JP6126174B2 - 機械学習装置、アーク溶接制御装置、アーク溶接ロボットシステムおよび溶接システム - Google Patents
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Description
一方、近年のアーク溶接の現場ではアーク溶接技術に熟練した作業者が不足している。アーク溶接の技術者を確保できない現場では、アーク溶接ロボットシステムを導入したとしても十分な品質と作業性が確保できないケースもある。
このような状況に対して、溶接条件を自動調整するための案がいくつか提案されている。特許文献1においては、赤外線カメラにより撮像された溶融池を画像処理して得られた実測値を、予め作成された目標値と比較して、少なくとも一つの溶接条件を操作することが開示されている。特許文献2においては、ニューラルネットワークにより溶接速度やアーク電流、アーク電圧と言った溶接条件を決定する方法が開示されている。
2番目の発明によれば、1番目の発明において、前記報酬計算部は、報酬条件を設定する報酬条件設定部を含んでおり、前記報酬計算部は、前記報酬条件設定部により設定された報酬条件に基づいて報酬を計算する。
3番目の発明によれば、1番目または2番目の発明において、さらに、前記学習部は、前記関数更新部が学習した結果を記憶する学習結果記憶部を含む。
4番目の発明によれば、1番目から3番目のいずれかの機械学習装置と、前記学習部の学習結果に基づいて、現在の前記状態変数から、前記少なくとも一つのアーク溶接条件と、該少なくとも一つのアーク溶接条件の最適調整量とを決定する意思決定部と、を具備するアーク溶接制御装置が提供される。
5番目の発明によれば、4番目の発明において、前記学習部は、アーク溶接実行中に前記少なくとも一つのアーク溶接条件の調整を学習、あるいは繰返し学習する。
6番目の発明によれば、4番目または5番目の発明において、さらに、前記機械学習装置により出力された結果に基づいてアーク溶接を実行する実行部を具備する。
7番目の発明によれば、アーク溶接を実行するロボットと、該ロボットによるアーク溶接の実行中または実行後の少なくとも一方においてアーク溶接に関する少なくとも一つの物理量を計測する物理量計測部と、4番目から6番目のいずれかに記載のアーク溶接制御装置と、を具備するアーク溶接ロボットシステムが提供される。
8番目の発明によれば、7番目の発明において、前記アーク溶接ロボットシステムが、さらに、 溶接すべきワークの姿勢を変更するポジショナを含んでおり、前記ロボットおよびポジショナが協調動作を行いながらアーク溶接を実行する。
9番目の発明によれば、7番目または8番目の複数のアーク溶接ロボットシステムと、該複数のアーク溶接ロボットシステムを互いに接続する通信部と、を具備し、前記通信部は、少なくとも一つの前記状態観測部により観測された少なくとも一つの物理量および少なくとも一つの前記学習結果記憶部により記憶された学習結果のうちの少なくとも一方を前記複数のアーク溶接ロボットシステムの間で送受信する、溶接システムが提供される。
10番目の発明によれば、9番目の発明において、さらに、前記通信部に接続された上位コンピュータを具備し、前記少なくとも一つの状態観測部により観測された少なくとも一つの物理量および前記少なくとも一つの学習結果記憶部により記憶された学習結果のうちの少なくとも一方は前記上位コンピュータに保存される。
4番目から8番目の発明においては、機械学習をアーク溶接制御装置またはアーク溶接ロボットシステムに導入しているので、より最適な少なくとも一つのアーク溶接条件を自動的に決定できる。このため、予め理想的な溶接を行って目標値を定める必要がない。
9番目および10番目の発明においては、或る機械学習装置で得られた学習結果を上位コンピュータおよび/または通信部を介して他の機械学習装置に組み入れることができ、信頼性の高い学習結果などを流用できる。
図1は本発明の一実施形態に係るアーク溶接ロボットシステムの正面図および右側面図を含む図である。図1に示されるように、本実施形態のアーク溶接ロボットシステム5は、溶接すべきワーク(図示しない)に対してアーク溶接を行う溶接トーチ18を備えたロボット10、ワークを保持してその姿勢を変更するポジショナ19、およびこれらを制御する制御装置20とを主に含んでいる。なお、溶接トーチ18がポジショナ19に備えられていて、アーク溶接ロボット10がワークを把持する構成であってもよい。
5、5a〜5n アーク溶接ロボットシステム
10 アーク溶接ロボット
12 第一軸線
14 第二軸線
18 溶接トーチ
19 ポジショナ
20 制御装置(アーク溶接制御装置)
21 物理量計測部
30、30a〜30n 機械学習器(機械学習装置)
31、31a〜31n、 状態観測部
32 報酬計算部
33 関数更新部
34 意思決定部
35 学習部
37 実行部
38、38a〜38n 学習結果記憶部
39 報酬条件設定部
50 上位コンピュータ
51 記憶部
Claims (10)
- 少なくとも一つのアーク溶接条件を決定することを学習する機械学習装置(30)において、
アーク溶接実行中またはアーク溶接実行後の少なくとも一方においてアーク溶接に関する少なくとも一つの物理量と、前記少なくとも一つのアーク溶接条件とから構成される状態変数を観測する状態観測部(31)を具備し、
前記少なくとも一つのアーク溶接条件は、溶接速度、溶接波形調整量、突出し長、溶接トーチの前進角・後退角、狙い角、狙い位置、シールドガス流量、ウィービング条件、アークセンサ条件、多層盛り溶接時の溶接位置オフセット量のうちの少なくとも一つを含んでおり、
前記少なくとも一つの物理量は、撮像部により撮像された溶接部位の撮像データ、該撮像データを処理することにより得られる溶接ビードの外観、ビードの余盛り高さ、ビード幅、およびスパッタ発生量、溶込計測装置から得られる溶込み量、ならびに集音装置から得られるアーク音波形のうちの少なくとも一つを含んでおり、
さらに、前記状態変数に基づいて、前記少なくとも一つのアーク溶接条件を決定する関数を更新することによって、前記少なくとも一つのアーク溶接条件を決定することを学習する学習部(35)、を具備し、
前記学習部は、前記状態変数に基づいて、前記少なくとも一つのアーク溶接条件を決定した結果に対する報酬を計算する報酬計算部(32)と、
該報酬計算部により計算された報酬に基づいて、前記関数を更新する関数更新部(33)とを含み、
前記関数更新部による前記関数の更新を繰り返すことによって、前記報酬が最も多く得られる前記少なくとも一つのアーク溶接条件を学習する機械学習装置(30)。 - 前記報酬計算部は、報酬条件を設定する報酬条件設定部(39)を含んでおり、前記報酬計算部は、前記報酬条件設定部により設定された報酬条件に基づいて報酬を計算する、請求項1に記載の機械学習装置。
- さらに、前記学習部は、前記関数更新部が学習した結果を記憶する学習結果記憶部(38)を含む、請求項1または2に記載の機械学習装置。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の機械学習装置と、
前記学習部の学習結果に基づいて、現在の前記状態変数から、前記少なくとも一つのアーク溶接条件と、該少なくとも一つのアーク溶接条件の最適調整量とを決定する意思決定部と、を具備するアーク溶接制御装置(20)。 - 前記学習部は、アーク溶接実行中に前記少なくとも一つのアーク溶接条件の調整を学習、あるいは繰返し学習する、請求項4に記載のアーク溶接制御装置。
- さらに、前記機械学習装置により出力された結果に基づいてアーク溶接を実行する実行部(37)を具備する、請求項4または5に記載のアーク溶接制御装置。
- アーク溶接を実行するロボット(10)と、
該ロボットによるアーク溶接の実行中または実行後の少なくとも一方においてアーク溶接に関する少なくとも一つの物理量を計測する物理量計測部(21)と、
請求項4から6のいずれか一項に記載のアーク溶接制御装置と、を具備するアーク溶接ロボットシステム(5)。 - 前記アーク溶接ロボットシステムが、さらに、 溶接すべきワークの姿勢を変更するポ
ジショナ(19)を含んでおり、
前記ロボットおよびポジショナが協調動作を行いながらアーク溶接を実行する、請求項7に記載のアーク溶接ロボットシステム。 - 請求項7または8に記載された複数のアーク溶接ロボットシステムと、
該複数のアーク溶接ロボットシステムを互いに接続する通信部(40)と、を具備し、
前記通信部は、少なくとも一つの前記状態観測部により観測された少なくとも一つの物理量および少なくとも一つの前記学習結果記憶部により記憶された学習結果のうちの少なくとも一方を前記複数のアーク溶接ロボットシステムの間で送受信する、溶接システム。 - さらに、前記通信部に接続された上位コンピュータ(50)を具備し、
前記少なくとも一つの状態観測部により観測された少なくとも一つの物理量および前記少なくとも一つの学習結果記憶部により記憶された学習結果のうちの少なくとも一方は前記上位コンピュータに保存される、請求項9に記載の溶接システム。
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