WO2022196010A1 - 制御装置、制御システム、制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

制御部は、動作軌道情報に基づいてロボットの動作を制御する。検知部は、ロボットの位置及び人の位置を検知する。判定部は、ロボットの位置と人の位置との間の第１距離が第１所定距離よりも短いか否かを判定する。予測部は、ロボットの位置に基づいてロボットの将来の位置を予測し、かつ、人の位置に基づいて人の将来の位置を予測する。変更部は、ロボットの将来の位置と人の将来の位置との間の第２距離が第２所定距離よりも短い場合、第２距離が第２所定距離以上となるように動作軌道情報を変更する。制御部は、第１距離が第１所定距離よりも短い場合、動作軌道情報の変更の有無にかかわらず、ロボットの動作の停止又は減速を行う。制御部は、第１距離が第１所定距離以上であり、かつ、動作軌道情報が変更された場合、変更後の動作軌道情報に基づいてロボットの動作を制御する。

Description

制御装置、制御システム、制御方法及びプログラム

　本発明は、制御システム、制御装置、制御方法及びプログラムに関する。

　産業ロボットや協働ロボット等のロボットと人が共存、協働する場合、安全センサなどを用いてロボットと人との間に安全距離を確保するケースと、ロボットの速度制限を確保するケースとがある。安全認証の要求を満たすために、いずれのケースでも、ロボットの近傍に人が近づくとロボットの動作が制限されるため、システムの可動率や生産性が低下する。特許文献１には、人の位置が所定半径内と判断されたときに、ロボットの動作を停止することが開示されている。特許文献２には、ロボットが将来的に人間に接触する可能性の有無を判定し、接触の可能性が有る場合、ロボットの軌道を変更することが開示されている。

特開２０１４－８５６２号公報 特開２０２０－４６７７９号公報

　従来、人とロボットとの位置が近い場合にロボットの動作を停止することが行われているが、ロボットの動作の停止が頻繁に発生すると、ロボットの動作効率が低下する可能性がある。また、従来、ロボットが将来的に人に接触する可能性が有る場合、ロボットの軌道を変更することが行われているが、この場合、ロボットの軌道を変更した後の安全性が確保されていない。また、機械学習ベースの制御のみの場合、安全基準を満たすことが難しい。

　本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、安全性及びロボットの動作効率を両立することが可能な技術を提供することにある。

　本発明の一観点に係る制御装置は、ロボットの動作軌道を示す動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作を制御する制御部と、検知部により検知された前記ロボットの位置と人の位置との間の第１距離が第１所定距離よりも短いか否かを判定する判定部と、前記ロボットの位置に基づいて前記ロボットの将来の位置を予測し、かつ、前記人の位置に基づいて前記人の将来の位置を予測する予測部と、前記ロボットの将来の位置と前記人の将来の位置との間の第２距離が第２所定距離よりも短いか否かを判定し、前記第２距離が前記第２所定距離よりも短い場合、前記第２距離が前記第２所定距離以上となるように前記動作軌道情報を変更する変更部と、を備え、前記制御部は、前記第１距離が前記第１所定距離よりも短い場合、前記動作軌道情報の変更の有無にかかわらず、前記ロボットの動作の停止又は減速を行い、又は、前記第１距離が前記第１所定距離以上であり、かつ、前記動作軌道情報が変更された場合、変更後の前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作を制御する。

　制御部は、第１距離が第１所定距離よりも短い場合、動作軌道情報の変更の有無にかかわらず、ロボットの動作の停止又は減速を行う。このように、制御部は、変更後の動作軌道情報に基づくロボットの動作の制御よりもロボットの動作の停止又は減速を優先する。第１距離が第１所定距離よりも短い場合にロボットの動作の停止又は減速を行うことで、ロボットと人との衝突や接触を回避することができる。制御部は、第１距離が第１所定距離以上であり、かつ、動作軌道情報が変更された場合、変更後の動作軌道情報に基づいてロボットの動作を制御する。変更後の動作軌道情報に基づいてロボットの動作を制御することで、将来におけるロボットと人との衝突や接触を回避することができ、将来におけるロボットの動作の停止や減速を抑制することができる。上記制御装置によれば、ロボットの位置と人の位置との位置関係に基づくロボットの動作の停止又は減速と、変更後の動作軌道情報に基づくロボットの動作の制御とを並行することで、安全性を確保しつつ、ロボットの動作効率を向上することができる。したがって、安全性及びロボットの動作効率を両立することができる。

　上記一観点に係る制御装置であって、前記検知部は、規則的又は不規則的な間隔で前記ロボットの位置及び前記人の位置を検知し、前記判定部は、前記ロボットの位置及び前記人の位置が検知されるごとに、前記第１距離が前記第１所定距離よりも短いか否かを判定し、前記予測部は、前記ロボットの位置及び前記人の位置が検知されるごとに、前記ロボットの将来の位置及び前記人の将来の位置を予測する。検知部が、規則的又は不規則的な間隔でロボットの位置及び人の位置を検知することにより、判定部は、経時的に第１距離が第１所定距離よりも短いか否かを判定することでき、予測部は、経時的にロボットの将来の位置及び人の将来の位置を予測することができる。したがって、ロボットの位置の経時的変化及び人の位置の経時的変化に応じて、ロボットと人との衝突や接触を回避することができ、将来におけるロボットと人との衝突や接触を回避することができる。

　上記一観点に係る制御装置であって、前記判定部は、前記第１距離が前記第１所定距離以上である場合、前記制御部に第１信号を送信し、前記制御部は、前記ロボットの動作の停止を行った後に前記第１信号を受信し、かつ、前記第１信号を受信した後に前記動作軌道情報が変更された場合、前記ロボットの動作を再開し、前記第１信号を受信した後に変更された前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作の制御を行い、又は、前記ロボットの動作の減速を行った後に前記第１信号を受信し、かつ、前記第１信号を受信した後に前記動作軌道情報が変更された場合、前記ロボットの動作速度を減速前の速度に戻し、前記第１信号を受信した後に変更された前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作の制御を行う。制御部は、ロボットの動作の停止又は減速を行った後であって第１信号を受信する前においては、動作軌道情報が変更されても、変更後の動作軌道情報に基づくロボットの動作の制御を行わない。このような制御により、変更後の動作軌道情報に基づくロボットの動作よりもロボットの動作の停止又は減速を優先させることで、安全性を向上することができる。

　上記一観点に係る制御装置であって、前記判定部は、前記第１距離が前記第１所定距離よりも短い場合、前記変更部に第２信号を送信し、かつ、前記変更部に前記第２信号を送信した後に検知された前記ロボットの位置と人の位置との間の第３距離が前記第１所定距離よりも短いか否かを判定し、前記第３距離が前記第１所定距離以上である場合、前記変更部に第３信号を送信し、前記変更部は、前記第２信号を受信した後から前記第３信号を受信するまで、前記動作軌道情報を変更しない。変更部は、第２信号を受信した後から第３信号を受信するまで、動作軌道情報を変更しない。従って、変更部が第２信号を受信した後から第３信号を受信するまでの間に、ロボットの将来の位置と人の将来の位置との間の最短距離が第２所定距離よりも短くなったとしても、変更部は動作軌道情報を変更しない。このような制御により、変更後の動作軌道情報に基づくロボットの動作よりもロボットの動作の停止又は減速を優先させることで、安全性を向上することができる。

　上記一観点に係る制御装置であって、前記判定部は、前記第１距離が前記第１所定距離以上である場合、前記制御部に第４信号を送信し、前記制御部は、前記ロボットの動作の停止を行った後に前記第４信号を受信し、かつ、前記動作軌道情報が変更されていない場合、前記ロボットの動作を再開し、前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作の制御を行い、又は、前記ロボットの動作速度を下げた後に前記第４信号を受信し、かつ、前記動作軌道情報が変更されていない場合、前記ロボットの動作速度を元に戻し、前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作の制御を行う。ロボットの動作の停止又は減速を行うことにより、ロボットと人との衝突や接触が回避できた場合、ロボットの動作を再開することで、制御装置の安全性を確保しつつ、ロボットの動作効率を向上することができる。

　上記一観点に係る制御装置であって、前記予測部は、前記ロボットの複数の位置に基づいて前記ロボットの将来の位置を予測する。上記一観点に係る制御装置であって、前記予測部は、前記ロボットの位置及び前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの将来の位置を予測する。上記一観点に係る制御装置であって、前記予測部は、前記ロボットの複数の位置及び前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの将来の位置を予測する。これにより、ロボットの将来の位置の予測精度が向上する。上記一観点に係る制御装置であって、前記予測部は、前記人の複数の位置に基づいて前記人の将来の位置を予測する。これにより、人の将来の位置の予測精度が向上する。前記予測部は、機械学習により、前記ロボットの将来の位置及び前記人の将来の位置を予測する。これにより、ロボットの将来の位置及び人の将来の位置の予測精度が向上する。

　本発明は、上記処理の少なくとも一部を行う制御システム、上記処理の少なくとも一部を含む制御方法、又は、かかる方法を実現するためのプログラムやそのプログラムを非一時的に記録した記録媒体として捉えることもできる。なお、上記手段および処理の各々は可能な限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

　本発明によれば、安全性及びロボットの動作効率を両立することが可能な技術を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る制御システムの概略構成図である。 図２は、本実施形態に係る制御装置のブロック構成図である。 図３は、本実施形態に係る制御システムの処理フローを説明するフローチャートである。 図４は、本実施形態に係る制御装置のブロック構成図である。

　＜適用例＞
　図１は、本実施形態に係る制御システムの概略構成図である。図１の制御システムでは、ロボット１と人（作業者）１０とが共存する環境下、例えば、工場等の生産現場において、人１０の動きを把握してロボット１を制御している。図１のロボット１は、垂直多関節ロボットであり、ベース１１と、ベース１１に連結されたアーム１２とを有する。ロボット１は、垂直多関節ロボットに限定されず、水平多関節ロボット等の他の方式を採用したロボットであってもよい。アーム１２の先端には、対象物を把持するエンドエフェクタ（ハンド）が取り付けられている。更に、ロボット１は、アーム１２を動作させるためのサーボモータを有する。

　制御システムは、ロボット１と、ロボットコントローラ２と、ロボットコントローラ２に動作指示信号及び動作軌道情報を送信する制御装置３と、規則的又は不規則的な間隔でロボット１の位置及び人１０の位置を検知する検知部としてのセンサ４と、を備える。ロボットコントローラ２は、動作軌道情報に基づいてロボット１の動作を制御する。ロボットコントローラ２は、制御部の一例である。動作軌道情報は、ロボット１の動作軌道を示す情報であり、例えば、ロボット１のアーム１２の動作の始点、終点、始点から終点までの経路（パス）、始点と終点との間の中間点等の情報を含む。また、ロボットコントローラ２は、制御装置３からの動作指示信号に従って、ロボット１の動作の開始、停止、減速及び加速を制御する。動作指示信号は、ロボット１の動作開始及び動作停止の指示や、ロボット１の動作速度の減少及び増加の指示などの信号を含む。

　センサ４は、ロボット１の位置及び人１０の位置を検知し、検知結果を制御装置３に送る。センサ４は、対象物までの距離を測定する距離測定センサである。センサ４として、ＲＡＤＡＲ（Radio Detection and Ranging）、ＬｉＤＡＲ（light detection and ranging）又は３次元カメラを用いてもよい。また、センサ４は、ＲＡＤＡＲ、ＬｉＤＡＲ及び３次元カメラのうちの少なくとも２つを組み合わせたセンサシステムであってもよい。ロボット１の位置は、センサ４の検知範囲における相対位置であってもよい。ロボット１の位置は、ロボット１の各部位の位置であってもよい。例えば、ロボット１の位置は、アーム１２の先端の位置、アーム１２の先端に取り付けられたエンドエフェクタの位置、又は、ベース１１の位置であってもよい。人１０の位置は、センサ４の検知範囲における相対位置であってもよい。人１０の位置は、人１０の各部位の位置であってもよい。例えば、人１０の位置は、人１０の手の位置、足の位置、又は、頭の位置であってもよい。

　制御装置３は、安全判定部３１と、予測処理部３２と、軌道計画部３３とを有する。安全判定部３１は、ロボット１の位置と人１０の位置との間の距離（第１距離）が第１所定距離よりも短い否かを判定する。安全判定部３１は、ロボット１の位置と人１０の位置との間の距離が第１所定距離以上である場合、ロボットコントローラ２にロボット１の動作開始の指示信号を送信する。ロボット１に電源が投入れた直後等のロボット１の動作開始前である場合、ロボットコントローラ２は、ロボット１の動作開始の指示信号を受信すると、動作軌道情報に基づいてロボット１の動作を制御する。安全判定部３１又は軌道計画部３３が、ロボットコントローラ２に動作軌道情報を送信し、ロボットコントローラ２は、受信した動作軌道情報をロボットコントローラ２の記憶部に記憶してもよい。動作軌道情報は、ロボットコントローラ２の記憶部に予め記憶されていてもよい。第１所定距離は、任意に設定可能な距離であり、ロボット１の可動領域におけるロボット１の中心位置からの最大距離であってもよいし、ロボット１の可動領域よりも大きい領域におけるロボット１の中心位置からの最大距離であってもよい。

　安全判定部３１は、ロボット１の位置と人１０の位置との間の距離が第１所定距離よりも短い場合、ロボットコントローラ２にロボット１の動作停止の指示信号（以下、停止信号と表記する）又はロボット１の動作減速の指示信号（以下、減速信号と表記する）を送信する。ロボットコントローラ２は、動作軌道情報に基づくロボット１の動作の制御を開始した後に、停止信号を受信した場合、ロボット１の動作の停止を行う。ロボットコントローラ２は、動作軌道情報に基づくロボット１の動作の制御を開始した後に、減速信号を受信した場合、ロボット１の動作の減速を行う。停止信号及び減速信号は、第１信号の一例である。

　予測処理部３２は、センサ４により検知されたロボット１の位置に基づいてロボット１の将来の位置を予測する。ロボット１の将来の位置は、現時刻から所定時間後のロボット１の位置である。予測処理部３２は、センサ４により検知された人１０の位置に基づいて人１０の将来の位置を予測する。人１０の将来の位置は、現時刻から所定時間後の人１０の位置である。

　軌道計画部３３は、ロボット１の将来の位置及び人１０の将来の位置に基づいて将来におけるロボット１と人１０との位置関係を判定し、判定結果に基づいて動作軌道情報を変更するか否かを決定する。軌道計画部３３は、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の距離（第２距離）が第２所定距離よりも短いか否かを判定する。軌道計画部３３は、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の距離が第２所定距離よりも短い場合、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の距離が第２所定距離以上となるように動作軌道情報を変更する。軌道計画部３３は、変更部の一例である。第２所定距離は、任意に設定可能な距離であり、ロボット１の可動領域におけるロボット１の中心位置からの最大距離であってもよいし、ロボット１の可動領域よりも大きい領域におけるロボット１の中心位置からの最大距離であってもよい。第１所定距離と第２所定距離とが同じ距離であってもよいし、第１所定距離と第２所定距離とが異なる距離であってもよい。軌道計画部３３は、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の距離が第２所定距離以上である場合、動作軌道情報を変更しない。

　ロボットコントローラ２は、安全判定部３１から停止信号を受信した場合、動作軌道情報の変更の有無にかかわらず、ロボット１の動作の停止を行う。また、ロボットコントローラ２は、安全判定部３１から減速信号を受信した場合、動作軌道情報の変更の有無にかかわらず、ロボット１の減速を行う。ロボットコントローラ２は、動作軌道情報が変更されていても、停止信号又は減速信号に応じてロボット１の動作の停止又は減速を行う。このように、ロボットコントローラ２は、変更後の動作軌道情報に基づくロボット１の動作の制御よりもロボット１の動作の停止又は減速を優先する。ロボットコントローラ２が停止信号又は減速信号に応じてロボット１の動作の停止又は減速を行うことで、ロボット１と人１０との衝突や接触を回避することができる。また、センサ４が規則的又は不規則的な間隔でロボット１の位置及び人１０の位置を検知することで、ロボット１の位置の経時的変化及び人１０の位置の経時的変化に応じて、ロボット１と人１０との衝突や接触を回避することができる。

　ロボットコントローラ２は、安全判定部３１から停止信号又は減速信号を受信しておらず、かつ、動作軌道情報が変更された場合、変更後の動作軌道情報に基づいてロボット１の動作を制御する。すなわち、ロボットコントローラ２は、ロボット１の位置と人１０の位置との間の距離が第１所定距離以上であり、かつ、動作軌道情報が変更された場合、変更後の動作軌道情報に基づいてロボット１の動作を制御する。ロボットコントローラ２が変更後の動作軌道情報に基づいてロボット１の動作を制御することで、将来におけるロボット１と人１０との衝突や接触を回避することができる。また、センサ４が規則的又は不規則的な間隔でロボット１の位置及び人１０の位置を検知することで、ロボット１の位置の経時的変化及び人１０の位置の経時的変化に応じて、将来におけるロボット１と人１０との衝突や接触を回避することができる。

　制御装置３を備える制御システムによれば、ロボット１の位置と人１０の位置との位置関係に基づくロボット１の動作の停止又は減速と、変更後の動作軌道情報に基づくロボット１の動作の制御とを並行することで、安全性を確保しつつ、ロボット１の動作効率を向上することができる。したがって、安全性及びロボット１の動作効率を両立することができる。また、機械学習ベースの制御のみの場合と比較して、安全基準を満たすことが容易になる。そのため、制御装置３や制御システムの安全認証が容易となり、高度制御技術をロボット１と人１０との共存・協調の場面に応用できるようになる。

　図１に示す構成例では、ロボットコントローラ２と制御装置３とが別体となっているが、ロボットコントローラ２と制御装置３とが一体となっていてもよい。ロボットコントローラ２に制御装置３の機能を組み込んでもよいし、制御装置３にロボットコントローラ２の機能を組み込んでもよい。

　＜システム構成＞
　図１及び図２を参照して、制御システムを説明する。制御システム全体のうちの安全システムに関わる部分を安全関連部といい、安全システム以外の部分を非安全関連部という。本実施形態では、主に安全判定部３１が、安全関連部５として機能し、主に予測処理部３２及び軌道計画部３３が非安全関連部６として機能する。

　安全判定部３１は、処理部３１１、メモリ３１２及び出力部３１３を有する。処理部３１１は、メモリ３１２に格納されたプログラムを読み出して、安全判定部３１の各部の制御、信号処理、演算処理などを行う。また、処理部３１１は、センサ４から受信する検知結果を処理して、メモリ３１２に記憶する。処理部３１１は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサ、ＲＡＭ、不揮発性の記憶装置（例えばＲＯＭ、フラッシュメモリなど）などを有するコンピュータにより構成してもよい。コンピュータの形態は問わない。処理部３１１が提供する機能の全部又は一部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。メモリ３１２は、処理部３１１が処理を行うために必要なデータを記憶する。メモリ３１２は、ＲＡＭ、不揮発性の記憶装置などであってもよい。出力部３１３は、処理部３１１により生成された信号をロボットコントローラ２に出力する。

　安全判定部３１は、ロボット１の位置及び人１０の位置に基づいてロボット１と人１０との位置関係を判定する。安全判定部３１は、センサ４から検知結果を受信するごとに、ロボット１と人１０との位置関係を判定する。すなわち、安全判定部３１は、ロボット１の位置及び人１０の位置が検知されるごとに、ロボット１の位置と人１０の位置との間の距離が第１所定距離よりも短い否かを判定する。したがって、安全判定部３１は、経時的にロボット１の位置と人１０の位置との間の距離が第１所定距離よりも短い否かを判定する。安全判定部３１は、判定結果に基づいて停止信号又は減速信号を生成し、ロボットコントローラ２に停止信号又は減速信号を送信する。

　予測処理部３２は、処理部３２１、メモリ３２２及び出力部３２３を有する。処理部３２１は、メモリ３２２に格納されたプログラムを読み出して、予測処理部３２の各部の制御、信号処理、演算処理などを行う。また、処理部３２１は、センサ４から受信する検知結果を処理して、メモリ３２２に記憶する。処理部３２１は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサ、ＲＡＭ、不揮発性の記憶装置などを有するコンピュータにより構成してもよい。コンピュータの形態は問わない。処理部３２１が提供する機能の全部又は一部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。メモリ３２２は、処理部３２１が処理を行うために必要なデータを記憶する。メモリ３２２は、ＲＡＭ、不揮発性の記憶装置などであってもよい。出力部３２３は、処理部３２１により生成された信号を軌道計画部３３に出力する。

　予測処理部３２は、ロボット１の位置に基づいてロボット１の将来の位置を予測し、人１０の位置に基づいて人１０の将来の位置を予測する。予測処理部３２は、ロボット１の位置及び人１０の位置が検知されるごとに、ロボット１の将来の位置及び人１０の将来の位置を予測する。したがって、予測処理部３２は、経時的にロボット１の将来の位置及び人１０の将来の位置を予測する。予測処理部３２は、ＡＩ（人工知能）を利用した機械学習により、ロボット１の将来の位置及び人１０の将来の位置を予測してもよい。予測処理部３２は、ロボット１の位置が検知されるごとにロボット１の位置をメモリ３２２や他の記憶装置に蓄積し、ロボット１の複数の位置に基づいてロボット１の将来の位置を予測してもよい。予測処理部３２は、ロボット１の位置及び動作軌道情報に基づいてロボット１の将来の位置を予測してもよい。予測処理部３２は、ロボット１の複数の位置及び動作軌道情報に基づいてロボット１の将来の位置を予測してもよい。これらにより、ロボット１の将来の位置の予測精度が向上する。予測処理部３２は、人１０の位置が検知されるごとに人１０の位置をメモリ３２２や他の記憶装置に蓄積し、人１０の複数の位置に基づいて人１０の将来の位置を予測してもよい。これらにより、人１０の将来の位置の予測精度が向上する。予測処理部３２は、軌道計画部３３にロボット１の将来の位置及び人１０の将来の位置を含む信号を生成し、軌道計画部３３に送信する。

　軌道計画部３３は、処理部３３１、メモリ３３２及び出力部３３３を有する。処理部３３１は、メモリ３３２に格納されたプログラムを読み出して、軌道計画部３３の各部の制御、信号処理、演算処理などを行う。また、処理部３３１は、予測処理部３２から受信する信号を処理して、メモリ３３２に記憶する。処理部３３１は、例えば、ＣＰＵなどのプロセッサ、ＲＡＭ、不揮発性の記憶装置などを有するコンピュータにより構成してもよい。コンピュータの形態は問わない。処理部３３１が提供する機能の全部又は一部をＡＳＩＣやＦＰＧＡのような回路で構成してもよい。メモリ３３２は、処理部３３１が処理を行うために必要なデータを記憶する。メモリ３３２は、ＲＡＭ、不揮発性の記憶装置などであってもよい。出力部３３３は、処理部３３１により生成された信号や所定の情報をロボットコントローラ２に出力する。

　軌道計画部３３は、ロボット１の将来の位置及び人１０の将来の位置に基づいて将来におけるロボット１と人１０との位置関係を判定し、判定結果に基づいて動作軌道情報を変更するか否かを決定する。軌道計画部３３は、動作軌道情報を変更した場合、変更後の動作軌道情報をロボットコントローラ２に送信する。ロボットコントローラ２は、変更後の動作軌道情報を受信し、ロボットコントローラ２の記憶部に変更後の動作軌道情報を記憶する。

　上記では、ロボットコントローラ２の記憶部に動作軌道情報及び変更後の動作軌道情報を記憶する例を示しているが、この例に限定されない。ロボットコントローラ２に接続された外部記憶装置に動作軌道情報及び変更後の動作軌道情報を記憶してもよい。ロボットコントローラ２は、外部記憶装置から動作軌道情報を取得してもよい。軌道計画部３３は、動作軌道情報を変更した場合、変更後の動作軌道情報を外部記憶装置に記憶し、ロボットコントローラ２に動作軌道情報を変更したことを示す信号を送信してもよい。ロボットコントローラ２は、動作軌道情報を変更したことを示す信号を受信した場合、外部記憶装置から変更後の動作軌道情報を取得してもよい。

　図３のフローチャートに沿って、制御システムの処理の流れを説明する。図３のフローチャートでは、安全関連部５（安全判定部３１）がステップＳ１０２～Ｓ１０４の処理を行い、非安全関連部６（予測処理部３２、軌道計画部３３）がステップＳ１０５～Ｓ１０９の処理を行う。

　センサ４は、ロボット１の位置及び人１０の位置を検知し、検知結果を安全判定部３１及び予測処理部３２に送信する（ステップＳ１０１）。安全判定部３１は、センサ４から検知結果を受信すると、ロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離を算出する（ステップＳ１０２）。安全判定部３１は、ロボット１の各部位の位置と人１０の各部位の位置との間の距離をそれぞれ算出し、算出した複数の距離のうちの最短距離をロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離と決定する。安全関連部５（安全判定部３１）は、ロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離が第１所定距離よりも短いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

　安全判定部３１は、ロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離が第１所定距離よりも短い場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ロボットコントローラ２に停止信号又は減速信号を送信する（ステップＳ１０４）。ロボットコントローラ２は、停止信号を受信した場合、ロボット１の動作の停止を行い、減速信号を受信した場合、ロボット１の動作の減速を行う。安全判定部３１は、ロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離が第１所定距離以上である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ロボットコントローラ２に停止信号及び減速信号を送信しない。安全判定部３１がセンサ４から検知結果を受信するごとに、ステップＳ１０２～Ｓ１０４の処理が実行される。

　予測処理部３２は、センサ４からの検知結果を受信すると、ロボット１の将来の位置及び人１０の将来の位置を予測する（ステップＳ１０５）。予測処理部３２は、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の最短距離を算出する（ステップＳ１０６）。換言すれば、予測処理部３２は、将来におけるロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離を算出する。予測処理部３２は、ロボット１の各部位の将来の位置と人１０の各部位の将来の位置との間の距離をそれぞれ算出し、算出した複数の距離のうちの最短距離をロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の最短距離と決定する。軌道計画部３３は、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の最短距離が第２所定距離よりも短いか否かを判定する（ステップＳ１０７）。

　軌道計画部３３は、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の最短距離が第２所定距離よりも短い場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の距離が第２所定距離以上となるように動作軌道情報を変更する（ステップＳ１０８）。軌道計画部３３は、変更後の動作軌道情報をロボットコントローラ２に送信する（ステップＳ１０９）。ロボットコントローラ２は、停止信号又は減速信号を受信しておらず、かつ、動作軌道情報が変更されている場合、変更後の動作軌道情報に基づいてロボット１の動作を制御する。軌道計画部３３は、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の最短距離が第２所定距離以上である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、動作軌道情報を変更しない。予測処理部３２がセンサ４から検知結果を受信するごとに、ステップＳ１０５～Ｓ１０９の処理が実行される。

　ロボットコントローラ２は、停止信号を受信した場合、動作軌道情報の変更の有無にかかわらず、ロボット１の動作の停止を行い、減速信号を受信した場合、動作軌道情報の変更の有無にかかわらず、ロボット１の動作の減速を行う。このように、ロボットコントローラ２は、変更後の動作軌道情報に基づくロボット１の動作の制御よりもロボット１の動作の停止又は減速を優先する。すなわち、制御システムにおいて、安全関連部５の優先度を非安全関連部６の優先度よりも高く設定し、高優先度の安全関連部５による処理と、非安全関連部６による処理とを並行して行う。安全関連部５の優先度を非安全関連部６の優先度よりも高く設定する第１の方法及び第２の方法について説明する。

　（第１の方法）
　第１の方法は、ロボット１の動作の停止又は減速が行われた場合、ロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離が第１所定距離以上になるまで、ロボットコントローラ２が軌道計画部３３による動作軌道情報の変更を無視する処理である。安全判定部３１は、ロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離が第１所定距離以上である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、ロボットコントローラ２に第１安全信号を送信する。第１安全信号は、第１信号の一例である。ロボットコントローラ２は、停止信号を受信したことによりロボット１の動作の停止を行った後に第１安全信号を受信し、かつ、第１安全信号を受信した後に動作軌道情報が変更された場合、ロボット１の動作を再開する。そして、ロボットコントローラ２は、第１安全信号を受信した後に変更された動作軌道情報に基づいてロボット１の動作の制御を行う。ロボットコントローラ２は、減速信号を受信したことによりロボット１の動作の減速を行った後に第１安全信号を受信し、かつ、第１安全信号を受信した後に動作軌道情報が変更された場合、ロボット１の動作速度を減速前の速度に戻す。そして、ロボットコントローラ２は、第１安全信号を受信した後に変更された動作軌道情報に基づいてロボット１の動作の制御を行う。

　ロボットコントローラ２は、ロボット１の動作の停止を行った後であって第１安全信号を受信する前においては、動作軌道情報が変更されても、変更後の動作軌道情報に基づくロボット１の動作の制御を行わない。ロボットコントローラ２は、ロボット１の動作の減速を行った後であって第１安全信号を受信する前においては、動作軌道情報が変更されても、変更後の動作軌道情報に基づくロボット１の動作の制御を行わない。このように、安全関連部５の優先度を非安全関連部６の優先度よりも高く設定することで、制御システムの安全性を向上することができる。

　（第２の方法）
　第２の方法は、ロボット１の動作の停止又は減速が行われた場合、ロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離が第１所定距離以上になるまで、軌道計画部３３が動作軌道情報の変更を中断する処理である。安全判定部３１は、ロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離（第１距離）が第１所定距離よりも短い場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、軌道計画部３３に危険信号を送信する。危険信号は、第２信号の一例である。安全判定部３１は、軌道計画部３３に危険信号を送信した後にセンサ４により検知されたロボット１の位置と人１０の位置との間の距離（第３距離）が第１所定距離よりも短いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。安全判定部３１は、ロボット１の位置と人１０の位置との間の距離（第３距離）が第１所定距離以上である場合、軌道計画部３３に変更信号を送信する。変更信号は、第３信号の一例である。軌道計画部３３は、危険信号を受信した後から変更信号を受信するまで、動作軌道情報を変更しない。従って、軌道計画部３３が危険信号を受信した後から変更信号を受信するまでの間に、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の最短距離が第２所定距離よりも短くなったとしても、軌道計画部３３は動作軌道情報を変更しない。このように、安全関連部５の優先度を非安全関連部６の優先度よりも高く設定することで、制御システムの安全性を向上することができる。

　センサ４は、規則的又は不規則的な間隔でロボット１の位置及び人１０の位置を検知している。安全判定部３１が、ロボットコントローラ２に停止信号又は減速信号を送信した後に、センサ４から検知結果を受信する場合について説明する。安全判定部３１は、ロボットコントローラ２に停止信号又は減速信号を送信した後にセンサ４から検知結果を受信すると、ロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離を算出する（ステップＳ１０２）。安全判定部３１は、ロボットコントローラ２に停止信号又は減速信号を送信した後にセンサ４により検知されたロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離が第１所定距離よりも短いか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

　安全判定部３１は、ロボットコントローラ２に停止信号又は減速信号を送信した後にセンサ４により検知されたロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離が第１所定距離以上である場合、ロボットコントローラ２に第２安全信号を送信する。第２安全信号は、第４信号の一例である。ロボットコントローラ２は、停止信号を受信したことによりロボット１の動作の停止を行った後に、第２安全信号を受信し、かつ、動作軌道情報が変更されていない場合、ロボット１の動作を再開して動作軌道情報に基づいてロボット１の制御を行う。ロボット１の動作の停止を行うことにより、ロボット１と人１０との衝突や接触が回避できた場合、ロボット１の動作を再開することで、制御システムの安全性を確保しつつ、ロボット１の動作効率を向上することができる。

　ロボットコントローラ２は、減速信号を受信したことによりロボット１の動作の減速を行った後に、第２安全信号を受信し、かつ、動作軌道情報が変更されていない場合、ロボット１の動作速度を減速前の速度に戻して動作軌道情報に基づいてロボット１の制御を行う。ロボット１の動作の減速を行うことにより、ロボット１と人１０との衝突や接触が回避できた場合、ロボット１の動作速度を減速前の速度に戻すことで、制御システムの安全性を確保しつつ、ロボット１の動作効率を向上することができる。

　図３のフローチャートでは、ロボット１の位置と人１０の位置との間の最短距離を用いて、安全関連部５が判定を行う例を示しているが、この例に限定されない。例えば、ロボット１の位置と人１０の位置との間の最長距離を用いて、安全関連部５が判定を行ってもよい。また、図３のフローチャートでは、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の最短距離を用いて、非安全関連部６が判定を行う例を示しているが、この例に限定されない。例えば、ロボット１の将来の位置と人１０の将来の位置との間の最長距離を用いて、非安全関連部６が判定を行ってもよい。

　上記では、予測処理部３２が、ロボット１の将来の位置を予測し、かつ、人１０の将来の位置を予測する構成であるが、この構成に限定されない。図４に示すように、第１予測処理部３２Ａが、ロボット１の将来の位置を予測し、第２予測処理部３２Ｂが、人１０の将来の位置を予測してもよい。予測処理部３２Ａは、処理部３２１Ａ、メモリ３２２Ａ及び出力部３２３Ａを有する。処理部３２１Ａ、メモリ３２２Ａ及び出力部３２３Ａの構成などは、処理部３２１、メモリ３２２及び出力部３２３と同様である。予測処理部３２Ｂは、処理部３２１Ｂ、メモリ３２２Ｂ及び出力部３２３Ｂを有する。処理部３２１Ｂ、メモリ３２２Ｂ及び出力部３２３Ｂの構成などは、処理部３２１、メモリ３２２及び出力部３２３と同様である。

　センサ４は、ロボット１の位置及び人１０の位置を検知し、検知結果を安全判定部３１、第１予測処理部３２Ａ及び第２予測処理部３２Ｂに送信する。第１予測処理部３２Ａは、センサ４からの検知結果を受信すると、ロボット１の将来の位置を予測する。第２予測処理部３２Ｂは、センサ４からの検知結果を受信すると、人１０の将来の位置を予測する。他の点については、予測処理部３２と同様である。

　上記で説明した各処理は、コンピュータが実行する方法として捉えてもよい。また、上記で説明した各処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを、ネットワークを通じて、又は、非一時的にデータを保持するコンピュータ読取可能な記録媒体等からコンピュータに提供してもよい。コンピュータに上記プログラムを読み込ませて実行させることにより、ロボットコントローラ２又は制御装置３として機能させることができる。コンピュータに上記プログラムを読み込ませて実行させることにより、ロボットコントローラ２及び制御装置３として機能させてもよい。

　＜付記＞
　ロボット（１）の動作軌道を示す動作軌道情報に基づいて前記ロボット（１）の動作を制御する制御部（２）と、
　検知部（４）により検知された前記ロボットの位置と人の位置との間の第１距離が第１所定距離よりも短いか否かを判定する判定部（３１）と、
　前記ロボット（１）の位置に基づいて前記ロボット（１）の将来の位置を予測し、かつ、前記人の位置に基づいて前記人の将来の位置を予測する予測部（３２）と、
　前記ロボット（１）の将来の位置と前記人の将来の位置との間の第２距離が第２所定距離よりも短いか否かを判定し、前記第２距離が前記第２所定距離よりも短い場合、前記第２距離が前記第２所定距離以上となるように前記動作軌道情報を変更する変更部（３３）と、
　を備え、
　前記制御部（２）は、
　　前記第１距離が前記第１所定距離よりも短い場合、前記動作軌道情報の変更の有無にかかわらず、前記ロボット（１）の動作の停止又は減速を行い、又は、
　　前記第１距離が前記第１所定距離以上であり、かつ、前記動作軌道情報が変更された場合、変更後の前記動作軌道情報に基づいて前記ロボット（１）の動作を制御する
　制御装置（３）。

１：ロボット
２：ロボットコントローラ
３：制御装置
４：センサ
５：安全関連部
６：非安全関連部
１０：人
３１：安全判定部
３２：予測処理部
３２Ａ：第１予測処理部
３２Ｂ：第２予測処理部
３３：軌道計画部

Claims (14)

1. 　ロボットの動作軌道を示す動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作を制御する制御部と、
   　検知部により検知された前記ロボットの位置と人の位置との間の第１距離が第１所定距離よりも短いか否かを判定する判定部と、
   　前記ロボットの位置に基づいて前記ロボットの将来の位置を予測し、かつ、前記人の位置に基づいて前記人の将来の位置を予測する予測部と、
   　前記ロボットの将来の位置と前記人の将来の位置との間の第２距離が第２所定距離よりも短いか否かを判定し、前記第２距離が前記第２所定距離よりも短い場合、前記第２距離が前記第２所定距離以上となるように前記動作軌道情報を変更する変更部と、
   　を備え、
   　前記制御部は、
   　　前記第１距離が前記第１所定距離よりも短い場合、前記動作軌道情報の変更の有無にかかわらず、前記ロボットの動作の停止又は減速を行い、又は、
   　　前記第１距離が前記第１所定距離以上であり、かつ、前記動作軌道情報が変更された場合、変更後の前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作を制御する
   　制御装置。
2. 　前記検知部は、規則的又は不規則的な間隔で前記ロボットの位置及び前記人の位置を検知し、
   　前記判定部は、前記ロボットの位置及び前記人の位置が検知されるごとに、前記第１距離が前記第１所定距離よりも短いか否かを判定し、
   　前記予測部は、前記ロボットの位置及び前記人の位置が検知されるごとに、前記ロボットの将来の位置及び前記人の将来の位置を予測する
   　請求項１に記載の制御装置。
3. 　前記判定部は、前記第１距離が前記第１所定距離以上である場合、前記制御部に第１信号を送信し、
   　前記制御部は、
   　　前記ロボットの動作の停止を行った後に前記第１信号を受信し、かつ、前記第１信号を受信した後に前記動作軌道情報が変更された場合、前記ロボットの動作を再開し、前記第１信号を受信した後に変更された前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作の制御を行い、又は、
   　　前記ロボットの動作の減速を行った後に前記第１信号を受信し、かつ、前記第１信号を受信した後に前記動作軌道情報が変更された場合、前記ロボットの動作速度を減速前の速度に戻し、前記第１信号を受信した後に変更された前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作の制御を行う
   　請求項２に記載の制御装置。
4. 　前記判定部は、
   　　前記第１距離が前記第１所定距離よりも短い場合、前記変更部に第２信号を送信し、かつ、
   　　前記変更部に前記第２信号を送信した後に検知された前記ロボットの位置と人の位置との間の第３距離が前記第１所定距離よりも短いか否かを判定し、前記第３距離が前記第１所定距離以上である場合、前記変更部に第３信号を送信し、
   　前記変更部は、前記第２信号を受信した後から前記第３信号を受信するまで、前記動作軌道情報を変更しない
   　請求項２に記載の制御装置。
5. 　前記判定部は、前記第１距離が前記第１所定距離以上である場合、前記制御部に第４信号を送信し、
   　前記制御部は、
   　　前記ロボットの動作の停止を行った後に前記第４信号を受信し、かつ、前記動作軌道情報が変更されていない場合、前記ロボットの動作を再開し、前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作の制御を行い、又は、
   　　前記ロボットの動作速度を下げた後に前記第４信号を受信し、かつ、前記動作軌道情報が変更されていない場合、前記ロボットの動作速度を元に戻し、前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作の制御を行う
   　請求項２に記載の制御装置。
6. 　前記予測部は、前記ロボットの複数の位置に基づいて前記ロボットの将来の位置を予測する請求項１から５の何れか一項に記載の制御装置。
7. 　前記予測部は、前記ロボットの位置及び前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの将来の位置を予測する請求項１から５の何れか一項に記載の制御装置。
8. 　前記予測部は、前記ロボットの複数の位置及び前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの将来の位置を予測する請求項１から５の何れか一項に記載の制御装置。
9. 　前記予測部は、前記人の複数の位置に基づいて前記人の将来の位置を予測する請求項１から８の何れか一項に記載の制御装置。
10. 　前記予測部は、機械学習により、前記ロボットの将来の位置及び前記人の将来の位置を予測する請求項１から９の何れか一項に記載の制御装置。
11. 　ロボットの動作軌道を示す動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作を制御する制御部と、
    　検知部により検知された前記ロボットの位置と人の位置との間の第１距離が第１所定距離よりも短いか否かを判定する判定部と、
    　前記ロボットの位置に基づいて前記ロボットの将来の位置を予測する第１予測部と、
    　前記人の位置に基づいて前記人の将来の位置を予測する第２予測部と、
    　前記ロボットの将来の位置と前記人の将来の位置との間の第２距離が第２所定距離よりも短いか否かを判定し、前記第２距離が前記第２所定距離よりも短い場合、前記第２距離が前記第２所定距離以上となるように前記動作軌道情報を変更する変更部と、
    　を備え、
    　前記制御部は、
    　　前記第１距離が前記第１所定距離よりも短い場合、前記動作軌道情報の変更の有無にかかわらず、前記ロボットの動作の停止又は減速を行い、又は、
    　　前記第１距離が前記第１所定距離以上であり、かつ、前記動作軌道情報が変更された場合、変更後の前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作を制御する
    　制御装置。
12. 　請求項１から１１の何れか一項に記載の制御装置と、
    　前記ロボットと、
    　前記検知部と、
    　を備える制御システム。
13. 　コンピュータが、
    　ロボットの動作軌道を示す動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作を制御する制御ステップと、
    　検知部により検知された前記ロボットの位置と人の位置との間の第１距離が第１所定距離よりも短いか否かを判定する判定ステップと、
    　前記ロボットの位置に基づいて前記ロボットの将来の位置を予測し、かつ、前記人の位置に基づいて前記人の将来の位置を予測する予測ステップと、
    　前記ロボットの将来の位置と前記人の将来の位置との間の第２距離が第２所定距離よりも短いか否かを判定し、前記第２距離が前記第２所定距離よりも短い場合、前記第２距離が前記第２所定距離以上となるように前記動作軌道情報を変更する変更ステップと、
    　を実行し、
    　前記制御ステップにおいて、
    　　前記第１距離が前記第１所定距離よりも短い場合、前記動作軌道情報の変更の有無にかかわらず、前記ロボットの動作の停止又は減速を行い、又は、
    　　前記第１距離が前記第１所定距離以上であり、かつ、前記動作軌道情報が変更された場合、変更後の前記動作軌道情報に基づいて前記ロボットの動作を制御する
    　制御方法。
14. 　請求項１３に記載の各ステップを、コンピュータに実行させるためのプログラム。

Images