JP2017100200A - ロボットの非常停止の発生状況を記録するロボット制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非常停止に起因するロボットへの影響を軽減できるようにしたロボット制御装置を提供する。【解決手段】ロボット制御装置４は、ロボット２の各々の関節軸を駆動するモータ３の負荷を検出する負荷検出部４１と、ロボット２の各々の関節軸における軸速度を検出する速度検出部４２と、ロボット２が非常停止したときに、当該非常停止の発生原因を特定する停止原因特定部４３と、非常停止の発生原因とモータ３の負荷または軸速度とを互いに関連付けて記録する記録部４４と、を備えている。ロボット制御装置４は、ロボット２の非常停止の発生状況を表す情報を表示する表示部４５をさらに備えていてもよい。【選択図】図２

Description

本発明は、ロボットを制御するロボット制御装置に関する。

産業用ロボットは、自動車および食品の製造現場など多くの場所で使用されている。ロボットが周囲の人間または物体に干渉したり、或いはその虞があるときに、ロボットを安全に非常停止させる技術が提案されている（特許文献１〜４参照）。

特開２００６−３１２２０８号公報 特開２００７−０３００７８号公報 特開２００９−２３３８５２号公報 特開２０１１−２２４７２７号公報

従来技術は、非常停止時にロボットの周囲で作業する人間を主として保護することが目的とされている。しかしながら、ロボットを安全のために非常停止させたときに、ロボットの部品が破損し、ロボットの寿命短縮につながることが分かってきた。そこで、非常停止に起因するロボットへの影響を軽減できる技術が求められている。

本願の１番目の発明によれば、ロボットを制御するロボット制御装置であって、前記ロボットの各々の関節軸を駆動するモータの負荷を検出する負荷検出部と、前記ロボットの各々の関節軸における軸速度を検出する速度検出部と、前記ロボットが非常停止したときに、当該非常停止の発生原因を特定する停止原因特定部と、前記非常停止の発生原因と前記モータの負荷または前記軸速度とを互いに関連付けて記録する記録部と、を備える、ロボット制御装置が提供される。
本願の２番目の発明によれば、１番目の発明に係るロボット制御装置が、前記ロボットの非常停止の発生状況を表す情報を表示する表示部をさらに備える。
本願の３番目の発明によれば、２番目の発明に係るロボット制御装置において、前記表示部は、前記ロボットが非常停止する度に、当該非常停止が発生した時点における前記モータの負荷および前記軸速度のうちの少なくとも一方を、前記各々の関節軸ごとにグラフの形式で表示するように構成される。
本願の４番目の発明によれば、２番目の発明に係るロボット制御装置が、前記表示部が、前記非常停止の原因、前記ロボットの関節軸、前記モータの負荷および前記軸速度のうちの少なくとも１つと、前記非常停止の発生回数とを関連付けて表示するように構成される。
本願の５番目の発明によれば、２番目の発明に係るロボット制御装置が、前記表示部が、前記モータの負荷および前記軸速度のうちの少なくともいずれか一方を、予め定められる大きさの範囲ごとに区別して、かつ前記非常停止の発生回数とともに表示するように構成される。

これら並びに他の本発明の目的、特徴および利点は、添付図面に示される本発明の例示的な実施形態に係る詳細な説明を参照することによって、より明らかになるであろう。

本発明に係るロボット制御装置によれば、ロボットが非常停止した時点での動作状態を非常停止の原因に関連付けて記録される。それによって、オペレータによる非常停止の発生状況の分析が容易になるとともに、ロボットの早期の故障を予防するための措置を必要に応じて実行できるようになる。

本発明を適用可能なロボットシステムの構成例である。 一実施形態に係るロボット制御装置の機能ブロック図である。 別の実施形態に係るロボット制御装置の機能ブロック図である。 また別の実施形態に係るロボット制御装置の機能ブロック図である。 一実施形態に係るロボット制御装置によって実行される処理を示すフローチャートである。 グラフの表示例を示す図である。 グラフの別の表示例を示す図である。 グラフのまた別の表示例を示す図である。 グラフのまた別の表示例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の構成要素は、本発明の理解を助けるために縮尺が適宜変更されている。同一または対応する構成要素には、同一の参照符号が使用される。

図１は、本発明を適用可能なロボットシステムの構成例を示している。ロボットシステム１０は、ロボット２、およびロボット２を制御するロボット制御装置４を備えている。

ロボット２は、多関節ロボットであり、例えば図示されるような６軸垂直多関節ロボットである。ロボット２は、例えばスポット溶接、アーク溶接、ワークのハンドリングなどの用途に使用される産業用ロボットである。

ロボット２は、各々の関節軸を駆動するモータ３を備えている。モータ３は、通信ケーブル１１などの公知の通信手段を介してロボット２に接続されているロボット制御装置４によって制御される。

ロボット２は、アーム２１の先端に位置する手首２２に取付けられたエンドエフェクタ２３を備えている。ロボット２は、ロボット制御装置４からの指令に従って、手首２２、ひいてはエンドエフェクタ２３を、任意の姿勢で任意の位置に位置決めするよう動作する。

ロボット制御装置４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、および入出力インターフェースなどを含む公知のハードウェア構成を有するデジタルコンピュータである。

図２に示されるように、ロボット制御装置４は、負荷検出部４１、速度検出部４２、停止原因特定部４３、記録部４４、および表示部４５を備えている。

負荷検出部４１は、ロボット２の各々の関節軸を駆動するモータ３の負荷を検出する。負荷検出部４１によって検出されるモータ３の負荷は、例えば、ロボット２の関節軸に設けられるトルクセンサの出力値、またはアンプを介してモータ３に供給される電流値から算出される。負荷検出部４１は、モータ３の負荷に対して相関関係を有する任意の物理量を検出するように構成され得る。

速度検出部４２は、ロボット２の各々の関節軸における軸速度を検出する。速度検出部４２によって検出される軸速度は、関節軸の回転速度に限定されず、関節軸の速度に対して相関関係を有する速度であってもよい。例えば、軸速度として、モータ３と関節軸との間に介在する減速機の入力側の速度であってもよい。

停止原因特定部４３は、ロボット２が非常停止したときに、当該非常停止の発生原因を特定する。ロボット２の非常停止の原因には、ロボット２と周囲の人間または物体との接触、モータ３の過熱、オペレータによる誤操作、安全柵の扉の解錠、および非常停止ボタンの操作が含まれるものの、それらには限定されない。

記録部４４は、ロボット２の非常停止の発生原因と、モータ３の負荷または軸速度とを互いに関連付けて記録する。すなわち、非常停止の原因は、当該非常停止が発生した時点のモータ３の負荷および軸速度のうちの少なくともいずれか一方と一緒に１組のデータセットとして記録部４４によって記録される。記録部４４によって記録されたデータは、ロボット制御装置４の不揮発性メモリに格納される。

表示部４５は、ロボット２の非常停止の発生状況を表す情報を表示する。一実施形態において、表示部４５は、ロボット２が非常停止する度に、当該非常停止が発生した時点におけるモータ３の負荷および前記軸速度のうちの少なくとも一方を、各々の関節軸ごとにグラフの形式で表示するように構成されてもよい。

一実施形態において、表示部４５は、ロボット２の非常停止の原因、ロボット２の関節軸、モータ３の負荷および軸速度のうちの少なくとも１つと、非常停止の発生回数とを関連付けて表示するように構成されてもよい。

一実施形態において、表示部４５が、モータ３の負荷および軸速度のうちの少なくともいずれか一方を、予め定められる大きさの範囲ごとに区別して、かつ非常停止の発生回数とともに表示するように構成されてもよい。

一実施形態において、表示部４５は、非常停止の発生状況を示すグラフを、ロボット制御装置４に接続された表示装置、例えば操作教示盤に表示する。

非常停止の原因およびモータ負荷または軸速度をグラフ化する工程は、ロボット制御装置４のプロセッサによって実行されてもよい。或いは、グラフ化工程は、ネットワーク１３を介してロボット制御装置４に接続されているサーバ１２によって実行されてもよい（図３参照）。別の実施形態において、記録部４４および表示部４５の機能が、ネットワーク１３を介してロボット制御装置４に接続されたサーバ１２によって実行されてもよい（図４参照）。

図５を参照して、一実施形態に係るロボット制御装置４によって実行される処理について説明する。ロボット２が動作しているとき、負荷検出部４１は、各々の関節軸を駆動するモータ３の負荷を一定の周期で検出し、モータ３の負荷の現在値として出力する（ステップＳ１０１）。同様に、速度検出部４２は、各々の関節軸の軸速度を一定の周期で検出し、軸速度の現在値として出力する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０３では、ロボット２が非常停止したか否かが判定される。非常停止が発生していないときは、ステップＳ１０１に戻り、モータ負荷および軸速度の検出を継続する。

ステップＳ１０３において、ロボット２が非常停止したと判定された場合、停止原因特定部４３が、非常停止の原因を特定する。

ステップＳ１０４において、記録部４４が、モータ負荷、軸速度および非常停止の原因を互いに関連付けて記録する。

図６は、一実施形態に係るロボット制御装置４によって表示されるグラフの表示例を示している。図６を参照すれば、関節軸Ｊ１〜Ｊ６について、モータ負荷および軸速度がそれぞれ示されている。図示されるように、モータ負荷および軸速度は、最大モータ負荷または最大軸速度に対する相対値で表されてもよいし、或いは絶対値で表されてもよい。

一実施形態において、表示部４５は、非常停止の原因、ロボット２の関節軸、各々の関節軸のモータ負荷、各々の軸速度のうちのいずれか２つを組合せた情報をグラフの形式で表示するように構成されてもよい。表示部４５によって表示される情報の組合せは、本明細書で明示される例に限定されない。

図７は、ロボット制御装置４によって表示されるグラフの別の表示例を示している。図７を参照すれば、関節軸Ｊ１〜Ｊ６について、非常停止の発生回数がそれぞれ示されている。なお、ロボット２が非常停止した時点で動作していない関節軸については、非常停止の発生回数にカウントしないものとする。非常停止の発生回数は、ロボット制御装置４の内蔵されたカウンタによって計測される。

図８は、ロボット制御装置４によって表示されるグラフの別の表示例を示している。図８を参照すれば、予め定められる軸速度範囲Ａ〜Ｅごとに、また、予め定められるモータ負荷範囲ごとに識別可能な態様で、非常停止の発生回数が示されている。軸速度範囲Ａ〜Ｅは、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅが成立するように、軸速度の大きさに応じて定められる。非常停止発生時の軸速度が大きいほど、ロボット２に対する衝撃が強くなる傾向があり、部品破損の可能性が高くなる。

また、モータ負荷、例えば関節軸周りのトルクが大きいほど、ロボット２に対する衝撃が強くなる。そこで、一実施形態において、軸速度範囲Ｄ，Ｅまたはモータ負荷が高い場合を強調するよう、別の色で表示してもよい。それにより、オペレータの注意を喚起できるとともに、ロボット２に対する影響の程度を可視化できるようになる。図８では、非常停止の発生回数との関連性を、軸速度範囲およびモータ負荷範囲について区別して表示されているものの、軸速度範囲およびモータ負荷範囲のうちのいずれか一方のみについて、非常停止の発生回数との関連性が表示されてもよい。

図９は、ロボット制御装置４によって表示されるグラフの別の表示例を示している。図９を参照すれば、非常停止の発生回数が、非常停止の原因Ｌ〜Ｐごとに区別して示されている。

オペレータは、このように可視化された非常停止の原因および発生回数の関係を分析し、予防措置など必要な対応を採ることができるようになる。また、ロボット制御装置４が、上位制御装置に接続されている場合、表示部４５によって表示される情報を利用して、ロボットシステム１０全体の動作を改善できるようになる。

本実施形態に係るロボット制御装置４によれば、ロボット２が非常停止したときに、非常停止の原因と非常停止発生時点でのモータ３の負荷または軸速度とを互いに関連付けて記録する。それにより、ロボット２の早期の故障につながりかねない非常停止の発生状況に関する情報をオペレータに提供できるようになる。

ロボット２が頻繁に非常停止すると、ロボット２の部品が早期に破損したりして、ロボット２の寿命の短縮化につながる。オペレータは、非常停止の発生状況に関する統計的データを分析して、非常停止の予防措置など必要な対応を採ることができ、結果的にロボット２の長寿命化を期待できるようになる。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、当業者であれば、他の実施形態によっても本発明の意図する作用効果を実現できることを認識するであろう。特に、本発明の範囲を逸脱することなく、前述した実施形態の構成要素を削除または置換することができるし、或いは公知の手段をさらに付加することができる。また、本明細書において明示的または暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。

１０ ロボットシステム
１１ 通信ケーブル
１２ サーバ
１３ ネットワーク
２ ロボット
２１ アーム
２２ 手首
２３ エンドエフェクタ
３ モータ
４ ロボット制御装置
４１ 負荷検出部
４２ 速度検出部
４３ 停止原因特定部
４４ 記録部
４５ 表示部

本願の１番目の発明によれば、ロボットを制御するロボット制御装置であって、前記ロボットの各々の関節軸を駆動するモータの負荷を検出する負荷検出部と、前記ロボットの各々の関節軸における軸速度を検出する速度検出部と、前記ロボットが非常停止したときに、当該非常停止の発生原因を特定する停止原因特定部と、前記非常停止の発生原因と前記モータの負荷または前記軸速度とを互いに関連付けて記録する記録部と、前記ロボットの非常停止の発生状況を表す情報を表示する表示部と、を備え、前記表示部は、前記ロボットが非常停止する度に、当該非常停止が発生した時点における前記モータの負荷および前記軸速度のうちの少なくとも一方を、前記各々の関節軸ごとにグラフの形式で表示するように構成される、ロボット制御装置が提供される。
本願の２番目の発明によれば、ロボットを制御するロボット制御装置であって、前記ロボットの各々の関節軸を駆動するモータの負荷を検出する負荷検出部と、前記ロボットの各々の関節軸における軸速度を検出する速度検出部と、前記ロボットが非常停止したときに、当該非常停止の発生原因を特定する停止原因特定部と、前記非常停止の発生原因と前記モータの負荷または前記軸速度とを互いに関連付けて記録する記録部と、前記ロボットの非常停止の発生状況を表す情報を表示する表示部と、を備え、前記表示部が、前記モータの負荷および前記軸速度のうちの少なくともいずれか一方を、予め定められる大きさの範囲ごとに区別して、かつ前記非常停止の発生回数とともに表示するように構成される。

Claims (5)

1. ロボット（２）を制御するロボット制御装置（４）であって、
   前記ロボット（２）の各々の関節軸を駆動するモータ（３）の負荷を検出する負荷検出部（４１）と、
   前記ロボット（２）の各々の関節軸における軸速度を検出する速度検出部（４２）と、
   前記ロボット（２）が非常停止したときに、当該非常停止の発生原因を特定する停止原因特定部（４３）と、
   前記非常停止の発生原因と前記モータ（３）の負荷または前記軸速度とを互いに関連付けて記録する記録部（４４）と、
   を備える、ロボット制御装置（４）。
2. 前記ロボット（２）の非常停止の発生状況を表す情報を表示する表示部（４５）をさらに備える、請求項１に記載のロボット制御装置（４）。
3. 前記表示部（４５）は、前記ロボット（２）が非常停止する度に、当該非常停止が発生した時点における前記モータ（３）の負荷および前記軸速度のうちの少なくとも一方を、前記各々の関節軸ごとにグラフの形式で表示するように構成される、請求項２に記載のロボット制御装置（４）。
4. 前記表示部（４５）が、前記非常停止の原因、前記ロボットの関節軸、前記モータの負荷および前記軸速度のうちの少なくとも１つと、前記非常停止の発生回数とを関連付けて表示するように構成される、請求項２に記載のロボット制御装置（４）。
5. 前記表示部（４５）が、前記モータの負荷および前記軸速度のうちの少なくともいずれか一方を、予め定められる大きさの範囲ごとに区別して、かつ前記非常停止の発生回数とともに表示するように構成される、請求項２に記載のロボット制御装置（４）。

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