特開 2024-135612 制御方法、ロボットシステム、および、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】P2024135612

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】制御方法、ロボットシステム、および、プログラム

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

B25J19/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046392

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】清澤 勇貴

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707BS12

3C707BS15

3C707DS01

3C707HS27

3C707KS11

3C707KS34

3C707KV01

3C707KV05

3C707KV11

3C707KW03

3C707KX06

3C707LU01

3C707LU02

3C707MS06

3C707MS10

3C707MS14

3C707MS27

3C707MS29

(57)【要約】

【課題】ロボットの作業が中断させられる頻度を低減する。
【解決手段】ロボットアームと、ロボットアームの動作を制御する制御部と、ロボットアームの速度監視機能が有効であり、ロボットアームの移動速度が設定された制限速度を超えているときに、ロボットアームの動作を強制的に停止させる機能安全部と、を備えるロボットシステムにおける制御方法は、制御部がロボットアームの移動速度を検出するステップと、制御部が安全入力機器から速度制限を有効にする安全入力信号を受け付けた場合において、移動速度が制限速度を超えていることを含むあらかじめ決められた条件が満たされるときに、移動速度を制限速度未満に減速させるステップと、機能安全部が安全入力信号を受け付けてから切替時間が経過した場合に速度監視機能を有効にするステップと、を含む。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、前記ロボットアームの速度監視機能が有効であり、前記ロボットアームの移動速度が設定された制限速度を超えているときに、前記ロボットアームの動作を強制的に停止させる機能安全部と、を備えるロボットシステムの制御方法であって、
前記制御部が、前記ロボットアームの前記移動速度を検出するステップと、
前記制御部が、安全入力機器から速度制限を有効にする安全入力信号を受け付けた場合において、前記移動速度が前記制限速度を超えていることを含むあらかじめ決められた条件が満たされるとき、前記移動速度を前記制限速度未満に減速させるステップと、
前記機能安全部が、前記安全入力信号を受け付けてから、切替時間が経過した場合に、前記速度監視機能を有効にするステップと、
を含む制御方法。

【請求項2】

請求項１に記載の制御方法であって、
前記減速させるステップにおいて、前記ロボットアームの前記移動速度を前記制限速度未満である第１速度まで減速させ、
前記制御方法は、
前記減速させるステップの後に実行されるステップであって、前記移動速度を、前記制限速度未満であって前記第１速度より速い第２速度に加速させるステップ、
をさらに含む制御方法。

【請求項3】

請求項２に記載の制御方法であって、
前記第１速度はゼロである、
制御方法。

【請求項4】

請求項１に記載の制御方法であって、
前記減速させるステップの前に実行されるステップであって、前記制限速度未満の速度である第３速度についての指定を受け付けるステップ、
をさらに含み、
前記減速させるステップにおいて、前記ロボットアームの前記移動速度を前記第３速度まで減速させる、
制御方法。

【請求項5】

請求項３または４に記載の制御方法であって、
前記制御部は、
前記移動速度が前記制限速度未満に制限される第１モードと、
前記移動速度が前記制限速度未満に制御されない第２モードと、
を備え、
前記制御方法は、
前記第１モードと、前記第２モードとのいずれを設定するかについての指定を受け付けるステップ、
をさらに含み、
前記あらかじめ決められた条件は、前記安全入力信号を受け付けた場合において、前記移動速度が前記制限速度を超えており、かつ、前記第１モードが設定されている場合に、満たされる、
制御方法。

【請求項6】

請求項５に記載の制御方法であって、
前記機能安全部は、機能安全に関する規格を満たすように構成されている、
制御方法。

【請求項7】

ロボットアームと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、
前記ロボットアームの速度監視機能が有効であり、前記ロボットアームの移動速度が設定された制限速度を超えているときに、前記ロボットアームの動作を強制的に停止させる機能安全部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ロボットアームの前記移動速度を検出し、
安全入力機器から速度制限を有効にする安全入力信号を受け付けた場合において、前記移動速度が前記制限速度を超えていることを含むあらかじめ決められた条件が満たされるときに、前記移動速度を前記制限速度未満に減速させ、
前記機能安全部は、前記安全入力信号を受け付けてから、切替時間が経過した場合に、前記速度監視機能を有効にする、
ロボットシステム。

【請求項8】

ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、安全入力機器から速度制限を有効にする安全入力信号を受け付けてから切替時間が経過し、前記ロボットアームの移動速度が設定された制限速度を超えているときに、前記ロボットアームの動作を強制的に停止させる機能安全部と、を備えるロボットシステムにおいて、前記制御部として機能するコンピューターが実行するプログラムであって、
前記コンピューターに、
前記ロボットアームの前記移動速度を検出する機能と、
前記安全入力信号を受け付けた場合において、前記移動速度が前記制限速度を超えていることを含むあらかじめ決められた条件が満たされるときに、前記移動速度を前記制限速度未満に減速させる機能と、
を実現させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、制御方法、ロボットシステム、および、プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には機能安全に関する規格に対応したロボットに関する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１９１９２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術においては、産業機械のモーター速度を監視し、モーター速度が閾値以上である場合にモーターを停止させる。産業機械が停止されると生産工程が停止してしまうため、工程の停止の頻度を低減できる技術が望まれていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の第１形態によれば、制御方法が提供される。この制御方法は、ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、前記ロボットアームの速度監視機能が有効であり、前記ロボットアームの移動速度が設定された制限速度を超えているときに、前記ロボットアームの動作を強制的に停止させる機能安全部と、を備えるロボットシステムの制御方法であって、前記制御部が、前記ロボットアームの前記移動速度を検出するステップと、前記制御部が、安全入力機器から速度制限を有効にする安全入力信号を受け付けた場合において、前記移動速度が前記制限速度を超えていることを含むあらかじめ決められた条件が満たされるとき、前記移動速度を前記制限速度未満に減速させるステップと、前記機能安全部が、前記安全入力信号を受け付けてから、切替時間が経過した場合に、前記速度監視機能を有効にするステップと、を含む。

【0006】

本開示の第２形態によれば、ロボットシステムが提供される。このロボットシステムは、ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、前記ロボットアームの速度監視機能が有効であり、前記ロボットアームの移動速度が設定された制限速度を超えているときに、前記ロボットアームの動作を強制的に停止させる機能安全部と、を備え、前記制御部は、前記ロボットアームの前記移動速度を検出し、安全入力機器から速度制限を有効にする安全入力信号を受け付けた場合において、前記移動速度が前記制限速度を超えていることを含むあらかじめ決められた条件が満たされるときに、前記移動速度を前記制限速度未満に減速させ、前記機能安全部は、前記安全入力信号を受け付けてから、切替時間が経過した場合に、前記速度監視機能を有効にする。

【0007】

本開示の第３形態によれば、プログラムが提供される。このプログラムは、ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、安全入力機器から速度制限を有効にする安全入力信号を受け付けてから切替時間が経過し、前記ロボットアームの移動速度が設定された制限速度を超えているときに、前記ロボットアームの動作を強制的に停止させる機能安全部と、を備えるロボットシステムにおいて、前記制御部として機能するコンピューターが実行するプログラムであって、前記コンピューターに、前記ロボットアームの前記移動速度を検出する機能と、前記安全入力信号を受け付けた場合において、前記移動速度が前記制限速度を超えていることを含むあらかじめ決められた条件が満たされるときに、前記移動速度を前記制限速度未満に減速させる機能と、を実現させる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係るロボットシステムの全体構成を示す概略図である。

【図2】ロボットとロボットコントローラーとの主要部を示すブロック図である。

【図3】警告領域および防護領域の説明図である。

【図4】速度制御に関する処理のフローチャートである。

【図5】制御点の移動速度の変化の例を表した図である。

【図6】制御点の移動速度の変化の他の例を表した図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．実施形態：
図１は、本実施形態に係るロボットシステム１０の全体構成を示す概略図である。図２は、ロボット１００とロボットコントローラー７００との主要部を示すブロック図である。図１に示すように、ロボットシステム１０は、ロボット１００と、安全入力部３００と、第１停止信号発生部４００と、第２停止信号発生部５００と、ロボットコントローラー７００とを備える。

【0010】

ロボット１００は垂直多関節ロボットである。ロボット１００は、ロボットコントローラー７００により駆動させられ、例えば、生産ラインにおいて製造工程の一部である組み立て作業を行う。ロボット１００をロボットアームともよぶ。ロボット１００は、基台１０５と、アーム１２０と、６つの駆動機構１３０と、力覚センサー１４０と、エンドエフェクター１５０とを備える。なお、図１において駆動機構１３０を図示していない。基台１０５はロボット１００を構成する部材を支持している。アーム１２０は６つの関節Ｊ１～Ｊ６を含む。関節Ｊ１～Ｊ６にはそれぞれ対応する駆動機構１３０が設けられている。

【0011】

図２に示すように、駆動機構１３０は、モーター１３１と、減速機１３２と、角度センサー１３３とを備える。モーター１３１は、ロボットコントローラー７００から電流を供給され、対応する関節を駆動するための回転出力を生成する。減速機１３２は、モーター１３１から与えられた回転入力を、回転速度が低い回転出力に変換、すなわち、減速する。角度センサー１３３は、モーター１３１の出力軸の回転角度（軸の位置）を、その関節の回転角度として検出する。角度センサー１３３は、決められた時間間隔で回転角度を検出し、検出した回転角度を検出時刻とともにロボットコントローラー７００に出力する。決められた時間間隔は、例えば、１００ミリ秒である。角度センサー１３３は、例えば、エンコーダー、ポテンションメーター、レゾルバーである。駆動機構１３０が、ロボットコントローラー７００の制御に従い、対応する関節を駆動することにより、エンドエフェクター１５０がロボット座標系ＲＣにおいて指定された位置に指定された姿勢で配される。

【0012】

図１に示すように、ロボット座標系ＲＣは、基台１０５の位置に対して固定され、ロボット１００が設置された空間を規定する座標系である。ロボット座標系ＲＣは、水平面上において互いに直交するＸ軸およびＹ軸と、鉛直上向きを正方向とするＺ軸と、によって規定される三次元直交座標系である。ロボット座標系ＲＣにおける任意の位置はＸ軸方向の位置とＹ軸方向の位置とＺ軸方向の位置とにより表すことができる。ロボット座標系ＲＣにおける任意の姿勢は、Ｘ軸回りの回転の角度位置とＹ軸回りの回転の角度位置とＺ軸回りの回転の角度位置とにより表すことができる。

【0013】

力覚センサー１４０はアームエンド１２０ｅに装着されている。力覚センサー１４０は、ロボット座標系ＲＣとは異なるセンサー座標系において、エンドエフェクター１５０に作用するＸ軸、Ｙ軸、および、Ｚ軸の検出軸に平行な力の大きさと、各検出軸回りのトルクの大きさを検出する。力覚センサー１４０は検出値をロボットコントローラー７００に出力する。センサー座標系は、力覚センサー１４０上の点を原点とした三次元直交座標系である。

【0014】

エンドエフェクター１５０は、力覚センサー１４０を介してアームエンド１２０ｅに装着されている。エンドエフェクター１５０は不図示のワークを把持するための装置である。図１においては、技術の理解を容易にするために、エンドエフェクター１５０を筒状部材として表示している。

【0015】

図２に示す、安全入力部３００は、ロボット１００の周囲においてあらかじめ設定された警告領域ＡＡに人が存在する場合に安全入力信号ＳＳを発生させる。安全入力部３００は、警告領域ＡＡにおける人の存在を検出するためのライトカーテン、レーザースキャナー、マットスイッチ、安全扉のドアスイッチ等を含む。安全入力部３００を安全入力機器ともよぶ。

【0016】

図３は、ロボット１００の周囲に設定された警告領域ＡＡについての説明図である。図３においては、ロボット１００を四角で表している。図３に示す例では、警告領域ＡＡは、ロボット１００の周囲において、後述する防護領域ＰＡより外側に設定されている。警告領域ＡＡは、防護領域ＰＡと重ならない領域である。警告領域ＡＡは、ロボット１００が動作可能な範囲と重ならない領域であるが、安全の確保のため、警告領域ＡＡに人が存在していることが検出されている間、後述の機能安全部７５０によりロボット１００の移動速度は制限される。

【0017】

例えば、安全入力部３００が有するライトカーテンが警告領域ＡＡの境界に設置されている。ライトカーテンにより警告領域ＡＡ内に人がいることが検出されている間、安全入力部３００は安全入力信号ＳＳをロボットコントローラー７００に出力し続ける。例えば、ロボット１００の周囲が安全扉を備える安全柵で囲われている。ドアスイッチにより開状態であることが検出されている間、安全入力部３００は安全入力信号ＳＳをロボットコントローラー７００に出力し続ける。安全入力信号ＳＳは、ロボット１００の制御点の移動速度の速度制限を有効とするか無効とするかを切り替える信号である。

【0018】

第１停止信号発生部４００は、生産設備に設けられた非常停止ボタン、ティーチングペンダントに設けられた非常停止ボタンを含む。作業者が生産設備に設けられた非常停止ボタンまたはティーチングペンダントに設けられた非常停止ボタンを押下することによりロボット１００の停止を指示した場合に、第１停止信号発生部４００は、第１停止信号Ｓ１を発生させる。第１停止信号Ｓ１は、ロボット１００を非常停止する指示を通知する信号である。

【0019】

第２停止信号発生部５００は、ロボット１００の周囲においてあらかじめ設定された防護領域ＰＡに人が存在することを検出すると第２停止信号Ｓ２を発生させる。第２停止信号発生部５００は、防護領域ＰＡにおける人の存在を検出するためのライトカーテン、レーザースキャナー、マットスイッチ、安全扉のドアスイッチ等を含む。

【0020】

図３に示すように、防護領域ＰＡはロボット１００の周囲において、警告領域ＡＡより内側に設定されている。防護領域ＰＡは、ロボット１００が動作可能な範囲と重なる領域である。防護領域ＰＡに人が存在していることが検出されると、後述の機能安全部７５０によりロボット１００の動作が完全に停止させられる。

【0021】

第２停止信号発生部５００は、防護領域ＰＡ内に人がいることが検出されている間、第２停止信号Ｓ２をロボットコントローラー７００に出力し続ける。第２停止信号Ｓ２は、ロボット１００を保護停止する指示を通知する信号である。

【0022】

ロボットコントローラー７００は、駆動部７１０と、電源回路部７２０と、制御部７３０と、電源遮断部７４０と、機能安全部７５０とを備える。

【0023】

駆動部７１０は、関節Ｊ１～Ｊ６それぞれに対応する６つのモータードライバーを有する。駆動部７１０は、制御部７３０の制御に従って関節Ｊ１～Ｊ６それぞれに対応する６つのモータードライバーを駆動する。各モータードライバーは対応する関節を回転させるモーター１３１を駆動する。駆動部７１０はアーム１２０の内部に配置されている。

【0024】

電源回路部７２０は、不図示の外部の交流電源から供給された電力を直流の電力に変換し、変換した電力を駆動部７１０と制御部７３０と機能安全部７５０とに供給する。駆動部７１０への電力は後述の電源遮断部７４０を介して供給される。電源回路部７２０と、制御部７３０と、電源遮断部７４０と、機能安全部７５０とは、基台１０５の内部に配置されている。

【0025】

制御部７３０は、駆動部７１０を制御することによりロボット１００を駆動する。制御部７３０は、メモリー７３１とＣＰＵ（Central Processing Unit）７３２とを備えるコンピューターである。制御部７３０は、後述する機能安全部７５０とは異なり、機能安全に関する規格を満すように構成されている必要はない。メモリー７３１には制御部７３０が実行する各種処理に使用されるプログラムおよびデータが格納されている。例えば、メモリー７３１にはロボット１００の動作を制御する動作プログラムが格納されている。また、メモリー７３１には、角度センサー１３３が出力した回転角度および検出時刻を表すデータが格納されている。ＣＰＵ７３２はメモリー７３１に格納されたプログラムを実行することにより様々な機能を実現する。

【0026】

制御部７３０は、駆動部７１０を介してロボット１００の位置および姿勢を変化させることにより、ロボット１００の制御点の位置を制御する。この結果、エンドエフェクター１５０は３次元空間中において指定された位置である目標点に、指定された姿勢で配される。制御点は、ロボット座標系ＲＣにおいてロボット１００を制御する基準となる地点である。例えば、エンドエフェクター１５０が対象物に触れる点の中心であるＴＣＰ（Tool Center Point）を制御点とすることができる。制御部７３０は、例えば、不図示のプログラマブルロジックコントローラーから受信した動作指令に従って、アーム１２０およびエンドエフェクター１５０を制御する。

【0027】

制御部７３０は、ロボット１００の速度制限を有効にする安全入力信号ＳＳを受け付けると、ロボット１００の移動速度の制御を行う。本明細書において、ロボット１００の移動速度はアーム１２０の制御点の移動速度を意味する。安全入力信号ＳＳが入力されている間、制御部７３０においてロボット１００の制御点の移動速度の制限が行われる。移動速度の制限の詳細については後述する。

【0028】

電源遮断部７４０は、機能安全部７５０の制御に従って駆動部７１０への電力の供給を遮断する。電源遮断部７４０はリレー回路を含む。電源遮断部７４０は、機能安全部７５０から遮断信号ＳＣを受信するとリレー回路を開放状態する。よって、電源回路部７２０から駆動部７１０への電力の供給が遮断される。電源遮断部７４０は、機能安全部７５０から遮断信号ＳＣを受信するまでリレー回路を閉成状態とする。この場合、駆動部７１０へ電源回路部７２０から電力が供給される。

【0029】

機能安全部７５０は、ロボット１００を監視し、機能安全を確保するために必要な制御を行う。機能安全とは、安全を確保する機能を導入することにより実現される許容可能なレベルの安全のことである。機能安全部７５０は、メモリー７５１とＣＰＵ７５２とを備えるコンピューターである。機能安全部７５０は機能安全に関する規格を満たすように構成されている。機能安全に関する規格について、例えば、ロボットの安全規格であるＩＳＯ１０２１８－１：２０１１からは、機能安全の要求としてＩＳＯ１３８４９－１：２０１５が参照されている。メモリー７５１には機能安全部７５０が実行する各種処理に使用されるプログラムおよびデータが格納されている。ＣＰＵ７５２は、メモリー７５１に格納されたプログラムを実行することにより様々な機能を実現する。

【0030】

機能安全部７５０は、第１停止信号発生部４００から第１停止信号Ｓ１が入力されたか否かを監視する。機能安全部７５０は、第１停止信号Ｓ１が入力されると、ＩＥＣ６０２０４－１：２０１６で規定されている「ＳＴＯ（Safe Torque Off）」に相当する非常停止を実行する。具体的には、機能安全部７５０は電源遮断部７４０に遮断信号ＳＣを出力することにより、ロボット１００のモーター１３１への電力の供給を遮断させる。よって、ロボット１００の動作が強制的に停止させられる。あるいは、機能安全部７５０は、第１停止信号Ｓ１が入力されると、ＩＥＣ６０２０４－１：２０１６で規定されている「ＳＳ１（Safe Stop1）」に相当する保護停止を実行する。具体的には、機能安全部７５０は制御部７３０を介してロボット１００の動作を停止させる。その後、機能安全部７５０は電源遮断部７４０に遮断信号ＳＣを出力することにより、ロボット１００のモーター１３１への電力の供給を遮断させる。よって、ロボット１００の動作が強制的に停止させられる。例えば、「ＳＴＯ」に相当する非常停止が実行された場合、ロボット１００の動作を再開させるためには、作業者が手動で非常停止ボタンをリセットすることを含む決められた復帰動作の実施が必要である。

【0031】

また、機能安全部７５０は、第２停止信号発生部５００から第２停止信号Ｓ２が入力されたか否かを監視する。機能安全部７５０は、第２停止信号Ｓ２が入力されると「ＳＴＯ」または「ＳＳ１」に相当する非常停止または保護停止を実行する。

【0032】

また、機能安全部７５０は、安全入力部３００から機能安全部７５０に安全入力信号ＳＳが入力されたか否かを監視する。機能安全部７５０は、安全入力信号ＳＳが入力されてからあらかじめ決められた切替時間ＴＳが経過すると、速度監視機能を有効にする。切替時間ＴＳは、例えば、５００ミリ秒である。安全入力信号ＳＳが入力されている間、機能安全部７５０において、ロボット１００の制御点の速度を監視する速度監視機能が有効となる。速度監視機能が有効である場合、機能安全部７５０は以下のようにロボット１００を制御する。

【0033】

機能安全部７５０は、角度センサー１３３の検出値を用いてロボット１００の制御点の速度を算出し、ロボット１００の制御点の速度があらかじめ設定された制限速度ＶＬを超えないか否かを監視する。なお、図２においては機能安全部７５０と角度センサー１３３を接続する信号線の図示を省略している。制限速度ＶＬの設定値はあらかじめメモリー７５１に格納されている。

【0034】

機能安全部７５０は、安全入力信号ＳＳが入力されており、かつ、ロボット１００の制御点の速度が制限速度ＶＬを超えている場合、「ＳＳ１」に相当する保護停止を実行する。具体的には、機能安全部７５０は、制御部７３０を介してロボット１００を停止させる。その後、機能安全部７５０は、電源遮断部７４０に遮断信号ＳＣを出力することにより、電源遮断部７４０にロボット１００への電力の供給を遮断させる。あるいは、機能安全部７５０は、安全入力信号ＳＳが入力されており、かつ、ロボット１００の制御点の速度が制限速度ＶＬを超えている場合、「ＳＴＯ」に相当する非常停止、または、ＩＥＣ６０２０４－１：２０１６で規定されている「ＳＳ２（Safe Stop2）」に相当する保護停止を実行してもよい。

【0035】

図４は速度制御に関する処理のフローチャートである。図４に示す処理は制御部７３０のＣＰＵ７３２により実行される。例えば、ユーザーが不図示の入力装置を介して処理の開始を指示すると、制御部７３０は図４に示す処理を開始する。なお、制御部７３０は、図４に示す処理の実行と並行して、ロボット１００の制御点が予定された移動経路に沿って移動するようにロボット１００を動作している。予定された移動経路を表す経路情報はあらかじめメモリー７３１に格納されている。予定された移動経路を表す経路情報は、始点と１つ以上の中継点と終点とのそれぞれの位置を表す情報を含む。

【0036】

ステップＳ１０１において、制御部７３０は、安全入力信号ＳＳが安全入力部３００から入力されているか否かに応じて速度制限が有効であるか否かを判別する。速度制限が有効である場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、制御部７３０はステップＳ１０２の処理を実行する。なお、安全入力信号ＳＳは制御部７３０とともに機能安全部７５０にも入力されている。よって、安全入力信号ＳＳの入力開始から切替時間ＴＳが経過すると機能安全部７５０の速度監視機能が有効となる。安全入力信号ＳＳが入力されておらず、速度制限が無効である場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）、制御部７３０はステップＳ１０８の処理を実行する。

【0037】

ステップＳ１０２において、制御部７３０はロボット１００の移動速度を検出する。具体的には、制御部７３０は、６つの角度センサー１３３が検出した回転角度とアーム１２０を構成する各リンクの長さとを用いて順運動学による計算により、制御点の現在の座標値を算出する。制御部７３０は、６つの角度センサー１３３が直前に検出した回転角度と各リンクの長さとを用いて同様に制御点の直前の座標値を算出する。制御部７３０は、現在の座標値と、直前の座標値と、角度センサー１３３による直前の検出時刻と今回の角度センサー１３３による今回の検出時刻との差、すなわち、制御点が直前の座標値から現在の座標値に移動するのに要した時間とを用いて、制御点の移動速度を算出する。

【0038】

ステップＳ１０３において、制御部７３０は、制御点の移動速度が制限速度ＶＬ以上であるか否かを判別する。制御点の移動速度が制限速度ＶＬ以上である場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、制御部７３０はステップＳ１０４の処理を実行する。一方、制御点の移動速度が制限速度ＶＬ未満である場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、制御部７３０はステップＳ１０８の処理を実行する。安全入力部３００から速度制限を有効にする安全入力信号ＳＳが入力されている場合において、制御点の移動速度が制限速度ＶＬ以上であることは、あらかじめ決められた条件を満たすことの一例である。

【0039】

ステップＳ１０４において、制御部７３０は、駆動部７１０を制御することにより制御点の移動速度を第１速度Ｖ１まで減速させる。第１速度Ｖ１の設定値はメモリー７３１にあらかじめ格納されている。本実施形態において、第１速度Ｖ１はゼロに設定されている。よって、ロボット１００の動作が停止する。このとき、電源遮断部７４０により駆動部７１０への電力供給は遮断されていない。このため、停止したロボット１００の動作を再開する際には復帰動作が不要である。

【0040】

図５は、制御点の移動速度の変化の例を表した図である。時刻ｔ１は安全入力信号ＳＳが制御部７３０に入力された時刻である。時刻ｔ２は、時刻ｔ１から切替時間ＴＳが経過した時刻である。ステップＳ１０３の処理により、制御点の移動速度はゼロまで減速させられる。制御部７３０は、切替時間ＴＳが経過する前に、すなわち、速度監視機能が有効になる前に、ロボット１００の制御点の移動速度を制限速度ＶＬ未満に減速させる必要がある。速度監視機能が有効となり移動速度が制限速度ＶＬ以上である場合に、ロボット１００が強制的に停止させられることを防止するためである。図示する例では、切替時間ＴＳが経過する前にロボット１００の制御点の移動速度が第１速度Ｖ１まで減速させられている。

【0041】

図４に示す、ステップＳ１０５において、制御部７３０は、駆動部７１０を制御することによりロボット１００を再び動作させ、制御点の移動速度を第２速度Ｖ２まで加速させる。よって、ロボット１００の動作が再開する。その後、ロボット１００の制御点の移動速度は第２速度Ｖ２まで加速させられる。第２速度Ｖ２の設定値はメモリー７３１にあらかじめ格納されている。第２速度Ｖ２は、制限速度ＶＬ未満であり、第１速度Ｖ１より速い速度である。第２速度Ｖ２は、例えば、制限速度ＶＬの８割の速度として設定される。

【0042】

図５に示すように、ゼロまで減速した後、ステップＳ１０４の処理により制御点の移動速度は、制限速度ＶＬ未満である第２速度Ｖ２まで加速させられている。

【0043】

図４に示す、ステップＳ１０６において、制御部７３０は、安全入力信号ＳＳの入力の有無に基づいて速度制限が無効であるか否かを判別する。安全入力信号ＳＳが入力されておらず、速度制限が無効である場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、制御部７３０はステップＳ１０７の処理を実行する。安全入力信号ＳＳが入力されており、速度制限が有効である場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、制御部７３０は一定期間待機した後にステップＳ１０６の処理を再び実行する。

【0044】

ステップＳ１０７において、制御部７３０は、駆動部７１０を制御してロボット１００の制御点の移動速度を制限前の速度、すなわち、第１速度Ｖ１に減速する前の速度に変更する。

【0045】

ステップＳ１０８において、制御部７３０は処理を継続するか否かを判別する。例えば、ユーザーが不図示の入力装置を介して処理の終了を指示した場合に制御部７３０は処理を終了すると判別する。処理の終了が指示されない場合、すなわち、処理を継続する場合（ステップＳ１０８；ＹＥＳ）、制御部７３０はステップＳ１０１の処理を再び実行する。処理を終了する場合（ステップＳ１０８；ＮＯ）、図４に示す処理が終了される。

【0046】

ここで、ステップＳ１０６において、安全入力信号ＳＳが入力されており、速度制限が有効である場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）に、制御部７３０は一定期間待機した後にステップＳ１０６の処理を再び実行する構成を説明したが、これに限定されない。例えば、ステップＳ１０６に移行してから速度制限が有効である間に、ユーザーが不図示の入力装置を介して処理の終了を指示した場合には、制御部７３０は処理を終了すると判別し、図４に示す処理が終了される構成としてもよい。

【0047】

以上説明したように、本実施形態においては、制御部７３０がロボット１００の制御点の移動速度を制限速度ＶＬ未満に減速させる。このため、速度監視機能が有効であるときに機能安全部７５０がロボット１００の動作を強制的に停止させることを抑制できる。よって、ロボット１００の作業が中断させられる頻度を低減できる。

【0048】

本実施形態においては、ロボット１００の制御点の移動速度がゼロまで減速させられるので、ロボット１００は動作を一旦停止する。よって、作業者が、ロボット１００の移動速度が変更されたことを目視により認識できる。また、ロボット１００が動作を一旦停止するので、確実にロボット１００の移動速度を制限速度ＶＬ未満に減速できる。

【0049】

また、ロボット１００の制御点の移動速度をゼロまで減速させ、その後、制限速度ＶＬ未満である第２速度Ｖ２まで加速させる。このため、迅速かつ確実に制御点の移動速度を制限速度ＶＬ未満にまで減速させることができ、その後、制限速度ＶＬの条件を満たしつつ第２速度Ｖ２に加速させるので、動作効率を上げることができる。

【0050】

また、例えば、ロボット１００の動作検証を行う場面において、ユーザーは、制御部７３０により移動速度の制限がどのくらい行われるかを目視で確認し、必要に応じて、ロボット１００の動作用のプログラム（ユーザープログラム）を修正できる。機能安全に関する規格を満たすように構成されている機能安全部７５０の動作に関するパラメーターの再設定を要することなく、ユーザープログラムを調整することで、ロボット１００の動作の最適化を行うことができる。

【0051】

Ｂ．他の実施形態：
Ｂ１．他の実施形態１：
図６は、制御点の移動速度の変化の他の例を表した図である。上記の実施形態においては、制御部７３０が、ロボット１００の制御点の移動速度を、まず、ゼロまで減速させ、その後、第２速度Ｖ２まで加速させる例を説明した。しかしながら、制御部７３０は、制御点の移動速度を第２速度Ｖ２まで減速させるだけでもよい。この場合、ロボット１００が一時停止しないため、上記の実施形態に比べて作業効率の低下を抑制できる。

【0052】

Ｂ２．他の実施形態２：
また、制御部７３０は、ユーザーから減速後の速度についての指定を受け付けてもよい。ユーザーは、作業者および監督者を含む。指定された減速後の速度を第３速度Ｖ３ともよぶ。例えば、ユーザーは、ロボット１００の動作用のプログラムにおいて減速後の速度についての指定値を設定できる。あるいは、ユーザーは、不図示のティーチングペンダントを使用して減速後の速度を指定してもよい。制御部７３０は、安全入力信号ＳＳが入力されると、ユーザーから指定された第３速度Ｖ３までロボット１００を減速させる。この態様によればユーザーは所望する減速後の移動速度を指定できる。

【0053】

あるいは、制御部７３０は、ロボット１００の制御点の移動速度を、まず、ゼロまで減速させ、その後、指定された第３速度Ｖ３まで加速させてもよい。

【0054】

Ｂ３．他の実施形態３：
上述の実施形態においては、安全入力部３００から安全入力信号ＳＳが入力されているとき、制御部７３０が常に制御点の移動速度を制限速度ＶＬ未満に制限する例を記載した。あるいは、制御部７３０は、制御点の移動速度を制限速度ＶＬ未満に制限する第１モードと、制御点の移動速度を制限速度ＶＬ未満に制限しない第２モードと、のいずれかの制御モードでロボット１００を制御してもよい。ユーザーは、制御部７３０により制御点の移動速度の制限を行う第１モードと、制御部７３０により制御点の移動速度の制限を行わない第２モードとのいずれかを選択できる。第１モードが設定されている場合、制御部７３０は、安全入力信号ＳＳが入力されると、ロボット１００の制御点の速度を制限速度ＶＬ未満とするように制御を行う。第２モードが設定されている場合、制御部７３０は、安全入力信号ＳＳが入力されても、ロボット１００の制御点の速度を制限速度ＶＬ未満とするような制御を行わない。ただし、いずれの場合も、安全入力信号ＳＳの入力により、機能安全部７５０における速度監視機能は有効となる。制御点の移動速度を制限速度ＶＬ未満に制限する第１モードが設定されていることは、あらかじめ決められた条件の一例である。この場合、安全入力信号ＳＳを受け付けた場合において、移動速度が制限速度ＶＬを超えており、かつ、第１モードが設定されている場合に、あらかじめ決められた条件が満たされる構成としてもよい。

【0055】

例えば、ユーザーはロボット１００の動作用のプログラムにおいて第１モードと第２モードとのいずれを選択するかを設定できる。あるいは、ユーザーは不図示のティーチングペンダントを使用して所望のモードを指定してもよい。よって、ユーザーは、安全入力部３００から安全入力信号ＳＳが入力されたときにロボット１００の制御点の速度を制限速度ＶＬ未満に制御する処理を実行するか否かを選択できる。なお、ユーザーによりいずれかの制御モードが選択されていない場合には、制御部７３０は、デフォルトの第１モードでロボット１００を制御する。例えば、ロボット１００の稼働する設備において、警告領域ＡＡに作業者が入ることがほとんどない場合、機能安全部７５０における速度監視機能が有効となる頻度が低いことが想定できる。この場合は第２モードを設定したとしても、ロボット１００の作業が中断される頻度は高くならない。

【0056】

Ｂ４．他の実施形態４：
上述の実施形態においては、安全入力部３００は、警告領域ＡＡ内に人が存在している間、安全入力信号ＳＳの出力を継続した。しかしながら、安全入力部３００は、警告領域ＡＡ内に人が入ったときに、安全入力信号ＳＳを決められた時間だけロボットコントローラー７００に入力してもよい。安全入力部３００は、警告領域ＡＡ内に人が存在しなくなったときに解除信号をロボットコントローラー７００に出力してもよい。

【0057】

実施形態においては、制御部７３０が、速度制限が有効である場合に、ロボット１００の制御点の速度を求める例を説明した。あるいは、制御部７３０は、ロボット１００の制御点の加速度を求めてもよい。この場合、制御部７３０は、ロボット１００の制御点の加速度が、あらかじめ設定された制限加速度未満となるように、ロボット１００を制御する。

【0058】

実施形態においては、１つの制御点が設定されている例を説明したが、２つ以上の制御点が設定されてもよい。例えば、ＴＣＰと、人間の肘関節にあたる関節Ｊ３とを制御点としてもよい。

【0059】

実施形態において、機能安全部７５０は機能安全に関する規格を満たすように構成されている例を記載したが、機能安全部７５０は、機能安全に関する規格を満たすように構成されていなくてもよい。

【0060】

実施形態では６軸の垂直多関節ロボットの例を説明したが、ロボット１００は、アームを備えるロボットであればよい。ロボット１００は、例えば、スカラロボットであってもよい。

【0061】

本開示は、上述の実施形態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、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。

【0062】

Ｃ．他の形態：
（１）本開示の第１形態によれば、制御方法が提供される。この制御方法は、ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、前記ロボットアームの速度監視機能が有効であり、前記ロボットアームの移動速度が設定された制限速度を超えているときに、前記ロボットアームの動作を強制的に停止させる機能安全部と、を備えるロボットシステムの制御方法であって、前記制御部が、前記ロボットアームの前記移動速度を検出するステップと、前記制御部が、安全入力機器から速度制限を有効にする安全入力信号を受け付けた場合において、前記移動速度が前記制限速度を超えていることを含むあらかじめ決められた条件が満たされるとき、前記移動速度を前記制限速度未満に減速させるステップと、前記機能安全部が、前記安全入力信号を受け付けてから、切替時間が経過した場合に、前記速度監視機能を有効にするステップと、を含む。
上記の形態によれば、制御部がロボットアームの移動速度を制限速度未満に減速させるので、機能安全部がロボットアームの動作を強制的に停止させることを抑制できる。よって、ロボットアームの作業が中断させられる頻度を低減できる。

【0063】

（２）上記形態において、前記減速させるステップにおいて、前記ロボットアームの前記移動速度を前記制限速度未満である第１速度まで減速させ、前記制御方法は、前記減速させるステップの後に実行されるステップであって、前記移動速度を、前記制限速度未満であって前記第１速度より速い第２速度に加速させるステップ、をさらに含んでもよい。
上記の形態によれば、ロボットアームの制御点の移動速度を迅速かつ確実に制限速度未満に減速させることができ、その後、制限速度の条件を満たしつつ第２速度に加速させるので、動作効率を上げることができる。

【0064】

（３）上記形態において、前記第１速度はゼロであってもよい。
上記の形態によれば、ロボットアームの移動速度がゼロまで減速させられるので、ユーザーは、ロボットアームの移動速度が変更されたことを目視により認識できる。また、ロボットアームが動作を一旦停止するので、確実にロボットアームの移動速度を制限速度未満に減速できる。

【0065】

（４）上記の形態において、前記減速させるステップの前に実行されるステップであって、前記制限速度未満の速度である第３速度についての指定を受け付けるステップ、をさらに含み、前記減速させるステップにおいて、前記ロボットアームの前記移動速度を前記第３速度まで減速させてもよい。
上記の形態によれば、ユーザーは減速後の移動速度を指定できる。

【0066】

（５）上記の形態において、前記制御部は、前記移動速度が前記制限速度未満に制限される第１モードと、前記移動速度が前記制限速度未満に制御されない第２モードと、を備え、前記制御方法は、前記第１モードと、前記第２モードとのいずれを設定するかについての指定を受け付けるステップ、をさらに含み、前記あらかじめ決められた条件は、前記安全入力信号を受け付けた場合において、前記移動速度が前記制限速度を超えており、かつ、前記第１モードが設定されている場合に、満たされてもよい。
上記の形態によれば、ユーザーは、安全入力機器から安全入力信号が入力されたときにロボットの制御点の速度を制限速度ＶＬ未満に制御する処理を実行するか否かを選択できる。

【0067】

（６）上記の形態において、前記機能安全部は、機能安全に関する規格を満たすように構成されていてもよい。

【0068】

（７）本開示の第２形態によれば、ロボットシステムが提供される。このロボットシステムは、ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、前記ロボットアームの速度監視機能が有効であり、前記ロボットアームの移動速度が設定された制限速度を超えているときに、前記ロボットアームの動作を強制的に停止させる機能安全部と、を備え、前記制御部は、前記ロボットアームの前記移動速度を検出し、安全入力機器から速度制限を有効にする安全入力信号を受け付けた場合において、前記移動速度が前記制限速度を超えていることを含むあらかじめ決められた条件が満たされるときに、前記移動速度を前記制限速度未満に減速させ、前記機能安全部は、前記安全入力信号を受け付けてから、切替時間が経過した場合に、前記速度監視機能を有効にする。
上記の形態によれば、制御部がロボットアームの移動速度を制限速度未満に減速させるので、機能安全部がロボットアームの動作を強制的に停止させることを抑制できる。よって、ロボットアームの作業が中断させられる頻度を低減できる。

【0069】

（８）本開示の第３形態によれば、プログラムが提供される。このプログラムは、ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、安全入力機器から速度制限を有効にする安全入力信号を受け付けてから切替時間が経過し、前記ロボットアームの移動速度が設定された制限速度を超えているときに、前記ロボットアームの動作を強制的に停止させる機能安全部と、を備えるロボットシステムにおいて、前記制御部として機能するコンピューターが実行するプログラムであって、前記コンピューターに、前記ロボットアームの前記移動速度を検出する機能と、前記安全入力信号を受け付けた場合において、前記移動速度が前記制限速度を超えていることを含むあらかじめ決められた条件が満たされるときに、前記移動速度を前記制限速度未満に減速させる機能と、を実現させる。
上記の形態によれば、制御部がロボットアームの移動速度を制限速度未満に減速させるので、機能安全部がロボットアームの動作を強制的に停止させることを抑制できる。よって、ロボットアームの作業が中断させられる頻度を低減できる。

【符号の説明】

【0070】

１０…ロボットシステム、１００…ロボット、１０５…基台、１２０…アーム、１２０ｅ…アームエンド、１３０…駆動機構、１３１…モーター、１３２…減速機、１３３…角度センサー、１４０…力覚センサー、１５０…エンドエフェクター、３００…安全入力部、４００…第１停止信号発生部、５００…第２停止信号発生部、７００…ロボットコントローラー、７１０…駆動部、７２０…電源回路部、７３０…制御部、７３１…メモリー、７３２…ＣＰＵ、７４０…電源遮断部、７５０…機能安全部、７５１…メモリー、７５２…ＣＰＵ、ＡＡ…警告領域、Ｊ１～Ｊ６…関節、ＰＡ…防護領域、ＲＣ…ロボット座標系、Ｓ１…第１停止信号、Ｓ２…第２停止信号、ＳＣ…遮断信号、ＳＳ…安全入力信号、ＴＳ…切替時間、Ｖ１…第１速度、Ｖ２…第２速度、ＶＬ…制限速度、ｔ１…時刻、ｔ２…時刻

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】