JP7282700B2 - ROBOT, MOTOR DRIVE UNIT, ROBOT CONTROL METHOD - Google Patents
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本技術は、モータ駆動ユニット、1又は複数のモータ駆動ユニットで構成される動作ユニット、提示部及びそれらを制御する制御装置の技術に関する。 The present technology relates to technology of a motor drive unit, an operation unit configured with one or a plurality of motor drive units, a presentation unit, and a control device that controls them.
背景技術について協働ロボットを例に説明する。サーボモータが内蔵されたモータ駆動ユニット(例えば関節ユニット)を介して各アームを連結する協働ロボットが知られている。特許文献1では、協働ロボットの動作の異常を検知すると、異常を検知する前の協働ロボットの動作情報に基づいて故障した関節ユニットを特定する技術が開示されている。
また特許文献2では(関節)ユニット交換が容易で、関節部分に配線が無く、信頼性、保守性、組み立て性に優れたロボット装置の技術が開示されている。
The background art will be explained using a collaborative robot as an example. Collaborative robots are known in which each arm is connected via a motor drive unit (for example, a joint unit) containing a servomotor.
Further,
協働ロボットにおけるサーボモータを内蔵した各モータ駆動ユニットは、長期間使用されることで製品寿命を迎え故障してしまう。
モータ駆動ユニットが故障すると、ユーザは交換用の新しいモータ駆動ユニットを手配したり、協業ロボットの納入業者にモータ駆動ユニットの交換作業をしてもらうことになるが、このとき新しいモータ駆動ユニットを手配してから交換が完了するまでの間、協働ロボットが作業できない時間(以下、ダウンタイムとも表記する。)が生じてしまう。
このようなダウンタイムを短縮するためには、各モータ駆動ユニットが寿命を迎えて故障する前にモータ駆動ユニットの交換準備を進めておく必要がある。
Each motor drive unit with a built-in servomotor in a collaborative robot reaches the end of its product life and breaks down after being used for a long period of time.
If the motor drive unit fails, the user will have to arrange for a new replacement motor drive unit or have the collaborative robot supplier replace the motor drive unit. A period of time (hereinafter, also referred to as downtime) during which the collaborative robot cannot work occurs from the time of replacement until the completion of the replacement.
In order to reduce such downtime, it is necessary to prepare for replacement of the motor drive units before each motor drive unit reaches the end of its life and breaks down.
そこで本技術では、交換が容易な各モータ駆動ユニットの寿命を予測することで、各モータ駆動ユニットの交換の際に生じるダウンタイムを短縮させることを目的とする。 Therefore, an object of the present technology is to reduce the downtime that occurs when replacing each motor drive unit by predicting the life of each motor drive unit that can be easily replaced.
本技術に係るロボットは、1又は複数のモータ駆動ユニット(例えば関節ユニット)を有する動作ユニット(例えば作業ユニット)を備え、前記モータ駆動ユニットに設けられたモータを制御ユニットからの制御信号により駆動させることで動作するロボットにおいて、前記モータ駆動ユニットは前記動作ユニットから取り外し可能とされ、自身の前記モータ駆動ユニットの動作関連情報を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記動作関連情報を用いた機械学習に基づいて前記モータ駆動ユニットの寿命予測情報を算出する算出部と、を有し、前記制御ユニットは、前記モータ駆動ユニットと通信可能とされ、前記モータ駆動ユニットから受信した前記寿命予測情報に基づいて前記モータ駆動ユニットが交換推奨タイミングであるか否かを判定する判定部と、前記判定部が前記交換推奨タイミングであると判定すると前記モータ駆動ユニットが前記交換推奨タイミングであることを提示させる提示制御部と、有し、前記制御ユニットは、前記判定部が前記交換推奨タイミングではないと判定したときに、前記モータ駆動ユニットを含む前記動作ユニットの前記動作関連情報に基づいて算出した前記動作ユニットの最適制御軌道を提示制御し、ユーザからの軌道修正要求操作に応じて前記最適制御軌道で前記動作ユニットを制御することを可能とする。
ここで動作関連情報とは、各モータ駆動ユニットの寿命を予測するために用いられる情報をいい、例えばモータへの動作電流や電流の入出力におけるエネルギー変換効率、モータのトルク係数、モータの部材のバックラッシュ量や当該バックラッシュ量などに基づくモータ駆動ユニットの位置精度、モータの温度などの情報である。
また寿命予測情報とは、モータ駆動ユニットが寿命を迎えると予測される時点(寿命予測時点)を示す情報であり、例えば動作関連情報の検出時点から寿命予測時点までの期間(以下、予測寿命期間とも表記する。)である。
また交換推奨タイミングとは、ユーザがモータ駆動ユニットの交換を準備するタイミングであり、例えば予測されたモータ駆動ユニットの寿命から当該モータ駆動ユニットの交換準備に想定される期間を遡ったタイミングである。
本技術によれば、モータ駆動ユニットの寿命予測情報が取得される動作関連情報の変化に応じて修正され、当該修正された寿命予測情報に基づいて交換推奨タイミングか否かが判定される。
A robot according to the present technology includes an operation unit (e.g., work unit) having one or more motor drive units (e.g., joint units), and drives a motor provided in the motor drive unit according to a control signal from a control unit. In the robot that operates by using the motor drive unit, the motor drive unit is detachable from the motion unit; and a calculation unit that calculates life prediction information of the motor drive unit based on machine learning, wherein the control unit is capable of communicating with the motor drive unit, and the life prediction received from the motor drive unit. a determination unit that determines whether or not it is the recommended replacement timing for the motor drive unit based on information, and if the determination unit determines that the recommended replacement timing is reached, determines that the recommended replacement timing for the motor drive unit a presentation control unit for presentation, wherein the control unit calculates based on the operation-related information of the operation unit including the motor drive unit when the determination unit determines that it is not the recommended replacement timing The optimal control trajectory of the motion unit is presented and controlled, and the motion unit can be controlled on the optimal control trajectory in response to a trajectory correction request operation from a user.
Here, the operation-related information refers to information used to predict the life of each motor drive unit. It is information such as the amount of backlash, the positional accuracy of the motor drive unit based on the amount of backlash, the temperature of the motor, and the like.
The service life prediction information is information indicating the point in time when the motor drive unit is expected to reach the end of its service life (predicted service life point). It is also written as
The recommended replacement timing is the timing at which the user prepares for replacement of the motor drive unit. For example, it is the timing obtained by going back from the predicted life of the motor drive unit to the period assumed for preparation for replacement of the motor drive unit.
According to the present technology, the life prediction information of the motor drive unit is corrected according to changes in the acquired operation-related information, and whether or not it is time to recommend replacement is determined based on the corrected life prediction information.
上記した本技術に係るロボットにおいて、前記制御ユニットは、前記モータ駆動ユニットの取り外し開始操作を検知すると、前記動作ユニットが所定の交換姿勢となるように前記モータ駆動ユニットの動作を制御することが考えられる。
ここで所定の交換姿勢とは、交換対象となるモータ駆動ユニットがユーザにとって交換しやすい位置となるようなロボットの姿勢であり、交換するモータ駆動ユニットごとに異なる場合もある。
In the robot according to the present technology described above, it is conceivable that the control unit controls the operation of the motor drive unit so that the operation unit assumes a predetermined replacement posture when detecting a removal start operation of the motor drive unit. be done.
Here, the predetermined replacement posture is a posture of the robot that allows the user to easily replace the motor drive unit to be replaced, and may differ for each motor drive unit to be replaced.
上記した本技術に係るロボットにおいて、前記制御ユニットは、前記モータ駆動ユニットの取り外し開始操作を検知すると、前記動作ユニットを最適な交換姿勢に移動後、動作ユニット側の電源をオフにした状態で前記モータ駆動ユニットの交換手順を提示制御することが考えられる。
このように、モータ駆動ユニットの交換時の安全性を確保するためにモータ駆動ユニット側の電源はオフとするが、制御ユニット側は電源がオンに維持されるため、モータ駆動ユニットの交換手順を提示制御することが可能となる。
In the robot according to the present technology described above, when the control unit detects a removal start operation of the motor drive unit, the control unit moves the operation unit to an optimum replacement posture, and then turns off the power supply on the operation unit side. It is conceivable to present and control the replacement procedure of the motor drive unit.
In this way, the power to the motor drive unit is turned off to ensure safety when replacing the motor drive unit, but the power to the control unit remains on. Presentation control becomes possible.
上記した本技術に係るロボットにおいて、前記制御ユニットは、前記モータ駆動ユニットの前記動作関連情報に基づいて前記モータ駆動ユニットの制御の最適軌道を計算、提示させ、操作者の同意を得て修正し、前記修正した制御軌道で前記モータ駆動ユニットを制御することを可能とすることが考えられる。
これにより、現在の動作関連情報に応じてモータ駆動ユニットの制御軌道を、モータへの負荷を軽減させるような制御軌道に修正することができる。
In the robot according to the present technology described above, the control unit calculates and presents an optimal trajectory for controlling the motor drive unit based on the motion-related information of the motor drive unit, and corrects it with the consent of the operator. , making it possible to control the motor drive unit with the modified control trajectory.
As a result, the control trajectory of the motor drive unit can be corrected to a control trajectory that reduces the load on the motor according to the current operation-related information.
上記した本技術に係るロボットにおいて、前記制御ユニットは、前記モータ駆動ユニットの取り外し開始操作を検知すると、前記動作ユニット側の電源をオフにする直前の前記動作関連情報及び前記寿命予測情報を前記モータ駆動ユニットから取得することが考えられる。
これにより、交換前のモータ駆動ユニットの動作関連情報を交換後のモータ駆動ユニットに引継ぐことが可能とされる。
In the robot according to the present technology described above, when detecting a removal start operation of the motor drive unit, the control unit transmits the operation-related information and the life prediction information immediately before turning off the power supply of the operation unit side to the motor. It is conceivable to obtain from the drive unit.
As a result, the operation-related information of the pre-replacement motor drive unit can be handed over to the post-replacement motor drive unit.
また本技術に係るモータ駆動ユニットは、1又は複数のモータ駆動ユニットを有する動作ユニットを備え、前記モータ駆動ユニットに設けられたモータを制御ユニットからの制御信号により駆動させることで動作するロボットにおける前記モータ駆動ユニットであって、前記動作ユニットから取り外し可能とされ、自身のモータの動作関連情報を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記動作関連情報を用いた機械学習に基づいて前記モータ駆動ユニットの寿命予測情報を算出する算出部と、を有する。
これにより、モータ駆動ユニットの寿命予測情報が取得される動作関連情報の変化に応じて修正される。
Further, a motor drive unit according to the present technology includes an operation unit having one or a plurality of motor drive units, and the robot operates by driving a motor provided in the motor drive unit according to a control signal from a control unit. a motor drive unit that is detachable from the operation unit and that acquires operation-related information of its own motor; and a calculation unit for calculating life expectancy information of the drive unit.
As a result, the life expectancy information of the motor drive unit is corrected according to changes in the acquired operation-related information.
本技術に係るロボットの制御方法は、1又は複数のモータ駆動ユニットを有する動作ユニットを備え、前記モータ駆動ユニットに設けられたモータを制御ユニットからの制御信号により駆動させることで動作するロボットであって、前記動作ユニットから取り外し可能な前記モータ駆動ユニットが前記制御ユニットと互いに通信可能とされるロボットの制御方法において、前記モータ駆動ユニットの動作関連情報を取得する取得ステップと、前記取得ステップで取得した前記動作関連情報を用いた機械学習に基づいて前記モータ駆動ユニットの寿命予測情報を算出する算出ステップと、前記寿命予測情報に基づいて前記モータ駆動ユニットが交換推奨タイミングであるか否かを判定する判定ステップと、を実行し、前記判定ステップで前記交換推奨タイミングであると判定した場合、前記モータ駆動ユニットが前記交換推奨タイミングであることを提示させるタイミング提示ステップを実行し、前記判定ステップで前記交換推奨タイミングでないと判定した場合、前記モータ駆動ユニットを含む前記動作ユニットの前記動作関連情報に基づいて算出した前記動作ユニットの最適制御軌道を提示させる軌道提示ステップと、ユーザからの軌道修正要求操作に応じて前記最適制御軌道で前記動作ユニットを制御する制御ステップと、を実行するものである。
A robot control method according to the present technology is a robot that includes an operation unit having one or more motor drive units and that operates by driving a motor provided in the motor drive unit in accordance with a control signal from a control unit. a robot control method in which the motor drive unit detachable from the motion unit is capable of communicating with the control unit, an obtaining step of obtaining motion-related information of the motor drive unit; a calculating step of calculating life prediction information of the motor drive unit based on machine learning using the operation-related information obtained; and determining whether it is time to recommend replacement of the motor drive unit based on the life prediction information. and , if the determination step determines that it is the recommended replacement timing, performing a timing presentation step of causing the motor drive unit to present that the recommended replacement timing is reached, and performing the determination step. a trajectory presenting step of presenting an optimum control trajectory of the operation unit calculated based on the operation-related information of the operation unit including the motor drive unit when it is determined that it is not the recommended replacement timing; and a trajectory correction request from the user. and a control step of controlling the motion unit on the optimal control trajectory in response to an operation .
本技術によれば、モータ駆動ユニットの取り換えの際に生じるダウンタイムを短縮させることができる。 According to the present technology, it is possible to reduce the downtime that occurs when replacing the motor drive unit.
本技術の実施の形態の一例としてモータ駆動ユニットを複数組み合わせた協働ロボットの図面を参照して説明する。図面の記載は、一度説明した構成は以降同一の符号を付して説明を省略することがある。また、図面は模式的なものであり、図面に記載された各構造の厚みと平面寸法の関係、比率等は一例に過ぎない。本技術を説明するにあたり必要な要部及びその周辺の構成を抽出して示しているものとする。
なお、図面に記載された各構造の厚みと平面寸法の関係、比率等は一例に過ぎず、本技術の技術的思想を逸脱しない範囲であれば設計などに応じて種々な変更が可能である。
また本技術に係る発明は、本実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば本実施の形態では本発明のロボットの一例として関節アームロボットについて説明するが、本発明のロボットには、サービスロボットやホームロボット等、具体的には移動ロボットや搭乗型ロボット、運搬ロボット、モータ駆動ユニットを1又は複数組み合わせて動作する動作ユニット、開閉装置など、様々なロボットに適用することができる。
An example of an embodiment of the present technology will be described with reference to the drawings of a collaborative robot in which a plurality of motor drive units are combined. In the description of the drawings, the same reference numerals may be assigned to the configurations that have already been described, and the description thereof may be omitted. In addition, the drawings are schematic, and the relationship, ratio, etc. between the thickness of each structure and the planar dimensions shown in the drawings are merely examples. In order to explain the present technology, it is assumed that essential parts and their peripheral configurations are extracted and shown.
Note that the relationship, ratio, etc., between the thickness and planar dimension of each structure described in the drawings is merely an example, and various changes are possible according to the design, etc., as long as they do not depart from the technical idea of the present technology. .
In addition, the invention according to the present technology is not limited to the present embodiment, and includes modifications, improvements, and the like within the scope of achieving the object of the invention. For example, in the present embodiment, an articulated arm robot will be described as an example of the robot of the present invention. The present invention can be applied to various robots such as operation units that operate by combining one or more drive units, opening and closing devices, and the like.
以下、実施の形態を次の順序で説明する。
<1.ロボットの構成>
<2.各制御ユニットの構成>
<3.関節ユニットの交換の流れ>
<4.関節コントローラの処理例>
<5.メインコントローラの処理例>
<6.まとめ及び変型例>
本実施の形態におけるモータ駆動ユニットとは、モータ、センサ、制御装置、必要に応じた減速装置、及び筐体から構成された装置のことである。以下の本実施の形態ではモータ駆動ユニットの一例として、ロボットアームにおける関節ユニットを用いて説明する。
また本実施の形態におけるロボットとは、1又は複数のモータ駆動ユニット(例えば関節ユニット)を組み合わせて構成される動作ユニットを有する装置のことである。以下の本実施の形態では動作ユニットの一例として、ワークの組み立て作業や移動作業などの様々な作業を行うために関節ユニットを組み合わせて構成される作業ユニットを用いて説明する。
Hereinafter, embodiments will be described in the following order.
<1. Configuration of robot>
<2. Configuration of each control unit>
<3. Flow of exchanging the joint unit>
<4. Processing example of joint controller>
<5. Example of main controller processing>
<6. Summary and Modifications>
A motor drive unit in the present embodiment is a device composed of a motor, a sensor, a control device, a speed reduction device as required, and a housing. In the present embodiment below, a joint unit in a robot arm will be used as an example of the motor drive unit.
Further, the robot in this embodiment is a device having an action unit configured by combining one or more motor drive units (for example, joint units). In the present embodiment below, as an example of an operation unit, a working unit configured by combining joint units for performing various works such as work assembling work and moving work will be described.
<1.ロボットの構成>
図1は、本技術の実施の形態としてのロボット100の構成を示す図である。ロボット100は、例えば人と同じ空間で作業を行う協働ロボットである。
ロボット100は、動作することで作業を行う作業ユニット1と、作業ユニット1の動作を制御する制御ユニット2とを有している。
<1. Configuration of robot>
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a
The
作業ユニット1は、ワークの組み立て作業や移動作業などの様々な作業を行い、例えばロボットアームである。作業ユニット1は、工場の床面などの据え付け面に基端部として固定されるリンクLK1から先端に向かって、関節ユニットJT1、関節ユニットJT2、リンク部LK2、関節ユニットJT3、リンクLK4、リンクLK3、関節ユニットJT4、関節ユニットJT5、関節ユニットJT6が順次連結して構成されている。関節ユニットJT6の先端部TPには、組み立て作業や移動作業など作業ユニット1の役割に応じた作業を行うために、電動ハンドやエアハンドなどの作業部材(エンドエフェクタ)が接続される。
関節ユニットJT1~JT6はそれぞれ機械的及び電気的なカップリングを備え、作業ユニット1から特殊な工具を必要とせず容易に取り外し可能とされ、製品寿命などの要因に応じてユーザ自身によって適宜交換される。
なお、以下の説明において各リンクを総称するときは単にリンクLKと表記し、各関節ユニットを総称するときは単に関節ユニットJTと表記する。
The
The joint units JT1 to JT6 each have mechanical and electrical couplings, can be easily removed from the working
In the following description, when each link is generically referred to simply as link LK, each joint unit is simply referred to as joint unit JT.
また作業ユニット1の各関節ユニットJTは、自ユニットの寿命予測ができるように構成され、当該寿命の予測結果を制御ユニット2に送信する。各関節ユニットJTの寿命を予測するための処理の詳細については後述する。
Each joint unit JT of the
制御ユニット2は有線通信又は無線通信により作業ユニット1と通信可能とされ、作業ユニット1に取り付けられた各関節ユニットJTの動作を制御する。各関節ユニットJTが制御ユニット2により動作制御されることで、作業ユニット1による様々な動作が実現される。
なお、関節ユニットJTは、例えば関節ユニットJT1,JT2,JT4~JT6のようにリンクLKとしても機能することがある。またリンクLKにおいても、例えばリンクLK1などが関節ユニットJTとしての機能を有していてもよい。
The
Note that the joint unit JT may also function as a link LK, such as the joint units JT1, JT2, JT4 to JT6. Also in the link LK, for example, the link LK1 may function as the joint unit JT.
また制御ユニット2は、作業ユニット1から取得した各関節ユニットJTの寿命予測結果に基づいて、各関節ユニットJTが製品寿命を迎える前に、そろそろ関節ユニットJTが寿命となることを提示させる。制御ユニット2による各関節ユニットJTの寿命予測に応じた提示制御の処理の詳細については後述する。
Also, based on the life prediction result of each joint unit JT acquired from the
図2は、本実施の形態におけるロボット100の機能構成を示したブロック図である。
まず、作業ユニット1が有する複数の関節ユニットJT1~JT6の機能構成について説明する。ここでは関節ユニットJT1について説明する。
なお、図2では説明の都合上関節ユニットJT1、JT2、JT6のみ示しているが、以下に説明する関節ユニットJT1の構成は、他の関節ユニットJT3~JT5も同様に有するものとする。また各関節ユニットJTは個体識別情報を有しており、当該固体識別情報を制御ユニット2と共有することで同じ種類の関節ユニットJTを連続して接続することも可能である。
FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the
First, the functional configuration of the joint units JT1 to JT6 of the
For convenience of explanation, only the joint units JT1, JT2, and JT6 are shown in FIG. 2, but the configuration of the joint unit JT1, which will be explained below, is assumed to be the same for the other joint units JT3 to JT5. Each joint unit JT has individual identification information, and by sharing the individual identification information with the
関節ユニットJT1は、サーボモータ10、減速装置20、センサ部30、関節コントローラ40を有している。
サーボモータ10は、制御ユニット2からの動作制御信号に応じて駆動する。サーボモータ10が駆動することで、関節ユニットJT1の動作が制御される。減速装置20はサーボモータ10の回転を減速する。サーボモータ10及び減速装置20はモータの回転軸と出力軸が一致しているギヤードモータである。
The joint unit JT1 has a
The
センサ部30は、サーボモータ10の位置(回転子の基準回転角度位置に対する回転角度位置)を検出する位置センサや、サーボモータ10に流れる電流値を検出する電流センサ、サーボモータ10の温度を検出する温度センサなど、様々なセンサを有している。
センサ部30は、位置センサで検出された位置情報や、電流センサで検出された電流値の情報、温度センサで検出された温度情報などを、関節コントローラ40に送信する。
The
The
関節コントローラ40は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えたマイクロコンピュータで構成され、駆動制御部41、取得部42、算出部43を有する。
The
駆動制御部41は、制御ユニット2からの制御信号に応じてサーボモータ10や減速装置20の制御を実行する。関節ユニットJT1~JT6のそれぞれの駆動制御部41が制御ユニット2からの制御信号に応じた動作制御を実行することで、所定の目標軌跡に沿った作業ユニット1の動作が実現される。
The
取得部42は、センサ部30から取得した情報から、関節ユニットJT1のサーボモータ10に関する動作関連情報を取得する。動作関連情報とは、各関節ユニットの寿命を予測するために用いられる情報をいい、例えばモータへの動作電流や電流の入出力におけるエネルギー変換効率、モータのトルク係数、モータの部材のバックラッシュ量や当該バックラッシュ量などに基づく関節ユニットの位置精度、モータの温度などの情報である。
The
算出部43は、取得部42が取得した動作関連情報を用いた機械学習に基づいて関節ユニットJT1の寿命予測情報を算出する。
ここで寿命予測情報とは、関節ユニットJT1が寿命を迎えると予測される時点(寿命予測時点)を示す情報であり、例えば動作関連情報の検出時点から寿命予測時点までの予測寿命期間である。
The
Here, the life prediction information is information indicating the point in time when the joint unit JT1 is predicted to reach the end of its life (life prediction point), for example, the predicted life period from the detection of the motion-related information to the life prediction point.
算出部43は、機械学習として例えば関節ユニットJT1として取り付けられた関節ユニットJTが取り換えられるまでの各時点において取得した動作関連情報と、当該関節ユニットJTの寿命との相関を学習する。そして算出部43は、取得部42が取得した関節ユニットJTの動作関連情報から、学習した動作関連情報と予測寿命期間の相関に基づいて、動作関連情報を検出した時点における予測寿命期間を算出する。
算出部43は、算出した予測寿命期間を制御ユニット2に送信する。
The
The
次に、制御ユニット2の機能構成について説明する。制御ユニット2は、記録部60とメインコントローラ70を有している。
Next, the functional configuration of the
記録部60は、例えば不揮発性メモリからなり、各関節ユニットJTから取得した動作関連情報、寿命予測情報その他サーボモータ10のパラメータ情報を記録する。
メインコントローラ70は、例えばCPU、ROM、RAM等を備えたマイクロコンピュータで構成され、サーボ制御部50、動作制御部71、判定部72、提示制御部73を有している。
The
The
サーボ制御部50は、動作制御信号を関節ユニットJT1~JT6に送信する。当該動作制御信号に基づいて作業ユニット1の関節ユニットJT1~JT6の動作が制御される。
動作制御部71は、所定の目標軌跡に沿って関節ユニットJT1~JT6の各関節ユニットJTを追従させる動作制御を実行する。動作制御部71は、サーボ制御部50を介して動作制御信号を各関節ユニットJTに送信し、各関節ユニットJTの関節コントローラ40が自ユニットの動作制御を行うことで作業ユニット1の動作が実現される。
The
The
判定部72は、各関節ユニットJTから自ユニットの動作関連情報、寿命予測情報その他サーボモータ10のパラメータ情報(以下、各種パラメータとも表記する。)を取得する。
判定部72は、各関節ユニットJTから取得した寿命予測情報に基づいて各関節ユニットJTのそれぞれが交換推奨タイミングであるか否かを判定する。判定部72は、例えば予測寿命期間が所定の閾値th以下であるか否かを判定し、予測寿命期間が所定の閾値th以下である場合を交換推奨タイミングであると判定する。
ここで所定の閾値thは、例えば関節ユニットJTの交換の手配から交換が完了するまでに想定される期間長が設定される。予測寿命期間が所定の閾値th以下になる時点を交換推奨タイミングとすることで、当該交換推奨タイミングから関節ユニットJTの交換準備を開始すれば、当該関節ユニットJTが寿命を迎えるまでに関節ユニットJTの交換を完了させることができる。
判定部72は、取得した各種パラメータ情報を記録部60に記録する。
The
The
Here, the predetermined threshold value th is set, for example, to an assumed length of time from the arrangement for the replacement of the joint unit JT to the completion of the replacement. By setting the point at which the predicted life span becomes equal to or less than a predetermined threshold value th as the recommended replacement timing, if preparations for replacement of the joint unit JT are started from the recommended replacement timing, the joint unit JT can be replaced before the joint unit JT reaches the end of its life. exchange can be completed.
The
提示制御部73は、判定部72が関節ユニットJT1~JT6のいずれかの関節ユニットJTについて交換推奨タイミングであると判定すると、当該関節ユニットJTが交換推奨タイミングであることを提示部80に提示させる。提示部80は例えばGUI(Graphical User Interface)である。本実施の形態では一例として提示部80をGUIとして説明する。
また提示制御部73は、関節ユニットJTの交換開始操作を検知すると、交換対象となる関節ユニットJTの交換手順を提示部80に提示させる。
以上の機能構成に基づいて本技術の実施の形態が実現される。
When the
Further, upon detecting the replacement start operation of the joint unit JT, the
An embodiment of the present technology is realized based on the above functional configuration.
<3.関節ユニットの交換の流れ>
本技術の実施の形態における関節ユニットJTの交換の流れについて説明する。
関節ユニットJTの交換にあたり、例えば次の5つの手順が実行される。
(1)予測寿命期間の算出
(2)予測寿命期間に基づく交換推奨タイミングの提示
(3)交換対象となる関節ユニットJTの各種パラメータのバックアップ
(4)関節ユニットJTの取り外し開始操作に応じた作業ユニット1の動作
(5)関節ユニットJTの交換手順の提示
(6)交換後の関節ユニットJTへの各種パラメータの引継ぎ
以下、上記の各手順について説明する。
<3. Flow of exchanging the joint unit>
A flow of replacement of the joint unit JT in the embodiment of the present technology will be described.
For exchanging the joint unit JT, for example, the following five procedures are executed.
(1) Calculation of predicted service life (2) Presentation of recommended replacement timing based on predicted service life (3) Backup of various parameters of joint unit JT to be replaced (4) Work according to operation to start removal of joint unit JT Operation of unit 1 (5) Presentation of replacement procedure for joint unit JT (6) Handover of various parameters to joint unit JT after replacement Each procedure described above will be described below.
(1)予測寿命期間の算出
まずユーザの操作によりロボット100の主電源がオンとされ、ユーザの運転開始操作に伴い作業ユニット1によりワークの組み立て作業や移動作業などの通常運転が開始される。
作業ユニット1の運転中において、関節ユニットJT1~JT6の各関節ユニットJTは、自ユニットから取得した動作関連情報を用いて機械学習に基づく自ユニットの予測寿命期間の算出を行う。各関節ユニットJTは、算出した自ユニットの予測寿命期間を制御ユニット2に送信する。
各関節ユニットJTは、作業ユニット1の動作が終了するまで継続して動作関連情報を取得し、算出した予測寿命期間等を制御ユニット2に送信する。
(1) Calculation of Predicted Service Life First, the main power of the
During operation of the
Each joint unit JT continuously acquires motion-related information until the motion of the
(2)予測寿命期間に基づく交換推奨タイミングの提示
制御ユニット2は、取得した各関節ユニットJTの予測寿命期間からそれぞれの関節ユニットJTが交換推奨タイミングであるか否かを判定し、交換推奨タイミングの関節ユニットJTがある場合はその旨をGUIに提示させる。例えばGUIには「関節ユニットJTの寿命が近づいています。今すぐ交換しますか?」といった文章が提示される。
交換推奨タイミングから関節ユニットJTの寿命までにはある程度の期間が設けられているため、交換推奨タイミングであることを確認したユーザは、交換対象となる関節ユニットJTを手配するなどの交換準備を行う。これにより関節ユニットJTの交換までの期間を確保することができるので、関節ユニットJTが寿命を迎える前に代わりの関節ユニットJTを用意することができる。
なお、一度GUIに交換推奨タイミングであることが提示されると、関節ユニットJTの交換を開始するまで、所定の間隔で交換推奨タイミングであることがGUIに提示される。
(2) Presentation of Recommended Replacement Timing Based on Predicted Lifespan The
Since there is a certain amount of time between the recommended replacement timing and the life of the joint unit JT, the user who confirms the recommended replacement timing prepares for replacement, such as arranging the joint unit JT to be replaced. . As a result, it is possible to secure a period until the joint unit JT is replaced, so that a replacement joint unit JT can be prepared before the joint unit JT reaches the end of its life.
Note that once the recommended replacement timing is presented on the GUI, the recommended replacement timing is presented on the GUI at predetermined intervals until replacement of the joint unit JT is started.
(3)交換対象となる関節ユニットJTの各種パラメータのバックアップ
交換用の関節ユニットJTの準備ができると、ユーザは、例えばGUIを操作することにより関節ユニットJTの取り外し開始操作を行う。
制御ユニット2は取り外し開始操作を検知すると、交換対象となる関節ユニットJTから直近の動作関連情報、寿命予測情報その他サーボモータ10のパラメータ情報を取得し、記録部60に記録する。このように交換前の関節ユニットJTの各種パラメータ情報のバックアップをしておくことで、交換した新しい関節ユニットJTに交換前の関節ユニットJTの各種パラメータ情報を引き継ぐことができる。
(3) Backup of various parameters of the joint unit JT to be replaced When the replacement joint unit JT is ready, the user performs an operation to start removing the joint unit JT, for example, by operating the GUI.
When the
(4)関節ユニットJTの取り外し開始操作に応じた作業ユニット1の動作
その後、制御ユニット2は、作業ユニット1が所定の交換姿勢となるように各関節ユニットJTの動作を制御する。ここで所定の交換姿勢とは、交換対象となる関節ユニットJTがユーザにとって交換しやすいような作業ユニット1の姿勢をいう。
制御ユニット2は、作業ユニット1を所定の交換姿勢にするために設定された各関節ユニットJTの目標軌跡に沿って各関節ユニットJTの動作制御を行うことで、交換対象となる関節ユニットJTが交換しやすい姿勢となるように作業ユニット1を制御する。
作業ユニット1が所定の交換姿勢となると作業ユニット1側の電源をオフにする。
(4) Operation of Working
The
When the working
ここで、本実施例としての協働ロボットの形態における作業ユニット1が所定の交換姿勢の一例について、図3から図5を参照して説明する。ここでは、作業ユニット1の関節ユニットJT3を交換する際の動作制御について説明する。
本例では、作業ユニット1の付近に載置台3を設け、載置台3に作業ユニット1を載置することで交換対象となる関節ユニットJT3が交換しやすい姿勢を実現する。
Here, an example of a predetermined replacement posture of the working
In this example, a mounting table 3 is provided near the working
図3では、関節ユニットJT3の先端側に連結されているリンクLK4以降の部材を載置台3に載置することで交換姿勢を実現している。このように、交換する関節ユニットJT3よりも先端側の部材を載置台3に載置することで、交換作業中にリンクLK4などの部材を落下させることなく、安全に関節ユニットJT3を取り外すことができる。 In FIG. 3 , the replacement posture is realized by placing the members following the link LK4 connected to the tip end side of the joint unit JT3 on the placement table 3 . In this way, by placing the member on the tip side of the joint unit JT3 to be replaced on the mounting table 3, the joint unit JT3 can be safely removed without dropping members such as the link LK4 during the replacement work. can.
なお、実施の形態では一例として関節ユニットJT3を交換する際の所定の交換姿勢について載置台3を用いる例について説明したが、これは他の関節ユニットJTについても同様に適用できる。例えば、関節ユニットJT4を交換する場合は、載置台3に関節ユニットJT5以降の部材を載置することで、ユーザは作業ユニット1から関節ユニットJT4を安全に取り外すことができる。
In the embodiment, an example of using the mounting table 3 for a predetermined exchange posture when exchanging the joint unit JT3 has been described as an example, but this can be similarly applied to other joint units JT. For example, when replacing the joint unit JT4, the user can safely remove the joint unit JT4 from the
また、所定の交換姿勢については他にも様々な例が考えられる。例えば所定の交換位置がある場合は、当該交換位置(交換領域)に交換対象の関節ユニットJTを移動させた姿勢であってもよい。また、関節ユニットJTを交換するユーザの位置を検出し、ユーザの位置に交換対象の関節ユニットJTを移動させた姿勢であってもよい。また工場等の作業空間内における作業員の通行路側に交換対象の関節ユニットJTを移動させた姿勢であってもよい。さらに、協働ロボット以外の場合では交換する関節ユニットJT毎に該当する作業ユニット1を適切な交換姿勢に設定することができる。
In addition, various other examples of the predetermined exchange posture are conceivable. For example, if there is a predetermined replacement position, the joint unit JT to be replaced may be moved to the replacement position (replacement area). Alternatively, the posture may be such that the position of the user who replaces the joint unit JT is detected, and the joint unit JT to be replaced is moved to the position of the user. Alternatively, the posture may be such that the joint unit JT to be replaced is moved to the side of the worker's passageway in the work space of a factory or the like. Furthermore, in cases other than collaborative robots, the corresponding working
(5)関節ユニットJTの交換手順の提示
作業ユニット1が所定の交換姿勢となり、作業ユニット1側の電源がオフになることで関節ユニットJTの交換が可能となる。このとき、安全に関節ユニットJTを交換するために作業ユニット1側の電源はオフとなるが、制御ユニット2側の電源はオン状態のまま維持される。
このとき制御ユニット2の提示制御により、GUIに各関節ユニットJTの交換手順が提示される。これによりユーザは、関節ユニットJTの交換のために作業ユニット1の電源がオフである場合であっても関節ユニットJTの交換手順を確認することができる。
その後、ユーザは、図3のように載置台3にリンクLK4等を載置された状態において、図4に示すように関節ユニットJT3からリンクLK4を取り外した後、図5に示すようにリンクLK2から関節ユニットJT3を取り外す。これにより、ユーザは作業ユニット1から関節ユニットJT3を容易に取り外すことができる。
(5) Presentation of exchange procedure for joint unit JT The joint unit JT can be exchanged when the
At this time, the replacement procedure of each joint unit JT is presented on the GUI by presentation control of the
3, the user removes the link LK4 from the joint unit JT3 as shown in FIG. Remove joint unit JT3 from This allows the user to easily remove the joint unit JT3 from the
(6)交換後の関節ユニットJTへの各種パラメータの引継ぎ
ユーザは、GUIに表示された交換手順を確認しつつ関節ユニットJTの交換を行い、交換が完了するとGUIを介して作業再開操作を行う。
制御ユニット2は、ユーザからの作業再開操作を検知すると作業ユニット1側の電源をオンにし、記録部60に記録しておいた交換前の関節ユニットJTの各種パラメータを作業ユニット1側に引き継ぐ処理を実行する。
その後、制御ユニット2は新たに取り付けられた関節ユニットJTの交換適正を確認し、関節ユニットJTの交換適正が確認されると、GUIに作業選択画面が提示される。
ユーザはGUIに提示された作業選択画面を操作することで、中断された作業を再開させたり、新しい作業を作業ユニット1に開始させたりすることができる。
(6) Handover of various parameters to the joint unit JT after replacement The user replaces the joint unit JT while confirming the replacement procedure displayed on the GUI, and when the replacement is completed, performs operation to resume work via the GUI. .
The
After that, the
By operating the work selection screen presented on the GUI, the user can resume the interrupted work or cause the
以上の本技術によれば、関節ユニットJTを作業ユニット1から取り換える際に生じうるダウンタイムを短縮することができる。
According to the present technology described above, it is possible to reduce downtime that may occur when replacing the joint unit JT from the
<4.関節コントローラの処理例>
本実施の形態を実現するための関節コントローラ40(関節ユニットJT)が実行する処理例について図6を参照して説明する。
<4. Processing example of joint controller>
An example of processing executed by the joint controller 40 (joint unit JT) for realizing this embodiment will be described with reference to FIG.
まず関節コントローラ40は、ステップS101において、センサ部30から自ユニットの寿命を予測するために用いられる動作関連情報を取得する。関節コントローラ40は動作関連情報として、例えばサーボモータ10の位置情報に基づく軌跡情報や、サーボモータ10の部材のバックラッシュ量、関節ユニットJTの制御位置と実際の動作位置の差分に関する情報、電流の入出力におけるエネルギー変換効率情報、サーボモータ10の温度情報その他サーボモータ10のパラメータなどの各種パラメータを取得する。
First, in step S<b>101 , the
次に関節コントローラ40は、ステップS102において、動作関連情報を用いた機械学習に基づいて自ユニットの予測寿命期間を算出する。関節コントローラ40は機械学習として、例えば当該箇所に取り付けられる関節ユニットJT1が正常な製品である場合の各時点における動作関連情報と、当該関節ユニットJT1の寿命との相関を学習しておく。
そして関節コントローラ40は、現在取得した関節ユニットJT1の動作関連情報と、学習した正常な製品の動作関連情報との差分から動作関連情報を検出した時点における予測寿命期間を算出する。
Next, in step S102, the
Then, the
関節コントローラ40は、ステップS103において、取得した動作関連情報及び算出した予測寿命期間情報を制御ユニット2のメインコントローラ70に送信する。
その後、関節コントローラ40はステップS101に処理を戻し、ユーザによる作業ユニット1の動作の終了操作などを検知するまでステップS101~S103の処理を実行する。
作業ユニット1の動作の終了操作を検知すると、関節コントローラ40はステップS103まで処理を進め、その時点の動作関連情報及び予測寿命期間情報をメインコントローラ70に送信した後、図6の処理を終える。
図6の処理は、関節ユニットJT1~JT6に設けられた各関節コントローラ40がそれぞれ実行する。各関節コントローラ40は、図6に示す処理を例えば作業ユニット1の動作中に実行する。なお、各関節コントローラ40は、図6に示す処理を例えば10分毎、1時間毎、1日毎、といったように定期的に行うこととしてもよい。
以上により、本実施の形態における関節コントローラ40の処理が実現される。
The
After that, the
When detecting the end operation of the operation of the
The processing in FIG. 6 is executed by each
As described above, the processing of the
<5.メインコントローラの処理例>
本実施の形態を実現するためのメインコントローラ70(制御ユニット2)が実行する処理例について、図7から図9を参照して説明する。
<5. Example of main controller processing>
An example of processing executed by the main controller 70 (control unit 2) for realizing this embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9. FIG.
まずメインコントローラ70は、ステップS201においてロボット100の主電源がオンになるまで待機する。
ロボット100の主電源がオンになると、メインコントローラ70はステップS202においてユーザのGUIへの入力操作などにより作業ユニット1の動作制御を開始する。ここでの動作制御とは、例えばユーザのGUIへの入力操作に応じた作業ユニット1が作業を行うための動作制御(作業動作制御)である。
例えばメインコントローラ70は、作業ユニット1の先端部TPの位置を所定の目標軌跡に沿って追従させるように、複数の関節ユニットJT1~JT6を駆動するサーボモータ10の動作制御を実行する。
First, the
When the main power supply of the
For example, the
次にメインコントローラ70は、ステップS203において複数の関節ユニットJT1~JT6の何れかから各種パラメータ情報を取得したか否かを判定する。メインコントローラ70は、ステップS203で動作関連情報、予測寿命期間情報その他サーボモータ10のパラメータ情報(各種パラメータ情報)を取得するまで待機する。
Next, in step S203, the
ステップS203で各種パラメータ情報を取得すると、メインコントローラ70はステップS204に処理を進め、取得した関節ユニットJTの予測寿命期間が閾値th以下であるか否かを判定する。
閾値thは、関節ユニットJTの交換推奨タイミングを判定するための期間長として設定される。予測寿命期間が閾値th以下であることをもって、その関節ユニットJTの寿命が近付いているため新しい関節ユニットJTを交換する必要があることを判定する。
なお、閾値thは、関節ユニットJT1~JT6の各関節ユニットJTについて共通の値に設定してもよいし、各関節ユニットJTのそれぞれの性質に応じて異なる値を設定してもよい。
After acquiring various parameter information in step S203, the
The threshold th is set as a period length for determining the recommended replacement timing of the joint unit JT. When the predicted lifetime is equal to or less than the threshold value th, it is determined that the new joint unit JT needs to be replaced because the joint unit JT is nearing the end of its life.
Note that the threshold th may be set to a common value for each joint unit JT of the joint units JT1 to JT6, or may be set to a different value according to each property of each joint unit JT.
まず、予測寿命期間が閾値th以下の場合のメインコントローラ70の処理について説明する。
ステップS204で予測寿命期間が閾値th以下であると判定すると、メインコントローラ70はステップS205において、交換推奨タイミングであることをGUIに提示制御する。このときユーザはGUIに対して関節ユニットJTの取り外し開始操作を入力することができる。
なお、ステップS205で一度、交換推奨タイミングであることの提示制御が行われている場合、メインコントローラ70は、提示されてから所定期間はステップS205で交換推奨タイミングであることの提示制御を行わず、所定期間が経過した場合に再度、交換推奨タイミングであることの提示制御を行う。
First, the processing of the
When it is determined in step S204 that the predicted service life is equal to or less than the threshold th, the
Note that if the presentation control indicating that it is the replacement recommended timing has been performed once in step S205, the
その後、メインコントローラ70は、ステップS206においてユーザによる取り外し開始操作を検知したか否かを判定する。
ステップS206で取り外し開始操作を検知しない場合、メインコントローラ70はステップS203に処理を戻し、関節ユニットJT1~JT6の何れかから各種パラメータ情報を取得するまで待機する。
After that, in step S206, the
If the removal start operation is not detected in step S206, the
ステップS206で取り外し開始動作を検知した場合、メインコントローラ70はステップS207に処理を進め、関節ユニットJTから取得した各種パラメータ情報を記録部60に記録する処理を実行する。これにより、関節ユニットJTを作業ユニット1から取り換える直前の各種パラメータ情報を記録部60に記録しておくことができる。
When the removal start motion is detected in step S206, the
続いてメインコントローラ70は、ステップS208において、作業ユニット1が所定の交換姿勢となるように各関節ユニットJTの動作を制御する。メインコントローラ70は、各関節ユニットJTの目標軌跡に沿って各関節ユニットJTの動作制御を行うことで、交換対象となる関節ユニットJTが交換しやすい姿勢となるように作業ユニット1を制御する。
メインコントローラ70は、例えば図3に示すように交換対象となる関節ユニットJTに連結された先端側の部材を載置台3に載置する姿勢となるように、作業ユニット1の動作を制御する。
Subsequently, in step S208, the
The
作業ユニット1が所定の交換姿勢となると、メインコントローラ70はステップS209に処理を進め、作業ユニット1の電源をオフにする。作業ユニット1の電源をオフにすることで、ユーザは安全に作業ユニット1から関節ユニットJTを交換することができる。
このとき作業ユニット1の電源はオフとなるが、制御ユニット2側の電源はオン状態のまま維持される。
When the working
At this time, the power of the
作業ユニット1の電源をオフにした後、メインコントローラ70はステップS210において、交換対象となる関節ユニットJTの交換手順をGUIに提示制御する。
これによりユーザは、提示部80に提示された交換手順を確認しながら関節ユニットJTの交換を行うことができる。
After the
This allows the user to replace the joint unit JT while confirming the replacement procedure presented on the
図7のステップS210で交換手順の提示制御を行うと、メインコントローラ70は図8のステップS211に処理を進め、関節ユニットJTの交換完了操作を検知するまで待機する。
ユーザのGUIを介した入力操作等により関節ユニットJTの交換完了操作を検知すると、メインコントローラ70はステップS211からステップS212へ処理を進め、作業ユニット1の電源をオンとする。
After performing the replacement procedure presentation control in step S210 of FIG. 7, the
When the replacement completion operation of the joint unit JT is detected by the user's input operation or the like via the GUI, the
そしてメインコントローラ70は、記録部60に記録しておいた交換前の関節ユニットJTの動作関連情報、予測寿命期間情報その他サーボモータ10のパラメータ情報(各種パラメータ情報)を、交換した新しい関節ユニットJTに引き継ぐ処理を実行する。
Then, the
メインコントローラ70は、ステップS214において、新たに取り付けた関節ユニットJTへの各種パラメータ情報の引継ぎが完了したか否かを判定する。
引継ぎが適正に完了しなかった場合、メインコントローラ70は、ステップS215においてGUIに交換エラーを提示させ、図7のステップS209に処理を進め、作業ユニット1の電源をオフにする。これにより、ユーザは再度、関節ユニットJTを装着し直すことになる。メインコントローラ70は、ステップS209以降、同様の処理を実行する。
In step S214, the
If the takeover has not been properly completed, the
ステップS214で引継ぎが適正に完了した場合、メインコントローラ70は、ステップS216に処理を進め、関節ユニットJTの交換前の動作プログラムの確認を実行する。
その後、メインコントローラ70は、ステップS217において、動作プログラムの確認が適正に完了したか否かを判定する。
動作プログラムの確認が適正に完了しなかった場合、メインコントローラ70は、ステップS215でGUIに交換エラーを提示させ、図7のステップS209において作業ユニット1の電源をオフにする。その後メインコントローラ70は、ステップS209以降、同様の処理を実行する。
If the takeover is properly completed in step S214, the
After that, in step S217, the
If the confirmation of the operation program is not properly completed, the
ステップS217で動作プログラムの確認が適正に完了した場合、メインコントローラ70はステップS218に処理を進め、ユーザによるGUIを介した作業選択操作を検知するまで待機する。作業選択操作は、作業ユニット1が交換前に行っていた作業を再開させるものであってもよいし、新しい作業を開始させるものであってもよい。
メインコントローラ70は作業選択操作を検知すると、ステップS219に処理を進め、ユーザの操作に応じた作業ユニット1の動作制御を実行する。
If the confirmation of the operation program is properly completed in step S217, the
When the
続いてメインコントローラ70は、ステップS220においてユーザのGUIを介したロボット100の停止操作を検知したか否かを判定する。
停止操作を検知しなかった場合、メインコントローラ70は図7のステップS203に処理を進め、各関節ユニットJTの何れかから各種パラメータを取得するまで待機し、以降、同様の処理を実行する。
Subsequently, in step S220, the
If no stop operation is detected, the
一方、ステップS220で停止操作を検知した場合、メインコントローラ70はステップS221に処理を進め作業ユニット1を動作終了位置に移動させ、ステップS222でロボット100の主電源をオフにする。
これにより、メインコントローラ70の図8の処理が終了する。
On the other hand, when the stop operation is detected in step S220, the
As a result, the processing of FIG. 8 by the
次に、図7のステップS204において、予測寿命期間が閾値th以下でない場合のメインコントローラ70の処理について説明する。
ステップS204において予測寿命期間が閾値th以下でないと判定すると、メインコントローラ70は図9のステップS223に処理を進め、関節ユニットJTから取得した動作関連情報、予測寿命期間情報その他サーボモータ10のパラメータ情報(各種パラメータ情報)を記録部60に記録させる。
Next, in step S204 of FIG. 7, the processing of the
If it is determined in step S204 that the predicted service life is not equal to or less than the threshold th, the
続いてメインコントローラ70は、ステップS224において、記録部60に記録された各関節ユニットJTの各種パラメータ情報に基づいた機械学習により、作業の軌道を修正した最適制御軌道を算出する。
このときメインコントローラ70は、機械学習として例えば各関節ユニットJTの各時点において取得した動作関連情報と、当該関節ユニットJTの寿命との相関を学習しておく。そしてメインコントローラ70は、現在取得した関節ユニットJTの動作関連情報から、学習した動作関連情報と予測寿命期間の相関に基づいて、関節ユニットJTへの負荷が少なくなるような最適制御軌道を算出する。
そしてメインコントローラ70は、ステップS225において、GUIに最適制御軌跡を提示制御する。ユーザは最適軌跡を確認した上で、GUIの操作により各関節ユニットJTの動作の軌道修正を行うか否かを操作により選択することができる。
Subsequently, in step S224, the
At this time, as machine learning, the
Then, in step S225, the
メインコントローラ70はステップS226において軌道修正を要求する操作(軌道修正要求操作)を検知すると、ステップS227において軌道修正処理を行い、ステップS228において修正後の軌道による作業ユニット1の動作制御を実行する。
その後、メインコントローラ70は図7のステップS203に処理を進め、各関節ユニットJTから何れかから各種パラメータ情報を取得するまで待機し、以降、同様の処理を実行する。
When the
After that, the
一方、ステップS226において軌道修正要求操作を検知しない場合、メインコントローラ70は軌道修正処理を行うことなく作業ユニット1の動作制御を継続して実行する。
その後、メインコントローラ70は図7のステップS203に処理を進め、各関節ユニットJTから各種パラメータ情報を取得するまで待機し、以降、同様の処理を実行する。
以上により、本実施の形態におけるメインコントローラ70の処理が実現される。
On the other hand, if no trajectory correction request operation is detected in step S226, the
Thereafter, the
As described above, the processing of the
<6.まとめ及び変型例>
以上の実施の形態のロボット100は、1又は複数の関節ユニットJT(モータ駆動ユニット)を有する作業ユニット1(動作ユニット)を備え、関節ユニットJTに設けられたサーボモータ10を制御ユニット2からの制御信号により駆動させることで動作するものであり、関節ユニット2は作業ユニット1から取り外し可能とされ、自身のサーボモータ10の動作関連情報を取得する取得部42と、取得部42が取得した動作関連情報を用いた機械学習に基づいて関節ユニットJTの寿命予測情報を算出する算出部43と、を有し、制御ユニット2は、関節ユニットJTと通信可能とされ、関節ユニットJTから受信した寿命予測情報に基づいて関節ユニットJTが交換推奨タイミングであるか否かを判定する判定部72と、判定部72が交換推奨タイミングであると判定すると関節ユニットJTが交換推奨タイミングであることを提示させる提示制御部73と、を有する(図2、図6から図9参照)。
これにより、関節ユニットJTの寿命予測情報が取得される動作関連情報の変化に応じて修正され、当該修正された寿命予測情報に基づいて交換推奨タイミングか否かが判定される。
従って、関節ユニットJTの寿命を現在の動作関連情報に応じてリアルタイムに予測することができるため、交換推奨タイミングを提示部80に精度よく提示させることができる。そのため、関節ユニットJTが寿命を迎える前に代わりの関節ユニットJTを準備する期間を十分に確保することができ、関節ユニットJTが寿命になってから代わりの関節ユニットJTを手配する場合と比べて、ダウンタイムを大幅に短縮することができる。
また、複数の関節ユニットJTのそれぞれが自ユニットの寿命予測を行うことで、制御ユニット2の処理負担を軽減することができる。
<6. Summary and Modifications>
The
As a result, the life prediction information of the joint unit JT is corrected in accordance with the change in the acquired motion-related information, and it is determined whether or not it is time to recommend replacement based on the corrected life prediction information.
Therefore, since the life of the joint unit JT can be predicted in real time according to the current motion-related information, the
In addition, the processing load on the
ロボット100において、制御ユニット2は、関節ユニットJTの取り外し開始操作を検知すると、特定の交換姿勢となるように関節ユニットJTの動作を制御する(図3から図5、図7のS208参照)。
関節ユニットJTが作業ユニット1からスムーズに交換可能となることで関節ユニットJTの交換時間が短縮され、その結果、ダウンタイムを短縮することができる。
また、当該関節ユニットJTの交換時に連結されていた先端側のリンクLK等を落としたり、他の連結されている関節ユニットJTに取り外した関節ユニットJTが接触することを回避することで、交換対象以外の部材の故障を未然に防止することができる。
In the
Since the joint unit JT can be smoothly replaced from the
Also, by avoiding dropping the link LK etc. on the tip side that was connected when replacing the joint unit JT, and avoiding contact of the removed joint unit JT with other connected joint units JT, It is possible to prevent failures of other members.
ロボット100において、制御ユニット2は、関節ユニットJTの取り外し開始操作を検知すると、関節ユニットJT側(作業ユニット1側)の電源をオフにした状態で交換対象の関節ユニットJTの交換手順を提示制御する(図7のS206、S209、S210参照)。
このように、関節ユニットJTの交換時の安全性を確保するために作業ユニット1側の電源はオフとするが、制御ユニット2側は電源がオンに維持されるため、関節ユニットJTの交換手順を提示制御することが可能となる。
従って、ユーザは提示された交換手順を参照することで関節ユニットJTの交換を効率よく行うことができ、その結果、ダウンタイムを短縮することができる。
またユーザは、作業ユニット1側の電源をオフにして関節ユニットJTの交換時の安全を確保したうえで交換手順を確認することができる。
In the
In this way, the
Therefore, the user can efficiently replace the joint unit JT by referring to the presented replacement procedure, and as a result, the downtime can be reduced.
Also, the user can check the replacement procedure after ensuring safety when replacing the joint unit JT by turning off the power supply on the side of the
ロボット100において、制御ユニット2は、関節ユニットJTを含む作業ユニット1の動作関連情報に基づいて算出した作業ユニット1の最適制御軌道を提示制御し、ユーザからの軌道修正要求操作に応じて最適制御軌道で作業ユニット1を制御することを可能とする(図9のS224からS228参照)。
これにより、現在の動作関連情報に応じて関節ユニットJTの制御軌道を、サーボモータ10への負荷を軽減させるような制御軌道に修正することができる。
関節ユニットJTのサーボモータ10への負荷を軽減させることで、関節ユニットJTの寿命となるまでの期間を延ばすことができる。
In the
As a result, the control trajectory of the joint unit JT can be corrected to a control trajectory that reduces the load on the
By reducing the load on the
ロボット100において、制御ユニット2は、関節ユニットJTの取り外し開始操作を検知すると、関節ユニットJT側の電源をオフにする直前の動作関連情報を関節ユニットJTから取得する(図8のS213参照)。
これにより、交換前の関節ユニットJTの動作関連情報を交換後の関節ユニットJTに引継ぐことが可能とされる。
従って、交換後の関節ユニットJTに交換前の関節ユニットJTの動作関連情報を引継ぐことで速やかに中断していた作業に復帰することができる。これによりダウンタイムを短縮することができる。
In the
As a result, it is possible to take over the motion-related information of the joint unit JT before replacement to the joint unit JT after replacement.
Therefore, by taking over the motion-related information of the joint unit JT before replacement to the joint unit JT after replacement, it is possible to quickly return to the interrupted work. This can reduce downtime.
また実施の形態の関節ユニットJTは、1又は複数の関節ユニットJTを有する作業ユニット1を備え、関節ユニットJTに設けられたサーボモータ10を制御ユニット2からの制御信号により駆動させることで動作するロボット100における関節ユニットJTであって、作業ユニット1から取り外し可能とされ、自身のサーボモータ10の動作関連情報を取得する取得部42と、取得部42が取得した動作関連情報を用いた機械学習に基づいて関節ユニットJTの寿命予測情報を算出する算出部43と、を有する(図6参照)。
これにより、関節ユニットJTの寿命予測情報が取得される動作関連情報の変化に応じて修正される。
従って、関節ユニットJTの寿命を現在の動作関連情報に応じてリアルタイムに予測することができるため、制御ユニット2による交換推奨タイミングを精度よく判定させることができる。そのため、関節ユニットJTが寿命を迎える前に代わりの関節ユニットJTを準備する期間を十分に確保することができ、ダウンタイムを大幅に短縮することができる。
Further, the joint unit JT of the embodiment includes a
As a result, the life prediction information of the joint unit JT is corrected according to changes in the acquired motion-related information.
Therefore, since the life of the joint unit JT can be predicted in real time according to the current motion-related information, the replacement recommendation timing by the
本実施の形態のロボット100では、関節コントローラ40が取得した自ユニット(関節ユニットJT)の動作関連情報に基づいて予測寿命期間を算出することとしたが(図6参照)、自ユニットの動作関連情報に加えて他の関節ユニットJTの動作関連情報を用いて自ユニットの予測寿命期間を算出することとしてもよい。
この場合、関節コントローラ40は、ステップS101において自ユニットの動作関連情報を取得するだけでなく、他の関節ユニットJTの動作関連情報を制御ユニット2から取得する。そして関節コントローラ40は、ステップS102において、自ユニット及び他の関節ユニットJTの動作関連情報を用いた機械学習に基づいて自ユニットの予測寿命期間を算出する。
In the
In this case, the
本実施の形態のロボット100では、図9のステップS225において、メインコントローラ70がGUIに最適制御軌跡を提示制御する際に、各関節ユニットJTの消耗状況を提示することとしてもよい。メインコントローラ70は各関節ユニットJTから取得した動作関連情報、予測寿命期間情報その他サーボモータ10のパラメータ情報(各種パラメータ情報)に基づいて、各関節ユニットJTの消耗の程度を判定する。
In the
本実施の形態のロボット100では、関節コントローラ40の図6の処理及びメインコントローラ70の図7から図9の処理は、作業ユニット1の作業中に実行する例を説明したが、上記の各処理は作業ユニット1の作業中に限られない。例えば、ロボット100の主電源をオンにした際の暖機運転などの準備運動期間中に当該処理を実行することとしてもよい。
In the
本実施の形態のロボット100では、作業ユニット1に取り付けられた関節ユニットJTが、動作関連情報を用いた機械学習に基づいて関節ユニットJTの寿命予測情報を算出する例について説明したが、関節ユニットJTの寿命予測情報を制御ユニット2が算出することとしてもよい。
この場合、制御ユニット2は、関節ユニットJTから動作関連情報を取得し、当該取得した動作関連情報を用いた機械学習に基づいて関節ユニットJTの寿命予測情報を算出する。
In the
In this case, the
本実施の形態のロボット100では、関節ユニットJTが交換推奨タイミングであることや関節ユニットJTの交換手順を提示する提示部80としてGUIを例に説明したが、提示部80はスピーカ等の音声出力部であってもよい。
この場合、メインコントローラ70により読み出し及び変換された音声信号が提示部80から出力されることで、交換推奨タイミングであることや関節ユニットJTの交換手順が音声により提示される。
なお、提示部60はGUI及び音声出力部の両方を有していてもよく、交換推奨タイミングがGUIに表示されることに伴い、音声によっても通知されることとしてもよい。
In the
In this case, an audio signal read and converted by the
Note that the
本実施の形態ではロボット100の一例として協働ロボットについて説明したが、ロボット100は、協働ロボットのみならず関節ユニットJTを駆動することで動作を実現する様々なロボットに適用することができる。例えばロボット100としてはサービスロボットやホームロボット等であって、より具体的には移動ロボットや搭乗型ロボット、運搬ロボット、モータ駆動ユニットを1又は複数組み合わせて動作する動作ユニット、開閉装置などが考えられる。
Although the collaborative robot has been described as an example of the
なお、本開示に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、他の効果を奏するものであってもよいし、本開示に記載された効果の一部を奏するものであってもよい。
本開示に記載された実施の形態はあくまでも一例であり、本技術が上述の実施の形態に限定されることはない。従って、上述した実施の形態以外であっても本技術の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能なことはもちろんである。また、実施の形態で説明されている構成の組み合わせの全てが課題の解決に必須であるとは限らない。
It should be noted that the effects described in the present disclosure are merely examples and are not limited, and other effects may be obtained, or a part of the effects described in the present disclosure may be obtained. may
The embodiments described in the present disclosure are merely examples, and the present technology is not limited to the above-described embodiments. Therefore, it goes without saying that various modifications other than the above-described embodiments can be made according to the design and the like, as long as they do not deviate from the technical idea of the present technology. Further, not all combinations of configurations described in the embodiments are essential for solving the problem.
2 制御ユニット、42 取得部、43 算出部、72 判定部、73 提示制御部、100 ロボット、JT 関節ユニット、LK リンク
2
Claims (5)
前記モータ駆動ユニットは前記動作ユニットから取り外し可能とされ、自身の前記モータ駆動ユニットの動作関連情報を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記動作関連情報を用いた機械学習に基づいて前記モータ駆動ユニットの寿命予測情報を算出する算出部と、を有し、
前記制御ユニットは、前記モータ駆動ユニットと通信可能とされ、前記モータ駆動ユニットから受信した前記寿命予測情報に基づいて前記モータ駆動ユニットが交換推奨タイミングであるか否かを判定する判定部と、前記判定部が前記交換推奨タイミングであると判定すると前記モータ駆動ユニットが前記交換推奨タイミングであることを提示させる提示制御部と、を有し、
前記制御ユニットは、前記判定部が前記交換推奨タイミングではないと判定したときに、前記モータ駆動ユニットを含む前記動作ユニットの前記動作関連情報に基づいて算出した前記動作ユニットの最適制御軌道を提示制御し、ユーザからの軌道修正要求操作に応じて前記最適制御軌道で前記動作ユニットを制御することを可能とする
ロボット。 A robot that includes an operation unit having one or more motor drive units and that operates by driving the motor provided in the motor drive unit in accordance with a control signal from a control unit,
The motor drive unit is detachable from the operation unit, and an acquisition unit that acquires operation-related information of the motor drive unit of itself; a calculation unit that calculates life expectancy information of the motor drive unit,
the control unit is capable of communicating with the motor drive unit, and determines whether or not it is time to recommend replacement of the motor drive unit based on the life prediction information received from the motor drive unit; a presentation control unit that presents that the motor drive unit is the recommended replacement timing when the determination unit determines that the recommended replacement timing has come,
The control unit presents and controls an optimum control trajectory of the operation unit calculated based on the operation-related information of the operation unit including the motor drive unit when the determination unit determines that it is not the recommended replacement timing. and control the motion unit on the optimum control trajectory in response to a trajectory correction request operation from a user.
請求項1に記載のロボット。 2. The robot according to claim 1, wherein the control unit controls the operation of the motor drive unit so that the operation unit assumes a specific replacement posture when detecting a removal start operation of the motor drive unit.
請求項1又は請求項2に記載のロボット。 2. When the control unit detects an operation to start removing the motor drive unit, the control unit presents and controls a replacement procedure for the motor drive unit while turning off power to the operation unit including the motor drive unit. The robot according to claim 2.
請求項1から請求項3の何れかに記載のロボット。 2. When the control unit detects an operation to start removing the motor drive unit, the control unit acquires from the motor drive unit the operation-related information and the life prediction information immediately before turning off the power of the motor drive unit. 4. The robot according to any one of claims 3 to 4.
前記モータ駆動ユニットの動作関連情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した前記動作関連情報を用いた機械学習に基づいて前記モータ駆動ユニットの寿命予測情報を算出する算出ステップと、
前記寿命予測情報に基づいて前記モータ駆動ユニットが交換推奨タイミングであるか否かを判定する判定ステップと、を実行し、
前記判定ステップで前記交換推奨タイミングであると判定した場合、前記モータ駆動ユニットが前記交換推奨タイミングであることを提示させるタイミング提示ステップを実行し、
前記判定ステップで前記交換推奨タイミングでないと判定した場合、
前記モータ駆動ユニットを含む前記動作ユニットの前記動作関連情報に基づいて算出した前記動作ユニットの最適制御軌道を提示させる軌道提示ステップと、
ユーザからの軌道修正要求操作に応じて前記最適制御軌道で前記動作ユニットを制御する制御ステップと、を実行する
ロボットの制御方法。 A robot comprising an operation unit having one or more motor drive units, wherein the robot operates by driving a motor provided in the motor drive unit according to a control signal from a control unit, the robot being removable from the operation unit. In a robot control method in which a motor drive unit is capable of communicating with the control unit,
an acquisition step of acquiring operation-related information of the motor drive unit;
a calculation step of calculating life prediction information of the motor drive unit based on machine learning using the operation-related information acquired in the acquisition step;
a determination step of determining whether it is time to recommend replacement of the motor drive unit based on the life prediction information;
executing a timing presentation step of causing the motor drive unit to present that the recommended replacement timing is reached when the determination step determines that the recommended replacement timing has come;
If it is determined in the determination step that it is not the recommended replacement timing,
a trajectory presenting step of presenting an optimal control trajectory of the motion unit calculated based on the motion-related information of the motion unit including the motor drive unit;
and a control step of controlling the motion unit on the optimum control trajectory in response to a trajectory correction request operation from a user.
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