KR102669137B1 - 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것으로, 협동 로봇이 테스트 프로그램의 호출조건을 만족하면 협동 로봇의 건전성 모니터링을 위해 협동 로봇에 설치된 테스트 프로그램을 호출하는 단계, 협동 로봇이 테스트 프로그램을 기반으로 동작하여 테스트를 수행하는 단계 및 협동 로봇이 테스트에 대한 결과를 수집하여 분석하는 단계를 포함하며 다른 실시 예로도 적용이 가능하다.

Description

협동 로봇의 건전성 모니터링 방법 및 시스템{Method and System for Health Monitoring of Collaborative Robot}
본 발명은 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것이다.
산업 현장에서 가동되는 다양한 설비 기기들은 유기적인 동작을 통해 제품 생산 및 가공을 수행한다. 이러한 다양한 설비 기기 중 어느 하나의 설비 기기에 고장이 발생하면 산업 현장의 전체적인 생산 효율 저하 및 제품 불량으로 이어질 수 있다. 따라서, 설비 기기의 고장이 발생되기 이전에 설비 기기의 건전성 저하를 확인하고 수리할 수 있는 방법이 요구되고 있다.
이에 따라, 현재는 다양한 설비 기기가 수행하는 작업의 종류와 가동 환경 등을 고려하여 설비 기기에서 생성되는 다양한 센싱 데이터에 대한 통계 분석을 통해 건전성 평가를 수행하고 있다. 그러나, 수행하는 작업의 종류가 제한적인 산업용 설비 기기와 달리 다양한 작업을 수행하도록 프로그래밍된 협동 로봇을 이용할 경우, 작업 프로그램의 다양성으로 인해 데이터 패턴이 복잡하여 고정된 분석 기법으로 건전성 평가를 수행하기 어려운 문제점이 있다.
이로 인해, 검증자(tester)가 휴리스틱(heuristic)하게 협동 로봇의 건전성 평가를 수행하거나, 협동 로봇의 작업과는 별개로 고정된 동작을 수행하는 하나의 프로그램을 설계하고 설계된 프로그램에 따른 동작에 의해 생성된 센싱 데이터를 이용하여 협동 로봇의 건전성 평가를 수행하기도 한다. 그러나, 이러한 방식의 경우 협동 로봇의 전체 상태 진단은 가능하지만, 협동 로봇을 구성하는 구성 요소 단위의 세부적인 진단이 불가능하여 프로그램의 가동 및 테스트의 주기성에 대한 보장이 어려운 한계가 발생한다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시 예들은 협동 로봇을 구비하는 구성 요소 각각에 대응되는 프로그램을 상기 협동 로봇에 설치하여 프로그램을 바탕으로 획득된 센싱 데이터를 기반으로 협동 로봇의 건전성 모니터링을 실시간 또는 주기적으로 수행할 수 있는 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예들은 협동 로봇에 설치한 프로그램을 협동 로봇 시동 시 및 협동 로봇의 작업 수행 이후에 가동시켜 프로그램의 가동 시점 및 테스트의 주기성을 보장할 수 있는 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법은, 협동 로봇이 테스트 프로그램의 호출조건을 만족하면 상기 협동 로봇의 건전성 모니터링을 위해 상기 협동 로봇에 설치된 상기 테스트 프로그램을 호출하는 단계, 상기 협동 로봇이 상기 테스트 프로그램을 기반으로 동작하여 테스트를 수행하는 단계 및 상기 협동 로봇이 상기 테스트에 대한 결과를 수집하여 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 테스트 프로그램을 호출하는 단계는, 상기 협동 로봇의 시동 온 및 상기 협동 로봇에서의 작업 수행 완료 중 적어도 하나를 만족하면 상기 테스트 프로그램을 호출하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 테스트 프로그램을 호출하는 단계는, 상기 협동 로봇에 구비된 적어도 하나의 조인트에 대응하여 설계된 적어도 하나의 단위 프로그램을 포함하는 상기 테스트 프로그램을 호출하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 단위 프로그램은, 상기 조인트의 최대 가동 범위, 최대 가동 속도 및 최대 가동 횟수를 고려하여 상기 조인트를 동작시키기 위한 파라미터가 설정된 것을 특징으로 한다.
또한, 테스트를 수행하는 단계는, 데이터 조건, 동작 조건, 부하 조건, 가동 조건 및 환경 조건을 포함하는 통제 조건에 수렴되는 상황에서 상기 호출된 테스트 프로그램에 따라 상기 테스트를 수행하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 테스트에 대한 결과를 수집하여 분석하는 단계는, 상기 테스트에 대한 센싱 데이터를 획득하는 단계 및 상기 단위 프로그램을 기반으로 획득된 상기 센싱 데이터의 평균 값을 산출하여 분석 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 테스트에 대한 결과를 수집하여 분석하는 단계 이후에, 상기 센싱 데이터와 상기 분석 데이터를 전송하는 단계인 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법은, 협동 로봇이 테스트 프로그램의 호출조건을 만족하면 상기 협동 로봇의 건전성 모니터링을 위한 테스트 프로그램을 호출하는 단계, 상기 협동 로봇이 상기 테스트 프로그램을 기반으로 수행된 테스트에 따라 획득된 테스트 데이터를 전송하는 단계, 모니터링 장치가 상기 테스트 데이터를 분석하여 상기 협동 로봇의 건전성을 확인하는 단계 및 상기 모니터링 장치가 상기 확인된 건전성을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 테스트 프로그램의 호출조건은, 상기 협동 로봇의 시동 온 및 상기 협동 로봇에서의 작업 수행 완료 중 적어도 하나를 만족하는 것을 특징으로 한다.
또한, 테스트 프로그램을 호출하는 단계는, 상기 협동 로봇에 구비된 적어도 하나의 조인트에 대응하여 설계된 적어도 하나의 단위 프로그램을 포함하는 상기 테스트 프로그램을 호출하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 단위 프로그램은, 상기 조인트의 최대 가동 범위, 최대 가동 속도 및 최대 가동 횟수를 고려하여 상기 조인트를 동작시키기 위한 파라미터가 설정된 것을 특징으로 한다.
또한, 테스트 데이터를 전송하는 단계는, 통제 조건에 수렴되는 상황에서 상기 호출된 테스트 프로그램에 따라 상기 테스트를 수행하는 단계, 상기 테스트에 대한 센싱 데이터를 획득하는 단계, 상기 단위 프로그램을 기반으로 획득된 상기 센싱 데이터의 평균을 산출하여 분석 데이터를 생성하는 단계 및 상기 센싱 데이터와 상기 분석 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 협동 로봇의 건전성을 확인하는 단계는, 상기 협동 로봇의 데일리 검진 기록 및 상기 협동 로봇의 건전성 모니터링 결과 중 적어도 하나를 확인하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 데일리 검진 기록은, 상기 조인트 정보, 상기 조인트에 대한 레퍼런스 데이터, 상기 테스트 데이터 및 상기 레퍼런스 데이터와 상기 테스트 데이터의 차이값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 건전성 모니터링 결과는, 상기 센싱 데이터 및 상기 분석 데이터를 기반으로 시간에 따른 데이터의 변화 값, 날짜별 상기 데일리 검진 기록 및 상기 적어도 하나의 조인트에 대한 노후화 정도를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 건전성을 표시하는 단계는, 상기 데일리 검진 기록이 기록된 양식을 표시하는 단계인 것을 특징으로 한다.
또한, 건전성을 표시하는 단계는, 상기 건전성 모니터링 결과를 표시하는 단계인 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링 시스템은, 테스트 프로그램의 호출조건을 만족하면 건전성 모니터링을 위한 테스트 프로그램을 호출하여 테스트를 수행하고, 상기 수행된 테스트에 따라 획득된 테스트 데이터를 전송하는 협동 로봇 및 상기 테스트 데이터를 분석하여 상기 협동 로봇의 건전성을 확인하여 표시하는 모니터링 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 협동 로봇에서 획득된 테스트 데이터를 수신하여 상기 모니터링 장치로 전송하는 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법 및 시스템은, 협동 로봇을 구비하는 구성 요소 각각에 대응되는 프로그램을 상기 협동 로봇에 설치하여 프로그램을 바탕으로 획득된 센싱 데이터를 기반으로 협동 로봇의 건전성 모니터링을 실시간 또는 주기적으로 수행함으로써 협동 로봇을 구성하는 구성 요소 단위의 세부적인 진단을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법 및 시스템은, 협동 로봇에 설치한 프로그램을 협동 로봇 시동 시 및 협동 로봇의 작업 수행 이후에 가동시켜 프로그램의 가동 시점 및 테스트의 주기성을 보장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링을 위한 협동 로봇의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링을 위한 모니터링 장치의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇에서 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 장치에서 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 장치에서 나타내는 협동 로봇의 데일리 검진 기록표를 나타낸 화면 예시도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 장치에서 나타내는 협동 로봇의 건전성 모니터링 결과를 나타낸 화면 예시도이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링 시스템을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링을 위한 협동 로봇의 주요 구성을 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링을 위한 모니터링 장치의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 모니터링 시스템(10)은 협동 로봇(100), 서버(200) 및 모니터링 장치(300)를 포함한다.
협동 로봇(100)은 다양한 작업을 수행하도록 프로그래밍되어 산업 현장에서 사용되는 로봇의 일종으로 인간이 참여해야 하는 섬세한 작업에 투입되어 인간과 연계하여 작업을 수행하는 로봇을 의미한다. 협동 로봇(100)은 협동 로봇(100)의 동작에 따른 센싱 데이터를 획득하여 서버(200)로 전송한다.
도시되진 않았으나, 협동 로봇(100)은 적어도 하나의 조인트를 포함하며, 본 발명의 실시 예에서는 복수의 조인트를 포함하는 것을 예로 설명하기로 한다. 아울러, 본 발명의 실시 예에서는 하나의 협동 로봇(100)을 예로 설명하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 모니터링 시스템(10)에 복수의 협동 로봇이 포함되어 구현될 수 있다.
도 2를 이용하여 협동 로봇(100)을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 2를 참조하면, 협동 로봇(100)은 로봇통신부(110), 로봇센서부(120), 로봇입력부(130), 로봇표시부(140), 로봇메모리(150) 및 로봇제어부(160)를 포함한다.
로봇통신부(110)는 서버(200)와의 통신을 통해 로봇센서부(120)에서 획득된 센싱 데이터를 서버(200)로 전송한다. 이를 위해, 로봇통신부(110)는 5G(5th generation communication), LTE(long term evolution), LTE-A(long term evolution-advanced), Wi-Fi(wireless fidelity) 등의 무선 통신을 수행할 수 있고, 케이블을 이용한 유선 통신을 수행할 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시 예에서는 로봇통신부(110)과 서버(200)와의 통신을 수행한다고 기재되어 있으나, 이는 설명의 예를 위한 것으로, 로봇통신부(110)는 모니터링 장치(300)와의 통신을 수행할 수도 있다.
로봇센서부(120)는 협동 로봇(100)의 각 조인트의 내부 및 외부 중 적어도 하나에 구비된 복수의 센서를 포함한다. 로봇센서부(120)는 각 조인트의 동작에 대응되는 로우(raw) 데이터를 센싱 데이터로 획득한다. 로봇센서부(120)는 획득된 센싱 데이터를 로봇제어부(160)로 전달한다.
로봇입력부(130)는 협동 로봇(100)의 사용자 입력에 대응하여 입력 데이터를 발생시킨다. 이를 위해, 로봇입력부(130)는 키보드, 마우스, 키패드, 돔 스위치, 터치패널, 터치 키 및 버튼 등의 입력장치를 포함할 수 있다.
로봇표시부(140)는 협동 로봇(100)의 동작에 따른 출력 데이터를 출력한다. 이를 위해, 로봇표시부(140)는 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED; organic LED) 디스플레이 등의 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 아울러, 로봇표시부(140)는 로봇입력부(130)와 결합되어 터치 스크린(touch screen)의 형태로 구현될 수 있다.
로봇메모리(150)는 협동 로봇(100)을 동작시켜 센싱 데이터를 획득할 수 있도록 설계된 테스트 프로그램을 저장한다. 테스트 프로그램은 적어도 하나의 통제 조건에 따라 협동 로봇(100)을 동작시킬 수 있도록 설계될 수 있다. 보다 구체적으로, 테스트 프로그램은, 협동 로봇(100)의 각 조인트에 대한 스펙상 최대 가동 범위 대비 일정 수준의 가동 범위, 가동 속도 및 가동 횟수를 갖도록 각 조인트에 대응하는 별도의 단위 프로그램을 포함하도록 설계된다.
이때, 테스트 프로그램은 협동 로봇(100)의 특성과 가동 환경, 건전성 검진 목적에 따라 파라미터를 고정하여 동일한 환경의 센싱 데이터를 획득할 수 있도록 설계될 수 있다. 건전성 검진 목적은 일반적인 상황에서 협동 로봇(100)의 건전성을 확인하기 위한 목적 및 협동 로봇(100)의 결함 및 고장 위험이 있는 상황에서 협동 로봇(100)의 건전성을 확인하기 위한 목적을 포함할 수 있다. 일반적인 상황에서 건전성을 확인하기 위한 파라미터는 협동 로봇(100)의 스펙 대비 60~70%의 가동 범위로 설정될 수 있다. 또한, 결함 및 고장 위험이 있는 상황에서는 보다 세밀하고 엄격한 진단을 수행할 수 있도록 협동 로봇(100)의 스펙 대비 90%의 가동 범위가 파라미터로 설정될 수 있다. 이러한 건전성 검진 목적은 협동 로봇(100)이 설치된 산업 현장에 따라 결정될 수 있다. 아울러, 파라미터로 설정되는 가동 범위의 수치는 설명의 편의를 위한 수치로 반드시 이에 한정되지는 않는다.
보다 구체적으로, 테스트 프로그램은 협동 로봇(100)이 동일한 환경에서의 센싱 데이터를 획득하도록 복수의 통제 조건이 설정될 수 있다. 이때, 통제 조건은 데이터 조건, 동작 조건, 부하 조건, 가동 조건 및 환경 조건을 포함할 수 있다. 데이터 조건은 동일한 센서, 동일한 단위, 동일한 수집 주기 등과 같이 동일한 특성을 갖는 상황에서 센싱 데이터를 획득하기 위한 조건을 의미한다. 동작 조건은, 협동 로봇(100)이 동일한 동작을 수행할 때 센싱 데이터를 획득하기 위한 조건을 의미한다. 부하 조건은, 협동 로봇(100)에 하중, 동작 패턴 등이 일정하게 부여된 상황에서 센싱 데이터를 획득하기 위한 조건을 의미한다. 가동 조건은 협동 로봇(100)의 가동 시간이 동일한 상황에서 센싱 데이터를 획득하기 위한 조건을 의미한다. 마지막으로, 환경 조건은 협동 로봇(100)이 동작하는 가동 환경 즉, 온도 및 습도 등이 동일한 상황에서 센싱 데이터를 획득하기 위한 조건을 의미한다.
로봇제어부(160)는 협동 로봇(100)의 시동 온 및 작업 수행 완료 중 적어도 하나의 호출조건을 만족하면 로봇메모리(150)에 저장된 테스트 프로그램을 호출하여 테스트 프로그램을 실행시킨다. 로봇제어부(160)는 테스트 프로그램의 실행에 따라 협동 로봇(100)을 구동시켜 협동 로봇(100)에 구비된 적어도 하나의 조인트에 대한 위치, 속도, 가속도, 온도, 전압, 전류, 토크 및 소음을 포함하는 센싱 데이터를 획득한다. 이때, 테스트 프로그램은 통제 조건이 만족되는 동일한 환경에서 센싱 데이터를 획득하므로, 검증자에 의한 변수를 최소화할 수 있으므로 보다 정확한 센싱 데이터를 획득할 수 있는 효과가 있다.
로봇제어부(160)는 각 조인트에 대응하는 별도의 단위 프로그램에 의해 획득된 센싱 데이터의 평균 값을 산출하여 분석 데이터를 생성한다. 로봇제어부(160)는 획득된 센싱 데이터와 생성된 분석 데이터를 포함하는 테스트 데이터를 로봇통신부(110)를 통해 서버(200)로 전송한다.
서버(200)는 협동 로봇(100)에서 획득된 테스트 데이터를 협동 로봇(100)으로부터 수신하여 모니터링 장치(300)로 전송한다. 이를 위해, 서버(200)는 5G(5th generation communication), LTE(long term evolution), LTE-A(long term evolution-advanced), Wi-Fi(wireless fidelity) 등의 무선 통신을 수행할 수 있고, 협동 로봇(100)과 케이블을 이용한 유선 통신을 수행할 수 있다. 도시되진 않았으나, 서버(200)는 협동 로봇(100)에서 수신되는 테스트 데이터를 저장하기 위한 데이터베이스를 구비할 수 있다. 모니터링 시스템(10)에 복수의 협동 로봇이 구비된 경우, 서버(200)는 협동 로봇 별로 각각의 데이터베이스를 구비할 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시 예에서는 서버(200)가 필수적인 구성요소인 것으로 설명하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 협동 로봇(100)과 모니터링 장치(300)의 직접 통신이 가능한 경우 서버(200)는 시스템(10)에 포함되지 않아도 된다.
모니터링 장치(300)는 컴퓨터, 태블릿 PC 등의 장치로, 서버(200)로부터 센싱 데이터를 수신하여 협동 로봇(100)의 건전성을 모니터링하고, 모니터링 결과를 표시한다. 도 3을 이용하여 모니터링 장치(300)를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 3을 참조하면, 모니터링 장치(300)는 장치통신부(310), 장치입력부(320), 장치표시부(330), 장치메모리(340) 및 장치제어부(350)를 포함한다.
장치통신부(310)는 서버(200)와의 통신을 통해 협동 로봇(100)에서 획득된 센싱 데이터를 수신하고 이를 장치제어부(350)로 제공한다. 이를 위해, 장치통신부(310)는 5G(5th generation communication), LTE(long term evolution), LTE-A(long term evolution-advanced), Wi-Fi(wireless fidelity) 등의 무선 통신을 수행할 수 있고, 케이블을 이용한 유선 통신을 수행할 수 있다.
장치입력부(320)는 모니터링 장치(300)의 사용자 입력에 대응하여 입력 데이터를 발생시킨다. 이를 위해, 장치입력부(320)는 키보드, 마우스, 키패드, 돔 스위치, 터치패널, 터치 키 및 버튼 등의 입력장치를 포함할 수 있다.
장치표시부(330)는 모니터링 장치(300)의 동작에 따른 출력 데이터를 출력한다. 이를 위해, 장치표시부(330)는 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED; organic LED) 디스플레이 등의 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 아울러, 장치표시부(330)는 장치입력부(320)와 결합되어 터치 스크린(touch screen)의 형태로 구현될 수 있다.
장치메모리(340)는 모니터링 장치(300)의 동작 프로그램들을 저장한다. 장치메모리(340)는 서버(200)로부터 수신되는 센싱 데이터를 저장하고, 협동 로봇(100)에 대한 레퍼런스 데이터를 저장한다. 이때, 레퍼런스 데이터는 출하 시점에 측정된 센싱 데이터로, 테스트 프로그램이 동작하는 환경과 동일한 환경에서 측정된 센싱 데이터이며 협동 로봇(100)에 구비된 복수의 조인트 각각에 대한 센싱 데이터이다.
장치제어부(350)는 장치통신부(310)를 통해 서버(200)로부터 테스트 데이터를 수신한다. 이때, 테스트 데이터는, 협동 로봇(100)의 로봇센서부(120)에서 획득된 로우 데이터인 센싱 데이터와, 로봇제어부(160)에서 센싱 데이터를 분석하여 생성된 분석 데이터를 포함할 수 있다.
장치제어부(350)는 장치입력부(320)로부터 협동 로봇(100)의 데일리 검진기록을 확인하기 위한 검진기록 요청신호가 수신되면 수신된 테스트 데이터에 포함된 센싱 데이터를 확인한다. 장치제어부(350)는 확인된 센싱 데이터를 검진기록표에 데일리 검진기록으로 입력한다. 장치제어부(350)는 데일리 검진기록이 입력된 검진기록표를 장치표시부(330)에 표시한다. 이때, 검진기록표에는 로봇 정보, 가동 환경 정보, 건전성 검진 기록 및 검진 의견 기록이 입력될 수 있다.
로봇 정보는 협동 로봇(100)에 할당된 ID(identification), 협동 로봇(100)의 등록 번호, 가동 날짜, 설치 위치 등에 대한 기본 정보를 의미한다. 가동 환경 정보는 협동 로봇(100)의 가동 과정에서의 하중, 온도, 습도, 전력 등의 환경 정보를 의미한다. 건전성 검진 기록은 해당 날짜에 협동 로봇(100)에 구비된 전체 조인트에 대한 센싱 데이터 값과, 전체 조인트에 대한 레퍼런스 데이터 값 즉, 협동 로봇(100) 출하 시점의 센싱 데이터 값을 의미한다. 이를 통해, 검증자는 출하 시점과 현재 시점의 센싱 데이터 값의 차이 값을 이용하여 협동 로봇(100)의 건전성 상태를 확인할 수 있다. 검진 의견은 협동 로봇(100)의 건전성 상태를 확인한 후 검증자의 개인적인 의견을 의미한다. 이때, 검진 의견은 장치입력부(320)를 통해 검증자에 의해 직접 입력될 수 있다.
아울러, 장치제어부(350)는 건전성 모니터링을 위한 모니터링 요청신호가 수신되면 서버(200)로부터 수신된 테스트 데이터를 분석한다. 장치제어부(350)는 테스트 데이터의 분석결과에 따른 협동 로봇(100)의 건전성 모니터링 결과를 장치표시부(330)에 표시한다. 이때, 건전성 모니터링 결과는, 조인트 번호, 모니터링 기간, 데이터 종류, 건전성 평가, 데이터 모니터링, 상태 모니터링 및 건전성 기록을 가시화하여 나타낼 수 있다.
조인트 번호는 협동 로봇(100)에 구비된 복수의 조인트 각각에 할당된 번호를 나타낸다. 모니터링 기간은 협동 로봇(100)의 건전성을 모니터링한 기간을 나타낸다. 데이터 종류는 조인트 번호에서 선택된 조인트에서 확인하고자 하는 데이터 타입을 나타낸다. 이때, 데이터 타입은 조인트 번호에 할당된 데이터 타입 즉, 위치, 속도, 각도, 토크, 진동, 전류, 전압 및 온도를 포함할 수 있다.
건전성 평가는 건전성 레벨과 건전성 수치를 도표로 나타낸다. 검증자는 건전성 평가를 통해 시간에 따른 즉, 모니터링 기간에 협동 로봇(100)에 대한 건전성 레벨과 건전성 수치를 확인할 수 있다.
데이터 모니터링은 출하 시점의 협동 로봇(100)에 대한 센싱 데이터 값인 레퍼런스 데이터 값, 모니터링 기간 이전의 협동 로봇(100)에 대한 센싱 데이터 값, 모니터링 기간의 협동 로봇(100)에 대한 센싱 데이터 값 및 모니터링 기간 이후의 협동 로봇(100)에 대한 센싱 데이터 값을 예측하여 그래프로 나타낸다. 이를 위해, 장치제어부(350)는 센싱 데이터 값의 변화를 이용하여 데이터 모니터링의 그래프를 생성할 수 있다. 또한, 장치제어부(350)는 레퍼런스 데이터 값과 모니터링 기간의 센싱 데이터 값의 변화율을 이용하여 모니터링 기간 이후의 협동 로봇(100)에 대한 센싱 데이터 값을 예측할 수 있다. 이를 통해, 검증자는 협동 로봇(100)이 건전성 기준치 값을 갖는 시점을 예측할 수 있다. 상태 모니터링은 분석 데이터의 변화 값을 나타낸 그래프이다.
건전성 기록은 검진기록표의 결과를 날짜별로 개략적으로 나타낸 표이다. 검증자는 건전성 기록을 통해 모니터링 기간의 협동 로봇(100)의 건전성 상태를 일목요연하게 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 401단계에서 협동 로봇(100)은 테스트 프로그램의 호출조건의 만족여부를 확인한다. 401단계의 확인결과, 호출조건이 만족되면 403단계에서 협동 로봇(100)은 협동 로봇(100)에 설치된 테스트 프로그램을 호출하고 405단계를 수행한다. 405단계에서 협동 로봇(100)은 호출된 테스트 프로그램에 따라 협동 로봇(100)의 테스트를 수행한다. 407단계에서 협동 로봇(100)은 테스트 수행에 따른 테스트 결과를 획득한다. 이때, 테스트 결과는 협동 로봇(100)에 구비된 조인트 별로 각각 획득될 수 있다. 409단계에서 협동 로봇(100)은 획득된 테스트 결과를 기반으로 테스트 데이터를 생성한다. 테스트 데이터는 로우 데이터인 센싱 데이터와, 센싱 데이터의 평균 값인 분석 데이터를 포함할 수 있다.
411단계에서 협동 로봇(100)은 생성된 테스트 데이터를 서버(200)로 전송한다. 413단계에서 서버(200)는 테스트 데이터를 저장한다. 415단계에서 서버(200)는 저장된 테스트 데이터를 모니터링 장치(300)로 전송한다. 417단계에서 모니터링 장치(300)는 테스트 데이터를 분석하고 419단계를 수행한다. 419단계에서 모니터링 장치(300)는 테스트 데이터의 분석결과를 표시한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 협동 로봇에서 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 501단계에서 로봇제어부(160)는 협동 로봇(100)이 테스트 프로그램의 호출조건을 만족하는지 여부를 확인한다. 501단계의 확인결과, 협동 로봇(100)이 호출조건을 만족하면 로봇제어부(160)는 503단계를 수행하고, 호출조건을 만족하지 않으면 501단계를 재수행한다. 이때, 호출조건은 협동 로봇(100)의 시동 온 및 협동 로봇(100)에서의 작업 수행 완료 중 적어도 하나를 만족하는 조건을 의미한다.
503단계에서 로봇제어부(160)는 로봇메모리(150)에 저장된 테스트 프로그램을 호출하고 505단계를 수행한다. 505단계에서 로봇제어부(160)는 호출된 테스트 프로그램을 기반으로 협동 로봇(100)의 테스트를 수행한다.
보다 구체적으로, 테스트 프로그램은, 협동 로봇(100)의 특성과 가동 환경, 건전성 검진 목적에 따라 파라미터를 고정하여 동일한 환경의 센싱 데이터를 획득할 수 있도록 설계된 프로그램일 수 있다. 건전성 검진 목적은 협동 로봇(100)이 설치된 산업 현장에 따라 일반적인 상황, 결함 및 고장 위험이 있는 상황에서의 협동 로봇(100)의 건전성을 확인하기 위한 목적을 포함할 수 있다. 일반적인 상황에서 건전성을 확인하기 위한 파라미터는 협동 로봇(100)의 스펙 대비 60~70%의 가동 범위로 설정될 수 있다. 또한, 결함 및 고장 위험이 있는 상황에서는 보다 세밀하고 엄격한 진단을 수행할 수 있도록 협동 로봇(100)의 스펙 대비 90%의 가동 범위가 파라미터로 설정될 수 있다.
아울러, 테스트 프로그램은 협동 로봇(100)이 동일한 환경에서의 센싱 데이터를 획득하도록 복수의 통제 조건이 설정될 수 있다. 이때 통제 조건은, 데이터 조건, 동작 조건, 부하 조건, 가동 조건 및 환경 조건을 포함할 수 있다. 데이터 조건은 동일한 센서, 동일한 단위, 동일한 수집 주기 등과 같이 동일한 특성을 갖는 상황에서 센싱 데이터를 획득하기 위한 조건을 의미한다. 동작 조건은, 협동 로봇(100)이 동일한 동작을 수행할 때 센싱 데이터를 획득하기 위한 조건을 의미한다. 부하 조건은, 협동 로봇(100)에 하중, 동작 패턴 등이 일정하게 부여된 상황에서 센싱 데이터를 획득하기 위한 조건을 의미한다. 가동 조건은 협동 로봇(100)의 가동 시간이 동일한 상황에서 센싱 데이터를 획득하기 위한 조건을 의미한다. 마지막으로, 환경 조건은 협동 로봇(100)이 동작하는 가동 환경 즉, 온도 및 습도 등이 동일한 상황에서 센싱 데이터를 획득하기 위한 조건을 의미한다.
505단계에서 로봇제어부(160)는 테스트 프로그램에 따라 테스트가 수행되면 507단계를 수행한다. 507단계에서 로봇제어부(160)는 테스트 수행에 따른 센싱 데이터를 획득한다. 센싱 데이터는, 테스트 프로그램에 따라 협동 로봇(100)에 구비된 적어도 하나의 조인트에 대한 위치, 속도, 가속도, 온도, 전압, 전류, 토크 및 소음을 포함하는 센싱 데이터로, 로봇센서부(120)에서 획득된 로우 데이터일 수 있다. 이때, 테스트 프로그램은 통제 조건이 만족되는 동일한 환경에서 센싱 데이터를 획득하므로, 검증자에 의한 변수를 최소화할 수 있으므로 보다 정확한 센싱 데이터를 획득할 수 있는 효과가 있다.
509단계에서 로봇제어부(160)는 획득된 센싱 데이터를 분석한다. 보다 구체적으로, 로봇제어부(160)는 각 조인트에 대응하는 별도의 단위 프로그램에 의해 획득된 센싱 데이터의 평균 값을 산출하여 분석 데이터를 생성한다. 이어서, 511단계에서 로봇제어부(160)는 테스트 데이터를 서버(200)로 전송한다. 이때, 테스트 데이터는, 507단계에서 획득된 센싱 데이터와 509단계에서 센싱 데이터를 분석하여 생성된 분석 데이터를 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 장치에서 협동 로봇의 건전성 모니터링 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 장치에서 나타내는 협동 로봇의 데일리 검진 기록표를 나타낸 화면 예시도이다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 장치에서 나타내는 협동 로봇의 건전성 모니터링 결과를 나타낸 화면 예시도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 601단계에서 장치제어부(350)는 장치통신부(310)를 통해 서버(200)로부터 테스트 데이터를 수신한다. 이때, 테스트 데이터는, 협동 로봇(100)의 로봇센서부(120)에서 획득된 로우 데이터인 센싱 데이터와, 로봇제어부(160)에서 센싱 데이터를 분석하여 생성된 분석 데이터를 포함할 수 있다.
603단계에서 장치제어부(350)는 장치입력부(320)로부터 협동 로봇(100)의 데일리 검진기록을 확인하기 위한 검진기록 요청신호가 수신되면 605단계를 수행하고 검진기록 요청신호가 수신되지 않으면 609단계를 수행한다. 605단계에서 장치제어부(350)는 수신된 테스트 데이터에 포함된 센싱 데이터를 확인한다. 장치제어부(305)는 확인된 센싱 데이터를 검진기록표에 데일리 검진기록으로 입력하고 607단계를 수행한다. 607단계에서 장치제어부(350)는 데일리 검진기록이 입력된 검진기록표를 장치표시부(330)에 표시한다.
이는 도 7을 이용하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 7은 데일리 검진 기록을 기록하는 검진기록표를 나타낸다. 검진기록표는 크게 로봇 정보 영역(701), 가동 환경 정보 영역(703), 건전성 검진 기록 영역(705) 및 검진 의견 기록 영역(705)을 포함할 수 있다.
로봇 정보 영역(701)에는 협동 로봇(100)에 할당된 ID(identification), 협동 로봇(100)의 등록 번호, 가동 날짜, 설치 위치 등에 대한 기본 정보가 입력된다. 가동 환경 정보(703)에는 협동 로봇(100)의 가동 과정에서의 하중, 온도, 습도, 전력 등의 환경 정보가 입력된다. 건전성 검진 기록 영역(707)에는 해당 날짜에 협동 로봇(100)에 구비된 전체 조인트에 대한 센싱 데이터 값이 입력된다. 특히, 전체 조인트에 대한 센싱 데이터 값은 협동 로봇(100)의 부팅 시점의 센싱 데이터 값, 작업 완료 시점의 센싱 데이터 값을 포함할 수 있다. 또한, 건전성 검진 기록 영역(707)에는 전체 조인트에 대한 레퍼런스 데이터 값 즉, 협동 로봇(100) 출하 시점의 센싱 데이터 값이 입력된다. 이를 통해, 출하 시점과 현재 시점의 센싱 데이터 값의 차이 값을 이용하여 협동 로봇(100)의 건전성 상태를 확인할 수 있다. 아울러, 검진 의견 영역(709)에는 협동 로봇(100)의 건전성 상태를 확인한 후 검증자의 개인적인 의견을 입력할 수 있다.
609단계에서 장치제어부(350)는 건전성 모니터링을 위한 모니터링 요청신호가 수신되면 611단계를 수행하고, 모니터링 요청신호가 수신되지 않으면 601단계로 회귀하여 서버(200)로부터의 테스트 데이터를 수신할 수 있다. 611단계에서 장치제어부(350)는 서버(200)로부터 수신된 테스트 데이터를 분석하고 607단계를 수행한다. 607단계에서 장치제어부(350)는 테스트 데이터의 분석결과에 따른 협동 로봇(100)의 건전성 모니터링 결과를 장치표시부(330)에 표시한다.
이는 도 8을 이용하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 8은 협동 로봇의 건전성 모니터링 결과를 나타낸 화면이다. 건전성 모니터링 결과는 조인트 번호(801), 모니터링 기간(803), 데이터 종류(805), 건전성 평가(807), 데이터 모니터링(809), 상태 모니터링(811) 및 건전성 기록(813)을 가시화하여 나타낼 수 있다.
조인트 번호(801)는 협동 로봇(100)에 구비된 복수의 조인트 각각에 할당된 번호를 나타내며 콤보박스를 이용하여 조인트를 선택할 수 있다. 모니터링 기간(803)은 협동 로봇(100)의 건전성을 모니터링한 기간을 나타내며 콤보박스를 이용하여 모니터링 기간을 선택할 수 있다. 데이터 종류(805)는 조인트 번호(801)에서 선택된 조인트에서 확인하고자 하는 데이터 타입을 나타내며 콤보박스를 이용하여 데이터 타입을 선택할 수 있다. 이때, 데이터 타입은 도 7에 도시된 조인트 번호에 할당된 데이터 타입 즉, 위치, 속도, 각도, 토크, 진동, 전류, 전압 및 온도 중에서 선택될 수 있다.
건전성 평가(807)는 건전성 레벨과 건전성 수치를 도표로 나타낸다. 검증자는 건전성 평가(807)를 통해 시간에 따른 즉, 모니터링 기간(803)의 협동 로봇(100)에 대한 건전성 레벨과 건전성 수치를 확인할 수 있다. 데이터 모니터링(809)은 출하 시점의 협동 로봇(100)에 대한 센싱 데이터 값인 레퍼런스 데이터 값, 모니터링 기간 이전의 협동 로봇(100)에 대한 센싱 데이터 값, 모니터링 기간의 협동 로봇(100)에 대한 센싱 데이터 값 및 모니터링 기간 이후의 협동 로봇(100)에 대한 센싱 데이터 값을 예측하여 그래프로 나타낸다. 이를 위해, 장치제어부(350)는 센싱 데이터 값의 변화를 이용하여 데이터 모니터링의 그래프를 생성할 수 있다. 또한, 장치제어부(350)는 레퍼런스 데이터 값과 모니터링 기간(803)의 센싱 데이터 값의 변화율을 이용하여 모니터링 기간(803) 이후의 협동 로봇(100)에 대한 센싱 데이터 값을 예측하여 그래프로 나타낼 수 있다. 이를 통해, 검증자는 협동 로봇(100)이 건전성 기준치 값을 갖는 시점을 예측할 수 있다. 상태 모니터링(811)은 분석 데이터의 변화 값을 나타낸 그래프이다.
건전성 기록(813)은 도 7에 도시된 검진기록표의 결과를 날짜별로 개략적으로 나타낸 표이다. 검증자는 건전성 기록(813)을 이용하여 모니터링 기간(803)의 협동 로봇(100)의 건전성 상태를 일목요연하게 확인할 수 있다. 이를 통해, 검증자는 동일한 조건에서 협동 로봇(100)을 구성하는 조인트별로 노후화 상태를 지속적으로 관찰할 수 있어 협동 로봇(100)이 노후되어 생산 효율이 저하되거나 제품에 불량이 발생하는 문제점을 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (19)

  1. 협동 로봇이 테스트 프로그램의 호출조건을 만족하면 상기 협동 로봇의 건전성 모니터링을 위해 상기 협동 로봇에 구비된 적어도 하나의 조인트에 대응되는 최대 가동 범위, 최대 가동 속도 및 최대 가동 횟수를 고려하여 상기 적어도 하나의 조인트를 동작시키기 위한 파라미터가 설정된 단위 프로그램을 포함하는 상기 테스트 프로그램을 호출하는 단계;
    상기 협동 로봇이 상기 테스트 프로그램을 기반으로 동작하여 테스트를 수행하는 단계; 및
    상기 협동 로봇이 상기 테스트에 대한 결과를 수집하여 분석하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 테스트 프로그램을 호출하는 단계는,
    상기 협동 로봇의 시동 온 및 상기 협동 로봇에서의 작업 수행 완료 중 적어도 하나를 만족하면 상기 테스트 프로그램을 호출하는 단계인 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 테스트를 수행하는 단계는,
    데이터 조건, 동작 조건, 부하 조건, 가동 조건 및 환경 조건을 포함하는 통제 조건에 수렴되는 상황에서 상기 호출된 테스트 프로그램에 따라 상기 테스트를 수행하는 단계인 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 테스트에 대한 결과를 수집하여 분석하는 단계는,
    상기 테스트에 대한 센싱 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 단위 프로그램을 기반으로 획득된 상기 센싱 데이터의 평균 값을 산출하여 분석 데이터를 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 테스트에 대한 결과를 수집하여 분석하는 단계 이후에,
    상기 센싱 데이터와 상기 분석 데이터를 전송하는 단계인 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  8. 협동 로봇이 테스트 프로그램의 호출조건을 만족하면 상기 협동 로봇의 건전성 모니터링을 위해 상기 협동 로봇에 구비된 적어도 하나의 조인트에 대응되는 최대 가동 범위, 최대 가동 속도 및 최대 가동 횟수를 고려하여 상기 적어도 하나의 조인트를 동작시키기 위한 파라미터가 설정된 단위 프로그램을 포함하는 상기 테스트 프로그램을 호출하는 단계;
    상기 협동 로봇이 상기 테스트 프로그램을 기반으로 수행된 테스트에 따라 획득된 테스트 데이터를 전송하는 단계;
    모니터링 장치가 상기 테스트 데이터를 분석하여 상기 협동 로봇의 건전성을 확인하는 단계; 및
    상기 모니터링 장치가 상기 확인된 건전성을 표시하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 테스트 프로그램의 호출조건은,
    상기 협동 로봇의 시동 온 및 상기 협동 로봇에서의 작업 수행 완료 중 적어도 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서,
    상기 테스트 데이터를 전송하는 단계는,
    통제 조건에 수렴되는 상황에서 상기 호출된 테스트 프로그램에 따라 상기 테스트를 수행하는 단계;
    상기 테스트에 대한 센싱 데이터를 획득하는 단계;
    상기 단위 프로그램을 기반으로 획득된 상기 센싱 데이터의 평균을 산출하여 분석 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 센싱 데이터와 상기 분석 데이터를 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 협동 로봇의 건전성을 확인하는 단계는,
    상기 협동 로봇의 데일리 검진 기록 및 상기 협동 로봇의 건전성 모니터링 결과 중 적어도 하나를 확인하는 단계인 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 데일리 검진 기록은,
    상기 조인트 정보, 상기 조인트에 대한 레퍼런스 데이터, 상기 테스트 데이터 및 상기 레퍼런스 데이터와 상기 테스트 데이터의 차이값을 포함하는 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 건전성 모니터링 결과는,
    상기 센싱 데이터 및 상기 분석 데이터를 기반으로 시간에 따른 데이터의 변화 값, 날짜별 상기 데일리 검진 기록 및 상기 적어도 하나의 조인트에 대한 노후화 정도를 포함하는 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 건전성을 표시하는 단계는,
    상기 데일리 검진 기록이 기록된 양식을 표시하는 단계인 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 건전성을 표시하는 단계는,
    상기 건전성 모니터링 결과를 표시하는 단계인 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 방법.
  18. 테스트 프로그램의 호출조건을 만족하면 건전성 모니터링을 위해 적어도 하나의 조인트에 대응되는 최대 가동 범위, 최대 가동 속도 및 최대 가동 횟수를 고려하여 상기 적어도 하나의 조인트를 동작시키기 위한 파라미터가 설정된 단위 프로그램을 포함하는 상기 테스트 프로그램을 호출하여 테스트를 수행하고, 상기 수행된 테스트에 따라 획득된 테스트 데이터를 전송하는 협동 로봇; 및
    상기 테스트 데이터를 분석하여 상기 협동 로봇의 건전성을 확인하여 표시하는 모니터링 장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 협동 로봇에서 획득된 테스트 데이터를 수신하여 상기 모니터링 장치로 전송하는 서버;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건전성 모니터링 시스템.
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