JP7137609B2

JP7137609B2 - 照光表示装置

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Publication number: JP7137609B2
Application number: JP2020206311A
Authority: JP
Inventors: 繁年藤谷
Original assignee: Idec Corp
Current assignee: Idec Corp
Priority date: 2020-12-11
Filing date: 2020-12-11
Publication date: 2022-09-14
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: JP2021053801A

Description

本発明は、人と機械が協調する環境において、生産性および安全性を向上させるための照光表示装置に関する。

特開２０１６－１０５０４９号公報には、監視エリア内に侵入した侵入物を検知して工作機械やロボット等の外部機器の動作を停止させるための停止信号を生成する安全装置として、エリア監視センサが記載されている（同公報の段落［０００１］～［０００２］、［０００４］参照）。エリア監視センサは、外部に向かって周方向に検出光を走査させつつ、対象物で反射した反射光を受光して処理を行うことにより、侵入物を検知している（同公報の段落［０００２］参照）。

しかしながら、上記公報に示すエリア監視センサにおいては、検出光として、波長が赤外領域のレーザー光を用いると記載されており（同公報の段落［００３１］参照）、そのため、検出光は人の目には見えない。したがって、とくに、人と機械が協調して作業を行う作業環境においては、人が機械に接近した際にエリア監視センサが人を検知することで、機械が頻繁に停止する（いわゆる「チョコ停」が発生する）といったことが起こり得る。このような作業者による不用意なチョコ停によって、生産性（生産効率／作業効率）は低下する。その一方、作業領域の安全性は維持したいとする要請がある。

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、人と機械が協調する作業環境において、生産性および安全性を向上できる照光表示装置を提供することにある。

本発明に係る照光表示装置は、可視光を出射するＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源からの出射光を集束させて結像させる光学要素とをそれぞれ有し、前記出射光の照射角度をそれぞれ調整することにより、機械の作業領域の外縁を前記出射光により床面上にそれぞれラインで照光表示させる照光表示ユニットと、作業領域の外縁に検出領域の外縁を一致させた状態でレーザースキャンを行うレーザースキャナとを備えている。そして、機械が無人搬送車であり、照光表示ユニットおよびレーザースキャナが無人搬送車に設けられ、作業領域が無人搬送車の前後左右方向に設定されるとともに、無人搬送車の走行中には、照光表示ユニットからの可視光による床面上へのラインによる照光表示がレーザースキャナのレーザースキャンによる検出領域の外縁に一致した状態を維持している。

本発明では、無人搬送車の前後左右方向に設定される作業領域がそれぞれ、危険領域である防護領域と、その外側に設定された警告領域とから構成され、照光表示ユニットが、防護領域および警告領域の各外縁をそれぞれラインで照光表示するとともに、レーザースキャナーのレーザースキャンによる検出領域の外縁が、防護領域および警告領域の各外縁にそれぞれ一致している。

以上のように、本発明に係る照光表示装置によれば、機械の作業領域に応じて可視光源からの出射光の照射領域を設定するようにしたので、機械の作業領域を可視光源からの出射光により可視化して表示でき、これにより、人と機械が協調する作業環境において、生産性および安全性を向上できるようになる。

本発明による照光表示装置において機器がロボットの場合の照光表示の一例を示す全体斜視図である。本発明による照光表示装置において機器がロボットの場合の照光表示の他の例を示す全体斜視図である。本発明による照光表示装置において機器がロボットの場合の照光表示のさらに他の例を示す全体斜視図である。本発明による照光表示装置において機器がロボットの場合の照光表示の別の例を示す全体斜視図である。本発明による照光表示装置において機器がロボットの場合の照光表示のさらに別の例を示す平面概略図である。本発明による照光表示装置において機器がレーザースキャナの場合の照光表示の一例を示す全体斜視図である。本発明による照光表示装置が採用された無人搬送車（Automatic Guided Vehicle）の全体斜視図である。前記無人搬送車（図７）による照光表示の一例を示す平面概略図である。本発明による照光表示装置において機器がライトカーテンの場合の照光表示の一例を示す全体斜視図である。本発明の第１の実施例による照光表示装置の全体斜視図である。図１０のXI-XI線断面図である。図１１のXII矢視図である。図１１のXIII矢視図である。本発明の第２の実施例による照光表示装置を斜め下方から見た全体斜視図である。前記照光表示装置（図１４）の底面図である。前記照光表示装置（図１４）の側面図である。本発明の第３の実施例による照光表示装置を斜め上方から見た全体斜視図である。前記照光表示装置（図１７）の下面図である。前記照光表示装置（図１７）の側面図である。前記照光表示装置（図１４）の照光表示の一例を示す全体斜視図である。前記照光表示装置（図１７）の照光表示の一例を示す全体斜視図である。前記照光表示装置の制御システムの概略ブロック図である。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図２２は、本発明による照光表示装置を説明するための図である。

まず、図１ないし図９を用いて、本発明による照光表示装置の照光表示の具体例について説明する。
図１ないし図５は機器が機械（この例ではロボット）である場合の照光表示の例を示しており、図６ないし図９は機器がセンサ（この例ではレーザースキャナまたはライトカーテン）である場合の照光表示の一例を示している。

＜照光表示例１＞
図１に示すように、ロボットＲは、先端にエンドエフェクタＥを有する複数のロボットアームＲａを備えている。ここでは、ロボットＲとして垂直多関節ロボットを例にとる。ロボットＲの上方には、照光表示装置（グラフィカル・ライティングユニット）１が設けられている。照光表示装置１は、ロボットアームＲａの旋回範囲（すなわち、ロボットＲの作業領域）を可視光で照光表示するためのものである。ここでは、ロボットアームＲａの旋回範囲を床面に細い円環状（平面視円形、楕円形、オーバル等を含む）のラインで照光表示する例が示されている。図１中、２つの円環状のラインＬｈ_１およびＬｈ_２が床面に同心円で表示されているが、この例では、照光表示装置１はこれら２つのラインＬｈ_１およびＬｈ_２の双方を表示するように構成されている。照光表示装置１は、単一のユニットから構成されていても、複数のユニットから構成されていてもよい。照光表示装置１の詳細な構造は後述する。

ロボットアームＲａの旋回範囲は、運転中のロボットアームＲａの移動の軌跡を床面上に水平投影すること等により求められる。たとえばロボットアームＲａが高頻度で移動する危険領域（防護領域）の外縁は、２つの円環状のラインＬｈ_１およびＬｈ_２のうち小径の円環状のラインＬｈ_１で表示されており、これは照光表示装置１からの出射光Ｌ_１で描かれている。また、たとえばロボットアームＲａが低頻度または中程度の頻度で移動する領域（警告領域）の外縁は、２つの円環状のラインＬｈ_１およびＬｈ_２のうち大径の円環状のラインＬｈ_２で表示されており、これは照光表示装置１からの出射光Ｌ_２で描かれている。なお、ラインＬｈ_１およびＬｈ_２は、ロボットアームＲａの旋回範囲の水平投影領域の外縁よりも若干外側（または内側）の近傍位置に配置されるようにしてもよい（後述する他の照光表示例２、３においても同様）。また、各ラインＬｈ_１およびＬｈ_２の位置の設定の際には、作業者Ｐの熟練度や安全資格情報等を考慮するようにしてもよい。たとえば、作業者Ｐの熟練度が低い場合や作業者Ｐが低中レベルの安全資格を有する場合には、各ラインＬｈ_１およびＬｈ_２の径を大きくして大形にし、その一方、作業者Ｐの熟練度が高い場合や作業者Ｐが高レベルの安全資格を有する場合には、各ラインＬｈ_１およびＬｈ_２の径を小さくして小形にする等。

このように、ロボットＲの作業領域に応じて（また必要に応じて作業者Ｐの熟練度や安全資格情報等を加味しつつ）照光表示装置１からの出射光Ｌ_１、Ｌ_２の照射領域であるラインＬｈ_１およびＬｈ_２の位置が設定されるので、ロボットＲの作業領域を照光表示装置１により可視光で可視化して表示することができ、これにより、作業者ＰとロボットＲが協調する作業環境において、作業者ＰがロボットＲに不用意に接近するのを防止でき、その結果、ロボットＲのチョコ停等を防止して生産性を向上できるとともに、作業環境の安全性を向上できる。

この例では、ロボットＲの基台の周囲に一対のレーザースキャナＬＳが１８０度間隔で配置されている（図１では一方のみ図示）。照光表示装置１による円環状のラインＬｈ_１およびＬｈ_２の位置は、各レーザースキャナＬＳのセンシング領域（検出領域）である防護領域（作業者Ｐが近づくと危険と判断される領域）および警告領域（防護領域の外側に形成される領域）の外縁またはその近傍位置にそれぞれ一致している。したがって、この例では、各レーザースキャナＬＳの防護領域および警告領域の外縁は、ロボットアームＲａの防護領域および警告領域の外縁にもそれぞれ一致している。

ロボットＲの制御においては、作業者ＰがラインＬｈ_２を越えた際には、レーザースキャナＬＳの検出信号を受けて、たとえばロボットアームＲａの移動速度を減速させるとともに、警告音を出したり警告灯を点灯させたりして作業者Ｐの注意を喚起するようにし、また、作業者ＰがラインＬｈ_１を越えた際には、レーザースキャナＬＳの検出信号を受けて、たとえばロボットアームＲａを緊急停止させて作業者Ｐの安全を確保するようにするのが好ましい。したがって、ロボットＲの運転モードとしては、作業者ＰがラインＬｈ_２の外側にいる場合には、ロボットＲは定常運転を行い、作業者Ｐの体の一部がラインＬｈ_２を越えた場合または作業者ＰがラインＬｈ_２およびＬｈ_１で囲繞された円環状の領域にいる場合には、ロボットＲは減速運転（たとえば低速運転）を行い、作業者Ｐの体の一部がラインＬｈ_１を越えた場合または作業者ＰがラインＬｈ_１の内側にいる場合には、ロボットＲは停止する。

このように、レーザースキャナＬＳ等の人体検出用のセンサを用い、そのセンシング領域（防護領域および警告領域）に応じて照光表示装置１からの出射光Ｌ_１、Ｌ_２の照射領域であるラインＬｈ_１およびＬｈ_２の位置が設定されるので、センサのセンシング領域（一般に赤外レーザーを用いるため人の目には見えない）を照光表示装置１により可視光で可視化して表示することができ、これにより、作業者ＰとロボットＲが協調する作業環境において、作業者ＰがロボットＲに不用意に接近するのを防止でき、その結果、ロボットＲのチョコ停等を防止して生産性を向上できるとともに、作業環境の安全性を向上できる。

＜照光表示例２＞
図２において、図１と同一符号は同一または相当部分を示している。図１の例では、照光表示装置１により、２つの円環状のラインＬｈ_１およびＬｈ_２を同心円で表示したが、図２に示す例では、照光表示装置１_１により円環状のラインＬｈ_１を表示するとともに、照光表示装置１_１の側方に離間配置された照光表示装置１_２により、円環状のラインＬｈ_２を表示している。この場合、２つの円環状のラインＬｈ_１およびＬｈ_２は同心円ではなく、中心位置がずれている。

この場合には、離間配置された２つの照光表示装置１_１、１_２を用いることで、円環状の各ラインＬｈ_１、Ｌｈ_２を容易に位置ずれさせることができる。なお、このような各ラインＬｈ_１、Ｌｈ_２の設定は、防護柵内でのロボットＲの配置や作業者Ｐの立ち位置等に応じて適宜行われる。

この例においても、ロボットＲの作業領域／レーザースキャナＬＳのセンシング領域に応じて照光表示装置１_１、１_２の各出射光Ｌ_１、Ｌ_２の照射領域であるラインＬｈ_１およびＬｈ_２の位置が設定されるので、ロボットＲの作業領域／レーザースキャナＬＳのセンシング領域を照光表示装置１により可視光で可視化して表示することができ、これにより、作業者ＰとロボットＲが協調する作業環境において、作業者ＰがロボットＲに不用意に接近するのを防止でき、その結果、ロボットＲのチョコ停等を防止して生産性を向上できるとともに、作業環境の安全性を向上できる。

＜照光表示例３＞
図３において、図１、図２と同一符号は同一または相当部分を示している。図１、図２では、照光表示装置１、１_１、１_２により照光表示されるラインがいずれも円環状である例を示したが、図３の例では、離間配置された２つの照光表示装置１_１、１_２がいずれも半円環状のラインを照光表示しており、それぞれの半円環状のラインがつながることで全体として円環状のラインを構成している。

この場合には、照光表示装置１_１、１_２をロボットＲの上方ではなく側方に配置できるので、照光表示装置１_１、１_２からの出射光Ｌ_１、Ｌ_２の照射によってロボットＲの影が床面に生じにくく、また、照光表示装置１_１、１_２を低い位置に設置できるので、防護柵やポールを用いて容易に設置可能である。これに対して、図１、図２の例では、照光表示装置１、１_１、１_２がロボットＲの上方に設置されるので、照光表示装置１、１_１、１_２からの出射光の照射によってロボットＲの影が床面に生じやすく、また、天井等の高い位置に設置することになるため、設置が容易ではない。

この例においても、ロボットＲの作業領域／レーザースキャナＬＳのセンシング領域に応じて照光表示装置１_１、１_２の各出射光Ｌ_１、Ｌ_２の照射領域であるラインＬｈの位置が設定されるので、ロボットＲの作業領域／レーザースキャナＬＳのセンシング領域を照光表示装置１により可視光で可視化して表示することができ、これにより、作業者ＰとロボットＲが協調する作業環境において、作業者ＰがロボットＲに不用意に接近するのを防止でき、その結果、ロボットＲのチョコ停等を防止して生産性を向上できるとともに、作業環境の安全性を向上できる。

＜照光表示例４＞
図４において、図１ないし図３と同一符号は同一または相当部分を示している。図１ないし図３では、照光表示装置１、１_１、１_２により照光表示されるラインがいずれも床面上に形成される例を示したが、図４の例では、照光表示装置１からの出射光ＬによるラインＬｈがベルトコンベアＢＣの搬送面ＢＣａ上に照光表示されている。また、ラインＬｈはベルトコンベアＢＣの搬送方向（図示矢印方向）に沿って直線状に形成されている。

この場合には、ベルトコンベアＢＣを挟んで一方の側にロボットＲが配置され、他方の側に作業者が位置して協調作業を行う。ラインＬｈは、ロボットＲの作業領域と作業者の作業領域との境界線を表している。図示していないが、レーザースキャナＬＳ等の人体検出用センサを設け、そのセンシング領域の外縁（またはライトカーテンのような平面視直線状のセンシング領域）をラインＬｈと一致させるようにしてもよく、この場合、作業者の体の一部がラインＬｈを越えた際にロボットＲを減速運転に移行させたり、ロボットＲを停止させたりすることができるようになる。なお、ラインＬｈは、レーザースキャナＬＳ等の人体検出用センサのセンシング領域の外縁よりも若干外側（または内側）の位置に配置されるようにしてもよい（後述する他の照光表示例６～７においても同様）。

この例においても、ロボットＲの作業領域／センサのセンシング領域に応じて照光表示装置１の出射光Ｌの照射領域であるラインＬｈの位置が設定されるので、ロボットＲの作業領域／センサのセンシング領域を照光表示装置１により可視光で可視化して表示することができ、これにより、作業者とロボットＲが協調する作業環境において、作業者がロボットＲに不用意に接近するのを防止でき、その結果、ロボットＲのチョコ停等を防止して生産性を向上できるとともに、作業環境の安全性を向上できる。

＜照光表示例５＞
図１ないし図３では、照光表示装置１により照光表示されるラインＬｈ_１、Ｌｈ_２、ＬｈがロボットアームＲａの旋回範囲（すなわち、ロボットＲの作業領域）を示しており、図４では、照光表示装置１により照光表示されるラインＬｈが、ロボットＲの作業領域と作業者の作業領域との境界線（したがって、ロボットＲの作業領域）を示しているが、本発明の適用はこれに限定されない。

図５はレストランの調理場の一例を示すレイアウト図であって、同図において図１ないし図４と同一符号は同一または相当部分を示している。図５に示すように、ロボットＲの側方には作業者（調理補助者）Ｐが位置しており、ロボットＲと作業者Ｐが協調して調理作業を行っている。ロボットＲは、コンベアＣにより搬送されてくるトレイｔの中から必要な具材をロボットアームＲａの先端のハンドによりピックアップし、それを作業テーブルＴの上に載置された容器Ｂの中に次々と入れていく。一方、作業者Ｐは、所望の具材で一杯になった容器Ｂを作業テーブルＴの上から取り上げるとともに、空の容器Ｂを作業テーブルＴの上に載置する。

調理場の天井には、照光表示装置（図示せず）が設けられており、照光表示装置からの出射光が作業テーブルＴの上に照射されて、円環状のラインＬｈで照光表示される。ラインＬｈは容器Ｂの位置に対応しており、ロボットアームＲａが次にテーブルＴまで移動してきたときの到達位置を示している。ロボットアームＲａがテーブルＴに向かって移動してくる前に照光表示装置がラインＬｈで照光表示することにより、作業者ＰはロボットアームＲａの次の到達位置や動作方向を予め知ることができるようになる。これにより、作業者ＰとロボットＲが協調する作業環境において、作業者ＰがロボットＲに不用意に接近するのを防止でき、その結果、ロボットＲのチョコ停等を防止して生産性を向上できるとともに、作業環境の安全性を向上できる。

ロボットアームＲａの次の到達位置は作業中のロボットＲが移動する位置であるため、本明細書中では、このロボットアームＲａの次の到達位置についてもロボットＲの作業領域に含ませることにする。

＜照光表示例６＞
図６において、図１ないし図５と同一符号は同一または相当部分を示している。図１ないし図５では、照光表示装置１、１_１、１_２により照光表示されるラインが主にロボットＲの作業領域に応じて設定される例を示したが、図６の例では、照光表示装置１_１、１_２により照光表示される直線状のラインＬｈ_１、Ｌｈ_２は、レーザースキャナＬＳのセンシング領域（図中グレーの領域）の外縁と一致しており、センシング領域に応じて設定されている。

図６においては、ロボットＲはワークＷをピックアップしてこれをコンベアＣ上に載せるという作業を行っている。作業者がレーザースキャナＬＳのセンシング領域（グレー領域）に侵入すると、レーザースキャナＬＳが作業者を検知して、ロボットＲが減速運転に移行し、またはロボットＲが停止するという安全制御が行われる。

この例においても、レーザースキャナＬＳのセンシング領域に応じて照光表示装置１_１、１_２からの出射光Ｌ_１、Ｌ_２によるラインＬｈ_１およびＬｈ_２の位置が設定されるので、人の目には見えない、レーザースキャナＬＳのセンシング領域を照光表示装置１により可視光で可視化して表示することができ、これにより、作業者とロボットＲが協調する作業環境において、作業者がロボットＲに不用意に接近するのを防止でき、その結果、ロボットＲのチョコ停等を防止して生産性を向上できるとともに、作業環境の安全性を向上できる。

なお、図６に示す例では、レーザースキャナＬＳのセンシング領域（グレー領域）の外縁のうち、左右の外縁は照光表示装置１_１、１_２によるラインＬｈ_１、Ｌｈ_２で照光表示されており、手前側の外縁は照光表示されていないが、この手前側の外縁についても別の照光表示装置を用いることで照光表示するようにしてもよい。これにより、作業者によるロボットＲの不用意なチョコ停をより確実に防止でき、生産性および安全性をさらに向上できる。

＜照光表示例７＞
図７および図８は、床面を無人で走行する無人搬送車ＡＧＶ(Automatic Guided Vehicle）の前後左右の各側面にレーザースキャナＬＳ_１、ＬＳ_２、ＬＳ_３、ＬＳ_４（図７では一部のみ図示）および照光表示装置１_１、１_２、１_３、１_４（図７では一部のみ図示）がそれぞれ設けられた例を示している。各照光表示装置１_１、１_２、１_３、１_４は、各々対応する各レーザースキャナＬＳ_１、ＬＳ_２、ＬＳ_３、ＬＳ_４の上方に配置されており、各レーザースキャナＬＳ_１、ＬＳ_２、ＬＳ_３、ＬＳ_４の矩形状のセンシング領域の外縁に沿って直線状のラインＬｈ_１、Ｌｈ_２、Ｌｈ_３、Ｌｈ_４で矩形状に照光表示している。各レーザースキャナＬＳ_１、ＬＳ_２、ＬＳ_３、ＬＳ_４のセンシング領域は、最も外側に配置された淡いグレーのセンシング領域（第１警告領域）１０と、最も内側に配置された濃いグレーのセンシング領域（防護領域）１１と、これらの間に配置され、センシング領域１０、１１の中間の濃さのグレーのセンシング領域（第２警告領域）１２とから構成されている。

図７および図８においては、無人搬送車ＡＧＶは、上述した各レーザースキャナＬＳ_１、ＬＳ_２、ＬＳ_３、ＬＳ_４による各センシング領域１０、１１、１２、および各照光表示装置１_１、１_２、１_３、１_４による各ラインＬｈ_１、Ｌｈ_２、Ｌｈ_３、Ｌｈ_４を形成しつつ、床面上を走行する。走行中の無人搬送車ＡＧＶは、作業者が第１警告領域１０に侵入すると減速し、第２警告領域１２に侵入するとさらに減速し、防護領域１１に侵入した場合には停止するよう制御されている。

この例においても、レーザースキャナＬＳ_１、ＬＳ_２、ＬＳ_３、ＬＳ_４の各センシング領域１０、１１、１２に応じて、照光表示装置１_１、１_２、１_３、１_４からの各出射光によるラインＬｈ_１、Ｌｈ_２、Ｌｈ_３、Ｌｈ_４の位置が設定されるので、人の目には見えない、レーザースキャナＬＳ_１、ＬＳ_２、ＬＳ_３、ＬＳ_４の各センシング領域１０、１１、１２を照光表示装置１_１、１_２、１_３、１_４により可視光で可視化して表示することができ、これにより、作業者と無人搬送車ＡＧＶが協調する作業環境において、作業者が無人搬送車ＡＧＶに不用意に接近するのを防止でき、その結果、作業者が意図しない無人搬送車ＡＧＶの停止を防止して生産性を向上できるとともに、作業環境の安全性を向上できる。

＜照光表示例８＞
図９は、ライトカーテンＬＣを示している。ライトカーテンＬＣは、赤外線Ｌｃを出射する投光ユニットＬＣ_１と、投光ユニットＬＣ_１から出射された赤外線Ｌｃを受光する受光ユニットＬＣ_２とから構成されている。ライトカーテンＬＣの上方には、照光表示装置１が設けられており、照光表示装置１からの出射光Ｌの床面への照射位置は、投光ユニットＬＣ_１からの赤外線Ｌｃと同じ鉛直面内に位置している。すなわち、ライトカーテンＬＣのセンシング領域の外縁は、照光表示装置１の出射光Ｌにより照光表示されるラインＬｈと一致している。

これにより、人の目には見えない、ライトカーテンＬＣのセンシング領域を照光表示装置１により可視光で可視化して表示することができ、これにより、作業者が不用意にライトカーテンＬＣのセンシング領域に侵入することによる機械のチョコ停を防止できる。その結果、作業者と機械が協調する作業環境において、生産性を向上できるとともに、作業環境の安全性を向上できる。

＜照光表示装置＞
次に、照光表示装置１について図１０ないし図２１を用いて説明する。
なお、照光表示装置１_１、１_２、１_３、１_４についても同様の構成を有するので、ここでは、照光表示装置１についてのみ説明する。

図１０ないし図１３は、照光表示装置１を構成する単一の照光表示ユニット１０を示している。これらの図に示すように、照光表示ユニット１０は、筐体１０Ａと、その左右端面から延びる一対の軸部１１と、筐体１０Ａの内部に設けられ、可視光を出射するＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２から出射した光を集束させ、床面に照射させて結像させる光学要素１３とを備えている。ＬＥＤ１２および光学要素１３は、筐体１０Ａの内部に形成されかつその前面に開口する筒状の内部空間１０ａに設けられており、ＬＥＤ１２はベース板１０ｂに取り付けられ、光学要素１３はＬＥＤ１２の前方に配置されている。

ＬＥＤ１２は、単一のＬＥＤ素子から構成されていても、複数のＬＥＤ素子から構成されていてもよい。光学要素１３は、単一または複数のレンズからなり、ＬＥＤ１２からの出射光を床面上に円環状、半円環状または直線状のラインとして集光させるように構成されている。なお、光学要素１３の前方／後方にスリット／可変スリットを配置するようにしてもよく、また、ＬＥＤ１２を構成する複数のＬＥＤ素子を円環状、半円環状、直線状に配列するようにしてもよい。筐体１０Ａの背面には、放熱フィン１０ｃが設けられている。

図１４ないし図１９は、照光表示装置１が複数の照光表示ユニットから構成された例を示している。これらの図において、図１４ないし図１６は各照光表示ユニットが円周上に等間隔で配置された例を、図１７ないし図１９は各照光表示ユニットが直線上に整列して配置された例をそれぞれ示している。これらの図において、図１０ないし図１３と同一符号は同一または相当部分を示している。

図１４ないし図１６に示すように、照光表示装置１は、半球状の本体部１Ａを有しており、本体部１Ａには、４つの凹部１Ａ_１、１Ａ_２、１Ａ_３、１Ａ_４が円周上に等間隔で設けられている。各凹部１Ａ_１、１Ａ_２、１Ａ_３、１Ａ_４には、照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３、１０_４がそれぞれ収容されており、各照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３、１０_４は円周上に等間隔で配置されている。各照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３、１０_４の構造は、上述した照光表示ユニット１０の構造と同様であって、それぞれ内部にＬＥＤおよび光学要素を有している。照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３、１０_４の各軸部１１_１、１１_２、１１_３、１１_４は、対応する各凹部１Ａ_１、１Ａ_２、１Ａ_３、１Ａ_４を画成する壁面に形成された穴（図示せず）に回転自在に支持されている。これにより、各照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３、１０_４の照射角度を手動で調整できるようになっている。なお、小型モータおよびギア等からなる回転駆動機構を採用して、各照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３、１０_４をそれぞれ独立して回転駆動することにより、各照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３、１０_４の照射角度を電動で調整できるようにしてもよい。また、本体部１Ａの背面１Ａｂは、天井面等への取付面になっている。

図１７ないし図１９に示すように、照光表示装置１は、平板状のベース１Ｂを有しており、ベース１Ｂ上には、照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３が直線上に配置されている。この例では、ベース１Ｂ上において照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３の隣り合う各軸部１１_１、１１_２、１１_３は連結されている。ベース１Ｂの長手方向端部には、支持部１Ｂ_１、１Ｂ_２がそれぞれ設けられており、支持部１Ｂ_１は照光表示ユニット１０_１の軸部１１_１を、支持部１Ｂ_２は照光表示ユニット１０_３の軸部１１_３をそれぞれ支持している。

支持部１Ｂ_１の内部にはギア機構およびこれに駆動連結されたモータ（図示せず）が設けられており、支持部１Ｂ_１にはケーブル１５が接続されている。当該ギア機構は、照光表示ユニット１０_１の軸部１１_１に連結されている。この構成により、モータを駆動すると、ギア機構を介して、各照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３が各々対応する各軸部１１_１、１１_２、１１_３の中心軸線の回りを一体に回転するようになっている。なお、図１７ないし図１９においては、照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３の各々の周方向の向きがずれているものが示されているが、ベース１Ｂ上において隣り合う各照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３の各軸部１１_１、１１_２、１１_３をたとえばラチェット機構等を介して周方向の一方向にのみ回転可能に連結することにより、照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３のそれぞれの周方向の向きを独立して調整できるようになる。また、ベース１Ｂの下面１Ｂｂは、壁面等への取付面になっている。

次に、図１４ないし図１９の照光表示装置１における具体的な照光表示の例を図２０、図２１に示す。図２０は図１４ないし図１６に示した照光表示装置１の照光表示例を、図２１は図１７ないし図１９に示した照光表示装置１の照光表示例をそれぞれ示している。

図２０に示すように、照光表示装置１の各照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３、１０_４から出射された光Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４は、それぞれ床面に直線状のラインＬｈ_１、Ｌｈ_２、Ｌｈ_３、Ｌｈ_４を照光表示しており、各ラインＬｈ_１、Ｌｈ_２、Ｌｈ_３、Ｌｈ_４によって床面に矩形または矩形状の図形が形成されている。各ラインＬｈ_１、Ｌｈ_２、Ｌｈ_３、Ｌｈ_４をロボットの作業領域／センサのセンシング領域と一致させることにより、ロボットの作業領域／センサのセンシング領域を照光表示装置１により可視光で可視化して表示することができ、これにより、作業者とロボットが協調する作業環境において、作業者によるロボットの不用意なチョコ停等を防止でき、その結果、生産性を向上できるとともに、作業環境の安全性を向上できる。

図２１に示すように、照光表示装置１の各照光表示ユニット１０_１、１０_２、１０_３から出射された光Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３は、それぞれ床面に直線状のラインＬｈ_１、Ｌｈ_２、Ｌｈ_３を照光表示している。各ラインＬｈ_１、Ｌｈ_２、Ｌｈ_３をロボットの作業領域／センサのセンシング領域と一致させることにより、ロボットの作業領域／センサのセンシング領域を可視光により可視化して表示することができ、これにより、作業者とロボットが協調する作業環境において、作業者によるロボットの不用意なチョコ停等を防止でき、その結果、生産性を向上できるとともに、作業環境の安全性を向上できる。

＜制御システム＞
次に、照光表示装置の照射角度を自動調整する場合の制御システムの概略ブロック構成を図２２に示す。
同図に示すように、制御システム１００は、各種プログラミングやデータ入力、出力表示等を行うパソコン（ＰＣ）１０１およびこれに接続されたプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）１０２と、ＰＬＣ１０２に接続されたロボット制御部１０３とを備えている。ＰＬＣ１０２およびロボット制御部１０３には、レーザースキャナ（ＬＳ）１０４、モニタカメラ１０５、非常停止スイッチ１０６、ロボット駆動部１０７および照光表示ユニット駆動部１０８が接続されている。制御システム１００のＰＣ１０１／ＰＬＣ１０２には、照光表示ユニット駆動部１０８を駆動制御するための照光表示制御プログラムが格納されており、ＰＬＣ１０２／ロボット制御部１０３には、ロボット制御プログラムが格納されている。また、照光表示装置を構成する単一または複数の照光表示ユニットは、照射角度を電動で調整できるように構成されている。

ＰＣ１０１／ＰＬＣ１０２に格納された照光表示制御プログラムにより、ロボットの作業領域に応じて照光表示装置の照射角度を自動調整する際には、まず、ＰＬＣ１０２／ロボット制御部１０３に格納されたロボット制御プログラムが解析されて、ロボットアームの作業領域の外縁が求められる。次に、照光表示装置からの出射光により照光表示されるラインがこの外縁と一致する（または外縁の若干内側／外側に配置される）ようにするための照光表示ユニットの照射角度が求められ、現在の照射角度からの差分が算出される。そして、当該差分に応じて照光表示ユニット駆動部により照光表示ユニットが駆動されることで、照光表示装置の照射角度が自動調整される。

同様に、ＰＣ１０１／ＰＬＣ１０２に格納された照光表示制御プログラムにより、レーザースキャナ１０４のセンシング領域に応じて照光表示装置の照射角度を自動調整する際には、まず、操作者が、ＰＣ１０１によりレーザースキャナ１０４のセンシング領域を設定する。次に、照光表示装置１からの出射光により照光表示されるラインがこのセンシング領域の外縁と一致する（または外縁の若干内側／外側に配置される）ようにするための照光表示ユニットの照射角度が求められ、現在の照射角度からの差分が算出される。そして、当該差分に応じて照光表示ユニット駆動部により照光表示ユニットが駆動されることで、照光表示装置の照射角度が自動調整される。

このようにして、機器の作動範囲（すなわち、ロボットの作業領域／センサのセンシング領域）に応じて可視光源からの出射光の照射領域を設定するよう、可視光源の出射光が制御される。

〔第１の変形例〕
前記実施例では、照光表示装置により照光表示される図形として、円環状、半円環状または直線状の連続したラインを例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。点線またはドット等を円周または直線に沿って配列することにより、同様の図形を描くようにしてもよい。また、線や点以外の任意の図形でもよく、文字でもよい。さらに、照光表示は、光源の点灯による点灯表示のみならず、光源の点滅による点滅表示（フリッカー表示）でもよい。

〔第２の変形例〕
前記実施例の図１および図２においては、照光表示装置が円環状のラインＬｈ_１およびＬｈ_２の双方を照光表示するようにした、すなわち、照光表示装置による照光表示領域が２つの領域から構成された例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。照光表示装置による照光表示領域は、３つ以上の領域から構成するようにしてもよい。

また、ロボットＲの減速運転が不要な場合には、ラインＬｈ_２による照光表示をなくして、ラインＬｈ_１のみによる照光表示を行う、すなわち、照光表示装置１による照光表示領域を単一の領域から構成するようにしてもよい。この場合、ロボットＲの運転モードとしては、作業者ＰがラインＬｈ_１の外側にいる場合には、ロボットＲは定常運転を行い、作業者Ｐの体の一部がラインＬｈ_１を越えた場合または作業者ＰがラインＬｈ_１の内側にいる場合には、ロボットＲは停止するようになる。

〔第３の変形例〕
前記実施例の図１ないし図３においては、レーザースキャナＬＳをロボットＲの基台の周りに１８０度間隔で２つ配置した例を示したが、防護柵の位置や工場内のレイアウト等により、レーザースキャナＬＳがロボットＲの全周囲をカバーする必要のない場合には、いずれか一方のレーザースキャナＬＳを省略するようにしてもよい。

〔第４の変形例〕
前記実施例の図１４ないし図２１においては、照光表示装置１を構成する各照光表示ユニットを円周上または直線上に配列した例を示したが、本発明の適用はこれに限定されず、その他の任意の配列を採用するようにしてもよい。また、照光表示ユニットとして、円環状のラインを照光表示するタイプと、直線状のラインを照光表示するタイプとを適宜組み合わせることにより、機器の作動範囲（すなわち、ロボットの作動領域／センサのセンシング領域）が複雑な形状を有する場合にも対応可能である。

〔第５の変形例〕
前記実施例の図２２においては、ＰＣ１０１、ＰＬＣ１０２およびロボット制御部１０３を用いて、本発明による制御システムの中枢部を構成した例を示したが、本発明による制御システムの構成はこれに限定されない。ＰＬＣ１０２にロボット制御機能を持たせることで、ロボット制御部１０３を省略するようにしてもよい。

〔第６の変形例〕
前記実施例では、可視光源としてＬＥＤを用いた例を示したが、本発明による照光表示装置の可視光源としては、ＬＥＤに限定されるものではなく、レーザーその他の光源であってもよい。また、本発明による照光表示装置としては、画像を拡大して投影表示するプロジェクタ等のディスプレイ装置であってもよい。

〔第７の変形例〕
前記実施例では、ロボットとして垂直多関節ロボットを例にとって説明したが、本発明は、スカラロボットやパラレルリンクロボット等のその他のロボットに適用するようにしてもよい。

〔第８の変形例〕
本発明が適用される機械としては、ロボット以外でもよく、自動車等の車両やパワーショベル等の特殊車両等にも適用可能である。本発明が適用されるセンサとしては、レーザースキャナに限定されるものではなく、上述したライトカーテンの他、光電センサや超音波センサ等のセンサでもよく、またカメラ等で撮影した画像を解析して監視エリア内への侵入者や不審者を検知するシステムであってもよい。

ライトカーテンや光電センサ、超音波センサ等のセンサの場合、レーザースキャナと異なり、センサ自身がセンシング領域の外縁を把握していないため、これらのセンサのセンシング領域の外縁に合わせて、照光表示装置１からの出射光の照光表示位置を自動調整する際には、センサの設置位置をビジョンカメラ等の画像センサで撮影しておくのが好ましい。画像センサは、カメラで捉えた画像を処理して対象物の位置、長さ等の特徴量を算出するので、設置されたセンサを画像センサで撮影することにより、センサの設置位置データを作成することが可能である。

この場合において、センサが投光部／送信部および受光部／受信部を有するタイプの場合には、投光部／送信部および受光部／受信部の設置位置を画像センサで撮影し、その画像データを処理することでセンサのセンシング領域を特定する。また、センサが投光部／送信部のみを有するタイプの場合には、投光部／送信部の設置位置および向きを画像センサで撮影して得られた画像データ、ならびにセンサの検出距離およびビームの広がり角度等のデータを処理することにより、センサのセンシング領域を特定する。

〔第９の変形例〕
前記実施例および前記各変形例では、照光表示装置が機械やセンサとは別個に設けられた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。照光表示装置は、機械または（および）センサと一体化されていてもよい。

〔その他の変形例〕
上述した実施例および各変形例はあらゆる点で本発明の単なる例示としてのみみなされるべきものであって、限定的なものではない。本発明が関連する分野の当業者は、本明細書中に明示の記載はなくても、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施例を構築し得る。

〔他の適用例〕
前記実施例および前記各変形例では、本発明が適用される分野として、ＦＡ（ファクトリーオートメーション）を例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。本発明は、製造業以外のその他の分野、たとえば、飲食業や食品業、建設業、土木業、運輸業、運送業、医療業、流通業等の分野にも同様に適用できる。

本発明は、人と機械が協調する環境において、生産性および安全性を向上させるための照光表示装置に有用である。

１、１_１、１_２、１_３、１_４：照光表示装置（グラフィカル・ライティングユニット）
１０、１０_１、１０_２、１０_３、１０_４：照光表示ユニット

１２：ＬＥＤ（可視光源）

１００：制御システム（制御手段）

Ｌ、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_４：出射光
Ｌｈ、Ｌｈ_１、Ｌｈ_２、Ｌｈ_３、Ｌｈ_４：（照光表示）ライン
Ｒ：ロボット（機械、機器）
ＬＳ、ＬＳ_１、ＬＳ_２、ＬＳ_３、ＬＳ_４：レーザースキャナ（センサ、機器）
ＬＣ：ライトカーテン（センサ、機器）
Ｐ：作業者（人）

特開２０１６－１０５０４９号公報（段落［０００１］、［０００２］、［０００４］、［００３１］参照）

Claims

照光表示装置であって、
可視光を出射するＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源からの出射光を集束させて結像させる光学要素とをそれぞれ有し、前記出射光の照射角度をそれぞれ調整することにより、機械の作業領域の外縁を前記出射光により床面上にそれぞれラインで照光表示させる複数の照光表示ユニットと、
前記作業領域の前記外縁に検出領域の外縁を一致させた状態でレーザースキャンを行うレーザースキャナとを備え、
前記機械が無人搬送車であり、前記照光表示ユニットおよび前記レーザースキャナが前記無人搬送車に設けられており、前記作業領域が前記無人搬送車の前後左右方向に設定されるとともに、前記無人搬送車の走行中には、前記照光表示ユニットからの可視光による床面上へのラインによる照光表示が前記レーザースキャナの前記レーザースキャンによる前記検出領域の前記外縁と一致した状態を維持している、
ことを特徴とする照光表示装置。
請求項１において、
前記無人搬送車の前後左右方向に設定される前記作業領域がそれぞれ、危険領域である防護領域と、その外側に設定された警告領域とから構成され、前記照光表示ユニットが、前記防護領域および前記警告領域の各外縁をそれぞれラインで照光表示するとともに、前記レーザースキャナの前記レーザースキャンによる前記検出領域の前記外縁が、前記防護領域および前記警告領域の各外縁にそれぞれ一致している、
ことを特徴とする照光表示装置。