CN109039218B - 电缆损伤发现辅助装置以及电缆损伤发现辅助方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电缆损伤发现辅助装置以及电缆损伤发现辅助方法，本公开的实施例的机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置具备：程序执行部，其每次一边改变驱动多个电动机的速度，一边多次执行使机器人进行动作的程序；电动机控制部，其控制多个电动机；状态量检测部，其检测表示程序执行过程中的机器人的动作状态的状态量；警报发生部，其在状态量超过了阈值时发出警报，并且输出与此时的程序步骤的行编号有关的信息；警报数据库部，其按照发出了警报时的每个行编号来对警报的发生次数进行计数，并针对各速度存储每个行编号的警报发生次数；以及分析显示部，其显示每个行编号的警报发生次数与速度之间的关系。

Description

电缆损伤发现辅助装置以及电缆损伤发现辅助方法

技术领域

本发明涉及机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置以及电缆损伤发现辅助方法。

背景技术

一般在机器人的位置控制的误差变大或者电动机的电流值与假定值有较大差异时，产生警报来使用户认识到异常的发生。作为这些警报的原因，可能有很多因素。作为成为原因的要素之一是电动机的电缆的损伤(断线)。

为了确认与发生了警报的轴的电动机相连接的作为在机器人机构内穿过的动力线、信号线而使用的电缆有无断线，考虑断开这些电缆通过检测器来确认线材的导通(确认电阻值)。

迄今为止报告了各种各样的检测机器人的动作的异常的方法。例如，已知一种机器人的轨迹异常检测装置，在工业用机器人中，当机器人由于某种原因在再生运转中轨道相对于本来应当运行的轨道发生了超过允许范围的偏移时，立即检测到该偏移并使机器人停止(例如，日本特开昭60-108904号公报。以下，称为“专利文献1”。)。

另外，已知一种机器人示教辅助装置，在该机器人示教辅助装置中设置了具有以下功能的单元：在对安装有研磨机的机器人示教基于加工程序的去毛刺作业的作业中，监视加工中的研磨机的负载，并能够记录以及显示该负载超过设定值时的程序步骤编号及其负载状态(例如，日本实开平05-092810号公报。以下，称为“专利文献2”。)。

并且，已知一种操作器的动作显示装置，其用于显示操作器的动作状态，具有分别进行焊接作业等作业的多个操作器；用于控制各个操作器的移动轨迹的移动控制部；以及用于示教操作器的移动轨迹的示教盒，该操作器的动作显示装置具有：在各个操作器设置的动作显示部件；设置在示教盒，选择多个操作器中的任意的操作器的选择开关；将通过选择开关选择出的预定的操作器所对应的动作显示部件设定为显示状态，并且在操作器成为异常状态时将与该异常状态的操作器相对应的动作显示部件设定为动作状态的控制单元(例如，日本特开平05-127734号公报。以下，称为“专利文献3”。)。

作为警报产生的原因，考虑驱动系统故障、检测器故障、电缆的断线，但是通过现有的异常检测方法很难区分它们。特别是针对电缆的断线，有不少是并未完全断线的状态。存在在机器人动作的过程中机构内的电缆仅在成为特定的弯曲/扭曲状态的瞬间发生断线的情况。在产生警报的时间点成为断线状态的电缆在进行惯性运动后而停止的时间点已经不是断线状态。

因此，产生即使断开电缆来进行导通检查，作为结果也未检测到断线的情况。实际上，即使机构内的电缆在成为特定的弯曲/扭曲状态的瞬间发生断线，但根据导通检查的结果也有可能判断为未发生断线。在专利文献1～3中没有记载对于检测未完全断线的状态这样的课题的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置以及电缆损伤发现辅助方法，通过使程序上的警报发生位置以及频率可视化，能够辅助发现从外观无法获知的电缆的损伤。

本公开的实施例的机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置具备：程序执行部，其每次一边改变驱动多个电动机的速度，一边多次执行程序，该程序包含多个程序步骤，并且通过驱动具有多个轴的机器人的多个电动机来使机器人动作；电动机控制部，其根据来自程序执行部的指令，控制多个电动机；状态量检测部，其检测表示程序执行过程中的机器人的动作状态的状态量；警报发生部，其将状态量与预先设定的阈值进行比较，在状态量超过了阈值时发出警报，并且输出与发出了警报时的程序步骤的行编号有关的信息；警报数据库部，其按照发出了警报时的程序步骤的每个行编号来对警报的发生次数进行计数，并针对各速度存储每个行编号的警报发生次数；以及分析显示部，其显示程序步骤的每个行编号的警报发生次数与速度之间的关系。

本公开的实施例的机器人机构内的电缆损伤发现辅助方法执行包含多个程序步骤，通过驱动具有多个轴的机器人的多个电动机来使机器人动作的程序，根据通过执行程序而输出的指令来控制多个电动机，检测表示程序执行过程中的机器人的动作状态的状态量，将状态量与预先设定的阈值进行比较，在状态量超过阈值时发出警报，并且输出与发出了警报时的程序步骤的行编号有关的信息，每次一边改变驱动多个电动机的速度一边多次执行程序，按照发出了警报时的程序步骤的每个行编号来对警报的发生次数进行计数，并针对各速度存储每个行编号的警报发生次数，显示程序步骤的每个行编号的警报发生次数与速度之间的关系。

附图说明

通过与附图相关联地对以下实施方式进行说明，本发明的目的、特征以及优点会变得更清楚。在这些图中：

图1是实施例的电缆损伤发现辅助装置的框图，

图2是实施例的电缆损伤发现辅助装置的电动机控制部的框图，

图3是表示改变了速度时的程序的每个行编号的警报发生频度的图表，是表示推测电缆损伤时的例子的图表。

图4是表示改变了速度时的程序的每个行编号的警报发生频度的图表，是表示推测驱动系统故障或检测器故障时的例子的图表。

图5是表示改变了速度时的程序的每个行编号的警报发生频度的图表，是表示不是异常，推测具有激烈的动作的例子的图表。

图6是用于说明在实施例的电缆损伤发现辅助方法中改变速度来多次执行程序的过程的流程图。

图7是用于说明在实施例的电缆损伤发现辅助方法中用于决定发生了警报的行编号以及警报发生次数的过程的流程图。

图8是用于说明在实施例的电缆损伤发现辅助方法中判断是否发生了电缆损伤的过程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置以及电缆损伤发现辅助方法进行说明。但是，应当注意本发明的技术的范围并不限于这些实施方式，还延伸到与权利要求中公开的发明等同的发明。

图1表示实施例的电缆损伤发现辅助装置的框图。实施例的电缆损伤发现辅助装置100具备程序执行部1、电动机控制部2、状态量检测部3、警报发生部4、警报数据库部5以及分析显示部6。

程序执行部1每一次一边改变驱动多个电动机的速度一边多次执行程序，该程序包含多个程序步骤，并且通过驱动具有多个轴的机器人(未图示)的多个电动机来使机器人进行动作。针对程序的执行过程会在后面进行描述。

作为改变速度的方法，可以改变与作为基准的速度相乘的倍率。例如，可以在第一次将倍率设为100％通过基准速度使机器人动作，在第二次将倍率设为50％通过基准速度一半的速度使机器人动作，在第三次将倍率设为10％通过基准速度的10分之1的速度使机器人动作。

电动机控制部2根据来自程序执行部1的指令，控制多个电动机。图2表示实施例的电缆损伤发现辅助装置的电动机控制部的框图。

图2表示向电动机控制部2输入位置指令的例子。位置指令在第1减法器11减去位置反馈来输出位置误差。该位置误差能够作为用于判断是否产生警报的状态量来使用。通过积分器19对来自电动机17的速度反馈进行积分来获得位置反馈。

将位置误差输入至位置控制器12，并从位置控制器12输出速度指令。速度指令在第2减法器13减去电动机17的速度反馈来输出速度误差。将速度误差输入至速度控制器14，从速度控制器14输出电流指令。电流指令在第3减法器15减去电动机17的电流反馈来输出电流误差。该电流反馈是流过电动机17的电流，能够作为用于判断是否产生警报的状态量来使用。

将电流误差输入至电流控制器16，并从电流控制器16输出扭矩指令。通过该扭矩指令来驱动电动机17。

从速度控制器14输出的电流指令还被输入至干扰观测器18。干扰观测器18根据电流指令来计算干扰值。该干扰值能够作为用于判断是否产生警报的状态量来使用。

状态量检测部3检测表示程序执行过程中的机器人的动作状态的状态量。能够从电动机控制部2的构成要素检测状态量。作为第1例，状态量可以是针对电动机的位置指令与来自电动机的位置反馈之间的差即位置误差。状态量检测部3能够从第1减法器11取得位置误差。

作为第2例，状态量可以是从驱动机器人的电动机17反馈的电流值。状态量检测部3能够从用于检测流过电动机17的电流的电流检测器(未图示)取得电流值。

作为第3例，状态量可以是从机器人的驱动轴的干扰观测器18输出的干扰值。状态量检测部3能够从干扰观测器18取得干扰值。

警报发生部4将状态量与预先设定的阈值进行比较，在状态量超过了阈值时发出警报，并且输出与发出了警报时的程序步骤的行编号有关的信息。例如，当选择了位置误差来作为状态量，并在驱动第1轴时位置误差超过了阈值时，发生警报，并且输出作为驱动第1轴的程序步骤的行编号(例如，“PROG1L3”)。或者，当选择了从电动机反馈的电流值来作为状态量，并在驱动第2轴时电流值超过了阈值时，发生警报并且输出作为驱动第2轴的程序步骤的行编号(例如，“PROG2L1”)。但是，并不限于这些例子，可以选择位置误差、电流值、干扰值中的1个或者多个来作为状态量。或者可以将这3个值以外的值设为状态量。

警报数据库部5针对发出了警报时的程序步骤的每个行编号，对警报的发生次数进行计数，针对各速度存储每个行编号的警报发生次数。例如，在使机器人动作的程序中，驱动3次第1轴的电动机使第1轴的电动机进行动作的程序步骤的行编号为“PROG1 L3”。此时，在使机器人动作时，如果在驱动了第1轴的电动机时发出了3次警报，则存储行编号“PROG1 L3”的警报发生次数“3”。此外，在使机器人动作的时间点，使各行编号的警报发生次数的初始值为“0”。因此，未发生警报的程序步骤的行编号的警报发生次数为“0”。

分析显示部6显示程序步骤的每个行编号的警报发生次数与速度之间的关系。例如，如图3所示，分析显示部6可以显示对X轴分配了程序步骤的行编号，对Y轴分配了警报发生时的速度，对Z轴分配了警报发生次数的3维图表。或者，可以通过对X轴分配程序步骤的行编号，对Y轴分配警报发生时的速度，并使用颜色等来识别警报发生次数的2维图表进行显示。另外，可以在行方向上记载了程序步骤的行编号，列方向上记载了警报发生时的速度的表中，通过表示警报发生次数的表来进行显示。

在图3所示的例子中，表示了在以倍率为10％时的速度“Vel.10”来使机器人进行动作时，在行编号“PROG1 L3”发生了3次警报。并且，在图3所示的例子中，表示了在以倍率为50％时的速度“Vel.50”以及倍率为100％时的速度“Vel.100”使机器人动作时，在行编号“PROG1 L3”分别发生了1次警报。另外，图3所示的图表表示在行编号“PROG1 L3”以外的行编号中，任何速度都没有发生警报。

在图3所示的例子中，即使通过将倍率改变为10、50、100％来改变速度从而使机器人动作，与速度无关，特定的行编号(“PROG1 L3”)的警报发生次数高于其他的行编号的警报发生次数。在这样的情况下，认为警报的发生与机器人的特定的动作紧密联系，因此认为机器人机构内的电缆发生了损伤的可能性高。如此，与速度无关，当特定的行编号的警报发生次数高于其他的行编号的警报发生次数时，分析显示部6判断为在机器人机构内的电缆中发生了损伤的可能性高。

图3所示的图表表示了电缆损伤的可能性高的例子。作为警报产生的主要原因，除此以外考虑驱动系统故障或者检测器故障的情况、具有激烈的动作的情况。

图4是表示改变了速度时的程序的每个行编号的警报发生频度的图表，表示推测驱动系统故障或检测器故障时的例子。如图4所示，当警报的发生次数与程序步骤的行编号无关时，即为与机器人的动作无关发生了警报时，推测发生警报的原因不是电缆的损伤，而是由于驱动系统故障或者检测器故障。

图5是表示改变了速度时的程序的每个行编号的警报发生频度的图表，表示不是异常，推测具有激烈的动作的例子。如图5所示，在为将倍率设为100％的速度“Vel.100”时，在特定的行编号(“PROG1 L3”)产生了警报。另一方面，在为其他的速度，即为将倍率设为10％以及50％的速度“Vel.10”以及“Vel.50”时，没有产生警报。如此，在特定的行编号警报发生次数虽然变高，但是当在特定的速度下观测到这样的情况时，即与速度有关时，推测为警报的产生原因不是电缆的损伤，例如是由于激烈的动作。

如以上说明的那样，根据实施例的机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置，与未完全断线的状态时的特征，即为使机器人进行动作的速度无关，关注于机器人的位置相同的同一行编号的程序步骤中的产生警报的现象，能够判断有无断线的可能性。

接下来，针对实施例的机器人机构内的电缆损伤发现辅助方法进行说明。图6表示流程图，该流程图用于说明在实施例的电缆损伤发现辅助方法中，改变速度来多次执行程序的过程。首先，在步骤S101中，将倍率设定为100％。在本实施例中，表示通过对指令速度乘以倍率来变更速度的例子。但是，并不限于这样的例子，也可以改变指令速度本身。

接下来，将步骤S102～S110的工序即循环1重复N次。在本实施例中，分为3个阶段使速度进行变化，因此优选N为3以上。

接下来，在步骤S103中，判断在上一个周期，即本周期的前一个周期的执行过程中是否产生了警报。如后所述，这里的“周期”是指从启动使机器人进行动作的程序开始到存储产生了警报的行编号以及警报发生次数为止的工序。

在步骤S103中，当在上一个周期中没有产生警报时(“否”)，不改变倍率通过与上一次相同的速度在步骤S107中启动周期。其中，在为第一个周期时，由于没有执行上一个周期，因此设倍率为100％。

另一方面，在第2次及以后的周期中，当在上一个周期产生了警报时(“是”)，在步骤S104中判断倍率是否为100％。如果倍率为100％(是)，则在以倍率100％使机器人进行了动作时产生警报，并取得产生了警报时的程序步骤的行编号以及警报发生次数的数据。因此，在步骤S105中将倍率设定为50％。

在步骤104中，在倍率不是100％的情况下，在以倍率50％使机器人进行了动作时产生警报，并取得产生了警报时的程序步骤的行编号以及警报发生次数的数据。因此，在步骤S106中将倍率设定为10％。如上所述，将倍率设定为100％、50％、10％。

接下来，在步骤S107中，启动周期。针对周期的执行过程会在后面进行描述。在步骤S107中，在执行了周期之后，在步骤S108中，判断在周期的过程中是否产生了警报。当在使机器人进行动作的程序的过程中产生了警报时(是)，机器人停止。然而，为了执行程序中的全部的程序步骤，在步骤S109中，重置警报，并从产生了警报的程序步骤的下一个程序步骤开始重新开始程序。

当在周期的过程中没有产生警报时(否)，在步骤S110中，重复执行N次循环1。当执行了N次循环1时，结束周期。

接下来，针对步骤S107中的周期的执行过程进行说明。图7是用于说明实施例的电缆损伤发现辅助方法中的周期的执行过程的流程图。首先，在步骤S201中，程序执行部1(参照图1)执行程序，该程序包含多个程序步骤，并通过驱动具有多个轴的机器人的多个电动机来使机器人进行动作。

接下来，在步骤S202中，电动机控制部2根据通过执行程序而输出的指令来控制多个电动机。

接下来，在步骤S203中，状态量检测部3检测表示程序执行中的机器人的动作状态的状态量。

接下来，在步骤S204中，警报发生部4将状态量与预先设定的阈值进行比较，判断状态量是否超过了阈值。当状态量在阈值以下时(否)，返回至步骤S202继续执行程序。另一方面，当状态量超过了阈值时(是)，在步骤S205中产生警报。并且，在步骤S206中，存储产生了警报的程序步骤的行编号，并对警报发生次数进行计数。

如上所述，取得与改变速度来使机器人进行动作时的产生了警报的程序步骤的行编号以及每个行编号的警报产生次数有关的信息。

接下来，针对根据取得的信息来判断是否产生了电缆损伤的方法进行说明。图8表示流程图，该流程图用于说明在实施例的电缆损伤发现辅助方法中判断是否发生了电缆损伤的过程。

首先，在步骤S301中，显示每个行编号的警报发生次数与速度之间的关系。例如，如图3～5所示，显示对X轴分配了程序步骤的行编号，对Y轴分配了警报产生时的速度，对Z轴分配了警报产生次数的3维图表。

接下来，在步骤S302中，判断是否与速度无关，特定的行编号的警报产生次数大于其他的行编号的警报产生次数。例如，如图3的图表所示，当判断为与速度无关，特定的行编号的警报产生次数大于其他的行编号的警报产生次数时(是)，在步骤S303中，判断为电缆发生了损伤的可能性高。

另一方面，如图4或者图5的图表所示，当未判断出与速度无关，特定的行编号的警报产生次数大于其他的行编号的警报产生次数时(否)，在步骤S304中，判断为在电缆以外的位置产生了异常的可能性高。

如以上说明的那样，根据本实施例的机器人机构内的电缆损伤发现辅助方法，能够对警报的发生位置(程序、行)以及警报发生频度(发生次数)进行图形显示，能够易于理解地说明在电缆损伤时在作为特征的同一机器人位置的警报发生。通过使警报发生位置以及警报发生频度明确化，还能够难以漏过从外观无法获知的电缆损伤。

根据本公开的实施例的机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置以及电缆损伤发现辅助方法，通过使程序上的警报发生位置以及频率可视化，能够辅助发现从外观无法获知的电缆的损伤。

Claims (12)

1.一种机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置，其特征在于，具备：

程序执行部，其每次一边改变驱动多个电动机的速度，一边多次执行程序，该程序包含多个程序步骤，并且通过驱动具有多个轴的机器人的多个电动机来使机器人动作；

电动机控制部，其根据来自所述程序执行部的指令，控制所述多个电动机；

状态量检测部，其检测表示所述程序执行过程中的所述机器人的动作状态的状态量；

警报发生部，其将所述状态量与预先设定的阈值进行比较，在所述状态量超过了所述阈值时发出警报，并且输出与发出了所述警报时的程序步骤的行编号有关的信息；

警报数据库部，其按照发出了警报时的程序步骤的每个行编号来对警报的发生次数进行计数，并针对各速度存储每个行编号的警报发生次数；以及

分析显示部，其显示程序步骤的每个行编号的警报发生次数与速度之间的关系。

2.根据权利要求1所述的机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置，其特征在于，

与速度无关地，当特定的行编号的警报发生次数大于其他的行编号的警报发生次数时，所述分析显示部判断为在机器人机构内的电缆中发生了损伤的可能性高。

3.根据权利要求1或2所述的机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置，其特征在于，

所述状态量是针对电动机的位置指令与来自电动机的位置反馈之间的差，是机器人的位置控制的误差。

4.根据权利要求1或2所述的机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置，其特征在于，

所述状态量是从驱动机器人的电动机反馈的电流值。

5.根据权利要求1或2所述的机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置，其特征在于，

所述状态量是从机器人的驱动轴的干扰观测器输出的干扰值。

6.根据权利要求1或2所述的机器人机构内的电缆损伤发现辅助装置，其特征在于，

所述分析显示部显示对X轴分配了程序步骤的行编号，对Y轴分配了警报发生时的速度，对Z轴分配了警报发生次数的3维图表。

7.一种机器人机构内的电缆损伤发现辅助方法，其特征在于，

执行包含多个程序步骤，并通过驱动具有多个轴的机器人的多个电动机来使机器人动作的程序，

根据通过执行所述程序而输出的指令来控制所述多个电动机，

检测表示所述程序执行过程中的所述机器人的动作状态的状态量，

将所述状态量与预先设定的阈值进行比较，在所述状态量超过阈值时发出警报，并且输出与发出了所述警报时的程序步骤的行编号有关的信息，

每次一边改变驱动多个电动机的速度一边多次执行所述程序，

按照发出了所述警报时的程序步骤的每个行编号来对警报的发生次数进行计数，并针对各速度存储每个行编号的警报发生次数，

显示程序步骤的每个行编号的警报发生次数与速度之间的关系。

8.根据权利要求7所述的机器人机构内的电缆损伤发现辅助方法，其特征在于，

与速度无关地，当特定的行编号的警报发生次数大于其他的行编号的警报发生次数时，判断为在机器人机构内的电缆中发生了损伤的可能性高。

9.根据权利要求7或8所述的机器人机构内的电缆损伤发现辅助方法，其特征在于，

所述状态量是针对电动机的位置指令与来自电动机的位置反馈之间的差，是机器人的位置控制的误差。

10.根据权利要求7或8所述的机器人机构内的电缆损伤发现辅助方法，其特征在于，

所述状态量是从驱动机器人的电动机反馈的电流值。

11.根据权利要求7或8所述的机器人机构内的电缆损伤发现辅助方法，其特征在于，

所述状态量是从机器人的驱动轴的干扰观测器输出的干扰值。

12.根据权利要求7或8所述的机器人机构内的电缆损伤发现辅助方法，其特征在于，

显示对X轴分配了程序步骤的行编号，对Y轴分配了警报发生时的速度，对Z轴分配了警报发生次数的3维图表。

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