JP7503423B2 - センサの検出条件設定方法、検出条件設定プログラムおよび前記プログラムを格納する記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、機械に対する接近体の接近を検出するためのセンサの検出条件設定方法、当該検出条件設定方法をコンピュータに実行させるための検出条件設定プログラム、および当該検出条件設定プログラムを格納する記録媒体に関する。

特開２０１７－２０５８５８号公報には、ロボット用システムにおいて、人の侵入を検知するセンサとしてレーザスキャナを用いたものが記載されている（同公報の段落［００２３］～［００２４］、［００４８］および図１参照）。また、特開２０１９－１０７０４号公報には、レーザスキャナの周囲に防護領域（人が接近すると危険と判断される領域）や警告領域（防護領域の外側に配置される領域）といった検出領域が設定される点が記載されている（同公報の段落［００１８］および図１参照）。

一般に、レーザスキャナを備えた従来のロボット用システムにおいて、レーザスキャナに検出領域を設定する際には、操作者がティーチングペンダントでロボットの動作データを作成した後、ロボットの複雑な動作に合わせて検出領域を計算しなければならず、高度な知識や技術が必要であった。

このように、従来のロボット用システムにおいては、レーザスキャナに対する検出条件の設定は、操作者が検出条件の設定について正しい知識を持つ必要があり、またロボットの複雑な動作領域に対しては計算を繰り返す必要があることから非常に煩雑なものであった。

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、センサの検出条件設定方法において、センサの検出条件の設定を容易に行えるようにすることにある。また、本発明は、このような検出条件設定方法をコンピュータに実行させるための検出条件設定プログラム、および当該プログラムを格納する記録媒体を提供しようとしている。

本発明は、機械に対する接近体の接近を検出するためのセンサの検出条件設定方法であって、以下の工程（ステップ）を備えている。すなわち
i) 機械の動作データおよび機械位置データを読み込む機械データ読込みステップ。
ii) センサの作動データおよびセンサ位置データを読み込むセンサデータ読込みステップ。
iii)機械データ読込みステップで読み込まれた機械の動作データおよび機械位置データ、ならびに、センサデータ読込みステップで読み込まれたセンサの作動データおよびセンサ位置データに基づいて、機械の位置に対するセンサの位置のオフセット量を加味しつつ、センサの検出条件を作成するための検出条件作成ステップ。
iv) 検出条件作成ステップで作成された検出条件をセンサに設定するための検出条件設定ステップ。

本発明によれば、センサの検出条件設定方法が、機械データ読込みステップ→センサデータ読込みステップ→検出条件作成ステップ→検出条件設定ステップという一連のステップによって実行されるので、すべての作業を操作者の手入力に頼ることなく、円滑に作業を進めることができるようになり、センサの検出条件の設定を容易に行えるようになる。また、この場合、機械の位置に対するセンサの位置のオフセット量を加味しつつ、センサの検出条件が作成されるので、機械の動作領域に対するセンサの検出領域の設定をより円滑に行えるようになる。さらに、当該検出条件設定方法が上述した一連のステップから構成されることで、各ステップを単一の操作端末により実行することが可能になり、作業をより効率的に行うことができるようになる。

本発明では、動作データが機械の動作領域データを含んでいる。

本発明では、作動データがセンサの応答時間を含んでいる。

本発明では、検出条件作成ステップでセンサの検出条件を作成する際には、機械の動作領域の外側に安全距離を追加してセンサの検出領域を設定するようにしている。

本発明では、機械の動作データを表示する表示ステップをさらに備えている。

本発明では、検出条件設定方法が、単一の操作端末により実行可能になっている。

本発明では、機械データ読込みステップで読み込まれた機械の動作データおよび機械位置データ、ならびに、センサデータ読込みステップで読み込まれたセンサの作動データおよびセンサ位置データに基づいて、センサの検出領域内にセンサの非検出領域を生成するための非検出領域生成ステップをさらに備えている。

これにより、センサに生じる死角に対して操作者の注意を喚起することができる。

本発明では、センサの非検出領域を表示する表示ステップをさらに備えている。

本発明に係る検出条件設定プログラムは、上記センサの検出条件設定方法をコンピュータに実行させるためのものである。

本発明に係る記録媒体は、上記検出条件作成プログラムを格納するものである。

以上のように本発明によれば、センサの検出条件設定方法が、機械データ読込みステップ→センサデータ読込みステップ→検出条件作成ステップ→検出条件設定ステップという一連のステップによって実行されるので、円滑に作業を進めることができるようになり、センサの検出条件の設定を容易に行えるようになる。

本発明によるセンサの検出条件設定方法を実行するためのコンピュータの全体斜視図である。 前記コンピュータ（図１）のハードウェア構成の一例を示す図である。 前記コンピュータ（図１）の機能ブロック図である。 レーザスキャナを備えたロボット制御システムにおいて、ロボットおよびレーザスキャナ、ならびにレーザスキャナの防護領域および第１、第２の警告領域を示す全体斜視図である。 前記ロボット制御システム（図４）において、ロボットコントローラ、ティーチングペンダント、コンピュータおよびレーザスキャナ間の通信シーケンスの一例を示す図である。 本発明の第１の実施例によるセンサの検出条件設定方法を実行するためのフローチャート（メインフロー）である。 前記フローチャート（図６）中の検出条件作成サブルーチンのフローチャートである。 前記ロボット制御システム（図４）において、前記ロボットの動作領域、前記レーザスキャナおよび前記防護領域の平面拡大図である。 前記ロボット制御システム（図４）において、前記レーザスキャナのオフセット量および前記防護領域内の非検出領域を説明するための図である。 前記コンピュータ（図１）の実際の操作画面の一例を示す図である。 前記レーザスキャナ（図４）の検出高さ位置について説明するための図である。 本発明の第２の実施例によるセンサの検出条件設定方法を実行するためのフローチャート（メインフロー）である。 前記フローチャート（図１０）中の検出条件作成サブルーチンのフローチャートである。 本発明の検出条件設定方法により設定される検出領域がＡＧＶ（Automated Guided Vehicle: 無人搬送車）のレーザスキャナに設定された例を示す図であって、レーザスキャナの防護領域および第１、第２の警告領域を示している。 前記レーザスキャナ（図１２）の検出高さ位置について説明するための図である。 図１２の平面拡大部分図である。 （ａ）ないし（ｃ）は、前記レーザスキャナ（図１２）の前記防護領域および前記第１、第２の警告領域をＡＧＶの車両速度に応じて切り替えた状態を示す平面図である。

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１５は、本発明によるセンサの検出条件設定方法を説明するための図である。ここでは、機械として、本発明の第１、第２の実施例ではロボットを、第３の実施例ではＡＧＶ（Automated Guided Vehicle: 無人搬送車）を例にとって説明する。また、センサとして、本発明の第１ないし第３の実施例では、レーザスキャナを例にとって説明する。

図１は、本発明によるセンサの検出条件設定方法を実行するためのコンピュータ（操作端末）を示している。コンピュータ１は、コンピュータ本体１０と、キーボード１１と、マウス１２と、ディスプレイ１３とを備えている。コンピュータ本体１０には、ＳＤカードスロット１０ａと、ＵＳＢポート１０ｂと、ＣＤ／ＤＶＤドライブ等の読込み／書込み装置１０ｃとが設けられている。

図２に示すように、コンピュータ１のＣＰＵ１００には、上述したキーボード１１、マウス１２およびディスプレイ１３が接続されるとともに、プリンタ１４（図１では図示省略）が接続されている。また、ＣＰＵ１００には、主記憶装置１５、補助記憶装置１６および通信装置１７が接続されるとともに、上述した読込み・書込み装置１０ｃが接続されている。主記憶装置（つまりメインメモリ）１５には、ＲＯＭおよびＲＡＭ等が含まれ、補助記憶装置１６には、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）の他、半導体ドライブ（ＳＳＤ：Solid State Drive）等が含まれる。読込み／書込み装置１０ｃによって読込み／書込みされる記録媒体１０ｄには、上述したＣＤ／ＤＶＤ等が含まれる。

本発明によるセンサの検出条件設定方法は、機械に対する接近体（人体または物体）の接近を検出するための方法であって、コンピュータ１のハードディスクやＣＤ／ＤＶＤ、ＳＤカードまたはＵＳＢメモリ等の記録媒体に格納されたプログラム、あるいはインターネット回線等のネットワーク回線から通信装置１７を介してハードディスク等の記録媒体にインストールされたプログラムに従って処理される。

図３は、コンピュータ１の機能ブロック図である。同図に示すように、コンピュータ１は、機械の動作データを読み込む機械動作データ読込み部１０１と、センサの作動データを読み込むセンサ作動データ読込み部１０２と、機械動作データ読込み部で読み込まれた動作データ、および、センサ作動データ読込み部で読み込まれた作動データに基づいて、センサの検出条件を作成するための検出条件作成部１０３と、検出条件作成部１０３で作成された検出条件をセンサに設定するための検出条件設定部１０４と、機械の動作領域やセンサの検出領域および非検出領域等をディスプレイ１３（図１）に表示するための表示部１０５とを備えている。なお、機械動作データ読込み部１０１、センサ作動データ読込み部１０２、検出条件作成部１０３、検出条件設定部１０４および表示部１０５は、後述する本発明の第１の実施例に対応している。

また、コンピュータ１は、機械の動作データおよび機械位置データを読み込む機械データ読込み部１０６と、センサの作動データおよびセンサ位置データを読み込むセンサデータ読込み部１０７と、機械データ読込み部１０６で読み込まれた機械の動作データおよび機械位置データ、ならびに、センサデータ読込み部で読み込まれたセンサの作動データおよびセンサ位置データに基づいて、センサの検出領域内にセンサの非検出領域を生成するための非検出領域生成部１０８とを備えている。なお、機械データ読込み部１０６、センサデータ読込み部１０７、検出条件作成部１０３、検出条件設定部１０４、非検出領域生成部１０８および表示部１０５は、後述する本発明の第２の実施例に対応している。

図３中の各部は、ハードディスク等からＲＡＭ上に展開されたプログラムを実行するＣＰＵ１００からの命令によって動作することで実現される機能である。

図４は、レーザスキャナを備えたロボット制御システムを示す全体斜視図である。同図に示すように、ロボット制御システムＲＳは、ロボットＲと、ロボットＲを制御するためのロボットコントローラＣと、ロボットＲに対する接近体を検出するセンサとしてのレーザスキャナＬＳとを備えている。レーザスキャナＬＳは、図示していないが、ＵＳＢポートやＳＤカードスロットを有している。また、ロボットＲは、平面視Ｌ字状に組み立てられたフェンスＦによって２方向から囲まれている。

ロボットＲは、先端にエンドエフェクタを有する複数のロボットアームを有している。ここでは、ロボットＲとして、垂直多関節ロボットを例にとる。ロボットＲは、先端のエンドエフェクタにより、テーブルＴ上に配置された多数のワークに対して所定の動作手順にしたがって処理を行うよう、ロボットコントローラＣによって駆動制御される。ロボットＲの動作手順は、ティーチングペンダント等のティーチング機器を用いて予めロボットＲに教示・設定されている。ロボットコントローラＣは、ロボットＲの基台の下部に配置されている。レーザスキャナＬＳは、この例では、テーブルＴの角部の近傍位置に配置されている。なお、レーザスキャナＬＳは、ロボットＲのレイアウトや動作領域等に応じて、適切な位置（たとえば、ロボットＲの直近近傍位置またはロボットＲから離れた位置）に適宜配置される。

図５は、ロボット制御システムＲＳにおいて、ロボットコントローラＣ、ティーチングペンダントＴｐ、コンピュータ１およびレーザスキャナＬＳ間の通信シーケンスの一例を示している。
同図に示すように、まず、ティーチングペンダントＴｐによりロボットＲに対してティーチングを行う（Ｐ１）。この場合には、操作者がティーチングペンダントＴｐを操作することにより、稼動時におけるロボットＲの各ロボットアームやエンドエフェクタのそれぞれの位置や速度等の制御条件を設定する。

ティーチングペンダントＴｐで設定された制御条件は、ロボットコントローラＣに送信されて受信される。これにより、ロボットコントローラＣには、ロボットＲの各ロボットアームやエンドエフェクタの動作データが記憶される（Ｒ１）。

コンピュータ１は、ロボットコントローラＣに記憶された動作データを読み取って、安全距離データを設定するとともに（Ｃ１）、センサ作動データを読み込む（Ｃ２）。コンピュータ１は、ロボットＲの動作領域データ、安全距離データおよびセンサ作動データに基づいて、レーザスキャナＬＳに対して設定すべき検出条件データを作成する（Ｃ３）。

コンピュータ１で作成された検出条件データは、たとえばＵＳＢケーブル等を介してレーザスキャナＬＳにインポートされる。これにより、検出条件がレーザスキャナＬＳに設定される（Ｌ１）。なお、検出条件データは、コンピュータ１からＳＤカード１０Ａ（またはマイクロＳＤカード／ＵＳＢメモリ）等の外部記録媒体に一旦記録された後、これをレーザスキャナＬＳのＳＤカードスロット（またはＵＳＢポート）に差し込んで読み取ることにより、レーザスキャナＬＳに対する検出条件の設定を行うようにしてもよい。

＜第１の実施例＞
本発明の第１の実施例によるセンサ（レーザスキャナ）の検出条件設定方法を図６および図７のフローチャートを用いて説明する。
プログラムがスタートすると、まず、図６のステップＳ１において、ロボットＲの動作データを読み込む。この場合には、ロボットコントローラＣに記憶されたロボットＲの動作領域データ（たとえば動作領域の２次元／３次元座標データ）をロボットコントローラＣから読み込む。ロボットＲの動作領域データとして、３次元座標データを採用した場合には、ロボットＲの高さ位置や、ロボットＲの可動部の高さ方向の座標データが含まれる。

次に、ステップＳ２では、レーザスキャナＬＳの作動データを読み込む。この作動データとしては、たとえばレーザスキャナＬＳの応答時間を読み込む。ここで、レーザスキャナＬＳの応答時間とは、人体や物体がレーザスキャナＬＳの検出エリアに侵入してレーザスキャナＬＳが検知する状態になってからセンサ検知信号がＯＮする（すなわち、ＯＳＳＤ（Output Signal Switching Device）信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる）までの時間のことをいう。この応答時間は、たとえば、機器固有の応答時間を考慮して設定されているデフォルト値を所定の標準値（例：数十ミリ秒）として読み込むか、あるいは、センサ検知信号の出力を所定条件で遅延させるオフディレイ制御を考慮して決定される。また、前記以外の作動データとしては、たとえばレーザスキャナＬＳの機種や使用条件（例：レーザスキャナの向き／標準使用／高感度使用／ロボット運転速度（高速／中速）／ロボットの停止制御から実際に停止するまでの応答時間）等に応じて設定された値を読み込む。

次に、ステップＳ３では、ステップＳ１で読み込まれたロボットＲの動作データ、および、ステップＳ２で読み込まれたレーザスキャナＬＳの作動データに基づいて、レーザスキャナＬＳの検出条件を作成する検出条件作成サブルーチンを実行する。

この場合には、まず、図７のステップＴ１において、ロボットＲの動作領域を表示する。すなわち、ロボットＲの動作領域をコンピュータ１のディスプレイ１３に表示する。図８はディスプレイ表示の一例を示しており、同図中、斜線領域ＲＲがロボットＲの動作領域つまり危険領域を示している。なお、図８は図４に対応している。

次に、ステップＴ２では、動作領域ＲＲの外側に設定すべき安全距離Ｓを設定する。安全距離Ｓは、次式によって算出される。すなわち
Ｓ＝Ｋ×（Ｔｍ＋Ｔｓ）＋Ｃ＋Ｚｓ … （１）
ただし
Ｓ： 安全距離（ｍｍ）
Ｋ： 人体の接近速度（ｍｍ／ｓ）
Ｔｍ： 機械（ここではロボットＲ）またはシステム（ここではロボット制御システムＲＳ）の最大停止時間（ｓ）
Ｔｓ： レーザスキャナＬＳの応答時間（ｓ）
Ｃ： Ｃ＝１２００－０．４×Ｈ（ただし、Ｃ≧８５０）
ここで Ｈ： 床面から検出面までの高さ（ｍｍ）
１０００≧Ｈ≧１５×（ｄ－５０）
ｄ： 物体の最小検出幅（ｍｍ）
Ｚｓ： 追加安全距離（ｍｍ）

Ｋの値としては、一般に、１６００（ｍｍ／ｓ）が採用される。Ｔｍは、レーザスキャナＬＳのＯＳＳＤ信号を受けてからロボットＲが停止するまでにかかる最大停止時間（ｓ）を指している。Ｔｓは、メインフローのステップＳ２で読み込まれた値である。Ｃを求める式に登場するＨは、図９に示すように、床面からレーザスキャナＬＳの検出面（レーザ光の投光窓の位置）までの距離を指している。ｄに関しては、たとえば人の体の全身を検出する場合には、たとえば７０（ｍｍ）が採用される。Ｚｓに関しては、レーザスキャナＬＳがたとえば高反射率背景で用いられる場合やレーザスキャナＬＳの計測誤差を修正するために採用される値であり、たとえば所定のデフォルト値が採用される。

次に、ステップＴ３では、ステップＴ２で求めた安全距離Ｓを用いて、レーザスキャナＬＳの検出領域を設定する。この場合には、ロボットＲの動作領域ＲＲの外側に安全距離Ｓを設定することにより、レーザスキャナＬＳの検出領域を設定する。なお、安全距離Ｓを設定する際にはロボットＲのアームの位置だけでなく、アームが保持したワークの大きや長さなどを考慮することが好ましい。

次に、ステップＴ４では、ステップＴ３で設定された検出領域をディスプレイ１３に表示する。この場合には、図８中、ロボットＲの動作領域ＲＲの外側（つまりフェンスＦで囲まれていない側）において、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ安全距離分の幅Ｓを有する平面視略Ｌ字状の帯状領域（濃いグレーの領域）が描画される。この濃いグレーの略Ｌ字状帯状領域がレーザスキャナＬＳの検出領域ＰＲである。これによりレーザスキャナＬＳの防護領域、つまり動作領域ＲＲと検出領域ＰＲにより、人が接近すると危険と判断される領域が決定される。

図８には、説明の便宜上、動作領域ＲＲの角部の位置にレーザスキャナＬＳが併せて記載されるとともに、動作領域ＲＲを２方向から囲む位置にＬ字状のフェンスＦが併せて記載されており、これらの記載は図４に対応している。なお、レーザスキャナＬＳの設置位置により動作領域ＲＲと検出領域ＰＲが重複する場合（たとえば、動作領域ＲＲ内にレーザスキャナＬＳが配置されている場合）もある。この場合、レーザスキャナは動作領域ＲＲを含む領域を検出領域ＰＲとなるように設定されるが、同様に安全距離Ｓを設定することに変わりない。

また、ステップＴ３での検出領域の設定の際には、検出領域ＰＲに加えて、第１の警告領域ＷＲ１および第２の警告領域ＷＲ２（図４参照）を検出領域ＰＲの外側において検出領域ＰＲを取り囲むように設定するようにしてもよい。

検出領域ＰＲは、当該領域内に侵入した人体や物体をレーザスキャナＬＳが検知したときに、レーザスキャナＬＳのＯＳＳＤ信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることにより、ロボットＲを停止させる、またはロボットＲを安全な動作状態とするための領域である。第１、第２の警告領域ＷＲ１、ＷＲ２は、当該領域内に侵入した人体や物体をレーザスキャナＬＳが検知したときに、レーザスキャナＬＳのＷＡＲＮＩＮＧ信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることにより、侵入者や侵入物体に対して警告を行う（たとえば警告音の発報／警告灯の点灯処理を行う）ための領域である。

次に、ステップＴ５では、コンピュータ１によるプログラム処理を手動つまり操作者による手入力に切り替える選択を行うか否かについて操作者の判断を待つ。因みに、ステップＴ１～Ｔ４の処理はコンピュータ１によって自動化された処理である。ステップＴ５を設けたのは、自動処理によって作成された検出領域（および警告領域）が、操作者の意図していた領域と異なっていたり、操作者の意図を十分に反映していなかったりした場合に、操作者が領域の位置や範囲を手動で修正できるようにするためである。

ステップＴ５において、処理を手動に切り替えない場合には、ステップＴ６～Ｔ８をスキップして、プログラムはステップＴ９に移行し、これまでの処理を保存する保存ボタン／保存キーがクリックされる／押されるのを待つ。保存ボタン／保存キーがクリックされれば／押されれば、ステップＴ９での判断が「ｙｅｓ」となって、プログラムは図６のメインフローに戻り、ステップＳ４に移行する。

その一方、ステップＴ５において、手動切替えを選択した場合には、ステップＴ５での判断が「ｙｅｓ」となって、プログラムはステップＴ６に移行する。ステップＴ６では、操作者の手入力により、ステップＴ２で設定された安全距離が変更される。次に、ステップＴ７では、変更された安全距離を用いて、レーザスキャナＬＳの検出領域ＰＲが変更される。

次に、ステップＴ８では、ステップＴ７で変更された検出領域ＰＲをディスプレイ１３に表示する。このとき、ステップＴ４で表示されていた検出領域ＰＲを表示／消去可能にしておくことにより、操作者は、新たに設定された検出領域ＰＲの位置や範囲がどのように変更されたかを容易に確認できる。なお、ステップＴ６～Ｔ８の処理は繰り返し行えるようにしてもよい。

ステップＴ８での処理後、ステップＴ９に移行する。ステップＴ９では、処理を保存する保存ボタン／保存キーがクリックされる／押されるのを待つ。保存ボタン／保存キーがクリックされれば／押されれば、ステップＴ９での判断が「ｙｅｓ」となって、プログラムは図６のメインフローに戻り、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４では、ステップＳ３で作成されて保存されたセンサ検出条件をレーザスキャナＬＳに設定する検出条件設定処理を行う。この場合には、コンピュータ１とレーザスキャナＬＳをＵＳＢケーブルで接続することにより、コンピュータ１に保存されたレーザスキャナＬＳの検出条件をレーザスキャナＬＳにインポートして設定処理を行う。または、コンピュータ１にＳＤカード１０Ａを挿入して（図５参照）、コンピュータ１に保存されたレーザスキャナＬＳの検出条件をＳＤカード１０Ａに書き込んだ後、ＳＤカード１０ＡをレーザスキャナＬＳに読み込ませることにより、レーザスキャナＬＳの検出条件をレーザスキャナＬＳに設定する。

次に、ステップＳ５では、プログラムを終了するか否か、操作者の判断を待つ。終了ボタン／終了キーがクリックされれば／押されれば、プログラムは終了する。

上述したプログラムによるセンサ検出条件が設定されたレーザスキャナＬＳの作動時には、図４および図８に示すように、レーザスキャナＬＳの周囲に防護領域（ロボットの動作領域ＲＲとレーザースキャナＬＳの検出領域ＰＲを合わせた領域）が設定されるとともに、その外側に第１、第２の警告領域ＷＲ１、ＷＲ２が設定されている。

なお、この第１の実施例においては、レーザスキャナＬＳの位置データについては言及していないが、図４および図８に示すように、ロボットＲの動作領域ＲＲが矩形状領域であって、その角部の近傍位置にレーザスキャナＬＳを設置するようなアプリケーションの場合には、レーザスキャナＬＳの検出角度（スキャニング角）θを２７０°に設定することにより、ロボットＲの矩形状の動作領域ＲＲの外延に沿った検出領域ＰＲを容易に設定することができる。

＜第２の実施例＞
本発明の第２の実施例によるセンサ（レーザスキャナ）の検出条件設定方法を図１０および図１１のフローチャートを用いて説明する。

プログラムがスタートすると、まず、図１０のステップＳ１’において、機械データを読み込む。この場合には、前記第１の実施例と同様に、ロボットコントローラＣに記憶されたロボットＲの動作領域データ（たとえば動作領域の２次元／３次元座標データ）をロボットコントローラＣから読み込むとともに、これに加えて、ロボットＲの位置データをロボットコントローラＣから読み込む。

次に、ステップＳ２’では、センサデータを読み込む。このセンサデータとしては、前記第１の実施例と同様に、レーザスキャナＬＳの作動データである、たとえばレーザスキャナＬＳの応答時間を読み込む。ここで、レーザスキャナＬＳの応答時間とは、センサ検知信号がＯＮするまでの時間のことをいう。この応答時間は、たとえば機器固有の応答時間を考慮してデフォルト値として設定されている所定の標準値（例：数十ミリ秒）を読み込むか、あるいは、センサ検知信号の出力を所定条件で遅延させるオフディレイ制御を考慮して決定される。また、前記以外の作動データとしては、たとえばレーザスキャナＬＳの機種や使用条件（例：レーザスキャナの向き／標準使用／高感度使用／ロボット運転速度（高速／中速）／ロボットの応答時間）等に応じて設定された値を読み込む。

センサデータとしては、さらにレーザスキャナＬＳの位置データを読み込む。この位置データとしては、図４および図８に示すように、ロボットＲの動作領域ＲＲが矩形状領域であって、その角部の近傍位置にレーザスキャナＬＳを設置するようなアプリケーションの場合には、レーザスキャナＬＳの位置の座標データ（Ｘ_２、Ｙ_２）は、動作領域ＲＲの角部の座標データにレーザスキャナＬＳの寸法を加味することにより、容易に求められる。なお、レーザスキャナＬＳの位置の座標データ（Ｘ_２、Ｙ_２）は、操作者が手入力で座標データを入力するようにしてもよいし、マウスポインタの位置でクリックすることで座標入力できるようにしてもよい。

次に、ステップＳ３’では、ステップＳ１’で読み込まれたロボットＲの動作領域データおよび位置データ、ならびに、ステップＳ２’で読み込まれたレーザスキャナＬＳの作動データおよび位置データに基づいて、レーザスキャナＬＳの検出条件を作成する検出条件作成サブルーチンを実行する。

この場合には、まず、図１１のステップＴ１’において、ロボットＲの動作領域およびその位置をコンピュータ１のディスプレイ１３に表示する。図８Ａはディスプレイ表示の一例を示しており、同図中、斜線領域ＲＲがロボットＲの動作領域つまり人が立ち入ると危険な領域を示している。

次に、ステップＴ２’では、ロボットＲの中心Ｏ_１の座標データ（Ｘ_１、Ｙ_１）に対するレーザスキャナＬＳの中心Ｏ_２の座標データ（Ｘ_２、Ｙ_２）のオフセット量（Ｘ_０、Ｙ_０）を算出する。オフセット量は次式により求まる。
Ｘ_０＝Ｘ_２－Ｘ_１ および Ｙ_０＝Ｙ_２－Ｙ_１

次に、ステップＴ３’では、動作領域ＲＲの外側に設定すべき安全距離Ｓを設定する。安全距離Ｓは、第１の実施例と同様に、式（１）によって算出される。

次に、ステップＴ４’では、ステップＴ２’で求めたオフセット量（Ｘ_０、Ｙ_０）、および、ステップＴ３’で求めた安全距離Ｓを用いて、ロボットＲの動作領域ＲＲの外側にレーザスキャナＬＳの検出領域を設定する。

ステップＴ５’では、ステップＴ４’で設定された検出領域をディスプレイ１３に表示する。この場合には、図８Ａ中、ロボットＲの動作領域ＲＲの外側（つまりフェンスＦで囲まれていない側）において、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ安全距離分の幅Ｓを有する平面視略Ｌ字状の帯状領域（濃いグレーの領域）をその内側の外延がレーザスキャナＬＳの中心Ｏ_２を通るように描画する。この濃いグレーの略Ｌ字状帯状領域がレーザスキャナＬＳの検出領域ＰＲである。これによりレーザスキャナＬＳの防護領域、つまり動作領域ＲＲと検出領域ＰＲによって、人が接近すると危険と判断される領域が決定される。

図８Ａには、説明の便宜上、動作領域ＲＲの角部の位置にレーザスキャナＬＳが併せて記載されるとともに、動作領域ＲＲを２方向から囲む位置にＬ字状のフェンスＦが併せて記載されており、これらの記載は図４に対応している。

ここで、コンピュータ１の実際の操作画面の一例を図８Ｂに示す。同図に示すように、操作画面の右側の領域には、動作領域ＲＲが描画されるとともに、その外側に検出領域ＰＲが描画されている。検出領域ＰＲは、所定の座標位置に自動処理でプロットされた多数の点ＰＬにより、その外延が設定されている。

なお、ステップＴ５’での検出領域の設定の際には、検出領域ＰＲに加えて、第１の警告領域ＷＲ１および第２の警告領域ＷＲ２（淡いグレーの領域（図４参照））を検出領域ＰＲの外側において検出領域ＰＲを取り囲むように設定するようにしてもよい。

検出領域ＰＲは、当該領域内に侵入した人体や物体をレーザスキャナＬＳが検知したときに、レーザスキャナＬＳのＯＳＳＤ信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることにより、ロボットＲを停止させるための領域である。第１、第２の警告領域ＷＲ１、ＷＲ２は、当該領域内に侵入した人体や物体をレーザスキャナＬＳが検知したときに、レーザスキャナＬＳのＷＡＲＮＩＮＧ信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることにより、侵入者や侵入物体に対して警告を行う（たとえば警告音の発報／警告灯の点灯処理を行う）ための領域である。

次に、ステップＴ６’では、レーザスキャナＬＳの検出領域ＰＲ内に障害物等が存在するか、前述のオフセットによる検出領域ＰＲの移動によって生じた空白の領域か、あるいは、センサが検出可能な距離の外となる領域にロボットＲの動作領域ＲＲがあるかによって、レーザスキャナＬＳによる検出ができない非検出領域があるか否か判断される。非検出領域があると判断されれば、ステップＴ６’での判断が「ｙｅｓ」となって、ステップＴ７’に移行する。なお、障害物等の座標データは、ティーチングペンダントによるティーチング時に予めロボットコントローラＣに記憶させていたものを用いるようにしてもよいし、操作者が手入力で入力するようにしてもよい。

ステップＴ７’では、レーザスキャナＬＳの検出領域ＰＲ内に非検出領域を生成するとともに、これをディスプレイ１３に表示する。図８Ａ中、符号ＯＳがレーザスキャナＬＳの検出領域内に置かれた障害物を示しており、その図示左方（一部上方も含む）の斜線領域が非検出領域ＶＢである。非検出領域ＶＢは、障害物ＯＳの存在により、その主に背面側にレーザスキャナＬＳからの出射レーザ光が届かなくなる領域である。このような非検出領域ＶＢが生成・表示されることにより、操作者に対する注意が喚起されることになる。この場合、非検出領域ＶＢを検出できるように、別のレーザスキャナを配置するようにするか、あるいは、非検出領域ＶＢ内に作業者が立ち入ることができないように柵やパーテーションを設置することが考えられる。

ステップＴ７’での処理後、ステップＴ８’に移行する。その一方、ステップＴ６’において、非検出領域がないと判断されれば、同様に、ステップＴ８’に移行する。

次に、ステップＴ８’では、コンピュータ１による処理を手動つまり操作者による手入力に切り替える選択を行うか否か、操作者の判断を待つ。因みに、ステップＴ１’～Ｔ５’の処理はコンピュータ１によって自動化された処理である。ステップＴ８’を設けたのは、自動処理によって作成された検出領域（および警告領域）が、操作者の意図していた領域と異なっていたり、操作者の意図を十分に反映していなかったりした場合に、操作者が領域の位置や範囲を修正できるようにするためである。

ステップＴ８’において、処理を手動に切り替えない場合には、ステップＴ９’～Ｔ１０’をスキップして、プログラムはステップＴ１１’に移行し、これまでの処理を保存する保存ボタン／保存キーがクリックされる／押されるのを待つ。保存ボタン／保存キーがクリックされれば／押されれば、ステップＴ１１’での判断が「ｙｅｓ」となって、プログラムは図１０のメインフローに戻り、ステップＳ４’に移行する。

その一方、ステップＴ８’において、手動切替えを選択した場合には（図８Ｂ中、操作画面の左側の領域に設けられた手動ボタン参照）、ステップＴ８’での判断が「ｙｅｓ」となって、プログラムはステップＴ９’に移行する。ステップＴ９’では、操作者の手入力により、ステップＴ３’で設定された安全距離が変更される。

次に、ステップＴ１０’では、変更された安全距離を用いて、レーザスキャナＬＳの検出領域ＰＲが変更されて、ディスプレイ１３に表示される。このとき、ステップＴ５’で表示されていた検出領域ＰＲを表示／消去可能にしておくことにより、操作者は、新たに設定された検出領域の位置や範囲がどのように変更されたかを容易に確認できる。なお、ステップＴ９’～Ｔ１０’の処理は繰り返し行えるようにしてもよい。

ステップＴ１０’での処理後、ステップＴ１１’に移行する。ステップＴ１１’では、処理を保存する保存ボタン／保存キーがクリックされる／押されるのを待つ。保存ボタン／保存キーがクリックされれば／押されれば、ステップＴ１１’での判断が「ｙｅｓ」となって、プログラムは図１０のメインフローに戻り、ステップＳ４’に移行する。

ステップＳ４’では、ステップＳ３’で作成されて保存された検出条件をレーザスキャナＬＳに設定する検出条件設定処理を行う。この場合には、コンピュータ１とレーザスキャナＬＳをＵＳＢケーブルで接続することにより、コンピュータ１に保存されたレーザスキャナＬＳの検出条件をレーザスキャナＬＳにインポートして設定処理を行う。または、コンピュータ１にＳＤカード１０Ａを挿入して（図５参照）、コンピュータ１に保存されたレーザスキャナＬＳの検出条件をＳＤカード１０Ａに書き込んだ後、ＳＤカード１０ＡをレーザスキャナＬＳに読み込ませることにより、レーザスキャナＬＳの検出条件をレーザスキャナＬＳに設定する。

次に、ステップＳ５’では、プログラムを終了するか否か、操作者の判断を待つ。終了ボタン／終了キーがクリックされれば／押されれば、プログラムは終了する。

上述したプログラムによる検出条件が設定されたレーザスキャナＬＳの作動時には、図４および図８Ａに示すように、レーザスキャナＬＳの周囲に検出領域ＰＲが設定されるとともに、その外側に第１、第２の警告領域ＷＲ１、ＷＲ２が設定されている。

＜第３の実施例＞
前記第１および第２の実施例では、ロボット制御システムを例にとって説明したが、本発明が実行処理されたセンサが用いられる機械としては、ロボット以外でもよく、本発明は、無人搬送車 (ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）や自動車（自動牽引車含む）等の車両、自動フォークリフト等の特殊車両を含む自律移動体にも適用可能である。なお、これら車両においては、人体や物体が静止している場合でも、車両が移動することで人体や物体が車両に相対的に接近することになるので、この場合においても、人体や物体が本発明における「接近体」に相当する。

図１２は、本発明の第３の実施例のセンサ検出条件設定方法によるセンサ検出条件が設定されたレーザスキャナＬＳと、これを搭載するＡＧＶと、レーザスキャナＬＳにより設定される検出領域ＰＲおよび第１、第２の警告領域ＷＲ１、ＷＲ２とを示している。

この第３の実施例によるセンサ検出条件設定方法は、前記第１の実施例の図６、図７のフローチャート、または前記第２の実施例の図１０、図１１のフローチャートにしたがって、同様に処理されるが、この場合、前記第１、第２の実施例中のロボットコントローラＣに相当するのが、ＡＧＶに搭載された（またはＡＧＶから離れた場所に設置された）コントローラである。ＡＧＶが床面上の固定ルートに沿って走行する場合、および床面上を自由走行する場合のいずれについても、ＡＧＶの走行パターン（たとえばルート、停止位置、加減速領域等）がＡＧＶのコントローラに記憶されている。

よって、上記フローチャートにおけるＡＧＶの動作データは、ＡＧＶのコントローラから読み込まれることになる。この場合、ＡＧＶは、ロボットのような据置型ではなく可動型であるので、刻刻と位置を変えるＡＧＶの占有領域がＡＧＶの動作領域となる。なお、レーザスキャナＬＳの作動データの読込みについては、前記第１、第２の実施例と同様である。

また、ＡＧＶの動作データおよびレーザスキャナＬＳの作動データに基づいて、レーザスキャナＬＳの検出条件を作成する際において、ＡＧＶの動作領域の外側に設定すべき安全距離Ｓに関しては、次式によって算出される。すなわち
Ｓ＝Ｖ×（Ｔｍ＋Ｔｓ）＋Ｚｂ×Ｌ＋Ｚｓ＋Ｚｇ … （２）
ただし
Ｓ： 安全距離（ｍｍ）
Ｖ： ＡＧＶの最大接近速度（ｍｍ／ｓ）
Ｔｍ： 機械（ここではＡＧＶ）またはシステム（ここではＡＧＶ制御システム）の最大停止時間（ｓ）
Ｔｓ： レーザスキャナＬＳの応答時間（ｓ）
Ｚｂ： ＡＧＶの停止に必要な距離（ｍｍ）
Ｌ： ブレーキの摩耗係数
Ｚｓ： 追加安全距離（ｍｍ）
Ｚｇ： 床面との隙間が十分に確保できない場合の追加距離（ｍｍ）

Ｔｍは、レーザスキャナＬＳのＯＳＳＤ（Output Signal Switching Device）信号を受けてからＡＧＶが停止するまでにかかる最大停止時間（ｓ）を指している。Ｔｓは、メインフローのステップＳ２、Ｓ２’（図６、図１０）で読み込まれた値である。Ｚｓに関しては、レーザスキャナＬＳがたとえば高反射率背景で用いられる場合に採用される値であり、たとえば所定のデフォルト値が採用される。Ｚｇの説明文に記載された床面との隙間は、図１３に示すように、床面からＡＧＶの底面までの距離を指している。

式（２）で求めた安全距離Ｓを用いてレーザスキャナＬＳの検出領域を設定する際には、ＡＧＶの動作領域の外側つまりＡＧＶの前方に安全距離Ｓを設定することにより、レーザスキャナＬＳの検出領域ＰＲが設定される。設定された検出領域ＰＲは、図１４のディスプレイ表示例に示すように、前後方向（同図上下方向）に安全距離分の長さＳを有し、左右方向（同図左右方向）に、ＡＧＶの幅寸法よりも長い所定の長さを有する矩形状の帯状領域（濃いグレーの領域）ＰＲである。なお、図１２では、検出領域ＰＲに加えて、第１、第２の警告領域ＷＲ１、ＷＲ２が記載されている。ＡＧＶの移動にともない、これら検出領域ＰＲ、第１、第２の警告領域ＷＲ１、ＷＲ２もＡＧＶの移動方向へ領域の位置を変えていく。

なお、検出領域ＰＲおよび第１、第２の警告領域ＷＲ１、ＷＲ２を設定する際には、ＡＧＶの車速に応じて各領域の大きさを切り替えるようにしてもよい。図１５は、車速に応じた切替えの例を示しており、同図中、（ａ）は高速時の場合、（ｂ）は中速時の場合、（ｃ）は低速時の場合にそれぞれ対応している。このように車速を３段階で切り替える場合には、式（２）中の速度Ｖの値として高速、中速および低速の３種類を用意し、それぞれについて算出された安全距離Ｓの値が用いられることになる。なお、この場合、ＡＧＶの駆動軸にはインクリメンタルエンコーダが取り付けられており、エンコーダ入力を用いてレーザスキャナＬＳのスキャンエリアの切替えが行われる。

検出領域ＰＲは、当該領域内に侵入した人体や物体をレーザスキャナＬＳが検知したときに、レーザスキャナＬＳのＯＳＳＤ信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることにより、ＡＧＶを停止させるための領域である。第１、第２の警告領域ＷＲ１、ＷＲ２は、当該領域内に侵入した人体や物体をレーザスキャナＬＳが検知したときに、レーザスキャナＬＳのＷＡＲＮＩＮＧ信号がＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わることにより、侵入者や侵入物体に対して警告を行うための領域である。

この第３の実施例においても、前記第１、第２の実施例と同様に、コンピュータ１によるプログラム処理を手動つまり操作者による手入力に切り替える選択を行うか否かについて判断するステップが設けられており、コンピュータ１の自動処理により設定された安全距離を手入力で変更することにより、レーザスキャナＬＳの検出領域ＰＲの変更が可能になっている。

コンピュータ１の自動処理（および操作者の手入力処理）により作成されて保存されたレーザスキャナＬＳの検出条件は、前記第１、第２の実施例と同様にして、レーザスキャナＬＳに設定される。すなわち、コンピュータ１とレーザスキャナＬＳをＵＳＢケーブルで接続することにより、コンピュータ１に保存されたレーザスキャナＬＳの検出条件をレーザスキャナＬＳにインポートして設定処理を行う、または、コンピュータ１にＳＤカード１０Ａを挿入して（図５参照）、コンピュータ１に保存されたレーザスキャナＬＳの検出条件をＳＤカード１０Ａに書き込んだ後、ＳＤカード１０ＡをレーザスキャナＬＳに読み込ませることにより、レーザスキャナＬＳの検出条件をレーザスキャナＬＳに設定する。

〔第１の変形例〕
前記第１および第２の実施例に示したフローチャートは、本発明によるセンサの検出条件設定方法を実行するためのフローチャートの一例を示しており、より細かな処理や円滑な処理のためのステップの追加や変更等は適宜可能である。たとえば、操作者による判断や修正のためのステップを追加する、ロボットが保持するワークの大きさや長さを条件として加えることによって、安全距離を変更するステップを追加する等である。

〔第２の変形例〕
前記第１ないし第３の実施例では、センサの作動データ／センサデータとして、レーザスキャナＬＳの応答時間（および位置データ）を読み込む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。センサの作動データ／センサデータとしては、レーザスキャナＬＳの応答時間（および位置データ）に加えて、レーザスキャナＬＳの設置面に対する検出面の上下方向の傾き（すなわち、設置面に対して検出面が仰角／俯角を有している場合）、レーザスキャナＬＳのスキャニング角、またはレーザスキャナＬＳの設置面内での左右の傾き（つまり振れ）等を含むようにしてもよい。

〔第３の変形例〕
前記第１および第２の実施例では、ロボットとして垂直多関節ロボットを例にとって説明したが、本発明は、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に適用するようにしてもよい。また、本発明は、人と協働して作業を行う協働ロボットにも適用可能である。

〔第４の変形例〕
本発明が適用される機械としては、前記第１、第２の実施例および前記第３の変形例に示すようなロボットや、前記第３の実施例に示すようなＡＧＶ等の自律移動体には限定されず、本発明は、その他の機械全般に適用され得る。

〔第５の変形例〕
前記第１ないし第３の実施例では、センサとしてレーザスキャナを例にとって説明したが、本発明が適用されるセンサは、レーザスキャナに限定されない。たとえば、３Ｄライダー（３Ｄ-ＬｉＤＡＲ(light detection and ranging)）、ＣＭＯＳエリアセンサ等のエリアセンサ、イメージセンサ、ミューティング機能を付加したライトカーテン等でもよい。

〔第６の変形例〕
前記第１ないし第３の実施例では、本発明によるセンサの検出条件設定方法が単一のコンピュータ１で実行される例を示したが、本発明の適用はこれに限定されない。ロボットＲに対して動作条件を教示・設定するティーチングペンダント等のティーチング機器で実行されるようにしてもよい。

〔その他の変形例〕
上述した各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。

〔他の適用例〕
前記各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（つまりファクトリー・オートメーション（ＦＡ））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、建設業や土木業、運輸業、運送業、医療業、流通業、飲食業、食品業等の分野にも適用できる。

本発明は、機械に対する接近体の接近を検出するためのセンサの検出条件設定方法に有用である。

１： コンピュータ（操作端末）
１０Ａ： ＳＤカード（記録媒体）

Ｒ： ロボット（機械）
ＬＳ： レーザスキャナ（センサ）
Ｓ： 安全距離
Ｔｐ： 応答時間
ＰＲ： 検出領域
Ｘ_０、Ｙ_０： オフセット量

Ｓ１： 動作データ読込みステップ（機械動作データ読込みステップ）
Ｓ１’： 機械データ読込みステップ
Ｓ２： 作動データ読込みステップ（センサ作動データ読込みステップ）
Ｓ２’： センサデータ読込みステップ
Ｓ３、Ｓ３’： 検出条件作成ステップ
Ｓ４、Ｓ４’： 検出条件設定ステップ
Ｔ１： 動作領域表示ステップ（表示ステップ）
Ｔ７’： 非検出領域生成・表示ステップ

特開２０１７－２０５８５８号公報（段落［００２３］～［００２４］、［００４８］および図１参照） 特開２０１９－１０７０４号公報（段落［００１８］および図１参照）

Claims (10)

1. 機械に対する接近体の接近を検出するためのセンサの検出条件設定方法であって、
   前記機械の動作データおよび機械位置データを読み込む機械データ読込みステップと、
   前記センサの作動データおよびセンサ位置データを読み込むセンサデータ読込みステップと、
   前記機械データ読込みステップで読み込まれた前記機械の前記動作データおよび前記機械位置データ、ならびに、前記センサデータ読込みステップで読み込まれた前記センサの前記作動データおよび前記センサ位置データに基づいて、前記機械の位置に対する前記センサの位置のオフセット量を加味しつつ、前記センサの検出条件を作成するための検出条件作成ステップと、
   前記検出条件作成ステップで作成された前記検出条件を前記センサに設定するための検出条件設定ステップと、
   を備えたセンサの検出条件設定方法。
2. 請求項１において、
   前記動作データが、前記機械の動作領域データを含んでいる、
   ことを特徴とするセンサの検出条件設定方法。
3. 請求項１において、
   前記作動データが、前記センサの応答時間を含んでいる、
   ことを特徴とするセンサの検出条件設定方法。
4. 請求項１において、
   前記検出条件作成ステップで前記センサの前記検出条件を作成する際には、前記機械の動作領域の外側に安全距離を追加して前記センサの検出領域を設定するようにした、
   ことを特徴とするセンサの検出条件設定方法。
5. 請求項１において、
   前記機械の前記動作データを表示する表示ステップをさらに備えた、
   ことを特徴とするセンサの検出条件設定方法。
6. 請求項１において、
   当該検出条件設定方法が、単一の操作端末により実行可能になっている、
   ことを特徴とするセンサの検出条件設定方法。
7. 請求項１において、
   前記機械データ読込みステップで読み込まれた前記機械の前記動作データおよび前記機械位置データ、ならびに、前記センサデータ読込みステップで読み込まれた前記センサの前記作動データおよび前記センサ位置データに基づいて、前記センサの検出領域内に前記センサの非検出領域を生成するための非検出領域生成ステップをさらに備えた、
   ことを特徴とするセンサの検出条件設定方法。
8. 請求項７において、
   前記センサの前記非検出領域を表示する表示ステップをさらに備えた、
   ことを特徴とするセンサの検出条件設定方法。
9. 請求項１に記載のセンサの検出条件設定方法をコンピュータに実行させるための検出条件設定プログラム。
10. 請求項９に記載の検出条件設定プログラムを格納する記録媒体。