JPH10309683A - ロボットのエラー解析方法及びロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、ロボットのエラー発生時とその直
前の動作波形データを観測することが困難であるという
課題を解決しようとするものである。 【解決手段】 この発明は、電動機１２を含む制御回路
１７における複数箇所の動作波形データを所定の周期で
リングバッファ３４に記憶させるようにすると共に、ロ
ボットにエラーが発生したときにリングバッファ３４へ
の上記動作波形データの記憶を停止させるようにし、リ
ングバッファ３４に記憶した上記動作波形データをエラ
ー解析用のデータとして提供できるようにしてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボットのエラー解
析方法及びロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ロボットは、アームを電動機によ
り駆動し、この電動機を制御回路により制御している。
また、ロボットのエラーによる不具合や故障が発生した
場合にその不具合や故障を解析するために、ロボットの
エラーが発生した場所やエラーの内容（電動機のトル
ク、熱など）を表示したり、ロボットのエラーが発生し
た場所やエラーの内容を蓄積保存してエラー履歴として
ロボットの不具合や故障の解析に利用できるようにした
りする技術がある。

【０００３】また、ロボットにおいて、電動機の速度や
トルク指令、位置偏差などの動作波形データをモニタす
るモニタ機能を設け、動作中にエラーが発生した場合に
はそのエラーを再現させてモニタ機能により動作波形デ
ータを観測してこの動作波形データをロボットのエラー
による不具合や故障を解析するためのデータに供するよ
うにする技術がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ロボットのエラーによ
る不具合や故障が発生した場合にその不具合や故障を解
析する際には、ロボットのエラーが発生した時だけでな
くその直前の電動機の速度やトルク指令、位置偏差など
の動作波形データを参照したい場合がある。つまり、ロ
ボットのエラー発生時とその直前の電動機の速度やトル
ク指令、位置偏差などの動作波形データがロボットのエ
ラー発生原因の発見に役立つ場合がある。しかし、ロボ
ットのエラーは待っていても常に発生するとは限らない
ので、上記技術ではロボットのエラー発生時とその直前
の電動機の速度やトルク指令、位置偏差などの動作波形
データを観測することが困難であり、ロボットのエラー
による不具合や故障の解析が困難であった。

【０００５】本発明は、ロボットのエラー発生時とその
直前の電動機を含む制御回路における複数箇所の動作波
形データをロボットのエラー解析に供することができて
ロボットの不具合や故障の解析を容易に行うことが可能
となり、少ないメモリ資源を有効に活用することがで
き、より有効なロボットの不具合や故障の解析が可能と
なるロボットのエラー解析方法及びロボットを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、ロボットを動作させるため
の電動機を制御回路により制御する装置におけるロボッ
トのエラー解析方法であって、上記電動機を含む上記制
御回路における複数箇所の動作波形データを所定の周期
でリングバッファに記憶させるようにすると共に、上記
ロボットにエラーが発生したときに上記リングバッファ
への上記動作波形データの記憶を停止させるようにし、
上記リングバッファに記憶した上記動作波形データをエ
ラー解析用のデータとして提供できるようにしてなり、
ロボットのエラー発生時とその直前の電動機を含む制御
回路における複数箇所の動作波形データをロボットのエ
ラー解析に供することができてロボットの不具合や故障
の解析を容易に行うことが可能となる。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１記載のロ
ボットのエラー解析方法において、上記動作波形データ
は、上記電動機への位置指令データ、位置偏差データ、
検出位置データ、検出速度データ、トルク指令データを
含むことを特徴とし、ロボットのエラー発生時とその直
前の電動機を含む制御回路における複数箇所の動作波形
データをロボットのエラー解析に供することができてロ
ボットの不具合や故障の解析を容易に行うことが可能と
なる。

【０００８】請求項３に係る発明は、ロボットを動作さ
せるための電動機と、この電動機を制御する制御回路
と、上記電動機を含む上記制御回路における複数箇所の
動作波形データを所定の周期で記憶するリングバッファ
と、このリングバッファへの上記動作波形データの記憶
及びその停止を制御するリングバッファ制御手段とを備
え、上記ロボットにエラーが発生したときに上記リング
バッファ制御手段により上記リングバッファへの上記動
作波形データの記憶を停止させるように構成したもので
あり、ロボットのエラー発生時とその直前の電動機を含
む制御回路における複数箇所の動作波形データをロボッ
トのエラー解析に供することができてロボットの不具合
や故障の解析を容易に行うことが可能となる。

【０００９】請求項４に係る発明は、請求項３記載のロ
ボットにおいて、上記動作波形データは、上記電動機へ
の位置指令データ、位置偏差データ、検出位置データ、
検出速度データ、トルク指令データを含むものであり、
ロボットのエラー発生時とその直前の電動機を含む制御
回路における複数箇所の動作波形データをロボットのエ
ラー解析に供することができてロボットの不具合や故障
の解析を容易に行うことが可能となる。

【００１０】請求項５に係る発明は、請求項４記載のロ
ボットにおいて、上記リングバッファ制御手段は、上記
電動機を含む上記制御回路のどの箇所の動作波形データ
を上記リングバッファに記憶させるかを選択する選択手
段を備えたものであり、少ないメモリ資源を有効に活用
することができ、より有効なロボットの不具合や故障の
解析が可能となる。

【００１１】請求項６に係る発明は、請求項３記載のロ
ボットにおいて、上記リングバッファ制御手段は、上記
所定の周期を外部からの指示により選択設定するように
構成したものであり、少ないメモリ資源を有効に活用す
ることができ、より有効なロボットの不具合や故障の解
析が可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１及び図２は本発明の一実施形
態を示す。この実施形態は請求項１〜６に係る発明を適
用したロボットの一実施形態である。この実施形態のロ
ボットは、旋回するアーム１１と、このアーム１１を駆
動するサーボモータからなる電動機１２と、トルク指令
をデジタル値からアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器
（Ｄ／ＡＣ）１３と、このＤ／ＡＣ１３からのトルク指
令により電動機１２を駆動する駆動部としてのＰＷＭド
ライバ１４と、電動機１２の回転を検出してパルス信号
を電動機１２の所定角度回転毎に発生する回転検出器と
してのエンコーダ１５と、ロボットの各種検知を行うセ
ンサ１６と、マイクロプロセッサシステムからなる制御
回路１７とを有する。

【００１３】マイクロプロセッサシステム１７は、マイ
クロプロセッサ（ＭＰＵ）１８と、ＲＯＭ１９，ＲＡＭ
２０，フラッシュメモリ２１，シェアードメモリ２２か
らなるメモリと、カウンタ２３と、ＤＩ／ＤＯポート２
４と、ＳＣＩポート２５とを有る。このマイクロプロセ
ッサシステム１７は、機能的には、位置制御器２６と、
フィードフォワード制御器２７と、ＰＩ制御器２８と、
リミッタ２９と、減算器３０と、加減算器３１と、位置
検出器３２と、速度検出器３３と、上記メモリ上に設け
られたリングバッファ３４及びライトポインタ３５を備
えたデータ保存制御部３６と、トリガ部３７とを有す
る。

【００１４】ＭＰＵ１８は、ＲＯＭ１９に格納されてい
るプログラムやデータに基づいて動作し、メモリ２０〜
２２を使いながらエンコーダ１５からのパルス信号を用
いてトルク指令をＤ／ＡＣ１３へ出力して電動機１２を
制御することによりアーム１１を制御したり、センサ１
６からの外部情報等をＤＩ／ＤＯポート２４より取り込
んでロボットの動作状態の監視などを行ったり、ＳＣＩ
ポート２５を介して外部機器としてのパーソナルコンピ
ュータ（ＰＣ）からなるホストコンピュータ３８と情報
を授受してＰＣ３８から外部情報が入力されたりする。
シェアードメモリ２２はＰＣ３８によっても情報の読み
書きが行われる。

【００１５】アーム１１は電動機１２により駆動されて
旋回し、エンコーダ１５が電動機１２の回転を検出して
電動機１２の所定角度回転毎にパルス信号を発生する。
カウンタ２３は電動機１２の１回転毎にエンコーダ１５
からのパルス信号をカウントし、位置検出器３２がカウ
ンタ２３のカウント値から電動機１２の回転位置を検出
する。速度検出器３３はカウンタ２３のカウント値から
電動機１２の回転速度を検出し、減算器３０は位置指令
から位置検出器３２の出力信号を減算して電動機１２の
位置偏差を検出する。

【００１６】位置制御器２６は減算器３０からの位置偏
差を電動機１２の速度指令に変換し、フィードフォワド
制御器２７は位置情報をフィードフォワド制御信号に変
換する。加減算器３１は位置制御器２６からの速度指令
及びフィードフォワド制御器２７からのフィードフォワ
ド制御信号を加算してその加算結果から速度検出器３３
の出力信号を減算し、ＰＩ制御器２８は加減算器３１の
出力信号をトルク指令に変換する。このＰＩ制御器２８
からのトルク指令はリミッタ２９により制限されてＤ／
ＡＣ１３によりアナログ値に変換され、ＰＷＭドライバ
１４はＤ／ＡＣ１３からのトルク指令により電動機１２
を駆動する。

【００１７】また、ＭＰＵ１８は、ロボットを上述のよ
うに制御するとともに、ロボットの動作状態（電動機１
２の過負荷異常やノイズなど）を監視し、上述した位置
指令や位置偏差、検出速度（速度検出器３３の出力信
号）、検出位置（位置検出器３２の出力信号）、トルク
指令などの動作波形データを所定の制御サンプリング周
期毎に計算又は計測してこの動作波形データでリングバ
ッファ３４上の値を更新する。すなわち、ＭＰＵ１８
は、所定の制御サンプリング周期毎にバッファフラグを
バッファ保存にセットして図３に示す制御フローを実行
する。

【００１８】ＭＰＵ１８（データ保存制御部３６）は、
バッファフラグがバッファ保存になっているから、上述
した位置指令や位置偏差、検出速度、検出位置、トルク
指令などのデータからなる動作波形データのうちの後述
のように選択された動作波形データを計測してリングバ
ッファ３４におけるバッファポインタとしてのライトポ
インタ３５の示すアドレスに記憶（保存）させてライト
ポインタ３５を更新する。

【００１９】ここに、トリガ部３７は、上述した位置指
令や位置偏差、検出速度、検出位置、トルク指令などの
動作波形データのうちのどの動作波形データを記憶する
かがＰＣ３８により選択されて設定され、位置指令や位
置偏差、検出速度、検出位置、トルク指令などの動作波
形データのうちのどの動作波形データを記憶するかを選
択する選択手段を構成している。

【００２０】また、トリガ部３７は、動作波形データを
記憶するバッファをリングバッファ３４とするか有限の
固定バッファとするかがＰＣ３８により選択されて設定
され、動作波形データを記憶するバッフをリングバッフ
ァ３４とするか有限の固定バッファとするかを選択設定
する選択手段を構成している。ＭＰＵ１８は、動作波形
データを記憶するバッフとしてリングバッファ３４が選
択設定されている場合には上述のように動作するが、動
作波形データを記憶するバッフとして有限の固定バッフ
ァが選択設定されている場合にはリングバッファ３４の
代りに有限の固定バッファに動作波形データを記憶す
る。

【００２１】ＭＰＵ１８は、ライトポインタ３５の示す
アドレスがバッファエンドのアドレスとなった場合には
動作波形データを記憶するバッファの構造を調べ、動作
波形データを記憶するバッフとして有限の固定バッファ
が選択設定されていればバッファフラグをバッファ終了
にセットして動作波形データの記憶を終了する。なお、
トリガ部３７は、動作波形データを記憶するバッフとし
て有限の固定バッファが選択設定された場合には、さら
に動作波形データの記憶を開始するトリガ（タイミン
グ）がＰＣ３８により設定される。この場合、ＭＰＵ１
８は、トリガ部３７を調べて動作波形データを記憶する
バッフとして有限の固定バッファが選択設定されている
場合には動作波形データを所定の制御サンプリング周期
毎に有限の固定バッファに記憶する動作をトリガ部３７
に設定されているトリガで開始する。

【００２２】また、ＭＰＵ１８は、バッファの構造を調
べた結果、動作波形データを記憶するバッフとしてリン
グバッファ３４が選択設定されていればライトポインタ
３５をバッファトップにリセットしてライトポインタ３
５の示すアドレスをリングバッファ３４の最初のアドレ
スに戻す。次に、ＭＰＵ１８は、トリガフラグが終了ト
リガであるか否かを調べてトリガフラグが終了トリガで
あればバッファフラグをバッファ終了として動作波形デ
ータの記憶を中止する。

【００２３】ここに、トリガ部３７は、動作波形データ
の記憶を中止するトリガがロボットのエラー発生時、電
動機１２用のサーボ電源のオン時やオフ時、メイン電源
のオフ時などのどれかに選択されて設定され、ＭＰＵ１
８は動作波形データの記憶を中止するトリガとしてトリ
ガ部３７に選択設定されているロボットのエラー発生
時、電動機１２用のサーボ電源のオン時やオフ時、メイ
ン電源のオフ時などになったときにトリガフラグを終了
トリガにセットする。したがって、トリガ部３７は、動
作波形データの記憶を中止するトリガを選択設定する選
択手段を構成している。

【００２４】このように、動作波形データを記憶するバ
ッファとしてリングバッファ３４が選択設定されている
場合には、リングバッファ３４に記憶される動作波形デ
ータは制御サンプリング周期毎に更新され、常に現在の
動作波形データとその直前の動作波形データとがリング
バッファ３４に記憶されることになる。そして、ロボッ
トのエラー発生時等には、動作波形データの記憶が中止
される。

【００２５】リングバッファ３４上の動作波形データ
は、時系列に並べて２次元表示を行うと、動作波形とし
て観察できる。そこで、ロボットのエラー発生時には、
ＰＣ３８をＳＣＩポート２５に接続してリングバッファ
３４上に記憶された一定量の動作波形データをＰＣ３８
上にアップロードし、ＰＣ３８にてその動作波形データ
を時系列に並べて２次元表示を行えば動作波形として観
察することができ、ロボットのエラー解析に供すること
ができる。さらに、ロボットのエラー解析に留まらず、
エラー発生時以外の動作波形データ記憶中止時に動作波
形の確認やサーボゲインのチューニング等もＰＣ３８上
の動作波形を見ながら容易に行うことができる。

【００２６】また、トリガ部３７は制御サンプリング周
期がＰＣ３８により任意に書き替えられて選択設定さ
れ、ＭＰＵ１８はその選択設定された制御サンプリング
周期毎に上述のように動作波形データの記憶を行う。従
って、トリガ部３７は制御サンプリング周期を選択設定
する選択手段を構成している。

【００２７】なお、ＳＣＩポート２５、ＤＩ／ＤＯポー
ト２４等の外部状態、プログラム実行状況がエラーの発
生と関係する場合も多いので、ＭＰＵ１８が動作波形デ
ータと同一のタイミングでこれらのＳＣＩポート２５、
ＤＩ／ＤＯポート２４からの外部情報をリングバッファ
３４又は有限の固定バッファに記憶するようにしておく
ことも有効である。

【００２８】この実施形態は、請求項１に係る発明の一
実施形態であって、ロボットを動作させるための電動機
１２を制御回路１７により制御する装置におけるロボッ
トのエラー解析方法であって、上記電動機１２を含む上
記制御回路１７における複数箇所の動作波形データを所
定の周期でリングバッファ３４に記憶させるようにする
と共に、上記ロボットにエラーが発生したときに上記リ
ングバッファ３４への上記動作波形データの記憶を停止
させるようにし、上記リングバッファ３４に記憶した上
記動作波形データをエラー解析用のデータとして提供で
きるようにしたので、ロボットのエラー発生時とその直
前の電動機を含む制御回路における複数箇所の動作波形
データをロボットのエラー解析に供することができ、ロ
ボットの不具合や故障の解析を容易に行うことが可能と
なる。

【００２９】また、この実施形態は、請求項２に係る発
明の一実施形態であって、請求項１記載のロボットのエ
ラー解析方法において、上記動作波形データは、上記電
動機１２への位置指令データ、位置偏差データ、検出位
置データ、検出速度データ、トルク指令データを含むの
で、ロボットのエラー発生時とその直前の電動機を含む
制御回路における複数箇所の動作波形データをロボット
のエラー解析に供することができてロボットの不具合や
故障の解析を容易に行うことが可能となる。

【００３０】また、この実施形態は、請求項３に係る発
明の一実施形態であって、ロボットを動作させるための
電動機１２と、この電動機１２を制御する制御回路１７
と、上記電動機１２を含む上記制御回路１７における複
数箇所の動作波形データを所定の周期で記憶するリング
バッファ３４と、このリングバッファ３４への上記動作
波形データの記憶及びその停止を制御するリングバッフ
ァ制御手段としてのＭＰＵ１８とを備え、上記ロボット
にエラーが発生したときに上記リングバッファ制御手段
１８により上記リングバッファ３４への上記動作波形デ
ータの記憶を停止させるように構成したので、ロボット
のエラー発生時とその直前の電動機を含む制御回路にお
ける複数箇所の動作波形データをロボットのエラー解析
に供することができてロボットの不具合や故障の解析を
容易に行うことが可能となる。

【００３１】また、この実施形態は、請求項４に係る発
明の一実施形態であって、請求項３記載のロボットにお
いて、上記動作波形データは、上記電動機１２への位置
指令データ、位置偏差データ、検出位置データ、検出速
度データ、トルク指令データを含むので、ロボットのエ
ラー発生時とその直前の電動機を含む制御回路における
複数箇所の動作波形データをロボットのエラー解析に供
することができてロボットの不具合や故障の解析を容易
に行うことが可能となる。

【００３２】また、この実施形態は、請求項５に係る発
明の一実施形態であって、請求項４記載のロボットにお
いて、上記リングバッファ制御手段１８は、上記電動機
１２を含む上記制御回路１７のどの箇所の動作波形デー
タを上記リングバッファ３４に記憶させるかを選択する
選択手段としてのトリガ部３７を備えたので、少ないメ
モリ資源を有効に活用することができ、より有効なロボ
ットの不具合や故障の解析が可能となる。

【００３３】また、この実施形態は、請求項６に係る発
明の一実施形態であって、請求項３記載のロボットにお
いて、上記リングバッファ制御手段１８は、上記所定の
周期を外部からの指示により選択設定するように構成し
たので、少ないメモリ資源を有効に活用することがで
き、より有効なロボットの不具合や故障の解析が可能と
なる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように請求項１に係る発明によれ
ば、ロボットを動作させるための電動機を制御回路によ
り制御する装置におけるロボットのエラー解析方法であ
って、上記電動機を含む上記制御回路における複数箇所
の動作波形データを所定の周期でリングバッファに記憶
させるようにすると共に、上記ロボットにエラーが発生
したときに上記リングバッファへの上記動作波形データ
の記憶を停止させるようにし、上記リングバッファに記
憶した上記動作波形データをエラー解析用のデータとし
て提供できるようにしたので、ロボットのエラー発生時
とその直前の電動機を含む制御回路における複数箇所の
動作波形データをロボットのエラー解析に供することが
できてロボットの不具合や故障の解析を容易に行うこと
が可能となる。

【００３５】請求項２に係る発明によれば、請求項１記
載のロボットのエラー解析方法において、上記動作波形
データは、上記電動機への位置指令データ、位置偏差デ
ータ、検出位置データ、検出速度データ、トルク指令デ
ータを含むので、ロボットのエラー発生時とその直前の
電動機を含む制御回路における複数箇所の動作波形デー
タをロボットのエラー解析に供することができてロボッ
トの不具合や故障の解析を容易に行うことが可能とな
る。

【００３６】請求項３に係る発明によれば、ロボットを
動作させるための電動機と、この電動機を制御する制御
回路と、上記電動機を含む上記制御回路における複数箇
所の動作波形データを所定の周期で記憶するリングバッ
ファと、このリングバッファへの上記動作波形データの
記憶及びその停止を制御するリングバッファ制御手段と
を備え、上記ロボットにエラーが発生したときに上記リ
ングバッファ制御手段により上記リングバッファへの上
記動作波形データの記憶を停止させるように構成したの
で、ロボットのエラー発生時とその直前の電動機を含む
制御回路における複数箇所の動作波形データをロボット
のエラー解析に供することができてロボットの不具合や
故障の解析を容易に行うことが可能となる。

【００３７】請求項４に係る発明によれば、請求項３記
載のロボットにおいて、上記動作波形データは、上記電
動機への位置指令データ、位置偏差データ、検出位置デ
ータ、検出速度データ、トルク指令データを含むので、
ロボットのエラー発生時とその直前の電動機を含む制御
回路における複数箇所の動作波形データをロボットのエ
ラー解析に供することができてロボットの不具合や故障
の解析を容易に行うことが可能となる。

【００３８】請求項５に係る発明によれば、請求項４記
載のロボットにおいて、上記リングバッファ制御手段
は、上記電動機を含む上記制御回路のどの箇所の動作波
形データを上記リングバッファに記憶させるかを選択す
る選択手段を備えたので、少ないメモリ資源を有効に活
用することができ、より有効なロボットの不具合や故障
の解析が可能となる。

【００３９】請求項６に係る発明によれば、請求項３記
載のロボットにおいて、上記リングバッファ制御手段
は、上記所定の周期を外部からの指示により選択設定す
るように構成したので、少ないメモリ資源を有効に活用
することができ、より有効なロボットの不具合や故障の
解析が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態及びその一部を示す機能的
ブロック図である。

【図２】同実施形態を示すブロック図である。

【図３】同実施形態におけるＭＰＵの制御フローの一部
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１２ 電動機 １７ 制御回路 １８ ＭＰＵ ３４ リングバッファ ３７ トリガ部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットを動作させるための電動機を制御
   回路により制御する装置におけるロボットのエラー解析
   方法であって、上記電動機を含む上記制御回路における
   複数箇所の動作波形データを所定の周期でリングバッフ
   ァに記憶させるようにすると共に、上記ロボットにエラ
   ーが発生したときに上記リングバッファへの上記動作波
   形データの記憶を停止させるようにし、上記リングバッ
   ファに記憶した上記動作波形データをエラー解析用のデ
   ータとして提供できるようにしてなるロボットのエラー
   解析方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のロボットのエラー解析方法
   において、上記動作波形データは、上記電動機への位置
   指令データ、位置偏差データ、検出位置データ、検出速
   度データ、トルク指令データを含むことを特徴とするロ
   ボットのエラー解析方法。
3. 【請求項３】ロボットを動作させるための電動機と、こ
   の電動機を制御する制御回路と、上記電動機を含む上記
   制御回路における複数箇所の動作波形データを所定の周
   期で記憶するリングバッファと、このリングバッファへ
   の上記動作波形データの記憶及びその停止を制御するリ
   ングバッファ制御手段とを備え、上記ロボットにエラー
   が発生したときに上記リングバッファ制御手段により上
   記リングバッファへの上記動作波形データの記憶を停止
   させるように構成したことを特徴とするロボット。
4. 【請求項４】請求項３記載のロボットにおいて、上記動
   作波形データは、上記電動機への位置指令データ、位置
   偏差データ、検出位置データ、検出速度データ、トルク
   指令データを含むことを特徴とするロボット。
5. 【請求項５】請求項４記載のロボットにおいて、上記リ
   ングバッファ制御手段は、上記電動機を含む上記制御回
   路のどの箇所の動作波形データを上記リングバッファに
   記憶させるかを選択する選択手段を備えたことを特徴と
   するロボット。
6. 【請求項６】請求項３記載のロボットにおいて、上記リ
   ングバッファ制御手段は、上記所定の周期を外部からの
   指示により選択設定するように構成したことを特徴とす
   るロボット。