特開 2023-147590 ロボット設備の設計支援システム、及びロボット設備の設計支援プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023147590

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】ロボット設備の設計支援システム、及びロボット設備の設計支援プログラム

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/04 20120101AFI20231005BHJP

   G06Q 50/10 20120101ALI20231005BHJP

   B25J 19/06 20060101ALI20231005BHJP

   B25J 9/22 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

G06Q50/04

G06Q50/10

B25J19/06

B25J9/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022055170

(22)【出願日】2022-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】501428545

【氏名又は名称】株式会社デンソーウェーブ

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】福岡 貴史

(72)【発明者】

【氏名】桝山 貴史

【テーマコード（参考）】

3C707

5L049

【Ｆターム（参考）】

3C707BS10

3C707KS11

3C707KS36

3C707LS20

3C707MS06

3C707MS08

3C707MS10

3C707MS15

3C707MS27

3C707MT08

5L049CC03

5L049CC12

(57)【要約】

【課題】ロボットを用いたロボット設備の設計を支援する。
【解決手段】ロボット設備の設計支援システムは、ユーザの操作に基づき仮想空間上にロボットモデル及び設備モデルを設置する処理を実行可能な設置処理部と、ロボットモデルに基づいてロボットモデルの動作領域を設定し、動作領域を拡大した領域であって協働が想定される作業者の動作に関する作業者情報に基づいて設定される作業者領域を設定し、設備モデルに基づいて作業者領域内における除外領域を設定し、作業者領域から除外領域を除いた要検出領域を算出する処理を実行可能な算出処理部と、ロボットモデルと設備モデルと要検出領域とを表示部の同一画面上に表示させる処理を実行可能な表示処理部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザの操作に基づき仮想空間上にロボットモデル及び設備モデルを設置する処理を実行可能な設置処理部と、
前記ロボットモデルに基づいて前記ロボットモデルの動作領域を設定し、前記動作領域を拡大した領域であって協働が想定される作業者の動作に関する作業者情報に基づいて設定される作業者領域を設定し、前記設備モデルに基づいて前記作業者領域内における除外領域を設定し、前記作業者領域から前記除外領域を除いた要検出領域を算出する処理を実行可能な算出処理部と、
前記ロボットモデルと前記設備モデルと前記要検出領域とを表示部の同一画面上に表示させる処理を実行可能な表示処理部と、
を備えるロボット設備の設計支援システム。

【請求項2】

前記算出処理部は、前記作業者の想定される移動速度に基づいて前記作業者領域を算出する処理を実行可能である、
請求項１に記載のロボット設備の設計支援システム。

【請求項3】

前記算出処理部は、前記設備モデルが前記ロボットモデルに対する前記作業者の接近を阻害するものである場合に前記作業者領域の境界から前記設備モデルまでの領域を前記除外領域に設定する処理を実行可能である、
請求項１に記載のロボット設備の設計支援システム。

【請求項4】

前記算出処理部は、前記作業者領域内において隣接する前記設備モデル間の距離が所定値以下である場合に隣接する前記設備モデル間の領域を前記除外領域に設定する処理を実行可能である、
請求項１に記載のロボット設備の設計支援システム。

【請求項5】

前記設置処理部は、ユーザの操作に基づき前記仮想空間上にセンサモデルを配置する処理を実行可能であり、
前記算出処理部は、前記要検出領域内において前記センサモデルによる検出の死角となる死角領域を算出する処理を実行可能であり、
前記表示処理部は、前記死角領域を前記表示部に表示させる処理を実行可能である、
請求項１に記載のロボット設備の設計支援システム。

【請求項6】

前記設置処理部は、前記要検出領域内においてセンサモデルによる検出の死角となる死角領域が生じないように前記仮想空間上に１つ以上の前記センサモデルを自動で配置する処理を実行可能であり、
前記表示処理部は、前記センサモデルの位置を前記表示部に表示させる処理を実行可能である、
請求項１に記載のロボット設備の設計支援システム。

【請求項7】

画像を表示可能な表示部と、ユーザからの操作を受け付ける入力部と、を制御するコンピュータに、
前記入力部に対するユーザの操作に基づき仮想空間上にロボットモデル及び設備モデルを設置する処理と、
前記ロボットモデルに基づいて前記ロボットモデルの動作領域を設定し、前記動作領域を拡大した領域であって協働が想定される作業者の動作に関する作業者情報に基づいて設定される作業者領域を設定し、前記設備モデルに基づいて前記作業者領域内における除外領域を設定し、前記作業者領域から前記除外領域を除いた要検出領域を算出する処理を実行可能な処理と、
前記ロボットモデルと前記設備モデルと前記要検出領域とを同一画面上に表示させる処理と、
を実行させることができるロボット設備の設計支援プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ロボット設備の設計支援システム、及びロボット設備の設計支援プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に産業用ロボットを用いた設備において、その設備の設計者は、ロボットの動作によって現場での作業者に危害が及ばないようリスクアセスメントを実施する。例えば安全柵を用いずに作業者とロボットとの協働を可能とする設備の場合、作業者はロボットに接触可能な距離まで接近することができる。このため、設計者は、ロボットが作業者に接触しても作業者に危害が及ばないようにロボットの動作速度を制限したり、ロボットが作業者に接触する前にロボットを停止させたりといった設計にする必要がある。

【0003】

しかし、生産性を考慮した場合、ロボットを極力高速で動作させることが好ましい。そこで、人とロボットとの協働を前提とした設備の場合、ロボットに対する作業者の接近を検出し、作業者がロボットの周囲に存在していなければロボットを高速で動作させ、作業者がロボットに接近した場合はロボットを低速で動作又は停止させるような運用が多く行われている。

【0004】

ロボットに対する作業者の接近の検出には、例えばレーザスキャナや光電センサ等のように、角度と距離とで平面状に検出範囲が規定されるセンサが用いられることが多い。このようなセンサにおいて検出範囲の調整は、センサを実際の設備に設置して行われることが多い。この場合、設計者は、設備に設置したセンサの検出値を例えばパソコン等でグラフ化してモニタリングし、その検出値を実際の設備のレイアウトと照らし合わせながらセンサの検出範囲を調整する。

【0005】

この場合、ロボットと作業者とが接触する危険性を低減するため、設計者は、作業者がロボットに接触する前に作業者の接近を検出できるように、ロボットの動作範囲を考慮したうえでセンサの検出範囲を設定する必要がある。しかし、従来、設計時はもちろん、実際の設備においてもロボットの動作範囲とセンサの検出範囲との関係を設計者が定量的に把握することは難しい。そのため、従来、設計者は、センサの検出範囲の調整に多くの工数を要していた。また、従来は、上述したように実際の設備を用いてセンサの検出範囲を検証するため、設備の構想設計の段階ではセンサの検出範囲や死角の存在の検討は難しく、これにより設備のレイアウトの検討やセンサの選定等を困難にしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第６５７０７４２号公報

【特許文献2】特許第６５８５５７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボット及び設備のレイアウトをシミュレーションすることでロボットを用いたロボット設備の設計を支援することができるロボット設備の設計支援システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

実施形態によるロボット設備の設計支援システムは、ユーザの操作に基づき仮想空間上にロボットモデル及び設備モデルを設置する処理を実行可能な設置処理部と、前記ロボットモデルに基づいて前記ロボットモデルの動作領域を設定し、前記動作領域を拡大した領域であって協働が想定される作業者の動作に関する作業者情報に基づいて設定される作業者領域を設定し、前記設備モデルに基づいて前記作業者領域内における除外領域を設定し、前記作業者領域から前記除外領域を除いた要検出領域を算出する処理を実行可能な算出処理部と、前記ロボットモデルと前記設備モデルと前記要検出領域とを表示部の同一画面上に表示させる処理を実行可能な表示処理部と、を備える。

【0009】

また、実施形態によるロボット設備の設計支援プログラムは、画像を表示可能な表示部と、ユーザからの操作を受け付ける入力部と、を制御するコンピュータに、前記入力部に対するユーザの操作に基づき仮想空間上にロボットモデル及び設備モデルを設置する処理と、前記ロボットモデルに基づいて前記ロボットモデルの動作領域を設定し、前記動作領域を拡大した領域であって協働が想定される作業者の動作に関する作業者情報に基づいて設定される作業者領域を設定し、前記設備モデルに基づいて前記作業者領域内における除外領域を設定し、前記作業者領域から前記除外領域を除いた要検出領域を算出する処理を実行可能な処理と、前記ロボットモデルと前記設備モデルと前記要検出領域とを同一画面上に表示させる処理と、を実行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態によるロボット設備の設計支援システムについて、電気的構成の一例を概念的に示すブロック図

【図2】一実施形態によるロボット設備の設計支援システムについて、ロボットモデルの平面方向における動作範囲を概念的に示す図

【図3】一実施形態によるロボット設備の設計支援システムについて、仮想空間上にロボットモデルが配置されて作業者領域が設定された状態を概念的に示すもので、表示部に表示される画像の一例を示す図

【図4】一実施形態によるロボット設備の設計支援システムについて、図３の状態から更に設備モデルが配置された状態を概念的に示すもので、表示部に表示される画像の一例を示す図

【図5】一実施形態によるロボット設備の設計支援システムについて、図４の状態から更に除外領域が設定された状態を概念的に示すもので、表示部に表示される画像の一例を示す図

【図6】一実施形態によるロボット設備の設計支援システムについて、図５の矢印Ｘ６部分を拡大して示す図

【図7】一実施形態によるロボット設備の設計支援システムについて、仮想空間上に配置されたロボットモデル及び設備モデルに対して要検出領域を設定した状態を示すもので、表示部に表示される画像の一例を示す図

【図8】一実施形態によるロボット設備の設計支援システムについて、仮想空間上に配置されたロボットモデル及び設備モデルに対して要検出領域を設定した状態を示すもので、表示部に表示される画像の他の例を示す図

【図9】一実施形態によるロボット設備の設計支援システムについて、仮想空間上に手動でセンサモデルを配置した状態を示すもので、表示部に表示される画像の他の例を示す図

【図10】一実施形態によるロボット設備の設計支援システムについて、仮想空間上に自動でセンサモデルを配置した状態を示すもので、表示部に表示される画像の他の例を示す図

【図11】一実施形態によるロボット設備の設計支援システムについて、制御装置で実行される処理内容の一例を示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示すロボット設備の設計支援システム１０は、ロボットを用いた設備いわゆるロボット設備の設計を行う際に設計者の支援を行うことを目的としたものである。なお、以下の説明では、ロボット設備の設計支援システム１０を、単に設計支援システム１０と称することがある。設計支援システム１０は、コンピュータ内の仮想空間上にロボットモデルや設備モデル及びセンサモデルを仮想的に配置し、そのロボットモデルの動作範囲やセンサモデルの検出領域等のシミュレーションを行う機能を有する。

【0012】

設計支援システム１０は、専用品で構成することもできるし、例えば市販のパソコンやスマートフォン若しくはタブレットにコンピュータプログラムをインストールすることで実現することもできる。設計支援システム１０は、図１に示すように、制御装置１１、表示部１２、入力部１３、補助記憶装置１４、設置処理部１５、算出処理部１６、及び表示処理部１７を備えている。制御装置１１は、ＣＰＵ１１１及び主記憶装置１１２を有している。ＣＰＵ１１１は、設計支援システム１０における各処理を実行する。主記憶装置１１２は、ＲＡＭ等の一時的な記憶媒体であって、各処理に必要な情報を一時的に記憶する。

【0013】

表示部１２は、画像等の表示が可能なユーザインタフェースであり、例えば液晶ディスプレイ等で構成することができる。入力部１３は、ユーザからの操作入力を受けるユーザインタフェースであり、例えばマウスやキーボード若しくはタッチパネル等で構成することができる。なお、本実施形態において、図２から図１０は、ロボットモデルを上面から見た図である。また、図３から図１１に示す表示部１２に表示される画像のうち斜線で示した部分は、透明又は不透明に着色されていることを意味している。また、以下の説明においてユーザとは、ロボット設備の設計支援システム１０の利用者すなわちロボット設備の設計者を意味する。

【0014】

補助記憶装置１４は、有形かつ非一時的なコンピュータ可読媒体で構成される。補助記憶装置１４の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。

【0015】

補助記憶装置１４は、ロボットモデル情報２１、設備モデル情報２２、センサモデル情報２３、及びロボット設備の設計支援プログラム２４を記憶している。ロボットモデル情報２１は、ロボット設備に用いるロボットに関する情報であって、例えばロボットの形状や動作領域、最大動作速度等の情報を含んでいる。

【0016】

ロボットモデル３１の動作領域には、図２に示すように、ロボットモデル３１の構造に基づいて定まる第１動作領域Ａ１と、第１動作領域Ａ１に対してソフトウェアで制限を加えた第２動作領域Ａ２とがあるが、本シミュレーションでは第２動作領域Ａ２を用いる。第２動作領域Ａ２は、いわゆるソフトウエアリミットと称することもある。なお、図２の例において、第１動作領域Ａ１は扇形状に設定され、第２動作領域Ａ２は矩形に設定されているが、各領域Ａ１、Ａ２の形状は上述したものに限られず、ロボットモデル３１の機械的特性や仕様等によって適宜設定される。

【0017】

第１動作領域Ａ１は、ロボットモデル３１の動作にソフトウェアによる制限が無い場合にロボットモデル３１の手先が構造的に３次元上で到達可能な範囲をＸＹ平面上に射影した領域に定義される。また、第２動作領域Ａ２は、ロボットモデル３１の動作にソフトウェアによる制限を設定した場合にロボットモデル３１の手先がそのソフトウェアの制限内において３次元上で到達可能な範囲をＸＹ平面上に射影した領域に定義される。なお、第１動作領域Ａ１及び第２動作領域Ａ２は、ロボットモデル３１の手先に設けられるツールを考慮したものとすることもできる。また、第２動作領域Ａ２は、ロボットモデル３１に対する教示内容から設計支援システム１０又は他のコンピュータが自動で生成しても良い。

【0018】

設備モデル情報２２は、ロボット設備に用いるロボット以外の設備に関する情報であって、例えば設備の種類や形状等の情報を含んでいる。ロボット以外の設備とは、例えばワークを置くための架台やコンベア等の構造物があるがこれらに限られない。センサモデル情報２３は、設備設計に用いるセンサに関する情報であって、例えばセンサの種類や最大検出領域等の情報を含んでる。各モデル情報２１、２２、２３は、設計支援システム１０のユーザつまり設計者が任意に登録することもできるし、例えばロボットのメーカーが運営するサーバ等からダウンロードすることで入手することもできる。

【0019】

なお、本明細書において、センサの最大検出領域とは、死角を考慮しない領域であり、例えばレーザスキャナ等であれば検出対象とセンサとの間に他の障害物が存在しない場合にそのレーザスキャナが検出対象を検出することができる最大の領域を意味する。これに対し、本明細書において、センサの検出可能領域と称した場合は、そのセンサの最大検出領域のうち死角を考慮した領域つまり設備の影響を受けずに検出することができる霊異記を意味する。すなわち、検出可能領域は、例えばセンサの最大検出領域内に設備等が存在しその設備等によってセンサに死角が生じる場合に、そのセンサの最大検出領域から死角となる領域を除いた部分となる。

【0020】

設計支援システム１０は、ＣＰＵ１１１が設計支援プログラム２４を補助記憶装置１４から読み出して主記憶装置１１２に展開し実行することで、図１に示す設置処理部１５、算出処理部１６、及び表示処理部１７をコンピュータ上で仮想的に実現することができる。なお、各処理部１５、１６、１７の実現は、上記したハードウェアとプログラムとの組み合わせに限らず、設計支援プログラム２４をインプリメントした集積回路のようなハードウェア単体で実現するようにしてもよいし、一部の機能を専用のハードウェアで実現し、一部をハードウェアとプログラムの組み合わせで実現するようにしてもよい。

【0021】

設置処理部１５は、図３及び図４に示すように、ユーザすなわちロボット設備の設計者の操作に基づき、仮想空間４１上にロボットモデル３１及び設備モデル３２を設置する処理を実行可能である。仮想空間４１は、コンピュータ上で構築される空間であり、表示部１２に表示される。ユーザは、例えば図３に示すように、表示部１２に表示されるロボットモデル３１の画像を見ながら入力部１３を操作することで、仮想空間４１上にロボットモデル３１を配置することができる。また、ユーザは、図４に示すように、表示部１２に表示される設備モデル３２の画像を見ながら入力部１３を操作することで、仮想空間４１上に設備モデル３２を配置することができる。なお、本実施形態では、１台のロボットモデル３１と複数この場合４つの設備モデル３２が設置されることを想定している。以下の説明において、各設備モデル３２を区別する場合は、それぞれ設備モデル３２１、３２２、３２３、３２４と称することがある。

【0022】

算出処理部１６は、図３から図８に示すように、動作領域４２、作業者領域４３、及び除外領域４４を設定し、これら動作領域４２、作業者領域４３、及び除外領域４４に基づいて図５に示す要検出領域４５を算出する。要検出領域４５は、安全上、センサにより作業者の侵入の検出を必要とする領域である。なお、本実施形態において、要検出領域４５の外側の領域を外側領域４６と称する。

【0023】

算出処理部１６は、仮想空間４１上にロボットモデル３１が配置されると、図３に示すように動作領域４２及び作業者領域４３を設定する。算出処理部１６は、図２で設置されたロボットモデル３１に関するロボットモデル情報２１を補助記憶装置１４から取得し、そのロボットモデル情報２１に基づいてロボットモデル３１の動作領域４２を仮想空間４１上に設定する。

【0024】

作業者領域４３は、動作領域４２を拡大した領域であって作業者の動作に基づいて設定される領域である。この場合、作業者とは、ロボット設備においてロボットとの協働が想定される者である。作業者領域４３は、作業者の接近をセンサが検知してからロボットが停止するまでに、作業者が移動したり姿勢を変更したりしても作業者が動作領域４２の境界に到達しない大きさまで動作領域４２を拡大したものである。本実施形態の場合、作業者領域４３は、動作領域４２の存在を前提とする領域であり、動作領域４２を含む概念である。作業者領域４３は、ロボットモデル３１の周囲に設備モデル３２等の構造物が存在しない場合の要検出領域４５と一致する。以下の説明では、動作領域４２の境界と作業者領域４３の境界間の距離を拡大距離Ｌとする。

【0025】

算出処理部１６は、作業者情報２５に基づいて作業者領域４３を算出すなわち拡大距離Ｌを算出する処理を実行可能である。作業者情報２５は、作業者の想定される移動速度又は姿勢に関する情報であり、例えば設計者が入力部１３に入力することで適宜設定しても良いし、予め補助記憶装置１４等に記憶されたものでも良い。

【0026】

作業者情報２５のうち作業者の想定される移動速度は、例えば最大速度でロボットが動作している状態から停止までに要する時間を停止時間ｔｒとし、作業者に想定される移動速度を作業者速度ＶＳとした場合、拡大距離Ｌは、Ｌ＝ＶＳ×ｔｒとすることができる。また、拡大距離Ｌは、センサの検出誤差Ｚを考慮して、Ｌ＝ＶＳ×ｔｒ＋Ｚとすることもできる。なお、この場合、センサの検出誤差Ｚの次元は長さであり、例えばセンサのメーカーが公表している値を用いることができる。また、作業者速度ＶＳは、ロボット設備の目的や使用環境に応じて設計者が適宜設定することができる。

【0027】

また、センサが設置された高さ位置とは異なる高さ位置において、作業者が身を乗り出したり手を伸ばしたりといった特殊な姿勢を取った場合を考慮し、拡大距離Ｌを、例えば作業者の想定される姿勢に基づいて設定することもできる。この場合、設計者は、例えば規格や実測値を参考にして拡大距離Ｌを決定することができる。

【0028】

算出処理部１６は、図４に示すように仮想空間４１上に設備モデル３２が配置されると、図５及び図６に示すように除外領域４４を設定する。除外領域４４は、作業者領域４３内においてセンサによる作業者の検出を行わない領域である。すなわち、除外領域４４は、作業者領域４３のうち要検出領域４５から除外される領域である。算出処理部１６は、例えばセンサによる設備モデル３２の誤検出を防止するために、設備モデル３２の周囲にいわゆる追加マージンとして除外領域を設定する。

【0029】

また、算出処理部１６は、囲まれた領域等のように作業者の侵入が物理的に不可能若しくは極めて困難であることから、センサによる作業者の検出を行わなくても安全上問題無い領域に対しても除外領域４４１を設定する。例えば図５の設備モデル３２１のように囲まれた領域がある場合、その領域内に作業者が侵入することは不可能であるか極めて困難である。そのため、例えば設備モデル３２１のように囲まれた領域がある場合、算出処理部１６は、その囲まれた領域を除外領域４４１に設定する。

【0030】

また、算出処理部１６は、例えば図５に示す設備モデル３２２のように、設備モデル３２２がロボットモデル３１に対する作業者の接近を阻害するものである場合、作業者領域４３の境界から設備モデル３２２までの領域を除外領域４４２に設定する処理を実行可能である。設備モデル３２２がロボットモデル３１に対する作業者の接近を阻害するものである場合とは、例えば設備モデル３２２の高さ寸法が想定される作業者の身長よりも高い場合等であって、作業者がロボットモデル３１に接近することを物理的に阻害するような場合である。

【0031】

更に、例えば図５及び図６に示す設備モデル３２２、３２３ように、作業者領域４３内において隣接する設備モデル３２２、３２３間の距離Ｗが所定値Ｗｘ以下である場合に、算出処理部１６は、隣接する設備モデル３２２、３２３間の領域を除外領域４４３に設定する処理を実行可能である。この場合、所定値Ｗｘは、例えば数ｍｍ～数ｃｍ程度であり、例えば人の身体等が侵入できない程度の距離に設定される。そして、算出処理部１６は、作業者領域４３から除外領域４４を除いて要検出領域４５を算出する。

【0032】

算出処理部１６が要検出領域４５を算出すると、表示処理部１７は、図７又は図８に示すように、ロボットモデル３１と各設備モデル３２と要検出領域４５とを表示部１２の同一画面上に表示させる処理を実行する。この場合、図７は、表示部１２の同一画面上に、ロボットモデル３１及び各設備モデル３２に加え、動作領域４２、作業者領域４５、要検出領域４５、及び外側領域４６を表示させた例である。また、図８は、表示部１２の同一画面上に、ロボットモデル３１及び各設備モデル３２に加え、要検出領域４５を表示させた例であって、動作領域４２、作業者領域４５、及び外側領域４６を非表示とした例である。ユーザは、例えば図７又は図８に示す表示態様を任意に選択することができる。これにより、設計者は、ロボットモデル３１と各設備モデル３２とのレイアウトにおいて、どの領域をセンサで検出する必要があるかを視覚的に把握することが出来る。

【0033】

なお、表示処理部１７は、動作領域４２、作業者領域４３、除外領域４４、及び要検出領域４５のうち少なくとも要検出領域４５を、ロボットモデル３１及び各設備モデル３２と共に表示部１２の同一画面上に表示させる。この場合、表示処理部１７は、動作領域４２、作業者領域４３、及び除外領域４４のうちの１又は複数をそれぞれ区別可能な態様で要検出領域４５に重ねて表示させる処理を行うこともできる。また、表示処理部１７は、
ユーザの入力に基づいて、動作領域４２、作業者領域４３、除外領域４４、要検出領域４５、及び外側領域４６をそれぞれ個別に表示させることもできる。

【0034】

設置処理部１５は、入力部１３に対するユーザの操作に基づいて、図９に示すように、仮想空間４１上にセンサモデル３３を配置する処理を実行することができる。この場合、設計者は、例えば入力部１３を操作して設置したいセンサモデルを選択する。すると、設置処理部１５は、選択されたセンサモデルに関するセンサモデル情報２３を補助記憶装置１４から取得し、そのセンサモデル情報２３に基づいてセンサモデル３３の最大検出領域４７を仮想空間４１上に設定する。そして、表示処理部１７は、センサモデル３３の最大検出領域４７を、ロボットモデル３１と設備モデル３２と要検出領域４５とに重ねて表示部１２に表示させる。これにより、設計者は、選択したセンサモデル３３によってどの部分を検出できるのかを視覚的に把握することができる。

【0035】

また、算出処理部１６は、要検出領域４５内においてセンサモデル３３による検出の死角となる死角領域４８を算出する処理を実行可能である。死角領域４８の算出方法は、センサモデルの種類に応じて適宜設定することができる。算出処理部１６は、例えば図９に示すように、設備モデル３２の影になる領域を死角領域４８として算出する。死角領域４８は、要検出領域４５とセンサモデル３３の最大検出領域４７とが重なる領域でかつ設備モデル３２の影になるためそのセンサモデル３３では検出することができない領域を意味する。

【0036】

そして、表示処理部１７は、死角領域４８を表示部１２に表示させる処理を実行可能である。この場合、表示処理部１７は、死角領域４８を、要検出領域４５及びセンサモデル３３の最大検出領域４７に対して区別可能な態様で表示部１２に表示させる。この場合、表示処理部１７は、例えばセンサモデル３３の最大検出領域４７と作業者領域４３とが重なる領域から設備モデル３２及び死角領域４８を除いた領域を、センサモデル３３の検出可能領域として表示部１２に表示させても良い。これにより、設計者は、表示部１２に表示される死角領域４８を視覚的に把握することができる。

【0037】

また、設置処理部１５は、死角領域４８が無くなるようにセンサモデルの種類、位置、及び数を自動で設定する処理を実行可能である。この場合、設置処理部１５は、図１０に示すように、要検出領域４５内においてセンサモデル３３による検出の死角となる死角領域が生じないように仮想空間４１上に１つ以上のセンサモデル３３を自動で配置する処理を実行可能である。設置処理部１５は、例えばセンサモデル３３について死角領域が最小となる位置を決定し、死角領域が残っている場合は更に別のセンサモデル３３を追加して残った死角領域が最小となる位置を決定する、という処理を死角領域が無くなるまで繰り返す。

【0038】

そして、表示処理部１７は、センサモデル３３の位置及びセンサモデル３３の最大検出領域４７の一部又は全部を表示部１２に表示させる処理を実行可能である。これにより、設計者は、センサモデル３３の位置を見ることでどこにセンサモデル３３を配置すれば良いか容易に把握することができる。なお、この場合、表示処理部１７は、図１０に示すように、各センサモデル３３の位置とともに最大検出領域４７を表示させても良い。また、詳細は図示しないが、設置されたセンサモデル３３が複数ある場合、表示処理部１７は、センサモデル３３毎にそのセンサモデル３３の最大検出領域４７又は死角領域４８を表示させる処理を実行可能としても良い。

【0039】

次に、図１１を参照して設置処理部１５、算出処理部１６、及び表示処理部１７で実行される一連の制御内容について説明する。なお、以下の説明においては、設置処理部１５、算出処理部１６、及び表示処理部１７で実行される制御は、いずれも制御装置１１で実行されるものとして説明する。

【0040】

制御装置１１は、まず、ステップＳ１１において、設置処理部１５の処理により、入力部１３に対するユーザの操作等に基づいて、図４に示すようにロボットモデル３１及び設備モデル３２を仮想空間４１上に設置する処理を実行する。次に、制御装置１１は、ステップＳ１２において、算出処理部１６の処理により、設置したロボットモデル３１及び設備モデル３２に基づいて、図５から図８に示すように要検出領域４５を算出する。そして、制御装置１１は、ステップＳ１３において、表示処理部１７の処理により、図７及び図８に示すように、ロボットモデル３１、設備モデル３２、及び要検出領域４５を表示部１２の同一画面上に表示させる。

【0041】

次に、制御装置１１は、ステップＳ１４において、入力部１３に対するユーザの操作等に基づいて、センサモデル３３の設置方法を判断する。この場合、ユーザは、センサモデル３３の設置を手動で行うか自動で行うかを、例えば入力部１３を用いて選択することができる。手動によるセンサモデル３３の設置が選択された場合（ステップＳ１４の「手動」）、制御装置１１は、ステップＳ１５に処理を移行させる。制御装置１１は、ステップＳ１５において、設置処理部１５の処理により、例えば図９に示すように入力部１３に対するユーザの操作に基づいて仮想空間４１上にセンサモデル３３を配置する。

【0042】

次に、制御装置１１は、ステップＳ１６において、算出処理部１６の処理により、センサモデル３３の配置に基づいて死角領域４８を算出する。そして、制御装置１１は、ステップＳ１７において、表示処理部１７の処理により、例えば図９に示すように、センサモデル３３、そのセンサモデル３３の最大検出領域４７、及び死角領域４８を表示部１２の同一画面上に表示させる。そして、制御装置１１は、一連の処理を終了する。

【0043】

また、ステップＳ１４において自動によるセンサモデル３３の設置が選択された場合（ステップＳ１４の「自動」）、制御装置１１は、ステップＳ１８に処理を移行させる。制御装置１１は、ステップＳ１８において、設置処理部１５の処理により、例えば図１０に示すように死角領域が無くなくように仮想空間４１上に１つ以上のセンサモデル３３を配置する。

【0044】

そして、制御装置１１は、ステップＳ１９において、表示処理部１７の処理により、例えば図１０に示すように、センサモデル３３及びそのセンサモデル３３の最大検出領域４７を表示部１２の同一画面上に表示させる。そして、制御装置１１は、一連の処理を終了する。

【0045】

以上説明した実施形態によれば、ロボット設備の設計支援システム１０は、設置処理部１５と、算出処理部１６と、表示処理部１７と、を備える。設置処理部１５は、ユーザすなわち設計者の操作に基づき仮想空間４１上にロボットモデル３１及び設備モデル３２を設置する処理を実行可能である。算出処理部１６は、設置したロボットモデル３１に基づいてロボットモデル３１の動作領域４２を設定し、動作領域４２を拡大した領域であって協働が想定される作業者の動作に関する作業者情報に基づいて設定される作業者領域４３を設定し、設備モデル３２に基づいて作業者領域４３内における除外領域４４を設定し、作業者領域４３から除外領域４４を除いた要検出領域４５を算出する処理を実行可能である。そして、表示処理部１７は、ロボットモデル３１と設備モデル３２と要検出領域４５とを表示部１２の同一画面上に表示させる処理を実行可能である。

【0046】

これによれば、設計者は、ロボットモデル３１と各設備モデル３２とのレイアウトに関し、センサで検出が必要な要検出領域４５を、実際の設備を用いることなく画面上で視覚的に把握することが出来る。そして、設計者は、要検出領域４５を視覚的に把握することができるため、センサの選定や配置が容易となる。このように、本実施形態の設計支援システム１０によれば、ロボットモデル３１及び設備モデル３２に基づいて要検出領域４５を表示することができるため、要検出領域４５の確認に関して設計者を支援することができる。

【0047】

算出処理部１６は、作業者の想定される移動速度に基づいて作業者領域４３を算出する処理を実行可能である。これによれば、設計者がロボット設備の使用目的や使用環境に応じて移動速度を設定することで、要検出領域４５を、実際の使用態様に即したものとすることができる。これにより、ロボット設備のシミュレーションを高い精度で行うことができ、設計者をより効率的に支援することができる。

【0048】

ここで、例えば図５に示す設備モデル３２２のように、設備モデル３２２の高さ寸法が作業者の身長よりも高い場合等、その設備モデル３２２は、ロボットモデル３１に対する作業者の接近を阻害する。そのため、このような設備モデル３２２の外側の領域４４２は、作業者領域４３であっても作業者がロボットに接触する可能性は無いため、センサによる検出を行わなくても問題ない。しかしながら、このような領域４４２についてまで要検出領域４５として含めると、設計者の検討が増え、また、不要なセンサの設置等にも繋がる。

【0049】

そこで、算出処理部１６は、例えば図５に示す設備モデル３２２のように、設備モデル３２２がロボットモデル３１に対する作業者の接近を阻害するものである場合に作業者領域４３の境界から設備モデル３２２までの領域４４２を除外領域４４２に設定する処理を実行可能である。これによれば、例えば図５に示す領域４４２のように、作業者領域４３であっても作業者がロボットに接触する可能性の無い領域については要検出領域４５から除外することで、設計者の不要な検討を削減でき、また、不要なセンサの設置等を抑制することもできる。

【0050】

また、上記した事情と同様に、例えば図５及び図６に示す設備モデル３２２、３２３のように、隣接する設備モデル３２２、３２３間の距離が狭く人等が侵入できないような場合も、センサによる検出を行わなくても問題ない。しかしながら、このような領域４４３についてまで要検出領域４５として含めると、設計者の検討が増え、また、不要なセンサの設置等にも繋がる。

【0051】

そこで、算出処理部１６は、例えば図５及び図６に示すように作業者領域４３内において隣接する設備モデル３２２、３２３間の距離Ｗが所定値Ｗｘ以下である場合に隣接する設備モデル３２２、３２３間の領域４４３を除外領域４４に設定する処理を実行可能である。これによれば、例えば図６に示す領域４４３のように、作業者領域４３であっても人等が侵入する余地の無い領域については要検出領域４５から除外することで、設計者の不要な検討を削減でき、また、不要なセンサの設置等を抑制することもできる。

【0052】

また、設置処理部１５は、図９に示すように、ユーザの操作に基づき仮想空間４１上にセンサモデル３３を配置する処理を実行可能である。算出処理部１６は、要検出領域４５内においてセンサモデル３３による検出の死角となる死角領域４８を算出する処理を実行可能である。そして、表示処理部１７は、死角領域４８を表示部１２に表示させる処理を実行可能である。

【0053】

これによれば、設計者は、表示部１２に表示される死角領域４８を視覚的に把握することができる。そのため、設計者は、例えば死角領域４８が無くなるようにセンサモデル３３の種類を選択したり配置したりすることが容易となり、その結果、設計効率を更に向上させることができる。

【0054】

また、設置処理部１５は、要検出領域４５内においてセンサモデル３３による検出の死角となる死角領域が生じないように仮想空間４１上に１つ以上のセンサモデル３３を自動で配置する処理を実行可能である。そして、表示処理部１７は、センサモデル３３の位置を表示部１２に表示させる処理を実行可能である。これによれば、設計者は、センサモデルを手動で配置する必要がないため、設計効率を更に向上させることができる。

【0055】

なお、本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

【符号の説明】

【0056】

１０…ロボット設備の設計支援システム、１２…表示部、１５…設置処理部、１６…算出処理部、１７…表示処理部、２５…作業者情報、３１…ロボットモデル、３２、３２１、３２２、３２３、３２４…設備モデル、３３…センサモデル、４１…仮想空間、４２…動作領域、４４、４４１、４４２、４４３…除外領域、４５…要検出領域、４８…死角領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】