(57)【要約】【課題】従来のロボット装置では、故障検出の精度を向上させることが困難である。【解決手段】アーム１３を旋回させる回転動力を発生するモーター１７と、モーター１７の出力軸の回転量を検出する角度センサー１９と、アーム１３の動作を検出する角速度センサー１５と、アーム１３を旋回させた場合に、角度センサー１９からの出力結果ＯＰ１に基づいて得られるアーム１３の動作の推移をスペクトル分析して、周波数スペクトルＳＰ１ａを算出する周波数分析部１０５と、角速度センサー１５からの出力結果ＯＰ２に基づいて得られるアーム１３の動作の推移をスペクトル分析して、周波数スペクトルＳＰ２ａを算出する周波数分析部１０７と、アーム１３の固有振動周波数を除いた周波数スペクトルＳＰ１ｂと周波数スペクトルＳＰ２ｂとの差が許容値を超えた場合に、故障が発生したものと判定する比較判定部１１１と、を有するロボット装置。【選択図】図３
2013144325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸を有し、前記出力軸を介して回転動力を発生するモーターと、
前記モーターの前記出力軸の回転量を検出する回転量センサーと、
前記回転動力が伝達され、伝達される前記回転動力によって旋回するアームと、
前記モーターから前記アームまでの間における前記回転動力の伝達経路よりも前記アーム側に設けられ、前記アームの動作を検出する慣性センサーと、
前記モーターを制御する制御部と、
前記モーターを駆動することによって前記アームを旋回させた場合に、前記回転量センサーからの出力結果と前記慣性センサーからの出力結果とを取得する取得部と、
前記回転量センサーからの前記出力結果に基づいて得られる前記アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第１周波数スペクトルを算出する第１分析部と、
前記慣性センサーからの前記出力結果に基づいて得られる前記アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第２周波数スペクトルを算出する第２分析部と、
前記伝達経路がつながっている状態での前記アームの固有振動周波数を除いた前記第１周波数スペクトルと前記第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えた場合に、故障が発生したものと判定する判定部と、を有する、
ことを特徴とするロボット装置。
【請求項２】
第１の出力軸を有し、前記第１の出力軸を介して回転動力を発生する第１モーターと、
前記第１の出力軸の回転量を検出する第１回転量センサーと、
前記第１モーターの前記回転動力によって旋回する第１アームと、
前記第１アームに連接し、前記第１アームに対して相対的に旋回可能な第２アームと、
第２の出力軸を有し、前記第２アームを旋回させる回転動力を発生する第２モーターと、
前記第２の出力軸の回転量を検出する第２回転量センサーと、
前記第２アームに設けられ、前記第２アームの動作を検出する慣性センサーと、
前記第１モーター及び前記第２モーターを個別に制御する制御部と、
前記第１モーター及び前記第２モーターの少なくとも一方のモーターを駆動することによって、前記第１アーム及び前記第２アームの少なくとも一方を旋回させた場合に、前記第１回転量センサーからの第１回転量出力結果と、前記第２回転量センサーからの第２回転量出力結果と、前記慣性センサーからの慣性センサー出力結果とを取得する取得部と、
前記第１回転量出力結果と前記第２回転量出力結果とを合成して得られる前記第２アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第１周波数スペクトルを算出する第１分析部と、
前記慣性センサー出力結果に基づいて得られる前記第２アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第２周波数スペクトルを算出する第２分析部と、
前記第１アーム及び前記第２アームの固有振動周波数について、前記第１アームに対する前記第２アームの姿勢が複数の水準に層別され、層別された前記姿勢に対応する前記固有振動周波数を前記姿勢ごとに記憶している記憶部と、
前記姿勢に応じて、前記姿勢に対応する前記固有振動周波数を除いた前記第１周波数スペクトルと前記第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えた場合に、故障が発生したものと判定する判定部と、を有する、
ことを特徴とするロボット装置。
【請求項３】
前記慣性センサーは、角速度を検出する角速度センサーであり、
前記第１分析部は、角速度の推移を前記動作の推移として、前記第１周波数スペクトルを算出し、
前記第２分析部は、角速度の推移を前記動作の推移として、前記第２周波数スペクトルを算出する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット装置。
【請求項４】
故障が発生したという判定に基づいて、故障を報知する報知部を有する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボット装置。
【請求項５】
出力軸を有し、前記出力軸を介して回転動力を発生するモーターと、前記回転動力が伝達され、伝達される前記回転動力によって旋回するアームと、を有するロボット装置の前記モーターを駆動することによって前記アームを旋回させた場合に、
前記出力軸の回転量に基づいて得られる前記アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第１周波数スペクトルを算出し、
前記モーターから前記アームまでの間における前記回転動力の伝達経路よりも前記アーム側に設けられた慣性センサーで前記アームの動作を検出した結果に基づいて得られる前記アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第２周波数スペクトルを算出し、
前記伝達経路がつながっている状態での前記アームの固有振動周波数を除いた前記第１周波数スペクトルと前記第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えたことに基づいて故障を検出する、
ことを特徴とする故障検出方法。
【請求項６】
第１の出力軸を有し、前記第１の出力軸を介して回転動力を発生する第１モーターと、
前記第１モーターの前記回転動力によって旋回する第１アームと、
前記第１アームに連接し、前記第１アームに対して相対的に旋回可能な第２アームと、
第２の出力軸を有し、前記第２アームを旋回させる回転動力を発生する第２モーターと、を有するロボット装置の前記第１モーター及び前記第２モーターの少なくとも一方のモーターを駆動することによって、前記第１アーム及び前記第２アームの少なくとも一方を旋回させた場合に、
前記第１の出力軸の回転量を検出した結果と前記第２の出力軸の回転量を検出した結果とを合成して得られる前記第２アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第１周波数スペクトルを算出し、
前記第２アームに設けられた慣性センサーで前記第２アームの動作を検出した結果に基づいて得られる前記第２アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第２周波数スペクトルを算出し、
前記第１アーム及び前記第２アームの固有振動周波数について、前記第１アームに対する前記第２アームの姿勢が複数の水準に層別され、層別されたそれぞれの前記姿勢に対応付けられた前記固有振動周波数を参照して、前記姿勢に応じて、前記姿勢に対応する前記固有振動周波数を除いた前記第１周波数スペクトルと前記第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えたことに基づいて故障を検出する、
ことを特徴とする故障検出方法。
【請求項７】
前記慣性センサーは、角速度を検出する角速度センサーであり、
前記第１周波数スペクトルの算出では、角速度の推移を前記動作の推移として、前記第１周波数スペクトルを算出し、
前記第２周波数スペクトルを算出では、角速度の推移を前記動作の推移として、前記第２周波数スペクトルを算出する、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の故障検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット装置、故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、旋回可能なアームを有するロボット装置において、アームの一端側に設けられ、アームを旋回させるための動力を発生するサーボモーターと、サーボモーターの回転軸に連結されたエンコーダーと、アームの他端側に設けられた慣性センサーと、を有する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４２０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載されたロボット装置では、サーボモーターの駆動量を制御してアームを目標とする量だけ旋回させたときに、エンコーダーからの出力に基づいて把握されるアームの目標旋回量と、慣性センサーからの出力に基づいて把握されるアームの実旋回量とを比較することによって、慣性センサーの異常（故障）を判定することができる。この場合、エンコーダーからの出力に基づいて把握されるアームの目標旋回量と、慣性センサーからの出力に基づいて把握されるアームの実旋回量との差が許容範囲を超えた場合に、異常であると判定され得る。
【０００５】
ところで、ロボット装置では、サーボモーターからの動力をアームに伝達する伝動機構や、アームなどに弾性がある。つまり、このロボット装置では、動力源と制御対象との間に弾性体が介在しているとみなされ得る。このような構成においては、動力源の駆動量を精密に制御しても、動力源の駆動量（目標量）と、制御対象の実際の挙動との間に差が生じやすい。
特許文献１に記載されたロボット装置では、エンコーダーと慣性センサーとの間に弾性体が介在しているとみなされ得る。このため、特許文献１に記載されたロボット装置では、エンコーダーからの出力に基づいて把握されるアームの目標旋回量と、慣性センサーからの出力に基づいて把握されるアームの実旋回量との間に差が生じやすい。慣性センサーに異常がなくても、目標旋回量と実旋回量との間に差が生じることがあるので、目標旋回量と実旋回量との差の許容範囲を広く設定しなければ、異常であるとの判定がされてしまいやすい。このため、弾性体がエンコーダーと慣性センサーとの間に介在しているなど、目標旋回量と実旋回量との間に差が生じる状況で慣性センサーの異常を判定する場合には、判定基準となる許容範囲を広く設定しておく必要がある。
他方で、異常判定における許容範囲を広く設定するということは、異常判定における判定精度を低くするということになる。このことは、慣性センサーに生じた異常（故障）を検出できない可能性が高まることを意味する。
つまり、従来のロボット装置では、故障検出の精度を向上させることが困難であるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現され得る。
【０００７】
［適用例１］出力軸を有し、前記出力軸を介して回転動力を発生するモーターと、前記モーターの前記出力軸の回転量を検出する回転量センサーと、前記回転動力が伝達され、伝達される前記回転動力によって旋回するアームと、前記モーターから前記アームまでの間における前記回転動力の伝達経路よりも前記アーム側に設けられ、前記アームの動作を検出する慣性センサーと、前記モーターを制御する制御部と、前記モーターを駆動することによって前記アームを旋回させた場合に、前記回転量センサーからの出力結果と前記慣性センサーからの出力結果とを取得する取得部と、前記回転量センサーからの前記出力結果に基づいて得られる前記アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第１周波数スペクトルを算出する第１分析部と、前記慣性センサーからの前記出力結果に基づいて得られる前記アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第２周波数スペクトルを算出する第２分析部と、前記伝達経路がつながっている状態での前記アームの固有振動周波数を除いた前記第１周波数スペクトルと前記第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えた場合に、故障が発生したものと判定する判定部と、を有する、ことを特徴とするロボット装置。
【０００８】
この適用例のロボット装置では、モーターを駆動することによってアームを旋回させた場合に、取得部が回転量センサーからの出力結果と慣性センサーからの出力結果とを取得する。
第１分析部は、回転量センサーからの出力結果に基づいて、第１周波数スペクトルを算出する。第２分析部は、慣性センサーからの出力結果に基づいて、第２周波数スペクトルを算出する。
そして、判定部は、第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えた場合に、故障が発生したものと判定する。つまり、このロボット装置では、回転量センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルと、慣性センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルとを比較することによって故障の判定が行われる。このとき、このロボット装置では、アームの固有振動周波数を除いた第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの差に基づいて故障の判定が行われる。これは、アームの固有振動周波数において、第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの間に大きな差が発生するからである。これは、回転動力の伝達経路やアームを含むロボット装置の複合的な弾性が要因の１つであると考えられる。
固有振動周波数の領域を除いて、回転量センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルと、慣性センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルとの間には、回転量センサーからの出力結果に基づくアームの動作の推移と、慣性センサーからの出力結果に基づくアームの動作の推移との間の相関関係よりも強い相関関係がある。このため、このロボット装置では、回転量センサーからの出力結果に基づくアームの動作の推移と、慣性センサーからの出力結果に基づくアームの動作の推移との差に基づいて故障を判定する場合に比較して、判定基準となる許容値を小さくしても、故障の誤判定を低く抑えることができる。この結果、判定基準となる許容値を小さくすることができるので、故障検出の精度を向上させることができる。
【０００９】
［適用例２］第１の出力軸を有し、前記第１の出力軸を介して回転動力を発生する第１モーターと、前記第１の出力軸の回転量を検出する第１回転量センサーと、前記第１モーターの前記回転動力によって旋回する第１アームと、前記第１アームに連接し、前記第１アームに対して相対的に旋回可能な第２アームと、第２の出力軸を有し、前記第２アームを旋回させる回転動力を発生する第２モーターと、前記第２の出力軸の回転量を検出する第２回転量センサーと、前記第２アームに設けられ、前記第２アームの動作を検出する慣性センサーと、前記第１モーター及び前記第２モーターを個別に制御する制御部と、前記第１モーター及び前記第２モーターの少なくとも一方のモーターを駆動することによって、前記第１アーム及び前記第２アームの少なくとも一方を旋回させた場合に、前記第１回転量センサーからの第１回転量出力結果と、前記第２回転量センサーからの第２回転量出力結果と、前記慣性センサーからの慣性センサー出力結果とを取得する取得部と、前記第１回転量出力結果と前記第２回転量出力結果とを合成して得られる前記第２アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第１周波数スペクトルを算出する第１分析部と、前記慣性センサー出力結果に基づいて得られる前記第２アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第２周波数スペクトルを算出する第２分析部と、前記第１アーム及び前記第２アームの固有振動周波数について、前記第１アームに対する前記第２アームの姿勢が複数の水準に層別され、層別された前記姿勢に対応する前記固有振動周波数を前記姿勢ごとに記憶している記憶部と、前記姿勢に応じて、前記姿勢に対応する前記固有振動周波数を除いた前記第１周波数スペクトルと前記第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えた場合に、故障が発生したものと判定する判定部と、を有する、ことを特徴とするロボット装置。
【００１０】
この適用例のロボット装置は、互いに連接し且つ相対的に旋回可能な第１アーム及び第２アームを有している。このロボット装置では、第１モーター及び第２モーターの少なくとも一方のモーターを駆動することによって、第１アーム及び第２アームの少なくとも一方を旋回させた場合に、取得部が、第１回転量出力結果と、第２回転量出力結果と、慣性センサー出力結果とを取得する。
第１分析部は、第１回転量出力結果と第２回転量出力結果とを合成して、第１周波数スペクトルを算出する。第２分析部は、慣性センサー出力結果に基づいて、第２周波数スペクトルを算出する。
そして、判定部は、第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えた場合に、故障が発生したものと判定する。つまり、このロボット装置では、回転量センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルと、慣性センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルとを比較することによって故障の判定が行われる。このとき、このロボット装置では、第１アーム及び第２アームの複合した固有振動周波数を除いた第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの差に基づいて故障の判定が行われる。これは、第１アーム及び第２アームの複合した固有振動周波数において、第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの間に大きな差が発生するからである。これは、回転動力の伝達経路や第１アーム及び第２アームを含むロボット装置の複合的な弾性が要因の１つであると考えられる。
第１アーム及び第２アームの複合した固有振動周波数は、第１アームに対する第２アームの姿勢に応じて異なる。このロボット装置では、第１アームに対する第２アームの姿勢が複数の水準に層別され、記憶部が、層別された姿勢ごとに、その姿勢に対応する固有振動周波数を記憶している。そして、判定部は、第１アームに対する第２アームの姿勢に応じて、その姿勢に対応する固有振動周波数を除いた第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの差に基づいて判定する。
固有振動周波数の領域を除いて、第１回転量センサー及び第２回転量センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルと、慣性センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルとの間には、第１回転量センサー及び第２回転量センサーからの出力結果に基づく第２アームの動作の推移と、慣性センサーからの出力結果に基づく第２アームの動作の推移との間の相関関係よりも強い相関関係がある。このため、このロボット装置では、第１回転量センサー及び第２回転量センサーからの出力結果に基づく第２アームの動作の推移と、慣性センサーからの出力結果に基づく第２アームの動作の推移との差に基づいて故障を判定する場合に比較して、判定基準となる許容値を小さくしても、故障の誤判定を低く抑えることができる。この結果、判定基準となる許容値を小さくすることができるので、故障検出の精度を向上させることができる。
【００１１】
［適用例３］上記のロボット装置であって、前記慣性センサーは、角速度を検出する角速度センサーであり、前記第１分析部は、角速度の推移を前記動作の推移として、前記第１周波数スペクトルを算出し、前記第２分析部は、角速度の推移を前記動作の推移として、前記第２周波数スペクトルを算出する、ことを特徴とするロボット装置。
【００１２】
この適用例では、角速度の推移に基づいて故障の判定を行うことができる。
【００１３】
［適用例４］上記のロボット装置であって、故障が発生したという判定に基づいて、故障を報知する報知部を有する、ことを特徴とするロボット装置。
【００１４】
この適用例では、故障の発生を報知することができる。
【００１５】
［適用例５］出力軸を有し、前記出力軸を介して回転動力を発生するモーターと、前記回転動力が伝達され、伝達される前記回転動力によって旋回するアームと、を有するロボット装置の前記モーターを駆動することによって前記アームを旋回させた場合に、前記出力軸の回転量に基づいて得られる前記アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第１周波数スペクトルを算出し、前記モーターから前記アームまでの間における前記回転動力の伝達経路よりも前記アーム側に設けられた慣性センサーで前記アームの動作を検出した結果に基づいて得られる前記アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第２周波数スペクトルを算出し、前記伝達経路がつながっている状態での前記アームの固有振動周波数を除いた前記第１周波数スペクトルと前記第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えたことに基づいて故障を検出する、ことを特徴とする故障検出方法。
【００１６】
この適用例の故障検出方法では、モーターを駆動することによってアームを旋回させた場合に、出力軸の回転量に基づいて算出した第１周波数スペクトルと、慣性センサーからの出力結果に基づいて算出した第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えた場合に、故障が発生したものと判定する。つまり、この故障検出方法では、出力軸の回転量に基づく周波数スペクトルと、慣性センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルとを比較することによって故障の判定を行う。
このとき、この故障検出方法では、アームの固有振動周波数を除いた第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの差に基づいて故障の判定を行う。これは、アームの固有振動周波数において、第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの間に大きな差が発生するからである。これは、回転動力の伝達経路やアームを含むロボット装置の複合的な弾性が要因の１つであると考えられる。
固有振動周波数の領域を除いて、出力軸の回転量に基づく周波数スペクトルと、慣性センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルとの間には、出力軸の回転量に基づくアームの動作の推移と、慣性センサーからの出力結果に基づくアームの動作の推移との間の相関関係よりも強い相関関係がある。このため、この故障検出方法では、出力軸の回転量に基づくアームの動作の推移と、慣性センサーからの出力結果に基づくアームの動作の推移との差に基づいて故障を判定する場合に比較して、判定基準となる許容値を小さくしても、故障の誤判定を低く抑えることができる。この結果、判定基準となる許容値を小さくすることができるので、故障検出の精度を向上させることができる。
【００１７】
［適用例６］第１の出力軸を有し、前記第１の出力軸を介して回転動力を発生する第１モーターと、前記第１モーターの前記回転動力によって旋回する第１アームと、前記第１アームに連接し、前記第１アームに対して相対的に旋回可能な第２アームと、第２の出力軸を有し、前記第２アームを旋回させる回転動力を発生する第２モーターと、を有するロボット装置の前記第１モーター及び前記第２モーターの少なくとも一方のモーターを駆動することによって、前記第１アーム及び前記第２アームの少なくとも一方を旋回させた場合に、前記第１の出力軸の回転量を検出した結果と前記第２の出力軸の回転量を検出した結果とを合成して得られる前記第２アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第１周波数スペクトルを算出し、前記第２アームに設けられた慣性センサーで前記第２アームの動作を検出した結果に基づいて得られる前記第２アームの動作の推移をスペクトル分析することによって、第２周波数スペクトルを算出し、前記第１アーム及び前記第２アームの固有振動周波数について、前記第１アームに対する前記第２アームの姿勢が複数の水準に層別され、層別されたそれぞれの前記姿勢に対応付けられた前記固有振動周波数を参照して、前記姿勢に応じて、前記姿勢に対応する前記固有振動周波数を除いた前記第１周波数スペクトルと前記第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えたことに基づいて故障を検出する、ことを特徴とする故障検出方法。
【００１８】
この適用例の故障検出方法では、第１モーター及び第２モーターの少なくとも一方のモーターを駆動することによって、第１アーム及び第２アームの少なくとも一方を旋回させた場合に、第１の出力軸の回転量及び第２の出力軸の回転量に基づいて算出した第１周波数スペクトルと、慣性センサーからの出力結果に基づいて算出した第２周波数スペクトルとの差が許容値を超えた場合に、故障が発生したものと判定する。つまり、この故障検出方法では、第１の出力軸及び第２の出力軸の回転量に基づく周波数スペクトルと、慣性センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルとを比較することによって故障の判定を行う。
このとき、この故障検出方法では、第１アーム及び第２アームの複合した固有振動周波数を除いた第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの差に基づいて故障の判定を行う。これは、第１アーム及び第２アームの複合した固有振動周波数において、第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの間に大きな差が発生するからである。これは、回転動力の伝達経路や第１アーム及び第２アームを含むロボット装置の複合的な弾性が要因の１つであると考えられる。
第１アーム及び第２アームの複合した固有振動周波数は、第１アームに対する第２アームの姿勢に応じて異なる。この故障検出方法では、第１アームに対する第２アームの姿勢が複数の水準に層別され、層別されたそれぞれの姿勢に対応する固有振動周波数を参照して、第１アームに対する第２アームの姿勢に応じて、その姿勢に対応する固有振動周波数を除いた第１周波数スペクトルと第２周波数スペクトルとの差に基づいて判定する。
固有振動周波数の領域を除いて、第１の出力軸及び第２の出力軸の回転量に基づく周波数スペクトルと、慣性センサーからの出力結果に基づく周波数スペクトルとの間には、第１の出力軸及び第２の出力軸の回転量に基づく第２アームの動作の推移と、慣性センサーからの出力結果に基づく第２アームの動作の推移との間の相関関係よりも強い相関関係がある。このため、この故障検出方法では、第１の出力軸及び第２の出力軸の回転量に基づく第２アームの動作の推移と、慣性センサーからの出力結果に基づく第２アームの動作の推移との差に基づいて故障を判定する場合に比較して、判定基準となる許容値を小さくしても、故障の誤判定を低く抑えることができる。この結果、判定基準となる許容値を小さくすることができるので、故障検出の精度を向上させることができる。
【００１９】
［適用例７］上記の故障検出方法であって、前記慣性センサーは、角速度を検出する角速度センサーであり、前記第１周波数スペクトルの算出では、角速度の推移を前記動作の推移として、前記第１周波数スペクトルを算出し、前記第２周波数スペクトルを算出では、角速度の推移を前記動作の推移として、前記第２周波数スペクトルを算出する、ことを特徴とする故障検出方法。
【００２０】
この適用例では、角速度の推移に基づいて故障の判定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態におけるロボットの概略の構成を説明する外観図。
【図２】第１実施形態におけるロボットの概略の構成を示すブロック図。
【図３】第１実施形態における故障判定部の概略の構成を説明するブロック図。
【図４】第１実施形態における周波数スペクトルの一例を示す図。
【図５】第２実施形態におけるロボットの概略の構成を説明する外観図。
【図６】第２実施形態におけるロボットの概略の構成を示すブロック図。
【図７】第２実施形態におけるロボットを示す平面図。
【図８】第２実施形態における故障判定部の概略の構成を説明するブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面を参照しながら、実施形態について説明する。なお、各図面において、それぞれの構成を認識可能な程度の大きさにするために、構成や部材の縮尺が異なっていることがある。
（第１実施形態）
第１実施形態におけるロボット１は、概略の構成を示す斜視図である図１（ａ）に示すように、基台３と、支持台５と、アーム装置７と、ハンド装置９と、を有する。
基台３は、Ｘ方向及びＹ方向によって規定されるＸＹ平面に沿って延在している。なお、ＸＹ平面に直交する方向は、Ｚ方向として定められる。
支持台５は、基台３に据えられている。支持台５は、アーム装置７を支持している。
【００２３】
アーム装置７は、ロボット１の正面図である図１（ｂ）に示すように、アーム１３と、角速度センサー１５と、モーター１７と、角度センサー１９と、を有している。
アーム１３は、一端側が関節部２５を介して支持台５に支持されている。アーム１３は、関節部２５によって回転軸２６を中心に旋回（回動）可能に構成されている。
角速度センサー１５は、慣性センサーの１つであり、回転軸２６を中心とするアーム１３の旋回における角速度を検出する。角速度センサー１５としては、例えば、回転型ジャイロスコープ、振動型ジャイロスコープ、ガス型ジャイロスコープ、リングレーザージャイロ等のジャイロスコープが採用され得る。本実施形態では、振動型ジャイロスコープに属する振動子型ジャイロスコープが採用されている。
【００２４】
モーター１７は、図示しない出力軸を有しており、その出力軸を介して、アーム１３を旋回させるための回転動力を発生する。モーター１７は、支持台５の内部に収容されている。モーター１７からの動力は、図示しない動力伝達機構を介してアーム１３に伝達される。モーター１７としては、例えば、ステッピングモーターや、サーボモーターなどの種々のモーターが採用され得る。
角度センサー１９は、モーター１７の出力軸の回転量を検出する。本実施形態では、角度センサー１９は、モーター１７の出力軸の回転角度を、モーター１７の出力軸の回転量として検出する。角度センサー１９としては、例えば、ロータリーエンコーダーなどが採用され得る。
なお、角速度センサー１５は、モーター１７からアーム１３までの間における回転動力の伝達経路（動力伝達機構）よりもアーム１３側に設けられている。
【００２５】
ハンド装置９は、アーム１３の関節部２５側とは反対側に設けられている。ハンド装置９は、昇降軸３１と、昇降装置３３と、揺動装置３５と、回転装置３７と、ハンド部３９と、を有している。ハンド装置９は、昇降装置３３を介してアーム１３に支持されている。
昇降装置３３は、昇降軸３１をＺ方向に沿って昇降させることができる。昇降装置３３は、昇降軸３１を昇降させるための動力を発生させる図示しない動力源を有している。動力源からの動力は、図示しない昇降機構を介して昇降軸３１に伝達される。これにより、昇降軸３１は、Ｚ方向に沿って昇降することができる。なお、本実施形態では、昇降軸３１を駆動するための動力源として図示しないモーターが採用されている。
昇降軸３１のＺ方向における下端側には、揺動装置３５及び回転装置３７を介してハンド部３９が支持されている。
【００２６】
ハンド部３９は、一対の指部４３を有している。一対の指部４３は、互いに、近づいたり遠ざかったりすることが可能に構成されている。また、ハンド部３９は、一対の指部４３を駆動するための動力を発生させる動力源を有している。この動力源からの動力は、図示しない伝動機構を介して一対の指部４３に伝達される。本実施形態では、一対の指部４３を駆動するための動力源として図示しないモーターが採用されている。
これにより、ロボット１では、一対の指部４３でワークＷを挟持することができる。そして、ワークＷを一対の指部４３で挟持した状態でアーム装置７を駆動することによって、このワークＷを搬送することができる。以下においては、一対の指部４３がワークＷを挟持するという動作を、ハンド部３９がワークＷを掴むと表現したり、ハンド部３９がワークＷを把持すると表現したりすることがある。
回転装置３７は、ハンド部３９と昇降軸３１との間に介在しており、ハンド部３９を図１に示す回転軸４５を中心に回転させることができる。
【００２７】
揺動装置３５は、回転装置３７と昇降軸３１との間に介在しており、関節部４７を支点としてハンド部３９を、図１中のＲ方向に揺動させることができる。この関節部４７は、手首に例えられ得る。そして、ハンド部３９は、手首としての関節部４７を支点として首振り動作（揺動）を行うことができる。
なお、揺動装置３５は、ハンド部３９を揺動させるための動力を発生させるモーター（図示せず）を有している。また、回転装置３７は、ハンド部３９を回転させるための動力を発生させるモーター（図示せず）を有している。
【００２８】
ロボット１は、図２に示すように、上記の各構成の動作を制御する制御部６１を有している。制御部６１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６３と、駆動制御部６５と、メモリー部６７と、を有している。駆動制御部６５及びメモリー部６７は、バス６９を介してＣＰＵ６３に接続されている。
また、ロボット１は、モーター７１と、モーター７３と、モーター７５と、モーター７７と、を有している。モーター７１、モーター７３、モーター７５、及びモーター７７は、それぞれ、入出力インターフェイス８３とバス６９とを介して制御部６１に接続されている。
また、ロボット１は、表示装置７８と、警報装置７９と、を有している。表示装置７８及び警報装置７９も、それぞれ、入出力インターフェイス８３とバス６９とを介して制御部６１に接続されている。
【００２９】
モーター７１は、昇降軸３１を昇降させるための動力を発生する。
モーター７３は、揺動装置３５を駆動するための動力を発生する。モーター７３からの動力によって、ハンド部３９を揺動させることができる。
モーター７５は、回転装置３７を駆動するための動力を発生する。モーター７５からの動力によって、ハンド部３９を回転させることができる。
モーター７７は、一対の指部４３を駆動するための動力を発生する。
表示装置７８は、各種の情報を表示する。
警報装置７９は、ロボット１に不具合が発生したときなどに、警報を発する。
なお、角速度センサー１５及び角度センサー１９も、それぞれ、入出力インターフェイス８３とバス６９とを介して制御部６１に接続されている。
【００３０】
ＣＰＵ６３は、プロセッサーとして各種の演算処理を行う。駆動制御部６５は、各構成の駆動を制御する。メモリー部６７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）や、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを含んでいる。メモリー部６７には、ロボット１における動作の制御手順が記述されたプログラムソフト８４を記憶する領域や、各種のデータを一時的に展開する領域であるデータ展開部８５などが設定されている。データ展開部８５に展開されるデータとしては、例えば、搬送すべきワークに対する搬送処理等のプログラムデータなどが挙げられる。
駆動制御部６５は、モーター制御部９１と、表示制御部９７と、警報制御部９９と、を有している。
モーター制御部９１は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、モーター１７と、モーター７１と、モーター７３と、モーター７５と、モーター７７とを、個別に制御する。
表示制御部９７は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、表示装置７８を制御する。
警報制御部９９は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、警報装置７９を制御する。
【００３１】
ワーク搬送にかかる搬送処理では、まず、ＣＰＵ６３は、モーター１７を駆動させることによってアーム１３を旋回させ、ハンド部３９を平面視でワークに重なる位置に配置させる。
次いで、ＣＰＵ６３は、モーター７１を駆動させることによって昇降軸３１を降下させ、ハンド部３９をワークに接近させる。
次いで、ＣＰＵ６３は、モーター７７を駆動させることによって、一対の指部４３にワークを挟持させる。これにより、ワークが一対の指部４３に把持される。以下において、一対の指部４３がワークを把持する動作を把持動作と呼ぶ。
次いで、ＣＰＵ６３は、モーター７１を駆動させることによって昇降軸３１を上昇させ、ワークの搬送を開始させる。
【００３２】
次いで、ＣＰＵ６３は、モーター１７を駆動させることによってアーム１３を旋回させ、ワークを所定の位置まで搬送させる。
次いで、ＣＰＵ６３は、モーター７１を駆動させることによって昇降軸３１を降下させ、ワークを所定の配置場所に載置させる。
次いで、ＣＰＵ６３は、モーター７７を駆動させることによって、一対の指部４３での把持動作を解除させる。これにより、１つのワークにかかる搬送処理が終了する。なお、この搬送処理において、モーター７５を駆動させることによって回転装置３７を駆動させ、ハンド部３９を回転させたり、モーター７３を駆動させることによって揺動装置３５を駆動させ、ハンド部３９を揺動させたりしてもよい。
【００３３】
ロボット１では、アーム１３の旋回位置は、角速度センサー１５での検出結果と、角度センサー１９での検出結果とに基づいて制御される。このため、角速度センサー１５や、角度センサー１９の故障が発生すると、アーム１３の旋回位置の制御が困難となる。
本実施形態では、ロボット１は、図３に示すように、故障判定部１０１を有している。この故障判定部１０１によって、角速度センサー１５や、角度センサー１９の故障を速やかに検出することができる。なお、図３では、構成をわかりやすく示すため、ハンド装置９の図示が省略されている。
故障判定部１０１は、制御部６１がモーター１７を駆動させたときに、制御部６１からの指令に基づいて、角度センサー１９からの出力結果ＯＰ１と、角速度センサー１５からの出力結果ＯＰ２とを取得する。
【００３４】
ここで、モーター１７の出力軸は、動力伝達機構を介してアーム１３につながっている。このため、アーム１３は、モーター１７の駆動量に応じた旋回量で旋回する。これにより、モーター１７の駆動とアーム１３の旋回とを対応付けることができる。モーター１７を駆動させたときのモーター１７の駆動量を角度センサー１９で検出し、このときのモーター１７の駆動に対応するアーム１３の動作を角速度センサー１５で検出することによって、角度センサー１９からの出力結果ＯＰ１と、角速度センサー１５からの出力結果ＯＰ２とを対応させることができる。そして、故障判定部１０１は、角度センサー１９からの出力結果ＯＰ１と、角速度センサー１５からの出力結果ＯＰ２とを互いに対応させた状態で取得する。互いに対応する出力結果ＯＰ１と出力結果ＯＰ２とを比較することによって、角度センサー１９や角速度センサー１５の故障を判定することができる。つまり、アーム１３の旋回がモーター１７の駆動に応じた旋回になっているか否かを判定することによって、角度センサー１９や角速度センサー１５の故障が検出され得る。
【００３５】
故障判定部１０１は、速度演算部１０３と、周波数分析部１０５と、周波数分析部１０７と、固有振動周波数除去部１０９と、比較判定部１１１と、を有している。
角度センサー１９から取得された出力結果ＯＰ１は、速度演算部１０３に入力される。速度演算部１０３は、まず、角度センサー１９からの出力結果ＯＰ１を、アーム１３の旋回角度に換算する。次に、速度演算部１０３は、換算したアーム１３の旋回角度を、所定の時間ｈごとの旋回角度に区切り、時間ｈごとの角速度ω１を算出する。これにより、アーム１３の旋回にかかる角速度ω１の時間ｈごとの推移が把握される。
【００３６】
なお、モーター１７の出力軸とアーム１３との間に介在する動力伝達機構に、モーター１７の出力軸の回転速度を減速したり加速したりしてからアーム１３に伝達する減速装置が含まれることがある。このような場合には、出力結果ＯＰ１に減速装置の減速比を乗じたり、出力結果ＯＰ１を減速比で除したりすることによって、出力結果ＯＰ１をアーム１３の旋回角度に換算することができる。
本実施形態では、出力結果ＯＰ１をアーム１３の旋回角度に換算してからアーム１３の旋回にかかる角速度ω１を算出する方法が採用されている。しかしながら、角速度ω１の算出方法は、これに限定されず、モーター１７の出力軸の角速度を算出してから、この角速度をアーム１３の旋回にかかる角速度ω１に換算する方法も採用され得る。
速度演算部１０３が算出した時間ｈごとの角速度ω１、すなわち角速度ω１の推移は、周波数分析部１０５に入力される。周波数分析部１０５は、角速度ω１の推移をスペクトル分析することによって、角速度ω１の推移についての周波数スペクトルＳＰ１ａを算出する。
【００３７】
角速度センサー１５から取得された出力結果ＯＰ２は、アーム１３の角速度ω２として周波数分析部１０７に入力される。
出力結果ＯＰ２には、時々刻々と連続的に推移する角速度ω２が示される。このため、出力結果ＯＰ２は、アーム１３の角速度ω２として取得される。そして、出力結果ＯＰ２は、角速度ω２として周波数分析部１０７に入力される。
周波数分析部１０７は、角速度ω１の推移をスペクトル分析することによって、角速度ω２の推移についての周波数スペクトルＳＰ２ａを算出する。
周波数スペクトルＳＰ１ａ及び周波数スペクトルＳＰ２ａは、固有振動周波数除去部１０９に入力される。固有振動周波数除去部１０９は、周波数スペクトルＳＰ１ａ及び周波数スペクトルＳＰ２ａのそれぞれから、アーム１３の固有振動周波数の成分を除去する。
【００３８】
ここで、周波数スペクトルＳＰ１ａの例を図４（ａ）に示す。また、周波数スペクトルＳＰ２ａの例を図４（ｂ）に示す。
本発明者は、周波数スペクトルＳＰ１ａと周波数スペクトルＳＰ２ａとは、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、固有振動周波数（固有振動数）ｆの成分ｆｃを除いて、高い精度で一致するということを見出した。周波数スペクトルＳＰ１ａ及び周波数スペクトルＳＰ２ａのそれぞれから、アーム１３の固有振動周波数ｆ１の成分ｆｃを除去するのは、このような知見に基づくものである。
【００３９】
周波数スペクトルＳＰ２ａには、アーム１３の固有振動周波数ｆ１の成分ｆｃが周波数スペクトルＳＰ１ａよりも強く出現する。このため、アーム１３の固有振動周波数ｆ１の成分ｆｃを除去した周波数スペクトルＳＰ１ａと周波数スペクトルＳＰ２ａとを比較することによって、高い精度で故障を検出することが可能となる。
なお、アーム１３の固有振動周波数ｆ１は、アーム１３にハンド装置９が設けられている状態での固有振動周波数ｆ１である。且つ、アーム１３の固有振動周波数ｆ１は、モーター１７からアーム１３までの間における動力の伝達経路がつながっている状態でのアーム１３の固有振動周波数ｆ１である。
つまり、アーム１３の固有振動周波数ｆ１は、図１に示すロボット１におけるアーム１３の固有振動周波数ｆ１である。
【００４０】
固有振動周波数除去部１０９は、図３に示すように、周波数スペクトルＳＰ１ａからアーム１３の固有振動周波数ｆ１の成分ｆｃを除去して周波数スペクトルＳＰ１ｂを生成する。同様に、固有振動周波数除去部１０９は、周波数スペクトルＳＰ２ａからアーム１３の固有振動周波数ｆ１の成分ｆｃを除去して周波数スペクトルＳＰ２ｂを生成する。
周波数スペクトルＳＰ１ｂ及び周波数スペクトルＳＰ２ｂは、比較判定部１１１に入力される。比較判定部１１１は、周波数スペクトルＳＰ１ｂと周波数スペクトルＳＰ２ｂとを比較することによって、故障が発生しているか否かを判定する。比較判定部１１１は、周波数スペクトルＳＰ１ｂと周波数スペクトルＳＰ２ｂとの差が、判定の基準値を超えたときに故障が発生しているものと判定する。本実施形態では、周波数スペクトルＳＰ１ｂと周波数スペクトルＳＰ２ｂとの差が０．８３ｄＢ（１．１倍）以上であるときに、故障が発生しているものと判定される。なお、判定の基準値は、これに限定されず、任意の値が採用され得る。
【００４１】
故障が発生しているものと判定されると、比較判定部１１１は、制御部６１に故障の発生を報知する信号である故障報知信号ＷＳを出力する。故障報知信号ＷＳは、制御部６１に入力される。
制御部６１は、故障報知信号ＷＳを受けて、モーター１７の駆動を停止させる。これにより、ロボット１が誤動作したり、制御不能に陥ったりすることを抑制することができるので、安全性を一層向上させることができる。
また、制御部６１は、故障報知信号ＷＳを受けて、表示装置７８に故障の発生を報知する情報を表示させる。さらに、制御部６１は、故障報知信号ＷＳを受けて、警報装置７９に故障の発生を知らせる警報を報知させる。これらに基づいて、ロボット１の周囲の作業者に故障の発生を知らせることができるので、作業者がロボット１への電力の供給を遮断することなどにより、ロボット１を速やかに停止させることができる。これにより、安全性を一層向上させることができる。
【００４２】
なお、第１実施形態において、角度センサー１９が回転量センサーに対応し、角速度センサー１５が慣性センサーに対応し、故障判定部１０１が取得部に対応し、周波数分析部１０５が第１分析部に対応し、周波数分析部１０７が第２分析部に対応し、比較判定部１１１が判定部に対応し、表示装置７８及び警報装置７９のそれぞれが報知部に対応している。
【００４３】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。
第２実施形態におけるロボット１０は、概略の構成を示す斜視図である図５（ａ）に示すように、アーム１２１を有している。また、ロボット１０は、正面図である図５（ｂ）に示すように、モーター１２３と、角度センサー１２５と、関節部１２７と、を有している。ロボット１０は、アーム１２１、モーター１２３、角度センサー１２５、及び関節部１２７を有していることを除いては、第１実施形態におけるロボット１と同様の構成を有している。このため、第２実施形態では、第１実施形態と同一の構成については、第１実施形態と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４４】
第２実施形態では、アーム装置７は、アーム１３と、モーター１７と、角度センサー１９と、アーム１２１と、モーター１２３と、角度センサー１２５と、角速度センサー１５と、を有している。
アーム１２１は、アーム１３の関節部２５側とは反対側に設けられている。つまり、アーム１２１は、モーター１７からアーム１３までの間における回転動力の伝達経路（動力伝達機構）よりもアーム１３側に設けられている。アーム１２１は、アーム１３の関節部２５側とは反対側においてアーム１３に連接している。アーム１２１は、一端側が関節部１２７を介してアーム１３に支持されている。アーム１２１は、関節部１２７によって回転軸１２９を中心に旋回（回動）可能に構成されている。
上記の構成により、アーム１２１は、アーム１３に対して相対的に旋回することができる。
また、第２実施形態では、ハンド装置９は、アーム１２１に設けられている。ハンド装置９は、アーム１２１の関節部１２７側とは反対側に設けられている。
【００４５】
モーター１２３は、図示しない出力軸を有しており、その出力軸を介して、アーム１２１を旋回させるための回転動力を発生する。モーター１２３は、アーム１３の内部に収容されている。モーター１２３からの動力は、図示しない動力伝達機構を介してアーム１２１に伝達される。モーター１２３としては、例えば、ステッピングモーターや、サーボモーターなどの種々のモーターが採用され得る。
角度センサー１２５は、モーター１２３の出力軸の回転量を検出する。本実施形態では、角度センサー１２５は、モーター１２３の出力軸の回転角度を、モーター１２３の出力軸の回転量として検出する。角度センサー１２５としては、例えば、ロータリーエンコーダーなどが採用され得る。
【００４６】
第２実施形態では、角速度センサー１５は、アーム１２１に設けられている。角速度センサー１５は、モーター１２３からアーム１２１までの間における回転動力の伝達経路（動力伝達機構）よりもアーム１２１側に設けられている。角速度センサー１５は、回転軸２６を中心とするアーム１３の旋回と、回転軸１２９を中心とするアーム１２１の旋回とを複合したアーム１２１の動きにおける角速度を検出する。
また、ロボット１０は、図６に示すように、メモリー部６７に周波数テーブル１３１が設けられている。周波数テーブル１３１には、アーム１３及びアーム１２１の複合した固有振動周波数ｆ２を示すデータが格納されている。
アーム１３及びアーム１２１の複合した固有振動周波数ｆ２は、アーム１２１にハンド装置９が設けられている状態での固有振動周波数ｆ２である。且つ、固有振動周波数ｆ２は、モーター１７からアーム１３までの間における動力の伝達経路がつながり、モーター１２３からアーム１２１までの間における動力の伝達経路がつながっている状態でのアーム１３及びアーム１２１の固有振動周波数ｆ２である。
【００４７】
ここで、ロボット１０では、アーム１３に対するアーム１２１の姿勢によって固有振動周波数ｆ２が異なる。本実施形態では、アーム１３に対するアーム１２１の姿勢は、ロボット１０の平面図である図７に示すように、アーム１３に対するアーム１２１の角度θによって規定され得る。
そして、周波数テーブル１３１では、下記の表１に示すように、角度θが複数の水準に層別されている。本実施形態では、周波数テーブル１３１において、角度θは、姿勢（１）〜姿勢（９）までの９個の水準に層別されている。周波数テーブル１３１では、層別された姿勢（１）〜姿勢（９）のそれぞれに対応する固有振動周波数ｆ２が、姿勢ごとに示されている。
【００４８】
【表１】
2013144325.tif 000003
【００４９】
ロボット１０では、故障判定部１０１は、図８に示すように、制御部６１がモーター１７やモーター１２３を駆動させたときに、制御部６１からの指令に基づいて、出力結果ＯＰ１及び出力結果ＯＰ２の他に、角度センサー１２５からの出力結果ＯＰ３を取得する。
ここで、モーター１７の出力軸は、動力伝達機構を介してアーム１３につながっている。同様に、モーター１２３の出力軸は、動力伝達機構を介してアーム１２１につながっている。このため、アーム１３はモーター１７の駆動量に応じた旋回量で旋回し、アーム１２１はモーター１２３の駆動量に応じた旋回量で旋回する。これにより、モーター１７やモーター１２３の駆動と、アーム１３及びアーム１２１の複合した旋回とを対応付けることができる。モーター１７やモーター１２３を駆動したときに、モーター１７及びモーター１２３の駆動に対応するアーム１３及びアーム１２１の複合的な動作が角速度センサー１５によって検出され得る。
【００５０】
モーター１７の駆動量を角度センサー１９で検出し、モーター１２３の駆動量を角度センサー１２５で検出し、アーム１３及びアーム１２１の複合的な動作を角速度センサー１５で検出することによって、出力結果ＯＰ１及び出力結果ＯＰ３と、出力結果ＯＰ２とを対応させることができる。
そして、故障判定部１０１は、出力結果ＯＰ１及び出力結果ＯＰ３と、出力結果ＯＰ２とを対応させた状態で取得する。対応する出力結果ＯＰ１及び出力結果ＯＰ３と、出力結果ＯＰ２とを比較することによって、角度センサー１９や角度センサー１２５、角速度センサー１５の故障を判定することができる。つまり、アーム１３及びアーム１２１の複合した旋回が、モーター１７やモーター１２３の駆動に応じた旋回になっているか否かを判定することによって、角度センサー１９や角度センサー１２５、角速度センサー１５の故障が検出され得る。
【００５１】
角度センサー１９から取得された出力結果ＯＰ１、及び角度センサー１２５から取得された出力結果ＯＰ３は、速度演算部１０３に入力される。速度演算部１０３は、まず、角度センサー１９からの出力結果ＯＰ１をアーム１３の旋回角度に換算し、角度センサー１２５からの出力結果ＯＰ３をアーム１２１の旋回角度に換算する。
次に、速度演算部１０３は、換算したアーム１３の旋回角度と、換算したアーム１２１の旋回角度とを合成することによって、アーム１３及びアーム１２１の複合的な旋回角度を算出する。
次に、速度演算部１０３は、アーム１３及びアーム１２１の複合的な旋回角度を、所定の時間ｈごとの旋回角度に区切り、時間ｈごとの角速度ω１を算出する。これにより、アーム１３及びアーム１２１の複合的な旋回にかかる角速度ω１の時間ｈごとの推移が把握される。
【００５２】
なお、モーター１７の出力軸とアーム１３との間に介在する動力伝達機構や、モーター１２３の出力軸とアーム１２１との間に介在する動力伝達機構に、減速装置が含まれることがある。このような場合には、出力結果ＯＰ１に減速装置の減速比を乗じたり、出力結果ＯＰ１を減速比で除したりすることによって、出力結果ＯＰ１をアーム１３の旋回角度に換算することができる。同様に、出力結果ＯＰ３に減速装置の減速比を乗じたり、出力結果ＯＰ３を減速比で除したりすることによって、出力結果ＯＰ３をアーム１２１の旋回角度に換算することができる。
本実施形態では、出力結果ＯＰ１をアーム１３の旋回角度に換算し、出力結果ＯＰ３をアーム１２１の旋回角度に換算してから、アーム１３及びアーム１２１の複合的な旋回にかかる角速度ω１を算出する方法が採用されている。しかしながら、角速度ω１の算出方法は、これに限定されず、モーター１７及びモーター１２３の出力軸の複合的な角速度を算出してから、この角速度をアーム１３及びアーム１２１の複合的な旋回にかかる角速度ω１に換算する方法も採用され得る。
【００５３】
速度演算部１０３が算出した時間ｈごとの角速度ω１、すなわち角速度ω１の推移は、周波数分析部１０５に入力される。周波数分析部１０５は、角速度ω１の推移をスペクトル分析することによって、角速度ω１の推移についての周波数スペクトルＳＰ３ａを算出する。
周波数分析部１０７は、角速度ω２の推移をスペクトル分析することによって、角速度ω２の推移についての周波数スペクトルＳＰ４ａを算出する。
周波数スペクトルＳＰ３ａ及び周波数スペクトルＳＰ４ａは、固有振動周波数除去部１０９に入力される。固有振動周波数除去部１０９は、周波数スペクトルＳＰ３ａ及び周波数スペクトルＳＰ４ａのそれぞれから、アーム１３及びアーム１２１の複合した固有振動周波数ｆ２の成分を除去する。
このとき、固有振動周波数除去部１０９は、周波数テーブル１３１を参照し、アーム１３に対するアーム１２１の角度θに対応する固有振動周波数ｆ２の成分を、周波数スペクトルＳＰ３ａ及び周波数スペクトルＳＰ４ａのそれぞれから除去する。
【００５４】
固有振動周波数除去部１０９は、図８に示すように、周波数スペクトルＳＰ３ａからアーム１３及びアーム１２１の複合した固有振動周波数ｆ２の成分を除去して周波数スペクトルＳＰ３ｂを生成する。同様に、固有振動周波数除去部１０９は、周波数スペクトルＳＰ４ａからアーム１３及びアーム１２１の複合した固有振動周波数ｆ２の成分を除去して周波数スペクトルＳＰ４ｂを生成する。
周波数スペクトルＳＰ３ｂ及び周波数スペクトルＳＰ４ｂは、比較判定部１１１に入力される。比較判定部１１１は、周波数スペクトルＳＰ３ｂと周波数スペクトルＳＰ４ｂとを比較することによって、故障が発生しているか否かを判定する。比較判定部１１１は、周波数スペクトルＳＰ３ｂと周波数スペクトルＳＰ４ｂとの差が、判定の基準値を超えたときに故障が発生しているものと判定する。本実施形態では、周波数スペクトルＳＰ３ｂと周波数スペクトルＳＰ４ｂとの差が０．８３ｄＢ（１．１倍）以上であるときに、故障が発生しているものと判定される。なお、判定の基準値は、これに限定されず、任意の値が採用され得る。
【００５５】
故障が発生しているものと判定されると、比較判定部１１１は、制御部６１に故障の発生を報知する信号である故障報知信号ＷＳを出力する。故障報知信号ＷＳは、制御部６１に入力される。
制御部６１は、故障報知信号ＷＳを受けて、モーター１７やモーター１２３の駆動を停止させる。これにより、ロボット１０が誤動作したり、制御不能に陥ったりすることを抑制することができるので、安全性を一層向上させることができる。
また、制御部６１は、故障報知信号ＷＳを受けて、表示装置７８に故障の発生を報知する情報を表示させる。さらに、制御部６１は、故障報知信号ＷＳを受けて、警報装置７９に故障の発生を知らせる警報を報知させる。これらに基づいて、ロボット１０の周囲の作業者に故障の発生を知らせることができるので、作業者がロボット１への電力の供給を遮断することなどにより、ロボット１０を速やかに停止させることができる。これにより、安全性を一層向上させることができる。
【００５６】
なお、第２実施形態において、モーター１７が第１モーターに対応し、アーム１３が第１アームに対応し、角度センサー１９が第１回転量センサーに対応している。また、モーター１２３が第２モーターに対応し、アーム１２１が第２アームに対応し、角度センサー１２５が第２回転量センサーに対応している。また、角速度センサー１５が慣性センサーに対応し、故障判定部１０１が取得部に対応し、周波数分析部１０５が第１分析部に対応し、周波数分析部１０７が第２分析部に対応し、比較判定部１１１が判定部に対応し、周波数テーブル１３１が記憶部に対応し、表示装置７８及び警報装置７９のそれぞれが報知部に対応している。
第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００５７】
１，１０…ロボット、７…アーム装置、１３…アーム、１５…角速度センサー、１７…モーター、１９…角度センサー、６１…制御部、６５…駆動制御部、６７…メモリー部、７８…表示装置、７９…警報装置、１０１…故障判定部、１０３…速度演算部、１０５…周波数分析部、１０７…周波数分析部、１０９…固有振動周波数除去部、１１１…比較判定部、１２１…アーム、１２３…モーター、１２５…角度センサー、１３１…周波数テーブル。
【図１】
2013144325.tif 000004
【図２】
2013144325.tif 000005
【図３】
2013144325.tif 000006
【図４】
2013144325.tif 000007
【図５】
2013144325.tif 000008
【図６】
2013144325.tif 000009
【図７】
2013144325.tif 000010
【図８】
2013144325.tif 000011