JPS63229293A - ロボツト動作異常検出装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はロボットの動作中の異常状態を検出するロボッ
ト動作異常検出装置に関するものである。

（従来の技術） 従来のロボットの動作の異常検出方法として、（１）特
開昭５７−２０９５０６号、（２）特開昭６０−１０８
９０４号、（３）特開昭６０−１９５６０３号などに示
されるものがあった。

以下、これらの先行技術の概略を図を用いて説明する。

（１）第５図は係る従来のロボットの異常検出装置の構
成図である。

この図において、１は予め教示されたデータを記憶する
ための記憶部、２は記憶部１のデータを読み出し所定の
演算を施してロボットの動作を決定する指令パルスを発
生する演算部、３は演算部２の出力をセット端子Ｓに受
けるフリップフロップ回路、４はフリップフロップ回路
３の出力端子Ｑからの出力を受けて、サーボモータ５を
動作させるためのサーボ制御部、６はサーボモータ５の
動作量を検出する検出部であり、その出力はサーボ制御
部４にフィードバックされてサーボ制御系においてクロ
ーズトループを形成している。７は演算部２及びフリッ
プフロップ回路３の出力を受けて、演算部２の出力指令
パルスが確実にサーボ制御部４に受信されたか否かを判
別するための判別回路であり、その異常検出出力は演算
部２に供給される一方、サーボ制御部４にも供給されて
、これらの動作を停止させる。このように、演算部から
サーボ制御部への制御信号の伝達を常時監視し、演算部
とサーボ制御部との間のケーブルの断線、接触不良、サ
ーボ制御部の応答速度の劣化などによって指令パルスが
完全にサーボ制御部に伝達されないときは直ちに動作を
停止するように構成されている。

（２）次に、第６図は従来の他のロボットの異常検出装
置の構成図である。

この図おいて、８はロボットの位置検出器、９はＣＰＵ
　（中央処理装置）、１０は修正位置データ演算ユニッ
ト、１１は入力データメモリ、１２は修正演算ユニット
、１３は出力データメモリ、１４は加減算器、１５は比
較器、１６は許容上限下限値メモリであり、位置検出器
８から位置フィードバンク信号×ｆをＣＰＵ９及び加減
算器１４に出力し、ＣＰＵ９は位置指令値Ｘｃ、指定移
動速度Ｖ、追従遅れ量αを修正位置データ演算ユニット
１０に入力する。この修正位置データ演算ユニット１０
は位置指令値Ｘｃ、指定移動速度Ｖ、追従遅れ量αを加
減算器１４に出力する。この加減算器１４は位置フィー
ドバック信号Ｘｆと修正位置データＸＡとの差の絶対値
ΔＸＡを比較器１５に入力する。この比較器１５は予め
入力された許容上限下限値Ｔｖと前記絶対値ΔＸ、とを
単位時間毎に比較して、それと同じか又はそれより大き
いときに異常信号をＣＰＵ９に出力し、ロボットの軌跡
異常検出を行うように構成したものである。

（３）また、図示しないが、特開昭６０−１９５６０３
号には、ロータリーエンコーダや位置検出器の信号線が
断線したり、短絡したりした場合には、速やかにロボッ
トを動作不可能状態にする先行技術が示されている。

上記したように、従来技術においては、サーボ系の制御
装置の異常や、時間を基準にした位置決めの異常の検出
を行うものであった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の方法では、ロボットの異常動作の場合
でも、制御装置内部での信号ケーブルの断線、短絡等に
よる制御信号の異常の検出に限定されたり、ロボットの
動作に大きな位置決め誤差が発生してからでないと異常
検出ができない等の問題があるため、例えば、ロボット
の軸の故障、ロボットの動作を停止させるためのメカニ
カルブレーキの故障等のロボット機構部の異常や、ロボ
ットアームが何かに接触した場合等の動作時の異常状態
を検出しようとする場合、その異常量がかなり大きくな
ってからでなければ検出することができないという問題
点があった。

このようなロボットの動作の異常は、速やかに検出でき
ない場合、アクチェエータやロボット機構部そのものが
破損したり、発熱のために火災が発生する等の問題があ
った。

本発明は、上記問題点を除去し、ロボットの動作の異常
を迅速、かつ的確に検出し、安全性に優れたロボット動
作異常検出装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、シーケンス動
作を行うロボットの動作異常検出装置において、予めロ
ボットの正常動作時の駆動力を記憶する駆動力記憶手段
と、予めロボットの正常動作時の速度を記憶する速度記
憶手段と、ロボットの実動作時の駆動力を検出する駆動
力検出手段と、ロボットの実動作時の速度を検出する速
度検出手段と、前記速度記憶手段に記憶された設定速度
と前記速度検出手段からの実速度とを比較する速度比較
手段と、該速度比較手段からの出力信号に基づいて、前
記駆動力検出手段からの実駆動力と前記駆動力記憶手段
に記憶された駆動力とを比較する駆動力比較手段と、該
駆動力比較手段からの所定の出力信号により動作する報
知手段とを設けるようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、上記のように構成したので、ロボット
の動作速度の範囲内であって、かつ、定速動作時の動作
速度を含まない１つ又は複数の任意の設定速度（以下、
サンプリング速度という）を定め、１シ一ケンス動作中
においてそのサンプリング速度になる毎にロボットの駆
動力を検出し、その駆動力と正常動作時に記憶した駆動
力のデータの中の該当する順番のものとの比較を行い、
その誤差が任意に設定した誤差の範囲を逸脱した場合に
異常動作と判断し、報知する。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明に係るロボット動作異常検出装置のブロ
ック図、第２図はロボットの駆動力の記憶状態を・示す
図、第３図は本発明が適用されるロボット装置の概略構
成図、第４図はそのロボット装置の１動作軸分の制御系
のブロック図である。

まず、第３図に示されるように、このロボット装置は複
数の関節を持つロボット機構部〔水平多関節形ロボット
ニスカラ（ＳＣＡＲ＾）型ロボット〕２１と、このロボ
ット機構部２１を制御するロボット制御装置２２とから
成っている。

このロボット装置は有限長の時間の動作シーケンスを記
憶し、その動作を繰り返し実行する。

このロボット装置は、第４図に示されるように、基本的
にはロボット機構部２１（第３図参照）の各軸に位置検
出手段としてロータリーエンコーダ３１、アクチュエー
タとして電動モータ３０を備えている。

また、ロボット制御装置２２（第３図参照）内部には、
その制御装置全体を制御する上位制御装置３２と、目標
位置を順次出力する位置指令装置３３と、ロータリーエ
ンコーダ３１からの位置信号と位置指令装置３３からの
位置信号の差を取り、位置誤差信号を出力する第１の差
分器３４と、ロータリエンコーダ３１からの信号を基に
、速度信号を発生するＦ／Ｖ変換器３７と、位置誤差信
号とＦ／Ｖ変換器３７からの速度信号の差分を取り、速
度指令信号を出力する第２の差分器３５と、この第２の
差分器３５からの出力信号を増幅する増幅器３６からな
っている。

本発明においては、第１図に示されるように、このロボ
ットの動作の異常状態を検出するために、以下の手段を
講じるようにしたものである。なお、ここでは１動作軸
のみについて説明する。

駆動力検出手段として電動モータ３０に送られる電力を
測定する電力検出器４０と、正常動作時の駆動力を記憶
するための駆動力記憶装置４３と、駆動力記憶装置４３
に蓄えられている駆動力データとシーケンス実行時の駆
動力とを比較する駆動力比較器４４と、駆動力を比較す
るタイミングを作成する速度を記憶している速度記憶装
置４１と、その速度記憶袋ｒＩ１４１に記憶された速度
とロータリーエンコーダ３１、Ｆ／Ｖ変換器３７を介し
て得られる実速度とを比較する速度比較器４２とを設け
る。

ここで、速度記憶装置４１には駆動力を比較するサンプ
リング速度がシーケンス動作時に同時に入力される。ま
た、駆動力記憶装置４３にはロボット装置にシーケンス
動作に係るデータを入力し、実際の動作状態で試行した
時（この時には通常人間がロボット装置を監視しており
、正常動作が行なわれる。）の駆動力が、サンプリング
速度に達した時のタイミング及び順番で記憶されている
。即ち、第２図に示されるように、例えば、サンプリン
グ速度を８１と３２に設定し、順番に駆動力データａ乃
至駆動力データｈが記憶されている。

次に、このロボット動作異常検出装置の動作について説
明する。

このロボット装置は組立作業等に使用され、そのアクチ
ェエータは、通常、第２図に示されるように、停止状態
■、加速状態■、定速度状態■、減速状態■の４つの状
態のどれかをとりながら先端の効果器（ロボットハンド
等）の位置を移動させる。

このロボット装置のアクチュエータは、第２図に示され
るように、加速及び減速状態の時に、ティーチング時に
記憶させたサンプリング速度を通過する。サンプリング
速度を通過した時点で、速度比較器４２は駆動力をサン
プリングする指示を出力する。電力検出器４０はこの指
示信号に従ってアクチュエータである電動モータ３０に
与えられている駆動力（この場合電力）をサンプリング
する。

駆動力比較器４４は、このサンプリングされた駆動力と
記憶されている正常動作時の駆動力データの内の該当す
る順番のものとを比較する。この比較された結果がティ
ーチング時に記憶させた誤差範囲内ならば正常動作、誤
差範囲を逸脱しているならば異常動作と判断し、異常検
出信号Ｓａを上位制御装置３２へ送信し、各種の警報や
表示を行い、その旨を報知する。この実施例では、異常
動作と判断された場合、ロボット機構部の動作を停止さ
せると共に、ロボット制御装置の表示部に動作が異常で
ある旨の表示を行うように構成した。

このような動作異常検出装置を備えたことにより、ロボ
ット機構部に設けられているメカニカルブレーキの故障
、軸受のベアリングの破損、非目的物のハンドリング等
の動作の異常を速やかに、しかも的確に検出することが
できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ロボッ
トの駆動力とその動作速度の２値を監視し、正常動作時
に記憶したサンプリング速度に基づいて、ロボットの駆
動力の実測値と正常動作時に記憶された基準値とを・比
較するようにしたので、ロボット機構部の故障や、予定
しているワーク以外のワークをハンドリングする等のロ
ボットの動作の異常状態の検出を速やかに、しかも的確
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロボット動作異常検出装置のブロ
ック図、第２図はロボットの駆動力の記憶状態を示す図
、第３図は本発明が適用されるロボット装置の概略構成
図、第４図はそのロボット装置の１動作軸分の制御系の
ブロック図、第５図は従来のロボットの異常検出装置の
構成図、第６図は従来の他のロボットの異常検出装置の
構成図である。 ２１・・・ロボット機構部、２２・・・ロボット制御装
置、３０・・・電動モータ、３１・・・ロータリーエン
コーダ、３２・・・上位制御装置、３３・・・位置指令
装置、３４・・・第１の差分器、３５・・・第２の差分
器、３６・・・増幅器、３７・・・Ｆ／Ｖ変換器、４０
・・・電力検出器、４１・・・速度記憶装置、４２・・
・速度比較器、４３・・・駆動力記憶装置、４４・・・
駆動力比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シーケンス動作を行うロボットの動作の異常状態を検出
   するロボット動作異常検出装置において、（ａ）予めロ
   ボットの正常動作時の駆動力を記憶する駆動力記憶手段
   と、 （ｂ）予めロボットの正常動作時の速度を記憶する速度
   記憶手段と、 （ｃ）ロボットの実動作時の駆動力を検出する駆動力検
   出手段と、 （ｄ）ロボットの実動作時の速度を検出する速度検出手
   段と、 （ｅ）前記速度記憶手段に記憶された設定速度と前記速
   度検出手段からの実速度とを比較する速度比較手段と、 （ｆ）該速度比較手段からの出力信号に基づいて、前記
   駆動力検出手段からの実駆動力と前記駆動力記憶手段に
   記憶された駆動力とを比較する駆動力比較手段と、 （ｇ）該駆動力比較手段からの所定の出力信号により動
   作する報知手段とを具備するようにしたことを特徴とす
   るロボット動作異常検出装置。