JP2013000833A - ロボットの故障検出方法、ロボット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロボット1の故障検出方法は、関節J1〜J6と、これら関節に連結されるアーム13〜18と、関節J1〜J6それぞれの回転角度を検出するエンコーダー40と、アームのいずれかに取り付けられたジャイロセンサー30と、を有するロボットの故障検出方法であって、エンコーダー40またはジャイロセンサー30の異常を判定する閾値を決定する工程と、エンコーダー40によって関節角度を取得する工程と、関節角度を近似微分して関節角速度を算出する工程と、関節角速度をジャイロセンサー位置の座標系角速度に変換する工程と、ジャイロセンサーによって角速度を取得する工程と、ジャイロセンサーにより取得した角速度と座標系角速度との角速度差、または角速度比を演算する工程と、角速度差、または角速度比と、閾値とを比較する工程と、を含む。
【選択図】図5
Description
さらに、作業者が直交指令と出力合成値とを比較して故障の有無を判定し、ロボットを停止させることから、リアルタイムでの故障検出は困難である。
なお、慣性センサーによって取得した角速度と座標系角速度との角速度比(割合)と、閾値(割合)とを、比較する方法であっても、角速度差を比較する方法と同様な効果が得られる。
なお、本適用例には、慣性センサーによって取得した角速度と、撮像手段から取得した座標系角速度との比(割合と)閾値とを比較する方法も含まれる。
なお、慣性センサーによって取得した角速度と座標系角速度との角速度比(割合)と、閾値(割合)とを、比較する方法であっても、角速度差を比較する方法と同様な効果が得られる。
なお、本適用例には、慣性センサーによって取得した角速度と、撮像手段から取得した座標系角速度との比(割合と)閾値とを比較する方法も含まれる。
(実施形態1)
図2は、制御装置の主要構成を示す構成説明図である。制御装置20は、エンコーダー40(ここでは、基部12の基準座標軸からジャイロセンサー取り付け位置までのエンコーダーの総称)から取得した関節角度を関節角速度に変換する近似微分演算部21と、得られた関節角速度をジャイロセンサー30の取り付け位置の座標系角速度に変換する座標変換部22と、この座標系角速度とジャイロセンサー30から取得した角速度(ジャイロ角速度と表す)とを比較し、角速度差を算出する比較部23と、を有する。さらに、動作指令の角速度成分に基づき閾値を決定する閾値決定部25と、閾値と上記角速度差とを比較して故障の有無を判定する故障判定部24と、が備えられている。
図3は、動作指令の角速度成分と、エンコーダーから算出した角速度と、ジャイロセンサーの角速度の出力信号と、を比較したグラフ、図4は、図3の一部を拡大したグラフである。ともに、横軸に時間[sec]、縦軸に角速度[deg/s]を表している。なお、図3、図4ともにジャイロセンサー30およびエンコーダー40は正常な状態の場合を示している。
そこで、動作指令の角速度成分に基づき閾値を決定し、閾値とエンコーダー角速度とジャイロ角速度との角速度差を比較して、これら角速度差が閾値よりも大きい場合には故障したと判定する。よって、より適切なロボット10の故障検出が可能になることが分かる。
(ロボットの故障検出方法)
続いて、上記考え方に基づくロボット10の故障検出方法について説明する。
図5は、本実施形態に係るロボットの故障検出方法の主たる工程を示すフローチャートである。なお、図2も参照して説明する。まず、ロボット10の動作を開始し、動作の指令角速度から閾値を決定する(S1)。次に、エンコーダー40より関節角度を取得し(S2)、近似微分演算部21で関節角度を近似微分して関節角速度を算出し(S3)、次に、得られた関節角速度を、座標変換部22でジャイロセンサー30の取り付け位置の座標系角速度に変換する(S4)。
まず、ジャイロセンサー30の取り付け位置における姿勢情報と、エンコーダー角速度(関節角度)を用いて、関節角度・ジャイロセンサーの取り付け位置姿勢間ヤコビ行列を算出する。
図6は、動作指令の角速度成分と、エンコーダー角速度と、ジャイロ角速度を比較したグラフである。横軸に時間[sec]、縦軸に角速度[deg/s]を表している。図6において、指令の角速度成分とエンコーダー情報から算出した角速度(座標系角速度)と動作指令の角速度成分に対して遅延はあるものの、ほぼ同じである。また、ジャイロ角速度は、0.23「sec」の位置で急激に0[deg/s]になっている。つまり、ジャイロセンサーの検出値に異常があったことが推定できる。
(実施形態2)
動作指令の角速度成分は、図8(a)に表すように、0.1[sec]間、450[deg/s]の角速度まで加速し、それから0.08[sec]の一定速度域の後、やはり0.1[sec]間で450[deg/s]の角速度を減速して、速度を0に戻した例である。
次に、動作指令の加減速が小さい場合について説明する。
動作指令の角速度成分は、図9(a)に表すように、0.15[sec]間で450[deg/s]の角速度まで加速し、それから0.03[sec]の一定速度域の後、やはり0.15[sec]で450[deg/s]の角速度まで減速して、速度を0に戻した例である。
(実施形態3)
(実施形態4)
まず、画像取得位置姿勢情報と、カメラ50から取得した関節角度を用いて、関節角度・画像取得位置姿勢間ヤコビ行列を算出する。
なお、本実施形態では、ジャイロセンサー30によって取得した角速度と、カメラ50から取得した座標系角速度との比(割合と)閾値(割合)とを比較する方法でもよい。
(実施形態5)
まず、動作指令の角度成分から算出した座標系角速度に基づき閾値を決定する。閾値は、図1に示す基部12の基準座標軸からジャイロセンサー30の取り付け位置までの各アームの動作指令の関節角度を近似微分して動作指令の関節角速度を演算し、この動作指令の関節角速度をジャイロセンサー30の取り付け位置の座標系角速度に変換し、動作指令の座標系角速度に基づき閾値を決定する。
まず、ジャイロセンサー30の取り付け位置における姿勢情報と、動作指令の関節角度を用いて、関節角度・ジャイロセンサーの取り付け位置姿勢間ヤコビ行列を算出する。
Claims (7)
- 関節と、前記関節に連結されるアームと、前記関節の回転角度を検出する角度センサーと、前記アームに取り付けられた慣性センサーと、を有するロボットの故障検出方法であって、
前記角度センサーまたは前記慣性センサーの異常を判定する閾値を決定する工程と、
前記角度センサーによって関節角度を取得する工程と、
前記関節角度を近似微分して関節角速度を算出する工程と、
前記関節角速度を前記慣性センサーの取り付け位置における座標系角速度に変換する工程と、
前記慣性センサーによって角速度を取得する工程と、
前記慣性センサーにより取得した角速度と前記座標系角速度との角速度差、または角速度比を演算する工程と、
前記角速度差、または角速度比と、前記閾値とを比較する工程と、
を含むことを特徴とするロボットの故障検出方法。 - 動作指令角速度または動作指令角加速度の大きさによって、前記閾値を切り替える、
ことを特徴とする請求項1に記載のロボットの故障検出方法。 - 前記アームに発生する振動の大きさと前記閾値との対照表を備え、
前記対照表を参照し、前記アームの振動の値に対応させて予め設定された前記閾値を選択して、前記閾値を切り替える、
ことを特徴とする請求項2に記載のロボットの故障検出方法。 - 関節と、前記関節に連結されるアームと、前記アームに取り付けられた慣性センサー及び撮像手段と、を有するロボットの故障検出方法であって、
前記慣性センサーによって角速度を取得する工程と
前記アームに取り付けられた撮像手段が取得した画像の移動前と移動後の差分情報を用いて算出した画像取得位置の角速度を、前記慣性センサーの取り付け位置の角速度に座標変換して座標系角速度を算出する工程と、
前記角速度と、前記座標系角速度とを比較する工程と
を含むこと特徴とするロボットの故障検出方法。 - 関節に連結されるアームと、前記関節の回転角度を検出する角度センサーと、前記アームに取り付けられた慣性センサーと、を有するロボットの故障検出方法であって、
前記慣性センサーによって角速度を取得する工程と、
動作指令の角度成分を近似微分して関節角速度を算出する工程と、
前記関節角速度を前記慣性センサーの取り付け位置における座標系角速度に変換する工程と、
前記座標系角速度に基づき前記慣性センサーの異常を判定する閾値を決定する工程と、
前記慣性センサーによって取得した角速度と、前記閾値とを比較する工程と、
を含むことを特徴とするロボットの故障検出方法。 - 関節と、前記関節に連結されるアームと、
前記関節の関節角度を検出する角度センサーと、
前記アームに取り付けられた慣性センサーと、
前記角度センサーまたは前記慣性センサーの異常を判定する閾値を決定する閾値決定部と、
前記関節角度を近似微分して関節角速度を算出する近似微分演算部と、
前記関節角速度を前記慣性センサーの取り付け位置における座標系角速度に変換する座標変換部と、
前記慣性センサーによって取得した角速度と前記座標系角速度とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づき故障の有無を判定する故障判定部と、
を有することを特徴とするロボット。 - 関節と、前記関節に連結されるアームと、
前記アームに取り付けられた慣性センサー及び撮像手段と、
前記撮像手段が取得した画像の移動前と移動後の角度の差分情報を用いて、画像取得位置の角速度に変換する近似微分演算部と、
前記角速度を前記慣性センサーの取り付け位置の座標系角速度に変換する座標変換部と、
前記座標系角速度と前記慣性センサーが取得した角速度とを比較し、角速度差を算出する比較部と、
前記慣性センサーの異常を判定する閾値を決定する閾値決定部と、
前記角速度差と前記閾値とを比較して故障の有無を判定する故障判定部と、
を有することを特徴とするロボット。
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