JPH11235691A

JPH11235691A - ロボットシステム

Info

Publication number: JPH11235691A
Application number: JP35120298A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Koyama; 俊彦小山; Satoshi Komuda; 聡小牟田; Hirobumi Masuda; 博文益田; Takashi Shimo; 孝志下; Yukinori Suzuki; 幸憲鈴木; Masayuki Hattori; 昌幸服部; Masakazu Futamura; 正和二村
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 1999-08-31
Also published as: JPH08197484A; JP2970453B2

Abstract

(57)【要約】【課題】外部装置との関連で動作を行うロボットシス
テムにおける作業者の安全性向上を図る。【構成】ロボット本体１００の動作終了後、ロボット
本体１００の動作のための環境条件を整える外部装置３
００からのインターロック信号が入力されるまでのイン
信号待ち時間ｔを計時し、１分以内の場合には、所定動
作速度でロボット本体１００の動作を実行し、１分を越
える場合には、ロボット本体１００の動作速度を所定動
作速度より遅い低速度に変更してロボット本体１００の
動作を実行する。これにより、インターロック信号の入
力が遅れてロボット本体１００の近傍に作業者がいて
も、動作の実行が始まったときにロボット本体１００が
ゆっくり動き出すため、作業者はロボット本体１００近
傍から離れることができ、安全を確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボット本体の外部の
環境、周辺装置等が所定の条件下にあるときロボット本
体を動作させるロボットシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、外部から部品の供給を受けて所
定の動作を行うロボットでは、部品を供給する外部装置
から部品の供給が完了したことを知らせる外部信号がロ
ボットに与えられることによって動作を行い、また、部
品供給装置の不備などにおいて部品の正常な供給が滞っ
て供給の完了を知らせる外部信号が入力されなくなった
場合には、ロボットが異常停止をするようになってい
る。なお、産業用ロボットは、使用目的に応じた動作を
行うように立ち上げるためには、あらかじめ作業者によ
る設定操作が必要であり、一旦、異常停止した場合に運
転を再開する場合にも、同様の立ち上げ復帰用の設定操
作が必要である。

【０００３】このため、ロボットへの部品供給が滞って
もそれが短時間で解消できる場合には、異常停止しない
ほうが立ち上げ復帰のための設定操作などが不要とな
り、部品供給が滞っている時間が設定された時間内であ
れば、異常停止することがないように、部品供給の滞り
等に対してある程度の許容時間が作業者によって設定さ
れており、その間ロボットは、部品待ち状態のまま、単
に動作のみを停止している。

【０００４】一方、ロボットを用いる場合には、ロボッ
トが正常に動作しないと危険な場合が生じるため、ロボ
ットが異常動作をしないようにするために、駆動部内部
の電流値を検出したり、特開平６−９１５８７号公報の
ように、ロボットアームの先端の加速度および速度を検
出して、これらの検出値が所定値を越える場合にロボッ
トを停止させたり、あるいは、特開平２−２６２９９１
号公報のように、ロボットのマーク位置を検出するテレ
ビカメラを設けて、ロボットの動作位置と制御位置との
ずれを検出して、ロボットの動作をずれに応じて制御す
るようにしたものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、部品の
供給を受けて動作を行うロボットでは、外部装置による
部品の供給が停止した場合には、ロボット自体の動作に
異常がない限り、ロボットは通常の動作として許容され
た時間内は部品待ちの状態で待機し異常停止状態となら
ない。このため、システム調整時などにこの部品待ちの
待機状態のまま作業者が周辺装置に手を加えるなどして
部品の滞りを解消させるなどの処置をすると、部品の供
給が正常となった時点で外部信号を受けてロボットが所
定の動作を突然開始するため、ロボットのアーム等が作
業者に接触するなどの恐れが生じる。

【０００６】このような不具合をなくすために、部品待
ちの許容時間を短く設定してロボットを停止させるよう
にすると作業者の安全が確保されるが、ロボットが頻繁
に異常停止状態となり、ロボットの立ち上げ復帰のため
の設定操作の負担が増えるという問題がある。

【０００７】また、このような場合、上記の各公報によ
る異常検出を行ってロボットを制御しても、ロボット自
体には異常が生じていないため、何ら安全確保には繋が
らない。

【０００８】このように、従来では、ロボットにおける
異常検出は、外部装置とは独立したものであり、外部装
置との関連における異常を的確に判断して処理を行うも
のは、異常を認識するとシステム全体を停止させてしま
うため、正常／異常の判断基準の設定が困難であり、作
業現場の使用において必ずしも満足できるものではなか
った。

【０００９】本発明は、外部装置との関連で動作を行う
ロボットにおいて、作業者の安全性向上を図ることを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定の動作を
行うロボット本体と、このロボット本体が前記所定の動
作を行うための環境条件を整える外部装置と、前記環境
条件が成立したことを検出する環境検出手段を有し、前
記環境条件が成立するまでは前記ロボット本体を待機状
態にさせ、前記環境条件が成立したとき前記ロボット本
体に前記所定の動作を実行させるロボット制御手段と、
からなるロボットシステムにおいて、前記ロボット制御
手段は、少なくとも前記ロボット本体による前記所定の
動作終了後に前記環境条件が成立するまでの時間を計時
する計時手段と、前記環境条件が成立したとき前記計時
手段に計時された時間が所定時間以内の場合には、前記
ロボット本体の動作速度を所定動作速度に決定し、前記
環境条件が成立したとき前記計時手段に計時された時間
が前記所定時間を越える場合には、前記ロボット本体の
動作速度を前記所定動作速度より遅い低下動作速度に決
定する動作速度決定手段と、この動作速度決定手段によ
って決定された動作速度で前記ロボット本体を駆動する
ロボット駆動手段と、を具備することを技術的手段とす
る。

【００１１】また請求項２では、前記環境条件の不成立
が前記所定時間よりも長い第２の所定時間を越えて継続
した場合には、少なくとも前記ロボット本体を停止させ
ることを技術的手段とする。

【００１２】また請求項５では、前記計時手段に計時さ
れる時間が前記所定の動作を繰り返す周期である際に前
記ロボット本体が前記低下動作速度で駆動される場合に
は、前記所定時間の設定を自動変更することを技術的手
段とする。

【００１３】また請求項６では、前記所定時間を越えて
再動作開始する際に動作開始を知らせる警告手段を備え
ることを技術的特徴とする。

【００１４】また請求項７では、前記所定時間は段階的
に複数設定可能であり、各段階毎に処置内容を設定する
ことを技術的手段とする。

【００１５】なお、前記計時手段に計時される時間とし
ては、インターロック待ち時間、ワーク待ち時間、また
はロボット本体の前記所定の動作を繰り返す周期などを
計時する。

【００１６】

【発明の作用効果】本発明は、外部装置によりロボット
本体の所定の動作を行うための環境が整えられて、それ
が環境検出手段に検出されると、少なくとも所定の動作
終了後に環境条件が整えられるまでの時間の計時手段に
よる計時が終了する。計時された時間が所定時間以内の
場合には、所定動作速度でロボット本体が所定の動作を
実行し、再び環境条件が整えられる。

【００１７】計時された時間が所定時間を越える場合に
は、ロボット本体の動作速度が低下動作速度に決定さ
れ、ロボット本体は所定動作速度より遅い低下動作速度
で所定の動作を実行する。従って、周辺装置の軽微な不
具合によって環境条件が整うまでの時間が長くなり、作
業者が不具合を取り除いて環境条件を整わせたような場
合でも、ロボット本体の動作が始まるときにはロボット
本体の動作が所定動作速度より遅いため、作業者はロボ
ット本体の動作開始を容易に認識できるとともに、ロボ
ット本体の動作の終了までに時間がかかるため、その間
に、ロボット本体の周辺から退避するなどの安全確保の
ための行動を確実に取ることができる。

【００１８】さらに、環境条件が成立するまでの時間が
所定時間を越えた場合でも、動作速度を遅くした状態で
ロボット本体を動作させることができるため、環境条件
が整った時点で改めてロボットの立ち上げ復帰の操作を
する必要がなく、作業者の負担が軽減する。

【００１９】請求項２では、環境条件の不成立が前記所
定時間よりも長い第２の所定時間を越えて継続した場合
には、少なくともロボット本体を停止させるので、的確
にロボットを異常停止させることができる。

【００２０】請求項５では、ロボットが所定動作速度よ
りも遅い低下動作速度で所定の動作を行う時は、所定時
間の設定を自動変更するため、所定の動作を繰り返す周
期が長くなって、計時手段に計時される時間が長くなっ
ても、それによって、さらに遅い動作速度になることは
ない。

【００２１】また、請求項６では、所定時間を越えて再
動作開始する場合には、警告手段によって動作開始が使
用者に知らせられるため、再動作の開始前に、ロボット
システムから遠ざかるなどの処置を行うことができ、使
用者の安全を確保することができる。

【００２２】さらに、請求項７では、計時手段に計時さ
れる所定時間は段階的に複数設定可能であり、各段階毎
に処置内容を設定することができるため、ロボットシス
テムに合わせて，作業現場に適した使い勝手のよい設定
を行うことができる。

【００２３】

【実施例】次に本発明を、図に示す実施例に基づいて説
明する。

【００２４】図１に概略を示す本実施例の産業用ロボッ
トのロボットシステム１は、ロボット本体１００、ロボ
ット制御装置２００、外部装置３００、警告発生装置４
００の各モジュールからなる。ロボット本体１００
は、アームその他の可動部材からなり、可動部を駆動す
るためのモータ等からなる駆動部１１０と、モジュール
内の異常を認識するための異常認識機構１２０とが備え
られ、異常認識機構１２０は、周辺環境の異常等を認識
するための視覚装置、超音波センサ、赤外線センサ等の
センサ１２１を有する。

【００２５】ロボット制御装置２００には、ロボット本
体１００の通常の動作の制御を行うためのロボット動作
実行部２１０のほかに、内部カウンタ、エンコーダ値等
によりモジュール内データの異常を認識する異常認識機
構２２０と、異常認識機構２２０の認識データに基づい
て異常判断をする異常判断部２３０と、判断結果に応じ
て異常処理動作を行う処理部２４０とがあり、ロボット
本体１００の動作の立ち上げ時の設定や、異常停止時の
立ち上げ復帰の操作のための操作盤２０１が備えられて
いる。

【００２６】また、異常認識機構２２０では、外部装置
３００と関連した異常認識データとして、指定された外
部入力ポートから入力されるインターロック信号の時間
間隔を計測してイン信号待ち時間ｔとし、異常判断部２
３０は、上記のイン信号待ち時間ｔに応じた異常判断も
行う。

【００２７】以下、図２に基づいて、異常認識機能２２
０と異常判断部２３０による異常判断処理を説明する。

【００２８】作業者により所定の操作によって動作を開
始したイン信号待ち状態において、イン信号が有るか判
別し、イン信号がない場合には（ステップＳ１において
ＮＯ）、イン信号待ち時間ｔが４分を越えるか否か判別
し、４分を越えない間には（ステップＳ２においてＮ
Ｏ）、ステップＳ１へ移行してイン信号待ちを繰り返
す。

【００２９】ステップＳ１において、イン信号が有ると
（ＹＥＳ）、イン信号待ち時間ｔが１５秒を越えたか否
か判別し、１５秒以下の場合には（ステップＳ３におい
てＹＥＳ）、異常モードを「正常」にセットする（ステ
ップＳ４）。

【００３０】イン信号待ち時間ｔが１５秒を越えた場合
には（ステップＳ３においてＮＯ）さらに１分を越える
か否か判別し、１分以下の場合には（ステップＳ５にお
いてＹＥＳ）、異常モードを「第１警告」にセットする
（ステップＳ６）。

【００３１】イン信号待ち時間ｔが１分を越える場合は
（ステップＳ５においてＮＯ）、４分以内にイン信号が
入力された場合であり、この場合には異常モードを「第
２警告」にセットする（ステップＳ７）。

【００３２】一方、ステップＳ２においてイン信号待ち
時間ｔが４分を越える場合には（ＹＥＳ）、外部装置３
００において何らかの大きな異常が生じたと考えられる
場合であるため、異常モードを「異常」にセットする
（ステップＳ８）。

【００３３】なお、以上の各ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ５
における判別のためのしきい値である時間は、システム
の設計時、あるいは作業者による立ち上げ操作時その他
において事前に設定されるものである。

【００３４】処理部２４０は、異常判断部２３０の判断
結果に応じて設定された異常モードに応じた各処置を行
った後に、ロボット動作を実行する。

【００３５】以下、図３に基づいて処理部２４０の作動
を説明する。

【００３６】処理部２４０では、始めに次動作開始をし
（ステップＳ１１）、上記の異常判断部２３０により設
定された異常モードが「正常」の場合には（ステップＳ
１２においてＹＥＳ）、警告復帰処置を確認して（ステ
ップＳ１３）、ロボット動作を実行する（ステップＳ１
４）。

【００３７】一方、異常モードが「正常」でない場合に
は（ステップＳ１２においてＮＯ）、それそれのモード
に応じて以下のとおり処理される。

【００３８】異常モードが「第１警告」の場合、ある一
定時間以内に再起動がかかった時には（ステップＳ１５
においてＹＥＳ）、第１警告処置（ステップＳ１６）の
実行として警告音を発生し、その後、異常モードを「正
常」にし（ステップＳ１７）、その後、ステップＳ１４
へ移行してロボット動作を実行する。

【００３９】異常モードが「第２警告」の場合、別の設
定時間内に再起動がかかった時には（ステップＳ１８に
おいてＹＥＳ）、第２警告処置（ステップＳ１９）の実
行として警告音を発生および動作速度の低下設定等を行
い、その後ステップＳ１７へ移行して異常モードを「正
常」にし、ステップＳ１４へ移行してロボット動作を実
行する。

【００４０】異常モードが「異常」の場合には（ステッ
プＳ２０においてＹＥＳ）、異常処置（ステップＳ２
１）によりロボット本体１００を非常停止する。異常処
置では、作業者の復帰措置があると、次動作を開始す
る。

【００４１】異常モードが上記以外の場合（ステップＳ
２０においてＮＯ）には、ロボット本体１００の異常認
識機構１１０による異常認識などによって異常となって
いる場合であるため、異常モードを「異常」に設定し
（ステップＳ２２）、ステップＳ２１に移行して異常処
置を行う。

【００４２】また、作業者が操作盤２０１によりロボッ
トを停止させた場合にも、ステップＳ２１に移行して異
常処置を行う。

【００４３】次に、異常モードが「正常」でない場合の
上記ステップＳ１６、１９、２１における各処置と、
「正常」の場合のステップＳ１３の処置について説明す
る。

【００４４】ステップＳ１６の第１警告処置では、図４
に示すように、第１警告処置は、警告音を発生のみを行
う（ステップＳ３１）。

【００４５】ステップＳ１９の第２警告処置は、図５に
示すように、第１警告処置と同様に警告音を発生し（ス
テップＳ３２）、その後、後述する警告復帰処置でロボ
ットの動作速度を元の速度に戻すために必要な現速度を
記憶し（ステップＳ３３）、その後速度変更モードをオ
ンにして（ステップＳ３４）、動作速度を設定されてい
る現速度より遅い速度、例えば現速度の２０％の低速度
に設定する（ステップＳ３５）。

【００４６】ステップＳ２１の異常処置は、図６に示す
ように、非常停止としてモータパワーをオフにするとと
もに、警告を発生させる（ステップＳ３６）。

【００４７】その後、作業者の操作盤２０１の操作によ
って立ち上がり復帰のための起動処理が行われるか否か
判別し、起動処理が行われない場合には（ステップＳ３
７においてＮＯ）、起動処理が行われるまで非常停止を
維持する。起動処理が行われた場合には（ステップＳ３
７においてＹＥＳ）、異常モードを「正常」にセットす
る。

【００４８】ステップＳ１３の警告復帰処置は、速度再
設定として行われるもので、図７に示すように、ステッ
プＳ１４におけるロボット実行動作のプログラムが終了
したか否か判別し、ロボット実行動作のプログラムが終
了していない場合には（ステップＳ４１においてＮ
Ｏ）、そのまま通過して警告復帰処置を終了する。

【００４９】ロボット実行動作のプログラムが終了した
場合には（ステップＳ４１においてＹＥＳ）、速度変更
モードがオンか否か判別し、速度変更モードがオンにな
っていない場合には（ステップＳ４２においてＮＯ）、
そのまま通過して警告復帰処置を終了する。

【００５０】速度変更モードがオンになっている場合に
は（ステップＳ４２においてＹＥＳ）、ロボット実行動
作の２回目のプログラムが終了したか否か判別し、２回
目のプログラムが終了していない場合には（ステップＳ
４３においてＮＯ）、そのまま通過して警告復帰処置を
終了する。

【００５１】２回目のプログラムが終了している場合に
は（ステップＳ４３においてＹＥＳ）、動作速度をステ
ップＳ３３で記憶した元の速度に再設定し（ステップＳ
４４）、速度変更モードをオフにして（ステップＳ４
５）、警告復帰処置を終了する。

【００５２】外部装置３００は、シーケンサ加工装置等
で、装置内の異常を認識する異常認識機構３１０を有す
る。警告発生装置４００は、警告音を発生するためのブ
ザー等からなる。

【００５３】以上の構成からなる本実施例のロボットシ
ステム１は、次のとおり作動する。作業者が操作盤２０
１により立ち上がりのための起動操作と、各種の動作設
定を行うと、ロボットシステム１が起動する。

【００５４】外部装置３００によりワークの供給が行わ
れてロボット本体１００の動作のための環境条件が整う
と、イン信号が入力されて、環境条件が整うまでの時間
の計時が終わる。計時されたイン信号待ち時間ｔが１５
秒以内であると、正常動作として、警告復帰処置を確認
してロボット動作を実行し、次動作としてインターロッ
ク信号を待つ。イン信号待ち時間ｔが１５秒を越え１分
以内の場合には、警告音を発生した後にロボット動作を
実行し、次動作としてインターロック信号を待つ。

【００５５】イン信号待ち時間ｔが１分を越え４分以内
の場合には、警告音を発生した後に、動作速度を低速度
に変更して、ロボット動作の実行を行う。従って、ロボ
ット本体１００は、アーム等がゆっくり動き、このと
き、作業者は、ロボット動作の実行が開始されたことを
容易に認識でき、ロボット本体１００の近傍にいる場合
には、ロボット本体１００から離れることによって、安
全を確保することができる。

【００５６】また、異常モードが「正常」となるための
イン信号待ち時間ｔが１５秒に対して多少のイン信号待
ち時間ｔの超過があっても、４分以内の場合であれば、
作業者が操作を行わなくても自動的に正常な状態で動作
を続ける。

【００５７】従って、作業者の操作の増加がなく、ま
た、起動のための待ち時間等がないため、作業者の負担
は軽減できる。

【００５８】４分を越えてもインターロック信号が入力
されない場合には、異常処置として警告を発生させると
ともに、ロボット本体１００のモータを停止する。

【００５９】この状態では、作業者による起動復帰のた
めの操作が行われない限り、再起動作しない。

【００６０】以上のとおり、本発明によれば、ロボット
本体１００の動作のための環境条件が整ったことを知ら
せる外部装置３００からの信号が、一定の周期で入力さ
れなくなっても、４分以内に入力されれば、ゆっくりし
た動作速度で動作が実行され、また、異常停止すること
なく動作を継続させることができる。

【００６１】従って、作業者の安全を確保し、且つ、作
業者の負担を増やすこともない。

【００６２】また、警告モードの設定により、正常／異
常の判断基準の設定が比較的容易となる。

【００６３】上記実施例では、異常認識機構２２０にお
いて、インターロック時間を計時したが、ワーク待ち時
間や、ロボット本体の動作実行の周期であるサイクルタ
イムでもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のロボットシステムの概略を示
す機能ブロック図である。

【図２】本発明の実施例における異常判断処理を示す流
れ図である。

【図３】本発明の実施例における処理部を示す流れ図で
ある。

【図４】本発明の実施例における第１警告を示す流れ図
である。

【図５】本発明の実施例における第２警告を示す流れ図
である。

【図６】本発明の実施例における異常処置を示す流れ図
である。

【図７】本発明の実施例における警告復帰処置を示す流
れ図である。

【符号の説明】

１ロボットシステム１００ロボット本体２００ロボット制御装置２１０ロボット動作実行部（ロボット制御手段、環境
検出手段）２２０異常認識機能（計時手段）２４０処理部（動作速度決定手段）３００外部装置（周辺装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下孝志愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者鈴木幸憲愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者服部昌幸愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者二村正和愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の動作を行うロボット本体と、この
ロボット本体が前記所定の動作を行うための環境条件を
整える外部装置と、前記環境条件が成立したことを検出
する環境検出手段を有し、前記環境条件が成立するまで
は前記ロボット本体を待機状態にさせ、前記環境条件が
成立したとき前記ロボット本体に前記所定の動作を実行
させるロボット制御手段と、からなるロボットシステム
において、前記ロボット制御手段は、少なくとも前記ロボット本体による前記所定の動作終了
後に前記環境条件が成立するまでの時間を計時する計時
手段と、前記環境条件が成立したとき前記計時手段に計時された
時間が所定時間以内の場合には、前記ロボット本体の動
作速度を所定動作速度に決定し、前記環境条件が成立し
たとき前記計時手段に計時された時間が前記所定時間を
越える場合には、前記ロボット本体の動作速度を前記所
定動作速度より遅い低下動作速度に決定する動作速度決
定手段と、この動作速度決定手段によって決定された動作速度で前
記ロボット本体を駆動するロボット駆動手段と、を具備
することを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】前記環境条件の不成立が前記所定時間よ
りも長い第２の所定時間を越えて継続した場合には、少
なくとも前記ロボット本体を停止させることを特徴とす
る請求項１記載のロボットシステム。
【請求項３】前記計時手段に計時される時間は、イン
ターロック待ち時間あるいはワーク待ち時間であること
を特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
【請求項４】前記計時手段に計時される時間は、前記
ロボット本体の前記所定の動作を繰り返す周期であるこ
とを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
【請求項５】前記計時手段に計時される時間が前記所
定の動作を繰り返す周期である際に前記ロボット本体が
前記低下動作速度で駆動される場合には、前記所定時間
の設定を自動変更することを特徴とする請求項１もしく
は請求項４記載のロボットシステム。
【請求項６】前記所定時間を越えて再動作開始する際
に動作開始を知らせる警告手段を備えることを特徴とす
る請求項１記載のロボットシステム。
【請求項７】前記所定時間は段階的に複数設定可能で
あり、各段階毎に処置内容を設定することを特徴とする
請求項１記載のロボットシステム。