JP2019155484A - ロボット制御装置、異常診断方法、及び異常診断プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット本体の異常診断の精度を高める技術を提案する。【解決手段】ロボット制御装置３００は、アーム２０３が予め定められた動作をするようにアーム２０３に動力を伝達する回転軸２０４を出発角度位置から目標角度位置に回転させるモータ２０１を備えるロボット本体２００の異常診断を行う。ロボット制御装置３００は、回転軸２０４の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の範囲内において、回転軸２０４が出発角度位置から目標角度位置に回転するようにモータ２０１を駆動する駆動制御部３０４と、振動成分を検出する振動検出部３０５と、検出された振動成分に基づいて異常診断を行う診断部３０３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット制御装置、異常診断方法、及び異常診断プログラムに関わる。

工業製品を製造する生産ラインでは、複数のロボットが互いに連携しながら稼働しているため、ロボットが一台でも故障すると、生産ラインが停止してしまうことがある。例えば、モータの出力トルクを減速機で増幅してアームに伝達するように構成されたロボット本体においては、減速機内部に損傷があると、アームを駆動させるときに不要な振動が発生し、アームの位置決め精度が低下してしまうことがある。ロボットの部品（例えば、減速機）の修理又は交換作業には、長時間を要することがあるため、ロボットの故障により、生産ラインが長時間停止すると、深刻な損害を招く虞がある。このような事情に鑑み、特許文献１は、ロボット本体の関節部において、アームの固有振動数を測定しておき、アームを駆動するモータ及びその減速機で発生する振動によってアームが最も共振する動作速度での定速動作をロボット本体の異常検出の動作条件とし、モータ或いは減速機に設置した温度センサを用いて温度補正を行ったモータトルク値から算出したトルク変動値が、予め設定した閾値を超えた場合に、ロボット本体に異常が発生したと判定するロボットの異常検出方法を提案している。

特開２００６−２８１４２１号公報

ところで、ロボットの部品の損傷（例えば、減速機内部の損傷）に起因して発生する振動成分の周波数は、モータの回転速度に比例することが知られている。

しかし、モータのどの回転速度においても、異常に起因する振動成分の検出に支障が無いという訳ではなく、例えば、振動成分を検出する振動センサの性能や固定方法などから定まる応答周波数より高い周波数帯域においては、異常に起因する振動成分の検出が困難となる。モータの出力トルクに重畳されている振動成分を検出するトルクセンサを使用する場合においても、同様に、応答周波数より高い周波数帯域においては、異常に起因する振動成分の検出が困難となる。一方、モータの回転速度が著しく低いときには、異常に起因する振動成分が現れ難くなるため、検出が困難となる。このように、モータの回転速度の範囲には、異常に起因する振動成分の検出に不向きな範囲がある。

一方、生産ラインで使用される各ロボットは、その役割に応じて、予め定められた特定の動作（例えば、部品の搬送、組み立て、溶接など）を繰り返し行うように設計されている。ロボットのこのような動作は、ティーチングプレイバックと呼ばれており、生産ラインで使用されている多くのロボットは、ティーチングプレイバックに基づいて動作している。例えば、ロボットのアームをティーチングプレイバックに基づいて動作させる場合、ある座標から目標座標までアームを移動させる動作指令がコントローラからサーボドライバに入力され、アームが動作指令に応じた動作をするように、サーボドライバからモータに電流が供給される。このような場合、従来では、コントローラからサーボドライバに入力される動作指令には、モータの回転速度を指定する動作指令は含まれておらず、モータの回転速度が、異常に起因する振動成分の検出に不向きな範囲に入ることがあるため、ロボットの異常診断を正確に行うのが困難であった。このように、異常診断時のロボットの動作を、ティーチングプレイバックに基づいて通常行う特定の動作と同じにする方法によれば、異常診断用のロボットの動作をティーチングする手間を省略できるという利点を有するものの、異常診断時のモータの回転速度が、異常に起因する振動成分の検出に好適な範囲に必ずしも入るとは限らないという課題がある。

異常診断時のモータの回転速度が、異常に起因する振動成分の検出に好適な範囲に入るように、ロボットの異常診断用の動作を新たにティーチングする方法によれば、異常診断時のモータの回転速度が、異常に起因する振動成分の検出に好適な範囲に入るという利点を有するものの、そのようなロボットの異常診断用の動作は、ロボットが通常行う上述の特定の動作とは異なるため、異常診断が行われるロボットの周囲に配置されている他のロボットや機器と干渉してしまうという課題がある。また、異常診断用のロボットの動作をティーチングする手間が生じてしまうという課題もある。

このように、上述の何れの方法においても、ロボット本体の異常診断を簡易かつ正確に行うには不十分であった。

そこで、本発明は、このような問題を解決し、ロボット本体の異常診断を簡易かつ正確に行う技術を提案することを課題とする。

上述の課題を解決するため、本発明の一側面に関わるロボット制御装置は、アームが予め定められた動作をするようにアームに動力を伝達する回転軸を出発角度位置から目標角度位置に回転させるモータを備えるロボット本体の異常診断を行う。ロボット制御装置は、回転軸の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸の回転速度の範囲内において、回転軸が出発角度位置から目標角度位置に回転するようにモータを駆動する駆動制御部と、振動成分を検出する振動検出部と、検出された振動成分に基づいて異常診断を行う診断部とを備える。異常診断において、回転軸の回転速度を、回転軸の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転速度の範囲内に調整することにより、異常診断の精度を高めることができる。また、異常診断において、回転軸を出発角度位置から目標角度位置に回転させることにより、異常診断時におけるアームの動作は、予め定められた動作と変わらないため、ロボットの周囲に配置されている他のロボットや機器との干渉を抑制できる。また、異常診断用のロボットの動作をティーチングする手間を省略できるという利点を有する。

異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸の回転速度の範囲内において、回転軸が出発角度位置から目標角度位置に回転するときの回転軸の回転速度プロファイルは、アームが予め定められた動作をするときに回転軸が出発角度位置から目標角度位置に回転するときの回転軸の回転速度プロファイルとは異なってもよい。これにより、異常診断に好適な回転速度プロファイルで回転軸を回転させることができる。

異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸の回転速度の範囲内において、回転軸が出発角度位置から目標角度位置に回転するときの回転軸の回転速度プロファイルは、回転軸の回転速度が一定となる期間を含んでもよい。これにより、異常に起因する振動成分の周波数が略一定となり、異常に起因する振動成分の検出精度を高めることができる。

本発明の他の側面に関わる異常診断方法は、アームが予め定められた動作をするようにアームに動力を伝達する回転軸を出発角度位置から目標角度位置に回転させるモータを備えるロボット本体の異常をロボット制御装置が診断する異常診断方法であって、ロボット制御装置が、回転軸の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸の回転速度の範囲内において、回転軸が出発角度位置から目標角度位置に回転するようにモータを駆動するステップと、振動成分を検出するステップと、検出された振動成分に基づいて異常診断を行うステップを実行する。異常診断において、回転軸の回転速度を、回転軸の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転速度の範囲内に調整することにより、異常診断の精度を高めることができる。また、異常診断において、回転軸を出発角度位置から目標角度位置に回転させることにより、異常診断時におけるアームの動作は、予め定められた動作と変わらないため、ロボットの周囲に配置されている他のロボットや機器との干渉を抑制できる。また、異常診断用のロボットの動作をティーチングする手間を省略できるという利点を有する。

本発明の他の側面に関わる異常診断プログラムは、アームが予め定められた動作をするようにアームに動力を伝達する回転軸を出発角度位置から目標角度位置に回転させるモータを備えるロボット本体の異常診断をロボット制御装置に実行させるための異常診断プログラムであって、ロボット制御装置に、回転軸の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸の回転速度の範囲内において、回転軸が出発角度位置から目標角度位置に回転するようにモータを駆動するステップと、振動成分を検出するステップと、検出された振動成分に基づいて異常診断を行うステップを実行させる。異常診断において、回転軸の回転速度を、回転軸の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転速度の範囲内に調整することにより、異常診断の精度を高めることができる。また、異常診断において、回転軸を出発角度位置から目標角度位置に回転させることにより、異常診断時におけるアームの動作は、予め定められた動作と変わらないため、ロボットの周囲に配置されている他のロボットや機器との干渉を抑制できる。また、異常診断用のロボットの動作をティーチングする手間を省略できるという利点を有する。

本発明によれば、ロボット本体の異常診断を簡易かつ正確に行うことができる。

本実施形態に関わるロボットの構成の一例を示す説明図である。 本実施形態に関わるロボットの第１のハードウェア構成の一例を示す説明図である。 本実施形態に関わる回転軸の回転速度プロファイルの一例を示すグラフである。 本実施形態に関わる減速機の周波数別の振動成分を示すグラフである 本実施形態に関わる回転軸の回転速度プロファイルの一例を示すグラフである。 本実施形態に関わる減速機の周波数別の振動成分を示すグラフである 本実施形態に関わる回転軸の回転速度プロファイルの一例を示すグラフである。 本実施形態に関わる減速機の周波数別の振動成分を示すグラフである。 本実施形態に関わる回転軸の回転速度プロファイルの一例を示すグラフである。 本実施形態に関わる回転軸の回転速度プロファイルの一例を示すグラフである。 本実施形態に関わるロボット本体の異常診断手順の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に関わるロボットの第２のハードウェア構成の一例を示す説明図である。

以下、本発明の一側面に関わる実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を図面に基づいて説明する。本実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更又は改良され得るととともに、本発明には、その等価物も含まれる。なお、同一符号は、同一の構成要素を示すものとし、重複する説明は省略する。

［適用例］
まず、図１を参照しながら、本発明の適用例について説明する。図１は、本実施形態に関わるロボット１００の構成の一例を示す。ロボット１００は、例えば、ロボット本体２００とロボット制御装置３００とを備えてもよい。ロボット制御装置３００は、ロボット本体２００の動作を制御するコンピュータシステムである。ロボット１００の具体例として、垂直多関節ロボット、水平多関節ロボット、直交ロボット、又はパラレルリンクロボットなどを挙げることができる。ロボット１００は、自律的に動作するマニピュレータとして動作し、例えば、部品の組み立て、搬送、塗装、検査、研磨、又は洗浄などの何れかの用途に用いることができる。

ロボット本体２００は、例えば、マニピュレータとして動作するアーム２０３と、アーム２０３に動力を伝達する回転軸２０４を回転させるモータ２０１と、回転軸２０４の回転速度を減速してトルクを増大させ、増大されたトルクを有する動力を、出力軸２０５を通じてアーム２０３に伝達する減速機２０２とを備えてもよい。回転軸２０４は、例えば、モータ２０１の出力軸でもよく、この場合、モータ２０１の回転速度と回転軸２０４の回転速度は一致する。説明の便宜上、図１では、ロボット本体２００の軸数（関節数）が１である場合を例示しているが、軸数は２以上（例えば、４〜７軸）でもよい。

ロボット制御装置３００は、例えば、モータ２０１の動作指令を生成する動作指令部３０２と、動作指令部３０２からの動作指令に応答して、モータ２０１の駆動を制御する駆動制御部３０４と、モータ２０１からの動力により回転する回転軸２０４の回転に伴って発生する振動成分を検出する振動検出部３０５と、振動検出部３０５によって検出された振動成分を周波数解析して異常診断を行う診断部３０３とを備えてもよい。振動検出部３０５は、モータ２０１の出力トルクに重畳されている振動成分を検出してもよく、或いは、ロボット本体２００の部品（例えば、減速機２０２）から発生する振動成分を検出してもよい。ロボット制御装置３００は、例えば、マイクロコンピュータを有する制御部３０１を備えてもよく、動作指令部３０２及び診断部３０３の機能は、制御部３０１のマイクロコンピュータによる情報処理機能によって実現されてもよい。

ロボット１００は、例えば、ティーチングプレイバックに基づいて、アーム２０３が予め定められた動作をするように設計されていてもよい。本明細書では、ティーチングにより予め定められた動作を、異常診断時のアーム２０３の動作と区別するために、通常動作とも呼ぶ。モータ２０１が回転軸２０４を出発角度位置から目標角度位置に回転させることにより、アーム２０３は、通常動作を行う。ここで、出発角度位置は、アーム２０３が通常動作を開始するときの回転軸２０４の角度位置である。目標角度位置は、アーム２０３が通常動作を終了するときの回転軸２０４の角度位置である。

回転軸２０４について異常診断を行う場合、駆動制御部３０４は、回転軸２０４の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の範囲内において、回転軸２０４が出発角度位置から目標角度位置に回転するようにモータ２０１を駆動する。ここで、本明細書において、ロボットの異常とは、ロボットの正常な動作に支障を来している状態又はそのような支障の発生が将来的に見込まれる状態を意味し、例えば、故障、損傷、摩耗、歪み、変形などを含む。異常の中でも、特に、ロボットの動作に著しい支障がある状態を故障と呼ぶ。異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の範囲の上限は、例えば、振動検出部３０５の性能（例えば、応答周波数）や減速機２０２の構造（例えば、軸受のピッチ円形、転動体の直径、個数、及び接触角など）又は仕様（例えば、減速比）などによって定まるものでもよい。異常診断時における回転軸２０４の回転速度プロファイルは、通常動作時の回転軸２０４の回転速度プロファイルとは、異なっていてもよい。本明細書において、回転速度プロファイルとは、回転速度の時間変化の特性を意味する。診断部３０３は、振動検出部３０５によって検出された振動成分に基づいて異常診断（例えば、回転軸２０４の回転に連動する部品の損傷の有無の判定）を行う。

このように、異常診断において、回転軸２０４の回転速度を、回転軸２０４の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転速度の範囲内に調整することにより、異常診断の精度を高めることができる。また、異常診断において、回転軸２０４を出発角度位置から目標角度位置に回転させることにより、異常診断時におけるアーム２０３の動作は、通常動作と変わらないため、ロボット１００の周囲に配置されている他のロボットや機器との干渉を抑制できる。

［第１のハードウェア構成］
次に、図２を中心に図１を適宜参照しながら、ロボット１００の第１のハードウェア構成の一例について説明する。
ロボット本体２００は、図１に示すモータ２０１の一例として、エンコーダ付きのサーボモータ２０６を備えている。
ロボット制御装置３００は、図１に示す制御部３０１の一例として、コントローラ３０６を備えている。

コントローラ３０６は、ハードウェア資源として、例えば、プロセッサ３０７と、記憶資源３０８と、入出力インタフェース３０９とを備えるマイクロコンピュータでもよい。記憶資源３０８は、異常診断プログラム３１０を格納してもよく、異常診断プログラム３１０は、そのメインプログラムの中で呼び出されて実行される複数のソフトウェアモジュールである動作指令モジュール３１１及び診断モジュール３１２を備えてもよい。記憶資源３０８は、例えば、半導体メモリ又はディスク媒体などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供する記憶領域である。

動作指令モジュール３１１がプロセッサ３０７によって解釈及び実行され、コントローラ３０６のハードウェア資源と動作指令モジュール３１１とが協働することにより、図１に示す動作指令部３０２としての機能が実現される。同様に、診断モジュール３１２がプロセッサ３０７によって解釈及び実行され、コントローラ３０６のハードウェア資源と診断モジュール３１２とが協働することにより、図１に示す診断部３０３としての機能が実現される。このように、動作指令部３０２及び診断部３０３の機能は、コントローラ３０６のハードウェア資源と異常診断プログラム３１０との協働により実現されてもよく、或いは、専用のハードウェア資源（例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など）やファームウェアを用いて実現されてもよい。

ロボット制御装置３００は、図１に示す駆動制御部３０４の一例として、サーボドライバ３１３を備えている。
ロボット制御装置３００は、図１に示す振動検出部３０５の一例として、サーボモータ２０６の出力トルクに重畳されている振動成分を検出するためのトルクセンサ３１４を備えている。なお、サーボモータ２０６の出力トルクを検出するための手段として、トルクセンサ３１４は必須ではなく、例えば、サーボドライバ３１３の指令トルク又はサーボモータ２０６の出力電流値から求めたトルクからサーボモータ２０６の出力トルクを検出してもよい。

なお、減速機２０２は、例えば、回転軸２０４の回転に連動して回転するベアリング機構又は歯車機構を備えてもよく、ベアリング機構又は歯車機構の損傷に起因して振動成分が発生してもよい。このようなベアリング機構又は歯車機構の損傷に起因して発生する振動成分の周波数は、回転軸２０４の回転速度に比例することが知られている（「設備管理技術事典」，２００３，第５７４頁）。振動成分の発生原因は、減速機２０２の損傷に限られるものではなく、例えば、回転軸２０４の回転に連動する部品の損傷であればよい。減速機２０２として、例えば、ハーモニックドライブ（登録商標）と呼ばれる波動歯車装置を用いてもよい。

次に、図３乃至図８を参照しながら、回転軸２０４の回転速度プロファイルと減速機２０２から発生する振動成分との関係について説明する。
図３は、回転軸２０４を出発角度位置から目標角度位置まで低速度で回転させたときの回転軸２０４の回転速度プロファイルを示す。図３の横軸は時間を示し、縦軸は回転速度を示す（図５，図７も同様である）。
図４は、図３に示す回転速度プロファイルに基づいて回転軸２０４を回転させたときの減速機２０２の周波数別の振動成分を示すグラフである。図４の横軸は振動成分の周波数を示し、縦軸は振動成分の振幅を示す（図６，図８も同様である）。符号Ｖ１は、異常のない減速機２０２から発生する振動成分のグラフを示し、符号Ｖ２は、異常のある減速機２０２から発生する振動成分のグラフを示す。符号Ｖ３は、減速機２０２の異常に起因する振動成分のグラフを示す。振動成分Ｖ３は、回転軸２０４の回転速度に比例する特定の周波数に現れる。回転軸２０４の回転速度が低速域にある場合は、振動成分Ｖ１，Ｖ２の間の振幅差は比較的大きいため、減速機２０２の異常に起因する振動成分Ｖ３の検出に好適である。

図５は、回転軸２０４を出発角度位置から目標角度位置まで中速度で回転させたときの回転速度プロファイルを示し、図６は、図５に示す回転速度プロファイルに基づいて回転軸２０４を回転させたときの減速機２０２の周波数別の振動成分を示すグラフである。このように、回転軸２０４の回転速度を低速度から中速度に上げると、減速機２０２の異常に起因する振動成分Ｖ３の周波数も上がり、振動成分Ｖ１，Ｖ２の間の振幅差が小さくなる。

図７は、回転軸２０４を出発角度位置から目標角度位置まで高速度で回転させたときの回転速度プロファイルを示し、図８は、図７に示す回転速度プロファイルに基づいて回転軸２０４を回転させたときの減速機２０２の周波数別の振動成分を示すグラフである。このように、回転軸２０４の回転速度を中速度から高速度に上げると、減速機２０２の異常に起因する振動成分Ｖ３の周波数も上がるが、振動成分Ｖ１，Ｖ２の間の振幅差は更に小さくなる。そして、減速機２０２の異常に起因する振動成分Ｖ３の振幅も小さくなってしまい、検出し難くなる。以上のことから、回転軸２０４の回転速度の範囲には、異常に起因する振動成分Ｖ３の検出に好適な範囲と不向きな範囲とがあることが分かる。

図９は、アーム２０３が通常動作をするときに回転軸２０４が出発角度位置から目標角度位置に回転するときの回転軸２０４の回転速度プロファイルの一例を示す。図９の横軸は時間を示し、縦軸は回転速度を示す（図１０も同様である）。ロボット本体２００の異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の上限が、例えば、１５００ｒｐｍである場合、図９に示す回転速度プロファイルでは、異常に起因する振動成分の検出が困難である。そこで、図１０に示すように、回転軸２０４の回転速度の上限が１５００ｒｐｍとなり、且つ、回転軸２０４が出発角度位置から目標角度位置に回転するように、回転軸２０４の回転速度プロファイルを変更することにより、異常に起因する振動成分を正確に検出することができる。異常診断時における回転軸２０４の回転速度プロファイルは、回転速度が一定となる期間を含むように、図１０に示すような台形状としてもよい。これにより、異常に起因する振動成分の周波数が略一定となり、異常に起因する振動成分の検出精度を高めることができる。

図１１は、ロボット本体２００の異常診断手順の一例を示すフローチャートである。
ステップ１１０１において、検査者は、ロボット本体２００の回転軸２０４のうち異常診断の対象となる回転軸を決定する。図２は、ロボット本体２００の回転軸２０４の数（関節数）が１つである場合を例示しているが、回転軸２０４の数は２以上でもよく、２以上の回転軸２０４の中から異常診断の対象となる回転軸が決定される。

ステップ１１０２において、検査者は、トルクセンサ３１４の性能（例えば、応答周波数）、減速機２０２の構造（例えば、軸受のピッチ円形、転動体の直径、個数、及び接触角など）、減速機２０２の仕様（例えば、減速比）、又はサーボモータ２０６或いはサーボドライバ３１３の特性などを考慮に入れて、異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の範囲（上限及び下限）を決定し、決定された回転速度の範囲内で回転軸２０４の異常診断を行う指令を、上位コントローラ４００を通じてコントローラ３０６に与える。

ステップ１１０３において、コントローラ３０６は、回転軸２０４が出発角度位置から目標角度位置に回転するのに要する角度と、ステップ１１０２で決定された回転速度の範囲とを考慮に入れて、異常診断時の回転軸２０４の回転速度プロファイルを決定する。

ステップ１１０４において、コントローラ３０６は、ステップ１１０３で決定された回転速度プロファイルで回転軸２０４を回転させる指令をサーボドライバ３１３に与える。サーボドライバ３１３は、サーボモータ２０６からのフィードバック信号（例えば、角度位置や回転速度などの情報）とコントローラ３０６からの指令値（例えば、角度位置や回転速度などの指令値）との偏差がゼロとなるように、サーボモータ２０６への電流の供給をフィードバック制御し、回転軸２０４を回転させる。

ステップ１１０５において、トルクセンサ３１４は、モータ２０１の出力トルクに重畳されている振動成分を検出し、検出した振動成分に関わる情報をコントローラ３０６に出力する。

ステップ１１０６において、診断モジュール３１２は、コントローラ３０６に入力された振動成分に関わる情報を周波数解析（例えば、高速フーリエ変換）して異常診断を行う。例えば、特定の周波数の振動成分の振幅が他の周波数の振動成分の振幅よりも閾値を超えて有意に大きい場合には、診断モジュール３１２は、特定の周波数の振動成分が、異常に起因する振動成分であると判断してもよい。

第１のハードウェア構成におけるロボット１０の異常診断においては、トルクセンサ３１４の性能（例えば、応答周波数）、減速機２０２の構造（例えば、軸受のピッチ円形、転動体の直径、個数、及び接触角など）、減速機２０２の仕様（例えば、減速比）、又はサーボモータ２０６或いはサーボドライバ３１３の特性などを考慮に入れて、異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の範囲が決定される。そして、回転軸２０４の回転速度を、回転軸２０４の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転速度の範囲内に調整することにより、通常動作時に比して、異常に起因する振動成分をより多く検出できるため、異常診断の精度を高めることができる。

また、異常診断時における回転軸２０４の回転速度プロファイルを、回転速度が一定となる期間を含むように台形状に調整することにより、異常に起因する振動成分の周波数が略一定となり、異常に起因する振動成分の検出精度を高めることができる。

また、回転軸２０４の異常診断において、回転軸２０４を出発角度位置から目標角度位置に回転させることにより、異常診断時におけるアーム２０３の動作は、通常動作と変わらないため、ロボット１００の周囲に配置されている他のロボットや機器との干渉を抑制できる。

［第２のハードウェア構成］
次に、図１２を中心に図２を適宜参照しながら、ロボット１００の第２のハードウェア構成の一例について説明する。
第２のハードウェア構成におけるロボット１００は、図２に示す第１のハードウェア構成におけるトルクセンサ３１４に替えて、ロボット本体２００の部品（例えば、減速機２０２）から発生する振動成分を検出するための振動センサ３１５を備えている点において、第１のハードウェア構成におけるロボット１００とは相違し、その余の点で共通する。

第２のハードウェア構成におけるロボット１００の異常診断においては、振動センサ３１５の性能（例えば、応答周波数）、減速機２０２の構造（例えば、軸受のピッチ円形、転動体の直径、個数、及び接触角など）、減速機２０２の仕様（例えば、減速比）、又はサーボモータ２０６或いはサーボドライバ３１３の特性などを考慮に入れて、異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の範囲が決定される。そして、回転軸２０４の回転速度を、回転軸２０４の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転速度の範囲内に調整することにより、通常動作時に比して、異常に起因する振動成分をより多く検出できるため、異常診断の精度を高めることができる。

第２のハードウェア構成におけるロボット１００が奏するその余の効果は、第１のハードウェア構成におけるロボット１００が奏する効果と同様である。

なお、本実施形態に関わるロボット１００は、ファクトリーオートメーションに用いられる産業ロボットに限定されるものではなく、例えば、サービス業に用いられるロボット（例えば、オペレーティングロボット、医療用ロボット、掃除ロボット、レスキューロボット、セキュリティロボットなど）でもよい。

上述の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のように記載され得るが、以下には限定されない。
（付記１）
アーム２０３が予め定められた動作をするようにアーム２０３に動力を伝達する回転軸２０４を出発角度位置から目標角度位置に回転させるモータ２０１を備えるロボット本体２００の異常診断を行うロボット制御装置３００であって、
回転軸２０４の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の範囲内において、回転軸２０４が出発角度位置から目標角度位置に回転するようにモータ２０１を駆動する駆動制御部３０４と、
振動成分を検出する振動検出部３０５と、
検出された振動成分に基づいて異常診断を行う診断部３０３と、
を備えるロボット制御装置３００。

（付記２）
付記１に記載のロボット制御装置３００であって、
異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の範囲内において、回転軸２０４が出発角度位置から目標角度位置に回転するときの回転軸２０４の回転速度プロファイルは、アーム２０３が予め定められた動作をするときに回転軸２０４が出発角度位置から目標角度位置に回転するときの回転軸２０４の回転速度プロファイルとは異なる、ロボット制御装置３００。

（付記３）
付記１又は２に記載のロボット制御装置３００であって、
異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の範囲内において、回転軸２０４が出発角度位置から目標角度位置に回転するときの回転軸２０４の回転速度プロファイルは、回転軸２０４の回転速度が一定となる期間を含む、ロボット制御装置３００。

（付記４）
アーム２０３が予め定められた動作をするようにアーム２０３に動力を伝達する回転軸２０４を出発角度位置から目標角度位置に回転させるモータ２０１を備えるロボット本体２００の異常をロボット制御装置３００が診断する異常診断方法であって、
ロボット制御装置３００が、
回転軸２０４の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の範囲内において、回転軸２０４が出発角度位置から目標角度位置に回転するようにモータ２０１を駆動するステップ１１０４と、
振動成分を検出するステップ１１０５と、
検出された振動成分に基づいて異常診断を行うステップ１１０６と、
を実行する異常診断方法。

（付記５）
アーム２０３が予め定められた動作をするようにアーム２０３に動力を伝達する回転軸２０４を出発角度位置から目標角度位置に回転させるモータ２０１を備えるロボット本体２００の異常診断をロボット制御装置３００に実行させるための異常診断プログラム３１０であって、
ロボット制御装置３００に、
回転軸２０４の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる回転軸２０４の回転速度の範囲内において、回転軸２０４が出発角度位置から目標角度位置に回転するようにモータ２０１を駆動するステップ１１０４と、
振動成分を検出するステップ１１０５と、
検出された振動成分に基づいて異常診断を行うステップ１１０６と、
を実行させる異常診断プログラム３１０。

１００…ロボット ２００…ロボット本体 ２０１…モータ ２０２…減速機 ２０３…アーム ２０４…回転軸 ２０５…出力軸 ３００…ロボット制御装置 ３０１…制御部 ３０２…動作指令部 ３０３…診断部 ３０４…駆動制御部 ３０５…振動検出部 ３０６…コントローラ ３０７…プロセッサ ３０８…記憶資源 ３０９…入出力インタフェース ３１０…異常診断プログラム ３１１…動作指令モジュール ３１２…診断モジュール ３１３…サーボドライバ ３１４…トルクセンサ ３１５…振動センサ ４００…上位コントローラ

Claims (5)

1. アームが予め定められた動作をするように前記アームに動力を伝達する回転軸を出発角度位置から目標角度位置に回転させるモータを備えるロボット本体の異常診断を行うロボット制御装置であって、
   前記回転軸の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる前記回転軸の回転速度の範囲内において、前記回転軸が前記出発角度位置から前記目標角度位置に回転するように前記モータを駆動する駆動制御部と、
   前記振動成分を検出する振動検出部と、
   前記検出された振動成分に基づいて前記異常診断を行う診断部と、
   を備えるロボット制御装置。
2. 請求項１に記載のロボット制御装置であって、
   前記異常に起因する振動成分の検出が可能になる前記回転軸の回転速度の範囲内において、前記回転軸が前記出発角度位置から前記目標角度位置に回転するときの前記回転軸の回転速度プロファイルは、前記アームが前記予め定められた動作をするときに前記回転軸が前記出発角度位置から前記目標角度位置に回転するときの前記回転軸の回転速度プロファイルとは異なる、ロボット制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のロボット制御装置であって、
   前記異常に起因する振動成分の検出が可能になる前記回転軸の回転速度の範囲内において、前記回転軸が前記出発角度位置から前記目標角度位置に回転するときの前記回転軸の回転速度プロファイルは、前記回転軸の回転速度が一定となる期間を含む、ロボット制御装置。
4. アームが予め定められた動作をするように前記アームに動力を伝達する回転軸を出発角度位置から目標角度位置に回転させるモータを備えるロボット本体の異常をロボット制御装置が診断する異常診断方法であって、
   前記ロボット制御装置が、
   前記回転軸の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる前記回転軸の回転速度の範囲内において、前記回転軸が前記出発角度位置から前記目標角度位置に回転するように前記モータを駆動するステップと、
   前記振動成分を検出するステップと、
   前記検出された振動成分に基づいて前記異常診断を行うステップと、
   を実行する異常診断方法。
5. アームが予め定められた動作をするように前記アームに動力を伝達する回転軸を出発角度位置から目標角度位置に回転させるモータを備えるロボット本体の異常診断をロボット制御装置に実行させるための異常診断プログラムであって、
   前記ロボット制御装置に、
   前記回転軸の回転に伴って発生する振動成分のうち異常に起因する振動成分の検出が可能になる前記回転軸の回転速度の範囲内において、前記回転軸が前記出発角度位置から前記目標角度位置に回転するように前記モータを駆動するステップと、
   前記振動成分を検出するステップと、
   前記検出された振動成分に基づいて前記異常診断を行うステップと、
   を実行させる異常診断プログラム。

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