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(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】2024-01-15
(45)【発行日】2024-01-23
(54)【発明の名称】制御装置、および制御方法
(51)【国際特許分類】
B25J 19/06 20060101AFI20240116BHJP
【ＦＩ】
B25J19/06
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020143876
(22)【出願日】2020-08-27
(65)【公開番号】P2022039065
(43)【公開日】2022-03-10
【審査請求日】2023-03-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100155712
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 尚
(72)【発明者】
【氏名】寧 霄光
(72)【発明者】
【氏名】菅野 重樹
(72)【発明者】
【氏名】和田 智博
(72)【発明者】
【氏名】坂本 義弘
【審査官】樋口 幸太郎
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１３／００１６５８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１１／０３３５８３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００９－１０７６２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－４９５５２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １９／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
物品を保持するための保持機構を有して前記物品を移動させるロボットの動作速度を制御する制御装置であって、前記ロボットの位置と人または物体の位置とから、接触を予測する予測部と、
前記予測部にて接触が予測された場合、非常停止をする前記ロボットの減速の加速度を、前記保持機構が前記物品を保持しているか否かに応じて変更する加速度変更部と、を備える制御装置。
【請求項2】
前記加速度変更部は、前記物品が有る場合、前記物品が無い場合より、前記減速の加速度をより小さくする請求項１に記載の制御装置。
【請求項3】
前記加速度変更部は、前記物品が有る場合、前記物品が無い場合より、減速開始タイミングをより早くする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項4】
前記加速度変更部は、非常停止をする前記ロボットの前記減速の加速度を、前記物品の種類に応じて変更する請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項5】
物品を移動させるロボットの動作速度を制御する制御装置であって、
前記ロボットの位置と人または物体の位置とから、接触を予測する予測部と、
前記予測部にて接触が予測された場合、非常停止をする前記ロボットの減速の加速度を、前記物品の有無に応じて変更する加速度変更部と、を備え、
前記加速度変更部は、前記物品の保持状態に応じて、非常停止をする前記ロボットの減速中に、前記減速の加速度を減少させる制御装置。
【請求項6】
前記加速度変更部は、前記物品の保持状態に応じて、前記減速の加速度を減少させた後、接触を回避するために停止すべき停止タイミングまでに前記ロボットが停止できるよう、前記減速の加速度を増加させる請求項５に記載の制御装置。
【請求項7】
前記加速度変更部は、前記ロボットの最高速度から減速した想定で、前記ロボットの減速開始タイミングを決定する請求項１から６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項8】
前記予測部にて接触が予測された場合、前記加速度変更部は、現在の前記ロボットの動作速度から前記動作速度を上昇させない請求項１から６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項9】
物品を保持するための保持機構を有して前記物品を移動させるロボットの動作速度を制御する制御方法であって、前記ロボットの位置と人または物体の位置とから、接触を予測する予測ステップと、
前記予測ステップにて接触が予測された場合、非常停止をする前記ロボットの減速の加速度を、前記保持機構が前記物品を保持しているか否かに応じて変更する加速度変更ステップと、を含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はロボットの制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
作業者がロボットと共同して作業を行うロボット装置が知られている。作業者の安全性の担保のために、作業者がロボットの作業範囲に侵入したことをレーザースキャナーなどにより検知した場合、ロボットは即時停止することが一般的である。
【0003】
頻繁に即時停止していると生産性が低くなりすぎるため、作業者とロボットが接触しない範囲で協働することが求められている。特許文献１には、ロボットと周囲の物との間の最短距離に応じて、動作速度を制限速度以下に制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１９－０９８４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述のような従来技術では、ロボットが保持する物品（ワーク）についてなんら考慮がされていない。作業者との接触回避のための非常停止時には、ロボットが急制動するため、ロボットが保持する物品もしくはその内容物に慣性力によって過大な力を加え、物品を破損させることがある。
【0006】
本発明の一態様は、物品を移動させるロボットと作業者との接触を回避し、かつ物品への影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係る制御装置は、物品を移動させるロボットの動作速度を制御する制御装置であって、前記ロボットの位置と人または物体の位置とから、接触を予測する予測部と、前記予測部にて接触が予測された場合、非常停止をする前記ロボットの減速の加速度を、前記物品の有無に応じて変更する加速度変更部と、を備える。
【0008】
上記の構成によれば、物品の有無に応じて減速の加速度を変更するため、非常停止による物品への影響を低減することができる。
【0009】
前記加速度変更部は、前記物品が有る場合、前記物品が無い場合より、前記減速の加速度をより小さくてもよい。
【0010】
上記の構成によれば、物品がある方が減速の加速度を小さくすることができ、例えば慣性力によって物品が脱落または破損するリスクを低減することができる。
【0011】
前記加速度変更部は、前記物品が有る場合、前記物品が無い場合より、減速開始タイミングをより早くしてもよい。
【0012】
上記の構成によれば、物品の有無に応じて可能な限り作業を継続させることで、生産性を向上させることができる。
【0013】
前記加速度変更部は、非常停止をする前記ロボットの前記減速の加速度を、前記物品の種類に応じて変更してもよい。
【0014】
上記の構成によれば、物品の種類に応じて減速の加速度を変更することができる。そのため、慣性力を物品（質量、または強度等）に合わせて調整することができ、物品の脱落または破損するリスクを低減することができる。
【0015】
前記加速度変更部は、前記物品の保持状態に応じて、非常停止をする前記ロボットの減速中に、前記減速の加速度を減少させてもよい。
【0016】
上記の構成によれば、保持状態が悪ければ、減速の加速度を減少させて慣性力を低減することで、物品の脱落を防ぐことができる。
【0017】
前記加速度変更部は、前記物品の保持状態に応じて、前記減速の加速度を減少させた後、接触を回避するために停止すべき停止タイミングまでに前記ロボットが停止できるよう、前記減速の加速度を増加させてもよい。
【0018】
上記の構成によれば、一度減速の加速度を減少させた場合でも、その後に減速の加速度を増加させることで、遅くとも停止タイミングまでにロボットが停止できるよう制御することができる。
【0019】
前記加速度変更部は、前記ロボットの最高速度から減速した想定で、前記ロボットの減速開始タイミングを決定してもよい。
【0020】
上記の構成によれば、ロボットの最高速度基準で算出するため、どんな状況でも停止することができる減速開始タイミングを決定することができる。
【0021】
前記予測部にて接触が予測された場合、前記加速度変更部は、現在の前記ロボットの動作速度から前記動作速度を上昇させない構成であってもよい。
【0022】
上記の構成によれば、予測部によって接触を予測してから、動作速度を上昇させる速度プロファイルを禁止することができ、計画した減速開始タイミングからの減速で、停止タイミングまでに停止することができるようになる。
【0023】
本発明の一態様に係る制御方法は、物品を移動させるロボットの動作速度を制御する制御方法であって、前記ロボットの位置と人または物体の位置とから、接触を予測する予測ステップと、前記予測ステップにて接触が予測された場合、非常停止をする前記ロボットの減速の加速度を、前記物品の有無に応じて変更する加速度変更ステップと、を含む。
【0024】
本発明の各態様に係る制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記制御装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記制御装置をコンピュータにて実現させる制御装置の予測プログラム、加速度変更プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【発明の効果】
【0025】
本発明の一態様によれば、物品を移動させるロボットと作業者との接触を回避し、かつ物品への影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】実施形態１に係る制御システムの要部の構成を示すブロック図である。
【図2】ロボットと障害物との位置関係の概要を示す図である。
【図3】実施形態１に係る制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図4】実施形態１に係るアームの動作速度を示すグラフである。
【図5】実施形態２に係る制御システムの要部の構成を示すブロック図である。
【図6】実施形態２に係る制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図7】実施形態２に係る保持状態が悪化してから良化した場合でのアームの動作速度を示すグラフである。
【図8】実施形態２に係る保持状態が悪化したまま減速した場合でのアームの動作速度を示すグラフである。
【図9】変形例に係る制御システムの要部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。
【0028】
〔実施形態１〕
以下、実施形態１の制御システムについて説明する。説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、以降の各実施形態では、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。また、簡潔化のため、公知技術と同様の事項についても、説明を適宜省略する。
以下、実施形態１の制御システムについて説明する。説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、以降の各実施形態では、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。また、簡潔化のため、公知技術と同様の事項についても、説明を適宜省略する。
【0029】
§１ 適用例
ロボットと作業者とが協働する場合において、ロボットおよび障害物の動作を予測することで、両者の接触を回避することができる。両者が接触するタイミングを予め予測し、減速の加速度を決定することで、当該接触するタイミングまでにロボットが停止できるように減速を開始することができる。
ロボットと作業者とが協働する場合において、ロボットおよび障害物の動作を予測することで、両者の接触を回避することができる。両者が接触するタイミングを予め予測し、減速の加速度を決定することで、当該接触するタイミングまでにロボットが停止できるように減速を開始することができる。
【0030】
ロボットがワークを搬送していた場合、急制動で停止すると慣性力により、ワークまたはその内容物を破損させるリスクがある。そこで、ワークの有無により減速の加速度を変更することで、ワークの破損リスクを低減することができる。
【0031】
§２ 構成例
図１は、実施形態１に係る制御システム１０１の要部の構成を示すブロック図である。図２は、ロボットと障害物との位置関係の概要を示す図である。制御システム１０１は、ロボットコントローラ１（制御装置）およびロボット２を備える。
図１は、実施形態１に係る制御システム１０１の要部の構成を示すブロック図である。図２は、ロボットと障害物との位置関係の概要を示す図である。制御システム１０１は、ロボットコントローラ１（制御装置）およびロボット２を備える。
【0032】
ロボットコントローラ１は、制御部１０と、記憶部２１と、駆動部２２とを備える。ロボット２は、アーム３１と、距離センサ３２と、在荷センサ３３とを備える。
【0033】
制御部１０は、ロボットコントローラ１の各部を統括的に制御する。制御部１０は、予測部１１と、加速度変更部１２と、距離取得部１４と、在荷情報取得部１５と、を備える。
【0034】
アーム３１は、多軸（多関節）のロボットアームである。アーム３１は、ワーク３（物品）の把持機構または真空吸着機構を備える。ロボット２は、アーム３１によってワーク３を移動させる固定されたロボットである。
【0035】
距離センサ３２は、アーム３１の可動範囲に障害物４（作業者または物体）が侵入してくることを検知する機能を持つセンサである。距離センサ３２は、距離センサ３２と障害物４との間の距離を検知することにより、障害物４の位置を特定する。距離センサ３２は、取得した距離センサ３２と障害物４との間の距離の情報を、ロボットコントローラ１に送信する。すなわち、距離センサ３２は、障害物４の位置の情報をロボットコントローラ１に送信する。距離センサ３２は、レーザースキャナー、カメラ、ライトカーテン、マットスイッチなどであってもよい。距離センサ３２で取得した障害物４の位置の情報を、ロボットコントローラ１に送信する。
【0036】
在荷センサ３３は、例えばアーム３１に取り付けられたセンサであり、アーム３１がワーク３（物品）を把持しているか否かを判別するセンサである。在荷センサ３３は、ワーク３の有無をロボットコントローラ１に送信する。アーム３１が把持機構を備える場合、在荷センサ３３は、把持機構がワーク３に加える力を測定する力センサであってもよい。アーム３１が真空吸着機構を備える場合、在荷センサ３３は、吸引経路に設けられた圧力センサであってもよい。在荷センサ３３は、ワーク３を検出する近接センサ、または温度によってワーク３の有無を検知する温度センサ、またはワーク３を撮像するカメラであってもよい。
【0037】
距離取得部１４は、所定の周期で距離センサ３２から、距離センサ３２と障害物４との間の距離の情報、すなわち障害物４の位置の情報を取得する。距離取得部１４は、障害物４の位置の情報を、予測部１１に出力する。
【0038】
予測部１１は、アーム３１の位置の情報と障害物４の位置の情報とに基づいて、アーム３１と障害物４との接触を予測する。ロボットコントローラ１の制御部１０は、アーム３１を制御しているので、アーム３１の位置の情報を持っている。予測とは、現在までに取得した状態（アーム３１の位置および障害物４の位置の時間履歴）を基に、一定時間経過後のあるタイミングにおけるアーム３１と障害物４との状態（位置および速度）を予測することである。予測部１１は、予測結果を加速度変更部１２に出力する。例えば、予測した結果、アーム３１と障害物４とが接触する場合、予測部１１は、接触が予測されることと、接触する時刻（接触予測タイミング）とを加速度変更部１２に出力する。
【0039】
在荷情報取得部１５は、在荷センサ３３から、アーム３１が移動させているワーク３の有無およびワーク３の種類の情報を取得する。在荷情報取得部１５は、ワーク３の有無およびワーク３の種類の情報を、加速度変更部１２に出力する。
【0040】
加速度変更部１２は、接触が予測されるか否かと接触予測タイミングを基に、アーム３１の加速度を決定する。判断にあたっては、在荷センサ３３によって取得したワーク３の有無およびワーク３の種類の情報を用いる。加速度変更部１２は、ワーク３の有無に応じて、非常停止するアーム３１の減速の加速度を変更する（異ならせる）。加速度変更部１２は、決定したアーム３１の加速度を駆動部２２に出力する。
【0041】
記憶部２１は、ロボットコントローラ１でのメモリ、およびプログラムを含む記憶領域である。また、記憶部２１は、ワーク３の種類ごとに、あらかじめ定められた非常停止時の減速の加速度、ならびに、ワーク３の質量、形状、硬さ及び温度などのパラメータを記憶している。
【0042】
駆動部２２は、決定された加速度に従い、実際にアーム３１を駆動する。駆動部２２には、モータドライバに加え、当該モータドライバへの指令値を作る回路部も含まれる。
【0043】
本実施形態では、アーム３１の制御をロボットコントローラ１が実施するが、ＰＬＣがロボットコントローラ１の機能を有していても構わない。
【0044】
§３ 動作例
図２において、実線で示す範囲４１は、制御システムが障害物４を検知する範囲である。この中に障害物４が侵入することで、予測部１１は、予測を行う。範囲（障害物検知範囲）４１の内側に破線で示す範囲４２はあり、アーム３１がワーク３を把持している場合において、障害物４が範囲４２に侵入した場合、減速を開始する。範囲４２の内側に一点鎖線で示す範囲４３はあり、アーム３１がワーク３を把持していない場合において、障害物４が範囲４３に侵入した場合、減速を開始する。
図２において、実線で示す範囲４１は、制御システムが障害物４を検知する範囲である。この中に障害物４が侵入することで、予測部１１は、予測を行う。範囲（障害物検知範囲）４１の内側に破線で示す範囲４２はあり、アーム３１がワーク３を把持している場合において、障害物４が範囲４２に侵入した場合、減速を開始する。範囲４２の内側に一点鎖線で示す範囲４３はあり、アーム３１がワーク３を把持していない場合において、障害物４が範囲４３に侵入した場合、減速を開始する。
【0045】
範囲４２および範囲４３は理解しやすいよう疑似的に示した範囲であり、実際にはアーム３１の動作の予測結果と、障害物４の動作の予測結果とから、接触予測タイミングが特定される。例えば、範囲４１に障害物４が侵入した場合に、障害物４の動作を予測した結果、範囲４２または範囲４３に障害物４が侵入するであろうタイミングに減速が開始される。
【0046】
図３は、実施形態１に係る制御システム１０１の動作を示すフローチャートである。図４は、実施形態１に係るアーム３１の動作速度の一例を示すグラフである。図４において、横軸は時間、縦軸はアーム３１の動作速度である。
【0047】
Ｓ１１において、距離取得部１４は、距離センサ３２を用いて、障害物検知範囲４１に入る障害物４を検知し、予測部１１に出力する。予測部１１は、アーム３１（ロボット２）と障害物４とが未来において接触するか否かを判定する。予測部１１は、現在の状況（現在のアーム３１および障害物４の位置）及び、記憶部２１に保存されている過去の状況（現在までのアーム３１および障害物４の位置の履歴）を基に、アーム３１および障害物４の動作予測を行う。接触しないと予測された場合（Ｓ１１でＮｏ）、処理をＳ１１に戻し、ループする。接触すると予測された場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、処理をＳ１２に遷移する。また、現在時刻をｔ０とし処理開始タイミングとする。
【0048】
Ｓ１２において、予測部１１は、接触を回避するためにアーム３１を停止すべき停止タイミングｔｅ（停止時刻）を得る。停止タイミングｔｅは、障害物４がアーム３１およびワーク３の可動範囲に安全距離を加味した範囲に入る直前のタイミングとして、予測部１１によって特定される。停止タイミングの特定にあたっては、アーム３１と障害物４とを含めたシステムとしてのリスクアセスメントを行い、その結果を考慮した予測を予測部１１によって行う。
【0049】
Ｓ１３において、在荷情報取得部１５は、在荷センサ３３を用いてアーム３１が把持するワーク３の有無を判定し、判定した結果を加速度変更部１２に出力する。ワーク３がない場合（Ｓ１３でＮｏ）、Ｓ１４に遷移し、加速度変更部１２はアーム３１の非常停止のための減速の加速度をＤ０とする。ワーク３がある場合（Ｓ１３でＹｅｓ）、Ｓ１５に遷移し、加速度変更部１２はアーム３１の非常停止のための減速の加速度をＤ１とする。ここで、｜Ｄ１｜＜｜Ｄ０｜の関係があり、ワーク３を把持していない場合の方が、より大きな加速度で減速するように設定される。なお、Ｄ１とＤ０とで減速の加速度の方向（符号）は同じであり、ここでは加速度の絶対値の大小関係を述べている。加速度Ｄ１、Ｄ０は、アーム３１を停止させる方向に働く。
【0050】
ワーク３がない場合での減速の加速度Ｄ０は、アーム３１の非常停止時の減速の加速度である、最大の減速の加速度を用いてもよい。対して、ワーク３がある場合での減速の加速度Ｄ１は、事前にワーク３を破損させないように設定した減速の加速度である。このように、加速度変更部１２は、非常停止をするアーム３１の減速の加速度を、ワーク３の有無に応じて異なるものに変更する。
【0051】
Ｓ１６において、図４に示すように、加速度変更部１２は特定された減速の加速度Ｄ０またはＤ１並びに、停止タイミングｔｅを用いて、減速開始タイミングｔｓ０またはｔｓ１を算出する。ここで、ｔｓ０はワーク３がない場合での減速開始タイミングであり、ｔｓ１はワーク３がある場合での減速開始タイミングである。ワーク３がある場合、減速の加速度の絶対値がより小さいため、停止までに掛かる時間がより長くなる。それゆえ、ワーク３がある場合、加速度変更部１２は、ワーク３がない場合より早い減速開始タイミングで減速を開始させる。
【0052】
減速開始タイミングの算出にあたっては、現在のアーム３１の動作速度を基準に算出するのではなく、最高速度ＶｒＭＡＸを基に算出してもよい。これは、現在の動作速度よりも高い最高速度であっても、減速して停止できるように、安全側で考えるためである。
【0053】
Ｓ１７において、減速開始タイミングｔｓ０またはｔｓ１までアーム３１の動作を継続する。
【0054】
Ｓ１８において、ワーク３の有無に合わせた減速開始タイミングであるｔｓ０またはｔｓ１までに再度、予測部１１は、アーム３１と障害物４とが未来において接触するか否かを判定する。障害物４の移動速度または移動方向が変化しているかもしれないためである。その結果、接触しないと予測された場合（Ｓ１８でＮｏ）、Ｓ１１に戻りアーム３１を非常停止することなく処理を継続する。対して、接触すると予測された場合（Ｓ１８でＹｅｓ）、Ｓ１９に遷移する。
【0055】
Ｓ１９において、ワーク３の有無に合わせた減速開始タイミングであるｔｓ０またはｔｓ１に、加速度変更部１２は、ワーク３の有無に応じた減速の加速度Ｄ１またはＤ０で、アーム３１の非常停止のための減速を開始する。実際の減速動作としては、加速度変更部１２の指令値に従い駆動部２２がアーム３１を減速し、停止させる。例えば、減速開始後、障害物４の移動速度が変化し、接触しないと予測された場合でもアーム３１は減速し、停止させる。
【0056】
なお、Ｓ１３～Ｓ１５の処理は、Ｓ１１より前に行ってもよい。
【0057】
§４ 作用・効果
本実施形態の制御システム１０１では、ロボット２と障害物４との接触が予測された場合、予測部１１は障害物４とアーム３１とが安全距離を担保して停止できる停止タイミングｔｅを算出する。その後、アーム３１が最高速度ＶｒＭＡＸで動作していても停止タイミングｔｅに停止できるように、減速開始タイミングｔｓ０またはｔｓ１から減速を開始することができる。
本実施形態の制御システム１０１では、ロボット２と障害物４との接触が予測された場合、予測部１１は障害物４とアーム３１とが安全距離を担保して停止できる停止タイミングｔｅを算出する。その後、アーム３１が最高速度ＶｒＭＡＸで動作していても停止タイミングｔｅに停止できるように、減速開始タイミングｔｓ０またはｔｓ１から減速を開始することができる。
【0058】
また、本実施形態の制御システム１０１では、ワーク３の有無に応じて、減速の加速度を変更することができる。ワーク３の有無に応じて、減速開始タイミングを変更する。ワーク３がある場合、非常停止のための減速の加速度の絶対値をより小さくすることで、ワーク３に作用する力を小さくする。それゆえ、非常停止の減速によるワーク３への影響を低減し、減速時の慣性力によるワーク３の破損を防ぐことができる。減速開始タイミングの算出にあたっては、ロボットの最高速度から減速する場合を考慮して算出することで、安全に停止できるようになる。
【0059】
また、障害物４が一度、接触すると予測された場合でも、減速開始タイミングｔｓ０またはｔｓ１の前に状況が変化し、接触しないと予測が変わった場合、ロボット２は動作を継続することができる。そのため、本実施形態の制御システム１０１では、障害物４とアーム３１が安全距離を担保して接触する直前まで減速しないとすることができ、生産性を向上させることができる。また、ワーク３がない場合、ワーク３がある場合よりも減速開始タイミングを遅くする。これにより、ロボット２は、ワーク３の有無に応じて可能な限り作業を継続することができ、生産性を向上させることができる。
【0060】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。
【0061】
図５は、実施形態２に係る制御システム１０２の要部の構成を示すブロック図である。制御システム１０２は、ロボットコントローラ５およびロボット６を備える。
【0062】
ロボットコントローラ５は、ロボットコントローラ１とは、制御部１０の代わりに制御部１０ａを備える点が異なる。制御部１０ａは、制御部１０の構成に加え、状態判定部１３および状態取得部１６を備える点が、制御部１０と異なる。ロボット６は、ロボット２の構成に加え、把持力センサ３４を備える点がロボット２と異なる。
【0063】
把持力センサ３４は、アーム３１がワーク３の保持状態を示すセンサである。例えば、アーム３１（の先端のエンドエフェクタ）がワーク３を挟み込む場合では、把持力センサ３４はロードセルでもよく、アーム３１がワーク３を真空吸着する場合では、把持力センサ３４は圧力センサでもよい。把持力センサ３４はこれらに限定されず、ワーク３の保持状態を検出するセンサであればよい。保持状態とは、ワーク３がしっかりと保持されているか、落下させる可能性はないかなどの、保持の良好さを示す指標である。例えば、真空吸着する場合では、吸引経路の圧力が所定値より低ければ（すなわち吸着圧（負圧）が所定値より大きければ）、保持状態は良好である。ワーク３を挟み込む場合では、把持力が所定値より大きければ、保持状態は良好である。また、所定期間における把持力の最大値と最小値の差が所定値より大きく、ワーク３が振動していることを示していれば、保持状態は悪い。
【0064】
状態取得部１６は、把持力センサ３４を用いて、ワーク３の保持状態（センサ値）を取得する。状態取得部１６は、取得した保持状態を状態判定部１３に出力する。
【0065】
状態判定部１３は、状態取得部１６で取得した保持状態を基に、アーム３１の非常停止時の減速の加速度を調整する機能をもつ。状態判定部１３は、加速度変更部１２からアーム３１の減速の加速度を取得する。状態判定部１３は、加速度変更部１２によって調整されたアーム３１の加速度を、ワーク３の保持状態に応じて変更する。具体的には、保持状態が悪い場合、ワーク３を落下させないように減速の加速度の絶対値を小さくする。
【0066】
図６は、実施形態２に係る制御システム１０２の動作を示すフローチャートである。図７は、実施形態２に係る保持状態が悪化してから良化した場合でのアーム３１の動作速度を示すグラフである。図８は、実施形態２に係る保持状態が悪化したまま減速した場合でのアーム３１の動作速度を示すグラフである。図７、８において、横軸は時間、縦軸はアーム３１の動作速度である。なお、本実施形態では、加速度変更部１２は、接触が予測された場合、アーム３１の動作速度をｔ０時点の速度Ｖｒ（ｔ０）より上昇させない。最高速度ＶｒＭＡＸではなく、アーム３１がｔ０時点の速度Ｖｒ（ｔ０）で動作し続けると想定して、停止開始タイミングｔｓ１，ｔｓ０は決定される。
【0067】
【0068】
Ｓ２１において、状態取得部１６で把持力センサ３４を用いて、保持状態を取得し、状態判定部１３に出力する。状態判定部１３は、取得した保持状態を基に、ワーク３の保持状態を判定する。保持状態が悪い場合（Ｓ２１でＮｏ）、Ｓ２２に遷移し、保持状態が良い場合（Ｓ２１でＹｅｓ）、Ｓ２３に遷移する。
【0069】
Ｓ２２において（保持状態が悪い場合）、状態判定部１３は、減速の加速度を調整し保持状態に合わせた減速の加速度Ｄ２に低下させる。｜Ｄ２｜＜｜Ｄ１｜である。すなわち、状態判定部１３は、非常停止をするアーム３１の減速中に、減速の加速度の絶対値を減少させる。Ｓ２２の後、Ｓ２１に戻り、再度保持状態を判定する。
【0070】
Ｓ２３において（保持状態が良い場合）、状態判定部１３は、停止タイミングｔｅまでにアーム３１が停止できるかを判断し、停止できる減速の加速度Ｄ３に加速度の絶対値を増加させる。｜Ｄ３｜＞｜Ｄ１｜である。ただし、減速の加速度Ｄ１で停止タイミングｔｅまでにアーム３１が停止できる場合、｜Ｄ３｜＝｜Ｄ１｜としてよい。
【0071】
すなわち、保持状態が悪い場合、状態判定部１３は、減速の加速度を減少させ、慣性力を弱めるようにするが、その状態を維持すると、停止タイミングｔｅに停止することができなくなる。そのため、保持状態が良くなってきた時点で、状態判定部１３は、減速の加速度を増加させ、停止タイミングｔｅにアーム３１が停止できるように調整する。
【0072】
図７において、ワーク３があった場合（図７において実線）、時刻ｔ０からｔｍ１の間は減速の加速度Ｄ１で減速しており、この間保持状態は良好である。時刻ｔｍ１において、保持状態が悪化したため、時刻ｔｍ１において減速の加速度をＤ２に減少させ、慣性力を弱めるようにする。その結果、時刻ｔｍ２にワーク３の保持状態は良化し、安定して把持できる状態になったため、停止タイミングｔｅに停止できるように、時刻ｔｍ２から時刻ｔｅにかけて減速の加速度をＤ３に増加させる。ここで、減速の加速度には、｜Ｄ０｜≧｜Ｄ３｜＞｜Ｄ１｜＞｜Ｄ２｜の関係がある。
【0073】
また、図８において、ワーク３があった場合（図８において実線）、時刻ｔｍ１に保持状態が悪化したため、時刻ｔｍ１において減速の加速度をＤ２に減少させたが、保持状態が良化しなかった場合に関して示す。一度保持状態が悪くなってから、ワーク３がなかった場合での減速カーブ（図８における破線）上に乗る時刻ｔｍ３においても、保持状態が良化していなかった場合、時刻ｔｍ３から時刻ｔｅにかけて、最大の減速の加速度Ｄ０で減速し、停止タイミングｔｅまでに停止する。これは、ワーク３の破損よりも障害物４の安全確保を優先し、非常停止動作をするためである。ここで、減速の加速度には、｜Ｄ０｜＞｜Ｄ１｜＞｜Ｄ２｜の関係がある。
【0074】
したがって、保持状態に合わせて、減速の加速度を調整し慣性力を弱め、ワーク３を破損させずにアーム３１を減速停止させることができる。また、現在の減速の加速度が小さく、停止タイミングに停止できない場合は、非常停止動作での最大の減速の加速度に変更し、障害物への接触を回避することができる。
【0075】
なお、Ｓ２３の後、再度Ｓ２１に戻ってもよい。把持状態に応じて、減速の加速度の増減を繰り返し調整してもよい。ただし、上述のように、減速カーブが、ワーク３がなかった場合での減速カーブ（図８における破線）を右に超えないようにする。
【0076】
〔変形例１〕
在荷センサ３３は複数設けられていてもよい。また、在荷センサ３３によってワーク３の種類を判定してもよい。加速度変更部１２は、ワーク３の種類毎に異なる減速の加速度を設定してもよい。例えば、ワーク３の質量が大きければ、減速の加速度をより小さくしてもよい。例えば、ワーク３の強度が低ければ、減速の加速度をより小さくしてもよい。また、把持しにくいワーク３については、減速の加速度をより小さくしてもよい。これにより、ワーク３の種類毎に脱落または破損を防ぎつつできる限り生産性が高い減速の加速度を設定できる。
在荷センサ３３は複数設けられていてもよい。また、在荷センサ３３によってワーク３の種類を判定してもよい。加速度変更部１２は、ワーク３の種類毎に異なる減速の加速度を設定してもよい。例えば、ワーク３の質量が大きければ、減速の加速度をより小さくしてもよい。例えば、ワーク３の強度が低ければ、減速の加速度をより小さくしてもよい。また、把持しにくいワーク３については、減速の加速度をより小さくしてもよい。これにより、ワーク３の種類毎に脱落または破損を防ぎつつできる限り生産性が高い減速の加速度を設定できる。
【0077】
〔変形例２〕
図９は変形例２に係る制御システム１０３の要部の構成を示すブロック図である。制御システム１０３は、ロボットコントローラ１、ロボット７およびＰＬＣ８（プログラマブルロジックコントローラ）を備える。ロボット７は、ロボット２に対し、在荷センサ３３がなくてもよい点が異なる。
図９は変形例２に係る制御システム１０３の要部の構成を示すブロック図である。制御システム１０３は、ロボットコントローラ１、ロボット７およびＰＬＣ８（プログラマブルロジックコントローラ）を備える。ロボット７は、ロボット２に対し、在荷センサ３３がなくてもよい点が異なる。
【0078】
ＰＬＣ８は、制御システム１０３におけるロボットコントローラ１の上位装置であり、制御システム１０３の状態を管理する機能を持つ。ＰＬＣ８は、現在ロボット７がワーク３を把持しているか（把持させているか）の情報を有している。ＰＬＣ８は、在荷センサ３３に代わり、ロボットコントローラ１の在荷情報取得部１５に、ワーク３の有無またはワーク種類を通知してもよい。
【0079】
上位装置にあたるＰＬＣ８の通知に従いロボットコントローラ１が動作でき、他のシステムとの連携が容易になる利点がある。
【0080】
〔変形例３〕
上述のように、予測部１１が、障害物４とアーム３１との接触を予測した場合、加速度変更部１２は、アーム３１の動作速度を上昇させないように制御してもよい。この制御により、停止タイミングまでに、アーム３１が停止できるようになる。
上述のように、予測部１１が、障害物４とアーム３１との接触を予測した場合、加速度変更部１２は、アーム３１の動作速度を上昇させないように制御してもよい。この制御により、停止タイミングまでに、アーム３１が停止できるようになる。
【0081】
一方で、予測部１１が、障害物４とアーム３１との接触を予測した後に、停止開始タイミングの前に、アーム３１の動作速度を上昇させてもよい。アーム３１の動作速度が上昇した場合、再度予測部１１によって、接触を予測してもよい。この再予測により、アーム３１の停止が間に合わず接触する事態を回避できるようになる。
【0082】
〔変形例４〕
ロボットコントローラを、多軸のアームを備えるロボット２の代わりに、ＡＧＶ（Automatic guided vehicle）またはモバイルロボット等のロボットの制御に適用してもよい。すなわち、ワークを搬送するＡＧＶまたはモバイルロボットの非常停止時の減速の加速度を、搬送する（移動させる）ワークの有無に応じて変更してもよい。
ロボットコントローラを、多軸のアームを備えるロボット２の代わりに、ＡＧＶ（Automatic guided vehicle）またはモバイルロボット等のロボットの制御に適用してもよい。すなわち、ワークを搬送するＡＧＶまたはモバイルロボットの非常停止時の減速の加速度を、搬送する（移動させる）ワークの有無に応じて変更してもよい。
【0083】
〔ソフトウェアによる実現例〕
ロボットコントローラ１および５の制御ブロック（特に制御部１０、予測部１１、加速度変更部１２、状態判定部１３、距離取得部１４、在荷情報取得部１５、および状態取得部１６）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
ロボットコントローラ１および５の制御ブロック（特に制御部１０、予測部１１、加速度変更部１２、状態判定部１３、距離取得部１４、在荷情報取得部１５、および状態取得部１６）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
【0084】
後者の場合、ロボットコントローラ１および５は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【0085】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0086】
１、５ ロボットコントローラ（制御装置）
２、６、７ ロボット
３ ワーク（物品）
４ 障害物（人または物体）
１０、１０ａ 制御部
１１ 予測部
１２ 加速度変更部
１３ 状態判定部
１４ 距離取得部
１５ 在荷情報取得部
１６ 状態取得部
３１ アーム（ロボット）
１０１、１０２、１０３ 制御システム
ｔｓ０、ｔｓ１ 減速開始タイミング
ｔｅ 停止タイミング
２、６、７ ロボット
３ ワーク（物品）
４ 障害物（人または物体）
１０、１０ａ 制御部
１１ 予測部
１２ 加速度変更部
１３ 状態判定部
１４ 距離取得部
１５ 在荷情報取得部
１６ 状態取得部
３１ アーム（ロボット）
１０１、１０２、１０３ 制御システム
ｔｓ０、ｔｓ１ 減速開始タイミング
ｔｅ 停止タイミング
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】