WO2020246225A1 - ロボット支援システム、ロボット支援方法及び据付装置 - Google Patents

ロボット支援システム、ロボット支援方法及び据付装置 Download PDF

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WO2020246225A1
WO2020246225A1 PCT/JP2020/019584 JP2020019584W WO2020246225A1 WO 2020246225 A1 WO2020246225 A1 WO 2020246225A1 JP 2020019584 W JP2020019584 W JP 2020019584W WO 2020246225 A1 WO2020246225 A1 WO 2020246225A1
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WO
WIPO (PCT)
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robot
information
model
monitoring
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/019584
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English (en)
French (fr)
Inventor
服部　誠
利昭 波田野
大介 松家
伊藤　雅人
Original Assignee
株式会社日立ビルシステム
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/06—Control stands, e.g. consoles, switchboards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators

Definitions

  • the present invention relates to a robot support system, a robot support method, and an installation device that monitor and support a working robot.
  • a guide rail is installed in the hoistway of the elevator to guide the movement of the car and the balance weight.
  • the guide rail installation work was performed by the operator on the work floor provided in the hoistway.
  • it has been considered to perform guide rail installation work using a robot.
  • Patent Document 1 describes a technique including a mechanism control device for controlling the operation of an elevator guide rail centering fixing device having a centering reference detection device, a monitoring control device, and a general control device.
  • the monitoring control device monitors the operating state of the elevator guide rail centering fixing device and the state of the guide rail mounting location by using a monitoring means.
  • the integrated control device controls the mechanism control device and the monitoring control device in an integrated manner.
  • Patent Document 1 a large number of devices such as a device for centering the guide rail and a device for fixing the rail bracket are arranged close to the guide rail and densely arranged. There were many blind spots in the images that could be acquired by the monitoring device. Therefore, the technique described in Patent Document 1 has a problem that when a failure occurs in the robot, the state of the failure cannot be confirmed accurately.
  • the purpose of this purpose is to provide a robot support system, a robot support method, and an installation device that can accurately confirm the status of a failure that has occurred in a robot in consideration of the above problems.
  • the robot support system is a system that monitors and supports working robots in order to solve the above problems and achieve the purpose.
  • the robot support system includes a communication unit, a storage unit, a graphic generation unit, and an output unit.
  • the communication unit acquires joint angle information which is angle information of the joint portion of the robot and force sensor information which is load information applied to the robot detected by the force sensor provided in the robot.
  • a robot three-dimensional model which is a three-dimensional model of the robot, is stored in the storage unit.
  • the graphic generation unit moves the robot 3D model stored in the storage unit based on the joint angle information acquired by the communication unit to generate a monitoring 3D image.
  • the output unit outputs the force sensor information and the monitoring three-dimensional image generated by the graphic generation unit.
  • the robot support method includes the steps shown in the following (1) to (3) in the method of monitoring and supporting a working robot.
  • (1) A step of acquiring joint angle information which is angle information of a joint portion of a robot and force sensor information which is load information applied to the robot detected by a force sensor provided in the robot.
  • (2) A step of generating a monitoring 3D image by moving a robot 3D model, which is a robot 3D model previously stored in a storage unit, based on the acquired joint angle information.
  • (3) A process of outputting force sensor information and the generated three-dimensional image for monitoring.
  • the installation device is an installation device provided with a robot that performs work on a work object, and is a robot controller that controls the robot, a force sensor that is provided on the robot and detects load information applied to the robot, and a robot. It is equipped with a monitoring control device for monitoring.
  • the monitoring control device includes a communication unit, a storage unit, a graphic generation unit, and an output unit.
  • the communication unit acquires joint angle information, which is angle information of the joint portion of the robot, and force sensor information detected by the force sensor from the robot controller.
  • a robot three-dimensional model which is a three-dimensional model of the robot, is stored in the storage unit.
  • the graphic generation unit moves the robot 3D model stored in the storage unit based on the joint angle information acquired by the communication unit to generate a monitoring 3D image.
  • the output unit outputs the force sensor information and the monitoring three-dimensional image generated by the graphic generation unit.
  • Example 1-1 of the first embodiment Configuration Example of Installation Device
  • FIGS. 1 and 2 the configuration of the installation device according to the first embodiment (hereinafter referred to as “this example”) will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an installation device of this example.
  • the installation device shown in FIG. 1 is a guide rail installation device that installs the guide rail of the elevator. First, the guide rails 2 and 2 and the weight side guide rail 3 installed by the guide rail installation device 10 will be described.
  • the guide rail 2 showing an example of the work object supports the elevator car so as to be able to move up and down, and the weight side guide rail 3 supports the balance weight so as to be able to move up and down. Then, the guide rail 2 and the weight side guide rail 3 are erected in the hoistway. Further, the lower ends of the guide rail 2 and the weight side guide rail 3 are fixed in the pit at the lowermost part of the hoistway.
  • a rail bracket 5 is attached to the guide rails 2 and 2 via a rail clip.
  • the rail bracket 5 is fixed to the wall surface of the hoistway by anchor bolts 6.
  • the guide rails 2 and 2 are fixed to the wall surface of the hoistway via the rail bracket 5 and the anchor bolt 6.
  • a weight side bracket 7 is attached to the weight side guide rail 3 via a rail clip.
  • the weight side bracket 7 is fixed to the wall surface of the hoistway by anchor bolts 8.
  • the weight side guide rail 3 is fixed to the wall surface of the hoistway via the weight side bracket 7 and the anchor bolt 8.
  • the work of inserting the anchor bolts 6 and 8 into the wall surface and the work of fixing the anchor bolts 6 and 8 to the rail bracket 5 and the weight side bracket 7 are performed by the guide rail installation device 10.
  • the guide rail installation device 10 includes a work floor 11, an overall camera 12, a first robot 13, a second robot 14, a control panel 15, two winders 16 and 16, a dust collector 21, and a monitoring device. It has a monitoring PC 100 showing an example of a control device. Further, the guide rail installation device 10 has a centering device 58 (see FIG. 4) for centering the guide rail 2 and the weight side guide rail 3.
  • the work floor 11 is slidably supported by two guide rails 2 and 2 erected on the hoistway.
  • a suspended beam 4 is installed at the top of the hoistway.
  • Two winders 16 and 16 are installed in the suspended beam 4 via a support portion (not shown).
  • the control panel 15 that controls the winders 16 and 16 is fixed to the wall surface of the hoistway.
  • the wire of the winder 16 is connected to a sling 17 provided on the work floor 11. Then, when the winder 16 operates, the work floor 11 moves up and down along the guide rails 2 and 2.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the work floor. As shown in FIG. 2, a first robot 13, a second robot 14, and a dust collector 21 are installed on the work floor 11. An air compressor 22 is connected to the dust collector 21. Then, the dust collector 21 collects dust and the like generated during the work.
  • bracket base 23 on which a rail bracket 5 and a weight side bracket 7 (hereinafter, simply referred to as a bracket 5) are placed, and a bolt base 24 on which anchor bolts 6, 8 and nuts are placed.
  • the bracket base 23 and the bolt base 24 are provided with a presence / absence detection sensor that detects the presence / absence of the bracket 5, the anchor bolt 6, and the like.
  • the entire camera 12 is arranged above the work floor 11. Then, the entire camera 12 photographs the entire work floor 11, that is, the area where the first robot 13 and the second robot 14 work from above the work floor 11.
  • the overall camera 12 may be installed on a support stand erected on the work floor 11, or may be suspended from a suspension beam 4 installed above the hoistway. Further, as a method of installing the whole camera 12, it may be suspended from the floor of the building structure in which the elevator is installed toward the inside of the hoistway, and various other methods are applied. Further, as the overall camera 12, a camera provided in the centering device 58 (see FIG. 4) for centering the guide rail 2 may be applied.
  • the first robot 13 and the second robot 14 are robots having a plurality of arm portions 31 and a plurality of joints, and are, for example, vertical articulated robots having 6 degrees of freedom.
  • the second robot 14 drills holes for inserting the anchor bolts 6 and 8 in the hoistway, and fastens and fixes the anchor bolts 6 and 8 to the bracket 5 with a nut runner. Further, the first robot 13 grips the bracket 5 and passes the anchor bolts 6 and 8 through the holes of the bracket 5.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the first robot 13.
  • a force sensor 34 for detecting the load applied to the first robot 13 is provided at the tip of the arm portion 31 of the first robot 13.
  • a gripper tool 33 capable of gripping the bracket 5 is detachably connected to the arm portion 31 via a tool changer 32.
  • a hand camera 35 is provided at the tip of the arm portion 31.
  • the hand camera 35 photographs the tip of the arm portion 31 of the first robot 13.
  • a normal camera may be applied, or a distance image camera capable of detecting distance information to an object may be applied to the captured image.
  • two hand cameras 35 may be installed so that the front of the arm portion 31 can be viewed stereoscopically by using goggles or the like.
  • the second robot 14 is provided with a force sensor 34, a tool changer 32, and a hand camera 35.
  • a hammer drill tool 38 is detachably attached to the tool changer 32 of the second robot 14.
  • a nut runner tool 39 (see FIG. 4) for fastening the nut runner is detachably connected to the tool changer 32 of the second robot 14.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the guide rail installation device 10.
  • the guide rail installation device 10 includes an overall camera 12, a first robot 13, a second robot 14, two winders 16 and 16, and a dust collector 21. Further, the guide rail installation device 10 includes a work floor height sensor 57 that detects the height of the work floor 11, and a centering device 58 that centers the guide rail 2 and the weight side guide rail 3. Further, the guide rail installation device 10 includes a first robot controller 51 that controls the operation of the first robot 13, and a second robot controller 52 that controls the operation of the second robot 14.
  • the guide rail installation device 10 has a PLC (Programmable Logic Controller) 54, a HUB 55, and a monitoring PC 100, which show an example of a work control device that controls the entire device.
  • the PLC 54 and the HUB 55 are housed in, for example, the control panel 15 (see FIG. 1).
  • the first robot 13 and the second robot 14 each have a tool changer 32, a force sensor 34, a hand camera 35, a drive unit 41, and a communication unit 42, respectively.
  • the gripper tool 33 is detachably attached to the tool changer 32 of the first robot 13.
  • the hammer drill tool 38 and the nut runner tool 39 are detachably attached to the tool changer 32 of the second robot 14.
  • the tools attached to the first robot 13 and the second robot 14 are not limited to those described above, and various other tools are attached.
  • the drive unit 41 is provided at a joint portion that is the axis of the arm of the first robot 13 and the second robot 14, and drives the drive unit 41 based on control signals from the robot controllers 51 and 52. As a result, the joints of the first robot 13 and the second robot 14 are movable.
  • the tool changer 32, the force sensor 34, the hand camera 35, and the drive unit 41 are connected to the communication unit 42.
  • the force sensor information detected by the force sensor 34, the image information captured by the hand camera 35, and the joint angle information acquired by the drive unit 41 are output to the communication unit 42.
  • the communication unit 42 of the first robot 13 is connected to the first robot controller 51 via the serial communication 61. Further, the communication unit 42 of the second robot 14 is connected to the second robot controller 52 via the serial communication 62. Then, the information output to the communication unit 42 is output to the first robot controller 51 and the second robot controller 52. Further, the control signals from the first robot controller 51 and the second robot controller 52 are output to the communication unit 42 of each of the robots 13 and 14.
  • the first robot controller 51 and the second robot controller 52 are connected to the PLC 54 via the network and to the HUB 55 via the network.
  • the first robot controller 51 and the second robot controller 52 output the information acquired via the communication unit 42 of each of the robots 13 and 14 to the PLC 54 and the HUB 55. Further, the first robot controller 51 and the second robot controller 52 receive control signals from the PLC 54 and the HUB 55 and output the control signals to the communication units 42 of the robots 13 and 14, respectively.
  • the PLC 54 is connected to a dust collector 21, a winder 16, a work floor height sensor 57, and a presence / absence detection sensor for detecting the presence / absence of brackets 5 and anchor bolts 6 provided on the bracket base 23 and the bolt base 24. ..
  • the height information of the work floor 11 detected by the work floor height sensor 57, the presence / absence information of the bracket 5 and the anchor bolt 6 detected by the presence / absence detection sensor, and the like are output to the PLC 54.
  • the PLC 54 controls the winder 16 based on the height information of the work floor 11 received from the work floor height sensor 57. Further, the PLC 54 outputs a control signal to the dust collector 21 and collects the dust in the hoistway by the dust collector 21.
  • the overall camera 12 and the centering device controller 59 that controls the centering device 58 are connected to the HUB 55.
  • the overall camera 12 outputs the captured image information to the HUB 55.
  • the centering device controller 59 outputs the drive information of the centering device 58 from the HUB 55 to the HUB 55.
  • the HUB 55 is connected to the monitoring PC 100 via a network.
  • the monitoring PC 100 includes a control unit 101, a storage unit 102, an operation unit 103, a communication unit 104, a graphic generation unit 105, a display unit 106, and an output unit 107.
  • the control unit 101, the storage unit 102, the operation unit 103, the communication unit 104, the graphic generation unit 105, and the display unit 106 are each connected so as to be able to transmit and receive information.
  • the communication unit 104 is connected to the HUB 55.
  • the storage unit 102 stores robot three-dimensional models 13A and 14A (see FIG. 8), which are three-dimensional models of the first robot 13 and the second robot 14.
  • the robot three-dimensional models 13A and 14A move according to the movements of the first robot 13 and the second robot 14.
  • the storage unit 102 is a three-dimensional model of a work floor 11, a dust collector 21, an air compressor 22, a bracket base 23, and a bolt base 24 arranged around the first robot 13 and the second robot 14.
  • the environment three-dimensional model 11A is stored. This working environment three-dimensional model 11A is created in advance from the design drawings and the like of each device.
  • the storage unit 102 is a three-dimensional model of a guide rail 2, a weight side guide rail 3, a rail bracket 5, a weight side bracket 7, and anchor bolts 6 and 8 installed by the first robot 13 and the second robot 14.
  • the work object 3D model 2A is also stored.
  • the work object 3D model 2A is created in advance from the design drawing of the elevator to be installed.
  • the guide rail 2 and the weight side guide rail 3 are repeatedly installed along the hoistway with the same configuration. Therefore, the guide rail installation device 10 repeats the same work by moving the work floor 11 up and down along the hoistway. Therefore, as the work object three-dimensional model 2A, when the work floor 11 is stopped, the guide rail 2 for one work area where the first robot 13 and the second robot 14 work, the weight side guide rail 3, and the like 3 are used. You just have to create a dimensional model.
  • a 3D model such as all the guide rails 2 and the weight side guide rails 3 installed in the hoistway may be created and stored in the storage unit 102.
  • the graphic generation unit 105 combines the robot 3D models 13A and 14A, the work environment 3D model 11A, and the work object 3D model 2A stored in the storage unit 102 to generate a monitoring 3D image.
  • the graphic generation unit 105 moves the robot three-dimensional models 13A and 14A based on the joint angle information of the first robot 13 and the second robot 14 acquired via the communication unit 104, and works environment three-dimensional model. Combine with 11A and work object 3D model 2A.
  • the output unit 107 Under the control of the control unit 101, the output unit 107 outputs various information to the display unit 106, and causes the display unit 106 to display various information.
  • FIG. 5 is a diagram showing a display example displayed on the display unit 106. As shown in FIG. 5, for example, the force sensor window 106a, the first hand camera window 106b, the second hand camera window 106c, the entire camera window 106d, and the graphic display window 106e are displayed on the display unit 106. Will be done.
  • force sensor information is displayed from the force sensor 34 of the robot selected from the first robot 13 and the second robot 14.
  • An image taken by the hand camera 35 provided on the first robot 13 is displayed on the first hand camera window 106b.
  • second hand camera window 106c an image taken by the hand camera 35 provided in the second robot 14 is displayed.
  • the image taken by the whole camera 12 is displayed in the whole camera window 106d.
  • the monitoring three-dimensional image generated by the graphic generation unit 105 is displayed in the graphic display window 106e.
  • a monitoring three-dimensional image is displayed so that the viewpoint can be changed.
  • the operation unit 103 is displayed on the display unit 106.
  • the operation unit 103 is operated by an operator in the manual operation mode of the first robot 13 and the second robot 14.
  • the first robot 13 and the second robot 14 can be remotely controlled by the monitoring PC 100.
  • a robot support system that supports the work of the first robot 13 and the second robot 14 is configured by the monitoring PC 100, the whole camera 12, and the hand camera 35 provided on the first robot 13 and the second robot 14.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of installation work of the guide rail 2 and the weight side guide rail 3 in the guide rail installation device 10.
  • FIG. 6 an example in which the centering work of the guide rail 2 and the weight side guide rail 3 by the centering device 58 is completed will be described.
  • the PLC 54 drives the winder 16 based on the height information of the work floor 11 received from the work floor height sensor 57. Then, the PLC 54 moves the work floor 11 to a predetermined mounting height of the bracket 5 (step S11). Next, a hammer drill tool 38 mounted on the second robot 14 is used to make a hole for inserting the anchor bolts 6 and 8 into the wall surface of the hoistway (step S12).
  • step S13 the anchor bolts 6 and 8 are gripped by the gripper tool 33 mounted on the first robot 13, and the anchor bolts 6 and 8 are installed in the holes drilled by the second robot 14 in the process of step S12 (step S13). .. During the process of step S13, the anchor striking tool is attached to the hammer drill tool 38 of the second robot 14.
  • step S13 the anchor bolts 6 and 8 are hit by the anchor hitting tool of the second robot 14, and the anchor bolts 6 and 8 are placed on the wall surface of the hoistway (step S14).
  • step S14 the bracket 5 is gripped by the gripper tool 33 of the first robot 13, and the bracket 5 is installed on the anchor bolts 6 and 8 (step S15).
  • step S15 the holes of the bracket 5 are passed through the anchor bolts 6 and 8.
  • the second robot 14 removes the hammer drill tool 38 from the tool changer 32. Then, the second robot 14 attaches the nut runner tool 39 to the tool changer 32.
  • step S15 when the process of step S15 is completed, the nuts are inserted into the anchor bolts 6 and 8 by the nut runner tool 39 of the second robot 14 and fastened. As a result, the bracket 5 is fixed to the anchor bolts 6 and 8 via the nut (step S16). Next, the guide rail 2 is fixed to the bracket 5 using the rail clip (step S17).
  • step S18 the PLC 54 determines whether or not the fixing work of all the brackets 5 having the same mounting height has been completed.
  • step S18 when the PLC 54 determines that there is a bracket 5 for which fixing work remains at the same mounting height (NO determination in step S18), the process returns to the process of step S12.
  • step S18 when the PLC 54 determines that the fixing work of all the brackets 5 has been completed at the same mounting height (YES determination in step S18), the PLC 54 is the PLC 54 of all the brackets 5 in the hoistway. It is determined whether or not the fixing work is completed (step S19). When the PLC 54 determines that the fixing work of the bracket 5 has not been completed in the process of step S19 (NO determination in step S19), the process returns to the process of step S11 and the work floor 11 is moved to a predetermined height.
  • step S19 when the PLC 54 determines that all the bracket 5 fixing operations have been completed in the process of step S19 (YES determination in step S19), the guide rail 2 and the weight side guide rail 3 in the guide rail installation device 10 Installation work is completed. In this way, the guide rail installation device 10 can automatically perform the installation work of the guide rail 2 and the weight side guide rail 3.
  • the drilling work by the hammer drill tool 38 and the fastening work by the nut runner tool 39 have a large reaction force during the work, and the load on the arm portion 31 of the second robot 14 is large. Therefore, the second robot 14 may stop due to overload.
  • FIGS. 5, 7 and 7 show an operation example of the guide rail installation device 10 when a failure occurs in the first robot 13 or the second robot 14. This will be described with reference to 8.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an operation example when a failure occurs.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the flow of information when a failure occurs.
  • the first robot controller 51 that controls the failed first robot 13 is a PLC 54 and A failure occurrence signal is output to the HUB 55 (step S31). Further, the communication unit 104 of the monitoring PC 100 receives a failure occurrence signal from the HUB 55.
  • the PLC 54 outputs a stop signal to the robot controllers 51 and 52 to stop the operations of the first robot 13 and the second robot 14 (step S32). Further, the PLC 54 switches the operation of the first robot 13 and the second robot 14 to the manual operation mode (step S33).
  • the communication unit 104 of the monitoring PC 100 receives the force sensor information detected by the force sensor 34 of the first robot 13 at the time of failure from the first robot controller 51 and the joints of the first robot 13 and the second robot 14.
  • the angle information is acquired (step S34).
  • the graphic generation unit 105 of the monitoring PC 100 generates a monitoring three-dimensional image at the time of failure (step S35). That is, the graphic generation unit 105 is stored in the storage unit 102 in advance to acquire the robot 3D models 13A and 14A, the work environment 3D model 11A, and the work object 3D model 2A. Then, the graphic generation unit 105 moves the robot three-dimensional models 13A and 14A based on the joint angle information acquired in the process of step S34.
  • the graphic generation unit 105 combines the movable robot 3D models 13A and 14A, the work environment 3D model 11A, and the work object 3D model 2A to generate a monitoring 3D image. Then, the graphic generation unit 105 outputs the generated three-dimensional image for monitoring to the control unit 101.
  • the communication unit 104 of the monitoring PC 100 acquires the entire image information taken by the entire camera 12 via the HUB 55 (step S36). Further, the communication unit 104 of the monitoring PC 100 acquires the hand camera information from the hand camera 35 of the second robot 14 in which no failure has occurred via the HUB 55 (step S37).
  • the output unit 107 of the control unit 101 of the monitoring PC 100 outputs the generated three-dimensional image for monitoring, the acquired force sensor information, the entire image information, and the hand camera information to the display unit 106. Then, as shown in FIG. 5, the output unit 107 causes the display unit 106 to display the monitoring three-dimensional image, the acquired force sensor information, the entire image information, and the hand camera information (step S38). Next, the worker performs the trouble-solving work generated in the first robot 13 based on various information displayed on the display unit 106 (step S39). By performing the above-mentioned steps, it is possible to confirm the failure that has occurred in the first robot 13 and eliminate the failure.
  • the operator can determine the direction of the force applied to the first robot 13 from the force sensor information. Further, the postures of the first robot 13 and the second robot 14 when an obstacle occurs can be confirmed from the robot three-dimensional models 13A and 14A of the monitoring three-dimensional image displayed on the graphic display window 106e. As a result, the status of the failure that has occurred in the first robot 13 can be accurately confirmed.
  • the first robot 13 can be operated by operating the first robot 13 in the direction in which the force applied to the first robot 13 becomes smaller.
  • the cause of the overload can be eliminated.
  • the interference between the first robot 13 and the surroundings when the first robot 13 is operated is confirmed. can do.
  • the hand camera 35 of the second robot 14 can acquire an image of the obstacle portion generated in the first robot 13. As a result, the status of the failure that has occurred in the first robot 13 can be confirmed in detail.
  • various tools provided on the first robot 13 and the second robot 14 are detachably attached via the tool changer 32. Therefore, when the obstacle of the first robot 13 cannot be resolved by the above-mentioned elimination work, the monitoring PC 100 outputs a work tool disconnection command from the tool changer 32 to the first robot controller 51. As a result, the work tool can be separated from the tool changer 32, and then the worker can collect the work tool to eliminate the obstacle.
  • the graphic generation unit 105 has described an example in which the robot three-dimensional models 13A and 14A of the first robot 13 and the second robot 14 are moved based on the joint angle information when an obstacle occurs, but the present invention is limited to this. It is not something that is done.
  • the communication unit 104 of the monitoring PC 100 may constantly acquire joint angle information of the first robot 13 and the second robot 14 during work from the robot controllers 51 and 52. Then, the graphic generation unit 105 may always synchronize the postures of the robot three-dimensional models 13A and 14A with the postures of the first robot 13 and the second robot 14 during work.
  • information transmission / reception between the monitoring PC 100 and the robot controllers 51, 52 and PLC 54 may be performed via a public network.
  • the monitoring PC 100 it is not necessary to install the monitoring PC 100 near the work site, and the monitoring PC can be arranged at a remote location from the work site. Therefore, for example, the monitoring PC 100 can be managed in a place such as a service center, and the work of each robot at a plurality of work sites can be centrally monitored.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the flow of information when a failure occurs in the guide rail installation device according to the second embodiment.
  • the guide rail installation device 10B according to the second embodiment is different from the guide rail installation device 10 according to the first embodiment in that the brake release unit 47 is attached to the first robot 13 and the second robot 14. This is the point provided. Therefore, the brake release unit 47 will be described here, and the same reference numerals are given to the parts common to the guide rail installation device 10 according to the first embodiment, and duplicate description will be omitted.
  • the drive unit 41 arranged at each joint of the arms of the robots 13 and 14 has a brake.
  • the robot controllers 51 and 52 receive the stop signal from the monitoring PC 100 or the PLC 54, the robot controllers 51 and 52 operate the brakes of the robots 13 and 14 to stop the operations of the robots 13 and 14.
  • the brake release unit 47 is provided in the first robot 13B and the second robot 14B of the guide rail installation device 10B according to the second embodiment. Since the other configurations are the same as those of the guide rail installation device 10 according to the first embodiment, the parts common to the guide rail installation device 10 according to the first embodiment are the same. References are given to omit duplicate explanations.
  • the monitoring PC 100 outputs a brake release command to the robot controllers 51 and 52 that control the robots 13B and 14B in which a failure has occurred.
  • the brake release command may be issued by the operator by operating the monitoring PC, or the control unit 101 of the monitoring PC 100 may determine the state of failure and output the command.
  • the robot controllers 51 and 52 that have received the brake release command control the brake release unit 47 provided in the first robot 13B or the second robot 14B to release the brake provided in the drive unit 41.
  • the joints of the robots 13B and 14B in which the failure has occurred can be moved.
  • the obstacle can be resolved by operating the other robots 13B and 14B in which the obstacle has not occurred and pressing the arm portion of the robots 13B and 14B in which the obstacle has occurred.
  • the interference between the robots 13B and 14B and the surroundings can be confirmed by checking the monitoring 3D image generated by the graphic generation unit 105. be able to. Further, by confirming the force sensor information, it is possible to confirm the direction of pressing the arm portions of the robots 13B and 14B in which the failure has occurred.
  • the number of robots performing the work is not limited to two. ..
  • one robot or three or more robots may be provided.
  • the monitoring PC 100 monitors the state of one robot or three or more robots.
  • a guide rail installation device for installing a guide rail is applied as an installation device
  • the present invention is not limited to this.
  • the installation device for example, various other installation devices that perform installation work by a robot such as a door hanger installation device that installs an elevator door hanger in a hoistway are applied.
  • the work object is not limited to the guide rail, and for example, a door hanger, a hanger bracket for fixing the door hanger, and various other members are applied.
  • the output unit 107 may output various information to a mobile information terminal owned by the worker performing the work or an external device such as a PC. Then, the output unit 107 may display the monitoring three-dimensional image, the force sensor information, the whole image information, the hand camera information, and the like on the display unit of the external device.
  • the robot support system and the support method are not limited to the examples applied to the robot performing the installation work, for example, the robot performing the work in a place where humans cannot enter, such as in a nuclear reactor, and various other types. It can be applied to the work robot of.

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Abstract

ロボット支援システムは、通信部と、記憶部と、グラフィック生成部と、表示部と、を備えている。通信部は、関節角度情報及び力覚センサ情報を取得する。グラフィック生成部は、関節角度情報に基づいてロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成する。出力部は、力覚センサ情報とグラフィック生成部が生成した監視用３次元画像を出力する。

Description

ロボット支援システム、ロボット支援方法及び据付装置
　本発明は、作業するロボットを監視及び支援するロボット支援システム、ロボット支援方法及び据付装置に関するものである。
　一般に、エレベーターの昇降路内には、乗りかごや釣合おもりの移動をガイドするガイドレールが設置されている。ガイドレールの据付作業は、作業者が昇降路内に設けられた作業床上で行っていた。近年では、作業効率を向上させるために、ロボットを用いてガイドレールの据付作業を行うことが考えられている。
　ロボットを用いてガイドレールの据付作業を行う技術としては、たとえば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、芯出し基準検出装置を有するエレベータガイドレール芯出し固定装置の動作を制御する機構制御装置と、監視制御装置と、統括制御装置と、を備えた技術が記載されている。監視制御装置は、エレベータガイドレール芯出し固定装置の動作状態およびガイドレール取付け箇所の状態を、監視手段を用いて監視している。統括制御装置は、機構制御装置と監視制御装置とを統括制御している。
特開平７－２４２３７９号公報
　しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ガイドレールの芯出しを行う装置や、レールブラケットを固定する装置等の多数の装置がガイドレールに近接し、かつ密集して配置されているため、監視装置で取得できる画像に死角が多く発生していた。そのため、特許文献１に記載された技術では、ロボットに障害が発生した際に、その障害の状況を正確に確認することができない、という問題を有していた。
　本目的は、上記の問題点を考慮し、ロボットに発生した障害の状況を正確に確認することができるロボット支援システム、ロボット支援方法及び据付装置を提供することにある。
　上記課題を解決し、目的を達成するため、ロボット支援システムは、作業するロボットを監視及び支援するシステムである。ロボット支援システムは、通信部と、記憶部と、グラフィック生成部と、出力部と、を備えている。通信部は、ロボットの関節部の角度情報である関節角度情報及びロボットに設けられた力覚センサが検出したロボットに加わる荷重情報である力覚センサ情報を取得する。記憶部には、ロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルが格納されている。グラフィック生成部は、通信部が取得した関節角度情報に基づいて記憶部に格納されたロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成する。出力部は、力覚センサ情報とグラフィック生成部が生成した監視用３次元画像を出力する。
　また、ロボット支援方法は、作業するロボットを監視及び支援する方法において、以下（１）から（３）に示す工程を含む。
（１）ロボットの関節部の角度情報である関節角度情報と、ロボットに設けられた力覚センサが検出したロボットに加わる荷重情報である力覚センサ情報を取得する工程。
（２）取得した関節角度情報に基づいて、予め記憶部に格納されたロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成する工程。
（３）力覚センサ情報と、生成した監視用３次元画像を出力する工程。
　また、据付装置は、作業対象物に対して作業を行うロボットを備えた据付装置において、ロボットを制御するロボットコントローラと、ロボットに設けられ、ロボットに加わる荷重情報を検出する力覚センサと、ロボットを監視する監視用制御装置と、を備えている。
　監視用制御装置は、通信部と、記憶部と、グラフィック生成部と、出力部と、を備えている。通信部は、ロボットコントローラからロボットの関節部の角度情報である関節角度情報及び力覚センサが検出した力覚センサ情報を取得する。記憶部には、ロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルが格納されている。グラフィック生成部は、通信部が取得した関節角度情報に基づいて記憶部に格納されたロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成する。出力部は、力覚センサ情報とグラフィック生成部が生成した監視用３次元画像を出力する。
　上記構成のロボット支援システム、ロボット支援方法及び据付装置によれば、ロボットに発生した障害の状況を正確に確認することができる。
第１の実施の形態例にかかる据付装置の全体構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態例にかかる据付装置の作業床の構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態例にかかる据付装置に用いられるロボットを示す斜視図である。 第１の実施の形態例にかかる据付装置の制御系を示すブロック図である。 第１の実施の形態例にかかる据付装置における表示部に表示される表示例を示す図である。 第１の実施の形態例にかかる据付装置におけるガイドレールの据付作業例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態例にかかる据付装置における障害発生時の動作例を示すフローチャートである。 第１の実施の形態例にかかる据付装置における障害発生時の情報の流れの一例を示す説明図である。 第２の実施の形態例にかかる据付装置における障害発生時の情報の流れの一例を示す説明図である。
　以下、実施の形態例にかかるロボット支援システム、ロボット支援方法及び据付装置について、図１～図９を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
１．第１の実施の形態例
１－１．据付装置の構成例
　まず、第１の実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかる据付装置の構成について、図１及び図２を参照して説明する。
　図１は、本例の据付装置を示す概略構成図である。
　図１に示す据付装置は、エレベーターのガイドレールの据付作業を行うガイドレール据付装置である。まず、ガイドレール据付装置１０によって据え付けられるガイドレール２、２及びおもり側ガイドレール３について説明する。
　作業対象物の一例を示すガイドレール２は、エレベーターの乗りかごを昇降可能に支持し、おもり側ガイドレール３は、釣合おもりを昇降可能に支持する。そして、ガイドレール２及びもり側ガイドレール３は、昇降路内に立設される。また、ガイドレール２及びおもり側ガイドレール３の下端部は、昇降路の最下部のピット内に固定される。
　ガイドレール２、２には、レールブラケット５がレールクリップを介して取り付けられる。レールブラケット５は、アンカーボルト６により昇降路の壁面に固定される。これにより、ガイドレール２、２は、昇降路の壁面にレールブラケット５及びアンカーボルト６を介して固定される。
　おもり側ガイドレール３には、おもり側ブラケット７がレールクリップを介して取り付けられる。おもり側ブラケット７は、アンカーボルト８により昇降路の壁面に固定される。これにより、おもり側ガイドレール３は、昇降路の壁面におもり側ブラケット７及びアンカーボルト８を介して固定される。なお、アンカーボルト６、８を壁面に差し込む作業やレールブラケット５やおもり側ブラケット７にアンカーボルト６、８を固定する作業は、ガイドレール据付装置１０により行われる。
　ガイドレール据付装置１０は、作業床１１と、全体カメラ１２と、第１ロボット１３と、第２ロボット１４と、制御盤１５と、２つのワインダ１６、１６と、集塵装置２１と、監視用制御装置の一例を示す監視用ＰＣ１００と、を有している。また、ガイドレール据付装置１０は、ガイドレール２やおもり側ガイドレール３の芯出しを行う芯出し装置５８（図４参照）を有している。
　作業床１１は、昇降路に立設された２つのガイドレール２、２に摺動可能に支持されている。また、昇降路の最上部には、吊りビーム４が設置されている。吊りビーム４には、２つのワインダ１６、１６が不図示の支持部を介して設置されている。ワインダ１６、１６を制御する制御盤１５は、昇降路の壁面に固定されている。ワインダ１６のワイヤは、作業床１１に設けられたスリング１７に接続される。そして、ワインダ１６が動作することにより、作業床１１がガイドレール２、２に沿って昇降移動する。
　図２は、作業床の構成を示す斜視図である。
　図２に示すように、作業床１１には、第１ロボット１３と、第２ロボット１４と、集塵装置２１が設置されている。集塵装置２１には、エアコンプレッサ２２が接続されている。そして、集塵装置２１は、作業時に発生する粉塵等を回収する。
　また、作業床１１には、レールブラケット５やおもり側ブラケット７（以下、単にブラケット５と称す）が載置されたブラケット台２３や、アンカーボルト６、８やナットが載置されたボルト台２４が設置されている。ブラケット台２３やボルト台２４には、ブラケット５や、アンカーボルト６等の有無を検出する有無検出センサが設けられている。
　さらに、作業床１１の上方には、全体カメラ１２が配置されている。そして、全体カメラ１２は、作業床１１の上方から作業床１１全体、すなわち第１ロボット１３及び第２ロボット１４が作業する領域を撮影する。全体カメラ１２は、作業床１１に立設された支持台に設置されていてもよく、あるいは昇降路の上方に設置された吊りビーム４から吊り下げてもよい。また、全体カメラ１２を設置方法としては、エレベーターが設置される建築構造物の階床から昇降路内に向けて吊り下げて設置してもよく、その他各種の方法が適用されるものである。さらに、全体カメラ１２として、ガイドレール２の芯出しを行う芯出し装置５８（図４参照）に設けられたカメラを適用してもよい。
　第１ロボット１３及び第２ロボット１４は、複数のアーム部３１と複数の関節を有するロボットであり、例えば、６軸自由度を有する垂直多関節ロボットである。第２ロボット１４は、昇降路にアンカーボルト６、８を差し込むための孔を穿孔すると共に、ナットランナによりアンカーボルト６、８をブラケット５に締結固定する作業を行う。また、第１ロボット１３は、ブラケット５を把持し、ブラケット５の孔にアンカーボルト６、８を通す作業を行う。
　図３は、第１ロボット１３を示す斜視図である。
　図３に示すように、第１ロボット１３のアーム部３１の先端部には、第１ロボット１３に加わる荷重を検出する力覚センサ３４が設けられている。また、アーム部３１には、ツールチェンジャ３２を介して、ブラケット５を把持可能なグリッパツール３３が着脱可能に接続されている。
　さらに、アーム部３１の先端部には、手先カメラ３５が設けられている。手先カメラ３５は、第１ロボット１３におけるアーム部３１の先端部を撮影する。なお、手先カメラ３５としては、通常のカメラを適用してもよく、あるいは撮影した画像に対象物までの距離情報を検出することができる距離画像カメラを適用してもよい。さらに、手先カメラ３５を２台設置し、ゴーグル等を用いてアーム部３１の前方を立体視できるようにしてもよい。
　第２ロボット１４にも同様に、力覚センサ３４、ツールチェンジャ３２及び手先カメラ３５が設けられている。なお、第２ロボット１４のツールチェンジャ３２には、ハンマドリルツール３８が着脱可能に取り付けられている。また、第２ロボット１４のツールチェンジャ３２には、ハンマドリルツール３８の他にナットランナを締結するナットランナツール３９（図４参照）が着脱可能に接続される。
１－２．ガイドレール据付装置の制御系
　次に、図４を参照してガイドレール据付装置１０の制御系の構成について説明する。
　図４は、ガイドレール据付装置１０の制御系を示すブロック図である。
　図４に示すように、ガイドレール据付装置１０は、全体カメラ１２、第１ロボット１３、第２ロボット１４、２台のワインダ１６、１６及び集塵装置２１を備えている。また、ガイドレール据付装置１０は、作業床１１の高さを検出する作業床高さセンサ５７や、ガイドレール２やおもり側ガイドレール３の芯出しを行う芯出し装置５８を備えている。さらに、ガイドレール据付装置１０は、第１ロボット１３の動作を制御する第１ロボットコントローラ５１、第２ロボット１４の動作を制御する第２ロボットコントローラ５２を備えている。
　また、ガイドレール据付装置１０は、装置全体を制御する作業制御装置の一例を示すＰＬＣ（Programmable Logic Controller）５４と、ＨＵＢ５５と、監視用ＰＣ１００とを有している。ＰＬＣ５４やＨＵＢ５５は、例えば、制御盤１５（図１参照）に収容される。
　第１ロボット１３及び第２ロボット１４は、それぞれツールチェンジャ３２、力覚センサ３４、手先カメラ３５、駆動部４１及び通信部４２を有している。第１ロボット１３のツールチェンジャ３２には、グリッパツール３３が着脱可能に装着される。そして、第２ロボット１４のツールチェンジャ３２には、ハンマドリルツール３８やナットランナツール３９が着脱可能に装着される。なお、第１ロボット１３及び第２ロボット１４に装着されるツールとしては、上述したものに限定されるものではなく、その他各種のツールが装着される。
　駆動部４１は、第１ロボット１３及び第２ロボット１４におけるアームの軸となる関節部に設けられており、ロボットコントローラ５１、５２からの制御信号に基づいて駆動する。これにより、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の各関節が可動する。
　ツールチェンジャ３２、力覚センサ３４、手先カメラ３５及び駆動部４１は、通信部４２に接続されている。力覚センサ３４が検出した力覚センサ情報、手先カメラ３５が撮影した画像情報や駆動部４１が取得した関節角度情報は、通信部４２に出力される。
　第１ロボット１３の通信部４２は、シリアル通信６１を介して第１ロボットコントローラ５１に接続されている。また、第２ロボット１４の通信部４２は、シリアル通信６２を介して第２ロボットコントローラ５２に接続されている。そして、通信部４２に出力された情報は、第１ロボットコントローラ５１や第２ロボットコントローラ５２に出力される。また、第１ロボットコントローラ５１や第２ロボットコントローラ５２からの制御信号は、各ロボット１３、１４の通信部４２に出力される。
　第１ロボットコントローラ５１及び第２ロボットコントローラ５２は、ＰＬＣ５４にネットワークを介して及びＨＵＢ５５にネットワークを介して接続されている。第１ロボットコントローラ５１及び第２ロボットコントローラ５２は、各ロボット１３、１４の通信部４２を介して取得した情報を、ＰＬＣ５４及びＨＵＢ５５に出力する。また、第１ロボットコントローラ５１及び第２ロボットコントローラ５２は、ＰＬＣ５４及びＨＵＢ５５から制御信号を受信し、各ロボット１３、１４の通信部４２に出力する。
　ＰＬＣ５４には、集塵装置２１、ワインダ１６、作業床高さセンサ５７や、ブラケット台２３及びボルト台２４に設けたブラケット５やアンカーボルト６等の有無を検出する有無検出センサと接続されている。ＰＬＣ５４には、作業床高さセンサ５７が検出した作業床１１の高さ情報や、有無検出センサが検出したブラケット５やアンカーボルト６等の有無情報等が出力される。そして、ＰＬＣ５４は、作業床高さセンサ５７から受信した作業床１１の高さ情報に基づいて、ワインダ１６を制御する。さらに、ＰＬＣ５４は、集塵装置２１に制御信号を出力し、昇降路内の粉塵を集塵装置２１によって回収させる。
　また、全体カメラ１２や、芯出し装置５８を制御する芯出し装置コントローラ５９は、ＨＵＢ５５に接続されている。全体カメラ１２は、撮影した画像情報をＨＵＢ５５に出力する。また、芯出し装置コントローラ５９は、ＨＵＢ５５から芯出し装置５８の駆動情報をＨＵＢ５５に出力する。
　また、ＨＵＢ５５は、ネットワークを介して監視用ＰＣ１００に接続されている。監視用ＰＣ１００は、制御部１０１と、記憶部１０２と、操作部１０３と、通信部１０４と、グラフィック生成部１０５と、表示部１０６と、出力部１０７と、を有している。制御部１０１、記憶部１０２、操作部１０３、通信部１０４、グラフィック生成部１０５及び表示部１０６は、それぞれ情報を送受信可能に接続されている。また、通信部１０４は、ＨＵＢ５５に接続されている。
　記憶部１０２には、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の３次元モデルであるロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａ（図８参照）が格納されている。ロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａは、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の動作に応じて可動する。
　また、記憶部１０２には、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の周囲に配置される作業床１１、集塵装置２１、エアコンプレッサ２２、ブラケット台２３やボルト台２４の３次元モデルである作業環境３次元モデル１１Ａが格納されている。この作業環境３次元モデル１１Ａは、各装置の設計図面等から予め作成される。
　さらに、記憶部１０２には、第１ロボット１３や第２ロボット１４によって据え付けられるガイドレール２、おもり側ガイドレール３、レールブラケット５、おもり側ブラケット７やアンカーボルト６、８の３次元モデルである作業対象物３次元モデル２Ａも格納されている。作業対象物３次元モデル２Ａは、設置されるエレベーターの設計図面から予め作成される。
　ここで、ガイドレール２やおもり側ガイドレール３は、昇降路に沿って同一の構成で繰り返し設置される。そのため、ガイドレール据付装置１０は、昇降路に沿って作業床１１が昇降移動することで、同様の作業を繰り返し行う。したがって、作業対象物３次元モデル２Ａとしては、作業床１１が停止した際に、第１ロボット１３及び第２ロボット１４が作業する１作業領域分のガイドレール２やおもり側ガイドレール３等の３次元モデルを作成すればよい。
　なお、作業対象物３次元モデル２Ａとして、昇降路に設置される全てのガイドレール２やおもり側ガイドレール３等の３次元モデルを作成し、記憶部１０２に格納してもよい。
　グラフィック生成部１０５は、記憶部１０２に格納されたロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａ、作業環境３次元モデル１１Ａ及び作業対象物３次元モデル２Ａを組み合わせて、監視用３次元画像を生成する。なお、グラフィック生成部１０５は、通信部１０４を介して取得された第１ロボット１３や第２ロボット１４の関節角度情報に基づいてロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａを可動させて、作業環境３次元モデル１１Ａ及び作業対象物３次元モデル２Ａと組み合わせる。
　出力部１０７は、制御部１０１の制御のもと、各種情報を表示部１０６に出力し、表示部１０６に各種情報を表示させる。
　図５は、表示部１０６に表示される表示例を示す図である。
　図５に示すように、表示部１０６には、例えば、力覚センサウィンドウ１０６ａと、第１手先カメラウィンドウ１０６ｂと、第２手先カメラウィンドウ１０６ｃと、全体カメラウィンドウ１０６ｄと、グラフィック表示ウィンドウ１０６ｅが表示される。
　力覚センサウィンドウ１０６ａには、第１ロボット１３及び第２ロボット１４のうち選択したロボットの力覚センサ３４から力覚センサ情報が表示される。第１手先カメラウィンドウ１０６ｂには、第１ロボット１３に設けた手先カメラ３５が撮影した画像が表示される。第２手先カメラウィンドウ１０６ｃには、第２ロボット１４に設けた手先カメラ３５が撮影した画像が表示される。
　また、全体カメラウィンドウ１０６ｄには、全体カメラ１２が撮影した画像が表示される。そして、グラフィック表示ウィンドウ１０６ｅには、グラフィック生成部１０５によって生成された監視用３次元画像が表示される。なお、グラフィック表示ウィンドウ１０６ｅには、監視用３次元画像が視点を変更可能に表示される。
　また、表示部１０６には、操作部１０３が表示される。操作部１０３は、第１ロボット１３や第２ロボット１４の手動操作モード時に、作業者によって操作される。これにより、監視用ＰＣ１００によって第１ロボット１３や第２ロボット１４を遠隔操作することができる。
　この監視用ＰＣ１００、全体カメラ１２や、第１ロボット１３及び第２ロボット１４に設けた手先カメラ３５により第１ロボット１３及び第２ロボット１４の作業を支援するロボット支援システムが構成される。
１－３．ガイドレール据付装置の据付作業の一例
　次に、上述した構成を有するガイドレール据付装置１０におけるガイドレール２及びおもり側ガイドレール３の据付作業例について図６を参照して説明する。
　図６は、ガイドレール据付装置１０におけるガイドレール２及びおもり側ガイドレール３の据付作業例を示すフローチャートである。なお、図６に示す作業例では、芯出し装置５８によるガイドレール２やおもり側ガイドレール３の芯出し作業が完了した例を説明する。
　図６に示すように、まず、ＰＬＣ５４は、作業床高さセンサ５７から受信した作業床１１の高さ情報に基づいて、ワインダ１６を駆動させる。そして、ＰＬＣ５４は、予め決められたブラケット５の取り付け高さまで作業床１１を移動させる（ステップＳ１１）。次に、第２ロボット１４に装着されたハンマドリルツール３８によって昇降路の壁面にアンカーボルト６、８を差し込むための、穿孔を行う（ステップＳ１２）。
　次に、第１ロボット１３に装着されたグリッパツール３３によってアンカーボルト６、８を把持し、ステップＳ１２の処理において第２ロボット１４で穿孔した孔にアンカーボルト６、８を設置する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３の処理の間、第２ロボット１４のハンマドリルツール３８には、アンカー打撃ツールが取り付けられる。
　ステップＳ１３の処理が終了すると、第２ロボット１４のアンカー打撃ツールによってアンカーボルト６、８を打撃し、アンカーボルト６、８を昇降路の壁面に打設する（ステップＳ１４）。次に、第１ロボット１３のグリッパツール３３によってブラケット５を把持し、ブラケット５をアンカーボルト６、８に設置する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の処理では、ブラケット５の穴をアンカーボルト６、８に通す。
　また、ステップＳ１５の処理で第１ロボット１３がブラケット５を設置する間に、第２ロボット１４は、ツールチェンジャ３２からハンマドリルツール３８を取り外す。そして、第２ロボット１４は、ツールチェンジャ３２にナットランナツール３９を装着する。
　そして、ステップＳ１５の処理が終了すると、第２ロボット１４のナットランナツール３９により、アンカーボルト６、８にナットを挿入し、締結する。これにより、ブラケット５がナットを介してアンカーボルト６、８に固定される（ステップＳ１６）。次に、レールクリップを用いてブラケット５にガイドレール２を固定する（ステップＳ１７）。
　次に、ＰＬＣ５４は、同じ取り付け高さの全てのブラケット５の固定作業が終了したか否かを判断する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８の処理において、同じ取り付け高さにおいて固定作業が残っているブラケット５があるとＰＬＣ５４が判断した場合（ステップＳ１８のＮＯ判定）、ステップＳ１２の処理まで戻る。
　また、ステップＳ１８の処理において、同じ取り付けた高さにおいて全てのブラケット５の固定作業が終了したとＰＬＣ５４が判断した場合（ステップＳ１８のＹＥＳ判定）、ＰＬＣ５４は、昇降路内における全てのブラケット５の固定作業が終了したか否かを判断する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９の処理において、ブラケット５の固定作業が終了していないとＰＬＣ５４が判断した場合（ステップＳ１９のＮＯ判定）、ステップＳ１１の処理に戻り、作業床１１を所定の高さまで移動させる。
　これに対して、ステップＳ１９の処理において、全てのブラケット５の固定作業が終了したとＰＬＣ５４が判断した場合（ステップＳ１９のＹＥＳ判定）、ガイドレール据付装置１０におけるガイドレール２やおもり側ガイドレール３の据付作業が完了する。このように、ガイドレール２やおもり側ガイドレール３の据付作業を、ガイドレール据付装置１０によって自動的に行うことができる。
　上述した据付作業の中で、ハンマドリルツール３８による穿孔作業や、ナットランナツール３９による締結作業は、作業時の反力が大きく、第２ロボット１４のアーム部３１に対する負荷が大きい。そのため、第２ロボット１４が過負荷により停止する可能性がある。
１－４．ロボットの障害発生時におけるガイドレール据付装置１０の動作例
　次に、第１ロボット１３又は第２ロボット１４に障害が発生した際のガイドレール据付装置１０の動作例について、図５、図７及び図８を参照して説明する。
　図７は、障害発生時の動作例を示すフローチャートである。図８は、障害発生時の情報の流れの一例を示す説明図である。
　図７及び図８に示すように、作業時の過負荷により、例えば、第１ロボット１３に障害が発生した場合、障害が発生した第１ロボット１３を制御する第１ロボットコントローラ５１は、ＰＬＣ５４及びＨＵＢ５５に障害発生信号を出力する（ステップＳ３１）。また、監視用ＰＣ１００の通信部１０４は、ＨＵＢ５５から障害発生信号を受信する。
　次に、ＰＬＣ５４は、ロボットコントローラ５１、５２に停止信号を出力し、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の動作を停止させる（ステップＳ３２）。さらに、ＰＬＣ５４は、第１ロボット１３と第２ロボット１４の操作を手動操作モードに切り替える（ステップＳ３３）。
　監視用ＰＣ１００の通信部１０４は、第１ロボットコントローラ５１から、障害発生時点での第１ロボット１３の力覚センサ３４が検出した力覚センサ情報と、第１ロボット１３及び第２ロボット１４の関節角度情報を取得する（ステップＳ３４）。
　次に、監視用ＰＣ１００のグラフィック生成部１０５は、障害発生時点での監視用３次元画像を生成する（ステップＳ３５）。すなわち、グラフィック生成部１０５は、記憶部１０２に予め格納されてロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａ、作業環境３次元モデル１１Ａ及び作業対象物３次元モデル２Ａを取得する。そして、グラフィック生成部１０５は、ステップＳ３４の処理で取得した関節角度情報に基づいてロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａを可動させる。
　次に、グラフィック生成部１０５は、可動させたロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａ、作業環境３次元モデル１１Ａ及び作業対象物３次元モデル２Ａを組み合わせて、監視用３次元画像を生成する。そして、グラフィック生成部１０５は、生成した監視用３次元画像を制御部１０１に出力する。
　また、監視用ＰＣ１００の通信部１０４は、ＨＵＢ５５を介して全体カメラ１２が撮影した全体画像情報を取得する（ステップＳ３６）。さらに、監視用ＰＣ１００の通信部１０４は、ＨＵＢ５５を介して、障害が発生していない第２ロボット１４の手先カメラ３５から手先カメラ情報を取得する（ステップＳ３７）。
　次に、監視用ＰＣ１００の制御部１０１の出力部１０７は、生成した監視用３次元画像や、取得した力覚センサ情報、全体画像情報、手先カメラ情報を表示部１０６に出力する。そして、出力部１０７は、図５に示すように、監視用３次元画像や、取得した力覚センサ情報、全体画像情報、手先カメラ情報を表示部１０６に表示させる（ステップＳ３８）。次に、作業者は、表示部１０６に表示された各種情報に基づいて、第１ロボット１３に発生した障害解消作業を行う（ステップＳ３９）。上述した工程を行うことで、第１ロボット１３に発生した障害を確認し、障害を解消することができる。
　ステップＳ３９の障害解消作業では、作業者は、力覚センサ情報から第１ロボット１３に加わる力の方向を判断することができる。さらに、グラフィック表示ウィンドウ１０６ｅに表示された監視用３次元画像のロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａから障害が発生した際の第１ロボット１３及び第２ロボット１４の姿勢を確認することができる。これにより、第１ロボット１３に発生した障害の状況を正確に確認することができる。
　さらに、力覚センサ情報から第１ロボット１３に加わる力の方向を判断することができるため、第１ロボット１３に加わり力が小さくなる方向に第１ロボット１３を操作することで、第１ロボット１３の過負荷の原因を取り除くことができる。この際、全体カメラ１２が撮影した全体画像情報や、監視用３次元画像の視点を変えて確認することで、第１ロボット１３を操作した場合における、第１ロボット１３と周囲との干渉を確認することができる。
　また、障害が発生していない第２ロボット１４を操作することで、第２ロボット１４の手先カメラ３５によって第１ロボット１３に発生した障害箇所の画像を取得することができる。その結果、第１ロボット１３に発生した障害の状況を詳細に確認することができる。
　さらに、第１ロボット１３や第２ロボット１４に設けられた各種ツールは、ツールチェンジャ３２を介して着脱可能に装着されている。そのため、上述した解消作業により第１ロボット１３の障害が解消できない場合は、監視用ＰＣ１００から第１ロボットコントローラ５１に対して、ツールチェンジャ３２から作業ツールの切り離し指令を出力する。これにより、作業ツールがツールチェンジャ３２から切り離すことができ、その後、作業者が作業ツールを回収することで障害を解消することができる。
　なお、グラフィック生成部１０５は、障害が発生した時の関節角度情報に基づいて、第１ロボット１３や第２ロボット１４のロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａを可動させる例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、監視用ＰＣ１００の通信部１０４は、ロボットコントローラ５１、５２から作業中の第１ロボット１３及び第２ロボット１４の関節角度情報を常時取得してもよい。そして、グラフィック生成部１０５は、ロボット３次元モデル１３Ａ、１４Ａの姿勢を作業中の第１ロボット１３及び第２ロボット１４の姿勢と常に同期させてもよい。
　また、監視用ＰＣ１００と、ロボットコントローラ５１、５２及びＰＬＣ５４との情報の送受信は、公衆ネットワークにより行ってもよい。これにより、監視用ＰＣ１００を作業現場の近くに設ける必要がなくなり、監視用ＰＣを作業現場とは遠隔地に配置することができる。そのため、例えば、サービスセンターのような場所で監視用ＰＣ１００を管理し、複数の作業現場の各ロボットの作業を集中して監視することができる。
　上述した動作例では、第１ロボット１３に障害が発生した例を説明したが、第２ロボット１４に障害が発生した場合でも、その動作は同様であるため、その説明は省略する。
２．第２の実施の形態例
　次に、図９を参照して第２の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置について説明する。
　図９は、第２の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置における障害発生時の情報の流れの一例を示す説明図である。
　この第２の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０Ｂが第１の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０と異なる点は、第１ロボット１３及び第２ロボット１４にブレーキ解除ユニット４７を設けた点である。そのため、ここではブレーキ解除ユニット４７について説明し、第１の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０と共通する部分には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
　一般的に、ロボット１３、１４のアームの各関節に配置された駆動部４１は、ブレーキを有している。そして、ロボットコントローラ５１、５２は、監視用ＰＣ１００やＰＬＣ５４から停止信号を受信した場合、ロボット１３、１４のブレーキを作動させて、ロボット１３、１４の動作を停止させている。
　図９に示すように、第２の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０Ｂの第１ロボット１３Ｂ及び第２ロボット１４Ｂには、ブレーキ解除ユニット４７が設けられている。なお、その他の構成は、第１の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０と同様であるため、第１の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０と共通する部分には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
　第２の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０Ｂでは、障害が発生したロボット１３Ｂ、１４Ｂを制御するロボットコントローラ５１、５２に、ブレーキ解除指令を監視用ＰＣ１００が出力する。なお、ブレーキ解除指令は、作業者が監視用ＰＣを操作して行ってもよく、監視用ＰＣ１００の制御部１０１が障害の状態を判断して、指令を出力してもよい。
　ブレーキ解除指令を受信したロボットコントローラ５１、５２は、第１ロボット１３Ｂ又は第２ロボット１４Ｂに設けたブレーキ解除ユニット４７を制御し、駆動部４１に設けたブレーキを解除する。これにより、障害が発生したロボット１３Ｂ、１４Ｂの各関節が移動可能となる。そして、障害が発生していない他のロボット１３Ｂ、１４Ｂを操作し、障害が発生したロボット１３Ｂ、１４Ｂのアーム部を押圧することで、障害を解消することができる。
　また、障害が発生していない他のロボット１３Ｂ、１４Ｂを操作する際も、グラフィック生成部１０５によって生成した監視用３次元画像を確認することで、ロボット１３Ｂ、１４Ｂと周囲との干渉を確認することができる。さらに、力覚センサ情報を確認することで、障害が発生したロボット１３Ｂ、１４Ｂのアーム部を押圧する方向を確認することができる。
　このようなガイドレール据付装置１０Ｂによっても、上述した第１の実施の形態例にかかるガイドレール据付装置１０と同様の作用効果を得ることができる。
　なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
　なお、上述した実施の形態例では、第１ロボット１３と第２ロボット１４の２台のロボットを設けた例を説明したが、作業を行うロボットの数は、２台に限定されるものではない。例えば、１台、あるいは３台以上のロボットを設けてもよい。そして、監視用ＰＣ１００は、１台のロボット、あるいは３台以上のロボットの状態を監視する。
　さらに、据付装置として、ガイドレールの据付作業を行うガイドレール据付装置を適用した例を説明したが、これに限定されるものではない。据付装置としては、例えば、昇降路内にエレベーターのドアハンガーを据え付けるドアハンガー据付装置等のロボットにより据付作業を行うその他各種の据付装置が適用されるものである。そして、作業対象物としては、ガイドレールに限定されるものではなく、例えば、ドアハンガーや、ドアハンガーを固定するハンガーブラケット等その他各種の部材が適用される。
　また、上述した実施の形態例では、出力部１０７から出力された各種情報を表示する表示部１０６を設けた例を説明したが、これに限定されるものではなく、表示部１０６を有していなくてもよい。例えば、出力部１０７は、作業を行う作業者が有する携帯情報端末や、ＰＣ等の外部装置に各種情報を出力してもよい。そして、出力部１０７は、外部装置の表示部に監視用３次元画像、力覚センサ情報、全体画像情報、手先カメラ情報等を表示させてもよい。
　さらに、ロボット支援システム及び支援方法としては、据付作業を行うロボットに適用される例に限定されるものではなく、例えば、原子炉内等の人が入り込めない場所で作業を行うロボット等その他各種の作業ロボットに適用できるものである。
　２…ガイドレール（作業対象物）、　２Ａ…作業対象物３次元モデル、　３…おもり側ガイドレール（作業対象物）、　４…吊りビーム、　５、７…ブラケット（作業対象物）、　６、８…アンカーボルト（作業対象物）、　１０、１０Ｂ…ガイドレール据付装置、　１１…作業床、　１１Ａ…作業環境３次元モデル、　１２…全体カメラ、　１３…第１ロボット、　１３Ａ、１４Ａ…ロボット３次元モデル、　１４…第２ロボット、　１６…ワインダ、　２１…集塵装置、　３１…アーム部、　３２…ツールチェンジャ、　３３…グリッパツール、　３４…力覚センサ、　３５…手先カメラ、　３８…ハンマドリルツール、　３９…ナットランナツール、　４１…駆動部、　４２…通信部、　４７…ブレーキ解除ユニット、　５１、５２…ロボットコントローラ、　５４…ＰＬＣ（作業制御装置）、　５５…ＨＵＢ、　５８…芯出し装置、　１００…監視用ＰＣ（監視用制御装置）、　１０１…制御部、　１０２…記憶部、　１０３…操作部、　１０４…通信部、　１０５…グラフィック生成部、　１０６…表示部、　１０６ａ…力覚センサウィンドウ、　１０６ｂ…第１手先カメラウィンドウ、　１０６ｃ…第２手先カメラウィンドウ、　１０６ｄ…全体カメラウィンドウ、　１０６ｅ…グラフィック表示ウィンドウ、　１０７…出力部

Claims (14)

  1. 　作業するロボットを監視及び支援するロボット支援システムにおいて、
    　前記ロボットの関節部の角度情報である関節角度情報及び前記ロボットに設けられた力覚センサが検出した前記ロボットに加わる荷重情報である力覚センサ情報を取得する通信部と、
    　前記ロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルが格納された記憶部と、
    　前記通信部が取得した前記関節角度情報に基づいて前記記憶部に格納された前記ロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成するグラフィック生成部と、
    　前記力覚センサ情報と前記グラフィック生成部が生成した前記監視用３次元画像を出力する出力部と、
    　を備えたロボット支援システム。
  2. 　前記記憶部には、前記ロボットが作業を行う作業環境の３次元モデルである作業環境３次元モデルと、前記ロボットが作業を行う作業対象物の３次元モデルである作業対象物３次元モデルが格納されており、
    　前記グラフィック生成部は、前記ロボット３次元モデル、前記作業環境３次元モデル及び前記作業対象物３次元モデルを組み合わせて前記監視用３次元画像を生成する
    　請求項１に記載のロボット支援システム。
  3. 　前記通信部は、前記ロボットが作業する領域を撮影する全体カメラから全体画像情報を取得し、
    　前記出力部は、前記全体画像情報を出力する
    　請求項１に記載のロボット支援システム。
  4. 　前記通信部は、前記ロボットのアーム部に設けられた手先カメラから手先カメラ情報を取得し、
    　前記出力部は、前記手先カメラ情報を出力する
    　請求項１に記載のロボット支援システム。
  5. 　前記出力部から出力された各種情報を表示する表示部をさらに備えた
    　請求項１に記載のロボット支援システム。
  6. 　作業するロボットを監視及び支援するロボット支援方法において、
    　前記ロボットの関節部の角度情報である関節角度情報と、前記ロボットに設けられた力覚センサが検出した前記ロボットに加わる荷重情報である力覚センサ情報を取得する工程と、
    　取得した前記関節角度情報に基づいて、予め記憶部に格納された前記ロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成する工程と、
    　前記力覚センサ情報と、生成した前記監視用３次元画像を出力する工程と、
    　を含むロボット支援方法。
  7. 　作業対象物に対して作業を行うロボットを備えた据付装置において、
    　前記ロボットを制御するロボットコントローラと、
    　前記ロボットに設けられ、前記ロボットに加わる荷重情報を検出する力覚センサと、
    　前記ロボットを監視する監視用制御装置と、を備え、
    　前記監視用制御装置は、
    　前記ロボットコントローラから前記ロボットの関節部の角度情報である関節角度情報及び前記力覚センサが検出した力覚センサ情報を取得する通信部と、
    　前記ロボットの３次元モデルであるロボット３次元モデルが格納された記憶部と、
    　前記通信部が取得した前記関節角度情報に基づいて前記記憶部に格納された前記ロボット３次元モデルを可動させて、監視用３次元画像を生成するグラフィック生成部と、
    　前記力覚センサ情報と前記グラフィック生成部が生成した前記監視用３次元画像を出力する出力部と、
    　を備えた据付装置。
  8. 　前記記憶部には、前記ロボットが作業を行う作業環境の３次元モデルである作業環境３次元モデルと、前記作業対象物の３次元モデルである作業対象物３次元モデルが格納されており、
    　前記グラフィック生成部は、前記ロボット３次元モデル、前記作業環境３次元モデル及び前記作業対象物３次元モデルを組み合わせて前記監視用３次元画像を生成する
    　請求項７に記載の据付装置。
  9. 　前記ロボットが作業する領域を撮影する全体カメラをさらに備え、
    　前記通信部は、前記全体カメラが撮影した全体画像情報を取得し、
    　前記出力部は、前記全体画像情報を出力する
    　請求項８に記載の据付装置。
  10. 　前記ロボットは、複数台設けられ、
    　複数の前記ロボットのうち少なくとも一台のロボットには、手先カメラが設けられ、
    　前記通信部は、前記手先カメラから手先カメラ情報を取得し、
    　前記出力部は、前記手先カメラ情報を出力する
    　請求項７に記載の据付装置。
  11. 　前記手先カメラは、前記ロボットに複数設けられる
    　請求項１０に記載の据付装置。
  12. 　前記手先カメラは、撮影した画像に対象物までの距離情報を検出することができる距離画像カメラである
    　請求項１０に記載の据付装置。
  13. 　前記ロボットの関節に配置されたブレーキを解除するブレーキ解除ユニットを備え、
    　前記ロボットコントローラは、前記監視用制御装置から出力されたブレーキ解除指令に基づいて、前記ブレーキ解除ユニットを制御し、前記ブレーキを解除する
    　請求項７に記載の据付装置。
  14. 　前記出力部から出力された各種情報を表示する表示部をさらに備えた
    　請求項７に記載の据付装置。
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