WO2022230531A1

WO2022230531A1 - 診断システム

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Publication number: WO2022230531A1
Application number: PCT/JP2022/014952
Authority: WO
Inventors: 貴志和田; 清安藤; 卓也白田
Original assignee: ナブテスコ株式会社; 旭光電機株式会社
Priority date: 2021-04-26
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2022-11-03
Also published as: JPWO2022230531A1

Abstract

診断装置２２は、動力伝達経路の上流側に設置された第１可動部１４ａに設置された第１センサ装置２０ａの検知結果を取得する。診断装置２２は、動力伝達経路の下流側に設置された第２可動部１４ｂに設置された第２センサ装置２０ｂの検知結果を取得する。診断装置２２は、第１センサ装置２０ａの検知結果と第２センサ装置２０ｂの検知結果とに基づいて、ノイズ成分を抽出する。診断装置２２は、ノイズ成分の抽出結果と第１センサ装置２０ａの検知結果とに基づいて、第１可動部１４ａの状態を推定し、または、ノイズ成分の抽出結果と第２センサ装置２０ｂの検知結果とに基づいて、第２可動部１４ｂの状態を推定する。

Description

診断システム

　この発明は、データ処理技術に関し、特に診断システムに関する。

　以下の特許文献１には、推定部が、第２力検出部による検出結果に基づいて、第１力検出部が検出する力の向きおよび大きさを推定し、異常判断部が、推定部による推定結果と、第１力検出部による検出結果とを比較することにより、第１力検出部と第２力検出部の少なくとも一方が異常であるか否かを判断する作業装置が開示されている。

特開２０２０－３９３９７号公報

　上記文献に記載の技術をロボットアーム等の機器に適用した場合、機器に生じる振動等に起因してセンサの検知結果にノイズが混入することがあり、センサの異常を推定する精度が低下する可能性がある。

　本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、１つの目的は、機器に設置されたセンサの検知結果に基づいて機器の状態を推定する場合の推定精度の低下を抑制する技術を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明のある態様の診断システムは、第１アクチュエータと第２アクチュエータとが動力伝達経路を介して伝達された動力をもとに協調動作する機器の診断システムであって、動力伝達経路の上流側に設置された第１アクチュエータに設置された第１センサの検知結果を取得する第１取得部と、動力伝達経路の下流側に設置された第２アクチュエータに設置された第２センサの検知結果を取得する第２取得部と、第１センサの検知結果と第２センサの検知結果とに基づいて、ノイズ成分を抽出するノイズ抽出部と、ノイズ成分の抽出結果と第１センサの検知結果とに基づいて、第１アクチュエータの状態を推定し、または、ノイズ成分の抽出結果と第２センサの検知結果とに基づいて、第２アクチュエータの状態を推定する推定部とを備える。

　なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を、装置、方法、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

　本発明によれば、機器に設置されたセンサの検知結果に基づいて機器の状態を推定する場合の推定精度の低下を抑制することができる。

実施例の診断システムの構成を示す図である。実施例のセンサ装置の機能ブロックを示すブロック図である。実施例の診断装置の機能ブロックを示すブロック図である。実施例の診断システムの動作を示すフローチャートである。第２変形例の診断システムの構成を示す図である。第３変形例の診断システムの構成を示す図である。

　実施例の概要を説明する。機器を構成するアクチュエータの状態を遠隔から診断するために、アクチュエータにセンサが設置されることがある。工作機械（例えばロボットアーム）や建設機械、エンジン等の機器では、その動作に起因してセンサの検知結果にノイズが混入することがある。この結果、センサの検知結果に基づいてアクチュエータの状態を推定する場合の推定精度が低下してしまう。

　本発明者は、動力伝達経路の上流側のアクチュエータに設置された第１センサによる検知結果と、上記動力伝達経路の下流側のアクチュエータに設置された第２センサによる検知結果には同じノイズが混入するため、第１センサによる検知結果と第２センサによる検知結果とに基づいて、それぞれのセンサの検知結果に混入したノイズ成分を抽出できると考えた。実施例の診断システムでは、抽出したノイズ成分を除去したセンサの検知結果に基づいて、診断対象のアクチュエータの状態を推定する。これにより、アクチュエータの状態の推定精度の低下を抑制する。

　図１は、実施例の診断システム１０の構成を示す。診断システム１０は、複数のアクチュエータを有する機器であり、かつ、これら複数のアクチュエータが動力伝達経路を介して伝達された動力をもとに協調動作する機器の状態を診断する。実施例の診断システム１０による診断対象機器はロボットアーム１２である。

　ロボットアーム１２は、複数のアクチュエータとして、第１可動部１４ａ、第２可動部１４ｂ、第３可動部１４ｃ（総称する場合、「可動部１４」と呼ぶ。）を備える。複数の可動部１４のそれぞれは、ロボットアーム１２の内部に設けられた動力伝達経路（不図示）を介して伝達された動力を受け付けて駆動する。具体的には、複数の可動部１４のそれぞれは関節（ジョイント）部材である。

　ロボットアーム１２は、第１リンク１６ａ、第２リンク１６ｂ、第３リンク１６ｃ（総称する場合、「リンク１６」と呼ぶ。）をさらに備える。第１リンク１６ａは、第１可動部１４ａと第２可動部１４ｂを連結するリンク部材である。第２リンク１６ｂは、第２可動部１４ｂと第３可動部１４ｃを連結するリンク部材である。第３リンク１６ｃは、第３可動部１４ｃより先のリンク部材である。

　ロボットアーム１２に設けられた動力伝達経路は、流体（各種の液体や気体）の圧力や電力等の動力を伝達する経路である。ロボットアーム１２の動力伝達経路には、上流側から順に、第１可動部１４ａ、第１リンク１６ａ、第２可動部１４ｂ、第２リンク１６ｂ、第３可動部１４ｃ、第３リンク１６ｃが設置される。

　ロボットアーム制御装置１８は、ロボットアーム１２にとらせるべき姿勢や動作等に基づいて、第１可動部１４ａ、第２可動部１４ｂおよび第３可動部１４ｃを協調動作させる。すなわち、第１可動部１４ａ、第２可動部１４ｂおよび第３可動部１４ｃは、ロボットアーム制御装置１８からの制御信号にしたがって、動力伝達経路を介して伝達された動力をもとに協調動作する。

　ロボットアーム制御装置１８は、第１可動部１４ａの動作を制御する第１制御信号を第１可動部１４ａへ送信し、第２可動部１４ｂの動作を制御する第２制御信号を第２可動部１４ｂへ送信し、第３可動部１４ｃの動作を制御する第３制御信号を第３可動部１４ｃへ送信する。第１制御信号、第２制御信号、第３制御信号のそれぞれは、各可動部１４の動作条件を定めた動作条件情報を含む。動作条件は、例えば、可動部１４の動作の態様（例えば速度、角度、角速度、加速度、動作時間等）を指定または規定するデータを含む。

　診断システム１０は、ロボットアーム１２の動作に関する主系システムとは独立して構築された傍系システムであり、既存の主系システムに対して後から付加することができる。診断システム１０は、第１センサ装置２０ａ、第２センサ装置２０ｂ、第３センサ装置２０ｃ、診断装置２２を備える。

　第１センサ装置２０ａは、動力伝達経路の上流側に設置された第１可動部１４ａに設置される。第２センサ装置２０ｂは、第１可動部１４ａより動力伝達経路の下流側に設置された第２可動部１４ｂに設置される。第３センサ装置２０ｃは、第２可動部１４ｂより動力伝達経路の下流側に設置された第３可動部１４ｃに設置される。第１センサ装置２０ａ、第２センサ装置２０ｂ、第３センサ装置２０ｃを総称する場合、「センサ装置２０」と呼ぶ。

　図２は、実施例のセンサ装置２０の機能ブロックを示すブロック図である。本明細書のブロック図で示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのプロセッサ、ＣＰＵ、メモリをはじめとする素子や電子回路、機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

　センサ装置２０は、銘板として、所定の物理構造を有する物品（以下「対象物」とも呼ぶ。）の表面に取り付けられる。対象物は、様々な種類の電子機器、電気機器、機械装置、部品または完成品であってもよい。実施例では、複数のセンサ装置２０は、ロボットアーム１２の複数の可動部１４の表面に設置される。センサ装置２０は、検知部３０、処理部３２、環境発電部３４、蓄電部３６、アンテナ３８を備える。

　センサ装置２０は、銘板として、外側の面（図２の印字面）に対象物に関する様々な情報を表示する。また、センサ装置２０において、図２に示す各機能ブロックに対応する部材はシート状に一体に設けられる。シート状とは、センサ装置２０の厚み方向の長さが、センサ装置２０の縦方向の長さと横方向の長さのいずれよりも短いことを意味する。例えばセンサ装置２０の縦方向の長さと横方向の長さが数センチメートルであるときに、センサ装置２０の厚み方向の長さが５ミリメートル以下である。また望ましくはセンサ装置２０の厚み方向の長さが１ミリメートル以下である。

　検知部３０は、対象物に接触または近接するよう設けられ、対象物に関する状態（物理量とも言える）を計測する。第１センサ装置２０ａの検知部３０は、ロボットアーム１２における第１センサ装置２０ａ設置位置（設置箇所とも言える）の状態であり、実施例では第１可動部１４ａに関する状態を計測する。第２センサ装置２０ｂの検知部３０は、ロボットアーム１２における第２センサ装置２０ｂ設置位置の状態であり、実施例では第２可動部１４ｂに関する状態を計測する。第３センサ装置２０ｃの検知部３０は、ロボットアーム１２における第３センサ装置２０ｃ設置位置の状態であり、実施例では第３可動部１４ｃに関する状態を計測する。

　検知部３０により計測される対象物に関する状態は、対象物そのものの状態（対象物の内部または表面のいずれか一方または両方の状態）と対象物の周囲（言い換えれば対象物を取り巻く環境）の状態のいずれか一方、または両方であってもよい。また、対象物に関する状態は、１つの種類の物理的状態または物理量であってもよく、複数の種類の物理的状態または物理量の組合せであってもよい。例えば、対象物に関する状態は、振動（例えば３軸加速度）および／または温度であってもよい。また、対象物に関する状態は、対象物に設けられた動力伝達経路内を流れる流体の速度および／または圧力であってもよく、これらは、超音波または電波の反射強度をもとに計測されてもよい。

　実施例では、第１センサ装置２０ａの検知部３０、第２センサ装置２０ｂの検知部３０、第３センサ装置２０ｃの検知部３０のそれぞれは、センサ設置位置である可動部１４の振動を計測する。検知部３０は、計測結果（検知結果とも言える）に基づく信号（「検知信号」とも呼ぶ。）を処理部３２へ出力する。

　処理部３２は、検知部３０の計測結果であり、実施例では検知部３０から出力された検知信号をもとにアンテナ３８から出力される情報（以下「センサデータ」とも呼ぶ。）を生成する。実施例のセンサデータは、検知部３０により検知された振動データを含む。振動データは、時系列での振動の大きさや振幅を含んでもよい。処理部３２は、検知部３０から出力された検知信号をもとに所定の演算（例えば各種フィルタ処理や、人工知能機能による異常診断処理等）を実行し、その演算結果を含むセンサデータを生成してもよい。

　アンテナ３８は、出力部として、検知部３０の計測結果に基づくデータであり、実施例では処理部３２が生成したセンサデータを外部へ出力する。アンテナ３８は、通信部として、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy（登録商標））またはＮＦＣ（Near Field Communication）等を利用して、センサデータを外部装置へ送信してもよい。実施例では、センサ装置２０のアンテナ３８から送信されたセンサデータは、無線通信網および有線通信網を介して診断装置２２へ伝送される。

　環境発電部３４は、センサ装置２０の周囲の環境に存在するエネルギーを電力に変換（いわゆる環境発電）し、発電した電力を、センサ装置２０の各機能ブロックを動作させるための電力として供給する。環境発電部３４は、温度、湿度、Ｗｉ－Ｆｉ等の電波、センサ装置２０の周囲からの電磁波（放射線や宇宙線を含み、電動モータ等から発せされる電磁ノイズも含む）、振動、音（超音波含む）、光（可視光、赤外光、紫外線を含む）、流体や粉体の流れ（風や波など）のうち少なくとも１つのエネルギーをもとに公知の環境発電を行ってもよい。アンテナ３８は、環境発電部３４の機能を含んでもよく、この場合、アンテナ３８は、データ通信と環境発電を時分割で実行してもよい。

　蓄電部３６は、環境発電部３４により発電された電気を蓄積し、蓄積した電力を、センサ装置２０の各機能ブロックを動作させるための電力として供給する。センサ装置２０の検知部３０、処理部３２、アンテナ３８は、環境発電部３４から供給された電力をもとに動作可能であり、蓄電部３６から供給された電力によっても動作可能である。蓄電部３６は、キャパシタ（電気二重層コンデンサを含む）であってもよく、二次電池（例えばリチウムイオン電池、固体リチウムイオン電池、空気電池）であってもよい。

　図１に戻り、診断装置２２は、不図示のアクセスポイントやスイッチ、ルータ等により構成される無線通信網および有線通信網を介して、第１センサ装置２０ａ、第２センサ装置２０ｂ、第３センサ装置２０ｃと接続される情報処理装置である。診断装置２２は、ロボットアーム１２の設置場所とは異なる遠隔のデータセンタ等に設置されてもよい。診断装置２２は、第１センサ装置２０ａが設置された第１可動部１４ａ、第２センサ装置２０ｂが設置された第２可動部１４ｂ、および第３センサ装置２０ｃが設置された第３可動部１４ｃの状態を診断するためのデータ処理を実行する。

　図３は、実施例の診断装置２２の機能ブロックを示すブロック図である。診断装置２２は、制御部４０、記憶部４２、通信部４４を備える。制御部４０は、各種データ処理を実行する。記憶部４２は、制御部４０により参照または更新されるデータを記憶する。通信部４４は、所定の通信プロトコルにしたがって外部装置と通信する。実施例では、制御部４０は、通信部４４を介して、第１センサ装置２０ａ、第２センサ装置２０ｂ、第３センサ装置２０ｃとデータを送受信する。

　記憶部４２は、正常値記憶部４６と診断情報記憶部４８を含む。正常値記憶部４６は、第１センサ装置２０ａ、第２センサ装置２０ｂ、第３センサ装置２０ｃそれぞれの検知結果の正常値を記憶する。実施例では、検知結果の正常値としてのセンサ設置位置の振動の値を記憶する。正常値としての振動の値は、振動の大きさと時系列での変化の少なくとも一方の正常範囲を示す値であってもよい。なお、既述したように、センサ装置２０は、振動以外の物理量を検知してもよい。この場合、正常値記憶部４６は、センサ装置２０が検知する物理量の種類に応じた正常値または正常範囲を記憶してもよい。

　診断情報記憶部４８は、診断対象アクチュエータ（実施例では第１可動部１４ａ、第２可動部１４ｂ、第３可動部１４ｃを含む）の状態に関する推定結果を示す診断情報を記憶する。診断情報は、診断結果としての診断対象アクチュエータの状態（例えば正常または異常）を示す情報と、診断対象アクチュエータの状態が診断された日時を示す情報を含んでもよい。

　制御部４０は、検知結果取得部５０、ノイズ抽出部５２、状態推定部５４、診断情報提供部５６を含む。これら複数の機能ブロックの機能が実装されたコンピュータプログラムが、所定の記録媒体に格納されてもよく、その記録媒体を介して診断装置２２のストレージにインストールされてもよい。また、上記コンピュータプログラムが、通信網を介してダウンロードされ、診断装置２２のストレージにインストールされてもよい。診断装置２２のＣＰＵは、上記コンピュータプログラムをメインメモリに読み出して実行することにより、各機能ブロックの機能を発揮してもよい。

　検知結果取得部５０は、第１取得部および第２取得部として、ロボットアーム１２に設置された複数のセンサ装置２０の検知結果を取得する。具体的には、検知結果取得部５０は、第１センサ装置２０ａから送信された、第１センサ装置２０ａの検知結果を示す第１センサデータと、第２センサ装置２０ｂから送信された、第２センサ装置２０ｂの検知結果を示す第２センサデータと、第３センサ装置２０ｃから送信された、第３センサ装置２０ｃの検知結果を示す第３センサデータとを取得する。実施例の第１センサデータ、第２センサデータ、第３センサデータはいずれも、各センサ設置位置の振動データを含む。

　ノイズ抽出部５２は、第１センサ装置２０ａの検知結果と、第２センサ装置２０ｂの検知結果と、第３センサ装置２０ｃの検知結果とに基づいて、各検知結果に含まれるノイズ成分を抽出する。ノイズ抽出部５２は、第１センサ装置２０ａの検知結果、第２センサ装置２０ｂの検知結果、および第３センサ装置２０ｃの検知結果のそれぞれについて、複数回の検知結果を連結した時系列の振動データを構築してもよく、各センサ装置２０により検知された時系列の振動データからノイズ成分を抽出してもよい。

　実施例では、ノイズ抽出部５２は、時系列で取得した第１センサ装置２０ａの検知結果と、時系列で取得した第２センサ装置２０ｂの検知結果と、時系列で取得した第３センサ装置２０ｃの検知結果のいずれにおいても同一のタイミングで発生している振動をノイズ成分として識別し、抽出する。時系列で取得した第１センサ装置２０ａの検知結果は、複数個の第１センサデータが示す時系列の振動データであってもよい。同様に、時系列で取得した第２センサ装置２０ｂの検知結果は、複数個の第２センサデータが示す時系列の振動データであってもよい。時系列で取得した第３センサ装置２０ｃの検知結果は、複数個の第３センサデータが示す時系列の振動データであってもよい。

　状態推定部５４は、ノイズ抽出部５２によるノイズ成分の抽出結果と、第１センサ装置２０ａの検知結果とに基づいて、第１センサ装置２０ａが設置された第１可動部１４ａの状態を推定する。また、状態推定部５４は、ノイズ成分の抽出結果と、第２センサ装置２０ｂの検知結果とに基づいて、第２センサ装置２０ｂが設置された第２可動部１４ｂの状態を推定する。また、状態推定部５４は、ノイズ成分の抽出結果と、第３センサ装置２０ｃの検知結果とに基づいて、第３センサ装置２０ｃが設置された第３可動部１４ｃの状態を推定する。

　具体的には、状態推定部５４は、第１センサ装置２０ａの検知結果から、ノイズ抽出部５２により抽出されたノイズ成分を除去する。状態推定部５４は、第１センサ装置２０ａの検知結果が示す時系列の振動データからノイズ成分を除去した振動データ（以下、「振動データ（真値）」とも呼ぶ。）が、正常値記憶部４６に記憶された第１センサ装置２０ａの検知結果の正常値に整合する場合、第１可動部１４ａの状態を正常と推定する。状態推定部５４は、第１センサ装置２０ａの検知結果に関する振動データ（真値）が正常値に不整合の場合、第１可動部１４ａの状態を異常と推定する。

　振動データ（真値）が正常値に整合するとは、振動データ（真値）と正常値との差が予め定められた閾値内であることでもよく、予め定められた正常値の範囲（正常範囲）内に振動データ（真値）が含まれることでもよい。振動データ（真値）が正常値に不整合とは、振動データ（真値）と正常値との差が上記閾値を超えることでもよく、振動データ（真値）が上記正常範囲を逸脱することでもよい。上記閾値または上記正常範囲は、診断システム１０の開発者の知見や、診断システム１０を用いた実験等に基づいて適切な値が決定されてよい。

　同様に、状態推定部５４は、第２センサ装置２０ｂの検知結果から、ノイズ抽出部５２により抽出されたノイズ成分を除去する。状態推定部５４は、第２センサ装置２０ｂの検知結果が示す時系列の振動データからノイズ成分を除去した振動データ（真値）が、正常値記憶部４６に記憶された第２センサ装置２０ｂの検知結果の正常値に整合する場合、第２可動部１４ｂの状態を正常と推定する。状態推定部５４は、第２センサ装置２０ｂの検知結果に関する振動データ（真値）が正常値に不整合の場合、第２可動部１４ｂの状態を異常と推定する。

　同様に、状態推定部５４は、第３センサ装置２０ｃの検知結果から、ノイズ抽出部５２により抽出されたノイズ成分を除去する。状態推定部５４は、第３センサ装置２０ｃの検知結果が示す時系列の振動データからノイズ成分を除去した振動データ（真値）が、正常値記憶部４６に記憶された第３センサ装置２０ｃの検知結果の正常値に整合する場合、第３可動部１４ｃの状態を正常と推定する。状態推定部５４は、第３センサ装置２０ｃの検知結果に関する振動データ（真値）が正常値に不整合の場合、第３可動部１４ｃの状態を異常と推定する。

　状態推定部５４は、診断対象アクチュエータの状態の推定結果と、推定日時とを含む診断情報を診断情報記憶部４８に格納する。診断情報提供部５６は、外部からの要求に対する応答として、または定期的に、診断情報記憶部４８に記憶された診断情報を不図示の外部装置（例えば保守者の端末等）へ送信する。実施例では、第１可動部１４ａ、第２可動部１４ｂ、第３可動部１４ｃのいずれも診断対象アクチュエータとするが、変形例として、第１可動部１４ａ、第２可動部１４ｂ、第３可動部１４ｃの一部を診断対象アクチュエータとしてもよい。

　以上の構成による実施例の診断システム１０の動作を説明する。
　図４は、実施例の診断システム１０の動作を示すフローチャートである。ロボットアーム１２の第１センサ装置２０ａの検知部３０は、定期的に、第１可動部１４ａにおける振動を検知する。第１センサ装置２０ａのアンテナ３８は、検知部３０による検知結果を示す第１センサデータを診断装置２２へ送信する。これと並行して、第２センサ装置２０ｂは、定期的に、第２可動部１４ｂにおける振動を検知し、その検知結果を示す第２センサデータを診断装置２２へ送信する。第３センサ装置２０ｃは、定期的に、第３可動部１４ｃにおける振動を検知し、その検知結果を示す第３センサデータを診断装置２２へ送信する。診断装置２２の検知結果取得部５０は、第１センサ装置２０ａ、第２センサ装置２０ｂ、第３センサ装置２０ｃから定期的に送信された第１センサデータ、第２センサデータ、第３センサデータを取得する（Ｓ１０）。

　診断装置２２のノイズ抽出部５２は、ノイズ抽出部５２が取得した第１センサデータが示す第１センサ装置２０ａの検知結果と、第２センサデータが示す第２センサ装置２０ｂの検知結果と、第３センサデータが示す第３センサ装置２０ｃの検知結果とに基づいて、各センサ装置２０の検知結果に含まれるノイズ成分を抽出する（Ｓ１２）。

　診断装置２２の状態推定部５４は、第１センサデータが示す第１センサ装置２０ａの検知結果と、第２センサデータが示す第２センサ装置２０ｂの検知結果と、第３センサデータが示す第３センサ装置２０ｃの検知結果のそれぞれから、Ｓ１２で抽出されたノイズ成分を除去する（Ｓ１４）。これにより、実施例の状態推定部５４は、第１センサ装置２０ａの検知結果に関する振動データ（真値）と、第２センサ装置２０ｂの検知結果に関する振動データ（真値）と、第３センサ装置２０ｃの検知結果に関する振動データ（真値）とを得る。

　診断装置２２の状態推定部５４は、第１センサ装置２０ａの検知結果に関する振動データ（真値）に基づいて、第１可動部１４ａの状態を推定する。また、状態推定部５４は、第２センサ装置２０ｂの検知結果に関する振動データ（真値）に基づいて、第２可動部１４ｂの状態を推定する。また、状態推定部５４は、第３センサ装置２０ｃの検知結果に関する振動データ（真値）に基づいて、第３可動部１４ｃの状態を推定する（Ｓ１６）。状態推定部５４は、各可動部１４の状態の推定結果を示す診断情報を診断情報記憶部４８に格納する。診断装置２２の診断情報提供部５６は、診断情報記憶部４８に記憶された診断情報を外部装置へ送信する（Ｓ１８）。

　実施例の診断システム１０では、機器を構成する複数のアクチュエータに設置された複数のセンサの検知結果からノイズ成分を抽出し、ノイズ成分除去後のセンサの検知結果に基づいて診断対象のアクチュエータの状態を推定する。これにより、診断対象のアクチュエータの状態の推定精度の低下を抑制することができる。また、実施例の診断システム１０では、複数のセンサの検知結果である複数の振動データをもとに、同一のタイミングで発生している振動をノイズとして抽出する。これにより、複数のセンサから出力された振動データに混入したノイズ成分を、精度よくかつ効率的に抽出することができる。

　以上、本発明を実施例をもとに説明した。実施例は例示であり、実施例に記載の構成要素や処理プロセスの組合せにはいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

　第１変形例を説明する。診断装置２２のノイズ抽出部５２は、第１センサ装置２０ａの検知結果と、第２センサ装置２０ｂの検知結果と、第３センサ装置２０ｃの検知結果のそれぞれをフーリエ変換して、それぞれの検知結果（振動データ）に含まれる周波数成分を導出してもよい。ノイズ抽出部５２は、第１センサ装置２０ａの検知結果と、第２センサ装置２０ｂの検知結果と、第３センサ装置２０ｃの検知結果のいずれにも含まれる同一周波数の振動をノイズ成分として識別し、抽出してもよい。

　診断装置２２の状態推定部５４は、第１センサ装置２０ａの検知結果の周波数成分のデータと、第２センサ装置２０ｂの検知結果の周波数成分のデータと、第３センサ装置２０ｃの検知結果の周波数成分のデータのそれぞれについて、ノイズ抽出部５２により抽出されたノイズ成分を除去した上で、逆フーリエ変換を行って時間領域のデータに戻してもよい。これにより、状態推定部５４は、実施例と同様に、第１センサ装置２０ａの検知結果に関する振動データ（真値）と、第２センサ装置２０ｂの検知結果に関する振動データ（真値）と、第３センサ装置２０ｃの検知結果に関する振動データ（真値）とを得てもよい。以降、上記実施例と同様の方法で、第１可動部１４ａと、第２可動部１４ｂと、第３可動部１４ｃそれぞれの状態を推定してもよい。

　第１変形例の診断システム１０も、実施例の診断システム１０と同様の効果を奏し、すなわち、複数のセンサから出力された振動データに混入したノイズ成分を、精度よくかつ効率的に抽出することができる。

　第２変形例を説明する。上記実施例に記載の技術思想は、ロボットアーム１２以外の様々な機器に設置されたアクチュエータの状態を診断することにも適用可能である。第２変形例では、上記実施例に記載の技術思想をエンジンに適用する例を説明する。図５は、第２変形例の診断システム１０の構成を示す。第２変形例の診断システム１０は、エンジン６０（ここでは船舶用エンジン）を構成するアクチュエータである気筒６２の状態を診断する。

　エンジン６０は、複数の気筒６２（第１気筒６２ａ、第２気筒６２ｂ、第３気筒６２ｃ）を備える。複数の気筒６２のそれぞれは、気筒６２内のシリンダに燃料を噴射する燃料噴射装置６４を含む。複数の気筒６２は、連結部材６６を介して同じプロペラシャフト６８に連結される。プロペラシャフト６８は、エンジン６０から出力された動力をスクリュー７０へ伝達する動力伝達経路である。第１気筒６２ａは、プロペラシャフト６８における動力伝達方向の上流側に連結される。第２気筒６２ｂは、第１気筒６２ａより下流側でプロペラシャフト６８に連結される。第３気筒６２ｃは、第２気筒６２ｂより下流側でプロペラシャフト６８に連結される。

　連結部材６６は、ピストンと、コネクティングロッドと、クランクシャフトとを含む。気筒６２は、内部のシリンダ内で燃焼ガスが膨張することで、ピストンを押し出す力を出力する。ピストンの直線的な運動は、コネクティングロッドとクランクシャフトによりプロペラシャフト６８の回転運動に変換される。逆に、プロペラシャフト６８の回転運動は、連結部材６６を介して、気筒６２の内部のシリンダへピストンを押し込む力となる。このように、第１気筒６２ａと、第２気筒６２ｂと、第３気筒６２ｃは、プロペラシャフト６８を介して伝達された動力をもとに協調動作する。

　第２変形例の診断システム１０は、実施例の診断システム１０と同様に、第１センサ装置２０ａ、第２センサ装置２０ｂ、第３センサ装置２０ｃ、診断装置２２を備える。第１センサ装置２０ａは、第１気筒６２ａに設置され、第２センサ装置２０ｂは、第２気筒６２ｂに設置され、第３センサ装置２０ｃは、第３気筒６２ｃに設置される。

　第２変形例の診断装置２２が備える機能ブロックは、図３に関連して説明した実施例の診断装置２２が備える機能ブロックと同様である。また、第２変形例の診断システム１０の動作は、図４に関連して説明した実施例の診断システム１０の動作と同様である。診断対象の気筒６２は、第１気筒６２ａ、第２気筒６２ｂ、第３気筒６２ｃの全てでもよく、一部でもよい。第２変形例の診断システム１０も、実施例の診断システム１０と同様の効果を奏し、すなわち、エンジン６０の気筒６２に設置されたセンサ装置２０の検知結果に基づいて気筒６２の状態を推定する場合の推定精度の低下を抑制することができる。

　第３変形例を説明する。第３実施例では、上記実施例に記載の技術思想を建設機械に適用する例を説明する。図６は、第３変形例の診断システム１０の構成を示す。第３変形例の診断システム１０は、建設機械８０（ここでは油圧ショベル）を構成するアクチュエータの状態を診断する。

　建設機械８０は、作動油タンク８２、油圧ポンプ８４、油圧制御部８６、旋回用アクチュエータ８８、ブームアクチュエータ９０、バケットアクチュエータ９２を備える。これらの部材は、作動油が流れる動力伝達経路としての油圧管路９４により連結される。油圧制御部８６は、圧油の流量と方向を制御する制御弁を含む。油圧制御部８６は、不図示の操作部に運転者が入力した操作に応じて、作動油タンク８２と油圧ポンプ８４を介して供給された圧油（圧力を掛けた作動油）を、旋回用アクチュエータ８８、ブームアクチュエータ９０およびバケットアクチュエータ９２に供給する。これにより、油圧制御部８６は、運転者の操作に応じて、旋回用アクチュエータ８８、ブームアクチュエータ９０およびバケットアクチュエータ９２を協調動作させる。

　旋回用アクチュエータ８８は、油圧管路９４を介して供給された圧油を動力として、建設機械８０の上部旋回体を旋回させるアクチュエータであり、例えば油圧モータを含む。旋回用アクチュエータ８８は、動力伝達経路である油圧管路９４の上流側に設けられたアクチュエータである。

　ブームアクチュエータ９０は、油圧管路９４を介して供給された圧油を動力として、建設機械８０のブームを動作させるアクチュエータであり、例えばブームシリンダを含む。ブームアクチュエータ９０は、油圧管路９４の下流側（旋回用アクチュエータ８８より下流）に設けられたアクチュエータである。

　バケットアクチュエータ９２は、油圧管路９４を介して供給された圧油を動力として、建設機械８０のバケットを動作させるアクチュエータであり、例えばバケットシリンダを含む。バケットアクチュエータ９２は、油圧管路９４の下流側（ブームアクチュエータ９０より下流）に設けられたアクチュエータである。既述したように、旋回用アクチュエータ８８、ブームアクチュエータ９０およびバケットアクチュエータ９２は、運転者の操作に基づく油圧制御部８６による制御に応じて協調動作する。

　第３変形例の診断システム１０は、実施例の診断システム１０と同様に、第１センサ装置２０ａ、第２センサ装置２０ｂ、第３センサ装置２０ｃ、診断装置２２を備える。第１センサ装置２０ａは、旋回用アクチュエータ８８に設置される。第２センサ装置２０ｂは、ブームアクチュエータ９０に設置される。第３センサ装置２０ｃは、バケットアクチュエータ９２に設置される。

　第３変形例の診断装置２２が備える機能ブロックは、図３に関連して説明した実施例の診断装置２２が備える機能ブロックと同様である。また、第３変形例の診断システム１０の動作は、図４に関連して説明した実施例の診断システム１０の動作と同様である。診断対象のアクチュエータは、旋回用アクチュエータ８８、ブームアクチュエータ９０、バケットアクチュエータ９２の全てでもよく、一部でもよい。第３変形例の診断システム１０も、実施例の診断システム１０と同様の効果を奏し、すなわち、建設機械８０のアクチュエータに設置されたセンサ装置２０の検知結果に基づいてアクチュエータの状態を推定する場合の推定精度の低下を抑制することができる。

　上記実施例のセンサ装置２０は、銘板としてのセンサ装置としたが、変形例として、センサ装置２０は、銘板でなくてもよく、対象物に容易に貼り付け可能なシート型またはコイン型のセンサ装置であってもよい。

　本明細書で開示した実施例のうち、複数の機能が分散して設けられているものは、当該複数の機能の一部又は全部を集約して設けても良く、逆に複数の機能が集約して設けられているものを、当該複数の機能の一部又は全部が分散するように設けることができる。機能が集約されているか分散されているかにかかわらず、発明の目的を達成できるように構成されていればよい。

　上述した実施例および変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施の形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施例および変形例それぞれの効果をあわせもつ。また、請求項に記載の各構成要件が果たすべき機能は、実施例および変形例において示された各構成要素の単体もしくはそれらの連携によって実現されることも当業者には理解されるところである。

　なお、実施例および変形例に記載の技術は、以下の態様によって特定されてもよい。
［項目１］
第１アクチュエータと第２アクチュエータとが動力伝達経路を介して伝達された動力をもとに協調動作する機器の診断システムであって、
　前記動力伝達経路の上流側に設置された前記第１アクチュエータに設置された第１センサの検知結果を取得する第１取得部と、
　前記動力伝達経路の下流側に設置された前記第２アクチュエータに設置された第２センサの検知結果を取得する第２取得部と、
　前記第１センサの検知結果と前記第２センサの検知結果とに基づいて、ノイズ成分を抽出するノイズ抽出部と、
　前記ノイズ成分の抽出結果と前記第１センサの検知結果とに基づいて、前記第１アクチュエータの状態を推定し、または、前記ノイズ成分の抽出結果と前記第２センサの検知結果とに基づいて、前記第２アクチュエータの状態を推定する推定部と、
　を備える診断システム。
　この診断システムによると、複数のセンサの検知結果に基づいてノイズ成分を抽出し、ノイズ成分の抽出結果を加味して機器の状態を推定することで、機器の状態の推定精度の低下を抑制することができる。
［項目２］
　前記推定部は、前記第１センサの検知結果から、前記ノイズ抽出部により抽出された前記ノイズ成分を除去して、前記第１アクチュエータの状態を推定し、または、前記第２センサの検知結果から、前記ノイズ抽出部により抽出された前記ノイズ成分を除去して、前記第２アクチュエータの状態を推定する
項目１に記載の診断システム。
　この診断システムによると、センサの検知結果からノイズ成分を除去することで、センサの検知結果に基づいて機器の状態を推定する場合の推定精度の低下を抑制することができる。
［項目３］
　前記第１センサと前記第２センサは、センサ設置位置の振動を検知するためのセンサである
項目１または２に記載の診断システム。
　この診断システムによると、センサによる振動の検知結果から機器の状態を推定する場合に、ノイズ成分の抽出結果を加味して機器の状態を推定することで、機器の状態の推定精度の低下を抑制することができる。
［項目４］
　前記ノイズ抽出部は、時系列で取得した前記第１センサの検知結果と前記第２センサの検知結果の両方に同一のタイミングで発生している振動をノイズとして抽出する
項目３に記載の診断システム。
　この診断システムによると、振動に混入したノイズを、精度よくかつ効率的に抽出することができる。
［項目５］
　前記ノイズ抽出部は、前記第１センサの検知結果と前記第２センサの検知結果の両方に含まれる同一周波数の振動をノイズとして抽出する
項目３に記載の診断システム。
　この診断システムによると、振動に混入したノイズを、精度よくかつ効率的に抽出することができる。
［項目６］
　前記機器は、エンジンであり、
　前記第１アクチュエータは、前記エンジンの第１気筒の燃料噴射装置であり、
　前記第２アクチュエータは、前記エンジンの第２気筒の燃料噴射装置である
項目１から５のいずれか１項に記載の診断システム。
　この診断システムによると、エンジンに設置されたセンサの検知結果に基づいてエンジンの状態を推定する場合の推定精度の低下を抑制することができる。
［項目７］
　前記機器は、建設機械であり、
　前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータのそれぞれは、旋回用アクチュエータと、ブームアクチュエータと、バケットアクチュエータのいずれかである
項目１から５のいずれか１項に記載の診断システム。
　この診断システムによると、建設機械に設置されたセンサの検知結果に基づいて建設機械の状態を推定する場合の推定精度の低下を抑制することができる。
［項目８］
　前記機器は、ロボットアームであり、
　前記第１アクチュエータは、前記動力伝達経路の上流側の関節に設置されたアクチュエータであり、
　前記第２アクチュエータは、前記動力伝達経路の下流側の関節に設置されたアクチュエータである
項目１から５のいずれか１項に記載の診断システム。
　この診断システムによると、ロボットアームに設置されたセンサの検知結果に基づいてロボットアームの状態を推定する場合の推定精度の低下を抑制することができる。

　本開示の技術は、診断システムに適用することができる。

　１０　診断システム、　１２　ロボットアーム、　１４　可動部、　２０　センサ装置、　２２　診断装置、　５０　検知結果取得部、　５２　ノイズ抽出部、　５４　状態推定部、　６０　エンジン、　６２　気筒、　８０　建設機械、　８８　旋回用アクチュエータ、　９０　ブームアクチュエータ、　９２　バケットアクチュエータ。

Claims

　第１アクチュエータと第２アクチュエータとが動力伝達経路を介して伝達された動力をもとに協調動作する機器の診断システムであって、
　前記動力伝達経路の上流側に設置された前記第１アクチュエータに設置された第１センサの検知結果を取得する第１取得部と、
　前記動力伝達経路の下流側に設置された前記第２アクチュエータに設置された第２センサの検知結果を取得する第２取得部と、
　前記第１センサの検知結果と前記第２センサの検知結果とに基づいて、ノイズ成分を抽出するノイズ抽出部と、
　前記ノイズ成分の抽出結果と前記第１センサの検知結果とに基づいて、前記第１アクチュエータの状態を推定し、または、前記ノイズ成分の抽出結果と前記第２センサの検知結果とに基づいて、前記第２アクチュエータの状態を推定する推定部と、
　を備える診断システム。
　前記推定部は、前記第１センサの検知結果から、前記ノイズ抽出部により抽出された前記ノイズ成分を除去して、前記第１アクチュエータの状態を推定し、または、前記第２センサの検知結果から、前記ノイズ抽出部により抽出された前記ノイズ成分を除去して、前記第２アクチュエータの状態を推定する
請求項１に記載の診断システム。
　前記第１センサと前記第２センサは、センサ設置位置の振動を検知するためのセンサである
請求項１または２に記載の診断システム。
　前記ノイズ抽出部は、時系列で取得した前記第１センサの検知結果と前記第２センサの検知結果の両方に同一のタイミングで発生している振動をノイズとして抽出する
請求項３に記載の診断システム。
　前記ノイズ抽出部は、前記第１センサの検知結果と前記第２センサの検知結果の両方に含まれる同一周波数の振動をノイズとして抽出する
請求項３に記載の診断システム。
　前記機器は、エンジンであり、
　前記第１アクチュエータは、前記エンジンの第１気筒であり、
　前記第２アクチュエータは、前記エンジンの第２気筒である
請求項１から５のいずれか１項に記載の診断システム。
　前記機器は、建設機械であり、
　前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータのそれぞれは、旋回用アクチュエータと、ブームアクチュエータと、バケットアクチュエータのいずれかである
請求項１から５のいずれか１項に記載の診断システム。
　前記機器は、ロボットアームであり、
　前記第１アクチュエータは、前記動力伝達経路の上流側の関節に設置されたアクチュエータであり、
　前記第２アクチュエータは、前記動力伝達経路の下流側の関節に設置されたアクチュエータである
請求項１から５のいずれか１項に記載の診断システム。