特許ウォッチ

公開番号2024149151
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2023062855
出願日2023-04-07
発明の名称シミュレーション装置および方法、並びに、製品の生産方法
出願人日本精工株式会社
代理人弁理士法人貴和特許事務所
主分類B25J 9/22 20060101AFI20241010BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】作業者とロボットとの協働作業環境において安全センサが適切に設置されているか否かの評価を容易に行うことができる構造および方法を実現する。
【解決手段】仮想空間構築手段1は、ロボットをモデル化したロボットモデル5、安全センサをモデル化したセンサモデル6、および作業者をモデル化した作業者モデル7が配置された仮想空間8を構築する。作業者計測手段2は、実空間において、ロボットとの協働作業を模擬的に行う作業者Wの動きを計測する。モデル動作手段3は、協働作業環境におけるロボットの動作に対応する動作をロボットモデル5に実行させ、協働作業環境における安全センサの動作に対応する動作をセンサモデル6に実行させ、かつ、作業者計測手段2による計測結果に基づいて作業者モデル7を動作させる。作業者用表示手段4は、仮想空間8を、作業者Wに対して視覚的に表示する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
作業者とロボットとの協働作業環境において、前記ロボットに対する動体の接触または接近を検知する安全センサが適切に設置されているか否かの評価を行うためのシミュレーション装置であって、
前記ロボットをモデル化したロボットモデル、前記安全センサをモデル化したセンサモデル、および前記作業者をモデル化した作業者モデルが配置された仮想空間を構築する仮想空間構築手段と、
実空間において、前記ロボットとの協働作業を模擬的に行う前記作業者の動きを計測する作業者計測手段と、
前記協働作業環境における前記ロボットの動作に対応する動作を前記ロボットモデルに実行させ、前記協働作業環境における前記安全センサの動作に対応する動作を前記センサモデルに実行させ、かつ、前記作業者計測手段による計測結果に基づいて前記作業者モデルを動作させるモデル動作手段と、
前記仮想空間を、前記作業者に対して視覚的に表示する作業者用表示手段と、
を備える、
シミュレーション装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記作業者用表示手段は、前記作業者の頭部に装着され、かつ、前記作業者の顔の向きまたは視線に応じて表示画像の視野を決定する頭部装着型表示装置により構成される、請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項３】
前記仮想空間を、前記作業者以外の第三者に対して視覚的に表示する第三者用表示手段を備える、請求項２に記載のシミュレーション装置。
【請求項４】
前記作業者計測手段は、前記作業者が把持する、および／または、前記作業者に装着された器具の位置を捕捉することにより、前記作業者の動きを計測する、請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項５】
前記安全センサが、ＬｉＤＡＲセンサにより構成される、請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項６】
前記安全センサは、前記ロボットに対する前記動体の不用意な接触または接近を検知する、請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項７】
前記仮想空間に、前記協働作業環境において前記ロボットおよび／または前記作業者の周辺に設置される周辺設備モデルが配置される、請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項８】
作業者とロボットとの協働作業環境において、前記ロボットに対する動体の接触または接近を検知する安全センサが適切に設置されているか否かの評価を行うためのシミュレーション方法であって、
前記ロボットをモデル化したロボットモデル、前記安全センサをモデル化したセンサモデル、および前記作業者をモデル化した作業者モデルを配置した仮想空間を構築する仮想空間構築工程と、
実空間において、前記ロボットとの協働作業を模擬的に行う前記作業者の動きを計測する作業者計測工程と、
前記協働作業環境における前記ロボットの動作に対応する動作を前記ロボットモデルに実行させ、前記協働作業環境における前記安全センサの動作に対応する動作を前記センサモデルに実行させ、かつ、前記作業者計測工程における計測結果に基づいて前記作業者モデルを動作させるモデル動作工程と、
前記仮想空間を前記作業者に対して視覚的に表示する作業者用表示工程と、
を備える、
シミュレーション方法。
【請求項９】
前記安全センサは、前記ロボットに対する前記動体の不用意な接触または接近を検知する、請求項８に記載のシミュレーション方法。
【請求項１０】
作業者とロボットとが協働して製品をする生産する方法であって、
請求項８または９に記載のシミュレーション方法により、前記ロボットに対する動体の接触または接近を検知する安全センサが適切に設置されているか否かの評価を行う工程を備える、
製品の生産方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業者とロボットとの協働作業環境において、前記ロボットに対する前記作業者の不用意な接触または接近を検知する安全センサが適切に設置されているか否かの評価を行うためのシミュレーション装置および方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
工業製品の製造工場などでは、作業者とロボットとが協働して作業を行う。このような協働作業環境においては、作業者とロボットとの不用意な接触または接近を回避して、作業者の安全性を確保することが重要である。このため、リスクアセスメントを行い、リスクの除去または低減措置を検討することが要求される。
【０００３】
特開２０１９－１８８５３１号公報には、人とロボットとの協働作業のシミュレーションを実行できるシミュレーション装置が記載されている。特開２０１９－１８８５３１号公報に記載の従来のシミュレーション装置では、協働作業を模擬的に遂行する操作者の実空間における位置を視覚センサにより検出し、検出された操作者の位置と、協働ロボットの動作プログラムとに基づいて、三次元空間で協働ロボットモデルを模擬的に動作させる。そして、協働ロボットモデルを含むロボットモデルを三次元空間に配置した画像を、操作者に装着された頭部装着型表示装置に表示させる。
【０００４】
従来のシミュレーション装置によれば、協働ロボットと人とが接触したり、近づきすぎた状態になる可能性を的確に見つけ出すことができる。そして、協働ロボットと作業者との接触を回避するために動作プログラムを変更したり、作業者の作業手順に協働ロボットが移動するのを待つための手順を加えたりすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－１８８５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、作業者とロボットとの協働作業環境では、作業者の安全を確実に確保するため、ロボットに、人体を検知する安全センサを取り付けることが行われている。すなわち、たとえば特開２０１９－１８８５３１号公報に記載のシミュレーション装置を用いて、事前にシミュレーションを行うことにより、動作プログラムや作業手順を改善するなどした場合でも、不測の事態が発生すると、作業者とロボットとが不用意に接触または接近してしまう可能性がある。安全センサにより、作業者とロボットとが不用意に接触したり近づきすぎたりしていると判定された場合には、ロボットを緊急停止させるなどの対応措置が講じられる。
【０００７】
重大な事故を回避する面からは、安全センサは、いかなる状況においても、作業者の不用意な接触や接近を検知可能とする、すなわち安全センサの検知エリアの死角をなくすことが要求される。すなわち、安全センサが、作業者および／またはロボットの動きや、周辺設備の存在などにかかわらず、作業者とロボットとの不用意な接触または接近を防止できるように適切に設置されているかについて、事前に評価を行う必要がある。具体的には、協働作業環境において、作業者やロボットの動き、周辺設備の存在などにかかわらず、安全センサが、作業者とロボットとの不用意な接触または接近を確実に検知できるように、安全センサとして適切な種類のものが選択されているか、および／または、設置位置や個数、検知エリアの範囲などが適切に設定されているかの評価を行う必要がある。しかしながら、センサを実機に搭載して評価を行う場合、作業者の安全性を十分に確保しながら行う必要があり、多大な時間と労力を要するといった問題を生じる。
【０００８】
本発明は、作業者とロボットとの協働作業環境において安全センサが適切に設置されているか否かの評価を容易に行うことができる、シミュレーション装置および方法を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様のシミュレーション装置は、作業者とロボットとの協働作業環境において、前記ロボットに対する動体の接触または接近を検知する安全センサが適切に設置されているか否かの評価を行うための装置である。
【００１０】
当該シミュレーション装置は、
前記ロボットをモデル化したロボットモデル、前記安全センサをモデル化したセンサモデル、および前記作業者をモデル化した作業者モデルが配置された仮想空間を構築する仮想空間構築手段と、
実空間において、前記ロボットとの協働作業を模擬的に行う前記作業者の動きを計測する作業者計測手段と、
前記協働作業環境における前記ロボットの動作に対応する動作を前記ロボットモデルに実行させ、前記協働作業環境における前記安全センサの動作に対応する動作を前記センサモデルに実行させ、かつ、前記作業者計測手段による計測結果に基づいて前記作業者モデルを動作させるモデル動作手段と、
前記仮想空間を、前記作業者に対して視覚的に表示する作業者用表示手段と、
を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許