特許 7405575 ロボットの制御装置、ロボットの制御方法、および協働作業ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】ロボットの制御装置、ロボットの制御方法、および協働作業ユニット

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20231219BHJP

   B25J 5/00 20060101ALI20231219BHJP

   B25J 13/00 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

B25J19/06

B25J5/00 E

B25J13/00 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019208772

(22)【出願日】2019-11-19

(65)【公開番号】P2021079484

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】松平 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】榎本 穣

(72)【発明者】

【氏名】戸田 俊太郎

【審査官】松浦 陽

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０３２８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０３３２１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６３－１２３６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０５７６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２８７１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９６４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１６０３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３２６５７６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

Ｇ０５Ｂ １９／１８ －１９／４１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送車に搭載されたロボットにかかる外力に基づいて前記ロボットを停止させる前記ロボットの制御装置であって、
前記搬送車が走行中か否かを判定する判定部と、
前記搬送車が走行中の場合は前記ロボットを停止させ、前記搬送車が走行中でない場合は前記ロボットを動作可能とする制御部と、
前記搬送車の走行経路上における段差を検出する段差検出部と、
前記搬送車の走行中における前記外力があらかじめ決められた閾値を超えた場合は、前記搬送車を停止させることを前記搬送車に要求する非常停止部と、
を備え、
前記搬送車の走行中における前記外力が前記閾値を超えた場合であって前記搬送車が前記段差を通過中である場合は、前記搬送車が走行を継続することは許容される、ロボットの制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載のロボットの制御装置であって、
前記制御部は、前記搬送車が走行中の場合は前記ロボットへの電力供給を遮断し、前記搬送車が停止中の場合は前記ロボットへの電力供給を可能とする、ロボットの制御装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のロボットの制御装置と、
前記制御装置に制御されるロボットと、
前記制御装置および前記ロボットを搭載した搬送車と、
を備える、協働作業ユニット。

【請求項4】

搬送車に搭載されたロボットの制御方法であって、
前記搬送車が走行中か否かを判定する判定ステップと、
前記搬送車が走行中でない場合に、前記ロボットを動作可能とさせつつ、前記ロボットにかかる外力に基づいて異常があるか否かを検出するロボット動作許容ステップと、
前記搬送車が走行中の場合、または前記異常が検出された場合に、前記ロボットを停止させるロボット停止ステップと、
前記搬送車の走行経路上における段差を検出する段差検出ステップと、
前記搬送車の走行中における前記外力があらかじめ決められた閾値を超えた場合であって前記搬送車が前記段差を通過中でない場合に実行され、前記搬送車を停止させるための制御が実行される非常停止ステップと、
を含み、
前記搬送車の走行中における前記外力が前記閾値を超えた場合であって前記搬送車が前記段差を通過中である場合は、前記搬送車が走行を継続することは許容される、ロボットの制御方法。

【請求項5】

請求項４に記載のロボットの制御方法であって、
前記ロボット停止ステップでは、前記ロボットへの電力供給を遮断することで前記ロボットを停止させる、ロボットの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、搬送車に搭載されたロボットの制御装置ならびに制御方法、および搬送車ならびに搬送車に搭載されたロボットを備える協働作業ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

人と協働するロボットと、該ロボットを搭載した搬送車と、を備える協働作業ユニットが知られている。それは例えば特許文献１の「ロボット１００」である。この「ロボット１００」は、想定しない外力が自己にかかったか否かに基づいて、人と接触したか否かを判断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－３２８５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ロボットと搬送車との各々は、ロボットが障害物と接触したときに停止するように制御される場合がある。この場合、ロボットの制御装置は、搬送車が段差を通過することで生じた外力であっても、障害物が接触することで生じた外力として認識してしまうことがある。結果として、搬送車は、段差を通過しようとしたときに停止するよう制御され、結果として段差を通過することができないことがあった。

【0005】

そこで、本発明は、搬送車と、搬送車に搭載されたロボットと、を備える協働作業ユニットに係り、段差を通過する際に搬送車が停止することが抑止されるロボットの制御装置、ロボットの制御方法、および協働作業ユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

発明の一つの態様は、搬送車に搭載されたロボットにかかる外力に基づいて前記ロボットを停止させる前記ロボットの制御装置であって、前記搬送車が走行中か否かを判定する判定部と、前記搬送車が走行中の場合は前記ロボットを停止させ、前記搬送車が走行中でない場合は前記ロボットを動作可能とする制御部と、を備える。

【0007】

発明のもう一つの態様は、協働作業ユニットであって、上記態様のロボットの制御装置と、前記制御装置に制御されるロボットと、前記制御装置および前記ロボットを搭載した搬送車と、を備える。

【0008】

発明のもう一つの態様は、搬送車に搭載されたロボットの制御方法であって、前記搬送車が走行中か否かを判定する判定ステップと、前記搬送車が走行中でない場合に、前記ロボットを動作可能とさせつつ、前記ロボットにかかる外力に基づいて異常があるか否かを検出するロボット動作ステップと、前記搬送車が走行中の場合、または前記異常が検出された場合に、前記ロボットを停止させるロボット停止ステップと、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、段差を通過する際に搬送車が停止することが抑止されるロボットの制御装置、ロボットの制御方法、および協働作業ユニットが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１の実施の形態の協働作業ユニットの全体構成図である。

【図2】第１の実施の形態のロボットの制御装置の機能的な構成図である。

【図3】第１の実施の形態のロボットの制御方法の一例を示すフローチャートである。

【図4】第２の実施の形態の協働作業ユニットの全体構成図である。

【図5】第２の実施の形態のロボットの制御装置の機能的な構成図である。

【図6】第２の実施の形態のロボットの制御方法の一例を示すフローチャートである。

【図7】第３の実施の形態の協働作業ユニットの全体構成図である。

【図8】第３の実施の形態のロボットの制御装置の機能的な構成図である。

【図9】第３の実施の形態のロボットの制御方法の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係るロボットの制御装置、ロボットの制御方法、および協働作業ユニットについて、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【0012】

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の協働作業ユニット１０の全体構成図である。

【0013】

協働作業ユニット１０は、例えば工業製品を製造する工場において、自身も移動しながら人と協働して作業を行うものである。協働作業ユニット１０は、ロボット１２と、ロボット１２の制御装置１４と、ロボット１２および制御装置１４が搭載された搬送車１６と、を備える。なお、以下では、「ロボット１２の制御装置１４」を指して単に「制御装置１４」とも記載する。

【0014】

本実施の形態のロボット１２は、複数の関節部を有するロボットアームである。また、本実施の形態の搬送車１６は、走行することで協働作業ユニット１０の移動を実現するものであって、一般には「無人搬送車」や「ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｇｕｉｄｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅ）」とも称される。このようなロボット１２および搬送車１６の各々は、それ自体は既知であるため、以下ではその説明を適宜割愛することがある。

【0015】

ロボット１２が有する複数の関節部は、モータ１８の駆動により動作する。モータ１８は、例えばサーボモータである。モータ１８は、不図示の給電回路およびアンプ（増幅器）を介して制御装置１４から供給される駆動電流により駆動する。また、ロボット１２には、当該ロボット１２にかかる外力Ｆを検出するセンサ２０が設けられる。

【0016】

センサ２０は、関節部のモータ１８に設けられることで、制御装置１４からモータ１８に供給される駆動電流や、モータ１８の回転軸の回転のトルクに基づいて外力Ｆを検出する。また、センサ２０は、検出した外力Ｆに応じた信号を、制御装置１４の監視部３２（後述）に出力する。

【0017】

図２は、第１の実施の形態のロボット１２の制御装置１４の機能的な構成図である。

【0018】

制御装置１４は、所定の制御プログラム２２に基づいてロボット１２を制御するものである。制御装置１４は、記憶部２４と演算部２６とを備える。

【0019】

記憶部２４は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）をハードウェアとして構成に含む。記憶部２４には、上記した所定の制御プログラム２２が記憶される。

【0020】

演算部２６は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）をハードウェアとして構成に含む。演算部２６は、記憶部２４が記憶した所定の制御プログラム２２を実行することで、ロボット１２の制御を実現する。これに関連し、演算部２６は、判定部２８と、制御部３０と、監視部３２と、を備える。これらの各部は、演算部２６が記憶部２４と協働して制御プログラム２２を実行することにより実現されるものである。以下、これらについて順を追って説明する。

【0021】

判定部２８は、搬送車１６が走行中か否かを判定するものである。具体的にどのようにして判定を行うのかについては、特に限定されない。いくつか例を挙げるとすれば、例えば、判定部２８は、搬送車１６が走行中であるか否かを示す信号を搬送車１６から受け取ることで判定を行い得る。あるいは、判定部２８は、搬送車１６に設けた速度センサから搬送車１６の走行速度を示す信号を受け取ることで判定を行い得る。あるいは、判定部２８は、協働作業ユニット１０にＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を適用することで協働作業ユニット１０の現在位置を逐次取得し、その取得される位置の変化に基づいて判定を行い得る。

【0022】

制御部３０は、判定部２８の判定の結果に基づくことで、搬送車１６が走行中の場合はロボット１２を停止させ、搬送車１６が走行中でない場合はロボット１２を動作可能とするものである。ここで、制御部３０は、搬送車１６が走行中の場合には、ロボット１２への電力供給を遮断することが好ましい。これにより、より確実にロボット１２を停止させることができる。ロボット１２を動作可能とするときには、電力供給を再開可能な状態に戻せばよい。

【0023】

ロボット１２への電力供給の遮断とは、すなわち、モータ１８への駆動電流の供給を遮断することである。これは、モータ１８に駆動電流を供給する電線にスイッチ素子を挿入しておき、このスイッチ素子をオフに切替えることで容易に成し得る。

【0024】

また、制御部３０は、改めて後述もするが、監視部３２からロボット１２に異常がある旨を通知されることがある。制御部３０は、監視部３２から当該通知を受けると、ロボット１２を速やかに停止させる（ロボット１２の姿勢を固定する）。

【0025】

監視部３２には、センサ２０から外力Ｆを示す信号が入力される。監視部３２は、その信号に基づいて、作業中のロボット１２に異常な外力Ｆがかかっていないかどうかを監視する。外力Ｆが異常であるか否かは、その外力Ｆが予め決められた閾値Ｖｔｈを超えているか否かに基づいて判断する。閾値Ｖｔｈは、制御プログラムに基づいて正常に作業をしているロボットにかかる外力Ｆの大きさを想定して決定されるものである。また、監視部３２は、作業中のロボット１２に異常な外力Ｆがかかっていると判断すると、ロボット１２の作業中に異常が発生したと判断してその旨を制御部３０に通知する。

【0026】

例えば、作業中のロボット１２が障害物に接触（衝突）したとする。このとき、センサ２０は、ロボット１２から閾値を超える異常な外力Ｆを検出する。監視部３２は、予め決められた閾値Ｖｔｈを超える外力Ｆを示す信号がセンサ２０から入力されると、ロボット１２の作業中に異常が発生したと判断してその旨を制御部３０に通知する。これにより、本実施の形態の制御装置１４は、ロボット１２と障害物とが接触するといった異常が発生した場合に、ロボット１２を速やかに停止させ得る。

【0027】

なお、搬送車１６が走行中であれば、本実施の形態のロボット１２は動作しない。このため、監視部３２は、搬送車１６が走行中であれば、異常が発生したか否かを判断する必要はない。

【0028】

図３は、第１の実施の形態のロボット１２の制御方法の一例を示すフローチャートである。

【0029】

以下、本実施の形態の制御装置１４により実行され得る「ロボット１２の制御方法」（以下、単に制御方法）について説明する。この制御方法では、まず、搬送車１６が走行中か否かを判定する（Ｓ１：第１判定ステップ）。本ステップは、判定部２８が行い得る。

【0030】

搬送車１６が走行中でない場合（ＮＯ）には、ロボット１２を動作可能とする（Ｓ２：ロボット動作許容ステップ）。ロボット動作許容ステップは、次の２つのステップを含む。すなわち、ロボット動作許容ステップは、制御プログラム２２に基づくロボット１２の作業（Ｓ３：作業ステップ）と、ロボット１２にかかる外力Ｆが閾値Ｖｔｈ内に収まっているかどうか（異常があるか否か）の監視（Ｓ４：監視ステップ）と、を含む。作業ステップは、制御部３０が制御プログラム２２を実行することで行い得る。また、監視ステップは、センサ２０が検出する外力Ｆを監視部３２が監視することで行い得る。

【0031】

一方、搬送車１６が走行中の場合（ＹＥＳ）は、ロボット１２を停止させる（Ｓ５：ロボット停止ステップ）。本ステップは、制御部３０が行い得る。ロボット１２を停止させるときは、上記した通り、ロボット１２への電力供給の遮断を行うことが好ましい。

【0032】

なお、ロボット停止ステップは、監視ステップで異常が検出された場合にも実行される。これにより、ロボット１２の作業中に異常が発生したとしても、その作業が速やかに中断される。

【0033】

ロボット停止ステップを開始した後は、そのロボット停止ステップを終了するか否かの判定を行う（Ｓ６：第２判定ステップ）。本ステップでは、所定の条件が満たされたか否かにより、ロボット停止ステップを終了するか否かを判定する。ここで、所定の条件とは、適宜決定され得るものであるが、それは例えば、ロボット停止ステップを開始してから所定の時間が経過すること、あるいは、オペレータが停止の解除を指示することである。

【0034】

このように、本実施の形態では、搬送車１６が走行中でなければロボット１２が作業することが許容されるが、搬送車１６が走行中であればロボット１２が作業することが許容されない。また、ロボット１２が作業していないとき、すなわち搬送車１６が走行中のときにロボット１２に外力Ｆがかかったとしても、搬送車１６が走行を止めることはない。

【0035】

したがって、本実施の形態によれば、ロボット１２とロボット１２を搭載した搬送車１６とを備える協働作業ユニット１０について、搬送車１６が段差を通過するときに停止してしまうことが抑止される。

【0036】

［第２の実施の形態］
以下、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態で説明した要素と同様の要素については、その説明を適宜割愛することがある。

【0037】

図４は、第２の実施の形態の協働作業ユニット１０’の全体構成図である。

【0038】

本実施の形態の協働作業ユニット１０’は、第１の実施の形態と同様のロボット１２と搬送車１６とを備える。すなわち、ロボット１２は、モータ１８により動作する複数の関節部を有し、モータ１８には外力Ｆを検出するセンサ２０が設けられる。本実施の形態では、このセンサ２０を第１センサ２０とも称する。搬送車１６は、走行経路に沿ってロボット１２を搭載した状態で走行するＡＧＶである。

【0039】

また、協働作業ユニット１０’は、第２の実施の形態の制御装置（ロボット１２の制御装置）１４’と、第２センサ３４と、をさらに備える。本実施の形態の制御装置１４’は、ロボット１２を制御するための装置であって、搬送車１６に搭載される。第２センサ３４は、周辺の地形を検出するためのものであって、それは例えばビジョンセンサである。

【0040】

なお、第２センサ３４は、周辺の地形を検出するものであればビジョンセンサに限定されず、例えば超音波センサであってもよい。第２センサ３４の数および配置は、搬送車１６の進行方向の地形を少なくとも検出できるようになっていれば、図４に示された構成に限定されない。

【0041】

図５は、第２の実施の形態のロボット１２の制御装置１４’の機能的な構成図である。

【0042】

制御装置１４’は、演算部２６’と記憶部２４’とを備える。演算部２６’および記憶部２４’は、ハードウェアとしては第１の実施の形態の演算部２６および記憶部２４と同様の構成を備え得る。記憶部２４’は、本実施の形態の制御を実現するための制御プログラム２２’を記憶しているほか、ロボット１２の制御に必要な情報を適宜記憶する。ロボット１２の制御に必要な情報とは、例えば後述する地形情報である。

【0043】

演算部２６’は、制御部３０’と、段差検出部３６と、監視部３２’と、判定部２８’と、非常停止部３８と、を備える。これらの各部は、演算部２６’が記憶部２４’と協働して制御プログラム２２’を実行することにより実現される。以下、これらについて順を追って説明する。

【0044】

制御部３０’は、制御プログラム２２’に基づいてモータ１８の駆動を制御することで、ロボット１２を動作させるものである。これにより、ロボット１２は、人と協働して作業するように動作する。

【0045】

また、制御部３０’は、以下で改めて後述するが、ロボット１２の動作を停止することを非常停止部３８から要求されることがある。制御部３０’は、非常停止部３８からロボット１２の動作を停止することを要求されると、モータ１８の駆動を止めることでロボット１２を速やかに停止（姿勢を固定）させる。

【0046】

段差検出部３６は、搬送車１６の走行経路上の段差を検出するものである。本実施の形態の段差検出部３６は、地形情報に基づくことで、走行する搬送車１６が段差に到達する前に当該段差を検出する。地形情報とは、搬送車１６の走行経路上の段差の位置を少なくとも示す情報のことである。

【0047】

地形情報は、第２センサ３４が協働作業ユニット１０’の周辺の地形を検出することで、搬送車１６の走行に伴って逐次取得することができる。この手法は、一般にはＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）とも称される。

【0048】

また、地形情報は、工場内の床面のうちの何処に段差があるのかを協働作業ユニット１０’の稼働前に予め調査することで取得されてもよい。この場合、第２センサ３４を協働作業ユニット１０’の構成から省略することができる。

【0049】

判定部２８’は、ロボット１２に外力Ｆがかかった場合に、その外力Ｆが搬送車１６が段差を通過する間にかかったものであるか否かを判定するものである。この判定は、段差検出部３６が検出した段差の位置と、外力Ｆがかかったときの協働作業ユニット１０’の位置と、を照合することで行うことができる。協働作業ユニット１０’の位置は、例えばＧＰＳにより取得され得る。ＳＬＡＭによるマッピングの結果から協働作業ユニット１０’の位置を判定部２８’が推定してもよい。

【0050】

上記の判定部２８’は、例えばロボット１２に外力Ｆがかかったときの協働作業ユニット１０’の位置が段差の位置に一致していると、ロボット１２にかかった外力Ｆが搬送車１６が段差を通過する間にかかったものであると判定する。あるいは、ロボット１２に外力Ｆがかかったときの協働作業ユニット１０’の位置が段差を中心とする所定の範囲内にあると、ロボット１２にかかった外力Ｆが搬送車１６が段差を通過する間にかかったものであると判定する。

【0051】

監視部３２’は、ロボット１２にかかった外力Ｆが搬送車１６が段差を通過する間にかかったものでない場合に、その外力Ｆに基づいて作業中のロボット１２に発生する異常を検出する。監視部３２’による異常の検出は、第１の実施の形態の監視部３２と同様に、外力Ｆが予め決められた閾値Ｖｔｈ内に収まっているか否かに基づくことで行われる。

【0052】

異常を検出すると、監視部３２’は、その旨を非常停止部３８に通知する。非常停止部３８は、搬送車１６が段差を通過する間にロボット１２にかかったものでない外力Ｆに基づいて異常が検出された場合に、制御部３０’にロボット１２の停止を要求する。また、搬送車１６には、走行を停止することを要求する。

【0053】

制御部３０’は、非常停止部３８からロボット１２の停止を要求されると、それに応じてロボット１２を速やかに停止（姿勢を固定）させる。また、搬送車１６は、非常停止部３８から走行の停止を要求されると、その場で速やかに停止する。

【0054】

なお、搬送車１６が段差を通過する間にロボット１２に外力Ｆがかかった場合においては、そもそも監視部３２’が異常を検出しない。したがって、その場合は、非常停止部３８が制御部３０’および搬送車１６にロボット１２の動作の停止および走行の停止を要求することはない。

【0055】

図６は、第２の実施の形態のロボット１２の制御方法の一例を示すフローチャートである。

【0056】

以下、本実施の形態のロボット１２の制御方法について説明する。なお、以下では、特に断らない限り、搬送車１６は走行経路に沿って走行していることとして説明する。

【0057】

まず、搬送車１６の走行経路上の段差を検出する（Ｓ１１：段差検出ステップ）。段差検出ステップは、地形情報に基づいて、段差検出部３６が行う。

【0058】

次に、ロボット１２に外力Ｆがかかった場合に、その外力Ｆが搬送車１６が段差を通過する間にかかったものであるか否かを判定する（Ｓ１２：判定ステップ）。この判定は判定部２８’が行う。

【0059】

判定は、地形情報から検出される段差の位置と、協働作業ユニット１０’の現在位置と、を照合することで行い得る。協働作業ユニット１０’が段差の付近を通過しているときにかかった外力Ｆであれば、その外力Ｆは搬送車１６が段差を通過する間にかかったものであると判定することができる。

【0060】

ロボット１２にかかった外力Ｆが、搬送車１６が段差を通過する間にかかったものでない場合（判定結果ＮＯ）は、ロボット１２の停止と、搬送車１６への停止の要求と、を行う（Ｓ１３：非常停止ステップ）。非常停止ステップは、非常停止部３８が判定ステップで行われた判定の結果に基づいて、非常停止部３８が制御部３０’と搬送車１６とにそれぞれ要求することで行われる。

【0061】

外力Ｆが搬送車１６が段差を通過する間にかかったものである場合（判定結果ＹＥＳ）は、搬送車１６への停止の要求は行われない（ＥＮＤ）。したがって、搬送車１６が段差を通過することでロボット１２に外力Ｆがかかったとしても、搬送車１６はそのまま走行し続ける。

【0062】

このように、本実施の形態のロボット１２の制御装置１４’および制御方法によれば、ロボット１２とロボット１２を搭載した搬送車１６とを備える協働作業ユニット１０’について、搬送車１６が段差を通過するときに停止してしまうことが抑止される。また、本実施の形態では、搬送車１６の走行と、ロボット１２の作業と、が並行して行われ得る。

【0063】

［第３の実施の形態］
以下、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態の協働作業ユニット１０’’は、搬送車１６が段差に到達してから当該段差を検出するという点で、第２の実施の形態とは異なる。以下、そのような協働作業ユニット１０’’の構成について説明する。なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態で説明した要素と同様の要素については、その説明を適宜省略することがある。

【0064】

図７は、第３の実施の形態の協働作業ユニット１０’’の全体構成図である。

【0065】

協働作業ユニット１０’’は、モータ１８を有するロボット１２と、モータ１８に設けられた第１センサ２０と、搬送車１６と、第３センサ４０と、制御装置１４’’と、を備える。これらのうち、ロボット１２、搬送車１６、モータ１８および第１センサ２０については他の実施の形態で既に説明しているので、ここでは説明を割愛する。

【0066】

第３センサ４０は、搬送車１６にかかる外力Ｆ’に基づく加速度を検出するものである。第３センサ４０は、搬送車１６に外力Ｆ’がかかったときに、その外力Ｆ’に基づく加速度に応じた検出信号を制御装置１４’’に出力する。

【0067】

図８は、第３の実施の形態のロボット１２の制御装置１４’’の機能的な構成図である。

【0068】

制御装置１４’’は、本実施の形態においてロボット１２を制御するものである。制御装置１４’’は、演算部２６’’と記憶部２４’’とを備える。演算部２６’’および記憶部２４’’は、ハードウェアとしては演算部２６および記憶部２４と同様の構成を備え得る。記憶部２４’’には、制御プログラム２２’’が記憶される。演算部２６’’は、この制御プログラム２２’’を実行することにより、以下で説明する制御方法を実現する。

【0069】

演算部２６’’は、制御部３０’’と、監視部３２’’と、段差検出部３６’と、判定部２８’’と、非常停止部３８’と、を備える。これらの各部は、演算部２６’’が記憶部２４’’と協働して制御プログラム２２’’を実行することにより実現される。

【0070】

上記のうち、制御部３０’’は、制御プログラム２２’’に基づいてロボット１２に作業を行わせるものである。また、監視部３２’’は、制御部３０’’がロボット１２に作業を行わせているときに、第１センサ２０により検出される外力Ｆを監視することで、作業中のロボット１２にかかる異常な外力Ｆを検出する。

【0071】

段差検出部３６’は、監視部３２’’が検出した異常な外力Ｆに基づく加速度を算出する。これにより、ロボット１２にかかる外力Ｆに基づいた加速度が求められる。また、段差検出部３６’は、外力Ｆに基づいた加速度と、第３センサ４０から入力された外力Ｆ’に基づく加速度と、の差分を算出する。この差分は、両者を三次元方向の各軸方向の成分に分解し、各成分毎に算出されることが好ましい。

【0072】

そして、段差検出部３６’は、算出した差分が予め決められた範囲内であれば、搬送車１６が通過した場所に段差があったと判断する（段差を検出する）。このように、本実施の形態の段差検出部３６’は、搬送車１６が段差に到達してから当該段差を検出するものである。なお、加速度の差分を複数の方向成分毎に算出した場合、段差検出部３６’は、全ての方向における差分が上記範囲内であるか否かを判定する。

【0073】

判定部２８’’は、段差検出部３６’が段差を検出したか否かを判定することで、ロボット１２に外力Ｆがかかった場合に、当該外力Ｆが搬送車１６が段差を通過する間にかかったものであるか否かを判定する。すなわち、判定部２８’’は、監視部３２’’がロボット１２にかかる異常な外力Ｆを検出し、且つ、その外力Ｆに基づいて段差検出部３６’が段差を検出したか否かを判定する。判定部２８’’は、異常な外力Ｆが検出されたにも関わらず、その外力Ｆに基づいて段差検出部３６’が段差を検出しなかった場合は、非常停止部３８’を呼び出す。

【0074】

非常停止部３８’は、判定部２８’’に呼び出されると、制御部３０’’にロボット１２の停止を要求する。また、搬送車１６には、走行を停止することを要求する。

【0075】

以上が、本実施の形態の協働作業ユニット１０’’の概要である。続いて、本実施の形態の制御装置１４’’により実行され得るロボット１２の制御方法を説明する。

【0076】

図９は、第３の実施の形態のロボット１２の制御方法の一例を示すフローチャートである。なお、以下では、第２の実施の形態のときと同様に、特に断らない限り、搬送車１６は走行経路に沿って走行していることとして説明する。

【0077】

本実施の形態の制御方法では、まず、監視部３２’’がロボット１２にかかる外力Ｆを監視することで、作業中のロボット１２に発生する異常を検出する（Ｓ２１：監視ステップ）。監視部３２’’は、閾値Ｖｔｈを超える外力Ｆがロボット１２にかかったときに、異常が発生したと判断する。また、この間、ロボット１２は、人と協働して作業を行い得る。作業するロボット１２の動作の制御は、制御部３０’’が制御プログラム２２’’に基づいて行う。

【0078】

監視ステップで異常が検出されると（ＹＥＳ）、段差検出部３６’は、ロボット１２にかかった外力Ｆに基づいて段差を検出する（Ｓ２２：段差検出ステップ）。上記したように、段差検出部３６’は、ロボット１２にかかった外力Ｆに基づく加速度と、搬送車１６にかかった外力Ｆ’に基づく加速度と、の差分が予め決められた範囲内にあるか否かに基づいて、段差を検出し得る。

【0079】

次に、判定部２８’’は、段差検出ステップの結果を受けて、外力Ｆが搬送車１６が段差を通過する間にかかったものであるか否かを判定する（Ｓ２３：判定ステップ）。この判定では、段差検出部３６’が異常な外力Ｆに基づいて段差を検出した場合に、当該外力Ｆが搬送車１６が段差を通過する間にかかったものであると判定される。

【0080】

監視ステップで検出された外力Ｆが搬送車１６が段差を通過する間にかかったものであると判定された場合（ＹＥＳ）は、図９の制御方法としては一旦終了する（ＥＮＤ）。この場合、搬送車１６は、走行中であれば、停止することなく引き続き走行を継続する。

【0081】

その一方で、異常な外力Ｆが搬送車１６が段差を通過する間にかかったものでない場合（ＮＯ）は、非常停止部３８’が呼び出される（Ｓ２４：非常停止ステップ）。非常停止ステップでは、ロボット１２が作業中であればロボット１２を停止させるとともに、搬送車１６が走行中であれば搬送車１６を停止させる。

【0082】

本実施の形態のロボット１２の制御装置１４’’および制御方法によれば、ロボット１２に異常な外力Ｆがかかった場合であっても、その外力Ｆに基づいて段差が検出されるときには、非常停止部３８’が呼び出されない。したがって、ロボット１２とロボット１２を搭載した搬送車１６とを備える協働作業ユニット１０’’について、搬送車１６が段差を通過するときに停止してしまうことが抑止される。

【0083】

［変形例］
以上、本発明の一例として実施の形態が説明されたが、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることはもちろんである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0084】

［実施の形態から得られる発明］
上記実施の形態および変形例から把握しうる発明について、以下に記載する。

【0085】

＜第１の発明＞
搬送車（１６）に搭載されたロボット（１２）にかかる外力（Ｆ）に基づいて前記ロボット（１２）を停止させる前記ロボット（１２）の制御装置（１４）であって、前記搬送車（１６）が走行中か否かを判定する判定部（２８）と、前記搬送車（１６）が走行中の場合は前記ロボット（１２）を停止させ、前記搬送車（１６）が走行中でない場合は前記ロボット（１２）を動作可能とする制御部（３０）と、を備える。

【0086】

これにより、段差を通過する際に搬送車（１６）が停止することが抑止されるロボット（１２）の制御装置（１４）が提供される。

【0087】

前記制御部（３０）は、前記搬送車（１６）が走行中の場合は前記ロボット（１２）への電力供給を遮断し、前記搬送車（１６）が停止中の場合は前記ロボット（１２）への電力供給を可能としてもよい。これにより、より確実にロボット（１２）を停止させることができる。

【0088】

＜第２の発明＞
協働作業ユニット（１０）であって、上記第１の発明のロボット（１２）の制御装置（１４）と、前記制御装置（１４）に制御されるロボット（１２）と、前記制御装置（１４）および前記ロボット（１２）を搭載した搬送車（１６）と、を備える。

【0089】

これにより、段差を通過する際に搬送車（１６）が停止することが抑止される協働作業ユニット（１０）が提供される。

【0090】

＜第３の発明＞
搬送車（１６）に搭載されたロボット（１２）の制御方法であって、前記搬送車（１６）が走行中か否かを判定する判定ステップと、前記搬送車（１６）が走行中でない場合に、前記ロボット（１２）を動作可能とさせつつ、前記ロボット（１２）にかかる外力（Ｆ）に基づいて異常があるか否かを検出するロボット動作許容ステップと、前記搬送車（１６）が走行中の場合、または前記異常が検出された場合に、前記ロボット（１２）を停止させるロボット停止ステップと、を含む。

【0091】

これにより、段差を通過する際に搬送車（１６）が停止することが抑止されるロボット（１２）の制御方法が提供される。

【0092】

前記ロボット停止ステップでは、前記ロボット（１２）への電力供給を遮断することで前記ロボット（１２）を停止させてもよい。これにより、より確実にロボット（１２）を停止させることができる。

【0093】

＜第４の発明＞
搬送車（１６）に搭載されたロボット（１２）にかかる外力（Ｆ）に基づいて前記搬送車（１６）に停止することを要求する前記ロボット（１２）の制御装置（１４’、１４’’）であって、前記搬送車（１６）の走行経路上の段差を検出する段差検出部（３６、３６’）と、前記ロボット（１２）に外力（Ｆ）がかかった場合に、前記外力（Ｆ）が前記搬送車（１６）が前記段差を通過する間にかかったものであるか否かを判定する判定部（２８’、２８’’）と、前記外力（Ｆ）が前記搬送車（１６）が前記段差を通過する間にかかったものである場合は、前記搬送車（１６）に停止することを要求しない非常停止部（３８、３８’）と、を備える。

【0094】

これにより、段差を通過する際に搬送車（１６）が停止することが抑止されるロボット（１２）の制御装置（１４’、１４’’）が提供される。

【0095】

前記走行経路上の前記段差の位置を示す地形情報を記憶する記憶部（２４’、２４’’）をさらに備え、前記段差検出部（３６、３６’）は、前記地形情報に基づいて前記段差を検出してもよい。これにより、地形情報に基づいて段差が検出される。

【0096】

前記段差検出部（３６’）は、前記ロボット（１２）にかかった前記外力（Ｆ）と前記搬送車（１６）にかかった外力（Ｆ’）との差分が予め決められた範囲内であるか否かに基づいて前記段差を検出してもよい。これにより、ロボット（１２）に外力（Ｆ）がかかったときに、その外力（Ｆ）に基づいて段差が検出される。

【0097】

＜第５の発明＞
搬送車（１６）に搭載されたロボット（１２）の制御方法であって、前記搬送車（１６）の走行経路上の段差を検出する段差検出ステップと、前記ロボット（１２）に外力（Ｆ）がかかった場合に、前記外力（Ｆ）が前記搬送車（１６）が前記段差を通過する間にかかったものであるか否かを判定する判定ステップと、前記外力（Ｆ）が前記搬送車（１６）が前記段差を通過する間にかかったものでない場合は前記搬送車（１６）に非常停止することを要求し、前記外力（Ｆ）が前記搬送車（１６）が前記段差を通過する間にかかったものである場合は前記搬送車（１６）に非常停止することを要求しない非常停止ステップと、を含む。

【0098】

これにより、段差を通過する際に搬送車（１６）が停止することが抑止されるロボット（１２）の制御方法が提供される。

【0099】

前記段差検出ステップでは、前記走行経路上の前記段差の位置を示す地形情報に基づいて判定してもよい。これにより、地形情報に基づいて段差が検出される。

【0100】

前記段差検出ステップでは、前記ロボット（１２）にかかった前記外力（Ｆ）と前記搬送車（１６）にかかった外力（Ｆ’）との差分が予め決められた範囲内であるか否かに基づいて前記段差を検出してもよい。これにより、ロボット（１２）に外力（Ｆ）がかかったときに、その外力（Ｆ）に基づいて段差が検出される。

【符号の説明】

【0101】

１０…協働作業ユニット １２…ロボット
１４…制御装置 １６…搬送車
２０…センサ（第１センサ） ２８…判定部
３０…制御部 Ｆ…ロボットにかかる外力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】