KR102362987B1 - 산업용 로봇 이상 감시 시스템 및 방법 - Google Patents

산업용 로봇 이상 감시 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템은 산업용 로봇의 각 축에 대한 부하량을 측정하여 부하 수치 데이터를 출력하는 제1 센서부; 상기 제1 센서부에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 분석하는 분석부; 및 상기 부하 수치 데이터의 분석 결과를 기반으로 상기 산업용 로봇의 상태를 실시간 모니터링하는 모니터링부를 포함한다.

Description

산업용 로봇 이상 감시 시스템 및 방법{INDUSTRIAL ROBOT ANOMALY MONITORING SYSTEM AND METHOD}
본 발명의 실시예들은 산업용 로봇에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업용 로봇의 이상 징후를 사전에 감시할 수 있는 산업용 로봇 이상 감시 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 산업 기술의 발달 및 자동화가 이루어지면서 산업 현장에서는 용접과 같은 정교한 작업이나 제품의 이송 작업 등을 위해 사람의 팔과 같은 다관절 로봇을 설치하여 유용하게 활용하고 있다.
예컨대, 종래의 산업용 로봇은 6축 관절을 구동하기 위한 6개의 서보 모터를 탑재하고, 로봇 외부에 각 서보 모터를 제어하기 위한 서보 드라이버와 전원을 공급하기 위한 전원부가 탑재된 로봇 제어기를 포함하여 구성된다.
그러나 종래의 산업용 로봇은 동작 종료 신호만 PLC(Power Line Communication)를 통해 로봇 제어기로 송신하고 로봇의 동작 이상 시 이를 감지할 수 있는 외부 센서가 없다. 이로 인해, 로봇을 이용한 제조 공정에서 로봇의 예상치 못한 고장이 발생하면 공장 전체에 라인 정지가 발생되어 제품의 생산성에 막대한 손실이 발생되는 문제가 있다.
더욱이, 종래의 산업용 로봇의 경우 외부로 정보를 내보내는 통신 포트(port)가 구비되어 있지 않아, 관절 축의 모터에서 발생하는 부하 수치 데이터(부하량)의 관리가 이루어지지 않는 문제가 있다.
한편, 종래에는 로봇의 주요 부품인 서보 모터의 명령 신호와 피드백 신호의 차이를 계산하여 고장을 예지하고자 하는 기술이 있으나 이는 해당 부품에 국한된 오류를 검출하는 것으로 로봇의 전체 동작에 대해서는 이상 유무를 판단할 수 없다.
가령, 서보 모터의 오류를 발견하더라도 그 오류가 로봇의 전체 동작에 어떠한 영향을 주는지 알 수 없으므로 라인을 정지시켜야 할지 유지시켜야 할지 판단이 어렵다.
만일, 상기 오류 발생시 연관된 작업에서 더 큰 에러나 사고가 유발되는 것을 방지하기 위하여 라인을 정지시키는 경우 로봇의 전체 동작에 문제가 없음에도 라인의 잦은 정지로 인해 생산성에 막대한 지장을 초래한다.
반대로 이를 간과하고 라인을 정지시키지 않는 경우 해당 오류로 인해 더 큰 사고로 이어질 수 있기 때문에 안전성을 보장하지 못하는 문제점이 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-2025100호(발명의 명칭: 로봇 동작 모니터링 시스템 및 그 방법, 등록일자: 2019.9.19.)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 산업용 로봇의 이상을 사전에 예측하여 감지할 수 있으며, 이를 통해 유지보수 주기를 정확히 산출하여 사전 조치함으로써 유지보수 및 고장 관리의 효율성을 향상시킬 수 있는 산업용 로봇 이상 감시 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템은 산업용 로봇의 각 축에 대한 부하량을 측정하여 부하 수치 데이터를 출력하는 제1 센서부; 상기 제1 센서부에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 분석하는 분석부; 및 상기 부하 수치 데이터의 분석 결과를 기반으로 상기 산업용 로봇의 상태를 실시간 모니터링하는 모니터링부를 포함한다.
상기 제1 센서부는 전류 측정 센서를 이용하여 상기 산업용 로봇의 각 축에 구비된 모터에 입력되는 전류를 측정함으로써 상기 산업용 로봇의 각 축에 대한 부하량을 검출할 수 있다.
상기 분석부는 상기 제1 센서부에 의해 측정된 부하량을 미리 설정된 기준치와 비교하고, 상기 비교의 결과에 따른 차이 값에 기초하여 상기 부하 수치 데이터의 오류 예측 분석을 실시할 수 있다.
상기 오류 예측 분석은 상기 산업용 로봇의 각 축에 구비된 모터에 입력되는 전류의 증감 여부, 리플의 발생 유무, 및 상기 모터의 힘 또는 속도 감소 여부 중에서 선택된 적어도 어느 하나에 관한 분석을 포함할 수 있다.
상기 오류 예측 분석의 실시 결과, 상기 산업용 로봇의 각 축에 구비된 모터에 입력되는 전류가 증가하거나 리플이 발생한 경우, 상기 모니터링부는 상기 산업용 로봇의 이상 징후를 사전에 감지하여 네트워크를 통해 원격지로 알림 메시지를 전송할 수 있다.
상기 오류 예측 분석의 실시 결과, 상기 산업용 로봇의 각 축에 구비된 모터의 힘 또는 속도가 감소한 경우, 상기 모니터링부는 상기 산업용 로봇의 이상 징후를 사전에 감지하여 네트워크를 통해 원격지로 알림 메시지를 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템은 상기 제1 센서부에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 수집하여 관계형 데이터베이스(RDB) 또는 클라우드 DB에 저장하고 암호화하여 빅데이터를 구축하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템은 상기 산업용 로봇에서 제공하는 교시 장치의 부하량과 일치하도록, 상기 저장부에 의해 구축된 상기 빅데이터를 참조하여 상기 부하 수치 데이터를 보정하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템은 진동소음 센서를 이용하여 상기 산업용 로봇에서 발생되는 진동소음을 측정하는 제2 센서부를 더 포함하고, 상기 분석부는 상기 제2 센서부에 의해 측정된 상기 진동소음을 더 분석하며, 상기 모니터링부는 상기 부하 수치 데이터의 분석 결과 및 상기 진동소음의 분석 결과를 기반으로 상기 산업용 로봇의 상태를 실시간 모니터링할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 방법은 상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 제1 센서부가 산업용 로봇의 각 축에 대한 부하량을 측정하여 부하 수치 데이터를 출력하는 단계; 상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 분석부가 상기 제1 센서부에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 분석하는 단계; 및 상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 모니터링부가 상기 부하 수치 데이터의 분석 결과를 기반으로 상기 산업용 로봇의 상태를 실시간 모니터링하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신 포트가 구비되어 있지 않은 산업용 로봇에 대해서 부하량의 관리를 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 산업용 로봇의 이상을 사전에 예측하여 감지할 수 있으며, 이를 통해 유지보수 주기를 정확히 산출하여 사전 조치함으로써 유지보수 및 고장 관리의 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 네트워크 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 상세 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 산업용 로봇의 각 축에 대한 부하량을 측정하는 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 상세 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 방법을 설명하기 위해 도시한 전체 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 부하 수치 데이터를 분석하는 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 네트워크 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 네트워크 구성(100)은 생산 현장(공장)에 설치된 산업용 로봇(110), 상기 산업용 로봇(110)의 이상을 감시하기 위한 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120), 및 원격지 단말기(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 산업용 로봇(110)은 고정형 6축의 자유도를 가진 다관절 매니퓰레이터(manipulator)로 구성되어 제조 공정 등의 산업(생산) 현장(공장)에 고정 설치될 수 있다.
여기서, 상기 관절의 개수는 6축에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 6축 이상 또는 그 이하로 증감하여 구성될 수 있다.
상기 산업용 로봇(110)은 선단부에 작업 용도에 따라 용접기, 집게, 전자석 등의 부가 장비가 장착될 수 있도록 기계적인 결합 구조를 가질 수 있다.
그런데 종래의 산업용 로봇(110), 예컨대 10년 전 생산된 산업용 로봇(110)의 경우, 외부로 정보를 내보내는 통신 포트(port)가 구비되어 있지 않아, 관절 축의 모터에서 발생하는 부하 수치 데이터(부하량)의 관리가 이루어지지 않는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 일 실시예에서는 통신 포트가 구비되어 있지 않는 산업용 로봇(110)에 대해서도 부하량의 관리를 효율적으로 수행하여, 문제 발생을 사전에 감지하고 유지보수 주기를 사전 조치할 수 있는 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)을 제안한다.
상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)은 상기 산업용 로봇(110)의 각 축에 대한 부하량을 측정하여 부하 수치 데이터를 출력하고, 상기 출력된 부하 수치 데이터를 분석하여 상기 산업용 로봇(110)의 상태를 실시간 모니터링할 수 있다.
다시 말해, 상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)은 통신 포트가 구비되어 있지 않는 산업용 로봇(110)의 각 관절 축에 대하여 각종 센서를 통하여 직간접적으로 상기 산업용 로봇(110)의 각 관절 축에 대한 부하량을 측정, 분석 및 실시간 모니터링할 수 있다.
이로써, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 산업용 로봇의 이상을 사전에 예측하여 감지할 수 있으며, 이를 통해 유지보수 주기를 정확히 산출하여 사전 조치함으로써 유지보수 및 고장 관리의 효율성을 향상시킬 수 있다.
상기 원격지 단말기(130)는 상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)과 멀리 떨어진 원격지에서 네트워크로 연결되어, 상기 산업용 로봇(110)의 상태에 관한 실시간 모니터링 결과를 무선 통신을 통해 수신할 수 있다.
다시 말해, 상기 원격지 단말기(130)는 상기 수신된 실시간 모니터링 결과, 즉 상기 산업용 로봇(110)의 이상 징후를 사전 감지한 결과를 네트워크를 통해 원격지에서 알림 메시지 형태로 수신할 수 있다.
상기 원격지 단말기(130)는 상기 알림 메시지의 수신에 따라 알림 음을 발생하고 상기 알림 메시지를 화면에 표시하여, 관리자로 하여금 상기 산업용 로봇(110)의 이상 징후를 원격지에서 사전에 체크할 수 있도록 하는 원격지 관리 기능을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 상세 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)은 제1 센서부(210), 분석부(220), 모니터링부(230), 저장부(240), 보정부(250), 및 제어부(260)를 포함할 수 있다.
상기 제1 센서부(210)는 상기 산업용 로봇(110)의 각 축에 대한 부하량을 측정하여 부하 수치 데이터를 출력할 수 있다.
이를 위해, 상기 제1 센서부(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 전류 측정 센서(320)를 이용하여 상기 산업용 로봇(110)의 각 축에 구비된 모터(모터 1, 모터 2, ... 모터 N, 상기 N은 자연수로서 예컨대 6일 수 있음)(310)에 입력되는 전류를 측정함으로써 상기 산업용 로봇(110)의 각 축에 대한 부하량을 검출할 수 있다.
이렇게 검출된 부하량(부하 수치 데이터)은 후술하는 분석부(220) 및 저장부(240)로 전달될 수 있다. 참고로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 산업용 로봇의 각 축에 대한 부하량을 측정하는 일례를 도시한 도면이다.
상기 분석부(220)는 상기 제1 센서부(210)에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 분석할 수 있다.
이를 위해, 상기 분석부(220)는 상기 제1 센서부(210)에 의해 측정된 부하량을 미리 설정된 기준치와 비교하고, 상기 비교의 결과에 따른 차이 값에 기초하여 상기 부하 수치 데이터의 오류 예측 분석을 실시할 수 있다.
예를 들면, 상기 분석부(220)는 상기 제1 센서부(210)에 의해 측정된 전류값과 미리 설정된 기준 전류값의 비교 결과에 따른 전류 차이 값에 기초하여 상기 부하 수치 데이터의 오류 예측 분석을 실시할 수 있다.
여기서, 상기 오류 예측 분석은 상기 산업용 로봇(110)의 각 축에 구비된 모터에 입력되는 전류의 증감 여부, 리플의 발생 유무, 및 상기 모터의 힘 또는 속도 감소 여부 중에서 선택된 적어도 어느 하나에 관한 분석을 포함할 수 있다.
상기 모니터링부(230)는 상기 부하 수치 데이터의 분석 결과를 기반으로 상기 산업용 로봇(110)의 상태를 실시간 모니터링할 수 있다.
일례로, 상기 오류 예측 분석의 실시 결과, 상기 산업용 로봇(110)의 각 축에 구비된 모터에 입력되는 전류가 증가하거나 리플이 발생한 경우, 상기 모니터링부(230)는 상기 산업용 로봇(110)의 이상 징후를 사전에 감지하여 네트워크를 통해 원격지로 알림 메시지(이상 징후 사전 감지에 관한 데이터를 포함)를 전송할 수 있다.
다른 예로, 상기 오류 예측 분석의 실시 결과, 상기 산업용 로봇(110)의 각 축에 구비된 모터의 힘 또는 속도가 감소한 경우, 상기 모니터링부(230)는 상기 산업용 로봇(110)의 이상 징후를 사전에 감지하여 네트워크를 통해 원격지로 알림 메시지를 전송할 수 있다.
상기 저장부(240)는 상기 제1 센서부(210)에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 수집하여 관계형 데이터베이스(RDB) 또는 클라우드 DB에 저장하고 암호화하여 빅데이터를 구축할 수 있다.
상기 보정부(250)는 상기 산업용 로봇(110)에서 제공하는 교시 장치(미도시)의 부하량과 일치하도록, 상기 저장부(240)에 의해 구축된 상기 빅데이터를 참조하여 상기 제1 센서부(210)에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 보정할 수 있다.
구체적으로, 상기 빅데이터는 각각의 부하 수치 데이터 및 이들 각각과 매칭 저장되어 있는 이상 유무에 관한 데이터를 포함하여 구성되어 있는데, 그렇기 때문에 상기 보정부(250)는 상기 부하 수치 데이터의 보정 시 상기 교시 장치의 부하량과 무조건 일치하도록 보정하는 것이 아니라, 상기 빅데이터를 참조하여 해당 부하 수치 데이터와 매칭 저장되어 있는 이상 유무에 관한 데이터를 체크하여 이상이 있는 경우에 한해서 상기 교시 장치의 부하량과 일치하도록 보정할 수 있는 것이다.
상기 제어부(260)는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120), 즉 상기 제1 센서부(210), 상기 분석부(220), 상기 모니터링부(230), 상기 저장부(240), 상기 보정부(250) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.
한편, 상기 제어부(260)는 상기 산업용 로봇(110)의 이상 징후가 사전에 감지된 경우, 상기 원격지 단말기(130)의 관리자 조작에 의해 수동으로 상기 산업용 로봇(110)의 동작을 비상 정지시키거나 상기 알림 메시지의 생성과 연동하여 자동으로 상기 산업용 로봇(110)의 동작을 비상 정지시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(260)는 상기 산업용 로봇(110)에 탑재된 서보제어 모듈을 이용하여 상기 산업용 로봇(110)을 구성하고 있는 모터들의 최대 감속 가능한 최대 시간과 최소 시간의 범위를 산출할 수 있다.
여기서, 상기 서보제어 모듈은 비상 정지의 요청 시 상기 산업용 로봇(110)의 각 축에 대하여 최적의 정지 계획을 수립하고, 상기 산업용 로봇(110)이 원래 진행하던 궤적을 추종하고 잔류 전하를 이용하여 필요한 제동 거리 내에서 로봇의 구동을 정지시키는 기능을 구비할 수 있다. 이때, 상기 서보제어 모듈은 상기 최대 시간의 보장을 위해 비상 정지 시 전압 저하 에러는 무시하는 것이 바람직하다.
상기 제어부(260)는 비상 정지의 요청 시 상기 산업용 로봇(110)의 전 축에 대하여 그 위치에서 상기 산업용 로봇(110)의 동역학적 특성을 기반으로 감속을 하기 위한 계획(감속 계획)을 설정할 수 있다. 그리고, 상기 제어부(260)는 상기 감속 계획의 궤적을 이탈하지 않고 최대 감속으로 정지할 수 있도록 제어함으로써, 각 축별 속도에 따라 최대 시간에서 최소 시간의 범위 안에 정확한 궤도를 유지하며 감속하면서 정지하도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 산업용 로봇(110)의 비상 정지 시 갑작스러운 브레이크의 작용이 없기 때문에 로봇 몸체에 큰 충격이 가해지지 않게 되며, 인접하는 구조물과의 충돌도 발생하지 않게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 상세 구성을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)은 제1 센서부(410), 제2 센서부(420), 분석부(430), 모니터링부(440), 저장부(450), 보정부(460), 및 제어부(470)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)의 구성요소들(410, 420, 430, 440, 450, 460, 470)은 도 2의 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)의 구성요소들(210, 220, 230, 240, 250, 260)과 대동소이이다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는 도 2의 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)과 동일한 구성요소들에 대해서는 설명을 생략하고, 도 2와는 다른 구성요소인 상기 제2 센서부(420) 및 이와 관련된 기능에 대해서만 자세히 설명하기로 한다.
상기 제2 센서부(420)는 진동소음 센서(미도시)를 이용하여 상기 산업용 로봇(110)에서 발생되는 진동소음을 측정할 수 있다.
즉, 상기 제2 센서부(420)는 상기 제1 센서부(210)처럼 직접적으로 전류와 같은 부하량을 측정하는 것이 아니라, 간접적으로 진동소음을 측정하여 진동소음에 관한 수치 데이터를 출력할 수 있다.
이에 따라, 상기 분석부(430)는 상기 제2 센서부(420)에 의해 측정된 상기 진동소음에 관한 수치 데이터를 더 분석할 수 있으며, 상기 모니터링부(440)는 상기 부하 수치 데이터의 분석 결과 및 상기 진동소음 수치 데이터의 분석 결과를 기반으로 상기 산업용 로봇(110)의 상태를 실시간 모니터링할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산업용 로봇 이상 감시 방법을 설명하기 위해 도시한 전체 흐름도이다.
여기서 설명하는 산업용 로봇 이상 감시 방법은 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 그 이외에 필요에 따라 다양한 단계들이 아래와 같이 부가될 수 있고, 하기의 단계들도 순서를 변경하여 실시될 수 있으므로, 본 발명이 하기에 설명하는 각 단계 및 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 단계(510)에서 상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)의 제1 센서부(210)는 산업용 로봇(110)의 각 축에 대한 부하량을 측정하여 부하 수치 데이터를 출력할 수 있다.
다음으로, 단계(520)에서 상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)의 분석부(220)는 상기 제1 센서부(210)에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 분석할 수 있다.
이에 대해 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 참고로, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 부하 수치 데이터를 분석하는 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
즉, 도 6을 더 참조하면, 단계(610)에서 상기 분석부(220)는 상기 제1 센서부(210)에 의해 측정된 부하량을 미리 설정된 기준치와 비교할 수 있다.
상기 비교 결과, 상기 제1 센서부(210)에 의해 측정된 부하량이 미리 설정된 기준치보다 큰 경우(620의 "예" 방향), 단계(630)에서 상기 분석부(220)는 상기 부하 수치 데이터의 오류 예측 분석을 실시할 수 있다.
여기서, 상기 오류 예측 분석은 상기 산업용 로봇(110)의 각 축에 구비된 모터에 입력되는 전류의 증감 여부, 리플의 발생 유무, 및 상기 모터의 힘 또는 속도 감소 여부 중에서 선택된 적어도 어느 하나에 관한 분석을 포함할 수 있다.
다시 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 단계(530)에서 상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템(120)의 모니터링부(230)는 상기 부하 수치 데이터의 분석 결과를 기반으로 상기 산업용 로봇(110)의 이상 징후를 사전에 감지할 수 있다.
예를 들면, 상기 오류 예측 분석의 실시 결과, 상기 산업용 로봇(110)의 각 축에 구비된 모터에 입력되는 전류가 증가하거나 리플이 발생한 경우, 상기 모니터링부(230)는 상기 산업용 로봇(110)의 이상 징후를 사전에 감지할 수 있다.
다른 예를 들면, 상기 오류 예측 분석의 실시 결과, 상기 산업용 로봇(110)의 각 축에 구비된 모터의 힘 또는 속도가 감소한 경우, 상기 모니터링부(230)는 상기 산업용 로봇(110)의 이상 징후를 사전에 감지할 수 있다.
다음으로, 단계(540)에서 상기 모니터링부(230)는 네트워크를 통해 원격지 단말기(130)로 상기 산업용 로봇(110)의 이상 징후에 관한 알림 메시지를 전송할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
110: 산업용 로봇
120: 산업용 로봇 이상 감시 시스템
130: 원격지 단말기
210, 410: 제1 센서부
220, 430: 분석부
230, 440: 모니터링부
240, 450: 저장부
250, 460: 보정부
260, 470: 제어부
310: 모터 1, 모터 2, ..., 모터 N
320: 전류 측정 센서
420: 제2 센서부

Claims (10)

  1. 전류 측정 센서를 이용하여 산업용 로봇의 각 축에 구비된 모터에 입력되는 전류를 측정함으로써 상기 산업용 로봇의 각 축에 대한 부하량을 검출하여 부하 수치 데이터를 출력하는 제1 센서부;
    상기 제1 센서부에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 분석하는 분석부;
    상기 부하 수치 데이터의 분석 결과를 기반으로 상기 산업용 로봇의 상태를 실시간 모니터링하는 모니터링부;
    상기 제1 센서부에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 수집하고 상기 수집된 부하 수치 데이터 각각을 이상 유무에 관한 데이터와 매칭하여 관계형 데이터베이스(RDB) 또는 클라우드 DB에 저장하고 암호화하여 빅데이터를 구축하는 저장부;
    상기 산업용 로봇에서 제공하는 교시 장치의 부하량과 일치하도록, 상기 저장부에 의해 구축된 상기 빅데이터를 참조하여 상기 부하 수치 데이터를 보정하되, 상기 교시 장치의 부하량과 무조건 일치하도록 보정하는 것이 아니라, 상기 빅데이터를 참조하여 해당 부하 수치 데이터와 매칭 저장되어 있는 이상 유무에 관한 데이터를 체크하여 이상이 있는 경우에 한해서 상기 교시 장치의 부하량과 일치하도록 보정하는 보정부; 및
    상기 산업용 로봇의 이상 징후가 사전에 감지된 경우, 상기 산업용 로봇에 탑재된 서보제어 모듈을 이용하여 상기 산업용 로봇의 각 축에 구비된 모터의 최대 감속 가능한 최대 시간과 최소 시간의 범위를 산출하고, 상기 각 축의 속도에 따라 상기 최대 시간과 최소 시간의 범위 안에서 감속하면서 상기 산업용 로봇의 동작을 비상 정지시키는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇 이상 감시 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분석부는
    상기 제1 센서부에 의해 측정된 부하량을 미리 설정된 기준치와 비교하고, 상기 비교의 결과에 따른 차이 값에 기초하여 상기 부하 수치 데이터의 오류 예측 분석을 실시하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇 이상 감시 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 오류 예측 분석은
    상기 산업용 로봇의 각 축에 구비된 모터에 입력되는 전류의 증감 여부, 리플의 발생 유무, 및 상기 모터의 힘 또는 속도 감소 여부 중에서 선택된 적어도 어느 하나에 관한 분석을 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇 이상 감시 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 오류 예측 분석의 실시 결과, 상기 산업용 로봇의 각 축에 구비된 모터에 입력되는 전류가 증가하거나 리플이 발생한 경우,
    상기 모니터링부는
    상기 산업용 로봇의 이상 징후를 사전에 감지하여 네트워크를 통해 원격지로 알림 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇 이상 감시 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 오류 예측 분석의 실시 결과, 상기 산업용 로봇의 각 축에 구비된 모터의 힘 또는 속도가 감소한 경우,
    상기 모니터링부는
    상기 산업용 로봇의 이상 징후를 사전에 감지하여 네트워크를 통해 원격지로 알림 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇 이상 감시 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    진동소음 센서를 이용하여 상기 산업용 로봇에서 발생되는 진동소음을 측정하는 제2 센서부
    를 더 포함하고,
    상기 분석부는
    상기 제2 센서부에 의해 측정된 상기 진동소음을 더 분석하며,
    상기 모니터링부는
    상기 부하 수치 데이터의 분석 결과 및 상기 진동소음의 분석 결과를 기반으로 상기 산업용 로봇의 상태를 실시간 모니터링하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇 이상 감시 시스템.
  10. 산업용 로봇 이상 감시 시스템을 이용한 산업용 로봇 이상 감시 방법에 있어서,
    상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 제1 센서부가 전류 측정 센서를 이용하여 산업용 로봇의 각 축에 구비된 모터에 입력되는 전류를 측정함으로써 상기 산업용 로봇의 각 축에 대한 부하량을 검출하여 부하 수치 데이터를 출력하는 단계;
    상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 분석부가 상기 제1 센서부에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 분석하는 단계; 및
    상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 모니터링부가 상기 부하 수치 데이터의 분석 결과를 기반으로 상기 산업용 로봇의 상태를 실시간 모니터링하는 단계
    를 포함하고,
    상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 저장부가 상기 제1 센서부에 의해 출력된 상기 부하 수치 데이터를 수집하고 상기 수집된 부하 수치 데이터 각각을 이상 유무에 관한 데이터와 매칭하여 관계형 데이터베이스(RDB) 또는 클라우드 DB에 저장하고 암호화하여 빅데이터를 구축하는 단계;
    상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 보정부가 상기 산업용 로봇에서 제공하는 교시 장치의 부하량과 일치하도록, 상기 저장부에 의해 구축된 상기 빅데이터를 참조하여 상기 부하 수치 데이터를 보정하되, 상기 교시 장치의 부하량과 무조건 일치하도록 보정하는 것이 아니라, 상기 빅데이터를 참조하여 해당 부하 수치 데이터와 매칭 저장되어 있는 이상 유무에 관한 데이터를 체크하여 이상이 있는 경우에 한해서 상기 교시 장치의 부하량과 일치하도록 보정하는 단계; 및
    상기 산업용 로봇의 이상 징후가 사전에 감지된 경우, 상기 산업용 로봇 이상 감시 시스템의 제어부가 상기 산업용 로봇에 탑재된 서보제어 모듈을 이용하여 상기 산업용 로봇의 각 축에 구비된 모터의 최대 감속 가능한 최대 시간과 최소 시간의 범위를 산출하고, 상기 각 축의 속도에 따라 상기 최대 시간과 최소 시간의 범위 안에서 감속하면서 상기 산업용 로봇의 동작을 비상 정지시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용 로봇 이상 감시 방법.
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