CN108453731A - 机器人*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供机器人***(1)，当设置机器人时不需要研究安全距离，以必要的最小限度抑制机器人的设置面积。机器人***(1)具有：机器人(2)，其以作业区域纳入第一区域内的方式设置；图像获取部(3)，其随着时间的推移获取隔着边界(L)而邻接的第一区域及第二区域的边界(L)附近的图像；监控区域设定部，其在由图像获取部(3)获取的各图像中，在第二区域内的与边界(L)邻接的区域设定监控区域；物体检测部，其对由图像获取部(3)获取的图像进行处理，并检测由监控区域设定部设定的监控区域内的移动物体(A)；以及控制部，其在由物体检测部检测出移动物体(A)的情况下，以限制机器人(2)的动作的方式进行控制。

Description

机器人***
技术领域
本发明涉及机器人***。
背景技术
以往，已知一种机器人***，该机器人***通过利用光幕、激光扫描器形成平面形状的光学性的隔墙，划分配置机器人的区域和作业人员所在的区域，并通过物体横穿隔墙，检测出作业人员或者机器人从各区域向另一个区域侵入(例如，参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－66664号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1所述的机器人***中，需要在作业人员横穿隔墙的瞬间使机器人停止，但在从检测出作业人员横穿了隔墙至机器人完全停止为止的期间，由于控制的时间延迟、机器人的机械上的延迟，机器人进行空转。从而，存在如下不良情况：为了即使机器人进行空转也不与作业人员接触，不得不将机器人的动作界限从光学性的隔墙分离某种程度的距离(安全距离)而配置。
由此，存在机器人的设置面积额外需要与安全距离的量相当的面积的不良情况，并且需要预先研究适当的安全距离而设置机器人，还存在复杂的问题。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供一种机器人***，其在设置机器人时不需要研究安全距离，并且能够以必要的最小限度抑制机器人的设置面积。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明提供以下方案。
本发明的一个方案提供一种机器人***，该机器人***具有：机器人，其以作业区域纳入第一区域内的方式设置；图像获取部，其随着时间的推移获取隔着边界而邻接的所述第一区域以及第二区域的所述边界附近的图像；监控区域设定部，其在由该图像获取部获取的各所述图像中，在所述第二区域内的与所述边界邻接的区域设定监控区域；物体检测部，其对由所述图像获取部获取的所述图像进行处理，并检测由该监控区域设定部设定的所述监控区域内的移动物体；以及控制部，其在由该物体检测部检测出所述移动物体的情况下，以限制所述机器人的动作的方式进行控制。
根据本方案，机器人在第一区域内进行动作，作业人员或者移动机器人等移动物体在第二区域内进行动作的情况下，在由图像获取部随着时间的推移获取的边界附近的第一区域以及第二区域的图像中，利用监控区域设定部在第二区域内设定监控区域。而且，在由物体检测部在监控区域内检测出移动物体的情况下，限制第一区域内的机器人的动作。
即，由于利用物体检测部检测出在第二区域内进行动作的移动物体横穿边界之前的向监控区域的侵入，因此若充分设定好监控区域的大小，则不需要研究第一区域内的安全距离，而且，即使在边界极限设定机器人的作业区域，也能够切实地避免移动物体与机器人的接触，并且能够以必要的最小限度抑制机器人的设置面积。
在上述方案中，所述监控区域设定部在所述第一区域内的与所述边界邻接的区域也设定监控区域，所述控制部，以限制设定于所述第一区域内的所述监控区域内所配置的所述机器人的动作的方式进行控制也可。
通过如此，在移动物体进入到第二区域内的与边界邻接的监控区域内的情况下，机器人仅在存在于第一区域内的与边界邻接的监控区域内的情况下受到动作限制。即，在不存在于第一区域内的监控区域内的情况下，不进行机器人的动作限制，能够有效地使其进行动作。
另外，在上述方案中，所述监控区域设定部，基于在由所述物体检测部进行检测之后直至由所述控制部进行的所述机器人的动作限制结束为止的所述移动物体的移动距离，设定所述监控区域也可。
通过如此，能够设定为，在检测出移动物体进入到监控区域的瞬间开始的由控制部进行的机器人的动作限制结束之前，不会使移动物体超过边界而进入到第一区域内。
另外，在上述方案中，所述图像获取部也可以是获取三维图像的三维摄像机。
通过如此，能够掌握移动物体等的三维位置而设定适当的监控区域。例如，在获取二维图像而设定监控区域的情况下，根据视场角而生成随着远离图像获取部而扩大的监控区域，但通过获取三维图像，不依赖于从图像获取部的距离，就能设定从边界具有均匀距离的监控区域。
另外，在上述方案中，所述图像获取部是获取三维图像的三维摄像机，所述监控区域设定部，基于在由所述物体检测部进行检测之后直至由所述控制部进行的所述机器人的动作限制结束为止的所述移动物体的移动距离、和由所述图像获取部获取的所述三维图像，设定所述第一区域内的所述监控区域也可。
在第二区域内的监控区域设定成与直至机器人的动作限制结束为止的移动物体的移动距离相等的情况下，在移动物体进入到设定于第二区域内的监控区域时，在机器人的动作限制开始后结束为止，移动物体到达的位置超过边界而延伸至第一区域内。
通过如此构成，能够将向第一区域内延伸的区域作为第一区域内的监控区域而设定，仅在机器人存在于该监控区域内的情况下进行机器人的动作限制，从而能够消除不存在接触可能性的情况下的机器人的一律的动作限制，能够使其有效地进行动作。
另外，在上述方案中，所述控制部，在由所述物体检测部检测出所述移动物体的情况下，以使设定于所述第一区域内的所述监控区域内的所述机器人减速的方式进行控制也可。
通过如此，作为机器人的动作限制而使机器人减速，从而不使机器人停止，就能够避免与从第二区域侧超过边界而来的移动物体的接触。
发明效果
根据本发明，起到如下效果：当设置机器人时不需要研究安全距离，并且能够以必要的最小限度抑制机器人的设置面积。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的机器人***的主视图。
图2是表示图1的机器人***的俯视图。
图3是表示图1的机器人***所具备的控制装置的框图。
图4是说明图1的机器人***的动作的流程图。
图5是表示图1的机器人***的第一变形例的主视图。
图6是表示图1的机器人***的第二变形例的主视图。
图7是表示图1的机器人***的第三变形例的主视图。
图8是说明图7的机器人***的动作的流程图。
附图标记说明：
1：机器人***
2：机器人
3：三维摄像机(图像获取部)
5：监控区域设定部
6：物体检测部
8：机器人控制部(控制部)
A：作业人员(移动物体)
L：边界
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的一个实施方式的机器人***1进行说明。
如图1以及图2所示，本实施方式的机器人***1具有：机器人2，其设置于第一区域；三维摄像机(图像获取部)3，其朝下配置于第一区域与第二区域的边界L的铅直上方，该第二区域与该第一区域邻接；以及控制装置4，其基于由该三维摄像机3获取的三维图像，控制机器人2。
机器人2在第一区域内具有作业区域(具体而言，由于动作限制等，而比机器人2的最大可动区域还狭小的区域。)，并且只能在第一区域内进行动作。在此，机器人2不仅包含机器人2的机构部，还包含安装于机器人2的手腕上的夹具以及利用夹具搬运的工件。即，机器人2设置成，包含工件在内只能在第一区域内进行动作。
三维摄像机3配置于如下位置：将在第二区域内移动的作业人员A或者移动机器人可越境的边界L的整体以及与边界L的两侧邻接的第一区域及第二区域的至少一部分纳入视场范围内的位置。三维摄像机3随着时间的推移获取视场范围内的三维图像，能够监控配置于视场范围内的物体并检测其三维位置。
如图3所示，控制装置4具有：监控区域设定部5，其基于由三维摄像机3获取的三维图像，在第一区域以及第二区域内的与边界L邻接的区域中分别设定监控区域(在图中，斜线部)；物体检测部6，其处理三维图像并检测出设定于第二区域内的监控区域内的物体的有无；机器人检测部7，其处理三维图像并检测出设定于第一区域内的监控区域内的机器人2的有无；机器人控制部(控制部)8，其基于由物体检测部6及机器人检测部7产生的检测结果，以对机器人2进行动作限制的方式进行控制；以及通知部9，其通知检测结果。
在本实施方式中，如图1所示，监控区域设定部5将从沿铅直方向延伸的平面形状的边界L向第一区域侧以及第二区域侧分别隔开预定的距离而平行配置的平面之间的区域，作为监控区域而设定。第二区域侧的监控区域设置成与移动物体的移动距离相等，该移动物体的移动距离是，根据从机器人控制部8对机器人2的动作限制开始之后至动作限制结束为止所需的时间、与在第二区域侧移动的移动物体、例如作业人员A的移动速度的乘积而计算出的。移动距离预先存储于监控区域设定部5中。另外，移动速度还可以是预想的移动物体的最高速度。
作为机器人控制部8对机器人2的动作限制，例如可以举出：使正在进行动作的机器人2停止的情况，或者，使机器人2减速的情况。若通过如此，在检测出移动物体侵入到第二区域侧的监控区域内的时刻，利用机器人控制部8开始进行动作限制，则在直至机器人2的动作限制结束为止的期间，能够使得移动物体不超过边界L。
第一区域侧的监控区域，能确保预先设定的安全距离以上的距离就可以。设定第一区域侧的监控区域的安全距离也预先存储于监控区域设定部5中。
机器人控制部8，在利用物体检测部6在第二区域内的监控区域内检测出移动物体的时刻，利用机器人检测部7在第一区域内的监控区域内检测出机器人2的情况下，以开始进行机器人2的动作限制的方式进行控制。
通知部9，在机器人控制部8开始进行机器人2的动作限制的时刻，通知其意思。具体而言，使状態显示灯点灯。
以下对如此构成的本实施方式的机器人***1的作用进行说明。
根据本实施方式的机器人***1，如图4所示，利用三维摄像机3依次获取三维图像(步骤S1)，获取的各三维图像被发送到控制装置4的监控区域设定部5中，并在第一区域以及第二区域的边界L附近分别设定监控区域(步骤S2)。
若设定完监控区域，则利用物体检测部6处理三维图像，进行监控区域内的移动物体的检测(步骤S3)。在机器人控制部8中，判定检测出的移动物体是否超过边界L(步骤S4)，在超过边界L的情况下使机器人2紧急停止(步骤S5)。在检测出的移动物体未超过边界L的情况下，判定是否侵入到监控区域内(步骤S6)，在侵入了的情况下，利用机器人检测部7实施机器人2的检测(步骤S7)，在机器人控制部8中判定机器人2是否存在于监控区域内(步骤S8)。
在机器人2存在于监控区域内的情况下，实施使机器人2减速或者停止的动作限制(步骤S9)。在步骤S6中判定出移动物体未侵入监控区域内的情况下，以及在步骤S8中判定出机器人2不存在于监控区域内的情况下，重复进行从步骤S1起的工序。
根据如此构成的本实施方式的机器人***1，在作业人员A等移动物体进行动作的第二区域内的从与第一区域的边界L至预定范围内设定监控区域，根据移动物体向该监控区域内侵入，限制第一区域内的机器人2的动作，因此当设置机器人2时，不需要使机器人2的作业区域从与第二区域的边界L分离。
即，具有如下优点：通过在检测出移动物体向第二区域侧的监控区域内侵入的时刻开始进行机器人2的动作限制，从而直至机器人2的动作限制结束的时刻为止移动物体不会超过边界L，即使将机器人2的作业区域配置于第一区域与第二区域的边界L极限，也能够切实地避免机器人2与移动物体的接触。其结果，具有能够最小限度地抑制机器人2的设置空间的优点。
在上述说明中，在第一区域侧未设定监控区域的情况下是没有问题，但在存在步骤S8以及步骤S9的工序的***中，在移动物体超过了边界L的情况下机器人2的动作限制未结束。这是因为，在第一区域侧的监控区域未检测出机器人2。
另外，在本实施方式中，由于作为图像获取部，采用了获取三维图像的三维摄像机3，因此具有能够掌握移动物体的三维位置而设定适当的监控区域的优点。即，在利用二维摄像机10获取二维图像而设定监控区域的情况下，如图5所示，根据视场角，生成随着远离二维摄像机10而扩大的监控区域。
因此，在与二维摄像机10靠近的上方，监控区域狭窄，在从二维摄像机10疏远的下方，监控区域宽阔。由于移动物体的移动速度在上方和下方都相同，因此存在如下不良情况：若在上方确保充分的监控区域，则在下方监控区域无用地变大。
相对于此，在本实施方式中，通过获取三维图像，从而能够设定在高度方向的全长范围内从边界L具有均匀的水平距离的监控区域。由此，具有在高度方向的任何位置都能够进行均匀的监控的优点。
另外，在本实施方式中，由于利用监控区域设定部5在设置有机器人2的第一区域侧也设定监控区域，并且在监控区域内存在机器人2的情况下实施机器人2的动作制限，因此机器人2在不存在于监控区域内的情况下无需接受动作限制。即，具有如下优点：与在第二区域侧的监控区域内检测出移动物体的情况下一律进行动作限制的情况相比较，在与移动物体接触的可能性低的情况下不限制机器人2的动作，从而能够提高动作效率。
此外，在本实施方式中，对作为图像获取部而采用三维摄像机3情况进行了说明，但取而代之还可以采用二维摄像机10。
另外，在第一区域侧也设定监控区域，在该监控区域内存在机器人2的情况下进行动作限制，但取而代之，如图6所示，在第一区域侧不设定监控区域，在第二区域侧的监控区域内检测出移动物体的情况下对机器人2一律实施动作限制也可。
另外，在本实施方式中，将直至从边界L分离预先存储的距离的位置为止，作为第一区域内的监控区域而进行了设定，但取而代之，由监控区域设定部5基于第二区域内的移动物体的三维位置和移动距离，生成第一区域内的监控区域并进行设定也可。
即，如图6所示，在第二区域内的移动物体未侵入监控区域的情况下，在第一区域侧不设定监控区域，如图7所示，在移动物体侵入监控区域内的情况下，在从移动物体的表面的三维位置偏移了移动物体的移动距离的量的位置，生成第一区域侧的监控区域就可以，该移动物体的移动距离是，根据进行机器人2的动作限制所需的时间与移动物体的移动速度的乘积而计算出的。
通过如此，具有如下优点：能够以必要的最小限度抑制实施机器人2的动作限制的监控区域，能进一步提高动作效率。
即，在图7所示的例子中，由于作业人员A的脚进入了第二区域的监控区域的下侧，因此仅在从脚的表面偏移移动距离D的第一区域的下侧生成监控区域。由于在脚与边界L靠近的下侧部分中与机器人2接触的可能性提高，因此设有实施机器人2的动作限制的监控区域，但在接触的可能性低的上侧部分中未设定监控区域，机器人2无需接受动作限制。
在该情况下，如图8所示，在步骤S2中只设定第二区域内的监控区域，通过检测第二区域侧的监控区域内的移动物体，从而生成第一区域内的监控区域(步骤S10)，这与图4不同。

Claims (6)

1.一种机器人***，其特征在于，具有：
机器人，其以作业区域纳入第一区域内的方式设置；
图像获取部，其随着时间的推移获取隔着边界而邻接的所述第一区域以及第二区域的所述边界附近的图像；
监控区域设定部，其在由该图像获取部获取的各所述图像中，在所述第二区域内的与所述边界邻接的区域设定监控区域；
物体检测部，其对由所述图像获取部获取的所述图像进行处理，并检测由该监控区域设定部设定的所述监控区域内的移动物体；以及
控制部，其在由该物体检测部检测出所述移动物体的情况下，以限制所述机器人的动作的方式进行控制。
2.根据权利要求1所述的机器人***，其特征在于，
所述监控区域设定部在所述第一区域内的与所述边界邻接的区域也设定监控区域，
所述控制部，以限制在设定于所述第一区域内的所述监控区域内所配置的所述机器人的动作的方式进行控制。
3.根据权利要求1或2所述的机器人***，其特征在于，
所述监控区域设定部，基于在由所述物体检测部进行检测之后直至由所述控制部进行的所述机器人的动作限制结束为止的所述移动物体的移动距离，设定所述监控区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人***，其特征在于，
所述图像获取部是获取三维图像的三维摄像机。
5.根据权利要求2所述的机器人***，其特征在于，
所述图像获取部是获取三维图像的三维摄像机，
所述监控区域设定部，基于在由所述物体检测部进行检测之后直至由所述控制部进行的所述机器人的动作限制结束为止的所述移动物体的移动距离、和由所述图像获取部获取的所述三维图像，设定所述第一区域内的所述监控区域。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人***，其特征在于，
所述控制部，在由所述物体检测部检测出所述移动物体的情况下，以使设定于所述第一区域内的所述监控区域内的所述机器人减速的方式进行控制。
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