特許 7613310 ロボット監視システム

(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】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】ロボット監視システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20250107BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021127140

(22)【出願日】2021-08-03

(65)【公開番号】P2023022375

(43)【公開日】2023-02-15

【審査請求日】2023-10-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 駿

【審査官】臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－０１１７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２５９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１３９９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０１６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３８４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９９１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２８８６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２６２９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２７３６９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１５６２８８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ ９／１６－１９／０６

Ｇ０６Ｔ ７／６０

Ｈ０２Ｐ ３／０４－２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リンクを回転可能に連結する関節と、前記リンクの回転を制御するロボット制御部と、前記リンクの回転を制動するための制動機構とを有するロボットのロボット監視システムであって、
前記制動機構が作動している状態の前記ロボットを撮像する複数の撮像部と、
前記複数の撮像部のそれぞれにより撮像された画像データを用いて、前記関節の角度を推定する推定部と、
前記推定部により推定された推定角度に基づいて、予め定められた角度範囲を超えて前記リンクが回転したか否かを判定する判定部と、
前記制動機構が作動して前記リンクの回転の制動が開始された開始時点の前記画像データを用いて前記推定部により推定された前記推定角度を基準角度とし、前記基準角度を中心とした予め定められた範囲を前記角度範囲に設定する設定部と、
前記制動機構が作動された後に前記判定部が前記角度範囲内でないと判定した場合、前記ロボット制御部に前記リンクの位置を目標制動位置に変位させるための変位信号を出力する第２出力部と、を備える、ロボット監視システム。

【請求項2】

請求項１に記載のロボット監視システムであって、
前記目標制動位置は、前記制動機構の作動が開始された時点の初期制動位置である、ロボット監視システム。

【請求項3】

請求項１に記載のロボット監視システムであって、
前記目標制動位置は、前記制動機構の作動が開始された時点の初期制動位置とは異なる、予め設定された標準位置である、ロボット監視システム。

【請求項4】

請求項１から３の何れか一項に記載のロボット監視システムであって、さらに、
前記判定部が前記角度範囲内でないと判定した場合、報知装置に前記リンクが変位したことを報知させるための報知信号を出力する第１出力部を備える、ロボット監視システム。

【請求項5】

請求項１から４の何れか一項に記載のロボット監視システムであって、さらに、
前記関節と前記リンクとにより構成された骨格モデルを記憶する記憶部を備え、
前記推定部は、前記画像データから前記関節の位置を推定し、推定した前記関節の位置と、前記骨格モデルとを用いて前記角度を推定する、ロボット監視システム。

【請求項6】

請求項１から５の何れか一項に記載のロボット監視システムであって、
前記ロボットは、前記関節を複数備え、
前記判定部は、前記複数の関節の各々について前記推定角度が前記角度範囲内であるか否かを判定する、ロボット監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボット監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、産業用ロボットにおいて、関節により連結されたリンクと、リンクを回転させるための駆動装置と、リンクの回転を制動するための制動機構とを備える構成が知られている（例えば、特許文献１）。ロボットの電源が投入されていない期間では、制動機構によりリンクの回転は制動され、リンクの位置は目標制動位置に保持される。制動機構には、種々の態様があり、例えば、特許文献１に記載のブレーキ装置では、駆動装置に含まれる歯車と噛合可能なブレーキ部材を歯車に噛合させることにより、リンクの回転を制動している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－０６４８０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

制動機構は、種々の態様に拘わらず、制動機構の構成部品の劣化により、制動性能が低下する場合がある。この場合、制動機構を駆動してリンクが制動された場合において、リンクの位置が目標制動位置から変位するおそれがある。リンクの位置が目標制動位置から変位すると次のような問題がある。例えば、ロボットの電源が投入されていない期間などに、作業者によりロボットのメンテナンスが行われる場合がある。この場合、作業者は、リンクが目標制動位置に維持されていることを前提として、メンテナンス作業を行うため、リンクの位置が目標制動位置から変位すると、作業性が低下するおそれがある。また、作業者がいない間に、リンクの変位が生じると、対応が遅れることで変位が進み、リンクがロボットの設置面と干渉するおそれがある。そこで、制動機構が作動している期間に、リンクが目標制動位置から変位しているか否かを判定するシステムが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
本開示の一形態によれば、ロボット監視システムが提供される。このロボット監視システムは、リンクを回転可能に連結する関節と、前記リンクの回転を制御するロボット制御部と、前記リンクの回転を制動するための制動機構とを有するロボットのロボット監視システムであって、前記制動機構が作動している状態の前記ロボットを撮像する複数の撮像部と、前記複数の撮像部のそれぞれにより撮像された画像データを用いて、前記関節の角度を推定する推定部と、前記推定部により推定された推定角度に基づいて、予め定められた角度範囲を超えて前記リンクが回転したか否かを判定する判定部と、前記制動機構が作動して前記リンクの回転の制動が開始された開始時点の前記画像データを用いて前記推定部により推定された前記推定角度を基準角度とし、前記基準角度を中心とした予め定められた範囲を前記角度範囲に設定する設定部と、前記制動機構が作動された後に、前記判定部が前記角度範囲内でないと判定した場合、前記ロボット制御部に前記リンクの位置を目標制動位置に変位させるための変位信号を出力する第２出力部と、を備える。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、ロボット監視システムが提供される。このロボット監視システムは、リンクを回転可能に連結する関節と、前記リンクの回転を制御するロボット制御部と、前記リンクの回転を制動するための制動機構とを有するロボットのロボット監視システムであって、前記制動機構が作動している状態の前記ロボットを撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像された画像データを用いて、前記関節の角度を推定する推定部と、前記推定部により推定された推定角度に基づいて、予め定められた角度範囲を超えて前記リンクが回転したか否かを判定する判定部と、を備える。この形態によれば、制動機構が作動している期間に、制動機構が作動している状態のロボットを撮像部によって撮像することで、ロボットのリンクが目標制動位置から変位しているか否かを判定することができる。
（２）上記形態のロボット監視システムにおいて、さらに、前記判定部が前記角度範囲内でないと判定した場合、報知装置に前記リンクが変位したことを報知させるための報知信号を出力する第１出力部を備えてもよい。この形態によれば、リンクの変位が生じた場合に、報知装置に変位を報知させることができる。これにより、作業者は、リンクの変位を知ることができる。
（３）上記形態のロボット監視システムにおいて、さらに、前記判定部が前記角度範囲内でないと判定した場合、前記ロボット制御部に前記リンクの位置を目標制動位置に変位させるための変位信号を出力する第２出力部を備えてもよい。この形態によれば、リンクの変位が生じた場合に、リンクを目標制動位置に変位させることができる。これにより、作業者がロボットの近くにいない場合であっても、人の手を介さずに、ロボットのリンク位置を目標制動位置に復帰させることができる。
（４）上記形態のロボット監視システムにおいて、前記関節と前記リンクとにより構成された骨格モデルを記憶する記憶部を備え、前記推定部は、前記画像データから推定し、推定した前記関節の位置と、前記骨格モデルとを用いて前記角度を推定してもよい。この形態によれば、骨格モデルを用いて、関節の角度を精度良く推定することができる。
（５）上記形態のロボット監視システムにおいて、さらに、前記制動機構が作動して前記リンクの回転の制動が開始された開始時点の前記画像データを用いて、前記推定部により推定された前記推定角度を基準角度とし、前記基準角度を中心とした予め定められた範囲を前記角度範囲に設定する設定部を備えてもよい。この形態によれば、開始時点におけるリンクの位置に対する変位を監視することができる。
（６）上記形態のロボット監視システムにおいて、前記ロボットは、前記関節を複数備え、前記判定部は、前記複数の関節の各々について前記推定角度が前記角度範囲内であるか否かを判定してもよい。この形態によれば、ロボットが複数の関節を備える場合に、少なくとも一つの関節における変位を判定することができる。
本開示は、ロボット監視システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、ロボット監視方法、ロボット監視システムの制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】監視システムの構成を示す模式図である。

【図2】アームの構成を示すブロック図である。

【図3】骨格モデルを説明する図である。

【図4】監視処理のフローチャートである。

【図5】判定に用いられる角度範囲を説明する図である。

【図6】第２実施形態に係る監視システムの構成を示す模式図である。

【図7】第２実施形態に係る監視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】

【0008】

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．監視システムの構成：
図１は、ロボット２００を監視するロボット監視システム１００の構成を示す模式図である。図２は、アーム２１０の構成を示すブロック図である。ロボット２００は、６軸の垂直多関節型の産業用ロボットである。ロボット２００は、ワークに対して、溶接や塗装などの作業を行う。

【0009】

ロボット２００は、アーム２１０と、ロボット制御部２２０とを備える。アーム２１０は、基台２５０と、第１リンクＬ１～第５リンクＬ５と、エンドエフェクタ２５６とを有する。基台２５０は、ロボット２００の設置面に固定されている。第１リンクＬ１と、第２リンクＬ２と、第３リンクＬ３と、第４リンクＬ４と、第５リンクＬ５と、エンドエフェクタ２５６とは、この順に直列に接続されている。

【0010】

基台２５０と第１リンクＬ１とは第１関節Ｊ１にて回転可能に連結されている。第１リンクＬ１は、第１関節Ｊ１の第１軸ＣＡ１を支点として、基台２５０と第１リンクＬ１とのなす角度が変化するように回転する。第１リンクＬ１と第２リンクＬ２とは第２関節Ｊ２にて回転可能に連結されている。第２リンクＬ２は、第２関節Ｊ２の第２軸ＣＡ２を支点として、第１リンクＬ１と第２リンクＬ２とのなす角度が変化するように回転する。なお、第１リンクＬ１と第２リンクＬ２とのなす角度を第２関節Ｊ２の角度とも呼ぶ。第２関節Ｊ２の角度は、第１リンクＬ１の両端の関節Ｊである第１関節Ｊ１と第２関節Ｊ２とを結ぶ直線と、第２リンクＬ２の両端の関節Ｊである第２関節Ｊ２と第３関節Ｊ３とを結ぶ直線とのなす角である。以下に説明する第３関節Ｊ３～第５関節Ｊ５の角度についても、同様に定義される。第２リンクＬ２と第３リンクＬ３とは第３関節Ｊ３にて回転可能に連結されている。第３リンクＬ３は、第３関節Ｊ３の第３軸ＣＡ３を支点として、第２リンクＬ２と第３リンクＬ３とのなす角度、すなわち第３関節Ｊ３の角度が変化するように回転する。第３リンクＬ３と第４リンクＬ４とは第４関節Ｊ４にて回転可能に連結されている。第４関節Ｊ４は、第４リンクＬ４の延びる方向と平行である第４軸ＣＡ４を有する。第４リンクＬ４は、第４軸ＣＡ４を中心軸として回転する。第４リンクＬ４と第５リンクＬ５とは第５関節Ｊ５にて回転可能に連結されている。第５リンクＬ５は、第５関節Ｊ５の第５軸ＣＡ５を支点として、第４リンクＬ４と第５リンクＬ５とのなす角度、すなわち第５関節Ｊ５の角度が変化するように回転する。第５リンクＬ５とエンドエフェクタ２５６とは第６関節Ｊ６にて回転可能に連結されている。第６関節Ｊ６は、第５リンクＬ５の延びる方向と平行である第６軸ＣＡ６を有する。エンドエフェクタ２５６は、第６関節Ｊ６の第６軸ＣＡ６を中心軸として回転する。エンドエフェクタ２５６は、例えば、溶接ガンや塗装用ガンである。第１リンクＬ１～第５リンクＬ５を総称してリンクＬとも呼ぶ。第１関節Ｊ１～第５関節Ｊ５を総称して、関節Ｊとも呼ぶ。

【0011】

ロボット制御部２２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを備えるコンピュータとして構成されており、アーム２１０と通信可能に接続されている。ロボット制御部２２０は、アーム２１０を制御する。具体的には、ロボット制御部２２０は、アーム２１０の電源のオン・オフの制御と、リンクＬの回転の制御と、後述する制動機構２４０の制御とを行う。

【0012】

図２に示すように、各関節Ｊは、モータ２３０と、制動機構２４０とを有する。各リンクＬは、接続されているモータ２３０の駆動力により回転される。モータ２３０は、ステータ２３１とロータ２３２とを有する電磁モータである。

【0013】

制動機構２４０は、無励磁作動形の制動機構である。制動機構２４０は、摩擦板２４１と、バネ２４２と、電磁石２４３とを有する。摩擦板２４１は、ロータ２３２の軸方向において、ロータ２３２を挟んで、モータ２３０に固定された図示しない固定板と対向して設けられている。バネ２４２は、ロータ２３２の軸方向において、摩擦板２４１を固定板に向かって付勢するように取り付けられている。ロボット制御部２２０により、制動を命じられていない場合には、電磁石２４３が通電状態にされることにより、摩擦板２４１は、バネ２４２の付勢力に抗して、電磁石２４３に電磁吸引される。これにより、ロータ２３２は、自由に回転することができる。対して、ロボット制御部２２０により、制動を命じられた場合には、電磁石２４３が非通電状態にされることにより、電磁石２４３による摩擦板２４１の電磁吸引が解除される。これにより、バネ２４２の付勢力により、摩擦板２４１は、ロータ２３２に押し付けられる。このため、ロータ２３２の回転が制限されるともに、ロータ２３２が制動位置に保持される。

【0014】

図１に示すように、ロボット監視システム１００は、撮像部としてのカメラ１０と、情報処理装置２０とを備える。カメラ１０は、イメージセンサを有し、アーム２１０の全体を撮像可能に設置されている。カメラ１０は、制動機構２４０が作動している状態のロボット２００を撮像する。ここで、制動機構２４０が作動している状態とは、制動機構２４０がロータ２３２の回転を制動している状態を指す。情報処理装置２０は、ＣＰＵ３０と、記憶部４０とを備える。記憶部４０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリで実現される。ＣＰＵ３０は、記憶部４０に記憶されているプログラムを実行することにより、設定部３１と、推定部３２と、判定部３３と、第１出力部３４として機能する。記憶部４０には、骨格モデル４１と、監視処理プログラム４２とが記憶されている。

【0015】

推定部３２は、カメラ１０により撮像されたロボット２００の画像データを用いて、関節Ｊの角度を推定する。判定部３３は、推定部３２により推定された角度である推定角度に基づいて、予め定められた角度範囲を超えてリンクＬが回転したか否かを判定する。第１出力部３４は、判定部３３が角度範囲内でないと判定した場合、報知信号Ｓｉｇａを出力する。設定部３１は、判定部３３が判定に用いる角度範囲を設定する。具体的には、設定部３１は、制動機構２４０が作動してリンクＬの回転の制動が開始された開始時点の画像データを用いて推定部３２により推定された推定角度を基準角度θＩｎとする。そして、設定部３１は、基準角度θＩｎを中心とした予め定められた範囲を角度範囲に設定する。

【0016】

情報処理装置２０には、報知装置としてのモニター３００が通信可能に接続されている。モニター３００は、表示画面３０１を有する。そして、情報処理装置２０から送信される情報を表示画面３０１に表示する。

【0017】

上記のように、本実施形態における制動機構２４０は、電磁石２４３が非通電の時、制動機構２４０は作動する。ロボット２００の作業中においては、制動機構２４０が作動している期間であっても、アーム２１０の電源はオン状態である。対して、生産ラインが中断している期間や、生産終了後の次の生産までの期間や、非常時の非常停止時の期間などでは、ロボット２００での作業は行われないため、アーム２１０の電源は、オフされる。具体的な手順は、制動機構２４０を作動させるため、電磁石２４３が非通電にされた後、アーム２１０の電源はオフされる。アーム２１０の電源はオフされている状態であっても、制動機構２４０は作動しているため、アーム２１０は、初期制動位置である目標制動位置に保持される。しかし、制動機構２４０は、例えばバネ２４２の劣化により、制動機能は低下し、関節Ｊが目標制動位置から変位する、いわゆる滑りが発生する場合がある。この場合、アーム２１０は、目標制動位置を保持できず、典型的には、自重により設置面に向かって垂れ下がってしまい、設置面と干渉する場合がある。また、アーム２１０の電源がオフされている場合に、作業者によりロボット２００のメンテナンスが行われる場合がある。この場合、作業者は、リンクＬが目標制動位置に保持されていることを前提として、メンテナンスなどの作業を行うため、リンクＬの位置が目標制動位置から変位すると、作業性が低下するおそれがある。そこで、発明者らは、アーム２１０の電源オフの期間において、リンクＬの変位を監視するロボット監視システム１００を考案した。これにより、アーム２１０の電源オフの期間にも、ロボット２００のアーム２１０の変位を監視することができる。なお、アーム２１０の電源オフの期間とは、アーム２１０の有する関節Ｊのすべてについて、制動機構２４０が作動されている状態を意味している。他の実施形態にて後述するように、アーム２１０の電源オンの期間に、後述する監視処理が実行されてもよい。この場合、制動機構２４０が作動されている一部の関節Ｊについて、目標制動位置から変位が生じているか否かを判定することができる。

【0018】

ロボット監視システム１００は、骨格モデル４１を用いて、関節Ｊの変位を推定する。図３は、骨格モデル４１を説明する図である。骨格モデル４１は、トラッキングポイントＴＰと、２つのトラッキングポイントＴＰ間を結ぶ直線であるモデルリンクＭＬとにより構成されている。本実施形態では、骨格モデル４１は、５つのトラッキングポイントＴＰと、４つのモデルリンクＭＬにより構成されている。具体的には、連結している２つのリンクＬのなす角度が変化する関節Ｊである、第１関節Ｊ１、第２関節Ｊ２、第３関節Ｊ３、第５関節Ｊ５と、末端の関節Ｊである第６関節Ｊ６とが、それぞれ、第１トラッキングポイントＴＰ１～第５トラッキングポイントＴＰ５のそれぞれに割り当てられている。ここで、図１に示す第４関節Ｊ４については、連結している第３リンクＬ３と第４リンクＬ４とのなす角度は変化せず、互いの位置関係は変化しないため、トラッキングポイントＴＰには設定されていない。骨格モデル４１は、トラッキングポイントＴＰの３次元の位置情報と、トラッキングポイントＴＰに連結される２つのモデルリンクＭＬのなす角度であるトラッキングポイントＴＰのモデル角度θＭｎなどで表されるデータ群である。なお、モデル角度θＭｎの「ｎ」は、トラッキングポイントＴＰの番号を示す。骨格モデル４１は、モーションキャプチャー技術を用いて予め作成され記憶部４０に記憶されている。骨格モデル４１を用いることにより、２次元の関節Ｊの位置情報を用いて、３次元における関節Ｊの位置を推定することができる。

【0019】

Ａ２．監視処理
図４は、監視処理のフローチャートである。図５は、監視処理に用いられる角度範囲を説明する図である。監視処理は、ＣＰＵ３０が監視処理プログラム４２を実行することにより行われる。作業者は、アーム２１０の電源をオフした後、例えば、ロボット監視システム１００が備える監視処理の開始を受け付けるための開始スイッチをオンする。ＣＰＵ３０は、開始スイッチを介して、開始指示を受け付けると、監視処理を開始する。本実施形態では、６つの関節Ｊのうち、第２関節Ｊ２と、第３関節Ｊ３と、第５関節Ｊ５とについて監視が行われる場合を例示して説明する。

【0020】

まず、ＣＰＵ３０は、カメラ１０にロボット２００のアーム２１０を撮像させる（ステップＳ１０）。撮像された画像データは、情報処理装置２０に送信される。送信された画像データを用いて、推定部３２により、各関節Ｊの画像における位置が推定される（ステップＳ１２）。具体的には、推定部３２により、画像データが二値化され、画像処理により、アーム２１０の輪郭を示す画像のエッジが検出される。その後、検出されたエッジのデータを入力として、ＡＩ（artificial intelligence）を用いて、画像における関節Ｊの位置が推定される。

【0021】

推定部３２により、関節Ｊの各々の推定角度θｎが算出される（ステップＳ１４）。ここで、推定角度θｎの「ｎ」とは、関節Ｊの番号を示し、例えば、推定角度θ２とは、第２関節Ｊ２の推定角度を示す。後述する、基準角度θＩｎについても同様である。上記のように、関節Ｊの角度とは、関節Ｊに連結されている２つのリンクＬのそれぞれについて、リンクＬの両端の２つの関節Ｊを結ぶ直線を描き、描かれた２本の直線のなす角度である。ただし、本実施形態では、図１に示すように、第３関節Ｊ３については、骨格モデル４１に適合させるため、第２リンクＬ２と第３リンクＬ３とのなす角度に代えて、第２関節Ｊ２と第３関節Ｊ３とを結ぶ直線と、第３関節Ｊ３と第５関節Ｊ５とを結ぶ直線とのなす角度が推定角度θ３と定義されている。第５関節Ｊ５についても同様に、第３関節Ｊ３と第５関節Ｊ５とを結ぶ直線と、第５関節Ｊ５と第６関節Ｊ６とを結ぶ直線とのなす角度が推定角度θ５と定義されている。図４のステップＳ１４において、具体的には、画像における関節Ｊの推定位置と、骨格モデル４１のトラッキングポイントＴＰの位置情報とを用いて、３次元の関節Ｊの位置が推定される。その後、推定部３２により、ＡＩを用いて、関節Ｊを結ぶリンクＬの３次元における記述情報が生成され、推定角度θｎが算出される。

【0022】

設定部３１により、推定部３２により算出された推定角度θｎを基準角度θＩｎとする角度範囲が設定される（ステップＳ１６）。ここで、角度範囲とは、図５に示すように、基準角度θＩｎから許容角度θａを減じた角度を最小角度とし、基準角度θＩｎに許容角度θａを加えた角度を最大角度とする範囲である。図５に示す第２関節Ｊ２、第３関節Ｊ３、および第５関節Ｊ５は、開始時点の画像データにより推定された関節Ｊの位置を示している。本実施形態では、監視処理が開始された開始時点の制動位置を基準として、角度範囲が決定される。

【0023】

図４に示すように、ＣＰＵ３０により、停止指示を受け付けたか否かが判断される（ステップＳ１８）。作業者は、監視処理を終了する場合、ロボット監視システム１００が備える監視処理の終了を受け付けるための図示しない終了スイッチをオンする。ＣＰＵ３０は、終了スイッチを介して、終了指示を受け付けると、停止指示を受け付けたと判断する。ＣＰＵ３０は、停止指示を受け付けたと判断すると（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、本処理ルーチンを終了する。ＣＰＵ３０は、停止指示を受け付けていないと判断すると（ステップＳ１８：ＮＯ）、カメラ１０にロボット２００のアーム２１０を撮像させる（ステップＳ２０）。ステップＳ１２と同様に、各関節Ｊの画像における位置が推定される（ステップＳ２２）。ステップＳ１４と同様に、推定部３２により、関節Ｊの各々の推定角度θｎが算出される（ステップＳ２４）。

【0024】

判定部３３は、第２関節Ｊ２の推定角度θ２に基づき、角度範囲を超えて第２リンクＬ２が回転しているか否かを判定する（ステップＳ２６）。判定部３３は、推定角度θ２が角度範囲内である場合には、角度範囲を超えて第２リンクＬ２が回転していないと判定する。一方、判定部３３は、推定角度θ２が角度範囲内でない場合には、角度範囲を超えて第２リンクＬ２が回転していると判定する。具体的には、判定部３３は、推定角度θ２が、基準角度θＩ２から許容角度θａを減じた角度より大きく、基準角度θＩ２に許容角度θａを加えた角度より小さいか否かを判断する。判定部３３は、角度範囲を超えて第２リンクＬ２が回転している、すなわち、推定角度θ２が、基準角度θＩ２から許容角度θａを減じた角度以下である、または、基準角度θＩ２に許容角度θａを加えた角度以上であると判断すると（ステップＳ２６：ＮＯ）、ステップＳ３２へ移行する。角度範囲を超えて第２リンクＬ２が回転しており、第２関節Ｊ２に滑りが発生しているためである。対して、判定部３３は、角度範囲を超えて第２リンクＬ２が回転していない、すなわち、推定角度θ２が、基準角度θＩ２から許容角度θａを減じた角度より大きく、基準角度θＩ２に許容角度θａを加えた角度より小さいと判断すると（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、ステップＳ２８へ移行する。第２関節Ｊ２に、滑りが発生しておらず、次に、第３関節Ｊ３について判定するためである。

【0025】

判定部３３は、第３関節Ｊ３の推定角度θ３に基づき、角度範囲を超えて第３リンクＬ３が回転しているか否かを判定する（ステップＳ２８）。具体的には、判定部３３は、推定角度θ３が、基準角度θＩ３から許容角度θａを減じた角度より大きく、基準角度θＩ３に許容角度θａを加えた角度より小さいか否かを判断する。判定部３３は、推定角度θ３が角度範囲内でないと判断すると（ステップＳ２８：ＮＯ）、第３関節Ｊ３に滑りが発生していると推定できるためステップＳ３２へ移行する。対して、判定部３３は、推定角度θ３が、角度範囲内であると判断すると（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、第３関節Ｊ３に滑りが発生していないと推定できるため、ステップＳ３０へ移行する。

【0026】

判定部３３は、第５関節Ｊ５の推定角度θ５に基づき、角度範囲を超えて第５リンクＬ５が回転しているか否かを判定する（ステップＳ３０）。具体的には、判定部３３は、推定角度θ５が、基準角度θＩ５から許容角度θａを減じた角度より大きく、基準角度θＩ５に許容角度θａを加えた角度より小さいか否かを判断する。判定部３３は、推定角度θ５が、角度範囲内でないと判断すると（ステップＳ３０：ＮＯ）、第５関節Ｊ５に滑りが発生していると推定できるため、ステップＳ３２へ移行する。対して、判定部３３は、推定角度θ５が、角度範囲内であると判断すると（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、第５関節Ｊ５に滑りが発生していないと推定できるため、予め定められた時間の経過後、ステップＳ１８へ移行する。これにより、継続して、ロボット２００のアーム２１０の変位を監視することができる。予め定められた時間は、例えば数分程度である。

【0027】

ステップＳ３２では、第１出力部３４により、モニター３００へ報知信号Ｓｉｇａが出力される（ステップＳ３２）。報知信号Ｓｉｇａは、モニター３００にリンクＬの変位を報知させるための信号であり、例えば、第３関節Ｊ３の推定角度θ３が、角度範囲内でないと判定された場合には、関節Ｊの番号を特定する情報を含む「３軸滑り発生」などの表示メッセージの情報が含まれている。モニター３００は、報知信号Ｓｉｇａを受信すると、含まれる表示メッセージを表示画面３０１に表示する。これにより、作業者は、リンクＬが目標制動位置から変位したことを知ることができる。ステップＳ３２の実行後、本処理ルーチンは終了する。

【0028】

上記、説明した第１実施形態によれば、ロボット監視システム１００は、カメラ１０と、推定部３２と、判定部３３と、第１出力部３４とを備える。これにより、制動機構２４０が作動している状態のロボット２００を撮像することで、ロボット２００のリンクＬが目標制動位置から変位しているか否かを判定することができる。

【0029】

第１出力部３４は、推定角度θｎに基づいて、角度範囲を超えてリンクＬが回転したと判定部３３が判定した場合、モニター３００にリンクＬの変位を報知させるための報知信号Ｓｉｇａを出力する。これにより、リンクＬの変位が生じた場合に、モニター３００に変位を報知させることができる。これにより、作業者は、リンクＬの変位を知ることができる。

【0030】

記憶部４０には、予め骨格モデル４１を記憶されている。そして、推定部３２は、画像データから推定した関節Ｊの位置と、骨格モデル４１とを用いて関節Ｊの角度を推定する。これにより、骨格モデル４１を用いて、関節Ｊの角度を精度良く推定することができる。

【0031】

設定部３１は、制動機構２４０が作動してリンクＬの回転の制動が開始された開始時点の画像データを用いて、推定部３２により推定された推定角度θｎを基準角度θＩｎとし、基準角度θＩｎを中心とした予め定められた範囲を角度範囲に設定する。これにより、開始時点におけるリンクＬの位置に対する変位を判定することができる。

【0032】

判定部３３は、複数の関節Ｊの各々について判定する。これにより、ロボット２００が複数の関節Ｊを備える場合に、少なくとも一つの関節Ｊにおける変位を判定することができる。

【0033】

Ｂ．第２実施形態
図６は、第２実施形態に係るロボット監視システム１００の構成を示す模式図である。第２実施形態では、ロボット制御部２２０と、情報処理装置２０とが通信可能に接続されている点と、ＣＰＵ３０は、第１出力部３４に代えて第２出力部３５を備える点が、第１実施形態と異なる。第１実施形態と同じ構成には、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。第２出力部３５は、判定部３３が角度範囲を超えてリンクＬが回転していると判定した場合、ロボット制御部２２０にリンクＬの位置を目標制動位置に変位させるための変位信号Ｓｉｇｂを出力する。第２実施形態に係る監視処理について、第１実施形態と同様に、本実施形態では、６つの関節Ｊのうち、第２関節Ｊ２と、第３関節Ｊ３と、第５関節Ｊ５とについて監視が行われる場合を例示して説明する。

【0034】

図７は、第２実施形態に係る監視処理のフローチャートである。本実施形態に係る監視処理は、例えば、作業員が不在となる夜間に実行される。作業員がいない間に、リンクＬの変位が生じると、対応が遅れ変位が進み、リンクＬが設置面や他の設備と干渉するおそれがある。そこで、本実施形態では、予め定められた角度範囲を用いて判定する。アーム２１０の動作は、ロボット２００の作業内容に応じて予め定められたプログラムに従って動作する。そこで、本実施形態では、予めプログラムされている動作におけるリンクＬの動作範囲が角度範囲に設定されている。例えば、第２関節Ｊ２の予めプログラムされている動作における関節角度の動作範囲が、４０度より大きく１００度より小さい範囲であった場合、４０度より大きく１００度より小さい範囲が第２関節Ｊ２の角度範囲に設定される。これにより、初期制動位置に拘わらず、リンクＬの変位を判定できると共に、上記干渉を避けることができる。角度範囲は、予め定められており、記憶部４０に記憶されている。

【0035】

図７では、第１実施形態に係る処理ステップと同じ内容の処理ステップには、同一の符号を付し、詳細な説明は、省略する。監視処理が開始されると、ＣＰＵ３０により、停止指示を受け付けたか否かが判断される（ステップＳ１８）。ＣＰＵ３０は、停止指示を受け付けたと判断すると（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、本処理ルーチンは終了する。ＣＰＵ３０は、停止指示を受け付けていないと判断すると（ステップＳ１８：ＮＯ）、カメラ１０にロボット２００のアーム２１０を撮像させる（ステップＳ２０）。推定部３２により、各関節Ｊの画像における位置が推定される（ステップＳ２２）。推定部３２により、関節Ｊの各々の推定角度θｎが算出される（ステップＳ２４）。

【0036】

判定部３３は、第２関節Ｊ２の推定角度θ２に基づいて、角度範囲を超えて第２リンクＬ２が回転したか否かを判定する（ステップＳ４０）。具体的には、判定部３３は、推定角度θ２が、角度範囲の最小角度θＭＩＮ２より大きく、角度範囲の最大角度θＭＡＸ２より小さいか否かを判断する。判定部３３は、角度範囲を超えて第２リンクＬ２が回転している、すなわち角度範囲の最小角度θＭＩＮ２以下である、または、角度範囲の最大角度θＭＡＸ２以上であると判断すると（ステップＳ４０：ＮＯ）、ステップＳ４６へ移行する。対して、判定部３３は、推定角度θ２が、角度範囲を超えて第２リンクＬ２が回転していない、すなわち、推定角度θ２が、角度範囲の最小角度θＭＩＮ２より大きく、角度範囲の最大角度θＭＡＸ２より小さいと判断すると（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、ステップＳ４２へ移行する。

【0037】

判定部３３は、第３関節Ｊ３の推定角度θ３に基づいて、第３関節Ｊ３の角度範囲を超えて第３リンクＬ３が回転したか否かを判定する（ステップＳ４２）。具体的には、判定部３３は、推定角度θ３が、角度範囲の最小角度θＭＩＮ３より大きく、角度範囲の最大角度θＭＡＸ３より小さいか否かを判断する。判定部３３は、推定角度θ３が、角度範囲内でないと判断すると（ステップＳ４２：ＮＯ）、ステップＳ４６へ移行する。対して、判定部３３は、推定角度θ３が、角度範囲内であると判断すると（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、ステップＳ４４へ移行する。判定部３３は、第５関節Ｊ５の推定角度θ５に基づいて、第５関節Ｊ５の角度範囲を超えて第５リンクＬ５が回転したか否かを判定する（ステップＳ４４）。具体的には、判定部３３は、推定角度θ５が、角度範囲の最小角度θＭＩＮ５より大きく、角度範囲の最大角度θＭＡＸ５より小さいか否かを判断する。判定部３３は、推定角度θ５が、角度範囲内でないと判断すると（ステップＳ４４：ＮＯ）、ステップＳ４６へ移行する。対して、判定部３３は、推定角度θ５が、角度範囲内であると判断すると（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、予め定められた時間の経過後、ステップＳ１８へ移行する。

【0038】

ステップＳ４６では、第２出力部３５により、ロボット制御部２２０へ変位信号Ｓｉｇｂが出力される。変位信号Ｓｉｇｂは、リンクＬの位置を目標制動位置に変位させるための信号である。ここで、目標制動位置とは、アーム２１０による作業が停止された後、アーム２１０の電源がオフされる前の各関節Ｊの初期制動位置である。ロボット制御部２２０は、アーム２１０による作業を停止させた後、各関節Ｊの角度を記憶する。その後、アーム２１０の電源はオフされる。そして、変位信号Ｓｉｇｂを受信すると、アーム２１０の電源をオンし、各関節Ｊの角度が記憶していた角度となるように、アーム２１０を制御する。これにより、ロボット２００の近くに作業者がいない場合でも、アーム２１０の大幅な変位を避けることができ、設置面などとの干渉を避けることができる。アーム２１０のリンクＬの位置を目標制動位置に復帰させることができる。ステップＳ４６の実行後、本処理ルーチンは終了する。

【0039】

以上説明した第２実施形態によれば、第２出力部３５は、ステップＳ４６において、ロボット制御部２２０に変位信号Ｓｉｇｂ信号を出力する。これにより、リンクＬの変位が生じた場合に、ロボット２００のアーム２１０を目標制動位置に変位させることができる。これにより、作業者がロボットの近くにいない場合であっても、人の手を介さずに、アーム２１０のリンクＬの位置を目標制動位置に復帰させることができる。

【0040】

Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ１）上記実施形態では、制動機構２４０は、電磁式である。制動機構２４０は、電磁式に限られず、機械式でもよい。ロボット監視システム１００は、ロボット２００と別体であるため、制動機構２４０の種類に拘わらず、電源が投入されていないアーム２１０を監視することができる。また、上記実施形態では、ロボット２００は、６軸の垂直多関節型の産業用ロボットであるが、他の形態のロボットにも適用することができる。

【0041】

（Ｃ２）上記実施形態では、ロボット監視システム１００は、カメラ１０を一台備える。他の構成として、アーム２１０の大きさ、可動範囲に応じて、カメラ１０を複数台備えてもよい。この場合、複数のカメラ１０各々の撮像範囲を互いに異なる範囲にとなるように、かつ、互いの撮像範囲の一部が重複する範囲となるようにカメラ１０を設置するとよい。具体的には、１つのカメラ１０に第１関節Ｊ１～第３関節Ｊ３を撮像させ、別のカメラ１０に第３関節Ｊ３～第６関節Ｊ６を撮像させるとよい。これにより、アーム２１０が動いた場合においても、確実にアーム２１０を撮像することができる。

【0042】

（Ｃ３）上記実施形態では、監視処理において、第２関節Ｊ２、第３関節Ｊ３、第５関節Ｊ５の順に、推定角度θｎが角度範囲内でなるか否かの判断が行われているが、順番はこれに限られない。例えば、関節Ｊにかかる負荷の大きい順に判定してもよい。これにより、負荷が大きく、変位が生じやすい関節Ｊについて、早期に判定を行うことができる。

【0043】

（Ｃ４）上記第１実施形態では、報知措置としてモニター３００を備える。報知装置は、モニター３００に限られず、警報を発するスピーカーや、点灯するランプなどでもよい。

【0044】

（Ｃ５）上記第２実施形態では、目標制動位置とは、アーム２１０による作業が停止された後、電源がオフされる前の各関節Ｊの位置である。これとは別に、目標制動位置として、予め設定された初期または標準の位置でもよい。この構成によれば、ロボット制御部２２０による、各関節Ｊの角度を記憶する工程を削減することができる。

【0045】

（Ｃ６）上記第２実施形態では、角度範囲は、予めプログラムされている動作におけるリンクＬの動作範囲に設定されている。他の実施形態として、角度範囲を、アーム２１０の仕様による可動範囲を基準とする範囲に設定してもよい。また、角度範囲を、アーム２１０が干渉を生じる場合における各関節Ｊの角度を基準とする範囲に設定してもよい。

【0046】

（Ｃ７）上記第１実施形態に係るロボット監視システム１００では、第１出力部３４を有する。他の構成として、ロボット監視システム１００は、第１出力部３４と、第２実施形態に係る第２出力部３５との両方を備える構成としてもよい。つまり、判定部３３が、推定角度θｎが、角度範囲内でないと判定した場合に、モニター３００に報知信号Ｓｉｇａを送信すると共に、ロボット制御部２２０に変位信号Ｓｉｇｂを送信してもよい。第２実施形態についても同様である。また、上記第１実施形態に係るロボット監視システム１００にて、第１出力部３４に代えて第２出力部３５を備えてもよい。上記第２実施形態に係るロボット監視システム１００にて、第２出力部３５に代えて第１出力部３４を備えてもよい。

【0047】

（Ｃ８）上記実施形態では、監視処理は、アーム２１０の電源がオフされた後、実行される。ここで、アーム２１０の電源がオフされた状態とは、アーム２１０の有する関節Ｊのすべてについて、制動機構２４０が作動されている状態を意味している。これとは別に、アーム２１０の電源がオンされている期間に、監視処理が実行されてもよい。これにより、アーム２１０の有する関節Ｊのうち、一部について制動機構２４０が作動されている場合に、制動機構２４０が作動している関節Ｊについて、予め定められた角度範囲を超えてリンクが回転したか否かを判定することができる。具体的には、作業において、複数の関節Ｊのうち、例えば、第２関節Ｊ２については、第２関節Ｊ２の角度が変更されない場合、第２関節Ｊ２について、監視処理を行うことで、予め定められた角度範囲を超えて第２リンクＬ２が回転したか否かを判定することができる。監視処理では、関節Ｊの位置に拘わらず、関節Ｊの各々の角度を推定することができる。よって、アーム２１０の有する関節Ｊの一部について制動機構２４０が作動されている場合に、制動機構２４０が作動されている関節Ｊについて、滑りが発生しているか否かを監視することができる。

【0048】

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、差し替えや、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。

【符号の説明】

【0049】

１０…カメラ、２０…情報処理装置、３０…ＣＰＵ、３１…設定部、３２…推定部、３３…判定部、３４…第１出力部、３５…第２出力部、４０…記憶部、４１…骨格モデル、４２…監視処理プログラム、１００…ロボット監視システム、２００…ロボット、２１０…アーム、２２０…ロボット制御部、２３０…モータ、２３１…ステータ、２３２…ロータ、２４０…制動機構、２４１…摩擦板、２４２…バネ、２４３…電磁石、２５０…基台、２５６…エンドエフェクタ、３００…モニター、３０１…表示画面、ＣＡ１…第１軸、ＣＡ２…第２軸、ＣＡ３…第３軸、ＣＡ４…第４軸、ＣＡ５…第５軸、ＣＡ６…第６軸、Ｊ…関節、Ｊ１…第１関節、Ｊ２…第２関節、Ｊ３…第３関節、Ｊ４…第４関節、Ｊ５…第５関節、Ｊ６…第６関節、Ｌ…リンク、Ｌ１…第１リンク、Ｌ２…第２リンク、Ｌ３…第３リンク、Ｌ４…第４リンク、Ｌ５…第５リンク、ＭＬ…モデルリンク、Ｓｉｇａ…報知信号、Ｓｉｇｂ…変位信号、ＴＰ…トラッキングポイント、ＴＰ１…第１トラッキングポイント、ＴＰ２…第２トラッキングポイント、ＴＰ３…第３トラッキングポイント、ＴＰ４…第４トラッキングポイント、ＴＰ５…第５トラッキングポイント、θＭn…モデル角度、θＩｎ…基準角度、θａ…許容角度、θｎ…推定角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】