DE102019000889A1

DE102019000889A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erkennen einer Abnormalität eines Robotergelenks

Info

Publication number: DE102019000889A1
Application number: DE102019000889.8A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Nakagawa; Kenichiro Abe; Yunfeng Wu; Hikaru Yamashiro; Hideo Matsui; Soichi Arita; Yukio Takeda; Masumi OHNO
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2019-08-14
Also published as: US20190247998A1; JP6846717B2; CN110154089A; DE102019000889A9; US10919143B2; JP2019136838A

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum Beurteilen des Vorhandenseins oder Fehlens eines abnormalen Spiels zwischen paarbildenden Elementen eines passiven Gelenks eines Roboters. Die Vorrichtung weist Abschnitte auf, die konfiguriert sind, um: eine Punktzahl für jeden Bewegungspfad zu berechnen, wobei die Punktzahl erhöht wird, wenn die paarbildenden Elemente eines Zielpaares miteinander kollidieren, und verringert wird, wenn die paarbildenden Elemente des anderen Paares
miteinander kollidieren; eine Roboterbewegung erzeugen, um den Roboter entlang des Bewegungspfades zu bewegen, der Punktzahl aufweist, die nicht niedriger als ein vorgegebener Schwellenwert ist; ein Antriebsdrehmoment oder einen Stromwert eines Motors zu messen, wenn der Roboter gemäß der erzeugten Roboterbewegung bewegt wird; einen Indexwert basierend auf einer Größe der Variation des gemessenen Antriebsdrehmoments oder gemessenen Stromwertes zu berechnen; und basierend auf dem Indexwert zu beurteilen, ob das abnormale Spiel in dem Zielpaar vorhanden ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen eines abnormalen Spiels eines Gelenk eines Roboters.
Beschreibung des Standes der Technik
Als Beispiel für einen Roboter mit einem Verbindungsarmmechanismus ist ein Parallelarmroboter mit einem Delta-Parallelarmmechanismus zum Positionieren eines einen Endeffektor aufweisenden beweglichen Teils in drei Dimensionen bekannt. Der Delta-Parallelarmroboter weist einen Basisteil, einen beweglichen Teil und kinematische Ketten zum Verbinden des beweglichen Teils mit dem Basisteil auf. Die kinematische Kette besteht aus einem Antriebsverbindungsarm und einem passiven (angetriebenen) Verbindungsarm. In vielen Fällen weist der Parallelarmroboter drei kinematische Ketten auf, und der bewegliche Teil kann sich durch einzelnes Steuern der Bewegung jedes Antriebsverbindungsarms mit drei Freiheitsgraden (X, Y, Z) bewegen.
Im Allgemeinen sind der passive Verbindungsarm und der Antriebsverbindungsarm über Kugelgelenke mit drei Freiheitsgraden verbunden, und der passive Verbindungsarm und der bewegliche Teil sind ebenfalls über Kugelgelenke mit drei Freiheitsgraden verbunden. Beispielsweise ist in einer bekannten Konfiguration eines Kugelgelenks, bei der eine Kugel geometrisch von einem Gehäuse getrennt ist, die Kugel durch ein elastisches Material, wie eine Feder, in Richtung Gehäuse vorgespannt (siehe z.B. JP 2002-529258 A ). Weiterhin ist ein Gelenk eines Parallelarmroboters mit einer Gelenkkugelstruktur bekannt, in der eine Kugel und ein Schlauch so verbunden sind, dass die Kugel nicht leicht vom Gehäuse zu trennen ist (siehe z.B. JP 2014-046406 A ).
Andererseits ist es eine herkömmliche Technik, eine Abnormalität der Bewegung eines Roboters in einem frühen Stadium zu erkennen und dann eine Abnahme des Arbeitsverhältnisses des Roboters zu begrenzen. Zum Beispiel gibt es ein bekanntes Beurteilungsverfahren für Abnormalitäten, das umfasst: Berechnen einer geschätzten aktuellen Position basierend auf einer Sollposition durch ein Tiefpassfilter mit einer Zeitkonstante, die einer inversen Anzahl einer Positionsschleifenverstärkung entspricht; Berechnen eines Absolutwerts einer Differenz zwischen der geschätzten aktuellen Position und einer aktuellen Ist-Position, die von einem an einem Servomotor angeschlossenen Impulsgeber erkannt wird; Berechnen eines Gesamtbeobachterrückmeldebetrags basierend auf einem Drehmomentsollwert zum Antreiben des Servomotors, einem Differenzwert der Ist-Position und einem bekannten Stördrehmoment; Berechnen eines Abnormalitätserkennungs-Schwellenwerts basierend auf dem Gesamtbeobachterrückmeldebetrag und einer geschätzten Geschwindigkeit, die durch Differenzieren der geschätzten aktuellen Position erhalten wird; und Beurteilen, dass eine Abnormalität in dem Roboter auftritt, wenn der Absolutwert größer als der Abnormalitätserkennungs-Schwellenwert ist (e.g., siehe JP 2005-186183 A ).
Weiterhin gibt es ein bekanntes Abnormalitätserkennungsverfahren, das umfasst: Messen einer Eigenfrequenz eines Roboterarms in Bezug auf ein Gelenk eines Roboterkörpers; Einstellen einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit, bei der der Roboterarm am stärksten durch Vibrationen schwingt, die von einem Antriebsmotor und einem Untersetzungsgetriebe erzeugt werden, als eine Betriebsbedingung zum Erkennen einer Abnormalität des Roboterkörpers; und Beurteilen, dass eine Abnormalität in dem Roboterkörper auftritt, wenn ein variabler Drehmomentwert, der aus einem Motordrehmomentwert berechnet wird, der durch Verwendung eines an dem Antriebsmotor oder dem Untersetzungsgetriebe vorgesehenen Temperatursensors korrigiert wird, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet (siehe z.B. JP 2006-281421 A ).
Andererseits gibt es einen bekannten Parallelarmroboter mit einem Sensor zum Erkennen einer Neigung einer Endplatte entsprechend einer Endausgabe des Roboters, wobei basierend auf einem Ausgangswert des Sensors erkannt werden kann, dass eine Verbindung oder Kopplung zwischen den Verbindungsarmen von mindestens einem verbundenen Abschnitt von durch Kugelgelenke verbundenen Verbindungsarmen gelöst ist (siehe z.B. JP 2017-056507 A ).
Weiterhin gibt es eine bekannte Erkennungsvorrichtung, bei der ein Kugelgelenk einen inneren Pfad aufweist, der sich an einer Oberfläche eines Kugelkopfes öffnet, und es kann basierend auf einem Erkennungswert des Drucks in dem inneren Pfad beurteilt werden, ob eine Verbindung des Kugelgelenks gelöst ist oder nicht, (siehe z.B. JP 2017-013160 A ).
In der Struktur, in der die Kugel und das Gehäuse geometrisch voneinander getrennt sind, kann bei Auftreten einer unerwartet schnellen Bewegung oder einer unbeabsichtigten Kollision das Gelenk aufgrund fehlender Bindungskraft zum Vorspannen der Kugel in Richtung Gehäuse in dem Gelenk des passiven Verbindungsarms demontiert werden.
Andererseits wird bei der Gelenkkugelstruktur, in der die Kugel und der Schlauch verbunden sind, erwartet, dass die Kugel und das Gehäuse aufgrund der mechanischen Verbindung auch dann nicht leicht voneinander trennbar sind, wenn die Kollision usw. stattfindet. Bei Verwendung der Gelenkkugelstruktur wird jedoch ein Spiel zwischen der Kugel und dem Gehäuse erzeugt, wodurch die Positionsgenauigkeit des beweglichen Teils des Roboters verschlechtert werden kann und/oder die Vibration des beweglichen Teils erhöht werden kann. Aufgrund der Verschlechterung der Positioniergenauigkeit und/oder der Erhöhung der Vibration kann es vorkommen, dass ein Handhabungs- oder Montagevorgang des Roboters nicht korrekt durchgeführt wird, wodurch ein ernstes Problem, wie ein Stillstand eines Produktionssystems oder eine Verringerung des Arbeitsverhältnisses des Systems, auftreten kann. Wenn das Spiel der Gelenkkugel abnormal ist, sollte daher ein Bediener unverzüglich über einen solchen abnormen Zustand informiert werden.
Ein herkömmliches Verfahren zum Beurteilen einer Abnormalität unter Verwendung eines Motordrehmoments gilt aus folgenden Gründen als ungeeignet, um die Abnormalität des Kugelgelenks des Delta-Parallelarmroboters zu erkennen: Im Normalfall wird das Kugelgelenk des Delta-Parallelarmroboters gemäß der Position des Roboters passiv betrieben; das Kugelgelenk ist an einer von einem Antriebsmotor relativ weit entfernten Position angeordnet; und es ist schwierig zu bestimmen, welches Gelenk unter den mehreren Kugelgelenken eine Abnormalität aufweist.
Außerdem ist es bei einem herkömmlichen Verfahren zum Erkennen, dass die Verbindung durch das Kugelgelenk gelöst ist, schwierig zu erkennen, dass das Spiel zwischen der Kugel und dem Gehäuse (oder der Kugelpfanne) vergrößert ist, wenn das Kugelgelenk eine Struktur aufweist, bei der die Verbindung durch das Kugelgelenk nicht leicht gelöst werden kann.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Abnormalitätserkennungsvorrichtung zum Erkennen eines abnormalen Spiels zwischen paarbildenden Elementen eines Paares, das mit einem passiven Verbindungsarm eines Roboters verbunden ist, wobei der Roboter aufweist: einen von einem Motor angetriebenen Antriebsverbindungsarm; eine Mehrzahl von durch eine Bewegung des Antriebsverbindungsarms angetriebenen passiven Verbindungsarmen; und eine Mehrzahl von Paaren, die jeweils mit der Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen verbunden ist, wobei die Abnormalitätserkennungsvorrichtung umfasst: einen Punktzahlberechnungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, eine Simulation auszuführen, in der der Roboter entlang eines jeden der vorbestimmten mehreren Bewegungspfade bewegt wird, und eine Punktzahl in Bezug auf jeden der Bewegungspfade zu berechnen, wobei die Punktzahl erhöht wird, wenn die paarbildenden Elemente eines Zielpaares miteinander kollidieren, und die Punktzahl verringert wird, wenn die paarbildenden Elemente des Paares, das nicht das Zielpaar ist, miteinander kollidieren, und wobei das Zielpaar unter der Mehrzahl von Paaren vorläufig gekennzeichnet wird, um zu beurteilen, ob das Zielpaar den abnormalen Abstand aufweist oder nicht; einen Bewegungserzeugungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, eine Roboterbewegung zum Bewegen des Roboters entlang des Bewegungspfades, der die Punktzahl aufweist, die nicht niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, unter den mehreren Bewegungspfaden zu erzeugen; einen Messabschnitt, der dazu konfiguriert ist, ein Antriebsdrehmoments oder einen Stromwertes des Motors zu messen, wenn der Roboter gemäß der erzeugten Roboterbewegung bewegt wird; einen Indexberechnungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, einen Indexwert basierend auf einer Größe der Variation eines Wertes in Bezug auf das von dem Messabschnitt gemessene Antriebsdrehmoment oder den gemessenen Stromwert zu berechnen; und einen Beurteilungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, basierend auf einer Größe des Indexwertes zu beurteilen, ob ein abnormales Spiel zwischen den paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist oder nicht.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Abnormalitätserkennungsvorrichtung zum Erkennen eines abnormalen Spiels zwischen paarbildenden Elementen eines Paares, das mit einem passiven Verbindungsarm eines Roboters verbunden ist, wobei der Roboter aufweist: einen von einem Motor angetriebenen Antriebsverbindungsarm; eine durch eine Bewegung des Antriebsverbindungsarms angetriebene Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen; und eine Mehrzahl von Paaren, die jeweils mit der Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen verbunden ist, wobei die Abnormalitätserkennungsvorrichtung umfasst: einen Simulationsausführungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, eine Simulation auszuführen, in der der Roboter entlang eines jeden der vorbestimmten mehreren Bewegungspfade bewegt wird, und einen Bewegungspfad unter den mehreren Bewegungspfaden zu bestimmen, in dem nur die paarbildenden Elemente eines Zielpaares miteinander kollidieren, wenn angenommen wird, dass ein Spiel zwischen dem paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist, wobei das Zielpaar unter der Mehrzahl von Paaren vorläufig gekennzeichnet wird, um zu beurteilen, ob das Zielpaar das abnormale Spiel aufweist oder nicht; einen Bewegungserzeugungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, eine Roboterbewegung zum Bewegen des Roboters entlang des durch den Simulationsausführungsabschnitt bestimmten Bewegungspfades zu erzeugen; einen Messabschnitt, der dazu konfiguriert ist, ein Antriebsdrehmoment oder einen Stromwert des Motors zu messen, wenn der Roboter gemäß der erzeugten Roboterbewegung bewegt wird; einen Indexberechnungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, einen Indexwert basierend auf einer Größe der Variation eines Wertes in Bezug auf das von dem Messabschnitt gemessene Antriebsdrehmoment oder den gemessenen Stromwert zu berechnen; und einen Beurteilungsabschnitt, der dazu konfiguriert ist, basierend auf einer Größe des Indexwertes zu beurteilen, ob ein abnormales Spiel zwischen den paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist oder nicht.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Abnormalitätserkennungsverfahren zum Erkennen eines abnormalen Spiels zwischen paarbildenden Elementen eines Paares, das mit einem passiven Verbindungsarm eines Roboters verbunden ist, wobei der Roboter aufweist: einen von einem Motor angetriebenen Antriebsverbindungsarm; eine durch eine Bewegung des Antriebsverbindungsarms angetriebene Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen; und eine Mehrzahl von Paaren, die jeweils mit der Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen verbunden ist, wobei das Abnormalitätserkennungsverfahren umfasst: Ausführen einer Simulation, in der der Roboter entlang eines jeden der vorbestimmten mehreren Bewegungspfade bewegt wird, und Berechnen einer Punktzahl in Bezug auf jeden der Bewegungspfade, wobei die Punktzahl erhöht wird, wenn die paarbildenden Elemente eines Zielpaares miteinander kollidieren, und die Punktzahl verringert wird, wenn die paarbildenden Elemente des Paares, das nicht das Zielpaar ist, miteinander kollidieren, und wobei das Zielpaar aus der Mehrzahl von Paaren vorläufig gekennzeichnet wird, um zu beurteilen, ob das Zielpaar das abnormale Spiel aufweist oder nicht; Erzeugen einer Roboterbewegung zum Bewegen des Roboters entlang des Bewegungspfades mit der Punktzahl, die nicht niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert unter den mehreren Bewegungspfaden ist; Messen eines Antriebsdrehmoments oder eines Stromwertes des Motors, wenn der Roboter gemäß der erzeugten Roboterbewegung bewegt wird; Berechnen eines Indexwertes basierend auf einer Größe der Variation eines Wertes in Bezug auf das von dem Messabschnitt gemessene Antriebsdrehmoment oder dem gemessenen Stromwert; und Beurteilen, basierend auf einer Größe des Indexwertes, ob ein abnormales Spiel zwischen den paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist oder nicht.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Abnormalitätserkennungsverfahren zum Erkennen eines abnormalen Spiels zwischen paarbildenden Elementen eines Paares, das mit einem passiven Verbindungsarm eines Roboters verbunden ist, wobei der Roboter aufweist: einen von einem Motor angetriebenen Antriebsverbindungsarm; eine durch eine Bewegung des Antriebsverbindungsarm angetriebene Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen; und eine Mehrzahl von Paaren, die jeweils mit der Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen verbunden ist, wobei das Abnormalitätserkennungsverfahren umfasst: Ausführen einer Simulation, in der der Roboter entlang eines jeden der vorbestimmten mehreren Bewegungspfade bewegt wird, und Bestimmen eines Bewegungspfades unter den mehreren Bewegungspfaden, in dem nur die paarbildenden Elemente eines Zielpaares miteinander kollidieren, wenn angenommen wird, dass ein Spiel zwischen den paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist, wobei das Zielpaar aus der Mehrzahl der Paare vorläufig gekennzeichnet wird, um zu beurteilen, ob das Zielpaar das abnormale Spiel aufweist oder nicht; Erzeugen einer Roboterbewegung zum Bewegen des Roboters entlang des durch die Simulation bestimmten Bewegungspfades; Messen eines Antriebsdrehmoments oder eines Stromwertes des Motors, wenn der Roboter gemäß der erzeugten Roboterbewegung bewegt wird; Berechnen eines Indexwertes basierend auf einer Größe der Variation eines Wertes in Bezug auf das gemessene Antriebsdrehmoment oder den gemessenen Stromwert; und Beurteilen, basierend auf einer Größe des Indexwertes, ob ein abnormales Spiel zwischen den paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist oder nicht.
Figurenliste
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher erkennbar gemacht, wobei:

1 eine Ansicht ist, die eine schematische Konfiguration einer Abnormalitätserkennungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zusammen mit einem Delta-Parallelarmroboter zeigt, auf den die Abnormalitätserkennungsvorrichtung angewendet werden kann;
2 eine teilweise vergrößerte Ansicht einer Struktur eines jeden Kugelgelenks des Parallelarmroboters von 1 ist;
3 eine Ansicht ist, die ein Beispiel für ein Strukturmodell des Parallelarmroboters zeigt;
4 ein Diagramm ist, das eine zeitliche Änderung eines Antriebsmoments eines Motors darstellt;
5 ein Diagramm ist, das eine zeitliche Änderung eines Differenzwertes des Antriebsdrehmoments des Motors zeigt;
6 ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel für ein Abnormalitätserkennungsverfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt;
7a bis 7c ein Modell des Kugelgelenks zeigen: 7a zeigt einen Zustand, in dem kein Spiel zwischen den paarbildenden Elementen vorhanden ist, 7b zeigt einen Zustand, in dem ein Spiel zwischen den paarbildenden Elementen vorhanden ist und die paarbildenden Elemente aufeinander gleiten, und 7c zeigt einen Zustand, in dem ein Spiel zwischen den paarbildenden Elementen vorhanden ist und die paarbildenden Elemente miteinander kollidieren oder sich voneinander wegbewegen;
8 eine Ansicht ist, die ein Beispiel für einen Parameter zeigt, der zur Berechnung einer Punktzahl in Tabellenform verwendet wird;
9a und 9b ein Beispiel für einen Anfangszustand eines Bewegungspfades des Roboters zeigen: 9a zeigt vier Pfade, die jeweils eine vorbestimmte Position als Startpunkt aufweisen, und 9b zeigt einen Zustand, in dem die Punktzahl berechnet und zu jedem Pfad addiert wird;
10 ein Diagramm ist, in dem ein Erkennungsergebnis eines abnormalen Spiels in einem bestimmten Paar gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit einem tatsächlichen Messwert verglichen wird;
11 eine Ansicht ist, die ein weiteres strukturelles Beispiel zeigt, auf das die Ausführungsform angewendet werden kann; und
12 eine Ansicht ist, die noch ein weiteres strukturelles Beispiel zeigt, auf das die Ausführungsform angewendet werden kann.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGEN
1 ist eine Ansicht, die schematische Konfigurationen einer Abnormalitätserkennungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und eines Delta- Parallelarmroboters als ein strukturelles Beispiel zeigt, auf das die Abnormalitätserkennungsvorrichtung angewendet werden kann. Der Parallelarmroboter 10 (im Folgenden auch als „Roboter“ bezeichnet) umfasst einen Basisteil 12; einen beweglichen Teil 14, der von dem Basisteil 12 entfernt (normalerweise unterhalb) positioniert angeordnet ist; zwei oder mehr (in der dargestellten Ausführungsform drei) Verbindungsarmteile 16a, 16b und 16c, die den beweglichen Teil 14 mit dem Basisteil 12 verbinden, wobei jedes Verbindungsarmteil einen Freiheitsgrad gegenüber dem Basisteil 12 umfasst; und eine Mehrzahl (normalerweise die gleiche Anzahl wie die Verbindungsarmteile, und in der dargestellten Ausführungsform drei) von Motoren 18a, 18b und 18c, die jeweils die Verbindungsarmteile 16a, 16b und 16c antreiben. An dem beweglichen Teil 14 kann ein Endeffektor (schematisch in 3 dargestellt), wie beispielsweise eine Roboterhand, angebracht sein.
Das Verbindungsarmteil 16a besteht aus einem mit dem Basisteil 12 verbundenen Antriebsverbindungsarm 20a und einem (gleitenden) Paar von (zwei) passiven Verbindungsarmen 22a, die sich parallel zueinander erstrecken und die den Antriebsverbindungsarm 20a mit dem beweglichen Teil 14 verbinden. Der Antriebsverbindungsarm 20a und die passiven Verbindungsarme 22a sind durch ein Paar von (zwei) ersten Gelenken 24a miteinander verbunden. Weiterhin sind der bewegliche Teil 14 und die passiven Verbindungsarme 22a durch ein Paar von (zwei) zweiten Gelenken (oder kugelförmigen Gelenken) 26a miteinander verbunden. In dieser Ausführungsform sind sowohl das erste als auch das zweite Gelenk als Kugelgelenke (oder kugelförmige Gelenke) ausgebildet.
2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht einer Struktur (oder einer Gelenkkugelstruktur) jedes Kugelgelenks (in diesem Fall der Kugelgelenke 24a oder 26a) des Roboters 10. Das Kugelgelenk 24a (26a) weist eine Kugel 28 (oder eine konvexe Oberfläche), ein Gehäuse 30 (oder eine konkave Oberfläche) zur Aufnahme der Kugel 28 und eine zwischen Kugel 28 und Gehäuse 30 angeordnete Laufbuchse 32 auf. Weiterhin weist der Roboter 10, wie in 1 dargestellt, auf der Antriebsverbindungsarmseite (oder dem oberen Teil) der passiven Verbindungsarme eine Rückhalteplatte 34a auf, die zwischen den Gehäusen der ersten Kugelgelenke 24a positioniert und verbunden ist, um eine Drehung von zwei parallelen passiven Verbindungsarmen 22a um jede Achse des Roboters zu begrenzen.
Andere Verbindungsarmteile 16b und 16c können die gleiche Konfiguration wie das Verbindungsarmteil 16a aufweisen. Daher sind die Bauteile der Verbindungsteile 16b und 16c, die den Bauteilen des Verbindungsarmteils 16a entsprechen, mit entsprechenden Bezugsziffern versehen, bei denen sich nur das letzte Schriftzeichen von der Bezugsziffer des Verbindungsarmteils 16a unterscheidet (z.B. werden die Bauteile der Verbindungsteile 16b und 16c, die dem passiven Verbindungsarm 22a entsprechen, mit den Bezugsziffern 22b und 22c versehen), und eine ausführliche Erläuterung derselben wird weggelassen.
Wie in 1 schematisch dargestellt, ist eine Steuerung 36, die zur Steuerung des Parallelarmroboters 10 konfiguriert ist, mit dem Roboter 10 verbunden. Weiterhin umfasst eine Abnormalitätserkennungsvorrichtung 38 zum Erkennen eines abnormalen Spiels in dem Kugelgelenk: einen Punktzahlberechnungsabschnitt 40, der dazu konfiguriert ist, eine Simulation auszuführen, in der der Roboter 10 entlang eines jeden der vorbestimmten mehreren Bewegungspfade bewegt wird, und eine Punktzahl (wie nachfolgend erläutert) in Bezug auf jeden der Bewegungspfade zu berechnen, wobei die Punktzahl erhöht wird, wenn die paarbildenden Elemente (oder Gelenkelemente) eines Zielpaares (Gleitpaares) (oder eines Zielgelenks) miteinander kollidieren, und die Punktzahl verringert wird, wenn die paarbildenden Elemente des Paares, das nicht das Zielpaar ist, miteinander kollidieren, und wobei das Zielpaar aus der Mehrzahl der (Gleit-)Paare (oder der Verbindungen) vorläufig gekennzeichnet wird, um zu beurteilen, ob das Zielpaar das abnormale Spiel aufweist oder nicht; einen Bewegungserzeugungsabschnitt 42, der dazu konfiguriert ist, um eine Roboterbewegung zum Bewegen des Roboters 10 entlang des Bewegungspfades mit der Punktzahl, die nicht niedriger als ein erster vorbestimmter Schwellenwert ist, unter der Mehrzahl von Bewegungspfaden zu erzeugen; einen Messabschnitt 44, der dazu konfiguriert ist, ein Antriebsdrehmoment oder einen Stromwert des Motors zu messen, wenn der Roboter 10 gemäß der erzeugten Roboterbewegung bewegt wird; einen Indexberechnungsabschnitt 46, der dazu konfiguriert ist, einen Indexwert (wie nachfolgend erläutert) basierend auf einer Größe der Variation eines Wertes in Bezug auf das durch den Messabschnitt 44 gemessenen Antriebsdrehmoment oder den gemessenen Stromwert zu berechnen; und einen Beurteilungsabschnitt 48, der dazu konfiguriert ist, basierend auf einer Größe des Indexwertes zu beurteilen, ob ein abnormales Spiel zwischen den paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist oder nicht.
Die Robotersteuerung 36 ist dazu konfiguriert, einen Bewegungsbefehl zum Betreiben des Roboters 10 basierend auf der durch den Bewegungserzeugungsabschnitt 42 erzeugten Roboterbewegung zu erzeugen, und jede Achse (oder deren Motor) des Roboters 10 basierend auf dem Bewegungsbefehl zu steuern. Darüber hinaus kann die Abnormalitätserkennungsvorrichtung 38 aufweisen: einen Speicherabschnitt, wie beispielsweise einen Speicher, der dazu konfiguriert ist, Daten zu speichern, die sich auf die obengenannten Bewegungspfade, die berechnete Punktzahl und den berechneten Indexwert, und den ersten und zweiten Schwellenwert usw. beziehen; und einen Anzeigeabschnitt 52, wie beispielsweise eine Anzeige, die dazu konfiguriert ist, visuell Information in Bezug auf Ergebnisse der obengenannten Simulation und Beurteilung usw. bereitzustellen.
Die Abnormalitätserkennungsvorrichtung 38 kann als arithmetische Verarbeitungseinheit, wie beispielsweise ein Personalcomputer (PC) mit einem Prozessor und einem Speicher usw., der mit der Robotersteuerung 36 verbunden ist, realisiert werden. Obwohl die Abnormalitätserkennungsvorrichtung 38 als eine von der Robotersteuerung 36 getrennte Vorrichtung in 1 dargestellt ist, kann die Vorrichtung 38 in die Steuerung 36 als ein Prozessor und ein Speicher usw. integriert werden.
Darüber hinaus kann ein Teil der Abnormalitätserkennungsfunktion einer Vorrichtung, wie etwa einem PC, bereitgestellt werden und der andere Teil kann der Robotersteuerung 36 bereitgestellt werden.
3 zeigt ein Strukturmodell des Parallelarmroboters 10 von 1. Der Parallelarmroboter 10 verfügt über einen geschlossenen Verbindungsarmmechanismus mit drei drehbaren Antriebsabschnitten (oder Motoren) und zwölf passiven Paaren (in diesem Beispiel Kugelgelenken). In diesem Beispiel werden die zwölf Kugelgelenke als S_i,_j,_k dargestellt, und dann wird ein Kugelgelenk unter den zwölf Kugelgelenken vorläufig (durch den Bediener, usw.) als Zielpaar gekennzeichnet, wobei erkannt werden sollte, ob ein abnormales Spiel (wie nachfolgend erläutert) im Zielpaar erzeugt wird oder nicht.
Mit Bezug wiederum auf 2 gleitet die Kugel 28 in jedem Gelenk aufgrund der Bewegung des Roboters 10 auf der Laufbuchse 32. Um den Reibungswiderstand zwischen Kugel 28 und Laufbuchse 32 zu reduzieren, wird die Buchse 32 in vielen Fällen aus einem reibungsarmen Material, wie Harz usw., hergestellt. Da die Laufbuchse 32 durch Wiederholung der Roboterbewegung abgerieben wird, entsteht in diesem Zusammenhang ein Spiel (oder ein Luftspalt) zwischen Kugel 28 und Laufbuchse 32 (oder Gehäuse 30). Wenn die Größe des Spiels auf einen bestimmten Wert erhöht wird, kann die Positionsgenauigkeit des Roboters 10 verschlechtert werden und/oder die Schwingungsamplitude kann aufgrund der Roboterbewegung erhöht werden. Daher wird in der Ausführungsform beurteilt, ob die die Größe des Spiels auf den bestimmten Wert erhöht wird (mit anderen Worten, ob das abnormale (übermäßig große) Spiel erzeugt wird oder nicht).
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine zeitliche Änderung eines Messwertes eines Antriebsdrehmoments des Motors zum Antreiben des Verbindungsarms zeigt. Konkret zeigt eine Kurve 54 einen Normalzustand an, in dem ein Spiel zwischen den paarbildenden Elementen (in diesem Fall der Kugel und dem Gehäuse) ignoriert werden kann, und eine Kurve 56 zeigt einen abnormalen Zustand an, in dem die Größe eines (abnormalen) Spiels nicht kleiner als ein bestimmter Wert ist.
Falls das Spiel in einem oder mehreren Kugelgelenken (kugelförmigen Paaren) vorhanden ist, wenn (ein repräsentativer Punkt, wie beispielsweise der Endeffektor) der Parallelarmroboter entlang eines vorbestimmten Bewegungspfades bewegt wird, tritt entweder eine Gleitbewegung, bei der die paarbildenden Elemente (z.B. die Kugel und das Gehäuse) aufeinander gleiten, oder eine Kollisionsbewegung, bei der die paarbildenden Elemente voneinander getrennt sind und dann miteinander kollidieren, in dem Kugelpaar mit dem Spiel auf. Im letzteren Fall (oder der Kollisionsbewegung) wird eine Aufprallkraft erzeugt, und dann wird die Aufprallkraft über den Zwischenverbindungsarm und/oder das andere Lager (z.B. das Gelenk oder Paar) auf einen Aktor (z.B. den Motor) zum Antreiben des Verbindungsarms übertragen. Der/die Erfinder dieses Falles fand/fanden heraus, dass, wie durch die Kurve 56 von 4 angezeigt, das Antriebsdrehmoment des Aktors (Motors), auf den die Aufprallkraft übertragen wird, im Vergleich zu der Verwendung des normalen Paares stark verändert wird oder schwankt, wenn das abnormale Spiel (mit der Größe nicht kleiner als der bestimmte Wert) in einem oder mehreren Paaren erzeugt wird, und dass das Vorhandensein des abnormalen Spiels durch Bewertung der Größe der Änderung des Antriebsdrehmoments beurteilt werden kann.
Konkret wird zunächst zur Quantifizierung der Änderung des Antriebsdrehmomentwertes durch die Kollision zwischen den paarbildenden Elementen ein Indexwert (nachfolgend auch als Abnormalitätspunktzahl bezeichnet) AS verwendet, der durch die folgende Gleichung (1) dargestellt werden kann. $AS (τ) \equiv {\sum_{i = 1}^{3} (\underset{_{t \in (t_{0,} t_{1})}}{RMS} (τ_{i} - τ_{i} |_{c = 0}))}^{2}$
In Gleichung (1) stellt τi das Antriebsmoment dar, das durch einen Überwachungsstrom eines i-ten Aktors berechnet wird, RMS stellt einen Effektivwert eines Wertes in einem Zeitintervall (t₀ , t₁ ) dar und „c“ stellt einen Vektor dar, der aus den Größen der Spiele aller kugelförmigen Paare besteht. Weiterhin bedeutet „c=0“, dass die Spiele aller Paare ideal sind (z.B. gleich Null) In diesem Beispiel kann als Zeitintervall (t₀ , t₁ ) eine Zeitspanne zwischen vor und nach der Beschleunigung, wie in 4 gezeigt, verwendet werden. Gleichung (1) zeigt, dass mit zunehmendem Änderungsbetrags des Antriebsdrehmomentwertes beim Kollidieren der paarbildenden Elemente miteinander die Abnormalitätspunktzahl gegenüber dem Antriebsdrehmomentwert, der gemessenen wird, wenn kein Spiel in allen Paaren vorhanden ist, zunimmt.
In diesem Zusammenhang wird bevorzugt, dass die Zeitpunkte t₀ und t₁ zum Festlegen des Zeitintervalls (t₀ , t₁ ) so eingestellt werden, dass das Zeitintervall einen Zeitpunkt (durch die Bezugsziffer 58 angezeigt) umfasst, zu dem das Antriebsdrehmoment aufgrund der ersten Kollision zwischen den paarbildenden Elementen geändert wird. So kann beispielsweise der Zeitpunkt t₀ als Zeitpunkt unmittelbar vor der ersten Kollision eingestellt werden, und der Zeitpunkt t₁ kann als Zeitpunkt nach 0,1 Sekunden ab Zeitpunkt t₀ , usw., eingestellt werden, so dass das Zeitintervall (t₀ , t₁ ) die erste beträchtliche Änderung des Antriebsdrehmoments umfasst. Das Zeitintervall kann experimentell bestimmt werden, andernfalls kann es basierend auf der Größe des Spiels und der Beschleunigung, wenn die Bewegung des Roboters eingeleitet wird, berechnet oder vorhergesagt werden.
Obwohl in Gleichung (1) das Antriebsmoment (τi) verwendet wird, kann stattdessen ein Zeitdifferenzwert des Antriebsdrehmoments verwendet werden. 5 zeigt ein Diagramm eines Beispiels für eine Beziehung zwischen der Zeit und dem Zeitdifferenzwert des Antriebsdrehmoments. Ferner zeigt das Diagramm von 5 die Differenz zwischen dem Normalzustand und dem abnormalen Zustand an. In sowohl 4 als auch 5 kann die Änderung des Antriebsdrehmoments erkannt werden, so dass der bevorzugte Indexwert für die Beurteilung des Vorhandenseins oder Fehlens des abnormalen Spiels erhalten werden kann. Im Allgemeinen ist bei Verwendung des Zeitdifferenzwertes im Vergleich zu der Verwendung des Antriebsdrehmomentwertes die Kollision zwischen den paarbildenden Elementen leicht zu erkennen.
Anstelle des Wertes in Bezug auf das Antriebsdrehmoment (in diesem Fall der Antriebsmomentwert und der Zeitdifferenzwert des Antriebsmoments), kann ein Wert in Bezug auf einen Strom des Motors verwendet werden (z.B. ein Motorstromwert oder ein Zeitdifferenzwert davon). Im Allgemeinen ist das Antriebsdrehmoment proportional zum Stromwert, und somit kann die gleiche Erklärung bezüglich 4 oder 5 auch auf den Fall angewendet werden kann, in dem der Wert in Bezug auf den Stromwert verwendet wird.
Nachfolgend wird ein Beispiel für eine Vorgehensweise in der Abnormalitätserkennungsvorrichtung (d.h. ein Abnormalitätserkennungsverfahren) gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm von 6 erläutert. Zunächst wählt oder kennzeichnet der Bediener in Schritt S1 aus den zwölf Paaren (oder den Kugelgelenken) ein (vorzugsweise ein) Paar als das Zielpaar, wobei beurteilt werden sollte, ob das abnormale Spiel in dem Zielpaar erzeugt wird oder nicht. In diesem Beispiel wird das gekennzeichnete Zielpaar als S_i',_j',_k' dargestellt.
In den nächsten Schritten S2 bis S10 wird ein Bewegungspfad des Roboters bestimmt, der zum Erkennen des abnormalen Spiels geeignet ist, und die dem bestimmten Bewegungspfad entsprechende Roboterbewegung wird erzeugt. In diesem Beispiel wird zur Beurteilung des Paares mit dem abnormalen Spiel ein Bewegungspfad (eines repräsentativen Punktes des Roboters), bei dem nur die paarbildenden Elemente des Zielpaares miteinander kollidieren, oder ein diesem naheliegender Bewegungspfad durch eine Simulation unter der Annahme berechnet oder erzeugt, dass das Spiel zwischen den paarbildenden Elementen (in diesem Fall der Kugel und dem Gehäuse) des Zielpaares vorhanden ist. Mit anderen Worten, in der erzeugten Roboterbewegung führen die paarbildenden Elemente aller oder eines Großteils der anderen Paare als das Zielpaar eine wie nachstehend erläuterte Gleitbewegung auch dann aus, wenn das Spiel in dem anderen Paar als dem Zielpaar vorhanden ist. Eine solche Roboterbewegung kann durch die folgende Verfahrensweise berechnet werden.
In Schritt S2 wählt der Punktzahlberechnungsabschnitt 40, usw., zufällig (oder willkürlich) unter einer vorbestimmten (oder im Speicherabschnitt 50, etc. gespeicherten) Mehrzahl von Bewegungspfaden den Bewegungspfad aus, zu dem, wie nachfolgend erläutert, ein Punktwert hinzugefügt wird. In diesem Beispiel wird eine Anfangsbedingung des beliebigen Bewegungspfades unter Verwendung einer Position (oder Koordinate) x, einer Geschwindigkeit ẋ und einer Beschleunigung ẍ des Endeffektors des Roboters in einem stationären Koordinatensystem usw. definiert, und die definierte Anfangsbedingung kann durch die folgende Gleichung (2) dargestellt werden. In Gleichung (2) stellt „W“ einen Arbeitsbereich des Roboters dar und „R“ stellt einen realen dreidimensionalen Raum dar. In diesem Zusammenhang hat die Beschleunigung des Roboters eine Obergrenze, und im Folgenden wird die Obergrenze durch „a_max“ dargestellt. Darüber hinaus stellt „T“ einen Anfangswert des Bewegungspfades des Roboters dar, der durch die Ausgangsbedingung verdeutlicht wird, und nachfolgend kann der Anfangswert auch lediglich als „Pfad“ bezeichnet werden. ${\dot{x}}_{0} = 0 \Rightarrow T = (x_{0}, {\ddot{x}}_{0}) \in (W, R^{3})$
In den Schritten S3 bis S6 werden die Kombinationen aus dem Vorhandensein oder Fehlen des Spiels der passiven Paare (in diesem Beispiel 2¹² Kombinationen, da es zwölf Gelenke gibt) und der Anfangsbedingung des Pfades bereitgestellt, und dann wird die anfängliche Aktion des Paares mit dem Spiels, wenn der Roboter entlang des ausgewählten Bewegungspfades bewegt wird, durch die Simulation berechnet. In diesem Fall werden als Modell des kugelförmigen Paares drei Arten von Modellen (a) bis (c) betrachtet, wie jeweils in den 7a bis 7c dargestellt. In den Zeichnungen stellt C_i,_j,_k das Spiel des Paares S_i,_i,_k in radialer Richtung dar. Außerdem wird in diesen Modellen eine Reibungskraft zwischen den paarbildenden Elementen nicht berücksichtigt.
In Schritt S3 wird das Modell (a) auf das Paar angewendet, bei dem das Spiel nicht vorgesehen ist, und das Modell (b) wird vorläufig auf das Paar angewendet, bei dem das Spiel vorgesehen ist. Auf das Modell (a) wird eine ideale Randbedingung (C_i,_j,_k = 0) angewendet, bei der kein Spiel zwischen den paarbildenden Elementen (Kugel 28 und Gehäuse 30) vorhanden ist. Andererseits wird auf das Modell (b) eine Randbedingung (C_i,_j,_k > 0) angewendet, bei der ein Spiel zwischen den paarbildenden Elementen besteht, und im Modell (b) gleiten die paarbildenden Elemente aufeinander.
Im Modell (b) sind in den Zentren der Gelenkelemente (Kugel 28 und Gehäuse 30) die kugelförmigen Paare 64 und 66 mit jeweils vernachlässigbarer Größe virtuell positioniert. Es wird angenommen, dass die kugelförmigen Paare 64 und 66 durch einen masselosen virtuellen Verbindungsarm 68 (entsprechend C_i,_j,_k ) miteinander verbunden sind. Im stationären Zustand ist der virtuelle Verbindungsarm 68 so gerichtet oder ausgerichtet, dass die kugelförmigen Paare 64 und 66 an den beiden Enden des Verbindungsarms auf einer Wirkungslinie einer paarweise wirkenden Kraft F positioniert sind. Als Ergebnis der Simulation der Wirkung des Paares, basierend auf der Ausgangsbedingung des ausgewählten Pfades, bewegt sich der Mittelpunkt der Kugel 28 (oder des Kugelpaares 64), falls eine Zugkraft auf den virtuelle Verbindungsarm im stationären Zustand ausgeübt wird (d.h, für den Fall, dass die Größe der paarweisen Wirkungskraft F größer als Null ist, wenn die Zugrichtung positiv eingesetzt wird), entlang eines virtuellen Kreises 70 relativ zur Mitte des Gehäuses 30 (oder des Kugelpaares 66). Mit anderen Worten, die Kugel 28 bewegt sich nicht vom Gehäuse 30 weg und kollidiert nicht damit, sondern gleitet auf dem Gehäuse 30. Daher sollte das Modell (b), das die Gleitbewegung darstellt, eine Bedingung erfüllen, bei der die paarweise Wirkungskraft F, wie vorstehend erläutert, größer als Null ist.
Andererseits wird auf Modell (c) eine Randbedingung (C_i,_i,_k > 0) angewendet, bei der ein Spiel zwischen den paarbildenden Elementen vorhanden ist, und in dem Modell (c) bewegen sich die paarbildenden Elemente weg voneinander und kollidieren miteinander. Eine auf das Modell (c) angewandte Bedingung ist, dass als Ergebnis der Simulation der Wirkung des Paares basierend auf der Ausgangsbedingung des ausgewählten Pfades ein inneres Produkt der paarweisen Wirkungskraft F, wenn die Kugel 28 in Bezug auf das Gehäuse 30 stationär ist, und einer Beschleunigung d̈ der Kugel 28 in Bezug auf das Gehäuse 30, kleiner als Null ist (d.h. die Vektoren der Kraft F und der Beschleunigung d̈ bilden einen stumpfen Winkel). In diesem Fall bewegt sich der Mittelpunkt der Kugel 28 (oder des Kugelpaares 64) im Gegensatz zum Modell (b) nicht entlang des virtuellen Kreises 70 relativ zur Mitte des Gehäuses 30 (oder des Kugelpaares 66). Stattdessen trennt sich im Modell (c) der Mittelpunkt der Kugel 28 von einem Punkt 72 auf dem virtuellen Kreis 70, bewegt sich in einen inneren Bereich des Kreises 70 und erreicht dann einen anderen Punkt 74 auf dem Kreis 70. Dadurch kollidiert die Kugel 28 mit dem Gehäuse 30.
Um die Wirkung des Paares zu simulieren, wenn (der Endeffektor usw.) des Roboters entlang des in Schritt S2 gewählten Bewegungspfades bewegt wird, wird als Nächstes eine Bewegungsgleichung in Bezug auf die Position und Haltung jedes Verbindungsarms unter Berücksichtigung eines Eingangsdrehmoments und einer Schwerkraft (Schritt S4) gelöst und es wird eine Bedingung, die jedes der Modelle (b) und (c) des das Spiel aufweisenden Paares erfüllen sollte, ausgegeben (Schritt S5). Als Nächstes wird in Schritt S6 beurteilt, ob die ausgegebene Bedingung in Bezug auf jedes das Spiel aufweisende Paar erfüllt ist oder nicht. Wenn es ein Paar gibt, bei dem die ausgegebene Bedingung nicht erfüllt ist, dann wird im gleichen Paar das Modell (b) durch das Modell (c) ersetzt oder umgekehrt (Schritt S7), und dann wird die Berechnung von Schritt S4 erneut ausgeführt. Wie vorstehend beschrieben, wird in Schritt S3 das Modell (b) vorläufig auf alle Paare mit dem Spiel angewendet. Dann wird gemäß der Verfahrensweise der Schritte S4 bis S7 das Modell (c) auf das Paar angewendet, in dem die Bedingung des Modells (b) nicht erfüllt ist. Daher können in dem ausgewählten Pfad konsistente Modelle auf alle Paare angewendet werden.
Als Nächstes wird in Schritt S8 eine Punktzahl (Sc-Wert) des ausgewählten Bewegungspfades berechnet, und der berechnete Wert wird im Speicherabschnitt 50 usw. gespeichert. In diesem Zusammenhang ist die Punktzahl (Sc) ein Indexwert, der, wenn das Modell (c) auf das in Schritt S1 gekennzeichnete Zielpaar (Gelenk) angewendet wird, größer ist als wenn das Modell (b) auf das Zielpaar angewendet wird, und der, wenn das Modell (c) auf die anderen Paare als das Zielpaar angewendet wird, kleiner ist als wenn das Modell (b) auf die anderen Paare als das Zielpaar angewendet wird. Zum Beispiel kann die Punktzahl (Sc) durch die Verwendung der folgenden Gleichung (3) dargestellt werden. $Sc \equiv 1+ \sum_{\begin{array}{l} i = 1,2,3 \\ j = 1,2 \\ k = 1,2 \\ c \in {(0,1)}^{12} \end{array}} u$
8 zeigt ein Beispiel für einen Wert „u“ in Gleichung (3) in Tabellenform. Der Wert „u“ wird Null, wenn das Modell (c) auf das Zielpaar angewendet wird, oder wenn das Modell (b) auf das andere Paar als das Zielpaar, für das bestimmt wird, dass es das Spiel aufweist, angewendet wird. Weiterhin wird der Wert „u“ ein negativer Wert, wenn das Modell (b) auf das Zielpaar angewendet wird, oder wenn das Modell (c) auf das andere Paar als das Zielpaar, für das bestimmt wird, dass es das Spiel aufweist, angewendet wird. In diesem Beispiel ist es wichtig, dass die Kollisionsbewegung im Zielpaar stattfindet, und somit ist ein Absolutwert des negativen Wertes „u“ im ersten Fall größer als im letzteren Fall. Der oben erläuterte Wert „u“ ist jedoch nur ein Beispiel, und daher kann der Wert „u“ im Hinblick auf die Übereinstimmung mit dem tatsächlich gemessenen Wert usw., wie nachfolgend erläutert, angemessen bestimmt oder geändert werden.
In dem durch Gleichung (3) und 8 dargestellten Beispiel ist der Maximalwert der Punktzahl eins (1). Mit anderen Worten, im Bewegungspfad mit der Punktzahl eins kollidieren nur die paarbildenden Elemente des Zielpaares miteinander, ohne davon abhängig zu sein, ob die anderen Paare jeweils das Spiel aufweisen oder nicht. Wenn der Roboter somit entlang des Bewegungspfades mit der Punktzahl von eins bewegt wird, tritt die Kollisionsbewegung nur in dem Zielpaar auf, und die Gleitbewegung tritt in den anderen Paaren als dem Zielpaar auch dann auf, wenn das andere Paar als das Zielpaar das Spiel aufweist.
Die obengenannte Punktzahl wird in Bezug auf alle Bewegungspfade berechnet, die vorläufig und zufällig ausgewählt werden (Schritt S9). Nachdem die Punktzahl für alle Bewegungspfade berechnet wurde, wird basierend auf den berechneten Punktzahlen ein optimaler Bewegungspfad bestimmt (Schritt S10). Durch Hinzufügen der Punktzahlen zu der Mehrzahl von Bewegungspfaden kann die Eignung eines jeden Bewegungspfades zum Erkennen des Spiels des Zielpaares quantitativ beurteilt oder miteinander verglichen werden.
In Schritt S10 kann der optimale Bewegungspfad durch Vergleichen der berechneten Werte mit einem vorbestimmten ersten Schwellenwert (z.B. 0,7, 0,8 oder 0,9) bestimmt werden. Durch Bestimmen mindestens eines Bewegungspfades, dessen Punktzahl nicht kleiner als der erste Schwellenwert ist, kann die Roboterbewegung, bei der die Kollision nur im Zielpaar auftritt, oder der gleichartige Bewegungspfad, erzeugt werden. Wie vorstehend erläutert, ist der Bewegungspfad mit der Punktzahl von eins ideal, und somit besteht eine einfache Möglichkeit darin, einen Bewegungspfad mit der Punktzahl von eins oder der höchsten Punktzahl auszuwählen. Abhängig davon, welches Paar als Zielpaar vorgesehen wird, kann es jedoch vorkommen, dass der Bewegungspfad mit der Punktzahl eins nicht erreicht wird. Daher ist es vorzuziehen, dass der erste Schwellenwert, wie vorstehend beschrieben, kleiner als eins eingestellt oder vorbestimmt wird. Außerdem ist die Größe der Aufprallkraft, die durch die Kollision zwischen den paarbildenden Elementen erzeugt wird, möglicherweise kein konstanter Wert, sodass abhängig von Größe des Spiels die Änderung des Antriebsdrehmoments oder des Stromwertes möglicherweise nicht erkannt werden kann. Dementsprechend kann die Mehrzahl von Bewegungspfaden, die jeweils die Punktzahl größer als der erste Schwellenwert aufweisen, als die optimalen Bewegungspfade bestimmt werden, und eine Verfahrensweise, wie nachfolgend erläutert, kann auf jeden der bestimmten Bewegungspfade angewendet werden.
Alternativ kann in Schritt S10 anstelle des Bestimmens des einen oder der mehreren Bewegungspfade, die jeweils die Punktzahl größer als der erste Schwellenwert aufweisen, ein weiteres optimales Verfahren verwendet werden, das durch die folgende Gleichung (4) veranschaulicht wird. Zunächst wird die Mehrzahl von Bewegungspfaden basierend auf einer Größenbeziehung zwischen jeder Punktzahl und einem ersten Schwellenwert S_cth in die Gruppen A und B klassifiziert. Dann wird unter den zu der Gruppe A (d.h. die Bewegungspfade, die jeweils die Punktzahl aufweisen, die nicht unter dem Schwellenwert S_cth liegt) gehörenden Bewegungspfaden ein Bewegungspfad bestimmt, der am weitesten von den zu der Gruppe B (d.h. die Bewegungspfade, die jeweils eine Punktzahl aufweisen, die unter dem Schwellenwert S_cth liegt) gehörenden Bewegungspfaden entfernt ist. In diesem Zusammenhang können die Gruppen A und B in Gleichung (4) durch Gleichung (5) definiert werden. Außerdem stellt „d(T, T)“ in Gleichung (4) einen Abstand zwischen zwei Bewegungspfaden dar, die in einem Satz (W, R³ ) aller Bewegungspfade umfasst sind, und kann durch Gleichung (6) berechnet werden. Weiterhin ist „r“ in Gleichung (6) ein Skalenfaktor, der sich auf die Beschleunigung und die Verschiebung bezieht. $T_{i,j,k} \equiv \underset{T \in A}{argmax} inf_{T \in B} d (T, T')$
$A \equiv {Sc \geq {Sc}_{th}}, B \equiv {{Sc<Sc}_{th}}$
$d (T,T') = d ((x_{0,} {\ddot{x}}_{0}), (x_{0,}^{'} {\ddot{x}}_{0}^{'})) \equiv \sqrt{{‖ x_{0}^{'} - x_{0} ‖}^{2} + {(r ‖ {\ddot{x}}_{0}^{'} - {\ddot{x}}_{0} ‖)}^{2}}$
Durch die Optimierung unter Verwendung der Gleichungen (4) bis (6) kann unter den Bewegungspfaden, die jeweils eine Punktzahl aufweisen, die nicht unter dem ersten Schwellenwert (Gruppe A) liegt, ein Bewegungspfad bestimmt werden, der am weitesten von den Bewegungspfaden entfernt ist, die jeweils eine Punktzahl aufweisen, die unter dem ersten Schwellenwert (Gruppe B) liegt. Alternativ kann unter den Bewegungspfaden der Gruppe A ein Bewegungspfad bestimmt werden, der von den Bewegungspfaden der Gruppe B getrennt ist. Diese Optimierung ist wirksam, um zu vermeiden, dass das Muster der kugelförmigen Paare, in denen die Kollision auftritt, aufgrund einer leichten Änderung des Bewegungspfades verändert wird (mit anderen Worten, die Punktzahl beträchtlich verändert wird). Daher ist diese Optimierung robuster als das Verfahren des einfachen Bestimmens des Bewegungspfades mit der höchsten Punktzahl oder der Punktzahl, die nicht niedriger als der erste Schwellenwert ist.
Die 9a und 9b zeigen ein Beispiel, in dem der optimale Bewegungspfad zur Beurteilung des Spiels des Zielpaares unter Verwendung des obigen Optimierungsverfahrens bestimmt wird. In dem Parallelarmroboter, wie in 1 dargestellt, wurde in Bezug auf die zufällig ausgewählten Bewegungspfade, die von einer Position x₀ ausgehen, bei amax = 30 m/s², Sc_th = 0,7, r = 0,003 s² geprüft, ob es einen Bewegungspfad gibt, in dem die Kollision nur in dem vorgegebenen kugelförmigen Paar oder einem dazu gleichartigen Bewegungspfad auftritt. 9a zeigt in diesem Zusammenhang vier Bewegungspfade T1 bis T4, bei denen der repräsentative Punkt des Roboters an der Position x₀ stationär ist (d.h. die Geschwindigkeit des repräsentativen Punktes ist Null) und sich dann mit der Beschleunigung ẍ₀ zu bewegen beginnt.
Wenn die Punktzahl eines jeden Bewegungspfades, wie in 9b dargestellt, berechnet wird, gehören die Pfade T₂ und T₄ zu der Gruppe A, wie oben erläutert, und die Pfade T₁ und T₃ gehören zur Gruppe B, wie oben erläutert. Bei dem Verfahren des einfachen Auswählens des Bewegungspfades mit der höchsten Punktzahl wird der Pfad T₂ als optimaler Bewegungspfad bestimmt. Andererseits wird bei dem vorstehend erläuterten Optimierungsverfahren unter dem Bewegungspfaden in Gruppe A der Pfad T₄ oder der Pfad, der am weitesten von den Bewegungspfaden in Gruppe B entfernt ist, als der optimale Bewegungspfad bestimmt.
In den 9a und 9b sind vier an dem vorgegebenen einen Punkt (x₀ ) beginnende Bewegungspfade dargestellt. Jedoch kann weiterhin ein anderer an dem Punkt x₀ beginnender Bewegungspfad ausgewählt werden, und/oder es kann eine Mehrzahl von Bewegungspfaden, die an einer anderen Position als Punkt x₀ beginnen, ausgewählt werden. So können beispielsweise Hunderttausende oder Millionen von Bewegungspfaden zufällig ausgewählt werden, und dann kann die Punktzahl für jeden der ausgewählten Bewegungspfade berechnet oder zu diesen addiert werden.
Die Schritte S8 und S9 in 6 können abhängig von dem Ergebnis der Verfahrensweisen (oder der Simulation) der Schritte S4 bis S7 entfallen. Beispielsweise kann, wenn in einem bestimmten Bewegungspfad die Kollision nur in dem Zielpaar auftritt (d.h. das Modell (c) angewendet wird) und die Gleitbewegung in allen Paaren außer dem Zielpaar auftritt (d.h. das Modell (b) angewendet wird), als Ergebnis der Simulation (oder der Verfahrensweise der Schritte S4 bis S7) der Bewegungspfad als der optimale Bewegungspfad ohne Berechnung der Punktzahlen bestimmt werden. In diesem Fall fungiert der Punktzahlberechnungsabschnitt 40 als der simulationsausführende Abschnitt.
Mit Bezug wiederum auf 6 erzeugt die Steuerung 36 eine Roboterbewegung (oder einen Bewegungsbefehl) zum Bewegen des Roboters entlang des in Schritt S10 bestimmten optimalen Bewegungspfades und bewegt den Roboter tatsächlich basierend auf der Roboterbewegung (Schritt S11), und es wird das Antriebsdrehmoment oder der Stromwert des Motors beim Bewegen des Roboters gemessen (Schritt S12). Als Messabschnitt 44 zur Messung des Antriebsdrehmoments oder des Stromwertes des Motors kann eine herkömmliche Vorrichtung, wie ein Drehmomentsensor oder ein Amperemeter verwendet werden, und daher wird eine ausführliche Erläuterung dazu weggelassen.
Als Nächstes wird der basierend auf dem gemessenen Antriebsdrehmoment oder dem aktuellen Wert berechnete Indexwert (oder die Abnormalitätspunktzahl) mit einem vorbestimmten zweiten Schwellenwert verglichen, wie nachfolgend erläutert (Schritt S13), und wenn der Indexwert den zweiten Schwellenwert überschreitet, wird beurteilt, dass das Zielpaar ein abnormales (oder eine bestimmte Größe oder mehr) Spiel umfasst (Schritte S14 und S15).
Das in 6 dargestellte Verfahren kann ordnungsgemäß ausgeführt werden, wenn die Abnormalitätserkennungsvorrichtung 38 eine Einheit mit der Robotersteuerung 36 ist oder wenn die Vorrichtung 38 eine separate Einheit, wie ein Personalcomputer (PC), ist. Wenn beispielsweise eine arithmetische Verarbeitungseinheit, wie ein PC, mit der Robotersteuerung 36 verbunden ist, können die obengenannten Schritte S1 bis S10 von der arithmetischen Verarbeitungseinheit ausgeführt werden und die Schritte S11 bis S15 können von der Robotersteuerung 36 ausgeführt werden. In einem solchen Fall können die arithmetische Verarbeitungseinheit und eine Komponente der Robotersteuerung 36 (ein Prozessor und ein Speicher usw.) zur Ausführung der Schritte S11 bis S15 in der Abnormalitätserkennungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst sein.
10 zeigt ein Ergebnis eines Experiments, bei dem ein Spiel tatsächlich zu einem Gelenk eines tatsächlichen Delta-Parallelarmroboter, wie in 1 veranschaulicht, hinzugefügt wird, um zu überprüfen, ob das Vorhandensein oder Fehlen des Spiels anhand des bestimmten Bewegungspfades angemessen beurteilt werden kann. In diesem Experiment wurde, wie durch weiße Balkendarstellungen angedeutet, jedem der vier Gelenke (S₂ ,₂,₁, S₂ ,₂,₂, S₃ ,₂,₁ und S₃ ,₂,₂) ein übermäßig großes Spiel (z.B. 0,8 mm bis 1,5 mm) gegeben, und die anderen acht Gelenke wurden als ideale Gelenke, die jeweils kein Spiel oder ein vernachlässigbares Spiel aufweisen, festgelegt. In diesem Beispiel wurde der optimale Bewegungspfad in Bezug auf jedes der zwölf Gelenke bestimmt, wenn das entsprechende Gelenk als Zielgelenk festgelegt wurde, der Roboter wurde tatsächlich entlang des bestimmten Bewegungspfades bewegt, und der obengenannte Indexwert (oder die Abnormalitätspunktzahl) wurde basierend auf dem gemessenen Stromwert des Motors berechnet. Außerdem wurde als Stromwert des Motors (oder des Aktors), der zur Berechnung der Abnormalitätspunktzahl verwendet wird, ein (überwachter) Wert eines in der Robotersteuerung angeordneten Stromsensors verwendet.
Die schwarzen Balkendarstellungen in 10 zeigen die berechneten Abnormalitätspunktzahlen (dimensionslose Werte) an. Wenn, wie in 10 dargestellt, der zweite Schwellenwert, der mit der Abnormalitätspunktzahl zu vergleichen ist, auf 1×10⁴ eingestellt wird, kann die der tatsächlichen Bedingung entsprechende Beurteilung in Bezug auf drei der vier Gelenke, die tatsächlich das übermäßig große Spiel aufweisen, durchgeführt werden. Durch die geeignete Einstellung des zweiten Schwellenwerts kann somit relativ genau beurteilt werden, ob das Zielpaar das abnormale Spiel aufweist oder nicht.
Wie in Schritt S10 erläutert, kann bei der Beurteilung des Vorhandenseins oder Fehlens des abnormalen Spiels im Zielpaar ein oder mehrere Bewegungspfade als der optimale Bewegungspfad bestimmt werden, entlang dem der Roboter tatsächlich bewegt wird. Wenn die mehreren Bewegungspfade als die optimalen Bewegungspfade bestimmt werden, kann das Ergebnis der Beurteilung (d.h. die Größenbeziehung zwischen dem Indexwert und dem zweiten Schwellenwert) in jedem Bewegungspfad unterschiedlich sein. In einem solchen Fall wird aus Sicherheitsgründen bevorzugt beurteilt, dass das abnormale Spiel in dem Zielpaar erzeugt wird, wenn das Berechnungsergebnis für mindestens einen optimalen Bewegungspfad anzeigt, dass der Indexwert den zweiten Schwellenwert überschreitet. In dieser Ausführungsform wird als Beispiel für das Beurteilen des Vorhandenseins oder Fehlens des abnormalen Spiels zwischen den paarbildenden Elementen basierend auf der Größe des Indexwertes die Größenbeziehung zwischen dem Indexwert und dem zweiten Schwellenwert erläutert, während das andere Verfahren verwendet werden kann. So kann beispielsweise in einem bestimmten Paar der zuletzt berechnete Indexwert und der frühere Indexwert verglichen werden, und wenn die Differenz zwischen den verglichenen Indexwerten einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, kann beurteilt werden, dass das abnormale Spiel im gleichen Paar erzeugt wird. Als der frühere Indexwert kann ein Indexwert unmittelbar vor dem zuletzt berechneten Indexwert verwendet werden, oder es kann ein Mittelwert der Mehrzahl von berechneten Indexwerten in der Vergangenheit verwendet werden.
In der oben erläuterten Ausführungsform wird der Bewegungspfad, bei dem die Kollisionsbewegung nur in dem Zielpaar auftritt, oder der diesem ähnliche Bewegungspfad aus der großen Anzahl von Bewegungspfaden durch die Simulation automatisch bestimmt, und der Roboter kann tatsächlich entlang des Bewegungspfades bewegt werden. Wenn die Änderung des Antriebsdrehmoments oder des Stromwertes, wie in 4 oder 5 dargestellt, auftritt, kann dann beurteilt werden, dass das Zielpaar das abnormale Spiel aufweist. Weiterhin kann durch Wiederholung der gleichen Verfahrensweise nach dem Wechseln des Zielpaares das Vorhandensein oder Fehlen des abnormalen Spiels in Bezug auf alle in dem Roboter umfassten Gelenke beurteilt werden. Dadurch kann das zu reparierende oder auszutauschende Gelenk effektiv identifiziert werden.
Obwohl in der Ausführungsform der Parallelarmroboter als ein Roboter erklärt wird, auf den die Abnormalitätserkennungsvorrichtung und das Abnormalitätserkennungsverfahren der vorliegenden Offenbarung angewendet werden können, ist die Aufgabe, auf die die Vorrichtung und das Verfahren angewendet werden können, als solches nicht eingeschränkt. Als weiteres bevorzugtes Beispiel, auf das die Abnormalitätserkennungsvorrichtung und das Abnormalitätserkennungsverfahren der vorliegenden Offenbarung angewendet werden können, weist ein Roboter zumindest teilweise einen geschlossenen Verbindungsarmmechanismus auf, wie schematisch in 11 oder 12 dargestellt.
11 zeigt einen Roboter 80 mit einem Antriebsgelenkabschnitt 76 mit zwei Antriebsgelenken und einem planaren Verbindungsarmmechanismus mit drei passiven Gelenken 78, wobei eine Last auf ein vorderes Ende des Roboters aufgebracht werden kann. Andererseits zeigt 12 einen Roboter 86, der dazu konfiguriert ist, als Positionierungsvorrichtung usw. verwendet zu werden, und der einen fünfgelenkigen Verbindungsarmmechanismus mit zwei Antriebsgelenken 82 und fünf passiven Gelenken 84 aufweist. Diese Roboter umfassen, ähnlich wie der in 1 dargestellte Parallelarmroboter, den von dem Motor angetriebenen Antriebsverbindungsarm, die Mehrzahl von durch die Bewegung des Antriebsverbindungsarms angetriebenen passiven Verbindungsarmen und die Mehrzahl von Gleitpaaren, die jeweils mit den passiven Verbindungsarmen verbunden sind. Daher kann auch in dem Roboter von 11 oder 12 das Gelenk (oder das passive Paar) mit dem abnormalen Spiel erkannt oder identifiziert werden.
Obwohl in der Ausführungsform das kugelförmige Gelenk (oder das Kugelgelenk) als ein Gleitpaar (oder ein Gelenk) erklärt wird, auf das die Abnormalitätserkennungsvorrichtung und das Abnormalitätserkennungsverfahren der vorliegenden Offenbarung angewendet werden können, ist die Aufgabe, auf die die Vorrichtung und das Verfahren angewendet werden können, als solches nicht eingeschränkt. So können beispielsweise die Abnormalitätserkennungsvorrichtung und das Abnormalitätserkennungsverfahren der vorliegenden Offenbarung auf eine Scharnierstruktur (oder ein Drehgelenk) mit einem Freiheitsgrad angewendet werden. In einem solchen Fall umfasst das Drehgelenk (oder die Scharnierstruktur) als die paarbildenden Elemente ein gewöhnliches Säulenelement (oder einen konvexen Abschnitt) und ein gewöhnliches zylindrisches Element (oder einen konkaven Abschnitt), das so ausgestaltet ist, dass es mit dem Säulenelement zusammenpasst. Auch bei einer solchen Scharnierstruktur kann ein abnormales Spiel zwischen dem Säulenelement und dem zylindrischen Element in radialer Richtung desselben auftreten, das durch zeitliche Abnutzung (z.B. Reibungsverschleiß von mindestens einem von dem Säulenelement, dem zylindrischen Element und einer Laufbuchse zwischen den Elementen) usw. der Scharnierstruktur verursacht wird. Daher können die Abnormalitätserkennungsvorrichtung und das Abnormalitätserkennungsverfahren der vorliegenden Offenbarung auch auf die Scharnierstruktur usw. angewendet werden.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Vorhandensein oder Fehlen des abnormalen Spiels in dem Paar (Gelenk) des Roboters einfach und korrekt geschätzt werden, und das Paar mit dem abnormalen Spiel kann einfach und korrekt identifiziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2002529258 A [0003]
JP 2014046406 A [0003]
JP 2005186183 A [0004]
JP 2006281421 A [0005]
JP 2017056507 A [0006]
JP 2017013160 A [0007]

Claims

Abnormalitätserkennungsvorrichtung (38) zum Erkennen eines abnormalen Spiels zwischen paarbildenden Elementen (28, 30) eines Paares, das mit einem passiven Verbindungsarm eines Roboters (10) verbunden ist, wobei der Roboter aufweist: einen von einem Motor (18a - 18c) angetriebene Antriebsverbindungsarm (20a - 20c); eine durch eine Bewegung des Antriebsverbindungsarms angetriebene Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen (22a - 22c); und eine Mehrzahl von Paaren (24a bis 24c, 26a bis 26c), die jeweils mit der Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen verbunden ist, wobei die Abnormalitätserkennungsvorrichtung umfasst: einen Punktzahlberechnungsabschnitt (40), der dazu konfiguriert ist, eine Simulation auszuführen, in der der Roboter entlang eines jeden der vorbestimmten mehreren Bewegungspfade bewegt wird, und eine Punktzahl (Sc) in Bezug auf jeden der Bewegungspfade zu berechnen, wobei die Punktzahl erhöht wird, wenn die paarbildenden Elemente eines Zielpaares miteinander kollidieren, und die Punktzahl verringert wird, wenn die paarbildenden Elemente des Paares, das nicht das Zielpaar ist, miteinander kollidieren, und wobei das Zielpaar unter der Mehrzahl von Paaren vorläufig gekennzeichnet wird, um zu beurteilen, ob das Zielpaar den abnormalen Abstand aufweist oder nicht; einen Bewegungserzeugungsabschnitt (42), der dazu konfiguriert ist, eine Roboterbewegung zum Bewegen des Roboters entlang des Bewegungspfades, der die Punktzahl aufweist, die nicht niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert ist, unter der Mehrzahl von Bewegungspfaden zu erzeugen; einen Messabschnitt (44), der dazu konfiguriert ist, ein Antriebsdrehmoments oder einen Stromwerts des Motors zu messen, wenn der Roboter gemäß der erzeugten Roboterbewegung bewegt wird; einen Indexberechnungsabschnitt (46), der dazu konfiguriert ist, einen Indexwert basierend auf einer Größe der Variation eines Wertes in Bezug auf das von dem Messabschnitt gemessene Antriebsdrehmoment oder den gemessenen Stromwert zu berechnen; und einen Beurteilungsabschnitt (48), der dazu konfiguriert ist, basierend auf einer Größe des Indexwertes zu beurteilen, ob das abnormale Spiel zwischen den paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist oder nicht.
Abnormalitätserkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungserzeugungsabschnitt dazu konfiguriert ist, die Mehrzahl von Bewegungspfaden in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe basierend auf Größenbeziehungen zwischen dem Schwellenwert und jeweiligen Punktzahlen zu klassifizieren, und die Roboterbewegung entsprechend dem spezifischen Bewegungspfad aus der ersten Gruppe mit den Bewegungspfaden, die jeweils die nicht unter dem Schwellenwert liegende Punktzahl aufweisen, zu erzeugen, wobei der spezifische Bewegungspfad am weitesten von dem Bewegungspfad der zweiten Gruppe mit den Bewegungspfaden, die jeweils die unter dem Schwellenwert liegende Punktzahl aufweisen, entfernt ist, oder von dem Bewegungspfad der zweiten Gruppe durch einen Abstand getrennt ist, der nicht kleiner als ein vorbestimmter Abstand ist.
Abnormalitätserkennungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungserzeugungsabschnitt dazu konfiguriert ist, die Roboterbewegung entsprechend dem Bewegungspfad mit der höchsten Punktzahl zu erzeugen.
Abnormalitätserkennungsvorrichtung (38) zum Erkennen eines abnormalen Spiels zwischen paarbildenden Elementen (28, 30) eines Paares, das mit einem passiven Verbindungsarm eines Roboters (10) verbunden ist, wobei der Roboter aufweist: einen von einem Motor (18a - 18c) angetriebenen Antriebsverbindungsarm (20a - 20c); eine durch eine Bewegung des Antriebsverbindungsarms angetriebene Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen (22a - 22c); und eine Mehrzahl von Paaren, die jeweils mit der Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen verbunden ist, wobei die Abnormalitätserkennungsvorrichtung umfasst: einen Simulationsausführungsabschnitt (40), der dazu konfiguriert ist, eine Simulation auszuführen, in der der Roboter entlang eines jeden der vorbestimmten mehreren Bewegungspfade bewegt wird, und einen Bewegungspfad unter den mehreren Bewegungspfaden zu bestimmen, in dem nur die paarbildenden Elemente eines Zielpaares miteinander kollidieren, wenn angenommen wird, dass ein Spiel zwischen dem paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist, wobei das Zielpaar unter der Mehrzahl von Paaren vorläufig gekennzeichnet wird, um zu beurteilen, ob das Zielpaar das abnormale Spiel aufweist oder nicht; einen Bewegungserzeugungsabschnitt (42), der dazu konfiguriert ist, eine Roboterbewegung zum Bewegen des Roboters entlang des durch den Simulationsausführungsabschnitt bestimmten Bewegungspfades zu erzeugen; einen Messabschnitt (44), der dazu konfiguriert ist, ein Antriebsdrehmoment oder einen Stromwert des Motors zu messen, wenn der Roboter gemäß der erzeugten Roboterbewegung bewegt wird; einen Indexberechnungsabschnitt (46), der dazu konfiguriert ist, einen Indexwert basierend auf einer Größe der Variation eines Wertes in Bezug auf das von dem Messabschnitt gemessene Antriebsdrehmoment oder den gemessenen Stromwert zu berechnen; und einen Beurteilungsabschnitt (48), der dazu konfiguriert ist, basierend auf einer Größe des Indexwertes zu beurteilen, ob ein abnormales Spiel zwischen den paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist oder nicht.
Abnormalitätserkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Indexberechnungsabschnitt dazu konfiguriert ist, den Indexwert basierend auf einer Größe der Variation eines Zeitdifferenzwertes des Antriebsdrehmoments oder einer Größe der Variation eines Zeitdifferenzwertes des Stromwertes zu berechnen.
Abnormalitätserkennungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsverbindungsarm und die passiven Verbindungsarme mindestens einen geschlossenen Verbindungsarm bilden.
Abnormalitätserkennungsverfahren zum Erkennen eines abnormalen Spiels zwischen paarbildenden Elementen (28, 30) eines Paares, das mit einem passiven Verbindungsarm eines Roboters (10) verbunden ist, wobei der Roboter aufweist: einen von einem Motor (18a - 18c) angetriebenen Antriebsverbindungsarm (20a - 20c); eine durch eine Bewegung des Antriebsverbindungsarms angetriebene Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen (22a - 22c); und eine Mehrzahl von Paaren (24a - 24c, 26a - 26c), die jeweils mit der Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen verbunden ist, wobei das Abnormalitätserkennungsverfahren umfasst: Ausführen einer Simulation, in der der Roboter entlang eines jeden der vorbestimmten mehreren Bewegungspfade bewegt wird, und Berechnen einer Punktzahl (Sc) in Bezug auf jeden der Bewegungspfade, wobei die Punktzahl erhöht wird, wenn die paarbildenden Elemente eines Zielpaares miteinander kollidieren, und die Punktzahl verringert wird, wenn die paarbildenden Elemente des Paares, das nicht das Zielpaar ist, miteinander kollidieren, und wobei das Zielpaar aus der Mehrzahl von Paaren vorläufig gekennzeichnet wird, um zu beurteilen, ob das Zielpaar das abnormale Spiel aufweist oder nicht; Erzeugen einer Roboterbewegung zum Bewegen des Roboters entlang des Bewegungspfades mit der Punktzahl, die nicht niedriger als ein vorbestimmter Schwellenwert unter den mehreren Bewegungspfaden ist; Messen eines Antriebsdrehmoments oder eines Stromwertes des Motors, wenn der Roboter gemäß der erzeugten Roboterbewegung bewegt wird; Berechnen eines Indexwertes basierend auf einer Größe der Variation eines Wertes in Bezug auf das von dem Messabschnitt gemessene Antriebsdrehmoment oder dem gemessenen Stromwert; und Beurteilen, basierend auf einer Größe des Indexwertes, ob ein abnormales Spiel zwischen den paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist oder nicht.
Abnormalitätserkennungsverfahren zum Erkennen eines abnormalen Spiels zwischen paarbildenden Elementen (28, 30) eines Paares, das mit einem passiven Verbindungsarm eines Roboters (10) verbunden ist, wobei der Roboter aufweist: einen von einem Motor (18a - 18c) angetriebenen Antriebsverbindungsarm (20a - 20c); eine durch eine Bewegung des Antriebsverbindungsarms angetriebene Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen (22a - 22c); und eine Mehrzahl von Paaren (24a - 24c, 26a - 26c), die jeweils mit der Mehrzahl von passiven Verbindungsarmen verbunden ist, wobei das Abnormalitätserkennungsverfahren umfasst: Ausführen einer Simulation, in der der Roboter entlang eines jeden der vorbestimmten mehreren Bewegungspfade bewegt wird, und Bestimmen eines Bewegungspfades unter den mehreren Bewegungspfaden, in dem nur die paarbildenden Elemente eines Zielpaares miteinander kollidieren, wenn angenommen wird, dass ein Spiel zwischen den paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist, wobei das Zielpaar aus der Mehrzahl der Paare vorläufig gekennzeichnet wird, um zu beurteilen, ob das Zielpaar das abnormale Spiel aufweist oder nicht; Erzeugen einer Roboterbewegung zum Bewegen des Roboters entlang des durch die Simulation bestimmten Bewegungspfades; Messen eines Antriebsdrehmoments oder eines Stromwertes des Motors, wenn der Roboter gemäß der erzeugten Roboterbewegung bewegt wird; Berechnen eines Indexwertes basierend auf einer Größe der Variation eines Wertes in Bezug auf das gemessene Antriebsdrehmoment oder den gemessenen Stromwert; und Beurteilen, basierend auf einer Größe des Indexwertes, ob ein abnormales Spiel zwischen den paarbildenden Elementen des Zielpaares vorhanden ist oder nicht.