KR20160071385A - 로봇 시스템에서의 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하 - Google Patents

로봇 시스템에서의 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하 Download PDF

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Abstract

로봇 시스템은 아암, 아암 프로세서, 아암 감독 및 시스템 감독을 가진다. 각각의 아암은 아암 내의 모터를 제어하기 위한 노드를 포함한다. 각각의 아암 프로세서를 포함하는 각각의 노드는 노드에 영향을 미치는 결함을 탐지하고, 결함을 탐지하면 노드를 안전한 상태로 설정하고, 결함 알림을 전파하고, 결함을 진단하고 나서 결함을 분류하고, 에러 메시지를 감독 프로세서로 전송한다. 아암 감독은 아암에 영향을 미치는 결함을 탐지할 수 있고, 또한 결함 반응 동작을 실행할 수 있다. 시스템 감독은 그 클래스에 따라 시스템 결함이나 국소 결함과 같은 결함을 관리한다. 시스템 결함에 있어서, 결함 알림은 고장나지 않은 아암의 아암 프로세서로 전송되어서, 고장나지 않은 아암은 안전한 상태로 설정된다. 국소 결함에 있어서, 성능저하된 작동 옵션은 사용자에게 제공되고, 결함이 회복가능한 것으로 분류되면 회복 옵션은 사용자에게 제공된다.

Description

로봇 시스템에서의 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하{FAULT REACTION, FAULT ISOLATION, AND GRACEFUL DEGRADATION IN A ROBOTIC SYSTEM}
본 발명은 대체로 로봇 시스템에 관한 것이고, 상세하게는 로봇 시스템에서의 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하에 관한 것이다.
하나 이상의 사용자 제어식 로봇 아암을 가지는 로봇 시스템은 다수의 적용처에서 사용된다. 일 예시로서, "연계형 최소 침습 원격수술 시스템(Cooperative Minimally Invasive Telesurgical System)"이라는 제목의 미국특허 7,865,266 B2에 나타나 있는데, 이는 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다. 추가적인 예시들은 제조, 구성, 유해 물질 관리 및 원격수술에서 이용되는 것과 같은 다른 적용처에서 발견될 수 있다.
완전한 제어의 상실을 초래하는 고장 또는 결함은 수술 동안 로봇 아암에서 일어날 수 있다. 이러한 상실을 피하기 위하여, 결함 허용 시스템(fault tolerant system)은 3배의 여유를 제공하는 것처럼 이용될 수 있어서 결함이 용이하게 판정될 수 있고, 한 개의 구성요소가 고장나는 경우라면 고장나지 않은 구성요소는 여전히 기능을 제공할 수 있다. 그러나, 여분의 구성요소를 제공하는 것은 시스템 비용을 증가시킨다. 이와 달리, 예방 정비 기술은 이러한 결함의 발생을 최소화하는데 이용될 수 있다. 그러나, 예상치 못한 결함이 일어날 수도 있다.
로봇 시스템에서 결함이나 고장이 탐지되는 경우, 전체 시스템은 안전상의 이유로 결함이 고쳐질 때까지 꺼져 있을 것이다. 그러나, 종종 로봇 시스템은 성능저하 상태에서 1차 작업 또는 2차 작업을 달성하는데 사용될 수도 있다. 이 경우, 시스템을 성능저하 상태에서 계속해서 작동하게 하는 것이 유리할 수 있다. 다른 때에는, 결함이 되풀이되지 않을 수 있다. 이 경우, 결함을 없애는 것 및 로봇 시스템의 전체 사용을 계속하는 것이 가능할 수 있다.
따라서, 본 발명의 하나 이상의 양태들 중 한가지 목표는 결함의 탐지시 시스템이 안전한 상태로 자동적으로 설정되는 것을 보장하는 결함 관리 계획이다.
본 발명의 하나 이상의 양태들 중 다른 목표는 없앨 수 없는 결함의 탐지 후에 로봇 시스템의 우아한 성능저하를 촉진하는 결함 관리 계획이다.
이러한 목표와 추가적인 목표는 본 발명의 다양한 양태들에 의해 달성되고, 여기서 간단히 말해서 한가지 양태는 복수의 로봇 아암을 가지는 로봇 시스템에서의 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하를 위한 방법이다. 방법은, 복수의 로봇 아암들 중 고장난 아암에서 결함을 탐지하는 단계; 고장난 아암을 안전한 상태로 설정하는 단계; 결함이 시스템 결함으로 취급되어야 하는지 국소 결함으로 취급되어야 하는지 여부를 판정하는 단계; 및 결함이 시스템 결함으로 취급되는 경우에만 복수의 로봇 아암들 중에서 고장나지 않은 아암들을 안전한 상태로 설정하는 단계;를 구비한다.
다른 양태는 복수의 로봇 아암, 복수의 아암 프로세서 및 감독 프로세서를 구비하는 로봇 시스템이다. 각각의 아암 프로세서는 복수의 로봇 아암들 중 대응하는 하나에 작동가능하게 결합된다. 각각의 로봇 아암은 로봇 아암의 자유도 운동을 작동시키기 위하여 복수의 모터를 가진다. 각각의 로봇 아암은 로봇 아암의 대응하는 모터들을 제어하기 위한 하나 이상의 노드를 가진다. 각각의 노드와 아암 프로세서는, 노드나 아암 프로세서에 영향을 미치는 결함의 발생을 탐지하는 것, 결함의 발생을 탐지하면 노드나 아암 프로세서를 안전한 상태로 설정하는 것, 노드를 포함하거나 아암 프로세서에 작동가능하게 결합되는 고장난 아암을 통해 결함 알림을 전파하는 것, 결함을 진단하는 것, 및 결함에 관한 정보를 포함하는 에러 메시지를 감독 프로세서로 전송하는 것이 가능하도록 구성된다. 각각의 노드와 아암 프로세서는 또한 다른 소스로부터 결함 알림을 수신하면 노드나 아암 프로세서를 안전한 상태로 설정하는 것이 가능하도록 구성된다. 감독 프로세서는, 고장난 노드나 아암 프로세서로부터 에러 메시지를 수신하는 것, 탐지된 결함이 에러 메시지에 있는 정보를 이용하여 시스템 결함으로 취급되어야 하는지 또는 국소 결함으로 취급되어야 하는지 여부를 판정하는 것, 및 탐지된 결함이 시스템 결함으로 취급되는 경우에만 복수의 로봇 아암들 중 모든 고장나지 않은 아암들에 대응하는 아암 프로세서에 결함 알림을 송신하는 것이 가능하도록 구성된다.
본 발명의 다양한 양태들에 관한 추가적인 목적, 특징 및 이점은 첨부의 도면과 함께 고려되어 있는 다음에 오는 발명의 상세한 설명으로부터 자명할 것이다.
도 1에는 복수의 로봇 아암을 가지는 로봇 시스템의 사시도가 도시되어 있다.
도 2에는 로봇 시스템에서의 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하의 양태를 제공하도록 연계하여 상호작용하는 로봇 시스템의 구성요소에 관한 블록 다이어그램이 도시되어 있다.
도 3에는 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하를 제공하는 방법의 흐름도가 도시되어 있다.
도 4에는 로봇 시스템의 로봇 아암들의 노드들에 의해 바람직하게 실행되는, 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하를 제공하는 방법의 양태들에 관한 흐름도가 도시되어 있다.
도 5에는 로봇 시스템의 로봇 아암에 작동가능하게 결합되는 아암 프로세서에 의해 바람직하게 실행되는, 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하를 제공하는 방법의 양태들에 관한 흐름도가 도시되어 있다.
도 6에는 로봇 시스템의 시스템 감독 프로세서에 의해 바람직하게 실행되는, 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하를 제공하는 방법의 양태들에 관한 흐름도가 도시되어 있다.
도 7에는 로봇 시스템의 아암 감독 프로세서에 의해 바람직하게 실행되는, 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하를 제공하는 방법의 양태들에 관한 흐름도가 도시되어 있다.
도 1에는 예시로서 로봇 시스템(1000)의 사시도가 도시되어 있는데, 로봇 시스템은 케이블(181, 182)을 통해 서로 통신하는 사용자 콘솔(100), 로봇 아암 카트(110), 비전 카트(170)를 포함한다. 사용자 콘솔(100)은 입체경(101), 손으로 조작가능한 마스터 컨트롤러(102, 103) 및 적어도 하나의 풋 패달(104)을 포함한다. 로봇 아암 카트(110)는 베이스(120), 베이스(120)에 부착되는 칼럼(121), 및 칼럼(121)에 부착되고 부착가능한 기구(112, 114, 116, 118)를 파지하거나 움직이거나 조작하도록 되어 있는 로봇 아암들(111, 113, 115, 117)을 포함한다.
도 1의 예시에서, 로봇 아암(111, 113, 117)은 공구들(112, 114, 118)을 파지하고, 로봇 아암(115)은 입체 카메라 기구(116)를 파지한다. 이와 달리, 로봇 아암들(111, 113, 115, 117) 각각은 상이한 타입의 기구를 파지할 수 있고, 작업 절차가 실행되고 있는 동안에는 어떤 기구도 파지하지 않는다. 일 예시로서, 상이한 영상 기법을 이용하는 제 2 이미지 캡처 디바이스는 로봇 아암(111)에 의해 파지되는 공구(112)를 대체할 것이다. 다른 예시로서, 로봇 아암(111)은 모든 작업 절차 동안 또는 일부 작업 절차 동안 어떤 기구도 부착되지 않은 상태로 미사용 상태로 남아 있을 것이다.
입체 카메라 기구(116)는 비디오 스트림으로서 비전 카트(170)에 지속적으로 송신되는 입체 이미지를 캡처한다. 비전 카트(170)는 수신되는 각각의 쌍을 이루는 입체 이미지를 처리하고, 실시간으로 입체경(101) 상에 디스플레이하기 위하여 처리된 쌍을 이루는 입체 이미지를 사용자 콘솔(100)에 송신한다. 따라서, 사용자는 입체 카메라 기구(116)에 의해 캡처된 시술 부위의 입체 이미지를 관찰할 수 있는 한편, 마스터 컨트롤러들(102, 103) 중 관련된 것 및/또는 풋 페달(104)을 조작하여 공구(112, 114, 118) 및/또는 입체 카메라 기구(116)를 원격로봇으로 조작한다. 마스터/슬레이브 제어 시스템은 이러한 원격로봇 조작을 수월하게 하기 위해서 로봇 시스템(1000)에 제공된다.
로봇 아암들(111, 113, 115, 117)은 수직 방향으로(예컨대 천장을 향하여 또는 바닥을 향하여) 위아래로 움직일 수 있다. 로봇 아암들(111, 113, 115, 117) 각각은 바람직하게는 매니퓰레이터 및 셋업 아암을 포함한다. 매니퓰레이터는 기구를 파지하여 피벗 지점을 중심으로 조작하도록 되어 있다. 셋업 아암은 매니퓰레이터를 공간 내에서 수평방향으로 병진운동할 수 있게 되어 있어서, 매니퓰레이터의 파지된 기구 및 기구의 피벗 지점 역시 공간 내에서 수평방향으로 병진운동된다.
도 2에는 일 예시로서 로봇 시스템(1000)에서의 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하의 다양한 양태들을 실행하도록 연계하여 상호작용하는 로봇 시스템(1000)의 구성요소에 관한 블록 다이어그램이 도시되어 있다. 로봇 아암들(111, 113, 115, 117) 각각은 하나 이상의 노드를 구비한다. 각각의 노드는 로봇 아암의 자유도 운동을 초래하도록 로봇 아암 내의 조인트 및/또는 링크장치를 작동시키는 하나 이상의 모터를 제어한다. 각각의 노드는 또한 모터의 회전을 멈추기 위하여 하나 이상의 브레이크를 제어한다.
일 예시로서, 로봇 아암(111)은 복수의 모터(예컨대 21, 23, 25, 27), 복수의 브레이크(예컨대 22, 24, 26, 28) 및 복수의 노드(예컨대 211, 212, 213)를 가진다. 노드들(211, 212) 각각은 단일의 모터/브레이크 쌍을 제어한다. 이에 반해, 노드(213)는 2개의 모터/브레이크 쌍을 제어한다. 다른 노드(미도시)는 2개 이상의 모터/브레이크 쌍을 제어할 수 있다. 센서 처리 유닛(214)은 제어 목적으로 모터 변위 센서 정보를 노드(213)에 제공하도록 포함되어 있다. 로봇 아암(111)에는 3개의 노드가 나타나 있지만, 로봇 아암(111)의 자유도 운동을 초래하는데 필요한 모터의 개수 및 각각의 노드에 의해 제어되는 모터의 개수 양자 모두에 따라 그 이상의 노드 또는 그 이하의 노드가 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 로봇 아암(113, 115, 117)은 모터, 브레이크 및 노드가 있는 로보 아암(111)과 같이 유사하게 구성되어 있다.
각각의 로봇 아암은 아암 프로세서에 작동가능하게 결합된다. 특히, 아암 프로세서(210)는 로봇 아암(111)의 노드에 작동가능하게 결합되고, 아암 프로세서(220)는 로봇 아암(113)의 노드에 작동가능하게 결합되고, 아암 프로세서(230)는 로봇 아암(115)의 노드에 작동가능하게 결합되고, 아암 프로세서(240)는 로봇 아암(117)의 노드에 작동가능하게 결합된다. 본 명세서에 기술된 다양한 처리 작업을 실행하는 것에 추가하여, 각각의 아암 프로세서는 그 각각의 조인트를 원하는 조인트 포지션으로 작동시키도록 그 작동가능하게 결합된 로봇 아암 내의 모터를 구동시키기 위하여 그 작동가능하게 결합된 로봇 아암의 원하는 조인트 포지션(
Figure pct00001
)을 전류 명령(
Figure pct00002
)으로 변환하기 위한 조인트 포지션 컨트롤러를 포함한다.
시스템 감독 프로세서(201)(본 명세서에서는 간단히 "시스템 감독"으로도 지칭됨)는 아암 프로세서(210, 220, 230, 240)에 작동가능하게 결합된다. 본 명세서에 기술된 다양한 처리 작업을 실행하는 것에 추가하여, 시스템 감독 프로세서(201)는 로봇 아암과 관련된 입력 디바이스의 사용자 조작을 원하는 조인트 포지션(
Figure pct00003
)으로 전환시킨다. 별개의 유닛으로 나타나 있지만, 아암 프로세서(210, 220, 230, 240)는 프로그램 코드에 의해 시스템 감독 프로세서(201)의 일부로 구현될 수도 있다.
아암 감독 프로세서(250)(본 명세서에서는 간단히 "아암 감독"으로도 지칭됨)는 시스템 감독 프로세서(201) 및 아암 프로세서(210, 220, 230, 240)에 작동가능하게 결합된다. 아암 감독 프로세서(250)는 시스템 감독 프로세서를 그렇게 할 필요가 없게 하기 위하여 아암의 조정된 특정 동작을 개시하거나 제어하거나 그리고/또는 모니터링한다. 별개의 유닛으로 나타나 있지만, 아암 감독(250)은 프로그램 코드에 의해 시스템 감독 프로세서(201)의 일부로서 구현될 수도 있다.
프로세서와 노드로서 기술되어 있지만, 노드들과 프로세서들 각각이 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어 프로그래밍의 임의의 조합에 의하여 본 명세서에 기술된 다양한 작업을 실행하도록 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 그 기능들은 하나의 유닛에 의해 실행되거나 다수의 서브유닛들 중에 분할될 수 있고, 각각의 서브유닛은 하드웨어, 펌웨어 및 소프트웨어 프로그래밍의 조합에 의해 차례로 구현될 수 있다. 게다가, 시스템 감독 프로세서(201)는 사용자 콘솔(100), 비전 카트(170), 및 로봇 아암 카트(110)의 베이스(120)에서와 마찬가지로 시스템(1000)에 걸쳐 서브유닛으로서 분배될 수 있다. 또한 게다가, 시스템 감독 프로세서(201), 아암 감독 프로세서(250) 및 아암 프로세서들(210, 220, 230, 240) 각각은 본 명세서에 기술된 다양한 프로세서 및/또는 컨트롤러 작업과 기능을 실행하는 복수의 프로세서를 포함할 수 있다.
각각의 노드와 센서 처리 유닛은 로봇 아암의 다른 노드들과 그 로봇 아암에 작동가능하게 결합된 아암 프로세서와의 통신을 촉진하는 송신기/수신기(transmitter/receiver; TX/RX) 쌍을 포함한다. TX/RX는 이 예시에서 데이지 체인으로 네트워크가 형성되어 있다. 이러한 데이지 체인 배열에서, 각각의 노드의 RX가 인접한 노드의 TX로부터 정보 다발을 수신하는 경우, 다발 내의 지정 필드를 체크하여 다발이 그 노드에 맞게 의도되었는지를 판정한다. 다발이 그 노드에 맞게 의도된 경우라면, 노드는 다발을 처리한다. 이에 반해, 다발이 다른 노드에 맞게 의도된 경우라면, 노드의 TX는 수신된 다발을 그것이 나오는 반대 방향으로 인접한 노드의 RX 쪽으로 넘긴다. 정보는 바람직하게는 패킷-스위칭 프로토콜(packet-switching protocol)을 이용하여 다발 내의 데이지 체인 네트워크에 걸쳐 통신된다. 이러한 패킷-스위칭 프로토콜에 관한 추가적인 세부사항을 위하여, 예컨대 "동기식 데이터 통신(Synchronous Data Communication)"이라는 제목의 미국특허 8,054,752를 참조하기 바라며, 이는 참조사항으로 명세서에 통합되어 있다.
결함 반응 논리(fault reaction logic; FRL) 라인은 각각의 로봇 아암에 제공되므로, 결함 알림은 아암에 걸쳐 신속하게 전파될 수 있다. 일 예시로서, 로봇 아암(111)은 아암 프로세서(210) 및 로봇 아암(111)의 노드들(211, 212, 213) 각각에 결합되는 FRL 라인(215)을 포함한다. 아암 프로세서(210)와 노드들(211, 212, 213) 중 하나가 그것에 영향을 미치는 결함을 탐지하는 경우, 아암 프로세서 또는 노드는 결함 알람을 라인(215)에 결합된 다른 구성요소들에 신속하게 전파하도록 FRL 라인(215)을 높게 당길 수 있다. 이와 반대로, 아암 프로세서(210)가 회복 알림을 로봇 아암(111)의 노드에 송신하는 경우, 회복 알림을 라인(215)에 결합되는 다른 구성요소에 신속하게 전파하도록 FRL 라인(215)을 낮게 당길 수 있다.
실제 FRL 라인(215)이 본 명세서에 기술되어 있지만, 가상 FRL 라인(215)이 이러한 결함 알림과 회복 알림을 포함하고 있는 것과 같이 다발의 하나 이상의 필드를 지정하여 이와 달리 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 다발의 지정된 비트 내의 "1"의 존재는 결함 알림을 지시할 수 있고, 다발의 지정된 비트(또는 상이한 비트) 내의 "1"의 부존재는 회복 알림을 지시할 수 있다. 이러한 가상 FRL 라인에 관한 추가적인 세부사항을 위하여, 예컨대 참조사항으로 앞서 통합되어 있는 "동기식 데이터 통신"이라는 제목의 미국특허 8,054,752를 참조하기 바란다.
도 3에는 일 예시로서 복수의 로봇 아암을 가지는 로봇 시스템에서 구현될 수 있는 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하의 방법이 도시되어 있다. 블록(1001)에서, 방법은 복수의 아암들 중 고장난 아암에서 결함을 탐지하고, 여기서 로봇 아암은 탐지된 결함 때문에 "고장난 아암"이 된다. 블록(1002)에서, 방법은 고장난 아암을 안전한 상태로 설정하고, 여기서 "안전한 상태"는 아암의 추가 운동을 예방하여 탐지된 결함을 분리한 고장난 아암의 상태를 지칭한다. 블록(1003)에서, 방법은 결함이 시스템 결함으로 취급되어야 하는지 또는 국소 결함으로 취급되어야 하는지 여부를 판정하고, 여기서 "시스템 결함"은 복수의 로봇 아암들 중 적어도 하나의 다른 로봇 아암의 성능에 영향을 미치는 결함을 지칭하고, "국소 결함"은 고장난 아암의 성능에만 영향을 미치는 결함을 지칭한다. 특히, 결함이 제거될 때까지는 국소 결함이 안전한 상태로 유지되고 있는 고장난 아암만을 초래하기 때문에, 고장나지 않은 로봇 아암의 안전하지 않은 작동을 초래할 수 있는 타입의 결함이 아니어야 한다. 따라서, 결함이 고장나지 않은 아암의 안전하지 않은 작동을 초래할 수 있는 타입인 경우라면, 방법은, 탐지된 결함이 시스템 내의 모든 로봇 아암들이 안전한 상태로 설정되어 있는 시스템 결함이라는 판정을 초래할 것이다. 블록(1004)에서, 방법은 결함이 시스템 결함으로 취급되어야 하는 경우에만 복수의 아암들 중 고장나지 않은 아암들을 안전한 상태로 설정하고, 여기서 "고장나지 않은 아암"은 복수의 로봇 아암들 중 어떤 결함도 탐지되지 않은 로봇 아암을 지칭한다.
방법은 다양한 선택적인 작업도 실행할 수 있다. 블록(1005)에서, 방법은 탐지된 결함이 회복가능한 시스템 결함이나 회복불가능한 시스템 결함으로서 분류되는지 여부를 선택적으로 판정한다. 블록(1006)에서, 방법은 결함이 회복가능한 시스템 결함으로서 분류되는 경우라면 사용자에게 시스템 회복 옵션을 선택적으로 제공한다. 이에 반해, 블록(1007)에서, 방법은 결함이 회복불가능한 시스템 결함으로서 분류되는 경우라면 선택적으로 시스템 셧다운을 기다린다.
게다가, 결함이 국소 결함으로 취급되어야 한다는 것이 블록(1003)에서의 판정인 경우라면, 블록(1008)에서 방법은, 결함이 회복가능한 국소 결함으로 분류되는지 또는 회복불가능한 국소 결함으로 분류되는지 여부를 선택적으로 판정한다. 블록(1009)에서, 방법은, 결함이 회복가능한 국소 결함으로 분류되는 경우라면 사용자에게 시스템 회복 옵션 및 성능저하된 작동 옵션을 선택적으로 제공한다. 이에 반해, 블록(1010)에서, 방법은, 결함이 회복불가능한 국소 결함으로 분류되는 경우라면 성능저하된 작동 옵션만을 선택적으로 제공한다.
추가적이고 선택적인 양태들은 다음에 오는 흐름도에서 기술되는 바와 같이 로봇 아암의 노드들, 로봇 아암과 관련된 아암 프로세서, 아암 감독 프로세서 및 시스템 감독 프로세서의 연계하는 상호작용에 따르는 로봇 시스템의 결함 반응 및 우아한 성능저하를 위한 방법에 포함될 수도 있다.
도 4에는 일 예시로서 로봇 시스템(1000)의 복수의 로봇 아암들의 노드들(예컨대 211,212, 213) 각각에 의해 바람직하게 실행되는 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하를 위한 방법의 양태들에 관한 흐름도가 도시되어 있다.
블록(401)에서, 각각의 노드는 종래의 결함 탐지 방법을 이용하여 노드에 영향을 미치는 결함을 탐지하기 위해서 노드에서의 신호 및/또는 정보를 지속적으로 모니터링한다. 이 타입의 탐지된 결함은 본 명세서에서 "국소 결함"으로 지칭되는데, 노드에 대해 국소적이기 때문이다. 노트는 아암 프로세서 또는 로봇 아암 내의 다른 노드에 의해 내보내진 결함 알림을 위한 FRL 라인(실제 또는 가상)도 모니터링한다. 이러한 타입의 탐지된 결함은 본 명세서에서 "원격 결함"으로 지칭되는데, 노드에 대해 국소적이지 않기 때문이다. 탐지된 결함은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 환경 또는 통신 관련된 것일 수 있다. 설명하기 위하여, 결함이 탐지된 노드는 본 명세서에서 "고장난 노드"로 지칭된다. 어떤 결함도 탐지되지 않은 노드는 본 명세서에서 "고장나지 않은 노드"로 지칭되고, 앞서 설명된 바와 같이 어떤 결함도 탐지되지 않은 로봇 아암은 "고장나지 않은 아암"으로 지칭된다.
블록(402)에서, 결함이 블록(401)에서 탐지되면, 노드는 스스로를 안전한 상태로 설정한다. 이는, 예컨대 노드의 하나 이상의 제어된 모터들을 작동불능 시킴으로써(예컨대 전압 신호를 하나 이상의 모터에 제공하는 것을 중단함으로써) 행해질 것이다. 이와 달리 또는 추가적으로, 이는 노드의 하나 이상의 제어된 브레이크들을 맞물림으로써(예컨대 노드의 하나 이상의 모터들의 회전을 저지하도록 노드의 하나 이상의 브레이크에 에너지공급함으로써) 행해질 것이다. 블록(403)에서, 노드는 탐지된 결함이 국소 결함인지 또는 원격 결함인지 여부를 판정한다. 블록(401)을 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 결함의 소스는 국소 결함으로 취급되어야 하는지 또는 원격 결함으로 취급되어야 하는지 여부를 판정한다. 결함이 국소 결함인 것으로 판정되는 경우라면, 노드는 고장난 노드이다. 이 첫번째 경우, 고장난 노드는 아래에 기술된 바와 같이 블록들(404-407) 내지 블록들(409-410)을 실행하여 계속된다. 이에 반해, 결함이 원격 결함인 것으로 판정되는 경우라면, 노드는 고장나지 않은 노드이다. 이 두번째 경우, 고장나지 않은 노드는 아래에 기술된 바와 같이 블록들(408-410)을 실행하여 계속된다.
블록(404)에서, 고장난 노드는 고장난 로봇 아암의 상류 방향과 하류 방향 양쪽 모두에 인접한 노드들에 결함 알림을 전파한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "하류" 방향은 노드의 아암 프로세서로부터 멀리 이동하는 정보의 다발을 지칭하고, "상류" 방향은 노드의 아암 프로세서를 향하여 이동하는 정보의 다발을 지칭한다. 앞서 설명된 바와 같이, 노드가 이를 행하는 한가지 방법은 FRL 라인(실제 또는 가상)을 높은 상태까지 당기는 것이다.
블록(405)에서, 고장난 노드는 결함을 진단하고, 에러 메시지를 시스템 감독 프로세서(201)로 전송한다. 에러 메시지는 바람직하게는 에러 코드, 에러 클래스 및 원인과 같은 결함에 관한 정보를 포함한다. 노드에 영향을 미치는 일어날 수 있는 각각의 타입의 에러는 에러 코드가 할당된다. 에러 코드는 에러 클래스로 분류된다. 바람직하게는 적어도 4개의 에러 클래스, 즉 회복가능한 아암 결함(본 명세서에서 "회복가능한 국소 결함"으로도 지칭됨), 회복불가능한 아암 결함(본 명세서에서 "회복불가능한 국소 결함"으로도 지칭됨), 회복가능한 시스템 결함, 및 회복불가능한 시스템 결함이 있다. "회복가능한(recoverable)" 이라는 용어는, 본 명세서에 사용되는 바와 같이 사용자에게 결함으로부터 회복을 시도하는 옵션이 제공될 수 있다는 것을 의미한다. "회복불가능한(non-recoverable)" 이라는 용어는 본 명세서에 사용되는 바와 같이 사용자에게 결함으로부터 회복을 시도하는 옵션이 제공되지 않을 수 있다는 것을 의미한다. 결함의 원인은 노드의 동일성에 관한 정보를 포함하고, 선택적으로는 노드에서의 결함의 소스에 관한 추가적인 정보를 포함한다.
블록(406)에서, 고장난 노드는 탐지된 결함이 회복가능한 국소 결함인지 아닌지 여부를 판정한다. 앞서 설명된 바와 같이, 그것은 결함의 에러 클래스에 의해 이를 판정한다. 블록(406)에서의 판정이 '아니오'인 경우라면(예컨대 탐지된 결함이 회복불가능한 국소 결함인 경우라면), 고장난 노드는 안전한 상태로 남아있고, 순차적으로 FRL 라인(실제 또는 가상) 상에서 수신될 수 있는 임의의 회복 알림을 무시한다. 이에 반해, 블록(406)에서의 판정이 '예'인 경우라면(예컨대 탐지된 결함이 회복가능한 국소 결함인 경우라면), 고장난 노드는 블록(409)으로 속행한다.
탐지된 결함이 원격 결함으로 취급되어야 한다는 것이 블록(403)에서의 판정인 경우라면(즉 노드가 고장나지 않은 노드인 경우라면), 블록(408)에서 고장나지 않은 노드는 가상 FRL 라인이 이용되는 경우라면(예컨대 결함 알림이 노드(211)로부터 노드(212)에 의해 수신되는 경우라면, 노드(212)가 결함 알림을 노드(213)에 전파하는 경우) 그것이 나오는 반대 방향으로 수신된 결함 알림을 전파한다. 실제 FRL 라인의 경우, 고장나지 않는 노드는 결함 알림의 이러한 전파를 위하여 어떤 조치도 취할 필요가 없다.
블록(409)에서, 고장난 노드와 고장나지 않은 노드 양자 모두는 수신될 회복 알림을 기다린다. 블록(410)에서, 회복 알림이 수신되면, 노드는 그 자신을 안전한 상태로부터 정상 작동 상태로 되돌린다. 통상적으로, 이는 급격한 변화는 피하면서 블록(402)에 취해진 조치를 역행하여 행해질 것이다. 노드는 이때 블록(401)을 참조하여 기술된 결함 탐지 작업을 실행하는 것을 다시 시작한다.
도 5에는 일 예시로서 로봇 시스템(1000)의 로봇 아암에 작동가능하게 결합되는 각각의 아암 프로세서(예컨대 210, 220, 230, 240)에 의해 바람직하게 실행되는 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하를 실행하기 위한 방법의 양태들의 흐름도가 도시되어 있다.
블록(501)에서, 각각의 아암 프로세서는 또한 그 정상 작동 작업을 실행하면서 자신의 작동상태를 지속적으로 모니터링하고, 그 작동가능하게 결합된 로봇 아암 내의 고장난 노드에 의해 전파되는 결함 알림을 주목한다. 그 스스로의 작동상태를 모니터링하는 동안 결함이 탐지되는 경우라면, 결함은 본 명세서에서 "국소 결함"으로 지칭된다. 이에 반해, 그 작동가능하게 결합된 로봇 아암 내의 고장난 노드로부터 결함 알림을 수신하여 결함이 탐지되는 경우라면, 결함은 본 명세서에서 "원격 결함"으로 지칭된다. 원격 결함은 이 경우 아암 프로세서가 작동가능하게 결합되는 로봇 아암 내의 고장난 노드에 의해 FRL 라인(실제 또는 가상)을 따라 전파되는 결함 알림을 지칭한다.
블록(501)에서 결함이 탐지된 경우라면, 블록(502)에서 아암 프로세서는 출력 모터 전류 명령(
Figure pct00004
)을 제로로 걸어서 그 조인트 포지션 컨트롤러를 안전한 상태로 설정한다. 이는 각각의 노드의 안전한 상태를 보강하는데 이용된다.
블록(503)에서, 아암 프로세서는 탐지된 결함이 국소 결함인지 또는 원격 결함인지 여부를 판정한다. 블록(501)을 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 결함의 소스는 국소 결함으로 취급되어야 하는지 또는 원격 결함으로 취급되어야 하는지 여부를 판정한다. 결함이 국소 결함인 것으로 판정되는 경우라면, 아암 프로세서는 고장난 노드로 취급된다. 이 첫번째 경우, 아암 프로세서는 아래에 기술되는 바와 같이 블록들(504-507)과 블록들(509-510)을 실행하여 계속된다. 이에 반해, 결함이 원격 결함인 것으로 판정되는 경우라면, 아암 프로세서는 고장나지 않은 노드로 취급된다. 이 두번째 경우, 아암 프로세서는 아래에 기술되는 바와 같이 블록들(508-510)을 실행하여 계속된다.
블록(504)에서, 아암 프로세서는 그 작동가능하게 연결된 로봇 아암의 모든 노드들에 대한 하류로 결함 알림을 전파한다. 앞서 설명된 바와 같이, 아암 프로세서가 이를 행할 수 있는 한가지 방법은 FRL 라인(실제 또는 가상)을 높은 상태까지 당기는 것이다.
블록(505)에서, 아암 프로세서는 결함을 진단하고, 에러 메시지를 시스템 감독 프로세서(201)로 전송한다. 에러 메시지는 바람직하게는 그 에러 코드, 에러 클래스 및 원인과 같은 결함에 관한 정보를 포함하고 있다. 아암 프로세서에 영향을 미치는 일어날 수 있는 각각의 타입의 에러는 에러 코드가 할당된다. 에러 코드는 에러 클래스로 분류된다. 바람직하게는, 적어도 4개의 에러 클래스, 즉 회복가능한 프로세서 결함, 회복불가능한 프로세서 결함, 회복가능한 시스템 결함 및 회복불가능한 시스템 결함이 있다. "회복가능한" 및 "회복불가능한" 이라는 용어는 도 4의 블록(405)을 참조하여 기술된 바와 같이 유사한 방식으로 본 명세서에서 사용된다. 결함의 원인은 아암 프로세서의 동일성에 관한 정보를 포함하고, 선택적으로는 아암 프로세서 내의 결함의 소스에 관한 추가적인 정보를 포함한다.
블록(506)에서, 아암 프로세서는 탐지된 결함이 회복가능한 국소 결함인지 아닌지 여부를 판정한다. 앞서 설명된 바와 같이, 그것은 결함의 에러 클래스에 의해 이를 판정한다. 블록(506)에서의 판정이 '아니오'인 경우라면(예컨대 탐지된 결함이 회복불가능한 국소 결함인 경우라면), 블록(507)에서 고장난 아암 프로세서의 조인트 포지션 컨트롤러는 안전한 상태로 남아있고, 순차적으로 FRL 라인(실제 또는 가상) 상에서 수신될 수 있는 임의의 회복 알림을 무시한다. 이에 반해, 블록(506)에서의 판정이 '예'인 경우라면(예컨대 탐지된 결함이 회복가능한 국소 결함인 경우라면), 아암 프로세서는 블록(508)으로 속행한다.
탐지된 결함이 원격 결함으로 취급되어야 한다는 것이 블록(503)에서의 판정인 경우라면, 블록(508)에서 아암 프로세서는 시스템 감독 프로세서(201)로부터 수신될 회복 알림을 기다린다. 블록(509)에서, 회복 알림이 수신되면, 아암 프로세서는, 예컨대 FRL 라인(실제 또는 가상)을 낮은 상태까지 당김으로써 그 작동가능하게 결합된 로봇 아암 내의 모든 노드들에 회복 알림을 전파한다. 블록(510)에서, 아암 프로세서는 조인트 포지션 컨트롤러를 안전한 상태로부터 그 정상 작동 상태로 다시 되돌린다. 통상적으로, 이는 그 출력 모터 전류 명령(
Figure pct00005
)을 풀어서 행해질 수 있어서, 이들은 급격한 변화는 피하면서 작동가능하게 결합된 로봇 아암의 원하는 조인트 포지션(
Figure pct00006
)을 다시 한번 반영한다. 아암 프로세서는 블록(501)을 참조하여 기술된 결함 탐지 작업을 실행하는 것을 다시 시작한다.
도 6에는 일 예시로서 바람직하게는 로봇 시스템(1000)의 시스템 감독 프로세서(201)에 의해 실행되는 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하를 실행하기 위한 방법의 양태에 관한 흐름도가 도시되어 있다.
블록(601)에서, 시스템 감독 프로세서는 또한 정상 작동 작업을 실행하면서 로봇 시스템(1000)의 다른 구성요소로부터 송신되는 에러 메시지를 수신하도록 기다린다. 예를 들어, 이러한 에러 메시지는 도 4의 블록(405)을 참조하여 기술된 바와 같이 고장난 노드에 의해 송신되었을 수 있고, 또는 도 5의 블록(505)을 참조하여 기술된 바와 같이 고장난 아암 프로세서에 의해 송신되었을 수 있다.
에러 메시지가 블록(601)에서 수신되면, 블록(602)에서 시스템 감독 프로세서는 안전을 목적으로, 예컨대 그 각각의 출력들을 그 전류 값들로 걸도록 로봇 시스템 내의 모든 아암 프로세서들(예컨대 210, 220, 230, 240)의 조인트 포지션 컨트롤러에 명령하여 시스템을 정지시킨다. 이러한 방식으로, 새로운 전류 명령 입력은 조인트 포지션 컨트롤러의 출력이 걸리지 않을 때까지 로봇 아암에 제공되지 않는다. 조인트 포지션 컨트롤러의 출력의 이러한 걸림(latching)은 본 명세서에서 조인트 포지션 컨트롤러를 "부드러운 잠금동작하는(soft-locking)" 것으로 지칭된다. 방법은 이후 블록(603)으로 속행한다.
블록(603)에서, 시스템 감독 프로세서는 탐지된 결함이 시스템 결함으로 취급되어야 하는지 또는 아암 결함으로 취급되어야 하는지 여부를 판정한다. 바람직하게는, 시스템 감독 프로세서는 에러 메시지에 제공되는 에러 클래스 정보를 검사하여 이를 행한다. 이 경우, 시스템 결함은 회복가능한 시스템 결함이나 회복불가능한 시스템 결함으로 분류된 모든 결함을 포함하는데, 이는 이러한 결함들이 고장난 로봇 아암 이상으로 적용가능하기 때문이다. 이와 반대로, 아암 결함은 회복가능한 결함이나 회복불가능한 결함으로 분류된 모든 결함들을 포함하는데, 이는 이들 결함들이 고장난 로봇 아암에만 적용가능하기 때문이다.
블록들(604-612)은 아암 결함들로 취급되어야 하는 모든 결함들을 위하여 실행된다. 블록(604)에서, 시스템 감독 프로세서는 로봇 시스템(1000)의 사용자에게 로봇 시스템(1000)의 성능저하된 작동을 받아들이는 옵션을 제공한다. 게다가, 국소 결함이 회복가능한 국소 결함인 경우라면, 시스템 감독 프로세서는 또한 사용자에게 결함으로부터 회복하는 옵션을 제공한다. 바람직하게는, 각각의 제공된 옵션에 추가하여, 탐지된 결함에 관한 정보는 또한 사용자가 옵션을 받아들일지 말지 여부를 결정하는데 도움이 되도록 시스템 감독 프로세서에 의해 제공될 수 있다. 바람직하게는, 옵션과 결함 정보는 사용자 콘솔(100)의 입체경(101)과 같이 사용자에 의해 관찰가능한 디스플레이 스크린 상에 제공된다. 그러나, 이러한 옵션과 정보를 사용자에게 제공하기 위한 종래의 수단 또한 본 명세서의 작업을 실행하는 시스템 감독 프로세서에 의해 사용가능한 바와 같이 고려되어 있다.
블록(605)에서, 시스템 감독 프로세서는 사용자가 블록(604)에 제공된 옵션을 선택하는 것을 기다린다. 옵션이 사용자에 의해 선택되면, 블록(606)에서 시스템 감독 프로세서는 선택된 옵션이 성능저하된 작동 옵션인지 회복 옵션인지 여부를 판정한다.
회복 옵션이 제공되어서 사용자가 회복 옵션을 선택하는 경우라면, 블록(607)에서 시스템 감독 프로세서는 회복 알림을 고장난 로봇 아암의 아암 프로세서로 전송한다. 고장난 로봇 아암의 아암 프로세서는 이후 회복 알림을 고장난 아암의 모든 노드들에 전파하는 단계를 포함하는, 도 5의 블록들(508-510)을 참조하여 앞서 기술된 바와 같이 회복 알림을 처리할 것이다. 고장난 아암의 노드들은 이후 도 4의 블록들(409-410)을 참조하여 앞서 기술된 바와 같이 회복 알림을 처리할 것이다. 블록(608)에서, 시스템 감독 프로세서는 이후 출력을 걸리지 않게 하여 모든 아암 프로세서의 조인트 컨트롤러의 부드러운 잠금을 풀어서, 그 작동가능하게 결합된 로봇 아암의 원하는 조인트 포지션(
Figure pct00007
)을 반영하는 모터 전류 명령(
Figure pct00008
)을 한번 더 내보낼 것이다. 시스템 감독 프로세서는 이후 블록(601)을 참조하여 기술된 그 작업을 실행하는 것을 다시 시작한다.
블록들(607-608)을 참조하여 상술된 바와 같이 결함을 회복하려고 시도한 후에 결함이 되풀이되는 결함인 경우(즉 사라지지 않는 것인 경우)라면, 결함의 원인은 도 4의 블록(401)이나 도 5의 블록(501)에서 탐지된 결함을 한번 더 유발할 것이라는 점에 주목한다. 이 경우, 가정적으로, 결함으로부터 회복하려는 반복되는 시도가 반복되는 실패를 초래하는 경우라면, 시스템의 사용자는 블록들(604-605)을 순차적으로 통과하여 회복 옵션을 선택하지 않으려 할 것이다.
사용자가 성능저하된 작동 옵션을 선택하는 경우라면, 블록(609)에서, 시스템 감독 프로세서는 사용자에게 결함으로부터 회복하는 옵션을 제공한다. 이 경우 결함으로부터의 회복은 고장난 아암을 회복하기 위해서 어떤 시도도 행해지지 않았다는 점에서 블록들(607, 608)을 참조하여 기술된 회복과 상이하다. 회복은 고장나지 않은 아암의 정상 작동을 회복하는 데에만 적용된다. 블록(610)에서, 시스템 감독 프로세서는 사용자가 블록(609)에 제공된 옵션을 선택하는 것을 기다린다. 옵션이 사용자에 의해 선택되면, 블록(611)에서 시스템 감독 프로세서는 결함을 보강하기 위해서 고장난 아암의 아암 프로세서로 메시지를 전송한다. 이 경우 결함의 보강은 고장난 로봇 아암의 완전한 셧다운 작동에 추가적인 단계들이 취해진다는 것을 의미한다. 이러한 보강 방안의 일 예시는 그 작동가능하게 결합된 로봇 아암의 원하는 조인트 포지션(
Figure pct00009
)을 생성하는 마스터/슬레이브 제어 시스템의 다른 부분들로부터 아암 프로세서의 조인트 포지션 컨트롤러를 작동가능하게 연결해제하는 것이다. 다른 보강 방안은 고장난 로봇 아암에 전력을 차단하는 것일 수 있다. 블록(612)에서, 시스템 감독 프로세서는 이후 그 출력을 걸리지 않게 하여 모든 고장나지 않은 아암의 아암 프로세서의 조인트 컨트롤러의 부드러운 잠금을 풀어서, 그 작동가능하게 결합된 로봇 아암의 원하는 조인트 포지션(
Figure pct00010
)을 반영하는 모터 전류 명령(
Figure pct00011
)을 한번 더 내보낼 것이다. 시스템 감독 프로세서는 이후 블록(601)을 참조하여 기술된 그 작업을 실행하는 것을 다시 시작한다.
블록들(613-618)은 시스템 결함으로 취급되어야 하는 모든 결함들을 위하여 실행된다. 블록(613)에서, 시스템 감독 프로세서는 시스템 FRL 상태를 로봇 시스템(1000) 내의 모든 노드들에 대해 드러나게 한다. 바람직하게, 이는 FRL 라인들(215, 225, 235, 245)을 높이 당겨지게 하여 행해져서, 결함 알림은 로봇 아암들(111, 113, 115, 117)의 아암 프로세서와 노드들에 동시에 제공된다.
블록(614)에서, 시스템 감독 프로세서는 이후 시스템 결함이 회복가능한 시스템 결함인지 아닌지 여부를 판정한다. 앞서 설명된 바와 같이, 이는 수신된 에러 메시지에서의 에러 클래스의 검사에 의해 행해질 것이다. 블록(614)에서의 판정이 '아니오'라면(즉 시스템 결함이 회복불가능한 결함인 경우라면), 블록(609)에서 시스템 감독 프로세서는 어떠한 추가 조치를 취하지 않고, 시스템이 셧다운 되기를 기다린다.
이에 반해, 블록(614)에서의 판정이 '예'인 경우(즉 시스템 결함이 회복가능한 시스템 결함인 경우)라면, 블록(615)에서 시스템 감독 프로세서는 사용자에게 결함으로부터 회복하는 옵션을 제공한다. 블록(616)에서, 감독 프로세서는 사용자가 회복 옵션을 선택하는 것을 기다린다. 옵션이 사용자에 의해 선택되면, 블록(617)에서 시스템 감독 프로세서는 회복 알림을 로봇 시스템(1000)의 모든 로봇 아암의 아암 프로세서로 전송한다. 아암 프로세서는 이후 회복 알림을 그 각각의 아암들의 모든 노드들에 전파하는 단계를 포함하는 도 5의 블록들(508-510)을 참조하여 앞서 기술된 바와 같이 회복 알림을 처리할 것이다. 노드는 도 4의 블록들(409-410)을 참조하여 앞서 기술된 바와 같이 회복 알림을 처리할 것이다. 블록(618)에서, 시스템 감독 프로세서는 조인트 컨트롤러의 아암을 그 정상 작동 상태로 작동시키도록 사용자로부터 요청이나 조치를 수신하면 각각의 조인트 컨트롤러의 부드러운 잠금을 풀어서, 풀린 조인트 컨트롤러는 그 작동가능하게 결합된 로봇 아암의 원하는 조인트 포지션(
Figure pct00012
)을 반영하는 모터 전류 명령(
Figure pct00013
)을 한번 더 내보낼 수 있다. 시스템 감독 프로세서는 이후 블록(601)을 참조하여 기술된 그 작업을 실행하는 것을 다시 시작한다.
블록들(614-618)을 참조하여 상술된 바와 같이 결함을 회복하려고 시도한 후에 결함이 되풀이되는 결함인 경우(즉 사라지지 않는 것인 경우)라면, 결함의 원인은 도 4의 블록(401)이나 도 5의 블록(501)에서 탐지된 결함을 한번 더 유발할 것이라는 점에 주목한다. 이 경우, 가정적으로, 결함으로부터 회복하려는 반복되는 시도가 반복되는 실패를 초래하는 경우라면, 시스템의 사용자는 블록들(615-616)을 순차적으로 통과하여 회복 옵션을 선택하지 않으려 할 것이다.
도 7에는 일 예시로서 시스템 감독 프로세서(예컨대 201)와 로봇 시스템(1000)의 아암 프로세서들(예컨대 210, 220, 230, 240)에 작동가능하게 결합되는 아암 감독 프로세서(예컨대 250)에 의해 바람직하게 실행되는 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하를 실행하기 위한 방법의 양태들에 관한 흐름도가 도시되어 있다.
앞서 기술된 바와 같이, 아암 감독 프로세서(250)는 로봇 시스템(1000)의 아암들(111, 113, 115, 117)의 조정된 특정 동작들을 개시하거나 제어하거나 그리고/또는 모니터링할 수 있다. 일 예시로서, 아암 감독(250)은 스타트 업 브레이크 테스트(start-up brake test)을 개시하거나 모니터링할 수 있고, 여기서 아암 감독(250)은 아암 프로세서들(210, 220, 230) 각각과 통신해서 상이한 토크 값을 가지는 특정 브레이크 순서는 그 각각의 로봇 아암의 브레이크에 적용된다. 이 동작의 조정은 이 경우 아암 감독(250)에 의해 행해지는데, 이는 이를 각각의 아암 프로세서에 코딩하는 오버헤드가 과도할 수 있기 때문이다. 각각의 순서의 마지막에는 각각의 아암 프로세서에 의해 계산된 최대 토크 값이 아암 감독(250)으로 다시 전해지게 되고, 범위를 벗어난 에러가 일어나는 경우라면 아암 감독(250)은 결함 알림을 고장난 아암에 알릴 것이다. 그래서 이 예시에서, 아암 감독은 아암 프로세서가 아암 동작을 실행하도록 명령하고, 그 결과를 모니터링하며, 그 동작 결과가 아암 고장을 지시하는지를 결정한다.
블록(701)에서, 아암 감독은 아암들 중 하나에 있는 결함을 탐지하기 위해서 각각의 아암 프로세서에 의해 보고된 바와 같이 로봇 아암의 조정된 동작을 모니터링한다. 통상적으로, 아암 감독은 보고된 측정값이 임계양 만큼 기대값을 초과할 때 결함이 일어났는지를 판정한다. 이 경우 탐지되는 결함은 로봇 아암들의 아암 프로세서나 노드들 중 하나에 의해 보통은 탐지되지 않을 수 있는 결함이다.
블록(701)에서 결함이 탐지된 후에, 블록(702)에서 아암 감독은 고장난 아암에 대한 추가 명령을 금지한다. 특히, 회복 알림이 시스템 감독으로부터 수신되거나 시스템이 재시작할 때까지, 아암 감독으로부터 고장난 아암의 아암 프로세서로 추가 명령은 송신되지 않을 것이다.
블록(703)에서, 아암 감독은 고장난 아암의 FRL 라인을 높은 상태까지 당겨서 결함 알림을 고장난 아암으로 전파한다. 가상 FRL 라인의 경우에서, 아암 감독은 고장난 아암의 아암 프로세서나 노드들 중 하나에 의한 결함 알림의 송신을 위하여 지정된 것에 비해 동일하거나 상이한 다발 필드에서 결함 알림을 송신할 수 있다.
블록(704)에서, 아암 감독은 에러 코드, 에러 클래스 및 원인과 같은 결함에 관한 이용가능한 세부사항이 있는 에러 메시지를 시스템 감독으로 전송한다. 아암 감독에 의해 탐지될 수 있는 각각의 타입의 결함은 에러 코드가 할당되고, 에러 코드는 회복가능한 아암 결함, 회복불가능한 아암 결함, 회복가능한 시스템 결함 및 회복불가능한 시스템 결함과 같은 에러 클래스로 분류된다. 결함의 원인은 고장난 아암의 동일성에 관한 정보를 포함하고, 선택적으로는 이용가능한 경우라면 결함의 소스에 관한 추가적인 정보를 포함한다. 시스템 감독은 이후 도 6의 블록(601)을 참조하여 기술된 바와 같이 에러 메시지를 처리하는 것을 속행한다.
블록(705)에서, 아암 감독은 탐지된 결함이 회복가능한 결함인지 아닌지 여부를 판정한다. 앞서 설명된 바와 같이, 이는 결함의 에러 클래스에 따라 판정한다. 블록(705)에서의 판정이 '아니오'인 경우(예컨대 탐지된 결함이 회복불가능한 아암 또는 시스템 결함인 경우)라면, 블록(706)에서 아암 감독은 고장난 아암에 대한 추가 명령을 계속해서 금지하고, 시스템 감독으로부터 순차적으로 수신할 수 있는 회복 알림을 무시한다.
이에 반해, 블록(705)에서의 판정이 '예'인 경우(예컨대 탐지된 결함이 회복가능한 아암 또는 시스템 결함인 경우)라면, 아암 감독은 회복 알림이 감독 프로세서로부터 수신되는 것을 기다린다. 블록(708)에서, 회복 알림이 수신되면, 아암 감독은 고장난 아암에 대한 명령을 금지하는 것을 멈추고, 블록(701)을 참조하여 기술된 그 결함 탐지 작업을 실행하는 단계 및 그 정상 작동 모드를 다시 시작한다.
본 발명의 다양한 양태들이 위 예시들에 대하여 기술되어 있지만, 본 발명이 첨부의 청구항들의 전체 범위 내에서 전체적으로 보호되고 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 특히 구체적인 특정 예시들이 본 명세서에 기술되어 있지만, 본 발명의 범위가 이들 특정 예시들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 결함 분리 및 우아한 성능저하는 고장난 노드 수준까지 아래로 미칠 수 있어서, 사용자에게는 고장난 아암의 고장나지 않은 노드들을 계속해서 사용하는 옵션이 제공될 수 있다. 다른 예시로서, 고장나지 않은 노드 또는 고장난 노드의 아암 프로세서는, 고장난 아암의 고장난 노드에서 결함을 탐지하는 것, 고장난 아암의 다른 노드에 결함 알림을 전파하는 것, 및 에러 메시지를 시스템 감독 프로세서로 전송하는 것이 가능하게 되어 있을 수 있다. 본 명세서에 기술되어 있는 교시사항들에 미치는 로봇 분야에서의 통상의 기술자가 용이하게 구상하고 구현하는 다른 예시들도 본 발명의 전체 범위 내에 있도록 고려되어 있다.

Claims (18)

  1. 복수의 로봇 아암을 가지는 로봇 시스템에서의 결함 반응, 결함 분리 및 우아한 성능저하를 위한 방법으로서,
    복수의 로봇 아암들 중 고장난 아암에서 결함을 탐지하는 단계;
    고장난 아암을 안전한 상태로 설정하는 단계;
    결함이 시스템 결함 또는 국소 결함으로 취급되어야 하는지 여부를 판정하는 단계; 및
    결함이 시스템 결함으로 취급되어야 하는 경우에만 복수의 로봇 아암들 중 고장나지 않은 아암들을 안전한 상태로 설정하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    결함이 국소 결함인 것으로 판정되는 경우라면, 로봇 시스템의 사용자에게 성능저하된 작동 옵션을 제공하는 단계; 및
    결함이 회복가능한 국소 결함 또는 회복가능한 시스템 결함인 것으로 판정되는 경우라면, 사용자에게 회복 옵션을 제공하는 단계;
    를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 로봇 아암들 각각은 로봇 아암의 대응하는 자유도를 작동시키기 위하여 복수의 모터를 가지고,
    고장난 아암을 안전한 상태로 설정하는 단계는 고장난 아암을 위하여 복수의 모터를 작동불능 시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    복수의 로봇 아암들 각각은 로봇 아암의 대응하는 자유도의 운동을 정지시키기 위하여 복수의 브레이크를 가지고,
    고장난 아암을 안전한 상태로 설정하는 단계는 고장난 아암을 위하여 복수의 브레이크들을 맞물리는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    복수의 로봇 아암들 각각은 로봇 아암의 대응하는 자유도 운동을 초래하는 하나 이상의 모터를 제어하기 위한 하나 이상의 노드를 가지고,
    복수의 아암들 중 고장난 아암에서 결함을 탐지하는 단계는 고장난 아암의 노드들 중 하나에 있는 결함을 탐지하는 단계를 구비하고,
    고장난 아암을 안전한 상태로 설정하는 단계는 고장난 아암의 각각의 노드를 안전한 상태로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    복수의 로봇 아암들 각각은 로봇 아암에 작동가능하게 결합된 아암 프로세서를 가지고,
    복수의 로봇 아암들 중 고장난 아암에서 결함을 탐지하는 단계는 아암 프로세서들 중 하나에 있는 결함을 탐지하는 단계를 구비하고,
    고장난 아암을 안전한 상태로 설정하는 단계는 아암 프로세서를 안전한 상태로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    복수의 로봇 아암들 중 고장난 아암에서 결함을 탐지하는 단계는 복수의 로봇 아암의 조정된 동작을 모니터링하는 단계를 구비하고,
    고장난 아암을 안전한 상태로 설정하는 단계는 고장난 아암에 대한 명령을 금지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    결함이 시스템 결함 또는 국소 결함으로 취급되어야 하는지 여부를 판정하는 단계는:
    결함을 진단하는 단계; 및
    결함의 진단이 고장나지 않은 아암을 작동하기에 안전하지 않을 수 있다는 것을 지시하는 경우라면, 결함이 시스템 결함으로 취급되어야 한다고 판정하는 단계;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 복수의 로봇 아암;
    복수의 아암 프로세서로서, 복수의 아암 프로세서들 각각은 복수의 로봇 아암들 중 대응하는 하나에 작동가능하게 결합되는, 복수의 아암 프로세서; 및
    시스템 감독 프로세서;
    를 구비하는 로봇 시스템으로서,
    각각의 로봇 아암은 로봇 아암의 자유도 운동을 작동시키기 위하여 복수의 모터를 가지고,
    각각의 로봇 아암은 로봇 아암의 대응하는 모터를 제어하기 위한 하나 이상의 노드를 가지고,
    각각의 노드와 아암 프로세서는, 노드나 아암 프로세서에 영향을 미치는 결함의 발생을 탐지하는 것, 결함의 발생을 탐지하면 노드나 아암 프로세서를 안전한 상태로 설정하는 것, 노드를 포함하거나 아암 프로세서에 작동가능하게 결합되는 고장난 아암을 통해 결함 알림을 전파하는 것, 결함을 진단하는 것, 및 결함에 관한 정보를 포함하는 에러 메시지를 시스템 감독 프로세서로 전송하는 것이 가능하도록 구성되어 있고,
    복수의 로봇 아암의 각각의 노드와 복수의 로봇 아암에 작동가능하게 결합된 각각의 아암 프로세서는 다른 소스로부터 결함 알림을 수신하면 노드 또는 아암 프로세서를 안전한 상태로 설정하도록 구성되어 있고,
    시스템 감독 프로세서는, 고장난 노드나 아암 프로세서로부터 에러 메시지를 수신하는 것, 탐지된 결함이 에러 메시지에 있는 정보를 이용하여 시스템 결함으로 취급되어야 하는지 또는 국소 결함으로 취급되어야 하는지 여부를 판정하는 것, 및 탐지된 결함이 시스템 결함으로 취급되는 경우에만 복수의 로봇 아암들 중 고장나지 않은 아암들의 아암 프로세서에 결함 알림을 송신하는 것이 가능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로하는 로봇 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    시스템 감독 프로세서는 결함이 국소 결함인 것으로 판정되는 경우라면 로봇 시스템의 사용자에게 성능저하된 작동 옵션을 제공하도록 구성되어 있고, 결함이 회복가능한 국소 결함 또는 회복가능한 시스템 결함인 것으로 판정되는 경우라면 사용자에게 회복 옵션을 제공하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    시스템 감독 프로세서는, 성능저하된 작동 옵션이 선택되는 경우라면 고장난 아암의 완전한 셧다운 작동에 의해 결함을 보강하기 위해서 고장난 아암에 작동가능하게 결합된 아암 프로세서로 메시지를 전송하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    시스템 감독 프로세서는, 회복 옵션이 선택되고 결함이 국소 결함인 것으로 판정되는 경우라면 고장난 아암의 아암 프로세서로 회복 알림을 전송하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    시스템 감독 프로세서는, 회복 옵션이 선택되고 결함이 시스템 결함인 것으로 판정되는 경우라면 복수의 로봇 아암들의 각각의 아암 프로세서들로 회복 알림을 전송하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    각각의 노드는 노드에 의해 제어되는 하나 이상의 모터들을 적어도 작동불능 시킴으로써 노드를 안전한 상태로 설정하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서,
    복수의 로봇 아암들 각각은 로봇 아암의 대응하는 모터들의 운동을 정지시키기 위한 복수의 브레이크를 가지고,
    각각의 노드는 노드에 의해 제어되는 하나 이상의 브레이크들을 적어도 맞물림으로써 노드를 안전한 상태로 설정하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  16. 제 9 항에 있어서,
    복수의 노드와 고장난 아암의 아암 프로세서는 복수의 노드들의 각각의 노드와 고장난 아암의 아암 프로세서를 안전한 상태로 설정하여 고장난 아암을 안전한 상태로 설정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  17. 제 9 항에 있어서,
    각각의 아암 프로세서는 아암 프로세서에서 결함을 탐지하거나 다른 소스로부터 결함 알림을 수신하면 조인트 포지션 컨트롤러의 출력을 제로 값으로 걸어서 아암 프로세서가 안전한 상태로 설정되는 조인트 포지션 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
  18. 제 9 항에 있어서,
    복수의 아암 프로세서와 시스템 감독 프로세서에 작동가능하게 결합된 아암 감독 프로세서를 더 구비하고,
    아암 감독 프로세서는, 조정된 동작 동안 복수의 로봇 아암들 중 고장난 아암에 영향을 미치는 결함의 발생을 탐지하기 위해서 복수의 로봇 아암의 조정된 동작들을 모니터링하는 것, 명령을 금지하고 결함 알림을 고장난 아암으로 전파하는 것, 및 시스템 감독 프로세서에 의해 처리하기 위하여 결함에 관한 정보를 포함하는 에러 메시지를 시스템 감독 프로세서로 전송하는 것이 가능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 로봇 시스템.
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