JPH04235610A - 産業用ロボットの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットの制御に必要
な位置検出手段の異常を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットの制御には、ロボット本体（マ
ニプレータ）の位置（姿勢）の連続的な検出を要し、こ
のため、通常、マニプレータの可動部毎に位置検出器を
設け、位置データを得るようになっている。

【０００３】そこで、従来から、アブソリュートエンコ
ーダなどと呼ばれる絶対位置検出器と、パルス発生器か
らなるインクリメンタルエンコーダなどの相対位置検出
器を用いてロボットの位置を検出するようにしたロボッ
ト装置が知られているが、この場合、アブソリュートエ
ンコーダはロボット装置の電源投入時でのロボットの現
在値を検出するのに使用され、それ以後、ロボットの動
作中は、インクリメンタルエンコーダを使用してロボッ
トの位置を取り込み、制御を進めて行くようになってい
るのが通例であった。

【０００４】これは、一般に、アブソリュートエンコー
ダよりもインクリメンタルエンコーダのほうが、高分解
能のものが得やすいからであり、且つ、アブソリュート
エンコーダでは、その位置検出データの現在値の読み取
りに、インクリメンタルエンコーダよりも長い時間を要
するからであり、他方、一旦、電源を落した後、次に電
源投入時には、インクリメンタルエンコーダでは、ロボ
ットの現在位置を知ることが出来ないからである。

【０００５】ところで、上記した例では、アブソリュー
トエンコーダは、ロボット装置の電源投入時にしか利用
されないことになるので、その効率的な利用を図るよう
にしたロボット制御装置が提案されており、その例を特
開平１−１９７８１３号公報にみることができる。

【０００６】すなわち、この公報の例では、インクリメ
ンタルエンコーダによる検出値とアブソリュートエンコ
ーダによる検出値とを、ロボットが動作を停止する毎に
比較し、検出値に不一致が現れたときには、そのときの
アブソリュートエンコーダによる検出値に、インクリメ
ンタルエンコーダによる検出値を置換え設定するように
したもので、これにより、ノイズなどにより発生する虞
れのあるインクリメンタルエンコーダの検出値を補正し
、常に高精度の位置制御が得られるようにしているので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、アブ
ソリュートエンコーダなどからなる絶対位置検出手段に
異常が発生した場合について配慮がされておらず、異常
が発生した場合、ロボットが動作を停止する毎に、この
異常が発生したアブソリュートエンコーダなどからの絶
対位置データによりインクリメンタルエンコーダの検出
値が設定されてしまうため、以後、ロボットの位置制御
に異常が生じ、危険な事態発生の虞れをもたらしてしま
うという問題があった。

【０００８】本発明は、ロボット動作中、リアルタイム
で絶対位置検出手段の異常検出が行え、ロボットの位置
制御での異常発生を常に確実に抑えることが出来るよう
にした産業用ロボットの異常検出装置の提供を目的とす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明は、ロボット動作中、周期的に、アブソリュー
トエンコーダなどの絶対位置検出手段による検出値と、
インクリメンタルエンコーダなどの相対位置検出手段に
よる検出値との比較を可能にする手段と、この手段によ
る検出値の比較結果に所定値以上の差が現われた回数を
積算計数する手段とを設けたものである。

【００１０】

【作用】上記比較を可能にする手段は、読出に比較的時
間を要する絶対位置検出手段による検出値と、短時間で
読出せる相対位置検出手段による検出値との検出時点の
ずれを補償し、確実に異常が検出出来るように働き、上
記積算計数する手段は、データ伝送系での異常やノイズ
などによる異常など、偶発的な誤検出を抑えるように働
くため、常に確実に異常を検出できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明による産業用ロボットの異常検
出装置について、図示の実施例により詳細に説明する。 まず、図２は、本発明の一実施例を溶接用ロボット装置
に適用した場合の構成図で、図において、１はロボット
本体（マニプレータ）で、６軸構成の多関節形ロボット
である。２はロボット制御装置で、詳細は後述する。３
はプログラミングユニットで、ロボットの教示作業を行
うときなどに使用するもの。４はプレイバックコンソー
ルで、自動運転時での起動・停止などの操作を可能にす
るもの。５は溶接機で、主に溶接用電源供給部とインタ
ーフェース部とで構成されているもの、６は溶接ワイヤ
で、ワイヤ給送装置７により、ロボット本体１の手首部
分に取付けてあるトーチ８に供給されるようになってい
るものである。

【００１２】図３は、ロボット制御装置２のブロック構
成図で、大きく分けて３ブロックからなり、まず、Ａは
メインＣＰＵ部で、主としてロボットの動作指令やマン
マシンインターフェースに必要な制御を受け持っている
ものであり、次に、ＢはサーボＣＰＵ部で、主としてロ
ボットの動作制御を受け持っているものである。そして
、Ｃはサーボアンプである。

【００１３】また、Ｄはロボット本体１の各関節駆動用
のモータＭ１〜Ｍ６を表わすモータ部で、同じくＥは各
関節駆動用モータＭ１〜Ｍ６の軸に取付けられているイ
ンクリメンタルエンコーダＩＥ１〜ＩＥ６を含むエンコ
ーダ部を表わす。次に、ＡＥ１〜ＡＥ６はアブソリュー
トエンコーダで、これはモータ部Ｄに含まれている各関
節駆動用モータＭ１〜Ｍ６の軸に取付けてあるものであ
る。

【００１４】次に、まず、メインＣＰＵ部Ａの構成につ
いて説明すると、３０はＣＰＵ−Ａで、全体の機器の管
理処理を行う。３１はＲＯＭ−Ａで、電源投入時にＣＰ
Ｕ−Ａ３０が実行すべき処理を記述したプログラムが格
納されている。３２はＲＡＭ−Ａで、これには、バブル
メモリ３５に格納されている各種の処理プログラムがロ
ードされ、ＣＰＵ−Ａ３０により実行されるようにする
。３３は通信用インターフェース（ｉ／Ｆ）で、プログ
ラミングユニット３との通信用と、プレイバックコンソ
ール４との通信用の２チャンネルの通信機能をもつ。ま
た、３４も通信用インターフェース（ｉ／Ｆ）であるが
、これは溶接機５に対する通信用である。

【００１５】３６はＤＰＲＡＭ（デュアルポートラム）
で、メインＣＰＵ部ＡとサーボＣＰＵ部Ｂとは、このＤ
ＰＲＡＭ３６を介して情報をやり取りする。なお、４３
はデータバスで、メインＣＰＵ部Ａ内の各装置間を接続
する働きをする。

【００１６】次に、サーボＣＰＵ部Ｂについて説明する
と、これは、メインＣＰＵ部ＡがＤＰＲＡＭ３６に書き
込んだ命令を実行するものであり、このために、まず、
ＣＰＵ−Ｂ３７が設けられている。そして、このＣＰＵ
−Ｂ３７はサーボ関係のすべての処理を実行し、本発明
に関連する主要な処理の殆どは、このＣＰＵ−Ｂ３７に
より処理される。３８はＲＯＭ−Ｂで、ＣＰＵ−Ｂ３７
が実行すべきプログラムを格納しておく働きをする。３
９はＲＡＭ−Ｂで、ＣＰＵ−Ｂ３７がＲＯＭ−Ｂ３８の
プログラムを実行する際の演算途中の結果を記憶保持す
る働きをする。

【００１７】４０はタイマで、一定周期毎にＣＰＵ−Ｂ
３７に割込みを掛けるのに使用される。つまり、このタ
イマ４０による一定周期で、ＣＰＵ−Ｂ３７はサーボモ
ータに指令を出したり、本発明の主要な処理を実行した
りするのである。４１はＤ／Ａコンバータで、ＣＰＵ−
Ｂ３７により算出された各サーボモータに対するディジ
タル電流指令値をアナログ値に変換して、サーボアンプ
Ｃに供給する働きをする。そして、この結果、このサー
ボアンプＣの出力により各関節駆動用モータＭ１〜Ｍ６
が駆動され、ロボット１が動作されることになる。

【００１８】４２はカウンタ部で、それぞれがインクリ
メンタルエンコーダＩＥ１〜ＩＥ６の何れかに対応して
、それからのパルスにより歩進する６個の独立したカウ
ンタを含んでいる。従って、ＣＰＵ−Ｂ３７は、それぞ
れのカウンタのカウント値を読取ることにより、インク
リメンタルエンコーダＩＥ１〜ＩＥ６により検出されて
いるロボット本体１の現在位置を知ることができる。な
お、４４はデータバスで、サーボＣＰＵ部Ｂ内の各装置
間を接続する働きをしている。

【００１９】ところで、上記したように、モータ部Ｄの
各関節駆動用モータＭ１〜Ｍ６の軸にはアブソリュート
エンコーダＡＥ１〜ＡＥ６が取付けてあり、この結果、
ＣＰＵ−Ｂ３７は、Ｄ／Ａコンバータ４１を介して、こ
れらのアブソリュートエンコーダＡＥ１〜ＡＥ６によっ
て検出されているロボット本体１の現在位置を知ること
が出来る。

【００２０】次に、この実施例の動作を、図１のフロー
チャートにより説明すると、この図１に示す処理は、上
記したように、サーボＣＰＵ部２０内のタイマ４０によ
る割込みを契機として、ＣＰＵ−Ｂ３７により、例えば
３００ｍ秒の一定時間周期で逐次実行されるものである
。

【００２１】アブソリュートエンコーダＡＥ１〜ＡＥ６
で検出した現在位置データ（ＡＢＳデータ）と、インク
リメンタルエンコーダＩＥ１〜ＩＥ６で検出した現在位
置データ（ｉＮＣデータ）との比較は、ロボット本体１
の各軸毎に実行しなければならないから、まず、ステッ
プ１０で軸番号を１に初期化する。なお、この実施例で
は、初期値を１にしたが、軸数（ここでは６）を越えな
い数値なら、つまり、この場合には、ｉ≦６を満足する
なら任意の数ｉを初期値として良い。

【００２２】次に、ステップ１１で、各々のエンコーダ
の異常発生を計数するカウンタ、すなわち、異常カウン
タをクリアする。なお、この異常カウンタは、ＲＡＭ−
Ｂ３９を用いたソフトカウンタで構成すれば良い。

【００２３】続いて、ステップ１２で、上記したＡＢＳ
データ、すなわちアブソリュートエンコーダＡＥ１〜Ａ
Ｅ６で検出した現在位置データを読出すために必要な、
ラッチコマンドの出力処理を実行する。このラッチコマ
ンドにより、サーボアンプＣはアブソリュートエンコー
ダＡＥ１〜ＡＥ６からＡＢＳデータを順次読出し、それ
を所定のバッファに格納して行く処理が開始する。

【００２４】ところで、このラッチコマンドによるバッ
ファへの格納処理には、比較的長い時間を要するので、
この処理の終了を待たずに次のステップ１３に進み、上
記したｉＮＣデータ、すなわちインクリメンタルエンコ
ーダＩＥ１〜ＩＥ６で検出した現在位置データのラッチ
と、読出しとを実行する。つまり、このステップ１３で
は、カウンタ部４２内の軸番号に対応したカウンタの計
数値が取り出され、ＲＡＭ−Ｂ３９にセットされること
になる。

【００２５】そして、このステップ１３での処理が終っ
た頃には、もうＡＢＳデータのバッファへの格納処理が
終了しているので、続くステップ１４で、このＡＢＳデ
ータをバッファから読出し、それをＲＡＭ−Ｂ３９に書
き込む。従って、これまでのステップ１０〜１４による
処理により、比較に必要な２種のデータ、すなわち、Ａ
ＢＳデータとｉＮＣデータとが用意されたことになる。

【００２６】そこで、次のステップ１５で、これらのデ
ータの比較判定処理を実行する。この比較判定の条件は
次式の通りである。 　　　　　　　　　　　　　　Ｐ≦Ｒ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　……　　　　……（１）　　　　　　　　　　　　　
　　　　　Ｐ：（ＡＢＳデータ）−（ｉＮＣデータ）の
絶対値　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｒ：判定
値また、判定値Ｒについては、次のようにして決定する
。 　　　　　　　　　　　　　　Ｐ＝（Ｋｉ−Ｋａ）×Ｒ
ｍａｘ×ｔ／６０　　　　　　　　　……　　　　……
（２）　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｋｉ：イン
クリメンタルエンコーダＩＥ１〜ＩＥ６の　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　分
解能〔ｐｐｒ〕　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｋ
ａ：アブソリュートエンコーダＡＥ１〜ＡＥ６の　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　分解能〔ｐｐｒ〕　　　　　　　　　　　　　　　
Ｒｍａｘ：関節駆動用モータＭ１〜Ｍ６の最高回転速度
〔ｒｐｍ〕　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｔ：
比較周期〔ｓｅｃ〕なお、この比較周期ｔとは、図１の
処理の実行周期のことで、上記実施例の場合には、３０
０ｍＳとなる。

【００２７】こうしてステップ１５での、（１）式によ
る比較判定検出がＹＥＳ（肯定）になった場合、つまり
ＡＢＳデータとｉＮＣデータとの差の絶対値Ｐが判定値
Ｒ以下のときには、エンコーダに異常無しと判定し、こ
のときには次のステップ３６の処理に進み、まず、ここ
で軸番号に１を加算して次の軸の異常検出に処理が移行
するようにし、続いてステップ１７で、軸番号に１を加
算した結果として、この軸番号がロボット本体１が持つ
軸数、つまり、この実施例では６、を越えているか否か
を判定し、結果がＮＯ（否定）、すなわち、６以下のと
きにはそのままステップ１１の処理に戻り、同じ処理を
次の軸について実行し、他方、結果がＹＥＳのときには
ステップ１８を実行して軸番号を１に戻してからステッ
プ１１に戻るようにするのである。

【００２８】しかして、ステップ１５での（１）式によ
る比較判定検出がＮＯになったときには、インクリメン
タルエンコーダＩＥ１〜ＩＥ６又はアブソリュートエン
コーダＡＥ１〜ＡＥ６の対応する軸番号のものに、とに
かく、このときには、一応何らかの異常が発生したこと
を表わすから、このときにはステップ１９に進み、まず
、このステップ１９で異常カウンタをインクリメント、
すなわち、そのときの計数値に１を加算し、続いてステ
ップ２０では、この１が加算された異常カウンタの数値
を所定の判定値ｎと比較し、結果がＹＥＳ、つまり異常
カウンタの数値が判定値ｎに達していたときには次のス
テップ２１に進み、ロボットの非常停止処理を実行する
が、そうではなくて、結果がＮＯになったとき、つまり
異常カウンタの数値が判定値ｎに達していなかったとき
には、このときの軸番号に対応したインクリメンタルエ
ンコーダＩＥ１〜ＩＥ６又はアブソリュートエンコーダ
ＡＥ１〜ＡＥ６には、まだ、異常が発生したとは確定で
きないものとし、ステップ１２に戻り、再度、同じ軸番
号についての処理を繰り返えすのである。

【００２９】従って、この実施例によれば、ロボットが
動作中は、インクリメンタルエンコーダＩＥ１〜ＩＥ６
と、アブソリュートエンコーダＡＥ１〜ＡＥ６のデータ
をかなり短い周期で常時、繰返し監視し、それらの不一
致状態の累積発生回数が各軸毎に調べられ、その結果に
基づいて異常検出が得られるので、異常発生時には確実
にロボットを非常停止させることができ、エンコーダの
異常によるロボットの暴走や、位置ずれの発生が確実に
防止出来る。

【００３０】ところで、図１のステップ２１での非常停
止処理としては、上記したロボットの非常停止処理に限
らず、適当な表示装置による異常発生表示やアラームに
よる異常表示などの処理を併用するようにしてもよく、
こうすることにより、ロボット停止に際しての、より適
切な対応を容易にすることが出来る。

【００３１】また、上記実施例では、ロボットの絶対位
置検出手段としてアブソリュートエンコーダが用いられ
ているが、本発明はこれに限らず、従来から簡易形とし
て比較的良く利用されている、ポテンショメータ形（可
変抵抗器形）の位置検出器により実施してもよい。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、ロボット本体の位置検
出に絶対位置検出手段と相対位置検出手段とを併用した
ロボット装置における絶対位置検出手段の効率的な利用
が充分に図れ、データ伝送系での異常やノイズなどによ
る異常など、偶発的な誤検出を抑えて、常に確実に異常
検出が可能になるので、異常検出の信頼性が向上し、誤
検出による不要なロボットの停止が充分に抑えられ、安
全性を損なうことなく、大きな稼働率の向上が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による産業用ロボットの異常検出装置の
一実施例の動作を説明するフローチャートである。

【図２】本発明による産業用ロボットの異常検出装置の
一実施例が適用されたロボット装置の構成図である。

【図３】本発明による産業用ロボットの異常検出装置の
一実施例における制御系のブロック図である。

【符号の説明】

１　　ロボット本体 ２　　ロボット制御装置 ３　　プログラミングユニット ４　　プレイバックコンソール ５　　溶接機 ６　　溶接ワイヤ ７　　ワイヤ給送装置 ８　　トーチ Ａ　　メインＣＰＵ部 Ｂ　　サーボＣＰＵ部 Ｃ　　サーボアンプ Ｄ　　モータ部 Ｍ１〜Ｍ６　　関節駆動用のモータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　絶対位置検出手段と相対位置検出手段
   とを併用してロボット本体の姿勢検出を行う方式の産業
   用ロボットにおいて、ロボット動作中、予め設定してあ
   る周期毎に上記絶対位置検出手段の出力信号のラッチを
   開始させる手段と、この手段によるラッチ完了後のデー
   タと上記相対位置検出手段のデータとを上記周期毎に比
   較する手段と、この手段による比較結果が予め設定して
   ある誤差範囲を越えた回数を逐次積算計数する手段とを
   設け、この手段による積算計数結果が予め設定してある
   判定回数に達したとき、異常発生処理が実行されるよう
   に構成したことを特徴とする産業用ロボットの異常検出
   装置。
2. 【請求項２】　　請求項１の発明において、上記絶対位
   置検出手段がアブソリュートエンコーダであり、上記相
   対位置検出手段がインクリメンタルエンコーダであこと
   を特徴とする産業用ロボットの異常検出装置。
3. 【請求項３】　　請求項２の発明において、上記アブソ
   リュートエンコーダがポテンショメータ形位置検出器で
   あることを特徴とする産業用ロボットの異常検出装置。
4. 【請求項４】　　請求項１の発明において、上記異常発
   生処理が、異常発生の表示処理とロボット本体の非常停
   止処理の少なくとも１方の処理であることを特徴とする
   産業用ロボットの制御装置。