JP6123307B2 - ロボット周辺への物体の侵入を監視する監視システムおよび監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボット周辺への物体の侵入を監視する監視システムおよび監視方法に関する。

自動生産設備等おいて、ロボットが広く用いられている。従来、動作中のロボットと物体（例えば人間）との干渉を防止するため、ロボットの動作可能範囲の外側に柵を設置し、ロボットの動作可能範囲への物体の侵入を制限することが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−８１４４５号公報

しかしながら、ロボットの周囲に柵を設置すると、必要によりロボットに近づく際に、柵に設けられた扉を解錠して開け、柵で囲われた領域内に入った後に、扉を閉めて施錠する、といった煩雑で時間のかかる作業が必要であり、作業性の点で劣るという課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の第１の形態は、
ロボット周辺への物体の侵入を監視する監視システムであって、
前記ロボットの動作可能範囲を包含するように設定された動作領域内への、予め登録されていない新規物体の侵入を監視するセンサ部と、
前記ロボットより高い位置から、可視光を照射する可視光照射部と、
前記センサ部により前記動作領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記ロボットを制御するロボット制御部に前記ロボットの停止要求を発行する監視制御部と、を備え、
前記センサ部は、前記動作領域と、前記動作領域の周囲に設定された警告領域と、から構成される監視領域内への新規物体の侵入を監視し、
前記監視制御部は、前記センサ部により前記監視領域内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には、前記可視光照射部に前記可視光の照射を停止させ、前記センサ部により前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記可視光照射部に前記動作領域の少なくとも外縁部に向けて前記可視光を照射させる、監視システムである。
本発明の第２の形態は、
ロボット周辺への物体の侵入を監視する監視システムであって、
前記ロボットの動作可能範囲を包含するように設定された動作領域内への、予め登録されていない新規物体の侵入を監視するセンサ部と、
前記ロボットより高い位置から、可視光を照射する可視光照射部と、
前記センサ部により前記動作領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記ロボットを制御するロボット制御部に前記ロボットの停止要求を発行する監視制御部と、を備え、
前記センサ部は、前記動作領域と、前記動作領域の周囲に設定された最終確認領域と、前記最終確認領域の周囲に設定された警告領域と、から構成される監視領域内への新規物体の侵入を監視し、
前記監視制御部は、前記センサ部により前記監視領域内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には、前記可視光照射部に前記可視光の照射を停止させ、前記センサ部により前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記可視光照射部に前記最終確認領域の少なくとも外縁部に向けて前記可視光を照射させる、監視システムである。
本発明は、その他、以下の形態としても実現可能である。

（１）本発明の一形態によれば、ロボット周辺への物体の侵入を監視する監視システムが提供される。この監視システムは、前記ロボットの動作可能範囲を包含するように設定された動作領域内への、予め登録されていない新規物体の侵入を監視するセンサ部と、前記ロボットより高い位置から、前記動作領域と前記動作領域の周囲に設定された所定領域との少なくとも一方の少なくとも外縁部に向けて、可視光を照射する可視光照射部と、前記センサ部により前記動作領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記ロボットを制御するロボット制御部に前記ロボットの停止要求を発行する監視制御部と、を備える。この形態の監視システムによれば、ロボットの動作可能範囲を包含するように設定された動作領域内への新規物体の侵入が監視され、動作領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、ロボットを制御するロボット制御部に対してロボットの停止要求が発行されるため、ロボットの周囲に柵を設置せずとも動作中のロボットと新規物体との干渉を防止することができ、柵の設置に伴う作業性の低下を回避することができる。さらに、この形態の監視システムによれば、ロボットの周囲に柵を設置する必要がないため、ロボットの周囲に柵を設置するために要する多大な労力及び時間を不要とすることができる。また、ロボットの周囲に柵を設置する場合には、柵の設置後に、例えばロボットの設置位置が少し変更されるなどして柵の移動が必要になるような事態を避けるため、柵が過剰な余裕を持った位置に設置されがちであり、敷地の有効利用性が低下する傾向にあるが、この形態の監視システムによれば、ロボットの周囲に柵を設置する必要がない上に、仮にロボットの設置位置が変更された場合にも、動作領域の設定位置を変更するだけで新たなロボットの設置位置に応じた必要最小限の適切な領域を対象とした監視を実行することができるため、敷地の有効利用性を向上させることができる。また、この形態の監視システムによれば、ロボットより高い位置から動作領域と動作領域の周囲に設定された所定領域との少なくとも一方の少なくとも外縁部に向けて可視光が照射されるため、動作領域や動作領域の周囲の所定領域への注意が強力に喚起され、動作領域への物体の意図しない侵入を有効に抑制することができる。

（２）上記形態の監視システムにおいて、前記センサ部は、前記動作領域と、前記動作領域の周囲に設定された警告領域と、から構成される監視領域内への新規物体の侵入を監視し、前記監視制御部は、前記センサ部により前記監視領域内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には、前記可視光照射部に前記可視光の照射を停止させ、前記センサ部により前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記可視光照射部に前記動作領域の少なくとも外縁部に向けて前記可視光を照射させるとしてもよい。この形態の監視システムによれば、監視領域内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には可視光の照射が停止されるため、作業員等の人物が動作領域の位置を経験的に学習することが困難となり、例えば作業員が動作領域のぎりぎり外側で作業することや作業員が不用意にロボットに近づくことを抑止することができる。また、この形態の監視システムによれば、警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、動作領域の少なくとも外縁部に向けて可視光が照射されるため、動作領域への注意が強く喚起され、作業員が動作領域に気付かずに動作領域内に侵入してロボットを停止させ、生産性が低下する、といった事態の発生を抑制することができる。

（３）上記形態の監視システムにおいて、前記センサ部は、前記監視領域内の各位置に向けて不可視光を順次照射する不可視光照射部と、照射された後に反射された前記不可視光を受光する受光部と、を含み、前記受光部により受光された前記不可視光に基づき前記不可視光の照射位置への新規物体の侵入の有無を判定するとしてもよい。この形態の監視システムによれば、監視領域内への新規物体の侵入を容易に監視することができる。

（４）上記形態の監視システムにおいて、前記可視光照射部は、前記不可視光照射部による前記不可視光の照射位置と同じ位置に向けて前記可視光を照射可能であり、前記監視制御部は、前記センサ部により前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記不可視光照射部による前記不可視光の照射位置が前記動作領域内となったタイミングで、前記可視光照射部に前記可視光を照射させるとしてもよい。この形態の監視システムによれば、可視光照射部の構成を簡素化しつつ、動作領域に向けた可視光の照射を実現することができる。

（５）上記形態の監視システムにおいて、前記センサ部は、前記動作領域と、前記動作領域の周囲に設定された最終確認領域と、前記最終確認領域の周囲に設定された警告領域と、から構成される監視領域内への新規物体の侵入を監視し、前記監視制御部は、前記センサ部により前記監視領域内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には、前記可視光照射部に前記可視光の照射を停止させ、前記センサ部により前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記可視光照射部に前記所定領域としての前記最終確認領域の少なくとも外縁部に向けて前記可視光を照射させるとしてもよい。この形態の監視システムによれば、監視領域内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には可視光の照射が停止されるため、作業員等の人物が動作領域の位置を経験的に学習することが困難となり、例えば作業員が動作領域のぎりぎり外側で作業することや作業員が不用意にロボットに近づくことを抑止することができる。また、この形態の監視システムによれば、警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、最終確認領域の少なくとも外縁部に向けて可視光が照射されるため、最終確認領域への注意が強く喚起され、作業員が最終確認領域に気付かずに最終確認領域内に侵入し、さらにその内側の動作領域内に侵入してロボットを停止させ、生産性が低下する、といった事態の発生をより確実に抑制することができる。

（６）上記形態の監視システムにおいて、前記センサ部は、前記最終確認領域と前記警告領域との各位置に向けて不可視光を順次照射する不可視光照射部と、照射された後に反射された前記不可視光を受光する受光部と、を含み、前記受光部により受光された前記不可視光に基づき前記不可視光の照射位置への新規物体の侵入の有無を判定すると共に、前記最終確認領域内への新規物体の侵入が有ると判定された後、前記最終確認領域内への新規物体の侵入が無いと判定され、かつ、前記警告領域内への新規物体の侵入も無いと判定された場合に、前記動作領域内への新規物体の侵入が有ると判定するとしてもよい。この形態の監視システムによれば、監視領域内への新規物体の侵入をより容易に監視することができる。

（７）上記形態の監視システムにおいて、前記可視光照射部は、前記不可視光照射部による前記不可視光の照射位置と同じ位置に向けて前記可視光を照射可能であり、前記監視制御部は、前記センサ部により前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記不可視光照射部による前記不可視光の照射位置が前記最終確認領域内となったタイミングで、前記可視光照射部に前記可視光を照射させるとしてもよい。この形態の監視システムによれば、可視光照射部の構成を簡素化しつつ、最終確認領域に向けた可視光の照射を実現することができる。

本発明は、監視システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、ロボット周辺への物体の侵入を監視する監視方法や、監視システムの制御方法、それらの方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体（non-transitory storage medium）等の形態で実現することができる。

本発明の第１実施形態における監視システム１０の概略構成を示す説明図である。 レーザ装置３００の概略構成を示す説明図である。 第１実施形態における監視システム１０による監視処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態における監視システム１０による監視処理の概要を示す説明図である。 第１実施形態における監視システム１０による監視処理の概要を示す説明図である。 第１実施形態における監視システム１０による監視処理の概要を示す説明図である。 第１実施形態における監視システム１０による監視処理の概要を示す説明図である。 本発明の第２実施形態における監視システム１０ａの概略構成を示す説明図である。 第２実施形態における監視システム１０による監視処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態における監視システム１０による監視処理の概要を示す説明図である。 第２実施形態における監視システム１０による監視処理の概要を示す説明図である。 第２実施形態における監視システム１０による監視処理の概要を示す説明図である。 第２実施形態における監視システム１０による監視処理の概要を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．監視システムの構成：
図１は、本発明の第１実施形態における監視システム１０の概略構成を示す説明図である。本実施形態の監視システム１０は、ロボット１００の周辺への物体（例えば人物）の侵入を監視し、必要によりロボット１００の動作を停止させるシステムである。

本実施形態では、ロボット１００は、複数の関節軸を有する多関節型の産業用ロボットであり、工場ＦＡの床面ＦＬに設置されている。ロボット１００は、制御ケーブルを介してロボット制御装置２００と接続されている。ロボット制御装置２００は、ＣＰＵや記憶部を備えるコンピュータとして構成されており、ロボット１００の各関節に設けられたモータを駆動することにより、ロボット１００の動作を制御する。

ロボット１００の周囲には、動作領域ＯＡと警告領域ＡＡとが設定されている。動作領域ＯＡは、ロボット１００の動作可能範囲（ロボット１００の各部が位置し得る範囲）を包含するように設定された三次元領域である。動作領域ＯＡは、ロボット１００の動作可能範囲そのものであってもよいし、動作可能範囲と所定の余裕領域とから構成される領域であってもよい。また、警告領域ＡＡは、動作領域ＯＡの周囲に設定された三次元領域である。本実施形態では、動作領域ＯＡと警告領域ＡＡとを合わせて監視領域ＭＡと呼ぶ。図１では、床面ＦＬ上における動作領域ＯＡおよび警告領域ＡＡを破線で示している。動作領域ＯＡおよび警告領域ＡＡは、設定されてはいるものの、例えばそれらの境界位置に柵が設置されている訳でもないし、床面ＦＬ上に線や色分けによって表示されている訳でもない。そのため、工場ＦＡ内の人物は、通常時には、動作領域ＯＡや警告領域ＡＡの位置を認識できない状態にある。

監視システム１０は、レーザ装置３００と、制御ケーブルを介してレーザ装置３００と接続された監視制御装置４００とを備えている。監視制御装置４００は、ＣＰＵや記憶部を備えるコンピュータとして構成されており、レーザ装置３００の動作を制御する。また、監視制御装置４００は、制御ケーブルを介してロボット制御装置２００とも接続されている。

図２は、レーザ装置３００の概略構成を示す説明図である。レーザ装置３００は、不可視光光源３１０と、可視光光源３２０と、固定ミラー３３０と、回転ミラー３４０と、回転駆動部３５０と、受光レンズ３６０と、受光部３７０とを備えている。

不可視光光源３１０は、不可視レーザ光ＬＡ（例えば赤外線レーザ光）を発する光源である。不可視光光源３１０から発せられた不可視レーザ光ＬＡは、固定ミラー３３０および回転ミラー３４０において反射した後、レーザ装置３００の外部に発射される。図１に示すように、レーザ装置３００は工場ＦＡにおけるロボット１００より高い位置に設置されており、不可視レーザ光ＬＡはレーザ装置３００から下方に向けて発射される。ここで、回転駆動部３５０は、回転ミラー３４０を回転させるためのモータ（不図示）を有しており、不可視レーザ光ＬＡがレーザ装置３００から所望の方向に向けて発射されるように、回転ミラー３４０の向きを調整する。具体的には、回転駆動部３５０は、不可視レーザ光ＬＡが工場ＦＡにおいて設定された監視領域ＭＡ（動作領域ＯＡと警告領域ＡＡとを合わせた領域）内の各位置に向けて順次照射されるように（すなわち、監視領域ＭＡが不可視レーザ光ＬＡによって走査されるように）、回転ミラー３４０の向きを順次変化させる。なお、レーザ装置３００による監視領域ＭＡに向けた不可視レーザ光ＬＡの照射の際には、監視領域ＭＡのみに不可視レーザ光ＬＡが照射されることを必要とせず、監視領域ＭＡの周囲の領域にも不可視レーザ光ＬＡが照射されてもよい。

レーザ装置３００から発射された後、物体に反射して再びレーザ装置３００に戻ってきた不可視レーザ光ＬＡは、回転ミラー３４０において反射して受光レンズ３６０に入力され、受光レンズ３６０によって受光部３７０に集光される。受光部３７０は、入力された不可視レーザ光ＬＡに基づき、監視領域ＭＡ内への予め登録されていない新規物体の侵入の有無を判定する。すなわち、受光部３７０は、不可視光光源３１０による不可視レーザ光ＬＡの発射タイミングから受光部３７０による不可視レーザ光ＬＡの受光タイミングまでの経過時間が、各照射位置に応じて予め登録された経過時間と異なる場合には、監視領域ＭＡ内における不可視レーザ光ＬＡ照射位置に新規物体が侵入したと判定する。なお、レーザ装置３００における不可視レーザ光ＬＡの照射に関わる構成は、請求項における不可視光照射部に相当し、不可視レーザ光ＬＡの受光に関わる構成は、請求項における受光部に相当し、不可視レーザ光ＬＡの照射および受光に関わる構成はまとめて、請求項におけるセンサ部に相当する。

レーザ装置３００の可視光光源３２０は、不可視光光源３１０と実質的に同一の位置から、不可視光光源３１０の不可視レーザ光ＬＡ発射方向と実質的に同一の方向に向けて、可視レーザ光ＶＬＡを発する。そのため、可視光光源３２０から発せられた可視レーザ光ＶＬＡは、不可視レーザ光ＬＡと可視レーザ光ＶＬＡとの不可視レーザ光ＬＡがたどる経路と同一の経路を通って、回転ミラー３４０の向きに応じた方向に向けて発射される（なお、図２では、図示の都合上、不可視レーザ光ＬＡと可視レーザ光ＶＬＡとの経路が重複しないように示しているが、実際には同一経路である）。すなわち、レーザ装置３００による可視レーザ光ＶＬＡの照射位置は、不可視レーザ光ＬＡの照射位置と同じ位置となる。レーザ装置３００は工場ＦＡにおけるロボット１００より高い位置に設置されており、可視レーザ光ＶＬＡはレーザ装置３００から下方に向けて照射される。なお、レーザ装置３００における可視レーザ光ＶＬＡの照射に関わる構成は、請求項における可視光照射部に相当する。

Ａ−２．監視処理：
図３は、第１実施形態における監視システム１０による監視処理の流れを示すフローチャートである。また、図４ないし図７は、監視システム１０による監視処理の概要を示す説明図である。監視システム１０による監視処理は、ロボット１００周辺への物体の侵入を監視して、必要によりロボット１００の動作を停止させる処理である。

ロボット１００および監視システム１０が起動されると（ステップＳ１１０）、監視制御装置４００による制御の下、レーザ装置３００による不可視レーザ光ＬＡを利用した監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入の監視が開始される（ステップＳ１２０）。具体的には、レーザ装置３００から発せられる不可視レーザ光ＬＡにより監視領域ＭＡが走査され、レーザ装置３００に戻ってきた不可視レーザ光ＬＡに基づき、監視領域ＭＡへの新規物体の侵入の有無が判定される。なお、この段階では、レーザ装置３００による可視レーザ光ＶＬＡの照射は実行されていないため、工場ＦＡ内の人物は、動作領域ＯＡの位置を認識できない状態にある。

図４に示すように警告領域ＡＡ内に人物が侵入するなどして、警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入が検出されると（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、監視制御装置４００は、レーザ装置３００に、動作領域ＯＡに向けて可視レーザ光ＶＬＡを照射させる（ステップＳ１４０、図５）。具体的には、監視制御装置４００は、不可視レーザ光ＬＡの照射位置が動作領域ＯＡ内となるタイミングでレーザ装置３００に可視レーザ光ＶＬＡを発射させ、不可視レーザ光ＬＡの照射位置が動作領域ＯＡから外れたタイミングでレーザ装置３００に可視レーザ光ＶＬＡの発射を停止させる処理を繰り返す。これにより、動作領域ＯＡの全域に可視レーザ光ＶＬＡが照射され、工場ＦＡ内の人物が動作領域ＯＡの位置を把握することができる状態となる。また、動作領域ＯＡに向けた可視レーザ光ＶＬＡの照射は、初期状態では実行されておらず、警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入が検出されたときに初めて実行されるため、工場ＦＡ内の人物に対して動作領域ＯＡへの注意が強く喚起される。なお、レーザ装置３００による動作領域ＯＡに向けた可視レーザ光ＶＬＡの照射の際には、動作領域ＯＡのみに可視レーザ光ＶＬＡが照射されることを必要とせず、動作領域ＯＡの周囲の領域にも可視レーザ光ＶＬＡが照射されてもよい。

警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入が検出された後、動作領域ＯＡ内への新規物体の侵入が検出されることなく（ステップＳ１５０：ＮＯ）、警告領域ＡＡ内に新規物体が継続して検出されている間は（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、レーザ装置３００による動作領域ＯＡに向けた可視レーザ光ＶＬＡの照射が継続される。そのため、工場ＦＡ内の人物に対する動作領域ＯＡへの注意喚起が継続される。動作領域ＯＡ内への新規物体の侵入が検出されることなく（ステップＳ１５０：ＮＯ）、警告領域ＡＡ内にも新規物体が検出されなくなると（ステップＳ１６０：ＮＯ）、監視領域ＭＡ内に新規物体が存在しなくなったと考えられるため、監視制御装置４００は、レーザ装置３００に可視レーザ光ＶＬＡの照射を停止させる（ステップＳ１７０）。これにより、工場ＦＡ内の人物が動作領域ＯＡの位置を認識できない状態に戻る。その後は、レーザ装置３００による監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入の監視（ステップＳ１２０）が継続して実行される。

また、警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入が検出された後（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、図６に示すように動作領域ＯＡ内に人物が侵入するなどして、動作領域ＯＡ内への新規物体の侵入が検出されると（ステップＳ１５０：ＹＥＳ）、監視制御装置４００は、ロボット制御装置２００に対してロボット１００の停止要求を発行する（ステップＳ１８０、図７）。これを受けて、ロボット制御装置２００は、ロボット１００に停止命令を発行する。これにより、ロボット１００の動作が停止される。

以上説明したように、本実施形態の監視システム１０では、ロボット１００の動作可能範囲を包含するように設定された動作領域ＯＡと、動作領域ＯＡの周囲に設定された警告領域ＡＡと、から構成される監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入が監視され、動作領域ＯＡ内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、ロボット制御装置２００にロボット１００の停止要求が発行される。そのため、ロボット１００の周囲に柵を設置せずとも、柵を設置する場合と同様に動作中のロボット１００と新規物体との干渉を防止することができ、柵の設置に伴う作業性の低下を回避することができる。さらに、本実施形態の監視システム１０によれば、ロボット１００の周囲に柵を設置する必要がないため、ロボット１００の周囲に柵を設置するために要する多大な労力及び時間を不要とすることができる。また、ロボット１００の周囲に柵を設置する場合には、柵の設置後に、例えばロボット１００の設置位置が少し変更されるなどして柵の移動が必要になるような事態を避けるため、柵が過剰な余裕を持った位置に設置されがちであり、敷地の有効利用性が低下する傾向にある。この点、本実施形態の監視システム１０によれば、ロボット１００の周囲に柵を設置する必要がない上に、仮にロボット１００の設置位置が変更された場合にも、動作領域ＯＡや警告領域ＡＡの設定位置を変更するだけで新たなロボット１００の設置位置に応じた必要最小限の適切な領域を対象とした監視を実行することができるため、敷地の有効利用性を向上させることができる。

また、本実施形態の監視システム１０では、監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には、レーザ装置３００から可視レーザ光ＶＬＡが照射されず、工場ＦＡ内の人物が動作領域ＯＡの位置を認識できない状態となる。そのため、動作領域ＯＡが床面ＦＬ上に線や色分けによって表示されているような場合とは異なり、工場ＦＡ内の人物が動作領域ＯＡの位置を経験的に学習することが困難となり、例えば作業員が動作領域ＯＡのぎりぎり外側で作業することや作業員が不用意にロボット１００に近づくことを抑止することができる。

また、本実施形態の監視システム１０では、警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、レーザ装置３００から動作領域ＯＡに向けて可視レーザ光ＶＬＡが照射される。例えば工場ＦＡ内の作業員が、監視領域ＭＡの外から動作領域ＯＡに比較的近い領域である警告領域ＡＡ内に移動すると、可視レーザ光ＶＬＡが何ら照射されていない状態から動作領域ＯＡに向けて照射された状態に変化するため、動作領域ＯＡへの注意が強く喚起される。そのため、作業員が動作領域ＯＡに気付かずに動作領域ＯＡ内に侵入してロボット１００を停止させ、生産性が低下する、といった事態の発生を抑制することができる。

また、本実施形態の監視システム１０では、レーザ装置３００がロボット１００より高い位置に設置されていることから、可視レーザ光ＶＬＡはロボット１００より上方から動作領域ＯＡに向けて照射される。そのため、例えば工場ＦＡ内の作業員が動作領域ＯＡ内に侵入する際には、当該作業員の表面に可視レーザ光ＶＬＡが照射されることとなり、単に床面ＦＬ上に動作領域ＯＡを表示する場合と比較して、動作領域ＯＡへの注意をより強力に喚起することができ、動作領域ＯＡへの意図しない侵入をより有効に抑制することができる。すなわち、可視レーザ光ＶＬＡが物体に照射されると、当該物体は色付けされて見えることとなる。そのため、作業員が動作領域ＯＡ内に侵入すると、侵入した体の部分（例えば腕）に可視レーザ光ＶＬＡが照射され、侵入前には素の色だった体の部分が突然可視レーザ光ＶＬＡによって色付けされることになる。自身の体の部分が何も色付けされていない状態から色付けされた状態に変化すれば、通常は、気づき注意喚起される。特に、本実施形態では、上方から可視レーザ光ＶＬＡが照射されるため、可視レーザ光ＶＬＡによって色付けされた自身の体の部分が目に入りやすく、見落としが少ない。そのため、本実施形態の監視システム１０によれば、動作領域ＯＡへの注意をより強力に喚起することができる。また、床面ＦＬも物体であることから、動作領域ＯＡに向けて可視レーザ光ＶＬＡが照射されると、床面ＦＬ上の動作領域ＯＡが色づけされるため、事前警告として動作領域ＯＡの境界線が明示されることとなり、従来の柵による侵入防止と同様に、動作領域ＯＡの境界線を明示することによる注意喚起を実現することができる。

また、本実施形態の監視システム１０では、レーザ装置３００が、不可視レーザ光ＬＡと可視レーザ光ＶＬＡとを同じ位置に照射可能であり、不可視レーザ光ＬＡの照射位置が動作領域ＯＡ内となるタイミングで可視レーザ光ＶＬＡが照射されるため、レーザ装置３００の構成を簡素化しつつ、動作領域ＯＡに向けた可視レーザ光ＶＬＡの照射を実現することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図８は、本発明の第２実施形態における監視システム１０ａの概略構成を示す説明図である。第２実施形態は、ロボット１００の周囲に設定された監視領域ＭＡの構成が第１実施形態と異なっている。すなわち、第２実施形態では、動作領域ＯＡと最終確認領域ＣＡと警告領域ＡＡとから、監視領域ＭＡが構成されている。動作領域ＯＡは、ロボット１００の動作可能範囲を包含するように設定された三次元領域であり、最終確認領域ＣＡは、動作領域ＯＡの周囲に設定された三次元領域であり、警告領域ＡＡは、最終確認領域ＣＡの周囲に設定された三次元領域である。図８では、床面ＦＬ上における動作領域ＯＡ、最終確認領域ＣＡおよび警告領域ＡＡを破線で示している。動作領域ＯＡ、最終確認領域ＣＡおよび警告領域ＡＡは、設定されてはいるものの、例えばそれらの境界部分に柵が設置されている訳でもないし、床面ＦＬ上に線や色分けによって表示されている訳でもない。そのため、工場ＦＡ内の人物は、通常時には、これらの領域の位置を認識できない状態にある。

第２実施形態では、レーザ装置３００は、監視領域ＭＡの内、警告領域ＡＡおよび最終確認領域ＣＡを不可視レーザ光ＬＡによって走査することにより、監視領域ＭＡ内への予め登録されていない新規物体の侵入の有無を判定する。具体的には、レーザ装置３００は、警告領域ＡＡおよび最終確認領域ＣＡについては、不可視レーザ光ＬＡによる走査により直接的に新規物体の侵入の有無を判定し、動作領域ＯＡについては、警告領域ＡＡおよび最終確認領域ＣＡについての判定結果から間接的に新規物体の侵入の有無を判定する。すなわち、レーザ装置３００は、最終確認領域ＣＡ内への新規物体の侵入が有ると判定された後、最終確認領域ＣＡ内への新規物体の侵入が無いと判定され、かつ、警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入も無いと判定された場合に、動作領域ＯＡ内への新規物体の侵入が有ると判定する。

なお、第２実施形態の監視システム１０ａのその他の構成は、第１実施形態の監視システム１０と同様であるため、第１実施形態と同じ符号を付すと共に説明を省略する。

図９は、第２実施形態における監視システム１０ａによる監視処理の流れを示すフローチャートである。また、図１０ないし図１３は、監視システム１０ａによる監視処理の概要を示す説明図である。

第２実施形態における監視処理では、図３に示した第１実施形態における監視処理と同様に、ロボット１００および監視システム１０ａが起動されると（ステップＳ１１０）、監視制御装置４００による制御の下、レーザ装置３００による不可視レーザ光ＬＡを利用した監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入の監視が開始される（ステップＳ１２０）。

図１０に示すように警告領域ＡＡ内に人物が侵入するなどして、レーザ装置３００により警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入が検出されると（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、監視制御装置４００は、レーザ装置３００に、最終確認領域ＣＡに向けて可視レーザ光ＶＬＡを照射させる（ステップＳ１３２、図１１）。具体的には、監視制御装置４００は、不可視レーザ光ＬＡの照射位置が最終確認領域ＣＡ内となるタイミングでレーザ装置３００に可視レーザ光ＶＬＡを発射させ、不可視レーザ光ＬＡの照射位置が最終確認領域ＣＡから外れたタイミングでレーザ装置３００に可視レーザ光ＶＬＡの発射を停止させる処理を繰り返す。これにより、最終確認領域ＣＡの全域に可視レーザ光ＶＬＡが照射され、工場ＦＡ内の人物が最終確認領域ＣＡの位置を把握することができる状態となる。また、最終確認領域ＣＡに向けた可視レーザ光ＶＬＡの照射は、初期状態では実行されておらず、警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入が検出されたときに初めて実行されるため、工場ＦＡ内の人物に対して最終確認領域ＣＡへの注意が強く喚起される。なお、レーザ装置３００による最終確認領域ＣＡに向けた可視レーザ光ＶＬＡの照射の際には、最終確認領域ＣＡのみに可視レーザ光ＶＬＡが照射されることを必要とせず、最終確認領域ＣＡの周囲の領域にも可視レーザ光ＶＬＡが照射されてもよい。

警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入が検出された後、最終確認領域ＣＡ内への新規物体の侵入が検出されることなく（ステップＳ１４２：ＮＯ）、警告領域ＡＡ内に新規物体が継続して検出されている間は（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、レーザ装置３００による最終確認領域ＣＡに向けた可視レーザ光ＶＬＡの照射が継続される。そのため、工場ＦＡ内の人物に対する最終確認領域ＣＡへの注意喚起が継続される。

最終確認領域ＣＡ内への新規物体の侵入が検出されることなく（ステップＳ１４２：ＮＯ）、警告領域ＡＡ内にも新規物体が検出されなくなると（ステップＳ１６０：ＮＯ）、監視領域ＭＡ内に新規物体が存在しなくなったと考えられるため、監視制御装置４００は、レーザ装置３００に可視レーザ光ＶＬＡの照射を停止させる（ステップＳ１７０）。これにより、工場ＦＡ内の人物が最終確認領域ＣＡの位置を認識できない状態に戻る。その後は、レーザ装置３００による監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入の監視（ステップＳ１２０）が継続して実行される。

また、警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入が検出された後（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、最終確認領域ＣＡ内への新規物体の侵入が検出され（ステップＳ１４２：ＹＥＳ）、さらにその後、最終確認領域ＣＡ内における新規物体が検出されなくなると共に（ステップＳ１４４：ＮＯ）、警告領域ＡＡ内に新規物体が検出されると（ステップＳ１５２：ＹＥＳ）、最終確認領域ＣＡにおいて検出された新規物体が警告領域ＡＡに移動したと考えられるため、引き続き最終確認領域ＣＡへの可視レーザ光ＶＬＡの照射が行われる（ステップＳ１３２）。

一方、警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入が検出された後（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、最終確認領域ＣＡ内への新規物体の侵入が検出され（ステップＳ１４２：ＹＥＳ）、さらにその後、最終確認領域ＣＡ内における新規物体が検出されなくなると共に（ステップＳ１４４：ＮＯ）、警告領域ＡＡ内にも新規物体が検出されないと（ステップＳ１５２：ＮＯ）、図１２に示すように最終確認領域ＣＡにおいて検出された新規物体が動作領域ＯＡに移動したと考えられる。そのため、この場合には、監視制御装置４００は、ロボット制御装置２００に対してロボット１００の停止要求を発行する（ステップＳ１８０、図１３）。これを受けて、ロボット制御装置２００は、ロボット１００に停止命令を発行する。これにより、ロボット１００の動作が停止される。

以上説明したように、第２実施形態の監視システム１０ａでは、ロボット１００の動作可能範囲を包含するように設定された動作領域ＯＡと、動作領域ＯＡの周囲に設定された最終確認領域ＣＡと、最終確認領域ＣＡの周囲に設定された警告領域ＡＡと、から構成される監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入が監視され、動作領域ＯＡ内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、ロボット制御装置２００にロボット１００の停止要求が発行される。そのため、ロボット１００の周囲に柵を設置せずとも、柵を設置する場合と同様に動作中のロボット１００と新規物体との干渉を防止することができ、柵の設置に伴う作業性の低下を回避することができる。さらに、第２実施形態の監視システム１０ａによれば、ロボット１００の周囲に柵を設置する必要がないため、ロボット１００の周囲に柵を設置するために要する多大な労力及び時間を不要とすることができる。また、ロボット１００の周囲に柵を設置する場合には、柵の設置後に、例えばロボット１００の設置位置が少し変更されるなどして柵の移動が必要になるような事態を避けるため、柵が過剰な余裕を持った位置に設置されがちであり、敷地の有効利用性が低下する傾向にある。この点、第２実施形態の監視システム１０ａによれば、ロボット１００の周囲に柵を設置する必要がない上に、仮にロボット１００の設置位置が変更された場合にも、動作領域ＯＡや警告領域ＡＡの設定位置を変更するだけで新たなロボット１００の設置位置に応じた必要最小限の適切な領域を対象とした監視を実行することができるため、敷地の有効利用性を向上させることができる。

また、第２実施形態の監視システム１０ａでは、監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には、レーザ装置３００から可視レーザ光ＶＬＡが照射されず、工場ＦＡ内の人物が最終確認領域ＣＡや動作領域ＯＡの位置を認識できない状態となる。そのため、最終確認領域ＣＡや動作領域ＯＡが床面ＦＬ上に線や色分けによって表示されているような場合とは異なり、工場ＦＡ内の人物が最終確認領域ＣＡや動作領域ＯＡの位置を経験的に学習することが困難となり、例えば作業員が動作領域ＯＡのぎりぎり外側で作業することや作業員が不用意にロボット１００に近づくことを抑止することができる。

また、第２実施形態の監視システム１０ａでは、警告領域ＡＡ内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、レーザ装置３００から最終確認領域ＣＡに向けて可視レーザ光ＶＬＡが照射される。例えば工場ＦＡ内の作業員が、監視領域ＭＡの外から動作領域ＯＡに比較的近い領域である警告領域ＡＡ内に移動すると、可視レーザ光ＶＬＡが何ら照射されていない状態から最終確認領域ＣＡに向けて照射された状態に変化するため、最終確認領域ＣＡへの注意が強く喚起される。そのため、作業員が最終確認領域ＣＡに気付かずに最終確認領域ＣＡ内に侵入し、さらに動作領域ＯＡ内に侵入してロボット１００を停止させ、生産性が低下する、といった事態の発生を抑制することができる。

また、第２実施形態の監視システム１０ａでは、ロボット１００の動作可能範囲を包含するように設定された動作領域ＯＡのさらに外側に設定された最終確認領域ＣＡへの注意が喚起されるため、動作領域ＯＡ内への物体の意図しない侵入をより確実に抑止することができる。

また、第２実施形態の監視システム１０ａでは、レーザ装置３００がロボット１００より高い位置に設置されていることから、可視レーザ光ＶＬＡはロボット１００より上方から最終確認領域ＣＡに向けて照射される。そのため、例えば工場ＦＡ内の作業員が最終確認領域ＣＡ内に侵入する際には、当該作業員の表面に可視レーザ光ＶＬＡが照射されることとなり、単に床面ＦＬ上に最終確認領域ＣＡを表示する場合と比較して、最終確認領域ＣＡへの注意をより強力に喚起することができ、最終確認領域ＣＡや動作領域ＯＡへの意図しない侵入をより有効に抑制することができる。すなわち、可視レーザ光ＶＬＡが物体に照射されると、当該物体は色付けされて見えることとなる。そのため、作業員が最終確認領域ＣＡ内に侵入すると、侵入した体の部分（例えば腕）に可視レーザ光ＶＬＡが照射され、侵入前には素の色だった体の部分が突然可視レーザ光ＶＬＡによって色付けされることになる。自身の体の部分が何も色付けされていない状態から色付けされた状態に変化すれば、通常は、気づき注意喚起される。特に、本実施形態では、上方から可視レーザ光ＶＬＡが照射されるため、可視レーザ光ＶＬＡによって色付けされた自身の体の部分が目に入りやすく、見落としが少ない。そのため、第２実施形態の監視システム１０ａによれば、最終確認領域ＣＡへの注意をより強力に喚起することができる。また、床面ＦＬも物体であることから、最終確認領域ＣＡに向けて可視レーザ光ＶＬＡが照射されると、床面ＦＬ上の最終確認領域ＣＡが色づけされるため、事前警告として最終確認領域ＣＡの境界線が明示されることとなり、従来の柵による侵入防止と同様に、最終確認領域ＣＡの境界線を明示することによる注意喚起を実現することができる。

また、第２実施形態の監視システム１０ａでは、レーザ装置３００が、不可視レーザ光ＬＡと可視レーザ光ＶＬＡとを同じ位置に照射可能であり、不可視レーザ光ＬＡの照射位置が最終確認領域ＣＡ内となるタイミングで可視レーザ光ＶＬＡが照射されるため、レーザ装置３００の構成を簡素化しつつ、最終確認領域ＣＡに向けた可視レーザ光ＶＬＡの照射を実現することができる。

また、第２実施形態の監視システム１０ａでは、レーザ装置３００により不可視レーザ光ＬＡの走査範囲が警告領域ＡＡおよび最終確認領域ＣＡのみに設定され、動作領域ＯＡは走査範囲外であるため、不可視レーザ光ＬＡによる監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入の監視を、より容易に実行することができる。

Ｃ．変形例：
上記実施形態では、監視システム１０の監視対象は、工場ＦＡの床面ＦＬに設置された多関節型の産業用ロボットであるとしているが、監視システム１０は、あらゆる場所に設置されたあらゆるロボットを、上記実施形態と同様に監視することができる。

また、上記実施形態では、レーザ装置３００による可視レーザ光ＶＬＡの照射位置は不可視レーザ光ＬＡの照射位置と同じ位置であるとしているが、両者が異なる位置であるとしてもよい。例えば、第１実施形態において、可視レーザ光ＶＬＡは固定的に動作領域ＯＡに向けて照射されるとしてもよく、第２実施形態において、可視レーザ光ＶＬＡは固定的に最終確認領域ＣＡに向けて照射されるとしてもよい。また、レーザ装置３００は監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入の監視のみを行い、可視レーザ光ＶＬＡの照射はレーザ装置３００から独立した可視光照射装置により行われるとしてもよい。

また、上記実施形態では、警告領域ＡＡ内に新規物体が検出された場合に、動作領域ＯＡ（または最終確認領域ＣＡ）に向けて可視レーザ光ＶＬＡが照射されるとしているが、可視レーザ光ＶＬＡに代えてレーザ光以外の可視光が照射されるとしてもよい。また、上記実施形態では、可視レーザ光ＶＬＡが動作領域ＯＡ（または最終確認領域ＣＡ）の全域に照射されるとしているが、可視レーザ光ＶＬＡは動作領域ＯＡ（または最終確認領域ＣＡ）の少なくとも外縁部に向けて照射されればよい。可視レーザ光ＶＬＡが動作領域ＯＡ（または最終確認領域ＣＡ）の少なくとも外縁部に向けて照射されれば、工場ＦＡ内の人物に動作領域ＯＡ（または最終確認領域ＣＡ）の位置を認識させることができる。

また、上記実施形態では、警告領域ＡＡ内に新規物体が検出されたときに動作領域ＯＡ（または最終確認領域ＣＡ）に向けて可視レーザ光ＶＬＡが照射されるとしているが、動作領域ＯＡ（または最終確認領域ＣＡ）に向けた可視レーザ光ＶＬＡの照射は起動時から常に実行されるとしてもよい。この場合にも、可視レーザ光ＶＬＡをロボット１００より上方から動作領域ＯＡ（または最終確認領域ＣＡ）に向けて照射するものとすれば、動作領域ＯＡ（または最終確認領域ＣＡ）への注意をより強力に喚起することができる。また、この場合には、監視領域ＭＡから警告領域ＡＡを外してもよい。

また、上記実施形態では、不可視レーザ光ＬＡを照射および受光することにより、監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入の監視が実現されているが、監視領域ＭＡ内への新規物体の侵入の監視は、例えばカメラによる撮像および画像処理を行う方法のような他の方法により実現されるとしてもよい。

また、上記実施形態において、動作領域ＯＡや最終確認領域ＣＡ、警告領域ＡＡの形状は任意に変更可能である。また、上記実施形態において、レーザ装置３００と監視制御装置４００との間の接続や監視制御装置４００とロボット制御装置２００との間の接続は、制御ケーブルによる接続に代えて、無線接続であるとしてもよい。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…監視システム
１００…ロボット
２００…ロボット制御装置
３００…レーザ装置
３１０…不可視光光源
３２０…可視光光源
３３０…固定ミラー
３４０…回転ミラー
３５０…回転駆動部
３６０…受光レンズ
３７０…受光部
４００…監視制御装置
ＣＡ…最終確認領域
ＦＡ…工場
ＯＡ…動作領域
ＡＡ…警告領域
ＭＡ…監視領域
ＬＡ…不可視レーザ光
ＦＬ…床面
ＶＬＡ…可視レーザ光

Claims (8)

1. ロボット周辺への物体の侵入を監視する監視システムであって、
   前記ロボットの動作可能範囲を包含するように設定された動作領域内への、予め登録されていない新規物体の侵入を監視するセンサ部と、
   前記ロボットより高い位置から、可視光を照射する可視光照射部と、
   前記センサ部により前記動作領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記ロボットを制御するロボット制御部に前記ロボットの停止要求を発行する監視制御部と、を備え、
   前記センサ部は、前記動作領域と、前記動作領域の周囲に設定された警告領域と、から構成される監視領域内への新規物体の侵入を監視し、
   前記監視制御部は、前記センサ部により前記監視領域内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には、前記可視光照射部に前記可視光の照射を停止させ、前記センサ部により前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記可視光照射部に前記動作領域の少なくとも外縁部に向けて前記可視光を照射させる、監視システム。
2. 請求項１に記載の監視システムであって、
   前記センサ部は、前記監視領域内の各位置に向けて不可視光を順次照射する不可視光照射部と、照射された後に反射された前記不可視光を受光する受光部と、を含み、前記受光部により受光された前記不可視光に基づき前記不可視光の照射位置への新規物体の侵入の有無を判定する、監視システム。
3. 請求項２に記載の監視システムであって、
   前記可視光照射部は、前記不可視光照射部による前記不可視光の照射位置と同じ位置に向けて前記可視光を照射するものであり、
   前記監視制御部は、前記センサ部により前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記不可視光照射部による前記不可視光の照射位置が前記動作領域内となったタイミングで、前記可視光照射部に前記可視光を照射させる、監視システム。
4. ロボット周辺への物体の侵入を監視する監視システムであって、
   前記ロボットの動作可能範囲を包含するように設定された動作領域内への、予め登録されていない新規物体の侵入を監視するセンサ部と、
   前記ロボットより高い位置から、可視光を照射する可視光照射部と、
   前記センサ部により前記動作領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記ロボットを制御するロボット制御部に前記ロボットの停止要求を発行する監視制御部と、を備え、
   前記センサ部は、前記動作領域と、前記動作領域の周囲に設定された最終確認領域と、前記最終確認領域の周囲に設定された警告領域と、から構成される監視領域内への新規物体の侵入を監視し、
   前記監視制御部は、前記センサ部により前記監視領域内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には、前記可視光照射部に前記可視光の照射を停止させ、前記センサ部により前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記可視光照射部に前記最終確認領域の少なくとも外縁部に向けて前記可視光を照射させる、監視システム。
5. 請求項４に記載の監視システムであって、
   前記センサ部は、前記最終確認領域と前記警告領域との各位置に向けて不可視光を順次照射する不可視光照射部と、照射された後に反射された前記不可視光を受光する受光部と、を含み、前記受光部により受光された前記不可視光に基づき前記不可視光の照射位置への新規物体の侵入の有無を判定すると共に、前記最終確認領域内への新規物体の侵入が有ると判定された後、前記最終確認領域内への新規物体の侵入が無いと判定され、かつ、前記警告領域内への新規物体の侵入も無いと判定された場合に、前記動作領域内への新規物体の侵入が有ると判定する、監視システム。
6. 請求項５に記載の監視システムであって、
   前記可視光照射部は、前記不可視光照射部による前記不可視光の照射位置と同じ位置に向けて前記可視光を照射するものであり、
   前記監視制御部は、前記センサ部により前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記不可視光照射部による前記不可視光の照射位置が前記最終確認領域内となったタイミングで、前記可視光照射部に前記可視光を照射させる、監視システム。
7. ロボット周辺への物体の侵入を監視する監視方法であって、
   前記ロボットの動作可能範囲を包含するように設定された動作領域内への、予め登録されていない新規物体の侵入を監視する工程と、
   前記ロボットより高い位置から、可視光を照射する工程と、
   前記動作領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記ロボットを制御するロボット制御部に前記ロボットの停止要求を発行する工程と、を備え、
   前記監視する工程は、前記動作領域と、前記動作領域の周囲に設定された警告領域と、から構成される監視領域内への新規物体の侵入を監視する工程であり、
   前記可視光を照射する工程は、前記監視領域内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には、前記可視光の照射を停止し、前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記動作領域の少なくとも外縁部に向けて前記可視光を照射する工程である、監視方法。
8. ロボット周辺への物体の侵入を監視する監視方法であって、
   前記ロボットの動作可能範囲を包含するように設定された動作領域内への、予め登録されていない新規物体の侵入を監視する工程と、
   前記ロボットより高い位置から、可視光を照射する工程と、
   前記動作領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記ロボットを制御するロボット制御部に前記ロボットの停止要求を発行する工程と、を備え、
   前記監視する工程は、前記動作領域と、前記動作領域の周囲に設定された最終確認領域と、前記最終確認領域の周囲に設定された警告領域と、から構成される監視領域内への新規物体の侵入を監視する工程であり、
   前記可視光を照射する工程は、前記監視領域内への新規物体の侵入が無いと判定されている期間には、前記可視光の照射を停止し、前記警告領域内への新規物体の侵入が有ると判定されたときに、前記最終確認領域の少なくとも外縁部に向けて前記可視光を照射する工程である、監視方法。

Images