KR20200072069A - 모터 정보 기반 로봇 상태 정보 제공 시스템 - Google Patents

모터 정보 기반 로봇 상태 정보 제공 시스템 Download PDF

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KR20200072069A KR1020180159814A KR20180159814A KR20200072069A KR 20200072069 A KR20200072069 A KR 20200072069A KR 1020180159814 A KR1020180159814 A KR 1020180159814A KR 20180159814 A KR20180159814 A KR 20180159814A KR 20200072069 A KR20200072069 A KR 20200072069A
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김재은
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Abstract

일 실시예에 따르면, 로봇의 상태를 분석하고, 예측 정보를 출력하는 로봇 제어기로서, 로봇에 장착되는 일 이상의 모터에 대한 모터부하율, 현재 위치, 현재 속도 중 적어도 하나의 정보를 임계값과 비교하여 합불 판단을 하는 로봇 제어기를 포함하는, 모터 정보 기반 로봇 상태 정보 제공 시스템이 제공된다.

Description

모터 정보 기반 로봇 상태 정보 제공 시스템{ROBOT STATE INFORMATION PROVIDING SYSTEM BASED ON MOTOR INFORMATION}
본 발명은 모터 정보 기반 로봇 상태 정보 제공 시스템에 관한 것이다.
다수의 산업용 로봇을 활용하여 제품 생산을 수행하는 공장 현장에서는 로봇들을 유지관리 하기 위하여 로봇의 상태를 주기적으로 점검하기 위한 인건비 등과 같은 고액의 비용을 소모하고 있다.
특히, 로봇이 불시에 고장날 시, 제품의 생산이 급작스럽게 중단됨에 따라 공장의 생산성 및 제품 품질이 저하되는 악영향이 발생되며, 이로 인해 천문학적인 액수의 손실비용을 소모하게 되는 곤란이 존재한다.
최근 그 수가 점차 증가하고 있는 자동화 제조업 공장의 경우, 로봇의 갑작스러운 고장으로 인한 경제적 손실이 더욱 크게 나타나므로, 이러한 문제를 해결하기 위한 적절한 정비 전략을 확보하여 로봇의 상태변화를 분석함으로써 사전에 정비가 이루어질 수 있도록 하며, 고장 또한 예방할 수 있는 기술의 필요성이 점차 증대되고 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모터 정보에 기반하여 로봇 상태에 대한 예측 및 이에 대한 조치 정보를 확인할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇의 상태를 분석하고, 예측 정보를 출력하는 로봇 제어기로서, 로봇에 장착되는 일 이상의 모터에 대한 모터부하율, 현재 위치, 현재 속도 중 적어도 하나의 정보를 임계값과 비교하여 합불 판단을 하는 로봇 제어기를 포함하는, 모터 정보 기반 로봇 상태 정보 제공 시스템이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 모터 정보에 기반하여 로봇 상태에 대한 예측 및 이에 대한 조치 정보를 확인할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 로봇 모니터링 서비스 제공 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 제공 서버의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 실시간 로봇 모니터링 서비스가 제공되는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 각 타입별 알람신호 및 개별 로봇의 정보를 확인할 수 있는 실시간 로봇 모니터링 프로그램 화면의 예시를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 로봇의 예방조치 정보를 확인할 수 있는 실시간 로봇 모니터링 프로그램 화면의 예시를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 로봇의 각 축별 공정능력 등급 정보를 확인할 수 있는 실시간 로봇 모니터링 프로그램 화면의 예시를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 로봇의 각 축별 상태 변화 추이 정보를 확인할 수 있는 실시간 로봇 모니터링 프로그램 화면의 예시를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 정보 기반 로봇 상태 정보 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 전체 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 전체 시스템의 작업 흐름도를 나타내는 도면이다.
이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 로봇 모니터링 서비스 제공 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 로봇 모니터링 서비스 제공 시스템은 로봇(100), 로봇 제어기(200), 서비스 제공 서버(300), 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)를 포함할 수 있다.
이때, 서비스 제공 서버(300), 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)는 본 명세서에서 설명되는 기능을 실현시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 통해 동작하는 기록 매체로 구현될 수 있다.
이하에서는 로봇(100), 로봇 제어기(200), 서비스 제공 서버(300), 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)가 각각 하나씩 존재하는 실시예에 대하여 서술하나 이에 한정되는 것은 아니며, 이들 각각이 복수 개씩 존재하여 실시간 로봇 모니터링 서비스 제공 시스템을 구성할 수도 있음은 물론이다.
먼저, 로봇(100), 로봇 제어기(200), 서비스 제공 서버(300), 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)는 각각 통신망으로 연결되어 있을 수 있으며, 여기서, 통신망은 유선 및 무선 등과 같은 그 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있다. 근거리 통신망(LAN : Local Area Network), 도시권 통신망(MAN : Metropolitan Area Network), 광역 통신망(WAN : Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다.
로봇(100)은 공장 내에 설치되어 로봇 제어기(200)를 통해 지정된 특정 작업 프로그램을 수행하는 장치일 수 있다.
일 실시예에 따른 로봇(100)은 다양한 부품으로 이루어진 복수 개의 축으로 구성될 수 있으며, 각 축의 온도, 진동, 소음 등을 측정하는 센서 장치를 구비하고 있을 수도 있다.
로봇 제어기(200)는 로봇(100)과 통신함에 따라, 로봇(100)의 동작을 제어하며, 로봇(100)의 상태 정보를 주기적으로 수집하는 장치일 수 있다.
상기 로봇(100)의 상태 정보는 로봇 제어기(200)와 연결된 로봇(100)의 각 축별로 측정된 모터 동작 정보, 감속기 동작 정보, 엔코더 동작 정보, 온도 정보, 진동 정보, 소음 정보 등을 일 이상 포함할 수 있다.
또한, 로봇 제어기(200)는 자신과 연결된 로봇(100)의 고유 정보로서, 모델 정보, 시리얼넘버 정보, 제조일 정보, 설치일 정보, 설치된 서브라인 정보, IP 주소 정보, 수행작업 정보 등을 해당 로봇(100)으로부터 수집할 수도 있다.
일 실시예에 따른 로봇 제어기(200)는 상기 수집한 로봇(100)의 고유 정보 및 상태 정보를 서비스 제공 서버(300)로 전송할 수 있으며, 자체적으로 설정된 기준에 따라 발생시킨 다양한 알람 신호를 전송할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 로봇(100)은 외부 서버와 통신 가능한 데이터 수집 보드 장치를 포함할 수 있으며, 자신의 고유 정보 및 상태 정보를 아날로그 형태로 수집한 후, 상기 데이터 수집 보드를 통해 디지털 형태의 정보로 변환하여 서비스 제공 서버(300)로 전송할 수도 있다.
서비스 제공 서버(300)는 내부 데이터베이스에 실시간 로봇 모니터링 서비스를 제공하고자 하는 공장의 정보를 등록하고, 수신된 로봇(100) 관련 정보를 분석 및 가공함으로써, 실시간 로봇 모니터링 서비스를 운용하는 서버일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 서비스 제공 서버(300)는 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)를 통해 각각의 관리자로부터 각 공장과 관련된 다양한 정보를 입력받을 수 있으며, 이를 통해 해당 공장을 서비스 대상으로 등록할 수 있다.
또한, 서비스 제공 서버(300)는 상기 등록된 공장 정보를 토대로 해당 공장의 스페어 부품 현황을 관리할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 제공 서버(300)는 로봇사용사 단말기(400) 또는 로봇제조사 단말기(500)로부터 시스템을 이용하게 될 관리자의 정보를 수신할 수 있으며, 이를 토대로 해당 관리자를 내부 데이터베이스에 등록하고, 이를 관리할 수 있다.
서비스 제공 서버(300)는 로봇 제어기(200)로부터 수신한 로봇(100)의 고유 정보 및 상태 정보를 토대로 로봇(100)을 상기 공장과 매칭하여 내부 데이터베이스에 등록할 수 있다.
일 실시예에 따른 서비스 제공 서버(300)는 로봇(100)의 상태 정보를 분석하기 위한 기준 정보를 설정할 수 있으며, 이에 따라 상기 로봇(100) 상태 정보를 분석 및 가공함으로써, 로봇(100)에 대한 예방조치 정보 및 예지조치 정보를 생성하여 이와 관련된 알람을 로봇사용사 단말기(400) 또는 로봇제조사 단말기(500)로 전송할 수 있다. 이와 관련된 내용은 추후 도2를 참조하여 상세히 서술하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서비스 제공 서버(300)는 로봇 제어기(200)로부터 알람 신호가 수신되면, 이에 대한 원인 및 대책방안을 분석할 수 있다.
뿐만 아니라, 서비스 제공 서버(300)는 로봇 제어기(200)로부터 로봇(100)의 수행작업 정보가 수신될 시, 이를 내부 데이터베이스에 백업하고, 상기 백업된 정보들을 토대로 해당 로봇(100)의 수행작업 에러 이력을 관리할 수도 있다.
서비스 제공 서버(300)는 실시간 로봇 모니터링 프로그램을 통해 로봇사용사 단말기(400) 또는 로봇제조사 단말기(500)에 표시되는 정보 및 인터페이스 그래픽 등을 관리할 수 있으며, 변경사항이 있을 시 웹 서버(미도시)를 통해 해당 프로그램을 업데이트할 수도 있다.
로봇사용사 단말기(400)는 각각 로봇사용사, 즉 로봇(100)을 이용해 제품을 생산하는 공장을 관리하는 관리자가 사용하는 단말기일 수 있으며, 로봇제조사 단말기(500)는 로봇사용사가 사용하는 로봇(100)을 제작하는 로봇제조사를 관리하는 관리자가 사용하는 단말기일 수 있다.
로봇사용사 단말기(400) 또는 로봇제조사 단말기(500)는 각각의 관리자의 조작에 따라, 별도의 웹 서버(미도시)를 통해 서비스 제공 서버(300)로부터 실시간 로봇 모니터링 서비스를 제공받을 수 있는 실시간 로봇 모니터링 프로그램을 다운로드하여 내부 메모리에 설치할 수 있다.
상기 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)는 휴대폰, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 태블릿 PC 등과 같이 네트워크를 통하여 서비스 제공 서버(300) 등의 외부 서버와 연결될 수 있고, 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있으며, 이 외에도 데스크탑 PC, 태블릿 PC, 랩탑 PC, 셋탑 박스를 포함하는 IPTV와 같이, 네트워크를 통하여 서비스 제공 서버(300) 등의 외부 서버와 연결될 수 있는 통신 장치도 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 제공 서버(300)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 서비스 제공 서버(300)는 데이터베이스(310), 서비스 정보 설정부(320), 로봇 관련 정보 수집부(330), 로봇 상태 진단부(340), 모니터링 정보 제공부(350), 시스템 감시부(360), 제어부(370) 및 통신부(380)를 포함할 수 있다.
데이터베이스(310)는 본 발명의 실시간 로봇 모니터링 서비스와 관련된 다양한 정보들을 저장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터베이스(310)에는 실시간 로봇 모니터링 서비스 제공 대상인 로봇사용사 및 로봇제조사의 공장 정보(공장의 이름, 식별코드, 스페어 부품 보유 현황 등), 해당 공장의 생산라인 정보(생산라인의 이름, 식별코드 등), 각 서브라인별 정보(서브라인의 이름, 식별코드, 순번 등), 관리자 정보(관리자의 ID 정보, 패스워드 정보, 이름 정보, 부서 정보, 직위 정보 등)가 저장될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 데이터베이스(310)에는 로봇 제어기(200)로부터 수신된 로봇(100)의 고유 정보(로봇(100)의 모델 정보, 시리얼넘버 정보, 제조일 정보, 설치일 정보, 설치된 서브라인 정보, IP 주소 정보, 수행작업 정보 등) 및 상태 정보(로봇(100)의 각 축별 모터 동작 정보, 감속기 동작 정보, 엔코더 동작 정보, 온도 정보, 진동 정보, 소음 정보 등)가 저장될 수 있으며, 상기 로봇(100)의 상태 정보를 분석하기 위한 기준 정보와 상기 분석이 완료된 결과 정보가 저장될 수도 있다.
서비스 정보 설정부(320)는 실시간 로봇 모니터링 서비스 제공 대상인 공장과 관련된 정보를 등록하고, 로봇(100)의 상태 정보를 분석하기 위한 기준을 설정할 수 있다.
구체적으로, 서비스 정보 설정부(320)는 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)로부터 해당 로봇사용사 및 로봇제조사 각각의 공장 정보, 해당 공장의 생산라인 정보, 각 서브라인별 정보, 관리자 정보 등을 포함하는 서비스 등록 요청을 수신할 수 있다.
이에 따라, 서비스 정보 설정부(320)는 상기 서비스 등록 요청을 토대로 상기 로봇사용사 및 로봇제조사를 실시간 로봇 모니터링 서비스 제공 대상으로서 데이터베이스(310)에 등록할 수 있다.
또한, 추후 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)로부터 로봇사용사 및 로봇제조사 각각에 대한 정보 갱신 요청이 수신될 시, 해당 정보들을 수정할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 서비스 정보 설정부(320)는 로봇 제어기(200)로부터 로봇(100)의 고유 정보를 수신할 수 있다.
이에 따라, 서비스 정보 설정부(320)는 로봇(100)을 로봇(100)이 설치된 서브라인과 매칭하고, 로봇(100)의 모델에 대응되는 사양 항목을 생성하는 등 상기 고유 정보에 따른 로봇(100)을 데이터베이스(310)에 등록할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 정보 설정부(320)는 추후 로봇 상태 진단부(340)에서 로봇(100)의 각 축별 공정능력 등급을 산정하거나, 관리상태를 판정할 수 있는 기준을 설정할 수 있다. 예를 들면, 각 축의 모터 부하율, 엔코더 온도, 연속 부하율, 감속기 토크, 진동·소음·감속기 수명의 상한값과 하한값 등에 대한 기준을 설정할 수 있으며, 로봇(100) 상태 진단 주기, 로봇(100) 상태 정보 수집 주기 등을 설정할 수도 있다.
이때, 일 실시예에 따르면, 상기 로봇(100)의 상태를 진단하는 기준은 서비스 제공 서버(300)를 관리하는 관리자로부터 입력될 수 있으며, 로봇사용사 단말기(400) 또는 로봇제조사 단말기(500)로부터 수신되는 정보에 따라 설정될 수도 있다.
로봇 관련 정보 수집부(330)는 로봇(100)과 관련된 정보로서, 로봇(100)의 상태 정보, 로봇(100)의 정비 수행 정보, 스페어 부품의 재고 현황 정보 등을 수집할 수 있다.
구체적으로, 로봇 관련 정보 수집부(330)는 로봇 제어기(200)로부터 로봇(100)의 각 축별 상태 정보를 수신할 수 있으며, 이를 수신된 시간별로 데이터베이스(310)에 저장할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇 제어기(200)는 공장 현장의 상태 또는 로봇(100)의 상태와 관련하여 자체적으로 알람 신호를 발생시킬 수 있으며, 로봇 관련 정보 수집부(330)는 로봇 제어기(200)로부터 상기 로봇 제어기(200)의 알람 신호를 수신할 수 있다.
일 실시예에 따른 로봇 관련 정보 수집부(330)는 로봇사용사 단말기(400) 또는 로봇제조사 단말기(500)로부터 각각에 대응되는 공장이 보유한 스페어 부품의 현황 정보 및 실제 공장 현장에서 로봇(100)에 대한 정비가 수행된 정보를 수신하여 데이터베이스(310)에 저장할 수 있으며, 변동사항이 발생할 시 이를 갱신할 수도 있다.
로봇 상태 진단부(340)는 로봇 관련 정보 수집부(330)를 통해 수집된 정보들을 서비스 정보 설정부(320)를 통해 설정된 분석 기준에 따라 분석하고, 그 결과를 데이터베이스(310)에 저장할 수 있다.
구체적으로, 로봇 상태 진단부(340)는 로봇(100)의 상태 정보를 참조하여 로봇(100)의 각 축에 대하여 공정능력 등급을 산정하거나, 관리상태를 판정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 로봇 상태 진단부(340)는 로봇(100)의 각 축별 모터 동작 정보, 감속기 동작 정보, 엔코더 동작 정보, 온도 정보, 진동 정보, 소음 정보 등을 토대로 상기 각 축별로 모터 부하율, 엔코더 온도, 감속기 잔여 수명, 연속 부하율, 감속기 토크 등을 일 이상 산정할 수 있다.
또한, 로봇 상태 진단부(340)는 상기 산정된 결과에 따라 로봇(100)의 각 축별로 공정능력 등급을 책정하거나, 또는 관리상태를 양호 상태, 교체권장 상태 및 경과 상태 중 어느 하나로 판정할 수도 있다.
예를 들면, 서비스 정보 설정부(320)를 통해 설정된 감속기 수명의 상한값 및 하한값이 각각 6개월 및 3개월일 수 있다. 이때, 로봇 상태 진단부(340)가 로봇(100)의 상태 정보를 분석한 결과, 로봇(100)의 제1축의 감속기 잔여 수명은 2개월일 수 있으며, 제2축의 감속기 잔여 수명은 4개월일 수 있다. 이 경우, 로봇 상태 진단부(340)는 상기 제1축의 공정능력 등급을 5등급으로, 상기 제2축의 공정능력 등급을 제1축보다 높은 3등급으로 책정하거나, 상기 제1축의 관리상태를 부품 교체 시기가 지났음을 의미하는 경과 상태로, 상기 제2축의 관리상태를 부품 교체가 권장됨을 의미하는 교체권장 상태로 판정할 수 있다.
이때, 일 실시예에 따르면, 로봇 상태 진단부(340)는 로봇(100)의 각 축별 등급 또는 관리상태별로 필요한 조치 방법을 판단할 수도 있다.
예를 들면, 로봇(100)의 제1축의 등급이 3등급일 경우, 해당 축에 대한 부품 교체 및 정비 권장 신호가 해당 공장의 관리자 단말기로 전송되도록 할 수 있으며, 5등급일 경우, 해당 축에 대하여 고장 위험이 존재하는 것으로 판단하는 바, 즉시 부품 교체 및 정비를 수행하도록 요청하는 신호가 해당 공장의 관리자 단말기로 전송되도록 할 수도 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇 상태 진단부(340)는 상기 로봇(100) 상태 정보의 분석 결과에 따라 해당 로봇의 각 축별 부품 교체권장주기를 산정할 수 있으며, 데이터베이스(310)에 저장된 로봇(100)의 정비 수행 정보를 토대로 교체일까지 남은 잔여일수 또한 산정할 수도 있다.
일 실시예에 따른 로봇 상태 진단부(340)는 로봇(100)의 상태 정보를 분석하여 해당 로봇(100)의 각 축별 상태 변화 추이를 통계함으로써 각 축의 잔여수명을 산정할 수 있으며, 각 축의 품질인자를 추출하여 상태 변화 패턴을 도출할 수도 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도출된 상태 변화 패턴이 기존의 패턴 정보와 상이하게 나타날 경우, 로봇 상태 진단부(340)는 상기 새롭게 도출된 상태 변화 패턴을 학습할 수 있으며, 향후 로봇(100)의 상태 분석 시 상기 학습한 상태 변화 패턴 정보를 적용함으로써 실시간 로봇 모니터링 서비스의 품질 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 로봇 상태 진단부(340)는 로봇 관련 정보 수집부(330)를 통해 로봇 제어기(200)의 알람 신호를 수신할 경우, 해당 로봇 제어기(200) 알람 신호의 원인 및 이에 대한 대책을 판단할 수 있다.
예를 들면, 로봇 관련 정보 수집부(330)는 로봇 제어기(200)로부터 제1 로봇의 동작이 중단되었다는 알람 신호를 수신할 수 있으며, 이 경우 로봇 상태 진단부(340)는 상기 제1 로봇의 상태 정보를 확인하여 해당 문제의 원인을 파악하고, 이에 적합한 대책을 판단하여 해당 공장의 관리자 단말기에 안내되도록 할 수 있다.
이때, 일 실시예에 따르면, 상기 대책은 서비스 제공 서버(300)를 관리하는 관리자로부터 입력될 수 있으며, 로봇사용사 단말기(400) 또는 로봇제조사 단말기(500)로부터 수신되는 정보에 따라 설정될 수도 있다.
이후, 로봇 상태 진단부(340)는 상기 발생한 로봇 제어기(200) 알람 신호의 이력을 데이터베이스(310)에 저장할 수 있다.
모니터링 정보 제공부(350)는 서비스 제공 서버(300)가 공장 관련 정보를 모니터링한 결과 정보 및 로봇 상태 진단부(340)를 통해 로봇(100) 상태 정보를 분석한 결과 정보 등을 실시간 로봇 모니터링 프로그램을 통해 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)에 제공할 수 있다.
즉, 서비스 제공 서버(300)가 공장들이 보유한 다수의 로봇들을 일괄적으로 모니터링하고, 그 현황을 실시간 로봇 모니터링 프로그램을 통해 각 공장들에게 제공함으로써, 공장들이 로봇을 관리하기 위해 소모하는 비용을 절감시키고, 그 편의성 또한 증진시킬 수 있다.
구체적으로, 모니터링 정보 제공부(350)는 공장 내 전체라인 및 서브라인별로 로봇(100)이 배치된 정보 및 로봇(100)의 상태 정보를 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)로 전송함으로써, 각각의 단말기에 디스플레이되도록 할 수 있다.
또한, 모니터링 정보 제공부(350)는 로봇 관련 정보 수집부(330)를 통해 수집된 로봇(100)의 상태 정보 및 로봇 상태 진단부(340)를 통해 산정된 로봇(100)의 각 축별 모터 부하율, 엔코더 온도, 감속기 잔여 수명, 연속 부하율, 감속기 토크 등을 통계하여 그래프, 엑셀 데이터 등으로 가공할 수 있다.
이에 따라, 모니터링 정보 제공부(350)는 상기 그래프 및 엑셀 데이터를 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)로 전송함으로써, 각각의 단말기 화면에 디스플레이되도록 할 수도 있다.
뿐만 아니라, 모니터링 정보 제공부(350)는 로봇 상태 진단부(340)를 통해 진단된 로봇(100)의 현재 상태에 대응되는 알람 신호를 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)로 전송할 수도 있다. 예를 들면, 로봇(100)의 제1축의 현재 등급이 3등급일 경우, 해당 축에 대한 부품 교체 및 정비 권장 신호를 해당 공장의 관리자 단말기로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 모니터링 정보 제공부(350)는 데이터베이스(310)에 저장된 로봇(100)의 수행작업 정보를 참조하여 로봇(100)의 스케줄 정보 및 스케줄 에러 이력을 생성할 수 있으며, 이를 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)로 전송함으로써, 각각의 단말기에 디스플레이되거나, 메모장 등의 워드 프로그램을 통해 표시되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모니터링 정보 제공부(350)는 데이터베이스(310)에 저장된 공장이 보유한 스페어 부품의 현황 정보 및 실제 공장 현장에서 로봇(100)에 대한 정비가 수행된 정보를 참조하여, 해당 공장의 스페어 부품 보유 현황을 주기적으로 모니터링할 수 있으며, 각 스페어 부품들의 최종 입고일 정보, 잔여 수량 정보 등을 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)로 제공할 수도 있다.
즉, 서비스 제공 서버(300)는 상술한 로봇 상태 진단부(340) 및 모니터링 정보 제공부(350)가 수행하는 프로세스를 통하여, 로봇들의 개별 상태 정보를 실시간으로 분석함으로써, 각 로봇들에 대한 결함 및 시스템 이상을 조기에 감지하고 미래에 발생할 고장을 미리 예측하여, 각 공장 현장에서 정비가 이루어지도록 함에 따라 공장의 손실비용을 절감시킬 수 있다.
시스템 감시부(360)는 서비스 제공 서버(300)의 동작과 실시간 로봇 모니터링 프로그램의 디스플레이 현황, 오류 발생 여부 등을 실시간으로 감시할 수 있다.
이에 따라, 서비스 제공 서버(300)의 동작 중 이상이 발생하는 경우, 또는 실시간 로봇 모니터링 프로그램에 오류가 발생하는 경우, 해당 원인을 분석하여 서버 업데이트 또는 프로그램 업데이트 등을 통해 해당 문제를 해결함으로써 시스템의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 제어부(370)는 데이터베이스(310), 서비스 정보 설정부(320), 로봇 관련 정보 수집부(330), 로봇 상태 진단부(340), 모니터링 정보 제공부(350), 시스템 감시부(360) 및 통신부(380) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(370)는 데이터베이스(310), 서비스 정보 설정부(320), 로봇 관련 정보 수집부(330), 로봇 상태 진단부(340), 모니터링 정보 제공부(350), 시스템 감시부(360) 및 통신부(380)에서 각각 고유한 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 통신부(380)는 서비스 제공 서버(300)와 외부 서버 및 외부 장치 간 통신이 가능하도록 한다. 구체적으로 서비스 제공 서버(300)가 로봇 제어기(200), 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)와의 통신을 가능하게 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 실시간 로봇 모니터링 서비스가 제공되는 과정을 도시한 흐름도이다.
먼저, 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)에는 실시간 로봇 모니터링 프로그램이 설치되어있을 수 있으며, 서비스 제공 서버(300)는 로봇 제어기(200), 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)로부터 수신한 정보를 토대로 실시간 로봇 모니터링 서비스 제공 대상인 공장 관련 정보 및 로봇(100) 관련 정보를 내부 데이터베이스에 등록 완료하였을 수 있다.
이때, 상기 공장 관련 정보는 로봇사용사 및 로봇제조사의 공장 정보(공장의 이름, 식별코드, 스페어 부품 보유 현황 등), 해당 공장의 생산라인 정보(생산라인의 이름, 식별코드 등), 각 서브라인별 정보(서브라인의 이름, 식별코드, 순번 등), 관리자 정보(관리자의 ID 정보, 패스워드 정보, 이름 정보, 부서 정보, 직위 정보 등) 중 일 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 로봇(100) 관련 정보는 로봇(100)의 고유 정보(로봇(100)의 모델 정보, 시리얼넘버 정보, 제조일 정보, 설치일 정보, 설치된 서브라인 정보, IP 주소 정보, 수행작업 정보 등) 및 상태 정보(로봇(100)의 각 축별 모터 동작 정보, 감속기 동작 정보, 엔코더 동작 정보, 온도 정보, 진동 정보, 소음 정보 등) 중 일 이상을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 서비스 제공 서버(300)는 추후 로봇(100)의 상태를 분석할 시 적용하게 될 기준을 설정할 수 있다(S301).
상기 기준은 로봇(100)의 각 축별 공정능력 등급을 산정하거나, 관리상태를 판정할 수 있는 기준일 수 있으며, 예를 들어, 각 축의 모터 부하율, 엔코더 온도, 연속 부하율, 감속기 토크, 진동·소음·감속기 수명의 상한값과 하한값 중 일 이상에 대한 기준일 수 있다.
이때, 일 실시예에 따르면, 상기 로봇(100)의 상태를 분석하는 기준은 서비스 제공 서버(300)를 관리하는 관리자로부터 입력될 수 있으며, 로봇사용사 단말기(400) 또는 로봇제조사 단말기(500)로부터 수신되는 정보에 따라 설정될 수도 있다.
이후, 로봇 제어기(200)는 자신과 연결된 로봇(100)의 각 축별로 상태 정보(모터 동작 정보, 감속기 동작 정보, 엔코더 동작 정보, 온도 정보, 진동 정보, 소음 정보 등)를 수집할 수 있으며(S302), 이를 서비스 제공 서버(300)로 전송할 수 있다(S303).
서비스 제공 서버(300)는 상기 S303 단계를 통해 수신한 로봇(100)의 각 축별 상태 정보를 내부 데이터베이스에 저장할 수 있으며, 이를 토대로 상기 각 축별 모터 부하율, 엔코더 온도, 감속기 잔여 수명, 연속 부하율, 감속기 토크 등을 일 이상 분석할 수 있다(S304).
또한, 서비스 제공 서버(300)는 상기 S304 단계를 통해 분석된 결과를 참조하여 상기 각 축별로 공정능력 등급을 책정하거나, 또는 관리상태를 양호 상태, 교체권장 상태 및 경과 상태 중 일 이상으로 판정할 수도 있으며(S305), 부품 교체권장주기, 잔여수명을 산정하거나 각 축의 품질인자를 추출하여 상태 변화 패턴을 도출할 수도 있다(S306).
이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도출된 상태 변화 패턴이 기존의 패턴 정보와 상이하게 나타날 경우, 서비스 제공 서버(300)는 상기 새롭게 도출된 상태 변화 패턴을 학습할 수 있으며, 향후 로봇(100)의 상태 분석 시 상기 학습한 상태 변화 패턴 정보를 적용함으로써 실시간 로봇 모니터링 서비스의 품질 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 일 실시예에 따른 서비스 제공 서버(300)는 내부 데이터베이스에 기 저장된 공장이 보유한 스페어 부품의 현황 정보 및 실제 공장 현장에서 로봇(100)에 대한 정비가 수행된 정보를 참조하여, 해당 공장의 각 스페어 부품들의 최종 입고일 정보, 잔여 수량 정보 등을 주기적으로 모니터링할 수도 있다(S307).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 로봇 제어기(200)는 공장 현장의 상태 또는 로봇(100)의 상태와 관련하여 자체적으로 알람 신호를 발생시킬 수 있으며, 상기 알람 신호를 서비스 제공 서버(300)로 전송할 수 있다(S308).
서비스 제공 서버(300)는 상기 S304 내지 S306 단계를 통해 분석된 로봇(100)의 각 축별 현재 상태, S307 단계를 통해 모니터링한 공장의 스페어 부품 현황 및 상기 S308 단계를 통해 수신된 로봇 제어기(200) 알람 신호에 따라 현재 로봇(100)에 대하여 필요한 조치 방안을 판단할 수 있다(S309).
구체적으로, 서비스 제공 서버(300)는 로봇(100)의 각 축별 등급 또는 관리상태별로 필요한 조치 방법을 판단할 수 있으며, 상기 스페어 부품 현황에 따라 재고 보충이 필요한지 여부 등을 판단할 수도 있고, 상기 로봇 제어기(200) 알람 신호의 원인 및 이에 대응되는 대책을 판단할 수도 있다.
일 실시예에 따른 서비스 제공 서버(300)는 상기 S304 내지 S307 단계를 통해 이루어진 실시간 로봇 모니터링 수행 결과들을 그래프, 엑셀 데이터 등과 같이 각 결과들에 적합한 그래픽 데이터로 가공할 수 있다(S310).
이후, 서비스 제공 서버(300)는 상기 S310 단계를 통해 가공된 데이터와 상기 S309 단계를 통해 판단된 필요 조치를 안내하는 알람 신호를 실시간 로봇 모니터링 결과로서 로봇사용사 단말기(400) 및 로봇제조사 단말기(500)로 제공할 수 있다(S311).
이에 따라, 서비스 제공 서버(300)는 로봇(100)들의 개별 상태 정보를 실시간으로 분석함으로써, 각 로봇(100)들에 대한 결함 및 시스템 이상을 조기에 감지하고 미래에 발생할 고장을 미리 예측 가능하므로, 각 공장 현장에서 정비가 이루어지도록 함에 따라 공장의 손실비용을 절감시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 각 타입별 알람신호 및 개별 로봇(100)의 정보를 확인할 수 있는 실시간 로봇 모니터링 프로그램 화면의 예시를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 실시간 로봇 모니터링 프로그램은 ①과 같이 서비스 제공 서버(300)로부터 제공되는 알람 신호의 타입별 수량 집계를 확인 가능한 메뉴를 제공한다.
여기서, Robot Alarm 메뉴는 서비스 제공 서버(300)가 로봇 제어기(200) 알람 신호의 원인 및 그 대응 방안을 파악한 정보를 제공할 수 있다. 이때, 일 실시예에 따르면, 알람 신호의 종류별로 그 정보가 제공될 수 있으며, 개별 로봇(100)별로 로봇 제어기(200) 알람 신호가 발생 및 해지된 이력 데이터가 제공될 수도 있다.
Prevention Measures 메뉴는 예방조치 정보로서, 로봇(100)의 각 축별 관리상태 정보, 교체권장주기 정보, 최근 부품 교체일 정보, 수명 잔여일 정보 등을 제공할 수 있다. 이때, 일 실시예에 따르면, 관리상태 종류별로 그 정보가 제공될 수 있으며, 개별 로봇(100)별 예방조치 이력 정보가 제공될 수도 있다.
Prediction Measures 메뉴는 예측조치 정보로서, 로봇(100)의 각 축별 상태 변화 추이 정보, 공정능력 등급 정보, 잔여수명 정보, 상태 변화 패턴 정보 등을 제공할 수 있으며, 일 실시예에 따라 공정능력 등급별로 그 정보가 제공될 수도 있다.
Application Alarm 메뉴는 프로그램 업데이트 정보, 프로그램 오류 발생 정보 등과 같이 실시간 로봇 모니터링 프로그램과 관련된 알람 정보를 제공할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 실시간 로봇 모니터링 프로그램은 ②와 같이 공장의 전체 레이아웃 및 로봇(100)들의 상태 정보를 그래픽으로 확인할 수 있는 화면을 제공한다.
해당 화면에는 로봇(100)을 나타내는 그래픽 아이콘들이 실제 로봇(100)들이 공장 현장에 배치된 모양과 같은 배열로 배치될 수 있으며, 각 그래픽 아이콘별로 ③에 나타나는 각 로봇 상태별 색상이 표시됨으로써, 관리자로 하여금 로봇(100)들의 현재 상태를 직관적으로 확인할 수 있도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 해당 화면의 로봇(100) 그래픽 아이콘을 클릭할 시, 이에 대응되는 로봇(100)의 상태를 개별적으로 확인 가능한 팝업창이 ④와 같이 제공될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 로봇(100)의 예방조치 정보를 확인할 수 있는 실시간 로봇 모니터링 프로그램 화면의 예시를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, ①과 같은 Robot Explore 메뉴를 통해 공장 내에 배치된 개별 로봇(100)을 선택할 수 있으며, 선택한 로봇(100)의 예방조치 정보가 ②와 같이 표시될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 로봇(100)의 관리상태 정보는 ③과 같이 양호 상태(Nomal), 교체권장 상태(Repl Recommend) 및 경과 상태(Passed) 중 일 이상일 수 있으며, 각 상태별로 상이한 색상이 지정될 수 있다.
이에 따라, ④에 도시된 바와 같이 로봇(100)의 각 축별로 각자의 관리상태에 대응되는 색상이 표시될 수 있으며, 이를 통해 사용자는 해당 로봇(100)의 관리상태 정보를 용이하게 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 로봇(100)의 각 축별 공정능력 등급 정보를 확인할 수 있는 실시간 로봇 모니터링 프로그램 화면의 예시를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 로봇(100)의 각 축은 AXn(n>0)으로 표시될 수 있으며, ①에 도시된 바와 같이 각 축별 공정능력 등급이 막대 그래프 형태로 표시될 수 있다.
이때, 일 실시예에 따르면 상기 각 축별 공정능력 등급별로 각각 상이한 색상이 지정될 수 있으며, 각 축별로 각자의 공정능력 등급에 대응되는 색상을 띠는 그래프가 제공될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 로봇(100)의 각 축별 상태 변화 추이 정보를 확인할 수 있는 실시간 로봇 모니터링 프로그램 화면의 예시를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 서비스 제공 서버(300)를 통해 분석된 로봇(100)의 각 축별 상태 변화 추이가 ①에 도시된 바와 같이 꺾은선 그래프의 형태로 표시될 수 있으며, ②와 같이 각 축별로 상이한 색상으로 표시될 수도 있다.
또한, ③에 도시된 바와 같이 상기 각 축별 상태 변화 추이에 대한 상세 데이터가 시간별로 정렬되어 표시될 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서비스 제공 서버(300)가 로봇(100)의 각 축별 관리상태 정보, 교체권장주기 정보, 최근 부품 교체일 정보, 수명 잔여일 정보 등과 같은 예방조치 정보를 분석하고, 그 결과를 해당 공장의 관리자에게 제공함으로써, 로봇(100)의 고장을 사전에 예방하여 공장의 손실비용을 최소화하고, 로봇(100) 시스템의 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서비스 제공 서버(300)가 로봇(100)의 각 축별 상태 변화 추이 정보, 공정능력 등급 정보, 잔여수명 정보, 상태 변화 패턴 정보 등과 같은 예지조치 정보를 분석하고, 그 결과를 해당 공장의 관리자에게 제공함으로써, 공장의 로봇(100) 관리 효율성을 극대화시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 서비스 제공 서버가 각 로봇(100)의 상태 분석 시, 해당 로봇(100)의 상태 변화 패턴을 자동으로 학습하도록 함으로써, 서비스의 정확도 및 품질을 향상시킬 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 정보 기반 로봇 상태 정보 제공 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 로봇 제어기(Robot Controller)는, 로봇에 장착되는 일 이상의 모터 부하율(CP, CPK, Creator 등), 해당 모터 위치 또는 속도에 대한 정보를 임계치와 비교하여, 해당 로봇 또는 모터에 대한 합격/불합격 판단을 한다.
로봇 제어기에는 각 로봇 제어기의 식별을 위한 식별자, 예를 들면, QR 코드가 부착되어 있다.
해당 식별자의 인식을 통해서는 각 로봇 제어기의 분석 정보, 즉, 모터 상태를 기반으로 한 합격/불합격 판단 정보, 판단 근거 정보, 조치 정보 등을 확인할 수 있다.
도 9는 전체 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
“Q-MR”로 표시된 것은 혼합 현실 기술에 기반하여, 로봇 제어기의 식별자를 인식함으로써, 연관된 로봇의 상태, 고장 원인 및/또는 조치 정보를 확인할 수 있도록 하는 것을 의미한다.
도 10은 전체 시스템의 작업 흐름도를 나타내는 도면이다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (1)

  1. 로봇의 상태를 분석하고, 예측 정보를 출력하는 로봇 제어기로서,
    로봇에 장착되는 일 이상의 모터에 대한 모터부하율, 현재 위치, 현재 속도 중 적어도 하나의 정보를 임계값과 비교하여 합불 판단을 하는 로봇 제어기를 포함하는, 모터 정보 기반 로봇 상태 정보 제공 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102624240B1 (ko) 2023-07-27 2024-01-16 주식회사 아임토리 로봇 축 움직임 예측 모델을 통한 로봇 상태 진단 장치및 방법

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