JPH0132040B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、所定のシーケンスに従つて動作する
ロボツトの腕等の可動部に、本来は近接すること
が予定されていない人間や、人間以外の物体（こ
れらを、本明細書では、異物と言うものとする）
が近接すると、それを検知する異物近接検知方式
に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕

静電容量型の近接センサ（導体によつて構成さ
れ、大地との間の静電容量の変化により物体の近
接を検知する形式の近接センサ）を、ロボツトの
周囲の危険な区域、あるいは保護したい区域に固
定設置することにより、前記区域に異物が近接す
ると、前記センサがそれを検知して、自動的に前
記ロボツトを停止させたり、警報を発生させたり
するようにする異物検知方式は、従来より知られ
ている。

しかし、このような方式においては、ロボツト
のように可動部の移動範囲が大きい場合には、非
常に広い範囲に前記センサを設置しなければなら
ず、ロボツトを休止させて、作業の変更や保守点
検等を行う場合に、前記センサが邪魔になる等の
欠点があつた。

一方、最近、ロボツトの腕に静電容量型の近接
センサを取り付け、異物が前記腕に一定以上近接
すると、前記センサがそれを検知して、ロボツト
を自動的に停止させるようにする異物検知方式が
提案されており、この方式によれば、最初に述べ
た方式におけるような欠点は生じない。

しかし、この方式においては、正常時において
も、ロボツトの腕が他の物体や、ロボツト自体の
他の部分に対して、近付いたり、遠ざかつたりす
るので、それに従つて近接センサの出力も変化す
る。このため、従来は、 (a) ロボツトの作業種類および作業環境等によつ
ては、全くこの方式を適用できない。

(b) この方式を一応適用できる場合も、異物を検
出したとするか否かの閾値を高くとる必要があ
るため（言い換えれば、近接センサの出力が非
常に大きくなつた場合にのみ、異物を検出した
ものと判定する必要があるため）、異物の近接
を高感度に検知できないので、異物とロボツト
の腕、手等との接触事故を完全に防止できない
虞がある。

という問題があつた。

本発明は、前記従来の欠点を解消するためにな
されたもので、所定のシーケンス上、ロボツトの
可動部に近接されることが予定されている物体の
影響は完全に取り除いて、前記可動部に対する異
物の相対的な近接を高感度に検知することができ
る異物近接検知方式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〕

本発明によるロボツトの可動部に対する異物近
接検知方式は、物体が近接すると出力が変化する
近接センサをロボツトの可動部に取り付け、前記
ロボツトを所定のシーケンスに従つて動作させて
いる間、その時の前記センサの出力と、あらかじ
め調べて記憶手段に記憶させておいたところの、
前記センサに異物が近接することなしに前記ロボ
ツトが前記所定のシーケンスに従つて動作した場
合の前記センサの出力とを逐次比較し、両出力間
に一定以上の差が生じたときに異物近接を検出し
たものとすることを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。

第１図において、１は極座標型のプレイバツク
ロボツトであり、上下運動（紙面に垂直な方向）、
旋回運動（矢印Ａ方向）、および前後運動（矢印
Ｂ方向）を行う腕２と、ひねり動作（矢印Ｄ方
向）および把持動作を行う手３とを有している。

前記ロボツト１の腕２には、棒状の導体からな
る静電容量型近接センサ４が、絶縁材５を介して
取り付けられている。なお、前記センサ４の配置
および形状は、図のようなものに限られることは
なく、如何なる範囲において異物検知が必要であ
るかに応じて任意に選択することができる。

６，７はそれぞれコンベア、８はプレスであ
り、本実施例では、ロボツト１が、所定のシーケ
ンスに従つて次のようなプレス作業を行うものと
する。

(1) コンベア６によつて次々と送られて来る加工
物９を、該コンベア６上の位置イにおいて、手
３で把持し、経路によつてプレス８へ移送
し、該プレス８にセツトする（ロはそのセツト
位置を示す）。

(2) 加工物９から手３を離し、経路によつて手
３を位置ハまで待避させる。

(3) プレス８が加工物９をプレス加工後、経路
を逆戻りし、プレス８の位置ロにおいて加工物
９を手３で把持する。

(4) 加工物９をプレス８から経路によつてコン
ベア７上の位置ニへ移送する。

(5) 手３をコンベア７から経路によつてコンベ
ア６に戻し、該コンベア６により搬送されてき
た新たな加工物９を把持し、以後、上述の動作
を繰り返す。

第２図は、本実施例における異物近接検知回路
を示す。

同図において、１０は第１図のセンサ４と大地
との間の静電容量を検出する容量検出回路であ
り、発振器１１と周波数検出回路１２とから構成
されている。前記発振器１１はセンサ４に接続さ
れており、その発振周波数を前記静電容量Ｃに応
じて変化するようになつている。前記周波数検出
回路１２は、発振器１１の発振周波数を適当なサ
ンプリング周期で検出し、その検出周波数に対応
する値を符号化して容量検出信号ａとして出力す
る。したがつて言い換えれば、前記容量検出信号
ａは静電容量Ｃの値を符号化した信号となつてい
る。

１３は記憶装置であり、第３図に示されるよう
な、センサ４に異物が近接することなしにロボツ
ト１が所定のシーケンスに従つて動作を行つた場
合の静電容量Ｃの変化（実際には、容量検出信号
ａの変化）をあらかじめ記憶させられており、こ
の記憶内容を、後述する制御装置１４の制御下
で、基準容量信号ｂとして出力する。

ここで、前記第３図について説明すると、横軸
には時間ｔ（シーケンスの進行段階）、縦軸には静
電容量Ｃがとられている。そして、位置イにおい
ては、センサ４にはコンベア６と加工物９が近接
しており、静電容量Ｃはそれに応じた値となつて
いる。次に、ロボツト１が加工物９を位置イから
位置ロへ移送して行くと、センサ４からコンベア
６が離間し、センサ４には加工物９のみが近接し
ていることになるので、静電容量Ｃは一旦減少す
る。しかし、手３が位置ロに近接するに従つて、
センサ４には加工物９の他にプレス８も近接する
ことになるので、静電容量Ｃは再び大きくなる。

次に、手３がプレス８の位置ロから位置ハへ待
避されると、センサ４にはロボツト１以外の物体
が近接していない状態となるので、静電容量Ｃは
最低値となる。そして、プレス８が加工物９のプ
レス加工を終了した後、加工物９を取り出すため
に手３がプレス８に近接して行くと、センサ４に
は再びプレス８および加工物９が近接し、静電容
量Ｃは再び大きくなる。

次に、プレス８から加工物９を取り出し、コン
ベア７に移送して行くと、センサ４には加工物９
のみが近接していることになるので、静電容量Ｃ
は低下する。しかし、手３がコンベア７に近接す
るにつれ、センサ４には加工物９のみならずコン
ベア７も近接するので、静電容量Ｃは増大する。
次に、コンベア７への加工物９の移送終了後、手
３がコンベア６の方へ戻されて行くと、一旦、ロ
ボツト１以外の物体がセンサ４に近接していない
状態となつて、静電容量Ｃは最低値となり、その
後、手３がコンベア６に近接すると、静電容量Ｃ
はまた増大する。

前記制御装置１４は、ロボツト１を前記所定の
シーケンスに従つて動作するように制御すると同
時に、そのシーケンスの進行に対応して、記憶装
置１３に基準容量信号ｂを出力させる。１５は比
較回路であり、容量検出信号ａと基準容量信号ｂ
とを比較し、両者の値に一定以上の差が生じたな
らば、異物近接を検知したものとして、停止信号
ｄを制御装置１４へ送出する。制御装置１４は、
前記停止信号ｄを受け取ると、即座にロボツト１
を停止させる。

本実施例は以上のような構成となつているの
で、腕２に異物が近接しない限り、容量検出信号
ａと基準容量信号ｂの値は一致しており、両者の
差はないため、比較回路１５は停止信号ｄを出力
することはない。したがつて、制御装置１４は、
ロボツト１にそのまま所定のシーケンスに従つて
動作を続けさせる。

しかし、腕２に異物が近接すると、静電容量Ｃ
が、異物が近接していない場合より増大し、容量
検出信号ａと基準容量信号ｂとの差が一定以上に
なるので、比較回路１５は停止信号ｄを制御装置
１４へ送出し、制御装置１４はロボツト１を即座
に停止させる。

ここで、本方式では、前記のように容量検出信
号ａと基準容量信号ｂとを比較し、両者の値に一
定以上の差が生じたときに異物近接を検知したも
のとするので、前記所定のシーケンス上、センサ
４に近接されることが元々予定されている物体、
すなわちコンベア６，７、プレス８および加工物
９の影響を完全に除去して、異物の近接を高感度
に検知することができる。

これ故、人間等の異物とロボツト１の腕２や手
３との接触事故を確実に防止することができる。

なお、本発明において用いられる近接センサと
しては、前記実施例に用いられている静電容量型
のみならず、超音波型、電波型、空気圧型、高電
圧型、高周波発振型、磁気型、レーザー型等の他
の種の近接センサをも用いることが可能である。
ただし、静電容量型、超音波型、空気圧型等のセ
ンサを用いる場合は、金属体のみならず、人間、
木、紙、プラスチツク等の非金属体からなる異物
も検知可能であるが、高周波発振型、磁気型等の
センサを用いる場合は、金属体からなる異物のみ
しか検出できないこととなる。

また、前記実施例では、ロボツトの腕に近接セ
ンサを取り付けているが、本発明では、近接セン
サを手等の腕以外のロボツトの可動部に取り付け
ることも可能である。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によるロボツトの可動部
に対する異物近接検知方式は、所定のシーケンス
上、ロボツトの可動部に近接されることが予定さ
れている物体の影響を完全に取り除いて異物の近
接を検知できるので、 (イ) ロボツトの可動部に対する異物の相対的な近
接を高感度に検知することができる。

(ロ) ロボツトの作業種類や、作業環境によつて支
障を生じることが少く、極めて広範囲の状況に
おいて実施可能である。

等の優れた効果を得られるものであり、ロボツト
による事故防止に極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロボツトの可動部に対す
る異物近接検知方式の一実施例を示す平面図、第
２図は前記実施例における異物近接検知回路を示
すブロツク図、第３図は前記実施例において異物
の近接がない場合の近接センサと大地との間の静
電容量の変化を示す図である。 １……ロボツト、２……腕、３……手、４……
近接センサ、１０……容量検出回路、１３……記
憶装置、１５……比較回路、ａ……容量検出信
号、ｂ……基準容量信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 物体が近接すると出力が変化する近接センサ
   をロボツトの可動部に取り付け、前記ロボツトを
   所定のシーケンスに従つて動作させている間、そ
   の時の前記センサの出力と、あらかじめ調べて記
   憶手段に記憶させておいたところの、前記センサ
   に異物が近接することなしに前記ロボツトが前記
   所定のシーケンスに従つて動作した場合の前記セ
   ンサの出力とを逐次比較し、両出力間に一定以上
   の差が生じたときに異物近接を検出したものとす
   ることを特徴とするロボツトの可動部に対する異
   物近接検知方式。