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KR20180048620A - 제어 장치, 시스템, 제어 방법 및 프로그램 - Google Patents

제어 장치, 시스템, 제어 방법 및 프로그램 Download PDF

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KR20180048620A
KR20180048620A KR1020187004915A KR20187004915A KR20180048620A KR 20180048620 A KR20180048620 A KR 20180048620A KR 1020187004915 A KR1020187004915 A KR 1020187004915A KR 20187004915 A KR20187004915 A KR 20187004915A KR 20180048620 A KR20180048620 A KR 20180048620A
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KR
South Korea
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change
unit
worker
posture
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KR1020187004915A
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Inventor
다쿠 오야
교헤이 아사이
고 아오키
Original Assignee
오므론 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

생산 라인에 구비되는 구동부를 제어하는 제어 장치는, 작업자의 작업시의 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보(107)를 취득하는 취득부(103)와, 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 신체 정보를 기억하기 위한 기억부와, 취득되는 신체 정보가 나타내는 경시 변화의 크기와 기억부의 신체 정보가 나타내는 경시 변화의 크기의 차를 검출하는 검출부와, 검출되는 차로부터 구동부의 제어량을 변경할지 여부를 결정하는 결정부를 구비한다.

Description

제어 장치, 시스템, 제어 방법 및 프로그램
본 발명은 제어 장치, 시스템, 제어 방법 및 프로그램에 관한 것이며, 특히 생산 라인에 구비되는 구동부를 제어하는 제어 장치, 시스템, 제어 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
공장의 생산 라인에서는, 작업자는 로봇 등의 기계와 협조하면서 작업을 실시하는 경우가 있다. 이 경우에 있어서, 작업자에 대한 작업의 부하 상황에 맞춰서 로봇 등의 기계를 제어하는 것이 요망되고 있다.
특허문헌 1(일본 특허 공개 제2011-156641호 공보)은, 사람과 기계가 함께 물건을 조립하거나 하는 사람과 기계의 협조 작업에 관하여, 사람에게 모션 캡처 등의 센서를 설치함으로써 사람의 움직임에 맞춰서 동작하도록 기계를 제어하는 시스템을 개시한다. 구체적으로는, 특허문헌 1은 숙련공의 작업으로부터 미리 얻어져 등록된 작업 동작의 표준 데이터와, 생산 라인의 가동시에 측정되는 작업자의 작업 동작의 데이터를 비교하고, 비교의 결과를 사용하여 산업용 로봇의 위치를 보정한다.
일본 특허 공개 제2011-156641호 공보
생산 라인에 있어서 작업자가 로봇 등의 기계와 협조하여 작업을 할 경우에는, 작업자가 과부하가 되지 않는 범위에서 생산성을 유지하는 것이 요망되고 있다. 그러나, 특허문헌 1에서는, 로봇을 제어하기 위해 작업자의 작업 동작의 데이터와 비교되는 대상은, 숙련공의 작업 동작으로부터 얻어진 표준 데이터이다. 그로 인해, 생산 라인에 있어서의 작업자는, 숙련공의 작업 동작에 맞추도록 동작이 만들어지게 되어, 작업자에 따라서는 신체적으로 부하가 걸리는 경우가 있다. 그 결과, 작업자는 지치기 쉬워져, 생산성이 저하된다는 등의 과제가 있다.
그로 인해, 작업자의 부하에 따라 생산 라인의 구동부를 제어하는 것이 요망되고 있다.
본 발명의 한 국면에 관련된 생산 라인에 구비되는 구동부를 제어하는 제어 장치는, 작업자의 작업시의 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보를 취득하는 취득부와, 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 신체 정보를 기억하기 위한 기억부와, 취득되는 신체 정보가 나타내는 경시 변화의 크기와 기억부의 신체 정보가 나타내는 경시 변화의 크기의 차를 검출하는 검출부와, 검출되는 차로부터 구동부의 제어량을 변경할지 여부를 결정하는 결정부를 구비한다.
바람직하게는, 신체 정보는, 작업자의 작업시의 동작량의 경시적인 변화를 나타내는 정보를 포함한다.
바람직하게는, 결정부는, 차로부터 작업자의 부하의 정도를 판정하는 판정부를 구비하고, 판정부의 판정 결과로부터 제어량을 변경할지 여부를 결정한다.
바람직하게는, 검출부는, 취득부에 의해 신체 정보가 취득되면, 당해 취득된 신체 정보의 특징량과, 기억부에 기억된 신체 정보의 특징량의 차를 검출한다.
바람직하게는, 신체 정보는, 적어도 체온을 포함하는 작업자의 생체 정보를 더 포함한다.
바람직하게는, 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 신체 정보를 기억부에 축적하는 축적부를 더 구비한다.
본 발명의 다른 국면에 관련된 시스템은, 생산 라인에 구비되는 구동부와, 생산 라인에 구비되는 작업자의 작업시의 자세를 검출하는 센서와, 구동부를 제어하는 제어 장치를 구비하고, 제어 장치는, 센서로부터 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보를 취득하는 취득부와, 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 신체 정보를 기억하기 위한 기억부와, 취득되는 신체 정보가 나타내는 경시 변화의 크기와 기억부의 신체 정보가 나타내는 경시 변화의 크기의 차를 검출하는 검출부와, 검출되는 차로부터 구동부의 제어량을 변경할지 여부를 결정하는 결정부를 구비한다.
본 발명의 또 다른 국면에 관련된 방법은, 생산 라인에 구비되는 구동부를 제어하는 방법이며, 방법은, 작업자의 작업시의 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보를 취득하는 스텝과, 취득되는 신체 정보가 나타내는 경시 변화의 크기와, 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 당해 작업자의 신체 정보가 나타내는 자세의 경시 변화 크기의 차를 검출하는 스텝과, 검출되는 차로부터 구동부의 제어량을 변경할지 여부를 결정하는 스텝을 구비한다.
본 발명의 또 다른 국면에 관련된 프로그램은, 생산 라인에 구비되는 구동부를 제어하는 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이며, 컴퓨터는, 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 작업자의 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보를 기억하기 위한 기억부를 구비하고, 방법은, 작업자의 작업시의 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보를 취득하는 스텝과, 취득되는 신체 정보가 나타내는 경시 변화의 크기와 기억부의 신체 정보가 나타내는 경시 변화의 크기의 차를 검출하는 스텝과, 검출되는 차로부터 구동부의 제어량을 변경할지 여부를 결정하는 스텝을 구비한다.
본 발명에 의하면, 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 신체 정보가 기억부에 기억된다. 생산 라인에서의 작업시에 취득되는 작업자의 신체 정보가 나타내는 경시 변화의 크기와, 기억부의 안정 자세로 작업하는 경우의 신체 정보가 나타내는 경시 변화의 크기의 차로부터 생산 라인에 구비되는 구동부의 제어량을 변경할지 여부를 결정한다. 이 차는 작업자의 작업 부하에 따라 변동될 수 있다. 따라서, 작업자의 부하에 따라 생산 라인의 구동부를 제어하는 것이 가능해진다.
도 1은 실시 형태 1에 관련된 시스템(1)의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 제어 컴퓨터(100)의 하드웨어 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 로봇(60)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 실시 형태 1에 관련된 신체 정보를 예시하는 도면이다.
도 5는 실시 형태 1에 관련된 신체 정보를 예시하는 도면이다.
도 6은 실시 형태 1에 관련된 제어 컴퓨터(100)의 기능의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 실시 형태 1에 관련된 "학습 모드"의 처리 흐름도이다.
도 8은 실시 형태 1에 관련된 "운용 모드"의 처리 흐름도이다.
본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 도면에 있어서, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
[실시 형태 1]
(시스템의 구성)
도 1은, 실시 형태 1에 관련된 시스템(1)의 전체 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 공장 등의 생산 라인에는, 작업자의 작업에 사용되는 1개 또는 복수의 유닛(200), PLC(Programmable Logic Controller) 등의 제어 컴퓨터(100) 및 관리자가 조작하는 관리 컴퓨터(300)를 구비한다. 이들 각 부는, 유선 또는 무선으로 서로 통신한다.
유닛(200)은, 작업자(10)와 협조 작업하는 산업용 로봇(60)(이하, 간단히 로봇(60)이라고 함) 및 인체의 동작량을 비접촉 형식으로 검출하는 센서(50)를 구비한다. 도 1에서는, 작업자(10)는 예를 들어 로봇(60)과 협조하여 워크(W)를 반송하는 작업을 실시한다.
센서(50)는, 하드웨어 회로로서의 거리 화상 센서와, 거리 화상 센서의 출력으로부터 인체의 자세를 추정하는 소프트웨어 프로그램을 실행하는 마이크로 컴퓨터를 구비한다. 거리 화상 센서는 대상(인체)에 적외선을 조사하여 얻어진 적외선 패턴을 해석함으로써 거리 화상을 취득한다. 마이크로 컴퓨터는, 거리 화상과 미리 등록되어 있는 패턴 화상을 대조하고, 대조의 결과에 기초하여, 거리 화상에 있어서 인체의 자세, 즉 각 부(머리, 어깨, 팔, 허리, 발 등)의 위치(좌표값)를 검출한다. 그리고, 시계열로 취득되는 거리 화상으로부터, 인체의 자세(각 부의 위치)의 시계열적인 변화(경시적인 변화)가 검출된다. 이와 같이, 센서(50)는, 적외선의 조사 범위에 위치하는 작업자의 작업시의 자세의 경시적인 변화를 나타내는 신체 정보를 제어 컴퓨터(100)에 송신한다.
또한, 신체의 동작량을 측정하는 방법은, 센서(50)와 같은 거리 화상으로부터 측정하는 방법으로 한정되지 않으며, 예를 들어 작업자의 신체에 장착된 광학 마커의 위치 정보에 의해 움직임을 검출하는 방법 또는 신체에 장착된 자기 센서의 움직임을 검출하는 방법이어도 된다. 또한, 도 1에서는, 센서(50)는 유닛(200)마다 구비했지만, 1대의 센서(50)를 복수의 유닛(200)에서 공용해도 된다.
(제어 컴퓨터(100)의 구성)
도 2는, 도 1의 제어 컴퓨터(100)의 하드웨어 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 2를 참조하면, 제어 컴퓨터(100)는 연산 처리부인 CPU(Central Processing Unit)(110)와, 기억부로서의 메모리(112) 및 하드 디스크(114)와, 시간을 계시하여 계시 데이터를 CPU(110)에 출력하는 타이머(113)와, 입력 인터페이스(118)와, 디스플레이(122)를 제어하는 표시 컨트롤러(120)와, 통신 인터페이스(124)와, 데이터 리더/라이터(126)를 포함한다. 이들 각 부는, 버스(128)를 통해 서로 데이터 통신 가능하게 접속된다.
CPU(110)는, 하드 디스크(114)에 저장된 프로그램(코드)을 실행함으로써 각종 연산을 실시한다. 메모리(112)는, 전형적으로는 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등의 휘발성의 기억 장치이며, 하드 디스크(114)로부터 판독된 프로그램·데이터에 더하여 센서(50)로부터 수신하는 신체 정보 및 워크 데이터 등이 저장된다.
입력 인터페이스(118)는, CPU(110)와 키보드(121), 마우스(도시하지 않음), 터치 패널(도시하지 않음) 등의 입력 장치와의 사이의 데이터 전송을 중개한다. 즉, 입력 인터페이스(118)는, 유저가 입력 장치를 조작함으로써 부여되는 조작 명령을 접수한다.
통신 인터페이스(124)는, 유닛(200)(센서(50), 로봇(60))과 관리 컴퓨터(300) 사이의 데이터 전송을 중개한다. 데이터 리더/라이터(126)는, CPU(110)와 기록 매체인 메모리 카드(123) 사이의 데이터 전송을 중개한다.
(로봇(60)의 구성)
도 3은, 도 1의 로봇(60)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다. 로봇(60)은, 워크(W)를 파지하여 반송하기 위해 자유자재로 회동하는 아암(63)과, 워크(W)를 반송하도록 아암(63)을 회동시키기 위한 구동부(62) 및 구동부(62)를 제어하는 컨트롤러(61)를 구비한다. 또한, 작업 내용은 워크(W)의 반송으로 한정되지 않으며, 워크(W)가 부품인 경우에는 워크(W)의 본체로의 설치 작업 등이어도 된다.
구동부(62)는, 예를 들어 서보 모터이다. 로봇(60)의 아암(63)은, 구동부(62)(서보 모터의 회전축)에 접속된다. 도시되지 않은 인코더가 구동부(62)에 설치된다. 인코더는, 구동부(62)의 동작 상태를 나타내는 물리량을 검출하고, 검출된 물리량을 나타내는 피드백 신호를 생성함과 함께, 그 피드백 신호를 서보 드라이버에 상당하는 컨트롤러(61)에 출력한다. 피드백 신호는, 예를 들어 구동부(62)의 모터의 회전축의 회전 위치(각도)에 관한 위치 정보, 그 회전축의 회전 속도의 정보 등을 포함한다. 즉, 본 실시 형태에 있어서는, 구동부(62)(서보 모터)의 동작 상태를 나타내는 물리량으로서 모터의 회전축의 회전 위치 및 회전 속도가 검출된다. 또한, 회전 위치 및 회전 속도에 더하여 혹은 대신에, 가속도, 변화량(이동량), 변화 방향(이동 방향) 등을 검출하도록 해도 된다.
컨트롤러(61)는, 제어 컴퓨터(100)로부터 지령 신호를 받음과 함께, 인코더로부터 출력된 피드백 신호를 받는다. 컨트롤러(61)는, 제어 컴퓨터(100)로부터의 지령 신호 및 인코더로부터의 피드백 신호에 기초하여 구동부(62)를 구동한다.
컨트롤러(61)는, 제어 컴퓨터(100)로부터의 지령 신호에 기초하여 구동부(62)의 동작에 관한 명령값을 설정한다. 또한 컨트롤러(61)는, 구동부(62)의 동작이 명령값에 추종하도록 구동부(62)를 구동한다. 구체적으로는, 컨트롤러(61)는 그 명령값에 따라 구동부(62)(서보 모터)의 구동 전류를 제어한다.
이와 같이, 로봇(60)은, 아암(63)에 파지한 워크(W)를 작업자(10)와 협조하여 반송하는 경우에, 아암(63)의 제어량(아암을 회동시키기 위한 회전 각도, 회전 방향, 회전 속도 등)은 컨트롤러(61) 및 구동부(62)를 통해 제어 컴퓨터(100)로부터의 지령 신호에 의해 원격으로부터 가변으로 제어된다.
(신체 정보의 예시)
도 4와 도 5는, 실시 형태 1에 관련된 신체 정보를 예시하는 도면이다. 실시 형태에서는, 센서(50)는, 상기에 설명한 바와 같이 작업자(10)의 신체의 동작량(자세)의 경시적인 변화를 포함하는 신체 정보를 검출한다. 도 4는, 예를 들어 컨디션이 양호한 경우 등 작업자(10)의 신체가 안정된 상태일 때의 워크(W)의 반송 작업시(이하, 안정 작업시라고 함)에 검출되는 신체 정보의 일례를 나타내는 그래프로 나타낸다. 또한, 도 5는, 동일한 작업자(10)에 대하여 신체가 불안정 상태일 때(예를 들어, 지쳐 있거나 또는 컨디션 불량일 때 등)의 워크(W)의 반송 작업시에 검출되는 신체 정보의 일례를 나타내는 그래프로 나타낸다. 이들 그래프는, 발명자들의 실험에 의해 취득된 데이터이다.
도 4와 도 5의 그래프에서는, 종축에 작업자(10)의 허리의 높이가 취해지고, 횡축에 시간이 취해져 있다. 컨디션 양호로 작업을 실시하는 케이스에서는, 작업자(10)는 안정된 자세로 워크(W)의 반송 작업을 실시할 수 있다. 따라서, 도 4의 안정 작업시에는, 작업자(10)의 허리의 높이(위치)는 시간이 경과하여도 크게 변화되지 않고 일정한 범위에 수렴된다. 이에 비해, 컨디셩 불량으로 작업을 실시하는 케이스에서는, 동일한 워크(W)의 반송 작업이어도 과부하가 되어 작업자(10)는 안정 자세를 유지할 수 없다. 이 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같이 시간의 경과에 따라 허리의 높이(위치)는 크게 변화되어 일정한 범위에 수렴되지 않는다. 따라서, 작업시에 취득되는 신체 정보가 나타내는 자세의 경시 변화의 크기로부터, 작업자(10)에게 과도한 부하가 걸려 있는 상태인지 여부(부하의 정도(크기))를 추정하는 것이 가능해진다.
또한, 실시 형태에서는, 작업자(10)의 자세의 변화를 허리의 높이(위치)의 변화로서 설명하지만, 자세의 변화는 허리의 위치로 한정되지 않는다. 예를 들어, 자세의 변화는, 신체의 상이한 부분의 상대적인 위치 관계(예를 들어, 머리와 팔의 거리에 의해 나타나는 위치 관계)의 변화여도 된다.
(제어 컴퓨터(100)의 기능 구성)
도 6은, 실시 형태 1에 관련된 제어 컴퓨터(100)의 기능의 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 6에 도시한 기능은, 작업자의 신체 정보로부터 구동부(62)의 제어량을 결정하는 기능을 포함한다. 도 6을 참조하면, 제어 컴퓨터(100)는 학습부(101), 센서(50)로부터 신체 정보를 취득하는 취득부(103), 차 검출부(104) 및 제어량 결정부(105)를 구비한다. 또한, 제어 컴퓨터(100)는, 기억부(하드 디스크(114) 등)에 대응하는 정보 유지 메모리(102)를 구비한다.
취득부(103)는 통신 인터페이스(124)를 제어하여, 센서(50)로부터 신체 정보를 취득(수신)하고, 취득된 신체 정보(107)를 각 부에 출력한다.
학습부(101)는, 제어 컴퓨터(100)의 동작 모드가 "학습 모드"일 때 취득부(103)로부터 신체 정보(107)를 입력하고, 입력한 신체 정보(107)를 정보 유지 메모리(102)에 저장한다. 학습부(101)는, "학습 모드"에 있어서, 취득부(103)로부터 신체 정보(107)를 입력할 때마다 입력한 신체 정보(107)를 정보 유지 메모리(102)에 축적한다. 이에 의해, "학습 모드"에 있어서, 1개 또는 복수의 신체 정보(107)가 정보 유지 메모리(102)에 축적(저장)된다. 학습부(101)는, 신체 정보(107)를 정보 유지 메모리(102)에 축적하는 "축적부"의 일 실시예이다.
차 검출부(104)는 제어 컴퓨터(100)의 동작 모드가 "운용 모드"일 때, 취득부(103)로부터 신체 정보(107)를 입력하면, 입력한 신체 정보(107)가 나타내는 자세의 경시 변화의 크기와, 정보 유지 메모리(102)로부터 판독한 학습시의 신체 정보(107)가 나타내는 당해 경시 변화의 크기의 차를 산출(검출)한다.
제어량 결정부(105)는 부하 판정부(108)를 갖는다. "운용 모드"에 있어서, 부하 판정부(108)는, 차 검출부(104)에 의해 검출되는 차와 역치 TH를 비교함으로써 작업자(10)의 부하의 정도로서 과부하의 상태에 있는지 여부를 판정한다. 작업자(10)의 컨디션이 좋지 않을 경우에는 통상의 작업이어도 과부하의 상태가 될 수 있으며, 또한, 컨디션이 좋아도 장시간 계속 작업에 의한 피로시에 과부하의 상태가 될 수 있다. 부하 판정부(108)는, 상기한 차와 역치 TH를 비교함으로써 과부하의 상태인지 여부를 판정한다. 실시 형태에서는, 부하 판정부(108)의 판정은, 구동부(62)의 제어량을 변경할지 여부의 판정에 대응한다. 과부하의 상태일 때에는, 제어량 결정부(105)는 당해 차로부터 변경 후의 제어량을 결정한다. 제어량 결정부(105)는, 제어량을 나타내는 지령 신호(106)를 생성하고, 통신 인터페이스(124)를 통해 로봇(60)의 컨트롤러(61)에 송신한다.
또한, 상기한 차는, 신체 정보(107)가 나타내는 자세 변화의 크기의 특징량으로부터 검출하도록 해도 된다. 구체적으로는, CPU(110)는, 자세 변화의 크기의 대푯값을 특징량으로서 검출한다. 대푯값은, 예를 들어 미리 정해진 시간에 검출된 허리의 높이의 평균값, 중앙값, 적분값, 분산값, 최빈값 등이다. 특징량을 사용하는 경우에는, "운용 모드"에 있어서, 차 검출부(104)는 정보 유지 메모리(102)의 복수의 신체 정보(107)가 나타내는 특징량과, 취득부(103)를 통해 미리 정해진 기간에 있어서 입력하는 복수의 신체 정보(107)의 특징량(대푯값)의 차를 산출하도록 해도 된다. 또한, 정보 유지 메모리(102)에는, 당해 복수의 신체 정보(107)와 대응하는 특징량이 저장되거나 또는 특징량만이 저장된다. 특징량만이 저장될 경우에는, 정보 유지 메모리(102)에 필요한 용량을 적게 할 수 있다.
또한, "학습 모드"는 정기적으로, 또는 작업자(10)가 바뀌었을 때에, 또는 워크(W)의 종류가 변경되었을 때에 실시되어도 된다. 이에 의해, 정보 유지 메모리(102)에는 정기적으로, 또는 작업자(10)마다, 또는 워크(W)의 종류마다 신체 정보(107)(또는 특징량)를 저장할 수 있다.
(처리 흐름도)
상기한 "학습 모드" 및 "운용 모드"의 처리를 설명한다. 또한, 도 1의 유닛(200)에 대하여 이하에 설명하는 마찬가지의 처리가 실시된다.
도 7은, 실시 형태 1에 관한 "학습 모드"의 처리 흐름도이다. 도 8은, 실시 형태 1에 관한 "운용 모드"의 처리 흐름도이다. 이들 흐름도의 처리는 프로그램으로서 제어 컴퓨터(100)의 기억부(메모리(112), 하드 디스크(114), 메모리 카드(123) 등)에 저장되어 있다. CPU(110)는 기억부로부터 프로그램을 판독하고, 실행한다. 또한, 여기에서는, 생산 라인에 있어서는, 작업자(10)는 로봇(60)과 워크(W)의 반송 작업을 종료하면, 다음 워크(W)의 반송 작업을 마찬가지로 반복한다. 생산 라인에는, 각 회의 반송 작업을 종료한 것을 검출하는 도시하지 않은 센서를 구비한다. 예를 들어, 워크(W)가 생산 라인의 소정 위치에까지 이동한 것을 검출하는 근접 스윗치 등이다. 제어 컴퓨터(100)는 당해 센서로부터의 검출 신호를, 각 반송 작업의 반복 타이밍을 지시하는 타이밍 신호로서 처리한다.
또한, "학습 모드"를 실시하는 제어 컴퓨터(100)와 "운용 모드"를 실시하는 제어 컴퓨터(100)는 동일해도 되고, 또는 상이해도 된다. 상이할 경우에는, "운용 모드"의 제어 컴퓨터(100)는 정보 유지 메모리(102)에 저장되어야 할 정보를 다른 제어 컴퓨터(100)로부터 통신 인터페이스(124)를 통해 수신, 또는 메모리 카드(123)로부터 판독함으로써 취득할 수 있다.
("학습 모드"의 처리)
도 7을 참조하여 "학습 모드"에 있어서, 우선, 취득부(103)는 안정 작업시의 작업자(10)의 신체 정보(107)를 센서(50)로부터 취득하고(스텝 S3), 정보 유지 메모리(102)에 저장한다(스텝 S5).
CPU(110)는, 상기한 타이밍 신호를 입력할지 여부를 판정한다(스텝 S7). 타이밍 신호를 입력하지 않으면 판정하는 동안에는(스텝 S7에서 "아니오"), 스텝 S3으로 되돌아가, 이후의 처리를 실행한다.
한편, CPU(110)는, 상기한 타이밍 신호를 입력했다고 판정하면(스텝 S7에서 "예"), CPU(110)는 정보 유지 메모리(102)에 저장되어 있는 1개 또는 복수의 신체 정보(107)로부터 상기한 특징량을 취득(산출)하여, 취득한 특징량을 정보 유지 메모리(102)에 저장한다(스텝 S9). 특징량으로서, 예를 들어 평균값이 산출된다. 이때, 전회의 취득(산출)시에 저장되어 있었던 특징량은, 덮어쓰기에 의해 갱신되도록 해도 된다.
CPU(110)는, 스텝 S9에서 취득된 특징량이 안정되었는지 여부를 판정한다(스텝 S11). 예를 들어, 특징량이 역치에 수렴되었을 때 안정되었다고 판정한다.
CPU(110)는 안정된 특징량이 얻어지지 않았다고 판정하면(스텝 S11에서 "아니오"), 다시 "학습 모드"의 처리를 최초부터 반복하지만, 안정된 특징량이 얻어졌다고 판정하면(스텝 S11에서 "예"), "학습 모드"의 처리를 종료한다.
상기한 학습 모드에서는, 반복되는 작업마다 특징량을 취득하여 정보 유지 메모리(102)에 저장할 수 있다.
("운용 모드"의 처리)
도 8을 참조하여 "운용 모드"에서는, 우선, 취득부(103)는 작업자(10)의 신체 정보(107)를 센서(50)로부터 취득한다(스텝 S15). CPU(110)는, 상기한 타이밍 신호를 입력할지 여부를 판정한다(스텝 S17). 타이밍 신호를 입력하지 않으면 판정하는 동안에는(스텝 S17에서 "아니오") 스텝 S15로 되돌아가, 이후의 처리를 실행한다.
한편, CPU(110)는, 상기한 타이밍 신호를 입력했다고 판정하면(스텝 S17에서 "예"), 차 검출부(104)는 정보 유지 메모리(102)에 저장되어 있는 1개 또는 복수의 신체 정보(107)가 나타내는 자세 변화의 크기와, 스텝 S15에서 취득된 신체 정보(107)가 나타내는 자세 변화의 크기의 차를 검출(산출)한다(스텝 S19). 이 처리는, 정보 유지 메모리(102)에 저장되어 있는 특징량(예를 들어, 평균값)과, 스텝 S15에서 취득된 신체 정보(107)의 특징량(예를 들어, 자세 변화의 크기의 평균값)의 차를 검출(산출)하도록 해도 된다.
부하 판정부(108)는, 스텝 S19에서 검출된 차와 역치 TH를 비교하여, 차가 역치 TH보다도 큰지 여부를 판정한다(스텝 S21). 역치 TH는, 작업자(10)에게 과도한 부하가 걸려 있는지 여부를 판정하기 위한 값이며, 작업자(10)마다 실험 등에 의해 취득된다. 부하 판정부(108)는, 차가 역치 TH 이하일 때 당해 차는 과부하가 아닌 통상의 부하에 대응한다고 판정하고, 차가 역치 TH보다도 클 때 당해 차는 과부하에 대응한다고 판정한다.
부하 판정부(108)는, 차가 역치 TH 이하라고 판정했을 때(스텝 S21에서 "아니오"), 제어량 결정부(105)는 판정의 결과에 따라 구동부(62)의 제어량을 그대로 유지(변경하지 않음)하는 지령 신호(106)를 생성하여(스텝 S23), 통신 인터페이스(124)를 통해 출력한다(스텝 S27). 부하 판정부(108)는, 차가 역치 TH보다도 크다고 판정했을 때(스텝 S21에서 "예"), 제어량 결정부(105)는 판정의 결과에 따라 제어량을 변경하는 처리를 실시하고(스텝 S25), 제어량을 나타내는 지령 신호(106)를 생성하여, 통신 인터페이스(124)를 통해 출력한다(스텝 S27). 구체적으로는, 제어량 결정부(105)는, 차를 작게 하는 방향으로 구동부(62)를 제어하기 위한 제어량을 미리 정해진 연산 등에 따라 산출한다. 또한, 제어량의 취득은, 산출하는 방법으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 차와 제어량의 조가 복수 등록된 테이블을 기억해 두고, 스텝 S19에서 검출된 차에 기초하여 테이블을 검색하여, 테이블로부터 대응하는 제어량을 판독하는 방법이어도 된다.
CPU(110)는 생산 라인으로부터의 신호에 기초하여, 반복 작업을 종료할지 여부를 판정한다(스텝 S29). CPU(110)는, 반복 작업을 종료하지 않는다고 판정했을 때(스텝 S29에서 "아니오"), 스텝 S15의 처리로 되돌아가 이후의 처리를 실행한다. CPU(110)는, 반복 작업을 종료한다고 판정했을 때(스텝 S29에서 "예"), 운용 모드를 종료한다.
상기한 운용 모드에서는, 반복되는 작업마다 제어량을 변경할지 여부를 판정하고, 변경하는 경우에는 구동부(62)의 제어량을 상기한 차에 기초하여 변경할 수 있다.
(신체 정보의 변형예)
상기한 실시 형태에서는, 제어 컴퓨터(100)는 제어량을 변경할지 여부를 판정, 및 제어량을 결정하기 위해, 자세의 경시적인 변화를 나타내는 신체 정보를 사용했지만, 이것으로 한정되지 않으며, 다른 종류의 신체 정보를 조합해도 된다. 예를 들어, 웨어러블 센서로 작업자(10)의 눈의 움직임을 검출하여, 검출된 눈의 움직임량(이동 방향, 이동 거리)의 경시적인 변화, 또는 센서로 측정되는 작업자(10)의 생체 정보(예를 들어, 체온 등)의 경시적인 변화 등을 취득부(103)에 의해 취득하여, 상기한 자세의 경시적인 변화와 조합하여 처리해도 된다. 또한, 생체 정보는, 생체가 발하는 정보이면 체온으로 한정되지 않고, 발한량, 심박수, 혈압 등이어도 된다.
(부하 판정부(108)의 변형예)
상기한 실시 형태에서는, 부하 판정부(108)는 1종류의 역치 TH를 사용하여 판정했지만, 판정에 사용하는 역치는 복수 종류여도 된다. 예를 들어, 역치로서 역치 TH1과 역치 TH2(단, TH1>TH2)의 2종류로 한 경우에, 부하 판정부(108)는 (차>역치 TH1)이라고 판정했을 때에는, 제어량 결정부(105)는 차가 빠르게 작아지는 것과 같은 제어량을 결정한다. 마찬가지로 (역치 TH1>차>역치 TH2)라고 판정했을 때에는, 차가 작아지는 속도를 느리게 하는 것과 같은 제어량을 결정한다. 또한, (차<역치 TH2)라고 판정되었을 때에는, 제어량은 유지된다(제어량은 변경되지 않음).
("학습 모드"의 변형예)
상기한 실시 형태의 "학습 모드"에서는, 안정 작업시의 신체 정보(107)를 취득하기 위해, "학습 모드"를 작업자(10)의 컨디션이 양호할 때에 실시하는 것으로 했지만, 실시의 시기는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 비교적으로 장기간(예를 들어 3일간 이상)에 걸쳐서 "학습 모드"를 반복 실시한다. 이 경우에는, 작업시의 신체 정보(107)가 나타내는 허리의 높이(위치)가 일정한 범위에 수렴되는 패턴을 복수 검출할 수 있다. 이 중, 가장 빈번히 나타난 패턴을 안정 작업시의 신체 정보(107)로 결정해도 된다.
(관리 컴퓨터(300)의 처리)
각 실시 형태에서는, 제어량의 변경(스텝 S25)이 빈번히 실시된 경우(미리 정해진 시간 내에 N회 실시되었을 때)에는, 제어 컴퓨터(100)는 통지를 관리 컴퓨터(300)에 송신하도록 해도 된다. 이 경우에는, 관리자는 통지에 기초하여 생산 라인 또는 작업자(10)의 상황을 확인할 수 있다.
또한, 제어 컴퓨터(100)는, 통지와 함께 작업자(10)의 신체 정보(107) 또는 체온 등을 관리 컴퓨터(300)에 송신하도록 해도 된다. 따라서, 제어량의 변경이 빈번한 경우에는, 관리자는 작업자(10)의 신체 정보(107) 또는 체온으로부터 그 원인을 추정하는 것이 가능해진다.
(제어량의 다른 변경 방법)
상기한 실시 형태에서는, 상기한 차에 기초하여 제어량을 변경했지만, 당해 차와 생산성에 기초하여 제어량을 변경해도 된다. 여기에서는, 생산성은 단위 시간당의 워크(W)의 반송 수량을 사용하지만, 이것으로 한정되지 않는다. 이 생산성을 위한 역치는, 작업자(10)마다 실험 등에 의해 결정된다. 구체적으로는, 당해 차는 역치 TH 이하이지만, 생산성을 나타내는 상기한 반송 수량이 역치 이하일 때에는, 작업자(10)는 통상의 부하 상태에 있어서 작업에 여유가 있는(예를 들어, 로봇(60)의 반송에 걸리는 동작 속도가 지나치게 느린 것 등) 것이 추정된다. 이 경우에는, 차가 역치 TH 이하라고 해도, 구동부(62)의 동작이 빨라지도록 제어량을 변경하도록 해도 된다.
[실시 형태 2]
실시 형태 2에서는, 상술한 "학습 모드" 및 "운용 모드" 중 적어도 한쪽을 제어 컴퓨터(100)의 CPU(110)에 실행시키기 위한 프로그램이 제공된다. 이러한 프로그램은, 제어 컴퓨터(100)에 부속되는 플렉시블 디스크, CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory), ROM, RAM 및 메모리 카드(123) 등의 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로 기록시켜, 프로그램 제품으로서 제공할 수도 있다. 혹은, 제어 컴퓨터(100)에 내장된 하드 디스크(114) 등의 기록 매체로 기록시켜, 프로그램을 제공할 수도 있다. 또한, 도시하지 않은 네트워크로부터 통신 인터페이스(124)를 통한 다운로드에 의해 프로그램을 제공할 수도 있다.
또한, 프로그램은, 제어 컴퓨터(100)의 OS(오퍼레이팅 시스템)의 일부로서 제공되는 프로그램 모듈 중, 필요한 모듈을 소정의 배열로 소정의 타이밍으로 호출하여 처리를 실행시키는 것이어도 된다. 그 경우, 프로그램 자체에는 상기 모듈이 포함되지 않고 OS와 협동하여 처리가 실행된다. 이러한 모듈을 포함하지 않는 프로그램도, 실시 형태 2의 프로그램에 포함될 수 있다.
또한, 실시 형태 2에 관련된 프로그램은 다른 프로그램의 일부에 내장되어 제공되는 것이어도 된다. 이 경우에도, 프로그램 자체에는 상기 다른 프로그램에 포함되는 모듈이 포함되지 않고, 다른 프로그램과 협동하여 처리가 실행된다. 이러한 다른 프로그램에 내장된 프로그램도, 본 실시 형태 2에 관련된 프로그램에 포함될 수 있다.
제공되는 프로그램 제품은, 하드 디스크 등의 프로그램 저장부에 인스톨되어 실행된다. 또한, 프로그램 제품은, 프로그램 자체와, 프로그램이 기록된 기록 매체를 포함한다.
[실시 형태의 구성]
도 1에서는, 생산 라인에 구비되는 구동부(62)를 제어하는 제어 컴퓨터(100)는, 작업자(10)의 작업시의 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보(107)를 취득하는 취득부(103)와, 작업자(10)가 안정 자세로 작업하는 경우의 신체 정보(107)를 기억하기 위한 정보 유지 메모리(102)와, 취득되는 신체 정보(107)가 나타내는 경시 변화의 크기와 정보 유지 메모리(102)에 기억된 신체 정보(107)가 나타내는 경시 변화의 크기의 차를 검출하는 차 검출부(104)와, 검출되는 차로부터 구동부(62)의 제어량을 변경할지 여부를 결정하는 제어량 결정부(105)를 구비한다.
상기한 안정 자세로 작업하는 경우의 신체 정보(107)로부터의 상기한 차는 작업자(10)의 작업 부하에 따라 변동될 수 있다. 따라서, 작업자의 부하에 따라 생산 라인의 구동부를 제어하는 것이 가능해진다.
바람직하게는, 신체 정보(107)는, 작업자(10)의 작업시의 동작량의 경시적인 변화를 나타내는 정보(도 4, 도 5)를 포함한다. 따라서, 동작량의 경시적인 변화를 신체 정보(107)로서 사용할 수 있다.
바람직하게는, 제어량 결정부(105)는, 차로부터 작업자(10)의 부하의 정도를 판정하는 부하 판정부(108)를 구비하고, 판정 결과로부터 제어량을 변경할지 여부를 결정한다. 따라서, 부하의 정도가 상기한 차로부터 판정될 수 있다.
바람직하게는, 차 검출부(104)는, 취득부(103)에 의해 취득된 신체 정보(107)의 특징량(평균 등)과, 정보 유지 메모리(102)에 기억된 신체 정보(107)의 특징량의 차를 검출한다. 따라서, 상기한 차를 특징량으로부터 얻을 수도 있다.
바람직하게는, 신체 정보(107)는, 적어도 체온을 포함하는 작업자(10)의 생체 정보(체온 등)를 더 포함한다. 따라서, 작업자(10)의 생체 정보도 사용하여 제어량을 변경할지 여부를 결정할 수 있다.
바람직하게는, 작업자(10)가 안정 자세로 작업하는 경우의 신체 정보(107)를 정보 유지 메모리(102)에 축적하는 학습부(101)를 더 구비한다. 따라서, 동일한 제어 장치 제어량에, 제어량을 변경할지 여부를 결정하는 기능과, 정보 유지 메모리(102)에 신체 정보(107)를 축적하는 기능을 구비할 수 있다.
[실시 형태의 효과]
상기한 실시 형태에 의하면, 차와 역치 TH를 비교함으로써 작업자(10)가 과부하인지(부하의 정도(크기))에 기초하여 제어량을 변경할지를 결정한다. 제어량을 변경하는 경우에는, 차에 기초하여 변경한다. 이에 의해, 작업자(10)의 부하의 정도에 맞춘 제어량에 따라, 구동부(62)를 통해 로봇(60)의 동작량(보다 특정적으로는 아암(63)의 회동량)이 변경된다. 따라서, 생산 라인에 있어서, 작업자(10)와 로봇(60)의 협조 작업에 의한 생산성이 향상된다. 또한, 작업자(10)가 과부하가 되는 사태가 방지될 수 있다.
금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구범위에 의해 나타나며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1: 시스템
10: 작업자
50: 센서
60: 로봇
61: 컨트롤러
62: 구동부
63: 아암
100: 제어 컴퓨터
101: 학습부
102: 정보 유지 메모리
103: 취득부
104: 차 검출부
105: 제어량 결정부
106: 지령 신호
107: 신체 정보
108: 부하 판정부
200: 유닛
300: 관리 컴퓨터
W: 워크

Claims (9)

  1. 생산 라인에 구비되는 구동부를 제어하는 제어 장치이며,
    작업자의 작업시의 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보를 취득하는 취득부와,
    상기 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 상기 신체 정보를 기억하기 위한 기억부와,
    취득되는 상기 신체 정보가 나타내는 상기 경시 변화의 크기와 상기 기억부의 상기 신체 정보가 나타내는 상기 경시 변화의 크기의 차를 검출하는 검출부와,
    검출되는 상기 차로부터 상기 구동부의 제어량을 변경할지 여부를 결정하는 결정부를 구비하는, 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신체 정보는, 상기 작업자의 작업시의 동작량의 경시적인 변화를 나타내는 정보를 포함하는, 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 결정부는,
    상기 차로부터 작업자의 부하의 정도를 판정하는 판정부를 구비하고,
    상기 판정부의 판정 결과로부터 상기 제어량을 변경할지 여부를 결정하는, 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출부는,
    상기 취득부에 의해 상기 신체 정보가 취득되면, 당해 취득된 상기 신체 정보의 특징량과, 상기 기억부에 기억된 상기 신체 정보의 특징량의 차를 검출하는, 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신체 정보는, 적어도 체온을 포함하는 작업자의 생체 정보를 더 포함하는, 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 상기 신체 정보를 상기 기억부에 축적하는 축적부를 더 구비하는, 제어 장치.
  7. 생산 라인에 구비되는 구동부와,
    상기 생산 라인에 구비되는 작업자의 작업시의 자세를 검출하는 센서와,
    상기 구동부를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는,
    상기 센서로부터 상기 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보를 취득하는 취득부와,
    상기 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 상기 신체 정보를 기억하기 위한 기억부와,
    취득되는 상기 신체 정보가 나타내는 상기 경시 변화의 크기와 상기 기억부의 상기 신체 정보가 나타내는 상기 경시 변화의 크기의 차를 검출하는 검출부와,
    검출되는 상기 차로부터 상기 구동부의 제어량을 변경할지 여부를 결정하는 결정부를 구비하는, 시스템.
  8. 생산 라인에 구비되는 구동부를 제어하는 방법이며,
    컴퓨터는, 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 상기 작업자의 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보를 기억하기 위한 기억부를 구비하고,
    상기 방법은,
    작업자의 작업시의 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보를 취득하는 스텝과,
    취득되는 상기 신체 정보가 나타내는 상기 경시 변화의 크기와, 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 당해 작업자의 신체 정보가 나타내는 자세의 경시 변화 크기의 차를 검출하는 스텝과,
    검출되는 상기 차로부터 상기 구동부의 제어량을 변경할지 여부를 결정하는 스텝을 구비하는, 제어 방법.
  9. 생산 라인에 구비되는 구동부를 제어하는 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이며,
    상기 컴퓨터는, 작업자가 안정 자세로 작업하는 경우의 상기 작업자의 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보를 기억하기 위한 기억부를 구비하고,
    상기 방법은,
    작업자의 작업시의 자세의 경시 변화를 나타내는 신체 정보를 취득하는 스텝과,
    취득되는 상기 신체 정보가 나타내는 상기 경시 변화의 크기와 상기 기억부의 상기 신체 정보가 나타내는 상기 경시 변화의 크기의 차를 검출하는 스텝과,
    검출되는 상기 차로부터 상기 구동부의 제어량을 변경할지 여부를 결정하는 스텝을 구비하는, 프로그램.
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