CN111936278B - 机器人控制装置、维护管理方法以及计算机可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人控制装置、维护管理方法以及计算机可读存储介质。机器人控制装置(300)包括：驱动控制部(309)，对机器人本体(200)的动作进行控制；检测部(310)，检测用于特征量。的分析的信号，所述特征量定量地表示伴随着机器人本体(200)的动作随时间经过而老化的机器人本体(200)的老化程度；判定部(304)，判定信号的数据区间是否包含固定区间以上的等速区间；标准化部(305)，当信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，使非等速区间的信号标准化；分析部(307)，对特征量进行分析；以及推断部(308)，基于特征量推断机器人本体(200)的剩余寿命。

Description

机器人控制装置、维护管理方法以及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及一种机器人控制装置、维护管理方法以及计算机可读存储介质。
背景技术
在制造工业产品的生产线中，是多个机器人一边相互合作一边工作，所以有时即使一台机器人发生故障，生产线也会停止。例如，在构成为利用减速器将马达的输出扭矩加以放大而传递至臂的机器人中，若对驱动系统的随时间经过的老化(例如，减速器的齿轮机构的磨损等)的发展置之不理，则有时会导致故障。在机器人的故障修理中，需要长时间，因此自避免生产线的长时间的停止的角度而言，期望尽可能准确地预测机器人导致故障之前的剩余寿命。鉴于如上所述的情况，专利文献1已提出如下的方法：根据对臂进行驱动的马达的电流指令值的将来的变化倾向，计算电流指令值达到预先规定的阈值之前的预估经过时间，自所述预估经过时间推断剩余寿命。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2016-117148号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，若臂进行非等速动作，则存在如下的问题：电流指令值的测量值在外观上发生变化，而无法准确地推断剩余寿命。
因此，本发明的课题在于解决如上所述的问题，提出一种可高精度地评估机器人本体的老化程度的技术。
解决问题的技术手段
为了解决所述问题，本发明的相关机器人控制装置包括：驱动控制部，对机器人本体的动作进行控制；检测部，检测用于特征量的分析的信号，所述特征量定量地表示伴随着机器人本体的动作随时间经过而老化的机器人本体的老化程度；判定部，判定经检测的信号的数据区间是否包含固定区间以上的通过机器人本体的等速动作而获得的数据区间即等速区间；标准化部，当经检测的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，使经检测的信号的数据区间之中、通过机器人本体的非等速动作而获得的数据区间即非等速区间的信号标准化；分析部，当经检测的信号的数据区间包含固定区间以上的等速区间时，基于等速区间的信号对定量地表示机器人本体的老化程度的特征量进行分析，当经检测的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，基于经标准化的非等速区间的信号对定量地表示机器人本体的老化程度的特征量进行分析；以及推断部，基于经分析的特征量推断机器人本体的剩余寿命。如上所述，判定经检测的信号的数据区间内所含的等速区间是否为固定区间以上，当等速区间不满固定区间时，通过使非等速区间的信号标准化，可使标准化的数据区间抑制在必需的范围内。又，当经检测的信号的数据区间内所含的等速区间为固定区间以上时，可基于不产生因机器人本体的非等速动作引起的外观上的变化的等速区间的信号，高精度地评估机器人本体的老化程度。
固定区间例如，是检测一周期份的与机器人本体的动作联动的特征量的周期性变化所需的数据区间。由此，可在评估老化的程度之后充分获得必需的特征量的信息。
标准化部也可以与机器人本体的运行速度相应的重新取样频率对非等速区间的信号进行重新取样。由此，可修正因机器人本体的非等速动作而在信号中可能产生的外观上的变化。
本发明的相关维护管理方法是机器人控制装置执行如下的步骤：对机器人本体的动作进行控制；检测用于特征量的分析的信号，所述特征量定量地表示伴随着机器人本体的动作随时间经过而老化的所述机器人本体的老化程度；判定经检测的信号的数据区间是否包含固定区间以上的通过机器人本体的等速动作而获得的数据区间即等速区间；当经检测的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，使经检测的信号的数据区间之中、通过机器人本体的非等速动作而获得的数据区间即非等速区间的信号标准化；当经检测的信号的数据区间包含固定区间以上的等速区间时，基于等速区间的信号对定量地表示机器人本体的老化程度的特征量进行分析，当经检测的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，基于经标准化的非等速区间的信号对定量地表示机器人本体的老化程度的特征量进行分析；以及基于经分析的特征量推断机器人本体的剩余寿命。如上所述，判定经检测的信号的数据区间中所含的等速区间是否为固定区间以上，当等速区间不满固定区间时，通过使非等速区间的信号标准化，可将标准化的数据区间抑制在必需的范围。又，当经检测的信号的数据区间中所含的等速区间为固定区间以上时，可基于不产生因机器人本体的非等速动作引起的外观上的变化的等速区间的信号高精度地评估机器人本体的老化程度。
本发明的相关维护管理程序是使机器人控制装置执行如下的步骤：对机器人本体的动作进行控制；检测用于特征量的分析的信号，所述特征量定量地表示伴随着机器人本体的动作随时间经过而老化的所述机器人本体的老化程度；判定经检测的信号的数据区间是否包含固定区间以上的通过机器人本体的等速动作而获得的数据区间即等速区间；当经检测的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，使经检测的信号的数据区间之中、通过机器人本体的非等速动作而获得的数据区间即非等速区间的信号标准化；当经检测的信号的数据区间包含固定区间以上的等速区间时，基于等速区间的信号对定量地表示机器人本体的老化程度的特征量进行分析，当经检测的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，基于经标准化的非等速区间的信号对定量地表示机器人本体的老化程度的特征量进行分析；基于经分析的特征量推断机器人本体的剩余寿命。如上所述，判定经检测的信号的数据区间中所含的等速区间是否为固定区间以上，当等速区间不满固定区间时，通过使非等速区间的信号标准化，可将标准化的数据区间抑制在必需的范围内。又，当经检测的信号的数据区间中所含的等速区间为固定区间以上时，可基于不产生因机器人本体的非等速动作引起的外观上的变化的等速区间的信号高精度地评估机器人本体的老化程度。
发明的效果
根据本发明，可高精度地评估机器人本体的老化程度。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的相关机器人的结构的一例的说明图。
图2是表示本发明的实施方式的相关机器人的硬件结构的一例的说明图。
图3是表示本发明的实施方式的相关维护管理方法的一例的流程图。
图4是表示本发明的实施方式的相关伺服马达的旋转速度轮廓的一例的说明图。
图5是表示定量地表示本发明的实施方式的相关机器人本体的老化程度的特征量的时间变化的曲线图的一例。
图6是表示本发明的实施方式的相关标准化处理的一例的说明图。
图7是表示本发明的实施方式的相关标准化处理的一例的说明图。
图8是表示本发明的实施方式的相关标准化处理的一例的说明图。
图9是表示本发明的实施方式的相关标准化处理前的特征量的频谱(spectrum)的说明图。
图10是表示本发明的实施方式的相关标准化处理后的特征量的频谱的说明图。
符号的说明
100：机器人
200：机器人本体
201：马达
202：减速器
203：臂
204：旋转轴
205：输出轴
206：伺服马达
300：机器人控制装置
301：控制部
302：运行指令部
303：前处理部
304：判定部
305：标准化部
306：评估部
307：分析部
308：推断部
309：驱动控制部
310：检测部
311：输出装置
312：控制器
313：处理器
314：存储装置
315：输入输出界面
316：维护管理程序
317：运行指令模块
318：前处理模块
319：评估模块
320：伺服驱动器
321：振动传感器
具体实施方式
以下，基于附图，对本发明的一方面的相关实施方式进行说明。本发明的实施方式是为了使本发明容易理解的形态，并非用以对本发明限定性地进行解释。本发明在不脱离其主旨的情况下，可进行变更或改良，并且在本发明中，也包含其等效物。再者，同一符号表示同一构成元件，并省略重复的说明。
[应用例]
首先，一面参照图1，一面对本发明的应用例进行说明。图1表示本发明的实施方式的相关机器人100的结构的一例。机器人100例如，也可包括作为操作器(manipulator)而自发地运行的机器人本体200、以及对机器人本体200的动作进行控制的机器人控制装置300。作为机器人100的具体例，可举出垂直多关节机器人、水平多关节机器人、正交机器人或平行链接机器人(parallel link robot)等。机器人100例如可用于零件的组装、搬运、涂饰、检查、研磨或清洗等之中的任一用途。
机器人本体200例如也可包括：臂203，作为操作器而运行；马达201，使将动力传递至臂203的旋转轴204旋转；以及减速器202，使旋转轴204的旋转速度减速而使扭矩增大，将具有经增大的扭矩的动力通过输出轴205而传递至臂203。此处，旋转轴204例如是马达201的输出轴。为了便于说明，在图1中，例示有机器人本体200的轴数(关节数)为1的情况，但轴数也可为2以上(例如，四轴～七轴)。
机器人控制装置300例如包括：运行指令部302，生成马达201的运行指令；驱动控制部309，响应来自运行指令部302的运行指令，对马达201的驱动进行控制；检测部310，检测用于特征量的分析的信号，所述特征量定量地表示伴随着机器人本体200的动作随时间经过而老化的机器人本体200的老化程度；前处理部303，对检测出的信号进行前处理；以及评估部306，基于经前处理的信号评估机器人本体200的老化程度。作为用于定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量的分析的信号的示例，可举出自机器人本体200的零件(例如，减速器202)产生的振动(例如，振动成分的振幅及频率)或声音(例如，声音的振幅及频率)、或马达201的电流指令值(例如，电流指令值的振幅及频率)。
在本说明书中，将在机器人本体200所运行的过程中通过检测部310而检测的信号的数据区间之中、通过机器人本体200的等速动作(定速动作)而获得的数据区间称为“等速区间”，将通过机器人本体200的非等速动作(加速动作或减速动作)而获得的数据区间称为“非等速区间”。机器人本体200的等速动作例如也可认为是马达201的旋转速度为第一阈值以上，且马达201的旋转速度的时间变化的绝对值未达第二阈值时的臂203的运动(实质上可看成等速度运动的运动)。机器人本体200的非等速动作例如也可认为是马达201的旋转速度为第一阈值以上，且马达201的旋转速度的时间变化的绝对值为第二阈值以上时的臂203的运动(加速度运动或减速度运动)。非等速区间可分类为通过机器人本体200的加速动作而获得的数据区间即“加速区间”、以及通过机器人本体200的减速动作而获得的数据区间即“减速区间”。再者，将马达201的旋转速度未达第一阈值时所获得的数据区间称为“停止区间”。
前处理部303也可包括：判定部304，判定通过检测部310而检测的信号的数据区间是否包含固定区间以上的等速区间；以及标准化部305，当通过检测部310而检测的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，使通过检测部310而检测的信号的数据区间之中非等速区间的信号标准化。标准化部305也可以与机器人本体200的运行速度(例如，马达201的旋转速度)相应的重新取样频率对非等速区间的信号进行重新取样(再标本化)。此处，也可将“固定区间”，例如设为检测至少一周期份的与机器人本体200的动作联动的特征量的周期性变化所需的数据区间。由此，可在评估老化的程度之后充分获得必需的特征量的信息。
评估部306也可包括：分析部307，基于通过检测部310而检测出的信号，对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析；以及推断部308，基于通过分析部307而分析的特征量推断机器人本体200的剩余寿命。当通过检测部310而检测出的信号的数据区间包含固定区间以上的等速区间时，分析部307基于等速区间的信号对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析。在等速区间的信号中，不产生因机器人本体200的非等速动作而引起的外观上的变化，因此可准确地分析特征量。特别是固定区间以上的等速区间包含足以检测至少一周期份的与机器人本体200的动作联动的特征量的周期性变化的特征量的数据，因此可高精度地评估老化的程度。当通过检测部310而检测出的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，分析部307基于经标准化的非等速区间的信号对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析。经标准化的非等速区间的信号由于因机器人本体200的非等速动作引起的外观上的变化经修正，因此可准确地分析特征量。又，当等速区间不满固定区间时，通过使非等速区间的信号标准化，可将标准化的数据区间抑制在必需的范围内。
例如，分析部307对通过检测部310而检测到的振动成分的信号进行频率分析，当特定频率的振动成分的振幅相较于其他频率的振动成分的振幅超过阈值而明显更大时，也可将表示特定频率的振动成分的振幅的信息看成定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量。例如，分析部307也可对通过检测部310而检测出的声音的信号进行频率分析，当特定频率的声音的振幅相较于其他频率的声音的振幅超过阈值而明显地更大时，将表示特定频率的声音的振幅的信息，看成定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量。例如，分析部307对通过检测部310而检测出的电流指令值的信号进行频率分析，当特定频率的电流指令值的振幅相较于其他频率的电流指令值的振幅超过阈值而明显更大时，将表示特定频率的电流指令值的振幅的信息，看成定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量。作为频率分析，例如也可使用快速傅里叶变换。
再者，机器人控制装置300例如既可包括具有微计算机的控制部301，运行指令部302、前处理部303及评估部306的功能也可通过控制部301的微计算机所具有的信息处理功能来实现。
机器人控制装置300也可还包括输出表示机器人本体200的剩余寿命的信息的输出装置311。输出装置311既可为通过文字或记号等在视觉上可识别的信息而传达剩余寿命的显示装置(例如，液晶显示器等平板显示器)，也可为通过音响信号等在听觉上可识别的信息而传达剩余寿命的音响装置(例如，扬声器(speaker)装置)。输出装置311也可为经由有线线路或经由无线线路发送表示机器人本体200的剩余寿命的信息的通信装置。表示剩余寿命的信息的发送目的地例如既可为使用者的通信终端(例如，智能电话、智能手表(smart watch)或被称为平板(tablet)终端的移动通信终端、或具有通信功能的个人计算机)，或也可为具有通信功能的外部设备。
[硬件结构]
其次，一面以图2为中心，适当参照图1，一面说明机器人100的硬件结构的一例。
机器人本体200中，作为马达201的一例，包括检测旋转轴204的角度位置的带编码器的伺服马达206。
机器人控制装置300中，作为控制部301的一例，包括控制器312。
控制器312也可为例如包括处理器313、存储装置314及输入输出界面315作为硬件资源的微计算机。存储装置314也可保存用以执行本发明的实施方式的相关维护管理方法的维护管理程序316，维护管理程序316也可包括在所述主程序之中被调出而执行的多个软件模块(例如，运行指令模块317、前处理模块318及评估模块319)。存储装置314例如是半导体存储器或碟片媒体等计算机可读取的记录媒体。
运行指令模块317是通过处理器313来解释及执行，通过控制器312的硬件资源与运行指令模块317合作，而实现作为运行指令部302的功能。前处理模块318是通过处理器313来解释及执行，通过控制器312的硬件资源与前处理模块318合作，而实现作为前处理部303的功能。前处理模块318也可包括用以实现作为判定部304的功能的子模块(submodule)、以及用以实现作为标准化部305的功能的子模块。评估模块319是通过处理器313来解释及执行，通过控制器312的硬件资源与评估模块319进行合作，而实现作为评估部306的功能。评估模块319也可包括用以实现作为分析部307的功能的子模块、以及用以实现作为推断部308的功能的子模块。如上所述，运行指令部302、前处理部303及评估部306的功能既可通过控制器312的硬件资源与维护管理程序316的合作而实现，或者也可使用专用的硬件资源(例如，面向特定用途的专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等)或固件(firmware)而实现。
机器人控制装置300中，作为驱动控制部309的一例，包括伺服驱动器320。
机器人控制装置300中，作为检测部310的一例，包括检测自机器人本体200的零件(例如，减速器202)产生的振动成分的振动传感器321。
再者，减速器202例如既可包括与旋转轴204的旋转联动地旋转的轴承机构或齿轮机构，也可由于轴承机构或齿轮机构的随时间经过的老化而产生振动。振动的产生原因并不限于减速器202的随时间经过的老化，例如，也可因与旋转轴204的旋转联动的零件的随时间经过的老化而引起。作为减速器202，例如，也可使用被称为简谐驱动(HarmonicDrive)(注册商标)的波动齿轮装置。
[维护管理方法]
其次，一面参照图3，一面对本发明的实施方式的相关维护管理方法的一例进行说明。
在步骤401中，伺服驱动器320通过响应来自运行指令模块317的运行指令，对伺服马达206的驱动进行控制，而控制机器人本体200的驱动。
在步骤402中，振动传感器321检测用于特征量的分析的振动成分的信号(例如，振动成分的振幅及频率等)，所述特征量定量地表示伴随着机器人本体200的动作随时间经过而老化的机器人本体200的老化程度。
在步骤403中，前处理模块318判定在步骤402中检测出的信号的数据区间是否包含固定区间以上的等速区间。信号的数据区间是否包含固定区间以上的等速区间，可根据自伺服马达206的编码器输出的旋转轴204的角度位置的每单位时间的变化判定。此处，所谓固定区间，例如是指检测至少一周期份的与机器人本体200的动作联动的特征量的周期性变化所需的数据区间。
在步骤404中，前处理模块318使在步骤402中检测出的信号的数据区间之中非等速区间的特征量标准化。关于标准化处理的详情，将在后文描述。
在步骤405中，评估模块319基于在步骤402中检测出的信号，对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析。当在步骤402中检测出的信号的数据区间包含固定区间以上的等速区间时，评估模块319基于等速区间的信号，对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析。当在步骤402中检测出的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，评估模块319基于在步骤404中经标准化的非等速区间的信号，对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析。
在步骤406中，评估模块319基于在步骤405中经分析的特征量，推断机器人本体200的剩余寿命。在本说明书中，将对机器人本体200的正常动作造成显著障碍的状态称为“故障”，将产生故障的时期称为“故障时期”。又，将已设定为与开始对机器人本体200的正常动作产生显著障碍时的特征量的大小相同的值的阈值称为“故障阈值”。例如，评估模块319也可根据特征量的伴随着时间经过的变化的倾向，推断预估特征量超过故障阈值的故障时期。评估模块319也可估计自当前时点至故障时期为止的期间作为剩余寿命。
在步骤407中，输出装置311输出表示在步骤406中所推断的剩余寿命的信息。
再者，步骤405、步骤406相当于对机器人本体200的老化程度进行评估的处理，步骤403、步骤404相当于在老化的程度的评估之前进行的前处理。步骤401～步骤407也可在机器人本体200运行时定期地反复执行。步骤405的执行频次与步骤406的执行频次既可相同，也可不同。例如，步骤405的执行频次例如也可十分钟一次，步骤406的执行频次例如也可一天一次。
图4是表示使机器人本体200运行时的伺服马达206的旋转速度轮廓500的一例的说明图。图4的横轴表示时间，纵轴表示旋转速度。在本说明书中，所谓旋转速度轮廓，是指旋转速度的时间变化的特性。时刻t0至时刻t1的区间是停止区间。时刻t1至时刻t2的区间是非等速区间(加速区间)。时刻t2至时刻t3的区间是等速区间。时刻t3至时刻t4的区间是非等速区间(减速区间)。时刻t4至时刻t5的区间是停止区间。
图5是表示用于定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量的分析的信号(例如，自机器人本体200产生的振动成分)的时间变化的曲线图600的一例。图5的横轴表示时间，纵轴表示信号的大小(例如，自机器人本体200产生的振动成分的振幅)。图5的t0～t5分别对应于图4的t0～t5。伺服马达206的旋转速度越快，信号在时间轴方向上越受到压缩，因此信号中所产生的外观上的变化增大。
其次，一面参照图6至图8，一面对步骤404的标准化处理加以说明。图6至图8的横轴表示时间，纵轴表示信号的大小(例如，自机器人本体200产生的振动成分的振幅)。符号601表示在图5所示的曲线图600的非等速区间的一部分(例如，时刻t1至时刻t2的非等速区间的一部分)所取样的信号值(例如，自机器人本体200产生的振动成分的振幅值)。前处理模块318是以机器人本体200的运行速度(例如，伺服马达206的旋转速度)越快，在时间轴方向上越拉伸信号值601的方式，以与机器人本体200的运行速度相应的重新取样频率对信号值601进行重新取样。通过如上所述的重新取样，而如图7所示，机器人本体200的运行速度越快，邻接的信号值601的时间间隔越长。如图8所示，前处理模块318进行补全处理，生成补全邻接的信号值601之间的补全数据602。
再者，图9表示步骤404的标准化处理前的特征量的频谱701，图10表示步骤404的标准化处理后的特征量的频谱702。通过进行标准化处理，而在特定的频率(例如，振动频率)上鲜明地出现峰值，因此可基于特征量高精度地评估机器人本体的老化程度。
再者，图5所示的时刻t2至时刻t3的等速区间的时长理想的是，具有足以检测至少一周期份的与机器人本体200的动作联动的特征量的周期性变化的时间(例如，振动周期以上的时间)。
在上述说明中，作为定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量的示例，已例示自机器人本体200的零件(例如，减速器202)产生的振动(例如，振动成分的振幅及频率)，但当使用声音(例如，声音的振幅及频率)作为特征量时，只要将收集来自机器人本体200的声音的集音装置用作检测部310即可。又，当使用马达201的电流指令值(例如，电流指令值的振幅及频率)作为特征量时，只要将获取马达201的电流指令的器件用作检测部310即可。再者，也可使用振动、声音及电流指令值之中任两个以上的组合，对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析。
根据本实施方式，判定用于定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量的分析的信号的数据区间中所含的等速区间是否为固定区间以上，当等速区间不满固定区间时，可通过使非等速区间的信号标准化，而将标准化的数据区间抑制在必需的范围。又，当信号的数据区间中所含的等速区间为固定区间以上时，可基于不产生因机器人本体200的非等速动作引起的外观上的变化的等速区间的信号准确地分析特征量。
再者，本发明的实施方式的相关机器人100并不限定于用于工厂自动化(factoryautomation)的产业机器人，例如，也可为用于服务业的机器人(例如，操作机器人(operating robot)、医疗用机器人、扫地机器人、救援机器人(rescue robot)、安保机器人(security robot)等)。
[附记]
本发明的实施方式的一部分或全部可如以下的附记所述，但并不限定于以下所述。
(附记1)
一种机器人控制装置300，包括：
驱动控制部309，对机器人本体200的动作进行控制；
检测部310，检测用于特征量的分析的信号，所述特征量定量地表示伴随着机器人本体200的动作随时间经过而老化的机器人本体200的老化程度；
判定部304，判定检测出的信号的数据区间是否包含固定区间以上的通过机器人本体200的等速动作而获得的数据区间即等速区间；
标准化部305，当检测出的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，使检测出的信号的数据区间之中、通过机器人本体200的非等速动作而获得的数据区间即非等速区间的信号标准化；以及
分析部307，当检测出的信号的数据区间包含固定区间以上的等速区间时，基于等速区间的信号对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析，当检测出的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，基于经标准化的非等速区间的信号对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析；以及
推断部308，基于经分析的特征量推断机器人本体200的剩余寿命。
(附记2)
根据附记1所述的机器人控制装置300，其中
固定区间是检测一周期份的与机器人本体200的动作联动的特征量的周期性变化所需的数据区间。
(附记3)
根据附记1或附记2所述的机器人控制装置300，其中
标准化部305是以与机器人本体200的运行速度相应的重新取样频率对非等速区间的信号进行重新取样。
(附记4)
一种维护管理方法，机器人控制装置执行如下的步骤：
对机器人本体200的动作进行控制的步骤401；
检测用于特征量的分析的信号的步骤402，所述特征量定量地表示伴随着机器人本体200的动作随时间经过而老化的机器人本体200的老化程度；
判定检测出的信号的数据区间包含固定区间以上的通过机器人本体200的等速动作而获得的数据区间即等速区间的步骤403；
当检测出的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，使检测出的信号的数据区间之中、通过机器人本体200的非等速动作而获得的数据区间即非等速区间的信号标准化的步骤404；
当检测出的信号的数据区间包含固定区间以上的等速区间时，基于等速区间的信号对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析，当检测出的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，基于经标准化的非等速区间的信号对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析的步骤405；以及
基于经分析的特征量推断机器人本体200的剩余寿命的步骤406。
(附记5)
一种维护管理程序316，使机器人控制装置300执行如下的步骤：
对机器人本体200的动作进行控制的步骤401；
检测用于特征量的分析的信号的步骤402，所述特征量定量地表示伴随着机器人本体200的动作随时间经过而老化的机器人本体200的老化程度；
判定检测出的信号的数据区间是否包含固定区间以上的通过机器人本体200的等速动作而获得的数据区间即等速区间的步骤403；
当检测出的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，使检测出的信号的数据区间之中、通过机器人本体200的非等速动作而获得的数据区间即非等速区间的信号标准化的步骤404；
当检测出的信号的数据区间包含固定区间以上的等速区间时，基于等速区间的信号对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析，当检测出的信号的数据区间不含固定区间以上的等速区间时，基于经标准化的非等速区间的信号对定量地表示机器人本体200的老化程度的特征量进行分析的步骤405；以及
基于经分析的特征量推断机器人本体200的剩余寿命的步骤406。

Claims (5)

1.一种机器人控制装置，包括：
驱动控制部，对机器人本体的动作进行控制；
检测部，检测用于特征量的分析的信号，所述特征量定量地表示伴随着所述机器人本体的动作随时间经过而老化的所述机器人本体的老化程度，所述特征量包括等速区间的特征量以及非等速区间的特征量；
判定部，判定所述检测部检测的信号的数据区间是否包含固定区间以上的通过所述机器人本体的等速动作而获得的数据区间即所述等速区间；
标准化部，当所述检测部检测的信号的数据区间不含固定区间以上的所述等速区间时，使所述检测部检测的信号的数据区间之中，通过所述机器人本体的非等速动作而获得的数据区间即所述非等速区间的特征量标准化；
分析部，用以：
当所述检测部检测的信号的数据区间包含固定区间以上的所述等速区间时，基于所述等速区间的信号对定量地表示所述机器人本体的老化程度的所述等速区间的特征量进行分析；以及
当所述检测部检测的信号的数据区间不含固定区间以上的所述等速区间时，基于所述经标准化的非等速区间的信号对定量地表示所述机器人本体的老化程度的所述非等速区间的特征量进行分析；以及
推断部，基于所述经分析的特征量推断所述机器人本体的剩余寿命。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中
所述固定区间是检测一周期份的与所述机器人本体的动作联动的所述特征量的周期性变化所需的数据区间。
3.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中
所述标准化部是以与所述机器人本体的运行速度相应的重新取样频率对所述非等速区间的信号进行重新取样。
4.一种维护管理方法，机器人控制装置执行如下的步骤：
对机器人本体的动作进行控制；
检测用于特征量的分析的信号，所述特征量定量地表示伴随着所述机器人本体的动作随时间经过而老化的所述机器人本体的老化程度，所述特征量包括等速区间的特征量以及非等速区间的特征量；
判定所述检测部检测的信号的数据区间是否包含固定区间以上的通过所述机器人本体的等速动作而获得的数据区间即所述等速区间；
当所述检测部检测的信号的数据区间不含固定区间以上的所述等速区间时，使所述检测部检测的信号的数据区间之中，通过所述机器人本体的非等速动作而获得的数据区间即所述非等速区间的特征量标准化；
当所述检测部检测的信号的数据区间包含固定区间以上的所述等速区间时，基于所述等速区间的信号对定量地表示所述机器人本体的老化程度的所述等速区间的特征量进行分析，当所述检测部检测的信号的数据区间不含固定区间以上的所述等速区间时，基于所述经标准化的非等速区间的信号对定量地表示所述机器人本体的老化程度的所述非等速区间的特征量进行分析；以及
基于所述经分析的特征量推断所述机器人本体的剩余寿命。
5.一种计算机可读存储介质，包括维护管理程序，使机器人控制装置执行如下的步骤：
对机器人本体的动作进行控制；
检测用于特征量的分析的信号，所述特征量定量地表示伴随着所述机器人本体的动作随时间经过而老化的所述机器人本体的老化程度，所述特征量包括等速区间的特征量以及非等速区间的特征量；
判定所述检测部检测的信号的数据区间是否包含固定区间以上的通过所述机器人本体的等速动作而获得的数据区间即所述等速区间；
当所述检测部检测的信号的数据区间不含固定区间以上的所述等速区间时，使所述检测部检测的信号的数据区间之中，通过所述机器人本体的非等速动作而获得的数据区间即所述非等速区间的特征量标准化；
当所述检测部检测的信号的数据区间包含固定区间以上的所述等速区间时，基于所述等速区间的信号对定量地表示所述机器人本体的老化程度的所述等速区间的特征量进行分析，当所述检测部检测的信号的数据区间不含固定区间以上的所述等速区间时，基于所述经标准化的非等速区间的信号对定量地表示所述机器人本体的老化程度的所述非等速区间的特征量进行分析；以及
基于所述经分析的特征量推断所述机器人本体的剩余寿命。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114700988B (zh) * 2022-05-09 2023-10-24 西安交通大学 一种面向工业机器人机械传动部件健康监测的关节动作划分方法
CN115933606B (zh) * 2022-12-22 2023-11-14 芜湖特益智能科技有限公司 一种多功能洗地机控制器及仪表的检测装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10221217A (ja) * 1997-01-31 1998-08-21 Toshiba Corp 寿命診断装置および余寿命予測装置
CN103176410A (zh) * 2011-12-13 2013-06-26 发那科株式会社 机器人减速机寿命推定仿真装置
JP2015034776A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 株式会社神戸製鋼所 周波数分析方法、及びこの周波数分析方法を用いた回転機器の診断方法
CN106003147A (zh) * 2015-03-31 2016-10-12 发那科株式会社 机器人系统以及异常判断方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55134503A (en) * 1979-04-06 1980-10-20 Nec Corp Absorptive isolator for unneeded wave
JPH07311082A (ja) * 1994-05-20 1995-11-28 Omron Corp 回転機器の異常診断装置
JP2002048633A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Kubota Corp 振動測定装置
TW579424B (en) * 2001-07-09 2004-03-11 Shell Int Research Vibration analysis for predictive maintenance in machinery
JP4112594B2 (ja) * 2006-07-27 2008-07-02 ファナック株式会社 減速機異常診断方法及び減速機異常診断装置
ES2657592T3 (es) * 2011-03-03 2018-03-06 Ntn Corporation Sistema de supervisión de estado para dispositivo rodante y procedimiento de ajuste de umbral para el sistema de supervisión de estado
JP6664893B2 (ja) 2014-12-19 2020-03-13 川崎重工業株式会社 ロボット保守支援装置および方法
JP6144404B1 (ja) * 2016-12-27 2017-06-07 川崎重工業株式会社 減速機の故障診断装置及び故障診断方法並びに前記故障診断装置を備える機械装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10221217A (ja) * 1997-01-31 1998-08-21 Toshiba Corp 寿命診断装置および余寿命予測装置
CN103176410A (zh) * 2011-12-13 2013-06-26 发那科株式会社 机器人减速机寿命推定仿真装置
JP2015034776A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 株式会社神戸製鋼所 周波数分析方法、及びこの周波数分析方法を用いた回転機器の診断方法
CN106003147A (zh) * 2015-03-31 2016-10-12 发那科株式会社 机器人系统以及异常判断方法

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