特開 2024-2367 運搬システム

(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】P2024002367

(43)【公開日】2024-01-11

(54)【発明の名称】運搬システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20231228BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 Z

B25J13/08 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022101513

(22)【出願日】2022-06-24

(71)【出願人】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長澤 克浩

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707BS10

3C707KS09

3C707KS11

3C707KS28

3C707KT01

3C707KT06

3C707LT08

3C707LU05

3C707LV01

(57)【要約】

【課題】作業者と協働ロボットとの協働で運搬物を運搬する運搬システムを安価で作業効率に優れたものとするのに有効な技術を提供する。
【解決手段】運搬システム１は、作業者Ｃと協働ロボット２０との協働で運搬物１０を運搬するものであり、運搬物１０を保持する作業者Ｃと並行して運搬物１０を保持するように協働ロボット２０に設けられたロボットアーム２１と、ロボットアーム２１に入力された外部荷重Ｆに関する外部荷重情報ＩＦを検出する検出装置３０と、協働ロボット２０を制御する制御装置４０と、を備え、制御装置４０は、外部荷重Ｆが作業者Ｃから運搬物１０を介してロボットアーム２１に入力されたものである場合に、検出装置３０で検出された外部荷重情報ＩＦに基づいてロボットアーム２１の動きを作業者Ｃによる運搬物１０の運搬動作に追従させる作業者追従制御を行うように構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業者と協働ロボットとの協働で運搬物を運搬する運搬システムであって、
上記運搬物を保持する上記作業者と並行して上記運搬物を保持するように上記協働ロボットに設けられたロボットアームと、
上記ロボットアームに入力された外部荷重に関する外部荷重情報を検出する検出装置と、
上記協働ロボットを制御する制御装置と、
を備え、
上記制御装置は、上記外部荷重が上記作業者から上記運搬物を介して上記ロボットアームに入力されたものである場合に、上記検出装置で検出された上記外部荷重情報に基づいて上記ロボットアームの動きを上記作業者による上記運搬物の運搬動作に追従させる作業者追従制御を行うように構成されている、運搬システム。

【請求項2】

上記ロボットアームは、アーム関節を構成する軸部と、上記軸部に内蔵された駆動モータと、を有し、
上記検出装置は、上記駆動モータのモータ電流を計測する電流計測部を有し、上記外部荷重の入力時に上記電流計測部で計測されたモータ電流の変動値を上記外部荷重情報として検出するように構成されている、請求項１に記載の運搬システム。

【請求項3】

上記制御装置は、上記作業者追従制御において、上記検出装置の上記電流計測部で計測された上記モータ電流の変動値から上記作業者による上記運搬物の作業者運搬速度を導出し、この作業者運搬速度に上記協働ロボットによる上記運搬物のロボット運搬速度を近づけるように上記ロボットアームの上記駆動モータをフィードバック制御する、請求項２に記載の運搬システム。

【請求項4】

上記作業者を撮影する撮影装置を備え、
上記制御装置は、上記撮影装置で取得した画像情報に基づいて上記作業者が上記運搬物の運搬動作を実行中であることが認識されたとき、上記外部荷重が上記作業者から上記運搬物を介して上記ロボットアームに入力されたものであると判定して上記作業者追従制御を行う、請求項１～３のいずれか一項に記載の運搬システム。

【請求項5】

上記制御装置は、上記撮影装置による画像情報に基づいて上記作業者が上記運搬物の運搬動作を実行中でないことが認識されたとき、上記作業者追従制御を実行することなくシステム異常を報知する異常報知制御を行う、請求項４に記載の運搬システム。

【請求項6】

上記協働ロボットは、上記ロボットアームによる可搬重量が上記運搬物の重量を下回るように構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の運搬システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、運搬システムに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、車両部品を自動で組付けるための自動組付装置が開示されている。この自動組付装置は、ロボットに取付けた把持ハンドで車両部品を把持、運搬して車体に取付けるとともに、別のロボットに取付けた締結具締付装置でこの車両部品を車体に締付けるように構成されている。この自動組付装置によれば、作業者自らが行っていた車両部品の高度な組付け作業をロボットの使用により自動化できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５９－５３２７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記自動組付装置を採用すると、高重量の車両部品に対してロボットを大型化する必要がある。また、車両部品を車体の両側からロボットで組付けることを想定した場合には、複数のロボットを使用する必要がある。このため、いずれの場合も装置コストが高くなるという問題が生じ得る。

【0005】

そこで、このような問題に対しては、作業者による作業を補助することができる「協働ロボット」と称されるロボットを使用するのが有効である。この協働ロボットによれば、車両部品のような運搬物の運搬から組付けまでの作業を作業者と協働して行うことで、ロボット側の負荷を抑えることが可能になる。したがって、車両部品の運搬に小型のロボットを使用することができ、装置コストを低く抑えることができる。

【0006】

ところが、協働ロボットを使用すると、以下のような問題が起こり得る。すなわち、ロボットアームによる車両部品の運搬速度が低いと、この運搬速度に合うように作業者がゆっくりと或いは間欠的に動くことになり作業効率が低下する。かといって、ロボットアームによる車両部品の運搬速度を上げ過ぎると、今度は、作業者がロボットアームの動きに追従して動くことが難しくなる。この場合、運搬作業を継続して行うことができず、運搬速度が低い場合と同様に作業効率が低下する。このような作業効率の低下の問題は、車体への車両部品の組付け前の運搬時のみならず、車両部品のような各種の運搬物を単に運搬するときにおいても同様に起こり得る。

【0007】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、作業者と協働ロボットとの協働で運搬物を運搬する運搬システムを安価で作業効率に優れたものとするのに有効な技術を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、
作業者と協働ロボットとの協働で運搬物を運搬する運搬システムであって、
上記運搬物を保持する上記作業者と並行して上記運搬物を保持するように上記協働ロボットに設けられたロボットアームと、
上記ロボットアームに入力された外部荷重に関する外部荷重情報を検出する検出装置と、
上記協働ロボットを制御する制御装置と、
を備え、
上記制御装置は、上記外部荷重が上記作業者から上記運搬物を介して上記ロボットアームに入力されたものである場合に、上記検出装置で検出された上記外部荷重情報に基づいて上記ロボットアームの動きを上記作業者による上記運搬物の運搬動作に追従させる作業者追従制御を行うように構成されている、運搬システム、
にある。

【発明の効果】

【0009】

上述の態様の運搬システムにおいて、協働ロボットのロボットアームは、運搬物を保持する作業者と並行して運搬物を保持するように使用される。すなわち、作業者とロボットアームが運搬物に別々にアクセスしてこの運搬物を保持するように作業者と協働ロボットが協働する。これにより、運搬物の重量負荷を作業者と協働ロボットで分担することができ、ロボットのみで運搬物を運搬する構造に比べて、小型で安価なロボットをその数を増やすことなく使用できるという利点がある。一方で、作動者とロボットアームが別々に動作し得るため、作動者の動きとロボットアームの動きに差が生じる場合が想定される。この場合、作業者がロボットアームの動きに追従して動くことになり、作業効率の低下が懸念される。

【0010】

そこで、本態様の運搬システムは、協働ロボットを作業者に追従させる作業者追従制御を行うように構成されている。この作業者追従制御は、外部荷重が作業者から運搬物を介してロボットアームに入力されたものである場合に、検出装置で検出された外部荷重情報に基づいてロボットアームの動きを作業者による運搬物の運搬動作に追従させる制御である。この作業者追従制御によれば、ロボットアームを作業者の動きに追従させることで、作業者の動きに合った運搬作業を協働ロボットと協働で実行でき、運搬物の運搬作業の作業効率を向上させることができる。

【0011】

以上のごとく、上述の態様によれば、作業者と協働ロボットとの協働で運搬物を運搬する運搬システムを安価で作業効率に優れたものとするのに有効な技術を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１の運搬システムの全体構成を示す斜視図。

【図2】図１中の制御装置の第１演算処理部のブロック図。

【図3】図１中の制御装置の第２演算処理部のブロック図。

【図4】図１の運搬システムによる運搬処理制御のフローチャート。

【図5】図４中の作業者追従制御のフローチャート。

【図6】図４中の異常報知制御のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0013】

上述の態様の好ましい実施形態について以下に説明する。

【0014】

上述の態様の運搬システムにおいて、上記ロボットアームは、アーム関節を構成する軸部と、上記軸部に内蔵された駆動モータと、を有し、上記検出装置は、上記駆動モータのモータ電流を計測する電流計測部を有し、上記外部荷重の入力時に上記電流計測部で計測されたモータ電流の変動値を上記外部荷重情報として検出するように構成されているのが好ましい。

【0015】

この運搬システムによれば、ロボットアームに入力された外部荷重に関する外部荷重情報を検出装置の電流計測部を利用してモータ電流の変動値として検出することができる。このため、外部荷重情報の検出構造を電流計測部によって簡素化できる。

【0016】

上述の態様の運搬システムにおいて、上記制御装置は、上記作業者追従制御において、上記検出装置の上記電流計測部で計測された上記モータ電流の変動値から上記作業者による上記運搬物の作業者運搬速度を導出し、この作業者運搬速度に上記協働ロボットによる上記運搬物のロボット運搬速度を近づけるように上記ロボットアームの上記駆動モータをフィードバック制御するのが好ましい。

【0017】

この運搬システムによれば、作業者による作業者運搬速度に協働ロボットによるロボット運搬速度を近づけるようにロボットアームの駆動モータをフィードバック制御することによって、ロボットアームの動きを作業者による運搬物の運搬動作に追従させる作業者追従制御を行うことができる。

【0018】

上述の態様の運搬システムは、上記作業者を撮影する撮影装置を備え、上記制御装置は、上記撮影装置で取得した画像情報に基づいて上記作業者が上記運搬物の運搬動作を実行中であることが認識されたとき、上記外部荷重が上記作業者から上記運搬物を介して上記ロボットアームに入力されたものであると判定して上記作業者追従制御を的確に行うのが好ましい。

【0019】

この運搬システムによれば、作業者を撮影する撮影装置を利用して作業者が運搬物の運搬動作を実行中であるか否かを認識したうえで、その認識結果に基づいて外部荷重が作業者から運搬物を介してロボットアームに入力されたものであるか否かを判定することができる。この場合、ロボットアームに入力された外部荷重の要因を判定する精度を高めることができ、作業者追従制御が不要にもかかわらず実行されるのを防ぐことができる。

【0020】

上述の態様の運搬システムにおいて、上記制御装置は、上記撮影装置による画像情報に基づいて上記作業者が上記運搬物の運搬動作を実行中でないことが認識されたとき、上記作業者追従制御を行うことなくシステム異常を報知する異常報知制御を行うのが好ましい。

【0021】

この運搬システムによれば、ロボットアームに入力された外部荷重の要因が作業者によるものではない場合に、この要因がシステム異常によるものであることを異常報知制御によって作業者に速やかに報知することができる。

【0022】

上述の態様の運搬システムにおいて、上記協働ロボットは、上記ロボットアームによる可搬重量が上記運搬物の重量を下回るように構成されているのが好ましい。

【0023】

この運搬システムによれば、ロボットアームによる可搬重量が運搬物の重量を下回るように協働ロボットを構成することで、協働ロボット自体を小型化することができる。

【0024】

以下、上述の態様の一実施形態である運搬システムの具体的な構造について、図面を参照しつつ説明する。

【0025】

（実施形態１）
図１に示されるように、実施形態１の運搬システム１は、作業者Ｃと協働ロボット２０との協働で運搬物１０を運搬するためのものである。この運搬システム１は、協働ロボット２０と、検出装置３０と、制御装置４０と、撮影装置７０と、を主体に構成されている。これらの構成要素に別の要素が適宜に追加されてもよい。

【0026】

１．協働ロボット２０の構成
協働ロボット（以下、単に「ロボット」ともいう。）２０は、多関節ロボットである。このロボット２０は、ロボットアーム２１を有する。このロボットアーム２１は、運搬物１０を保持する作業者Ｃと並行して運搬物１０を保持するようにロボット２０に設けられている。つまり、ロボットアーム２１は、そのアーム先端部である保持部２１ａで運搬物１０を直に保持するように構成されており、保持部２１ａによる保持箇所は、運搬物１０のうち作業者Ｃが手指Ｃａで左右両側から掴んで直に保持する箇所とは別の箇所となっている。

【0027】

したがって、本形態でいう「協働」とは、作業者Ｃとロボットアーム２１が運搬時に運搬物１０にそれぞれ独立してアクセスして運搬物１０を保持する態様をいう。この場合、作業者Ｃが運搬物１０を直に保持する一方で、これと並行してロボットアーム２１が運搬物１０を直に保持する。これに対して、例えば、運搬物１０を保持した状態のロボットアーム２１を作業者Ｃが掴んで保持する態様は、ロボットアーム２１が運搬物１０を直に保持するものの作業者Ｃが運搬物１０を直に保持するものではないため、ここでいう「協働」とは本質的に相違する態様である。

【0028】

運搬物１０は、作業者Ｃとロボット２０との協働によって、例えば、符号「１０（Ａ）」が付されているＡ地点から符号「１０（Ｂ）」が付されているＢ地点まで運搬される。このとき、Ｂ地点は、運搬物１０の単なる移し替え先であってもよいし、或いは、運搬物１０を車両部品とするときこの車両部品を車体に組み付けるときの組付け先であってもよい。

【0029】

ロボット２０は、そのロボットアーム２１による可搬重量が運搬物１０の重量を下回るように構成されているのが好ましい。この場合、運搬物１０の重量分の荷重負荷を作業者Ｃとロボット２０とで分担して受けるようにする。これにより、ロボットアーム２１による可搬重量が運搬物１０の重量を上回るような構造に比べて、ロボット２０自体を小型化できるという利点がある。

【0030】

なお、作業者Ｃとロボット２０とで分担して運搬を行うことができるものであれば、運搬物１０の大きさや形状は特に限定されるものではない。車両部品をはじめ、各種の物品を運搬物１０として使用できる。作業者Ｃは、運搬物１０を掴んで保持したり、運搬物１０を下方から支持して保持したりすることができる。

【0031】

ロボットアーム２１は、そのアーム関節を構成する複数の軸部２２と、各軸部２２に内蔵された駆動モータ２３と、を有する。各駆動モータ２３は、保持部２１ａの位置及び向きを所望の状態に制御するようにロボットアーム２１を駆動する機能を果たす。

【0032】

ロボットアーム２１において、軸部２２及び駆動モータ２３の数は特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜に変更可能である。また、ロボットアーム２１の保持部２１ａの構造は特に限定されるものではない。保持部２１ａの構造として、例えば、運搬物１０を掴んで保持する構造、運搬物１０を下方から支持して保持する構造、運搬物１０を吸着保持する構造などを採り得る。

【0033】

２．検出装置３０の構成
検出装置３０は、ロボットアーム２１にその保持部２１ａから入力された外部荷重Ｆに関する外部荷重情報ＩＦを検出する機能を果たす。この機能を実現するために、検出装置３０は、駆動モータ２３に電気的に接続されており、この駆動モータ２３のモータ電流を計測する電流センサとしての電流計測部３１を有する。

【0034】

この検出装置３０によれば、ロボットアーム２１に対する外部荷重Ｆの入力時に電流計測部３１で計測されたモータ電流の変動値を外部荷重情報ＩＦとして検出することができる。すなわち、ロボットアーム２１に外部荷重Ｆが入力されると、この外部荷重Ｆに対抗してロボットアーム２１の姿勢を維持するのに駆動モータ２３におけるモータ電流が増加する。このため、このときのモータ電流の増加分が外部荷重Ｆによるものであると判断できる。したがって、モータ電流の変動値は、外部荷重Ｆを間接的に示す外部荷重情報ＩＦとされる。

【0035】

検出装置３０によって検出された外部荷重情報ＩＦは、この検出装置３０に電気的に接続されている制御装置４０へと伝送される。この場合、外部荷重Ｆは、運搬物１０を把持している作業者Ｃから入力される入力荷重を対象としている。このため、運搬物１０の重量分に相当する荷重は外部荷重Ｆから除外される。

【0036】

なお、検出装置３０は、外部荷重情報ＩＦを検出する機能を少なくとも有するものであればよく、電流計測部３１に代えて或いは加えて、駆動モータ２３のモータ電圧の変動値を検出する電圧センサや、駆動モータ２３に作用するトルクの変動値を検出するトルクセンサ（力学センサ）などを構成要素としてもよい。また、検出装置３０は、ロボット２０や制御装置４０に内蔵されてもよいし、或いはロボット２０や制御装置４０とは別体の装置として構成されてもよい。

【0037】

３．制御装置４０の構成
制御装置４０は、ロボット２０を制御する機能を有する制御盤である。この制御装置４０によれば、特に、運搬物１０をロボットアーム２１の保持部２１ａで保持して状態で運搬するようにロボットアーム２１の動きが制御される。また、この制御装置４０には、ロボット２０の異常を報知するための報知器４１が設けられている。

【0038】

４．撮影装置７０の構成
撮影装置７０は、作業者Ｃとのその周辺領域を撮影する機能を有するカメラによって構成されている。この撮影装置７０によれば、撮影対象で反射した反射光を撮像素子で受光することで、この撮像素子に画像が撮像される。撮像素子として、典型的には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサーが採用される。この撮影装置７０によれば、作業者Ｃとのその周辺領域の様子を示す三次元画像データである画像情報ＩＧを取得することができる。そして、撮影装置７０によって取得された画像情報ＩＧは、この撮影装置７０に電気的に接続されている制御装置４０へと伝送される。

【0039】

５．制御装置４０の演算処理部の構造
制御装置４０は、第１演算処理部５０（図２を参照）と第２演算処理部６０（図３を参照）を有する。この制御装置４０は、各演算処理部における演算処理の実行のために、既知のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、外部機器との間での入出力を行うインターフェース等を搭載している。

【0040】

図２に示されるように、制御装置４０の第１演算処理部５０は、外部荷重情報取得部５１，５２と、データ入力部５３と、ロボット運搬速度取得部５４と、データ記憶部５５と、モデル生成部５６と、モデル記憶部５７と、作業者運搬速度導出部５８と、運搬速度評価部５９と、を備えている。

【0041】

外部荷重情報取得部５１は、検出装置３０から外部荷重情報ＩＦを取得して、この外部荷重情報ＩＦをデータ記憶部５５に入力する。これに対して、外部荷重情報取得部５２は、検出装置３０から外部荷重情報ＩＦを取得して、この外部荷重情報ＩＦを作業者運搬速度導出部５８に入力する。

【0042】

データ入力部５３は、運搬速度推定用モデルＭａを生成するために必要となる各種のデータをデータ記憶部５５に入力する。運搬速度推定用モデルＭａは、外部荷重情報ＩＦと作業者Ｃによる運搬物１０の運搬速度（後述の「作業者運搬速度Ｖａ」）との関係性を規定したモデルである。この運搬速度推定用モデルＭａは、設定済みパラメータを含む設定済みモデル（「訓練済みパラメータを含む訓練済みモデル」とも称される。）である。したがって、ここでいう「各種のデータ」には、作業者Ｃによる運搬物１０の運搬速度を機械学習（一般的に「ＡＩ学習」と称される。）するために予め準備された作業データセット、作業用プログラム（作業前パラメータ）などが含まれている。

【0043】

ロボット運搬速度取得部５４は、ロボット２０からそのロボット運搬速度Ｖｂを取得する。このロボット運搬速度Ｖｂは、ロボット２０による運搬物１０の運搬速度であり、本形態では、ロボットアーム２１の保持部２１ａの移動速度に相当する。例えば、駆動モータ２３に回転の機械的変位量を検出可能に内蔵されたロータリエンコーダ（図示省略）等の検出手段を使用し、この検出手段によって検出されたデータに基づいてロボット運搬速度Ｖｂを演算することができる。

【0044】

モデル生成部５６は、データ記憶部５５から読み出した作業データセットを使用した機械学習によって運搬速度推定用モデルＭａを生成する。そして、このモデル生成部５６は、生成した運搬速度推定用モデルＭａをモデル記憶部５７に出力する。なお、運搬速度推定用モデルＭａを機械学習によって生成するのに代えて、モデル生成部５６が、データ記憶部５５に予め記憶されている相関モデル、回帰モデル、マッピングデータ等にしたがって運搬速度推定用モデルＭａを生成するようにしても良い。

【0045】

作業者運搬速度導出部５８は、外部荷重情報取得部５２が取得した外部荷重情報ＩＦを、モデル記憶部５７から読み出した運搬速度推定用モデルＭａに入力する。これにより、作業者運搬速度導出部５８は、作業者Ｃによる運搬物１０の運搬速度である作業者運搬速度Ｖａを導出する。この作業者運搬速度Ｖａは、本形態では、運搬物１０と実質的に一体に動く作業者Ｃの手指Ｃａの移動速度に相当する。

【0046】

運搬速度評価部５９は、作業者運搬速度導出部５８で導出された作業者運搬速度Ｖａと、ロボット運搬速度取得部５４で取得されたロボット運搬速度Ｖｂと、を比較し、必要に応じてロボット運搬速度Ｖｂを補正したうえでロボット２０にロボットアーム２１の駆動モータ２３の制御のための制御信号Ｓａを出力する。このため、補正後のロボット運搬速度Ｖｂで制御されたロボット２０については、そのロボット運搬速度Ｖｂがロボット運搬速度取得部５４によって再度取得される。

【0047】

図３に示されるように、制御装置４０の第２演算処理部６０は、画像情報取得部６１，６２と、データ入力部６３と、データ記憶部６４と、モデル生成部６５と、モデル記憶部６６と、作業者状態評価部６７と、を備えている。

【0048】

画像情報取得部６１は、撮影装置７０から画像情報ＩＧを取得して、この画像情報ＩＧをデータ記憶部６４に入力する。これに対して、画像情報取得部６２は、撮影装置７０から画像情報ＩＧを取得して、この画像情報ＩＧを作業者状態評価部６７に入力する。

【0049】

データ入力部６３は、作業者状態推定用モデルＭｂを生成するために必要となる各種のデータをデータ記憶部６４に入力する。作業者状態推定用モデルＭｂは、画像情報ＩＧと作業者Ｃの運搬作業の状態との関係性を規定したモデルである。この作業者状態推定用モデルＭｂは、設定済みパラメータを含む設定済みモデル（「訓練済みパラメータを含む訓練済みモデル」とも称される。）である。したがって、ここでいう「各種のデータ」には、作業者Ｃの運搬作業の状態を機械学習するために予め準備された作業データセット、作業用プログラム（作業前パラメータ）などが含まれている。

【0050】

モデル生成部６５は、データ記憶部６４から読み出した作業データセットを使用した機械学習によって作業者状態推定用モデルＭｂを生成する。そして、このモデル生成部６５は、生成した作業者状態推定用モデルＭｂをモデル記憶部６６に出力する。なお、作業者状態推定用モデルＭｂを機械学習によって生成するのに代えて、モデル生成部６５が、データ記憶部６４に予め記憶されている相関モデル、回帰モデル、マッピングデータ等にしたがって作業者状態推定用モデルＭｂを生成するようにしても良い。

【0051】

作業者状態評価部６７は、画像情報取得部６２が取得した画像情報ＩＧを、モデル記憶部６６から読み出した作業者状態推定用モデルＭｂに入力する。これにより、作業者状態評価部６７は、作業者Ｃの運搬作業の状態（作業者Ｃの有無、作業者Ｃの移動方向、作業者Ｃの移動軌跡などの情報）を導出し、これに基づいて作業者Ｃが実際に運搬物１０の運搬作業を実施中であるか否かを判定する。

【0052】

６．運搬システム１による運搬処理制御
次に、特に、図４～図６を参照しながら、上記構成の運搬システム１による運搬処理制御について説明する。

【0053】

実施形態１にかかる運搬処理制御は、図４中のステップＳ１０１からステップＳ１０８までのステップを順次実行することによって達成される。なお、必要に応じて、別のステップを追加したり、いずれかのステップを複数に分割或いは削除したり、ステップの順番を入れ替えたりしてもよい。

【0054】

ステップＳ１０１は、作業者Ｃが撮影装置７０を起動することによって、この撮影装置７０による撮影を開始するステップである。このステップＳ１０１によれば、撮影装置７０から画像情報ＩＧを常時に取得することで、作業者Ｃの運搬作業の状態を常時に認識することが可能になる。

【0055】

ステップＳ１０２は、作業者Ｃがロボット２０を起動することによってロボット制御を開始するステップである。このステップＳ１０１によれば、ロボット２０は作業者Ｃとの協働で運搬物１０を運搬する準備が整う。

【0056】

ステップＳ１０３は、検出装置３０の電流計測部３１によって駆動モータ２３のモータ電流を計測し、計測したこのモータ電流の変動値が予め設定されている閾値を上回るか否かを判定するステップである。このステップＳ１０３によれば、駆動モータ２３において実測されたモータ電流の変動値が評価される。ステップＳ１０３においてモータ電流の変動値が閾値以下であると判定されたことを条件にステップＳ１０４にすすむ。このステップＳ１０３は、例えば、制御装置４０の第１演算処理部５０が実行する。

【0057】

ステップＳ１０４は、作業者Ｃが運搬作業を実施中であるか否かを判定するステップである。このステップＳ１０４では、制御装置４０の作業者状態評価部６７（図３を参照）による判定結果を使用する。このステップＳ１０４によれば、作業者Ｃが実際に運搬物１０の運搬作業を実施中であるか否かを識別することができる。ステップＳ１０４において作業者Ｃが運搬作業を実施中であると判定された場合（図４中の「Ｙｅｓ」の場合）にステップＳ１０５にすすみ、そうでない場合（図４中の「Ｎｏ」の場合）にステップＳ１０６にすすむ。

【0058】

本形態では、ステップＳ１０４で撮影装置７０による画像情報ＩＧに基づいて作業者Ｃが運搬作業を実施中であることが認識されたとき、外部荷重Ｆ（図１を参照）が作業者Ｃから運搬物１０を介してロボットアーム２１に入力されたものであると判定して、ステップＳ１０５の「作業者追従制御」を実行する。作業者追従制御は、概して、検出装置３０で検出された外部荷重情報ＩＦに基づいてロボットアーム２１の動きを作業者Ｃによる運搬物１０の運搬動作に追従させる制御である。

【0059】

これに対して、ステップＳ１０４で撮影装置７０による画像情報ＩＧに基づいて作業者Ｃが運搬作業を実施中でないことが認識されたとき、運搬システム１の異常が発生していると判定して、ステップＳ１０５の「作業者追従制御」を実行することなく、ステップＳ１０６の「異常報知制御」を実行する。なお、ステップＳ１０４の「Ｎｏ」の場合に、ステップＳ１０６をスキップしてそのまま運搬処理制御を終了するように変更しても良い。

【0060】

ステップＳ１０７は、作業者Ｃがロボット２０を停止させることによってロボット制御を終了するステップである。また、ステップＳ１０８は、作業者Ｃが撮影装置７０を停止させることによって、この撮影装置７０による撮影を終了するステップである。

【0061】

図５に示されるように、図４中のステップＳ１０５に相当する「作業者追従制御」は、ステップＳ１０５ａからステップＳ１０５ｅまでのステップを有する。

【0062】

ステップＳ１０５ａは、作業者運搬速度Ｖａを導出するステップである。このステップＳ１０５ａでは、制御装置４０の作業者運搬速度導出部５８（図２を参照）を使用する。このステップＳ１０５ａによれば、外部荷重情報ＩＦ（本形態では、駆動モータ２３のモータ電流の変動値）を運搬速度推定用モデルＭａに入力することによって、作業者Ｃの手指Ｃａの移動速度に相当する作業者運搬速度Ｖａを導出することができる。

【0063】

ステップＳ１０５ｂは、ロボット運搬速度Ｖｂを取得するステップである。このステップＳ１０５ｂでは、制御装置４０のロボット運搬速度取得部５４（図２を参照）を使用する。このステップＳ１０５ｂによれば、ロータリエンコーダ等の検出手段によって駆動モータ２３に回転の機械的変位量を検出することで、ロボットアーム２１の保持部２１ａの移動速度に相当するロボット運搬速度Ｖｂを導出することができる。

【0064】

ステップＳ１０５ｃは、ステップＳ１０５ａで導出した作業者運搬速度Ｖａと、ステップＳ１０５ｂで導出したロボット運搬速度Ｖｂと、を比較するステップである。このステップＳ１０５ｃでは、制御装置４０の運搬速度評価部５９（図２を参照）を使用する。このステップＳ１０５ｃによれば、作業者運搬速度Ｖａとロボット運搬速度Ｖｂの速度差が演算される。

【0065】

ステップＳ１０５ｄは、ロボット運搬速度Ｖｂの補正の要否を判定するステップである。このステップＳ１０５ｄでは、ステップＳ１０５ｃの場合と同様に制御装置４０の運搬速度評価部５９を使用する。このステップＳ１０５ｄによれば、作業者運搬速度Ｖａとロボット運搬速度Ｖｂの速度差が閾値を超える程度に大きい場合にロボット運搬速度Ｖｂの補正が必要であると判定されて、ステップＳ１０５ｅにすすむ。これに対して、作業者運搬速度Ｖａとロボット運搬速度Ｖｂの速度差が閾値を下回る程度に微小である場合にロボット運搬速度Ｖｂの補正は不要であると判定されて、そのままステップＳ１０５の処理を終了する。

【0066】

ステップＳ１０５ｅは、ロボット運搬速度Ｖｂを補正するステップである。このステップＳ１０５ｅでは、ステップＳ１０５ｃ，１０５ｄの場合と同様に制御装置４０の運搬速度評価部５９を使用する。このステップＳ１０５ｅによれば、ロボット運搬速度Ｖｂが作業者運搬速度Ｖａに近づくように補正される。そして、補正後のロボット運搬速度Ｖｂを実現するための制御信号Ｓａがロボット２０に出力され、この制御信号Ｓａに基づいてロボットアーム２１の駆動モータ２３が制御される。

【0067】

ステップＳ１０５ｅの実行後は、再びステップＳ１０５ｂに戻り、このステップＳ１０５ｂからステップＳ１０５ｅまでの一連の処理（フィードバック制御）が順次実行される。これにより、作業者運搬速度Ｖａにロボット運搬速度Ｖｂを近づけるようにロボットアーム２１の駆動モータ２３がフィードバック制御される。

【0068】

このようなフィードバック制御によれば、ロボット運搬速度Ｖｂを作業者運搬速度Ｖａに一致させるか、若しくはロボット運搬速度Ｖｂを作業者運搬速度Ｖａに近似させることが可能になる。このため、作業者Ｃ側の運搬速度Ｖａにロボット２０側の運搬速度Ｖｂを近づけるようにロボットアーム２１の動きを作業者Ｃによる運搬物１０の運搬動作に追従させることができる。その結果、ロボット２０に作業者Ｃの作業ペースに合わせた協働作業を実行させることができる。

【0069】

図６に示されるように、図４中のステップＳ１０６に相当する「異常報知制御」は、ステップＳ１０６ａ及びステップＳ１０６ｂを有する。

【0070】

ステップＳ１０６ａは、運搬システム１の異常発生の判定結果に応じて、ロボット制御を強制終了するステップである。また、ステップＳ１０６ｂは、運搬システム１の異常発生の判定結果に応じて、報知器４１に異常を報知するための制御信号を出力する。これにより、報知器４１は、異常発生を報知するための異常報知状態を、音声出力、画面出力、印字出力などの出力態様を利用して出力する。

【0071】

上述の実施形態１によれば、以下のような作用効果が得られる。

【0072】

実施形態１の運搬システム１において、ロボット２０のロボットアーム２１は、運搬物１０を保持する作業者Ｃと並行して運搬物１０を保持するように使用される。すなわち、作業者Ｃとロボットアーム２１が運搬物１０に別々にアクセスしてこの運搬物１０を保持するように作業者Ｃと協働ロボット２０が協働する。これにより、運搬物１０の重量負荷を作業者Ｃとロボット２０で分担することができ、ロボット２０のみで運搬物を運搬する構造に比べて、小型で安価なロボット２０をその数を増やすことなく使用できるという利点がある。一方で、作動者Ｃとロボットアーム２１が別々に動作し得るため、作動者Ｃの動きとロボットアーム２１の動きに差が生じる場合が想定される。この場合、作業者Ｃがロボットアーム２１の動きに追従して動くことになり、作業効率の低下が懸念される。

【0073】

そこで、本態様の運搬システム１は、ロボット２０を作業者Ｃに追従させる作業者追従制御を行うように構成されている。この作業者追従制御は、外部荷重Ｆが作業者Ｃから運搬物１０を介してロボットアーム２１に入力されたものである場合に、検出装置３０で検出された外部荷重情報ＩＦに基づいてロボットアーム２１の動きを作業者Ｃによる運搬物１０の運搬動作に追従させる制御である。この作業者追従制御によれば、ロボットアーム２１を作業者Ｃの動きに追従させることで、作業者Ｃの動きに合った運搬作業をロボット２０と協働で実行でき、運搬物１０の運搬作業の作業効率を向上させることができる。

【0074】

したがって、実施形態１によれば、作業者Ｃとロボット２０との協働で運搬物１０を運搬する運搬システム１を安価で作業効率に優れたものとすることが可能になる。

【0075】

実施形態１の運搬システム１によれば、ロボットアーム２１に入力された外部荷重Ｆに関する外部荷重情報ＩＦを検出装置３０の電流計測部３１を利用してモータ電流の変動値として検出することができる。このため、外部荷重情報ＩＦの検出構造を電流計測部３１によって簡素化できる。

【0076】

実施形態１の運搬システム１によれば、作業者Ｃによる作業者運搬速度Ｖａにロボット２０によるロボット運搬速度Ｖｂを近づけるようにロボットアーム２１の駆動モータ２３をフィードバック制御することによって、ロボットアーム２１の動きを作業者Ｃによる運搬物１０の運搬動作に追従させる作業者追従制御を的確に行うことができる。

【0077】

実施形態１の運搬システム１によれば、作業者Ｃを撮影する撮影装置７０を利用して作業者Ｃが運搬物１０の運搬動作を実行中であるか否かを認識したうえで、その認識結果に基づいて外部荷重Ｆが作業者Ｃから運搬物１０を介してロボットアーム２１に入力されたものであるか否かを判定することができる。この場合、ロボットアーム２１に入力された外部荷重Ｆの要因を判定する精度を高めることができ、作業者追従制御が不要にもかかわらず実行されるのを防ぐことができる。

【0078】

実施形態１の運搬システム１によれば、ロボットアーム２１に入力された外部荷重Ｆの要因が作業者Ｃによるものではない場合に、この要因がシステム異常によるものであることを異常報知制御によって作業者Ｃに速やかに報知することができる。

【0079】

実施形態１の運搬システム１によれば、ロボットアーム２１による可搬重量が運搬物１０の重量を下回るようにロボット２０を構成することで、ロボット２０自体を小型化することができる。

【0080】

本開示は、上述の形態に準拠して記述されているが、本開示は当該形態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。

【0081】

上述の形態では、作業者追従制御において作業者Ｃ側の運搬速度Ｖａにロボット２０側の運搬速度Ｖｂを近づけるように追従させる場合について例示したが、作業者Ｃによる運搬物１０の運搬動作にロボットアーム２１の動きを追従させることができれば、作業者Ｃ側の運搬速度以外の運搬パラメータにロボット２０側の運搬速度以外の運搬パラメータを近づけるように追従させても良い。運搬速度以外の運搬パラメータとして、例えば、運搬軌跡、運搬方向などを採用することができる。

【0082】

上述の形態では、外部荷重情報ＩＦを駆動モータ２３のモータ電圧の変動値とし、このモータ電圧の変動値から作業者運搬速度Ｖａを導出する場合について例示したが、これに代えて或いは加えて、駆動モータ２３のモータ電圧の変動値や駆動モータ２３に作用するトルクの変動値を外部荷重情報ＩＦとして、この外部荷重情報ＩＦから作業者運搬速度Ｖａを導出するようにしても良い。

【0083】

上述の形態では、作業者Ｃを撮影する撮影装置７０を使用して作業者Ｃが運搬物１０の運搬動作を実行中であるか否かを認識する場合について例示したが、例えば、撮影装置７０に代わる手段を使用できる場合や、作業者Ｃが運搬物１０の運搬動作を実行中であるか否かを認識する必要がない場合には、撮影装置７０を省略することもできる。

【0084】

上述の形態では、ロボット２０のロボットアーム２１による可搬重量が運搬物１０の重量を下回る場合について例示したが、必要に応じて、ロボットアーム２１による可搬重量が運搬物１０の重量と同程度かそれを上回るような構造を採用しても良い。

【符号の説明】

【0085】

１ 運搬システム
１０ 運搬物
２０ ロボット（協働ロボット）
２２ 軸部
２３ 駆動モータ
２１ ロボットアーム
３０ 検出装置
３１ 電流計測部
４０ 制御装置
７０ 撮影装置
Ｃ 作業者
Ｆ 外部荷重
ＩＦ 外部荷重情報
ＩＧ 画像情報
Ｖａ 作業者運搬速度
Ｖｂ ロボット運搬速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】