WO2018038181A1 - ロボットの遠隔監視システム - Google Patents

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WO2018038181A1
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中村 正和
川井 淳
知也 清水
謙良 加川
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川崎重工業株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06Safety devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1674Programme controls characterised by safety, monitoring, diagnostic
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
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    • G05B23/0205Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2223/00Indexing scheme associated with group G05B23/00
    • G05B2223/06Remote monitoring

Definitions

  • the present invention relates to a remote monitoring system for monitoring the state of a robot at a place away from a user site.
  • the remaining life of the equipment is estimated based on the design life of the equipment that makes up the robot drive system (such as a reducer) and the operating time of the robot up to the current date. A way to do this is conceivable.
  • the robot operating conditions assumed when determining the design life of the equipment may differ greatly from the robot operating conditions in actual work, so the design life of the equipment and the robot operating time up to the current date In the method for estimating the remaining lifetime of the device based on the above, it is difficult to maintain the accuracy of the estimated value high.
  • Patent Documents 1 and 2 transmit raw data acquired from the robot control apparatus to a remote place as it is via a communication line, so the amount of data to be transmitted (communication Amount) is enormous, and there are problems such as a decrease in communication speed.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is a robot remote monitoring system that can reduce the amount of data (communication amount) transmitted from a user site to a remote location.
  • the purpose is to provide.
  • a first aspect of the present invention is a remote monitoring system for monitoring the state of a robot at a location away from a user site, wherein the robot is driven at the user site.
  • Analysis result data acquisition means for analyzing current data of motors in the system and acquiring analysis result data; and the analysis obtained by the analysis result data acquisition means provided at a remote location away from the user site
  • a data server for recording the result data, a communication means for transmitting the analysis result data to the data server, a portable terminal for reading and displaying the analysis result data recorded in the data server, It is provided with.
  • the analysis result data includes at least one of an average current value (I 2 ), a peak current value, and a motor allowable load factor of the motor.
  • the analysis result data includes information on at least one change over time of the average current value (I 2 ), the peak current value, and the motor allowable load factor. It is characterized by including.
  • the communication unit is configured to transmit environment setting data to the data server in addition to the analysis result data. It is characterized by that.
  • a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in any of the first to fourth aspects, the communication means includes a mail server.
  • a remote monitoring system for a robot that can reduce the amount of data (communication amount) transmitted from a user site to a remote location.
  • the figure which showed schematic structure of the remote monitoring system of the robot by one Embodiment of this invention The figure which showed schematic structure of the remote monitoring system of the robot by one Embodiment of this invention.
  • the figure for demonstrating the environment setting data which is one of the transmission information in the remote monitoring system shown in FIG. The figure which showed schematic structure of the modification of the remote monitoring system shown in FIG.
  • the figure which showed schematic structure of the other modification of the remote monitoring system shown in FIG. The figure which showed schematic structure of the other modification of the remote monitoring system shown in FIG.
  • the robot remote monitoring system is a system for monitoring the state of the robot (operation state, deterioration state, etc.) at a location away from the user site.
  • the robot includes a robot arm and a robot drive system for driving the robot arm and an external axis of the robot.
  • the “user site” includes not only the factory where the robot is actually operating, but also the monitoring center on the robot user side used for monitoring the robot.
  • a plurality of robots 2 are installed in a factory (user side site) 1.
  • the first robot 2 is controlled by the first robot controller 3
  • the second robot 2 is controlled by the second robot controller 3
  • the Nth robot 2 is controlled by the Nth robot controller 3.
  • the factory 1 (user side site) is provided with an on-site PC 4 that receives robot drive system data from a plurality of robot control devices 3.
  • the robot drive system includes a servo motor that generates a drive force, a speed reducer that transmits the drive force from the servo motor to a robot arm and a robot external shaft, and an encoder that detects the position of the servo motor.
  • the on-site PC 4 installed in the factory (user site) 1 constitutes analysis result data acquisition means for analyzing the current data of the servo motor of the robot drive system and acquiring the analysis result data. That is, in the robot remote monitoring system according to the present embodiment, the current data of the servo motor of the robot drive system is analyzed in the factory (user site) 1 where the robot 2 is installed.
  • the average current value (I 2 ), the peak current value, and the motor allowable load factor are data acquired based on measured values of current generated when the robot is operated under the same operating conditions.
  • the average current value (I 2 ) is an average value of current values generated under the same operating conditions
  • the peak current value is a peak value of current values generated under the same operating conditions.
  • the analysis result data described above includes information regarding changes with time of each of the average current value (I 2 ), the peak current value, and the motor allowable load factor.
  • the life of a robot drive system including
  • the threshold is set to 107% (design reference)
  • the average current value (I 2 ) is the threshold Estimate the time to reach (remaining life).
  • the remaining life is estimated based on the current limit value (current limit of the amplifier, reducer, and motor).
  • the remaining life is estimated based on the motor continuous stall current value (motor manufacturer specifications).
  • the factory 1 where the robot 2 is actually installed is provided with the on-site PC 4 as the analysis result data acquisition means.
  • a monitoring center An analysis result data acquisition means may be provided in the robot user's facility.
  • the remote monitoring system for a robot is a data server for recording analysis result data obtained by the analysis result data acquisition means configured by the on-site PC 4 in a remote place away from the factory (user site) 1. 5 is provided.
  • the remote monitoring system also includes communication means 6 for transmitting analysis result data from the on-site PC 4 to the data server 5 installed at a remote location.
  • the communication means 6 in this example constitutes a virtual private network (VPN).
  • the analysis result data is sent to a data server using a commercial communication line such as the Internet or a telephone line, or a dedicated line such as a LAN. 5 can be transmitted.
  • the information transmitted to the data server 5 by the communication means 6 includes the environment setting data shown in FIG. 2 in addition to the analysis result data described above.
  • the environment setting data includes at least user information (user name, factory name, local PC information), connection setting information (robot type, user line name, user number, manufacturer number, IP address), and threshold setting file (analysis result). Data threshold).
  • the remote monitoring system further includes a portable terminal 7 for reading and displaying the analysis result data and environment setting data recorded in the data server 5.
  • the mobile terminal 7 can be composed of a mobile phone, a smart phone, a notebook computer, or the like.
  • the remote monitoring system of the robot analyzes the current data of the servo motor by the on-site PC (analysis result data acquisition means) 4 in the factory (user side site) 1 and the analysis result data acquired by the on-site PC 4 Is transmitted to the data server 4 at a remote location using the communication means 6.
  • the raw data acquired from the robot control device 3 is not transmitted to the data server 5 via the communication means 6 as it is, but before being transmitted to the data server 5, the raw data is transmitted on the factory (user side site) 1 side. Analysis is performed.
  • the current data of the servo motor is analyzed by the on-site PC (analysis result data acquisition means) 4 in the factory (user side site) 1 and the on-site PC 4
  • the analysis result data acquired in (1) is transmitted to the data server 5 at a remote location via the communication means 6.
  • the analysis result data has a considerably smaller data amount than the raw data acquired from the robot control device 3, the amount of data (communication amount) transmitted to the data server 5 via the communication means 6 is greatly reduced. Thus, the communication speed can be improved.
  • the state of the robot (such as the remaining life of the driving system) can be determined in a timely manner at a remote location away from the factory (user site) 1. I can grasp it.
  • VPN is used as the communication means 6 for transmitting data from the factory (user side site) 1 to the data server 5, but as a modification, as shown in FIG.
  • a mail server may be used as the communication means 6.
  • the data server 5 also functions as a mail server.
  • a separate mail server may be provided on the upstream side (factory side) of the data server 5.
  • the analysis result data which is the result obtained in advance by the on-site PC (analysis result data acquisition means) 4
  • the communication means 6 the data to be transmitted by the communication means 6.
  • the communication means 6 By using the communication means 6 as a mail server, there is an advantage that security against intrusion to the user site from the outside can be enhanced.
  • the communication means (mail server) 6 is installed in the factory 1, but the communication means (mail server) 6 is installed anywhere in the user side site other than the factory 1. If it is good.
  • both a communication means 6 using VPN and a communication means 6 using a mail server may be installed.
  • the analysis result data is normally transmitted to the data server using the communication means 6 of the mail server, and when the two-way data communication is necessary, the VPN communication means 6 is used. Can be switched to use.
  • the communication means 6 of each of the plurality of factories 1 may communicate with the data server 5.
  • the communication means 6 in this example may be VPN, a mail server, or both communication means 6 may be provided.
  • a mail server for the communication means 6 in this example even if each user (owner) of a plurality of factories 1 differs by improving a security level as mentioned above, A sufficient security level can be reliably ensured.

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Abstract

本システムは、ロボット(2)の状態をユーザー側サイト(1)から離れた場所で監視するための遠隔監視システムであって、ユーザー側サイト(1)において、ロボット(2)の駆動系のモータの電流データを分析して分析結果データを取得するための分析結果データ取得手段(4)と、ユーザー側サイト(1)から離れた遠隔地に設けられ、分析結果データ取得手段(4)によって得られた分析結果データを記録するためのデータサーバ(5)と、データサーバ(5)に分析結果データを送信するための通信手段(6)と、データサーバ(5)に記録された分析結果データを読み出して表示するための携帯端末(7)と、を備える。遠隔監視システムにおいて、ユーザー側サイトから遠隔地に送信するデータの量(通信量)を低減することができる。

Description

ロボットの遠隔監視システム
 本発明は、ロボットの状態をユーザー側サイトから離れた場所で監視するための遠隔監視システムに関する。
 産業用ロボットなどのロボットは、その長期の使用により、ロボットアームやロボット外部軸を駆動するためのロボット駆動系を構成する機器の劣化(例えば、減速機の歯車の摩耗)が発生し、これにより、ロボットの動作精度が低下する。さらに、このような状態を放置しておくと、ロボット駆動系を構成する機器が破損して、ロボットが故障する。
 生産ラインに設置される産業用ロボットにおいては、ロボットが故障すると生産ライン全体が停止し、生産性が低下して生産計画に支障をきたすことになる。そのため、ロボットに故障が発生する前に予防保全を実施し、故障を未然に防ぎたいという市場の要求がある。
 この市場の要求に応えるためには、例えば、ロボットの駆動系を構成する機器(減速機等)の設計寿命と、現在日までのロボットの運転時間とに基づいて、当該機器の残余寿命を推定する方法が考えられる。
 しかしながら、機器の設計寿命を決定する際に想定されるロボット運転条件と、実際の作業におけるロボット運転条件とが大きく異なる場合があるため、機器の設計寿命と、現在日までのロボットの運転時間とに基づいて当該機器の残余寿命を推定する方法では、その推定値の精度を高く維持することが困難である。
 一方、実際の作業におけるロボット制御装置のデータを、ユーザー側サイトから通信回線を介して遠隔地に送信し、送信されたデータに基づいて故障診断やメンテナンスを実施する技術が提案されている(特許文献1、2)。
特開2002-287816号公報 特開2007-190663号公報
 しかしながら、特許文献1、2に記載の従来提案の技術は、ロボット制御装置から取得した生のデータを、通信回線を介してそのまま遠隔地に送信するものであるため、送信するデータの量(通信量)が膨大なものとなり、通信速度の低下などの問題がある。
 本発明は、上述した従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであって、ユーザー側サイトから遠隔地に送信するデータの量(通信量)を低減することができるロボットの遠隔監視システムを提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、ロボットの状態をユーザー側サイトから離れた場所で監視するための遠隔監視システムであって、前記ユーザー側サイトにおいて、前記ロボットの駆動系のモータの電流データを分析して分析結果データを取得するための分析結果データ取得手段と、前記ユーザー側サイトから離れた遠隔地に設けられ、前記分析結果データ取得手段によって得られた前記分析結果データを記録するためのデータサーバと、前記データサーバに前記分析結果データを送信するための通信手段と、前記データサーバに記録された前記分析結果データを読み出して表示するための携帯端末と、を備えたことを特徴とする。
 本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記分析結果データは、前記モータの平均電流値(I)、ピーク電流値、およびモータ許容負荷率の少なくとも一つを含む、ことを特徴とする。
 本発明の第3の態様は、第2の態様において、前記分析結果データは、前記平均電流値(I)、前記ピーク電流値、および前記モータ許容負荷率の少なくとも一つの経時変化に関する情報を含んでいる、ことを特徴とする。
 本発明の第4の態様は、第1乃至第3のいずれかの態様において、前記通信手段は、前記分析結果データ以外に、環境設定データを前記データサーバに送信するように構成されている、ことを特徴とする。
 本発明の第5の態様は、第1乃至第4のいずれかの態様において、前記通信手段は、メールサーバを含む、ことを特徴とする。
 本発明によれば、ユーザー側サイトから遠隔地に送信するデータの量(通信量)を低減することができるロボットの遠隔監視システムを提供することができる。
本発明の一実施形態によるロボットの遠隔監視システムの概略構成を示した図。 図1に示した遠隔監視システムにおける送信情報の一つである環境設定データを説明するための図。 図1に示した遠隔監視システムの一変形例の概略構成を示した図。 図1に示した遠隔監視システムの他の変形例の概略構成を示した図。 図1に示した遠隔監視システムのさらに他の変形例の概略構成を示した図。
 以下、本発明の一実施形態によるロボットの遠隔監視システムについて、図面を参照して説明する。
 本実施形態によるロボットの遠隔監視システムは、ロボットの状態(動作状態や劣化状態など)を、ユーザー側サイトから離れた場所で監視するためのシステムである。ロボットは、ロボットアームと、このロボットアームやロボットの外部軸を駆動するためのロボット駆動系とを備えている。
 なお、本明細書中において「ユーザー側サイト」には、ロボットが実際に稼働している工場のみならず、ロボットを監視するために使用されるロボットユーザー側の監視センターなども含まれる。
 図1に示したように、工場(ユーザー側サイト)1には、複数台のロボット2が設置されている。第一ロボット2は、第一ロボット制御装置3により制御され、第二ロボット2は、第二ロボット制御装置3により制御され、第Nロボット2は、第Nロボット制御装置3により制御される。
 工場1(ユーザー側サイト)には、複数のロボット制御装置3からロボット駆動系のデータを受信する現場PC4が設けられている。ロボット駆動系は、駆動力を生成するサーボモータ、サーボモータからの駆動力をロボットアームやロボット外部軸に伝達する減速機、およびサーボモータの位置を検出するエンコーダを有する。
 工場(ユーザー側サイト)1に設置された現場PC4は、ロボット駆動系のサーボモータの電流データを分析して分析結果データを取得するための分析結果データ取得手段を構成している。すなわち、本実施形態によるロボットの遠隔監視システムにおいては、ロボット駆動系のサーボモータの電流データの分析を、ロボット2が設置されている工場(ユーザー側サイト)1において実施する。
 現場PC4で実施されるサーボモータの電流データの分析によって、減速機の故障予知に利用される平均電流値(I)、ピークトルクの診断に利用されるピーク電流値、およびモータのデューティ診断に利用されるモータ許容負荷率などに関する分析結果データが得られる。
 ここで、平均電流値(I)、ピーク電流値、およびモータ許容負荷率は、同一の動作条件でロボットを動作させたときに生じる電流の測定値に基づいて取得するデータである。例えば、平均電流値(I)は、同一の動作条件において生じた電流値の平均値であり、ピーク電流値は、同一の動作条件において生じた電流値のピーク値である。
 そして、上述の分析結果データは、平均電流値(I)、ピーク電流値、およびモータ許容負荷率のそれぞれの経時変化に関する情報を含んでおり、経時変化情報に基づいて、減速機などの機器を含むロボット駆動系の寿命を予測することができる。
 例えば平均電流値(I)に基づいてロボット駆動系の残余寿命を推定する際には、初期計測値を基準とし、閾値を107%(設計基準)として、平均電流値(I)が閾値に到達するまでの時間(残余寿命)を推定する。また、ピーク電流値については、電流制限値(アンプ、減速機、モータの電流リミット)を基準として残余寿命を推定する。さらに、モータ許容負荷率(デューティ)については、モータ連続ストール電流値(モータメーカ仕様)を基準として残余寿命を推定する。
 なお、本例においては、実際にロボット2が設置されている工場1に、分析結果データ取得手段である現場PC4を設けているが、変形例としては、ロボット2を監視するための監視センター(ロボットユーザーの施設)に分析結果データ取得手段を設けても良い。
 本実施形態によるロボットの遠隔監視システムは、工場(ユーザー側サイト)1から離れた遠隔地に、現場PC4で構成された分析結果データ取得手段によって得られた分析結果データを記録するためのデータサーバ5を備えている。
 また、この遠隔監視システムは、遠隔地に設置されたデータサーバ5に、現場PC4から分析結果データを送信するための通信手段6を備えている。本例における通信手段6は、仮想プライベートネットワーク(VPN)を構成するものであり、例えば、インターネットや電話回線などの商用通信回線や、LANなどの専用回線を利用して、分析結果データをデータサーバ5に送信することができる。
 通信手段6によってデータサーバ5に送信される情報には、上述の分析結果データに加えて、図2に示した環境設定データが含まれている。環境設定データには、少なくとも、ユーザー情報(ユーザー名、工場名、現場PC情報)、接続設定情報(ロボット種類、ユーザーライン名、ユーザー号機、メーカー号機、IPアドレス)、および閾値設定ファイル(分析結果データの閾値)が含まれている。
 分析結果データの閾値は、デフォルトの値が設定されているが、ユーザーにて変更することもできる。また、分析結果データの閾値は、ロボットを構成する複数の軸のそれぞれについて設定されている。 本実施形態による遠隔監視システムは、さらに、データサーバ5に記録された分析結果データおよび環境設定データを読み出して表示するための携帯端末7を備えている。携帯端末7は、携帯電話、スマートホン、ノートパソコンなどで構成することができる。
 本実施形態によるロボットの遠隔監視システムは、サーボモータの電流データの分析を、工場(ユーザー側サイト)1にある現場PC(分析結果データ取得手段)4で行い、現場PC4で取得した分析結果データを、通信手段6を用いて遠隔地にあるデータサーバ4に送信するように構成されている。
 すなわち、ロボット制御装置3から取得した生データを、通信手段6を介してそのままデータサーバ5に送信するのではなく、データサーバ5に送信する前に、工場(ユーザー側サイト)1側において生データの分析が行われる。
 上述したように、本実施形態によるロボットの遠隔監視システムにおいては、サーボモータの電流データの分析を、工場(ユーザー側サイト)1にある現場PC(分析結果データ取得手段)4で行い、現場PC4で取得した分析結果データが、通信手段6を介して遠隔地にあるデータサーバ5に送信される。
 分析結果データは、ロボット制御装置3から取得した生データに比べて、そのデータ量が相当に小さいので、通信手段6を介してデータサーバ5に送信するデータの量(通信量)を大幅に低減することができ、これにより、通信速度の向上等を図ることができる。
 そして、データサーバ5に保存された分析結果データを携帯端末7で確認することにより、工場(ユーザー側サイト)1から離れた遠隔地において、ロボットの状態(駆動系の残余寿命など)を適時に把握することができる。
 なお、本例では、工場(ユーザー側サイト)1からデータサーバ5にデータを送信するための通信手段6として、VPNを利用することとしているが、変形例としては、図3に示したように、通信手段6としてメールサーバを利用するようにしても良い。この場合、データサーバ5はメールサーバとしても機能する。或いは、データサーバ5の上流側(工場側)に別途メールサーバを設けても良い。
 上述したように、現場PC(分析結果データ取得手段)4で予め分析して得られた結果である分析結果データを通信手段6で送信するようにしているので、通信手段6で送信すべきデータの通信量が極めて少なくて済み、その結果、メールでの送信が可能となるものである。通信手段6をメールサーバとすることにより、外部からユーザー側サイトへの侵入に対するセキュリティを強化できるという利点がある。
 なお、図3では通信手段(メールサーバ)6を工場1の内部に設置しているが、通信手段(メールサーバ)6の設置場所は、工場1以外でも、ユーザー側サイト内のいずれかの場所であれば良い。
 また、他の変形例としては、図4に示したように、VPNを利用した通信手段6およびメールサーバを利用した通信手段6の両方を設置しても良い。本例においては、例えば、通常時はメールサーバの通信手段6を使用して分析結果データをデータサーバに送信し、双方向のデータ通信が必要となるような場合にはVPNの通信手段6を使用するように切り替えることができる。
 さらに他の変形例としては、図5に示したように、複数の工場1のそれぞれの通信手段6から、データサーバ5に対して通信を行うようにしても良い。本例における通信手段6は、VPNでも良いし、メールサーバでも良く、或いは両方の通信手段6を設けても良い。 なお、本例において通信手段6にメールサーバを利用する場合には、上述したようにセキュリティレベルが向上することにより、例えば複数の工場1のそれぞれのユーザー(所有者)が異なるような場合でも、十分なセキュリティレベルを確実に確保することができる。
 1 工場(ユーザー側サイト)
 2 ロボット
 3 ロボット制御装置
 4 現場PC
 5 データサーバ
 6 通信手段
 7 携帯端末
 

Claims (5)

  1.  ロボットの状態をユーザー側サイトから離れた場所で監視するための遠隔監視システムであって、
     前記ユーザー側サイトにおいて、前記ロボットの駆動系のモータの電流データを分析して分析結果データを取得するための分析結果データ取得手段と、
     前記ユーザー側サイトから離れた遠隔地に設けられ、前記分析結果データ取得手段によって得られた前記分析結果データを記録するためのデータサーバと、
     前記データサーバに前記分析結果データを送信するための通信手段と、
     前記データサーバに記録された前記分析結果データを読み出して表示するための携帯端末と、を備えたロボットの遠隔監視システム。
  2.  前記分析結果データは、前記モータの平均電流値(I)、ピーク電流値、およびモータ許容負荷率の少なくとも一つを含む、請求項1記載のロボットの遠隔監視システム。
  3.  前記分析結果データは、前記平均電流値(I)、前記ピーク電流値、および前記モータ許容負荷率の少なくとも一つの経時変化に関する情報を含んでいる、請求項2記載のロボットの遠隔監視システム。
  4.  前記通信手段は、前記分析結果データ以外に、環境設定データを前記データサーバに送信するように構成されている、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のロボットの遠隔監視システム。
  5.  前記通信手段は、メールサーバを含む、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のロボットの遠隔監視システム。
     
PCT/JP2017/030207 2016-08-24 2017-08-23 ロボットの遠隔監視システム WO2018038181A1 (ja)

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