体やツールに接近したときの安全性を確保しつつ、生産効率の低下を抑えることができる。   Thereby, the fall of production efficiency can be suppressed, ensuring the safety when the person etc. as an obstruction approach the robot main body and the tool.

本発明によれば、人等の障害物がロボット本体に接近したときの安全性を確保しつつ、生産効率の低下を抑えることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fall of production efficiency can be suppressed, ensuring the safety when obstructions, such as a person, approached the robot main body.

本発明の一実施形態に係るロボットシステムの全体的な構成を示す模式図。1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a robot system according to an embodiment of the present invention. 衝突防止コントローラの主要な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the main structures of a collision prevention controller. 衝突防止コントローラに記憶される複数の閾値に基づく判定内容を説明する図。The figure explaining the determination content based on the some threshold value memorize | stored in a collision prevention controller. ロボットコントローラの主要な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the main structures of a robot controller. ロボットコントローラに記憶される動作プログラムの記述を例示する図。The figure which illustrates the description of the operation | movement program memorize | stored in a robot controller. 実現可能な退避動作を取得するためにロボットコントローラで行われる空間的判断を模式的に説明する図。The figure which illustrates typically the spatial judgment performed with a robot controller in order to acquire feasible evacuation operation | movement. 衝突防止コントローラで行われる処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process performed with a collision prevention controller. 衝突防止指令に関連してロボットコントローラで行われる処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process performed with a robot controller regarding a collision prevention command.

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るロボットシステム1の全体的な構成を示す模式図である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a robot system 1 according to an embodiment of the present invention.

図1に示すロボットシステム1は、本実施形態に係るロボットシステムであり、ロボット本体2を人と協働可能なように制御するものである。本実施形態のロボットシステム1は、例えば輸送機械や電気機器等の工業製品を製造する工場に設置される。工場に設けられた製造ラインには、ベルトコンベヤやローラコンベヤ等の搬送装置が設置されており、当該搬送装置により、未完成のワークが支持台等に載置された状態で上流側から下流側に向かって流れてくる。この搬送装置の側には、複数のロボット本体2が上流側から下流側に向かって並んで配置されている。それぞれのロボット本体2は、部品の組付けや溶接や塗装等の予め定められた作業を未完成のワークに対して施す。本実施形態では、工場の製造ラインにおいて、ロボット本体2の作業領域の近傍に(例えば、隣接して)人の作業領域が配置されている箇所もある。即ち、製造ラインでロボット本体2が人と並んで組付け等の作業を行う場合もある。これにより、例えば、マニュアル通りの動作で済む機械的作業はロボット本体2が分担し、人手でないと難しい繊細な作業は人が分担することとすることにより、効率的にワークを完成させることができる。   A robot system 1 shown in FIG. 1 is a robot system according to the present embodiment, and controls the robot body 2 so that it can cooperate with a person. The robot system 1 of the present embodiment is installed in a factory that manufactures industrial products such as transport machines and electrical equipment. The production line provided in the factory is equipped with a conveyor device such as a belt conveyor or a roller conveyor. With the conveyor device, an unfinished workpiece is placed on a support stand or the like from the upstream side to the downstream side. It flows toward. A plurality of robot main bodies 2 are arranged side by side from the upstream side to the downstream side on the side of the transfer device. Each robot body 2 performs predetermined operations such as assembly of parts, welding, and painting on unfinished workpieces. In the present embodiment, there is a place where a human work area is arranged in the vicinity of (for example, adjacent to) the work area of the robot body 2 in the production line of the factory. That is, there is a case where the robot main body 2 performs assembly work along with people on the production line. As a result, for example, the robot main body 2 can share the mechanical work that can be performed in accordance with the manual operation, and the person can share the delicate work that is difficult unless it is performed manually. Thus, the work can be efficiently completed. .

ただし、ロボット本体2と人とが協働して作業を行う場合、人の安全面の対策を十分に行うことが必要となる。一般的に、ロボット本体2の人への脅威を低減するためには、仮にロボット本体2が人に接触しても大きな被害が生じないようにするために、ロボット本体2の動作速度を安全な速度まで落とすことが考えられる。しかしながら、ロボット本体2の動作速度を不要不急の場合にも低速化すると、生産効率がかえって低下してしまう。このような点を考慮して、本実施形態のロボットシステム1では、従来では両立が難しかった安全性の確保と生産効率の向上とを両立するための特有の制御を行っている。ロボットシステム1で行われる制御の内容については、後に詳述する。   However, when the robot body 2 and a person work together, it is necessary to take sufficient measures for human safety. In general, in order to reduce the threat to the human body of the robot body 2, the operation speed of the robot body 2 is set to be safe in order to prevent a great damage even if the robot body 2 contacts the person. It is possible to reduce the speed. However, if the operating speed of the robot body 2 is reduced even when it is not necessary and urgent, the production efficiency will be lowered. In consideration of such points, the robot system 1 according to the present embodiment performs specific control for ensuring both safety and improvement of production efficiency, which were difficult to achieve in the past. The details of the control performed by the robot system 1 will be described in detail later.

図1に示すように、ロボットシステム1は、ロボット本体2と、エンドエフェクタ(ツール)3と、複数の距離センサ4と、ロボットコントローラ(制御部)5と、衝突防止コントローラ(衝突防止制御部)8と、を主として備える。   As shown in FIG. 1, a robot system 1 includes a robot body 2, an end effector (tool) 3, a plurality of distance sensors 4, a robot controller (control unit) 5, and a collision prevention controller (collision prevention control unit). 8 is mainly provided.

ロボット本体2は、公知の産業用多関節ロボットであり、複数の関節を有する多関節アーム11を有している。各関節にはアクチュエータが備えられている。これらのアクチュエータに加えられる駆動力が調整されることにより、各アームが所望の速度で所望の角度だけ回動するようになっている。これにより、ロボット本体2に所望の動作を行わせることができる。   The robot body 2 is a known industrial articulated robot, and has a multi-joint arm 11 having a plurality of joints. Each joint is provided with an actuator. By adjusting the driving force applied to these actuators, each arm is rotated at a desired speed by a desired angle. Thereby, it is possible to cause the robot body 2 to perform a desired operation.

エンドエフェクタ3は、ワークに直接働きかける機能を有する部分(ツール)であり、多関節アーム11の先端部に装着される。装着されるエンドエフェクタ3としては種々のものが考えられるが、例えばグリッパや多指ハンド等とすることができる。電動モータや制御装置等からエンドエフェクタ3に繋がる配線やチューブ等が、多関節アーム11の長手方向に沿って配索されている。これにより、エンドエフェクタ3に駆動力や電気的な信号が伝達されるようになっている。   The end effector 3 is a part (tool) having a function of directly acting on the workpiece, and is attached to the tip of the multi-joint arm 11. Various end effectors 3 to be mounted are conceivable. For example, a gripper or a multi-finger hand can be used. Wires, tubes, and the like that are connected to the end effector 3 from an electric motor, a control device, and the like are routed along the longitudinal direction of the articulated arm 11. As a result, driving force and electrical signals are transmitted to the end effector 3.

本実施形態の距離センサ4は、ロボット本体2の表面、及び当該ロボット本体2に装着されるエンドエフェクタ3の表面の複数箇所に取り付けられるセンサである。本実施形態では、複数の光電センサをアレイ状に配置したフレキシブルプリント基板を、ロボット本体2の表面、及び当該ロボット本体2に装着されるエンドエフェクタ3の表面に貼り付けることにより、多数の距離センサ4,4,・・・がロボット本体2及びエンドエフェクタ3に取り付けられている。   The distance sensor 4 of the present embodiment is a sensor attached to a plurality of locations on the surface of the robot body 2 and the surface of the end effector 3 attached to the robot body 2. In this embodiment, a flexible printed circuit board in which a plurality of photoelectric sensors are arranged in an array is attached to the surface of the robot main body 2 and the surface of the end effector 3 attached to the robot main body 2, so that a large number of distance sensors can be obtained. 4, 4,... Are attached to the robot body 2 and the end effector 3.

本実施形態において、個々の距離センサ4は光電センサとして構成されており、投光部と、受光部と、を有する。この光電センサの投光部から可視光線や赤外線等の光(適宜の波長を有する検出光)が照射され、人等の障害物(検出物体)の表面で反射した光が受光部で受光されて、受光した光の量等に応じてセンサ出力値が得られる。この距離の検出は、十分に短い時間間隔をおいて繰り返し行われる。また、投光部が検出光を照射する方向は、設置場所におけるロボット本体2又はエンドエフェクタ3の表面に対してほぼ垂直となっている。   In the present embodiment, each distance sensor 4 is configured as a photoelectric sensor, and includes a light projecting unit and a light receiving unit. Light such as visible light and infrared light (detection light having an appropriate wavelength) is irradiated from the light projecting portion of this photoelectric sensor, and light reflected by the surface of an obstacle (detection object) such as a person is received by the light receiving portion. A sensor output value is obtained in accordance with the amount of received light. This distance detection is repeatedly performed at sufficiently short time intervals. In addition, the direction in which the light projecting unit emits the detection light is substantially perpendicular to the surface of the robot body 2 or the end effector 3 at the installation location.

距離センサ4の検出結果(センサ出力値)は変換装置7に入力されて、適宜の信号処理がされることにより、距離センサ4の表面から、当該表面に対して概ね法線方向に位置する人等の障害物までの距離を示す信号(以下、距離信号と称する場合がある。)に変換される。変換装置7が出力した距離信号は、衝突防止コントローラ8に入力される。   The detection result (sensor output value) of the distance sensor 4 is input to the conversion device 7 and subjected to appropriate signal processing, so that a person who is positioned in a direction approximately normal to the surface from the distance sensor 4 Is converted into a signal indicating the distance to the obstacle (hereinafter, sometimes referred to as a distance signal). The distance signal output from the conversion device 7 is input to the collision prevention controller 8.

衝突防止コントローラ8は、入力された距離信号に応じて、ロボット本体2と、人等の障害物と、の衝突を防止するための適宜の指令信号(衝突防止指令信号)をロボットコントローラ5に対して出力する。   The collision prevention controller 8 sends an appropriate command signal (collision prevention command signal) to the robot controller 5 for preventing a collision between the robot body 2 and an obstacle such as a person according to the input distance signal. Output.

ロボット本体2及びエンドエフェクタ3は、配線等を介して、又は通信ネットワークを介してロボットコントローラ5に接続されている。ロボットコントローラ5は、配線等を介して、又は通信ネットワークを介して衝突防止コントローラ8に接続されている。   The robot body 2 and the end effector 3 are connected to the robot controller 5 via wiring or the like or via a communication network. The robot controller 5 is connected to the collision prevention controller 8 via wiring or the like or via a communication network.

ロボットコントローラ5はコンピュータとして構成されており、CPU(演算部)、ROM、RAM等を備える。また、前記ROMには、ロボット本体2及びエンドエフェクタ3を制御データ(例えば、数値データ)に基づいて動作させるための適宜の動作プログラムが記憶(格納)されている。このソフトウェアとハードウェアとの協働により、ロボットコントローラ5を、ロボット本体2の多関節アーム11の各関節に設けられるアクチュエータやエンドエフェクタ3を適宜に動作させ、予め定められた作業をロボット本体2に行わせるための指令信号を送る指令部として機能させることが可能となっている。   The robot controller 5 is configured as a computer and includes a CPU (arithmetic unit), a ROM, a RAM, and the like. The ROM stores (stores) an appropriate operation program for operating the robot body 2 and the end effector 3 based on control data (for example, numerical data). By cooperation of this software and hardware, the robot controller 5 operates the actuators and end effectors 3 provided at the joints of the multi-joint arms 11 of the robot body 2 as appropriate, and performs predetermined operations to the robot body 2. It is possible to function as a command unit that sends a command signal for causing the device to perform the operation.

衝突防止コントローラ8は、ロボットコントローラ5と同様にコンピュータとして構成されており、CPU(演算部)、ROM、RAM等を備える。前記ROMには、入力された距離信号に応じて、人等の障害物とロボット本体2(エンドエフェクタ3)との接近の程度を判断し、衝突を防止するための衝突防止動作指令信号をロボットコントローラ5に送るための適宜のプログラムが記憶されている。このソフトウェアとハードウェアとの協働により、衝突防止コントローラ8を、ロボット本体2に人等の障害物との衝突を防止する動作を行わせるための衝突防止動作指令信号をロボットコントローラ5に送る指令部として機能させることが可能となっている。   The collision prevention controller 8 is configured as a computer like the robot controller 5 and includes a CPU (calculation unit), ROM, RAM, and the like. The ROM determines the degree of approach between an obstacle such as a person and the robot body 2 (end effector 3) according to the input distance signal, and sends a collision prevention operation command signal for preventing a collision to the robot. An appropriate program for sending to the controller 5 is stored. A command for sending a collision prevention operation command signal to the robot controller 5 for causing the collision prevention controller 8 to perform an operation for preventing the collision with an obstacle such as a person by the cooperation of this software and hardware. It is possible to function as a part.

以下では、衝突防止コントローラ8に備えられる各構成について、図2を参照して詳細に説明する。図2は、衝突防止コントローラ8の主要な構成を示すブロック図である。   Below, each structure with which the collision prevention controller 8 is provided is demonstrated in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of the collision prevention controller 8.

衝突防止コントローラ8は、距離信号取得部83、閾値記憶部84、接近距離判定部85、衝突防止指令生成部87、衝突防止指令送信部88、及び距離情報送信部91等を備える。   The collision prevention controller 8 includes a distance signal acquisition unit 83, a threshold storage unit 84, an approach distance determination unit 85, a collision prevention command generation unit 87, a collision prevention command transmission unit 88, a distance information transmission unit 91, and the like.

距離信号取得部83は、複数の距離センサ4のそれぞれが距離の検出を行った結果として得られた距離信号を取得する。   The distance signal acquisition unit 83 acquires a distance signal obtained as a result of the distance detection performed by each of the plurality of distance sensors 4.

距離情報送信部91は、距離信号取得部83が取得した距離信号(言い換えれば、それぞれの距離センサ4の検出結果)をロボットコントローラ5に送信する。   The distance information transmission unit 91 transmits the distance signal acquired by the distance signal acquisition unit 83 (in other words, the detection result of each distance sensor 4) to the robot controller 5.

閾値記憶部84は、人等の障害物のロボット本体2(又はエンドエフェクタ3)に対する接近の程度を判定するために用いられる複数の閾値を記憶するメモリである。本実施形態では、第1閾値T1と、当該第1閾値T1よりも小さい第2閾値T2と、第2閾値T2よりも小さい第3閾値T3と、が閾値記憶部84に記憶されている。   The threshold storage unit 84 is a memory that stores a plurality of thresholds used to determine the degree of approach of an obstacle such as a person to the robot body 2 (or the end effector 3). In the present embodiment, a first threshold T1, a second threshold T2 that is smaller than the first threshold T1, and a third threshold T3 that is smaller than the second threshold T2 are stored in the threshold storage unit 84.

図3を参照して、各閾値T1,T2,T3について具体的に説明する。図3は、衝突防止コントローラ8に記憶される複数の閾値T1,T2,T3の判定内容を説明する図である。本実施形態の3つの閾値T1,T2,T3は、何れも、距離センサ4が人等の障害物からの反射波を検出可能な限界距離よりも短い距離となるように設定される。上述したように、第1閾値T1よりも第2閾値T2が小さくなっており、第2閾値T2よりも第3閾値T3が小さくなっている(T1>T2>T3)。従って、これらの閾値T1,T2,T3は、人等の障害物とロボット本体2とが衝突する危険性の大小を判定するためのものということができる。   With reference to FIG. 3, each threshold value T1, T2, T3 is demonstrated concretely. FIG. 3 is a diagram for explaining the determination contents of the plurality of threshold values T1, T2, and T3 stored in the collision prevention controller 8. All of the three threshold values T1, T2, and T3 of the present embodiment are set so that the distance sensor 4 is shorter than a limit distance at which the reflected wave from an obstacle such as a person can be detected. As described above, the second threshold T2 is smaller than the first threshold T1, and the third threshold T3 is smaller than the second threshold T2 (T1> T2> T3). Therefore, it can be said that these threshold values T1, T2, and T3 are for determining the degree of danger of collision between an obstacle such as a person and the robot body 2.

接近距離判定部85は、距離信号取得部83で取得した距離信号から得られる、人等のロボット本体2に対する接近の程度を段階的に判定するものである。より具体的には、接近距離判定部85は、人等のロボット本体2(又はエンドエフェクタ3)に対する接近距離Lと、上記の3つの閾値T1,T2,T3との大小関係を判定する。   The approach distance determination unit 85 determines the degree of approach of the person or the like to the robot body 2 obtained from the distance signal acquired by the distance signal acquisition unit 83 in a stepwise manner. More specifically, the approach distance determination unit 85 determines the magnitude relationship between the approach distance L of the person such as the robot body 2 (or the end effector 3) and the three threshold values T1, T2, and T3.

衝突防止指令生成部87は、接近距離判定部85での判定結果に応じて、ロボット本体2(又はエンドエフェクタ3)と人等との衝突を防止するための適宜の動作をロボット本体2に行わせるための衝突防止指令信号を生成する。   The collision prevention command generation unit 87 performs an appropriate operation on the robot body 2 to prevent a collision between the robot body 2 (or the end effector 3) and a person or the like according to the determination result in the approach distance determination unit 85. A collision prevention command signal for generating

以下、具体的に説明する。接近距離判定部85での判定の結果、人等のロボット本体2(又はエンドエフェクタ3)に対する接近距離Lが第1閾値T1を上回っている場合、人等とロボット本体2とが衝突(接触)する可能性について殆ど考慮する必要がない。そのため、この場合には、衝突防止指令生成部87は衝突防止指令信号を生成しない。   This will be specifically described below. As a result of the determination by the approach distance determination unit 85, when the approach distance L of the person or the like to the robot body 2 (or the end effector 3) exceeds the first threshold value T1, the person or the like and the robot body 2 collide (contact). There is little need to consider the possibility of doing so. Therefore, in this case, the collision prevention command generation unit 87 does not generate a collision prevention command signal.

接近距離判定部85での判定の結果、接近距離Lが第1閾値T1以下である場合、ロボット本体2が人等とある程度近いことに配慮して、衝突防止指令生成部87は、ロボット本体2の動作(作業)を通常(即ち、接近距離Lが第1閾値T1を上回っている場合)よりも低速で行わせるための指令である低速動作指令信号を生成する。   As a result of the determination by the approach distance determination unit 85, when the approach distance L is equal to or less than the first threshold value T1, the collision prevention command generation unit 87 considers that the robot body 2 is somewhat close to a person or the like. A low-speed operation command signal that is a command for causing the operation (work) to be performed at a lower speed than normal (that is, when the approach distance L exceeds the first threshold value T1) is generated.

接近距離判定部85での判定の結果、接近距離Lが第2閾値T2以下である場合、ロボット本体2が人等の障害物と衝突する可能性が多少大きくなるので、衝突防止指令生成部87は、ロボット本体2を人等から遠ざける方向に退避させつつ作業を継続させるための指令である退避動作指令信号を生成する。   As a result of the determination by the approach distance determination unit 85, if the approach distance L is equal to or less than the second threshold value T2, the possibility that the robot body 2 will collide with an obstacle such as a person is somewhat increased. Generates a retreat operation command signal that is a command for continuing the work while retreating the robot body 2 away from a person or the like.

接近距離判定部85での判定の結果、接近距離Lが第3閾値T3以下である場合、人等の障害物とロボット本体2とが相当に近づいており、衝突する危険性が高いと言える。そのため、この場合には、衝突防止指令生成部87は、ロボット本体2の動作を停止させるための指令である停止指令信号を生成する。   As a result of the determination by the approach distance determination unit 85, when the approach distance L is equal to or smaller than the third threshold value T3, it can be said that an obstacle such as a person is close to the robot body 2 and the risk of collision is high. Therefore, in this case, the collision prevention command generation unit 87 generates a stop command signal that is a command for stopping the operation of the robot body 2.

衝突防止指令送信部88は、衝突防止指令生成部87で生成された衝突防止指令信号(具体的には、低速動作指令信号、退避動作指令信号、及び/又は停止指令信号)をロボットコントローラ5に送信する。   The collision prevention command transmission unit 88 sends the collision prevention command signal generated by the collision prevention command generation unit 87 (specifically, the low speed operation command signal, the retreat operation command signal, and / or the stop command signal) to the robot controller 5. Send.

なお、上述した低速動作指令信号、退避動作指令信号、及び停止指令信号は、ロボットコントローラ5に対して択一的に送信されるものではなく、適宜組み合わせて送信され得る。例えば、接近距離Lが第2閾値T2以下である場合は、ロボットコントローラ5に対して、低速動作指令信号及び退避動作指令信号の2つが送信される。また、接近距離Lが第3閾値T3以下である場合は、ロボットコントローラ5に対して、低速動作指令信号、退避動作指令信号及び停止指令信号の3つが送信される。   Note that the low-speed operation command signal, the retreat operation command signal, and the stop command signal described above are not selectively transmitted to the robot controller 5, but can be transmitted in an appropriate combination. For example, when the approach distance L is equal to or less than the second threshold value T <b> 2, the low speed operation command signal and the retreat operation command signal are transmitted to the robot controller 5. When the approach distance L is equal to or smaller than the third threshold value T3, the low speed operation command signal, the retreat operation command signal, and the stop command signal are transmitted to the robot controller 5.

以下では、ロボットコントローラ5に備えられる各構成について、図4等を参照して詳細に説明する。図4は、ロボットコントローラ5の主要な構成を示すブロック図である。図5は、ロボットコントローラ5に記憶される動作プログラムを例示する図である。   Below, each structure with which the robot controller 5 is provided is demonstrated in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a block diagram showing the main configuration of the robot controller 5. FIG. 5 is a diagram illustrating an operation program stored in the robot controller 5.

ロボットコントローラ5は、図4に示すように、動作プログラム記憶部51、衝突防止指令受信部52、空間判定部53、退避補正値算出部55、目標位置更新部56、距離推移記憶部57、動作速度制御部58、制御信号送信部59、衝突防止制御部60、距離情報受信部64、及び退避許可/禁止判定部65等を備える。   As shown in FIG. 4, the robot controller 5 includes an operation program storage unit 51, a collision prevention command reception unit 52, a space determination unit 53, a retraction correction value calculation unit 55, a target position update unit 56, a distance transition storage unit 57, an operation A speed control unit 58, a control signal transmission unit 59, a collision prevention control unit 60, a distance information reception unit 64, a retreat permission / prohibition determination unit 65, and the like are provided.

動作プログラム記憶部51は、ロボット本体2に行わせる1以上の動作ステップが記述された動作プログラムを記憶するものである。動作プログラム記憶部51から読み出された動作プログラムが実行されることにより、予め定められた作業をロボット本体2に行わせることができる。   The operation program storage unit 51 stores an operation program in which one or more operation steps to be performed by the robot body 2 are described. By executing the operation program read from the operation program storage unit 51, it is possible to cause the robot body 2 to perform a predetermined operation.

ところで、本実施形態では上述のとおりロボット本体2に退避動作を行わせながら作業を継続する場合があるが、ロボット本体2が行う動作には、作業の目的等に応じて、多少の位置ズレが許容されるものと、そうでないものとが存在する。この点、本実施形態では、ロボット本体2の位置のズレを許容する作業と、そうでない作業と、を動作プログラムにおいて区別して記述することが可能となっている。   By the way, in the present embodiment, there is a case where the operation is continued while the robot main body 2 performs the retreat operation as described above. However, the operation performed by the robot main body 2 is slightly misaligned depending on the purpose of the operation. There are what is allowed and what is not. In this regard, in the present embodiment, it is possible to distinguish and describe the work that allows the positional deviation of the robot body 2 and the work that is not so in the operation program.

図5に示す動作プログラムの例では、ロボット本体2の位置のズレを許容できない動作ステップ(例えば、ピックアンドプレース動作を記述する一連の動作ステップ)の直前に、退避動作の禁止(EVASION_END)が記述されている。また、ロボット本体2の位置のズレが許容できない作業を記述する一連の動作ステップの直後に、退避動作の許可(EVASION_START)が記述されている。これにより、ロボット本体2の位置のズレが許容できない作業と、許容できる作業とを、プログラム上で明示することができる。   In the example of the operation program shown in FIG. 5, the prohibition of the evacuation operation (EVASION_END) is described immediately before the operation step (for example, a series of operation steps describing the pick-and-place operation) that cannot allow the positional deviation of the robot body 2. Has been. Immediately after a series of operation steps that describe work in which the positional deviation of the robot main body 2 cannot be permitted, permission for retreat operation (EVASION_START) is described. As a result, it is possible to clearly indicate on the program an operation in which the displacement of the position of the robot main body 2 is not allowable and an allowable operation.

衝突防止指令受信部52は、衝突防止コントローラ8から送信される衝突防止指令信号を受信する。   The collision prevention command receiving unit 52 receives a collision prevention command signal transmitted from the collision prevention controller 8.

衝突防止制御部60は、衝突防止指令受信部52が受信した衝突防止指令信号に基づいて、ロボット本体2を人等の障害物と衝突しないように動作させるための制御を行う。ロボット本体2が行う衝突防止動作には、ロボット本体2を通常時よりも低速で動作させる「低速動作」と、ロボット本体2を人等の障害物から遠ざける方向に退避(移動)させつつ作業を継続させる「退避動作」と、ロボット本体2本体の動作を停止させる「停止」と、がある。衝突防止制御部60は、衝突防止指令受信部52が受信した指令信号の種類(低速動作指令信号、退避動作指令信号、又は停止指令信号)に応じて、ロボット本体2を適宜動作させる。   The collision prevention control unit 60 performs control for operating the robot body 2 so as not to collide with an obstacle such as a person based on the collision prevention command signal received by the collision prevention command receiving unit 52. The collision prevention operation performed by the robot body 2 includes a “low-speed operation” in which the robot body 2 is operated at a lower speed than normal, and the robot body 2 is retreated (moved) in a direction away from an obstacle such as a person. There are “retreat operation” to be continued and “stop” to stop the operation of the robot body 2 main body. The collision prevention control unit 60 appropriately operates the robot body 2 in accordance with the type of command signal received by the collision prevention command receiving unit 52 (low speed operation command signal, retraction operation command signal, or stop command signal).

退避許可/禁止判定部65は、ロボット本体2に退避動作をさせることが動作プログラム上で許可されているか否かを判定するものである。退避許可/禁止判定部65は、動作プログラム記憶部51に記憶されている動作プログラムを参照して、これからロボット本体2に行わせようとしている動作を記述している動作ステップにおいて、退避動作が許可されているか否かを判定する。図5の例でいうと、退避動作を禁止する記述(EVASION_END)よりも後、かつ、退避動作を許可する記述(EVASION_START)よりも前にある動作ステップを実行しようとする場合、退避許可/禁止判定部65は、退避動作が禁止されていると判断する。   The retreat permission / prohibition determination unit 65 determines whether or not the retreat operation of the robot body 2 is permitted in the operation program. The evacuation permission / prohibition determination unit 65 refers to the operation program stored in the operation program storage unit 51 and permits the evacuation operation in the operation step describing the operation to be performed by the robot body 2 from now on. It is determined whether or not it has been done. In the example of FIG. 5, when an operation step after a description (EVASION_END) for prohibiting the save operation and before a description (EVASION_START) for permitting the save operation is to be executed, allow / prohibit save. The determination unit 65 determines that the retreat operation is prohibited.

空間判定部53は、後述の退避補正値算出部55が計算した退避補正値等に基づいて、ロボット本体2に退避動作をさせることが空間的に可能か否かを判定するものである。空間判定部53は、第1判定空間S1と、第2判定空間S2と、を用いて、ロボット本体2に無理のない退避動作を行わせることが可能か否か(具体的には、ロボット本体2の周囲に常にマージンを確保しながら退避動作させることが可能か否か)を判定する。   The space determination unit 53 determines whether or not it is possible to cause the robot body 2 to perform a retraction operation based on a retraction correction value calculated by a retraction correction value calculation unit 55 described later. The space determination unit 53 uses the first determination space S1 and the second determination space S2 to determine whether or not the robot body 2 can perform a reasonable retreat operation (specifically, the robot body 2) whether or not the retreat operation can be performed while always securing a margin around 2.

空間判定部53が行う判定の内容について、図6を参照してより詳細に説明する。図6は、実現可能な退避動作を取得するためにロボットコントローラ5で行われる空間的判断を模式的に説明する図である。   Details of the determination performed by the space determination unit 53 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a spatial determination performed by the robot controller 5 in order to acquire a feasible retreat operation.

第1判定空間S1は、ロボット本体2を退避動作させるときにロボット本体2及びエンドエフェクタ3を移動可能な空間を包括的に含む仮想的な空間であり、計算により定められる。第1判定空間S1は、例えば直方体状の空間として求められる。   The first determination space S1 is a virtual space comprehensively including a space in which the robot body 2 and the end effector 3 can be moved when the robot body 2 is retracted, and is determined by calculation. The first determination space S1 is obtained as a rectangular parallelepiped space, for example.

第2判定空間S2は、ロボット本体2及びエンドエフェクタ3に設定された代表点を包含し、当該代表点とともに移動する仮想的な空間である。第2判定空間S2は、例えば代表点を中心とした球状又は円柱状の空間として求められる。この代表点は、例えば多関節アーム11の各関節と、エンドエフェクタ3と、にそれぞれ設定することができる。   The second determination space S2 is a virtual space that includes representative points set in the robot body 2 and the end effector 3 and moves together with the representative points. The second determination space S2 is obtained as a spherical or cylindrical space centered on the representative point, for example. This representative point can be set for each joint of the multi-joint arm 11 and the end effector 3, for example.

本実施形態の空間判定部53は、第2判定空間S2を常に第1判定空間S1の中に含めた(第1判定空間S1の外にはみ出ない)状態でロボット本体2に退避動作を行わせることが可能か否かを、3次元でのシミュレーションを行うことにより判定する。シミュレーションの結果、第2判定空間S2を常に第1判定空間S1の中に含めた状態でロボット本体2に退避動作を行わせることが可能であった場合に限り、空間判定部53は、退避動作が可能であると判定する。   The space determination unit 53 of the present embodiment causes the robot main body 2 to perform a retreat operation in a state where the second determination space S2 is always included in the first determination space S1 (does not protrude outside the first determination space S1). It is determined by performing a three-dimensional simulation. As a result of the simulation, the space determination unit 53 only performs the retraction operation when the robot body 2 can perform the retraction operation with the second determination space S2 always included in the first determination space S1. Is determined to be possible.

目標位置取得部54は、動作プログラム記憶部51からロボット本体2を動作させるための動作プログラムを読み出して、その記述を参照することにより、ロボット本体2の目標位置を取得する。   The target position acquisition unit 54 reads an operation program for operating the robot body 2 from the operation program storage unit 51 and acquires the target position of the robot body 2 by referring to the description.

退避補正値算出部55は、(1)衝突防止指令受信部52で退避動作指令信号が受信されており、(2)これからロボット本体2に行わせようとする動作が、動作プログラム上で退避動作が許可されている間に行われる動作ステップに対応するものである場合に、退避補正値を算出するものである。上記(1)及び(2)の条件が満たされる場合に、退避補正値算出部55は、距離情報受信部64によって得られた距離情報に基づいて退避補正値を算出する。具体的には、この退避補正値は、1又は複数の距離センサ4の検出結果に基づいてロボット本体2と障害物との位置関係を求めた上で、障害物からロボット本体2を遠ざけるように適宜計算される。   The evacuation correction value calculating unit 55 (1) has received the evacuation operation command signal from the collision prevention command receiving unit 52, and (2) an operation to be performed by the robot body 2 from now on is an evacuation operation on the operation program. The evacuation correction value is calculated when the operation corresponds to an operation step performed while the operation is permitted. When the conditions (1) and (2) are satisfied, the retraction correction value calculation unit 55 calculates a retraction correction value based on the distance information obtained by the distance information reception unit 64. Specifically, the retraction correction value is determined so that the robot body 2 is moved away from the obstacle after the positional relationship between the robot body 2 and the obstacle is obtained based on the detection results of the one or more distance sensors 4. Calculated as appropriate.

目標位置更新部56は、ロボット本体2に退避動作を行わせようとする場合には、目標位置取得部54で取得した目標位置に、退避補正値算出部55で算出した退避補正値を加算することにより、前記目標位置を更新する。更新後の目標位置は、ロボット本体2に退避動作を行わせる場合の当該ロボット本体2の目標位置(退避動作を考慮に入れた場合のロボット本体2の制御位置)を示すものである。ただし、新しい目標位置への移動が空間的に可能でないと空間判定部53によって判断された場合は、目標位置の更新はキャンセルされる(結果として、退避動作は行われない)。   The target position update unit 56 adds the retraction correction value calculated by the retraction correction value calculation unit 55 to the target position acquired by the target position acquisition unit 54 when the robot main body 2 is to perform the retraction operation. Thus, the target position is updated. The updated target position indicates the target position of the robot main body 2 when the robot main body 2 performs the retraction operation (the control position of the robot main body 2 when the retraction operation is taken into consideration). However, if the space determination unit 53 determines that the movement to the new target position is not possible spatially, the update of the target position is canceled (as a result, the retreat operation is not performed).

距離推移記憶部57は、距離情報受信部64が取得した距離情報、具体的にはロボット本体2(又はエンドエフェクタ3)の表面から人等の障害物までの距離Lを時間と関連付けて記憶し、距離Lの推移を蓄積する。   The distance transition storage unit 57 stores the distance information acquired by the distance information receiving unit 64, specifically, the distance L from the surface of the robot body 2 (or the end effector 3) to an obstacle such as a person in association with time. , The transition of the distance L is accumulated.

動作速度制御部58は、上記の目標位置までロボット本体2を移動させる速度を制御する。具体的には、動作速度制御部58は、衝突防止指令受信部52が低速動作指令を受信していないときは、ロボット本体2を通常の速度(例えば、動作プログラムで定められた速度)で動作させる。一方、衝突防止指令受信部52が低速動作指令を受信したときは、ロボット本体2を通常より低速で、例えば50%の速度で動作させる。   The operation speed control unit 58 controls the speed at which the robot body 2 is moved to the target position. Specifically, the operation speed control unit 58 operates the robot body 2 at a normal speed (for example, a speed determined by the operation program) when the collision prevention command receiving unit 52 has not received the low speed operation command. Let On the other hand, when the collision prevention command receiving unit 52 receives the low speed operation command, the robot body 2 is operated at a lower speed than normal, for example, at a speed of 50%.

また、動作速度制御部58は、ロボット本体2に退避動作を行わせる場合に当該ロボット本体2を退避させる(障害物から遠ざける)速度の制御も行う。具体的には、本実施形態の動作速度制御部58は、距離推移記憶部57の内容を参照して、人等の障害物がロボット本体2又はエンドエフェクタ3に接近する速度が速いほど、ロボット本体2を退避させる速度が速くなるように制御する。   The operation speed control unit 58 also controls the speed at which the robot main body 2 is retracted (away from the obstacle) when the robot main body 2 performs the retraction operation. Specifically, the operation speed control unit 58 of the present embodiment refers to the contents of the distance transition storage unit 57, and as the speed at which an obstacle such as a person approaches the robot body 2 or the end effector 3 increases, the robot Control is performed so that the speed of retracting the main body 2 is increased.

制御信号送信部59は、目標位置取得部54で得られた目標位置(目標位置更新部56で更新された場合は、更新後の目標位置)と、動作速度制御部58が指示する動作速度と、に基づいて、ロボット本体2のアクチュエータに制御信号を送って動作させる。   The control signal transmission unit 59 includes the target position obtained by the target position acquisition unit 54 (or the updated target position when updated by the target position update unit 56), the operation speed indicated by the operation speed control unit 58, Based on the above, a control signal is sent to the actuator of the robot body 2 to operate it.

以下では、ロボット本体2に衝突防止動作を行わせるための衝突防止指令信号をロボットコントローラ5に送るために、衝突防止コントローラ8により行われる処理の流れについて、図7を参照して詳細に説明する。図7は、衝突防止コントローラ8で行われる処理を示すフローチャートである。   Hereinafter, the flow of processing performed by the collision prevention controller 8 in order to send the collision prevention command signal for causing the robot body 2 to perform the collision prevention operation to the robot controller 5 will be described in detail with reference to FIG. . FIG. 7 is a flowchart showing processing performed by the collision prevention controller 8.

衝突防止コントローラ8は、ロボット本体2に衝突防止動作(低速動作、退避動作、又は停止の何れか)を行わせるための衝突防止指令をロボットコントローラ5に送るために、ステップS101からステップS113までの処理を行う。   The collision prevention controller 8 sends a collision prevention command for causing the robot body 2 to perform a collision prevention operation (either low speed operation, retraction operation, or stop) to the robot controller 5 from step S101 to step S113. Process.

初めに、衝突防止コントローラ8の距離信号取得部83は、ステップS101において、人等の障害物(距離センサ4が検知した障害物)のロボット本体2(又はエンドエフェクタ3)に対する接近距離Lを取得する。   First, the distance signal acquisition unit 83 of the collision prevention controller 8 acquires the approach distance L to the robot body 2 (or the end effector 3) of an obstacle such as a person (an obstacle detected by the distance sensor 4) in step S101. To do.

続いて、衝突防止コントローラ8の接近距離判定部85は、ステップS101で取得した接近距離Lと、閾値記憶部84から読み出した第1閾値T1と、を比較することにより、接近距離Lが第1閾値T1以下であるか否かを判定する(ステップS102)。具体的には、例えば、複数の距離センサ4から取得した検出結果のうち、最も短い接近距離Lが、第1閾値T1以下であるか否かを判定する。   Subsequently, the approach distance determination unit 85 of the collision prevention controller 8 compares the approach distance L acquired in step S101 with the first threshold T1 read from the threshold storage unit 84, so that the approach distance L is the first. It is determined whether or not it is equal to or less than a threshold value T1 (step S102). Specifically, for example, it is determined whether the shortest approach distance L among the detection results acquired from the plurality of distance sensors 4 is equal to or less than the first threshold T1.

ステップS102での判断の結果、接近距離Lが第1閾値T1以下である場合(ステップS102、Yes)、衝突防止指令生成部87が衝突防止指令として低速動作指令信号を生成し、この低速動作指令信号が衝突防止指令送信部88によってロボットコントローラ5に送信される(ステップS103)。   If the approach distance L is equal to or less than the first threshold T1 as a result of the determination in step S102 (step S102, Yes), the collision prevention command generation unit 87 generates a low speed operation command signal as a collision prevention command, and this low speed operation command A signal is transmitted to the robot controller 5 by the collision prevention command transmitter 88 (step S103).

一方、ステップS102での判断の結果、接近距離Lが第1閾値T1を上回っていた場合(ステップS102、No)、低速動作指令信号は生成されず、代わりに、現時点で低速動作指令信号を送信した状態か否かが判断される(ステップS104)。低速動作指令信号を送信していた場合は(ステップS104、Yes)、衝突防止指令生成部87は、低速動作を解除してロボット本体2を自動で通常の作業に復帰させるための低速動作解除信号をロボットコントローラ5に送信する(ステップS105)。その後、衝突防止指令生成部87は、必要に応じて退避動作解除信号及び停止解除信号をロボットコントローラ5に送る処理を行って(ステップS108、ステップS109、ステップS112、及びステップS113)、ステップS101に戻る。低速動作指令信号を送信していない場合は(ステップS104、No)、ステップS101に戻る。   On the other hand, as a result of the determination in step S102, if the approach distance L exceeds the first threshold value T1 (No in step S102), the low speed operation command signal is not generated, and instead, the low speed operation command signal is transmitted at the present time. It is determined whether or not it has been performed (step S104). When the low speed operation command signal has been transmitted (step S104, Yes), the collision prevention command generation unit 87 cancels the low speed operation and automatically returns the robot body 2 to normal work. Is transmitted to the robot controller 5 (step S105). Thereafter, the collision prevention command generation unit 87 performs a process of sending a retreat operation release signal and a stop release signal to the robot controller 5 as necessary (step S108, step S109, step S112, and step S113), and then proceeds to step S101. Return. When the low-speed operation command signal is not transmitted (No at Step S104), the process returns to Step S101.

ステップS103の後、衝突防止コントローラ8の接近距離判定部85は、ステップS101で取得した接近距離Lと、閾値記憶部84から読み出した第2閾値T2と、を比較することにより、接近距離Lが第2閾値T2以下であるか否かを判定する(ステップS106)。   After step S103, the approach distance determination unit 85 of the collision prevention controller 8 compares the approach distance L acquired in step S101 with the second threshold value T2 read from the threshold value storage unit 84, thereby obtaining the approach distance L. It is determined whether or not it is equal to or less than the second threshold T2 (step S106).

ステップS106での判断の結果、接近距離Lが第2閾値T2以下である場合(ステップS106、Yes)、衝突防止指令生成部87は衝突防止指令として退避動作指令信号を生成し、この退避動作指令信号が衝突防止指令送信部88によってロボットコントローラ5に送信される(ステップS107)。   As a result of the determination in step S106, when the approach distance L is equal to or smaller than the second threshold T2 (step S106, Yes), the collision prevention command generation unit 87 generates a retraction operation command signal as a collision prevention command, and this retraction operation command A signal is transmitted to the robot controller 5 by the collision prevention command transmission unit 88 (step S107).

一方、ステップS106での判断の結果、接近距離Lが第2閾値T2を上回っていた場合(ステップS106、No)、退避動作指令信号は生成されず、代わりに、現時点で退避動作指令信号を送信した状態か否かが判断される(ステップS108)。退避動作指令信号を送信していた場合は(ステップS108、Yes)、衝突防止指令生成部87は、退避動作を解除するための退避動作解除信号をロボットコントローラ5に送信する(ステップS109)。その後、衝突防止指令生成部87は、必要に応じて停止解除信号をロボットコントローラ5に送る処理を行って(ステップS112、及びステップS113)、ステップS101に戻る。退避動作指令信号を送信していない場合は(ステップS108、No)、ステップS101に戻る。   On the other hand, if the approach distance L is greater than the second threshold value T2 as a result of the determination in step S106 (No in step S106), the retraction operation command signal is not generated, and instead, the retraction operation command signal is transmitted at the present time. It is determined whether or not it has been made (step S108). If the retraction operation command signal has been transmitted (step S108, Yes), the collision prevention command generation unit 87 transmits a retraction operation cancel signal for canceling the retraction operation to the robot controller 5 (step S109). Thereafter, the collision prevention command generation unit 87 performs a process of sending a stop release signal to the robot controller 5 as necessary (steps S112 and S113), and returns to step S101. If the evacuation operation command signal has not been transmitted (No at Step S108), the process returns to Step S101.

ステップS107の後、衝突防止コントローラ8の接近距離判定部85は、ステップS101で取得した接近距離Lと、閾値記憶部84から読み出した第3閾値T3と、を比較することにより、接近距離Lが第3閾値T3以下であるか否かを判断する(ステップS110)。   After step S107, the approach distance determination unit 85 of the collision prevention controller 8 compares the approach distance L acquired in step S101 with the third threshold value T3 read from the threshold value storage unit 84, thereby obtaining the approach distance L. It is determined whether or not it is equal to or less than a third threshold value T3 (step S110).

ステップS110での判断の結果、接近距離Lが第3閾値T3以下である場合(ステップS110、Yes)、衝突防止指令生成部87は衝突防止指令として停止指令信号を生成し、この停止指令信号が衝突防止指令送信部88によってロボットコントローラ5に送信される(ステップS111)。   As a result of the determination in step S110, when the approach distance L is equal to or smaller than the third threshold T3 (step S110, Yes), the collision prevention command generation unit 87 generates a stop command signal as a collision prevention command, and the stop command signal It is transmitted to the robot controller 5 by the collision prevention command transmitter 88 (step S111).

一方、ステップS110の判断の結果、接近距離Lが第3閾値T3を上回っていた場合(ステップS110、No)、停止指令信号は生成されず、代わりに、現時点で停止指令信号を送信した状態か否かが判断される(ステップS112)。停止指令信号を送信していた場合は(ステップS112、Yes)、衝突防止指令生成部87は、停止を解除するための停止解除信号をロボットコントローラ5に送信する(ステップS113)。その後、ステップS101に戻る。   On the other hand, if the approach distance L is greater than the third threshold value T3 as a result of the determination in step S110 (No in step S110), a stop command signal is not generated, but instead, is a state in which the stop command signal is transmitted at this time? It is determined whether or not (step S112). When the stop command signal has been transmitted (step S112, Yes), the collision prevention command generation unit 87 transmits a stop cancel signal for canceling the stop to the robot controller 5 (step S113). Then, it returns to step S101.

以上の処理により、人等の障害物がロボット本体2に近づくのに応じて、ロボット本体2に衝突防止動作を行わせるための指令を、低速動作指令、退避動作指令、停止指令の順に行わせることができる。また、その後に障害物がロボット本体2から離れるのに応じて、上記の指令を、停止指令、退避動作指令、低速動作指令の順に解除することができる。   Through the above processing, when an obstacle such as a person approaches the robot main body 2, a command for causing the robot main body 2 to perform a collision prevention operation is performed in the order of a low speed operation command, a retreat operation command, and a stop command. be able to. In addition, when the obstacle moves away from the robot body 2 thereafter, the above commands can be canceled in the order of a stop command, a retreat operation command, and a low speed operation command.

次に、衝突防止コントローラ8からの衝突防止指令に応じた衝突防止動作をロボット本体2に行わせるために、ロボットコントローラ5により行われる処理の流れについて、図8を参照して説明する。図8は、衝突防止指令に関連してロボットコントローラ5で行われる処理を示すフローチャートである。   Next, a flow of processing performed by the robot controller 5 in order to cause the robot body 2 to perform a collision prevention operation according to the collision prevention command from the collision prevention controller 8 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing processing performed by the robot controller 5 in relation to the collision prevention command.

ロボットコントローラ5は、人等のロボット本体2(又はエンドエフェクタ3)への接近の程度に応じて、ロボット本体2に低速動作、退避動作、又は停止の何れかの衝突防止動作を行わせるために、ステップS201からステップS210までの処理を行う。   The robot controller 5 causes the robot body 2 to perform any one of a collision prevention operation of low speed operation, retreat operation, or stop according to the degree of approach of the human body or the like to the robot body 2 (or the end effector 3). The processes from step S201 to step S210 are performed.

初めに、ロボットコントローラ5の衝突防止指令受信部52は、衝突防止コントローラ8の衝突防止指令送信部88から送られてきた衝突防止指令信号を受信することにより、衝突防止指令を取得する(ステップS201)。   First, the collision prevention command receiving unit 52 of the robot controller 5 receives the collision prevention command signal sent from the collision prevention command transmitting unit 88 of the collision prevention controller 8, thereby acquiring the collision prevention command (step S201). ).

続いて、衝突防止制御部60は、低速動作指令が受信されているか否かを判断する(ステップS202)。   Subsequently, the collision prevention control unit 60 determines whether or not a low speed operation command has been received (step S202).

ステップS202での判断の結果、低速動作指令を受信していなかった場合(ステップS202、No)、ステップS201に戻る。   If the result of determination in step S202 is that a low speed operation command has not been received (step S202, No), processing returns to step S201.

ステップS202での判断の結果、低速動作指令を受信していた場合(ステップS202、Yes)、ロボットコントローラ5の動作速度制御部58は、ロボット本体2に設けられているアクチュエータの動作速度を、通常よりも低速となるように制御する(ステップS203)。これにより、周囲の障害物との衝突の可能性にある程度配慮しながらロボット本体2による作業を継続することができる。   As a result of the determination in step S202, if a low speed operation command has been received (step S202, Yes), the operation speed control unit 58 of the robot controller 5 determines the operation speed of the actuator provided in the robot body 2 as normal. Control is performed so that the speed is lower than that (step S203). Thereby, the work by the robot body 2 can be continued while taking into account the possibility of collision with surrounding obstacles to some extent.

ステップS203の後、衝突防止制御部60は、退避動作指令が受信されているか否かを判断する(ステップS204)。   After step S203, the collision prevention control unit 60 determines whether an evacuation operation command has been received (step S204).

ステップS204での判断の結果、退避動作指令を受信していなかった場合(ステップS204、No)、ステップS201に戻る。   If the result of determination in step S204 is that a save operation command has not been received (step S204, No), processing returns to step S201.

ステップS204での判断の結果、退避動作指令を受信していた場合(ステップS204、Yes)、ロボットコントローラ5の退避許可/禁止判定部65は、動作プログラム記憶部51に記憶されている動作プログラムを参照して、これからロボット本体2に行わせようとしている動作を記述している動作ステップにおいて、退避動作が許可されているか否かを判断する(ステップS205)。ステップS205での判断の結果、退避動作が禁止されていた場合(ステップS205、No)、ステップS201に戻る。これにより、動作プログラム上で退避動作が禁止されている場合は、ロボット本体2に退避動作を行わせないようにすることができる。   As a result of the determination in step S204, if a retraction operation command has been received (step S204, Yes), the retraction permission / prohibition determination unit 65 of the robot controller 5 stores the operation program stored in the operation program storage unit 51. Referring to this, it is determined whether or not the retreat operation is permitted in the operation step describing the operation to be performed by the robot body 2 (step S205). As a result of the determination in step S205, if the save operation is prohibited (No in step S205), the process returns to step S201. Thereby, when the retracting operation is prohibited in the operation program, the robot body 2 can be prevented from performing the retracting operation.

ステップS205での判断の結果、退避動作が許可されていた場合(ステップS205、Yes)、続いてロボットコントローラ5の退避補正値算出部55は、距離情報受信部64が受信した距離情報に基づいて、目標位置取得部54で取得した目標位置に対して加算する退避補正値を算出する(ステップS206)。   As a result of the determination in step S205, if the retreat operation is permitted (step S205, Yes), the retraction correction value calculation unit 55 of the robot controller 5 continues based on the distance information received by the distance information reception unit 64. Then, a retraction correction value to be added to the target position acquired by the target position acquisition unit 54 is calculated (step S206).

次に、空間判定部53は、目標位置と退避補正値とに基づいて、ロボット本体2に行わせようとしている退避動作が空間的に可能か否かを判断する(ステップS207)。   Next, the space determination unit 53 determines whether or not the retraction operation to be performed by the robot body 2 is spatially possible based on the target position and the retraction correction value (step S207).

ステップS207での判断の結果、退避動作が空間的に不能な場合(ステップS207、No)、ステップS201に戻る。これにより、ロボット本体2に無理な退避動作を行わせるのを防止することができる。   As a result of the determination in step S207, if the evacuation operation is spatially impossible (No in step S207), the process returns to step S201. Thereby, it is possible to prevent the robot body 2 from performing an excessive retreat operation.

ステップS207での判定の結果、退避動作が空間的に可能な場合(ステップS207、Yes)、ロボットコントローラ5の目標位置更新部56は、退避動作を実現するための目標位置の情報を生成する。具体的には、目標位置更新部56は、目標位置取得部54で取得した目標位置に対して上記の退避補正値を加算することで補正後の目標位置を生成し、制御信号送信部59は、新しい目標位置に基づく制御信号を送信する(ステップS208)。これにより、ロボット本体2を人等から遠ざかる方向に退避させながら作業を継続させることができる。よって、ロボット本体2を退避させない場合と比べて、ロボット本体2の人への脅威を低減することができ、しかも生産効率も著しく損なうことがない。   As a result of the determination in step S207, when the retreat operation is spatially possible (step S207, Yes), the target position update unit 56 of the robot controller 5 generates target position information for realizing the retreat operation. Specifically, the target position update unit 56 generates a corrected target position by adding the above-described retraction correction value to the target position acquired by the target position acquisition unit 54, and the control signal transmission unit 59 Then, a control signal based on the new target position is transmitted (step S208). Thereby, the operation can be continued while the robot body 2 is retracted in a direction away from a person or the like. Therefore, compared to the case where the robot body 2 is not retracted, the threat to the person of the robot body 2 can be reduced, and the production efficiency is not significantly impaired.

ステップS208の後、ロボットコントローラ5の衝突防止制御部60は、停止指令が受信されているか否かを判断する(ステップS209)。停止指令を受信していた場合(ステップS209、Yes)、衝突防止制御部60は、ロボット本体2の各関節のアクチュエータ及びエンドエフェクタ3に制御信号送信部59が停止信号を送信するように制御する(ステップS210)。これにより、ロボット本体2及びエンドエフェクタ3の作業(動作)が停止されるので、このままロボット本体2に作業を継続させた場合に比べて、人等がロボット本体2に衝突するおそれが低減される。その後、ステップS201に戻る。   After step S208, the collision prevention control unit 60 of the robot controller 5 determines whether or not a stop command has been received (step S209). When the stop command has been received (step S209, Yes), the collision prevention control unit 60 controls the control signal transmission unit 59 to transmit a stop signal to the actuators and end effectors 3 of the joints of the robot body 2. (Step S210). As a result, the operations (operations) of the robot body 2 and the end effector 3 are stopped, so that the possibility that a person or the like collides with the robot body 2 is reduced as compared with the case where the operation is continued in the robot body 2. . Thereafter, the process returns to step S201.

ステップS209での判断の結果、停止指令を受信していなかった場合(ステップS209、No)、ステップS210の処理はスキップされ、ステップS201に戻る。   If the result of determination in step S209 is that a stop command has not been received (step S209, No), processing in step S210 is skipped and processing returns to step S201.

なお、図8のフローチャートには示していないが、ステップS208で説明した退避動作が行われた後に、ロボットコントローラ5が受信していた退避動作指令が解除された場合、ロボットコントローラ5の衝突防止制御部60は、自動的に、上記の退避動作に起因する位置のズレを解消するようにロボット本体2を制御する。これにより、過去の退避動作の影響を除去した状態で(動作プログラムで規定されたとおりの位置で)、予め定められた作業を再開することができる。   Although not shown in the flowchart of FIG. 8, when the retracting operation command received by the robot controller 5 is canceled after the retracting operation described in step S <b> 208 is performed, the collision prevention control of the robot controller 5 is performed. The unit 60 automatically controls the robot main body 2 so as to eliminate the positional deviation caused by the retreat operation. Thereby, it is possible to resume the predetermined work in a state where the influence of the past retreat operation is removed (at the position as defined by the operation program).

以上に説明したように、本実施形態のロボットシステム1は、ロボット本体2と、ロボットコントローラ(制御部)5と、少なくとも1つの距離センサ(検出部)4と、衝突防止コントローラ(衝突防止制御部)8と、を備える。ロボットコントローラ5は、ロボット本体2の動作を制御し、作業を行わせる。距離センサ4は、ロボット本体2又はそれに装着されるエンドエフェクタ(ツール)3の表面に取り付けられ、その表面に対して概ね法線方向に位置する人等の障害物までの距離(接近距離)Lを検出可能である。衝突防止コントローラ8は、距離センサ4の検出結果に応じて、人等の障害物との衝突を回避するようにロボット本体2を動作させるための指令をロボットコントローラ5に送る。衝突防止コントローラ8は、人等の障害物のロボット本体2又はエンドエフェクタ3に対する接近の程度を判定するための複数の閾値T1,T2,T3を記憶している。衝突防止コントローラ8は、距離センサ4の検出結果が第1閾値T1以下である場合、距離センサ4の検出結果が第1閾値T1を上回る場合よりも低速でロボット本体2の動作を行わせるための指令である低速動作指令を送る。衝突防止コントローラ8は、距離センサ4の検出結果が第1閾値T1よりも小さい第2閾値T2以下である場合、ロボット本体2を人等の障害物から遠ざける方向に退避させつつ前記作業を継続させるための指令である退避動作指令、又は、ロボット本体2の動作を停止させるための指令である停止指令、のうちの何れか一方を送る。衝突防止コントローラ8は、距離センサ4の検出結果が第2閾値T2よりも小さい第3閾値T3以下の場合、前記退避動作指令又は前記停止指令のうちの何れか他方を送る。   As described above, the robot system 1 of the present embodiment includes the robot body 2, the robot controller (control unit) 5, the at least one distance sensor (detection unit) 4, and the collision prevention controller (collision prevention control unit). 8). The robot controller 5 controls the operation of the robot body 2 to perform work. The distance sensor 4 is attached to the surface of the robot body 2 or an end effector (tool) 3 attached to the robot body 2, and is a distance (approach distance) L to an obstacle such as a person positioned in a direction substantially normal to the surface. Can be detected. The collision prevention controller 8 sends to the robot controller 5 a command for operating the robot body 2 so as to avoid a collision with an obstacle such as a person according to the detection result of the distance sensor 4. The collision prevention controller 8 stores a plurality of threshold values T1, T2, and T3 for determining the degree of approach of an obstacle such as a person to the robot body 2 or the end effector 3. When the detection result of the distance sensor 4 is equal to or less than the first threshold value T1, the collision prevention controller 8 causes the robot body 2 to operate at a lower speed than when the detection result of the distance sensor 4 exceeds the first threshold value T1. Sends a low speed operation command. When the detection result of the distance sensor 4 is equal to or smaller than the second threshold value T2, which is smaller than the first threshold value T1, the collision prevention controller 8 continues the operation while retracting the robot body 2 away from an obstacle such as a person. One of a retreat operation command that is a command for the operation and a stop command that is a command for stopping the operation of the robot body 2 is sent. When the detection result of the distance sensor 4 is equal to or smaller than the third threshold value T3 that is smaller than the second threshold value T2, the collision prevention controller 8 sends either the retraction operation command or the stop command.

これにより、ロボット本体2を通常よりも低速化させた状態で作業を継続したり、退避させながら作業を継続したりすることで、作業が停止される頻度を抑えることができる。よって、例えば障害物としての人等がロボット本体2やエンドエフェクタ3に接近したときの安全性を確保しつつ、生産効率の著しい低下を抑制することができる。   As a result, the frequency at which the work is stopped can be suppressed by continuing the work while the robot body 2 is made slower than usual or by continuing the work while evacuating. Therefore, for example, a significant decrease in production efficiency can be suppressed while ensuring safety when a person or the like as an obstacle approaches the robot body 2 or the end effector 3.

なお、本実施形態において衝突防止コントローラ8はロボットコントローラ5とは別に備えられているが、衝突防止コントローラ8のCPU等を省略して、図7に示す制御を、ロボットコントローラ5が備えるCPU等を用いて行ってもよい。言い換えれば、衝突防止コントローラ8がロボットコントローラ5に一体的に組み込まれた構成でもよい。   In the present embodiment, the collision prevention controller 8 is provided separately from the robot controller 5, but the CPU of the collision prevention controller 8 is omitted, and the control shown in FIG. May be used. In other words, a configuration in which the collision prevention controller 8 is integrated into the robot controller 5 may be employed.

この場合、構成の共通化により、ロボットシステム1の制御に関する構成を簡素にすることができる。   In this case, the configuration related to the control of the robot system 1 can be simplified by sharing the configuration.

また、本実施形態のロボットシステム1においては、ロボットコントローラ5の空間判定部53は、図6に示す第1判定空間S1と、第2判定空間S2と、を定めて、前記退避動作が空間的に可能か否かを判定する。第1判定空間S1は、ロボット本体2を前記退避動作させるときにロボット本体2及びエンドエフェクタ3を移動可能な空間を包括的に含む。第2判定空間S2は、ロボット本体2又はエンドエフェクタ3の少なくとも何れかに設定された代表点を包含し、当該代表点とともに移動する。ロボットコントローラ5は、第2判定空間S2が第1判定空間S1の中に含まれる範囲で、ロボット本体2に前記退避動作させる。   In the robot system 1 of the present embodiment, the space determination unit 53 of the robot controller 5 defines a first determination space S1 and a second determination space S2 shown in FIG. It is determined whether or not it is possible. The first determination space S1 comprehensively includes a space in which the robot body 2 and the end effector 3 can be moved when the robot body 2 is retracted. The second determination space S2 includes representative points set in at least one of the robot body 2 and the end effector 3, and moves together with the representative points. The robot controller 5 causes the robot body 2 to perform the retreat operation within a range where the second determination space S2 is included in the first determination space S1.

これにより、簡単なロジックで、実現可能な退避動作を取得することができる。また、ロボット本体2等の周囲に常にマージンを確保しながら、所定の空間内でロボット本体2を退避動作させることができる。   This makes it possible to acquire a feasible save operation with simple logic. Further, the robot body 2 can be retreated in a predetermined space while always ensuring a margin around the robot body 2 and the like.

また、本実施形態のロボットシステム1においては、ロボットコントローラ5は、入力された動作プログラムに記述される1以上の動作ステップに従ってロボット本体2を動作させることが可能に構成される。前記動作プログラムには、図5に示すように、前記退避動作を許可又は禁止する記述を含めることが可能に構成されている。ロボットコントローラ5の退避許可/禁止判定部65は、前記退避動作を禁止する記述(EVASION_END)よりも後、かつ、前記退避動作を許可する記述(EVASION_START)よりも前にある前記動作ステップを実行する場合、ロボット本体2の前記退避動作は行わないように制御する。   Further, in the robot system 1 of the present embodiment, the robot controller 5 is configured to be able to operate the robot body 2 according to one or more operation steps described in the input operation program. As shown in FIG. 5, the operation program is configured to include a description for permitting or prohibiting the save operation. The retreat permission / prohibition determination unit 65 of the robot controller 5 executes the operation step after the description for prohibiting the retreat operation (EVASION_END) and before the description for permitting the retreat operation (EVASION_START). In this case, the robot body 2 is controlled not to perform the retreat operation.

これにより、動作プログラムに含まれる一連の動作ステップのうち、退避動作を許可する動作ステップと禁止する動作ステップとを、当該動作プログラムの記述によって明示することができる。従って、例えばピックアンドプレース動作のようにロボット本体の位置のズレが許容できない作業を行う場合には退避動作を行わないように、動作プログラムの中でロボットシステム1に明確に指示することができる。   As a result, among the series of operation steps included in the operation program, the operation steps that permit the saving operation and the operation steps that are prohibited can be clearly indicated by the description of the operation program. Therefore, for example, when performing an operation in which the displacement of the position of the robot body cannot be permitted, such as a pick-and-place operation, the robot system 1 can be clearly instructed in the operation program not to perform the retreat operation.

また、本実施形態のロボットシステム1においては、ロボットコントローラ5は、前記退避動作指令が解除された後に、過去に行われた前記退避動作による位置のズレを解消するようにロボット本体2を動作させる。   Further, in the robot system 1 of the present embodiment, the robot controller 5 operates the robot body 2 so as to eliminate the positional deviation caused by the retreat operation performed in the past after the retreat operation command is canceled. .

これにより、過去の退避動作による影響を除去した上で、通常の作業をロボット本体2に行わせることができる。   As a result, it is possible to cause the robot body 2 to perform normal work after removing the influence of the past retreat operation.

また、本実施形態のロボットシステム1において、ロボットコントローラ5の目標位置更新部56は、ロボット本体2を前記退避動作させる場合には、指定されたロボット本体2の目標位置に対し、当該ロボット本体2を人等の障害物から遠ざける方向への補正値(退避補正値)を加算して前記目標位置を更新し、この更新後の目標位置に到達するようにロボット本体2を制御する。   Further, in the robot system 1 of the present embodiment, the target position update unit 56 of the robot controller 5 performs the robot main body 2 with respect to the designated target position of the robot main body 2 when the robot main body 2 is retracted. The target position is updated by adding a correction value (retraction correction value) in a direction away from an obstacle such as a person, and the robot body 2 is controlled to reach the updated target position.

これにより、ロボット本体2を退避動作させるときの具体的な動きを計算により求めることができる。   Thereby, the specific movement when the robot body 2 is retracted can be obtained by calculation.

また、本実施形態のロボットシステム1においては、ロボットコントローラ5の動作速度制御部58は、距離センサ4の検出結果の経時変化に基づいて、ロボット本体2を退避させる速度を制御する。   In the robot system 1 of the present embodiment, the operation speed control unit 58 of the robot controller 5 controls the speed at which the robot body 2 is retracted based on the change over time of the detection result of the distance sensor 4.

これにより、人等の障害物がロボット本体2に接近する速度に応じて、ロボット本体2を退避動作させる速度を変更することができる。従って、状況の変化の切迫度に応じた適切な動作をロボット本体2に行わせることができる。   Thereby, the speed at which the robot body 2 is retracted can be changed according to the speed at which an obstacle such as a person approaches the robot body 2. Therefore, it is possible to cause the robot main body 2 to perform an appropriate operation according to the degree of urgency of the change in the situation.

なお、衝突防止コントローラ8が、第1閾値T1よりも小さい値である1つ又は複数の更なる閾値(低速化用閾値)を記憶するようにしてもよい。この構成で、ロボットコントローラ5は、距離センサ4の検出結果(接近距離L)がより小さい前記閾値を下回るほど、ロボット本体2の動作の速度がより低速となるように、ロボット本体2を制御する。   The collision prevention controller 8 may store one or a plurality of further threshold values (threshold values for speed reduction) that are smaller than the first threshold value T1. With this configuration, the robot controller 5 controls the robot body 2 so that the operation speed of the robot body 2 becomes lower as the detection result (approach distance L) of the distance sensor 4 is smaller than the threshold value. .

この場合、人等の障害物がロボット本体2に近づくにつれて、徐々にロボット本体2の動作を低速にすることができ、ロボット本体2の低速化がきめ細かく行われるようにすることができる。   In this case, as an obstacle such as a person approaches the robot body 2, the operation of the robot body 2 can be gradually reduced, and the speed of the robot body 2 can be finely reduced.

また、本実施形態のロボットシステム1においては、衝突防止コントローラ8は、ロボットコントローラ5に低速動作指令を送った後に距離センサ4の検出結果が第1閾値T1を上回った場合、当該低速動作指令を解除する。また、衝突防止コントローラ8は、ロボットコントローラ5に退避動作指令を送った後に距離センサ4の検出結果が第2閾値T2を上回った場合、当該退避動作指令を解除する。更に、衝突防止コントローラ8は、ロボットコントローラ5に停止指令を送った後に距離センサ4の検出結果が第3閾値T3を上回った場合、当該停止指令を解除する。   In the robot system 1 of the present embodiment, the collision prevention controller 8 sends the low speed operation command when the detection result of the distance sensor 4 exceeds the first threshold T1 after sending the low speed operation command to the robot controller 5. To release. The collision prevention controller 8 cancels the retraction operation command when the detection result of the distance sensor 4 exceeds the second threshold value T2 after sending the retraction operation command to the robot controller 5. Furthermore, the collision prevention controller 8 cancels the stop command when the detection result of the distance sensor 4 exceeds the third threshold value T3 after sending the stop command to the robot controller 5.

これにより、人等の障害物との間の距離(接近距離L)が開き衝突の危険性が低くなった場合には、ロボット本体2の動作が通常となるように段階的に復旧させることができ、生産効率を向上することができる。   As a result, when the distance to the obstacle such as a person (approach distance L) is increased and the risk of collision is reduced, the robot body 2 can be restored in stages so that the operation becomes normal. Production efficiency can be improved.

また、距離センサ4が前記距離(接近距離L)を繰り返して検出するタイミングは、例えば図示しないセンサ制御装置の設定により変更可能に構成してもよい。また、距離センサ4の検出に用いる検出光の波長を、前記センサ制御装置の設定により変更可能に構成してもよい。   The timing at which the distance sensor 4 repeatedly detects the distance (approach distance L) may be configured to be changeable by setting of a sensor control device (not shown), for example. Moreover, you may comprise so that the wavelength of the detection light used for the detection of the distance sensor 4 can be changed with the setting of the said sensor control apparatus.

例えば、複数のロボットシステム1,1,・・・を運用する場合において、ロボットシステム1,1,・・・の間で距離センサ4の検出タイミングや、検出に用いる光の波長を互いに異ならせるように設定することで、それぞれのロボット本体2の距離センサ4が他の影響を受けずに人等の障害物との距離(接近距離L)を良好に検出することができる。   For example, when operating a plurality of robot systems 1, 1,..., The detection timing of the distance sensor 4 and the wavelength of light used for detection are different between the robot systems 1, 1,. By setting to, the distance sensor 4 of each robot body 2 can detect the distance (approach distance L) with an obstacle such as a person well without being affected by other influences.

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the above configuration can be modified as follows, for example.

上記の実施形態では、距離センサ4が、障害物の一例としての人と、ロボット本体2又はエンドエフェクタ3と、の間の距離Lを検出するものとしたが、障害物は人に限るものではなく、例えば工場内で走行する作業台車等としてもよい。   In the above embodiment, the distance sensor 4 detects the distance L between the person as an example of the obstacle and the robot main body 2 or the end effector 3, but the obstacle is not limited to the person. For example, it is good also as a work trolley etc. which drive | work in a factory.

上記の実施形態では、距離センサ4により検出された接近距離Lが第2閾値T2以下でありかつ第3閾値T3を上回る場合にはロボット本体2に退避動作を行わせるものとし、接近距離Lが第3閾値T3以下の場合にはロボット本体2を停止させるものとしたが、必ずしもこれに限るものではない。即ち、これに代えて、接近距離Lが第2閾値T2以下でありかつ第3閾値T3を上回る場合にはロボット本体2を停止させるものとし、接近距離Lが第3閾値T3以下の場合にはロボット本体2に退避動作を行わせるものとしてもよい。   In the above embodiment, when the approach distance L detected by the distance sensor 4 is equal to or smaller than the second threshold value T2 and exceeds the third threshold value T3, the robot body 2 is caused to perform a retreat operation, and the approach distance L is In the case of the third threshold value T3 or less, the robot body 2 is stopped. However, the present invention is not necessarily limited to this. That is, instead of this, the robot body 2 is stopped when the approach distance L is equal to or less than the second threshold value T2 and exceeds the third threshold value T3, and when the approach distance L is equal to or less than the third threshold value T3. It is good also as what makes the robot main body 2 perform retraction | saving operation | movement.

上記の実施形態では、距離センサ4は、投光部と受光部を備える光電センサであるものとしたが、センサの構成はこれに限るものではなく、例えばこれに代えて、超音波センサ等としてもよい。   In the above embodiment, the distance sensor 4 is a photoelectric sensor including a light projecting unit and a light receiving unit. However, the configuration of the sensor is not limited to this. For example, instead of this, an ultrasonic sensor or the like is used. Also good.

上記の実施形態では、空間判定部53は、ロボット本体2を退避動作させるときにロボット本体2及びエンドエフェクタ3を移動可能な位置を包括的に含む空間を第1判定空間S1と定めるものとしたが、これに限るものではない。即ち、これに代えて、ロボット本体2を退避動作させるときにロボット本体2及びエンドエフェクタ3を移動不能な位置を包括的に含む空間を第1判定空間と定めることとしてもよい。その場合、ロボットコントローラ5は、第2判定空間S2がこの第1判定空間と重ならない範囲で、ロボット本体2に退避動作を行わせるものとすればよい。   In the above embodiment, the space determination unit 53 defines the space that comprehensively includes the position where the robot body 2 and the end effector 3 can be moved when the robot body 2 is retracted as the first determination space S1. However, it is not limited to this. That is, instead of this, a space that comprehensively includes positions where the robot body 2 and the end effector 3 cannot move when the robot body 2 is retracted may be defined as the first determination space. In that case, the robot controller 5 may cause the robot body 2 to perform the retreat operation within a range where the second determination space S2 does not overlap with the first determination space.

上記の実施形態では、空間判定部53が第2判定空間S2を定める際に設定される代表点は、多関節アーム11の各関節と、エンドエフェクタ3と、のそれぞれに配置されるものとしたが、代表点の数や配置は任意であり、例えば、多関節アーム11を構成する複数のアームのそれぞれの中途部に複数個ずつ配置されるものとしてもよい。   In the above embodiment, the representative points set when the space determination unit 53 determines the second determination space S2 are arranged at each joint of the multi-joint arm 11 and the end effector 3, respectively. However, the number and arrangement of the representative points are arbitrary. For example, a plurality of representative points may be arranged in the middle of each of the plurality of arms constituting the multi-joint arm 11.

上記の実施形態では、停止指令に基づいてロボット本体2の動作を停止させた後に、距離センサ4の検出結果が第3閾値T3を上回った場合、ロボット本体2の停止が自動的に解除するように構成されている。しかしながら、検出された距離が第3閾値T3を上回るだけでなく、オペレータによる明示的な手動操作(例えば、復旧ボタンを押す操作)があった場合にのみ、ロボット本体2の停止を解除するように構成してもよい。低速動作の解除及び退避動作の解除についても同様に、手動の操作を条件としてもよい。   In the above-described embodiment, after the operation of the robot body 2 is stopped based on the stop command, if the detection result of the distance sensor 4 exceeds the third threshold value T3, the stop of the robot body 2 is automatically released. It is configured. However, not only the detected distance exceeds the third threshold T3 but also the stop of the robot body 2 is released only when there is an explicit manual operation (for example, an operation of pressing the recovery button) by the operator. It may be configured. Similarly, the release of the low-speed operation and the release of the retracting operation may be performed on the condition of manual operation.

低速動作指令に伴って通常の動作から低速動作に移行する過渡期において、ロボットコントローラ5の動作速度制御部58が、距離センサ4の検出結果の経時変化に基づいて、人等の障害物がロボット本体2又はエンドエフェクタ3に接近する速度が速いほど、ロボット本体2を急激に減速するように制御してもよい。   In the transition period in which the normal operation is shifted to the low-speed operation in accordance with the low-speed operation command, the operation speed control unit 58 of the robot controller 5 determines that an obstacle such as a person is a robot based on the change over time of the detection result of the distance sensor 4. The robot body 2 may be controlled to decelerate more rapidly as the speed of approaching the body 2 or the end effector 3 increases.

上記の実施形態では、衝突防止コントローラ8は、低速動作指令、退避動作指令及び停止指令の3つを送った状態から接近距離Lが徐々に増加した場合、図7のフローチャートに基づき、第3閾値T3を上回った時点で停止指令を解除し、第2閾値T2を上回った時点で退避動作指令を解除し、第1閾値T1を上回った時点で低速動作指令を解除する。しかしながら、このように接近距離Lに応じてロボット本体2の動作を段階的に復旧させることに代えて、例えば、接近距離Lが第1閾値T1を上回ったときに3つの指令を一度に解除するものとしてもよい。   In the above embodiment, when the approach distance L gradually increases from the state in which the low speed operation command, the retreat operation command, and the stop command are sent, the collision prevention controller 8 determines the third threshold value based on the flowchart of FIG. The stop command is canceled when it exceeds T3, the retreat operation command is canceled when it exceeds the second threshold T2, and the low-speed operation command is canceled when it exceeds the first threshold T1. However, instead of restoring the operation of the robot body 2 stepwise according to the approach distance L in this way, for example, when the approach distance L exceeds the first threshold value T1, the three commands are canceled at once. It may be a thing.

上記の実施形態では、ロボットコントローラ5は、退避動作指令を受信したものの退避動作が禁止されている場合(図8のステップS205、No)、又は、退避動作が空間的に不能と判断された場合(ステップS207、No)、退避動作を行わないがロボット本体2の作業を継続するように制御する。しかしながらこれに代えて、上記の場合にロボット本体2を停止させる制御を行うものとしてもよい。   In the above embodiment, the robot controller 5 receives the retracting operation command, but the retracting operation is prohibited (No in step S205 in FIG. 8), or the retracting operation is determined to be spatially impossible. (Step S207, No), the robot body 2 is controlled so as to continue the operation without performing the retreat operation. However, instead of this, control for stopping the robot body 2 in the above case may be performed.

複数のロボットシステム1同士が相互に通信して、それぞれの距離センサ4の検出タイミング及び検出光の波長を、互いの検出結果に影響を与えないように自動的に調整するように構成してもよい。   A plurality of robot systems 1 may communicate with each other and automatically adjust the detection timing of each distance sensor 4 and the wavelength of detection light so as not to affect the detection results of each other. Good.

上記の実施形態では、ロボット本体2に装着されるツールはエンドエフェクタ3であるものとしたが、これに限るものではない。例えば、ツールはロボット本体2の先端部以外の場所に装着されるものであってもよい。   In the above embodiment, the tool mounted on the robot body 2 is the end effector 3, but this is not a limitation. For example, the tool may be attached to a place other than the tip of the robot body 2.

上記の実施形態では、ロボット本体2として、1本の多関節アーム11を備える構成のものを例示したが(図1を参照)、本発明が適用されるロボット本体は、多関節アームを1本のみ有するロボット本体に限るものではなく、例えば2本の多関節アームを対で備えるロボット本体であってもよい。また、関節の数は単数であってもよい。例えば、アームが水平方向にしか回動しないロボットであっても本発明を適用することができる。   In the above embodiment, the robot body 2 is illustrated as having a structure including one articulated arm 11 (see FIG. 1), but the robot body to which the present invention is applied has one articulated arm. The robot main body is not limited to the robot main body having only two, and may be, for example, a robot main body having two articulated arms in pairs. Further, the number of joints may be singular. For example, the present invention can be applied even to a robot whose arm rotates only in the horizontal direction.

1 ロボットシステム
2 ロボット本体
3 エンドエフェクタ(ツール)
4 距離センサ(検出部)
5 ロボットコントローラ(制御部)
L 接近距離(距離)
T1 第1閾値
T2 第2閾値
T3 第3閾値
1 Robot system 2 Robot body 3 End effector (tool)
4 Distance sensor (detection unit)
5 Robot controller (control unit)
L Approach distance (distance)
T1 first threshold T2 second threshold T3 third threshold

Claims (10)

ロボット本体と、
前記ロボット本体の動作を制御し、作業を行わせる制御部と、
前記ロボット本体又はそれに装着されるツールの表面に取り付けられ、その表面に対して概ね法線方向に位置する障害物までの距離を検出可能な少なくとも1つの検出部と、
前記検出部の検出結果に応じて、前記障害物との衝突を回避するように前記ロボット本体を動作させるための指令を前記制御部に送る衝突防止制御部と、
を備え、
前記衝突防止制御部は、前記障害物の前記ロボット本体又は前記ツールに対する接近の程度を判定するための複数の閾値を記憶しており、
前記衝突防止制御部は、
前記検出部の検出結果が第1閾値以下である場合、前記検出部の検出結果が前記第1閾値を上回る場合よりも低速で前記ロボット本体の動作を行わせるための指令である低速動作指令を送り、
前記検出部の検出結果が前記第1閾値よりも小さい第2閾値以下である場合、前記ロボット本体を前記障害物から遠ざける方向に退避させつつ前記作業を継続させるための指令である退避動作指令、又は、前記ロボット本体の動作を停止させるための指令である停止指令、のうちの何れか一方を送り、
前記検出部の検出結果が前記第2閾値よりも小さい第3閾値以下である場合、前記退避動作指令又は前記停止指令のうちの何れか他方を送る
ことを特徴とするロボットシステム。
The robot body,
A control unit for controlling the operation of the robot body and performing work;
At least one detection unit that is attached to the surface of the robot body or a tool attached to the robot body and that can detect a distance to an obstacle located in a direction substantially normal to the surface;
In accordance with the detection result of the detection unit, a collision prevention control unit that sends a command for operating the robot body to avoid a collision with the obstacle to the control unit,
With
The collision prevention control unit stores a plurality of threshold values for determining the degree of approach of the obstacle to the robot body or the tool,
The collision prevention control unit
When the detection result of the detection unit is less than or equal to a first threshold value, a low-speed operation command that is a command for causing the robot body to operate at a lower speed than when the detection result of the detection unit exceeds the first threshold value. Send,
A retraction operation command that is a command for continuing the operation while retreating the robot main body in a direction away from the obstacle, when the detection result of the detection unit is equal to or smaller than a second threshold smaller than the first threshold; Or, any one of stop commands that are commands for stopping the operation of the robot body is sent,
When the detection result of the detection unit is equal to or smaller than a third threshold value that is smaller than the second threshold value, the robot system sends either the retraction operation command or the stop command.
請求項1に記載のロボットシステムであって、
前記衝突防止制御部は、前記制御部が備える演算部を用いて制御を行うことを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to claim 1,
The robot system according to claim 1, wherein the collision prevention control unit performs control using a calculation unit included in the control unit.
請求項1又は2に記載のロボットシステムであって、
前記ロボット本体を前記退避動作させるときに前記ロボット本体及び前記ツールを移動可能な、又は移動不能な空間を包括的に含む第1判定空間と、
前記ロボット本体又は前記ツールに設定された代表点を包含し、当該代表点とともに移動する第2判定空間と、
が定められており、
前記制御部は、前記第2判定空間が前記第1判定空間の中に含まれる範囲で、又は前記第2判定空間が前記第1判定空間と重ならない範囲で、前記ロボット本体に前記退避動作させることを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to claim 1 or 2,
A first determination space that comprehensively includes a space in which the robot body and the tool can be moved or cannot be moved when the robot body is retracted;
A second determination space that includes a representative point set in the robot body or the tool and moves together with the representative point;
Is established,
The control unit causes the robot body to perform the retreat operation in a range in which the second determination space is included in the first determination space or in a range in which the second determination space does not overlap the first determination space. A robot system characterized by this.
請求項1から3までの何れか一項に記載のロボットシステムであって、
前記制御部は、入力された動作プログラムに記述される1以上の動作ステップに従って前記ロボット本体を動作させることが可能に構成され、
前記動作プログラムには、前記退避動作を許可又は禁止する記述を含めることが可能に構成されており、
前記制御部は、前記退避動作を禁止する記述よりも後、かつ、前記退避動作を許可する記述よりも前にある前記動作ステップを実行する場合、前記ロボット本体の前記退避動作は行わないことを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 3, wherein
The control unit is configured to be able to operate the robot body according to one or more operation steps described in the input operation program,
The operation program is configured to include a description for permitting or prohibiting the save operation,
The controller does not perform the retraction operation of the robot body when the operation step is executed after the description prohibiting the retraction operation and before the description permitting the retraction operation. Characteristic robot system.
請求項1から4までの何れか一項に記載のロボットシステムであって、
前記制御部は、前記退避動作指令が解除された後に、過去に行われた前記退避動作による位置のズレを解消するように前記ロボット本体を動作させることを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 4, wherein
The controller is configured to operate the robot body so as to eliminate a positional shift caused by the retraction operation performed in the past after the retraction operation command is canceled.
請求項1から5までの何れか一項に記載のロボットシステムであって、
前記制御部は、前記ロボット本体を前記退避動作させる場合には、指定された前記ロボット本体の目標位置に対し、当該ロボット本体を前記障害物から遠ざける方向への補正値を加算して前記目標位置を更新し、この更新後の目標位置に到達するように前記ロボット本体を制御することを特徴とするロボットシステム。
A robot system according to any one of claims 1 to 5, wherein
The control unit adds a correction value in a direction in which the robot body is moved away from the obstacle to the target position of the designated robot body when the robot body is to be retracted. And the robot body is controlled to reach the updated target position.
請求項1から6までの何れか一項に記載のロボットシステムであって、
前記制御部は、前記検出部の検出結果の経時変化に基づいて、前記ロボット本体を退避動作させる速度を制御することを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 6, wherein
The control unit controls a speed at which the robot main body is retracted based on a change over time in the detection result of the detection unit.
請求項1から7までの何れか一項に記載のロボットシステムであって、
前記衝突防止制御部は、前記第1閾値より小さい値である1つ又は複数の更なる閾値を記憶しており、
前記制御部は、
前記検出部の検出結果がより小さい前記閾値を下回るほど、前記ロボット本体の動作の速度がより低速となるように、前記ロボット本体を制御することを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 7,
The collision prevention control unit stores one or more additional threshold values that are smaller than the first threshold value,
The controller is
The robot system is characterized in that the robot body is controlled such that the lower the detection result of the detection unit is, the lower the threshold value, the slower the operation speed of the robot body.
請求項1から8までの何れか一項に記載のロボットシステムであって、
前記衝突防止制御部は、
前記低速動作指令を送った後に、前記検出部の検出結果が前記第1閾値を上回った場合に、当該低速動作指令を解除し、
前記退避動作指令又は前記停止指令のうちの何れか一方を送った後に、前記検出部の検出結果が前記第2閾値を上回った場合に、当該一方の指令を解除し、
前記退避動作指令又は前記停止指令のうちの何れか他方を送った後に、前記検出部の検出結果が前記第3閾値を上回った場合に、当該他方の指令を解除することを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 8,
The collision prevention control unit
After sending the low speed operation command, if the detection result of the detection unit exceeds the first threshold, cancel the low speed operation command,
After sending one of the retreat operation command or the stop command, when the detection result of the detection unit exceeds the second threshold, cancel the one command,
A robot system that cancels the other command when the detection result of the detection unit exceeds the third threshold value after sending either one of the retreat operation command or the stop command. .
請求項1から9までの何れか一項に記載のロボットシステムであって、
前記検出部が前記距離を繰り返して検出するタイミング、又は、前記検出部の検出に用いる検出光の波長を変更可能に構成されていることを特徴とするロボットシステム。
The robot system according to any one of claims 1 to 9,
A robot system configured to be able to change a timing at which the detection unit repeatedly detects the distance or a wavelength of detection light used for detection by the detection unit.
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