JP5331614B2 - 自動作業システムにおけるロボットの診断方法及び診断プログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る自動作業システムにおけるロボットの診断方法を実施するための自動作業システムの全体構成を示した図である。図1に示す自動作業システムは、位置決めロボット(ロボット)100と、作業ロボット(ロボット)200と、ロボット制御装置300と、により構成される。自動作業システムは、位置決めロボット100が所定のワークを作業ロボット200の所定の目標位置に応じた位置決め基準位置に搬送して位置決めするとともに、作業ロボット200がワークに対し所定の作業を行うという一連の作業工程を自動化するシステムである。本自動作業システムの対象とする作業工程には、例えば、スポット溶接工程、塗装工程、バリとり工程、研磨工程等が含まれる。
さらに、位置・速度サーボ制御部303は、次式に示すように、位置ズレ量ΔP1の一次微分とエンコーダ値θ1の一次微分との差v1、つまり保持ツール105の位置ズレ量を考慮に入れた保持ツール105の速度偏差v1を算定するとともに、この速度偏差v1に所定のゲインで増幅した信号を出力する。この動作は所謂微分動作と呼ばれる。
尚、位置・速度サーボ制御部303は、上記の比例動作及び微分動作の他に、所謂積分動作を同時に行うようにしてもよい。
さらに、位置・速度サーボ制御部305は、作業ツール205の目標位置P2の一次微分とエンコーダ値θ2の一次微分との差である速度偏差v2を算定するとともに、この速度偏差v2に所定のゲインで増幅した信号を出力する。この動作は所謂微分動作と呼ばれる。
尚、位置・速度サーボ制御部305は、上記の比例動作及び微分動作の他に、所謂積分動作を同時に行うようにしてもよい。
実施の形態1では、自動作業システムにおいて位置決めロボット100と作業ロボット200との間の所定の作業の際に位置決めロボット100側に異常が発生したか否かを診断している。一方、実施の形態2では、自動作業システムにおける所定の作業の際に作業ロボット200側に異常が発生したか否かを診断する。
実施の形態2では、1台の位置決めロボット100でワークを作業ロボット200の所定の目標位置に搬送する自動作業システムを想定している。一方、実施の形態3では、図5に示すように、複数の位置決めロボット100が協調してワークを作業ロボット200の所定の目標位置に搬送するような自動作業システムを想定している。尚、図5に示す自動作業システムは、位置決めロボット100が2台(100a、100b)の場合であるが、位置決めロボット100が3台以上の場合であってもよい。
実施の形態3では、複数の位置決めロボット100を用いる自動作業システムにおいて、複数の位置決めロボット100それぞれの位置ズレ量を相互比較することで複数の位置決めロボット100のうち少なくともいずれかに異常が発生するか否かの診断を行うようにした。一方、実施の形態4では、複数の位置決めロボット100を用いる自動作業システムにおいて、複数の位置決めロボット100個々に異常が発生したか否かの診断、特に複数の位置決めロボット100それぞれに取り付けられる慣性センサ106に異常が発生したか否かの診断を行う。
実施の形態5では、位置決めロボット100の各アクチュエータ104a〜104dのバックラッシュ量(サーボモータとアーム部材との間のガタ)が正常か否かの診断を行う。
但し、
Δθmは、上記の角度差(=θx−θz)がマイナス(負)のときの角度差
Δθpは、上記の角度差(=θx−θz)がプラス(正)のときの角度差
尚、慣性センサ106から求められた角度θzにセンサ固有の誤差が含まれる場合であっても、その誤差が一定と仮定した場合には相殺されるため、バックラッシュ量を正しく算出することが可能であることが分かる。
但し、
Δθmは、上記の角度差(=θx−θz)がマイナス(負)のときの角度差
Δθpは、上記の角度差(=θx−θz)がプラス(正)のときの角度差
バックラッシュ量判定部314は、バックラッシュ量検出部313により検出したバックラッシュ量とそれぞれの参照量とを比較して、検出したバックラッシュ量が正常か否かを判定する。尚、検出したバックラッシュ量がそれに対応する参照量以下であれば正常と判定し、当該参照量を上回れば異常と判定する。バックラッシュ量判定部314は、異常と判定した場合、その旨を表す異常信号E4を位置・速度サーボ制御部303に向けて出力する。これにより、位置・速度サーボ制御部303は異常信号E4に基づいて位置決めロボット100の動作を停止することができる。
実施の形態5では、位置決めロボット100の各アクチュエータ104a〜104dのバックラッシュ量(サーボモータのガタ)が正常か否かの診断を行う。一方、実施の形態6では、作業ロボット200側の各アクチュエータ204a〜204dのバックラッシュ量が正常か否かの診断を行う。
101 基台
102a〜102d アーム部材
103a〜103c 関節
104a〜104c アクチュエータ
105 保持ツール
106 慣性センサ
200 作業ロボット
201 基台
202a〜202d アーム部材
203a〜203c 関節
204a〜204c アクチュエータ
205 保持ツール
206 慣性センサ
300 ロボット制御装置
301、309 位置ズレ量検出部
302、310 目標位置補正部
303、305 位置・速度サーボ制御部
304、306 アンプ
307、311 位置ズレ量記憶部
308、312 位置ズレ量異常検出部
313 バックラッシュ量検出部
314 バックラッシュ量判定部
Claims (8)
- ロボットアームと当該ロボットアームの先端部位に設けられたツールとを具備するロボットと、前記ロボットのツールの変位を検出する慣性センサと、ロボット制御装置と、を備えた自動作業システムにおけるロボットの診断方法であって、
前記ロボット制御装置は、
前記ロボットの動作を制御し、
且つ前記ロボットのツールが変位した際、前記慣性センサにおいて検出される慣性力に基づいて前記ツールの目標位置からの位置ズレ量を検出する位置ズレ量検出工程と、前記検出した位置ズレ量を用いて前記ロボットに異常が発生したか否かを判定する異常判定工程と、を遂行する、
自動作業システムにおけるロボットの診断方法。 - 前記自動作業システムは、前記ロボットとして位置決めロボットと作業ロボットとを備えており、
前記位置決めロボットは、第1のロボットアームと当該第1のロボットアームの先端部位に設けられた保持ツールとを具備しており、
前記作業ロボットは、第2のロボットアームと当該第2のロボットアームの先端部位に設けられた作業ツールとを具備しており、
前記慣性センサは、前記第1のロボットアームの先端部位、前記第2のロボットアームの先端部位、又は前記位置決めロボットの保持ツールにより保持されるワークに設けられており、
前記位置決めロボットが前記保持ツールにより保持したワークを所定の目標位置である位置決め基準位置に搬送して位置決めするとともに、前記作業ロボットが当該作業ロボットの所定の目標位置である作業位置において前記ワークに対し所定の作業を行い、
前記ロボット制御装置は、
前記位置決めロボットの動作を制御し、
且つ前記作業ロボットが前記ワークに対し前記所定の作業を行う際、前記慣性センサにおいて検出される慣性力に基づいて前記保持ツールの位置決め基準位置からの位置ズレ量を検出する位置ズレ量検出工程と、前記検出した位置ズレ量を用いて前記位置決めロボットに異常が発生したか否かを判定する異常判定工程と、を遂行する、
請求項1に記載の自動作業システムにおけるロボットの診断方法。 - 前記ロボット制御装置は、さらに、前記位置ズレ量検出工程において検出した位置ズレ量を記憶装置に記憶する記憶工程を遂行し、且つ前記異常判定工程として、前記検出した位置ズレ量と前記記憶装置に記憶された過去の位置ズレ量とを比較して前記位置決めロボットに異常が発生したか否かを判定する、
請求項2に記載の自動作業システムにおけるロボットの診断方法。 - 前記自動作業システムは、複数の前記位置決めロボットを備えており、
前記ロボット制御装置は、前記複数の位置決めロボットを制御するものであり、
前記自動作業システムは、前記複数の位置決めロボットが前記保持ツールにより保持したワークを各々の所定の目標位置である位置決め基準位置に協調して搬送して位置決めするとともに、前記作業ロボットが前記ワークに対し所定の作業を行い、
前記位置ズレ検出工程として、前記ロボット制御装置が、前記位置決めロボット毎に、前記作業ロボットが前記所定の作業を行う際、前記慣性センサにおいて検出される慣性力に基づいて、前記保持ツールの位置決め基準位置からの位置ズレ量を検出し、
前記異常判定工程として、前記ロボット制御装置が、前記位置決めロボット毎に検出した位置ズレ量を相互比較して、前記複数の位置決めロボットのうち少なくともいずれかに異常が発生したか否かを判定する、
請求項2に記載の自動作業システムにおけるロボットの診断方法。 - 前記自動作業システムは複数の前記ロボットを備え、且つ各ロボットのロボットアームの先端部位に前記慣性センサが設けられており、
前記ロボット制御装置は、
前記複数のロボットより選定した主ロボットと従ロボットとを互いの前記ツールが突き合わさるよう動作させ、
前記主ロボットの前記ツールを初期位置から指定位置に移動させたとき、前記主ロボットの前記慣性センサの検出量に基づいて前記主ロボットの前記ツールの移動量を検出するとともに、前記従ロボットの前記慣性センサの検出量に基づいて前記従ロボットの前記ツールの移動量を検出する工程と、
検出した前記主ロボットのツールの移動量及び前記従ロボットのツールの移動量に基づいて、前記主ロボットの前記慣性センサ及び前記従ロボットの前記慣性センサに異常が発生したか否かを判定するセンサ異常判定工程と、を遂行する、
請求項1に記載の自動作業システムにおけるロボットの診断方法。 - 前記ロボットは、前記ロボットアームの各関節部に位置検出器を備え、
前記ロボット制御装置は、前記各関節部の位置検出器の検出量に基づいて前記各関節部の動作を制御することにより前記ロボットアームの動作をフィードバック制御し、
前記各関節部を単独で動作させて、前記位置検出器の検出量に応じた前記ロボットアームの各関節部毎の第1の角度と、前記慣性センサの検出量に応じた前記ロボットアームの各関節部毎の第2の角度と、を算定する角度算定工程と、
算定した前記第1の角度と前記第2の角度との間の角度差に基づいて前記ロボットアームの各関節部毎のバックラッシュ量を検出するバックラッシュ量検出工程と、
検出した前記ロボットアームの各関節部毎のバックラッシュ量とそれぞれの参照量とを比較して、検出した前記ロボットアームの各関節部毎のバックラッシュ量が正常か否かを判定するバックラッシュ量判定工程と、を遂行する、
請求項1に記載の自動作業システムにおけるロボットの診断方法。 - 前記自動作業システムは、前記ロボットとして位置決めロボットと作業ロボットとを備えており、
前記位置決めロボットは、第1のロボットアームと当該第1のロボットアームの先端部位に設けられた保持ツールとを具備しており、
前記作業ロボットは、第2のロボットアームと当該第2のロボットアームの先端部位に設けられた作業ツールとを具備しており、
前記慣性センサは、前記第1のロボットアームの先端部位、前記第2のロボットアームの先端部位、又は前記位置決めロボットの保持ツールにより保持されるワークに設けられており、
前記位置決めロボットが前記保持ツールにより保持したワークを所定の目標位置である位置決め基準位置に搬送して位置決めするとともに、前記作業ロボットが当該作業ロボットの所定の目標位置である作業位置において前記ワークに対し所定の作業を行い、
前記ロボット制御装置は、
前記作業ロボットの動作を制御し、
且つ前記作業ロボットが前記ワークに対し前記所定の作業を行う際、前記慣性センサにおいて検出される慣性力に基づいて前記作業位置からの位置ズレ量を検出する位置ズレ量検出工程と、前記検出した位置ズレ量を用いて前記作業ロボットに異常が発生したか否かを判定する異常判定工程と、を遂行する、
請求項1に記載の自動作業システムにおけるロボットの診断方法。 - ロボットアームと当該ロボットアームの先端部位に設けられたツールとを具備するロボットと、前記ロボットのツールの変位を検出する慣性センサと、コンピュータと、を備えた自動作業システムにおけるロボットの診断プログラムであって、
前記コンピュータに、
前記ロボットの動作を制御させ、
且つ前記ロボットのツールが変位した際、前記慣性センサにおいて検出される慣性力に基づいて前記ツールの目標位置からの位置ズレ量を検出する位置ズレ量検出工程と、前記検出した位置ズレ量を用いて前記ロボットに異常が発生したか否かを判定する異常判定工程と、を遂行させる、
自動作業システムにおけるロボットの診断プログラム。
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