JP2020015160A - ロボットの対人保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】協働ロボットの電界方式を利用した対人保護装置において、床面電極を用いない簡単な構成で、ロボットと作業者との接近を検知できる距離を長くする。【解決手段】ロボット１の周囲で作業する作業者２に保持される交流電圧付加装置３と、ロボット１に設けられる電極４と、電極４の電圧を計測するグランド電極７付きの計測器５とからなる簡単な構成で、ロボット１と作業者２とが接近して電極４の電圧が高くなると、計測器５が計測した電圧値に応じた制御信号をロボット１の制御器６に送り、制御器６が受信した制御信号に基づいてロボット１に対人保護のための動作を行わせるようにした。この構成では、交流電圧付加装置３で作業者２の体表面近傍の電界に正負に変動する交流電圧を付加して、人体の帯電状態を大きくするので、従来の人体通信を用いたものよりも最長検知距離を長くすることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、産業用ロボットの周囲の作業者をそのロボットとの衝突から保護するための対人保護装置に関する。

近年、工業製品の製造現場等においては、労働人口の不足や製品品質の向上要求に対応するため、従来は人が行っていた作業を人に代わって行う協働ロボットの開発が進んでいる。この協働ロボットは、例えば種々の作業工程の中で作業者の欠員が生じた工程に配置され、作業者と隣り合う状態で作業を行う等、従来の産業用ロボットと異なり安全柵で囲まれない状態で使用される。このため、協働ロボットを使用する場合は、その周囲の作業者を協働ロボットとの衝突から保護するための対人保護装置が必要となっている。

ロボットの対人保護装置（以下、単に「対人保護装置」とも称する。）は、従来の安全柵で囲まれた産業用ロボットに対しても開発されており、例えば特許文献１では、携帯装置（信号発信機）を携帯した作業者が安全柵内で調整作業等を行う際にロボットに接近すると、携帯装置から発信される識別信号が人体通信によってロボットに伝達され、その識別信号をロボットから受信したロボット制御装置がロボットを停止または減速させて、ロボットと作業者との衝突を防止する方法が提案されている。

一方、特許文献２で提案されている衝突防止装置（対人保護装置）は、協働ロボットを対象としたものであり、人体通信送信機（信号発信機）と接続された電極を作業場の床面に設置し、その上に立っている作業者がロボットに接近すると、人体通信送信機で生成した識別信号が床面の電極から人体通信によってロボット側の受信機に伝達され、その受信機に接続されたロボット制御機がロボットを停止させるようにしている。

特開２０１０−１８８４５８号公報 特開２０１３−１９３１３７号公報

上記特許文献１、２で提案されているロボットの対人保護装置は、いずれも電界方式の人体通信技術を利用したもので、非常にシンプルな回路方式で作業者とロボットの接近を検知することができる。

ところが、電界方式の人体通信は、人体が有しているごく微小な静電界を利用して、人体の表面から数ｃｍまでの領域を覆っている静電気層に通信相手が入ってきたときに信号伝達を行うものなので、これを利用したロボットの対人保護装置では、ロボットが作業者の体表面から数ｃｍ以内の距離に入るまでは両者の接近を検知できず、ロボットが高速で動作している場合、ロボットと作業者の接近を検知してからロボットを停止させても、両者の衝突を避けられないおそれがある。

また、特許文献２の対人保護装置では、対象となる協働ロボットの使用場所が変わるごとに、その場所の床面に応じた形状の電極を設置する必要があり、その電極の形状変更や設置作業に手間がかかるという問題もある。

そこで、本発明は、協働ロボットの電界方式を利用した対人保護装置において、床面電極を用いない簡単な構成で、ロボットと作業者との接近を検知できる距離を長くすることを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、ロボットとそのロボットの周囲で作業する作業者とが接近したときに、前記ロボットに作業者との接触を回避するための動作（以下、「接触回避動作」と称する。）をさせるロボットの対人保護装置において、前記作業者に保持され、その作業者の体表面近傍に人体の有する静電界よりも大きな絶対値の正負に変動する交流電界を付与する交流電圧付加装置と、前記ロボットに設けられる電極と、前記電極における電圧を計測する計測器とを備え、前記計測器で計測した電圧値に基づいてロボットの制御器へ信号を送りロボットの動作を制御する構成としたのである。

すなわち、従来の人体通信を用いた対人保護装置において、ロボットと作業者との接近を検知できる距離が短いのは、人体表面近傍に通常生じている静電界が微小で、人体の筋肉の動きや周囲の帯電状況に応じて微小な変化はするが、放電しない限りほぼ一定とみなせる帯電状態となっているためと考えられることから、本発明では、作業者に保持されるウェアラブル型の交流電圧付加装置で作業者の体表面近傍の電界に正負に変動する交流電圧を付加して、人体の帯電状態を大きくすることにより、ロボットと作業者との接近を検知できる距離（以下、「最長検知距離」と称する。）が長くなるようにしたのである。

そして、従来方式では、最長検知距離が数ｃｍ程度しかないため、ロボットの接触回避動作が実質的に停止動作のみに限定されてしまうのに対し、本発明では、上記のように最長検知距離を長くできるので、ロボットと作業者とが接近したときに、アラームの発信、減速、停止等の接触回避動作のうち、検知された距離に応じた適切な動作をロボットに行わせることができる。

また、人体に付与する電界を直流電界ではなく正負に変動する交流電界としたことで、人体から周辺機器への放電のおそれがなくなり、放電による人体の電界強度の変動をなくすことができ、放電に伴うノイズの発生および周辺機器の故障や誤作動の懸念もなくなる。

ここで、作業者の体表面近傍の電界に付加する交流電圧は、その実効値を人体の通常有するレベルの静電界よりも高くすればよく、具体的には３Ｖｒｍｓ〜１０Ｖｒｍｓとすることが望ましい。実効値が３Ｖｒｍｓよりも低いと十分な検知距離が得られにくく、１０Ｖｒｍｓよりも高いと交流電圧付加装置の消費電力が大きくなって、充電や電池交換等を頻繁に行うことが必要になるからである。そして、実効値を３Ｖｒｍｓ〜１０Ｖｒｍｓとすれば、最長検知距離を１ｍ程度とすることが可能となる。

また、交流電圧の周波数は、特に制限されるものではないが、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚとすることが好ましい。数十ＭＨｚを超えると、人体がいわばアンテナとなって付加した電圧が外部にノイズとして放出されてしまい、人体に帯電しなくなる懸念があり、数ＭＨｚ未満では、交流電圧付加装置が大型化して携帯しにくくなりやすいからである。そして、周波数を数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚとすれば、数ＭＨｚ未満のＡＭ波や各種無線、数十ＭＨｚを超えるＦＭ放送や無線ＬＡＮ等の外部要因のノイズとの区別がしやすくなる。したがって、例えば、交流電圧付加装置の周波数の電圧情報だけを検知するように電極と計測器の間にフィルタを設けたり、計測器で周波数解析を行ったりすることにより、ロボットと作業者との接近をより精度よく検知できるようになる。

ところで、上記構成の対人保護装置を採用しても、ロボットの設置場所によっては、床に施されている帯電防止対策や絶縁性の塗装の影響により、計測器側でアースをとってもグランド電位が０Ｖにならず、交流電圧付加装置と計測器とで基準電位が異なってロボットと作業者との距離の検知が困難になる場合がある。また、作業者側も移動を伴う作業の場合もあり、そもそもアースを取り難い場合もある。さらに、作業者の動作や着衣の材質等の影響によっても検知が困難になることがある。

このような場合には、前記交流電圧付加装置と計測器の少なくとも一方に、前記交流電圧付加装置の周波数の１／４電気長を有するグランド電極を接続しておくことにより、ロボットの設置場所によらず交流電圧付加装置と計測器の基準電位差をなくし、安定して精度よく検知動作を行えるようになる。特に、作業者側のグランド電位は不安定になりやすいことから、交流電圧付加装置のグランド電極を１／４電気長を有するものとすることの効果が大きい。なお、このグランド電極は、作業者が交流電圧付加装置を保持した状態やロボットに設置した状態で、交流周波数の１／４電気長となるように調整して使用することが望ましい。また、必要に応じて、この１／４電気長を有するグランド電極を複数並列に接続して、より安定した検知動作を行えるようにすることもできる。

本発明は、上記のような構成および作用を有するものであるから、前記ロボットが作業者との共同作業を行う協働ロボットである場合に、特に有効に適用することができる。

そして、前記交流電圧付加装置が作業者に複数保持されている構成とすれば、作業者が複数のロボットと接触する可能性がある場合、例えば作業者の両側に協働ロボットが配置された場合にも、各ロボットと作業者との接近をそれぞれ検知することができる。このとき、前記複数の交流電圧付加装置が互いに異なる周波数の交流電圧を付加するものとし、前記計測器でそれぞれの周波数の電圧を計測するようにすれば、それぞれの周波数の電圧を比較することにより、各ロボットと作業者との距離の検知精度の向上や作業者の体勢の推定が可能となり、対人保護のためのロボットの制御をより細やかに行えるようになる。

一方、前記交流電圧付加装置として、帽子型やヘルメット型等、前記作業者の頭部へ装着可能なものを採用すれば、作業者の体の左右で電界強度の差がほとんどなく、ほぼ左右均等に近接検知ができるので、作業者が左右でロボットに接触する可能性がある作業環境でも装着個数が１個で済む等、取り扱いがしやすいものとなる。このとき、前記作業者が１台のロボットの周囲に複数配置される場合は、各作業者に装着される交流電圧付加装置を互いに異なる周波数の交流電圧を付加するものとし、前記計測器でそれぞれの周波数の電圧を計測するようにすることが望ましい。複数の作業者に同一の周波数の交流電圧を付加すると、ロボットと作業者の配置によっては各作業者に帯電させた交流電圧が影響し合ってロボットの電極で検知される電圧値が過大になったり、過小になったりすることがあるからである。

本発明のロボットの対人保護装置は、上述したように、作業者に保持される交流電圧付加装置で作業者の体表面近傍に人体の有する静電界よりも大きな絶対値の正負に変動する交流電界を付与し、ロボットと作業者とが接近したときに、ロボットに設けた電極における電圧を計測器で計測し、その電圧値に基づいてロボットの制御器へ信号を送りロボットの動作を制御するものであるから、従来の人体通信を用いたものよりも最長検知距離が長く、高速で動作するロボットに対しても十分な安全性を確保することができる。

また、作業者の体表面近傍の電界に付加する電圧を正負に変動する交流電圧としたことにより、作業者と周囲の物体との間での放電現象を避けることができ、作業者にも周辺の機器類にも放電被害を発生させることなく安全に使用できるものとなっている。

また、その交流電圧付加装置は作業者に保持され、電極および計測器はロボット側に設けられるので、従来の床面電極を用いたものに比べて構成が簡単であり、ロボットの使用場所が変わっても電極の形状変更や設置作業が不要で、ロボットの移設を効率よく行うことができる。

本発明の対人保護装置の基本構成の説明図 図１の交流電圧付加装置の基本構成の説明図 第１実施形態の対人保護装置を適用したロボットの正面図 図３のロボットと作業者との接近状態での平面的な位置関係の説明図 図３の制御器の制御方法を説明するグラフ 第２実施形態の対人保護装置の適用状態の概略を説明する平面図 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ交流電圧付加装置の変形例（帽子型）の正面図 （ａ）は交流電圧付加装置の別の変形例（ヘルメット型）の正面図、（ｂ）は（ａ）の一部切欠き正面図、（ｃ）は（ａ）、（ｂ）の部品配置を変えた例の正面図 第３実施形態の対人保護装置の適用状態の概略を説明する平面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。本発明のロボットの対人保護装置は、図１に示すように、ロボット１の周囲で作業する作業者２（腕先のみ図示）に保持され、作業者２の体表面近傍の電界に正負に変動する交流電圧を付加する交流電圧付加装置３と、ロボット１に設けられる電極４と、電極４の電圧を計測する計測器５とで基本的に構成されており、その計測器５がロボット１の制御器６に接続されている。その計測器５は、図示のようにグランド電極７が接続されたものとすることが望ましい。また、制御器６には、一般的なモータドライバやコントローラが用いられる。

前記交流電圧付加装置３は、図２に示すように、交流電流付加回路３１とこれに接続される電極３２およびグランド電極３３からなり、その電極３２から作業者に交流電圧を付加するウェアラブル機器であり、図１では作業者２の手首に装着されるブレスレット型のものが例示されている。

交流電流付加回路３１は、直流電源３４と、スイッチ３５と、安定化電源回路３６と、発振回路３７と、ＲＦアンプ回路３８とで構成され、そのＲＦアンプ回路３８の出力側に電極３２とグランド電極３３が接続されている。この例では、直流電源３４として９Ｖ乾電池を使用し、発振回路３７の発振周波数を１２ＭＨｚとするとともに、発振回路３７に供給する電力を安定させるために＋３．３Ｖの安定化電源回路３６を組み込んで、作業者２に９Ｖ、１２ＭＨｚの交流電圧が付加されるようにしている。

また、グランド電極３３は、交流電流付加回路３１への接続部分と先端部を残した中央部を樹脂製ボビン３９に巻き付けてコンパクトに配置できるようにしており、作業者２が交流電圧付加装置３を保持した状態で、作業者２に付加する交流電圧周波数（１２ＭＨｚ）の１／４電気長となるように長さ等を調整されている。この１／４電気長のグランド電極３３を用いることにより、外部ノイズの影響を低減することができる。

なお、直流電源としては、この例のような乾電池のほか充電池を用いることもできる。また、必要に応じて、直流電源の電圧を任意の大きさまで昇圧または降圧するためのＤＣ−ＤＣ電源回路を組み込むこともできる。一方、使用状況によっては、安定化電源回路は省略してもよいし、グランド電極も１／４電気長を有するものとしなくてもよい。

そして、この交流電圧付加装置３の作用によって、作業者２の体表面近傍に人体の有する静電界よりも大きな絶対値の正負に変動する交流電界が付与されている状態で、ロボット１と作業者２とが接近することによりロボット１側の電極４の電圧が高くなると、計測器５が計測した電圧値に応じた対人保護のための制御信号を制御器６に送り、制御器６が計測器５から受信した制御信号に基づいてロボット１を減速させたり、停止させたりするようになっている。

図３乃至図５は本発明の第１実施形態を示す。この第１実施形態の対人保護装置を適用したロボット１は、図３に示すように、下面側に複数のローラ８を有する台車９の上面にロボット本体１０と制御器６を取り付けたもので、種々の作業場所へ移動可能な協働ロボットである。また、このロボット１と隣り合う状態で作業する作業者２には、図４に示すように、その手首にブレスレット型の交流電圧付加装置３が装着されている。その交流電圧付加装置３が付加する交流電圧の実効値は３Ｖｒｍｓ〜１０Ｖｒｍｓ、周波数は数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚとしている。なお、交流電圧付加装置３には、例えばＬＥＤランプ等を取り付け、電源の電力に問題がないことを表示できるようにしてもよい。

前記ロボット１のロボット本体１０は、図３および図４に示すように、台車９の上面に固定されるベース１１と、ベース１１の上部に水平面内で回動自在に取り付けられる第１アーム１２ａと、第１アーム１２ａの先端部に水平面内で回動自在に取り付けられる第２アーム１２ｂとを備えている。そのベース１１の上部には第１アーム１２ａを回動させる第１アクチュエータ１３ａが内蔵され、第１アーム１２ａの先端部には第２アーム１２ｂを回動させる第２アクチュエータ１３ｂが内蔵されている。そして、第２アーム１２ｂの先端部にエンドエフェクタ１４が取り付けられている。

また、ロボット本体１０の第１アーム１２ａおよび第２アーム１２ｂには、それぞれの上面および両側面に１枚ずつ板状の電極４ａ、４ｂが貼り付けられ、それぞれの基端部に各電極４ａ、４ｂに接続される計測器５ａ、５ｂが内蔵されている。各計測器５ａ、５ｂは制御器６およびグランド電極（図示省略）と接続されており、そのグランド電極は交流電圧付加装置３の周波数の１／４電気長を有するものが用いられている。

この対人保護装置は、上述した作業者２側の交流電圧付加装置３と、ロボット１側の電極４ａ、４ｂ、グランド電極付き計測器５ａ、５ｂからなり、ロボット１と作業者２が接近すると、ロボット１側の電極４ａ、４ｂの電圧が上昇し、これを計測した計測器５ａ、５ｂが電圧値に応じた制御信号をロボット１の制御器６に送り、制御器６がロボット１に作業者２との接触を回避するための動作（接触回避動作）をさせるようになっている。

ここで、図４に示すように作業者２とロボット１（電極４ａ、４ｂ）との接近距離をＡとすると、図５に示すように、その接近距離Ａが近くなるほど電極４ａ、４ｂで計測される電圧は高くなる。したがって、予め計測器５ａ、５ｂに対してロボット１の各部の動作速度に応じた電圧の閾値を設定しておき、計測器５ａ、５ｂでは、計測した電圧値と設定した閾値とを比較して、その比較結果に基づく制御信号を制御器６に送るようにすればよい。図５に示した例では、２段階の閾値Ｖ_Ｔ１、Ｖ_Ｔ２を設定し、計測した電圧値がＶ_Ｔ１未満であればロボット１に通常運転を続けさせ、Ｖ_Ｔ１とＶ_Ｔ２の間にあるときはロボット１を減速させて低速運転とし、Ｖ_Ｔ２を超えればロボット１を停止させるようにしている。また、計測した電圧値が低いときに作業者２に対して警告（アラーム発信）を行ったり、電圧値が高くなったときにロボット１を停止させずに接触回避動作をさせたりすることもできる。

この対人保護装置は、上述したように、作業者２に保持される交流電圧付加装置３で作業者２の体表面近傍に人体の有する静電界よりも大きな絶対値の正負に変動する交流電界を付与し、ロボット１と作業者２とが接近したときに、ロボット１に設けた電極４ａ、４ｂにおける電圧を計測器５ａ、５ｂで計測し、その電圧値に基づいてロボット１の制御器６へ信号を送りロボット１の動作を制御するようにしたので、従来の人体通信を用いたものよりも最長検知距離が長く、ロボット１が高速で動作する場合も十分な安全性を確保することができる。また、従来の床面電極を用いたものに比べて構成が簡単であり、ロボット１の使用場所が変わっても電極の形状変更や設置作業が不要で、ロボット１の移設を効率よく行うことができる。

この実施形態では、計測器５ａ、５ｂが計測した電圧値に応じた制御信号を制御器６に送るようにしたが、計測器５ａ、５ｂは電圧値情報のみを制御器６に送り、制御器６の方で受信した電圧値と設定した閾値とを比較し、その比較結果に基づいてロボット１の対人保護の制御を行うようにしてもよい。このとき、制御器６では、各計測器５ａ、５ｂから受信した電圧値情報を識別して、作業者２がロボット１の第１アーム１２ａと第２アーム１２ｂのいずれにどの方向から近づいているかを判断し、アーム１２ａ、１２ｂごとに制御を行うようにするとよい。

一方、作業者２と接近したロボット１の部位を細かく特定する必要がない場合は、１つの計測器で各電極４ａ、４ｂの電圧を計測するようにしてもよい。

また、計測器は、この実施形態のようにグランド電極付きのものとして、ロボットの設置場所によらず安定して精度よく検知動作を行えるようにすることが望ましいが、ロボットの設置場所によって計測器自体と交流電圧付加装置の基準電位が大きく異ならないと考えられる場合は、グランド電極を省略してコストの削減を図ることもできる。

また、この実施形態では作業者２の片腕にのみ交流電圧付加装置３を装着したが、このようにすると、交流電圧付加装置によって人体に帯電する電圧（電界強度）は片腕がもう一方の腕よりも高くなり、近接検知できる距離が作業者の左右の腕で異なることになるので、作業者が体の左右両側でロボットに接近する可能性がある場合は、作業者の体の左右（例えば両腕）に交流電圧付加装置を装着して、作業者とロボットの接近状況をより精度よく検知できるようにすることが望ましい。

さらに、上述した第１実施形態の変形例として、交流電圧付加装置３で付加する交流電圧の信号に対して、その周波数よりも高い周波数の信号を重畳したり、信号に応じた変調をかけたりして、信号情報を付加することができる。付加する信号情報としては、例えば接近した作業者を特定可能なＩＤ情報があげられる。そして、計測器にフィルタを追加するとともに、計測器に接続される受信機およびデータ保存装置を追加することにより、計測器が計測した電圧から付加された信号情報をフィルタで分離して読み取り、その信号情報をデータとして保存することもできる。このようにすれば、ロボットと作業者の接近を検知したときに、データ保存装置に保存されているデータを照合することにより、接近した作業者をリアルタイムで特定し、その作業者に応じた接触回避動作を行うようにロボットを制御することも可能となる。

図６は第２実施形態の対人保護装置の適用状態を示す。この実施形態は、横長の作業台１５に沿って作業者２とロボット（協働ロボット）１’が交互に配置され、左右で隣り合う状態で作業を行う作業現場において、各作業者２および各ロボット１’を適用対象としたものである。この作業現場では、図６に示す仮想線Ｂよりも左側と右側とでは作業工程が異なっている。

各ロボット１’は、第１実施形態のロボット１に対して、そのベース１１の上部に第３アーム１２ｃを第１アーム１２ａと同一の軸のまわりに水平面内で回動自在に取り付け、第３アーム１２ｃの先端部に第４アーム１２ｄを水平面内で回動自在に取り付けたものである。そして、図示は省略するが、第３、第４アーム１２ｃ、１２ｄも第１、第２アーム１２ａ、１２ｄと同様、それぞれアクチュエータで駆動されるようになっており、電極とグランド電極付き計測器が３つずつ取り付けられている。

一方、各作業者２は、両腕（両手首）に１つずつ交流電圧付加装置３を装着している。その交流電圧付加装置３の周波数は作業工程によって異なっており、一方の工程の作業者２と他方の工程の作業者２に挟まれる位置（図６の右側）のロボット１’が、検知した周波数に応じた接触回避動作を行うことにより、左右のいずれの作業者２との衝突も確実に防止できるようになっている。

また、各作業者２の交流電圧付加装置３の周波数を互いに異ならせるようにすれば、各ロボット１’がその左右のいずれの側の作業者２と接触のおそれがあるかを判定して、各ロボット１’により適切な接触回避動作を行わせることができる。

ところで、第１および第２実施形態で用いたようなブレスレット型の交流電圧付加装置は、前述のように、作業者が左右でロボットに接触する可能性がある作業環境では作業者の両腕に装着することが好ましいが、その場合は装着個数が複数となり、取り扱いがやや煩雑となる。

これに対し、交流電圧付加装置として、後述するように作業者の頭部へ装着可能なものを採用すれば、作業者の体の左右で電界強度の差がほとんどなく、ほぼ左右均等に近接検知ができるので、作業者が左右でロボットに接触する可能性がある作業環境でも装着個数が１個で済む等、取り扱いがしやすくなる。

また、グランド電極として１／４電気長を有するものを用いる場合、地面から距離の遠い作業者の頭部へ装着できる形態にすると、特にノイズの影響を受けにくくなる。なお、１／４電気長のグランド電極の先端部は、もう一方の電極および作業者の体表から離れたところに配置できるほど、また作業者の頭頂部に近いところに配置できるほどノイズの低減効果が高くなるため好ましい。

以下、作業者の頭部へ装着できるようにした交流電圧付加装置の例を、図７および図８に基づいて説明する。図７は、つばを有する帽子型の交流電圧付加装置１６の例を示す。このうち、図７（ａ）の例では、帽子１７のクラウン部（胴体部）の後部の外側面に交流電流付加回路１８を取り付け、帽子１７のクラウン部の頭頂部付近の内側面に薄板状の電極１９を取り付けている。また、１／４電気長のグランド電極２０は、作業者に付加する交流電圧の周波数が１２ＭＨｚの場合６〜８ｍの長さになるので、交流電流付加回路１８への接続部分および先端部の約７０ｃｍを残して中央部を直径１２ｍｍの樹脂製ボビンに巻き付けたものを準備し、そのボビン巻付け部２０ａを帽子１７のクラウン部の外側面に固定し、最先端の約１５ｃｍを帽子１７のつば部に巻き付けている。

また、図７（ｂ）の例は、交流電流付加回路１８の取付位置は図７（ａ）と同じであるが、電極１９を帽子１７のクラウン部の内側面のスベリ（ヘッドバンド）の位置に取り付けることにより、電極１９の作業者頭部への密着性を良くしている。また、１／４電気長のグランド電極２０は、そのボビン巻付け部２０ａを図７（ａ）と同じく帽子１７のクラウン部の外側面に固定し、先端部を地面から最も遠くなる帽子１７の頭頂部に向けて巻き付けている。

なお、電極１９は、汗による錆に対する対策や、帽子１７を被った際のケガ防止のために、表面を樹脂コートしてもよい。また、電圧印加に支障がなければ、帽子１７のクラウン部のどこへ配置してもよい。

図８は、ヘルメット型の交流電圧付加装置２１の例を示す。このうち、図８（ａ）、（ｂ）の例では、帽体２２の後部の外側面に交流電流付加回路２３を取り付け、帽体２２内にセットされたハンモック２４の頭頂部付近の内側面に電極２５を取り付けている。また、１／４電気長のグランド電極２６は、そのボビン巻付け部２６ａを帽体２２の外側面に固定し、先端部を帽体２２の頭頂部に向けて巻き付けている。

このように、ヘルメット型の交流電圧付加装置２１では、電極２５とグランド電極２６の先端部をいずれも帽体２２の頭頂部付近に設けても、両者の間にはハンモック２４や衝撃吸収ライナ２７が設けられて十分な距離が確保されるので、ノイズの影響が小さい。

また、図８（ｃ）の例は、電極２５の取付位置は図８（ａ）、（ｂ）と同じであるが、交流電流付加回路２３およびグランド電極２６のボビン巻付け部２６ａの取付位置を図８（ａ）、（ｂ）よりも帽体２２の頭頂部側へ移し、グランド電極２６の先端を帽体２２のつば部に配置して電極２５との間の距離を広げることにより、ノイズの影響が一層小さくなるようにしている。

図９は第３実施形態の対人保護装置の適用状態を示す。この実施形態は、図６に示した第２実施形態と同じ作業現場の作業者２とロボット１’を適用対象として、各作業者２に図８（ａ）、（ｂ）に示したヘルメット型の交流電圧付加装置２１を装着させたものである。

そして、各作業者２の交流電圧付加装置２１の周波数をそれぞれ異なる値にしておき、計測器側では周波数分析を用いて周波数ごとの電圧を測定して、測定された電圧のうちで最も大きい電圧値に応じてロボット１’の動作を制御する制御信号をロボット１’の制御装置に発信することにより、各ロボット１’が、検知した周波数に応じた接触回避動作を行うようにしている。

このとき、各作業者２に付加する交流電圧の周波数をそれぞれ異ならせているので、ロボット１’と作業者２の配置によらず、ロボット１’の電極で検知される電圧値を適切な範囲に抑えることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、交流電圧付加装置は、実施形態で説明したブレスレット型のものや帽子型あるいはヘルメット型のものとするほか、カード状に形成して作業者の体の任意の位置（例えば、作業着やベルト等）に取り付けるようにしてもよい。また、電極は、通常はロボットのアーム等の動作部に貼り付けられるが、ロボット本体自体を電極としてもよい。

なお、本発明は、対象となるロボットが上述した各実施形態のような協働ロボットである場合に特に有効に適用できるが、従来の産業用ロボットとその調整作業やメンテナンス等を行う作業者に適用して、作業者がロボットの周囲で作業するときの衝突を防ぐようにすることもできる。

１、１’ ロボット（協働ロボット）
２ 作業者
３、１６、２１ 交流電圧付加装置
４、４ａ、４ｂ （ロボットの）電極
５、５ａ、５ｂ 計測器
６ 制御器
７ （計測器の）グランド電極
１０ ロボット本体
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ アーム
１７ 帽子
１８、２３、３１ 交流電流付加回路
１９、２５、３２ （交流電圧付加装置の）電極
２０、２６、３３ （交流電圧付加装置の）グランド電極
２２ 帽体

Claims (7)

1. ロボットとそのロボットの周囲で作業する作業者とが接近したときに、前記ロボットに作業者との接触を回避するための動作をさせるロボットの対人保護装置において、
   前記作業者に保持され、その作業者の体表面近傍に人体の有する静電界よりも大きな絶対値の正負に変動する交流電界を付与する交流電圧付加装置と、前記ロボットに設けられる電極と、前記電極における電圧を計測する計測器とを備え、前記計測器で計測した電圧値に基づいてロボットの制御器へ信号を送りロボットの動作を制御することを特徴とするロボットの対人保護装置。
2. 前記交流電圧付加装置と計測器の少なくとも一方に、前記交流電圧付加装置の周波数の１／４電気長を有するグランド電極が接続されていることを特徴とする請求項１に記載のロボットの対人保護装置。
3. 前記ロボットが作業者との共同作業を行う協働ロボットであることを特徴とする請求項１または２に記載のロボットの対人保護装置。
4. 前記交流電圧付加装置が作業者に複数保持されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のロボットの対人保護装置。
5. 前記複数の交流電圧付加装置が互いに異なる周波数の交流電圧を付加するものであり、前記計測器でそれぞれの周波数の電圧を計測することを特徴とする請求項４に記載のロボットの対人保護装置。
6. 前記交流電圧付加装置が、前記作業者の頭部へ装着可能なものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のロボットの対人保護装置。
7. 前記作業者が１台のロボットの周囲に複数配置され、各作業者に装着される交流電圧付加装置が互いに異なる周波数の交流電圧を付加するものであり、前記計測器でそれぞれの周波数の電圧を計測することを特徴とする請求項６に記載のロボットの対人保護装置。

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