特許 6240422 ロボット制御システム及びロボット制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6240422

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】ロボット制御システム及びロボット制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20171120BHJP

【ＦＩ】

   B25J19/06

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-147391(P2013-147391)

(22)【出願日】2013年7月16日

(65)【公開番号】特開2015-20215(P2015-20215A)

(43)【公開日】2015年2月2日

【審査請求日】2016年4月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久保田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼山 裕規

(72)【発明者】

【氏名】平塚 充一

(72)【発明者】

【氏名】間瀬 祥平

【審査官】 臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−１６０４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２５４３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０２８４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０００８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２１２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４２９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０２２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３５２７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ ９／２２−１９／０６

Ｂ６６Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１以上の関節とその関節を動作させるアクチュエータを備えたロボットの制御システムであって、
前記ロボットの前記関節の回転状態を検出する回転センサと、
少なくとも前記ロボットの操作デバイスとイネーブルスイッチが設けられた操作入力装置と、
前記操作デバイスの操作に対応した操作信号と前記イネーブルスイッチの操作に対応したイネーブル信号を前記操作入力装置より取得し、回転信号を前記回転センサより取得し、少なくとも前記操作信号、前記イネーブル信号及び前記回転信号に基づいて前記ロボットを制御する制御装置と、
前記イネーブル信号を前記操作入力装置より取得し、前記回転信号を前記回転センサより取得し、少なくとも前記イネーブル信号及び前記回転信号に基づいて前記ロボットの動作を監視する監視装置とを備えており、
前記制御装置は、前記イネーブル信号のオフを取得すると、前記ロボットが動作の減速により停止するように前記ロボットの動作を制御し、
前記監視装置は、前記イネーブルスイッチがオフになってから前記ロボットの減速による停止にかかる時間に相当する所定の遅延時間経過後から前記イネーブル信号のオンを取得するまで、前記ロボットの停止を監視する停止監視を行う、ロボット制御システム。

【請求項2】

前記イネーブルスイッチがオフになってから前記所定の遅延時間経過後に前記監視装置へ前記イネーブル信号のオフが入力されるように、前記イネーブル信号の前記監視装置への伝達を遅らせる遅延装置を更に備える、請求項１に記載のロボット制御システム。

【請求項3】

前記監視装置は、前記イネーブル信号のオフを取得してから前記所定の遅延時間経過後に、前記ロボットの停止監視を開始する、請求項１に記載のロボット制御システム。

【請求項4】

前記監視装置は、前記停止監視中に前記回転信号に基づく前記ロボットの動作が検出されると、前記制御装置へ非常停止信号を出力し、
前記制御装置は、前記非常停止信号を取得すると、前記ロボットが動力供給の遮断により非常停止するように前記ロボットを制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のロボット制御システム。

【請求項5】

前記所定の遅延時間が、０．１〜０．３秒の範囲から選択された時間である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボット制御システム。

【請求項6】

１以上の関節とその関節を動作させるアクチュエータを少なくとも備え、操作デバイス及びイネーブルスイッチを有する操作入力装置で操作されるロボットの制御方法であって、
前記イネーブルスイッチがオフになると、前記ロボットを動作の減速により停止させることと、
前記イネーブルスイッチがオフになってから前記ロボットの減速による停止にかかる時間に相当する所定の遅延時間経過後から前記イネーブルスイッチがオンとなるまで、前記ロボットの停止を監視する停止監視を行うこととを、含むロボット制御方法。

【請求項7】

前記停止監視中に前記ロボットが動作すると、前記ロボットを動力供給の遮断により非常停止させることを更に含む、請求項６に記載のロボット制御方法。

【請求項8】

前記所定の遅延時間が、０．１〜０．３秒の範囲から選択された時間である、請求項６又は７に記載のロボット制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットの制御システム及び制御方法に関する。詳細には、ロボットの安全制御に係る制御システム及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、産業用ロボットやパーソナルケア・ロボットの分野において、ロボットと作業者が同じ作業空間内で直接協働して作業を行うことが提案されている。

【0003】

例えば、産業用ロボットと作業者との協働作業では、作業者がワークの位置や作業状態を知覚してロボットの次の動作を指令する役目を担い、ロボットが指令に応答してワークを把持したり移動させたりする役目を担う。このようなロボットと作業者の協働作業は、計測や位置合わせの制御と判断をロボット近傍にいる作業者が行うため、高度なセンシングや制御が不要になるとともに、効率的で信頼性が高くなるというメリットがある。

【0004】

上記のようなハンドガイドによる協働運転に対応しているロボットの制御装置には、ロボットの操作デバイスを備えたハンドガイド装置が無線又は有線で接続される。例えば、特許文献１に記載されたハンドガイド装置は、オンとオフの少なくとも２つのポジションを有するイネーブルスイッチと、操作デバイスとを備えている。そして、イネーブルスイッチがオンのときにのみ、操作デバイスで入力された操作に基づく制御信号がハンドガイド装置からロボットの制御装置へ出力されるように構成されている。

【0005】

また、産業用ロボットとともに作業を行う作業者の安全性を向上させるために、ロボットの制御装置から独立した監視装置が設けられることがある。このような監視装置は、ロボットの予期しない起動を防止するために、イネーブルスイッチがオフのときはロボットの停止を監視する停止監視を行う。停止監視中の監視装置は、操作デバイスの操作やロボットの動作を検出すると、ロボットアクチュエータへの動力供給が即時に遮断されるように、即ち、ロボットが非常停止するように制御装置を動作させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−３６９６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ロボットの非常停止状態は、リセットされるまで継続される。作業者が制御装置へリセット指令を入力すると、ロボットがリセットされて再起動が許可される。続いて、作業者が制御装置へ再起動指令を入力すると、ロボットが再起動されて動作可能な状態となる。以上のような一連の再起動処理によってのみロボットが再起動されるので、ロボットは高い安全性を備えている。

【0008】

しかしながら、ハンドガイド装置では、イネーブルスイッチと操作デバイスを同時に操作せねばならないことから、作業者が操作デバイスの操作中に意図しない誤操作でイネーブルスイッチの操作を解除してしまう事態が想定される。このような事態が生じると、実際は非常停止が不要なシチュエーションであるにも関わらず、イネーブルスイッチのオフに応答して上述の通りロボットが非常停止する。ロボットが非常停止すると、作業者は煩雑且つ時間を要する一連の再起動処理を行わねばならない。特に、ハンドガイドによる協働運転では、上記のような不必要な非常停止と再起動とを繰り返す事態が想定され、作業効率の低下や生産ラインの停止による生産性の低下が懸念される。

【0009】

本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハンドガイドに対応している産業用ロボットにおいて、非常停止機能と停止監視機能とを備えることにより安全性を確保しつつ、不必要な非常停止を低減するための技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係るロボット制御システムは、１以上の関節とその関節を動作させるアクチュエータを備えたロボットの制御システムであって、
前記ロボットの前記関節の回転状態を検出する回転センサと、
少なくとも前記ロボットの操作デバイスとイネーブルスイッチが設けられた操作入力装置と、
前記操作デバイスの操作に対応した操作信号と前記イネーブルスイッチの操作に対応したイネーブル信号を前記操作入力装置より取得し、回転信号を前記回転センサより取得し、少なくとも前記操作信号、前記イネーブル信号及び前記回転信号に基づいて前記ロボットを制御する制御装置と、
前記イネーブル信号を前記操作入力装置より取得し、前記回転信号を前記回転センサより取得し、少なくとも前記イネーブル信号及び前記回転信号に基づいて前記ロボットの動作を監視する監視装置とを備えている。
そして、このロボットの制御システムにおいて、前記制御装置が、前記イネーブル信号のオフを取得すると、前記ロボットが動作の減速により停止するように前記ロボットの動作を制御し、前記監視装置が、前記イネーブルスイッチがオフになってから前記ロボットの減速による停止にかかる時間に相当する所定の遅延時間経過後から前記イネーブル信号のオンを取得するまで、前記ロボットの停止を監視する停止監視を行うことを特徴としている。

【0011】

上記ロボット制御システムは、前記イネーブルスイッチがオフになってから前記所定の遅延時間経過後に前記監視装置へ前記イネーブル信号のオフが入力されるように、前記イネーブル信号の前記監視装置への伝達を遅らせる遅延装置を更に備えることができる。

【0012】

或いは、上記ロボット制御システムは、前記監視装置が、前記イネーブル信号のオフを取得してから前記所定の遅延時間経過後に、前記ロボットの停止監視を開始するように構成されていてよい。

【0013】

さらに、上記ロボット制御システムは、前記監視装置が、前記停止監視中に前記回転信号に基づく前記ロボットの動作が検出されると、前記制御装置へ非常停止信号を出力するように構成され、
前記制御装置が、前記非常停止信号を取得すると、前記ロボットが動力供給の遮断により非常停止するように前記ロボットを制御するように構成されていることが好ましい。

【0014】

そして、上記ロボット制御システムにおいて、前記所定の遅延時間が、０．１〜０．３秒の範囲から選択された時間であることが好ましい。

【0015】

本発明に係るロボットの制御方法は、１以上の関節とその関節を動作させるアクチュエータを少なくとも備え、操作デバイス及びイネーブルスイッチを有する操作入力装置で操作されるロボットの制御方法であって、
前記イネーブルスイッチがオフになると、前記ロボットを動作の減速により停止させることと、
前記イネーブルスイッチがオフになってから前記ロボットの減速による停止にかかる時間に相当する所定の遅延時間経過後から前記イネーブルスイッチがオンとなるまで、前記ロボットの停止を監視する停止監視を行うこととを含むものである。

【0016】

上記ロボットの制御方法は、前記停止監視中に前記ロボットが動作すると、前記ロボットを動力供給の遮断により非常停止させることを更に含んでいることが好ましい。

【0017】

そして、上記ロボット制御方法において、前記所定の遅延時間が、０．１〜０．３秒の範囲から選択された時間であることが好ましい。

【0018】

上記ロボットの制御システム及び方法によれば、イネーブルスイッチがオフとなると、操作入力された或いはプログラムされた次の動作に関係なくロボットは減速して停止する。つまり、イネーブルスイッチのオフのみでは、ロボットは非常停止しない。したがって、例えば、作業者が操作デバイスの操作中に意図しない誤操作でイネーブルスイッチの操作を解除してしまったときなどは、減速停止したロボットは、非常停止からシステムを復帰させるための処理を行わずに、次の動作を開始することができる。そして、イネーブルスイッチのオフに応答してロボットが減速停止したあとで、速やかに監視装置によるロボットの停止監視が開始されるので、作業者の安全性は保たれる。よって、本発明に係るロボットの制御システム及び方法によれば、不必要なロボットの非常停止の頻度が低減されるので、非常停止からシステムを復帰させるための煩雑な処理の頻度を低減することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、イネーブルスイッチがオフとなると、ロボットは減速して停止し、ロボットが停止した後で、ロボットの停止監視が開始される。例えば、作業者が操作デバイスの操作中に意図しない誤操作でイネーブルスイッチの操作を解除してしまったときには、ロボットは減速停止するが、非常停止しない。よって、不必要なロボットの非常停止の頻度を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係るロボット制御システムの全体的な構成を示す図である。

【図2】ロボットの制御及び監視構成を示すブロック図である。

【図3】監視装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】制御装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図5】監視装置の停止監視処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】監視装置と制御装置の動作のタイミングチャートである。

【図7】図６に示すタイミングチャートのVII部分の詳細である。

【図8】変形例に係る監視装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

次に、図面を参照しながら、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制御システムの全体的な構成を示す図であり、図２はロボットの制御及び監視構成を示すブロック図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るロボット制御システム１０には、ロボット１と、ハンドガイド装置（操作入力装置）３と、ハンドガイド装置３で入力された操作情報等に基づいてロボット１の動作を制御する制御装置５と、制御装置５から独立してロボット１の動作を監視する監視装置６と、遅延装置７０とが備えられている。以下、これらについて詳細に説明する。

【0022】

（ロボット１）
本実施の形態に係るロボット１は６軸ロボットである。ただし、本発明は３軸、４軸又は７軸等の多軸ロボットにも適用することができる。ロボット１には、旋回座１１、旋回台１２、下腕１３、上腕１４、手首部１５、及び手先部１６が備えられている。これらのうち下腕１３、上腕１４及び手首部１５により、ロボットアーム２が形成されている。手先部１６は、ロボットアーム２のエンドエフェクタであって、ロボット１が行う作業に対応したエンドエフェクタに取り替えられる。

【0023】

旋回座１１と旋回台１２は第１関節２１において垂直方向の回転軸で連結されている。旋回台１２と下腕１３の基端は第２関節２２において水平方向の回転軸で連結されている。下腕１３の先端と上腕１４の基端は、第３関節２３において、水平方向の回転軸で連結されている。上腕１４の基端側リンク１４１と先端側リンク１４２とは、第４関節２４において上腕１４の軸方向の回転軸で連結されている。上腕１４の先端と手首部１５の基端は、第５関節２５において、水平方向の回転軸で連結されている。手首部１５の基端側リンク１５１と先端側リンク１５２とは、第６関節２６において手首部１５の軸方向の回転軸で連結されている。手首部１５の先端には手先部１６が接続されている。さらに、ロボット１には、各関節２１〜２６を各回転軸回りに個別に動作させるために、各関節２１〜２６の各々について、制御装置５の制御を受けて動作するアクチュエータ（例えば、モータなど）３５、減速機３６、及び関節の回転状態（回転量・回転角度・回転位置）を検出するための回転センサ３７などが設けられている。

【0024】

（ハンドガイド装置３）
ハンドガイド装置３は、上記構成のロボット１のロボットアーム２の基端から手先部１６の先端までの間の適宜位置に装着されている。本実施形態に係るハンドガイド装置３は、手先部１６と一体的に連結されている手首部１５の先端側リンク１５２に装着されている。

【0025】

ハンドガイド装置３には、ジョイスティックなどの操作デバイス３１や、非常停止スイッチ３２及びイネーブルスイッチ８などの安全スイッチなどが設けられている。操作デバイス３１は、ロボット１の手先部１６の位置と向きの変位指令等を含む操作情報を制御装置５へ入力するための、操作入力手段である。本実施例においては、操作デバイス３１として２本のジョイスティックが備えられており、一方によりロボット１の手先部１６の位置に関する操作情報が入力され、他方によりロボット１の手先部１６の向きに関する操作情報が入力される。ただし、操作デバイス３１はジョイスティックに限定されない。

【0026】

イネーブルスイッチ８は、各操作デバイス３１に一つずつ設けられており、ハンドガイド装置３には合わせて２つのイネーブルスイッチ８が備えられている。ただし、ハンドガイド装置３に１つのイネーブルスイッチ８が備えられていてもよい。各イネーブルスイッチ８は、３ポジションスイッチであって、スイッチを中央のイネーブル位置に連続的に保持するときだけオンとなる。また、イネーブルスイッチ８を放すか、中央イネーブル位置を超えて押し込むことによって、オフとなる。本実施形態に係るハンドガイド装置３では、２個のイネーブルスイッチ８がオンのときのみ、ロボット１の動作が許可される。さらに、いずれか１つのイネーブルスイッチ８が完全に押し下げられてオフとなると、他のスイッチや操作デバイスによる操作入力に優先してロボットの動作が停止される。

【0027】

ハンドガイド装置３は、制御装置５及び監視装置６と無線又は有線により電気的に接続されている。そして、ハンドガイド装置３の操作デバイス３１で入力されたロボット１の操作情報、例えば、ジョイスティックの操作量が、操作信号として制御装置５と監視装置６へそれぞれ出力される。また、ハンドガイド装置３の非常停止スイッチ３２からの非常停止信号とイネーブルスイッチ８からのイネーブル信号は、制御装置５と監視装置６へそれぞれ出力される。

【0028】

（制御装置５）
制御装置５には、Ａ／Ｄ変換部５１、移動量算出部５２、座標変換部５３、位置指令算出部５４、位置・速度制御部５５、サーボアンプ部５６、安全スイッチ監視部５７、及び非常停止回路５８が備えられている。制御装置５は、図示しない１以上のプロセッサで構成されており、このプロセッサで１以上の所定のプログラムが実行されることにより、移動量算出部５２、座標変換部５３、位置指令算出部５４位置・速度制御部５５、及び安全スイッチ監視部５７としての機能を実現するための処理が行われる。以下では、作業者のハンドガイドによるロボット１の作業時に制御装置５で行われる処理に沿って、制御装置５の各機能部の働きについて説明する。

【0029】

まず、作業者はロボット１の手先部１６を目的の位置と向きへ動かすために、ハンドガイド装置３に設けられた操作デバイス３１を傾けたり回転させたりする。この操作デバイス３１の操作量（操作デバイス入力値）が、操作信号としてハンドガイド装置３から制御装置５へ出力される。操作信号は、制御装置５のＡ／Ｄ変換部５１でデジタル信号に変換される。移動量算出部５２では、このデジタル信号化された操作デバイス入力値から移動量換算値が算出される。移動量換算値は、操作デバイス入力値と対応するロボット１の手先部１６の位置と向きの移動量である。この操作座標系の移動量換算値は、座標変換部５３にて、ロボット座標系の移動量へ座標変換される。

【0030】

続いて、ロボット座標系でのロボット１の手先部１６の位置と向きの移動量に基づいて、ロボット指令値が位置指令算出部５４により生成される。ロボット指令値は、手先部１６の位置と向きの移動量を実現するためのロボット１の各関節２１〜２６の関節角の変位量である。そして、位置・速度制御部５５では、ロボット指令値と、各関節２１〜２６に設けられた回転センサ３７から得た各関節２１〜２６の回転位置（関節角）とに基づいて、各関節２１〜２６に付与されるべき関節トルクが算出される。算出された関節トルクは、各関節２１〜２６のアクチュエータ（モータ）への駆動指令値として、位置・速度制御部５５からサーボアンプ部５６へ出力される。駆動指令値は、例えば、電流指令値やパルス列による指令値が用いられてよい。そして、駆動指令値に対応する電流が、サーボアンプ部５６から各関節２１〜２６のアクチュエータへ供給される。このようにして各関節２１〜２６のアクチュエータに電流が流れると、各関節２１〜２６の関節角が変化して、ロボット１の手先部１６が目的の位置と向きへ移動する。

【0031】

なお、制御装置５の安全スイッチ監視部５７は常に非常停止スイッチ３２とイネーブルスイッチ８からの信号を監視している。安全スイッチ監視部５７には、イネーブルスイッチ８からのイネーブル信号と非常停止スイッチ３２からの非常停止信号が入力される。安全スイッチ監視部５７から移動量算出部５２へイネーブル信号が出力され、移動量算出部５２ではイネーブル信号のオンが入力されているときだけ演算処理が行われる。また、安全スイッチ監視部５７では、非常停止信号が入力されるとこれが直ちに非常停止回路５８へ出力される。すると、非常停止回路５８から位置・速度制御部５５へ非常停止信号が出力され、位置・速度制御部５５からサーボアンプ部５６への出力が停止される。これによりロボット１への動力供給が絶たれて、ロボット１が非常停止される。なお、ロボット１が非常停止した後は、非常停止状態のリセットとシステムの再起動のために、ロボット１の再起動操作及び再起動処理が必要である。

【0032】

（監視装置６）
監視装置６は、１以上の図示しないプロセッサを備えており、このプロセッサで１以上の所定のプログラムが実行されることにより、後述する監視装置６の機能を実現するための処理が行われる。監視装置６は、ハンドガイド装置３、回転センサ３７及び制御装置５と電気的に接続されている。そして、監視装置６には、イネーブルスイッチ８からのイネーブル信号と、回転センサ３７からの検出信号（以下、「回転信号」という）とが入力される。イネーブルスイッチ８からのイネーブル信号は、遅延装置７０を介して監視装置６へ入力される。遅延装置７０は、イネーブル信号のうち、イネーブル信号のオフのみを所定の遅延時間だけ遅延させて監視装置６へ伝達するように構成されている。遅延装置７０として、例えば、ＰＬＣ（programmable logic controller）、リレー回路、及びタイマのいずれか一つが用いられてよい。

【0033】

監視装置６には、低速動作監視部６１と停止監視部６２とが少なくとも備えられている。低速動作監視部６１では、ロボット１が所定の規定速度以下（例えば、手先部１６の移動速度で２５０mm/s以下）で動作しているかを監視する低速動作監視処理が行われる。低速動作監視処理では、回転センサ３７からの回転信号に基づき、ロボット１の各関節の回転速度を検出することと、各関節の回転速度に基づいてロボット１の移動速度を算出することと、ロボット１の移動速度を監視することとが行われる。ロボット１の移動速度には、少なくとも、ロボット１の手先部１６の移動速度が含まれる。監視しているロボット１の移動速度が、所定の規定速度を超えるような値となったときに、監視装置６から制御装置５へ非常停止信号が出力される。この結果、制御装置５では、ロボット１を非常停止させる制御が行われる。

【0034】

また、監視装置６の停止監視部６２では、ハンドガイド装置３からのイネーブル信号と、回転センサ３７からの回転信号に基づいて、ロボット１の停止監視処理が行われる。ここで停止監視とは、停止中のロボット１が意図せず起動しないように、ロボット１の停止状態を監視することを意味する。なお、本願明細書において、ロボット１の「停止」とは、ロボット１の各関節が完全に停止している状態と、所定の許容移動範囲以下の移動をしている状態とを含むこととする。ここで、所定の許容移動範囲とは、作業者に危険が及ばない程度に各関節に許容された極めて小さな関節角変位量の範囲（例えば、関節角で−０．２〜＋０．２度の範囲）を意味する。

【0035】

ここで、イネーブルスイッチ８がオフになったあとの制御装置５と監視装置６の処理の流れを説明する。図３は監視装置６の処理の流れを示すフローチャート、図４は制御装置５の処理の流れを示すフローチャート、図５は監視装置６の停止監視処理の流れを示すフローチャートである。

【0036】

イネーブルスイッチ８がオフにされると、イネーブル信号のオフが制御装置５と監視装置６のそれぞれで検出される。図４に示されるように、制御装置５では、イネーブル信号のオフが検出されると（ステップＳ４１でＹＥＳ）、回転センサ３７から取得した回転信号に基づいてロボット１が動作中であるかどうかが判断される（ステップＳ４２）。ロボットが動作中であれば（ステップＳ４２でＹＥＳ）、制御装置５ではロボット１を強制的に減速停止させる制御が行われる（ステップＳ４３）。ここで「強制的に減速停止させる」とは、プログラムされた或いは操作入力されたロボット１の次の動作にかかわらず、ロボット１が有する最大の能力でロボット１の各関節の回転速度を減速することにより、ロボット１を停止させることを意味する。

【0037】

一方、図３に示すように、監視装置６では、イネーブル信号のオフが検出されると（ステップＳ１）、停止監視が開始される（ステップＳ２）。なお、イネーブルスイッチ８と監視装置６に介在する遅延装置７０の作用により、イネーブルスイッチ８がオフになってから所定の遅延時間が経過したときに監視装置６へイネーブル信号のオフが伝達される。よって、イネーブルスイッチ８がオフになったのち所定の遅延時間が経過してから、停止監視が開始されることとなる。

【0038】

上記において「所定の遅延時間」とは、ロボット１がその最大の能力を発揮して減速することにより停止するまでに必要な時間に相当する時間である。従って、所定の遅延時間は、ロボット１のアクチュエータ３５の能力や、ロボット１の動作速度や、制御装置５の処理能力等により異なる。なお、現存する産業用ロボットでは、２５０mm/sの規定速度（最大速度）で動作しているときに、その最大の能力を発揮して減速することにより停止するまでに要する時間は、０．１〜０．３秒程度である。２５０mm/sで動作しているロボット１の０．３秒間の移動距離は７５mmであり、この間に作業者がロボット１と接触する可能性は極めて小さい。よって、所定の遅延時間は、０．１〜０．３秒の範囲から選択された時間が好適である。所定の遅延時間が０．１秒よりも短いと、監視装置６はロボット１の停止後の振動に基づいてロボット１の動作を検出してしまう恐れがある。一方、所定の遅延時間が０．３秒よりも長いと、停止監視の開始前にロボット１と作業者が接触してしまう可能性が生じる。

【0039】

停止監視を開始した監視装置６では、停止監視処理が行われる。図５に示されるように、停止監視処理では、回転センサ３７から取得した回転信号に基づいてロボット１の停止が監視される（ステップＳ３１）。停止監視中にロボット１の動作が検出されると（ステップＳ３１でＮＯ）、非常停止信号が監視装置６から制御装置５へ出力される（ステップＳ３２）。図４に示されるように、制御装置５では、非常停止信号が入力されると（ステップＳ４４）、ロボット１を非常停止させる制御が行われる（ステップＳ４５）。

【0040】

イネーブルスイッチ８がオンにされると、イネーブル信号のオンが制御装置５と監視装置６のそれぞれで検出される。図３に示されるように、監視装置６では、イネーブル信号のオンが検出されると（ステップＳ３でＹＥＳ）、停止監視が解除される（ステップＳ４）。この停止監視が解除されているときに、監視装置６の低速動作監視部６１では、ロボット１の動作速度の監視が行われる。一方、図４に示されるように、制御装置５では、イネーブル信号のオンが検出されると（ステップＳ４６でＹＥＳ）、再びロボット１が操作デバイス３１の操作に基づき操作可能な状態とされる。

【0041】

ここで、イネーブルスイッチ８の操作に応答する制御装置５と監視装置６の振る舞いの一例を説明する。図６は監視装置と制御装置の動作のタイミングチャートである。図６では、制御装置５によるアクチュエータ３５の駆動電源操作（オン又はオフ）、制御装置５の非常停止動作、監視装置６の停止監視の設定と解除、イネーブルスイッチ８のオンとオフ、操作デバイス３１の検出信号（操作量）、及び回転センサ３７からの回転信号に基づくロボット１の移動速度が、それぞれ時間軸に沿って示されている。

【0042】

図６のタイミングチャートでは、ロボット１の起動時の時刻ｔ０に、監視装置６で停止監視が開始される。その後、時刻ｔ１に、制御装置５でアクチュエータ３５の駆動電源がオンにされる。ロボット１が起動した後の時刻ｔ２に、イネーブルスイッチ８がオン操作されると、監視装置６で停止監視が解除される。イネーブルスイッチ８のオンが継続されている時刻ｔ３から時刻ｔ４の間に、操作デバイス３１が操作されると、その操作量に応じてロボット１の移動速度が変化する。ロボット１が停止している時刻ｔ５に、イネーブルスイッチ８がオフ操作されると、時刻ｔ５から所定の遅延時間Δｔが経過した時刻ｔ６に、監視装置６で停止監視が開始される。停止監視は、再びイネーブルスイッチ８がオン操作される時刻ｔ７まで継続される。

【0043】

イネーブルスイッチ８がオンの時刻ｔ８に、操作デバイス３１が操作されると、その操作量に応じてロボット１が移動する。このようにロボット１が動いている間の時刻ｔ９に、イネーブルスイッチ８がオフ操作される。このようなロボット１の動作中のイネーブルスイッチ８のオフ操作は、作業者が誤って意図せずにイネーブルスイッチ８から手を放してしまった場合や、作業者が意図してロボット１を緊急停止させる場合などが想定される。時刻ｔ９の前後の監視装置６の振る舞いが、図７に詳細に示されている。図７では、監視装置６の停止監視の設定と解除、イネーブルスイッチ８のオンとオフ、操作デバイス３１からの操作信号（操作量）、回転センサ３７からの回転信号に基づくロボット１の移動速度、及び回転センサ３７からの回転信号に基づくロボット１の位置が、それぞれ時間軸に沿って示されている。

【0044】

上述のように、ロボット１の動作中にイネーブルスイッチ８がオフ操作されると、制御装置５では、ロボット１を強制的に減速停止させる制御が行われる。この結果、ロボット１の移動速度は、時刻ｔ９から急峻に低下して、時刻ｔ１０でゼロとなる。ロボット１の移動速度が一旦ゼロとなった時刻ｔ１０から暫くの間は、ロボット１は振動を続け、やがて停止する。一方、監視装置６では、イネーブルスイッチ８がオフ操作された時刻ｔ９から所定の遅延時間Δｔが経過した時刻ｔ１１に、停止監視が開始される。このように、監視装置６がロボット１の残留振動によってロボット１の動作を誤検出しないように、残留振動が収まったタイミングで停止監視が開始される。停止監視中の時刻ｔ１２にイネーブルスイッチ８がオン操作されると、監視装置６の停止監視が解除される。

【0045】

上述の通り、上記ロボット制御システム１０では、イネーブルスイッチ８がオフ操作されると、ロボット１は、操作入力或いはプログラムされている次の動作に関係なく、減速して停止するが、それだけでは非常停止はしない。例えば、図６に示すタイミングチャートの時刻９でイネーブルスイッチ８がオフ操作されると、ロボット１の移動速度は速やかに減速してゼロとなるが、アクチュエータ３５の駆動電源はオンのまま維持されている。このような減速停止のあとは、非常停止の場合とは異なり、ロボット１の再起動操作及び再起動処理が不要である。

【0046】

さらに、上記ロボット制御システム１０では、制御装置５でロボット１を強制的に減速停止させる処理が行われ、ロボット１が停止したあとで、速やかにロボット１の停止監視が開始される。したがって、ロボット１の動作中に、ロボット１や作業者に異常が生じてイネーブルスイッチ８がオフ操作された場合には、ロボット１が減速停止し、その後、ロボット１の停止が監視されるので、作業者の安全性は損なわれない。一方、ロボットの動作中に、意図しない誤操作でイネーブルスイッチ８の操作を解除してしまうなどの、実際は非常停止が不要なシチュエーションでイネーブルスイッチ８がオフ操作された場合は、ロボット１は一旦減速停止するが、イネーブルスイッチ８がオン操作されれば動作を容易に再開することができる。よって、本実施形態に係るロボット制御システム１０によれば、ロボット１の不必要な再起動操作及び再起動処理に起因する、作業効率の低下や生産ラインの停止による生産性の低下を防止することができる。

【0047】

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記ロボット制御システム１０の構成は、以下のように変更することができる。例えば、ロボット制御システム１０の遅延装置７０と監視装置６は、それぞれ独立したデバイスとして構成されていてもよいし、実質的に一体的なデバイスとして構成されていてもよい。また、例えば、ロボット制御システム１０は、遅延装置７０に代えて、監視装置６にタイマが備えられていてもよい。この場合、イネーブルスイッチ８から監視装置６へイネーブル信号が遅延なしで伝達される。そして、図８に示されるように、監視装置６は、イネーブル信号のオフが検出されると（ステップＳ２１でＹＥＳ）、所定の遅延時間経過後に（ステップＳ２２でＹＥＳ）、停止監視が開始される（ステップＳ２３）ように構成される。なお、図８は変形例に係る監視装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【符号の説明】

【0048】

１ ロボット
２ ロボットアーム
３ ハンドガイド装置（操作入力装置）
５ 制御装置
５１ Ａ／Ｄ変換部
５２ 移動量算出部
５３ 座標変換部
５４ 位置指令算出部
５５ 速度制御部
５６ サーボアンプ部
５７ 安全スイッチ監視部
５８ 非常停止回路
６ 監視装置
６１ 低速動作監視部
６２ 停止監視部
８ イネーブルスイッチ
１０ ロボット制御システム
１１ 旋回座
１２ 旋回台
１３ 下腕
１４ 上腕
１５ 手首
１６ 手先
２１〜２６ 関節
３１ 操作デバイス
３２ 非常停止スイッチ
３５ アクチュエータ
３６ 減速機
３７ 回転センサ
７０ 遅延装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】