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公開番号2025107891
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-22
出願番号2024001431
出願日2024-01-09
発明の名称制御装置及び制御システム
出願人株式会社豊田中央研究所,トヨタ自動車株式会社,株式会社デンソー,株式会社豊田自動織機,株式会社アイシン
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類B25J 19/06 20060101AFI20250714BHJP(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】発振信号を出力する信号源の近接を検出する場合において、複数の発振信号によって発生するビートの影響を抑制する。
【解決手段】制御システムは、発振信号を出力する少なくとも1つ信号源と、信号源の近接を検出した場合に制御対象に対して所定の制御を行う少なくとも1つの制御装置と、を含む。信号源の少なくとも1つは、他の信号源との周波数差が経時的に変化するように当該信号源から出力される発振信号の発振周波数を経時的に変化させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
発振信号を出力する少なくとも１つの信号源と、
前記信号源の近接を検出した場合に制御対象に対して所定の制御を行う少なくとも１つの制御装置と、
を含み、
前記信号源の少なくとも１つは、他の信号源との周波数差が経時的に変化するように当該信号源から出力される発振信号の発振周波数を経時的に変化させる
制御システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記信号源の少なくとも１つは、当該信号源から出力される発振信号の発振周波数を規則的又はランダムに変化させる
請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記信号源の少なくとも１つは、当該信号源から出力される発振信号の発振周波数を周波数ホッピング又は周波数スイープにより変化させる
請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
入力される前記発振信号を処理し、前記信号源との距離に応じた検出信号を出力する検出器と、
前記検出信号が前記信号源の近接を示す場合、制御対象に対して所定の制御を行う制御器と、
を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項５】
前記検出器は、
前記発振信号の包絡線を抽出する抽出器と、
抽出された包絡線に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタと、
を含む
請求項４に記載の制御システム。
【請求項６】
前記信号源の少なくとも１つは、他の信号源との周波数差が前記ローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高くなる期間の割合が一定以上となるように、当該信号源から出力される発振信号の発振周波数を経時的に変化させる
請求項５に記載の制御システム。
【請求項７】
前記信号源の少なくとも１つは、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数の逆数の３分の１以下の間隔で当該信号源から出力される発振信号の発振周波数を変化させる
請求項５に記載の制御システム。
【請求項８】
前記検出器は、第１の電極によって受信された前記発振信号と、前記第１の電極とは異なる第２の電極によって受信された前記発振信号との位相差に応じた信号を前記検出信号として出力する
請求項４に記載の制御システム。
【請求項９】
前記制御器は、前記検出信号が前記信号源の近接を示す場合、前記制御対象であるロボットの可動部の動きを減速若しくは停止させ、又は前記可動部の移動方向を転換させる
請求項４に記載の制御システム。
【請求項１０】
前記制御器は、前記検出信号が前記信号源の近接を示す場合、警報を発出させる制御を行う
請求項４に記載の制御システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、制御装置及び制御システムに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ロボットの対人保護に関する技術として、以下の技術が知られている。例えば特許文献１には、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、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が記載されている。この対人保護装置は、作業者の上衣に装着され、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ウェアラブル装置と、ロボットに設けられる検知電極と、検知電極における電圧を計測する計測器とを備える。ウェアラブル装置は、交流電圧付加装置と、その交流電圧付加装置に接続される電極とで作業者に交流電圧を付加する。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が送られ、ロボットの動作が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１０９２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マニピュレータ等の可動部を有する産業用ロボットには、可動部が作業者と接触することを回避するための安全装置が設けられている。例えば、特開２０２１－１０９２８８号公報に記載の対人保護装置においては、作業者の体表面近傍に交流電界が付与されている状態で、ロボットと作業者とが接近することによりロボット側の電極の電圧が高くなると、計測器が計測した電圧値に応じた対人保護のための制御信号が制御器に送られる。制御器は、制御信号に基づいてロボットを減速させたり、停止させたりする。
【０００５】
しかしながら、上記の装置によれば、複数の作業者の各々に付与される交流電界によって発生するビートが問題となる。交流電界を発生させる発振器は、水晶発振子、セラミック発振子又はシリコン発振子を備え、安定した発振周波数の発振信号を出力する。発振周波数が例えば３０ＭＨｚである場合、その公差は数Ｈｚ又は数十Ｈｚといった程度である。交流電界の受信側では、例えば２人の作業者の各々に装着された２つの発振器からの発振信号が合成された信号が受信されるが、２つの発振信号の周波数差が数Ｈｚ程度である場合、周波数差に応じた数Ｈｚ程度のビートが発生する。ビートの周波数が、作業者の近接を検出する際の周波数帯域に含まれている場合、ビートがノイズとなり、作業者の近接を適切に検出することが困難となる。
【０００６】
開示の技術は、上記した点に鑑みてなされたものであり、発振信号を出力する信号源の近接を検出する場合において、複数の発振信号によって発生するビートの影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の技術に係る制御システムは、発振信号を出力する少なくとも１つの信号源と、前記信号源の近接を検出した場合に制御対象に対して所定の制御を行う少なくとも１つの制御装置と、を含む。前記信号源の少なくとも１つは、他の信号源との周波数差が経時的に変化するように当該信号源から出力される発振信号の発振周波数を経時的に変化させる。
【０００８】
前記信号源の少なくとも１つは、当該信号源から出力される発振信号の発振周波数を規則的又はランダムに変化させてもよい。前記信号源の少なくとも１つは、当該信号源から出力される発振信号の発振周波数を周波数ホッピング又は周波数スイープにより変化させてもよい。
【０００９】
前記制御装置は、入力される前記発振信号を処理し、前記信号源との距離に応じた検出信号を出力する検出器と、前記検出信号が前記信号源の近接を示す場合、制御対象に対して所定の制御を行う制御器と、を有していてもよい。
【００１０】
前記検出器は、前記発振信号の包絡線を抽出する抽出器と、抽出された包絡線に含まれる高周波成分を除去するローパスフィルタと、を含んでいてもよい。前記信号源の少なくとも１つは、他の信号源との周波数差が前記ローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高くなる期間の割合が一定以上となるように、当該信号源から出力される発振信号の発振周波数を経時的に変化させることが好ましい。前記信号源の少なくとも１つは、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数の逆数の３分の１以下の間隔で当該信号源から出力される発振信号の発振周波数を変化させることが好ましい。前記検出器は、第１の電極によって受信された前記発振信号と、前記第１の電極とは異なる第２の電極によって受信された前記発振信号との位相差に応じた信号を前記検出信号として出力してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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