JP2004174662A - ロボットの動作状態解析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット動作状態画像と、動作状態を示す各種情報を記憶し、エラー発生時等にエラー発生原因究明に役立てる。
【解決手段】動作状態解析装置１には、情報取得開始条件、終了条件を設定しておく。情報取得開始条件が成立すると、カメラ２で捉えたロボット作業状態の画像情報とロボットのＩ／Ｏの状態、ロボットの運動状態に関する情報を所定周期毎、終了条件が成立するまで記録する。記録した画像を時系列に表示する。画像を選択すると、対応して記録されたＩ／Ｏ等の内部情報を表示する。又、各軸速度、加速度、トルク、ＴＣＰの速度、加速度、トルクをも表示する。画像とロボット内部情報、動作情報が時系列的に表示されるから、エラー発生時の原因究明が容易となる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットシステムに関し、特にロボットシステムでエラーが発生したときなどに利用するロボット動作状態の解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットシステムにおいては、何らかのエラー、異常が発生したとき、その原因究明には非常に多くの工数を必要とし、多大な時間と労働を必要とする。そのため、常時ロボット動作を目視により監視する監視員を配置したり、ビデオカメラでロボット動作を長時間撮影し、エラーが発生したときこの撮影したビデオテープを再生して、エラー発生原因究明の一手段とする方法などが実施されている。又、溶接ロボットシステムにおける特定の物理量である溶接電流を所定周期毎測定して記憶しておき、この溶接電流の経過をパソコン等の表示画面に表示して、溶接ロボットの動作状態を検証できるようにしたものも公知である（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１７２５７４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ロボットシステムの動作状態を監視するために監視員を配置することは、非効率的であり、作業をロボットにより自動化したにも拘わらず人件費を増大させることになる。又ビデオカメラでロボット動作を監視する方法も、長時間撮影する必要があり、かつ、撮影した画像のみの一部のデータしか得られず、関連するデータは得られない。
そこで、本発明はこれらの問題を改善することを目的とするもので、ロボットシステムにおいて、ロボット動作状態画像と動作状態を示す各種情報を記憶し、エラー発生時等にエラー発生原因究明に役立てるようにしたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わる発明は、ロボットの作業中の情報を記録し、その記録情報に基づき前記ロボットの状態を解析する装置において、ロボットの作業の状態を捉えて画像情報として取得する画像取得手段と、ロボットの入出力信号の状態を示す情報とロボットの運動状態に関する情報とを含むロボットの内部情報を取得する内部情報取得手段と、情報取得を開始させる条件と情報取得を終了させる条件を設定する手段と、情報取得を開始させる条件が成立したことを検出し、情報取得を終了させる条件が得られるまで、所定周期毎に画像取得手段及び内部情報取得手段で取得される画像情報、ロボットの内部情報と該取得したときの時間とを関連付けて記録する手段とを備えることを特徴とするものである。又、請求項２に係わる発明は、さらに、記録した画像を画面上に時系列で並べて表示する手段と、画面上に並べて表示された画像を選択する手段と、画像が選択されると選択画像に対応して記録された内部情報を切替表示させる手段とを設けたものである。
【０００６】
又、請求項３に係わる発明は、さらに、ロボットの内部情報と時刻からロボットの各軸速度，各軸加速度，各軸トルク、ツールセンタポイントの速度，加速度，トルクの少なくとも１以上を画像毎に求める手段を備え、切替表示手段は、選択画像に対応して記録された内部情報と共に求められた速度，加速度，トルクをも表示するようにした。請求項４に係わる発明は、求めた速度，加速度，トルクが所定の限界値を超えたものに対して画面上に警告を表示する手段をも設けた。請求項５に係わる発明は、前記記録したロボットの内部情報の内、入出力信号の状態を時刻または経過時間に対するグラフとして表示する手段をも設けた。請求項６に係わる発明は、求めたロボットの速度，加速度，トルクを、時刻または経過時間に対するグラフとして表示する手段をも設けた。請求項７に係わる発明は、条件を設定する手段で設定する情報取得を開始させる条件を定義された特定のロボットの動作状態とし、情報取得を終了させる条件は、定義された特定のロボットの動作状態、経過時間、情報取得回数のいずれかとした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態を適用したロボットシステムの一例を示す概要図で、図２は、該ロボットシステムの接続関係を示すブロック図である。本実施形態では、パソコン（パーソナルコンピュータ）を用いてロボットの動作状態解析装置を構成しているもので、パソコンで構成されている動作状態解析装置１には、画像取得手段としてのＣＣＤカメラ２が接続されると共に、ロボットＲＢのコントローラ３とも通信線を介して接続されている。この図１、図２で示す例では、ロボットＲＢは、ツール置台１０に配置された各種ツールＴをロボットアーム先端に取り付けられたツール保持装置１１で取り出し、該取り出したツールを用いて、加工を行った後ツール置台１０に使用したツールＴを戻し、新たなツールＴを取り出して、次の加工を行う作業を連続的に行うロボットシステムの例である。
【０００８】
パソコンで構成される動作状態解析装置１には図３にフローチャートで示すデータ取得処理及び、図５に示す解析処理を含むログソフトウェア１ａが記憶されている。
まず、ロボット動作の記録を開始するロボットの動作イベントを定義する。この動作イベントとしては、アラームの発生、特定のＩ／Ｏデータの変化、特定のレジスタの値が所定値を超えるなどの変化等、ロボット作業動作に合わせて最適な動作イベントを定義する。さらにこのイベントの定義の入力と共に、記録データの取得を終了させるタイムアウト時間、又は取得回数、又は記録データ取得終了とするロボット動作イベントを定義し入力設定する（ステップ１００）。その後ロボットシステムに起動をかけてロボットシステムを稼働させる（ステップ１０１）。
【０００９】
その後、動作状態解析装置１のプロセッサは、通信線を介して、ロボットが定義したイベントが発生しているか否か（ステップ１０２）、及び外部から記録終了指令が入力されたか監視する（ステップ１０８）。
定義したロボットの動作イベントが発生したことが検出されると、カメラ２で撮影される画像データと入出力信号（Ｉ／Ｏ信号）の状態及びロボットの運動状態に示す情報をロボットコントローラ３が記憶する内部情報から取得する。この実施形態では、この内部情報データとして、教示プログラムの実行行番号、ロボット各軸の現在値（位置及び駆動モータの電流値）、入出力信号（Ｉ／Ｏ信号）の状態、ロボットパラメータ、アラーム情報等を取得するようにしている。
【００１０】
定義したロボットの動作イベントが発生したことが検出されると、まず、設定されているタイムアウトに達しているか判断し（ステップ１０３）、達していなければ、設定された指定回数の記録データを取得したか判断し（ステップ１０４）、指定回数に達していなければ、定義されている記録終了イベント発生か判断し（ステップ１０５）、記録終了イベントでもなければ、外部から記録終了指令が入力されていないか判別する（ステップ１０６）。外部から記録終了指令も入力されていなければ、ロボット動作の状態記録を開始する（ステップ１０７）。
【００１１】
このロボット動作の状態記録は、ＣＣＤカメラ２からの該カメラ２で撮影される画像データ、ロボットコントローラ３から、教示プログラムにおけるその時点でロボット実行している行番号、ロボット各軸の現在値（位置及び駆動モータの電流値）、ロボットコントローラに入出力されているその時点でのＩ／Ｏデータの状態、ロボットパラメータの状態、アラーム信号が発生していればそのアラームの種類等を読み込み、ロボット動作経過時間（又は時刻）と共にメモリ１ｂに格納する。
【００１２】
以下、ステップ１０３〜１０７の処理を所定周期毎実行し、上述したロボット動作状態を時系列的にメモリ１ｂに格納する。図４は、このメモリ１ｂに格納されたロボット動作状態を時系列で記憶したデータテーブルＤＴの一例である。この実施形態では、１０ｍｓｅｃ毎にロボット動作状態データを取得するものとしており、１０ｍｓｅｃ毎の経過時間（又は時刻）に対して、画像データ、ロボットの各軸値（各軸の位置及び駆動モータの電流値）、各Ｉ／Ｏデータ、各パラメータ値及びアラームの情報が記憶される。
【００１３】
こうしてロボット動作情報データを取得した後、動作状態解析装置１を解析モードに切り替えると、動作状態解析装置１のプロセッサは、図５に示す処理を開始する。
まず、メモリ１ｂ内のデータテーブルＤＴに記憶するロボット動作状態データの画像データ、ロボット内部情報のロボットの各軸値（各軸の位置及び駆動モータの電流値）、各Ｉ／Ｏデータ、各ロボットパラメータ値、アラーム情報等を読み込む（ステップ２００）。読み込んだ経過時間（又は時刻）と内部情報に基づいて、ロボット各軸の速度、加速度、トルク、ツールセンタポイント（ＴＣＰ）の位置、速度、加速度を各データ取得時間毎（各画像毎）に求める（ステップ２０１）。すなわち、各データ取得時間と該取得した各軸位置より各軸速度が求まり、速度が求まれば、各データ取得時間における速度変化から各軸加速度が求まる。又、各軸トルクは、各軸を駆動するモータの駆動電流から求まる。さらに、各軸位置からＴＣＰの位置が求まり、各軸速度からＴＣＰの速度が求まる。さらに、各軸の位置と速度と加速度よりＴＣＰのトルクも算出し求める。こうして求めた各データ（速度、加速度、トルク等）を各データ取得時間（各画像）に対応させて記憶する。
【００１４】
次に、図６に示すように、動作状態解析装置１の表示画面上に画像データと経過時間（又は時刻）情報を、データを取得した順序で時系列的に画像を並べてのアイコンリストとして一覧表示する（ステップ２０２）。
【００１５】
そして、該一覧表示画面に表示された「設定」、「Ｉ／Ｏチャート」、「速度チャート」、「加速度チャート」、「トルクチャート」、「解析」のボタン及びアイコンボタンが選択されたか判断し（ステップ２０３〜２０９）、解析のための速度、加速度、トルク変動の許容値を設定する場合には、「設定」を選択し（ステップ２０３）、速度、加速度、トルク変動の許容値を設定する（ステップ２１０）。
【００１６】
又、「Ｉ／Ｏチャート」のボタンが選択されると（ステップ２０４）、図７に示すように、各Ｉ／Ｏ信号の状態を経過時間対応してグラフ表示する（ステップ２１１）。又、「速度チャート」のボタンが選択されると（ステップ２０５）、ステップ２０１で求めた速度データを、図８に示すように、ロボット各軸及びＴＣＰの速度を経過時間（又は時刻）に対応してグラフ表示する（ステップ２１２）。「加速度チャート」のボタンが選択されると（ステップ２０６）、ステップ２０１で求めた加速度データに基づいて、図９に示すように、ロボット各軸及びＴＣＰの加速度を経過時間に対応してグラフ表示する（ステップ２１３）。さらに、「トルクチャート」のボタンが選択されると（ステップ２０７）、ステップ２０１で求めたトルクデータに基づいて、図１０に示すように、ロボット各軸及びＴＣＰのトルクを経過時間に対応してグラフ表示する（ステップ２１４）。
【００１７】
「解析」のボタンが選択されると（ステップ２０８）、図１１に示すように、速度、加速度に関して設定許容値を超えた時間のアイコンボタンの表示色を変えて表示する。図１１では、経過時間３０ｍｓｅｃと６０ｍｓｅｃのアイコンボタンの表示色が変化していることを示す。なお、アイコンボタン全体の表示色を変えるものであるが、図１１では「Ａ３０の画像」「Ａ６０の画像」の部分だけ背景色を変えてこれを表している（ステップ２１５）。
【００１８】
又、いずれかのアイコンボタンを選択すると（ステップ２０９）、該選択されたアイコンボタンの画像に対して記憶されている、教示プログラムの実行行番号、ロボット各軸の値（位置）、そのときのＩ／Ｏデータ、ロボットパラメータの状態、アラームの状態、速度変動の状態、加速度変動、トルク変動の状態等を表示する（ステップ２１６）。
【００１９】
以下、ステップ２０３〜２０９を実行し、いずれかのボタンがクリックされ選択されると、前述した各データを表示して、ロボット動作状態の履歴を表示させることができる。これらロボット動作状態の画像を含めた履歴、各種信号状態等を表示させることにより、システムエラー等が発生したときのエラー発生原因の究明に役立てることができ、エラーからの回復を容易にすることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の動作状態解析装置を置くことで、作業員はシステムエラーが再現するまで、ロボットの側に待機する必要がなく、人件費の削減につながる。また、記録データをもとに自動的に解析できることで、調査に時間が掛からないので、システムエラーからの復旧が早くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を適用したロボットシステムの一例を示す概要図である。
【図２】同ロボットシステムにおいて動作状態解析装置とカメラ、ロボットコントローラとの接続関係を示すブロック図である。
【図３】同実施形態における動作状態解析装置が実施するデータ取得処理のフローチャートである。
【図４】同実施形態において、取得したデータを記憶するデータテーブルの一例の説明図である。
【図５】同実施形態における動作状態解析装置が実施する解析処理のフローチャートである。
【図６】同実施形態における一覧表示の例の説明図である。
【図７】同実施形態におけるＩ／Ｏ信号のタイミングと状態を示す表示画面の例の説明図である。
【図８】同実施形態におけるロボット各軸の速度を時間経過に合わせて表示した画面の例の説明図である。
【図９】同実施形態におけるロボット各軸の加速度を時間経過に合わせて表示した画面の例の説明図である。
【図１０】同実施形態におけるロボット各軸のトルクを時間経過に合わせて表示した画面の例の説明図である。
【図１１】同実施形態における速度、加速度が許容値を超えている状態のアイコンボタン表示色を変えて表示した画面の説明図である。
【符号の説明】
１ 動作状態解析装置
２ ＣＣＤカメラ
３ ロボットコントローラ
１０ ツール置台
１１ ツール保持装置
ＲＢ ロボット
Ｔ ツール

Claims (7)

1. ロボットの作業中の情報を記録し、その記録情報に基づき前記ロボットの状態を解析する装置において、
   ロボットの作業の状態を捉えて画像情報として取得する画像取得手段と、
   前記ロボットの入出力信号の状態を示す情報と前記ロボットの運動状態に関する情報とを含む前記ロボットの内部情報を取得する内部情報取得手段と、
   情報取得を開始させる条件と情報取得を終了させる条件を設定する手段と、
   情報取得を開始させる条件が成立したことを検出し、情報取得を終了させる条件が得られるまで、所定周期毎に前記画像取得手段及び前記内部情報取得手段で取得される画像情報、ロボットの内部情報と該取得したときの時間とを関連付けて記録する手段と、
   を備えることを特徴とするロボットの動作状態解析装置。
2. 前記記録した画像を画面上に時系列で並べて表示する手段と、
   前記画面上に並べて表示された画像を選択する手段と、
   画像が選択されると、選択画像に対応して記録された前記内部情報を切替表示させる手段と、
   を備える請求項１記載のロボットの動作状態解析装置。
3. 前記ロボットの内部情報と時刻からロボットの各軸速度，各軸加速度，各軸トルク，ツールセンタポイントの速度，加速度，トルクの少なくとも１以上を前記画像毎に求める手段を備え、
   前記切替表示手段は、選択画像に対応して記録された前記内部情報と共に前記求められた速度，加速度，トルクをも表示する請求項２記載のロボットの動作状態解析装置。
4. 前記求めた速度，加速度，トルクが所定の限界値を超えたものに対して画面上に警告を表示する手段を備えることを特徴とする請求項３記載のロボットの動作状態解析装置。
5. 前記記録したロボットの内部情報の内、入出力信号の状態を時刻または経過時間に対するグラフとして表示する手段を備えることを特徴とする、請求項１乃至４の内いずれか１項に記載のロボットの動作状態解析装置。
6. 前記求めたロボットの速度，加速度，トルクを、時刻または経過時間に対するグラフとして表示する手段を有することを特徴とした、請求項３に記載のロボットの動作状態解析装置。
7. 条件を設定する手段で設定する前記情報取得を開始させる条件は、定義された特定のロボットの動作状態とし、情報取得を終了させる条件は、定義された特定のロボットの動作状態、経過時間、情報取得回数のいずれかである請求項１乃至６に記載のロボットの動作状態解析装置。

Images