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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】2024-05-17
(45)【発行日】2024-05-27
(54)【発明の名称】操作支援システムおよび操作支援機能付き操作スイッチユニット
(51)【国際特許分類】
B25J 19/06 20060101AFI20240520BHJP
H01H 50/00 20060101ALI20240520BHJP
H01H 13/62 20060101ALN20240520BHJP
B23Q 11/00 20060101ALN20240520BHJP
【ＦＩ】
B25J19/06
H01H50/00 J
H01H13/62
B23Q11/00 D
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2020018376
(22)【出願日】2020-02-05
(65)【公開番号】P2021122900
(43)【公開日】2021-08-30
【審査請求日】2023-01-04
(73)【特許権者】
【識別番号】000000309
【氏名又は名称】ＩＤＥＣ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103241
【弁理士】
【氏名又は名称】高崎 健一
(72)【発明者】
【氏名】藤谷 繁年
(72)【発明者】
【氏名】前田 育男
(72)【発明者】
【氏名】笠間 俊幸
(72)【発明者】
【氏名】吉井 英二
【審査官】樋口 幸太郎
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／１０７３７６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００２－２２４９９０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２５Ｊ １９／０６
Ｈ０１Ｈ ５０／００
Ｈ０１Ｈ １３／６２
Ｂ２３Ｑ １１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
操作支援システムであって、操作者により手操作可能かつ作動部により作動可能に設けられ、装置を非常停止させるための非常停止スイッチと、
前記非常停止スイッチを操作しようとする操作者の意志を含む操作支援情報としての操作者の音声情報または動作情報を検知する検知部と、
前記検知部で検知された前記操作支援情報を処理する音声処理部または画像処理部と、
前記音声処理部または画像処理部による処理結果に基づいて、操作者の危険レベルに応じ、前記作動部により前記非常停止スイッチを作動させて前記装置を非常停止させるための人工知能とを備え、
前記人工知能が、前記危険レベルに応じ、前記非常停止のみならずソフト停止をも含む制御を前記装置に対して行っている、
ことを特徴とする操作支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、操作支援システムおよび操作支援機能付き操作スイッチユニットに関する。
【背景技術】
【0002】
国際公開第２０１６/１８１７３４号パンフレットには、スタッカクレーン（３０）の制御装置（１００）との間で無線通信可能な非常停止端末（２００）が記載されている。非常停止端末（２００）の非常停止ボタン（２１０）が押されると、スタッカクレーン（３０）の動力回路が遮断されて、スタッカクレーン（３０）が停止するようになっている（段落［００６８］～［００７０］、［００７３］、［０１２１］～［０１２３］および図１～図３、図８参照）。
【0003】
一方、特開２０１９－１０２８３８号公報には、無線端末（２）により無線操作可能な非常停止スイッチ（５２）が記載されている（段落［００３２］および図１０参照）。非常停止スイッチ（５２）は、当該非常停止スイッチ（２）を作動させる電磁ソレノイドからなるアクチュエータ（１１）を有している（段落［００２８］および図１０参照）。ロボット（Ｒ）の稼動中に操作者により無線端末（２）のボタン（２０）が押し込み操作されると、無線端末（２）から操作信号が送信され、これをロボット（Ｒ）側の非常停止スイッチ（５２）が受信し、これにより、非常停止スイッチ（２）のアクチュエータ（１１）が駆動されて非常停止スイッチユニット（２）が操作され、その結果、ロボット（Ｒ）が非常停止するようになっている（段落［００３２］参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記国際公開第２０１６/１８１７３４号パンフレットに記載のものでは、稼動中のスタッカクレーン（３０）を停止させるには、操作者が非常停止端末（２００）の非常停止ボタン（２１０）を手で押し込む必要があり、同様に、特開２０１９－１０２８３８号公報に記載のものでは、稼動中のロボット（Ｒ）を停止させるには、操作者が無線端末（２）のボタン（２０）を押し込む必要がある。
【0005】
そのため、操作者の手が塞がっていて操作者が押しボタンを手ですぐに押せないような状況下では、非常停止の必要なときに迅速に対応できない恐れがある。また、上肢の全部や一部が欠損した身体障害者の場合には、元々押しボタンの押し込み操作が困難である。
【0006】
その一方、特開昭５７－７５７９４号公報（第１図、第２図）および特開２００４－３５１５３３号公報（段落［００１５］、図２）には、ロボットに音声認識装置を設け、操作者の音声によりロボットの駆動制御を行うシステムについて記載されている。しかしながら、これらのシステムは、操作者の音声信号に基づいてロボットの駆動回路を直接制御したり、電気回路に直接作用したりするように構成されている。そのため、ロボットを非常停止させた場合、ロボット側の非常停止ボタンが押されていない状態でロボットが停止することになり、操作者以外の者にとってロボットの停止が人為的な操作の非常停止によるものなのか、他の機械的／電気的異常による停止なのか判断できないおそれがある。
【0007】
本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、操作支援システムまたは作支援機能付き操作スイッチユニットにおいて、操作者が操作スイッチを手操作することができない場合でも、操作スイッチの操作支援を行えるようにして、より安全なシステムを構築できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る操作支援システムは、操作者により手操作可能かつ作動部により作動可能に設けられ、装置を非常停止させるための非常停止スイッチと、非常停止スイッチを操作しようとする操作者の意志を含む操作支援情報としての操作者の音声情報または動作情報を検知する検知部と、検知部で検知された操作支援情報を処理する音声処理部または画像処理部と、音声処理部または画像処理部による処理結果に基づいて、操作者の危険レベルに応じ、作動部により非常停止スイッチを作動させて装置を非常停止させるための人工知能とを備えている。人工知能は、危険レベルに応じ、非常停止のみならずソフト停止をも含む制御を装置に対して行っている。
【0009】
本発明によれば、装置の運転中には、検知部により、非常停止スイッチを操作しようとする操作者の意志を含む操作支援情報としての操作者の音声情報または動作情報が検知される。すると、音声処理部または画像処理部により、検知部で検知された操作支援情報が処理され、その処理結果に基づいて、人工知能が、操作者の危険レベルに応じ、作動部により非常停止スイッチを作動させ、これにより、装置が非常停止する。また、人工知能は、危険レベルに応じ、非常停止のみならずソフト停止をも含む制御を装置に対して行う。
【0010】
このように、非常停止スイッチを操作しようとする操作者の意志を含む操作支援情報としての操作者の音声情報または動作情報の処理結果に基づいて、人工知能が、操作者の危険レベルに応じ、作動部により非常停止スイッチを作動させるので、操作者が非常停止スイッチを手操作することができない状況下でも、非常停止スイッチを操作できるようになるとともに、手操作以外の方法で非常停止スイッチを操作できるようになるので、非常停止スイッチの操作支援を行える。しかも、この場合には、検知部で検知された操作支援情報に基づいて装置が非常停止する際には、非常停止スイッチが作動しているので、操作者は装置の停止が非常停止スイッチの作動によるものであることを認識でき、これにより、より安全なシステムを構築できる。
【発明の効果】
【0017】
以上のように本発明によれば、非常停止スイッチを操作しようとする操作者の意志を含む操作支援情報としての操作者の音声情報または動作情報の処理結果に基づいて、人工知能が、操作者の危険レベルに応じ、作動部により非常停止スイッチを作動させるので、操作者が非常停止スイッチを手操作することができない場合でも、非常停止スイッチを操作できるようになるとともに、手操作以外の方法で非常停止スイッチを操作できるようになるので、非常停止スイッチの操作支援を行える。しかも、この場合には、操作支援情報としての操作者の音声情報または動作情報に基づいて装置が非常停止する際には、非常停止スイッチが作動しているので、操作者は装置の停止が非常停止スイッチの作動によるものであることを認識でき、これにより、より安全なシステムを構築できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の一実施例による操作支援システムの全体斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１ないし図７Ａは、本発明の一実施例による操作支援システムを説明するための図である。図１ないし図３は操作支援システムの全体構成を示し、図４および図５は非常停止スイッチの概略構成を示し、図６は当該システムの概略ブロック構成を示し、図７、図７Ａは当該システムの制御フローの一例を示している。なお、図４および図５では、図示の便宜上、ハッチングを省略して示している。
図１ないし図７Ａは、本発明の一実施例による操作支援システムを説明するための図である。図１ないし図３は操作支援システムの全体構成を示し、図４および図５は非常停止スイッチの概略構成を示し、図６は当該システムの概略ブロック構成を示し、図７、図７Ａは当該システムの制御フローの一例を示している。なお、図４および図５では、図示の便宜上、ハッチングを省略して示している。
【0020】
【0021】
ロボットＲは、稼動時には、サブテーブルＴ’上のワークＷをロボットアームＲａの先端のハンドによりピックアップし、それを作業テーブルＴの上に載置されたトレイｔ内の所定の位置に順次入れていくといった作業を行う。一方、作業者Ｐは、ロボットＲの稼動時には、ワークＷをサブテーブルＴ’上の空いた位置に順次配置していくといった作業を行う。
【0022】
作業テーブルＴ上には、プログラマブル表示器５０が配置されている。プログラマブル表示器５０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のディスプレイを有している。テーブルＴの側面たとえば左右の各側面および背面には、それぞれセーフティレーザスキャナ５１が配置されている。各レーザスキャナ５１は、作業者Ｐやその他の人の接近を検知するためのものである。テーブルＴの前面には、ロボットＲを非常停止させる（操作する）ための非常停止スイッチ（操作スイッチ）／非常停止スイッチユニット（操作支援機能付き操作スイッチユニット）２が配置されている。テーブルＴの近傍には、グラフィカルライト５３が設置されている。グラフィカルライト５３は、ロボットアームＲａの先端のハンドが次に移動してくる場所に光を照射することで、作業者ＰにロボットＲ側の予告情報を知らせるためのものである。また、サブテーブルＴ’上には、ワークＷに付されたワーク情報である２次元コードを読み取るための２次元コードスキャナ５４が配置されている。
【0023】
また、テーブルＴの前面には、操作者Ｐの音声を集音するためのマイク（検知部）５５が取り付けられており、ロボットＲの上方には、操作者Ｐを撮影するためのカメラ（検知部）１０４が配置されている。なお、カメラ５５は、マグネット等により着脱自在になっているため、作業内容に応じて適切な任意の位置に取り付けることが可能である。
【0024】
非常停止スイッチ２は、図４および図５に示すように、ケース（筐体）２０と、ケース２０の一端側に設けられ、ケース２０に軸方向に移動可能に支持されるとともに、作業者Ｐが押し込み操作（手操作）するための押圧面２１ａを有する非常停止ボタン２１と、非常停止ボタン２１の押圧面２１ａと逆側の裏面に連結され、非常停止ボタン２１の操作に連動して移動するように設けられるとともに、ケース２０の内部において軸方向に延びる軸部２２とを備えている。
【0025】
軸部２２の先端部は、軸方向に直線状に延びる第１の軸部２２Ａと、第１の軸部２２Ａの先端から軸方向と斜めに交差する方向に延びる第２の軸部２２Ｂと、第２の軸部２２Ｂの先端から第１の軸部２２Ａと平行に延びる第３の軸部２２Ｃとから構成されており、これら第１ないし第３の軸部２２Ａ～２２Ｃは一体に連設されている。この構成により、第１の軸部２２Ａと第２の軸部２２Ｂとの間には段差部２２ｂ１が形成され、第２の軸部２２Ｂと第３の軸部２２Ｃとの間には段差部２２ｂ２が形成されている。この例では、段差部２２ｂ１は単一の傾斜面から構成され、段差部２２ｂ２は交差する２つの傾斜面から構成されている。
【0026】
一方、軸部２２の先端部を挟んで第１の接点２８１および第２の接点２８２が対向配置されている。第１、第２の接点２８１、２８２は、第１の軸部２２Ａおよび第３の軸部２２Ｃの軸方向と直交する方向に移動可能に設けられており、その移動によって接点が切り替わるように構成されている。各接点２８１、２８２にはそれぞれ端子片３５１，３５２が接続されている。第１の接点２８１は傾斜面からなる突出部を有しており、当該突出部は軸部２２の段差部２２ｂ２と当接しつつ係合し得るように設けられている。同様に、第２の接点２８２は傾斜面からなる突出部を有しており、当該突出部は軸部２２の段差部２２ｂ１と当接しつつ係合し得るように設けられている。第１の接点２８１はばね２９１の弾性反発力により軸部２２の側に向かって付勢されており、同様に、第２の接点２８２はばね２９２の弾性反発力により軸部２２の側に向かって付勢されている。
【0027】
図４に示すように、非常停止スイッチ２の非操作時の状態においては、非常停止ボタン２１が押し込まれていない。この状態では、第１の接点２８１は、ばね２９１の弾性反発力により軸部２２の側に伸長しており、突出部が段差部２２ｂ２と当接しかつ係合していてＯＮ状態にある。これに対して、第２の接点２８２は、ばね２９２の弾性反発力に抗してケース２０の側に縮退しており、突出部が第３の軸部２２Ｃの外周面と当接していてＯＦＦ状態にある。このように、第１の接点２８１がＯＮでかつ第２の接点２８２がＯＦＦのとき、非常停止スイッチ２の接点はＯＮになる。
【0028】
図５に示すように、非常停止スイッチ２の操作時の状態においては、非常停止ボタン２１が押し込まれている。この状態では、第１の接点２８１は、ばね２９１の弾性反発力に抗してケース２０の側に縮退しており、突出部が第１の軸部２２Ａの外周面と当接していてＯＦＦ状態にある。これに対して、第２の接点２８２は、ばね２９２の弾性反発力により軸部２２の側に伸長しており、突出部が第１の軸部２２Ａの外周面と当接していてＯＮ状態にある。このように、第１の接点２８１がＯＦＦでかつ第２の接点２８２がＯＮのとき、非常停止スイッチ２の接点はＯＦＦになる。
【0029】
非常停止スイッチ２の操作（つまり非常停止ボタン２１の押し込み操作）の際には、非常停止スイッチ２は、図４の非操作時の状態から図５の操作時の状態に移行するが、このとき、第１の接点２８１は段差部２２ｂ２を乗り越えて第１の軸部２２Ａの外周面と当接し、第２の接点２８２は段差部２２ｂ１を経て第１の軸部２２Ａの外周面と当接する。また、非常停止スイッチ２の復帰動作（つまり非常停止ボタン２１を引っ張って元の位置に戻す操作）の際には、非常停止スイッチ２は、図５の操作時の状態から図４の非操作時の状態に移行するが、このとき、第２の接点２８２は段差部２２ｂ１を乗り越えて第３の軸部２２Ｃの外周面と当接し、第２の接点２８２は段差部２２ｂ２と当接して係合する。
【0030】
非常停止スイッチ２は、さらに、ケース２０の内部に設けられ、当該非常停止スイッチ２を作動させるための電磁ソレノイド（作動部）３を有している。電磁ソレノイド３は、第１、第２の接点２８１、２８２と非常停止ボタン２１との間に配置されており、ソレノイド本体（電磁コイル部）３０を有している。ソレノイド本体３０は、軸部２２を軸方向スライド可能に保持しており、軸部２２を軸方向に移動させるように作用する。電磁ソレノイド３には、電流供給用のリード線３４が接続されている。
【0031】
軸部２２は、その略中央において外周側に張り出すフランジ部２２ａを有している。一方、ケース２０の内壁面には、内周側に張り出す張出し部２０ａが設けられている。張出し部２０ａは、軸方向に所定の間隔を隔ててフランジ部２２ａに対向配置されている。フランジ部２２ａおよび張出し部２０ａ間には、コイルばね２５が圧縮状態で配設されている。コイルばね２５の一端は、フランジ部２２ａに当接して係止されることで軸部２２の移動とともに移動するようになっており、コイルばね２５の他端は、張出し部２０ａに当接して係止されることでケース２０の側に係止されている。コイルばね２５は、フランジ部２２ａおよび張出し部２０ａに対して弾性反発力を作用させている。この弾性反発力により、軸部２２は、非常停止スイッチ２の接点をＯＦＦにする側（すなわち、非常停止ボタン２１のＯＮ状態からＯＦＦ状態の側）に付勢されている。
【0032】
この例では、図４に示す非常停止スイッチ２の非操作時（操作前）においては、コイルばね２５は張出し部２０ａおよびフランジ部２２ａ間で最大圧縮された状態におかれており、コイルばね２５の弾性反発力は最大であって、最大の弾性エネルギーを保有している。これに対して、図５に示す非常停止スイッチ２の操作時（操作後）においては、コイルばね２５は図５の状態から軸方向に伸びていて、コイルばね２５の弾性反発力は減少しており、コイルばね２５が保有する弾性エネルギーも減少している。
【0033】
また、軸部２２は、非常停止ボタン２１の近傍において外周側に突出する突部２２ｂを有している。突部２２ｂは縦断面が台形形状をしており、一対の傾斜面を有している。一方、ケース２０の内部には、一対の係合部材２６が設けられている。各係合部材２６は、突部２２ｂの各傾斜面と係合し得る一対の傾斜面を有している。各係合部材２６は、ケース２０の内部に配設されたばね２７の弾性反発力により、対応する各突部２２ｂの側に付勢されている。図４に示す非操作時の状態では、突部２２ｂの図示右側の傾斜面に係合部材２６の図示左側の傾斜面が係合しており、図５に示す操作時の状態では、突部２２ｂの図示左側の傾斜面に係合部材２６の図示右側の傾斜面が係合している。このように、図４の非操作時の状態から、非常停止ボタン２１が押し込まれるためには、軸部２２の各突部２２ｂがそれぞれ対応する係合部材２６を確実に乗り越える必要があり、したがって、これら突部２２ｂ、係合部材２６およびばね２７により、非常停止ボタン２１が確実に操作されない限り接点がＯＮからＯＦＦに移行しないようになっている。
【0034】
なお、ケース２０において、電磁ソレノイド３、コイルばね２５、軸部２２の突部２２ｂおよび係合部材２６が収容された部分は操作部２０Ａに相当しており、第１、第２の接点２８１、２８２が収容された部分は接点部（コンタクト部）２０Ｂに相当している。操作部２０Ａの一端側に非常停止ボタン２１が配置され、他端側に接点部２０Ｂが配置されている。
【0035】
次に、操作支援システム１の概略ブロック構成を図６に示す。
同図に示すように、当該システム１は、ロボットコントローラ１０１を有している。ロボットコントローラ１０１は、ＣＰＵおよびメモリを備えており、メモリには、ロボットＲの制御プログラムが格納されている。また、当該メモリ内には、カメラ１０４で撮像された画像と比較してパターンマッチングを行うための種々のデジタル画像パターンが格納されるとともに、マイク５５で集音された音声と比較してパターンマッチングを行うための種々のデジタル音声信号パターンが格納されている。
同図に示すように、当該システム１は、ロボットコントローラ１０１を有している。ロボットコントローラ１０１は、ＣＰＵおよびメモリを備えており、メモリには、ロボットＲの制御プログラムが格納されている。また、当該メモリ内には、カメラ１０４で撮像された画像と比較してパターンマッチングを行うための種々のデジタル画像パターンが格納されるとともに、マイク５５で集音された音声と比較してパターンマッチングを行うための種々のデジタル音声信号パターンが格納されている。
【0036】
デジタル画像パターンには、操作者Ｐが危険を回避しようとする様々な動作（ジェスチャー）パターンが含まれる。たとえば、操作者ＰがロボットＲに向かって両手または片手を広げている動作パターンや、操作者Ｐが両手または片手で顔を覆っている動作パターン等。デジタル音声信号パターンには、たとえば、「危ない！」、「危険！」、「停まれ」、「停止！」、「当たる！」、「ぶつかる！」等の危険状態を表現する言語に相当する様々な音声パターンが含まれる。
【0037】
ロボットコントローラ１０１には、プログラマブル表示器５０、レーザスキャナ（ＬＳ）５１、グラフィカルライト５３、２次元コードスキャナ５４、アクチュエータやモータを含むロボット駆動部１０２、カメラ１０４、マイク５５、非常停止ランプ／ブザー１０３、非常停止スイッチ２が接続されている。カメラ１０４は画像処理部１０５に接続され、マイク５５は音声処理部５６に接続されている。カメラ１０４としては、好ましくは、動画撮影のためのビデオカメラやデジタルカメラが用いられる。非常停止スイッチ２は、ＣＰＵおよびメモリを備えた制御部３３を有しており、制御部３３にソレノイド３および非常停止ボタン２１が接続されている。
【0038】
次に、操作支援システム１において、非常停止スイッチ２に対する操作の制御フローについて、図７および図７Ａを用いて説明する。
プログラムがスタートすると、ロボットＲ側のステップＣ１において、ロボットＲの運転が開始される。ロボットＲの稼動時には、ロボットＲは、ロボットコントローラ１０１に格納された制御プログラムにしたがって運転される。作業者Ｐは、ロボットＲの稼動中は、所定の手順にしたがってワークＷをサブテーブルＴ’上に載せる等の作業を行って、ロボットＲと協調作業を行う。
プログラムがスタートすると、ロボットＲ側のステップＣ１において、ロボットＲの運転が開始される。ロボットＲの稼動時には、ロボットＲは、ロボットコントローラ１０１に格納された制御プログラムにしたがって運転される。作業者Ｐは、ロボットＲの稼動中は、所定の手順にしたがってワークＷをサブテーブルＴ’上に載せる等の作業を行って、ロボットＲと協調作業を行う。
【0039】
ロボットＲの運転開始後、ステップＣ２では、カメラ１０４による撮影が開始され、撮影された画像は画像処理部１０５内に順次取り込まれる。次に、ステップＣ３では、音声入力があったかどうか判断される。操作者Ｐの音声がマイク５５で集音されれば、ステップＣ３での判断が「yes」となってステップＣ４に移行し、図７Ａに示す音声割込みサブルーチンを実行する。
【0040】
図７ＡのステップＴ１では、マイク５５で集音された音声を音声処理部５６に取り込む。音声処理部５６は、ステップＴ２において、ステップＴ１で取り込まれた音声に対してＡ／Ｄ変換（アナログ-デジタル変換）を行ってデジタル音声信号に変換し、次に、ステップＴ３において、ノイズ除去等のフィルタリングやデータ圧縮等の音声処理を行う。
【0041】
ステップＴ４において、音声処理部５６は、予めロボットコントローラ１０１のメモリ内に格納されていた種々のデジタル音声信号パターンと、マイク５５で集音されて変換されたデジタル音声信号とを比較してパターンマッチングを行うことにより、マイク５５で集音された音声が非常停止スイッチ２を操作しようとする操作者Ｐの意志を含む操作支援情報（音声情報）であるかどうか、すなわち、非常停止スイッチ２の接点をＯＦＦにしようとするものであるかどうかに基づいて、危険状態か否かの危険判定を行う。
【0042】
次に、ステップＴ５では、ステップＴ４における危険判定の結果、危険であると判断されれば、図７のメインルーチンのステップＣ７に移行する。一方、ステップＴ４における危険判定の結果、危険でないと判断されれば、図７のメインルーチンのステップＣ５に移行する。
【0043】
ステップＣ７では、非常停止信号を出力する。出力された非常停止信号は、非常停止スイッチ２の制御部３３に入力される。これにより、非常停止スイッチ２側のステップＳ１では、非常停止スイッチ２のソレノイド３に電流が供給されて、ソレノイド３がＯＮになる。
【0044】
すると、図４→図５に示すように、軸部２２がソレノイド３内に引き込まれて図示右方に移動し、これにより、非常停止スイッチ２の接点がＯＮからＯＦＦに切り替わる（ステップＳ２参照）。その結果、ロボットＲ側では、ロボットＲが非常停止する（ステップＣ８参照）。
【0045】
次に、非常停止スイッチ２の復帰処理の際には、非常停止ボタン２１を手前側に引っ張って元の位置に戻す（図５→図４参照）。これにより、非常停止スイッチ２の接点がＯＦＦからＯＮに切り替わる（ステップＳ３参照）。操作者は安全確認を行った後、起動ボタン（図示せず）をＯＮすることにより、ロボットＲの運転が再開される（ステップＣ９参照）。ロボットＲの運転再開後、プログラムはステップＣ２に戻り、ステップＣ２～Ｃ９の処理を繰り返す。
【0046】
一方、ステップＣ５では、ステップＣ２で画像処理部１０５に取り込まれていたカメラ１０４の撮影画像に対して、画像処理部１０５が、閾値処理による画像データの２値化等の画像処理を行う。そして、画像処理部１０５は、予めロボットコントローラ１０１のメモリ内に格納されていた種々のデジタル画像パターンと、カメラ１０４で撮影された画像とを比較してパターンマッチングを行うことにより、カメラ１０４で撮影された画像が非常停止スイッチ２を操作しようとする操作者Ｐの意志を含む操作支援情報（動作情報）であるかどうか、すなわち、非常停止スイッチ２の接点をＯＦＦにしようとするものであるかどうかに基づいて、危険状態か否かの危険判定を行う。
【0047】
次に、ステップＣ６では、ステップＣ５における危険判定の結果、危険であると判断されれば、ステップＣ７に移行して、非常停止信号を出力する。一方、ステップＣ５における危険判定の結果、危険でないと判断されれば、プログラムは、ステップＣ２に戻り、ステップＣ２～Ｃ６の処理を繰り返す。
【0048】
このように本実施例によれば、非常停止スイッチ２を操作しようとする操作者Ｐの意志を含む操作支援情報に基づいて、ソレノイド３により非常停止スイッチ２が作動されるので、操作者Ｐが非常停止スイッチ２を手操作することができない場合でも、非常停止スイッチ２を操作できるようになるとともに、手操作以外の方法で非常停止スイッチ２を操作できるようになるので、非常停止スイッチ２の操作支援を行えるようになる。しかも、この場合には、カメラ１０４やマイク５５で検知された操作支援情報（音声情報および動作情報）に基づいてロボットＲが操作される際には、非常停止スイッチ２が作動しているので、操作者ＰはロボットＲの操作が非常停止スイッチ２の作動によるものであることを認識でき、これにより、より安全なシステムを構築できる。
【0049】
また、本実施例によれば、操作者Ｐの音声を画像に優先して処理するようにしたので、咄嗟の場合に操作者Ｐの安全をより確実に担保できる。
【0050】
〔第１の変形例〕
前記実施例では、操作者Ｐを撮影するための検知部としてカメラ（つまりイメージセンサ）１０４を用いた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。レーザー光をパルス状に照射してその散乱光を測定することにより物体の検出・測距を行うLiDAR（Light Detection and Ranging／Laser Imaging Detection and Ranging）を用いるようにしてもよく、その他の撮像機器を用いるようにしてもよい。また、前記実施例では、操作者Ｐの音声を集音するための検知部として専用のマイク５５を用いた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。マイク機能を有する機器（たとえばスマートフォン等）を用いるようにしてもよい。本発明による検知部としては、非常停止スイッチ２を操作しようとする操作者Ｐの意志を検知可能なものであれば、任意の適切なものを採用し得る。
前記実施例では、操作者Ｐを撮影するための検知部としてカメラ（つまりイメージセンサ）１０４を用いた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。レーザー光をパルス状に照射してその散乱光を測定することにより物体の検出・測距を行うLiDAR（Light Detection and Ranging／Laser Imaging Detection and Ranging）を用いるようにしてもよく、その他の撮像機器を用いるようにしてもよい。また、前記実施例では、操作者Ｐの音声を集音するための検知部として専用のマイク５５を用いた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。マイク機能を有する機器（たとえばスマートフォン等）を用いるようにしてもよい。本発明による検知部としては、非常停止スイッチ２を操作しようとする操作者Ｐの意志を検知可能なものであれば、任意の適切なものを採用し得る。
【0051】
〔第２の変形例〕
前記実施例では、非常停止スイッチ２を操作しようとする操作者Ｐの意志を含む操作支援情報として、操作者Ｐの音声情報および動作情報の双方を用いたが、本発明の適用はこれに限定されない。これら音声情報および動作情報のいずれか一方を用いるようにしてもよい。また、操作者Ｐの視点（注視点または視線）を検知するセンサを備えたアイウエアユニット（スマートグラス含む）やヘッドギヤユニットを操作者が着用し、危険時に操作者Ｐが非常停止スイッチ２を注視することに基づく視覚情報を用いるようにしてもよい。さらに、これら音声情報、動作情報および視覚情報のうちの２つ以上の情報を組み合わせて用いるようにしてもよい。
前記実施例では、非常停止スイッチ２を操作しようとする操作者Ｐの意志を含む操作支援情報として、操作者Ｐの音声情報および動作情報の双方を用いたが、本発明の適用はこれに限定されない。これら音声情報および動作情報のいずれか一方を用いるようにしてもよい。また、操作者Ｐの視点（注視点または視線）を検知するセンサを備えたアイウエアユニット（スマートグラス含む）やヘッドギヤユニットを操作者が着用し、危険時に操作者Ｐが非常停止スイッチ２を注視することに基づく視覚情報を用いるようにしてもよい。さらに、これら音声情報、動作情報および視覚情報のうちの２つ以上の情報を組み合わせて用いるようにしてもよい。
【0052】
〔第３の変形例〕
前記実施例では、画像処理のみならず、音声処理においてもパターンマッチングを行うようにした例を示したが、音声処理に関しては、たとえば自然言語処理（ＮＬＰ：Natural Language Processing）のような言語処理を行うことにより、操作者Ｐの発声する言語をコンピュータに認識させるようにしてもよい。その場合、人工知能（ＡＩ）を利用してコンピュータ側に学習させるようにすれば、音声認識レベルを向上させることができる。
前記実施例では、画像処理のみならず、音声処理においてもパターンマッチングを行うようにした例を示したが、音声処理に関しては、たとえば自然言語処理（ＮＬＰ：Natural Language Processing）のような言語処理を行うことにより、操作者Ｐの発声する言語をコンピュータに認識させるようにしてもよい。その場合、人工知能（ＡＩ）を利用してコンピュータ側に学習させるようにすれば、音声認識レベルを向上させることができる。
【0053】
〔第４の変形例〕
前記実施例では、非常停止スイッチ２をロボットＲのロボットコントローラ１０１に接続することにより、危険時には、非常停止スイッチ２がロボットコントローラ１０１からの非常停止信号を受信して非常停止スイッチ２の接点をＯＦＦにするようにした例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。非常停止スイッチ２をロボットＲの電源回路に組み込むことにより、非常停止スイッチ２の操作時にロボットＲへの電力供給が遮断されるようにしてもよい。
前記実施例では、非常停止スイッチ２をロボットＲのロボットコントローラ１０１に接続することにより、危険時には、非常停止スイッチ２がロボットコントローラ１０１からの非常停止信号を受信して非常停止スイッチ２の接点をＯＦＦにするようにした例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。非常停止スイッチ２をロボットＲの電源回路に組み込むことにより、非常停止スイッチ２の操作時にロボットＲへの電力供給が遮断されるようにしてもよい。
【0054】
〔第５の変形例〕
前記実施例では、画像処理部１０５および音声処理部５６をそれぞれ専用の装置として設けた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。ロボットコントローラ１０１にパソコンを接続し、パソコンにインストールされた音声認識ソフトや画像認識ソフトを利用するようにしてもよい。この場合、声認証ソフトや顔認証ソフトを組み合わせることにより、操作者Ｐを特定の人に限定して適用することも可能であり、その際に、人工知能（ＡＩ）と組み合わせて操作者Ｐの発声や動作の癖を学習させるようにしてもよい。これにより、誤動作が少なくかつ一層安全なシステムを構築できる。また、人工知能を用いて危険レベルを学習させるようにしてもよく、これにより、危険レベルに応じて、非常停止させるか、あるいはソフト停止（つまり、ロボットＲへの電力供給を維持したまま、制御プログラムやシーケンサー、論理回路等によってロボットＲを減速させながら停止）させるか等の種々の制御が可能になる。
前記実施例では、画像処理部１０５および音声処理部５６をそれぞれ専用の装置として設けた例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。ロボットコントローラ１０１にパソコンを接続し、パソコンにインストールされた音声認識ソフトや画像認識ソフトを利用するようにしてもよい。この場合、声認証ソフトや顔認証ソフトを組み合わせることにより、操作者Ｐを特定の人に限定して適用することも可能であり、その際に、人工知能（ＡＩ）と組み合わせて操作者Ｐの発声や動作の癖を学習させるようにしてもよい。これにより、誤動作が少なくかつ一層安全なシステムを構築できる。また、人工知能を用いて危険レベルを学習させるようにしてもよく、これにより、危険レベルに応じて、非常停止させるか、あるいはソフト停止（つまり、ロボットＲへの電力供給を維持したまま、制御プログラムやシーケンサー、論理回路等によってロボットＲを減速させながら停止）させるか等の種々の制御が可能になる。
【0055】
〔第６の変形例〕
前記実施例では、ロボットコントローラ１０１に各種機器を接続した例を示したが、ロボットコントローラ１０１の代わりに、またはこれに加えて、PLC（Programmable Logic Controller；プログラマブル・ロジック・コントローラ）を設けるようにしてもよい。
前記実施例では、ロボットコントローラ１０１に各種機器を接続した例を示したが、ロボットコントローラ１０１の代わりに、またはこれに加えて、PLC（Programmable Logic Controller；プログラマブル・ロジック・コントローラ）を設けるようにしてもよい。
【0056】
〔第７の変形例〕
前記実施例中、図７のステップＣ７において、非常停止信号を出力する際には、たとえば、チャンネル数を複数にしてこれらを冗長化するようにしてもよい。この場合、各チャンネルからの信号は論理和回路に入力されており、そのため、少なくともいずれか一の信号が入力されれば、ロボットコントローラ１０１から非常停止信号が出力されるようになっている。このような冗長化は、とくに、非常停止スイッチ２がロボットコントローラ１０１に対して無線接続されているような場合において、接続の確実性を向上できる。
前記実施例中、図７のステップＣ７において、非常停止信号を出力する際には、たとえば、チャンネル数を複数にしてこれらを冗長化するようにしてもよい。この場合、各チャンネルからの信号は論理和回路に入力されており、そのため、少なくともいずれか一の信号が入力されれば、ロボットコントローラ１０１から非常停止信号が出力されるようになっている。このような冗長化は、とくに、非常停止スイッチ２がロボットコントローラ１０１に対して無線接続されているような場合において、接続の確実性を向上できる。
【0057】
〔第８の変形例〕
図８、図９は非常停止スイッチ２の変形例の概略構成を示しており、これらの図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。図８は非常停止スイッチ２の非操作時の状態を示し、図９は非常停止スイッチ２の操作時の状態を示している。
図８、図９は非常停止スイッチ２の変形例の概略構成を示しており、これらの図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。図８は非常停止スイッチ２の非操作時の状態を示し、図９は非常停止スイッチ２の操作時の状態を示している。
【0058】
この例では、接点の構成が前記実施例とは異なっている。図８に示すように、軸部２２の先端には、軸部２２とともに移動する可動接点２３が取り付けられ、ケース２０の内壁面には、固定接点２４が固定されており、固定接点２４は可動接点２３に対向配置されている。また、コイルばね２５の弾性反発力により、可動接点２３が固定接点２４から離れる方向（つまり接点開離方向）に常時付勢されている。
【0059】
この場合においても、ロボットコントローラ１０１からの非常停止信号の受信時には、ソレノイド３が駆動されることにより、非常停止スイッチ２の接点がＯＮからＯＦＦに切り替わるようになっている。
【0060】
〔第９の変形例〕
図１０、図１１は非常停止スイッチ２の別の変形例の概略構成を示しており、これらの図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。図１０は非常停止スイッチ２の非操作時の状態を示し、図１１は非常停止スイッチ２の操作時の状態を示している。
図１０、図１１は非常停止スイッチ２の別の変形例の概略構成を示しており、これらの図において、前記実施例と同一符号は同一または相当部分を示している。図１０は非常停止スイッチ２の非操作時の状態を示し、図１１は非常停止スイッチ２の操作時の状態を示している。
【0061】
この例では、接点の構成は前記第６の変形例と同様であるが、ソレノイド３の位置が前記実施例および前記第６の変形例とは異なっている。図１０に示すように、軸部２２の凸部２２ｂと係合する一方の係合部材２６’の背面には、軸部２２の軸方向と直交する方向に延びる支軸２６ａの一端が取り付けられており、支軸２６ａはばね２７’を挿通して延びている。支軸２６ａの他端には、ソレノイド３が設けられており、支軸２６ａはソレノイド３にスライド可能に支持されている。
【0062】
この場合には、図１０に示す状態において、ロボットコントローラ１０１から非常停止信号を受信することにより、ソレノイド３に電流が供給されると、ソレノイド３に支持された支軸２６ａがソレノイド３側に引き込まれ、それにともなって、係合部材２６’が軸部２２の凸部２２ｂから離れようとする。このとき、軸部２２はばね２５の弾性反発力により図示右側に付勢されているので、軸部２２ｂの各凸部２２ｂは係合部材２６、２６’を乗り越えて図示右側に移動する。その結果、図１１に示すように、可動接点２３が固定接点２４から開離して接点がＯＮからＯＦＦに移行する。
【0063】
この場合においても、非常停止信号の受信時には、ソレノイド３が駆動されることにより、非常停止スイッチ２の接点がＯＮからＯＦＦに切り替わるようになっている。
【0064】
〔第１０の変形例〕
前記実施例では、非常停止スイッチにより操作される装置として、協調ロボットを例にとって説明したが、本発明は、協調ロボット以外の産業用ロボットにも適用可能である。また、ロボットとしては、垂直多関節ロボットに限定されるものではなく、スカラロボットやパラレルリンクロボット等のその他のロボットでもよく、無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）でもよい。さらには、本発明の適用は、ＦＡ（ファクトリーオートメーション）の分野に限らず、たとえばパワーショベル等の特殊車両を含む産業車両や工事車両の分野でもよい。また、前記実施例では、単一のロボットＲを制御する例を示したが、本発明は複数のロボットを制御対象としてもよい。
前記実施例では、非常停止スイッチにより操作される装置として、協調ロボットを例にとって説明したが、本発明は、協調ロボット以外の産業用ロボットにも適用可能である。また、ロボットとしては、垂直多関節ロボットに限定されるものではなく、スカラロボットやパラレルリンクロボット等のその他のロボットでもよく、無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）でもよい。さらには、本発明の適用は、ＦＡ（ファクトリーオートメーション）の分野に限らず、たとえばパワーショベル等の特殊車両を含む産業車両や工事車両の分野でもよい。また、前記実施例では、単一のロボットＲを制御する例を示したが、本発明は複数のロボットを制御対象としてもよい。
【0065】
〔第１１の変形例〕
前記実施例では、操作スイッチとして、非常停止スイッチを例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、一旦停止等のその他の停止スイッチでもよい。また、速度切り替えによる速度制御等を行うセレクタスイッチやレバースイッチ、カムスイッチ、フットスイッチ等の離散値を扱うスイッチに限らず、ボリュームのような連続値を扱うポテンショメータ（可変抵抗、可変容量等）等でもよい。
前記実施例では、操作スイッチとして、非常停止スイッチを例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、一旦停止等のその他の停止スイッチでもよい。また、速度切り替えによる速度制御等を行うセレクタスイッチやレバースイッチ、カムスイッチ、フットスイッチ等の離散値を扱うスイッチに限らず、ボリュームのような連続値を扱うポテンショメータ（可変抵抗、可変容量等）等でもよい。
【0066】
〔その他の変形例〕
上述した実施例および各変形例はあらゆる点で本発明の単なる例示としてのみみなされるべきものであって、限定的なものではない。本発明が関連する分野の当業者は、本明細書中に明示の記載はなくても、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施例を構築し得る。
上述した実施例および各変形例はあらゆる点で本発明の単なる例示としてのみみなされるべきものであって、限定的なものではない。本発明が関連する分野の当業者は、本明細書中に明示の記載はなくても、上述の教示内容を考慮するとき、本発明の精神および本質的な特徴部分から外れることなく、本発明の原理を採用する種々の変形例やその他の実施例を構築し得る。
【0067】
〔他の適用例〕
前記実施例および前記各変形例では、本発明が適用される分野として、製造業や建設、土木の分野を例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、本発明は、飲食業界や食品業界、医療、流通の分野にも同様に適用できる。これらの分野においても、協調ロボットやその他のロボットが用いられることがあるからである。
前記実施例および前記各変形例では、本発明が適用される分野として、製造業や建設、土木の分野を例にとって説明したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、本発明は、飲食業界や食品業界、医療、流通の分野にも同様に適用できる。これらの分野においても、協調ロボットやその他のロボットが用いられることがあるからである。
【産業上の利用可能性】
【0068】
本発明は、操作者により手操作可能な操作スイッチを備えた操作支援システムおよび操作支援機能付き操作スイッチユニットに有用である。
【符号の説明】
【0069】
１： 操作支援システム
２： 非常停止スイッチ（操作スイッチ）／非常停止スイッチユニット（操作支援機能付き操作スイッチユニット）
３： 電磁ソレノイド（作動部）
５５： マイク（検知部）
１０４： カメラ（検知部）
Ｒ： ロボット（装置）
Ｐ： 作業者（操作者）
２： 非常停止スイッチ（操作スイッチ）／非常停止スイッチユニット（操作支援機能付き操作スイッチユニット）
３： 電磁ソレノイド（作動部）
５５： マイク（検知部）
１０４： カメラ（検知部）
Ｒ： ロボット（装置）
Ｐ： 作業者（操作者）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0070】
【文献】特開２０１９－１０２８３８号公報（段落［００２８］、［００３２］および図１０）
【文献】特開昭５７－７５７９４号公報（第１図、第２図）
【文献】特開２００４－３５１５３３号公報（段落［００１５］、図２）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図7A】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】