JP2021102261A - ロボットの監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットに固定された複数のセンサからの出力を高精度で外部で認識することによって、ロボットを監視する。【解決手段】センサ３０には、各々に対応してＡＤ変換部３１が接続される。ＡＤ変換部３１は、センサ３０から出力されたアナログ信号Ｇ１〜Ｇ５をアナログ−デジタル変換し、この出力をデジタル信号として出力し、各ＡＤ変換部３１からは対応するセンサ３０の出力に対応するデジタル信号Ｓ１〜Ｓ５が発せられる。各ＡＤ変換部３１から出力された各デジタル信号Ｓ１〜Ｓ５は、信号経路Ｌ１〜Ｌ５を介して、本体部１０内に設けられた監視用信号生成部４０に並列に入力する。監視用信号生成部４０は、このように並列に入力した各デジタル信号を時系列的に分割してシリアルデータとした監視用信号Ｓ０としてロボット１の外部に出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、可動部分を有するロボットを監視するための、ロボットの監視システムに関する。

産業用のロボットにおいては、多数の関節（可動部分）と、これによって駆動される複数のアームが設けられることによって、様々な動きが実現される。このようなロボットの構成については、例えば特許文献１に記載されている。このロボットにおいては、アームの内部に設けられモータによって駆動されるベルトがプーリに架け渡されてプーリが回転駆動されることによって、アームが駆動される。このようなアームを多段階に組み合わせることによって、複雑な動作を実現することができる。

一般的に、可動部分には使用寿命が存在するため、その状態や使用状況を認識することによって、例えば使用寿命が近いことをユーザに警告することができるが、このように多数の可動部分を有するロボットにおいては、このような認識を可動部分毎に行うことが必要となる。このようにロボットを監視するためのシステムは、例えば特許文献２に記載されている。

特許文献２に記載の技術においては、移動部位の振動がセンサによって認識され、この振動パターン（振動波形）を認識することによって、この移動部位を駆動させる駆動部の故障が予知される。振動を検知するセンサとしては、例えば加速度センサを用いることができる。多数の可動部分、アームを有するロボットにおいては、小型の加速度センサを可動部分毎に設け、可動部分毎にこのように故障予知をすることもできる。センサはロボット自身に固定されるが、その出力は外部に取り出され、外部のオシロスコープやコンピュータ等によって故障予知診断が行われる。

特開２０１８−１５８３９号公報 特開平５−５２７１２号公報

一般的に、このように使用される加速度センサからの電気的出力はアナログ信号であり、その信号強度は高くない。また、ロボットの動作時にはノイズも多く発生するため、センサからの出力信号におけるＳ／Ｎ比が悪くなり、特に大型で複雑な動作をするロボットにおいては、この信号の伝搬経路が長くなるために、特にＳ／Ｎ比が劣化した。このため、実際には、上記のような診断を外部で高精度で行うことは容易ではなかった。この点については、他の物理量を検知するセンサについても同様である。

一般的にこのように強度の低いアナログ信号をＳ／Ｎ比を劣化させずに伝達させるには例えば同軸ケーブルが有効であるが、前記のように大型で複雑な動きをするロボットにおいてこのように同軸ケーブルを多数用いる場合にはコストが増大した。あるいは、太い同軸ケーブルを用いることによって、ロボット（アーム）の動きが制限されるため、同軸ケーブルをこの目的で用いることは実質的に困難であった。

このため、ロボットに固定された複数のセンサからの出力を高精度で外部で認識することによって、ロボットを監視することができるシステムが望まれた。

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、ロボットに固定された複数のセンサからの出力を高精度で外部で認識することによって、ロボットを監視することを目的とする。

本発明に係るロボットの監視システムは、基体と、前記基体に直接または間接的に装着され駆動部によって駆動されるアームと、を具備するロボットに固定されたセンサからの出力によって前記ロボットの状況を監視する、ロボットの監視システムであって、前記駆動部に対応して前記ロボットにおいて固定され、前記駆動部における加速度、温度、音、臭気のいずれかを検知してアナログ信号を出力する複数の前記センサと、前記ロボットにおいて固定され、前記センサから出力された前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、前記基体に設置され、複数の前記センサに対応する前記デジタル信号をシリアルデータとした監視用信号を出力する監視用信号生成部と、前記ロボットと別体とされ、前記監視用信号を前記ロボット側から受信して前記ロボットの状況を監視する監視装置を具備する。

この構成においては、ロボットに固定された複数のセンサによって、特に駆動部の状況（振動、発熱、異音、異臭の発生）を検知することができる。センサの出力は、ＡＤ変換部によってロボットの内部でデジタル信号とされてからロボットの内部を長距離にわたり伝わる。その後に、複数のセンサに対応した複数のデジタル信号がシリアルデータとされた監視号用信号として出力される。このため、ノイズの混入等が抑制された状態でセンサの出力を監視用信号としてロボットの外部の監視装置が読み出すことができる。

また、前記ロボットは複数の前記駆動部を具備し、前記センサ及び前記ＡＤ変換部は前記駆動部毎に設けられていてもよい。
この構成によれば、センサによってロボットにおける駆動部毎の状況を外部の監視装置が認識することができる。

また、前記駆動部毎に、複数の前記センサと単一の前記ＡＤ変換部を具備し、前記ＡＤ変換部は、対応する複数の前記センサが出力した複数の前記アナログ信号をデジタル化し、かつシリアル出力した前記デジタル信号を出力してもよい。
この構成によれば、単一の駆動部における各種の状況を複数のセンサによって認識することができる。この際、ＡＤ変換部は駆動部毎に単一のものを用いることができる。

また、前記ＡＤ変換部は、前記アームにおける、対応する前記センサよりも前記ロボットの駆動経路において前記基体に近い側に固定されていてもよい。
この構成によれば、ロボット内におけるＡＤ変換部から基体に設けられた監視信号生成部までのデジタル信号の伝達経路を短くすることができる。

また、前記基体に前記駆動部、前記センサ及び前記ＡＤ変換部が設けられていてもよい。
この構成においては、駆動部、これに対応したセンサ、ＡＤ変換部が基体に設けられる。基体側に設けられる駆動部の負荷は大きくなるが、これによって、この駆動部の状況を外部の監視装置が認識することができる。

また、複数の前記ＡＤ変換部がデイジーチェーン接続され、複数の前記ＡＤ変換部のうちの一つが前記監視用信号生成部に接続されていてもよい。
この構成においては、複数のＡＤ変換部がデイジーチェーン接続されることによって、ロボットの中におけるデジタル信号の信号経路の全長を特に短くすることができる。これによって、ノイズの混入が抑制され、かつ信号経路がロボットの動作の障害になることが抑制される。

また、前記センサから出力された前記アナログ信号を前記監視用信号より前記センサ毎に再生して出力するＤＡ変換部が設けられていてもよい。
この構成によって、使用されたセンサの出力をそのままの形態で監視システムの外部から読み出すことが可能となる。これによって、ロボットの動作の監視を特に正確に行うことができる。
また、前記ＤＡ変換部は前記基体の外部に設けられていてもよい。
このＤＡ変換部に対する入力はデジタル信号である監視用信号であるため、その動作に対するノイズの混入等の影響は小さい。このため、監視システム中の様々な箇所、例えば基体の外部にＤＡ変換部を設けることができる。
また、前記ＤＡ変換部は、複数の前記センサのうちの選択されたものに対応する前記アナログ信号を再生して出力してもよい。
この場合、ロボットにおいて使用されるセンサの数が多い場合において、ＤＡ変換部の動作や出力を効率的に行わせることができる。

本発明によれば、ロボットに固定された複数のセンサからの出力を高精度で外部で認識することによって、ロボットを監視することができる。

実施形態に係る監視システムが用いられたロボットの構成を示す図である。 実施形態に係る監視システムの構成を示すブロック図である。 実施形態に係る監視システムの第１の変形例の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る監視システムの第２の変形例の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態に係るロボットの監視システムが用いられるロボット１の構成を示す図である。このロボット１の構成は特許文献１に記載のものと同様であり、図１においては、これが簡略化、模式化されて示されている。このロボット１においては、本体部（基体）１０に対して複数のアームが組み合わされて装着され、各アームの動きが制御されることによって所望の動作が行われる。まず、本体部２０の上に共通アーム（アーム）１１が装着され、共通アーム１１に対して連結部（アーム）１２、１３を介してそれぞれアーム１４、１５が装着される。共通アーム１１は本体部１０に対して回動軸Ａ１の周りで、アーム１４は連結部１２（共通アーム１１）に対して回動軸Ａ２の周りで、アーム１５は連結部１３（本体部１０）に対して回動軸Ａ３の周りで、それぞれ回転駆動される。

このため、本体部１０には、共通アーム１１を駆動するための機械的機構が設けられる。ここで、回動軸Ａ１はこのロボット１における全体の軸となり、これによってアーム１４、１５を含む共通アーム１１に接続される全ての構成要素が駆動されるため、特に共通アーム１１の駆動に際しての負荷は大きくなる。このため、この駆動においては第１駆動部２１、第２駆動部２２が同時に設けられており、回動軸Ａ１周りの駆動は、第１駆動部２１による回動軸Ａ１１、第２駆動部２２による回動軸Ａ１２によって行われる。また、このため、回動軸Ａ１１、回動軸Ａ１２の動作を回動軸Ａ１の動作に変換するための第３駆動部２３が設けられ、回動軸Ａ１周りの動作は直接的には第３駆動部２３によって行われる。

また、連結部１２にはアーム１４を駆動するための機械的機構を具備する第４駆動部２４が、連結部１３にはアーム１５を駆動するための機械的機構を具備する第５駆動部２５が、それぞれ設けられている。第４駆動部２４、第５駆動部２５は、それぞれモータ、ギヤ、軸受等を具備し、その詳細は特許文献１に記載されたとおりである。第１駆動部２１、第２駆動部２２においても、同様にモータ、ギヤ、軸受等が設けられる。第３駆動部２３は、回動軸Ａ１１、回動軸Ａ１２の運動を回動軸Ａ１の運動に変換するためのギヤ、軸受等を具備する。

また、このロボット１においては、第１駆動部２１〜第５駆動部２５をユーザ等による操作に従って駆動することによって共通アーム１１、アーム１４、１５の動きを制御するためのＣＰＵ等を具備するロボット制御部（ロボット制御装置）５０が設けられる。図１においては、ロボット制御部５０は本体部（基体）１０内に設けられているが、ロボット制御部５０がロボット１とは別体で、例えばロボット１から離間した箇所にロボット制御部５０が設けられていてもよい。

上記において、使用に際しての摩耗や経年劣化等が発生するのは、主に第１駆動部２１〜第５駆動部２５であるため、特許文献２に記載の技術と同様に、故障予知等の観点から、これらの状態をそれぞれ個別に監視することが有効となる。このため、第１駆動部２１〜第２駆動部２５のそれぞれに対してセンサ３０が設置されている。センサ３０は、特許文献２に記載のものと同様であり、例えば各駆動部に発生した振動を検知するための加速度センサ等が用いられる。センサ３０は、各駆動部において振動を検知する部分に対して固定され、自身の大きさ、重量はこの部分と比べて無視できる程度であるため、自身が検知した振動（加速度）が、この部分に加わった加速度であると認識することができる。センサ３０の出力は例えば直流電圧の変動として認識され、この出力はアナログ信号となる。

図２は、図１におけるロボット１自身の構成を除き、ここで用いられる監視システム２のみの構成を示すブロック図であり、破線の領域内が前記のロボット１の内部に相当する。ここで、センサ３０には、各々に対応してＡＤ変換部３１が接続される。前記のようにセンサ３０は駆動部毎に設けられるため、ＡＤ変換部３１も駆動部毎にセンサ３０の近傍に設けられる。ＡＤ変換部３１は、センサ３０から出力されたアナログ信号Ｇ１〜Ｇ５をそれぞれアナログ−デジタル変換し、この出力をデジタル信号として出力する。センサ３０とＡＤ変換部３１との間の接続は、例えばノイズの混入を抑制しやすい同軸ケーブルを用いることができるが、ＡＤ変換部３１を対応するセンサ３０の近傍に設置すれば、同軸ケーブルの長さはロボット１の全長と比べると無視できる程度の長さとなる。各ＡＤ変換部３１からは対応するセンサ３０の出力Ｇ１〜Ｇ５に対応するデジタル信号Ｓ１〜Ｓ５が発せられる。

前記のようにセンサ３０は例えば振動を検知すべき部分に対して直接固定されるが、ＡＤ変換部３１は、センサ３０の近傍でありかつセンサ３０からのアナログ出力を同軸ケーブル等で入手可能な位置に設置されればよい。例えば、図１において、第４駆動部２４に固定されたセンサ３０と接続されたＡＤ変換部３１は連結部１２の内部に、第５駆動部２５に固定されたセンサ３０と接続されたＡＤ変換部３１は連結部１３の内部に、それぞれ固定することができる。

図１において、各ＡＤ変換部３１から出力された各デジタル信号Ｓ１〜Ｓ５は、信号経路Ｌ１〜Ｌ５を介して、本体部１０内に設けられパラレル−シリアル変換を行う監視用信号生成部４０に並列に入力する。ここで、信号経路Ｌ１〜Ｌ５は実際にはケーブル線で構成されるが、伝搬するデジタル信号Ｓ１〜Ｓ５はデジタル信号であるため、各センサ３０から出力されたアナログ信号と比べて、伝搬距離が長い場合でもノイズの混入に対する悪影響が小さい。このため、このケーブル線として、同軸ケーブルを用いる必要はない。この際、第４駆動部２４、第５駆動部２５に対応したＡＤ変換部３１を、連結部（アーム）１２、１３において、駆動経路における本体部１０に近い側（連結部１２における図中右側、連結部１３における図中左側）に設置すれば、信号経路Ｌ４、Ｌ５を短くすることができる。この場合においても、センサ３０とＡＤ変換部３１との間の同軸ケーブルは連結部１２、１３の全長よりも短くなる。また、この場合には同軸ケーブルも連結部１２、１３の内部に設けることができ、同軸ケーブルや信号経路がロボット１における動作の障害となることを抑制することができる。

また、監視用信号生成部４０は、本体部１０内の任意の箇所に設けることができる。監視用信号生成部４０は、このように並列に入力した各デジタル信号を時系列的に分割してシリアルデータとした監視用信号Ｓ０としてロボット１の外部に出力する。

図１において、ロボット１とは別体とされたコンピュータである監視装置１００は、ロボット１側との間がコネクタＣＮ１（ＣＮ１１、ＣＮ１２）、監視装置１００側がコネクタＣＮ２（ＣＮ２１、ＣＮ２２）で接続された単一の外部ケーブル線Ｃを介して、監視用信号Ｓ０を入手する。これによって、監視装置１００は、各センサ３０の出力を認識することができ、これを適宜記憶することもできる。監視用信号Ｓ０より得たデータ、記憶されたデータを用いることによって、特許文献２に記載の技術と同様に、各センサ３０と対応した駆動部の振動の状況に応じた故障の予知を行うことができる。また、監視装置１００をネットワークを介して顧客のもつ上位システムに接続し、この上位システムで複数のロボットの管理を行うこともできる。

この構成によれば、センサ３０からの出力の信号強度が弱い場合でも、外部の監視装置１００がこれを容易に認識することができる。この際、ロボット１内における信号の経路の大部分は信号経路Ｌ１〜Ｌ５となり、ここでは高価かつ太い同軸ケーブルを用いる必要がない。このため、この監視システム２を安価とすることができ、かつこの監視システム２を設けたことによって、ロボット１の動作が制限されることもない。

一方、図１、２において、本体１０には、監視用信号生成部４０から出力された監視用信号Ｓ０より、各センサ３０からの出力信号（アナログ信号Ｇ１〜Ｇ５）を再生したアナログ信号Ｈ１〜Ｈ５を出力するＤＡ変換部６０も設けられる。ＤＡ変換部６０は、監視用信号Ｓ０においてデジタル信号Ｓ１〜Ｓ５がシリアル出力される際のフォーマットに応じてこの動作を行うことができ、理想的な場合にはアナログ信号Ｈ１〜Ｈ５はそれぞれアナログ信号Ｇ１〜Ｇ５とそれぞれ同一となる。アナログ信号Ｈ１〜Ｈ５はそれぞれ本体部１０から外部に出力される。

前記のように、ロボット１と離間した監視装置１００において、監視用信号Ｓ０を用いて各種の診断、故障の予知等を行うことができる。一方、例えば各センサ３０の実際の出力を計測用の機器（例えばオシロスコープ等）に接続して直接見ることが必要となる場合もある。こうした場合においては、上記のような監視用信号Ｓ０を直接用いることはできず、各センサ３０が発したアナログ信号Ｇ１〜Ｇ５がロボット１の外部に取り出されることが好ましい。しかしながら、前記のように、アナログ信号Ｇ１〜Ｇ５を各センサ３０から直接取り出す場合には、ノイズの混入の影響等が大きくなる。

これに対して、上記のように監視用信号Ｓ０においてはノイズの混入等の影響は小さいため、これより生成（再生）したアナログ信号Ｈ１〜Ｈ５は、元のアナログ信号Ｇ１〜Ｇ５を忠実に再現した信号となる。このため、ＤＡ変換部６０から出力されたアナログ信号Ｈ１〜Ｈ５を用いて、各センサ３０の出力をロボット１の外部で容易に用いることができる。一方、前記のように監視用信号Ｓ０は監視装置１００においてロボット１の監視を行うためには有効であるため、デジタル信号である監視用信号Ｓ０とアナログ信号Ｈ１〜Ｈ５がロボット１から共に出力されることが好ましい。この際、ＤＡ変換部６０は監視用信号Ｓ０からアナログ信号Ｈ１〜Ｈ５を生成するために用いられる。

なお、図２においては、ＤＡ変換部６０は監視用信号Ｓ０から全てのセンサ３０のアナログ出力Ｈ１〜Ｈ５を再生して同時に並列に出力するが、例えば、ユーザにより指定されたセンサ３０のみからのアナログ出力を再生、出力させてもよい。また、上記のようにアナログ信号Ｈ１〜Ｈ５のいずれもロボット１の外部で用いない場合には、ＤＡ変換部６０は不要である。

図１の構成において、アナログ信号Ｇ１〜Ｇ５に対するノイズの混入等の影響を抑制するためには、特に、各センサ３０と、対応するＡＤ変換部３１との間の距離は近いことが好ましい。一方、各ＡＤ変換部３１、監視用信号生成部４０、ＤＡ変換部６０、監視装置１００の間にはデジタル信号しか伝送されないため、これらの間の距離が近いことは要求されず、これらの設置箇所は適宜設定が可能である。このため、図１においては、監視用信号生成部４０、ＤＡ変換部６０は本体部１０（ロボット１）に設けられているが、これらが本体部１０の外側に設けられていてもよい。

例えば、前記のようにロボット制御部５０が本体部１０（ロボット１）の外部に設けられている場合、ＤＡ変換部６０をロボット制御部（ロボット制御装置）５０の内部に設け、アナログ信号Ｈ１〜Ｈ５をロボット制御部５０から出力させてもよい。この際、監視用信号生成部４０もロボット制御部５０の内部に設けてもよく、この場合には、監視用信号Ｓ０もロボット制御部５０から発せられる。

また、ＤＡ変換部６０を監視装置１００に設け、アナログ信号Ｈ１〜Ｈ５を監視装置１００から出力させてもよい。すなわち、ＤＡ変換部６０は、上記のようなロボットの監視システム２において、任意の箇所に設けることができる。このため、このアナログ信号Ｈ１〜Ｈ５を利用する他の装置に応じて、最適な位置にＤＡ変換部６０を設けることができる。

また、上記の例では、監視装置１００（コンピュータ）は監視用信号Ｓ０を用いてロボット１の監視、故障の予知を行うコンピュータであるものとしたが、例えば図１において、ケーブル線Ｃとコンピュータとを直接接続せず、ケーブル線ＣにはＰＬＣ（プログラマブルロジックロジックコントローラ）を接続し、このＰＬＣとコンピュータをネットワーク（イーサネット等）で接続し、このコンピュータが故障の予知等を行ってもよい。

上記の監視システム２においては、各駆動部に対して単一のセンサ３０が固定された。しかしながら、単一の駆動部に対して複数のセンサを設けることもできる。この場合、各センサは異なる物理量を検知し、目的に応じて各駆動部あるいはその近傍における異なる箇所（目的に応じて適した箇所）に設置することができる。図３は、この構成を具備する第１の変形例となる監視システム３の構成を示すブロック図である。

ここでは、各駆動部に対してＮ個のセンサ３０−１〜３０−Ｎが設置される。センサ３０−１〜３０−Ｎは各駆動部における様々な物理量を検知する。具体的には、前記のように各駆動部における一部の振動を検知するための加速度センサ、温度を検知するための温度センサ、部材の温度上昇等に伴う匂い（異臭：臭気）を検知する匂いセンサ、音（異音）を検知するマイクロフォン等を用いることができる。また、同一種類のセンサを単一の駆動部において複数用いてもよく、例えば、温度センサを各駆動部における異なる２箇所に設置することによって、特定の部分間の温度差が計測される設定とすることもできる。

また、駆動部毎に異なるセンサを用い、監視装置１００側で認識する物理量を駆動部毎に変えてもよい。例えば、図１において、回動軸Ａ１を駆動するために負荷が大きくモータの消費電力が大きな第１駆動部２１、第２駆動部２２に対しては温度センサや匂いセンサを用いるが、末端側にあるために負荷が小さな第４駆動部２４、第５駆動部２５に対しては温度センサや匂いセンサを設けずに、重量を軽くするような構成とすることもできる。

図２の構成においては、各ＡＤ変換部３１には対応する単一のセンサ３０の出力のみが入力したのに対して、この監視システム３においては、単一のＡＤ変換部３２に対して、センサ３０−１〜３０−Ｎの出力が並列に入力する。このため、このＡＤ変換部３２は、センサ３０−１〜３０−Ｎの各出力をＡＤ変換すると共に、デジタル化された各出力をシリアル化したデジタル信号Ｓ１１、Ｓ１２等を出力する。デジタル信号Ｓ１１、Ｓ１２等は前記の場合と同様に、並列に監視用信号生成部４１に入力し、これによって更にこれらは監視用信号Ｓ１０として、前記と同様に外部の監視装置１００側に出力され、監視装置１００は、これによって各駆動部におけるセンサ３０−１〜３０−Ｎ等の出力を認識し、各駆動部毎の故障予知等を行うことができる。

ここで用いられるＡＤ変換部３２としては、駆動部毎に異なる仕様のものを用いることができるが、同一仕様のものを用いることもできる。この際、接続されるセンサに応じて使用される同軸ケーブルやその接続端子が異なる場合には、複数種類の入力端子が選択可能とされれば、共通のユニットをＡＤ変換部３２として用いることができる。

前記の通り、このように監視装置１００が監視用信号Ｓ１０を受信することは故障予知等のために行われる。このため、監視装置１００が監視用信号Ｓ１０を受信する、あるいは監視用信号生成部４１が監視用信号Ｓ１０を生成・出力する動作は、例えばロボット１において制御部が各駆動部を制御する動作の時間分解能（例えばｍｓｅｃ程度）等と比べて、十分に長い時間スケール（例えば１日程度）でのみ行われる。このため、このように多くのデータ（センサの出力）を用いたシリアルデータで構成される監視用信号Ｓ１０を生成することができる。

また、前記の監視システム２と同様に、この監視システム３においても、監視用信号Ｓ１０から各駆動部におけるセンサ３０−１〜３０−Ｎ等の出力を再生したアナログ信号を出力するＤＡ変換部６１が設けられる。ＤＡ変換部６１は指定されたセンサのみに対応したアナログ信号を出力してもよいこと、このアナログ信号が監視システム３の外部で用いられない場合にはＤＡ変換部６１を設ける必要がないこと、についても同様である。

また、監視用信号生成部、各ＡＤ変換部の間においては、センサ３０と、対応するＡＤ変換部との間の距離を小さくし、上記のように監視用信号生成部４０がシリアル信号である監視用信号を出力できる限りにおいて、他の接続方法も適用可能である。図４は、この例（第２の変形例）となる監視システム４の構成を示すブロック図である。ここでは、単純化のために、前記の監視システム２と同様に、各駆動部毎に単一のセンサ３０（３０１〜３０５）が用いられているものとしている。ここでは、ＡＤ変換部３３１〜３３５は、デイジーチェーン接続される。

前記の監視システム２においては、各ＡＤ変換部３１は対応するセンサ３０からの入力と、これに対応するデジタル出力をするのみであったのに対し、図４においては、ＡＤ変換部３３１〜３３４については、それぞれにおいてセンサ３０１〜３０４からの出力が入力すると共に、隣接するＡＤ変換部からの出力も入力する。また、ＡＤ変換部３３１〜３３４の出力は前記のようにセンサ３０１〜３０４の各々の出力をデジタル信号としたものと、隣接するＡＤ変換部から得られた信号とがシリアルに出力されたデジタル信号となる。最も末端にあるＡＤ変換部３３５には、センサ３０５の出力（アナログ信号）のみが入力し、ＡＤ変換部３３５は、これに対応したデジタル信号のみを出力する。

このため、ＡＤ変換部３３５の出力となるデジタル信号Ｓ２５は、ＡＤ変換部３３４、３３３、３３２、３３１を介して、ＡＤ変換部３３４の出力となるデジタル信号Ｓ２４は、ＡＤ変換部３３３、３３２、３３１を介して、ＡＤ変換部３３３の出力となるデジタル信号Ｓ２３は、ＡＤ変換部３３２、３３１を介して、ＡＤ変換部３３２の出力となるデジタル信号Ｓ２２は、ＡＤ変換部３３１を介して、監視用信号生成部４２が入手する。ＡＤ変換部３３１の出力は監視用信号生成部４２が直接入手する。これによって、監視用信号生成部４２は、ＡＤ変換部３３１〜３３５の出力（センサ３０１〜３０５のデジタル出力）をシリアル信号とした監視用信号Ｓ２０を出力することができ、これによって監視装置１００は前記と同様の動作をすることができる。

ここで、前記の監視システム２における信号経路Ｌ１〜Ｌ５と同様に、信号経路Ｌ１０〜Ｌ１４は、ロボット１の内部に設けられる。ただし、図１、２における信号経路Ｌ１〜Ｌ５の全てが監視用信号生成部４０に接続されたのに対し、図４においては監視用信号生成部４２と接続されるのは信号経路Ｌ１０のみとなる。また、例えば図１において第１駆動部２１、第２駆動部２２、第３駆動部２３、監視用信号生成部４０（４２）は近接して設けられているため、図４の構成においては、特に信号経路Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２を短くすることができる。一方、信号経路の数（対応するケーブル線の本数）は図１、２の場合と比べて変わりがない。これによって、更にノイズの影響を低減することができると共に、各信号経路の取り回しがロボット１の動作に影響を及ぼすことも低減される。

このようなデイジーチェーン接続において、接続されるＡＤ変換部（図４において隣接するように設定されるＡＤ変換部）は、対応する駆動部のロボット中の位置に応じて、信号経路が短くなるように適宜設定することができる。すなわち、このようなＡＤ変換部（あるいは対応する駆動部）の接続の組み合わせは、ロボットの構成に応じて適宜設定が可能である。これによる信号経路の短縮化の効果は、駆動部の数が多い、すなわち複雑な動きをするロボットの場合において、特に顕著となる。

また、図４の監視システム４においては、ＡＤ変換部３３１と監視用信号生成部４２とを共通化することもできる。これによって、構成を単純化することもできる。なお、図４においては駆動部毎に単一のセンサが設けられたが、前記の監視システム３と同様に、単一の駆動部に複数のセンサを設けても同様の構成とすることができる。

また、前記の監視システム２、３と同様に、この監視システム４においても、監視用信号Ｓ２０から各駆動部におけるセンサ３０１〜３０５の出力を再生したアナログ信号Ｈ１〜Ｈ５を出力するＤＡ変換部６２が設けられる。ＤＡ変換部６２は指定されたセンサのみに対応したアナログ信号を出力してもよいこと、このアナログ信号が監視システム４の外部で用いられない場合にはＤＡ変換部６２を設ける必要がないこと、についても同様である。

（本形態の主な特徴）
本実施形態の特徴を簡単に纏めると次の通りである。
（１）このロボットの監視システム２は、基体１０と、基体１０に直接または間接的に装着され駆動部２１〜２５によって駆動されるアーム１１〜１５と、を具備するロボット１に固定されたセンサ３０からの出力によってロボット１の状況を監視し、駆動部２１〜２５に対応してロボット１において固定され、駆動部２１〜２５における加速度、温度、音、臭気のいずれかを検知してアナログ信号を出力する複数のセンサ３０と、ロボット１において固定され、センサ３０から出力されたアナログ信号をデジタル信号Ｓ１〜Ｓ５に変換するＡＤ変換部３１と、基体１０に設置され、デジタル信号Ｓ１〜Ｓ５をシリアルデータとした監視用信号Ｓ０を出力する監視用信号生成部４０と、ロボット１と別体とされ、監視用信号Ｓ０をロボット１側から受信してロボット１の状況を監視する監視装置１００を具備する。

この構成においては、ロボット１に固定された複数のセンサ３０によって、特に駆動部２１〜２５の状況（振動、発熱、異音、異臭の発生）を検知することができる。センサ３０の出力Ｇ１〜Ｇ５は、ＡＤ変換部３１によってロボット１の内部でデジタル信号Ｓ１〜Ｓ５とされてからロボット１の内部を長距離にわたり伝わる。その後に、デジタル信号Ｓ１〜Ｓ５がシリアルデータとされた監視号用信号Ｓ０として出力される。このため、ノイズの混入等が抑制された状態でセンサ３０の出力を監視用信号Ｓ０としてロボット１の外部の監視装置１００が読み出すことができる。

（２）ロボット１は駆動部２１〜２５を具備し、センサ３０及びＡＤ変換部３１は駆動部２１〜２５毎に設けられている。
この構成によれば、センサ３０によってロボット１における駆動部２１〜２５毎の状況を外部の監視装置１００が認識することができる。

（３）ロボットの監視システム３は、駆動部２１〜２５毎に、複数のセンサ３０と単一のＡＤ変換部３１を具備し、ＡＤ変換部３２は、対応する複数のセンサ３０が出力した複数のアナログ信号をデジタル化し、かつシリアル出力したデジタル信号Ｓ１１〜Ｓ１５を出力する。
この構成によれば、単一の駆動部における各種の状況を複数のセンサ３０によって認識することができる。この際、ＡＤ変換部３２は駆動部毎に単一のものを用いることができる。

（４）ＡＤ変換部３１は、アーム１２，１３における、対応するセンサ３０よりもロボット１の駆動経路において基体１０に近い側に固定されている。
この構成によれば、ロボット１内におけるＡＤ変換部３１から基体１０に設けられた監視信号生成部４０までのデジタル信号Ｓ４、Ｓ５の伝達経路（信号経路Ｌ４、Ｌ５）を短くすることができる。

（５）基体１０に駆動部２１〜２３、センサ３０及びＡＤ変換部３１が設けられている。
この構成においては、駆動部２１〜２３、これに対応したセンサ３０、ＡＤ変換部３１が基体１０に設けられる。基体１０側に設けられる駆動部２１〜２３の負荷は大きくなるが、これによって、この駆動部２１〜２３の状況を外部の監視装置１００が認識することができる。

（６）ロボットの監視システム４において、ＡＤ変換部３３１〜３３５がデイジーチェーン接続され、そのうちの一つであるＡＤ変換部３３１が監視用信号生成部４２に接続されている。
この構成においては、ＡＤ変換部３３１〜３３５がデイジーチェーン接続されることによって、ロボット１の中におけるデジタル信号Ｓ２１〜Ｓ２５の伝達経路（信号経路Ｌ１０〜Ｌ１５）の全長を特に短くすることができる。これによって、ノイズの混入が抑制され、かつ信号経路Ｌ１０〜Ｌ１５がロボット１の動作の障害になることが抑制される。

（７）センサ３０から出力されたアナログ信号Ｇ１等を監視用信号Ｓ０よりセンサ３０毎に再生して出力するＤＡ変換部６０が設けられている。
この構成によって、使用されたセンサ３０の出力をそのままの形態で監視システム２の外部からアナログ信号Ｈ１等として読み出すことが可能となる。これによって、ロボット１の動作の監視を特に正確に行うことができる。
（８）ＤＡ変換部６０は基体１０の外部に設けられている。
このＤＡ変換部６０に対する入力はデジタル信号である監視用信号Ｓ０であるため、その動作に対するノイズの混入等の影響は小さい。このため、監視システム２中の様々な箇所、例えば基体１０の外部の監視装置１００等にＤＡ変換部６０を設けることができる。
（９）ＤＡ変換部６０は、複数のセンサ３０のうちの選択されたものに対応するアナログ信号を再生して出力する。
この場合、ロボット１において使用されるセンサ３０の数が多い場合において、ＤＡ変換部６０の動作や出力を効率的に行わせることができる。

本発明を、実施形態及びその変形例をもとに説明したが、この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１ ロボット
２〜４ 監視システム
１０ 本体部（基体）
１１ 共通アーム（アーム）
１２、１３ 連結部（アーム）
１４、１５ アーム
２１ 第１駆動部（駆動部）
２２ 第２駆動部（駆動部）
２３ 第３駆動部（駆動部）
２４ 第４駆動部（駆動部）
２５ 第５駆動部（駆動部）
３０、３０−１〜３０−Ｎ、３０１〜３０５ センサ
３１、３２、３３１〜３３５ ＡＤ変換部
４０、４１、４２ 監視用信号生成部
５０ ロボット制御部（ロボット制御装置）
６０、６１、６２ ＤＡ変換部
１００ 監視装置
Ａ１〜Ａ３、Ａ１１、Ａ１２ 回動軸
Ｃ ケーブル線
ＣＮ１、ＣＮ１１、ＣＮ１２、ＣＮ２、ＣＮ２１、ＣＮ２２ コネクタ
Ｇ１〜Ｇ５、Ｈ１〜Ｈ５ アナログ信号
Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ１０〜Ｌ１４ 信号経路
Ｓ０、Ｓ１０、Ｓ２０ 監視用信号
Ｓ１〜Ｓ５、Ｓ１１〜Ｓ１５、Ｓ２１〜Ｓ２５ デジタル信号

Claims (9)

1. 基体と、前記基体に直接または間接的に装着され駆動部によって駆動されるアームと、を具備するロボットに固定されたセンサからの出力によって前記ロボットの状況を監視する、ロボットの監視システムであって、
   前記駆動部に対応して前記ロボットにおいて固定され、前記駆動部における加速度、温度、音、臭気のいずれかを検知してアナログ信号を出力する複数の前記センサと、
   前記ロボットにおいて固定され、前記センサから出力された前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
   前記基体に設置され、複数の前記センサに対応する前記デジタル信号をシリアルデータとした監視用信号を出力する監視用信号生成部と、
   前記ロボットと別体とされ、前記監視用信号を前記ロボット側から受信して前記ロボットの状況を監視する監視装置を具備することを特徴とする、ロボットの監視システム。
2. 前記ロボットは複数の前記駆動部を具備し、
   前記センサ及び前記ＡＤ変換部は前記駆動部毎に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の、ロボットの監視システム。
3. 前記駆動部毎に、複数の前記センサと単一の前記ＡＤ変換部を具備し、
   前記ＡＤ変換部は、対応する複数の前記センサが出力した複数の前記アナログ信号をデジタル化し、かつシリアル出力した前記デジタル信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の、ロボットの監視システム。
4. 前記ＡＤ変換部は、前記アームにおける、対応する前記センサよりも前記ロボットの駆動経路において前記基体に近い側に固定されたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の、ロボットの監視システム。
5. 前記基体に前記駆動部、前記センサ及び前記ＡＤ変換部が設けられたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の、ロボットの監視システム。
6. 複数の前記ＡＤ変換部がデイジーチェーン接続され、複数の前記ＡＤ変換部のうちの一つが前記監視用信号生成部に接続されたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の、ロボットの監視システム。
7. 前記センサから出力された前記アナログ信号を前記監視用信号より前記センサ毎に再生して出力するＤＡ変換部を具備することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の、ロボットの監視システム。
8. 前記ＤＡ変換部は前記基体の外部に設けられたことを特徴とする請求項７に記載の、ロボットの監視システム。
9. 前記ＤＡ変換部は、複数の前記センサのうちの選択されたものに対応する前記アナログ信号を再生して出力することを特徴とする請求項７又は８に記載の、ロボットの監視システム。

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