JP5966294B2 - Abnormality determination device, drive device, and robot device - Google Patents
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Description
本発明は、異常判定装置、駆動装置及びロボット装置に関する。 The present invention relates to an abnormality determination device, a drive device, and a robot device.
ロボット装置のアーム部が、ロボット装置周囲の人や物に衝突した場合に、例えば、アーム部を緊急停止させたり、アーム部を退避させる緊急退避動作をさせたりするために、ロボット装置に想定を超える異常な外力が加えられているか否かを判定する異常判定の技術が知られている。例えば特許文献１では、アーム部を駆動するモータなどの電動機に流れる電流値に基づいて、アーム部を駆動する駆動軸に発生するトルクを計算し、計算により得られたトルクと正常時のトルクとを比較して、ロボット装置に異常な外力が加えられているか否かの異常判定をしている。 When the arm unit of the robot apparatus collides with a person or an object around the robot apparatus, for example, the robot apparatus is assumed to perform an emergency retreat operation to stop the arm part or to retreat the arm part. An abnormality determination technique for determining whether or not an abnormal external force exceeding the above is applied is known. For example, in Patent Document 1, a torque generated in a drive shaft that drives an arm unit is calculated based on a current value that flows through an electric motor such as a motor that drives the arm unit. To determine whether or not an abnormal external force is applied to the robot apparatus.
このような技術では、アーム部や衝突された人や物の損傷を低減させるため、異常判定を短時間に行うことが要求される。このため、異常判定に必要な計算量は、少ない方が望ましい。
ところで、一般にロボット装置は、例えばアーム部の伸縮や屈伸などを可能にするため、関節部において連結されたアーム部を有している。このようなロボット装置は、アーム部の伸縮や屈伸などによってアーム部の長さが変化することにより、アーム部を駆動するトルクが変化する。
しかしながら、上述のような技術は、アーム部を駆動する駆動軸に発生するトルクに基づいて異常判定を行っている。このため、上述のような技術は、関節部の角度が変化するたびに、アーム部を駆動する駆動軸に発生するトルクを、電動機に流れる電流値に基づいて計算しなおす必要がある。つまり、上述した従来技術では、ロボット装置に異常な外力が加えられているか否かの異常判定をするための計算量が多くなることがあるという問題があった。
In such a technique, in order to reduce damage to the arm part, a collided person, or an object, it is required to perform abnormality determination in a short time. For this reason, it is desirable that the amount of calculation required for abnormality determination is small.
By the way, in general, a robot apparatus has an arm part connected at a joint part, for example, in order to enable expansion and contraction and bending of the arm part. In such a robot apparatus, the torque for driving the arm portion changes when the length of the arm portion changes due to expansion / contraction or bending of the arm portion.
However, the technique as described above makes an abnormality determination based on the torque generated in the drive shaft that drives the arm portion. For this reason, in the above-described technique, it is necessary to recalculate the torque generated in the drive shaft that drives the arm portion based on the value of the current flowing in the motor each time the angle of the joint portion changes. That is, the above-described conventional technique has a problem that the amount of calculation for determining whether or not an abnormal external force is applied to the robot apparatus may increase.
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、異常判定をより短時間に行うことができる異常判定装置、駆動装置、及びロボット装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an abnormality determination device, a driving device, and a robot apparatus that can perform abnormality determination in a shorter time.
本発明の一実施形態は、複数の被駆動部のそれぞれを駆動する複数の駆動装置をそれぞれ動作させる複数の動作電流の電流値を、複数の動作パターンを有する前記駆動装置の動作に応じて、複数の電力供給線を介して前記被駆動部毎に検出する複数の検出部と、前記複数の検出部によって検出されたそれぞれの前記電流値を合計した合計電流値と、前記動作パターンごとに関連付けて予め設定された前記複数の動作電流の合計値の許容範囲とに基づいて、前記駆動装置の動作が異常であるか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする異常判定装置である。 One embodiment of the invention, the current values of a plurality of operating current for operating a plurality of driving devices each for driving each of the plurality of the driven portions, in accordance with the operation of the drive device having a plurality of operation patterns, and multiple detector that detect for each of the driven parts via the plurality of power supply lines, the total current value which is the sum of the current value of each detected by the plurality of detection units, each of the operation pattern And a determination unit that determines whether or not the operation of the drive device is abnormal based on an allowable range of a total value of the plurality of operating currents set in advance in association with Device.
また、本発明の一実施形態は、複数の被駆動部のそれぞれを駆動する複数の駆動装置をそれぞれ動作させる複数の動作電流の電流値を、複数の動作パターンを有する前記駆動装置の動作に応じて、複数の電力供給線を介して前記駆動装置毎に検出する複数の検出部と、前記検出部によって検出されたそれぞれの前記電流値を演算した演算値と、前記動作パターンごとに関連付けて予め設定された前記演算値の許容範囲とに基づいて、前記駆動装置の動作が異常であるか否かを判定する判定部とを備えることを特徴とする異常判定装置である。 Further, an embodiment of the present invention, the current values electrodeposition of a plurality of operating current for operating the plurality of driving devices for driving a plurality of driven portions, respectively, the operation of the drive device having a plurality of operation patterns in response, the multiple detector that detect for each of the drive device via a plurality of power supply lines, the calculated value obtained by calculating the current value of each detected by the detecting unit, for each of the operation pattern An abnormality determination device comprising: a determination unit configured to determine whether or not the operation of the drive device is abnormal based on an allowable range of the calculated value that is set in advance in association therewith.
また、本発明の一実施形態は、上記の異常判定装置を備えることを特徴とする駆動装置である。また、本発明の一実施形態は、上記の異常判定装置と、回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達可能なトルク制限機構であって、回転駆動軸と被駆動軸とのうち少なくとも一方の回転軸の周面の少なくとも一部に対して接触可能に設けられ、回転軸の軸方向とは異なる方向に力が加えられた状態で回転軸に接触することによって回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達する伝達部と、回転駆動軸と被駆動軸とに対して相対的な変位を生じさせるトルク許容値が可変となるように、回転軸に対する伝達部の接触状態を調整可能な調整部とを含むトルク制限機構と、回転駆動軸を回転させる回転機構とを備えることを特徴とする駆動装置である。 Moreover, one Embodiment of this invention is provided with said abnormality determination apparatus, It is a drive device characterized by the above-mentioned. One embodiment of the present invention is the above-described abnormality determination device and a torque limiting mechanism capable of transmitting the rotational force of the rotational drive shaft to the driven shaft, and is at least one of the rotational drive shaft and the driven shaft. The rotary drive shaft is provided so as to be able to contact at least a part of the peripheral surface of the rotary shaft, and the rotational force of the rotary drive shaft is reduced by contacting the rotary shaft in a state where a force is applied in a direction different from the axial direction of the rotary shaft The contact state of the transmission portion with respect to the rotation shaft can be adjusted so that the transmission portion that transmits to the driven shaft and the allowable torque value that causes relative displacement between the rotation driving shaft and the driven shaft are variable. A drive device comprising: a torque limiting mechanism including an adjustment unit; and a rotation mechanism that rotates a rotation drive shaft.
また、本発明の一実施形態は、上記の駆動装置を備えることを特徴とするロボット装置である。 Moreover, one Embodiment of this invention is a robot apparatus provided with said drive device.
本発明によれば、異常判定装置は、異常判定をより短時間に行うことができる。 According to the present invention, the abnormality determination device can perform abnormality determination in a shorter time.
［第１の実施形態］
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る一例としての異常判定装置１０の構成を示す構成図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an
本実施形態の異常判定装置１０は、被駆動部（本実施形態においては、例えばアーム部３２）を駆動する駆動装置２０に通信線ＣＬを介して接続される。駆動装置２０は、例えば、ロボット装置３０に備えられており、電動機２５と、制御部２１とを備えている。
電動機２５は、回転駆動軸２６を介してアーム部３２を駆動する。
制御部２１は、通信線ＣＬを介して異常判定装置１０と通信可能であるとともに、電力供給線ＰＬを介して電動機２５に動作電流を供給して電動機２５を駆動する。
The
The
The
異常判定装置１０は、検出部１１と、取得部１２と、判定部１３とを備えている。
検出部１１は、アーム部（被駆動部）３２を駆動する駆動装置２０が有する電動機２５を動作させる動作電流の電流値を、複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置２０の動作に応じて検出する。本実施形態では、検出部１１は、例えば、駆動装置２０の制御部２１と電動機２５とを接続する電力供給線ＰＬを流れる電流を計測して、電動機２５の動作電流の電流値を検出する。このように、検出部１１は、動作パターンＰＴに基づいて繰り返し行われる駆動装置２０の動作に対して電流値を検出する。動作パターンＰＴについては、後述する。
The
The
取得部１２は、検出部１１によって検出された電流値を、検出部１１から取得する。また、取得部１２は、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された電動機２５を動作させる動作電流の許容範囲を、制御部２１から取得する。
The
判定部１３は、検出部１１によって検出された電流値と、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された動作電流の許容範囲とに基づいて、駆動装置２０（又はアーム部３２）に異常な外力が加えられているか否か、すなわち駆動装置２０の動作が異常であるか否かを判定する。そして、判定部１３は、検出部１１によって検出された電流値が許容範囲外である場合に、駆動装置２０の動作が異常であると判定する。
Based on the current value detected by the
また、判定部１３は、駆動装置２０の動作が異常であると判定した場合に、予め定められた異常検出時の動作を駆動装置２０に行わせる。判定部１３は、駆動装置２０の動作が異常であると判定した場合に、例えば、駆動装置２０の制御部２１に異常を示す情報（異常情報）を出力する。駆動装置２０の制御部２１は、異常判定装置１０の判定部１３から異常情報を取得した場合は、予め定められた異常検出時の動作を電動機２５に行わせる。ここで、本実施形態において、予め定められた異常検出時の動作は、例えば、制御部２１がアーム部３２を緊急に停止させる緊急動作や、正常時のアーム部３２の移動方向とは逆の方向にアーム部３２を移動させてアーム部３２を退避させる緊急動作などが含まれる。また、制御部２１は、緊急動作として、例えば、正常時のアーム部３２の移動速度よりも遅い速度によってアーム部３２を移動させたり、正常時のアーム部３２の駆動トルクよりも小さい駆動トルクによってアーム部３２を駆動させたりしてもよい。
Further, when the
次に、動作パターンＰＴ及び動作電流の許容範囲について説明する。
図２は、動作パターンＰＴ及び動作電流の許容範囲を示す図である。
本実施形態では、図２（ａ）に示すように、例えば、制御部２１は、時刻ｔ０から時刻ｔ１において、動作電流波形Ｗ１を電動機２５に出力して、被駆動部としてのアーム部３２を加速させる動作パターンＰＴ１によって、電動機２５を駆動する。また、例えば、制御部２１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、動作電流波形Ｗ２を電動機２５に出力して、アーム部３２を等速移動させる動作パターンＰＴ２によって、電動機２５を駆動する。また、例えば、制御部２１は、時刻ｔ２から時刻ｔ３において、動作電流波形Ｗ３を電動機２５に出力して、アーム部３２を減速させる動作パターンＰＴ３によって、電動機２５を駆動する。また、例えば、制御部２１は、時刻ｔ３から時刻ｔ４において、動作電流波形Ｗ４を電動機２５に出力して、アーム部３２を、動作パターンＰＴ２よりも遅い速度で等速移動させる動作パターンＰＴ４によって、電動機２５を駆動する。また、例えば、制御部２１は、時刻ｔ４から時刻ｔ５において、動作電流波形Ｗ５を電動機２５に出力して、アーム部３２を、減速停止させる動作パターンＰＴ５によって、電動機２５を駆動する。このようにして、制御部２１は、これら動作パターンＰＴ１〜ＰＴ５を繰り返して電動機２５にアーム部（被駆動部）３２の動作パターンＰＴごとに動作電流を出力する。
Next, the allowable range of the operation pattern PT and the operation current will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating the allowable range of the operation pattern PT and the operation current.
In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, for example, the
また、図２（ａ）に示すように、動作電流の許容範囲は、例えば、上限値ＵＬと下限値ＬＬとを有する。上限値ＵＬは、動作電流の許容範囲のうち、動作電流の許容範囲の上限の電流値である。下限値ＵＬは、動作電流の許容範囲のうち、動作電流の許容範囲の下限の電流値である。本実施形態において、例えば、制御部２１は、時刻ｔ０から時刻ｔ１において、動作パターンＰＴ１に関連付けられて設定された動作電流の許容範囲として、上限値ＵＬ１と、下限値ＬＬ１とを有する。同様に、例えば、制御部２１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、動作パターンＰＴ２に関連付けられて設定された動作電流の許容範囲として、上限値ＵＬ２と、下限値ＬＬ２とを有する。同様に、例えば、制御部２１は、時刻ｔ２から時刻ｔ３において、動作パターンＰＴ３に関連付けられて設定された上限値ＵＬ３と下限値ＬＬ３とを、時刻ｔ３から時刻ｔ４において、動作パターンＰＴ４に関連付けられて設定された上限値ＵＬ４と下限値ＬＬ４とを、時刻ｔ４から時刻ｔ５において、動作パターンＰＴ５に関連付けられて設定された上限値ＵＬ５と下限値ＬＬ５とを、それぞれ有する。
Further, as shown in FIG. 2A, the allowable range of the operating current has, for example, an upper limit value UL and a lower limit value LL. The upper limit value UL is the upper limit current value of the allowable operating current range among the allowable operating current ranges. The lower limit value UL is the lower limit current value of the allowable operating current range among the allowable operating current ranges. In the present embodiment, for example, the
ここで、上述したように、制御部２１は、例えば動作パターンＰＴ１〜ＰＴ５に基づいて順次繰り返して電動機２５に動作電流を出力する。つまり、アーム部（被駆動部）３２は、動作パターンＰＴ１〜ＰＴ５のいずれかに基づいて繰り返し駆動される。したがって、制御部２１は、電動機２５の動作電流の許容値を、例えばアーム部３２の動作パターンＰＴごと（例、動作パターンＰＴ１〜ＰＴ５）に予め設定しておくことができる。
Here, as described above, the
一方、図２（ｂ）は、動作電流の電流値が許容範囲外になった場合を示している。
図２（ｂ）において、例えば、制御部２１は、時刻ｔ６から時刻ｔ７において、動作電流波形Ｗ１ｂを電動機２５に出力して、アーム部３２を等速移動させる動作パターンＰＴ１によって、電動機２５を駆動する。また、例えば、制御部２１は、時刻ｔ７から時刻ｔ８において、動作電流波形Ｗ２ｂを電動機２５に出力して、アーム部３２を等速移動させる動作パターンＰＴ１によって、電動機２５を駆動する。ここで、時刻ｔ７．１において、アーム部３２が周囲の物体に衝突した場合について説明する。アーム部３２が物体に衝突したことによって、アーム部３２が停止するとともに回転駆動軸２６の回転が停止する。電動機２５は、回転駆動軸２６の回転が停止すると、回転駆動軸２６が回転している場合に比べて多くの電流が流れる。図２（ｂ）は、回転駆動軸２６の回転が衝突によって停止している場合に、動作電流の電流値が動作電流波形Ｗ２ｃに示す値になって、時刻ｔ７．２から時刻ｔ８にかけて許容範囲外になっている（本実施形態においては、例えば上限値ＵＬを超える動作電流が流れている）ことを示している。そして、異常判定装置１０は、動作電流の電流値が許容範囲外になっているので、駆動装置２０の動作が異常であると判定する。
On the other hand, FIG. 2B shows a case where the current value of the operating current is outside the allowable range.
2B, for example, the
次に、図３を参照して、本実施形態の異常判定装置１０の動作を説明する。
図３は、異常判定装置１０の動作を示すフローチャートである。
まず、異常判定装置１０の検出部１１は、駆動装置２０の制御部２１から電力供給線ＰＬを介して電動機２５に出力される動作電流の電流値を検出する（ステップＳ１００）。
Next, with reference to FIG. 3, operation | movement of the
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the
First, the
次に、異常判定装置１０の取得部１２は、検出部１１によって検出された動作電流の電流値を、検出部１１から取得する（ステップＳ１１０）。
Next, the
次に、異常判定装置１０の取得部１２は、駆動装置２０の制御部２１から、動作電流の許容範囲を示す情報を取得する（ステップＳ１２０）。
Next, the
次に、異常判定装置１０の判定部１３は、ステップＳ１２０において取得部１２によって取得された動作電流の許容範囲を示す情報に基づいて、ステップＳ１１０において取得部１２によって取得された動作電流の電流値が、動作電流の許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１３０）。
Next, the
そして、異常判定装置１０の判定部１３は、ステップＳ１３０において、動作電流の電流値が動作電流の許容範囲内であると判定した場合（ステップＳ１４０−ＹＥＳ）は、正常と判定して、処理をステップＳ１５０に進める。一方、判定部１３は、ステップＳ１３０において、動作電流の電流値が動作電流の許容範囲内でないと判定した場合（ステップＳ１４０−ＮＯ）は、異常と判定して、処理をステップＳ１６０に進める。本実施形態では、例えば、上述した図２（ｂ）に示す時刻ｔ７．２〜ｔ８の場合には、判定部１３は、動作電流の電流値が動作電流の許容範囲内に入っていないと判定して、処理をステップＳ１６０に進める。
If the
次に、異常判定装置１０の判定部１３は、ステップＳ１４０において、正常と判定した場合、正常の判定結果を生成して（ステップＳ１５０）、処理をステップＳ１７０に進める。一方、異常判定装置１０の判定部１３は、ステップＳ１４０において、異常と判定した場合、異常の判定結果を生成して（ステップＳ１６０）、処理をステップＳ１７０に進める。
Next, if the
次に、異常判定装置１０の判定部１３は、生成した判定結果を駆動装置２０の制御部２１に出力して処理を終了する（ステップＳ１７０）。
Next, the
このようにして、異常判定装置１０は、駆動装置２０の動作ごとに対応した動作電流の検出部１１によって検出された電流値と、動作ごとに関連付けられて予め定められている動作電流の許容範囲とに基づいて、駆動装置２０に異常な外力が加えられているか否か、すなわち駆動装置２０の一連の動作が異常であるか否かを判定する。
In this way, the
以上のように、本実施形態によれば、異常判定装置１０は、動作電流の電流値と、動作電流の許容範囲とによって異常判定をすることができる。したがって、例えば、本実施形態の異常判定装置１０は、電流値をトルクに変換する計算を行うことなく異常判定をすることができるため、トルクに基づいて異常判定を行う場合に比べて、計算量を低減することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
［第２の実施形態］
次に、図４から図６を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態において説明した構成及び動作と同一の構成及び動作は、説明を省略する。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る一例としての異常判定装置２１０の構成を示す構成図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the description of the same configuration and operation as those described in the first embodiment is omitted.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of an
本実施形態の異常判定装置２１０は、アーム部（被駆動部）３２を駆動する駆動装置２２０に通信線ＣＬを介して接続される。
駆動装置２２０は、例えば、ロボット装置２３０に備えられており、回転駆動軸２６を介してアーム部３２を駆動する電動機２５と、電力供給線ＰＬを介して電動機２５に動作電流を供給して電動機２５を駆動する制御部２２１とを有している。
The
The
また、異常判定装置２１０は、検出部２１１と、取得部２１２と、判定部２１３と、記憶部２１５と、生成部２１７とを備える。
In addition, the
記憶部２１５には、動作パターンＰＴに関連付けられた動作電流の許容範囲が予め記憶されている。動作電流の許容範囲は、例えば、駆動装置２２０が正常に動作した際に検出部２１１によって検出された電流値に応じて動作パターンＰＴごとに定められている。また、例えば、動作電流の許容範囲は、駆動装置２２０が正常に動作した際に検出部２１１によって検出された電流値に所定の割合を演算して定められている。本実施形態においては、動作電流の許容範囲は、例えば、駆動装置２２０が正常に動作した際に検出部２１１によって検出された電流値に所定の割合を乗じて定められている。また、動作電流の許容範囲は、駆動装置２２０が正常に動作した際に検出部２１１によって検出された電流値を所定の期間ごとに平均した値に応じて定められている。本実施形態の動作電流の許容範囲は、例えば、動作パターンＰＴに基づいて電動機２５を動作させた場合に検出部１１によって検出された電流値を、所定の期間（例えば１０［ｍｓ］）ごとに平均した値に、所定の値（例えば±２０［％］）を乗じて定められて、記憶部２１５に記憶されている。
The
検出部２１１は、アーム部（被駆動部）３２を駆動する駆動装置２２０が有する電動機２５を動作させる動作電流の電流値を、複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置２２０の動作に応じて検出する。本実施形態では、検出部２１１は、例えば駆動装置２２０の制御部２２１と電動機２５とを接続する電力供給線ＰＬを流れる電流を計測して、電動機２５の動作電流の電流値を検出する。このように、検出部２１１は、動作パターンＰＴに基づいて繰り返し行われる駆動装置２２０の一連の動作に対して電流値を検出する。
The
取得部２１２は、検出部２１１によって検出された電流値を、検出部２１１から取得する。また、取得部２１２は、駆動装置２２０の駆動状態を、通信線ＣＬを介して駆動装置２２０の制御部２２１から取得する。また、取得部２１２は、検出部２１１から取得した動作電流の電流値と、制御部２２１から取得した駆動状態とに基づいて、動作電流の許容範囲を算出し、取得した動作パターンＰＴに関連付けて動作電流の許容範囲を記憶部２１５に記憶させる。ここで駆動状態には、駆動装置２２０の制御部２２１が電動機２２５を動作させる動作パターンＰＴと、駆動装置２２０が正常に動作したか否かを示す情報とが含まれている。
The
判定部２１３は、検出部２１１によって検出された電流値と、取得部２１２によって取得された駆動装置２２０の駆動状態とを取得部２１２から取得する。また、判定部２１３は、記憶部２１５に記憶されている動作電流の許容範囲を、取得した駆動状態に含まれている動作パターンＰＴに関連付けて読み出す。また、判定部２１３は、検出部２１１によって検出された電流値と、記憶部２１５から読み出した動作電流の許容範囲とに基づいて、駆動装置２２０に異常な外力が加えられているか否か、すなわち駆動装置２２０の動作が異常であるか否かを判定する。そして、判定部２１３は、検出部２１１によって検出された電流値が許容範囲外である場合に、駆動装置２２０の動作が異常であると判定する。
The
生成部２１７は、取得部２１２が取得した駆動状態に含まれている動作パターンＰＴに基づいて許容範囲を示す情報を生成して、生成した許容範囲を示す情報を記憶部２１５に書き込む。
The
次に、図５を参照して、本実施形態の異常判定装置２１０の記憶部２１５に予め動作電流の許容範囲を記憶させる動作を説明する。
図５は、異常判定装置２１０の動作を示すフローチャートである。
まず、異常判定装置２１０の取得部２１２は、駆動装置２２０の制御部２２１から、駆動装置２２０の駆動状態を取得する（ステップＳ２００）。
Next, with reference to FIG. 5, the operation of storing the allowable range of the operating current in advance in the
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the
First, the
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、駆動装置２２０の制御部２２１から取得した駆動装置２２０の駆動状態に含まれる、駆動装置２２０が正常に動作したか否かを示す情報に基づいて、駆動装置２２０が正常に動作したか否かを判定する（ステップＳ２１０）。取得部２１２は、取得した駆動装置２２０が正常に動作したか否かを示す情報が正常に動作したことを示す場合には、ステップＳ２２０に処理を進める（ステップＳ２１０−ＹＥＳ）。一方、取得部２１２は、取得した駆動装置２２０が正常に動作したか否かを示す情報が正常に動作していないことを示す場合には、処理を終了する（ステップＳ２１０−ＮＯ）。
Next, the
次に、異常判定装置２１０の検出部２１１は、駆動装置２２０の制御部２２１から電力供給線ＰＬを介して電動機２５に出力される動作電流の電流値を検出する（ステップＳ２２０）。
Next, the
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、検出部２１１によって検出された動作電流の電流値を、検出部２１１から取得する（ステップＳ２２０）。
Next, the
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、例えば、ステップＳ２２０において取得した動作電流の電流値を所定の期間ごとに平均化する。さらに、取得部２１２は、所定の期間ごとに平均化した動作電流の電流値に所定の割合を演算して、動作電流の許容範囲を算出する（ステップＳ２３０）。本実施形態の取得部２１２は、例えば、所定の割合として動作電流の電流値の＋２０［％］を、平均化した動作電流の電流値に乗じる演算を行って上限値ＵＬを算出する。同様に、取得部２１２は、例えば、所定の割合として動作電流の電流値の−２０［％］を、平均化した動作電流の電流値に乗じる演算を行って下限値ＬＬを算出する。
Next, the
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、ステップＳ２３０において算出した上限値ＵＬと下限値ＬＬとを、ステップＳ２００において取得した動作パターンＰＴに関連付けて、動作電流の許容範囲として記憶部２１５に記憶させて、処理を終了する（ステップＳ２４０）。このように本実施形態の異常判定装置２１０は、動作電流の電流値を例えば所定の期間ごとに平均化した電流値に基づいて、動作電流の許容範囲を算出し、記憶部２１５に記憶させている。したがって、本実施形態の異常判定装置２１０は、平均化しない場合の電流値に含まれる電流値のばらつきが低減されるため、動作電流の許容範囲のデータ量を、電流値の平均化をしない場合に比べて低減することができる。
Next, the
次に、図６を参照して、本実施形態の異常判定装置２１０の動作を説明する。
図６は、異常判定装置２１０の動作を示すフローチャートである。
まず、異常判定装置２１０の検出部２１１は、駆動装置２２０の制御部２２１から電力供給線ＰＬを介して電動機２２５に出力される動作電流の電流値を検出する（ステップＳ３００）。
Next, with reference to FIG. 6, operation | movement of the
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the
First, the
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、検出部２１１によって検出された動作電流の電流値を、検出部２１１から取得する（ステップＳ３１０）。
Next, the
次に、異常判定装置２１０の取得部２１２は、駆動装置２２０の制御部２２１から、駆動状態を取得する（ステップＳ３２０）。
Next, the
次に、異常判定装置２１０の判定部２１３は、記憶部２１５に記憶されている動作電流の許容範囲を示す情報のうちから、取得部２１２によって取得された駆動状態に含まれる動作パターンＰＴに関連付けられている動作電流の許容範囲を示す情報を、記憶部２１５から読み出す（ステップＳ３３０）。
Next, the
次に、異常判定装置２１０の判定部２１３は、記憶部２１５から読み出した動作電流の許容範囲を示す情報と、検出部２１１によって検出された動作電流の電流値とを比較する（ステップＳ３４０）。
次に、異常判定装置２１０の判定部２１３は、ステップＳ３４０の比較の結果に基づいて検出部２１１によって検出された動作電流が許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３５０）。異常判定装置２１０の判定部２１３は、検出部２１１によって検出された動作電流が許容範囲内である場合（ステップＳ３５０−ＹＥＳ）は、正常と判定して処理をステップＳ３６０に進める。一方、異常判定装置２１０の判定部２１３は、検出部２１１によって検出された動作電流が許容範囲内でない場合（ステップＳ３５０−ＮＯ）は、異常と判定して処理をステップＳ３７０に進める。
Next, the
Next, the
次に、異常判定装置２１０の判定部１３は、ステップＳ３５０において正常と判定した場合、判定結果を「正常」にした判定結果を生成して、処理をステップＳ３８０に進める（ステップＳ３６０）。一方、異常判定装置２１０の判定部１３は、ステップＳ３５０において異常と判定した場合、判定結果を「異常」にした判定結果を生成して、処理をステップＳ３８０に進める（ステップＳ３７０）。
Next, if the
次に、異常判定装置２１０の判定部２１３は、生成した判定結果を駆動装置２２０の制御部２２１に出力して処理を終了する（ステップＳ３８０）。
このようにして、異常判定装置２１０は、駆動装置２２０の動作に対応して検出部２１１によって検出された電流値と、駆動状態に関連付けられて予め定められている動作電流の許容範囲とに基づいて、駆動装置２２０の動作が異常であるか否かを判定する。
Next, the
In this manner, the
以上のように、本実施形態によれば、異常判定装置２１０は、動作電流の電流値と、動作電流の許容範囲とによって異常判定をすることができる。したがって、本実施形態の異常判定装置２１０は、電流値をトルクに変換する計算を行うことなく異常判定をすることができるため、トルクに基づいて異常判定を行う場合に比べて、計算量を低減することができる。本実施形態の異常判定装置２１０は、駆動装置２２０が動作電流の許容範囲を有していなくても、記憶部２１５に記憶されている動作電流の許容範囲に基づいて異常判定を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the
なお、本実施形態の生成部２１７は、駆動装置２２０の所定の動作時間ごとに許容範囲を示す情報を生成してもよい。
異常判定装置２１０は、例えば、駆動装置２２０の所定の動作時間ごとに、図７に示すように、生成部２１７によって、動作パターンＰＴに基づいて許容範囲を示す情報を生成して、生成した許容範囲を示す情報を記憶部２１５に書き込む。
図７は、生成部２１７が許容範囲を示す情報を生成する手順を示すフローチャートである。
Note that the
For example, the
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure in which the
生成部２１７は、駆動装置２２０の動作において所定の動作時間が経過するごとに、取得部２１２を介して、駆動装置２２０の制御部２２１から駆動状態を取得する（ステップＳ４００）。本実施形態の生成部２１７は、駆動装置２２０の動作時間が、例えば駆動装置２２０の保守時間の間隔として、例えば１００時間を経過するごとに、駆動装置２２０の制御部２２１から動作パターンＰＴを取得する。
次に、生成部２１７は、取得した動作パターンＰＴに基づいて許容範囲を示す情報を生成する（ステップＳ４１０）。本実施形態の生成部２１７は、例えば、上述した図２に示すように、動作電流の電流値に所定の割合を演算して、動作電流の上限値ＵＬと下限値ＬＬとを生成する。
次に、生成部２１７は、生成した許容範囲を示す情報を記憶部２１５に書き込んで、処理を終了する（ステップＳ４２０）。
このように、本実施形態の異常判定装置２１０は、生成部２１７によって、動作パターンＰＴに基づいて許容範囲を示す情報を生成することができる。これにより、異常判定装置２１０は、動作パターンＰＴが変更されても、異常判定を行うことができる。また、本実施形態の異常判定装置２１０は、駆動装置２２０の所定の動作時間が経過するごとに、許容範囲を示す情報を生成する。これにより、異常判定装置２１０は、例えば経年変化による駆動装置２２０の動作の変化が発生しても、異常判定を行うことができる。
The
Next, the
Next, the
As described above, the
なお、図８に示すように、異常判定装置２１０が、選択部２１４及び書き込み部２１６を備えている構成であってもよい。
図８は、選択部２１４及び書き込み部２１６を備える異常判定装置２１０を示す図である。
書き込み部２１６は、上位装置ＨＯＳＴから、許容範囲を示す情報が入力される。また、書き込み部２１６は、入力された許容範囲を示す情報を記憶部２１５に書き込む。
選択部２１４は、上位装置ＨＯＳＴから、許容範囲の設定値が入力される。また、選択部２１４は、記憶部２１５に記憶されている複数の許容範囲を示す情報のうちから判定部２１３に供給する許容範囲を示す情報を、入力された許容範囲の設定値に応じて選択する。本実施形態において、選択部２１４は、例えば、駆動装置２２０の動作に応じて予め記憶部２１５に記憶されている許容範囲を示す情報と、書き込み部２１６によって記憶部２１５に書き込まれた許容範囲を示す情報と、のいずれかを設定する許容範囲の設定値に応じて選択する。
As illustrated in FIG. 8, the
FIG. 8 is a diagram illustrating an
The
The
判定部２１３は、上述したステップＳ３２０において、上位装置ＨＯＳＴから入力された許容範囲の設定値及び許容範囲を示す情報を選択部２１４を介して記憶部２１５から読み出して異常判定を行う。
In step S320 described above, the
この場合、上位装置ＨＯＳＴが、異常判定装置２１０の判定に用いられる許容範囲を変更することができる。上位装置ＨＯＳＴは、異常判定装置２１０の判定に用いられる許容範囲を、駆動装置２２０の制御部２２１が電動機２２５を動作させる動作パターンＰＴに基づいて予め生成する。これにより、動作パターンＰＴが変更されても、異常判定装置２１０が異常判定をすることができる。また、上位装置ＨＯＳＴと、複数の異常判定装置２１０とが有線又は無線によって通信できる構成であれば、上位装置ＨＯＳＴが、異常判定装置２１０の判定に用いられる許容範囲を、複数の異常判定装置２１０に対して一斉に変更することができる。例えば工場の組み立てラインに、駆動装置２２０を有するロボット装置２３０が複数の設置されている場合において、組み立て対象の製品が変更され、各ロボット装置２３０の動作パターンＰＴが一斉に変更されることがある。この場合においても、本実施形態の異常判定装置２１０は、動作電流の許容範囲を一斉に変更して、異常判定をすることができる。つまり、これらの構成によれば、許容範囲の設定値の変更に要する時間を短縮することができる。
In this case, the host device HOST can change the allowable range used for the determination by the
［第３の実施形態］ [Third Embodiment]
次に、図９を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態及び第２の実施形態において説明した構成及び動作と同一の構成及び動作は、説明を省略する。
図９は、異常判定装置３１０を備えている駆動装置３２０の構成を示す図である。
図９に示すように、本実施形態の駆動装置３２０は、例えば、ロボット装置３０に備えられており、電動機２５（回転機構）と、制御部３２１と、異常判定装置３１０とを備えている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the description of the same configuration and operation as those described in the first and second embodiments is omitted.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a
As shown in FIG. 9, the
電動機２５は、回転駆動軸２６を介してアーム部３２を駆動する。
制御部２１は、通信線ＣＬを介して異常判定装置１０と通信可能であるとともに、電力供給線ＰＬを介して電動機２５に動作電流を供給して電動機２５を駆動する。
The
The
異常判定装置３１０は、検出部３１１と、取得部３１２と、判定部３１３と、記憶部３１５と、書き込み部３１６とを有しており、被駆動部（本実施形態においては、例えばアーム部３２）を駆動する制御部３２１に通信線ＣＬを介して接続される。
The
検出部３１１は、アーム部（被駆動部）３２を駆動する駆動装置３２０が有する電動機２５を動作させる動作電流の電流値を、第１の実施形態において上述した複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置３２０の動作に応じて検出する。本実施形態では、検出部３１１は、例えば、駆動装置３２０の制御部３２１と電動機２５とを接続する電力供給線ＰＬを流れる電流を計測して、電動機２５の動作電流の電流値を検出する。このように、検出部３１１は、動作パターンＰＴに基づいて繰り返し行われる駆動装置３２０の一連の動作に対して電流値を検出する。
The
取得部３１２は、検出部３１１によって検出された電流値を、検出部３１１から取得する。また、取得部３１２は、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された電動機２５を動作させる動作電流の許容範囲を、制御部３２１から取得する。
The
判定部３１３は、検出部３１１によって検出された電流値と、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された動作電流の許容範囲とに基づいて、駆動装置３２０に異常な外力が加えられているか否か、すなわち駆動装置３２０の動作が異常であるか否かを判定する。ここで、判定部３１３は、検出部３１１によって検出された電流値が許容範囲外である場合に、駆動装置３２０の動作が異常であると判定する。そして、判定部３１３は、検出部３１１によって検出された電流値が許容範囲外である場合に、駆動装置３２０の動作が異常であると判定する。
The
また、判定部３１３は、駆動装置３２０の動作が異常であると判定した場合に、予め定められた異常検出時の動作を駆動装置３２０に行わせる。判定部３１３は、駆動装置３２０の動作が異常であると判定した場合に、例えば、駆動装置３２０の制御部３２１に異常を示す情報を出力する。駆動装置３２０の制御部３２１は、異常判定装置３１０のから異常情報を取得した場合は、予め定められた異常検出時の動作を電動機２５に行わせる。ここで、本実施形態において、予め定められた異常検出時の動作は、例えば、制御部３２１がアーム部３２を緊急に停止させる緊急動作や、正常時のアーム部３２の移動方向とは逆の方向にアーム部３２を移動させてアーム部３２を退避させる緊急動作などが含まれる。また、制御部３２１は、緊急動作として、例えば、正常時のアーム部３３２の移動速度よりも遅い速度によってアーム部３３２を移動させたり、正常時のアーム部３３２の駆動トルクよりも小さい駆動トルクによってアーム部３３２を駆動させたりしてもよい。
Further, when the
この場合、駆動装置３２０の制御部３２１と異常判定装置３１０とを一体化することができ、装置全体を小型化することができる。
In this case, the
なお、図１０に示すように、駆動装置３２０−２は複数の電動機２５（本実施形態においては、電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃ）を備えている構成であってもよい。
図１０は、複数の電動機２５と制御部３２１−２とを備える駆動装置３２０−２の構成を示す図である。
この場合において、異常判定装置３１０−２は、検出部３１１（検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃ）と、取得部３１２−２と、判定部３１３−２とを備えている。
As illustrated in FIG. 10, the driving device 320-2 may include a plurality of electric motors 25 (in this embodiment, the
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a driving device 320-2 including a plurality of
In this case, the abnormality determination device 310-2 includes a detection unit 311 (
検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃは、被駆動部（本実施形態においてはアーム部３２ａ、アーム部３２ｂ及びアーム部３２ｃ）を駆動する電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃをそれぞれ動作させる動作電流の各電流値を複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置３２０−２の動作に応じてそれぞれ検出する。つまり、検出部３１１ａは、アーム部３２ａを駆動する電動機２５ａを動作させる動作電流の電流値を複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置３２０−２の動作に応じて検出する。同様に、検出部３１１ｂは、アーム部３２ｂを駆動する電動機２５ｂを動作させる動作電流の電流値を複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置３２０−２の動作に応じて検出する。同様に、検出部３１１ｃは、アーム部３２ｃを駆動する電動機２５ｃを動作させる動作電流の電流値を複数の動作パターンＰＴを有する駆動装置３２０−２の動作に応じて検出する。
The
取得部３１２−２は、検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃによって検出された各電流値を、検出部３１１（検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃ）からそれぞれ取得する。また、取得部３１２−２は、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された電動機２５（電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃ）を動作させる動作電流の許容範囲を、制御部３２１−２から取得する。本実施形態の取得部３１２−２は、例えば、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃを動作させる各動作電流の合計値の許容範囲を、制御部３２１−２から取得する。
The acquisition unit 312-2 acquires the current values detected by the
判定部３１３−２は、各検出部３１１によって検出されたそれぞれの電流値を演算した演算値と、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された演算値の許容範囲とに基づいて、駆動装置３２０−２に異常な外力が加えられているか否かを判定する。本実施形態の判定部３１３−２は、検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃによって検出されたそれぞれの電流値を合計した電流値と、取得部３１２−２によって取得された動作電流の合計値の許容範囲とに基づいて、駆動装置３２０−２の動作が異常であるか否かを判定する。
The determination unit 313-2 is based on a calculation value obtained by calculating each current value detected by each
このように、本実施形態の異常判定装置３１０−２は、上記の検出部３１１によって検出されたそれぞれの電流値を合計した電流値と、取得部３１２−２によって取得された動作電流の合計値の許容範囲とに基づいて、駆動装置３２０−２の動作が異常であるか否かを判定する。これにより、異常判定装置３１０−２は、駆動装置３２０−２を備えていても、それぞれの電動機２５について個別に異常判定を行う必要がない。したがって、異常判定装置３１０−２は、それぞれの電動機２５について個別に異常判定を行う場合に比べて、異常判定の計算量を低減することができる。
As described above, the abnormality determination device 310-2 according to the present embodiment includes the current value obtained by summing the current values detected by the
［第４の実施形態］
次に、図１１から図１２を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態から第３の実施形態において説明した構成及び動作と同一の構成及び動作は、説明を省略する。
駆動装置４２０は、図１１に示すトルク制限機構４５０を備えている。
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る一例としての駆動装置４２０の構成を示す構成図である。
本実施形態において、アーム部３２ａ及びアーム部３２ｂは、トルク制限機構４５０を介して連結されている。本実施形態の駆動装置４２０は、制御部４２１と電動機２５とを備えている。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the description of the same configuration and operation as those described in the first to third embodiments is omitted.
The
FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration of a
In the present embodiment, the
次に、トルク制限機構４５０の構成について説明する。
図１２は、トルク制限機構４５０の構成を示す図である。なお、図１２においては、軸受などの記載を省略している。
トルク制限機構４５０は、図１２（ａ）に示すように、被駆動軸４５１と、伝達部４５２と、調整部４５３とを有しており、電動機２５の回転駆動軸２６に生じた回転力を伝達部４５を介して被駆動軸４５１に伝達可能である。
被駆動軸４５１は、アーム部３２ｂと一体になって回転する回転軸であり、電動機２５の回転駆動軸２６に生じた回転力をアーム部３２ｂに伝達する。
伝達部４５２は、図１２（ｂ）に示すように回転駆動軸２６と被駆動軸４５１とのうち少なくとも一方の回転軸の周面（例、外周面又は内周面）に対して接触可能に設けられ、該回転軸の軸方向とは異なる方向（例、該回転軸の径方向）に力（例、張力や押圧力）が加えられた状態で接触することによって回転駆動軸２６の回転力を被駆動軸４５１に伝達する。例えば本実施形態の伝達部４５２は、回転駆動軸２６の周面及び被駆動軸４５１の周面に対して接触可能に設けられており、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１に対して回転駆動軸２６の径方向及び被駆動軸４５１の径方向に張力が加えられた状態で接触することによって回転駆動軸２６の回転力を被駆動軸４５１に伝達する。
調整部４５３は、回転駆動軸２６と被駆動軸４５１とに対して相対的な変位を生じさせるトルクの許容値が可変となるように、回転駆動軸２６と被駆動軸４５１とのうち少なくとも一方に対する伝達部４５２の接触状態を調整可能である。例えば本実施形態の調整部４５３は、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１に対する伝達部４５２の張力Ｔを伝達部４５２に接続された駆動部ＤＲ（駆動素子ＤＲ１、ＤＲ２）を用いて調整可能であり、回転駆動軸２６と被駆動軸４５１とに対して相対的な変位を生じさせるトルクの許容値として、例えば伝達部４５２と、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１との摩擦力を可変にする。なお、調整部４５３は、上記の伝達部４５２の張力Ｔに代えて、伝達部４５２が回転駆動軸２６の周面及び被駆動軸４５１の周面に接触する接触角度θや摩擦係数μを可変にする構成であってもよい。
Next, the configuration of the
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the
As shown in FIG. 12A, the
The driven
As shown in FIG. 12B, the
The adjusting
次に、本実施形態に係るトルク制限機構４５０において、回転駆動軸２６から被駆動軸４５１へ回転力を伝達し、当該被駆動軸４５１に回転力を作用させる構成を説明する。被駆動軸４５１を駆動させる際には、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１に巻き付いた伝達部４５２に有効張力を生じさせ、当該有効張力によって回転駆動軸２６被駆動軸４５１とを連結する。回転駆動軸２６と被駆動軸４５１とが伝達部４５２によって連結されることで、回転駆動軸２６から被駆動軸４５１へと回転力が伝達可能となる。
Next, in the
ここで、オイラーの摩擦ベルト理論により、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１に巻き付いた伝達部４５２のうち駆動素子ＤＲ１が接続された第一端部側の張力（Ｔ１）及び駆動素子ＤＲ２が接続された第二端部側の張力（Ｔ２）が下記式（１）を満たすとき、伝達部４５２と回転駆動軸２６との間、伝達部４５２と被駆動軸４５１との間で、それぞれ摩擦力が生じる。このため、伝達部４５２と、回転駆動軸２６の外周面及び被駆動軸４５１の外周面との間は、それぞれ回転方向の力が作用し合う状態（接触状態）となる。なお、ここでいう摩擦力とは、静止摩擦力及び動摩擦力が含まれる。
Here, according to Euler's friction belt theory, the tension (T1) on the first end side to which the drive element DR1 is connected and the drive element DR2 are connected to each other in the
伝達部４５２は、回転駆動軸２６の外周面及び被駆動軸４５１の外周面に対して接触状態となったときに、摩擦力によって回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１と共に移動する。この移動により、回転駆動軸２６から被駆動軸４５１にトルクが伝達される。ただし、式（１）において、μは伝達部４５２と回転駆動軸２６の外周面及び被駆動軸４５１の外周面との間の見かけ上の摩擦係数であり、θは伝達部４５２の有効巻き付き角θ（接触角度）である。有効巻き付き角θについては、図５に示すように、回転駆動軸２６の外周面及び被駆動軸４５１の外周面のうち伝達部４５２に対して接触状態となりうる部分の範囲である。
When the
このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１−Ｔ２）によって表される。上記式（１）に基づいて有効張力（Ｔ１−Ｔ２）を求めると、式（２）のようになる。式（２）は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。 At this time, the effective tension contributing to torque transmission is represented by (T1-T2). When the effective tension (T1-T2) is obtained based on the above formula (1), the formula (2) is obtained. Equation (2) is an equation representing effective tension using T1.
上記式（２）より、回転駆動軸２６から被駆動軸４５１に伝達されるトルクは、例えば駆動素子ＤＲ１の伸縮によって伝達部４５２に生じる張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。式（２）の右辺のＴ１の係数部分は、伝達部４５２と回転駆動軸２６との間における摩擦係数μ、及び伝達部４５２の有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。
From the above equation (2), it can be seen that the torque transmitted from the
ここで、トルク制限機構４５０においては、回転駆動軸２６と伝達部４５２との間に働く力が、回転駆動軸２６の外周面と伝達部４５２との間の最大静止摩擦力よりも小さい場合、回転駆動軸２６の外周面と伝達部４５２との間には静止摩擦力が発生し、当該静止摩擦力によって回転駆動軸２６から伝達部４５２にトルクが伝達される。
Here, in the
また、図１３は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。図１３に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００°以上のときに係数部分の値が０．８以上となっている。 FIG. 13 is a graph showing the relationship between the effective winding angle θ and the value of the coefficient portion when the friction coefficient μ is changed. The horizontal axis of the graph indicates the effective winding angle θ, and the vertical axis of the graph indicates the value of the coefficient portion. As shown in FIG. 13, for example, when the friction coefficient μ is 0.3, the value of the coefficient portion is 0.8 or more when the effective winding angle θ is 300 ° or more.
このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００°以上とすることにより、駆動素子ＤＲ１による張力Ｔ１の８０％以上の力が被駆動軸４５１のトルクに寄与することがわかる。この巻き付き角（例、１８０°、２７０°、３６０°、３６０°以上）の他、図１３のグラフから、例えば伝達部４５２と、回転駆動軸２６及び被駆動軸４５１との間の摩擦係数を大きくするほど、係数部分の値が大きくなることが推定される。
Accordingly, when the friction coefficient μ is 0.3, the effective winding angle θ is set to 300 ° or more, so that a force of 80% or more of the tension T1 by the driving element DR1 contributes to the torque of the driven
このように、本実施形態の駆動装置４２０は、トルク制限機構４５０を備えることにより、アーム部３２を駆動する駆動トルクに上限値（トルク許容値）を設定することができる。これにより、駆動装置４２０は、アーム部３２が例えばアーム部３２の周囲の物体（例、人や物）に衝突して動作できなくなった場合に、トルク制限機構４５０によってアーム部３２の駆動トルクが制限される。例えば、駆動装置４２０は、アーム部３２ｂが物体に衝突すること等によってアーム部３２ｂに生じるトルクが上記トルク許容値以上である場合に、回転駆動軸２６と被駆動軸４５１との間に相対的な変位（例、滑り）を生じさせることによって、衝突された物体及びアーム部３２ｂの衝撃や損傷などを低減することができる。したがって、本実施形態の駆動装置４２０は、アーム部３２が物体に衝突した場合に、衝突された物体及びアーム部３２の損傷を低減することができる。また、各実施形態におけるトルク制限機構４５０は、回転駆動軸２６と被駆動軸４５１との間に相対的な変位を生じさせるトルク許容値を、動作パターンＰＴごとに関連付けられた動作電流の許容範囲に基づいて設定する。例えば、トルク制限機構４２０の該トルク許容値は、動作パターンＰＴに関連付けられた動作電流の許容範囲が±２０％である場合、該許容範囲の上限の＋２０％に相当する電流値から算出されるトルクである。
As described above, the driving
［第５の実施形態］
次に、図１４を参照して、本発明の第５の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態から第４の実施形態において説明した構成及び動作と同一の構成及び動作は、説明を省略する。
図１４は、本発明の第５の実施形態に係る一例としてのロボット装置５３０の構成を示す構成図である。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the description of the same configuration and operation as those described in the first to fourth embodiments is omitted.
FIG. 14 is a configuration diagram showing a configuration of a
本実施形態のロボット装置５３０は、アーム部３２と、手先部３５と、上述の異常判定装置３１０と、上述の駆動装置３２０（本実施形態においては、駆動装置３２０ａ、駆動装置３２０ｂ、及び駆動装置３２０ｃ）とを備えている。
駆動装置３２０ａは、ロボット装置５３０の基底部３１に備えられており、電動機２５ａを有している。また、駆動装置３２０ａは、上位装置ＨＯＳＴの駆動指令を受信した制御部３２１の駆動信号に基づいて電動機２５ａを駆動する。同様に、駆動装置３２０ｂは、電動機２５ｂを有しており、上位装置ＨＯＳＴの駆動指令を受信した制御部３２１の駆動信号に基づいて電動機２５ｂを駆動する。同様に、駆動装置３２０ｃは、電動機２５ｃを有しており、上位装置ＨＯＳＴの駆動指令を受信した制御部３２１の駆動信号に基づいて電動機２５ｃを駆動する。
The
The
アーム部３２は、駆動装置３２０によって駆動され、手先部３５を移動させる。本実施形態のアーム部３２には、アーム部３２ａとアーム部３２ｂとアーム部３２ｃとが含まれる。アーム部３２ａは、例えばアーム部３２ａの一端が、電動機２５ａの回転駆動軸２６ａに取り付けられ、回転駆動軸２６ａを中心にして回転動作する。アーム部３２ａは、アーム部３２ａの他端に、駆動装置３２０ｂを備えている。アーム部３２ｂは、アーム部３２ｂの一端が、電動機２５ｂの回転駆動軸２６ｂに取り付けられ、回転駆動軸２６ｂを中心にして回転動作する。アーム部３２ｂは、アーム部３２ｂの他端に、駆動装置３２０ｃを備えている。アーム部３２ｃは、アーム部３２ｃの一端が、電動機２５ｃの回転駆動軸２６ｃに取り付けられ、回転駆動軸２６ｃを中心にして回転動作する。
手先部３５は、アーム部３２の先端部分、つまりアーム部３２ｃの他端に取り付けられて、アーム部３２によって移動される。手先部３５には、例えば、ロボット装置５３０が加工や移動などの作業を行う治工具が取り付けられる。
このようにして、ロボット装置５３０は、複数の駆動装置３２０（駆動装置３２０ａ、駆動装置３２０ｂ及び駆動装置３２０ｃ）と、複数のアーム部３２とによって、手先部３５に複数の自由度を持たせている。
The
The
In this way, the
上位装置ＨＯＳＴは、制御部３２１を介して駆動装置３２０ａ、駆動装置３２０ｂ及び駆動装置３２０ｃに駆動指令を出力して、各駆動装置３２０を制御する。駆動装置３２０には、予めロボット装置５３０を駆動する複数の動作パターンＰＴと、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された各電動機２５を動作させる動作電流の許容範囲とが記憶されている。本実施形態の駆動装置３２０には、例えば電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃを動作させる各動作電流の合計値が、動作電流の許容範囲として記憶されている。
The host device HOST controls each
異常判定装置３１０は、上述した実施形態において説明した検出部３１１と、取得部３１２と、判定部３１３とを備えている。本実施形態において、検出部３１１には、各駆動装置３２０の電動機２５に対応した、検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃとが含まれている。
検出部３１１は、ロボット装置５３０を駆動する複数の駆動装置３２０の電動機２５をそれぞれ動作させる動作電流の各電流値を、複数の動作パターンＰＴを有するロボット装置５３０の動作に応じてそれぞれ検出する。本実施形態の検出部３１１ａは、ロボット装置５３０の動作に応じて、電動機２５ａを動作させる動作電流の電流値を検出する。同様に、検出部３１１ｂは、ロボット装置５３０の動作に応じて、電動機２５ｂを動作させる動作電流の電流値を検出する。同様に、検出部３１１ｃは、ロボット装置５３０の動作に応じて、電動機２５ｃを動作させる動作電流の電流値を検出する。
The
The
取得部３１２は、検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃによって検出された電流値を、各検出部３１１からそれぞれ取得する。また、取得部３１２は、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された各電動機２５を動作させる動作電流の許容範囲を、駆動装置３２０から取得する。本実施形態の取得部３１２は、例えば、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された電動機２５ａ、電動機２５ｂ及び電動機２５ｃを動作させる各動作電流の合計値の許容範囲を、駆動装置３２０から取得する。
The
判定部３１３は、各検出部３１１によって検出されたそれぞれの電流値を演算した演算値と、動作パターンＰＴごとに関連付けて予め設定された演算値の許容範囲とに基づいて、ロボット装置５３０に異常な外力が加えられているか否かを判定する。そして、本実施形態の判定部３１３は、検出部３１１ａ、検出部３１１ｂ及び検出部３１１ｃによって検出されたそれぞれの電流値を合計した電流値と、取得部３１２によって取得された動作電流の合計値の許容範囲とに基づいて、ロボット装置５３０の動作が異常であるか否かを判定する。
Based on the calculated value obtained by calculating each current value detected by each detecting
このように、本実施形態のロボット装置５３０は、駆動装置３２０を備えている。したがって、ロボット装置５３０は、それぞれの駆動装置３２０について個別に異常判定を行う場合に比べて、異常判定の計算量を低減することができる。
As described above, the
なお、本実施形態のロボット装置５３０は、上述した駆動装置４２０を備えていてもよい。この場合、本実施形態のロボット装置５３０は、トルク制限機構４５０を備えることにより、アーム部３２を駆動する駆動トルクに上限値を設定することができる。これにより、ロボット装置５３０は、アーム部３２が例えばアーム部３２の周囲の人や物に衝突して動作できなくなった場合に、トルク制限機構４５０によってアーム部３２の駆動トルクが制限される。したがって、本実施形態のロボット装置５３０は、アーム部３２が人や物に衝突した場合に、衝突された人や物及びアーム部３２の損傷を低減することができる。
Note that the
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been explained in full detail with reference to drawings, a concrete structure is not restricted to this embodiment and can be suitably changed in the range which does not deviate from the meaning of this invention. .
なお、上記の各実施形態における異常判定装置１０（異常判定装置２１０、異常判定装置３１０）、駆動装置２０（駆動装置２２０、駆動装置３２０、駆動装置４２０）、及び上位装置ＨＯＳＴ（以下、これらの装置を総称して制御装置ＣＯＮＴと記載する）又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
Note that the abnormality determination device 10 (
なお、この制御装置ＣＯＮＴ、又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この制御装置ＣＯＮＴ、又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、制御装置ＣＯＮＴ、又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。 The control device CONT or each unit included in the control device CONT may be realized by dedicated hardware, and the control device CONT or each unit included in the control device CONT includes a memory and Even if it is configured by a CPU (Central Processing Unit), the function is realized by loading the control unit CONT or a program for realizing the function of each unit included in the control unit CONT into a memory and executing it. Good.
また、制御装置ＣＯＮＴ、又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、制御装置ＣＯＮＴ、又はこの制御装置ＣＯＮＴが備える各部による処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。 In addition, the controller CONT or a program for realizing the functions of each unit included in the controller CONT is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed. By doing so, you may perform the process by the control apparatus CONT or each part with which this control apparatus CONT is provided. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
１０，２１０，３１０，３１０−２…異常判定装置、１１，２１１，３１１（３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ）…検出部、１３，２１３，３１３，３１３−２…判定部、２０，２２０，３２０，３２０−２，４２０…駆動装置、２１，２２１，３２１，４２１…制御部、３０，２３０，５３０…ロボット装置、３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）…アーム部（被駆動部）、２１５…記憶部、２１６…書き込み部、２１７…生成部、４５０…トルク制限機構、４５１…被駆動軸、４５２…伝達部、４５３…調整部、ＣＬ…通信線、ＰＴ…動作パターン 10, 210, 310, 310-2 ... abnormality determination device, 11, 211, 311 (311a, 311b, 311c) ... detection unit, 13, 213, 313, 313-2 ... determination unit, 20, 220, 320, 320 -2, 420 ... drive device, 21,221,321,421 ... control unit, 30,230,530 ... robot device, 32 (32a, 32b, 32c) ... arm unit (driven unit), 215 ... storage unit, 216: Writing unit, 217 ... Generation unit, 450 ... Torque limiting mechanism, 451 ... Driven shaft, 452 ... Transmission unit, 453 ... Adjustment unit, CL ... Communication line, PT ... Operation pattern
Claims (19)
前記複数の検出部によって検出されたそれぞれの前記電流値を合計した合計電流値と、前記動作パターンごとに関連付けて予め設定された前記複数の動作電流の合計値の許容範囲とに基づいて、前記駆動装置の動作が異常であるか否かを判定する判定部と
を備えることを特徴とする異常判定装置。 Current values of a plurality of operating currents that respectively operate a plurality of driving devices that respectively drive a plurality of driven parts are passed through a plurality of power supply lines according to the operation of the driving device having a plurality of operation patterns. and multiple detector that detect for each of the driven part,
Based on a total current value obtained by summing the current values detected by the plurality of detection units, and an allowable range of the total value of the plurality of operation currents set in advance in association with each operation pattern, An abnormality determination device comprising: a determination unit that determines whether or not the operation of the drive device is abnormal.
ことを特徴とする請求項１に記載の異常判定装置。 The abnormality determination device according to claim 1, wherein the detection unit detects the current value with respect to the operation of the driving device that is repeatedly performed.
前記合計電流値が、前記許容範囲外である場合に、前記駆動装置の動作が異常であると判定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の異常判定装置。 The determination unit
The abnormality determination device according to claim 1, wherein when the total current value is outside the allowable range, the operation of the drive device is determined to be abnormal.
前記駆動装置が正常に動作した際の前記合計電流値に応じて前記動作パターンごとに定められている
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の異常判定装置。 The allowable range is
4. The abnormality determination device according to claim 1, wherein the abnormality determination device is determined for each of the operation patterns according to the total current value when the driving device operates normally. 5.
前記駆動装置が正常に動作した際の前記合計電流値に所定の割合を演算して定められている
ことを特徴とする請求項４に記載の異常判定装置。 The allowable range is
The abnormality determination device according to claim 4, wherein the abnormality determination device is determined by calculating a predetermined ratio to the total current value when the drive device operates normally.
前記駆動装置が正常に動作した際の前記合計電流値を所定の期間ごとに平均した値に応じて定められている
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の異常判定装置。 The allowable range is
6. The abnormality determination device according to claim 4, wherein the abnormality determination device is determined according to a value obtained by averaging the total current value when the driving device operates normally every predetermined period.
前記駆動装置の動作が異常であると判定した場合に、異常を示す異常情報を前記駆動装置に出力し、前記異常情報に基づき予め定められた異常検出時の動作を前記駆動装置に行わせる
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の異常判定装置。 The determination unit
When it is determined that the operation of the driving device is abnormal, abnormal information indicating abnormality is output to the driving device, and the driving device performs an operation at the time of detecting a predetermined abnormality based on the abnormal information. The abnormality determination device according to any one of claims 1 to 6, wherein:
入力された前記許容範囲を示す情報を前記記憶部に書き込む書き込み部とを備える
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の異常判定装置。 A storage unit storing the allowable range;
The abnormality determination apparatus according to claim 1, further comprising: a writing unit that writes the input information indicating the allowable range in the storage unit.
ことを特徴とする請求項８に記載の異常判定装置。 The abnormality determination device according to claim 8, further comprising: a generation unit that generates information indicating the allowable range based on the operation pattern and writes the generated information indicating the allowable range in the storage unit.
前記駆動装置の所定の動作時間ごとに前記許容範囲を示す情報を生成する
ことを特徴とする請求項９に記載の異常判定装置。 The generator is
The abnormality determination device according to claim 9, wherein information indicating the allowable range is generated for each predetermined operation time of the driving device.
を備えることを特徴とする駆動装置。 A drive apparatus comprising the abnormality determination device according to any one of claims 1 to 10.
回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達可能なトルク制限機構であって、前記回転駆動軸と前記被駆動軸とのうち少なくとも一方の回転軸の周面の少なくとも一部に対して接触可能に設けられ、前記回転軸の軸方向とは異なる方向に力が加えられた状態で前記回転軸に接触することによって前記回転駆動軸の回転力を前記被駆動軸に伝達する伝達部と、前記回転駆動軸と前記被駆動軸とに対して相対的な変位を生じさせるトルク許容値が可変となるように、前記回転軸に対する前記伝達部の接触状態を調整可能な調整部とを含むトルク制限機構と、
前記回転駆動軸を回転させる回転機構と
を備えることを特徴とする駆動装置。 The abnormality determination device according to any one of claims 1 to 10,
A torque limiting mechanism capable of transmitting a rotational force of a rotational drive shaft to a driven shaft, and capable of contacting at least a part of a circumferential surface of at least one of the rotational drive shaft and the driven shaft. A transmission unit configured to transmit the rotational force of the rotary drive shaft to the driven shaft by contacting the rotary shaft in a state where force is applied in a direction different from the axial direction of the rotary shaft; A torque limit including an adjustment unit capable of adjusting a contact state of the transmission unit with respect to the rotation shaft so that a torque allowable value that causes a relative displacement between the rotation drive shaft and the driven shaft is variable. Mechanism,
And a rotation mechanism that rotates the rotation drive shaft.
ことを特徴とする請求項１２に記載の駆動装置。 The drive device according to claim 12, wherein the allowable torque value is set based on an allowable range of the operation current associated with each operation pattern.
を備えることを特徴とする駆動装置。 A drive unit comprising a control unit capable of communicating with the abnormality determination device according to any one of claims 1 to 10.
を備えることを特徴とするロボット装置。 A robot apparatus comprising the driving apparatus according to any one of claims 11 to 14.
前記複数の検出部によって検出されたそれぞれの前記電流値を演算した演算値と、前記動作パターンごとに関連付けて予め設定された前記演算値の許容範囲とに基づいて、前記駆動装置の動作が異常であるか否かを判定する判定部と
を備えることを特徴とする異常判定装置。 A plurality of current values electrodeposition of a plurality of operating current to operate each of the plurality of driving device for driving each of the driven parts, in accordance with the operation of the drive device having a plurality of operation patterns, through a plurality of power supply lines and multiple detector that detect for each of the driving device Te,
Based on a calculated value obtained by calculating each of the current values detected by the plurality of detection units and an allowable range of the calculated value set in advance in association with each operation pattern, the operation of the drive device is abnormal. An abnormality determination device comprising: a determination unit that determines whether or not
前記駆動装置の動作が異常であると判定した場合に、異常を示す異常情報を前記駆動装置に出力し、前記異常情報に基づき予め定められた異常検出時の動作を前記駆動装置に行わせる When it is determined that the operation of the driving device is abnormal, abnormal information indicating abnormality is output to the driving device, and the operation at the time of abnormality detection determined in advance based on the abnormal information is performed by the driving device.
ことを特徴とする請求項１６に記載の異常判定装置。 The abnormality determination device according to claim 16.
前記検出部によって検出されたそれぞれの前記電流値を合計した合計値である
ことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の異常判定装置。 The calculated value is
Abnormality determination apparatus according to claim 16 or claim 17, characterized in that the total value which is the sum of the current value of each detected by the detection unit.
を備えることを特徴とするロボット装置。 A robot apparatus comprising the abnormality determination device according to any one of claims 16 to 18 .
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