KR20210004314A

KR20210004314A - A system for detecting the abnormality of robot and control method of the same

Info

Publication number: KR20210004314A
Application number: KR1020190080560A
Authority: KR
Inventors: 송준걸
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2021-01-13
Also published as: KR102596214B1

Abstract

According to an embodiment of the present invention, a system for detecting abnormality of a robot comprises: a motor control unit controlling a motor to enable the motor to be rotated at a set rotational angle; a current sensor measuring a current signal of the motor; a current computation unit computing a necessary current signal required by the motor for rotation of the motor at the set rotational angle; and a similarity determination unit digitizing similarity between a wave form of the actual current signal measured by the current sensor and the wave form of the necessary current signal computed by the current computation unit to determine whether or not there is an abnormal state.

Description

Robot abnormality detection system and its control method {A SYSTEM FOR DETECTING THE ABNORMALITY OF ROBOT AND CONTROL METHOD OF THE SAME}

로봇의 이상감지 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.It relates to a robot abnormality detection system and a control method thereof.

일반적으로 로봇은 산업용으로 개발되어 공장 자동화의 일 부분을 담당하여 왔다. 최근에는 로봇을 응용한 분야가 더욱 확대되어, 의료용 로봇, 우주 항공 로봇 등이 개발되고, 일반 가정에서 사용할 수 있는 가정용 로봇도 만들어지고 있다.In general, robots have been developed for industrial use and have been responsible for a part of factory automation. In recent years, the field of application of robots has been further expanded, medical robots, aerospace robots, etc. are being developed, and home robots that can be used in general homes are also being made.

하지만 이러한 로봇들은 사용자가 이상 유무를 수시로 체크하고 관리를 해줘야 하는 문제점을 안고 있으며, 상기 문제점을 해결하기 위해 다양한 기술들이 제안되었다.However, these robots have a problem in that the user must check and manage the abnormality from time to time, and various technologies have been proposed to solve the problem.

일례로, 선행 특허 1(KR10-2005-0106289A)에는 로봇 구동시에 사용된 전류량을 기반으로 하여 서보 모터의 성능 및 노후 정도를 판단하는 시스템 및 방법이 개시된다. 그러나, 상기 선행 특허 1에 개시된 시스템 및 방법은 모터 이외의 고장을 감지하기가 어려우며, 항상 일정한 환경에서 정해진 업무만을 수행하는 산업용 로봇에만 적용이 가능한 한계가 있다.For example, prior patent 1 (KR10-2005-0106289A) discloses a system and method for determining the performance and aging degree of a servo motor based on the amount of current used when driving a robot. However, the system and method disclosed in Prior Patent 1 is difficult to detect failures other than the motor, and there is a limit that can be applied only to an industrial robot that always performs only a specified task in a certain environment.

다른 예로, 선행 특허 2(KR10-2012-0116313A)에는 진동 및 소음 데이터를 분석하여 산업용 로봇의 고장 여부를 감지하는 장치 및 방법이 개시된다. 그러나, 상기 선행 특허 2에 개시된 장치 및 시스템은 고가의 진동/소음 센서를 필요로 하므로 가격 경쟁력이 떨어지는 한계가 있다.As another example, prior patent 2 (KR10-2012-0116313A) discloses an apparatus and method for detecting whether or not an industrial robot is broken by analyzing vibration and noise data. However, since the apparatus and system disclosed in the prior patent 2 requires an expensive vibration/noise sensor, there is a limitation in that price competitiveness is lowered.

KR10-2005-0106289A (2005.11.09. 공개)KR10-2005-0106289A (released on November 9, 2005) KR10-2012-0116313A (2012.10.22. 공개)KR10-2012-0116313A (released on October 22, 2012)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비교적 저가인 전류 센서를 사용하여 고장 여부를 정밀하게 판단 가능한 로봇의 이상감지 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a robot abnormality detection system and a control method thereof capable of accurately determining whether a failure has occurred using a relatively inexpensive current sensor.

본 발명의 실시예에 따른 로봇의 이상감지 시스템은, 모터의 실제 전류 신호와 모터에 요구되는 필요 전류신호 사이의 유사성을 수치화하는 유사성 판단유닛을 포함함으로써, 상기 유사성에 따른 로봇의 이상을 판단할 수 있다.The abnormality detection system of a robot according to an embodiment of the present invention includes a similarity determination unit that quantifies the similarity between the actual current signal of the motor and the required current signal required by the motor, thereby determining the abnormality of the robot according to the similarity. I can.

좀 더 상세히, 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 이상감지 시스템은, 모터가 설정 회전각으로 회전하도록 상기 모터를 제어하는 모터 제어유닛; 상기 모터의 전류 신호를 측정하는 전류 센서; 상기 모터가 상기 설정 회전각으로 회전하기 위해 상기 모터에 요구되는 필요 전류신호를 산출하는 전류 산출유닛; 및 상기 전류 센서에서 측정된 실제 전류신호의 파형과 상기 전류 산출유닛에서 산출된 필요 전류신호의 파형 간의 유사성(similarity)을 수치화하여 이상 상태 여부를 판단하는 유사성 판단유닛을 포함할 수 있다.In more detail, an abnormality detection system for a robot according to an embodiment of the present invention includes: a motor control unit for controlling the motor so that the motor rotates at a set rotation angle; A current sensor measuring a current signal of the motor; A current calculating unit for calculating a necessary current signal required by the motor so that the motor rotates at the set rotation angle; And a similarity determination unit that quantifies a similarity between the waveform of the actual current signal measured by the current sensor and the waveform of the required current signal calculated by the current calculating unit to determine whether there is an abnormal state.

상기 유사성 판단유닛은, 상기 유사성이 기설정된 범위를 벗어난 상태로 기설정된 시간이 경과하면 이상 상태로 판단하고, 상기 모터 제어유닛에 모터 정지명령을 전달할 수 있다.The similarity determination unit may determine that the similarity is out of a preset range and when a preset time elapses, determine the abnormal state and transmit a motor stop command to the motor control unit.

상기 유사성 판단유닛은, 상기 유사성이 기설정된 범위를 벗어난 상태로 기설정된 시간이 경과하면 이상 상태로 판단하고, 출력 유닛에 이상 알림표시 명령을 전달할 수 있다.The similarity determination unit may determine that the similarity is out of a preset range and when a preset time elapses, determine the abnormal state, and transmit an abnormality notification display command to the output unit.

상기 모터의 회전각을 측정하는 엔코더; 및 상기 엔코더에서 측정된 실제 회전각을 상기 설정 회전각과 비교하여 이상 상태를 판단하는 회전각 비교유닛을 더 포함할 수 있다.An encoder measuring the rotation angle of the motor; And a rotation angle comparison unit that compares the actual rotation angle measured by the encoder with the set rotation angle to determine an abnormal state.

상기 회전각 비교유닛은, 상기 실제 회전각과 상기 설정 회전각의 차이가 기설정된 범위를 벗어난 상태로 기설정된 시간이 경과하면 이상 상태로 판단하고, 상기 모터 제어유닛에 모터 정지명령을 전달할 수 있다.The rotation angle comparison unit may determine an abnormal state when a predetermined time elapses while the difference between the actual rotation angle and the set rotation angle is out of a preset range, and may transmit a motor stop command to the motor control unit.

상기 유사성 판단유닛은, 상기 실제 회전각과 상기 설정 회전각의 차이가 기설정된 범위를 벗어난 상태로 기설정된 시간이 경과하면 이상 상태로 판단하고, 출력 유닛에 이상 알림표시 명령을 전달할 수 있다.The similarity determination unit may determine an abnormal state when a predetermined time elapses while the difference between the actual rotation angle and the set rotation angle exceeds a preset range, and may transmit an abnormality notification display command to the output unit.

상기 회전각 비교유닛은, 상기 실제 회전각과 상기 설정 회전각의 차이가 기설정된 범위 이내이면 상기 유사성 판단유닛으로 유사성 판단 명령을 전달할 수 있다.The rotation angle comparison unit may transmit a similarity determination command to the similarity determination unit when a difference between the actual rotation angle and the set rotation angle is within a preset range.

본 발명의 실시예에 따른 로봇의 이상감지 시스템은, 모터가 회전하도록 설정된 설정 회전각과 모터의 실제 회전각을 비교하는 회전각 비교유닛을 포함함으로써, 상기 설정 회전각과 상기 실제 회전각의 차이에 따른 로봇의 이상을 우선적으로 판단할 수 있다. The abnormality detection system of a robot according to an embodiment of the present invention includes a rotation angle comparison unit that compares a set rotation angle set to rotate the motor and an actual rotation angle of the motor, and according to the difference between the set rotation angle and the actual rotation angle. Robot abnormalities can be judged with priority.

회전각 비교유닛이 로봇을 정상 상태라 판단하면, 유사성 판단 유닛은 모터의 실제 전류 신호와 모터에 요구되는 필요 전류신호 사이의 유사성에 따른 로봇의 이상을 판단할 수 있다.When the rotation angle comparison unit determines that the robot is in a normal state, the similarity determination unit may determine an abnormality of the robot according to the similarity between the actual current signal of the motor and the required current signal required by the motor.

좀 더 상세히, 본 발명의 실시예에 따른 이상감지 시스템은, 모터의 회전각을 측정하는 엔코더; 상기 모터가 설정 회전각으로 회전하도록 상기 모터를 제어하는 모터 제어유닛; 상기 엔코더에서 측정된 실제 회전각을 상기 설정 회전각과 비교하여 이상 상태 여부를 판단하는 회전각 비교유닛; 상기 모터의 전류신호를 측정하는 전류 센서; 상기 모터가 상기 설정 회전각으로 가동되기 위해 상기 모터에 요구되는 필요 전류신호를 산출하는 전류 산출유닛; 및 상기 실제 회전각과 상기 설정 회전각의 차이가 기설정된 범위 이내이면, 상기 전류 센서에서 측정된 실제 전류신호의 파형과 상기 전류 산출유닛에서 산출된 필요 전류신호의 파형의 유사성(similarity)을 비교하여 이상 상태 여부를 판단하는 유사성 판단유닛을 포함할 수 있다.In more detail, an abnormality detection system according to an embodiment of the present invention includes an encoder for measuring a rotation angle of a motor; A motor control unit that controls the motor so that the motor rotates at a set rotation angle; A rotation angle comparison unit that compares the actual rotation angle measured by the encoder with the set rotation angle to determine whether there is an abnormal state; A current sensor measuring a current signal of the motor; A current calculating unit for calculating a necessary current signal required for the motor to operate the motor at the set rotation angle; And when the difference between the actual rotation angle and the set rotation angle is within a preset range, a similarity between the waveform of the actual current signal measured by the current sensor and the waveform of the required current signal calculated by the current calculating unit is compared. It may include a similarity determination unit that determines whether or not the abnormal state.

상기 유사성 판단유닛은, 상기 필요 전류신호의 파형에 대응되는 제1함수와 상기 실제 전류신호의 파형에 대응되는 제2함수를 교차상관(Cross-correlation) 또는 합성곱(Convolution)하여 상기 유사성을 수치화할 수 있다.The similarity determination unit quantifies the similarity by cross-correlation or convolution of a first function corresponding to the waveform of the required current signal and a second function corresponding to the waveform of the actual current signal. can do.

본 발명의 실시예에 따른 로봇의 이상감지 시스템의 제어 방법은, 모터의 실제 전류 신호와 모터에 요구되는 필요 전류신호 사이의 유사성이 기설정된 범위 이내인지를 판단함으로써 로봇의 이상을 감지할 수 있다.The control method of the abnormality detection system of the robot according to the embodiment of the present invention can detect the abnormality of the robot by determining whether the similarity between the actual current signal of the motor and the required current signal required for the motor is within a preset range. .

좀 더 상세히, 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 이상감지 시스템의 제어 방법은, 모터가 설정 회전각으로 회전하기 위해 상기 모터에 요구되는 필요 전류신호의 파형을 산출하는 단계; 상기 모터의 실제 전류신호의 파형을 측정하는 단계; 상기 필요 전류신호의 파형과 상기 실제 전류신호의 파형의 유사성(similarity)을 수치화하는 단계; 및 상기 유사성이 기설정된 범위 이내인지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In more detail, a method for controlling an abnormality detection system for a robot according to an embodiment of the present invention includes: calculating a waveform of a required current signal required by the motor to rotate the motor at a set rotation angle; Measuring a waveform of an actual current signal of the motor; Digitizing a similarity between a waveform of the required current signal and a waveform of the actual current signal; And determining whether the similarity is within a preset range.

상기 유사성이 기설정된 범위를 벗어난 상태로 기설정된 시간이 경과하면, 상기 모터를 정지시키는 단계; 및/또는 출력 유닛에 이상 알림을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.Stopping the motor when a preset time elapses while the similarity is out of a preset range; And/or displaying an abnormality notification on the output unit.

본 발명의 실시예에 따른 로봇의 이상감지 시스템의 제어 방법은, 모터의 설정 회전각과 실제 회전각의 차이가 기설정된 범위 이내인지 우선적으로 판단하고, 설정 회전각과 실제 회전각의 차이가 기설정된 범위 이내이면 모터의 실제 전류 신호와 모터에 요구되는 필요 전류신호 사이의 유사성에 따른 로봇의 이상을 판단할 수 있다.In the method of controlling an abnormality detection system of a robot according to an embodiment of the present invention, it is first determined whether the difference between the set rotation angle of the motor and the actual rotation angle is within a preset range, and the difference between the set rotation angle and the actual rotation angle is a preset range. If it is within, it is possible to determine the abnormality of the robot according to the similarity between the actual current signal of the motor and the required current signal required by the motor.

좀 더 상세히, 본 발명의 실시예에 따른 로봇의 이상감지 시스템의 제어 방법은, 모터가 설정 회전각으로 회전하도록 상기 모터에 회전 명령을 전달하는 단계; 상기 모터의 실제 회전각을 측정하는 단계; 상기 설정 회전각과 상기 실제 회전각의 차이가 기설정된 범위 이내인지 판단하는 단계; 상기 설정 회전각과 상기 실제 회전각의 차이가 기설정된 범위 이내이면, 상기 모터가 상기 설정 회전각으로 회전하기 위해 상기 모터에 요구되는 필요 전류신호의 파형을 계산하는 단계; 상기 모터의 실제 전류신호의 파형을 측정하는 단계; 상기 필요 전류신호의 파형과 상기 실제 전류신호의 파형의 유사성(similarity)을 수치화하는 단계; 상기 유사성이 기설정된 범위 이내인지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In more detail, a method of controlling an abnormality detection system of a robot according to an embodiment of the present invention includes: transmitting a rotation command to the motor so that the motor rotates at a set rotation angle; Measuring an actual rotation angle of the motor; Determining whether a difference between the set rotation angle and the actual rotation angle is within a preset range; If the difference between the set rotation angle and the actual rotation angle is within a preset range, calculating a waveform of a required current signal required for the motor to rotate at the set rotation angle; Measuring a waveform of an actual current signal of the motor; Digitizing a similarity between a waveform of the required current signal and a waveform of the actual current signal; It may include the step of determining whether the similarity is within a preset range.

상기 실제 회전각과 상기 설정 회전각의 차이가 기설정된 범위를 벗어난 상태로 기설정된 시간이 경과하거나, 상기 유사성이 기설정된 범위를 벗어난 상태로 기설정된 시간이 경과하면, 상기 모터를 정지시키는 단계; 및/또는 출력 유닛에 이상 알림을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.Stopping the motor when a predetermined time elapses while the difference between the actual rotation angle and the set rotation angle is out of a predetermined range, or when a predetermined time elapses while the similarity is out of a predetermined range; And/or displaying an abnormality notification on the output unit.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 모터의 실제 전류신호의 파형과 실제 전류 신호의 파형 사이의 유사성에 따라 로봇의 이상을 판단할 수 있다. 이로써, 고가이거나 높은 정밀도를 갖는 별도의 센서가 없이도 로봇의 이상을 용이하게 감지할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the abnormality of the robot can be determined according to the similarity between the waveform of the actual current signal of the motor and the waveform of the actual current signal. Thus, it is possible to easily detect an abnormality in the robot without a separate sensor having an expensive or high precision.

또한, 모터의 실제 전류신호와 설정 전류신호 각각의 파형간의 유사성을 판단하므로, 전류 신호를 단순 비교하는 경우와 비교하여 감지의 정밀도가 향상될 뿐만 아니라, 기계적인 부품의 파라미터(마찰 계수 등)가 일정하게 유지되지 않는 경우에도 감지의 신뢰성이 유지될 수 있다.In addition, since the similarity between the waveforms of the actual current signal of the motor and the set current signal is judged, not only the accuracy of detection is improved compared to the case of simple comparison of the current signal, but also the parameters of the mechanical parts (friction coefficient, etc.) Even if it is not kept constant, the reliability of detection can be maintained.

또한, 모터의 실제 회전각과 설정 회전각의 차이에 따라 로봇의 이상을 감지하는 제1이상감지 알고리즘은, 모터의 실제 전류신호 파형과 설정 전류신호 파형의 유사성을 판단하여 로봇의 이상을 감지하는 제2이상감지 알고리즘보다 우선적으로 수행될 수 있다. 이로써, 서로 다른 알고리즘으로 로봇의 이상을 판단하므로 이상감지 시스템의 신뢰성이 향상될 수 있다.In addition, the first abnormality detection algorithm that detects the abnormality of the robot according to the difference between the actual rotation angle of the motor and the set rotation angle is a system that detects the abnormality of the robot by determining the similarity between the actual current signal waveform of the motor and the set current signal waveform. It can be performed in priority over two or more detection algorithms. Accordingly, since the abnormality of the robot is determined by different algorithms, the reliability of the abnormality detection system can be improved.

또한, 상기 제1이상감지 알고리즘에 의해 로봇의 이상이 감지되면 상기 제2이상감지 알고리즘을 수행할 필요가 없으므로 불필요한 연산을 방지하는 이점이 있다.In addition, when an abnormality of the robot is detected by the first abnormality detection algorithm, since there is no need to perform the second abnormality detection algorithm, there is an advantage of preventing unnecessary operations.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이상감지 시스템이 적용되는 로봇의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이상감지 시스템의 제어 블록도이다.
도 3a 내지 도 3c는 실제 전류신호의 파형과 필요 전류신호의 파형의 유사성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이상감지 시스템의 제1이상감지 알고리즘의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이상감지 시스템의 제2이상감지 알고리즘의 순서도이다.
도 6은 다른 방법으로 실제 전류신호의 파형과 필요 전류신호의 파형의 유사성을 판단하기 위한 그래프이다.1 is an exemplary diagram of a robot to which an abnormality detection system according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a control block diagram of an abnormality detection system according to an embodiment of the present invention.
3A to 3C are graphs for explaining the similarity between the waveform of the actual current signal and the waveform of the required current signal.
4 is a flowchart of a first anomaly detection algorithm of an anomaly detection system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a second anomaly detection algorithm of an anomaly detection system according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph for determining similarity between a waveform of an actual current signal and a waveform of a required current signal in another way.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail together with the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이상감지 시스템이 적용되는 로봇의 예시도이다.1 is an exemplary diagram of a robot to which an abnormality detection system according to an embodiment of the present invention is applied.

본 발명의 실시예에 따른 로봇의 이상감지 시스템(10)(이하, 이상감지 시스템)을 포함하는 로봇(1)은 산업용 로봇에 한정되지 않으며 가정용 로봇으로 활용될 수 있다. 또한, 도 1에는 로봇팔만이 개략적으로 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 모터(4)를 포함하는 모든 로봇에 적용 가능함을 밝힌다.The robot 1 including the abnormality detection system 10 (hereinafter, the abnormality detection system) of the robot according to the embodiment of the present invention is not limited to an industrial robot and can be used as a home robot. In addition, only the robot arm is schematically illustrated in FIG. 1, but the present invention is not limited thereto, and the present invention is applicable to all robots including the motor 4.

로봇(1)은 링크(2)와, 링크(2)를 관절(3)에 대해 가동시키는 모터(4)를 포함할 수 있다. 링크(2)는 복수개일 수 있으며, 복수개의 링크(2)은 관절(3)에 의해 서로 연결될 수 있다.The robot 1 may include a link 2 and a motor 4 for moving the link 2 relative to the joint 3. The link 2 may be plural, and the plurality of links 2 may be connected to each other by a joint 3.

최종 조작부(G)에 가까운 링크(2)를 가동시키는 모터(4)에는 상대적으로 작은 부하가 걸릴 수 있고, 최종 조작부(G)로부터 먼 링크(2)를 가동시키는 모터(4)에는 상대적으로 큰 부하가 걸릴 수 있다. A relatively small load may be applied to the motor 4 operating the link 2 close to the final operation unit G, and a relatively large load may be applied to the motor 4 operating the link 2 far from the final operation unit G. It can take a load.

즉, 각 모터(4)의 스펙 및 필요 전류는 서로 상이할 수 있다. 후술할 이상 감지 시스템(10)는 각 모터(4)의 이상을 개별적으로 진단할 수 있다.That is, the specifications and required currents of each motor 4 may be different from each other. The abnormality detection system 10, which will be described later, may individually diagnose the abnormality of each motor 4.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이상감지 시스템의 제어 블록도이고, 도 3a 내지 도 3c는 실제 전류신호의 파형과 필요 전류신호의 파형의 유사성을 설명하기 위한 그래프이다.2 is a control block diagram of an abnormality detection system according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3C are graphs for explaining the similarity between the waveforms of the actual current signal and the required current signal.

본 발명의 실시예에 따른 이상감지 시스템(10)은 모터 제어유닛(11)과, 토크 연산 유닛(12)과, 전류 산출유닛(13)과, 전류 센서(14)와, 유사성 판단유닛(15)을 포함할 수 있다. The abnormality detection system 10 according to the embodiment of the present invention includes a motor control unit 11, a torque calculation unit 12, a current calculation unit 13, a current sensor 14, and a similarity determination unit 15. ) Can be included.

모터 제어유닛(11)은 모터(4)와 전기적으로 연결될 수 있다. 모터 제어유닛은 모터(4)에 가동명령을 내려 모터(4)의 회전을 제어할 수 있다. 좀 더 상세히, 모터 제어유닛(11)은 모터(4)가 설정 회전각(d1)으로 회전하도록 모터(4)를 제어할 수 있다. 즉, 모터 제어유닛(11)은 모터(4)와 통신하여 모터(4)가 설정 회전각(d1)으로 회전하도록 하는 제어 명령을 모터(4)로 전달할 수 있다.The motor control unit 11 may be electrically connected to the motor 4. The motor control unit can control the rotation of the motor 4 by giving an operation command to the motor 4. In more detail, the motor control unit 11 may control the motor 4 so that the motor 4 rotates at a set rotation angle d1. That is, the motor control unit 11 may communicate with the motor 4 to transmit a control command to the motor 4 to rotate the motor 4 at a set rotation angle d1.

토크 연산유닛(12)은 모터 제어유닛(11)과 통신할 수 있고, 모터 제어유닛(11)으로부터 설정 회전각(d1)을 전달받을 수 있다. 토크 연산유닛(12)은 모터(4)가 설정 회전각(d1)만큼 회전하기 위해 모터(4)에 요구되는 토크, 즉 부하를 연산할 수 있다.The torque calculating unit 12 may communicate with the motor control unit 11 and receive a set rotation angle d1 from the motor control unit 11. The torque calculating unit 12 may calculate a torque, that is, a load, required of the motor 4 to rotate the motor 4 by a set rotation angle d1.

모터(4)에 요구되는 토크는, 관절(3)과 링크(2)의 마찰에 의한 마찰 부하와, 최종 조작부(G)를 명령대로 조작하기 위해 각 링크(4)에 요구되는 동역학 부하를 포함할 수 있다. 상기 동역학 부하는, 관성, 코리올리 효과 및 중력에 의해 발생할 수 있으며, 조종자 역학(manipulator dynamics) 적 해석에 의해 계산될 수 있다. 일례로, 상기 동역학 부하는 Recursive Newton-Euler method에 따라 계산될 수 있다. 이러한 해석 및 계산 방법은 주지의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.The torque required for the motor 4 includes a friction load due to friction between the joint 3 and the link 2, and a dynamic load required for each link 4 to operate the final operation unit G as commanded. can do. The dynamic load can be caused by inertia, Coriolis effect and gravity, and can be calculated by manipulator dynamics analysis. For example, the dynamic load can be calculated according to the Recursive Newton-Euler method. Since this interpretation and calculation method is a well-known technique, a detailed description will be omitted.

전류 산출유닛(13)은 모터(4)가 설정 회전각(d1)으로 회전하기 위해 모터(4)에 요구되는 필요 전류신호(i1)를 산출할 수 있다.The current calculation unit 13 may calculate a required current signal i1 required by the motor 4 in order for the motor 4 to rotate at a set rotation angle d1.

좀 더 상세히, 전류 산출유닛(13)은 토크 연산유닛(12)과 통신하여 토크 연산유닛(12)으로부터 필요 토크를 전달 받을 수 있다. 각 모터(4)는 발생 토크와 그에 필요한 전류신호 간의 상관관계를 가질 수 있으며, 전류 산출유닛(13)에는 상기 상관관계의 데이터가 기 저장되어 있을 수 있다. In more detail, the current calculating unit 13 may communicate with the torque calculating unit 12 to receive the required torque from the torque calculating unit 12. Each motor 4 may have a correlation between the generated torque and a current signal required therefor, and the data of the correlation may be previously stored in the current calculation unit 13.

전류 산출유닛(13)은 상기 필요 토크로부터 설정 회전각(d1)으로 회전하기 위해 모터(4)에 요구되는 필요 전류신호(i1)를 산출할 수 있다. The current calculating unit 13 may calculate a required current signal i1 required for the motor 4 to rotate at a set rotation angle d1 from the required torque.

전류센서(14)는 모터(4)에 연결되어 모터(4)의 전류 신호를 측정할 수 있다. 즉, 전류 센서(14)는 모터(4)에 인가되는 실제 전류신호(i2)을 측정할 수 있다.The current sensor 14 is connected to the motor 4 to measure the current signal of the motor 4. That is, the current sensor 14 may measure the actual current signal i2 applied to the motor 4.

유사성 판단유닛(15)은 전류 센서(14)에서 측정된 실제 전류신호(i2)의 파형와 전류 산출유닛(13)에서 산출된 필요 전류신호(i1)의 파형 간 유사성(similarity)을 수치화하여 이상 상태 여부를 판단할 수 있다.The similarity determination unit 15 quantifies the similarity between the waveform of the actual current signal i2 measured by the current sensor 14 and the waveform of the required current signal i1 calculated by the current calculating unit 13 to determine an abnormal state. You can judge whether or not.

좀 더 상세히, 유사성 판단유닛(15)은 전류 산출유닛(13)과 통신하여, 전류 산출유닛(13)으로부터 필요 전류신호(i1)를 전달받을 수 있다. 또한, 유사성 판단유닛(15)은 전류 센서(14)와 통신하여, 전류 센서(14)로부터 실제 전류신호(i2)를 전달받을 수 있다. In more detail, the similarity determination unit 15 may communicate with the current calculation unit 13 to receive a required current signal i1 from the current calculation unit 13. In addition, the similarity determination unit 15 may communicate with the current sensor 14 to receive an actual current signal i2 from the current sensor 14.

유사성 판단유닛(15)은 필요 전류신호(i1)의 파형과 실제 전류신호(i2)의 파형을 비교하여 상호간의 유사성을 수치화할 수 있다.The similarity determination unit 15 may compare the waveform of the required current signal i1 with the waveform of the actual current signal i2 to quantify mutual similarity.

유사성 판단유닛(15)은 상기 필요 전류신호(i1)의 파형에 대응되는 제1함수 f(t)와 실제 전류신호(i2)의 파형에 대응되는 제2함수 g(t)를 교차상관(Cross-correlation) 또는 합성곱(Convolution)하여 상호간 유사성을 수치화할 수 있다. 상기 제1함수 f(t) 및 제2함수 g(t)는 시간 영역의 함수일 수 있다.The similarity determination unit 15 cross-correlates the first function f(t) corresponding to the waveform of the required current signal i1 and the second function g(t) corresponding to the waveform of the actual current signal i2. -correlation) or convolution to quantify mutual similarity. The first function f(t) and the second function g(t) may be functions of a time domain.

상기 제1함수 f(t) 및 제2함수 g(t)의 합성곱(Convolution)은 다음과 같이 정의될 수 있다.

The convolution of the first function f(t) and the second function g(t) may be defined as follows.

상기 제1함수 f(t) 및 제2함수 g(t)의 교차상관(Cross-correlation)은 다음과 같이 정의될 수 있다.

Cross-correlation of the first function f(t) and the second function g(t) may be defined as follows.

이하에서는 유사성 판단유닛(15)이 교차상관(Cross-correlation)에 의해 유사성을 수치화하는 경우를 예로 들어 설명한다.Hereinafter, a case where the similarity determination unit 15 quantifies similarity by cross-correlation will be described as an example.

상기 유사성은 상관관계(correlation)으로 명명될 수 있으며, -1과 1 사이의 값을 가질 수 있다. 필요 전류신호(i1) 및 실제 전류신호(i2)가 서로 유사할수록 유사성의 수치는 1에 가까워지고, 필요 전류신호(i1) 및 실제 전류신호(i2)가 서로 상이할수록 유사성의 수치는 -1에 가까워진다. The similarity may be referred to as correlation, and may have a value between -1 and 1. As the required current signal (i1) and the actual current signal (i2) are similar, the value of similarity becomes closer to 1, and as the required current signal (i1) and the actual current signal (i2) are different from each other, the value of similarity becomes -1. It gets closer.

도 3a 내지 도 3c에는 필요 전류신호의 파형과 실제 전류신호의 파형을 비교한 그래프가 도시된다. 도 3a 내지 도 3c에 표시된"Reference"는 제1함수 f(t)를 의미하고, "Measured"는 제2함수 g(t)를 의미할 수 있다. 3A to 3C are graphs showing a comparison between a waveform of a required current signal and a waveform of an actual current signal. "Reference" shown in FIGS. 3A to 3C may mean a first function f(t), and "Measured" may mean a second function g(t).

도 3a에 도시된 제1함수 f(t) 및 제2함수 g(t)는 거의 완전히 상반되며, 둘 사이의 유사성은 -0.9999995이다.The first function f(t) and the second function g(t) shown in FIG. 3A are almost completely opposite, and the similarity between the two is -0.9999995.

도 3b에 도시된 제1함수 f(t) 및 제2함수 g(t)는 거의 일치하며 둘 사이의 유사성은 0.99995이다.The first function f(t) and the second function g(t) shown in FIG. 3B are almost identical, and the similarity between the two is 0.99995.

도 3c에 도시된 제1함수 f(t) 및 제2함수 g(t)는 어느 정도 일치하며 둘 사이의 유사성은 0.7775081이다.The first function f(t) and the second function g(t) shown in FIG. 3C agree to some extent, and the similarity between the two is 0.7775081.

유사성 판단유닛(15)은 유사성이 기설정된 설정범위 이내이면 로봇(1)을 정상 상태(normal state)로 판단할 수 있다. 반면, 유사성 판단유닛(15)은 유사성이 상기 설정범위를 벗어난 상태로 기설정된 시간이 경과하면 이상상태(abnormal state)로 판단할 수 있다. The similarity determination unit 15 may determine the robot 1 as a normal state if the similarity is within a preset range. On the other hand, the similarity determination unit 15 may determine as an abnormal state when a predetermined time elapses while the similarity is out of the setting range.

상기 설정범위는 로봇(1)의 초기 구동 시에 계산된 초기 유사성과, 로봇(1)의 생산시 설정된 초기 설정범위을 기초로 결정될 수 있다. 즉, 상기 설정범위는 로봇(1)의 초기 구동 이후에 설정될 수 있다.The setting range may be determined based on an initial similarity calculated when the robot 1 is initially driven and an initial setting range set during production of the robot 1. That is, the setting range may be set after the initial driving of the robot 1.

일례로, 상기 초기 유사성이 상기 초기 설정범위 이내이면 설정 범위는 상기 초기 설정범위와 동일하게 결정될 수 있다. 반면 상기 초기 유사성이 상기 초기 설정범위를 벗어나면 설정 범위는 상기 초기 설정범위보다 넓게 결정될 수 있다.For example, if the initial similarity is within the initial setting range, the setting range may be determined to be the same as the initial setting range. On the other hand, when the initial similarity is out of the initial setting range, the setting range may be determined to be wider than the initial setting range.

이로써, 로봇(1)의 사용 환경, 예를 들면 최종 조작부(G)(도 1 참조)에 의해 그립되는 대상물의 무게에 따라 설정범위가 보정될 수 있는 이점이 있다.Thereby, there is an advantage that the setting range can be corrected according to the use environment of the robot 1, for example, the weight of the object gripped by the final operation unit G (see FIG. 1).

유사성 판단유닛(15)에 의해 로봇(1)의 이상상태(abnormal state)가 판단되면, 출력 유닛(6)에 이상 알림이 표시될 수 있다. 즉, 유사성 판단유닛(15)은 이상상태(abnormal state)를 판단하면 출력 유닛(6)와 통신하여 출력 유닛(6)에 이상 알림표시 명령을 전달할 수 있다. 출력 유닛(6)는 스피커, 디스플레이 등과 같이 로봇의 정보를 사용자에게 출력하기 위한 구성일 수 있으며 그 종류는 한정되지 않는다.When an abnormal state of the robot 1 is determined by the similarity determination unit 15, an abnormality notification may be displayed on the output unit 6. That is, if the similarity determination unit 15 determines an abnormal state, it communicates with the output unit 6 to transmit an abnormality notification display command to the output unit 6. The output unit 6 may be a configuration for outputting robot information to a user, such as a speaker or a display, and the type is not limited.

또한, 유사성 판단유닛(15)에 의해 로봇(1)의 이상상태(abnormal state)가 판단되면, 모터(4)의 구동이 정지될 수 있다. 즉, 유사성 판단유닛(15)은 이상상태(abnormal state)를 판단하면 모터 제어유닛(11)와 통신하여 모터 제어유닛(11)에 모터 정지명령을 전달할 수 있다. 모터 정지명령을 전달받은 모터 제어유닛(11)은 모터(4)를 정지 제어할 수 있다.In addition, when an abnormal state of the robot 1 is determined by the similarity determination unit 15, the driving of the motor 4 may be stopped. That is, the similarity determination unit 15 may communicate with the motor control unit 11 and transmit a motor stop command to the motor control unit 11 when determining an abnormal state. The motor control unit 11 receiving the motor stop command may control the motor 4 to stop.

한편, 이상감지 시스템(10)은 엔코더(16) 및 회전각 비교유닛(17)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the abnormality detection system 10 may further include an encoder 16 and a rotation angle comparison unit 17.

엔코더(16)는 모터(4)에 연결되어 모터(4)의 구동과 관련된 각종 상태를 감지할 수 있다. 일례로, 엔코더(16)는 모터(4)의 실제 회전각(d2)을 측정할 수 있다.The encoder 16 is connected to the motor 4 and can detect various states related to driving of the motor 4. For example, the encoder 16 may measure the actual rotation angle d2 of the motor 4.

회전각 비교유닛(17)은 엔코더(16)에서 측정된 실제 회전각(d2)을 상기 설정 회전각(d1)과 비교하여 로봇(1)의 이상 상태를 판단할 수 있다.The rotation angle comparison unit 17 may determine an abnormal state of the robot 1 by comparing the actual rotation angle d2 measured by the encoder 16 with the set rotation angle d1.

좀 더 상세히, 회전각 비교유닛(17)은 엔코더(16)와 통신하여 엔코더(16)로부터 모터(4)의 실제 회전각(d2)을 전달받을 수 있다. 또한, 회전각 비교유닛(17)은 모터 제어유닛(11)과 통신할 수 있고, 모터 제어유닛(11)으로부터 설정 회전각(d1)을 전달받을 수 있다.In more detail, the rotation angle comparison unit 17 may communicate with the encoder 16 to receive the actual rotation angle d2 of the motor 4 from the encoder 16. Further, the rotation angle comparison unit 17 may communicate with the motor control unit 11 and may receive a set rotation angle d1 from the motor control unit 11.

회전각 비교유닛(17)은 설정 회전각(d1)과 실제 회전각(d2)의 차이가 기설정된 설정범위 이내이면 로봇(1)을 정상 상태(normal state)로 판단할 수 있다. 반면, 회전각 비교유닛(17)은 설정 회전각(d1)과 실제 회전각(d2)의 차이가 상기 설정범위를 벗어난 상태로 기설정된 시간이 경과하면 이상상태(abnormal state)로 판단할 수 있다. The rotation angle comparison unit 17 may determine the robot 1 as a normal state when the difference between the set rotation angle d1 and the actual rotation angle d2 is within a preset set range. On the other hand, the rotation angle comparison unit 17 may determine as an abnormal state when a predetermined time elapses while the difference between the set rotation angle d1 and the actual rotation angle d2 is out of the set range. .

회전각 비교유닛(17)에 의해 로봇(1)의 이상상태(abnormal state)가 판단되면, 출력 유닛(6)에 이상 알림이 표시될 수 있다. 즉, 회전각 비교유닛(17)은 이상상태(abnormal state)를 판단하면 출력 유닛(6)와 통신하여 출력 유닛(6)에 이상 알림표시 명령을 전달할 수 있다. When an abnormal state of the robot 1 is determined by the rotation angle comparison unit 17, an abnormality notification may be displayed on the output unit 6. That is, when the rotation angle comparison unit 17 determines an abnormal state, the rotation angle comparison unit 17 may communicate with the output unit 6 to transmit an abnormality notification display command to the output unit 6.

또한, 회전각 비교유닛(17)에 의해 로봇(1)의 이상상태(abnormal state)가 판단되면, 모터(4)의 구동이 정지될 수 있다. 즉, 회전각 비교유닛(17)은 이상상태(abnormal state)를 판단하면 모터 제어유닛(11)와 통신하여 모터 제어유닛(11)에 모터 정지명령을 전달할 수 있다. 모터 정지명령을 전달받은 모터 제어유닛(11)은 모터(4)를 정지 제어할 수 있다.In addition, when an abnormal state of the robot 1 is determined by the rotation angle comparison unit 17, the driving of the motor 4 may be stopped. That is, when determining an abnormal state, the rotation angle comparison unit 17 may communicate with the motor control unit 11 to transmit a motor stop command to the motor control unit 11. The motor control unit 11 receiving the motor stop command may control the motor 4 to stop.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이상감지 시스템의 제1이상감지 알고리즘의 순서도이다.4 is a flowchart of a first anomaly detection algorithm of an anomaly detection system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 이상감지 시스템의 제어 방법은, 설정 회전각(d1)과 실제 회전각(d2)의 차이에 따라 로봇(1)의 이상을 감지하는 제1이상감지 알고리즘과, 필요 전류신호(i1)의 파형과 실제 전류신호(i2)의 파형 사이의 유사성을 수치화하여 로봇(1)의 이상을 감지하는 제2이상감지 알고리즘 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The control method of the abnormality detection system according to the embodiment of the present invention includes a first abnormality detection algorithm for detecting an abnormality of the robot 1 according to a difference between a set rotation angle d1 and an actual rotation angle d2, and a required current. It may include at least one of second abnormality detection algorithms for detecting an abnormality of the robot 1 by numerically calculating the similarity between the waveform of the signal i1 and the waveform of the actual current signal i2.

이하에서는, 이상감지 시스템의 제어 방법이 상기 제1이상감지 알고리즘과 제2이상감지 알고리즘을 모두 포함하는 경우를 예로 들어 설명한다.Hereinafter, a case where the control method of the abnormality detection system includes both the first abnormality detection algorithm and the second abnormality detection algorithm will be described as an example.

상기 제1이상감지 알고리즘은 상기 제2이상감지 알고리즘보다 우선적으로 수행될 수 있다. 서로 다른 알고리즘으로 로봇(1)의 이상을 판단하므로 이상감지 시스템(10)의 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 제1이상감지 알고리즘에 의해 로봇(1)의 이상이 감지되면 제2이상감지 알고리즘을 수행할 필요가 없으므로 불필요한 연산을 방지하는 이점이 있다.The first abnormality detection algorithm may be performed prior to the second abnormality detection algorithm. Since the abnormality of the robot 1 is determined by different algorithms, the reliability of the abnormality detection system 10 may be improved. In addition, when an abnormality of the robot 1 is detected by the first abnormality detection algorithm, it is not necessary to perform the second abnormality detection algorithm, so there is an advantage of preventing unnecessary operations.

상기 제1이상감지 알고리즘은, 모터(4)가 설정 회전각(d1)으로 회전하도록 모터(4)에 회전 명령을 전달하는 단계; 모터(4)의 실제 회전각(d2)을 측정하는 단계; 설정 회전각(d1)과 실제 회전각(d2)의 차이가 기설정된 범위 이내인지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The first abnormality detection algorithm includes: transmitting a rotation command to the motor 4 so that the motor 4 rotates at a set rotation angle d1; Measuring the actual rotation angle d2 of the motor 4; It may include determining whether a difference between the set rotation angle d1 and the actual rotation angle d2 is within a preset range.

이하, 좀 더 상세히 설명한다.Hereinafter, it will be described in more detail.

모터 제어유닛(11)은 모터(4)가 설정 회전각(d1)으로 회전하도록 하는 제어 명령을 모터(4)에 전달할 수 있다(S11). 또한, 모터 제어유닛(11)이 모터(4)에 상기 제어 명령을 전달하는 동시 또는 직후에, 타이머가 개시될 수 있다(S12). 상기 타이머는 로봇(1)의 이상감지 시스템(10)에 포함된 구성일 수 있다.The motor control unit 11 may transmit a control command to the motor 4 to rotate the motor 4 at a set rotation angle d1 (S11). Also, at the same time or immediately after the motor control unit 11 transmits the control command to the motor 4, the timer may be started (S12). The timer may be a component included in the abnormality detection system 10 of the robot 1.

이후, 모터 제어유닛(11)은 설정 회전각(d1)을 회전각 비교 유닛(17)으로 전달할 수 있다. 또한, 엔코더(16)는 모터(4)의 실제 회전각(d2)을 감지하여 회전각 비교 유닛(17)으로 전달할 수 있다.Thereafter, the motor control unit 11 may transmit the set rotation angle d1 to the rotation angle comparison unit 17. In addition, the encoder 16 may sense the actual rotation angle d2 of the motor 4 and transmit it to the rotation angle comparison unit 17.

회전각 비교 유닛(17)은 전달받은 설정 회전각(d1)과 실제 회전각(d2)의 차이가 기설정된 범위 이내인지 판단할 수 있다(S13). The rotation angle comparison unit 17 may determine whether a difference between the received set rotation angle d1 and the actual rotation angle d2 is within a preset range (S13).

설정 회전각(d1)과 실제 회전각(d2)의 차이가 기설정된 범위 이내이면, 모터(4)의 구동이 모터 제어 유닛(11)의 명령대로 이뤄지고 있음을 의미한다. 따라서, 회전각 비교 유닛(17)은 로봇(1)이 정상 상태에 있다고 판단할 수 있다.If the difference between the set rotation angle d1 and the actual rotation angle d2 is within a preset range, it means that the motor 4 is driven according to the command of the motor control unit 11. Accordingly, the rotation angle comparison unit 17 may determine that the robot 1 is in a normal state.

이 경우, 타이머(14)가 초기화되고(S14), 회전각 비교 유닛(17)은 유사성 판단유닛(15)에 필요 전류신호(i1)와 실제 전류신호(i2)의 유사성을 판단하라는 유사성 판단명령을 전달할 수 있다. 유사성 판단유닛(15)이 유사성 판단명령을 전달받으면 제2이상감지 알고리즘(S20)이 개시될 수 있다.In this case, the timer 14 is initialized (S14), and the rotation angle comparison unit 17 commands the similarity determination unit 15 to determine the similarity between the required current signal i1 and the actual current signal i2. Can be delivered. When the similarity determination unit 15 receives the similarity determination command, the second abnormality detection algorithm S20 may be started.

반면, 설정 회전각(d1)과 실제 회전각(d2)의 차이가 기설정된 범위를 벗어나고 타이머의 시간이 설정 시간을 경과하면, 모터(4)의 구동이 모터 제어 유닛(11)의 명령대로 이뤄지지 않고 있음을 의미한다. 따라서, 회전각 비교 유닛(17)은 로봇(1)이 이상 상태에 있다고 판단할 수 있다(S13)(S15)(S16).On the other hand, when the difference between the set rotation angle (d1) and the actual rotation angle (d2) is outside the preset range and the timer time elapses, the motor 4 is not driven according to the command of the motor control unit 11. Means not. Accordingly, the rotation angle comparison unit 17 may determine that the robot 1 is in an abnormal state (S13, S15, and S16).

이 경우, 회전각 비교 유닛(17)은 모터 제어유닛(11)에 모터 정지명령을 전달 및/또는 출력 유닛(6)에 이상 알림표시 명령을 전달할 수 있고(S17), 제1이상감지 알고리즘이 종료될 수 있다.In this case, the rotation angle comparison unit 17 may transmit a motor stop command to the motor control unit 11 and/or an abnormality notification display command to the output unit 6 (S17), and the first abnormality detection algorithm is It can be terminated.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이상감지 시스템의 제2이상감지 알고리즘의 순서도이다.5 is a flowchart of a second anomaly detection algorithm of an anomaly detection system according to an embodiment of the present invention.

제2이상감지 알고리즘(S20)은, 모터(4)가 설정 회전각(d1)으로 회전하기 위해 모터(4)에 요구되는 필요 전류신호(i1)의 파형을 계산하는 단계; 모터(4)의 실제 전류신호(i2)의 파형을 측정하는 단계; 필요 전류신호(i1)의 파형과 실제 전류신호(i2)의 파형의 유사성(similarity)을 수치화하는 단계; 및 유사성이 기설정된 범위 이내인지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The second abnormality detection algorithm S20 includes the steps of calculating a waveform of a required current signal i1 required by the motor 4 to rotate the motor 4 at a set rotation angle d1; Measuring the waveform of the actual current signal i2 of the motor 4; Digitizing a similarity between the waveform of the required current signal i1 and the actual current signal i2; And determining whether the similarity is within a preset range.

제2이상감지 알고리즘(S20)이 개시되면 타이머가 개시될 수 있고(S21), 전류 산출유닛(13)은 모터(4)가 설정 회전각(d1)으로 회전하기 위해 요구되는 필요 전류 신호(i1)를 산출할 수 있다(S22).When the second abnormality detection algorithm (S20) is started, the timer may be started (S21), and the current calculation unit 13 is a required current signal i1 required for the motor 4 to rotate at the set rotation angle d1. ) Can be calculated (S22).

이후, 전류 산출유닛(13)은 필요 전류 신호(i1)를 유사성 판단 유닛(15)으로 전달할 수 있다. 또한, 전류 센서(14)는 모터(4)의 실제 전류 신호(i2)를 감지하여 유사성 판단 유닛(15)으로 전달할 수 있다.Thereafter, the current calculation unit 13 may transmit the required current signal i1 to the similarity determination unit 15. In addition, the current sensor 14 may sense the actual current signal i2 of the motor 4 and transmit it to the similarity determination unit 15.

유사성 판단 유닛(15)은 전달받은 필요 전류 신호(i1)의 파형과 실제 전류 신호(i2)의 파형을 비교하여 둘 사이의 유사성을 수치화할 수 있다(S23).The similarity determination unit 15 may numericalize the similarity between the two by comparing the waveform of the received required current signal i1 and the actual current signal i2 (S23).

상기 유사성이 기설정된 범위 이내이면 시뮬레이션 데이터와 실제 데이터가 일치성을 보임을 의미한다. 따라서, 유사성 판단 유닛(15)은 로봇(1)이 정상 상태에 있다고 판단할 수 있고(S25), 제2이상감지 알고리즘(S20)이 종료될 수 있다.If the similarity is within a preset range, it means that simulation data and actual data show correspondence. Accordingly, the similarity determination unit 15 may determine that the robot 1 is in a normal state (S25), and the second abnormality detection algorithm S20 may be terminated.

반면, 상기 유사성이 기설정된 범위를 벗어나고 타이머의 시간이 설정 시간을 경과하면, 시뮬레이션 데이터와 실제 데이터가 불일치함을 의미한다. 따라서, 유사성 판단 유닛(15)은 로봇(1)이 이상 상태에 있다고 판단할 수 있다(S24)(S26)(S27).On the other hand, if the similarity is out of the preset range and the timer time elapses, it means that the simulation data and the actual data do not match. Accordingly, the similarity determination unit 15 may determine that the robot 1 is in an abnormal state (S24, S26, and S27).

이 경우, 유사성 판단 유닛(15)은 모터 제어유닛(11)에 모터 정지명령을 전달 및/또는 출력 유닛(6)에 이상 알림표시 명령을 전달할 수 있고(S28), 제2이상감지 알고리즘(S20)이 종료될 수 있다.In this case, the similarity determination unit 15 may transmit a motor stop command to the motor control unit 11 and/or an abnormality notification display command to the output unit 6 (S28), and a second abnormality detection algorithm (S20). ) Can be terminated.

도 6은 다른 방법으로 실제 전류신호의 파형과 필요 전류신호의 파형의 유사성을 판단하기 위한 그래프이다.6 is a graph for determining similarity between a waveform of an actual current signal and a waveform of a required current signal in another way.

유사성 판단 유닛(15)은 상기 필요 전류신호(i1)의 파형에 대응되는 제1함수 f(t)와 실제 전류신호(i2)의 파형에 대응되는 제2함수 g(t)를 각각 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)하여 주파수 영역의 함수인 제1변환 함수 F(f)와 제2변환 함수 G(f)로 변환할 수 있다. 유사성 판단 유닛(15)은 제1변환 함수 F(f)와 제2변환 함수 G(f)의 각 피크(peak)를 추출할 수 있다.The similarity determination unit 15 is a fast Fourier transform of the first function f(t) corresponding to the waveform of the required current signal i1 and the second function g(t) corresponding to the waveform of the actual current signal i2, respectively. (FFT: Fast Fourier Transform) can be performed to transform the frequency domain into a first transform function F(f) and a second transform function G(f). The similarity determination unit 15 may extract each peak of the first transform function F(f) and the second transform function G(f).

유사성 판단 유닛(15)는 제1변환 함수 F(f)의 피크를 서로 연결한 제1피크 함수 P1(f)와, 제2변환 함수 G(f)의 피크를 서로 연결한 제2피크 함수 P2(f) 사이의 유사성(similarity)을 수치화할 수 있다. The similarity determination unit 15 includes a first peak function P1(f) in which the peaks of the first transformation function F(f) are connected to each other, and a second peak function P2 in which the peaks of the second transformation function G(f) are connected to each other. The similarity between (f) can be quantified.

제1피크 함수 P1(f)와 제2피크 함수 P2(f) 사이의 유사성은 피크가 발생하는 주파수가 얼마나 일치하느냐에 따라 결정될 수 있다.The similarity between the first peak function P1(f) and the second peak function P2(f) may be determined according to how much the frequency at which the peak occurs coincides.

일례로, 도 6에는 제1피크 함수 P1(f)와 제2피크 함수 P2(f)가 표시된 그래프가 도시된다. 도 6에 표시된"Peak_line_Ref"는 제1피크 함수 P1(f)를 의미하고, "Peak_line_Mes"는 제2피크 함수 P2(f)를 의미할 수 있다. As an example, a graph in which a first peak function P1(f) and a second peak function P2(f) are displayed is shown in FIG. 6. "Peak_line_Ref" shown in FIG. 6 may mean a first peak function P1(f), and "Peak_line_Mes" may mean a second peak function P2(f).

도 6에 도시된 제1피크 함수 P1(f)와 제2피크 함수 P2(f) 사이의 유사성은 0.99112587으로 매우 높은 유사성을 갖는다. 이는 제1피크 함수 P1(f)와 제2피크 함수 P2(f) 각각의 피크가 발생하는 주파수가 거의 일치하기 때문이다.The similarity between the first peak function P1(f) and the second peak function P2(f) shown in FIG. 6 is 0.99112587, which has a very high similarity. This is because the frequencies at which the peaks of the first peak function P1(f) and the second peak function P2(f) are generated are almost identical.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

4: 모터 6: 출력 유닛
10: 이상감지 시스템 11: 모터 제어유닛
12: 토크 연산유닛 13: 전류 산출유닛
14: 전류센서 15: 유사성 판단유닛
16: 엔코더 17: 회전각 비교유닛4: motor 6: output unit
10: abnormality detection system 11: motor control unit
12: torque calculation unit 13: current calculation unit
14: current sensor 15: similarity determination unit
16: encoder 17: rotation angle comparison unit

Claims

A motor control unit that controls the motor to rotate at a set rotation angle;
A current sensor measuring a current signal of the motor;
A current calculating unit for calculating a necessary current signal required by the motor so that the motor rotates at the set rotation angle; And
Comprising a similarity determination unit for determining whether or not an abnormal state by quantifying a similarity between the waveform of the actual current signal measured by the current sensor and the waveform of the required current signal calculated by the current calculating unit
Robot abnormality detection system.

The method of claim 1,
The similarity determination unit,
If the similarity is out of the preset range and a preset time elapses, it is determined as an abnormal state, and a motor stop command is transmitted to the motor control unit.
Robot abnormality detection system.

The method of claim 1,
The similarity determination unit,
If the similarity is out of the preset range and a preset time elapses, it is determined as an abnormal state, and an abnormality notification display command is transmitted to the output unit.
Robot abnormality detection system.

The method of claim 1,
An encoder measuring the rotation angle of the motor; And
Further comprising a rotation angle comparison unit for determining an abnormal state by comparing the actual rotation angle measured by the encoder with the set rotation angle
Robot abnormality detection system.

The method of claim 4,
The rotation angle comparison unit,
If the difference between the actual rotation angle and the set rotation angle is out of a preset range and a preset time elapses, it is determined as an abnormal state, and a motor stop command is transmitted to the motor control unit.
Robot abnormality detection system.

The method of claim 4,
The similarity determination unit,
When the difference between the actual rotation angle and the set rotation angle exceeds a preset range and a preset time elapses, it is determined as an abnormal state, and an abnormality notification display command is transmitted to the output unit.
Robot abnormality detection system.

The method of claim 4,
The rotation angle comparison unit,
When the difference between the actual rotation angle and the set rotation angle is within a preset range, a similarity determination command is transmitted to the similarity determination unit.
Robot abnormality detection system.

An encoder that measures the rotation angle of the motor;
A motor control unit that controls the motor so that the motor rotates at a set rotation angle;
A rotation angle comparison unit that compares the actual rotation angle measured by the encoder with the set rotation angle to determine whether there is an abnormal state;
A current sensor measuring a current signal of the motor;
A current calculating unit for calculating a necessary current signal required for the motor to operate the motor at the set rotation angle; And
If the difference between the actual rotation angle and the set rotation angle is within a preset range, the difference between the waveform of the actual current signal measured by the current sensor and the waveform of the required current signal calculated by the current calculating unit is compared to Including a similarity determination unit for determining whether the state
Robot abnormality detection system.

The method according to claim 1 or 8,
The similarity determination unit,
To quantify the similarity by cross-correlation or convolution of a first function corresponding to the waveform of the required current signal and a second function corresponding to the waveform of the actual current signal.
Robot abnormality detection system.

Calculating a waveform of a necessary current signal required by the motor to rotate the motor at a set rotation angle;
Measuring a waveform of an actual current signal of the motor;
Digitizing a similarity between a waveform of the required current signal and a waveform of the actual current signal; And
Comprising the step of determining whether the similarity is within a preset range
Control method of robot abnormality detection system.

The method of claim 10,
When a preset time elapses while the similarity is out of a preset range,
Stopping the motor; And/or
Further comprising the step of displaying an abnormality notification on the output unit
Control method of robot abnormality detection system.

Transmitting a rotation command to the motor so that the motor rotates at a set rotation angle;
Measuring an actual rotation angle of the motor;
Determining whether a difference between the set rotation angle and the actual rotation angle is within a preset range;
If the difference between the set rotation angle and the actual rotation angle is within a preset range, calculating a waveform of a required current signal required for the motor to rotate at the set rotation angle;
Measuring a waveform of an actual current signal of the motor;
Digitizing a similarity between a waveform of the required current signal and a waveform of the actual current signal;
Comprising the step of determining whether the similarity is within a preset range
Control method of robot abnormality detection system.

The method of claim 12,
When a preset time elapses while the difference between the actual rotation angle and the set rotation angle is out of a preset range, or when a preset time elapses while the similarity is out of a preset range,
Stopping the motor; And/or
Displaying an abnormality notification on the output unit, further comprising
Control method of robot abnormality detection system.