KR20240072893A - Data acquisition apparatus and method for disgnosing a robot failure - Google Patents
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Abstract
관심 영역을 추출하는 방법 및 장치가 개시된다. 관심 영역 추출 장치는 프로세서를 포함한다. 프로세서는 적어도 하나의 객체를 포함하는 원본 이미지를 왜곡시켜 입력 이미지를 생성하고, 원본 이미지를 참조하여, MOS(mean opinion score) 데이터셋을 기초로 학습된 머신 러닝 모델을 이용하여 입력 이미지의 품질 점수를 결정하고, 입력 이미지의 품질 점수에 기초하여 입력 이미지에 대한 클래스 활성화 맵(class activation map)을 생성하고, 클래스 활성화 맵에 기초하여 원본 이미지로부터 관심 영역을 추출한다.A method and apparatus for extracting a region of interest are disclosed. The region of interest extraction device includes a processor. The processor generates an input image by distorting an original image containing at least one object, refers to the original image, and scores the quality of the input image using a machine learning model learned based on the MOS (mean opinion score) dataset. Determine , generate a class activation map for the input image based on the quality score of the input image, and extract the region of interest from the original image based on the class activation map.
Description
아래의 개시는 로봇 고장 진단을 위한 데이터 획득 장치 및 방법에 관한 것이다.The disclosure below relates to a data acquisition device and method for robot failure diagnosis.
본 발명은 아래의 연구개발과제의 지원의 결과물이다.This invention is the result of support for the following research and development project.
- 연구과제번호: 2022L43051- Research project number: 2022L43051
- 세부과제번호: GRRC한국공대2020-B02/GRRCTUKorea2020-B02- Detailed project number: GRRC Korea National University of Technology 2020-B02/GRRCTUKorea2020-B02
- 연구과제명: 이종소재 접합 제조공정 자동화를 위한 로봇 응용 기술 개발- Research project title: Development of robot application technology for automation of manufacturing process for joining different materials
- 연구지원사업명: 경기도 지역협력연구센터(GRRC) 사업- Research support project name: Gyeonggi-do Regional Cooperation Research Center (GRRC) project
- 연구책임자명: 김기현- Name of principal investigator: Kim Ki-hyun
- 사업기간: 2022-07-01~2023-06-30- Project period: 2022-07-01~2023-06-30
- 연구지원기관: 경기도청- Research support organization: Gyeonggi Provincial Office
일반적으로 산업현장에서 사용되는 로봇이 고장날 경우, 기계의 생산 중단에 따른 상당한 기회 손실을 발생시킬 수 있다. 이러한 로봇의 고장은 모터의 고장, 베어링의 고장, 감속기의 고장, 절연 파손 등의 고정자 고장, 회전자 고장 또는 기계적 결함 등에 의하여 발생할 수 있다. 로봇을 구성하는 부품들의 상태를 지속적으로 모니터링하여 로봇의 고장을 진단하는 다양한 방법들이 개발되고 실시되고 있다. In general, if a robot used in an industrial field breaks down, it can result in significant opportunity loss due to the production of the machine being stopped. Such robot failures may occur due to motor failure, bearing failure, reducer failure, stator failure such as insulation damage, rotor failure, or mechanical defect. Various methods are being developed and implemented to diagnose robot failures by continuously monitoring the status of the parts that make up the robot.
일 실시예에 따른 로봇 고장 진단을 위한 데이터 획득 장치는, 모터, 상기 모터의 출력 회전수를 조절하는 감속기, 상기 모터와 연결되는 구동 풀리 및 상기 감속기와 연결되는 종동 풀리를 포함하는 풀리(pulley), 및 베어링을 포함하고, 사용자의 제어에 따라 정상 모드 또는 비정상 모드 중 하나의 동작 모드로 구동되는 모사 로봇, 상기 모사 로봇의 온도 정보를 획득하는 온도 센서, 상기 모사 로봇의 토크 정보를 획득하는 토크 센서, 상기 모사 로봇의 진동 정보를 획득하는 진동 센서, 및 상기 모터의 구동축의 위치 정보를 획득하는 엔코더(encoder)를 포함하는 센서 모듈, 및 상기 모사 로봇의 동작 모드에 따른 상기 온도 정보, 상기 토크 정보, 상기 진동 정보, 및 상기 위치 정보를 포함하는 데이터 세트를 저장하고, 통신 모듈을 통해 상기 데이터 세트를 서버에 전송하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.A data acquisition device for robot failure diagnosis according to an embodiment includes a motor, a reducer for controlling the output rotation speed of the motor, a drive pulley connected to the motor, and a driven pulley connected to the reducer. , and a simulator robot that includes a bearing and is driven in either a normal mode or an abnormal mode according to user control, a temperature sensor that acquires temperature information of the simulator robot, and a torque that acquires torque information of the simulator robot. A sensor module including a sensor, a vibration sensor for acquiring vibration information of the simulation robot, and an encoder for obtaining position information of a drive shaft of the motor, and the temperature information and the torque according to the operation mode of the simulation robot. It may include a control module that stores a data set including information, the vibration information, and the location information, and transmits the data set to a server through a communication module.
상기 온도 센서는, 상기 모터의 일 측에 배치되고, 상기 모터의 온도 정보를 획득하고, 상기 토크 센서는, 상기 감속기의 일 측에 배치되고, 상기 감속기의 토크를 측정하여 토크 정보를 획득하고, 상기 진동 센서는, 상기 베어링에서 발생하는 진동을 측정하여 진동 정보를 획득하고, 상기 엔코더는, 상기 구동 풀리 및 상기 종동 풀리의 위치 정보를 획득할 수 있다. The temperature sensor is disposed on one side of the motor and obtains temperature information of the motor, and the torque sensor is disposed on one side of the reducer and measures the torque of the reducer to obtain torque information, The vibration sensor may measure vibration occurring in the bearing to obtain vibration information, and the encoder may obtain position information of the driving pulley and the driven pulley.
일 실시예에 따른 데이터 획득 장치는 상기 모터의 하부에 배치되고, 상기 모터의 위치를 조절하는 정밀 스테이지를 더 포함할 수 있다.The data acquisition device according to one embodiment may further include a precision stage disposed below the motor and controlling the position of the motor.
일 실시예에 따른 데이터 획득 장치는 상기 감속기와 연결되고, 상기 감속기의 하중을 더하는 무게 추를 더 포함할 수 있다. The data acquisition device according to one embodiment may further include a weight that is connected to the reducer and adds a load to the reducer.
상기 제어 모듈은, 이더캣 네트워크를 통해 상기 데이터 세트를 상기 서버에 제공할 수 있다.The control module may provide the data set to the server through an EtherCAT network.
상기 진동 센서는, 신호 증폭기, 저대역 통과 필터, 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함하고, 상기 아날로그-디지털 컨버터를 이용하여 상기 진동 정보에 포함된 진동 신호를 전압 신호로 변환할 수 있다.The vibration sensor includes a signal amplifier, a low-pass filter, and an analog-to-digital converter (ADC), and can convert the vibration signal included in the vibration information into a voltage signal using the analog-to-digital converter.
상기 제어 모듈은, 고속 푸리에 변환을 통해 상기 진동 정보에 포함된 전압 신호를 주파수 신호로 변환하는 디지털 신호 프로세서(DSP)를 포함할 수 있다.The control module may include a digital signal processor (DSP) that converts the voltage signal included in the vibration information into a frequency signal through fast Fourier transform.
상기 온도 센서는, 적외선 온도 센서인 것일 수 있다.The temperature sensor may be an infrared temperature sensor.
상기 모사 로봇의 비정상 모드는, 상기 모터가 고장난 경우, 상기 감속기가 고장난 경우, 상기 베어링이 고장난 경우, 및 상기 풀리가 고장난 경우 중 적어도 하나의 경우에 대응할 수 있다. The abnormal mode of the simulation robot may correspond to at least one of the following: the motor is broken, the reducer is broken, the bearing is broken, and the pulley is broken.
일 실시예에 따른 로봇 고장 진단을 위한 데이터 획득 장치에 의해 수행되는 데이터 획득 방법은, 온도 센서, 토크 정보를 획득하는 토크 센서, 진동 정보를 획득하는 진동 센서, 및 위치 정보를 획득하는 엔코더를 포함하는 센서 모듈을 이용하여, 모터, 상기 모터의 출력 회전수를 조절하는 감속기, 상기 모터와 연결되는 구동 풀리 및 상기 감속기와 연결되는 종동 풀리를 포함하는 풀리, 및 베어링을 포함하고, 사용자의 제어에 따라 정상 모드 또는 비정상 모드 중 하나의 동작 모드로 구동되는 모사 로봇의 온도 정보, 토크 정보, 진동 정보, 및 상기 모터의 구동축의 위치 정보를 획득하는 동작, 상기 모사 로봇의 동작 모드에 따른 상기 온도 정보, 상기 토크 정보, 상기 진동 정보, 및 상기 위치 정보를 포함하는 데이터 세트를 저장하는 동작, 및 통신 모듈을 통해 상기 데이터 세트를 서버에 전송하는 동작을 포함할 수 있다.A data acquisition method performed by a data acquisition device for robot failure diagnosis according to an embodiment includes a temperature sensor, a torque sensor acquiring torque information, a vibration sensor acquiring vibration information, and an encoder acquiring position information. Using a sensor module, a motor, a reducer for controlling the output rotation speed of the motor, a pulley including a driving pulley connected to the motor and a driven pulley connected to the reducer, and a bearing are controlled by the user. Obtaining temperature information, torque information, vibration information, and position information of the drive shaft of the motor of the simulation robot driven in one of the normal or abnormal operation modes according to the operation mode, the temperature information according to the operation mode of the simulation robot , storing a data set including the torque information, the vibration information, and the location information, and transmitting the data set to a server through a communication module.
상기 온도 센서는, 상기 모터의 일 측에 배치되고, 상기 모터의 온도 정보를 획득하고, 상기 토크 센서는, 상기 감속기의 일 측에 배치되고, 상기 감속기의 토크를 측정하여 토크 정보를 획득하고, 상기 진동 센서는, 상기 베어링에서 발생하는 진동을 측정하여 진동 정보를 획득하고, 상기 엔코더는, 상기 구동 풀리 및 상기 종동 풀리의 위치 정보를 획득할 수 있다.The temperature sensor is disposed on one side of the motor and obtains temperature information of the motor, and the torque sensor is disposed on one side of the reducer and measures the torque of the reducer to obtain torque information, The vibration sensor may measure vibration occurring in the bearing to obtain vibration information, and the encoder may obtain position information of the driving pulley and the driven pulley.
일 실시예에 따른 데이터 획득 방법은 상기 모터의 하부에 배치되는 정밀 스테이지를 이용하여 상기 모터의 위치를 조절하는 동작을 더 포함할 수 있다. The data acquisition method according to one embodiment may further include adjusting the position of the motor using a precision stage disposed below the motor.
일 실시예에 따른 데이터 획득 방법은 상기 감속기와 연결되는 무게 추를 이용하여, 상기 감속기의 하중을 더하는 동작을 더 포함할 수 있다. The data acquisition method according to one embodiment may further include adding a load to the reducer using a weight connected to the reducer.
상기 데이터 세트를 상기 서버에 제공하는 동작은, 이더캣 네트워크를 통해 상기 데이터 세트를 상기 서버에 제공하는 동작을 포함할 수 있다.The operation of providing the data set to the server may include providing the data set to the server through an EtherCAT network.
상기 진동 센서는, 신호 증폭기, 저대역 통과 필터, 및 아날로그-디지털 컨버터를 포함하고, 상기 진동 정보를 획득하는 동작은, 상기 아날로그-디지털 컨버터를 이용하여 상기 진동 정보에 포함된 진동 신호를 전압 신호로 변환하는 동작을 포함할 수 있다.The vibration sensor includes a signal amplifier, a low-pass filter, and an analog-to-digital converter, and the operation of acquiring the vibration information converts the vibration signal included in the vibration information into a voltage signal using the analog-to-digital converter. It may include a conversion operation.
디지털 프로세서를 이용하여 고속 푸리에 변환을 통해 상기 진동 정보에 포함된 전압 신호를 주파수 신호로 변환하는 동작을 더 포함할 수 있다.It may further include converting the voltage signal included in the vibration information into a frequency signal through fast Fourier transform using a digital processor.
상기 온도 센서는, 적외선 온도 센서인 것일 수 있다.The temperature sensor may be an infrared temperature sensor.
상기 모사 로봇의 비정상 모드는, 상기 모터가 고장난 경우, 상기 감속기가 고장난 경우, 상기 베어링이 고장난 경우, 및 상기 풀리가 고장난 경우 중 적어도 하나의 경우에 대응할 수 있다.The abnormal mode of the simulation robot may correspond to at least one of the following: the motor is broken, the reducer is broken, the bearing is broken, and the pulley is broken.
도 1은 일 실시예에 따른 로봇 고장 진단을 위한 데이터 획득 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 데이터 획득 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 모사 로봇의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 센서 모듈로부터 획득한 데이터 값을 나타낸 그래프이다.
도 5a 내지 도 5c는 일 실시예에 따른 센서 모듈로부터 획득한 데이터 값들의 예들을 나타내는 그래프들이다.
도 6은 일 실시예에 따른 데이터 획득 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. FIG. 1 is a diagram illustrating a data acquisition device for diagnosing a robot failure according to an embodiment.
Figure 2 is a diagram for explaining the operation of a data acquisition device according to an embodiment.
Figure 3 is a diagram for explaining the configuration of a simulation robot according to an embodiment.
Figure 4 is a graph showing data values obtained from a sensor module according to an embodiment.
5A to 5C are graphs showing examples of data values obtained from a sensor module according to an embodiment.
Figure 6 is a flowchart explaining a data acquisition method according to an embodiment.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments are disclosed for illustrative purposes only and may be changed and implemented in various forms. Accordingly, the actual implementation form is not limited to the specific disclosed embodiments, and the scope of the present specification includes changes, equivalents, or substitutes included in the technical idea described in the embodiments.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but these terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to the other component, but that other components may exist in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of the described features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, but are not intended to indicate the presence of one or more other features or numbers, It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.As used herein, “A or B”, “at least one of A and B”, “at least one of A or B”, “A, B or C”, “at least one of A, B and C”, and “A Each of phrases such as “at least one of , B, or C” may include any one of the items listed together in the corresponding phrase, or any possible combination thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art. Terms as defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings they have in the context of the related technology, and unless clearly defined in this specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense. No.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, identical components will be assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.
도 1은 일 실시예에 따른 로봇 고장 진단을 위한 데이터 획득 장치를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a diagram illustrating a data acquisition device for diagnosing a robot failure according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 데이터 획득 장치(100)는 모사 로봇(110), 센서 모듈(120), 및 제어 모듈(130)을 포함할 수 있다. 데이터 획득 장치(100)는 로봇의 고장 진단을 하기 위한 데이터를 획득할 수 있다. 데이터 획득 장치(100)는 센서 모듈(120)을 이용하여 모사 로봇(110)의 구동 능력에 영향을 미치는 데이터 또는 센서 값을 획득할 수 있다. 제어 모듈(130)은 센서 모듈(120)로부터 수신한 데이터를 통신 모듈(미도시)을 통해 서버(140)에 전송할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
일 실시예에서, 모사 로봇(110)은 다축 로봇(multi-spindle robot)으로서, 동작축인 관절을 갖는 일반적인 로봇의 일부를 모사한 로봇일 수 있다. 모사 로봇(110)은 예를 들어 모터, 모터의 출력 회전수를 조절하는 감속기, 모터와 연결되는 구동 풀리 및 감속기와 연결되는 종동 풀리를 포함하는 풀리(pulley), 및 베어링을 포함할 수 있다. 다만, 모사 로봇(110)이 포함하는 구성들은 위 구성들에 한정되지 않으며, 실시예에 따라 모사 로봇(110)에는 위 구성들 중 적어도 하나가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. In one embodiment, the
센서 모듈(120)은 모사 로봇(110)의 구동 능력에 영향을 미치는 데이터를 획득할 수 있다. 센서 모듈(120)은 예를 들어 모사 로봇(110)의 온도 정보를 획득하는 온도 센서, 모사 로봇(110)의 토크 정보를 획득하는 토크 센서, 모사 로봇(110)의 진동 정보를 획득하는 진동 센서, 및 모터의 구동축의 위치 정보를 획득하는 엔코더(encoder)를 포함할 수 있다. 엔코더는 센싱 신호의 종류에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 센싱 신호가 디지털 펄스 트레인 신호인 경우 엔코더는 인크리멘탈 엔코더(Incremental encoder), 앱솔루트 엔코더(Absolute encoder)로 구현될 수 있다. 다만, 모사 로봇(110)이 포함하는 구성들은 위 구성들에 한정되지 않으며, 실시예에 따라 모사 로봇(110)에는 위 구성들 중 적어도 하나가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 센서 모듈(120)은 모사 로봇(110)으로부터 모사 로봇(110)의 동작 모드에 따른 다양한 데이터를 획득할 수 있다.The
관절을 포함하는 일반적인 로봇은 장기간 사용에 따른 노후, 지속적인 반복 운동, 또는 과부하로 인해 고장이 날 수 있다. 여기서 고장은, 구성 부품이 제대로 움직이지 못하게 되는 경우 또는 구성 부품의 성능이 사용자가 목적하는 바에 따른 요구 성능을 만족하지 못하는 경우 등을 의미할 수 있다. 예를 들어, 관절축에 가해지는 토크 값을 검출하고, 미리 설정된 역치 값을 비교하여, 토크 값이 역치 값보다 높은 경우 로봇이 이상 또는 고장이라고 진단할 수 있다. A typical robot containing joints may break down due to aging due to long-term use, continuous repetitive movements, or overload. Here, failure may mean a case where a component does not move properly or a case where the performance of the component does not meet the required performance according to the user's purpose. For example, the torque value applied to the joint axis may be detected, compared with a preset threshold value, and if the torque value is higher than the threshold value, the robot may be diagnosed as abnormal or malfunctioning.
모터의 경우, 오랜 시간 지속적으로 사용될 경우 과전류 또는 과열로 인해 발생하는 성능 저하가 발생할 수 있고, 지정된 위치를 벗어날 수 있다. 감속기의 경우, 지속적인 마찰로 인해 윤활 불량 또는 성능 저하가 발생할 수 있다. 풀리의 경우, 위치 오차, 처짐, 백래시 등으로 인해 진동과 소음이 발생할 수 있다. 베어링의 경우, 윤활 불량, 균열, 파손 등이 발생할 수 있다. 위와 같이 로봇을 구성하는 구성 부품들은 다양한 원인으로 인해 고장날 수 있다. In the case of motors, if used continuously for a long period of time, performance may deteriorate due to overcurrent or overheating, and the motor may deviate from its designated position. In the case of reducers, poor lubrication or performance degradation may occur due to constant friction. In the case of pulleys, vibration and noise may occur due to positional errors, deflection, backlash, etc. In the case of bearings, poor lubrication, cracks, and damage may occur. As mentioned above, the components that make up the robot can fail due to various reasons.
사용자는 모사 로봇(110)이 정상 모드 또는 비정상 모드로 구동되도록 설정할 수 있다. 모사 로봇(110)이 정상 모드로 구동되는 것은, 모사 로봇(110)에 포함된 구성 부품들에서 고장이 나지 않고 사용자의 요구 성능을 충족하며 정상적으로 작동하는 경우를 의미할 수 있다. 모사 로봇(110)이 비정상 모드로 구동되는 것은, 모사 로봇(110)에 포함된 구성 부품들 중 적어도 하나가 고장난 상태에서 모사 로봇(110)이 구동되는 경우를 의미할 수 있다. 예를 들어, 모사 로봇(110)의 비정상 모드는, 모터가 고장난 경우, 감속기가 고장난 경우, 베어링이 고장난 경우, 및 풀리가 고장난 경우 중 적어도 하나에서 모사 로봇(110)이 구동되는 모드에 대응할 수 있다. The user can set the
사용자는 모사 로봇(110)에 포함된 구성 부품들 각각이 서로 다른 조건에서 구동되도록 제어함으로써, 모사 로봇(110)의 정상 모드 또는 비정상 모드를 다양하게 설정할 수 있다. 센서 모듈(120)은 센서들을 이용하여 모사 로봇(110)으로부터 서로 다른 정상 모드 또는 비정상 모드에 대응하는 온도 정보, 토크 정보, 진동 정보, 및 위치 정보를 획득할 수 있다. 센서 모듈(120)은 모사 로봇(110)으로부터 획득한 온도 정보, 토크 정보, 진동 정보, 및 위치 정보를 제어 모듈(130)에 전송할 수 있다. The user can set the normal mode or abnormal mode of the
제어 모듈(130)은 데이터 세트를 저장하는 메모리(미도시)를 포함할 수 있다. 제어 모듈(130)은 모사 로봇(110)의 동작 모드에 따른 온도 정보, 토크 정보, 진동 정보, 및 위치 정보를 포함하는 데이터 세트를 저장할 수 있다. 메모리는 휘발성 메모리 장치 또는 비휘발성 메모리 장치로 구현될 수 있다. The
휘발성 메모리 장치는 예를 들어, DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory), T-RAM(thyristor RAM), Z-RAM(zero capacitor RAM), 또는 TTRAM(Twin Transistor RAM)을 포함할 수 있다. 비휘발성 메모리 장치는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시(flash) 메모리, MRAM(Magnetic RAM), 스핀전달토크 MRAM(Spin-Transfer Torque(STT)-MRAM), Conductive Bridging RAM(CBRAM), FeRAM(Ferroelectric RAM), PRAM(Phase change RAM), 저항 메모리(Resistive RAM(RRAM)), 나노 튜브 RRAM(Nanotube RRAM), 폴리머 RAM(Polymer RAM(PoRAM)), 나노 부유 게이트 메모리(Nano Floating Gate Memory(NFGM)), 홀로그래픽 메모리(holographic memory), 분자 전자 메모리 소자(Molecular Electronic Memory Device), 또는 절연 저항 변화 메모리(Insulator Resistance Change Memory)를 포함할 수 있다.Volatile memory devices include, for example, dynamic random access memory (DRAM), static random access memory (SRAM), thyristor RAM (T-RAM), zero capacitor RAM (Z-RAM), or twin transistor RAM (TTRAM). can do. Non-volatile memory devices include Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM), Flash memory, Magnetic RAM (MRAM), Spin-Transfer Torque (STT)-MRAM (MRAM), and Conductive Bridging RAM (CBRAM). , FeRAM (Ferroelectric RAM), PRAM (Phase change RAM), Resistive RAM (RRAM), Nanotube RRAM (Nanotube RRAM), Polymer RAM (PoRAM), Nano Floating Gate Memory (NFGM)), holographic memory, molecular electronic memory device (Molecular Electronic Memory Device), or insulation resistance change memory.
데이터 획득 장치(100)는 근거리 무선 통신 또는 셀룰러 통신을 이용하여 서버(140)와 연결될 수 있다. 제어 모듈(130)은 통신 모듈(미도시)을 통해 데이터 세트를 서버(140)에 전송할 수 있다. 서버(140)는 데이터 획득 장치(100)로부터 획득한, 모사 로봇(110)의 동작 모드에 대응하는 데이터 세트를 수신하고, 수신한 데이터 세트를 저장 및 관리할 수 있다. 서버(140)에 저장된 데이터 세트들 각각에는 사용자가 해당 데이터 세트를 획득하기 위해 설정한 모사 로봇의 정상 모드 또는 비정상 모드에 대한 정보가 라벨링(labeling)되어 있을 수 있다. The
사용자는 모사 로봇(110)이 정상 모드에서 구동되도록 제어하여, 모사 로봇(110)의 정상 모드에 대응하는 데이터 세트를 획득할 수 있다. 사용자는 모사 로봇(110)이 비정상 모드에서 구동되도록 제어하여, 모사 로봇(110)의 비정상 모드에 대응하는 데이터 세트를 획득할 수 있다. 사용자는 모사 로봇(110)에 포함되는 구성 부품들을 각각을 독립적으로 제어하여 다양한 비정상 모드를 설정할 수 있다. 사용자는 모사 로봇(110)을 다양한 비정상 모드로 설정하여 비정상 모드 각각에 대응하는 데이터 세트를 획득할 수 있다. 사용자는 데이터 획득 장치(100)로부터 획득한 데이터를 이용하여, 모사 로봇(110)에 대응하는 실제 로봇의 상태를 추정할 수 있다. The user can control the
예를 들어, 사용자는 산업 현장에서 사용되는 로봇의 관절축에서 획득한 데이터(예를 들어, 토크 정보, 진동 정보, 또는 위치 정보 등)를 획득할 수 있고, 획득한 데이터를 데이터 획득 장치(100)로부터 획득한 데이터와 비교할 수 있다. 사용자는 비교를 통해 산업 현장의 로봇으로부터 획득한 데이터에 포함된 센서 값(예를 들어 토크 값)이 역치 값을 초과하는지 여부를 확인할 수 있고 로봇의 고장 여부를 결정할 수 있다. 산업 현장의 로봇으로부터 획득한 데이터에 포함된 센서 값이 역치 값에 가까운 값을 갖는 경우, 사용자는 로봇의 고장을 예측하고 로봇의 고장을 사전에 대비할 수 있다. 실시예에 따라, 데이터 획득 장치로부터 획득된 데이터 세트는 로봇의 고장 여부를 판단하는 뉴럴 네트워크 기반의 기계 학습 모델의 학습 데이터로 이용될 수 있다. For example, a user may acquire data (e.g., torque information, vibration information, or position information) obtained from the joint axis of a robot used in an industrial field, and transfer the acquired data to the data acquisition device (100). ) can be compared with data obtained from . Through comparison, the user can check whether the sensor value (for example, torque value) included in the data obtained from the robot in the industrial field exceeds the threshold value and determine whether the robot is broken. If the sensor value included in the data obtained from the robot in the industrial field has a value close to the threshold value, the user can predict robot failure and prepare for robot failure in advance. Depending on the embodiment, the data set acquired from the data acquisition device may be used as learning data for a neural network-based machine learning model that determines whether the robot has a breakdown.
도 2는 일 실시예에 따른 데이터 획득 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. Figure 2 is a diagram for explaining the operation of a data acquisition device according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 데이터 획득 장치(200)는 센서 모듈(210) 및 제어 모듈(220)을 포함할 수 있다. 센서 모듈(210)은 온도 센서(212), 토크 센서(214), 진동 센서(216), 및 엔코더(218)를 포함할 수 있다. 온도 센서(212)는 모사 로봇(예: 도 1의 모사 로봇(110))의 온도 정보를 획득하여 제어 모듈(220)에 전송할 수 있다. 토크 센서(214)는 모사 로봇의 토크 정보를 획득하여 제어 모듈(220)에 전송할 수 있다. 진동 센서(216)는 모사 로봇의 진동 정보를 획득하여 제어 모듈(220)에 전송할 수 있다. 엔코더(218)는 모사 로봇에 포함되는 모터의 구동축의 위치 정보를 획득하여 제어 모듈(220)에 전송할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
제어 모듈(220)은 이더캣 네트워크(EtherCAT network)(230)를 이용하여 서버(240)와 통신할 수 있다. 제어 모듈(220)은 이더캣 네트워크(230)를 이용하여 센서 모듈(210)에 포함된 각 센서들로부터 획득한 데이터를 실시간으로 서버(240)에 전송할 수 있다. 제어 모듈(220)은 이더캣 네트워크(230)를 이용함으로써 센서 모듈(210)로부터 획득하는 모든 데이터들을 같은 주기로 서버(240)에 전송할 수 있고, 빠르고 정확한 데이터의 동기화를 구현할 수 있다. 실시예에 따라, 제어 모듈(220)은 별도의 통신 모듈을 통해 서버(240)에 데이터를 전송할 수 있다.The
도 3은 일 실시예에 따른 모사 로봇의 구성을 설명하기 위한 도면이다. Figure 3 is a diagram for explaining the configuration of a simulation robot according to an embodiment.
모사 로봇은 일례로 도 1의 데이터 획득 장치(100)의 모사 로봇(110)과 대응할 수 있다. 도 3을 참조하면, 모사 로봇은 모터(310), 모터(310)의 출력 회전수를 조절하는 감속기(320), 모터(310)와 구동축(302)을 통해 연결되는 구동 풀리(342) 및 감속기(320)와 종동축(304)을 통해 연결되는 종동 풀리(344)를 포함하는 풀리(340), 구동 풀리(342) 및 종동 풀리(344)를 연결하는 타이밍 벨트(350), 및 베어링(380)을 포함할 수 있다. 모터(310)와 감속기(320)는 타이밍 벨트(350) 및 풀리(340)를 통해 연결됨으로써 모터(310)와 감속기(320) 각각에 서로 다른 센서들이 부착될 수 있는 공간이 확보될 수 있다. 다만, 실시예에 따라 감속기(320)는 모터(310)의 일 측에 배치될 수도 있다. For example, the simulation robot may correspond to the
실시예에 따라, 데이터 획득 장치는 모터(310)의 하부에 배치되고 모터(310)의 위치를 조절하는 정밀 스테이지(미도시)를 포함할 수도 있다. 모터(310)는 정밀 스테이지에 의해 위치가 변할 수 있고, 센서 모듈(예: 도 1의 센서 모듈(120))은 모터(310)의 위치 변화에 따른 모터(310)의 위치 정보를 획득할 수 있다. Depending on the embodiment, the data acquisition device may include a precision stage (not shown) disposed below the
모사 로봇의 구성 부품들 주변에는 모사 로봇의 온도 정보를 획득하는 온도 센서(360), 모사 로봇의 토크 정보를 획득하는 토크 센서(365), 모사 로봇의 진동 정보를 획득하는 진동 센서(370), 및 모사 로봇의 위치 정보를 획득하는 엔코더(475)가 배치될 수 있다. 온도 센서(360)는 로봇의 모터(310)의 일 측에 배치될 수 있다. 온도 센서(360)는 예를 들어 적외선 온도 센서일 수 있으며, 모터(310)와 직접적으로 접촉하지 않으면서 모터(310)의 온도 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(360)가 적외선 센서인 경우 탈부착이 용이할 수 있다. 다만, 온도 센서(360)의 종류에는 적외선 센서에 한정되지 않으며, 다양한 종류의 센서가 온도 센서(360)로서 이용될 수 있다. 토크 센서(365)는 감속기(320)의 일 측에 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 데이터 획득 장치는 감속기(320)와 연결되고 감속기(320)의 하중(load)을 더하는 무게 추(306)를 포함할 수 있다. 사용자는 무게 추(306)의 무게를 조절하여 감속기(320)에 작용하는 토크의 세기를 조절할 수 있다. 무게 추(306)의 무게에 따라 토크 센서(365)가 획득하는 토크 정보는 변할 수 있다. Around the components of the simulated robot are a
사용자는 모터(310), 감속기(320), 베어링(380), 및 풀리(340) 각각이 정상적인 상태인 모사 로봇의 정상 모드에서 모사 로봇을 구동시킨 후, 센서 모듈을 통해 데이터(또는 센서 값)를 획득할 수 있다. 사용자는 모터(310), 감속기(320), 베어링(380), 및 풀리(340) 중 적어도 하나를 고장내서 모사 로봇의 비정상 모드에서 모사 로봇을 구동시킨 후, 센서 모듈을 통해 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 모터(310)의 출력을 점진적으로 증가시키면서, 온도 센서(360)를 통해 모터(310)의 출력에 따라 변하는 온도 정보를 획득할 수 있다. The user operates the simulated robot in its normal mode in which the
사용자는 감속기(320)의 윤활 상태를 악화시켜, 마찰로 인한 진동과 소음을 발생시키도록 모사 로봇을 설정한 후 모사 로봇을 구동시킬 수 있다. 또는, 사용자는 감속기(320)에 연결되는 무게 추(306)의 무게를 증가시켜 감속기(320)의 부하를 증가시킨 후 모사 로봇을 구동시킬 수 있다. 사용자는 감속기(320)에 다양한 변화를 주어 고장을 낼 수 있고, 토크 센서(365)로부터 고장의 원인에 대응하는 토크 정보를 획득할 수 있다. The user can set the simulation robot to worsen the lubrication state of the
도 4는 일 실시예에 따른 센서 모듈로부터 획득한 데이터를 나타낸 그래프이다. Figure 4 is a graph showing data obtained from a sensor module according to an embodiment.
센서 모듈(예: 도 1의 센서 모듈(120))의 진동 센서는 모사 로봇의 구성 부품으로부터 진동 정보를 획득할 수 있다. 진동 센서는 진동 센서는 신호 증폭기, 저대역 통과 필터, 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함할 수 있다. 신호 증폭기는 진동 센서가 모사 로봇의 구성 부품으로부터 획득한 최초의 아날로그 진동 신호의 크기를 증폭할 수 있다. 진동 센서가 최초로 획득한 진동 신호에는 노이즈(noise)가 포함될 수 있다. 노이즈는 예를 들어 모사 로봇의 진동에 의한 노이즈, 또는 바닥 진동와 같은 외부 노이즈 등을 포함할 수 있다. 저대역 통과 필터(low pass filter)는 진동 신호에 포함된 노이즈를 제거하고 앨리어싱(aliasing) 현상을 완화시킬 수 있다. 진동 센서는 아날로그-디지털 컨버터를 이용하여 진동 정보에 포함된 진동 신호를 전압 신호로 변환할 수 있다. 그래프(410)는 시간에 따른, 진동 정보에 포함되는 전압 신호 값을 나타낸다. 그래프(420)는 시간에 따른, 진동 정보에 포함되는 전압 신호를 일정한 주기로 샘플링한 값을 나타낸다. The vibration sensor of the sensor module (e.g., the
제어 모듈(예: 도 1의 제어 모듈(130))은 고속 푸리에 변환을 통해 진동 정보에 포함된 전압 신호를 주파수 신호로 변환하는 디지털 신호 프로세서(DSP; Digital Signal Processor)를 포함할 수 있다. 제어 모듈은 변환된 주파수 신호의 최대 진폭 값 및 최대 주파수 값을 메모리에 저장할 수 있고, 최대 진폭 값 및 최대 주파수 값이 저장된 데이터 세트를 서버에 전송할 수 있다. 진동 정보에 포함된 주파수 신호의 최대 진폭 값 및 최대 주파수 값은 진동 센서가 측정한 구성 부품의 상태에 따라 변할 수 있다. The control module (e.g.,
도 5a 내지 도 5c는 일 실시예에 따른 센서 모듈로부터 획득한 데이터 값들의 예들을 나타내는 그래프들이다. 5A to 5C are graphs showing examples of data values obtained from a sensor module according to an embodiment.
도 5a의 그래프는 센서 모듈(예: 도 1의 센서 모듈)에 포함되는 진동 센서가 측정한 모사 로봇(예: 도 1의 모사 로봇(110))의 구성 부품이 정상인 상태에서 모사 로봇이 구동된 때에, 진동 센서로부터 획득한 진동 정보의 주파수 신호를 나타낸다. 도 5b의 그래프는 진동 센서가 측정한 모사 로봇의 구성 부품(예를 들어, 베어링)이 고장난 상태에서 모사 로봇이 구동된 때에, 진동 센서로부터 획득한 진동 정보의 주파수 신호를 나타낸다. 도 5c의 그래프는 진동 센서가 측정한 모사 로봇의 또다른 구성 부품(예를 들어, 감속기)이 고장난 상태에서 모사 로봇이 구동된 때에, 진동 센서로부터 획득한 진동 정보의 주파수 신호를 나타낸다.The graph in FIG. 5A shows the simulation robot being driven while the components of the simulation robot (e.g., the
도 5a를 참조하면, 모사 로봇의 구성 부품이 정상적으로 작동하는 경우, 구성 부품으로부터 측정한 진동 정보의 주파수 신호 값의 최대 진폭 값 및 최대 주파수 값은 도 5b의 그래프 및 도 5c의 그래프와 비교했을 때 상대적으로 낮을 수 있다. Referring to Figure 5a, when the component parts of the simulated robot operate normally, the maximum amplitude value and maximum frequency value of the frequency signal value of the vibration information measured from the component parts are compared to the graph in Figure 5b and the graph in Figure 5c. It may be relatively low.
도 5b 및 도 5c를 참조하면, 모사 로봇의 구성 부품이 고장난 상태에서 작동하는 경우, 구성 부품으로부터 측정한 진동 정보의 주파수 신호 값의 최대 진폭 값 및 최대 주파수 값은 도 5a의 그래프와 비교했을 때 상대적으로 높을 수 있다. 사용자는 진동 센서로부터 획득한 진동 정보의 주파수 신호 값을 기초로 진동 센서가 측정한 모사 로봇의 구성 부품의 상태를 추정할 수 있다. Referring to Figures 5b and 5c, when the component parts of the simulated robot operate in a broken state, the maximum amplitude value and maximum frequency value of the frequency signal value of vibration information measured from the component parts are compared to the graph in Figure 5a. It can be relatively high. The user can estimate the status of the components of the simulation robot measured by the vibration sensor based on the frequency signal value of the vibration information obtained from the vibration sensor.
도 6은 일 실시예에 따른 데이터 획득 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. Figure 6 is a flowchart explaining a data acquisition method according to an embodiment.
일례로, 데이터 획득 방법의 동작들은 도 1의 데이터 획득 장치(100)에 의해 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 도 6의 동작들 중 적어도 하나의 동작은 다른 동작과 동시 또는 병렬적으로 수행될 수 있고, 동작들 간의 순서는 변경될 수 있다. 또한, 동작들 중 적어도 하나의 동작은 생략될 수 있고, 다른 동작이 추가적으로 수행될 수도 있다.For example, operations of the data acquisition method may be performed by the
도 6을 참조하면, 동작(610)에서, 데이터 획득 장치는 모사 로봇의 온도 정보, 토크 정보, 진동 정보, 및 모터의 구동축의 위치 정보를 획득할 수 있다. 데이터 획득 장치는 온도 센서, 토크 정보를 획득하는 토크 센서, 진동 정보를 획득하는 진동 센서, 및 위치 정보를 획득하는 엔코더를 포함하는 센서 모듈을 포함할 수 있다. 데이터 획득 장치는 센서 모듀을 이용하여, 사용자의 제어에 따라 정상 모드 또는 비정상 모드 중 하나의 동작 모드로 구동되는 모사 로봇에 대한 다양한 정보(예: 온도 정보, 토크 정보, 진동 정보, 및 모터의 구동축의 위치 정보)를 획득할 수 있다. 모사 로봇은 모터, 모터의 출력 회전수를 조절하는 감속기, 모터와 연결되는 구동 풀리 및 감속기와 연결되는 종동 풀리를 포함하는 풀리, 및 베어링을 포함할 수 있다. 모사 로봇의 비정상 모드는, 모터가 고장난 경우, 감속기가 고장난 경우, 베어링이 고장난 경우, 및 풀리가 고장난 경우 중 적어도 하나 중 적어도 하나에서 모사 로봇이 구동되는 모드에 대응할 수 있다.Referring to FIG. 6, in operation 610, the data acquisition device may acquire temperature information, torque information, vibration information, and position information of the drive shaft of the motor of the simulation robot. The data acquisition device may include a sensor module including a temperature sensor, a torque sensor acquiring torque information, a vibration sensor acquiring vibration information, and an encoder acquiring position information. The data acquisition device uses a sensor module to provide various information (e.g., temperature information, torque information, vibration information, and driving shaft of the motor) about the simulated robot that is driven in either a normal mode or an abnormal mode according to the user's control. location information) can be obtained. The simulation robot may include a motor, a reducer that adjusts the output rotation speed of the motor, a pulley including a driving pulley connected to the motor and a driven pulley connected to the reducer, and a bearing. The abnormal mode of the simulation robot may correspond to a mode in which the simulation robot is driven in at least one of the following: a motor failure, a reducer failure, a bearing failure, and a pulley failure.
온도 센서는 모터의 일 측에 배치되고, 모터의 온도 정보를 획득할 수 있다. 토크 센서는 감속기의 일 측에 배치되고 감속기의 토크를 측정하여 토크 정보를 획득할 수 있다. 진동 센서는 베어링에서 발생하는 진동을 측정하여 진동 정보를 획득할 수 있다. 엔코더는 구동 풀리 및 종동 풀리의 위치 정보를 획득할 수 있다. 다만, 센서 모듈의 각 센서들이 배치되는 위치 및 센싱하는 구성 부품의 종류는 실시예에 따라 변할 수 있으며, 위에 한정되지 않는다. 온도 센서는 예를 들어 적외선 온도 센서일 수 있다. The temperature sensor is placed on one side of the motor and can obtain temperature information of the motor. The torque sensor is placed on one side of the reducer and can obtain torque information by measuring the torque of the reducer. A vibration sensor can obtain vibration information by measuring vibration occurring in a bearing. The encoder can obtain position information of the driving pulley and driven pulley. However, the location where each sensor of the sensor module is placed and the type of component component being sensed may vary depending on the embodiment, and is not limited to the above. The temperature sensor may be, for example, an infrared temperature sensor.
데이터 획득 장치는 모터의 하부에 배치되는 정밀 스테이지를 이용하여 상기 모터의 위치를 조절할 수 있다. 데이터 획득 장치는 정밀 스테이지로 인해 변하는 모터의 위치에 따른 위치 정보를 획득할 수 있다. 데이터 획득 장치는 감속기와 연결되는 무게 추를 이용하여, 감속기의 하중을 더할 수 있다. 사용자는 무게 추의 무게를 조절하여 감속기에 작용하는 토크의 세기를 조절할 수 있다. The data acquisition device can control the position of the motor using a precision stage disposed below the motor. The data acquisition device can acquire position information according to the changing position of the motor due to the precision stage. The data acquisition device can add the load of the reducer using a weight connected to the reducer. The user can adjust the strength of the torque acting on the reducer by adjusting the weight of the weight.
진동 센서는, 신호 증폭기, 저대역 통과 필터, 및 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다. 진동 정보를 획득하는 동작은, 아날로그-디지털 컨버터를 이용하여 진동 정보에 포함된 진동 신호를 전압 신호로 변환하는 동작을 포함할 수 있다. The vibration sensor may include a signal amplifier, low-pass filter, and analog-to-digital converter. The operation of acquiring vibration information may include converting the vibration signal included in the vibration information into a voltage signal using an analog-to-digital converter.
동작(620)에서, 데이터 획득 장치는 모사 로봇의 동작 모드에 따른 온도 정보, 토크 정보, 진동 정보, 및 위치 정보를 포함하는 데이터 세트를 메모리에 저장할 수 있다. 데이터 획득 장치는 센서 모듈로부터 획득한 데이터를 가공하여 데이터 세트로 메모리에 저장할 수 있다. 예를 들어, 데이터 획득 장치는 디지털 프로세서를 이용하여 고속 푸리에 변환을 통해 진동 정보에 포함된 전압 신호를 주파수 신호로 변환할 수 있다. 데이터 획득 장치는 변환된 주파수 신호의 최대 진폭 값 및 최대 주파수 값을 메모리에 저장하고 서버에 전송할 수 있다. 진동 정보에 포함되는 주파수 신호의 최대 진폭 값 및 최대 주파수 값은 진동 센서가 측정한 구성 부품의 동작 상태에 따라 변할 수 있다. 사용자는 진동 정보에 포함된 주파수 신호의 최대 진폭 값 및 최대 주파수 값을 기초로 진동 센서가 측정한 구성 부품의 상태를 추정할 수 있다. In
동작(630)에서, 데이터 획득 장치는 통신 모듈을 통해 데이터 세트를 서버(예: 도 1의 서버(140))에 전송할 수 있다. 데이터 획득 장치가 데이터 세트를 서버에 제공하는 동작은, 이더캣 네트워크를 통해 상기 데이터 세트를 상기 서버에 제공하는 동작을 포함할 수 있다. 데이터 획득 장치는 이더캣 네트워크를 이용하여 데이터 세트를 실시간으로 서버에 전송할 수 있다.In
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented with hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, the devices, methods, and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, and a field programmable gate (FPGA). It may be implemented using a general-purpose computer or a special-purpose computer, such as an array, programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and software applications running on the operating system. Additionally, a processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For ease of understanding, a single processing device may be described as being used; however, those skilled in the art will understand that a processing device includes multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, a processing device may include multiple processors or one processor and one controller. Additionally, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 저장될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which may configure a processing unit to operate as desired, or may be processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be used on any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device to be interpreted by or to provide instructions or data to a processing device. It can be saved in . Software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on a computer-readable recording medium.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 저장할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. A computer-readable medium may store program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination, and the program instructions recorded on the medium may be specially designed and constructed for the embodiment or may be known and available to those skilled in the art of computer software. there is. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Includes optical media (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The hardware devices described above may be configured to operate as one or multiple software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on this. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.
Claims (19)
모터, 상기 모터의 출력 회전수를 조절하는 감속기, 상기 모터와 연결되는 구동 풀리 및 상기 감속기와 연결되는 종동 풀리를 포함하는 풀리(pulley), 및 베어링을 포함하고, 사용자의 제어에 따라 정상 모드 또는 비정상 모드 중 하나의 동작 모드로 구동되는 모사 로봇;
상기 모사 로봇의 온도 정보를 획득하는 온도 센서, 상기 모사 로봇의 토크 정보를 획득하는 토크 센서, 상기 모사 로봇의 진동 정보를 획득하는 진동 센서, 및 상기 모터의 구동축의 위치 정보를 획득하는 엔코더(encoder)를 포함하는 센서 모듈; 및
상기 모사 로봇의 동작 모드에 따른 상기 온도 정보, 상기 토크 정보, 상기 진동 정보, 및 상기 위치 정보를 포함하는 데이터 세트를 저장하고, 통신 모듈을 통해 상기 데이터 세트를 서버에 전송하는 제어 모듈
을 포함하는 데이터 획득 장치.
In the data acquisition device for robot failure diagnosis,
It includes a motor, a reducer that adjusts the output rotation speed of the motor, a pulley including a driving pulley connected to the motor and a driven pulley connected to the reducer, and a bearing, and can be operated in a normal mode or in a normal mode according to user control. A simulated robot driven in one of the abnormal modes of operation;
A temperature sensor that acquires temperature information of the simulated robot, a torque sensor that acquires torque information of the simulated robot, a vibration sensor that acquires vibration information of the simulated robot, and an encoder that acquires position information of the drive shaft of the motor (encoder ) a sensor module including; and
A control module that stores a data set including the temperature information, the torque information, the vibration information, and the location information according to the operation mode of the simulation robot, and transmits the data set to a server through a communication module.
A data acquisition device comprising a.
상기 온도 센서는,
상기 모터의 일 측에 배치되고, 상기 모터의 온도 정보를 획득하고,
상기 토크 센서는,
상기 감속기의 일 측에 배치되고, 상기 감속기의 토크를 측정하여 토크 정보를 획득하고,
상기 진동 센서는,
상기 베어링에서 발생하는 진동을 측정하여 진동 정보를 획득하고,
상기 엔코더는,
상기 구동 풀리 및 상기 종동 풀리의 위치 정보를 획득하는,
데이터 획득 장치.
According to paragraph 1,
The temperature sensor is,
disposed on one side of the motor, and obtain temperature information of the motor,
The torque sensor is,
It is disposed on one side of the reducer and measures the torque of the reducer to obtain torque information,
The vibration sensor is,
Obtain vibration information by measuring vibration occurring in the bearing,
The encoder is,
Obtaining position information of the driving pulley and the driven pulley,
Data acquisition device.
상기 모터의 하부에 배치되고, 상기 모터의 위치를 조절하는 정밀 스테이지
를 더 포함하는 데이터 획득 장치.
According to paragraph 1,
A precision stage disposed below the motor and controlling the position of the motor
A data acquisition device further comprising:
상기 감속기와 연결되고, 상기 감속기의 하중을 더하는 무게 추
를 더 포함하는 데이터 획득 장치.
According to paragraph 1,
A weight connected to the reducer and adding the load of the reducer
A data acquisition device further comprising:
상기 제어 모듈은,
이더캣 네트워크를 통해 상기 데이터 세트를 상기 서버에 제공하는,
데이터 획득 장치.
According to paragraph 1,
The control module is,
Providing the data set to the server through an EtherCAT network,
Data acquisition device.
상기 진동 센서는,
신호 증폭기, 저대역 통과 필터, 및 아날로그-디지털 컨버터(ADC)를 포함하고, 상기 아날로그-디지털 컨버터를 이용하여 상기 진동 정보에 포함된 진동 신호를 전압 신호로 변환하는,
데이터 획득 장치.
According to paragraph 1,
The vibration sensor is,
Comprising a signal amplifier, a low-pass filter, and an analog-to-digital converter (ADC), and converting the vibration signal included in the vibration information into a voltage signal using the analog-to-digital converter,
Data acquisition device.
상기 제어 모듈은,
고속 푸리에 변환을 통해 상기 진동 정보에 포함된 전압 신호를 주파수 신호로 변환하는 디지털 신호 프로세서(DSP)를 포함하는,
데이터 획득 장치.
According to clause 6,
The control module is,
Comprising a digital signal processor (DSP) that converts the voltage signal included in the vibration information into a frequency signal through fast Fourier transform,
Data acquisition device.
상기 온도 센서는,
적외선 온도 센서인 것인,
데이터 획득 장치.
According to paragraph 1,
The temperature sensor is,
An infrared temperature sensor,
Data acquisition device.
상기 모사 로봇의 비정상 모드는,
상기 모터가 고장난 경우, 상기 감속기가 고장난 경우, 상기 베어링이 고장난 경우, 및 상기 풀리가 고장난 경우 중 적어도 하나의 경우에 대응하는,
데이터 획득 장치.
According to paragraph 1,
The abnormal mode of the simulated robot is,
Corresponding to at least one of the following cases: when the motor fails, when the reducer fails, when the bearing fails, and when the pulley fails,
Data acquisition device.
온도 센서, 토크 정보를 획득하는 토크 센서, 진동 정보를 획득하는 진동 센서, 및 위치 정보를 획득하는 엔코더를 포함하는 센서 모듈을 이용하여, 모터, 상기 모터의 출력 회전수를 조절하는 감속기, 상기 모터와 연결되는 구동 풀리 및 상기 감속기와 연결되는 종동 풀리를 포함하는 풀리, 및 베어링을 포함하고, 사용자의 제어에 따라 정상 모드 또는 비정상 모드 중 하나의 동작 모드로 구동되는 모사 로봇의 온도 정보, 토크 정보, 진동 정보, 및 상기 모터의 구동축의 위치 정보를 획득하는 동작;
상기 모사 로봇의 동작 모드에 따른 상기 온도 정보, 상기 토크 정보, 상기 진동 정보, 및 상기 위치 정보를 포함하는 데이터 세트를 저장하는 동작; 및
통신 모듈을 통해 상기 데이터 세트를 서버에 전송하는 동작
을 포함하는 데이터 획득 방법.
In a data acquisition method performed by a data acquisition device for robot failure diagnosis,
Using a sensor module including a temperature sensor, a torque sensor for acquiring torque information, a vibration sensor for acquiring vibration information, and an encoder for obtaining position information, a motor, a reducer for controlling the output rotation speed of the motor, and the motor Temperature information and torque information of a simulated robot that includes a pulley including a driving pulley connected to and a driven pulley connected to the reducer, and a bearing, and is driven in one of the normal mode and abnormal mode according to the user's control. , vibration information, and an operation of acquiring position information of a drive shaft of the motor;
An operation of storing a data set including the temperature information, the torque information, the vibration information, and the location information according to the operation mode of the simulation robot; and
An operation of transmitting the data set to a server through a communication module
Data acquisition method including.
상기 온도 센서는,
상기 모터의 일 측에 배치되고, 상기 모터의 온도 정보를 획득하고,
상기 토크 센서는,
상기 감속기의 일 측에 배치되고, 상기 감속기의 토크를 측정하여 토크 정보를 획득하고,
상기 진동 센서는,
상기 베어링에서 발생하는 진동을 측정하여 진동 정보를 획득하고,
상기 엔코더는,
상기 구동 풀리 및 상기 종동 풀리의 위치 정보를 획득하는,
데이터 획득 방법.
According to clause 10,
The temperature sensor is,
disposed on one side of the motor, and obtain temperature information of the motor,
The torque sensor is,
It is disposed on one side of the reducer and measures the torque of the reducer to obtain torque information,
The vibration sensor is,
Obtain vibration information by measuring vibration occurring in the bearing,
The encoder is,
Obtaining position information of the driving pulley and the driven pulley,
Data acquisition methods.
상기 모터의 하부에 배치되는 정밀 스테이지를 이용하여 상기 모터의 위치를 조절하는 동작
을 더 포함하는 데이터 획득 방법.
According to clause 10,
An operation to adjust the position of the motor using a precision stage disposed below the motor
A data acquisition method further comprising:
상기 감속기와 연결되는 무게 추를 이용하여, 상기 감속기의 하중을 더하는 동작
을 더 포함하는 데이터 획득 방법.
According to clause 10,
An operation of adding the load of the reducer using a weight connected to the reducer
A data acquisition method further comprising:
상기 데이터 세트를 상기 서버에 제공하는 동작은,
이더캣 네트워크를 통해 상기 데이터 세트를 상기 서버에 제공하는 동작
을 포함하는 데이터 획득 방법.
According to clause 10,
The operation of providing the data set to the server is:
An operation of providing the data set to the server through an EtherCAT network
Data acquisition method including.
상기 진동 센서는,
신호 증폭기, 저대역 통과 필터, 및 아날로그-디지털 컨버터를 포함하고,
상기 진동 정보를 획득하는 동작은,
상기 아날로그-디지털 컨버터를 이용하여 상기 진동 정보에 포함된 진동 신호를 전압 신호로 변환하는 동작
을 포함하는 데이터 획득 방법.
According to clause 10,
The vibration sensor is,
Includes a signal amplifier, low-pass filter, and analog-to-digital converter,
The operation of acquiring the vibration information is,
An operation of converting a vibration signal included in the vibration information into a voltage signal using the analog-to-digital converter.
Data acquisition method including.
디지털 프로세서를 이용하여 고속 푸리에 변환을 통해 상기 진동 정보에 포함된 전압 신호를 주파수 신호로 변환하는 동작
을 더 포함하는 데이터 획득 방법.
According to clause 10,
An operation of converting the voltage signal included in the vibration information into a frequency signal through fast Fourier transform using a digital processor.
A data acquisition method further comprising:
상기 온도 센서는,
적외선 온도 센서인 것인,
데이터 획득 방법.
According to clause 10,
The temperature sensor is,
An infrared temperature sensor,
Data acquisition methods.
상기 모사 로봇의 비정상 모드는,
상기 모터가 고장난 경우, 상기 감속기가 고장난 경우, 상기 베어링이 고장난 경우, 및 상기 풀리가 고장난 경우 중 적어도 하나의 경우에 대응하는,
데이터 획득 방법.
According to clause 10,
The abnormal mode of the simulated robot is,
Corresponding to at least one of the following cases: when the motor fails, when the reducer fails, when the bearing fails, and when the pulley fails,
Data acquisition methods.
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