次世代生産技術のための人間・ロボット協調系/ Man-machine collaboration system for next-generation production

協調作業を可能にする電波式安全センサシステム/
Safety sensor system using radio wave sensors for human-robot collaboration

セル生産式現場での人間とロボットの協調作業において生産性と人間の安全を確保するための3次元安全センサシステムを開発しています. 人間存在検出機能を搭載した電波センサを用いて,人間とロボットを分離させないコンパクトで効率的な現場の実現, そしてeasy-to-useな安全センサの開発を目標としています.

We are developing a safety-related sensor system for securing the safety and productivity in human-robot collaborative manufacturing conditions. 3D radio wave sensors are used to detect human presence and motion, which avoids excessive separation of a human and robot and realizes effective production system. Furthermore, our sensors should be easy to use and install in the manufacturing site.

発表論文/Publication: [日本語], [English 1], [English 2]

作業空間における潜在暴走空間 (PRAM-t)の提案/
Potential Runaway Motion in Task Space for Estimating The Probability of Occurrence of A Human-Robot Collision

単一の故障によって安全性が失われてはならないという産業用ロボットに要求される安全性を前提として,マニピュレータの 動的可操作性の概念を導入した『作業空間における潜在暴走空間 (PRAM-t: Potential Runaway Motion in Task Space) 』 の提案しました. 人間との協調作業を許す際に要求される保護間隔距離の一部として提案する潜在暴走空間を加えることにより,保護間隔距離内における 人間との衝突確率が0となるように人間とロボットの初期的な間隔を決定できます.

We applied the concept of dynamic manipulability ellipsoid to propose PRAM-t (Potential Runaway Motion in Task Space) of a robot for estimating the probability of occurrence of a human-robot collision. The assumption that a safety-related control system is capable of detecting a single fault to command a protective stop allows us to define PRAM-t. We computed the minimum separation distance in such a manner as the probability of the collision in the vicinity of the robot’s pre-taught trajectory goes to null even taking into account his/her avoidance actions.

発表論文/Publication: [日本語], [English]

問いの図: 予め教示された軌跡 A-Bに沿って運動するマニピュレータ先端にどこまで近づいてよいのか?
Qestion: How close a human can approach to a manipulator operated along a pretaught trajectory A-B?

答えの図: われわれの提案する,「作業空間における潜在暴走空間(図の色付き楕円)」の外縁まで近づくことができる.
Answer: Run away motion volume in the task space allows you to answer.

ロボットによる眼への危害の回避可能性を見積もるための回避動作特性/
Modeling of human avoidance action for estimating avoidability of harm to eyes from robots

製造業などの現場では、人間とロボットが協調して作業する生産システムが期待されています。 このようなシステムを実現するためには、人間側のリスクを正確に見積もる必要があります。 そこで、心理学実験を実施し、ロボットのエンドエフェクタ(腕の先端)が人間の眼部に向かって突然接近する際の 人間の回避動作の特性について調査を進めています。

A human-robot cooperative working system is desired at production sites. To realize such system, the worker's risk needs to be estimated exactly. We conducted psychological experiments for investigating human avoidance-action characteristics during a situation in which the end-effector tip of a robot suddenly approaches the eyes of a human.

発表論文/Publication: [日本語], [English]

人間の回避動作を考慮した人間・ロボット衝突シミュレーション/
Human-robot collision simulation taking human avoidance motions into consideration

生産現場の設計において、危害を回避または軽減できる可能性、いわゆる回避可能性は、無視されたり感覚的に見積もられたりする傾向にあります。そのため、人間・ロボット共存システムでのリスクは必ずしも合理的に見積もられていません。 そこで、心理学実験で計測した人間の動作を用いた人間・ロボット衝突シミュレータを提案しています。シミュレーション結果に基づき、人間・ロボット共存システムにおける安全条件を見積もることができます。

In designing production systems, the avoidability, which is the possibility to avoid or limit harm, tends to be neglected or intuitively estimated. Hence, the risk of human-robot coexistence systems is not reasonably estimated. We proposed a human-robot collision simulator using human motions observed in psychological experiments. Based on the simulation results, we can estimate safe conditions in a human-robot coexistence system.

発表論文/Publication: [English]

眼部に迫る鋭利な機械的危険源を対象とした眼部衝突実験による重篤度調査/
Experiments on collision of sharp mechanical hazards against eye for estimation of injury severity

人間とロボットが協力して作業する生産システムの実現を目指し、人間側のリスクを正確に見積もるための研究をしています。 ロボットの鋭利な腕の先端が、重篤な傷害になりやすい人間の眼部を襲うという想定状況の下、人間の顔をそむけるなどの回避・軽減動作を考慮した眼部衝突実験を実施し、重篤度を調査しています。

The study objective is to exactly estimate human risk with the aim of realizing human-robot cooperative working systems. We assume that the sharp end effector of a robot approaches the eye of a human. We conducted eye collision experiments taking into consideration of human avoidance/mitigation actions such as turning his/her face and have investigated the injury severity.

発表論文/Publication: [English]