(57)【要約】【課題】産業ロボット装置内の異常を検知できる判定装置等を提供する。【解決手段】実施の形態の判定装置は、検出部と、比較部と、判定部とを有する。検出部は、把持部が対象物を把持した状態から開放する動作方向への動作中に当該把持部の動作速度が速度閾値以上の場合に当該把持部が動作する際の運動量を検出する。比較部は、前記検出部にて検出された前記運動量と所定閾値とを比較する。判定部は、前記比較部の比較結果に基づき、当該把持部の異常を判定する。【選択図】図３
2020011334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
把持部が対象物を把持した状態から開放する動作方向への動作中に当該把持部の動作速度が速度閾値以上の場合に当該把持部が動作する際の運動量を検出する検出部と、
前記検出部にて検出された前記運動量と所定閾値とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に基づき、当該把持部の異常を判定する判定部と
を有する判定装置。
【請求項２】
前記判定部は、
前記運動量が前記所定閾値以上の場合に当該把持部の異常と判定する請求項１に記載の判定装置。
【請求項３】
前記比較部の比較結果に基づき、信号を出力する出力部
を有する請求項１又は２に記載の判定装置。
【請求項４】
前記把持部はモータにより動作し、
前記運動量は、
前記把持部を前記動作方向へ動作する際の前記モータに供給される電流値である請求項１〜３の何れか一つに記載の判定装置。
【請求項５】
前記比較部の比較結果に基づき、前記運動量が前記所定閾値以上の状態を検出したカウント値がカウント閾値以上の場合に信号を出力する出力部
を有する請求項１〜４の何れか一つに記載の判定装置。
【請求項６】
前記速度閾値は、
前記把持部が動作する際に規定する最高速度である請求項１〜５の何れか一つに記載の判定装置。
【請求項７】
把持部と、前記把持部を駆動する駆動部とを備えたアクチュエータと、
請求項１〜６の何れか一つに記載の判定装置とを備えた把持装置。
【請求項８】
把持部が対象物を把持した状態から開放する動作方向への動作中に当該把持部の動作速度が速度閾値以上の場合に当該把持部が動作する際の運動量を検出し、
検出された前記運動量と所定閾値とを比較し、
その比較結果に基づき、当該把持部の異常を判定する
処理を実行する判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、判定装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、産業用ロボット装置では、スループットやメンテナンス等の面からエアーシリンダで開閉するグリッパの代わりにモータで開閉する電動グリッパが採用されている。電動グリッパは、電動グリッパ内の把持部をワークに押し当てることでワークを把持して所定位置に搬送する装置である。この際、電動グリッパは、ワークを押しつぶしたり、落としたりすることが無いように一定トルクを保つようにモータに供給する電流を制御している。しかしながら、電動グリッパでは、モータがワークに直接動力を伝達するわけではなく、把持部等のアクチュエータを通じてワークに伝達することになる。従って、例えば、アクチュエータの経年劣化等によって装置の異常が生じる場合がある。
【０００３】
そこで、このような事態に対処すべく、理想値である規範波形を事前に設定し、規範波形と装置の出力波形とを比較して装置の異常を検出する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３９７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、産業用ロボット装置では、例えば、ワークや環境・動作内容等に応じて理想値等が変動するため、理想値を個別に設定する作業が必要となる。その結果、ワークや環境・動作内容に依存することなく、産業ロボット装置内の異常を検知することが求められている。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、産業ロボット装置内の異常を検知できる判定装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る判定装置は、把持部が対象物を把持した状態から開放する動作方向への動作中に当該把持部の動作速度が速度閾値以上の場合に当該把持部が動作する際の運動量を検出する検出部と、前記検出部にて検出された前記運動量と所定閾値とを比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づき、当該把持部の異常を判定する判定部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、産業ロボット装置内の異常を高精度に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係る産業用ロボット制御システムの一例を示す説明図である。
【図２】図２は、第１のコントローラ及びアクチュエータの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、把持部の動作速度と把持位置との関係の一例を示す説明図である。
【図４】図４は、警告報知処理に係る第１のコントローラの処理動作の一例を示すフロー図である。
【図５】図５は、判定プログラムを実行する情報処理装置の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態に係る判定装置等について図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１１】
（実施形態）
図１は、本実施形態に係る産業用ロボット制御システム１の一例を示す説明図である。図１に示す産業用ロボット制御システム１は、駆動体２と、アクチュエータ３と、第１のコントローラ４と、第２のコントローラ５と、ホストコンピュータ（以下、単にホストと称する）６とを有する。
【００１２】
駆動体２は、例えば、電動のモータの動力でワークＸを把持する把持部２１と、例えば、把持部２１を所定位置に搬送する搬送部２２とを有する。把持部２１は、ワークＸを把持する電動グリッパである。搬送部２２は、把持部２１で把持したワークＸを所定の位置である第１の仕分け箱２２Ａ又は第２の仕分け箱２２Ｂに搬送するリニアアクチュエータである。尚、第１の仕分け箱２２Ａは、例えば、所定サイズよりも大のワークＸを搬入するための仕分け箱、第２の仕分け箱２２Ｂは、例えば、所定サイズ以下のワークＸを搬入するための仕分け箱である。アクチュエータ３は、例えば、把持部２１や搬送部２２等の駆動体２を駆動するメカ機構である。
【００１３】
第１のコントローラ４は、駆動体２内の把持部２１のアクチュエータ３を制御するコントローラである。第２のコントローラ５は、駆動体２内の搬送部２２のアクチュエータ３を制御するコントローラである。ホスト６は、第１のコントローラ４及び第２のコントローラ５と接続して、産業用ロボット制御システム１を管理する。
【００１４】
図２は、第１のコントローラ４及びアクチュエータ３の機能構成の一例を示すブロック図である。アクチュエータ３は、例えば、把持部２１と、モータ３１と、エンコーダ３２とを有する。モータ３１は、例えば、ワークＸを把持する把持状態の閉位置や、ワークＸを開放する開放状態の開位置に把持部２１を駆動するためのステッピングモータ等の駆動部である。エンコーダ３２は、モータ３１の回転位置を測定し、その測定結果であるエンコーダ情報を出力する。尚、回転位置とは、モータ３１に内蔵されるロータ（回転子）での基準位置からの回転角度であり、かかるロータが一回転する間の回転角度と、ロータが複数回回転した場合の回転数との何れかを含むものとする。エンコーダ３２は、エンコーダ情報を第１のコントローラ４に通知する。第１のコントローラ４は、エンコーダ情報に基づき、例えば、ワークＸのサイズの大小を判定する。第１のコントローラ４は、ワークＸのサイズの大小の判定結果をホスト６に通知する。搬送部２２は、把持部２１でワークＸを把持し、把持されたワークＸが所定サイズよりも大の場合に当該ワークＸを把持した把持部２１を第１の仕分け箱２２Ａに搬送し、当該ワークＸを第１の仕分け箱２２Ａに搬入する。更に、搬送部２２は、把持されたワークＸが所定サイズ以下の場合に当該ワークＸを把持した把持部２１を第２の仕分け箱２２Ｂに搬送し、当該ワークＸを第２の仕分け箱２２Ｂに搬入する。把持部２１は、モータ３１からの駆動力が伝達され、仕分け対象であるワークＸを把持し、ワークＸを把持する際のモータ３１のトルク量でモータ３１をフィードバック制御する。
【００１５】
第１のコントローラ４は、インタフェース制御部４１と、記憶部４２と、制御部４３とを有する。インタフェース制御部４１は、ホスト６との通信制御を司るインタフェースであって、ＧＰＩＯ(General  Purpose  Input/Output)等の汎用インタフェース４１Ａを内蔵する。制御部４３は、例えば、アクチュエータ３内の把持部２１及び搬送部２２を駆動するモータ３１を制御する。制御部４３は、例えば、把持部２１内のモータ３１の駆動電流値からモータ３１のトルク量を取得できる。
【００１６】
制御部４３は、速度検出部５１と、電流検出部５２と、比較部５３と、判定部５４と、出力部５５とを有する。速度検出部５１は、エンコーダ１２からのエンコーダ情報に基づき、把持部２１の動作速度を検出する。電流検出部５２は、モータ３１を動作する駆動電流値を検出する。
【００１７】
記憶部４２は、プリセットデータ４２Ａと、制御パラメータ４２Ｂとを記憶する領域である。プリセットデータ４２Ａは、例えば、モータ３１の速度、トルク量や回転位置に関するデータである。制御パラメータ４２Ｂは、例えば、速度閾値、電流閾値及びカウント閾値等を記憶する領域である。速度閾値は、例えば、把持部２１が対象物を把持した状態から開放する通常の開放動作中に把持部２１が動作する動作速度が指定速度、例えば、最高速度を超えたか否かを判別するための閾値である。尚、通常の開放動作中とは、把持部２１がワークＸの把持状態から完全にワークＸを開放するまでの動作である。電流閾値は、例えば、通常の開放動作中に動作速度が指定速度に到達した場合の把持部２１が駆動するモータ３１の駆動電流値を超えたか否かを判別するための閾値である。カウント閾値は、把持部２１の異常の誤判定を回避するための閾値であって、例えば、連続して異常を検出した場合に異常と判定するための閾値、例えば３回である。記憶部４２は、例えば、ハードディスクドライブ、不揮発性メモリ、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）やＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の記憶デバイスである。利用者は、メニュー画面等の設定操作に応じて速度閾値の指定速度を指定し、対象物の開放動作中に動作速度が指定速度に到達した場合のモータ３１の駆動電流値を実測し、その実測値よりも上の値で電流閾値を事前に設定する。尚、利用者は、把持部２１を使用する準備段階で事前設定するものとする。
【００１８】
電流検出部５２は、開位置へ移動中に把持部２１の動作速度が速度閾値以上の場合、すなわち、動作速度が指定速度に達したと判断し、把持部２１を駆動するモータ３１の駆動電流値を検出する。比較部５３は、駆動電流値と電流閾値と比較し、駆動電流値が電流閾値以上であるか否かを判定する。判定部５４は、駆動電流値が電流閾値以上の場合にカウント値を＋１インクリメントし、カウント値がカウント閾値を超えたか否かを判定する。カウント値がカウント閾値を超えた場合に把持部２１の異常と判定する。出力部５５は、カウント値がカウント閾値を超えた場合に把持部２１の異常と判断し、警報を出力する。出力部５５は、例えば、警報を汎用インタフェース４１Ａ経由でホスト６に出力する。なお、コントローラ４に例えば７セグメントＬＥＤ（Light  Emitting  Diode)などの表示部を設け、コントローラ４から利用者へ警報を通知してもよい。
【００１９】
図３は、把持部２１の動作速度と把持位置との関係の一例を示す説明図である。把持部２１は、ワークＸを把持している状態の把持位置やワークＸが無い状態で一番閉まっている位置を閉位置とし、ワークＸを把持状態から完全に開放した状態の位置を開位置としている。制御部４３は、把持部２１のワークＸを把持するグリップ力が一定トルクを維持するようにモータ３１への駆動電流量を制御する。従って、把持部２１は、出力トルクをフィードバック制御することでグリップ力を制御している。把持部２１は、図３に示すように閉位置から開位置に移行する際、把持部２１の閉位置から開位置への動作速度が上昇して指定速度に到達した後、指定速度を維持しながら、開位置直前で動作速度が低下して開位置に移行する。動作速度は、把持部２１のトルク、例えば、モータ３１に流れる駆動電流値に依存する。尚、把持部２１が開動作する時に、閉位置から開位置に移行する際に動作速度が指定速度に達した時のモータ３１の駆動電流値を検出し、駆動電流値が電流閾値以上のカウント値がカウント閾値以上の場合が所定回数継続した場合に警報を出力する。把持部２１は、開位置へ移動中においてワークＸなしの状態になるため、ワークＸに依存することはなく、指定速度に達した時のモータ３１のトルク値相当の駆動電流値は製造時から一定の値となる。そのため、開位置へ移動中に指定速度となった際の駆動電流値を取得することによってワークＸや環境に依存することなく、安定して把持部２１の異常を検出できるため、把持部２１の保守保全性の向上が図られる。
【００２０】
次に本実施形態に係る産業用ロボット制御システム１の動作について説明する。図４は、警告報知処理に係る第１のコントローラ４の処理動作の一例を示すフロー図である。図４において第１のコントローラ４は、把持部２１が開位置へ移動中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。尚、把持部２１の開位置へ移動中とは、例えば、ワークＸの把持状態から完全にワークＸが開放するまでの動作期間である。第１のコントローラ４内の速度検出部５１は、把持部２１が開位置への移動中の場合（ステップＳ１１肯定）、エンコーダ１２からのエンコーダ情報に基づき、把持部２１の動作速度値を取得する（ステップＳ１２）。
【００２１】
第１のコントローラ４内の電流検出部５２は、把持部２１の動作速度値が速度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。電流検出部５２は、動作速度値が速度閾値以上の場合（ステップＳ１３肯定）、動作速度値が指定速度に達したと判断し、把持部２１を駆動するモータ３１への駆動電流値を取得する（ステップＳ１４）。
【００２２】
第１のコントローラ４内の比較部５３は、駆動電流値が電流閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１５）。第１のコントローラ４内の判定部５４は、駆動電流値が電流閾値を超えた場合（ステップＳ１５肯定）、カウント値を＋１インクリメントし（ステップＳ１６）、カウント値がカウント閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。
【００２３】
第１のコントローラ４内の出力部５５は、カウント値がカウント閾値以上の場合（ステップＳ１７肯定）、把持部２１の異常検出が連続していると判断して警告を出力し（ステップＳ１８）、図４に示す処理動作を終了する。尚、出力部５５は、警告を出力する際、警告をホスト６に出力する場合を例示した。しかしながら、第１のコントローラ４は、警告を表示部で表示出力やスピーカで音響出力しても良く、適宜変更可能である。
【００２４】
第１のコントローラ４は、把持部２１の開位置への移動中でない場合（ステップＳ１１否定）、カウント値をリセットし（ステップＳ１９）、開位置へ移動中であるか否かを監視すべく、ステップＳ１１に移行する。
【００２５】
速度検出部５１は、動作速度値が速度閾値以上でない場合（ステップＳ１３否定）、動作速度値が指定速度に到達していないと判断し、開位置へ移動中であるか否かを監視すべく、ステップＳ１１に移行する。比較部５３は、駆動電流値が電流閾値以上でない場合（ステップＳ１５否定）、開位置へ移動中であるか否かを監視すべく、ステップＳ１１に移行する。また、判定部５４は、カウント値がカウント閾値以上でない場合（ステップＳ１７否定）、開位置へ移動中であるか否かを監視すべく、ステップＳ１１に移行する。
【００２６】
第１のコントローラ４は、開位置へ移動中に動作速度が速度閾値以上でモータ３１の駆動電流値が電流閾値以上の場合にカウント値を＋１インクリメントし、カウント値がカウント閾値以上の場合に、把持部２１の異常として警報を出力する。その結果、利用者は、開位置へ移動中に指定速度に到達した場合のモータ３１の駆動電流の変動で、例えば、把持部２１の経年劣化等による把持部２１の異常を認識できる。
【００２７】
上述したように本実施形態の第１のコントローラ４によれば、把持部２１のワークＸの把持状態からワークＸを完全に開放するまでの開位置への移動中に当該把持部２１の動作速度が速度閾値以上の場合での駆動電流値を検出する。更に、第１のコントローラ４は、検出された駆動電流値と電流閾値とを比較する。その結果、駆動電流値と電流閾値との比較結果に基づき、把持部２１の異常を判別できる。把持部２１は、開位置への移動中はワークＸに依存することがなく、異常がなければ指定速度に達した時の駆動電流値（トルク値）は製造時から一定の値となる。そのため、開位置への移動中に指定速度となった際の駆動電流値を取得することによってワークＸや環境に依存することなく、安定して把持部２１の異常が検出可能になるため、把持部２１の保守保全性の向上を図ることができる。
【００２８】
本実施形態によれば、駆動電流値が電流閾値以上の場合に警報を出力する。その結果、利用者は、警報に応じて把持部２１の異常を認識できる。つまり、利用者は、警告に応じて把持部２１が実際に故障する前に把持部２１の異常を認識することができる。
【００２９】
本実施形態によれば、把持部２１の動作速度値が指定速度に達した状態で駆動電流値が電流閾値以上の状態を検出した回数がカウント閾値以上の場合に警報を出力する。その結果、利用者は、把持部２１の異常の誤判定を抑制して判定精度の向上を図ることができる。
【００３０】
尚、上記実施形態では、把持部２１を動作する運動量としてモータ３１への駆動電流値を使用する場合を例示したが、運動量としてモータ３１のトルク量や駆動電圧量や、把持部２１の移動量を使用しても良く、適宜変更可能である。
【００３１】
本実施形態では、駆動体２として把持部２１のワークＸなしの開位置への移動中に動作速度値が速度閾値以上で駆動電流値が電流閾値以上を検出した場合を例示した。しかしながら、駆動体２として搬送部２２のワークＸなしの状態での動作中、例えば、搬送部２２がワークＸなしの状態で第１の仕分け箱２２ＡからワークＸを受け付けるエリアに移動する動作中に動作速度値が速度閾値以上で搬送部２２の駆動電流値が電流閾値以上を検出した場合にも適用可能である。つまり、搬送部２２は、ワークＸなしの状態での搬送中はワークＸに依存することがないため、異常がなければ動作速度値が指定速度に達した時の駆動電流値（トルク値）は製造時から一定の値となる。そのため、ワークＸなしの状態での搬送中に指定速度となった際の駆動電流値（トルク値）を取得することによってワークＸや環境に依存することなく、安定して搬送部２２の異常が検出可能になるため、搬送部２２の保守保全性の向上が図れる。
【００３２】
本実施形態では、利用者が把持部２１の使用準備段階で速度閾値（指定速度）、指定速度毎の電流閾値及びカウント閾値を事前に設定する場合を例示したが、例えば、速度閾値、指定速度毎の電流閾値及びカウント閾値を出荷時等に事前に設定しておいても良く、適宜変更可能である。
【００３３】
本実施形態では、把持部２１が対象物を把持した状態から開放する対象物の開放動作として閉位置から開位置へ移動する場合を例示した。しかしながら、ワークＸを把持した状態を開位置、ワークＸを開放した状態を閉位置とする場合の対象物の開放動作は、把持部２１を開位置から閉位置へ移動する場合となる。本実施形態では、開位置から閉位置への対象物の開放動作中の場合にも適用可能である。また、把持部２１の対象物の開放動作中には、例えば、ワークＸが無い状態で一番閉まっている位置から一番開いている位置まで移動する動作を含むものとする。また、対象物の開放動作における把持部２１の移動方向は、利用者が適宜選択可能としても良い。
【００３４】
また、本実施の形態では、カウント閾値を「３回」と例示したが、例えば、１回でも良く、適宜変更可能である。
【００３５】
本実施形態では、指定速度として最高速度を例示したが、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、指定速度に応じて速度閾値も適宜変更し、速度閾値は指定速度を超える値に設定する。更に、指定速度毎の駆動電流値の電流閾値を設定するため、適宜変更可能である。
【００３６】
本実施形態では、把持部２１の対象物の開放動作の動作内容として、例えば、把持状態から高速移動から低速移動でワークＸを開放する場合や、把持状態から低速移動でワークＸを開放する場合でも良く、適宜変更可能である。
【００３７】
ところで、本実施形態で説明した各種の処理は、予め用意されたプログラムを情報処理装置で実行することで実現できる。そこで、以下では、上記実施形態と同様の機能を有するプログラムを実行する情報処理装置１００の一例を説明する。図５は、判定プログラムを実行する情報処理装置１００の一例を示すブロック図である。
【００３８】
図５に示す判定プログラムを実行する情報処理装置１００では、通信装置１１０と、入力装置１２０と、出力装置１３０と、ＲＯＭ１４０と、ＲＡＭ１５０と、ＣＰＵ１６０と、バス１７０とを有する。
【００３９】
そして、ＲＯＭ１４０には、上記実施形態と同様の機能を発揮する判定プログラムが予め記憶されている。尚、ＲＯＭ１４０ではなく、図示せぬドライブで読取可能な記録媒体に判定プログラムが記録されていても良い。また、記録媒体としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤディスク、ＵＳＢメモリ、ＳＤカード等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリ等でも良い。判定プログラムとしては、図５に示すように、検出プログラム１４０Ａ、比較プログラム１４０Ｂ及び判定プログラム１４０Ｃである。尚、プログラム１４０Ａ〜１４０Ｃについては、適宜統合又は分散しても良い。
【００４０】
そして、ＣＰＵ１６０は、これらのプログラム１４０Ａ〜１４０ＣをＲＯＭ１４０から読み出し、これら読み出された各プログラムをＲＡＭ１５０のワークエリア上に展開する。そして、ＣＰＵ１６０は、図５に示すように、ＲＡＭ１５０上に展開した各プログラム１４０Ａ〜１４０Ｃを、検出プロセス１５０Ａ、比較プロセス１５０Ｂ及び判定プロセス１５０Ｃとして機能する。
【００４１】
ＣＰＵ１６０は、把持部が対象物を把持した状態から開放する動作方向への動作中に当該把持部の動作速度が速度閾値以上の場合に当該把持部が動作する際の運動量を検出する。ＣＰＵ１６０は、検出された運動量と所定閾値とを比較する。ＣＰＵ１６０は、比較結果に基づき、当該把持部の異常を判定する。その結果、産業用ロボット装置内の異常を高精度に検出できる。
【００４２】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
２  駆動体、３  アクチュエータ、４  第１のコントローラ、５  第２のコントローラ、２１  把持部、５１  速度検出部、５２  電流検出部、５３  比較部、５４  判定部、５５  出力部
【図１】
2020011334.tif 000003
【図２】
2020011334.tif 000004
【図３】
2020011334.tif 000005
【図４】
2020011334.tif 000006
【図５】
2020011334.tif 000007