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