JP2018072882A - 携帯機器に取り付けられる非常停止システム - Google Patents

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Abstract

【課題】携帯機器により操作されるロボットもしくはCNC工作機械を確実に非常停止させることができる、低コストで利便性の高い非常停止システムを実現する。
【解決手段】携帯機器2により操作される機械を非常停止させる非常停止システム1は、操作ボタン21と、操作ボタン21の押下の有無に応じて異なる状態を出力する状態出力部22と、携帯機器2への取付け時に状態出力部22の状態が携帯機器2のカメラ41に面する側に位置するように、操作ボタン21及び状態出力部22を携帯機器2に対して着脱自在に取り付ける取付け部23と、を有する非常停止スイッチ11と、携帯機器2のカメラ41が撮像した状態出力部22の状態に関する画像に応じて、携帯機器2により操作される機械を非常停止させることを示す非常停止信号を出力するか機械の非常停止ではないことを示す非常停止信号を出力するかを決定する情報処理部12と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、携帯機器により操作される機械を非常停止させる非常停止システムに関する。
ロボットまたはCNC工作機械など(以下、単に「機械」と称することがある。)を操作するために、機械の制御装置と無線通信を介して接続される可搬式の無線教示操作盤が用いられている。このような機械システムにおいては、ロボットまたは工作機械の予期せぬ動作を回避して周囲の機械や作業者の安全を確保するために、非常停止ボタンが無線教示操作盤に設けられている。
図17は、ロボットの制御装置と無線教示操作盤とからなる一般的な機械システムの概略図である。ロボット103を制御する制御装置102と可搬式の無線教示操作盤101とは無線通信にて接続される。作業者は無線教示操作盤101を用いてロボット103に関する動作プログラムの登録や編集、条件設定、状態表示、ロボット103の教示などを行うことができる。また、無線教示操作盤101から制御装置102へは、非常停止か非常停止でないかを示す非常停止信号が、一定周期で送信されている。無線教示操作盤101に設けられた非常停止スイッチ(図示せず)が押下されていない正常時には、無線教示操作盤101から制御装置102へは、非常停止でないことを示す非常停止信号が、一定周期で送信されている。無線教示操作盤101に設けられた非常停止スイッチが作業者によって押下されると、無線教示操作盤101から制御装置102へ、ロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号が一定周期で送信され、この非常停止信号を受信した制御装置102は、ロボット103を非常停止させることで、ロボット103やこれらの周囲の機械や作業者の安全を確保することができる。なお、ここでは、一例としてロボット103を無線教示操作盤102で制御する場合について説明したが、CNC工作機械を無線教示操作盤で制御する場合も同様である。
また、近年では、コスト低減や汎用性の確保などの観点から、専用の無線教示操作盤ではなく、タブレットやスマートフォンなどの携帯機器(情報携帯端末)でロボットやCNC工作機械を操作する機械システムが利用されており、このような機械システムにおいても非常停止スイッチを設ける必要がある。
例えば、PDA(Personal Digital Assistant)を用いたロボット用教示操作装置において、非常停止スイッチ及びデッドマンスイッチを備えた非常停止指令装置をコネクタを介してPDAに接続した技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−355195号公報
上述のように、タブレットやスマートフォンなどの携帯機器でロボットやCNC工作機械を操作する機械システムは、コスト低減や汎用性の確保などの観点から、専用の無線教示操作盤を用いる場合に比べて有利であるが、このような機械システムにおいても非常停止スイッチを設ける必要がある。
特許文献1に記載されたロボット用教示操作装置では、PDAと非常停止指令装置との間だけではなく非常停止指令装置とロボット制御装置との間についても有線にて接続する必要があり、携帯性に難がある。
これ以外にも、非常停止スイッチを、携帯機器のタッチパネル上にアイコンとして表示し、ソフトウェア的に非常停止システムを実現する方法も考えられる。例えば、機械式の非常停止スイッチは物理的な「出っ張り」があるので、作業者は非常停止スイッチを見ないで操作することができる。しかしながら、タッチパネル上に表示されたアイコン形式の非常停止スイッチの場合は、作業者は必ずタッチパネルに目を向けなければならず、機械式の非常停止スイッチに比べ、直観的な操作のし易さの点で劣る。また、携帯機器の利用環境によっては周囲の光の加減でタッチパネルの見え方が変わり、アイコン形式の非常停止スイッチを認識することが困難であることがある。また、タッチパネルの表示機能の故障により、アイコン形式の非常停止スイッチを認識できない可能性もある。また、タッチパネルに水滴が付いた状態や作業者が手袋をした状態では、タッチパネルへの作業者によるタッチ操作が正常に認識されないことがあり、安全性を確保できない。
したがって本発明の目的は、上記問題に鑑み、携帯機器により操作されるロボットもしくはCNC工作機械を確実に非常停止させることができる、低コストで利便性の高い非常停止システムを提供することにある。
上記目的を実現するために、本発明においては、携帯機器により操作される機械を非常停止させる非常停止システムは、操作ボタンと、操作ボタンの押下の有無に応じて異なる状態を出力する状態出力部と、携帯機器への取付け時に状態出力部の状態が携帯機器のカメラに面する側に位置するように、操作ボタン及び状態出力部を携帯機器に対して着脱自在に取り付ける取付け部と、を有する非常停止スイッチと、携帯機器のカメラが撮像した状態出力部の状態に関する画像に応じて、携帯機器により操作される機械を非常停止させることを示す非常停止信号を出力するか機械の非常停止ではないことを示す非常停止信号を出力するかを決定する情報処理部と、を備える。
ここで、情報処理部は、携帯機器のカメラが撮像した状態出力部の状態に関する画像が、操作ボタンが押下されたときの画像であるか否かを判定する判定部と、携帯機器のカメラが撮像した画像が、操作ボタンが押下されたときの画像であると判定部が判定した場合は機械を非常停止させることを示す非常停止信号を生成し、操作ボタンが押下されていないときの画像であると判定部が判定した場合は機械の非常停止ではないことを示す非常停止信号を生成する信号生成部と、を有してもよい。
また、情報処理部は、携帯機器内に設けられてもよい。
また、非常停止システムは、携帯機器のカメラが撮像した画像を、携帯機器により操作される機械を制御する制御装置へ送信する送信部をさらに備え、情報処理部は、制御装置内に設けられてもよい。
また、状態出力部の上記状態は、操作ボタンが押下されたときと操作ボタンが押下されていないときとで、色相、明度及び彩度のうちの少なくとも1つが異なる色であってもよい。
また、状態出力部の上記状態は、操作ボタンが押下されたときと操作ボタンが押下されていないときとで、形状及び模様のうちの少なくとも1つが異なる形態であってもよい。
また、状態出力部は、携帯機器のカメラに面する側に向けて発光する発光素子であり、操作ボタンが押下されたときと操作ボタンが押下されていないときとで、発光素子の発光状態が異なるものであってもよい。
また、情報処理部は、携帯機器のカメラが撮像した発光素子の発光状態に関する画像が、予め規定された操作ボタンが押下されたとき及び操作ボタンが押下されていないときの各発光状態以外のものを示すとき、機械を非常停止させることを示す非常停止信号を出力するようにしてもよい。
また、情報処理部は、携帯機器のカメラが状態出力部の状態を撮像できないとき、機械を非常停止させることを示す非常停止信号を出力するようにしてもよい。
また、状態出力部は、携帯機器の第1の面及び第2の面に設けられた2つのカメラごとに取付け部によって取り付けられてもよい。
また、非常停止スイッチは、操作ボタンが押下されたとき携帯機器のタッチパネルに接触し、操作ボタンが押下されていないときタッチパネルには接触しないタッチパネル入力部をさらに備え、情報処理部は、タッチパネル入力部がタッチパネルに接触したとき、機械を非常停止させることを示す非常停止信号を出力するようにしてもよい。
本発明によれば、携帯機器により操作されるロボットもしくはCNC工作機械を確実に非常停止させることができる、低コストで利便性の高い非常停止システムを実現することができる。
本発明によれば、物理的に出っ張った操作ボタンが非常停止スイッチに設けられるので、作業者は非常時にボタン押下操作を容易に行うことができ、携帯機器により操作されるロボットやCNC工作機械などの機械を確実に非常停止させることができ、安全性が高い。物理的な「出っ張り」がある操作ボタンは、作業者は非常停止スイッチを見ないで直感的に操作することが容易である。
本発明の実施形態による非常停止システムを示す図であり、(A)は非常停止スイッチを携帯機器に取り付ける前を示し、(B)は非常停止スイッチを携帯機器に取り付けた状態を示す。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける取付け部の第1の具体例を示す斜視図である。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける取付け部の第2の具体例を示す断面図である。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける取付け部の第3の具体例を示す断面図である。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部が出力する状態が色である場合を示す模式図である。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部が出力する状態が形態である場合を示す模式図である。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部の構造の第1の具体例を示す図である。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部の構造の第2の具体例を示す図である。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部の構造の第3の具体例を示す図である。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部の他の例を示す模式図であり、(A)はカメラ側から見た発光素子を模式的に示す平面図であり、(B)は非常停止時においてカメラにて撮像した波形パターンを例示し、(C)は非常停止でない時においてカメラにて撮像した波形パターンを例示し、(D)は非常停止スイッチが携帯機器からとれた時においてカメラにて撮像した波形パターンを例示する。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける操作ボタンの二重化された押下検知構成を示す図であり、(A)は携帯機器の表面を示し、(B)は携帯機器の裏面を示す。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける操作ボタンの二重化された押下検知構成の第1の具体例を示す図であり、(A)は非常停止スイッチの断面図であり、(B)は表示プレートを示す。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける操作ボタンの二重化された押下検知構成の第2の具体例を示す図であり、(A)は操作ボタンが押下されない時の非常停止スイッチの断面図であり、(B)は操作ボタンが押下された時の非常停止スイッチの断面図であり、(C)は表示器を示し、(D)は表示プレートを示す。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける操作ボタンの二重化された押下検知構成の第3の具体例を示す図であり、(A)は非常停止スイッチの断面図であり、(B)は状態出力部内の表示器を示し、(C)はサブ状態出力部内の表示器を示す。 本発明の実施形態による非常停止システムにおける操作ボタンの二重化された押下検知構成の第4の具体例を示す図であり、(A)は操作ボタンが押下されない時の非常停止スイッチの断面図であり、(B)は操作ボタンが押下された時の非常停止スイッチの断面図である。 本発明の実施形態による非常停止システムにおいて、ロボットを制御する制御装置内に情報処理部を設けた場合を示す図である。 ロボットの制御装置と無線教示操作盤とからなる一般的な機械システムの概略図である。
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の図面において、同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。
図1は、本発明の実施形態による非常停止システムを示す図であり、(A)は非常停止スイッチを携帯機器に取り付ける前を示し、(B)は非常停止スイッチを携帯機器に取り付けた状態を示す。以降、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。
携帯機器2により操作される機械としては、ロボットまたはCNC工作機械などがあるが、ここでは一例としてロボット103を操作する場合を示す。携帯機器2により操作される機械がCNC工作機械である場合は、下記説明における用語「ロボット103」は用語「CNC工作機械」に置き換えられる。
携帯機器2は、カメラ41及びタッチパネル42を有するものであり、例えばタブレット、スマートフォンなどがある。また、タッチパネル、カメラ及び無線通信機能を有するのであれば、ノートパソコンを本実施形態が適用される携帯機器2としてもよい。携帯機器2は、その内部の記憶部(図示せず)にロボット103に関する動作プログラムの登録や編集、条件設定、状態表示、ロボット103の教示などを行う教示ソフトウェアプログラムがインストールされ、同じく内部の演算処理部(図示せず)が記憶部にインストールされた教示ソフトウェアプログラムに従って動作することで、ロボット103を操作(教示)する無線教示操作盤として機能する。携帯機器2とロボット103を制御する制御装置102の受信機104とは無線通信にて接続される。
本発明の実施形態による非常停止システム1は、携帯機器2により操作される機械(図示の例ではロボット103)を非常停止させる非常停止システムであって、非常停止スイッチ11及び情報処理部12を備える。
非常停止スイッチ11は、操作ボタン21と、操作ボタン21の押下の有無に応じて異なる状態を出力する状態出力部22と、操作ボタン21及び状態出力部22を携帯機器2に対して着脱自在に取り付ける取付け部23と、を有する。本発明の実施形態によれば、「物理的に出っ張った」操作ボタン21が非常停止スイッチ11に設けられるので、作業者は非常時にボタン押下操作を容易に行うことができ、携帯機器2により操作されるロボット103を確実に非常停止させることができ、安全性が高い。なお、状態出力部22及び取付け部23の具体例については後述する。
非常停止信号は、携帯機器2により操作されるロボット103を非常停止させるか否かを示す信号であり、情報処理部12からロボット103を制御する制御装置102の受信機104へ一定周期で出力される。操作ボタン21が押下されていないとき(すなわち正常時)はロボット103の非常停止ではないことを示す非常停止信号が一定周期で出力されている。操作ボタン21が押下されると、情報処理部12から出力される信号は、ロボット103の非常停止ではないことを示す非常停止信号から、ロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号に切り替えられる。すなわち、情報処理部12は、携帯機器のカメラ41が撮像した状態出力部22の状態に関する画像に応じて、携帯機器2により操作されるロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を出力するかロボット103の非常停止ではないことを示す非常停止信号を出力するかを決定する。このため、情報処理部12は、携帯機器2のカメラ41が撮像した状態出力部22の状態に関する画像が、操作ボタン21が押下されたときの画像であるか否かを判定する判定部31と、携帯機器2のカメラ41が撮像した画像が、操作ボタン21が押下されたときの画像であると判定部31が判定した場合はロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を生成し、操作ボタン21が押下されていないときの画像であると判定部31が判定した場合はロボット103の非常停止ではないことを示す非常停止信号を生成する信号生成部32と、を有する。すなわち、本発明の実施形態では、状態出力部22が操作ボタン21の押下の有無に応じて異なる状態を出力し、携帯機器2のカメラ41はこれを所定のサンプリング周期で定期的に撮像し、情報処理部12内の判定部31はカメラ41が撮像した画像が、操作ボタン21が押下されたときの画像であるか否かを判定する。操作ボタン21の押下の有無によりカメラ41が撮像した画像が変わるので、情報処理部12内の信号処理部32は、カメラ41が撮像した画像に応じて、ロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号あるいはロボット103の非常停止ではないことを示す非常停止信号を生成する。このようにロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を生成するかあるいはロボット103の非常停止ではないことを示す非常停止信号を生成するかを決定するために、操作ボタン21の押下の有無に対応した状態出力部22の各状態に関する画像を、情報処理部12は記憶部(図示せず)に予め保持しておく必要がある。またさらに、情報処理部12は、携帯機器2のカメラ41が状態出力部22の状態を撮像できないとき、ロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を出力するようにしてもよい。すなわち、非常停止スイッチ11が携帯機器2から外れると、携帯機器2のカメラ41が撮像した状態出力部22の状態に関する画像が、予め規定され記憶部に保持された操作ボタン21が押下されたとき及び操作ボタン21が押下されていないときの状態出力部22の各状態のいずれにも当てはまらないので、この場合も情報処理部12内の信号処理部32はロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を生成し出力するようにすることで、より安全性が高まる。
上述のようにして情報処理部12内の信号処理部32にて生成された非常停止か非常停止でないかを示す非常停止信号は、一定周期で出力され、受信機104を介して制御装置102によって受信される。非常停止を示す非常停止信号を受信した制御装置102は、ロボット103に対して非常停止させ、これにより、ロボット103やこれらの周囲の機械や作業者の安全を確保することができる。また、より安全性を高めるため、非常停止か非常停止でないかを示す非常停止信号自体を制御装置102が受信できないときも、制御装置102はロボット103に対して非常停止させる。
なお、図1に示す実施形態では、情報処理部12は携帯機器2内に設けられる。判定部31及び信号生成部32は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えばこれらをソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、携帯機器2内の記憶部(図示せず)に当該ソフトウェアプログラムがインストールされ、携帯機器2内の演算処理部(図示せず)が記憶部にインストールされた当該ソフトウェアプログラムに従って動作することで、判定部31及び信号生成部32の機能を実現する。またあるいは、判定部31及び信号生成部32を、これら各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよく、この場合は、携帯機器2内に当該半導体集積回路を組み込んで判定部31及び信号生成部32の機能を実現する。図1に示す実施形態では、情報処理部12は携帯機器2内に設けられるが、後述するようにロボット103を制御する制御装置102内に設けられてもよい。
続いて、取付け部23の具体例について、図2〜図4を参照して説明する。取付け部23は、状態出力部22が出力する状態が、携帯機器2のカメラ41に面する側に位置するように、非常停止スイッチ11を携帯機器2に取り付ける。
図2は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける取付け部の第1の具体例を示す斜視図である。第1の具体例による取付け部23は、吸盤23−1からなる。吸盤23−1は、状態出力部22が出力する状態が携帯機器2のカメラ41に面する側に位置することになるように、非常停止スイッチ11の状態出力部22と同じ面側に設けられる。また、吸盤23−1が透明ではない素材からなる場合、状態出力部22が出力する状態をカメラ41が撮像できなければならないので、吸盤23−1はカメラ41の撮像範囲に入らない位置に設ける。図2に示す例では吸盤23−1の個数は3個としたがその他の個数であってもよい。なお、図2では、状態出力部22については図示を省略している。
図3は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける取付け部の第2の具体例を示す断面図である。上述の第1の具体例による吸盤23−1は透明ではない素材からなるものであったが、第2の具体例による取付け部23は、透明な吸盤23−2からなる。この場合も、吸盤23−2は、第1の具体例と同様に状態出力部22が出力する状態が携帯機器2のカメラ41に面する側に位置することになるように、非常停止スイッチ11の状態出力部22と同じ面側に設けられる。ただし、第2の具体例による吸盤23−2は透明な素材からなるので、第1の具体例の場合と異なり、状態出力部22とカメラ41との間に入る位置に設けることができる。状態出力部22が出力する状態は、カメラ41の撮像範囲内に位置する吸盤23−2を透過してカメラ41に撮像される。なお、図3に示す例では、取付け部23(吸盤23−2)を介して非常停止スイッチ11を携帯機器2に取り付ける際に携帯機器2の表面に傷がつかないようにするために、非常停止スイッチ11の携帯機器2側にクッション材24が設けられている。クッション材24は、例えばゴムやスポンジなどの柔軟な素材からなる。なお、図2に示した第1の具体例における非常停止スイッチ11にもクッション材24を設けてもよい。
図4は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける取付け部の第3の具体例を示す断面図である。第3の具体例による取付け部23は、クリップ23−3からなる。クリップ23−3は、状態出力部22が出力する状態が携帯機器2のカメラ41に面する側に位置することになるように非常停止スイッチ11を携帯機器2に取り付ける。なお、図4に示す例では、取付け部23(クリップ23−3)を介して非常停止スイッチ11を携帯機器2に取り付ける際に携帯機器2の表面に傷がつかないようにするために、非常停止スイッチ11の携帯機器2側にクッション材24が設けられている。図4では図示していないが、クリップ23−3の携帯機器2側にもクッション材を設けてもよい。
続いて、状態出力部22の具体例について、図5〜図10を参照して説明する。
上述のように、本発明の実施形態では、状態出力部22は操作ボタン21の押下の有無に応じて異なる状態を出力し、情報処理部12は、携帯機器2のカメラ41が撮像した状態出力部22の状態に応じてロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を生成するかロボット103の非常停止ではないことを示す非常停止信号を生成するかを決定する。つまり、ロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号またはロボット103の非常停止ではないことを示す非常停止信号のいずれを生成するかは、カメラ41が撮像した「操作ボタン21の押下の有無に連動した状態出力部22の状態」に関する画像に連動する。よって、操作ボタン21の押下の有無に応じて異なる状態については、カメラ41が撮像した画像に基づいて情報処理部12内の判定部31の判定処理が可能なものであれば、どのようなものであってもよい。いくつか例を挙げると次の通りである。
図5は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部が出力する状態が色である場合を示す模式図である。図5に示すように、操作ボタン21の押下の有無に応じて状態出力部22から出力される異なる状態として、操作ボタン21が押下されたときと操作ボタン21が押下されていないときとで、色相、明度及び彩度のうちの少なくとも1つが異なる色がある。色は、色相(色あい)、明度(明るさ)及び彩度(あざやかさ)が適宜組み合わされることで決定されるので、色相、明度及び彩度のうちの少なくとも1つが異なれば、カメラ41が撮像する色も異なってくる。図5では、説明の都合上、色の違いをハッチングの違いで表現したが、例えば図5(A)はカメラ41側から見た非常停止時の状態出力部22の色(例えば赤)を示し、図5(A)はカメラ41側から見た非常停止でないとき時の状態出力部22の色(例えば黄)を示す。
図6は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部が出力する状態が形態である場合を示す模式図である。図6に示すように、操作ボタン21の押下の有無に応じて状態出力部22から出力される異なる状態として、操作ボタン21が押下されたときと操作ボタン21が押下されていないときとで、形状及び模様のうちの少なくとも1つが異なる形態がある。図6では、一例として、非常停止時の状態出力部22の形態を円(もしくは円柱)とし、非常停止ではない時の状態出力部22の形態を四角(もしくは直方体)としている。図6(A)はカメラ41側から見た非常停止時の状態出力部22の形態を模式的に示し、図6(B)は非常停止時の状態出力部22の形態を斜視的に見た場合を模式的に示し、図6(C)はカメラ41側から見た非常停止でない時の状態出力部22の形態を模式的に示し、図6(D)は非常停止でない時の状態出力部22の形態を斜視的に見た場合を模式的に示す。
図5を参照して説明した色相、明度及び彩度の組合せからなる色と、図6を参照して説明した形状及び模様の組合せからなる形態とは、別個独立の概念として状態出力部22の状態を提供するものではなく、色と形態とが適宜組み合わされたものが、「操作ボタン21の押下の有無に連動した状態出力部22の状態」として提供されてもよい。すなわち、状態出力部22は、カメラ41の解像度や情報処理部12の処理能力などの各性能にて、操作ボタン21の押下の有無の区別が可能な程度の状態の相違が提供できればよい。
図7は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部の構造の第1の具体例を示す図である。すなわち、図7(A)は操作ボタン21が押下されていない場合における状態出力部22の構造を示す断面図であり、図7(B)は図7(A)の状態出力部22の構造を示す部分斜視図であり、図7(C)は操作ボタン21が押下された場合における状態出力部22の構造を示す断面図であり、図7(D)は図7(C)の状態出力部22の構造を示す部分斜視図である。第1の具体例による状態出力部22は、操作ボタン21の押下の有無に応じて開閉する扉22−1からなる。扉22−1のカメラ41に面する側には、例えば四角が描かれ、操作ボタン21の支持台21−1のカメラ41に面する側には、例えば円が描かれる。図7(A)及び図7(B)に示すように、操作ボタンが押下されていない場合は、扉22−1は閉じており、したがってカメラ41は扉22−1に描かれた四角を撮像する。図7(C)及び図7(D)に示すように、操作ボタンが押下されると、操作ボタン21の支持台21−1は扉22−1を押し広げ、扉22−1は開くので、カメラ41は支持台21−1に描かれた円を撮像する。
図8は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部の構造の第2の具体例を示す図である。すなわち、図8(A)は操作ボタン21が押下されていない場合における状態出力部22の構造を示す断面図であり、図8(B)は操作ボタン21が押下された場合における状態出力部22の構造を示す断面図であり、図8(C)は、形態が描かれた表示プレート22−2を示す平面図である。第2の具体例による状態出力部22は、2つの形態が描かれた表示プレート22−2と、表示プレート22−2に描かれた形態をカメラ41が位置する方向に映し出す鏡22−3と、からなる。図8(C)に示すように、表示プレート22−2には例えば四角及び円が描かれる。表示プレート22−2は、例えば、板に形態を直接描いたものであってもよく、あるいは形態が描かれたシールが板に張られたものであってもよい。またあるいは、非常停止スイッチ11の筐体の内側に形態を直接描いたものであったり、形態が描かれたシールが非常停止スイッチ11の筐体の内側に張られたものであってもよい。図8(A)に示す操作ボタンが押下されていない場合と図8(B)に示す操作ボタンが押下された場合とで、表示プレート22−2に対する鏡22−3の位置が異なるので、カメラ41は撮像する画像は異なる。
図9は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部の構造の第3の具体例を示す図である。すなわち、図9(A)は操作ボタン21が押下されていない場合における状態出力部22の構造を示す断面図であり、図9(B)は図9(A)のカメラ41側から見た状態出力部22の構造を示す平面図であり、図9(C)は操作ボタン21が押下された場合における状態出力部22の構造を示す断面図であり、図9(D)は図9(C)のカメラ41側から見た状態出力部22の構造を示す平面図である。第3の具体例による状態出力部22は、2つの形態が描かれた表示器22−4と、操作ボタン21の支持台21−1に螺旋状に彫られた溝22−5とからなり、支持台21−1の直線方向の移動により表示器22−4が溝22−5に沿って回転するネジ構造を有する。図9(B)及び図9(D)に示すように、表示器22−4には例えば四角及び円が描かれる。表示プレート22−2は、例えば、板に形態を直接描いたものであってもよく、あるいは形態が描かれたシールが板に張られたものであってもよい。図9(A)及び図9(B)に示すように、操作ボタンが押下されていない場合は、カメラ41は表示器22−4に描かれた四角を撮像する。図9(C)及び図9(D)に示すように、操作ボタンが押下されると、表示器22−4は、支持台21−1に螺旋状に彫られた溝22−5に沿って回転し、カメラ41は表示器22−4に描かれた円を撮像する。
なお、図7〜図9を参照して説明した状態出力部の構造に関する第1〜第3の具体例の説明では、状態出力部22が出力する状態を四角及び円に関する形態としたが、これはあくまでも一例であり、上述の通り、図5を参照して説明した色相、明度及び彩度の組合せからなる色と、図6を参照して説明した形状及び模様の組合せからなる形態とが適宜組み合わされたものが、「操作ボタン21の押下の有無に連動した状態出力部22の状態」として支持台21−1、表示プレート22−2及び表示器22−4に描かれる。
図10は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける状態出力部の他の例を示す模式図であり、(A)はカメラ側から見た発光素子を模式的に示す平面図であり、(B)は非常停止時においてカメラにて撮像した波形パターンを例示し、(C)は非常停止でない時においてカメラにて撮像した波形パターンを例示し、(D)は非常停止スイッチが携帯機器からとれた時においてカメラにて撮像した波形パターンを例示する。
図10に示す例では、状態出力部22は、携帯機器2のカメラ41に面する側に向けて発光する発光素子22−6である。状態出力部22を発光素子22−6にて構成することで、非常停止スイッチ11が取り付けられた携帯機器2が利用される環境が暗かったり、特殊な色の光環境下にあるときでも、情報処理部12は、携帯機器2のカメラ41が撮像した発光素子22−6の発光パターンに関する画像に応じて、携帯機器2により操作されるロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を出力するかロボット103の非常停止ではないことを示す非常停止信号を出力するかを決定することができる。発光素子22−6の例としてはLEDなどがある。なお、ここでは図示しないが、非常停止スイッチ11は、発光素子22−6を発光させるためのバッテリ及び発光素子22−6の発光パターンを制御する制御部も搭載する。発光素子22−6操作ボタン21が押下されたとき(図10(B))と操作ボタン21が押下されていないとき(図10(C))とで、発光素子22−6の発光状態が異なるよう、非常停止スイッチ11の制御部は、操作ボタン21の押下の有無に連動して発光素子22−6の発光パターンを制御するよう構成される。発光素子22−6を有する非常停止スイッチ11が取り付けられた携帯機器2のカメラ41は、発光素子22−6の発光パターンを撮像するが、ロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を生成するかあるいは非常停止ではないことを示す非常停止信号を生成するかを決定するために、操作ボタン21の押下の有無に対応した発光素子22−6の各発光パターンに関する画像を、情報処理部12は記憶部(図示せず)に予め保持しておく必要がある。発光素子22−6は操作ボタン21の押下の有無に応じて異なる発光パターンで発光し、携帯機器2のカメラ41はこれを撮像し、情報処理部12内の判定部31はカメラ41が撮像した画像が、操作ボタン21が押下されたときの発光パターンであるか否かを判定する。操作ボタン21の押下の有無によりカメラ41が撮像した発光パターンは変わるので、情報処理部12内の信号処理部32は、カメラ41が撮像した画像に応じて、ロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を生成するか、あるいは非常停止ではないことを示す非常停止信号を生成する。またさらに、携帯機器2のカメラ41が撮像した発光素子22−6の発光状態に関する画像が、予め規定され記憶部に保持された操作ボタン21が押下されたとき及び操作ボタン21が押下されていないときの各発光パターンのいずれにも当てはまらないときにも、情報処理部12内の信号処理部32はロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を生成し出力するように構成してもよい。非常停止スイッチ11が携帯機器2から外れると、カメラ41が撮像する画像は例えば図10(D)に示すように発光素子22−6が消灯されたような画像となるので、記憶部に保持された操作ボタン21が押下されたとき及び操作ボタン21が押下されていないときの各発光パターンのいずれにも当てはまらず、したがって、情報処理部12内の信号処理部32はロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を生成し出力することになるので、より安全性が高まる。
以上説明したように、本発明の実施形態による非常停止システムによれば、携帯機器により操作されるロボット103をより確実に停止させることができる。なお、上記では携帯機器2により操作される機械がロボット103である場合について説明したが、CNC工作機械の場合も同様に本発明の実施形態を適用することができる。
続いて、非常停止システムにおける操作ボタン21の押下検知構成を二重化することで携帯機器により操作されるロボット103を非常時に一層確実に停止させる実施形態について、図11〜図15を参照して説明する。なお、下記実施形態についても、上記と同様、携帯機器2により操作される機械がCNC工作機械である場合は、下記説明における用語「ロボット103」は用語「CNC工作機械」に置き換えられる。
図11は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける操作ボタンの二重化された押下検知構成を示す図であり、(A)は携帯機器の表面を示し、(B)は携帯機器の裏面を示す。近年のタブレットやスマートフォンなどではその表面(第1の面)及び裏面(第2の面)の両面にカメラを備えるのが一般的である。本実施形態では、図11(A)及び図11(B)に示すように、携帯機器2の表面(第1の面)に設けられたカメラ41−1と携帯機器2の裏面(第2の面)の設けられたカメラ41−2のそれぞれに、非常停止スイッチ11の状態出力部22及びサブ状態出力部25を取り付けることで、操作ボタン21の押下検知構成を二重化し、安全性をより一層向上させる。図12〜図14にその具体例を示す。
図12は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける操作ボタンの二重化された押下検知構成の第1の具体例を示す図であり、(A)は非常停止スイッチの断面図であり、(B)は表示プレートを示す。第1の具体例による二重化された押下検知構成は、図7を参照して説明した状態出力部22である操作ボタン21の押下の有無に応じて開閉する扉22−1と、操作ボタン21の押下の有無に応じて状態が変化するサブ状態出力部25と、操作ボタン21の押下の有無に関する情報がサブ状態出力部25に伝わるようにするパイプ22−8とを備える。また、図12(B)に示すように、サブ状態出力部25は2つの形態が描かれた表示プレート22−7を備える。なお、図12(A)では、説明の都合上、パイプ22−8を直線状のものとしたが、状態出力部22とサブ状態出力部25は携帯機器2の表面および裏面にそれぞれ設けられることから、状態出力部22とサブ状態出力部25とを繋ぐパイプ22−8は折り曲げ可能な柔軟性のある素材で構成される。パイプ22−8内は空気などの気体もしくは油などの液体で満たされており、また、状態出力部22において操作ボタン21の支持台21−1とパイプ22−8とでピストン−シリンダ構造を構成し、サブ状態出力部25において表示プレート22−7とパイプ22−8とでピストン−シリンダ構造を構成する。操作ボタン21の押下の有無により、操作ボタン21の支持台21−1がピストンとして上下動し、この上下動をパイプ22−8内の気体もしくは液体が、同じくピストンとして機能する表示プレート22−7に伝える。サブ状態出力部25内の表示プレート22−7には、扉22−1のカメラ41−1に面する側と操作ボタン21の支持台21−1のカメラ41−1に面する側に描かれる形態が対応して描かれる。すなわち、操作ボタン21が押下されないときにカメラ41−1が撮像した画像とカメラ41−2が撮像した画像とが同じになり、かつ、操作ボタン21が押下されたときにカメラ41−1が撮像した画像とカメラ41−2が撮像した画像とが同じになるように、形態が扉22−1、支持台21−1及び表示プレート22−7に描かれる。例えば操作ボタン21が押下されないときにカメラ41−1に撮像される扉22−1に例えば四角が描かれる場合、このとき(すなわち操作ボタン21が押下されないとき)に位置する表示プレート22−7の、カメラ41−2により撮像される面に同じく四角が描かれる。操作ボタン21が押下されたにカメラ41−1に撮像される支持台21−1に例えば円が描かれる場合、このとき(すなわち操作ボタン21が押下されたとき)に位置する表示プレート22−7の、カメラ41−2により撮像される面に同じく円が描かれる。
図13は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける操作ボタンの二重化された押下検知構成の第2の具体例を示す図であり、(A)は操作ボタンが押下されない時の非常停止スイッチの断面図であり、(B)は操作ボタンが押下された時の非常停止スイッチの断面図であり、(C)は表示器を示し、(D)は表示プレートを示す。第2の具体例による二重化された押下検知構成は、2つの形態が描かれた表示器22−9と、操作ボタン21の押下の有無に応じて状態が変化するサブ状態出力部25と、操作ボタン21の押下の有無に関する情報がサブ状態出力部25に伝わるようにするパイプ22−8とを備える。また、図13(A)、図13(B)及び図13(D)に示すように、サブ状態出力部25は2つの形態が描かれた表示プレート22−7を備える。パイプ22−8内には、状態出力部22内の表示器22−9とサブ状態出力部25内の表示プレート22−7とを繋ぐワイヤ22−10が配線される。なお、図13(A)及び図13(B)では、説明の都合上、パイプ22−8及びワイヤ22−10を直線状のものとしたが、状態出力部22とサブ状態出力部25は携帯機器2の表面および裏面にそれぞれ設けられることから、状態出力部22とサブ状態出力部25とを繋ぐパイプ22−8及びワイヤ22−10は折り曲げ可能な柔軟性のある素材で構成される。操作ボタン21の押下の有無により、操作ボタン21の支持台21−1が上下動し、この上下動に連動して表示器22−9が回転するよう構成される。操作ボタン21が押下されると操作ボタン21の支持台21−1が下方向に移動し、これにより表示器22−9が回転してワイヤ22−10が巻き取られ、表示プレート22−7が引っ張られる(図13(B))。一方、操作ボタン21の押下が終わると表示プレート22−8に取り付けられたバネ22−11の反発力により、表示プレート22−7が元の位置まで押し戻され、これによりワイヤ22−10が、操作ボタン21の押下時とは逆方向に引き戻され、表示器22−9に巻き取られていたワイヤ22−10が解かれるよう表示器22−9が回転する(図13(A))。また、第2の具体例では、操作ボタン21が押下されないときにカメラ41−1が撮像した画像とカメラ41−2が撮像した画像とが同じになり、かつ、操作ボタン21が押下されたときにカメラ41−1が撮像した画像とカメラ41−2が撮像した画像とが同じになるように、形態が表示プレート22−7及び表示器22−9に描かれる。例えば操作ボタン21が押下されないときにカメラ41−1に撮像される表示器22−9の面に例えば四角が描かれる場合、このとき(すなわち操作ボタン21が押下されないとき)に位置する表示プレート22−7の、カメラ41−2により撮像される面に同じく四角が描かれる。操作ボタン21が押下されたにカメラ41−1に撮像される表示器22−9の面に例えば円が描かれる場合、このとき(すなわち操作ボタン21が押下されたとき)に位置する表示プレート22−7の、カメラ41−2により撮像される面に同じく円が描かれる。
図14は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける操作ボタンの二重化された押下検知構成の第3の具体例を示す図であり、(A)は非常停止スイッチの断面図であり、(B)は状態出力部内の表示器を示し、(C)はサブ状態出力部内の表示器を示す。第3の具体例による二重化された押下検知構成は、状態出力部22内に設けられる2つの形態が描かれた表示器22−9と、操作ボタン21の押下の有無に応じて表示器22−12の状態が変化するサブ状態出力部25と、操作ボタン21の押下の有無に関する情報がサブ状態出力部25に伝わるようにするパイプ22−8とを備える。図14(B)に示すように状態出力部22内の表示器22−9には2つの形態が描かれ、図14(C)に示すようにサブ状態出力部25内の表示器22−12には2つの形態が描かれる。パイプ22−8内には、状態出力部22内の表示器22−9とサブ状態出力部25内の表示器22−12とを繋ぐワイヤ22−10が配線される。なお、図14(A)では、説明の都合上、パイプ22−8及びワイヤ22−10を直線状のものとしたが、状態出力部22とサブ状態出力部25は携帯機器2の表面および裏面にそれぞれ設けられることから、状態出力部22とサブ状態出力部25とを繋ぐパイプ22−8及びワイヤ22−10は折り曲げ可能な柔軟性のある素材で構成される。操作ボタン21の押下の有無により、操作ボタン21の支持台21−1が上下動し、この上下動に連動して表示器22−9が回転し、さらにはワイヤ22−10も回転し、これに連動してサブ状態出力部25内の表示器22−12も回転する。また、第3の具体例では、操作ボタン21が押下されないときにカメラ41−1が撮像した画像とカメラ41−2が撮像した画像とが同じになり、かつ、操作ボタン21が押下されたときにカメラ41−1が撮像した画像とカメラ41−2が撮像した画像とが同じになるように、形態が状態出力部22内の表示器22−9及びサブ状態出力部25内の表示器22−12に描かれる。例えば操作ボタン21が押下されないときにカメラ41−1に撮像される状態出力部22内の表示器22−9の面に例えば四角が描かれる場合、このとき(すなわち操作ボタン21が押下されないとき)に位置するサブ状態出力部25内の表示器22−12の、カメラ41−2により撮像される面に同じく四角が描かれる。操作ボタン21が押下されたときにカメラ41−1に撮像される状態出力部22内の表示器22−9の面に例えば円が描かれる場合、このとき(すなわち操作ボタン21が押下されたとき)に位置するサブ状態出力部25内の表示器22−12の、カメラ41−2により撮像される面に同じく円が描かれる。
以上説明したように、図12〜図14を参照して説明した二重化された押下検知構成に関する第1〜第3の具体例によれば、例えば操作ボタン21が押下されたときにおいてカメラ41−1及びカメラ41−2のいずれか一方が故障して撮像できなかったとしても、もう一方のカメラが撮像した画面に基づいてロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を生成することができるので、より安全である。なお、図12〜図14を参照して説明した二重化された押下検知構成に関する第1〜第3の具体例の説明では、状態出力部22が出力する状態を四角及び円に関する形態としたが、これはあくまでも一例であり、上述の通り、図5を参照して説明した色相、明度及び彩度の組合せからなる色と、図6を参照して説明した形状及び模様の組合せからなる形態とが適宜組み合わされたものが、「操作ボタン21の押下の有無に連動した状態出力部22の状態」として支持台21−1、表示プレート22−7、表示器22−9及び表示器22−12に描かれる。
図15は、本発明の実施形態による非常停止システムにおける操作ボタンの二重化された押下検知構成の第4の具体例を示す図であり、(A)は操作ボタンが押下されない時の非常停止スイッチの断面図であり、(B)は操作ボタンが押下された時の非常停止スイッチの断面図である。第4の具体例による二重化された押下検知構成は、操作ボタン21が押下されたとき携帯機器2のタッチパネル42に接触し、操作ボタン21が押下されていないときタッチパネル42には接触しないタッチパネル入力部26を備える。すなわち、タッチパネル入力部26とタッチパネル42との接触及び非接触が操作ボタン21の押下の有無に連動する。携帯機器2内の記憶部(図示せず)に携帯機器2のタッチパネル42上に非常停止信号の出力のためのスイッチアイコンを表示させる処理及びタッチパネル入力部26とタッチパネル42とが接触したときにロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を生成する処理を実行するソフトウェアプログラムがインストールされ、携帯機器2内の演算処理部(図示せず)が記憶部にインストールされた当該ソフトウェアプログラムに従って動作することで、これら機能を実現する。第4の具体例によれば、例えばカメラ41及びタッチパネル42のいずれか一方が故障して撮像できなかったとしても、故障していないカメラにより撮像された画面もしくは故障していないタッチパネル42に対するタッチパネル入力部26の接触に基づいてロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を生成することができるので、より安全である。
上述の各実施形態では、図1に示す実施形態では、情報処理部12は携帯機器2内に設けられたが、図16に示すようにロボット103を制御する制御装置102内に設けられてもよい。図16は、本発明の実施形態による非常停止システムにおいて、ロボットを制御する制御装置内に情報処理部を設けた場合を示す図である。判定部31及び信号生成部32を備える情報処理部12は、ロボット103を制御する制御装置10に設けられる。このため、携帯機器2のカメラ41が撮像した状態出力部22の状態に関する画像は、携帯機器2内の送信部33を介して、ロボット103を制御する制御装置102へ送信される。制御装置102内に設けられた情報処理部12は、携帯機器のカメラ41が撮像した状態出力部22の状態に関する画像に応じて、携帯機器2により操作されるロボット103を非常停止させることを示す非常停止信号を出力するかロボット103の非常停止ではないことを示す非常停止信号を出力するかを決定する。判定部31及び信号生成部32は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えばこれらをソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、制御装置102内の記憶部(図示せず)に当該ソフトウェアプログラムがインストールされ、制御装置102内の演算処理部(図示せず)が記憶部にインストールされた当該ソフトウェアプログラムに従って動作することで、判定部31及び信号生成部32の機能を実現する。またあるいは、判定部31及び信号生成部32を、これら各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよく、この場合は、制御装置102内に当該半導体集積回路を組み込んで判定部31及び信号生成部32の機能を実現する。なお、情報処理部12内の判定部31及び信号生成部32における各処理については既に説明したものと同様であるので説明は省略する。
1 非常停止システム
2 携帯機器
11 非常停止スイッチ
12 情報処理部
21 操作ボタン
21−1 支持台
22 状態出力部
22−1 扉
22−2、22−7 表示プレート
22−3 鏡
22−4、22−9、22−12 表示器
22−5 溝
22−6 発光素子
22−8 パイプ
22−10 ワイヤ
22−11 バネ
23 取付け部
23−1、23−2 吸盤
23−3 クリップ
24 クッション材
25 サブ状態出力部
26 タッチパネル入力部
31 判定部
32 信号処理部
33 送信部
41、41−1、41−2 カメラ
42 タッチパネル

Claims (11)

  1. 携帯機器により操作される機械を非常停止させる非常停止システムであって、
    操作ボタンと、前記操作ボタンの押下の有無に応じて異なる状態を出力する状態出力部と、携帯機器への取付け時に前記状態出力部の前記状態が前記携帯機器のカメラに面する側に位置するように、前記操作ボタン及び前記状態出力部を前記携帯機器に対して着脱自在に取り付ける取付け部と、を有する非常停止スイッチと、
    前記携帯機器のカメラが撮像した前記状態出力部の前記状態に関する画像に応じて、前記携帯機器により操作される機械を非常停止させることを示す非常停止信号を出力するか前記機械の非常停止ではないことを示す非常停止信号を出力するかを決定する情報処理部と、
    を備えることを特徴とする非常停止システム。
  2. 前記情報処理部は、
    前記携帯機器のカメラが撮像した前記状態出力部の前記状態に関する画像が、前記操作ボタンが押下されたときの画像であるか否かを判定する判定部と、
    前記携帯機器のカメラが撮像した前記画像が、前記操作ボタンが押下されたときの画像であると前記判定部が判定した場合は前記機械を非常停止させることを示す非常停止信号を生成し、前記操作ボタンが押下されていないときの画像であると前記判定部が判定した場合は前記機械の非常停止ではないことを示す非常停止信号を生成する信号生成部と、
    を有する、請求項1に記載の非常停止システム。
  3. 前記情報処理部は、前記携帯機器内に設けられる、請求項1または2に記載の非常停止システム。
  4. 前記携帯機器のカメラが撮像した前記画像を、前記携帯機器により操作される機械を制御する制御装置へ送信する送信部をさらに備え、
    前記情報処理部は、前記制御装置内に設けられる、請求項1または2に記載の非常停止システム。
  5. 前記状態出力部の前記状態は、前記操作ボタンが押下されたときと前記操作ボタンが押下されていないときとで、色相、明度及び彩度のうちの少なくとも1つが異なる色である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非常停止システム。
  6. 前記状態出力部の前記状態は、前記操作ボタンが押下されたときと前記操作ボタンが押下されていないときとで、形状及び模様のうちの少なくとも1つが異なる形態である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の非常停止システム。
  7. 前記状態出力部は、前記携帯機器のカメラに面する側に向けて発光する発光素子であり、前記操作ボタンが押下されたときと前記操作ボタンが押下されていないときとで、前記発光素子の発光状態が異なる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非常停止システム。
  8. 前記情報処理部は、前記携帯機器のカメラが撮像した前記発光素子の発光状態に関する画像が、予め規定された前記操作ボタンが押下されたとき及び前記操作ボタンが押下されていないときの各発光状態以外のものを示すとき、前記機械を非常停止させることを示す非常停止信号を出力する、請求項7に記載の非常停止システム。
  9. 前記情報処理部は、前記携帯機器のカメラが前記状態出力部の状態を撮像できないとき、前記機械を非常停止させることを示す非常停止信号を出力する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の非常停止システム。
  10. 前記状態出力部は、前記携帯機器の第1の面及び第2の面に設けられた2つのカメラごとに前記取付け部によって取り付けられる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の非常停止システム。
  11. 前記非常停止スイッチは、前記操作ボタンが押下されたとき前記携帯機器のタッチパネルに接触し、前記操作ボタンが押下されていないとき前記タッチパネルには接触しないタッチパネル入力部をさらに備え、
    前記情報処理部は、前記タッチパネル入力部が前記タッチパネルに接触したとき、前記機械を非常停止させることを示す非常停止信号を出力する、請求項3に記載の非常停止システム。
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