特開 2024-135614 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】P2024135614

(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】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046394

(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）】

3C707AS06

3C707BS10

3C707BS12

3C707BS15

3C707DS01

3C707HS27

3C707KS03

3C707KS07

3C707KS09

3C707KS11

3C707KS12

3C707KS34

3C707KT03

3C707KT11

3C707KV01

3C707KV05

3C707KV11

3C707KW03

3C707KX06

3C707MS06

3C707MS10

3C707MS27

3C707MS28

(57)【要約】

【課題】ロボットの作業が強制的に中断される時間を短縮する。
【解決手段】ロボットシステムにおいて、進入制限領域が有効であり、ロボットアームが進入制限領域に進入した場合に、ロボットアームの動作の強制停止が実行される。制御部がロボットアームを制御する制御方法は、ロボットアームの制御点の現在位置を検出するステップと、現在位置を表す位置情報を少なくとも用いてロボットアームの制御点が現時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測するステップと、進入制限領域が有効であり、予測した少なくとも１つの位置に基づいてロボットアームが進入制限領域に進入する可能性がある場合に、ロボットアームが進入制限領域に進入する前に、ロボットアームの動作の一時停止であって、停止した後の動作再開時に復帰動作を必要としない一時停止の実行を含む、ロボットアームの進入制限領域への進入を回避させる制御を行うステップと、を含む。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットシステムにおいてロボットアームを制御する制御方法であって、
前記ロボットシステムは、
前記ロボットアームと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、
進入制限領域が有効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止であって、停止した後の動作再開時に復帰動作を必要とする強制停止を実行し、
前記進入制限領域が無効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の前記強制停止を実行しない、機能安全部と、
を備え、
前記制御部が前記ロボットアームを制御する前記制御方法は、
前記ロボットアームの制御点の現在位置を検出するステップと、
前記現在位置を表す位置情報を少なくとも用いて前記ロボットアームの前記制御点が現時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測するステップと、
前記進入制限領域が有効であり、予測した前記少なくとも１つの位置に基づいて前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合に、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する前に、前記ロボットアームの動作の一時停止であって、停止した後の動作再開時に前記復帰動作を必要としない一時停止の実行を含む、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる制御を行うステップと、
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、
前記進入制限領域を有効とするか無効とするかを切り替える安全入力信号を安全入力機器から受け付けるステップ、
をさらに含む、
制御方法。

【請求項3】

請求項２に記載の制御方法において、
前記進入を回避させる制御を行うステップが実行されることにより前記ロボットアームの動作が一時停止しているときに、前記安全入力信号に基づいて前記進入制限領域が無効にされたことを検出した場合、前記ロボットアームの動作を再開させるステップ、
をさらに含む、
制御方法。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載の制御方法であって、
前記位置を予測するステップにおいて、
前記ロボットアームの前記制御点の移動について予定された移動経路を表す経路情報を記憶部から読み出し、
前記位置情報と前記経路情報とを用いて、前記ロボットアームが現時刻以後に移動する前記少なくとも１つの位置を含む経路を予測し、
前記進入を回避させる制御を行うステップにおいて、
前記進入制限領域が有効であり、かつ、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合として、予測した前記経路の少なくとも一部が前記進入制限領域に含まれる場合に、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる前記制御を行う、
制御方法。

【請求項5】

請求項１から３のいずれか一項に記載の制御方法であって、
前記位置を予測するステップにおいて、
現時刻より前の第１時刻における前記ロボットアームの第１位置を少なくとも取得し、
前記第１位置を示す情報と、前記位置情報と、前記第１時刻から前記現時刻までの経過時間と、を用いて、前記現時刻より後の第２時刻における前記ロボットアームの前記制御点の第２位置を前記少なくとも１つの位置として予測し、
前記進入を回避させる制御を行うステップにおいて、
前記進入制限領域が有効であり、かつ、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合として、予測した前記第２位置が前記進入制限領域に含まれる場合に、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる前記制御を行う、
制御方法。

【請求項6】

請求項５に記載の制御方法であって、
前記進入を回避させる制御を行うステップにおいて、
前記進入制限領域が有効であり、前記第２位置が前記進入制限領域に含まれる場合に、
前記現時刻から前記第２時刻までの時間があらかじめ決められた閾値以上であるときに、前記一時停止の実行の前に、前記ロボットアームの前記制御点の移動速度を減速させる、
制御方法。

【請求項7】

請求項１から３のいずれか一項に記載の制御方法であって、
前記進入を回避させる制御を行うステップにおいて、
前記進入制限領域が有効であり、予測した前記少なくとも１つの位置に基づいて前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合に、
前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある旨の報知の実行をさらに含む、前記制御を行う、
制御方法。

【請求項8】

請求項１から３のいずれか一項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9】

ロボットシステムであって、
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、
進入制限領域が有効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止であって、停止した後の動作再開時に復帰動作を必要とする強制停止を実行し、
前記進入制限領域が無効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止を実行しない、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制御点の現在位置を検出し、
前記現在位置を表す情報を少なくとも用いて前記ロボットアームの前記制御点が現時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測し、
前記進入制限領域が有効であり、予測した前記少なくとも１つの位置に基づいて前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合に、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する前に、前記ロボットアームの動作の一時停止であって、停止した後の動作再開時に前記復帰動作を必要としない一時停止の実行を含む、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる制御を行う、
ロボットシステム。

【請求項10】

ロボットシステムにおいてロボットアームを制御するコンピューターが実行するプログラムであって、
前記ロボットシステムは、
前記ロボットアームと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、
進入制限領域が有効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止であって、停止した後の動作再開時に復帰動作を必要とする強制停止を実行し、前記進入制限領域が無効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の前記強制停止を実行しない機能安全部と、
を備え、
前記プログラムは、前記コンピューターに、
前記ロボットアームの制御点の現在位置を検出する機能と、
前記現在位置を表す情報を少なくとも用いて前記ロボットアームの前記制御点が現時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測する機能と、
前記進入制限領域が有効であり、予測した前記少なくとも１つの位置に基づいて前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合に、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する前に、前記ロボットアームの動作の一時停止であって、停止した後の動作再開時に前記復帰動作を必要としない一時停止の実行を含む、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる制御を行う機能と、
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、センサーによりロボットの可動領域内に作業者が入ったことが検出された場合にロボットの動作を強制的に停止させ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２００７－２８３４５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ロボットの動作が強制的に停止させられると、ロボットの動作を再開するにあたり、例えば、ユーザーが復帰動作を行う必要がある。復帰動作が完了するまでロボットの動作を再開できない。ロボットの動作がたびたび強制的に停止させられると、ロボットの作業が停止される時間が長くなり作業効率が低下する。このため、ロボットの作業が強制的に中断される時間を短縮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、ロボットシステムにおいてロボットアームを制御する制御方法が提供される。前記ロボットシステムは、前記ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、進入制限領域が有効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止であって、停止した後の動作再開時に復帰動作を必要とする強制停止を実行し、前記進入制限領域が無効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の前記強制停止を実行しない、機能安全部と、を備え、前記制御部が前記ロボットアームを制御する前記制御方法は、前記ロボットアームの制御点の現在位置を検出するステップと、前記現在位置を表す位置情報を少なくとも用いて前記ロボットアームの前記制御点が現時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測するステップと、前記進入制限領域が有効であり、予測した前記少なくとも１つの位置に基づいて前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合に、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する前に、前記ロボットアームの動作の一時停止であって、停止した後の動作再開時に前記復帰動作を必要としない一時停止の実行を含む、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる制御を行うステップと、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、進入制限領域が有効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止であって、停止した後の動作再開時に復帰動作を必要とする強制停止を実行し、前記進入制限領域が無効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止を実行しない、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制御点の現在位置を検出し、前記現在位置を表す情報を少なくとも用いて前記ロボットアームの前記制御点が現時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測し、前記進入制限領域が有効であり、予測した前記少なくとも１つの位置に基づいて前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合に、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する前に、前記ロボットアームの動作の一時停止であって、停止した後の動作再開時に前記復帰動作を必要としない一時停止の実行を含む、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる制御を行う。

【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、ロボットシステムにおいてロボットアームを制御するコンピューターが実行するプログラムである。前記ロボットシステムは、前記ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、進入制限領域が有効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止であって、停止した後の動作再開時に復帰動作を必要とする強制停止を実行し、前記進入制限領域が無効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の前記強制停止を実行しない機能安全部と、を備える。前記プログラムは、前記コンピューターに、前記ロボットアームの制御点の現在位置を検出する機能と、前記現在位置を表す情報を少なくとも用いて前記ロボットアームの前記制御点が現時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測する機能と、前記進入制限領域が有効であり、予測した前記少なくとも１つの位置に基づいて前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合に、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する前に、前記ロボットアームの動作の一時停止であって、停止した後の動作再開時に前記復帰動作を必要としない一時停止の実行を含む、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる制御を行う機能と、を実現させる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第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】制限領域および防護領域の説明図である。

【図4】ロボットの制御点の移動履歴の一例を表した図である。

【図5】位置制御に関する処理のフローチャートである。

【図6】第２実施形態にかかるロボットシステムの全体構成を示す概略図である。

【図7】第２実施形態における位置制御に関する処理のフローチャートである。

【図8】位置を予測する方法についての説明図である。

【図9】位置を予測する他の方法についての説明図である。

【図10】他の実施形態２における位置制御に関する処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．第１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制限領域ＲＡ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、制限領域ＲＡ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制限領域ＲＡについての説明図である。制限領域ＲＡを進入制限領域ともよぶ。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、制限領域ＲＡ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。制限領域ＲＡは、作業者が必要に応じて作業を行う領域である。例えば、作業者は、制限領域ＲＡに入って、決められた位置にロボット１００の作業対象のワークを収容したパレットを運び込む。また、ロボット１００は、新たな作業を行う際には制限領域ＲＡ内に置かれたパレットから新たなワークを取り出す。制限領域ＲＡとして、作業者が作業を行う領域とロボット１００が動作可能な範囲とが重なる領域が設定されている。安全の確保のため、制限領域ＲＡ内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の制限領域ＲＡ内への進入が制限される。

【0017】

例えば、安全入力部３００が有するライトカーテンが制限領域ＲＡの境界に設置されている。ライトカーテンにより制限領域ＲＡ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、制限領域ＲＡ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、制限領域ＲＡ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。メモリー７３１を記憶部ともよぶ。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、制限領域ＲＡ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の制御点の位置の制御を行う。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の制御点の位置の制限が行われる。制御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行が必要である。

【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が入力されると位置監視機能を有効にする。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の制御点の位置を監視する位置監視機能が有効となる。位置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の制御点の位置を算出し、ロボット１００の制御点の位置が制限領域ＲＡ内にあるか否かを監視する。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。制限領域ＲＡの位置情報はあらかじめメモリー７５１に格納されている。

【0034】

図４はロボット１００を上から見た場合の制御点の移動履歴の一例を表した図である。制御点の移動履歴は破線で表されている。制限領域ＲＡは有効にされている。ロボット１００の制御点は位置ＰＳから移動を開始している。制御点が制限領域ＲＡに進入したことが検出されると、機能安全部７５０によりロボット１００が保護停止させられる。図示する例では、制御点の移動が位置ＰＥで止められている。

【0035】

図２に示す、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の制御点の位置が制限領域ＲＡ内にある場合、「ＳＳ１」に相当する保護停止を実行する。機能安全部７５０による「ＳＳ１」に相当する保護停止の実行は上述したとおりである。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、安全入力信号ＳＳが入力されており、かつ、ロボット１００の制御点の位置が制限領域ＲＡ内にある場合、「ＳＴＯ」に相当する非常停止を実行してもよい。機能安全部７５０による「ＳＴＯ」に相当する非常停止の実行は上述したとおりである。本明細書において、ロボット１００の動作の強制的な停止であって、停止した後の動作再開時に復帰動作を必要とする停止を強制停止という。

【0036】

図５は位置制御に関する処理のフローチャートである。図５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５に示す処理を開始する。なお、制御部７３０は、図５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の動作を制御している。

【0037】

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、制限領域ＲＡが有効であるか否かを判別する。本実施形態において、制御部７３０は安全入力信号ＳＳに基づいて制限領域ＲＡが有効であるか否かを容易に把握できる。安全入力信号ＳＳが入力されており、制限領域ＲＡが有効である場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、制御部７３０はステップＳ１０３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が入力されると機能安全部７５０の位置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、制限領域ＲＡが無効である場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）、制御部７３０はステップＳ１１３の処理を実行する。制限領域ＲＡが無効である場合、ロボット１００の動作は制限されない。

【0038】

ステップＳ１０３において、制御部７３０はロボット１００の制御点が現時刻以後に移動する位置を予測する。まず、制御部７３０はロボット１００の制御点について予定された移動経路を表す経路情報をメモリー７３１から読み出す。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。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ロボット１００の制御点の現在位置を算出する。制御部７３０は、算出した現在位置と経路情報とを用いて、算出した現在位置が移動経路上のどこに位置するかを判別する。

【0039】

例えば、予定された移動経路が始点Ｐ１１と中継点Ｐ１２～Ｐ１４と終点Ｐ１５とを含む。制御点は、始点Ｐ１１、中継点Ｐ１２、中継点Ｐ１３、中継点Ｐ１４、終点Ｐ１５の順に移動することが予定されている。制御部７３０は、現在位置が中継点Ｐ１２と中継点Ｐ１３との間に位置すると判別した場合、現時刻以後に移動する位置が、中継点Ｐ１２の後の中継点Ｐ１３およびＰ１４と終点Ｐ１５とであると判別する。制御部７３０は、中継点Ｐ１３およびＰ１４と終点Ｐ１５とを含む経路が現時刻以後に制御点が移動する経路であると予測する。

【0040】

ステップＳ１０５において、制御部７３０は、予測した位置を含む経路の少なくとも一部が制限領域ＲＡに含まれるか否かに応じて、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性があるか否かを判別する。制御部７３０は、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性があると判別した場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、ステップＳ１０７の処理を実行する。一方、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性がないと判別した場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、制御部７３０はステップＳ１１３の処理を実行する。

【0041】

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を一時停止させる。よって、ロボット１００の動作が停止し、ロボット１００の制限領域ＲＡの進入が回避させられる。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。

【0042】

ステップＳ１０９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制限領域ＲＡ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、制限領域ＲＡが無効である場合（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）、制御部７３０はステップＳ１１１の処理を実行する。制限領域ＲＡへの進入を回避するためロボット１００の動作が一時停止しているときに、安全入力部３００から安全入力信号ＳＳの入力が停止されたことは、制限領域ＲＡが無効にされたことを意味する。安全入力信号ＳＳが入力されており、制限領域ＲＡが有効である場合（ステップＳ１０９；ＮＯ）、制御部７３０は一定期間待機した後にステップＳ１０９の処理を再び実行する。

【0043】

ステップＳ１１１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の動作を再開させる。よって、ロボット１００の動作が再開する。

【0044】

ステップＳ１１３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Ｓ１１３；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Ｓ１１３；ＮＯ）、図５に示す処理が終了される。

【0045】

ここで、ステップＳ１０９において、安全入力信号ＳＳが入力されており、制限領域ＲＡが有効である場合（ステップＳ１０９；ＮＯ）に、制御部７３０は一定期間待機した後にステップＳ１０９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Ｓ１０９に移行してから制限領域ＲＡ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５に示す処理が終了される構成としてもよい。

【0046】

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の制御点が制限領域ＲＡに進入する可能性を予測する。制御部７３０は、ロボット１００の制限領域ＲＡに進入する可能性がある場合に、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入することを回避させるよう制御を行う。よって、機能安全部７５０によりロボット１００の動作が強制的に停止させられずに済む。この場合、強制停止後の動作再開時における復帰動作が不要である。よって、ロボット１００の作業が強制的に中断される時間を短縮できる。

【0047】

また、ロボット１００の動作の一時停止によりロボットアームの制限領域ＲＡへの進入を回避させる制御が行われ、ロボット１００の動作が一時停止している場合に、制限領域ＲＡが無効にされた場合には、復帰動作を要することなくロボット１００の動作を速やかに再開できる。このため、制御部７３０により制限領域ＲＡへの進入を回避させない態様に比べてロボット１００の作業が中断される時間を短縮できる。

【0048】

また、制御部７３０は、現在位置を示す情報と予定された移動経路を表す経路情報とを用いてロボット１００が現在時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測するので、ロボットアームが制限領域ＲＡに進入する可能性があるかを確実に予測できる。なお、制御部７３０は、ロボット１００が現在時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測することができる。

【0049】

Ｂ．第２実施形態：
第１実施形態においては、ロボット１００は予定された移動経路に沿って動作した。このため、制御部７３０は、予定された移動経路を表す経路情報を用いてロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性を予測した。第２実施形態においては、制御部７３０は、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性を第１実施形態とは異なる方法で予測する。以下、第１実施形態と異なる構成を中心に説明する。第１実施形態にかかる構成と同様の構成については説明を省略する。

【0050】

図６は、第２実施形態にかかるロボットシステム１０の全体構成を示す概略図である。第２実施形態にかかるロボットシステム１０は、第１実施形態において説明した構成に加え、センサー８０１および８０２をさらに備える。

【0051】

センサー８０１は３次元ビジョンセンサーである。センサー８０１は不図示のワークを撮像可能な位置に設置されている。ロボットコントローラー７００とセンサー８０１とは互いに通信可能である。センサー８０１は、パターン光を投影した状態でワークを撮像する。さらに、センサー８０１は、パターン光を投影していない状態でワークを撮像する。撮像は決められた撮像周期で行われる。撮像された画像は、ロボットコントローラー７００がワークの３次元空間における位置および姿勢を算出する際に用いられる。センサー８０２は、例えば、レーザー変位センサーである。センサー８０２はロボット１００のアーム１２０の先端に固定されている。センサー８０２はアーム１２０の周囲の物体を検出する。ロボットコントローラー７００とセンサー８０２とは互いに通信可能である。

【0052】

本実施形態において、制御部７３０は、ロボット１００が作業する空間において存在する物体の位置、大きさ、形状等の情報を含むＣＡＤデータと、センサー８０１および８０２により検出された検出値と、を用いたフィードバック制御により、動的に生成した経路に沿ってロボット１００を動作させる。

【0053】

図７は、第２実施形態における位置制御に関する処理のフローチャートである。図７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７に示す処理を開始する。図７において、第１実施形態における位置制御に関する処理（図５を参照）と同様の処理については同じ符号を付している。なお、図７に示す処理の実行と並行して、制御部７３０はロボット１００の制御点が動的に生成した経路に沿って移動するようにロボット１００の動作を制御している。

【0054】

ステップＳ１０１において、図５に示すステップＳ１０１と同様の処理が行われる。制限領域ＲＡが有効である場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、制御部７３０はステップＳ１０４の処理を実行する。制限領域ＲＡが無効である場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）、制御部７３０はステップＳ１１３の処理を実行する。

【0055】

図７に示す、ステップＳ１０４において、制御部７３０は制御点が現時刻以後に移動する位置を予測する。

【0056】

図８は位置を予測する方法についての説明図である。図８においては制限領域ＲＡが四角形の領域として設定されている。まず、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、現時刻におけるロボット１００の制御点の現在位置である位置ＰＣを算出する。また、制御部７３０は、現時刻である時刻ＴＣより前の時刻Ｔ１における制御点の位置Ｐ１を算出する。例えば、時刻ＴＣは、時刻Ｔ１から１００ミリ秒が経過した時刻である。図８に示す例では、位置Ｐ１、ＰＣが同一直線上にあると仮定して、位置Ｐ１が算出される。位置Ｐ１を第１位置ともよぶ。時刻Ｔ１を第１時刻ともよぶ。さらに、制御部７３０は制御点の移動速度Ｖ１を取得する。具体的には、制御部７３０は、位置Ｐ１と位置ＰＣとの距離を、時刻Ｔ１と時刻ＴＣとの差分の時間で除することにより、移動速度Ｖ１を求める。

【0057】

制御部７３０は、位置Ｐ１を示す情報と、位置ＰＣを示す情報と、時刻Ｔ１から時刻ＴＣまでの経過時間と、移動速度Ｖ１と、を用いて、時刻ＴＣより後の時刻Ｔ２におけるロボット１００の制御点の位置Ｐ２を算出する。時刻Ｔ２は、時刻ＴＣから、時刻ＴＣと時刻Ｔ１との差分の時間が経過した時刻である。位置Ｐ２を第２位置ともよぶ。時刻Ｔ２を第２時刻ともよぶ。制御部７３０は、移動速度Ｖ１に時刻ＴＣと時刻Ｔ２との差分の時間を乗ずることにより、位置ＰＣと位置Ｐ２との距離を算出する。図８に示す例では、位置Ｐ１、ＰＣ、Ｐ２が同一直線上にあると仮定して位置Ｐ２が算出される。

【0058】

図７に示す、ステップＳ１０６において制御部７３０は、予測した位置Ｐ２が制限領域ＲＡに含まれるか否かに応じて、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性があるか否かを判別する。制御部７３０は、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性があると判別した場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、ステップＳ１０７の処理を実行する。一方、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性がないと判別した場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、制御部７３０はステップＳ１１３の処理を実行する。

【0059】

図７に示す、ステップＳ１０７において、図５に示すステップＳ１０７と同様の処理が行われる。ステップＳ１０７における一時停止後にロボット１００の動作を再開する際には復帰動作が不要である。

【0060】

図７に示す、ステップＳ１０９，１１１，１１３において、図５に示すステップＳ１０９，１１１，１１３と同様の処理がそれぞれ行われる。

【0061】

本実施形態においては、ロボット１００が経路を探索しながら動作する場合に、制御部７３０はロボット１００が現在時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測し、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性があるかを予測する。

【0062】

また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、制御部７３０は、ロボットアームが制限領域ＲＡに進入する可能性がある場合にロボットアームが制限領域ＲＡに進入することを回避させるよう制御を行う。よって、機能安全部７５０によりロボット１００の動作が強制的に停止させられない。この場合、強制停止後の動作再開時における復帰動作が不要となる。これにより、ロボット１００の作業が強制的に中断される時間を短縮できる。

【0063】

Ｃ．他の実施形態：
Ｃ１．他の実施形態１：
第２実施形態においては、位置Ｐ１から位置ＰＣまでの距離と同じ距離だけ、位置ＰＣから移動した位置を位置Ｐ２とする例を説明した。しかしながら、制御点が移動する位置の予測方法はこれに限られない。

【0064】

図９は位置を予測する他の方法についての説明図である。図９においては制限領域ＲＡが四角形の領域として設定されている。まず、制御部７３０は、第２実施形態と同様に、現時刻における位置ＰＣと、現時刻である時刻ＴＣより前の時刻Ｔ１における制御点の位置Ｐ１と、制御点の移動速度Ｖ１とを算出する。

【0065】

制御部７３０は、位置Ｐ１を示す情報と、位置ＰＣを示す情報と、時刻Ｔ１から時刻ＴＣまでの経過時間と、移動速度Ｖ１と、を用いて、時刻ＴＣより後の時刻Ｔ３におけるロボット１００の制御点の位置Ｐ３を算出する。位置Ｐ３を第２位置ともよぶ。時刻Ｔ３を第２時刻ともよぶ。例えば、時刻ＴＣは、時刻Ｔ１から１００ミリ秒が経過した時刻である。時刻Ｔ３は、時刻ＴＣから、時刻ＴＣと時刻Ｔ１との差分の時間に定数を乗じて得られた時間が経過した時刻である。例えば、定数を３と設定する。制御部７３０は、移動速度Ｖ１に時刻ＴＣと時刻Ｔ３との差分の時間を乗ずることにより、位置ＰＣと位置Ｐ３との距離を算出する。図９に示す例では、位置Ｐ１、ＰＣ、Ｐ３が同一直線上にあると仮定して位置Ｐ３が算出される。

【0066】

制御部７３０は、予測した位置Ｐ３が制限領域ＲＡに含まれるか否かに応じてロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性があるか否かを判別する。制御部７３０は、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性があると判別した場合、駆動部７１０を制御してロボット１００を一時停止させる。

【0067】

あるいは、制御部７３０は、現時刻である時刻ＴＣから時刻Ｔ３までの時間があらかじめ決められた閾値以上であるか否かを判別する。現時刻である時刻ＴＣから時刻Ｔ３までの時間があらかじめ決められた閾値以上であるときに、制御部７３０は、ロボット１００の動作を一時停止させる前に、ロボット１００の制御点の移動速度を減速させてもよい。例えば、制御部７３０は、ロボット１００の制御点の移動速度を現在の速度の半分まで減速させる。

【0068】

よって、一時停止させる前にロボット１００の制御点の移動速度を減速させることにより、ロボット１００が制限領域ＲＡに接近する時間を遅らせることができる。例えば、制御点が位置ＰＣから移動した後にロボット１００が減速した後に、制限領域ＲＡが無効となった場合、ロボット１００は一時停止する必要がなくなる。また、図９に示すように、ロボット１００が減速し、制御点が位置ＰＣから移動した後に、予測される制御点の位置が制限領域ＲＡから外れることもある。この場合もロボット１００は一時停止する必要がなくなる。ロボット１００の移動速度を減速させる制御は、ロボットアームの進入制限領域への進入を回避させる制御の一例である。

【0069】

Ｃ２．他の実施形態２：
また、制御部７３０は、第２実施形態にかかる構成と、他の実施形態１にかかる構成とを組み合わせて、以下のようにロボット１００が制限領域ＲＡへ進入することを回避してもよい。

【0070】

図１０は、他の実施形態２における位置制御に関する処理のフローチャートである。図１０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１０に示す処理を開始する。図１０において、第１実施形態における位置制御に関する処理（図５を参照）と同様の処理については同じ符号を付している。なお、図１０に示す処理の実行と並行して、制御部７３０はロボット１００の制御点が動的に生成した経路に沿って移動するようにロボット１００の動作を制御している。

【0071】

ステップＳ１０１において、図５に示すステップＳ１０１と同様の処理が行われる。制限領域ＲＡが有効である場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、制御部７３０はステップＳ２０１の処理を実行する。制限領域ＲＡが無効である場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）、制御部７３０はステップＳ１１３の処理を実行する。

【0072】

図１０に示す、ステップＳ２０１において、制御部７３０は他の実施形態１と同様の方法（図９を参照）で制御点が現時刻以後に移動する位置Ｐ３を予測する。

【0073】

図１０に示す、ステップＳ２０２において制御部７３０は予測した位置Ｐ３が制限領域ＲＡに含まれるか否かを判別する。予測した位置Ｐ３が制限領域ＲＡに含まれる場合（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、制御部７３０はステップＳ２０３の処理を実行する。一方、予測した位置Ｐ３が制限領域ＲＡに含まれない場合（ステップＳ２０２；ＮＯ）、制御部７３０はステップＳ１１３の処理を実行する。

【0074】

ステップＳ２０３において、制御部７３０は第２実施形態と同様の方法（図８を参照）で制御点が現時刻以後に移動する位置Ｐ２を予測する。

【0075】

図１０に示す、ステップＳ２０４において制御部７３０は予測した位置Ｐ２が制限領域ＲＡに含まれるか否かを判別する。予測した位置Ｐ２が制限領域ＲＡに含まれる場合（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）、制御部７３０はステップＳ１０７の処理を実行する。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を一時停止させる。その後、ステップＳ１０９，１１１，１１３において、図５に示すステップＳ１０９，１１１，１１３と同様の処理がそれぞれ行われる。

【0076】

図１０に示す、ステップＳ２０４において予測した位置Ｐ２が制限領域ＲＡに含まれない場合（ステップＳ２０４；ＮＯ）、制御部７３０はステップＳ２０５の処理を実行する。

【0077】

ステップＳ２０５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減速させる。例えば、制御部７３０は、制御点の移動速度を現在の速度の半分まで減速させる。

【0078】

他の実施形態２においては、制御部７３０は、まず、位置Ｐ３が制限領域ＲＡに含まれるか否かを判別する。位置Ｐ３が制限領域ＲＡに含まれる場合、制御部７３０は、さらに、位置Ｐ２が制限領域ＲＡに含まれるか否かを判別する。図８、９に示すように、現時刻の位置ＰＣから位置Ｐ３までの距離は、現時刻の位置ＰＣから位置Ｐ２までの距離の３倍である。位置Ｐ３が制限領域ＲＡに含まれているが、位置Ｐ２が制限領域ＲＡに含まれていない場合は、位置Ｐ３が制限領域ＲＡに含まれており、位置Ｐ２が制限領域ＲＡに含まれている場合に比べて、制御点が制限領域ＲＡに入るまでにかかる時間が長いと考えられる。このため、位置Ｐ３が制限領域ＲＡに含まれているが、位置Ｐ２が制限領域ＲＡに含まれていない場合は、制御点の移動速度が一旦減速させられる。よって、ロボット１００を停止することなく、ロボット１００が制限領域ＲＡに接近する時間を遅らせることができる。

【0079】

Ｃ３．他の実施形態３：
第２実施形態、他の実施形態１においては、現在位置と、現時刻より前の時刻Ｔ１における位置Ｐ１と、移動速度とを用いて、現在時刻より後の時刻における制御点の位置を算出する例を説明した。あるいは、制御部７３０は、現在位置と現時刻より前に制御点が通過したＮ個の位置それぞれを表す（Ｎ＋１）個の位置の情報を用いて、Ｎ次のスプライン曲線を生成し、生成したスプライン曲線に基づいて現時刻以後の制御点の位置を予測できる。あるいは、制御部７３０は、現在位置と現時刻より前に制御点が通過した複数の位置とをそれぞれ表す情報を用いて、ベジエ曲線あるいはＢスプライン曲線を生成し、生成したベジエ曲線あるいはＢスプライン曲線に基づいて現時刻以後の制御点の位置を予測できる。

【0080】

Ｃ４．他の実施形態４：
また、制御部７３０は、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性がある場合に、ロボット１００の一時停止を実行することに加え、作業者にロボット１００の制限領域ＲＡの進入を回避させるためロボット１００が一時停止されたことを報知してもよい。例えば、不図示の報知装置が、生産設備あるいはロボットコントローラー７００に備えられている。報知装置は、例えば、表示器、スピーカーである。作業者に情報を報知する装置である。制御部７３０は、報知装置を制御して、作業者に情報を報知する。制御部７３０は、報知装置を用いてロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性がある旨を作業者に報知する。これにより、作業者は、制限領域ＲＡが有効であり、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性があることを把握することができる。よって、制限領域ＲＡの周辺にいる作業者が不注意により制限領域に入ることを防止できる。また、作業者が制限領域ＲＡ内で作業を行っている場合、当該作業者は作業を速やかに終えて制限領域ＲＡから離れることができる。作業者に情報を報知するための報知装置の制御は、ロボットアームの進入制限領域への進入を回避させる制御の一例である。

【0081】

Ｃ５．他の実施形態５：
第１実施形態、第２実施形態においては、ロボット１００の制御点の位置が制限領域ＲＡ内にあるか否かに応じて、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性があるか否かを判別する例を説明した。

【0082】

あるいは、制御部７３０は、予測した制御点の位置を中心として決められた半径の円形の領域の少なくとも一部が制限領域ＲＡに含まれる場合に、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性があると判別してもよい。

【0083】

また、あるいは、制御部７３０は、現在の制御点の位置を中心として決められた半径の円形の領域の少なくとも一部が制限領域ＲＡに含まれる場合に、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性があると判別してもよい。

【0084】

Ｃ６．他の実施形態６：
第１実施形態において、作業者が作業を行う領域を制限領域ＲＡと設定する例を説明した。あるいは、作業者が作業を行う領域とその周辺の一定の領域とを合わせて制限領域ＲＡとして設定してもよい。作業者が作業を行う領域より広い範囲が制限領域ＲＡとして設定されるので、作業者が作業を行う領域にロボット１００が進入することを確実に防止できる。

【0085】

Ｃ７．他の実施形態７：
第１実施形態においては、ロボット１００の動作の一時停止によりロボットアームの制限領域ＲＡへの進入を回避させる制御が行われた後に、制御部７３０は、制限領域ＲＡが無効にされたと判別すると、ロボット１００の動作を再開する例を説明した。

【0086】

あるいは、制御部７３０は、ロボット１００の動作の一時停止した後に、制限領域ＲＡが無効にされたと判別すると、不図示の報知装置を用いて作業者にその旨を通知してもよい。作業者から入力装置を介して動作の再開の指示を受け付けてから、制御部７３０はロボット１００の動作を再開してもよい。この場合、第１実施形態にかかる構成に比べてロボット１００の作業が中断される時間は長くなるものの、作業者はロボット１００の作業が再開されることを把握できる。作業者は、ロボット１００の動作の再開に際して必要な確認を行ってからロボット１００の動作の再開が可能であることを指示してもよい。

【0087】

Ｃ８．他の実施形態８：
あるいは、機能安全部７５０は、制限領域ＲＡが有効であり、予測した制御点の位置が制限領域ＲＡ内にあり、ロボット１００が制限領域ＲＡに進入する可能性がある場合に、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。

【0088】

Ｃ９．他の実施形態９：
第１実施形態、第２実施形態においては、安全入力部３００から安全入力信号ＳＳが制御部７３０と機能安全部７５０とに入力されている例を説明した。しかしながら、制御部７３０には、安全入力部３００から安全入力信号ＳＳが入力されなくてもよい。この場合、機能安全部７５０は、安全入力部３００から安全入力信号ＳＳを受け付けている間、制限領域ＲＡが有効である旨を制御部７３０に通知するようにしてもよい。よって、制御部７３０は、進入制限領域が有効であるか無効であるかを把握できる。

【0089】

Ｃ１０．他の実施形態１０：
上述の実施形態においては、安全入力部３００は、制限領域ＲＡ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、制限領域ＲＡ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、制限領域ＲＡ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。

【0090】

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とそれぞれを制御点としてもよい。

【0091】

第１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。

【0092】

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。

【0093】

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。

【0094】

Ｄ．他の形態：
（１）本開示の第１形態によればロボットシステムにおいてロボットアームを制御する制御方法が提供される。前記ロボットシステムは、前記ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、進入制限領域が有効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止であって、停止した後の動作再開時に復帰動作を必要とする強制停止を実行し、前記進入制限領域が無効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の前記強制停止を実行しない、機能安全部と、を備え、前記制御部が前記ロボットアームを制御する前記制御方法は、前記ロボットアームの制御点の現在位置を検出するステップと、前記現在位置を表す位置情報を少なくとも用いて前記ロボットアームの前記制御点が現時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測するステップと、前記進入制限領域が有効であり、予測した前記少なくとも１つの位置に基づいて前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合に、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する前に、前記ロボットアームの動作の一時停止であって、停止した後の動作再開時に前記復帰動作を必要としない一時停止の実行を含む、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる制御を行うステップと、を含む。
上記の形態によれば、ロボットアームが進入制限領域に進入する可能性を予測し、ロボットアームが進入制限領域に進入する可能性がある場合に、ロボットアームが進入制限領域に進入することを回避させるよう制御を行う。よって、機能安全部によりロボットアームの動作を強制的に停止させられずに済むため強制停止後の動作再開時における復帰動作が不要となる。これにより、ロボットアームの作業が強制的に中断される時間を短縮できる。

【0095】

（２）上記の形態において、前記進入制限領域を有効とするか無効とするかを切り替える安全入力信号を安全入力機器から受け付けるステップ、をさらに含んでもよい。
上記の形態によれば、制御部は、安全入力機器からの入力信号に基づいて進入制限領域が有効であるか無効であるかを容易に把握できる。

【0096】

（３）上記形態において、前記進入を回避させる制御を行うステップが実行されることにより前記ロボットアームの動作が一時停止しているときに、前記安全入力信号に基づいて前記進入制限領域が無効にされたことを検出した場合、前記ロボットアームの動作を再開させるステップ、をさらに含んでもよい。
上記の形態によれば、ロボットアームの動作の一時停止を含む、ロボットアームの進入制限領域への進入を回避させる制御が行われた後に、進入制限領域が無効にされた場合には、ロボットアームの動作を速やかに再開できる。制御部により進入制限領域へのロボットアームの進入を回避させない態様に比べてロボットアームの作業が中断される時間を短縮できる。

【0097】

（４）上記の形態において、前記位置を予測するステップにおいて、前記ロボットアームの前記制御点の移動について予定された移動経路を表す経路情報を記憶部から読み出し、前記位置情報と前記経路情報とを用いて、前記ロボットアームが現時刻以後に移動する前記少なくとも１つの位置を含む経路を予測し、前記進入を回避させる制御を行うステップにおいて、前記進入制限領域が有効であり、かつ、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合として、予測した前記経路の少なくとも一部が前記進入制限領域に含まれる場合に、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる前記制御を行ってもよい。
上記の形態によれば、予定された移動経路を表す経路情報を用いるので、ロボットアームが進入制限領域に進入する可能性があるかを確実に予測できる。

【0098】

（５）上記の形態において、前記位置を予測するステップにおいて、現時刻より前の第１時刻における前記ロボットアームの第１位置を少なくとも取得し、前記第１位置を示す情報と、前記位置情報と、前記第１時刻から前記現時刻までの経過時間と、を用いて、前記現時刻より後の第２時刻における前記ロボットアームの前記制御点の第２位置を前記少なくとも１つの位置として予測し、前記進入を回避させる制御を行うステップにおいて、前記進入制限領域が有効であり、かつ、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合として、予測した前記第２位置が前記進入制限領域に含まれる場合に、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる前記制御を行ってもよい。
上記の形態によれば、ロボットアームが予定された移動経路に沿って動作するのではなく、経路を探索しながら動作する場合であっても、ロボットアームが進入制限領域に進入する可能性があるかを予測できる。

【0099】

（６）上記の形態において、前記進入を回避させる制御を行うステップにおいて、前記進入制限領域が有効であり、前記第２位置が前記進入制限領域に含まれる場合に、前記現時刻から前記第２時刻までの時間があらかじめ決められた閾値以上であるときに、前記一時停止の実行の前に、前記ロボットアームの前記制御点の移動速度を減速させてもよい。
上記の形態によれば、一時停止させる前にロボットアームの移動速度を減速させることにより、ロボットアームが進入制限領域に接近する時間を遅らせることができる。

【0100】

（７）上記の形態において、前記進入を回避させる制御を行うステップにおいて、前記進入制限領域が有効であり、予測した前記少なくとも１つの位置に基づいて前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合に、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある旨の報知の実行をさらに含む、前記制御を行ってもよい。
上記の形態によれば、ロボットアームの進入制限領域への進入について報知するので、作業者が不注意により進入制限領域に入ることを防止できる。

【0101】

（８）上記形態において、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。

【0102】

（９）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、進入制限領域が有効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止であって、停止した後の動作再開時に復帰動作を必要とする強制停止を実行し、前記進入制限領域が無効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止を実行しない、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制御点の現在位置を検出し、前記現在位置を表す情報を少なくとも用いて前記ロボットアームの前記制御点が現時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測し、前記進入制限領域が有効であり、予測した前記少なくとも１つの位置に基づいて前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合に、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する前に、前記ロボットアームの動作の一時停止であって、停止した後の動作再開時に前記復帰動作を必要としない一時停止の実行を含む、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる制御を行う。
上記の形態によれば、ロボットアームが進入制限領域に進入する可能性を予測し、ロボットアームが進入制限領域に進入する可能性がある場合に、ロボットアームが進入制限領域に進入することを回避させるよう制御を行う。よって、機能安全部によりロボットアームの動作を強制的に停止させられずに済むため強制停止後の動作再開時における復帰動作が不要となる。これにより、ロボットアームの作業が強制的に中断される時間を短縮できる。

【0103】

（１０）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、ロボットシステムにおいてロボットアームを制御するコンピューターが実行するプログラムである。前記ロボットシステムは、前記ロボットアームと、前記ロボットアームの動作を制御する制御部と、進入制限領域が有効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の強制停止であって、停止した後の動作再開時に復帰動作を必要とする強制停止を実行し、前記進入制限領域が無効であり、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入した場合に、前記ロボットアームの動作の前記強制停止を実行しない機能安全部と、を備える。前記プログラムは、前記コンピューターに、前記ロボットアームの制御点の現在位置を検出する機能と、前記現在位置を表す情報を少なくとも用いて前記ロボットアームの前記制御点が現時刻以後に移動する少なくとも１つの位置を予測する機能と、前記進入制限領域が有効であり、予測した前記少なくとも１つの位置に基づいて前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する可能性がある場合に、前記ロボットアームが前記進入制限領域に進入する前に、前記ロボットアームの動作の一時停止であって、停止した後の動作再開時に前記復帰動作を必要としない一時停止の実行を含む、前記ロボットアームの前記進入制限領域への進入を回避させる制御を行う機能と、を実現させる。
上記の形態によれば、ロボットアームが進入制限領域に進入する可能性を予測し、ロボットアームが進入制限領域に進入する可能性がある場合に、ロボットアームが進入制限領域に進入することを回避させるよう制御を行う。よって、機能安全部によりロボットアームの動作を強制的に停止させられずに済むため強制停止後の動作再開時における復帰動作が不要となる。これにより、ロボットアームの作業が強制的に中断される時間を短縮できる。

【符号の説明】

【0104】

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、８０１…センサー、８０２…センサー、Ｊ１～Ｊ６…関節、Ｐ１…位置、Ｐ２…位置、Ｐ３…位置、Ｐ１１…始点、Ｐ１２…中継点、Ｐ１３…中継点、Ｐ１４…終点、ＰＡ…防護領域、ＰＣ…位置、ＲＡ…制限領域、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、Ｔ１…時刻、Ｔ２…時刻、Ｔ３…時刻、ＴＣ…時刻、Ｖ１…移動速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】