JP2015163416A - 無線センサを有する機械システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線センサからの信号の伝送に遅れが生じた場合に、そのセンサ信号を補正する。【解決手段】可動部材１１の先端部の加速度を周期的に検出するセンサ部１４と、センサ信号を機械装置１０から制御装置２０に無線で送信する無線信号経路３を介して受信したセンサ信号に対応する可動部材１０の先端部における加速度の第１時系列データを取得するデータ取得部２１と、モータ１３の駆動指令に基づき、第１時系列データに対応する第２時系列データを演算するデータ演算部２４と、第１時系列データと第２時系列データとの相関の度合いに応じて、第２時系列データに対する第１時系列データの遅れ時間ｔａを演算する遅れ時間演算部２５と、演算された遅れ時間により第１時系列データを補正する補正部２６とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、無線センサを有する機械システムに関する。

近年、工作機械や産業用ロボットにおいては、生産性を向上させるために動作の高速化が要求される。工作機械やロボットが高速動作すると、それに伴い、工作機械やロボットの先端部に振動が発生する。このような振動を抑制するため、ロボットのアーム先端部に無線化された加速度センサを取り付け、加速度センサから無線によって伝送されたセンサ信号に基づき、アーム先端部の振動を抑制するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−１６１５６２号公報

ところで、無線通信においては、信号の伝送に遅れが生じることがある。しかしながら、上記特許文献１記載の装置では、このような無線伝送の遅れを考慮しておらず、加速度センサからのセンサ信号の伝送に遅れが生じた場合に、アーム先端部の振動を精度よく抑制することが困難である。

本発明の一態様は、モータにより駆動される可動部材を有する機械装置と、機械装置を制御する制御装置とを備える機械システムであって、可動部材の先端部に設けられ、先端部の位置、速度または加速度を周期的に検出するセンサ部と、センサ部により検出された位置、速度または加速度を表すセンサ信号を、機械装置から制御装置に無線で送信する無線信号経路と、無線信号経路を介して受信したセンサ信号に対応する可動部材の先端部における位置、速度または加速度の第１時系列データを取得するデータ取得部と、モータの駆動指令に基づき、第１時系列データに対応する可動部材の先端部における位置、速度または加速度の第２時系列データを演算するデータ演算部と、データ取得部で取得された第１時系列データと、データ演算部で演算された第２時系列データとの相関の度合いに応じて、第２時系列データに対する第１時系列データの遅れ時間を演算する遅れ時間演算部と、遅れ時間演算部で演算された遅れ時間により、第１時系列データを補正する補正部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の他の態様は、モータにより駆動される可動部材を有する機械装置と、機械装置を制御する制御装置とを備える機械システムであって、モータの回転量を検出する回転量検出部と、可動部材の先端部に設けられ、先端部の位置、速度または加速度を周期的に検出するセンサ部と、センサ部により検出された位置、速度または加速度を表すセンサ信号を、機械装置から制御装置に無線で送信する無線信号経路と、無線信号経路を介して受信したセンサ信号に対応する可動部材の先端部における位置、速度または加速度の第１時系列データを取得するデータ取得部と、回転量検出部により得られた検出値に基づき、第１時系列データに対応する可動部材の先端部における位置、速度または加速度の第２時系列データを演算するデータ演算部と、データ取得部で取得された第１時系列データと、データ演算部で演算された第２時系列データとの相関の度合いに応じて、第２時系列データに対する第１時系列データの遅れ時間を演算する遅れ時間演算部と、遅れ時間演算部で演算された遅れ時間により、第１時系列データを補正する補正部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、無線信号経路を介して送信されたセンサ信号に対応する第１時系列データと、モータ駆動指令またはモータ回転量に基づいて演算した第２時系列データとの相関の度合いに応じて、第２時系列データに対する第１時系列データの遅れ時間を演算し、遅れ時間を用いて第１時系列データを補正するようにした。これにより、センサ信号の遅れを修正することができ、機械の振動抑制制御等を精度よく行うことができる。

本発明の実施形態に係る機械システムの構成を概略的に示す図。 本発明が適用される機械装置の一例である産業用ロボットの構成を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る機械システムのコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 図３のステップＳ１の処理で取得した第１時系列データの特性を示す図。 図３のステップＳ１の処理で取得した第１時系列データの特性とステップＳ２の処理で取得した第２時系列データの特性との関係を示す図。 図４Ｂの第１時系列データの特性をシフトした状態を示す図。 図３の変形例を示すフローチャート。 ロボットの動作速度が速い場合の第１時系列データと第２時系列データの各特性を示す図。 ロボットの動作速度が遅い場合の第１時系列データと第２時系列データの各特性を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る機械システムのコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 図７の処理で求められる第１時系列データの動作開始時点を示す図。 図７の処理で求められる第２時系列データの動作開始時点を示す図。

−第１の実施形態−
以下、図１〜図６Ｂを参照して本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る機械システム１の構成を概略的に示す図である。図１に示すように、機械システム１は、機械装置１０と、機械装置１０を制御する制御装置２０とを有する。なお、機械装置１０は、工作機械や産業用ロボット等により構成されるが、以下では、機械装置１０を産業用ロボットとして説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る多関節型の産業用ロボット１０の構成を示す図である。図２に示すように、産業用ロボット１０は、回動可能なアーム１１を有し、アーム１１の先端部にツール１２（図では、スポット溶接ガン）が取り付けられている。アーム１１は、各関節部１１ａ（各軸）に設けられたサーボモータにより駆動される。なお、図２では、ツール１２が第１位置Ｐ１（実線）から第２位置Ｐ２（破線）に移動する状態が示されている。

図１に示すように、ロボット１０は、アーム１１を駆動するサーボモータ１３と、アーム１１の先端部に設けられた無線センサ１４とを有する。サーボモータ１３は、ロータリーエンコーダ等の位置検出器１３１を内蔵し、位置検出器１３１によりモータ１３の回転量が検出される。無線センサ１４は、アーム先端部の加速度ａ１を周期的に検出する加速度センサであり、検出した加速度ａ１の信号（センサ信号）を制御装置２０に無線で送信する送信部１４１を含む。

制御装置２０は、無線データ記憶部２１と、コントローラ２２とを有する。無線データ記憶部２１は、ロボット１０から送信されたセンサ信号を受信する受信部２１１を含む。機械装置１０の送信部１４１と制御装置２０の受信部２１１とが、無線信号経路３を構成する。無線データ記憶部２１は、受信部２１１で受信したセンサ信号に対応するデータ、すなわちアーム先端部の加速度ａ１の時系列データ（第１時系列データ）を記憶する。

コントローラ２２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成され、機能的構成として、モータ制御部２３と、データ演算部２４と、遅れ時間演算部２５と、補正部２６とを有する。

モータ制御部２３は、予め定められた動作プログラムに従い、モータ１３へ制御信号（駆動指令）を出力する。このとき、モータ制御部２３は、位置検出器１３１からの信号を読み込み、モータ１３の回転を指令値に一致させるように、位置検出器１３１からの信号に応じてモータ１３をフィードバック制御する。

データ演算部２４は、モータ１３の駆動指令に基づき、無線センサ１４の取付位置であるアーム先端部で発生する加速度ａ２の時系列データ（第２時系列データ）を演算する。この場合、まず、各軸のモータ１３の指令値を順変換することによりアーム先端部の座標位置の時系列データを演算し、次いで、この座標位置データを時間で２階微分することにより、加速度ａ２の時系列データを演算する。

遅れ時間演算部２５は、無線データ記憶部２１に記憶された加速度ａ１の第１時系列データと、データ演算部２４で演算された加速度ａ２の第２時系列データとの、相関関係を数値化した相関値Ｃを演算し、この相関値Ｃに応じて、第２時系列データに対する第１時系列データの遅れ時間ｔａを演算する。相関値Ｃは、例えば最小二乗法により求めることができる。すなわち、互いに同一時点における第１時系列データと第２時系列データとの差（例えば図４Ｂの特性ｆ１と特性ｆ２の差Δａ）を二乗し、この二乗した値を所定の時間範囲にわたって加算した二乗和を、相関値Ｃとする。

この場合、第１時系列データと第２時系列データとの相関が強いほど、最小二乗法による演算値、すなわち相関値Ｃが小さくなる。そこで、相関値Ｃと予め定められた基準値Ｃａとの大小を判定し、相関値Ｃが基準値Ｃａより大きい場合には、相関値Ｃが基準値Ｃａ以下となるまで、第１時系列データを所定時間Δｔづつ遅れの反対側（図４Ｂの矢印Ａ方向）にシフトさせ、相関値Ｃが基準値Ｃａ以下になったときの第１時系列データの総シフト時間ｔａを遅れ時間とする。なお、基準値Ｃａは、例えば第１時系列データに遅れが生じていないと仮定した場合の第１時系列データと第２時系列データとの相関値Ｃに相当し、実験や解析等により求めることができる。

補正部２６は、遅れ時間演算部２５で演算された遅れ時間ｔａにより、第１時系列データを補正する。例えば、第１時系列データの時間値から遅れ時間ｔａを減算する。これにより、第１時系列データの特性ｆ１が図４Ｂの矢印Ａ方向にずれ、無線センサ１４により得られたデータの時間軸と、ロボット１の動作指令の時間軸とを一致させることができ、無線信号経路３を介して送信されるデータの遅れの影響を解消することができる。したがって、無線センサ１４（加速度センサ）からのデータを用いて良好な振動抑制制御を行うことができる。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る機械システム１のコントローラ２２で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばコントローラ２２の電源オンにより開始され、所定周期で繰り返し実行される。ステップＳ１では、無線データ記憶部２１に記憶された加速度ａ１の第１時系列データと、モータ制御部２３からモータ１３に出力される駆動指令（モータ指令値）とを読み込む。図４Ａは、アーム先端部を図１の第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に移動させたときの、ステップＳ１で取得した第１時系列データの特性ｆ１を示す図である。

ステップＳ２では、データ演算部２４での処理により、ステップＳ１で取得したモータ指令値に基づいて無線センサ１４の取付部における加速度ａ２の第２時系列データを演算する。図４Ｂは、ステップＳ１で取得した第１時系列データの特性ｆ１と、ステップＳ２で演算した第２時系列データの特性ｆ２との関係を示す図である。第１時系列データと第２時系列データは、アーム先端部の互いに同一位置における加速度ａ１，ａ２をそれぞれ表しており、図４Ｂに示すように、特性ｆ１と特性ｆ２の波形パターン（山と谷の発生パターン）は、互いにほぼ同一である。しかしながら、無線信号経路３を介して送信されるセンサ信号には遅れがあり、特性ｆ１は特性ｆ２に対し、時間軸に沿って遅れ側にずれている。

ステップＳ３では、遅れ時間演算部２５での処理により、ステップＳ１で取得した第１時系列データとステップＳ２で演算した第２時系列データとの相関値Ｃを演算する。相関値Ｃは、例えば最小二乗法により求められ、ステップＳ３では、図４Ｂに示すように第１時系列データと第２時系列データとの差Δａを二乗した値を時間軸に沿って加算した二乗和を算出する。

ステップＳ４では、遅れ時間演算部２５での処理により、ステップＳ３で演算した相関値Ｃが予め定めた基準値Ｃａ以下であるか否か、すなわち第１時系列データと第２時系列データとの相関の度合いが一定レベル以上であるか否かを判定する。ステップＳ４が否定されるとステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、第１時系列データの時間軸を、遅れの反対側である図４Ｂの矢印Ａ方向に、所定時間Δｔだけずらす。次いで、ステップＳ３で、所定時間Δｔだけずらした第１時系列データと、第２時系列データとの相関値Ｃを演算する。ステップＳ３〜ステップＳ５の処理は、相関値Ｃが基準値Ｃａ以下となるまで繰り返される。相関値Ｃが基準値Ｃａ以下になると、ステップＳ４が肯定されてステップＳ６に進む。

図４Ｃは、相関値Ｃが基準値Ｃａ以下になった状態における特性ｆ１と特性ｆ２の関係を示す図である。図４Ｃでは、第１時系列データが図４Ａの状態から時間ｔａだけ遅れ側にシフトしている。このため、特性ｆ１の波形と特性ｆ２の波形の時間軸がほぼ一致し、第１時系列データと第２時系列データとの良好な相関が得られている。このようなステップＳ３〜ステップＳ５の処理により、遅れ時間演算部２５は、相関値Ｃが基準値Ｃａ以下になるまでの第１時系列データのシフト時間（図４Ｃの時間ｔａ）、すなわち遅れ時間ｔを算出することができる。

ステップＳ６では、補正部２６での処理により、遅れ時間ｔａを用いて第１時系列データを補正する。例えば、第１時系列データの時間値から遅れ時間ｔａを減算し、これを第１時系列データの補正値とする。コントローラ２２内における図示しない振動抑制制御部は、この補正値を用いて振動抑制処理を行う。これにより無線センサ１４により得られたデータが、ロボット１０の動作に遅れなく対応するようになり、良好な振動抑制制御を行うことができる。

本発明の第１の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）機械システム１は、アーム１１の先端部に設けられ、アーム先端部の加速度ａ１を周期的に検出する無線センサ１４と、無線センサ１４により検出された加速度ａ１を表すセンサ信号を、ロボット１０から制御装置２０に無線で送信する無線信号経路３と、無線信号経路３を介して受信したセンサ信号に対応するアーム先端部における加速度ａ１の第１時系列データを取得する無線データ記憶部２１と、モータ１３の駆動指令に基づき、アーム先端部における加速度ａ２の第２時系列データを演算するデータ演算部２４と、無線データ記憶部２１で取得された第１時系列データとデータ演算部２４で演算された第２時系列データとの相関の度合いに応じて、第２時系列データに対する第１時系列データの遅れ時間ｔａを演算する遅れ時間演算部２５と、演算された遅れ時間ｔａにより、第１時系列データを補正する補正部２６とを備える。これにより、無線信号経路３を介して送信されたセンサ信号の遅れを修正することができ、アーム先端部の振動抑制制御等を精度よく行うことができる。

（２）遅れ時間演算部２５は、第１時系列データと第２時系列データとの相関関係を数値化した相関値Ｃを演算し、この相関値Ｃが基準値Ｃａ以内になるまで、第１時系列データを所定時間Δｔだけシフトさせながら相関値Ｃの演算を繰り返し（ステップＳ３〜ステップＳ５）、相関値Ｃが基準値Ｃａ以内となったときの第１時系列データの初期状態からのシフト時間ｔａを算出する。このように第１時系列データと第２時系列データとの相関関係を数値化して基準値Ｃａとの大小関係を判定することで、第１時系列データの時間軸を第２時系列データの時間軸に一致させるための遅れ時間ｔａを、容易かつ精度よく演算することができる。相関値Ｃは、最小二乗法を用いることで容易に算出することができる。

なお、最小二乗法ではなく、相関係数を用いて第１時系列データと第２時系列データとの相関の程度を表す相関値Ｃを演算することもできる。相関係数は−１〜＋１の範囲で求められるが、第１時系列データと第２時系列データとの相関が強いほど、相関係数は大きくなる（１に近くなる）。そこで、相関係数を用いて相関値Ｃを演算する場合、相関値Ｃと予め定めた基準値Ｃｂとの大小関係を判定し、相関値Ｃが基準値Ｃｂより小さい場合に、相関値Ｃが基準値Ｃｂ以下となるまで、第１時系列データを所定時間Δｔづつ遅れの反対側にシフトさせ、相関値Ｃが基準値Ｃｂ以上になったときの第１時系列データのシフト時間を遅れ時間ｔａとすればよい。なお、基準値Ｃｂは、例えば第１時系列データに遅れが生じていないと仮定した場合の相関値Ｃに相当し、実験や解析等により求めることができる。

上記第１の実施形態では、モータ１３の駆動指令に基づいて第２時系列データを演算するようにしたが、位置検出器１３１からの信号（フィードバック情報）に基づいて第２時系列データを演算することもできる。図５は、この場合のコントローラ２２で実行される処理の一例を示すフローチャートであり、図３と同一の処理を行う部分には同一の符号を付している。

図５のステップＳ１２では、データ演算部２４での処理により、位置検出器１３１によって検出されたモータ１３のフィードバック情報に基づき、無線センサ１４の取付部における加速度ａ２の第２時系列データを演算する。以降、この第２時系列データを用いて遅れ時間ｔａを演算する。このようにモータ１３の回転量の実測値を用いることで、第１時系列データの波形と第２時系列データの波形とがより良好に対応する。その結果、第１時系列データを遅れを解消する方向に遅れ時間ｔａだけずらした場合に、第１時系列データと第２時系列データとの相関の度合いが強まり、遅れ時間ｔａを精度よく演算できる。

上記第１の実施形態では、第１時系列データと第２時系列データとの相関関係を数値化した相関値Ｃを演算し、この相関値Ｃが基準値Ｃａ，Ｃｂに達するまで、第１時系列データを所定時間Δｔだけシフトさせながら相関値Ｃの演算を繰り返し、相関値Ｃが基準値Ｃａ，Ｃｂに達したときの第１時系列データのシフト時間ｔａを、遅れ時間とした。すなわち、相関値Ｃと基準値Ｃａ，Ｃｂとの大小関係を判定して遅れ時間ｔａを求めるようにしたが、基準値Ｃａ，Ｃｂを用いずに遅れ時間ｔａを算出することもできる。

例えば、最小二乗法を用いて相関値Ｃを算出する場合、第１時系列データを所定時間Δｔだけシフトさせながら相関値Ｃの演算を繰り返し、相関値Ｃが最小となったときの第１時系列データのシフト時間ｔａを、遅れ時間としてもよい。一方、相関係数を用いて相関値Ｃを算出する場合、第１時系列データを所定時間Δｔだけシフトさせながら相関値Ｃの演算を繰り返し、相関値Ｃが最大となったときの第１時系列データのシフト時間ｔａを、遅れ時間としてもよい。

このように第１時系列データを所定時間Δｔだけシフトさせながら相関値Ｃの演算を繰り返し、相関値Ｃが最大または最小となったときの第１時系列データのシフト時間ｔａを遅れ時間とすることもできる。これにより、基準値Ｃａ，Ｃｂを設定する手間を省くことができるとともに、第２時系列データに対する第１時系列データの時間軸のずれを、より精度よく修正することができる。

上記第１の実施形態において、所定時間Δｔは一定値に設定するのではなく、相関値Ｃと基準値Ｃａ，Ｃｂとの差に応じて設定することが好ましい。例えば、相関値Ｃと基準値Ｃａ，Ｃｂとの差が大きくなるに従い、所定時間Δｔを大きくする。これにより、相関値Ｃが大きい場合には、所定時間Δｔが大きく設定され、相関値Ｃが基準値Ｃａ，Ｃｂに達するまでの計算時間を短縮できる。

図６Ａは、ロボット１０の動作速度が速い場合の第１時系列データと第２時系列データの特性ｆ１，ｆ２を示す図であり、図６Ｂは、動作速度が遅い場合の第１時系列データと第２時系列データの特性ｆ１，ｆ２を示す図である。図６Ａに示すように、動作速度が速い場合には、振動が大きくなるため、無線センサ１４によって検出される加速度ａ１は大きくなる。その結果、第１時系列データは第２時系列データから大きく乖離する。一方、図６Ｂに示すように、動作速度が遅いと、振動が小さくなるため、無線センサ１４によって検出される加速度ａ１は小さくなる。その結果、第１時系列データと第２時系列データとの差が、図６Ａのものよりも小さくなる。

この点を考慮し、基準値Ｃａ，Ｃｂは、データ演算部２４で演算されたアーム先端部の加速度ａ２に応じて設定することが好ましい。例えば、加速度ａ２が大きいほど、基準値Ｃａ，Ｃｂを大きくする。これにより、第１時系列データと第２時系列データとの相関の程度を、振動の大きさに拘わらず良好に判断することができる。

−第２の実施形態−
図７〜図９を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、遅れ時間演算部２５における処理である。すなわち、第１の実施形態では、第１時系列データを所定時間Δｔずつシフトさせることにより遅れ時間ｔａを演算したが、第２の実施形態では、第１時系列データおよび第２時系列データの動作開始時点をそれぞれ判定することにより、遅れ時間ｔａを演算する。なお、以下では第１の実施形態との相違点を主に説明する。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る機械システム１のコントローラ２２で実行される処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２１では、図３のステップＳ１と同様、無線データ記憶部２１に記憶された加速度ａ１の第１時系列データと、モータ制御部２３からモータ１３に出力されるモータ指令値とを読み込む。ステップＳ２２では、ステップＳ２と同様、ステップＳ１で取得したモータ指令値に基づいて無線センサ１４の取付部における加速度ａ２の第２時系列データを演算する。

ステップＳ２３では、ステップＳ２１で取得した第１時系列データの動作開始時点ｔ１（第１動作開始時点）を判定する。図８は、第１時系列データの特性ｆ１と、第１時系列データを時間微分した特性ｆ１１とを示す図である。特性ｆ１に示すように、ロボット１０の停止時には、無線センサ１４（加速度センサ）により検出された加速度ａ１のデータはほぼ一定（０）である。時点ｔ１でロボット１０が動作を開始すると、加速度データが変化する。そこで、ステップＳ２３では、この加速度データの変化する時点（第１動作開始時点ｔ１）を判定する。この場合、遅れ時間判定部２５は、動作開始時点ｔ１の判定を容易にするため、図８の特性ｆ１１に示すように、加速度データを時間微分した加加速度ａ１１の時系列データを演算する。そして、特性ｆ１１の変化点が発生した時点ｔ１、より具体的には加加速度ａ１１が閾値を超えた時点を求め、この時点ｔ１を第１動作開始時点とする。

ステップＳ２４では、ステップＳ２２で演算された第２時系列データの動作開始時点ｔ２（第２動作開始時点）を判定する。図９は、第２時系列データの特性ｆ２と、第２時系列データを時間微分した特性ｆ２１を示す図である。図９の特性ｆ２に示すように、ロボット１０の停止時には、モータ指令値から演算された加速度ａ２のデータはほぼ一定（０）である。時点ｔ２でロボット１０が動作を開始すると、加速度データが変化する。そこで、ステップＳ２４では、この加速度データの変化する時点（第２動作開始時点ｔ２）を判定する。この場合も、図９の特性ｆ２１に示すように、加速度データを時間微分した加加速度ａ２１の時系列データを演算する。そして、特性ｆ２１の変化点が発生した時点ｔ２、つまり加加速度ａ２１が閾値を超えた時点を求め、この時点ｔ２を第２動作開始時点とする。

ステップＳ２５では、ステップＳ２３で求められた第１動作開始時点ｔ１とステップＳ２４で求められた第２動作開始時点ｔ２との差（ｔ１−ｔ２）を算出し、これを遅れ時間ｔａとする。ステップＳ２６では、図３のステップ６と同様、遅れ時間ｔａを用いて第１時系列データを補正する。なお、ステップＳ２３，ステップＳ２４の処理において、加速度の特性ｆ１，ｆ２から第１動作開始時点ｔ１および第２動作開始時点ｔ２を直接判定してもよい。

このように第２の実施形態では、第１時系列データに基づきロボット１０の第１動作開始時点ｔ１を求めるとともに、第２時系列データに基づきロボット１０の第２動作開始時点ｔ２を求め、両者の差（ｔ１−ｔ２）を遅れ時間ｔａとする。これにより第１時系列データを時間軸に沿って繰り返しシフトさせる必要がなく、第１の実施形態に比べ、遅れ時間ｔａを短時間で演算することができる。

なお、第２の実施形態では、第１時系列データと第２時系列データとが時間軸のずれを除いて良好な対応関係がある点を考慮し、第１時系列データと第２時系列データとが対応する点、すなわち、第１動作開始時点ｔ１と第２動作開始時点ｔ２との差を算出した。第１時系列データをこの差分だけシフトさせれば、第１時系列データと第２時系列データとは良好に相関する。換言すれば、第１動作開始時点ｔ１と第２動作開始時点ｔ２との差を求めることは、第１時系列データと第２時系列データとの相関の度合いに応じた遅れ時間ｔｓを演算することに相当する。

上記第２の実施形態では、モータ指令値を用いて第２時系列データを演算するようにしたが（ステップＳ２２）、図５のステップＳ１２と同様、位置検出器１３１による検出値を用いて第２時系列データを演算してもよい。動作開始時点ｔ１，ｔ２は時系列データが変化する点（変化点）であるが、動作開始時点とは異なる互いに対応する他の変化点を用いて、第２時系列データに対する第１時系列データの遅れ時間ｔｓを演算するようにしてもよい。

上記実施形態では、無線センサ１４をアーム先端部に設け、無線センサ１４によりアーム先端部の加速度ａ１を検出するようにした。すなわち無線センサ１４を無線加速度センサとして構成したが、センサ部の構成はこれに限らない。例えば、無線ジャイロセンサ、無線ビジョンセンサおよび無線慣性センサ等により、センサ部を構成することもできる。

センサ部により加速度を検出するのではなく、ロボット１０の動作に伴い変化する位置あるいは速度を検出するようにしてもよい。具体的には、アーム先端部の位置を検出する位置センサまたは速度を検出する速度センサを、センサ部として用いることもできる。したがって、データ取得部としての無線データ記憶部２１は、無線信号経路３を介して受信したセンサ信号に対応するアーム先端部における位置または速度の第１時系列データを取得するようにしてもよい。無線センサ１４からのセンサ信号を制御装置２０に無線で送信するのであれば、無線信号経路３の構成も上述したものに限らない。

上記第１の実施形態では、モータ１３の駆動指令に基づき（図３）、あるいは回転量検出部としての位置検出器１３１からの信号に基づき（図５）、データ演算部２４が加速度ａ２の第２時系列データを演算するようにした。これに対し、無線センサ１４が位置または速度を検出するものである場合、データ演算部２４は、アーム先端部の位置または速度を演算すればよい。すなわち、第１時系列データに対応した位置、速度または加速度を演算するのであれば、データ演算部２４の構成は上述したものに限らない。これに関連し、上記第１の実施形態（図６Ａ，図６Ｂ）において、加速度ａ２に応じて基準値Ｃａ，Ｃｂを設定するのではなく、速度に応じて基準値Ｃａ，Ｃｂを設定してもよい。すなわち、速度が速いほど基準値Ｃａ，Ｃｂを大きくしてもよい。なお、第１時系列データに対応する第２時系列データが位置データであるときには、データ演算部２４は、この位置データを時間微分して速度データを演算し、速度データに応じて基準値Ｃａ，Ｃｂを設定すればよい。

上記第１の実施形態では、相関値Ｃを用いて遅れ時間ｔａを演算し、上記第２の実施形態では、動作開始時点ｔ１，ｔ２を用いて遅れ時間ｔａを演算するようにしたが、第１時系列データと第２時系列データとの相関の度合いに応じて、第２時系列データに対する第１時系列データの遅れ時間を演算するのであれば、遅れ時間演算部２５の構成はいかなるものでもよい。

以上では、機械装置１０を産業用ロボットとして説明したが、工作機械等、他の機械装置にも本発明は同様に適用することができる。したがって、モータにより駆動される可動部材はアーム１１に限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。

１ 機械システム
３ 無線信号経路
１０ 機械装置（産業用ロボット）
１１ アーム
１３ モータ
１３１ 位置検出器
１４ 無線センサ
２０ 制御装置
２１ 無線データ記憶部
２４ データ演算部
２５ 遅れ時間演算部
２６ 補正部

Claims (8)

1. モータにより駆動される可動部材を有する機械装置と、前記機械装置を制御する制御装置とを備える機械システムであって、
   前記可動部材の先端部に設けられ、該先端部の位置、速度または加速度を周期的に検出するセンサ部と、
   前記センサ部により検出された位置、速度または加速度を表すセンサ信号を、前記機械装置から前記制御装置に無線で送信する無線信号経路と、
   前記無線信号経路を介して受信した前記センサ信号に対応する前記可動部材の先端部における位置、速度または加速度の第１時系列データを取得するデータ取得部と、
   前記モータの駆動指令に基づき、前記第１時系列データに対応する前記可動部材の先端部における位置、速度または加速度の第２時系列データを演算するデータ演算部と、
   前記データ取得部で取得された前記第１時系列データと、前記データ演算部で演算された前記第２時系列データとの相関の度合いに応じて、前記第２時系列データに対する前記第１時系列データの遅れ時間を演算する遅れ時間演算部と、
   前記遅れ時間演算部で演算された遅れ時間により、前記第１時系列データを補正する補正部と、を備えることを特徴とする機械システム。
2. モータにより駆動される可動部材を有する機械装置と、前記機械装置を制御する制御装置とを備える機械システムであって、
   前記モータの回転量を検出する回転量検出部と、
   前記可動部材の先端部に設けられ、該先端部の位置、速度または加速度を周期的に検出するセンサ部と、
   前記センサ部により検出された位置、速度または加速度を表すセンサ信号を、前記機械装置から前記制御装置に無線で送信する無線信号経路と、
   前記無線信号経路を介して受信した前記センサ信号に対応する前記可動部材の先端部における位置、速度または加速度の第１時系列データを取得するデータ取得部と、
   前記回転量検出部により得られた検出値に基づき、前記第１時系列データに対応する前記可動部材の先端部における位置、速度または加速度の第２時系列データを演算するデータ演算部と、
   前記データ取得部で取得された前記第１時系列データと、前記データ演算部で演算された前記第２時系列データとの相関の度合いに応じて、前記第２時系列データに対する前記第１時系列データの遅れ時間を演算する遅れ時間演算部と、
   前記遅れ時間演算部で演算された遅れ時間により、前記第１時系列データを補正する補正部と、を備えることを特徴とする機械システム。
3. 請求項１または２に記載の機械システムにおいて、
   前記遅れ時間演算部は、前記第１時系列データと前記第２時系列データとの相関関係を数値化した相関値を演算し、この相関値が基準値に達するまで、前記第１時系列データを所定時間だけシフトさせながら前記相関値の演算を繰り返し、前記相関値が前記基準値に達したときの前記第１時系列データのシフト時間を、前記遅れ時間とすることを特徴とする機械システム。
4. 請求項１または２に記載の機械システムにおいて、
   前記遅れ時間演算部は、前記第１時系列データと前記第２時系列データとの相関関係を数値化した相関値の演算を、前記第１時系列データを所定時間だけシフトさせながら前記相関値の演算を繰り返し、前記相関値が最大または最小となったときの前記第１時系列データのシフト時間を、前記遅れ時間とすることを特徴とする機械システム。
5. 請求項３または４に記載の機械システムにおいて、
   前記所定時間は、前記相関値と前記基準値との差に応じて設定されることを特徴とする機械システム。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の機械システムにおいて、
   前記データ演算部は、前記第２時系列データが位置データであるとき、さらに前記可動部材の先端部における速度または加速度を演算し、
   前記基準値は、前記データ演算部で演算された前記可動部材の先端部の速度または加速度に応じて設定されることを特徴とする機械システム。
7. 請求項１または２に記載の機械システムにおいて、
   前記遅れ時間演算部は、前記データ取得部で取得された前記第１時系列データに基づき、前記機械装置の第１動作開始時点を判定するとともに、前記データ演算部により演算された前記第２時系列データに基づき、前記機械装置の第２動作開始時点を判定し、前記第１動作開始時点と前記第２動作開始時点との差に応じて前記遅れ時間を演算することを特徴とする機械システム。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の機械システムにおいて、
   前記センサ部は、無線ジャイロセンサ、無線加速度センサ、無線ビジョンセンサおよび無線慣性センサの少なくともいずれかを有することを特徴とする機械システム。

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