CN102431043B - 减速器的异常判定方法、装置和机器人及机器人*** - Google Patents

减速器的异常判定方法、装置和机器人及机器人*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在执行通常的作业用程序的同时能够高精度且简单地抽出用于对工业用机器人的驱动系的异常判定或寿命诊断的数据的方法和装置。具体而言，对于从按照根据机器人(8)的动作程序所生成的位置指令Xs来控制马达(12)的马达驱动器(10)输出到马达(12)的转矩信号Tf，在从转矩信号Tf中除去重力补偿转矩及由机器人的其他轴施加的干涉力转矩之后应用高通滤波器(34)，根据被抽出的减速器(14)的振动成分来判定减速器(14)的异常。

Description

减速器的异常判定方法、装置和机器人及机器人***
技术领域
本发明涉及一种设置在负载与马达之间并将马达的转矩传递给负载的减速器的异常判定方法及异常判定装置，而且还涉及具备异常判定装置的机器人及机器人***。
背景技术
在多关节型的工业用机器人等中，普遍呈如下构成，通过减速器将各关节轴的驱动源即马达的动力传递给各关节轴。
想通过如此构成的各关节轴的驱动来将安装在机器人顶端部的各种末端执行器移动到规定位置。在所涉及的工业用机器人中，通过尤其对驱动系进行定期的维修作业，从而可以持续进行顺滑的动作。
但是，在机器人本体与周边装置之间发生预期不到的干涉时，或者在搭载有超过额定负载的重量的末端执行器的状态下持续进行动作时等，与定期的维修作业的时期相比，包括马达或减速器的驱动系更快地老化，有可能在构成驱动系的机械部件上发生故障或破损。
在驱动系的构成部件上存在异常的机器人由于定位精度等降低而不能进行规定的作业。因此，不得不停止生产线而进行改修，对利用机器人的生产活动产生很大的影响。由此需要用于尽早地发现机器人的驱动系的老化症状的异常判定技术、寿命诊断技术。
通过正确地诊断机器人的驱动系部件的寿命，从而能够在适当的时间进行维修更换部件，除了能够削减维修费或备品之外，使机器人发生异常而对生产活动产生影响的风险降低。由此提出有检测机器人驱动系的老化症状的各种技术。
存在如下机器人的故障预知诊断方法(例如参照专利文献1)，该方法的特征为，在机器人的正常状态下，通过使机器人以基准动作模式进行动作，从而储存关于此时的机器人构成要素的基准数据，接着使机器人运行所需时间之后，再次使机器人以相同的基准动作模式进行动作，对关于此时的机器人构成要素的数据与基准数据进行比较，根据该比较结果来预知并诊断机器人的故障。
作为不使用基准动作模式的例子，存在如下机器人老化诊断装置(例如参照专利文献2)，经过一定期限就积存循环时间、平均转矩或减速器寿命等使用于老化诊断的特性数据群，用统计学方法对这些进行分析，从而在机器人驱动系的寿命结束之前或者在构成机器人驱动系的减速器等的部件的更换时间到来之前检测老化的征兆。
另外，公开有如下方法(例如参照专利文献3)，取得称之为基础数据的机器人出货状态的数据(转矩数据)，在实际运行中也相同地取得转矩信息的数据，用统计方法对这些进行处理，从而诊断故障。
专利文献1：日本国特开昭63-123105号公报(第1－3页)
专利文献2：日本国特开2005-148873号公报(第1－3页)
专利文献3：日本国特开2007-172150号公报(第3－5页、图3)
但是，在专利文献1的方法中，为了收集使用于工业用机器人的寿命诊断的数据而需要使机器人再现基准动作模式。即，为了得到所希望的数据而需要执行专用的动作程序的时间、空间，在工厂的生产线上进行这些则受较大的时间、空间的限制。
如专利文献2、专利文献3所示，也公开有代替基准动作模式而使用实际的机器人的作业用程序的方法，但是，在实际的生产现场中根据机器人的使用目的而由作业用程序产生的动作呈各式各样，尤其在机器人的姿势产生的影响较大的转矩数据中，很难认为始终能够取得理想的数据。
尤其在专利文献3中，未考虑作用于机器人的重力对转矩数据产生的影响，将不存在重力影响的理想的转矩数据考虑在内，因此在转用于实际的工业用机器人时存在较多的课题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而进行的，其目的在于提供一种不需要专用的动作程序的情况下在执行通常的作业用程序的同时能够高精度且简单地抽出用于工业用机器人的驱动系的异常判定或寿命诊断的数据的方法和装置。
为了解决上述问题，本发明如下构成。
技术方案1所记载的发明为对如下减速器判定其异常的方法，该减速器安装在多关节机器人的各关节轴的驱动源即马达上，对由所述马达产生的转矩进行增幅而传递到所述多关节机器人的臂上，其特征为，对于从按照根据所述多关节机器人的动作程序所生成的位置指令来控制所述马达的马达驱动器输出到所述马达的转矩信号，在从所述转矩信号中除去重力补偿转矩及由所述多关节机器人的其他轴施加的干涉力转矩之后应用高通滤波器，在任意规定时间内对应用所述高通滤波器之后的转矩信号的绝对值进行收集，求出所收集到的转矩信号的绝对值的平均值，存储所述多关节机器人在出货时初始测定的转矩振动成分的平均值，在所述收集到的转矩信号的绝对值的平均值与所述初始测定的转矩振动成分的平均值之差大于预定的阈值时，判定与该马达对应的减速器为异常。
技术方案2所记载的发明的特征为，所述动作程序为描述所述多关节机器人通常进行的作业的作业用程序。
技术方案3所记载的发明的特征为，所述高通滤波器的截止频率可变更。
技术方案4所记载的发明为对如下减速器判定其异常的装置，该减速器安装在多关节机器人的各关节轴的驱动源即马达上，对由所述马达产生的转矩进行增幅而传递到所述多关节机器人的臂上，其特征为，对于从按照根据所述多关节机器人的动作程序所生成的位置指令来控制所述马达的马达驱动器输出到所述马达的转矩信号，在从所述转矩信号中除去重力补偿转矩及由所述多关节机器人的其他轴施加的干涉力转矩之后应用高通滤波器，在任意规定时间内对应用所述高通滤波器之后的转矩信号的绝对值进行收集，求出所收集到的转矩信号的绝对值的平均值，存储所述多关节机器人在出货时初始测定的转矩振动成分的平均值，在所述收集到的转矩信号的绝对值的平均值与所述初始测定的转矩振动成分的平均值之差大于预定的阈值时，判定与该马达对应的减速器为异常。
技术方案5所记载的发明的特征为，所述动作程序为描述所述多关节机器人通常进行的作业的作业用程序。
技术方案6所记载的发明的特征为，所述高通滤波器的截止频率可变更。
技术方案7所记载的发明的特征为，具备权利要求4至6中的任意一项所述的减速器的异常判定装置。
技术方案8所记载的发明的特征为，具备权利要求7所述的机器人控制装置与被所述多关节机器人控制装置所控制的机器人。
根据本发明，机器人不需要为了进行异常判定而执行特别的动作，在执行通常的作业的同时能够进行减速器的异常判定。而且对于用于异常判定的马达的转矩数据，由于以除去重力补偿或由来自其它轴的干涉转矩所产生的不必要的成分的数据为基础进行异常判定，因此能够以较高的可靠度来判定减速器的异常。
附图说明
图1是本发明涉及的机器人的侧视图。
图2是本发明涉及的异常判定装置以及其周边仪器的框图。
图3是表示速度指令Vs与转矩信号Tf的变化情形的波形图。
符号说明
1-位置控制部；2-速度控制部；3-电流放大部；4-速度转换部；5、6、7-加法部；8-机器人；9-机器人控制器；10-马达驱动器；12-马达；13-位置检测器；14-减速器；15-负载；30-异常判定装置；31-异常判定部；32-报警部；33-转矩数据修正部；34-高通滤波器；50-减速器驱动装置。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的具体实施例进行说明。
在图1中，8是该发明涉及的机器人，9是控制机器人8的机器人控制器。
机器人8具备6个关节轴，在固定台E1的上面旋转自如地配设有旋转台E2。通过垂直地直立设置在固定台E1上的转轴(未图示)来旋转自如地支撑旋转台E2。在旋转台E2的顶部，通过轴E2a来旋转自如地轴支撑长尺寸的下臂E3的一端。
在下臂E3的另一端上，通过轴E3a来旋转自如地轴支撑上臂根部E4的一端。分别设置在下臂E3的两端部的轴E2a与轴E3a相互平行，而且两个轴E2a、E3a相对于在固定台E1上旋转自如地轴支撑旋转台E2的未图示的转轴在离开的位置正交。
在上臂根部E4的下臂E3的相反侧的直线部顶端，通过轴E4a来旋转自如地轴支撑上臂顶端部E5的一端。分别设置在上臂根部E4的两端部的轴E3a与轴E4a在相互离开的位置正交。在上臂顶端部E5的另一端，通过轴E5a来旋转自如地轴支撑手腕E6的后端。分别设置在上臂顶端部E5的两端部的轴E4a与轴E5a在相互离开的位置正交。在手腕E6的顶端，通过用虚线表示的转轴来旋转自如地支撑末端执行器E7。支撑该末端执行器E7的转轴与轴E5a正交。
通过旋转型马达来驱动图1的机器人的各轴。
在固定台E1与旋转台E2之间，在旋转台E2与下臂E3之间，在下臂E3与上臂根部E4之间，在上臂根部E4与上臂顶端部E5之间，在上臂顶端部E5与手腕E6之间及在手腕E6与末端执行器E7之间的关节部或旋转部，分别设有未图示的减速器驱动装置。
图2是在图1所示的机器人的关节驱动轴当中关于1个轴的减速器驱动装置50及异常判定装置30的框图。在图2中，异常判定装置30将减速器驱动装置50作为判定对象。
减速器驱动装置50具有：驱动负载15的马达12；设置在负载15与马达12之间，通过降低由马达12给予的转数来增大转矩而将马达12的旋转驱动力传递到负载15的减速器14；检测马达12的旋转动作的检测器即位置检测器13；及根据由位置检测器13输出的反馈信号来控制马达12的马达驱动器10。
如果以设置在固定台E1与旋转台E2之间的减速器驱动装置50为例，则该负载15相当于对于固定台E1而被旋转驱动的旋转台E2，另外，如果以设置在下臂E3与上臂根部E4之间的减速器驱动装置50为例，则该负载15相当于对于下臂E3而在规定的角度内以摆动的方式被驱动的上臂根部E4。
在本实施例中，在图2所示的各要素当中，马达12、位置检测器13、减速器14、负载15配置在机器人内，马达驱动器10或异常判定装置30配置在机器人控制器内。
马达驱动器10具有位置控制部1、速度控制部2、电流放大部3、速度转换部4及3个加法部5、6、7。从机器人控制器9内的未图示的指令部输入到马达驱动器10的位置指令值Xs，受位置控制部1与加法部5的位置控制，从位置控制部1成为速度指令Vs而输出。速度指令Vs受速度控制部2与加法部6的速度控制，从速度控制部2成为转矩指令Ts而输出。
而且，该转矩指令Ts受电流放大部3与加法部7的转矩(电流)控制，作为从电流放大部3输入到马达12的驱动电流而输出。
并且，输入到电流放大部3的转矩指令Ts及反馈到该转矩指令Ts的转矩信号Tf都是电流值，但是由于在本实施例中将这些电流值用于表示马达12的转矩大小，因此使用“转矩”一词。
另一方面，用位置检测器13检测马达12的旋转运动。由位置检测器13输出的位置检测值作为位置反馈信号Xf而被反馈，通过加法部5来叠加于来自指令部的指令值Xs上而修正指令值Xs。另外，由位置检测器13输出的位置检测值被速度转换部4转换成速度检测值Vf，作为速度反馈信号Vf而被反馈，通过加法部6来叠加于来自位置指令部1的速度指令Vs上而修正速度指令Vs。
另外，从电流放大部3输出的转矩信号(检测值)Tf，作为转矩反馈信号Tf而被反馈，通过加法部7来叠加于来自速度控制部2的转矩指令Ts上而修正转矩指令Ts。
异常判定装置30将由马达驱动器10取得的转矩检测值Tf作为输入。在异常判定部31中进行减速器的异常判定，在判定成异常时通过报警部32来向外部输出警报。在转矩数据修正部33中修正转矩检测值Tf之后，在高通滤波器34中进行过滤而输入到异常判定部31。异常判定部31根据高通滤波器的输出来进行减速器的异常判定。
图3是用于说明通过异常判定装置30来进行的减速器的异常判定方法的图，以横轴作为时间，示出速度指令(Vs)及转矩信号(Tf)的变化情形。
在本实施例中，不需要通过用于异常判定的专用的动作程序来使机器人进行动作，能够通过用于使机器人通常所进行的作业的动作程序(作业用程序)来使其进行动作的同时进行异常判定。作业用程序预先被示教，记录在机器人控制器9内的未图示的非挥发性储存装置中。
图3是抽出根据机器人作业用程序的动作的一部分的图，表示像进行首先在以稳定速度Vc使马达12反转后相同地以稳定速度Vc进行正转而返回到原来位置这样的动作时的速度指令与转矩信号。以马达12为例，假设像图1所示的机器人的轴E3a或轴E5a这样伴随动作而承受重力影响的轴。
向机器人发出的移动指令受指令作为目标的移动目的地位置的位置指令Xs的指令。并且，作为给予移动目的地位置的方法，存在根据绝对位置的绝对(absolute)位置指令与根据相对于现在位置的移动量的增量(increment)(相对)位置指令的2种方式，但是在本发明的情况下可采用任意一个方式。
在图3的ta1时刻，指令部向马达驱动器10发出位置指令值Xs(反转)的指令，之后在ta2时刻，再次发出位置指令值Xs(正转)的指令。
接收位置指令的马达12开始旋转，速度的绝对值逐渐变大，当达到预先决定的规定速度(稳定速度Vc)时(图中的tb1时刻或tb2时刻)，保持该速度。之后，以接近目标位置(移动目的地位置Xs)的方式推进，当从目标位置向前面的位置(图中的tc1时刻或tc2时刻)推进规定距离时，逐渐降低速度，以在到达目标位置(Xs)时的速度刚好为0(图中的td1时刻或td2时刻)的方式进行控制。
在进行这样的控制时的转矩信号Tf，在马达12进行加速时(ta1～tb1之间或ta2～tb2之间)及进行减速时(tc1～td1之间或tc2～td2之间)的值较大地发生变化，但是在稳定速度Vc状态(tb1～tc1之间或tb2～tc2之间)下，值的变化比较小。
在正在进行这样的动作时，连接于马达12的减速器14的固有振动成分叠加于转矩信号Tf上。当减速器14发生异常时，该振动成分极端地变大。另外普遍公知在减速器14的时效老化过程中该振动成分逐渐地变大。因此通过观察机器人进行动作期间的转矩信号Tf，能够检测出连接于马达12的减速器14的异常。
因此在异常判定装置30中，在转矩数据修正部33中对转矩信号Tf进行修正，之后在高通滤波器34中进行过滤，当该结果满足后述的异常条件时，判定成在减速器14上发生了异常。如上所述，当异常判定装置30判定成在减速器14上发生了异常时，通过报警部32向外部输出警报。
对在转矩数据修正部33中的修正方法进行说明。
如从图3的转矩信号的波形可知，即使在稳定速度区域(图3的tb1～tc1之间或tb2～tc2之间)中，如专利文献3的图3所示，不成为转矩逐渐接近零的状态的情况较多。
之所以这样，是因为马达始终承受作用于负载15的重力的影响。为了成为转矩逐渐接近零的状态，马达的转轴方向必须平行于铅垂方向(重力方向)，如果以图1所述的机器人为例，则难以认为E2a、E3a、E4a、E5a这样的轴持续采取上述姿势。
即在关于这些轴的转矩信号Tf上也叠加有作用于负载的重力的影响。在图3中将从该重力所受的影响表示为重力补偿部分。
而且，如图3的(B)所示，不管该轴处于驱动/未驱动状态，由于该轴而位于机器人顶端侧的负载(包括该轴前方的马达12、减速器14、负载15等)进行动作，从而受该动作的影响而产生作为干涉力的转矩并叠加于转矩信号Tf上。在图3中将这些表示成其他轴干涉力。并且在图3中表示在马达12未进行动作期间发生了来自其他轴的干涉的情形，以便容易理解叠加有其他轴干涉力的情形。
即，为了稳定地抽出用于异常判定的转矩数据，首先必须从转矩信号的数据中除去由重力补偿部分与其他轴干涉力产生的转矩。
在垂直多关节型机器人的多个轴当中，对于作为目的的1个轴，作用于某1个轴的来自其他轴的干涉力能够通过求出(从其他的轴分别作用的相互惯性)×(轴的加速度)的总和来求出。
如果将6轴机器人即机器人8的第1轴(图1的固定台E1与旋转台E2之间的轴)为例，则如下求出来自其他轴的干涉力。
对第1轴的干涉力转矩＝(来自第2轴的相互惯性×第2轴的加速度)
                   +(来自第3轴的相互惯性×第3轴的加速度)
                   +(来自第4轴的相互惯性×第4轴的加速度)
                   +(来自第5轴的相互惯性×第5轴的加速度)
                   +(来自第6轴的相互惯性×第6轴的加速度)
即，从机器人的力学模型运算随时求出第2轴～第6轴的加速度与相互惯性，通过对这些进行乘算后合计，从而能够求出对第1轴的干涉力转矩。
在收集转矩数据时，如上述地求出在该时刻的由于其他轴的干涉而产生的转矩，能够通过从转矩信号的数据中减去而得到适合于异常判定的转矩数据。
另外，施加于机器人的某1个轴的重力补偿部分的转矩，也能够从机器人的力学模型运算中随时求出。
如果以轴E3a为例，则考虑与轴E3a相比更靠近末端执行器侧的轴的联杆重量、臂的姿势与长度而且末端执行器的重量及大小而求出作用于处于动作中的某个姿势的轴E3a旋转中心的重力力矩。由于该重力力矩是施加于轴E3a的重力方向转矩，因此能够通过从转矩信号的数据中减去该转矩部分来得到适合于异常判定的转矩数据。
作用于轴E3a旋转中心的重力力矩的计算方法如下。
将机器人的各轴与末端执行器所持有的重量作为“联杆顶端重量”，从臂的姿势与长度、末端执行器的重量及大小来求出“联杆顶端重量”的作用点相对于轴E3a旋转中心距离多远。
由于重力力矩＝旋转中心到作用点的距离×施加于质点中心的重力，因此将以上的要数套用于下式来计算。
作用于轴E3a的重力力矩＝(从第3轴(E3)承受的重力力矩)
                     +(从第4轴(E4)承受的重力力矩)
                     +(从第5轴(E5)承受的重力力矩)
                     +(从第6轴(E6)承受的重力力矩)
                     +(从第7轴(E7)承受的重力力矩)
由该重量补偿部分产生的转矩也与干涉力相同地从转矩信号的数据中减去，之后输入到高通滤波器34中。
以上是在转矩数据修正部33中进行的处理。
在减速器的异常判定中，成为判定材料的转矩振动成分是由来于减速器的相对地频率较高的成分。通过高通滤波器34来从转矩信号中除去伴随机器人的姿势变化的较平缓的电流变化，只使频率较高的成分通过。最适合于高通滤波器的截止频率虽然随着机器人的大小或各轴的减速器驱动装置的不同而发生变动，但是其值是数Hz到数十Hz左右的值。
在减速器14中发生异常时所计测到的振动成分的频率较高，因此通过高通滤波器34。其结果，频率较高的减速器14的振动成分与其他信号相比更显著地显现，需要检测的减速器14的振动成分变得容易监视，能够进行更高精度的异常判定。
而且，只抽出振幅较大的频率，根据该信号水准的大小来进行异常判定，从而也能够进行更高精度的异常判定。
高通滤波器如下，每次增加次数则想要抽出的频率的成分也稍微衰减。即，为了在极力留下想要抽出的转矩成分的同时除去在异常判定中不需要的转矩成分，对截止频率或通过高通滤波器的次数进行参数化，对每个监视对象进行调整比较有效。
在此，也可以通过控制器9的CPU来实现异常判定装置30，像连接于控制器9的个人电脑等那样也可以设置在控制器9的外部。
在此，示出异常判定的条件。
保存初始测定的结果，根据该初始结果来决定被许可的变化范围，将此定为阈值，采用在最近的测定结果超过阈值时判定异常的方法。
(1)在任意定下的时间内，收集通过高通滤波器34来处理后的转矩信号Tf值的绝对值。
(2)从收集的Tf数据中求出平均值而作为振动成分Tave。
(3)在出货时进行初始测定，将此时的转矩振动成分的平均值Ti的结果记录于储存单元中。
(4)转矩的现在测定值Tave－初始测定值Ti＞阈值Vsh
在满足以上条件时判定为异常。
并且，在此的阈值Vsh是预先设定的转矩变动上限许可值。
从报警部32发出的警报例如是通过蜂鸣器的报警，或者是在操作面板上的表示，或者是声音广播，或者是红灯的点亮，能够采用适当的方式。另外，也可以是向***管理室或***管理装置发出的报告信号。
根据这样构成的减速器的异常判定装置30，将从马达12检测出的转矩检测值Tf作为输入，由于具有对减速器14进行异常判定处理的异常判定部31，因此能够通过简单的构成来高可靠度地判定减速器的异常。
而且，由于具有根据异常判定部31的异常判定输出来向外部输出警报的报警部32，因此能够通报给操作员等周围的人员或***管理室的人员，能够迅速地应对异常。
并且，在本实施例中，虽然关于对多关节型工业用机器人中的关节驱动用马达12的异常判定进行了说明，但是本发明不局限于这些，如果是具有马达12、减速器14及马达驱动器10的伺服控制装置，则作为判定该伺服控制装置的减速器14的异常的装置，能够应用本实施例的异常判定装置。

Claims (8)

1.一种减速器的异常判定方法，其为对如下减速器判定其异常的方法，该减速器安装在多关节机器人的各关节轴的驱动源即马达上，对由所述马达产生的转矩进行增幅而传递到所述多关节机器人的臂上，其特征为，
对于从按照根据所述多关节机器人的动作程序所生成的位置指令来控制所述马达的马达驱动器输出到所述马达的转矩信号，
在从所述转矩信号中除去重力补偿转矩及由所述多关节机器人的其他轴施加的干涉力转矩之后应用高通滤波器，
在任意规定时间内对应用所述高通滤波器之后的转矩信号的绝对值进行收集，求出所收集到的转矩信号的绝对值的平均值，
存储所述多关节机器人在出货时初始测定的转矩振动成分的平均值，在所述收集到的转矩信号的绝对值的平均值与所述初始测定的转矩振动成分的平均值之差大于预定的阈值时，判定与该马达对应的减速器为异常。
2.根据权利要求1所述的减速器的异常判定方法，其特征为，
所述动作程序为描述所述多关节机器人通常进行的作业的作业用程序。
3.根据权利要求1所述的减速器的异常判定方法，其特征为，
所述高通滤波器的截止频率可变更。
4.一种减速器的异常判定装置，其为对如下减速器判定其异常的装置，该减速器安装在多关节机器人的各关节轴的驱动源即马达上，对由所述马达产生的转矩进行增幅而传递到所述多关节机器人的臂上，其特征为，
对于从按照根据所述多关节机器人的动作程序所生成的位置指令来控制所述马达的马达驱动器输出到所述马达的转矩信号，
在从所述转矩信号中除去重力补偿转矩及由所述多关节机器人的其他轴施加的干涉力转矩之后应用高通滤波器，
在任意规定时间内对应用所述高通滤波器之后的转矩信号的绝对值进行收集，求出所收集到的转矩信号的绝对值的平均值，
存储所述多关节机器人在出货时初始测定的转矩振动成分的平均值，在所述收集到的转矩信号的绝对值的平均值与所述初始测定的转矩振动成分的平均值之差大于预定的阈值时，判定与该马达对应的减速器为异常。
5.根据权利要求4所述的减速器的异常判定装置，其特征为，
所述动作程序为描述所述多关节机器人通常进行的作业的作业用程序。
6.根据权利要求4所述的减速器的异常判定装置，其特征为，
所述高通滤波器的截止频率可变更。
7.一种机器人控制装置，其特征为，
具备权利要求4至6中的任意一项所述的减速器的异常判定装置。
8.一种机器人***，其特征为，
具备权利要求7所述的机器人控制装置与被所述多关节机器人控制装置所控制的机器人。
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5916583B2 (ja) * 2012-10-19 2016-05-11 株式会社神戸製鋼所 多関節ロボットのウィービング制御装置
JP5628953B2 (ja) 2013-03-29 2014-11-19 ファナック株式会社 ガススプリングを備えた多関節ロボット、及びガススプリングの内圧を推定する方法
JP6418782B2 (ja) * 2014-05-16 2018-11-07 キヤノン株式会社 ロボットシステムの制御方法、プログラム、記録媒体、ロボットシステム、及び診断装置
JP6410477B2 (ja) * 2014-05-28 2018-10-24 ファナック株式会社 歯車伝動装置及び歯車伝動装置の使用度を測定する使用度測定装置
US10029366B2 (en) 2014-11-21 2018-07-24 Canon Kabushiki Kaisha Control device for motor drive device, control device for multi-axial motor, and control method for motor drive device
JP6664893B2 (ja) * 2014-12-19 2020-03-13 川崎重工業株式会社 ロボット保守支援装置および方法
US10471610B2 (en) 2015-06-16 2019-11-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Robot arm having weight compensation mechanism
WO2017051866A1 (ja) * 2015-09-25 2017-03-30 Ntn株式会社 リンク作動装置の診断装置
JP6792390B2 (ja) * 2015-09-25 2020-11-25 Ntn株式会社 リンク作動装置の診断装置
JP7058929B2 (ja) * 2015-10-27 2022-04-25 キヤノン株式会社 駆動装置、ロボット装置、制御方法、物品の製造方法、制御プログラム、および記録媒体
KR102486112B1 (ko) * 2015-12-04 2023-01-09 대우조선해양 주식회사 이동형 로봇의 구동부 손상감지 방법
JP6414127B2 (ja) * 2016-04-18 2018-10-31 トヨタ自動車株式会社 異常判定装置及び異常判定方法
JP6850553B2 (ja) * 2016-05-31 2021-03-31 川崎重工業株式会社 ロボット減速機の状態監視装置および方法
JP6374439B2 (ja) 2016-06-03 2018-08-15 ファナック株式会社 パラレルリンクロボットの関節部の異常検出装置及び異常検出方法
WO2017213182A1 (ja) 2016-06-07 2017-12-14 三菱電機株式会社 異常診断装置及び異常診断方法
JP6584662B2 (ja) 2016-06-07 2019-10-02 三菱電機株式会社 異常診断装置及び異常診断方法
CN106197975B (zh) * 2016-07-01 2019-06-21 深圳市优必选科技有限公司 一种关节连接可靠性测试方法
JP6898079B2 (ja) * 2016-11-16 2021-07-07 芝浦機械株式会社 工作機械およびその制御方法
DE112018001716B4 (de) * 2017-03-29 2021-01-21 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Hauptmaschinen-Unterstützungssystem
JP6939024B2 (ja) * 2017-03-31 2021-09-22 セイコーエプソン株式会社 ロボット制御装置、ロボットおよびロボットシステム
JP6841178B2 (ja) * 2017-07-14 2021-03-10 トヨタ自動車株式会社 異常判定装置及び異常判定方法
CN111819042B (zh) * 2018-02-28 2023-06-13 日产自动车株式会社 异常检测装置及异常检测方法
EP3760999A4 (en) * 2018-02-28 2021-03-17 Nissan Motor Co., Ltd. DEVICE FOR DETERMINING THE TYPE OF ANOMALY AND METHOD FOR DETERMINING THE TYPE OF ANOMALY
DE102018203234A1 (de) * 2018-03-05 2019-09-05 Kuka Deutschland Gmbh Vorausschauende Beurteilung von Robotern
KR102316630B1 (ko) * 2018-05-10 2021-10-25 에이에스티인터내셔널 주식회사 설비의 결함을 예측하는 모듈형 예지 보전 장치 및 방법
US11820007B2 (en) * 2018-05-11 2023-11-21 Nissan Motor Co., Ltd. Abnormality detection device and abnormality detection method
JP7267688B2 (ja) * 2018-05-31 2023-05-02 キヤノン株式会社 ロボットシステム、ロボットアームの制御方法、物品の製造方法、駆動装置および駆動装置の制御方法
CN109129475B (zh) * 2018-08-15 2021-02-02 珠海格力电器股份有限公司 机械臂的重力补偿方法、装置、***及存储介质
US11691293B2 (en) * 2018-08-31 2023-07-04 Fanuc Corporation Robot
US11125653B2 (en) * 2018-10-11 2021-09-21 Palo Alto Research Center Incorporated Motion-insensitive features for condition-based maintenance of factory robots
JP7309344B2 (ja) * 2018-11-13 2023-07-18 川崎重工業株式会社 駆動機構の故障診断装置及び故障診断方法並びに前記故障診断装置を備える機械装置
CN109664297B (zh) * 2018-12-14 2022-04-29 深圳市汇川技术股份有限公司 机器人的振动抑制方法、***、装置及计算机可读存储器
JP7353755B2 (ja) * 2018-12-17 2023-10-02 キヤノン株式会社 ロボットシステム、ロボットシステムの制御方法、ロボットシステムを用いた物品の製造方法、検出装置、検出装置の制御方法、駆動装置、駆動装置の制御方法、制御プログラム及び記録媒体
CN113646718B (zh) * 2019-03-27 2024-04-30 日产自动车株式会社 异常探测装置及异常探测方法
CN110567663B (zh) * 2019-08-22 2021-10-08 潍坊歌尔微电子有限公司 一种检测连接部位异常的方法以及检测装置
JP7473317B2 (ja) * 2019-10-11 2024-04-23 ファナック株式会社 ガススプリングのメンテナンス管理装置、ロボットシステムおよびガススプリングのメンテナンス管理方法
CN110696051B (zh) * 2019-10-12 2022-12-06 中科新松有限公司 一种基于多分量信号分解的机械臂关节振动识别方法
CN112454359B (zh) * 2020-11-18 2022-03-15 重庆大学 基于神经网络自适应的机器人关节跟踪控制方法
DE102020132294A1 (de) * 2020-12-04 2022-06-09 Saurer Spinning Solutions Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Zustandserfassung einer Spulenbremse sowie Arbeitsstelle einer Textilmaschine
TWI805978B (zh) * 2020-12-22 2023-06-21 達明機器人股份有限公司 雙迴路力矩感知系統及其感知方法
CN113696229A (zh) * 2021-10-12 2021-11-26 上海非夕机器人科技有限公司 安全***、关节组件及机器人
CN114813117B (zh) * 2022-04-13 2023-04-07 昆明理工大学 一种用于rv减速器的故障诊断方法、装置
CN116533253B (zh) * 2023-07-03 2023-09-19 佛山智能装备技术研究院 一种基于反馈电流频谱分析的工业机器人故障诊断方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101502961A (zh) * 2008-02-08 2009-08-12 发那科株式会社 具有部件保护功能的机器人控制装置以及机器人控制方法
EP2168728A1 (en) * 2008-05-21 2010-03-31 Panasonic Corporation Robot error judgment method

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63123105A (ja) * 1986-11-13 1988-05-26 Kobe Steel Ltd テイ−チング・プレイバツク方式ロボツトの故障予知診断方法
JPS63314606A (ja) * 1987-06-18 1988-12-22 Fanuc Ltd 多関節ロボットの制御装置
JP2749724B2 (ja) * 1991-01-16 1998-05-13 ファナック株式会社 推定外乱による衝突検出方法
JP2732159B2 (ja) * 1991-10-29 1998-03-25 ファナック株式会社 異常負荷検出方法
JP3357143B2 (ja) * 1993-09-30 2002-12-16 ファナック株式会社 ロボットの負荷をモニタするロボット制御装置
JP3623582B2 (ja) * 1995-12-25 2005-02-23 ファナック株式会社 ロボットの故障診断方法
US5857166A (en) * 1996-08-30 1999-01-05 Kim; Nam H. Tool monitoring apparatus
JPH11320477A (ja) * 1998-05-21 1999-11-24 Nachi Fujikoshi Corp 産業用ロボットの動作異常検出方法
KR100563982B1 (ko) * 1998-10-19 2006-03-29 가부시키가이샤 야스카와덴키 클린 로봇의 안전 보호 장치
JP2001051721A (ja) * 1999-08-17 2001-02-23 Yaskawa Electric Corp 衝突検出装置
JP3436899B2 (ja) * 1999-09-10 2003-08-18 義昭 垣野 工具異常検出装置及びこれを備えた数値制御装置
JP2002187040A (ja) * 2000-12-19 2002-07-02 Murata Mach Ltd ローダ制御装置
JP2003326438A (ja) * 2002-02-28 2003-11-18 Fanuc Ltd 工具異常検出装置
US6721683B2 (en) * 2002-03-08 2004-04-13 Insightek, Llc Pump motor diagnosis
JP3681733B2 (ja) * 2003-02-21 2005-08-10 ファナック株式会社 数値制御装置
WO2005021359A1 (ja) * 2003-08-28 2005-03-10 Nsk Ltd. 電動パワーステアリング装置の制御装置
JP2005148873A (ja) 2003-11-12 2005-06-09 Nachi Fujikoshi Corp ロボット劣化診断装置
JP4391381B2 (ja) * 2004-10-06 2009-12-24 株式会社安川電機 多関節ロボットの減速機の異常判定装置及び多関節ロボットの減速機の異常判定方法
EP1679566B1 (en) * 2004-12-28 2008-10-22 Fanuc Ltd Threshold determination for a tool damage/abnormality detecting device
JP2007172150A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Honda Motor Co Ltd 産業機械の故障診断方法
JP5375062B2 (ja) * 2008-12-10 2013-12-25 株式会社安川電機 ロボットシステムおよび制御方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101502961A (zh) * 2008-02-08 2009-08-12 发那科株式会社 具有部件保护功能的机器人控制装置以及机器人控制方法
EP2168728A1 (en) * 2008-05-21 2010-03-31 Panasonic Corporation Robot error judgment method

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2001-51721A 2001.02.23 *
JP特开2006-102889A 2006.04.20 *
JP特开平4-242406A 1992.08.31 *

Also Published As

Publication number Publication date
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JP2012061535A (ja) 2012-03-29

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