特開 2023-174157 ロボットシステム

(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】P2023174157

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】ロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20231130BHJP

【ＦＩ】

B25J19/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022086855

(22)【出願日】2022-05-27

(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】菊池 健司

(72)【発明者】

【氏名】▲濱▼井 雄太

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS10

3C707JS01

3C707KS17

3C707LV15

3C707MS06

(57)【要約】

【課題】ロボットの動作を制御する制御部とは独立した構成によりその制御を監視するロボットシステムを提供する。
【解決手段】ロボット２の動作を制御プログラムにより制御するＲＣ３と通信を行い当該ＲＣ３による制御内容を監視するＳＭＭ４とを備える。制御プログラムには動作制御に関するパラメータのデータをロボットを動作させる状況に応じて切り替えるために使用するＣＳコマンドが複数記述され、ＳＭＭ４には複数のＣＳコマンドに対応する各パラメータのデータ及び複数のＣＳコマンドの実行を許可する許可条件が予め登録される。ＲＣ３はＣＳコマンドを実行する際に切り替え要求をＳＭＭ４に送信する。ＳＭＭ４は現在のロボットの動作状態がＣＳコマンドにおける許可条件を満たすか否かを判断し、許可条件を満たせばそのＣＳコマンドで指定されているパラメータのデータ値に切り替えることを許可し、満たさなければ切り替えを許可しない。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットの動作を制御プログラムにより制御する制御部と、
この制御部と通信を行い、当該制御部による制御内容を監視する監視部とを備え、
前記制御プログラムには、前記動作の制御に関するパラメータのデータ値を、前記ロボットを動作させる状況に応じて切り替えるために使用する切り替えコマンドが複数記述されており、
前記監視部には、前記複数の切り替えコマンドの実行を許可する許可条件が予め登録されており、
前記制御部は、前記制御プログラムにおいて前記切り替えコマンドを実行する際に、切り替え要求を前記監視部に送信し、
前記監視部は、現在のロボットの動作状態が、前記切り替えコマンドにおける許可条件を満たせば、対応する切り替えコマンドによるパラメータのデータ値の切り替えを行い、前記許可条件を満たさなければ、前記データ値の切り替えを行わないロボットシステム。

【請求項2】

前記許可条件は、前記ロボットの手先位置を指定する座標点である請求項１記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記許可条件は、前記ロボットの手先位置を指定する３次元座標で規定される空間領域であり、前記３次元座標のうち１つの座標軸データの域値は、他の２つの座標軸データの域値よりも小さい値に設定されている請求項１記載のロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、安全性を向上させるため、ロボットの動作を監視するシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットを動作させる際には、如何にして安全性を向上させるかが、常に課題となっている。ロボットの動作を制御するコントローラは、制御に関連したパラメータとして動作速度や出力トルク等を扱う。例えば、ロボットが予めプログラミングした通りのパラメータによって制御されているか否かを監視すれば、安全性の向上に資することができる。特許文献１は、産業用ロボットについて安全システムを適用したものの一例を示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１１４６２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、コントローラ自体に上記のような監視機能を持たせても、信頼性が十分であるとは言い難い。

【0005】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボットの動作を制御する制御部とは独立した構成によって、その制御を監視するロボット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】

【0006】

請求項１記載のロボットシステムによれば、ロボットの動作を制御プログラムにより制御する制御部と、この制御部と通信を行い、当該制御部による制御内容を監視する監視部とを備える。制御プログラムには、前記動作の制御に関するパラメータのデータ値を、ロボットを動作させる状況に応じて切り替えるために使用する切り替えコマンドが複数記述されている。監視部には、複数の切り替えコマンドの実行を許可する許可条件が予め登録されている。

【0007】

制御部は、制御プログラムにおいて切り替えコマンドを実行する際に、切り替え要求を監視部に送信する。すると、監視部は、現在のロボットの動作状態が、切り替えコマンドにおける許可条件を満たすか否かを判断する。そして、許可条件を満たせば、その切り替えコマンドで指定されているパラメータのデータ値に切り替え、満たさなければ、前記データ値への切り替えを行わない。

【0008】

すなわち、制御部が、制御プログラムに従ってロボットを動作させる際に、切り替えコマンドを実行する前の段階で、ロボットの動作状態が対応する許可条件を満たしていることを監視部が確認した上で、その切り替えコマンドによるパラメータのデータ値の切り替えを行い、ロボットの動作制御が継続される。これにより、制御部が、制御プログラムを安全に実行していることを、独立した監視部によって確認しながらロボットを動作させることができる。

【0009】

請求項２記載のロボットシステムによれば、許可条件を、ロボットの手先位置を指定する座標点とする。これにより、ロボットの手先位置が、指定された座標点に一致していることを条件として、その切り替えコマンドによるデータ値を切り換えるようにできる。

【0010】

請求項３記載のロボットシステムによれば、許可条件を、ロボットの手先位置を指定する３次元座標で規定される空間領域として、３次元座標のうち１つの座標軸データの域値を、他の２つの座標軸データの域値よりも小さい値に設定する。このように、許可条件を空間領域で指定すれば、請求項２のように１点で指定する必要がなくなるため、切り替えコマンドを記載する作業が容易になる。

【0011】

その一方で、許可条件として空間領域に任意の拡がりを持たせてしまうと、制御部が誤動作していることを検知できなくなるおそれがある。そこで、１つの座標軸データの域値を、他の２つの座標軸データの域値よりも小さい値に設定すれば、その領域は実質的に２次元的な、つまり平面的なものに近くなる。このように、ロボットの手先位置の条件を２次元的な領域に制限することで、３次元的な空間領域に比較して、制御部の誤動作をより検出し易くできる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態であり、ロボットシステムの構成を示す図

【図2】各シーンに応じたパラメータの許容値を示す図

【図3】パーソナルコンピュータよりセーフティモーションモジュールに対して、各シーンに応じたパラメータ値を設定するイメージを示す図

【図4】ロボットコントローラ、セーフティモーションモジュール及びロボット間で行われる処理を示すシーケンス図

【図5】制御プログラムに記述されたチェンジシーンコマンドによって、パラメータ値の切り替えが行われることをイメージ的に示す図

【図6】第２実施形態であり、ロボットがパレタイジングを行う際に、４つのシーンを切り換える手先位置を示す図

【図7】図６に対応した、各シーンへの切り替え許可条件を示す図

【図8】シーン３への切り替え許可条件を、空間領域で設定したことを示す図

【図9】空間領域を、実質的に２次元的な領域に設定することを示すイメージ図

【発明を実施するための形態】

【0013】

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態のロボットシステム１は、例えば垂直６軸型のアームを有するロボット２と、制御プログラムに従いロボット２の動作を制御するロボットコントローラ；ＲＣ３と、ＲＣ３を監視するセーフティモーションモジュール；ＳＭＭ４とを備えている。ロボット２、ＲＣ３及びＳＭＭ４は、有線又は無線によって互いに通信を行う。ＲＣ３は制御部に相当し、ＳＭＭ４は監視部に相当する。

【0014】

また、本実施形態では、制御プログラムにおいて、チェンジシーンコマンドというコマンドを記述する。以下、「ＣＳコマンド」と称する。切り替えコマンドに相当するＣＳコマンドは、ロボット２を動作させる状況において、ロボット２が作業する場面や状況、つまりシーンが切り替わる際に、ロボット２の動作を規定する例えば速度やトルク等のパラメータのデータを変更するコマンドである。

【0015】

例えば図２に示すように、ロボット２が作業するシーンについて、０，１，２，…のように番号を付して、それらのシーン番号毎に許容する最大速度［ｍｍ／ｓ］や出力トルク［Ｎ］等のパラメータの値を、ＣＳコマンドによって切り替える。例えば、人が近付く可能性があるシーンについては、上記の値を相対的に低く設定等する。そして、ＣＳコマンドに記載されているロボット２の手先の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、当該コマンドによって各パラメータの許容値を切り換えることを許可するための条件である。尚、図中では、許容する速度やトルクを「監視速度」、「監視力」としている。

【0016】

各ＣＳコマンドに対応したパラメータ及び許可条件のデータ値は、例えば図３に示すように、作成者が、パーソナルコンピュータ；ＰＣ５において記載すると、各コマンドのパラメータ等のデータ値を、ＳＭＭ４に送信して登録しておく。

【0017】

次に、本実施形態の作用について図４及び図５を参照して説明する。例えば図５に示すように、制御プログラムにおいて、コマンド「Ｍｏｖｅ Ｐ０」に続いてＣＳコマンド「ｃｈａｎｇｅＳｃｅｎｅ２」が記載されており、その後にコマンド「Ｍｏｖｅ Ｐ１」が記載されているとする。また、コマンド「Ｍｏｖｅ Ｐ０」の実行時がシーン０であるとすれば、上記のＣＳコマンドの実行によって、シーン０からシーン２に切り替えが行われることになる。シーン２への切り替え許可条件は、手先位置（ｘ２，ｙ２，ｚ２）である。

【0018】

図４に示すように、ＲＣ３は、「ｃｈａｎｇｅＳｃｅｎｅ２」を実行する際に、ＳＭＭ４に対してシーン２への切り替え要求を送信する。すると、ＳＭＭ４は、ロボット２に対して現在の手先位置データの送信を要求する。それに応じてロボット２が、手先位置データをＳＭＭ４に送信すると、ＳＭＭ４は、その手先位置がシーン２への切り替え許可条件（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を満たすか否かを判定する。

【0019】

許可条件を満たす場合、ＳＭＭ４は、ｃｈａｎｇｅＳｃｅｎｅ２に応じたパラメータ、動作速度及び出力トルクの許容値の切り替えを実施する。ＳＭＭ４は、ＲＣ３がロボット２を制御している期間は、各シーンにおける制御パラメータの値が、ＣＳコマンドで設定された最大値を超えないように監視している。一方、許可条件を満たさない場合、ＳＭＭ４は、上記の切り替えを行わず、ロボット２に動作を停止させる指示を送信する。

【0020】

以上のように本実施形態によれば、ロボットシステム１において、ロボット２の動作を制御プログラムにより制御するＲＣ３と、このＲＣ３と通信を行い、当該ＲＣ３による制御内容を監視するＳＭＭ４とを備える。制御プログラムには、前記動作の制御に関するパラメータのデータを、ロボットを動作させる状況に応じて切り替えるために使用するＣＳコマンドが複数記述され、ＳＭＭ４には、複数のＣＳコマンドに対応する各パラメータのデータ及び複数のＣＳコマンドの実行を許可する許可条件が予め登録される。

【0021】

ＲＣ３は、制御プログラムにおいてＣＳコマンドを実行する際に、シーン切り替え要求をＳＭＭ４に送信する。すると、ＳＭＭ４は、現在のロボットの動作状態が、ＣＳコマンドについての許可条件を満たすか否かを判断する。そして、許可条件を満たせば、そのＣＳコマンドで指定されているパラメータのデータ値に切り替え、満たさなければ、前記データ値への切り替えを行わない。

【0022】

すなわち、ＲＣ３が、制御プログラムに従ってロボット２を動作させる際に、ＣＳコマンドを実行する前の段階で、ロボット２の動作状態が対応する許可条件を満たしていることをＳＭＭ４が確認した上で、そのＣＳコマンドによるパラメータのデータ値の切り替えを行い、ロボット２の動作制御が継続される。これにより、ＲＣ３が、制御プログラムを安全に実行していることを、独立したＳＭＭ４によって確認しながらロボット２を動作させることができる。

【0023】

そして、許可条件を、ロボット２の手先位置を指定する座標点とする。これにより、ロボット２の手先位置、指定された座標点に一致していることを条件として、そのＣＳコマンドによるデータ値を切り替えるようにできる。

【0024】

（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図６及び図７に示すように、例えば、ロボット２がパレットに対してワークを積み上げる作業であるパレタイジングを行う際に、シーン０～３のように４つのシーンに順次切り替えが行われるものとする。このような場合に、各シーンへの切り替え許可条件を、それぞれ３次元座標値の点で設定すると、厳密な設定が必要となり、手間がかかってしまう。

【0025】

そこで、第２実施形態では、図８に示すように、各座標（ｘ３，ｙ３，ｚ３）に対して、それぞれ所定の値幅（ｄｘ，ｄｙ，ｄｚ）を持たせることで、例えば
（ｘ３→ｘ３＋ｄｘ，ｙ３→ｙ３＋ｄｙ，ｚ３→ｚ３＋ｄｚ）で規定される空間領域を許可条件として設定する。これにより、厳密な設定が不要となる。

【0026】

但し、この場合、任意の広がりを持つ空間領域を設定すると、ＲＣ３が誤動作しているか否かの判断が困難になる。そこで、図９にイメージを示すように、３軸のうち１つの座標軸のデータ値を、他の２軸よりも大幅に制限することで、実質的には２次元的な領域となるように許可条件を設定する。図９では、（ｄｚ≪ｄｘ，ｄｙ）としている。具体数値例としては、例えばｄｘ＝８００ｍｍ，ｄｙ＝４００ｍｍ，ｄｚ≦１００ｍｍ等にする。比率としては、例えばｄｚを、ｄｘ，ｄｙの５０％未満にする。尚、ｄｚに替えて、ｄｘ又はｄｙを同様に制限しても良いことは言うまでもない。

【0027】

以上のように第２実施形態によれば、許可条件を空間領域で指定すれば、第１実施形態のように１点で指定する必要がなくなるため、ＣＳコマンドを記載する作業が容易になる。そして、１つの座標軸データの域値を、他の２つの座標軸データの域値よりも小さい値に設定し、ロボット２の手先位置の条件を２次元的な領域に制限することで、３次元的な空間領域に比較して、ＲＣ３の誤動作をより検出し易くできる。

【0028】

また、ロボット２が図６のようなパレタイジングを行う際に、その手先が移動する範囲は図９に示すような２次元的な領域となるため、ロボット２の作業内容に適した許可条件を設定できる。

【0029】

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
ＣＳコマンドで規定するパラメータは、動作速度や出力トルクに限らない。
許可条件を、手先位置以外のものにしても良い。
ロボットは、垂直６軸型に限らない。
ＳＭＭ４には、許可条件のみを予め登録しても良い。
第２実施形態において、３軸のうち１軸の座標の値域を制限する値は１００ｍｍ以下に限らず、個別の設計に応じて適宜変更すれば良い。

【符号の説明】

【0030】

図面中、１はロボットシステム、２はロボット、３はロボットコントローラ、４はセーフティモーションモジュールを示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】