(57)【要約】【課題】ロボットの外側の損傷を検出可能なロボットシステムの故障診断装置を提供する。【解決手段】故障診断装置４は、カメラ４１ａと、カメラ４１ａにて撮影された画像に基づいて故障を判定する演算処理装置５を備える。演算処理装置５は、故障の判定を実施する診断部分を撮影する指令を送出する撮影指令部５４と、診断部分が故障しているか否かを判定する判定部５６とを含む。記憶部５３は、診断部分が正常な状態の時の基準画像を記憶している。撮影指令部５４は、ロボット１ａの位置および姿勢を変更した後にカメラ４１ａにより診断部分を撮影するように撮影指令を送出する。判定部５６は、カメラ４１ａにより診断部分を撮影した画像を基準画像と比較して診断部分の故障を判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットを備えるロボットシステムの故障診断装置であって、
ロボットの先端またはロボットに取りつけられた作業ツールに固定されたカメラと、
前記カメラにて撮影された画像に基づいて、前記カメラを支持するロボットおよびロボットの周りの周辺装置のうち少なくとも一方の故障を判定する演算処理装置とを備え、
演算処理装置は、故障の判定を実施する診断部分の情報を記憶する記憶部と、診断部分を撮影する指令を送出する撮影指令部と、前記カメラにより撮影した画像に基づいて、診断部分が故障しているか否かを判定する判定部とを含み、
前記記憶部は、診断部分を撮影する時のロボットの位置および姿勢、および診断部分が正常な状態の時の基準画像を記憶しており、
撮影指令部は、診断部分の情報に基づいてロボットの位置および姿勢を変更した後に前記カメラにより診断部分を撮影するように撮影指令を送出し、
判定部は、前記カメラにより診断部分を撮影した画像を前記基準画像と比較し、予め定められた判定量を超える形状の差がある場合に診断部分が故障していると判定することを特徴とする、故障診断装置。
【請求項２】
前記記憶部は、複数の診断部分の前記基準画像を記憶しており、
撮影指令部は、複数の診断部分を撮影するように撮影指令を送出し、
判定部は、複数の診断部分の前記基準画像と、前記カメラにて撮影した複数の診断部分の画像に基づいて、複数の診断部分の故障の判定を実施する、請求項１に記載の故障診断装置。
【請求項３】
前記ロボットシステムは、複数のロボットを備え、
それぞれのロボットには、カメラが取り付けられており、
演算処理装置は、それぞれのロボットの制御装置にネットワークを介して接続されており、
撮影指令部は、複数のロボットの制御装置に対して同一の診断部分を互いに異なる方向から撮影するように撮影指令を送出し、
演算処理装置は、それぞれのカメラが診断部分を撮影した画像をネットワークを介して取得し、診断部分が故障しているか否かを判定する、請求項１に記載の故障診断装置。
【請求項４】
前記ロボットシステムは、演算処理装置にネットワークを介して接続された管理装置を備え、
判定部が診断部分に故障が生じていると判定した場合に、演算処理装置は、診断部分に故障が発生した信号を管理装置に送信する、請求項１に記載の故障診断装置。
【請求項５】
判定部が診断部分に故障が生じていると判定した場合に、演算処理装置は、診断部分の画像をネットワークを介して管理装置に送信する、請求項４に記載の故障診断装置。
【請求項６】
演算処理装置は、ロボットの稼働状態に基づいて故障の可能性がある部分を推定する故障推定部を含み、
前記撮影指令部は、故障推定部により故障の可能性があると判定された部分を撮影するように撮影指令を送出し、
判定部は、故障の可能性があると判定された部分が故障しているか否かを判定する、請求項１に記載の故障診断装置。
【請求項７】
演算処理装置は、ロボットの稼働状態に基づいて故障の可能性がある部分を推定する故障推定部を含み、
前記撮影指令部は、故障推定部により故障の可能性があると判定された部分を撮影可能なロボットを選定し、選定したロボットに取り付けられたカメラにて撮影するように撮影指令を送出し、
判定部は、故障の可能性があると判定された部分が故障しているか否かを判定する、請求項３に記載の故障診断装置。
【請求項８】
前記稼働状態は、ロボットを駆動するモータに取り付けられた回転位置検出器の出力に基づくフィードバックの情報を含む、請求項６または７に記載の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットを備えるロボットシステムの故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、製造工場では部品の加工等の作業をロボットを備える製造機械にて行うことが知られている。製造機械は、長年の使用や部品の不具合により故障する場合がある。たとえば、ロボットは、アームなどの可動する部分を有する。可動する部分は、長年の使用により劣化する。このために、製造機械に、故障を診断する装置が取り付けられることが知られている。
【０００３】
特許第４１１２５９４号公報には、ロボットの減速機の異常を診断する異常診断方法が開示されている。この異常診断方法では、ロボットを駆動するモータへのトルク指令と速度フィードバックとに基づいて、減速機の故障を診断することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１１２５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロボットの故障には、ロボットの内部に配置された部品の故障の他に、ロボットの外部に配置された部品が故障する場合がある。たとえば、ロボットのアームの外側に、エンドエフェクタに電気を供給する電源ケーブルや信号を送信する通信線が配置される場合がある。製造機械を長期間にわたって使用すると、電源ケーブルまたは通信線等の腐食が進行する場合がある。
【０００６】
または、ロボットが他の装置と接触することにより、外部に配置されている部品が故障する場合がある。例えば、ロボットが他の装置と接触すると、アームのカバーやハンドのカバーが損傷する場合がある。このようなロボットに配置されている構成部品の外側の損傷は、検出器からの信号では、正確に把握できない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の故障診断装置は、ロボットを備えるロボットシステムの故障診断装置である。故障診断装置は、ロボットの先端またはロボットに取りつけられた作業ツールに固定されたカメラと、カメラにて撮影された画像に基づいて、カメラを支持するロボットおよびロボットの周りの周辺装置のうち少なくとも一方の故障を判定する演算処理装置とを備える。演算処理装置は、故障の判定を実施する診断部分の情報を記憶する記憶部と、診断部分を撮影する指令を送出する撮影指令部と、カメラにより撮影した画像に基づいて、診断部分が故障しているか否かを判定する判定部とを含む。記憶部は、診断部分を撮影する時のロボットの位置および姿勢、および診断部分が正常な状態の時の基準画像を記憶している。撮影指令部は、診断部分の情報に基づいてロボットの位置および姿勢を変更した後にカメラにより診断部分を撮影するように撮影指令を送出する。判定部は、カメラにより診断部分を撮影した画像を基準画像と比較し、予め定められた判定量を超える形状の差がある場合に診断部分が故障していると判定する。
【０００８】
上記発明においては、記憶部は、複数の診断部分の基準画像を記憶することができる。撮影指令部は、複数の診断部分を撮影するように撮影指令を送出することができる。判定部は、複数の診断部分の基準画像と、カメラにて撮影した複数の診断部分の画像に基づいて、複数の診断部分の故障の判定を実施することができる。
【０００９】
上記発明においては、ロボットシステムは、複数のロボットを備えることができる。それぞれのロボットには、カメラが取り付けられることができる。演算処理装置は、それぞれのロボットの制御装置にネットワークを介して接続されており、撮影指令部は、複数のロボットの制御装置に対して同一の診断部分を互いに異なる方向から撮影するように撮影指令を送出することができる。演算処理装置は、それぞれのカメラが診断部分を撮影した画像をネットワークを介して取得し、診断部分が故障しているか否かを判定することができる。
【００１０】
上記発明においては、ロボットシステムは、演算処理装置にネットワークを介して接続された管理装置を備え、判定部が診断部分に故障が生じていると判定した場合に、演算処理装置は、診断部分に故障が発生した信号を管理装置に送信することができる。
【００１１】
上記発明においては、判定部が診断部分に故障が生じていると判定した場合に、演算処理装置は、診断部分の画像をネットワークを介して管理装置に送信することができる。
【００１２】
上記発明においては、演算処理装置は、ロボットの稼働状態に基づいて故障の可能性がある部分を推定する故障推定部を含むことができる。撮影指令部は、故障推定部により故障の可能性があると判定された部分を撮影するように撮影指令を送出することができる。判定部は、故障の可能性があると判定された部分が故障しているか否かを判定することができる。
【００１３】
上記発明においては、演算処理装置は、ロボットの稼働状態に基づいて故障の可能性がある部分を推定する故障推定部を含むことができる。撮影指令部は、故障推定部により故障の可能性があると判定された部分を撮影可能なロボットを選定し、選定したロボットに取り付けられたカメラにて撮影するように撮影指令を送出することができる。判定部は、故障の可能性があると判定された部分が故障しているか否かを判定することができる。
【００１４】
上記発明においては、稼働状態は、ロボットを駆動するモータに取り付けられた回転位置検出器の出力に基づくフィードバックの情報を含むことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ロボットやロボットの周りに配置された装置の外側の損傷を検出可能なロボットシステムの故障診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態における第１のロボットシステムのロボットの概略斜視図である。
【図２】実施の形態における第１のロボットシステムのブロック図である。
【図３】基準画像およびカメラにて撮影した画像の説明図である。
【図４】実施の形態における第２のロボットシステムの概略斜視図である。
【図５】実施の形態における第２のロボットシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１から図５を参照して、実施の形態におけるロボットシステムの故障診断装置について説明する。本実施の形態の故障診断装置は、ロボットおよびロボットの周囲に配置された周辺装置をカメラにて撮影し、撮影した画像に基づいて故障を判定する。
【００１８】
図１は、本実施の形態における第１のロボットシステムの概略図である。第１のロボットシステムは、第１の製造機械と故障診断装置４とを備える。第１の製造機械は、予め定められた作業を行う第１の作業ツール１７ａと、作業ツール１７ａの位置および姿勢を変更する第１のロボット１ａとを備える。本実施の形態のロボット１ａは、アーム１２ａ，１２ｂ、手首部１６、および複数の関節部１３を含む多関節ロボットである。ロボット１ａには、電源ボックスおよびケーブル等の構成部材が含まれる。
【００１９】
ロボット１ａは、それぞれの関節部１３にて構成部材を駆動するロボット駆動装置を含む。ロボット駆動装置は、関節部１３にて構成部材を駆動するモータを含む。モータが駆動することにより、アーム１２ａ，１２ｂおよび手首部１６を関節部１３にて所望の方向に向けることができる。ロボット１ａは、床面に固定されているベース部１９と、ベース部１９に対して回転する旋回部１１とを備える。ロボット駆動装置は、旋回部１１を駆動するモータを含む。
【００２０】
ロボット１ａに取り付けられた作業ツール１７ａは、エンドエフェクタとも称される。作業ツール１７ａは、ロボット１ａの手首部１６に取り付けられている。本実施の形態の作業ツール１７ａは、ワークを把持するハンドであるが、この形態に限られず、作業の内容に応じて任意の作業ツールをロボット１ａに連結することができる。作業ツール１７ａは、作業ツール１７ａを駆動するためのツール駆動装置１８を含む。本実施の形態のツール駆動装置は、空気圧にて作業ツール１７ａを駆動するためのエアポンプを含む。
【００２１】
図２に、本実施の形態におけるロボットシステムのブロック図を示す。図１および図２を参照して、第１の製造機械は、ロボット１ａおよび作業ツール１７ａを制御する第１のロボット制御装置２ａを備える。ロボット制御装置２ａは、バスを介して互いに接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を有する演算処理装置を含む。
【００２２】
ロボット制御装置２ａは、ロボット１ａおよび作業ツール１７ａの制御に関する情報を記憶する記憶部２４を含む。ロボット制御装置２ａは、予め入力された動作プログラム２５に基づいてロボット１ａおよび作業ツール１７ａを駆動することができる。動作プログラム２５は、記憶部２４に記憶される。
【００２３】
ロボット制御装置２ａは、動作制御部２１を含む。動作制御部２１は、ロボット１ａおよび作業ツール１７ａを駆動する動作指令を送出する。動作制御部２１は、ロボット１ａを駆動するための動作指令をロボット駆動部２２に送出する。ロボット駆動部２２は、ロボット１ａのモータ１４を駆動する電気回路を含む。ロボット駆動部２２は、動作指令に基づいてアーム等を駆動するモータ１４に電気を供給する。また、動作制御部２１は、作業ツール１７ａを駆動するための動作指令を作業ツール駆動部２３に送出する。作業ツール駆動部２３は、ツール駆動装置１８を駆動する電気回路を含む。作業ツール駆動部２３は、動作指令に基づいてツール駆動装置１８に電気を供給する。
【００２４】
ロボット１ａは、ロボット１ａの稼働状態を検出する状態検出器を備える。本実施の形態の状態検出器は、それぞれの駆動軸のモータ１４に取り付けられた回転位置検出器１５を含む。回転位置検出器１５は、モータ１４が駆動するときの回転位置を検出する。回転位置検出器１５にて検出された回転位置の情報は、ロボット制御装置２ａに送信される。それぞれの駆動軸の回転位置に基づいて回転速度を算出することができる。また、ロボット制御装置２ａは、それぞれのモータ１４の回転位置に基づいて、ロボット１ａの位置および姿勢を検出することができる。
【００２５】
本実施の形態の故障診断装置４は、ロボット１ａの先端に取り付けられた第１のカメラ４１ａを備える。本実施の形態のカメラ４１ａは、ロボット１ａの手首部１６の先端に固定されている。手首部１６には、ロボット１ａの先端の駆動軸が配置されている。本実施の形態におけるカメラ４１ａは、作業ツール１７ａと共に移動する。手首部１６の駆動軸の周りに作業ツール１７ａが回転すると、カメラ４１ａが回転する。
【００２６】
カメラ４１ａは、ロボット１ａが位置および姿勢を変化することにより、撮影する向きが変化するように形成されている。すなわち、カメラ４１ａは、ロボット１ａが駆動することにより位置および姿勢が変化するように配置されている。本実施の形態におけるカメラ４１ａは、手首部１６の先端に配置されているが、この形態に限られず、作業ツール１７ａに固定されていても構わない。
【００２７】
カメラ４１ａは、第１のロボット制御装置２ａに接続されている。カメラ４１ａは、動作制御部２１に制御されている。本実施の形態のカメラ４１ａは、２次元の画像を撮影する。カメラ４１ａとしては、ロボット１ａまたはロボット１ａの周りに配置されている周辺装置を撮影可能な任意の撮影装置を採用することができる。例えば、カメラ４１ａとしては、３次元カメラを採用しても構わない。
【００２８】
故障診断装置４は、カメラ４１ａにて撮影された画像に基づいて、撮影した部分の故障を判定する演算処理装置５を備える。演算処理装置５は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む。
【００２９】
第１のロボットシステムでは、故障診断装置４にてロボット１ａの故障を判定する。すわち、故障診断装置４は、カメラ４１ａが取り付けられているロボット１ａの構成部材の故障を判定する。本発明においては、故障診断装置４にて診断する装置の一部分を診断部分と称する。診断部分は、ロボット１ａが位置および姿勢を変更することにより、カメラ４１ａにて撮影可能な任意の部分を設定することができる。ここでは、アーム１２ａを駆動するモータ１４のカバー３５の上面３５ａを診断部分として説明する。
【００３０】
作業者は、診断部分の情報７１を演算処理装置５に入力する。診断部分の情報７１には、ロボット１ａの診断部分の名称、診断部分を撮影する時のロボット１ａの位置および姿勢、およびカメラ４１ａの撮影条件が含まれている。演算処理装置５は、故障の判定に関する情報を記憶する記憶部５３を含む。診断部分の情報７１は、記憶部５３に記憶される。
【００３１】
診断部分の情報７１には、診断部分が正常な時の画像である基準画像が含まれている。本実施の形態においては、ロボット１ａに故障が無い時に、実際に診断部分を撮影することにより基準画像を作成している。基準画像を撮影する時には、故障の判定を行うために撮影するときのロボット１ａの位置および姿勢、および撮影条件にて撮影を行っている。すなわち、基準画像は、故障を判定するときの状態と同一の状態にて撮影されている。基準画像としては、この形態に限られず、たとえば、ＣＡＤ（Computer Aided Design）装置等から出力されるロボット１ａの３次元形状データに基づいて作成された画像を採用しても構わない。
【００３２】
カメラ４１ａの撮影条件には、撮影する時のカメラ４１ａの設定値の他に、診断部分を撮影する撮影時期が含まれる。本実施の形態における通常の撮影時期は、ロボット１ａが動作する積算の時間が予め定められた時間に到達したときに設定されている。すなわち、予め定められたロボット１ａの動作時間ごとに故障の判定が行われる。撮影時期については、この形態に限られず、任意の時期を指定することができる。なお、撮影時期は、診断部分ごとに個別に設定されても構わない。
【００３３】
演算処理装置５は、ロボット制御装置２ａに対して診断部分を撮影する指令を送出する撮影指令部５４を備える。撮影指令部５４は、予め定められた診断部分を撮影する撮影時期を検出する。診断部分の情報７１には、選定された診断部分を撮影するためのロボット１ａの位置および姿勢が定められている。また、診断部分の情報７１には、選定された診断部分を撮影するためのカメラ４１ａの撮影条件が定められている。撮影指令部５４は、診断部分の情報７１に基づいてロボット１ａの位置および姿勢を変更する指令を、ロボット制御装置２ａに送出する。ロボット制御装置２ａは、ロボット１ａの位置および姿勢を変更する。
【００３４】
次に、撮影指令部５４は、診断部分の情報７１に基づいて、予め定められた撮影条件にて診断部分を撮影するように、ロボット制御装置２ａに指令を送出する。カメラ４１ａは、診断部分を撮影する。図１に示す例では、ロボット１ａは、関節部１３のモータのカバー３５を撮影する位置および姿勢に制御されている。そして、カメラ４１ａは、モータのカバー３５を撮影している。カメラ４１ａにて撮影された画像は、ロボット制御装置２ａを介して演算処理装置５に送信される。
【００３５】
演算処理装置５は、カメラ４１ａにて撮影された画像を処理する画像処理部５５を含む。本実施の形態における画像処理部５５は、カメラ４１ａにて撮影された画像を複数の画素に分割し、画素の明るさを検出する。画像処理部５５は、明るさが急激に変化している部分を構成部品の輪郭上の点と判定する。そして、明るさが急激に変化している点を接続することにより、ロボット１ａの構成部品の輪郭を検出する。
【００３６】
演算処理装置５は、カメラ４１ａにて撮影した画像に基づいて、診断部分が故障しているか否かを判定する判定部５６を含む。本実施の形態の判定部５６は、ロボット１ａの構成部品の輪郭に基づいて、診断部分が故障しているか否かを判定する。
【００３７】
図３に、基準画像とカメラにて診断部分を撮影した画像とを重ね合わせた図を示す。診断部分が正常なときの基準画像は、記憶部５３に予め記憶されている。本実施の形態においては、基準画像を撮影したときのロボット１ａの位置および姿勢と同一の位置および姿勢にて診断部分が撮影されている。また、カメラ４１ａは、基準画像を撮影したときの撮影条件と同一の条件にて撮影をしている。このために、診断部分が正常な場合には、基準画像と、カメラ４１ａにて撮影した画像とは一致する。
【００３８】
図３に示す例では、カバー３５の上面３５ａの一部が凹んで凹み部３５ｂが生じている。すなわち、カバー３５には外傷が生じている。判定部５６は、カメラ４１ａにて撮影した画像を基準画像と比較する。そして、判定部５６は、予め定められた判定量を超える形状の差がある場合に、診断部分が故障していると判定する。本実施の形態では、判定部５６は、予め定められた方向における輪郭線同士の距離を算出している。判定部５６は、例えば、基準画像の輪郭線に対して垂直な方向を設定する。判定部５６は、基準画像の輪郭線からカメラ４１ａにて撮影した画像の輪郭線までの最大距離ｄを算出する。診断部分の情報７１には、予め定められた判定値が含まれている。判定部５６は、最大距離ｄが判定値よりも大きい場合に、診断部分が故障していると判定する。
【００３９】
判定部５６は、この解析をそれぞれの輪郭線について実施することができる。そして、複数の輪郭線のうち、少なくとも１つの輪郭線に関する最大距離ｄが判定値を超えている場合に、判定部５６は、診断部分であるカバー３５の上面３５ａに故障が生じていると判定する。一方で、全ての輪郭線に関して、最大距離ｄが判定値以下である場合には、判定部５６は、診断部分は故障しておらず正常であると判定する。
【００４０】
演算処理装置５は、診断部分が故障していると判定した場合に、表示部に故障を表示する等の任意の制御を実施することができる。または、演算処理装置５は、診断部分が故障していると判定した場合に、故障が生じた信号をロボット制御装置２ａに送信することができる。そして、ロボット制御装置２ａは、ロボットの駆動を停止する等の任意の制御を実施することができる。
【００４１】
本実施の形態において、判定部５６は、予め定められた判定量を超える形状の差があるか否かを判定するために、診断部分の輪郭線を比較している。判定部の制御は、この形態に限られず、任意の制御にて判定することができる。例えば、判定部は、１つの表面に任意の方向を設定することができる。判定部は、この方向の明るさの勾配を算出することができる。基準画像の明るさの勾配とカメラにて撮影した画像の明るさの勾配との差が予め定められた判定値を超えた場合に、判定部は、予め定められた判定量を超える形状の差があると判定することができる。
【００４２】
例えば、図３に示す例においては、判定部５６は、カバー３５の上面３５ａに矢印９３の方向を設定する。そして、判定部５６は、矢印９３の方向における画素の明るさの変化率を算出することができる。基準画像における画素の明るさの変化率とカメラ４１ａにて撮影した画像における画素の明るさの変化率との差が判定値を超える場合に、判定部５６は、カバー３５の上面３５ａが損傷していると判定することができる。
【００４３】
このように、本実施の形態における故障診断装置は、カメラにて撮影した画像に基づいて、予め定められた診断部分に故障が生じているか否かを判定することができる。特に、故障診断装置４は、診断部分に外傷が生じているか否かを判定することができる。
【００４４】
本実施の形態の故障診断装置４は、複数の診断部分について判定を行うことができるように形成されている。複数の診断部分は、予め設定されている。例えば、アーム１２ａ、電源ケーブル、通信線、および配管などを診断部分に設定することができる。記憶部５３は、複数の診断部分の基準画像を記憶している。撮影指令部５４は、複数の診断部分を撮影するように撮影指令を送出する。判定部５６は、複数の診断部分の基準画像と、カメラ４１ａにて撮影した複数の診断部分の画像とに基づいて、複数の診断部分の故障を個別に判定することができる。この制御を実施することにより、カメラ４１ａにて撮影可能な多くの部分の故障の判定を行うことができる。
【００４５】
例えば、図１を参照して、カメラ４１ａが矢印９１に示す向きに撮影することにより、カバー３５の上面の損傷を判定することができる。また、カメラ４１ａが矢印９２に示す向きに撮影することにより、カバー３５の下面の損傷を判定することができる。
【００４６】
または、本実施の形態のカメラ４１ａは、診断部分に近づいて撮影を行うことができる。例えば、構成部品の一つの表面を複数の領域に分割して、診断部分を設定することができる。撮影指令部５４は、分割した診断部分ごとに撮影する指令を送出することができる。判定部５６は、分割した領域ごとに判定を行うことができる。カメラ４１ａが診断部分から離れて撮影する場合に比べて、診断部分の小さな損傷を判定することができる。
【００４７】
また、故障診断装置４は、同一の診断部分について、予め定められた複数の方向から撮影した画像を用いて故障を判定しても構わない。記憶部５３は、同一の診断部分を複数の方向から見たときの基準画像を記憶することができる。診断部分の情報７１には、診断部分および撮影する方向に対応するロボット１ａの位置および姿勢が含まれている。また、診断部分の情報７１には、診断部分および撮影方向に対応するカメラ４１ａの撮影条件が含まれている。判定部５６は、複数の方向から診断部分を撮影した画像に基づいて、診断部分の故障の判定を行うことができる。この制御により、より確実に診断部分の故障の判定を行うことができる。
【００４８】
図２を参照して、本実施の形態における演算処理装置５は、ロボット１ａの稼働状態に基づいて故障の可能性がある部分を推定する故障推定部５７を含む。ロボット１ａの稼働状態は、ロボット１ａに取り付けられた検出器の信号に基づいて検出することができる。たとえば、故障推定部５７は、回転位置検出器１５の出力により、動作指令に対してモータ１４が駆動しないことを検出することができる。この場合に、故障推定部５７は、モータ１４が故障している可能性が有ると判定することができる。
【００４９】
また、ロボット１ａの稼働状態は、動作制御部２１にて生成される動作指令を用いて検出することができる。例えば、故障推定部５７は、動作制御部２１から発信される非常停止の信号の回数を検出する。非常停止の回数が多いと、関節部等の駆動する部分に負担がかかる。故障推定部５７は、予め定められた時間長さの間における非常停止の回数を検出する。故障推定部５７は、非常停止の回数が予め定められた判定値よりも多い場合に、関節部が故障している可能性があると判定することができる。
【００５０】
また、故障推定部５７は、稼働状態としてロボット１ａを駆動するモータ１４に取り付けられた回転位置検出器１５の出力に基づくフィードバックの情報を検出することができる。モータ１４の回転位置が動作指令の位置から離れるほどフィードバック量が大きくなる。このために、故障推定部５７は、フィードバック量が予め定められた判定値よりも大きくなった場合には、関節部またはアームに故障が生じている可能性があると判定することができる。フィードバックの情報としては、位置に関わらず、速度や加速度を採用しても構わない。
【００５１】
更には、モータを駆動する回転位置検出器の信号を送信する通信線が腐食している場合がある。通信線の腐食が進行すると被覆材が剥がれている場合がある。この場合に、モータ１４の位置の信号または速度の信号にノイズが生じる場合がある。故障推定部５７は、フィードバックの信号にノイズが含まれていることを検出する。そして、故障推定部５７は、通信線に故障が生じている可能性があると判定することができる。
【００５２】
この様に、故障推定部５７は、稼働状態に基づいて故障が生じている可能性がある部分を推定することができる。また、ロボット１ａの稼働状態としてロボットを駆動するモータに取り付けられた回転位置検出器の出力に基づくフィードバックの情報を採用することにより、複数の部分の故障の可能性を判定することができる。
【００５３】
故障の可能性があると判定された部分を診断するための診断部分は、予め定められて、記憶部５３に記憶されている。撮影指令部５４は、故障の可能性があると判定された部分を撮影するように、ロボット制御装置２ａに撮影指令を送出する。撮影指令には、ロボット１ａの位置および姿勢と、カメラ４１ａにて撮影するときの撮影条件が含まれている。撮影指令に基づいて撮影された診断部分は、ロボット制御装置２ａを介して演算処理装置５に送信される。画像処理部５５が撮影された画像を処理した後に、判定部５６は、故障が生じている可能性があると判定された部分が故障しているか否かを判定する。
【００５４】
このように故障の発生を推定する制御を実施することにより、作業者は、実施のロボット１ａを見て、故障が生じているか否かを確認しなくても故障の発生を取得することができる。また、ロボット１ａの構成部品が完全に故障する前に、故障の発生の予測を行うことができる。例えば、ケーブル線の劣化を早期に検出することができて、作業者は修理の予定を計画することができる。
【００５５】
図４に、本実施の形態における第２のロボットシステムの概略図を示す。図５に、本実施の形態における第２のロボットシステムのブロック図を示す。図４および図５を参照して、第２のロボットシステムは、第１の製造機械６ａに加えて第２の製造機械６ｂを備える。第２のロボットシステムは、複数のロボット１ａ，１ｂを備える。
【００５６】
第２の製造機械６ｂは、第２のロボット１ｂ、第２のロボット制御装置２ｂ、および第２の作業ツール１７ｂに加えて搬送コンベヤ３１を備える。第２のロボット１ｂは、第１の製造機械６ａの第１のロボット１ａと同様である。搬送コンベヤ３１は、ワーク３２を搬送できるように形成されている。搬送コンベヤ３１は第２のロボット１ｂの周りに配置されている周辺装置に相当する。
【００５７】
それぞれのロボット１ａ，１ｂには、カメラ４１ａ，４１ｂが取り付けられている。本実施の形態の第２のカメラ４１ｂは、第１のカメラ４１ａと同様の構成を有する。第２のカメラ４１ｂは、ロボット１ｂの先端または作業ツール１７ｂに固定されている。
【００５８】
第２のロボット制御装置２ｂは、第１のロボット制御装置２ａと同様の機能を有する。また、第２のカメラ４１ｂは、搬送コンベヤ３１にて搬送されたワーク３２を撮影する。第２のロボット制御装置２ｂは、第２のカメラ４１ｂにて撮影したワーク３２の画像に基づいて、搬送コンベヤ３１のおけるワーク３２の位置を算出するように形成されている。
【００５９】
第２のロボットシステムは、製造機械６ａ，６ｂを制御する機械制御装置９を備える。機械制御装置９は、ロボット制御装置２ａ，２ｂとネットワークを介して互いに通信できるように形成されている。機械制御装置９は、ロボット制御装置２ａ，２ｂから製造機械６ａ，６ｂの稼働の状態を取得したり、ロボット制御装置２ａ，２ｂに指令を送出したりする。
【００６０】
第２のロボットシステムは、機械制御装置９とネットワークを介して通信できるように形成された生産計画装置８を備える。生産計画装置８は、工場全体の工程の管理および製品の生産の管理を実施するように形成されている。生産計画装置８は、製品の製造の全体を管理する管理装置として機能する。例えば、生産計画装置８は、製品の生産計画を機械制御装置９に送信する。機械制御装置９は、生産計画に基づいて、動作プログラムをロボット制御装置２ａ，２ｂに送信する。ロボット制御装置２ａ，２ｂは、受信した動作プログラムに基づいて作業を実施する。
【００６１】
本実施の形態では、製造機械６ａ，６ｂは、製品を製造する工場に配置される。機械制御装置９および生産計画装置８は、工場とは異なる建屋に配置されていても構わない。例えば、機械制御装置９は、製造工場の敷地内にある別の建屋に配置されていても構わない。この場合には、機械制御装置９は、ロボット制御装置２ａ，２ｂに、イントラネット等のネットワークを介して接続される。また、生産計画装置８は、製造工場とは離れた地域に配置された事務所に配置されていても構わない。例えば、生産計画装置８は、インターネット等のネットワークを介して、機械制御装置９と接続されている。
【００６２】
なお、ロボットシステムには、複数の製造機械を含む製造セルが設定されていても構わない。製造セルは、たとえば、製造工程に分けて設定することができる。機械制御装置は、それぞれの製造セルを制御するように形成することができる。
【００６３】
図２、図４および図５を参照して、本実施の形態の機械制御装置９は、故障診断装置４を含む。故障診断装置４は、第２のカメラ４１ｂを備える。故障診断装置４は、第１の製造機械６ａの故障および第２の製造機械６ｂの故障を判定することができるように形成されている。演算処理装置５に入力される診断部分の情報７１には、第１の製造機械６ａに関するデータおよび第２の製造機械６ｂに関するデータが含まれる。
【００６４】
第２の製造機械６ｂにおいては、第１の製造機械６ａと同様に、第２のカメラ４１ｂにて第２のロボット１ｂの構成部品を撮影することにより、構成部品の故障を判定することができる。第２の製造機械６ｂにおいては、ワーク３２の位置を検出するカメラ４１ｂを備えている。このために、故障を検出するためのカメラを新たに追加する必要がなく、ワーク３２の位置を検出するカメラ４１ｂにて故障を検出するための画像を撮影することができる。
【００６５】
更に、第２の製造機械６ｂにおいては、搬送コンベヤ３１の故障の判定を行うことができる。搬送コンベヤ３１の診断部分は予め定められている。診断部分の情報７１には、搬送コンベヤ３１の診断部分の情報が含まれている。記憶部５３は、搬送コンベヤ３１の診断部分の基準画像および診断部分を撮影する時のロボット１ｂの位置および姿勢を記憶している。第２のカメラ４１ｂは、搬送コンベヤ３１の診断部分を撮影する。そして、故障診断装置４の演算処理装置５は、基準画像と第２のカメラ４１ｂにて撮影した画像とに基づいて、搬送コンベヤ３１の診断部分に故障が生じているか否かを判定する。
【００６６】
このように、第２のロボットシステムは、ロボット１ｂの周りに配置されている周辺装置の故障を判定することができる。周辺装置としは、搬送コンベヤに限られず、カメラにて撮影可能な任意の装置を採用することができる。例えば、周辺装置は、ロボットの近くに配置されているワークの固定装置を含む。または、周辺装置は、ロボットの近くに配置された工作機械等の加工機を含む。
【００６７】
ここで、周辺装置には、カメラを支持するロボットの近くに配置されている他のロボットが含まれる。第２のロボットシステムでは、第２のロボット１ｂが第１のロボット１ａに近接している。そして、第１のロボット１ａに支持された第１のカメラ４１ａは、第２のロボット１ｂの構成部品を撮影することができる。故障診断装置４は、第１のカメラ４１ａにて撮影した画像に基づいて、第２のロボット１ｂの構成部品の故障を判定する。
【００６８】
診断部分の情報７１には、第１のカメラ４１ａにて第２のロボット１ｂの診断部分を撮影した時の画像に対応する基準画像が含まれている。また、診断部分の情報７１には、第１のカメラ４１ａにて第２のロボット１ｂの診断部分を撮影するときの第１のロボット１ａの位置および姿勢と第２のロボット１ｂの位置および姿勢が含まれている。故障診断装置４は、第１のカメラ４１ａにて撮影した画像に基づいて、第２のロボット１ｂの構成部品の故障を判定するように形成されている。
【００６９】
このように、第２のロボットシステムの故障診断装置４は、第１のカメラ４１ａにて撮影された画像および第２のカメラ４１ｂにて撮影された画像に基づいて、診断部分に故障があるか否かを判定することができる。
【００７０】
ところで、本実施の形態の第２のロボットシステムでは、複数のロボット１ａ，１ｂを駆動することにより、同一の診断部分を互いに異なる方向から撮影することができる。故障診断装置４は、撮影した画像に基づいて故障を判定することができる。故障診断装置４の撮影指令部５４は、複数のロボット制御装置２ａ，２ｂに対して、同一の診断部分を撮影するように撮影指令を送出する。この時に撮影指令部５４は、複数のカメラ４１ａ，４１が互いに異なる方向から撮影するように撮影指令を送出する。
【００７１】
図４を参照して、例えば、第２のロボット１ｂのカバー３５の上面３５ａが診断部分に選定されている場合がある。第２のロボット１ｂの位置および姿勢を変更することにより、第２のカメラ４１ｂにて、カバー３５の上面３５ａを撮影することができる。また、第１のロボット１ａの位置および姿勢を変更することにより、第１のカメラ４１ａにて第２のロボット１ｂのカバー３５の上面３５ａを撮影することができる。第１のカメラ４１ａが撮影する方向は、第２のカメラ４１ｂが撮影する方向とは異なる。
【００７２】
演算処理装置５は、それぞれのカメラ４１ａ，４１ｂが撮影した画像をネットワークを介して取得する。判定部５６は、複数の画像のそれぞれについて診断部分に故障が発生しているか否かを判定する。この制御を実施することにより、一つの診断部分について、複数の方向から見た時の形状の変化を検出することができて、診断部分の故障を正確に検出することができる。
【００７３】
第２のロボットシステムにおいても、演算処理装置５は、故障推定部５７を含む。ここで、故障推定部５７により故障の可能性があると判定された構成部材について、構成部材を含むロボットに支持されたカメラでは撮影できない場合がある。本実施の形態の撮影指令部５４は、故障推定部５７により故障の可能性があると判定した部分を撮影可能なロボットを選定する。撮影指令部５４は、選定したロボットに取り付けられたカメラにて撮影するように指令を送信する。そして、判定部５６は、撮影した画像に基づいて、故障の可能性があると判定された部分が故障しているか否かを判定する。
【００７４】
図４を参照して、例えば、ロボット１ｂのカバー３５に故障の可能性があると判定された場合に、カバー３５の背面は、ロボット１ｂに支持された第２のカメラ４１ｂにて撮影できない場合がある。この場合に、撮影指令部５４は、第１のロボット１ａに支持された第１のカメラ４１ａを選定する。撮影指令部５４は、ロボット１ｂのカバー３５の背面を撮影する指令を送出する。演算処理装置５は、撮影されたカバー３５の背面の画像に基づいて、カバー３５の背面が損傷しているが否かを判定することができる。
【００７５】
この制御を実施することにより、一つのロボットに支持されたカメラにて撮影できない診断部分においても、他のロボットに支持されたカメラにて撮影することができる。この結果、故障しているか否かを診断できる範囲が大きくなる。
【００７６】
なお、一つの診断部分の故障を判定する場合には、３台以上のカメラにて撮影しても構わない。例えば、第１のロボットおよび第２のロボットに加えて第３のロボットが配置されているロボットシステムがある。このロボットシステムにおいては、第１のロボットに支持されたカメラおよび第３のロボットに支持されたカメラを用いて、第２のロボットの診断部分を撮影し、この診断部分の故障を判定しても構わない。
【００７７】
第２のロボットシステムにおいては、演算処理装置５の判定部５６が診断部分に故障が発生していると判定した場合に、演算処理装置５は、診断部分に故障が発生した信号を生産計画装置８に送信することができる。この制御を実施することにより、生産計画装置８から情報を得た作業者は、故障した部品を注文することができる。また、作業者は、部品の故障により製品の生産計画に影響が生じる場合には、生産の計画を修正することができる。
【００７８】
また、演算処理装置５の判定部５６が診断部分に故障が発生していると判定した場合に、演算処理装置５は、診断部分の画像をネットワークを介して生産計画装置８に送信することができる。この制御を実施することにより、生産計画装置８を操作する作業者が故障の状態を確認することができる。そして、故障の状態に応じて発注する部品を選定したり追加したりすることができる。
【００７９】
本実施の形態のロボットシステムでは、故障診断装置とロボット制御装置とが別の装置にて構成されているが、ロボット制御装置と故障診断装置とが一体的に形成されていても構わない。例えば、撮影指令部、画像処理部および判定部等がロボット制御装置に配置されていても構わない。
【００８０】
本実施の形態のロボットは、多関節ロボットであるが、この形態に限られず、任意のロボットを採用することができる。
【００８１】
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。
【符号の説明】
【００８２】
１ａ，１ｂ    ロボット
２ａ，２ｂ    ロボット制御装置
４    故障診断装置
５    演算処理装置
６ａ，６ｂ    製造機械
８    生産計画装置
９    機械制御装置
１４    モータ
１５    回転位置検出器
１７ａ，１７ｂ    作業ツール
２１    動作制御部
３１    搬送コンベヤ
３５    カバー
４１ａ，４１ｂ    カメラ
５３    記憶部
５４    撮影指令部
５５    画像処理部
５６    判定部
５７    故障推定部
７１    診断部分の情報
【図１】
2017144532.tif 000003
【図２】
2017144532.tif 000004
【図３】
2017144532.tif 000005
【図４】
2017144532.tif 000006
【図５】
2017144532.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月6日(2016.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の故障診断装置は、複数のロボットを備えるロボットシステムの故障診断装置である。故障診断装置は、それぞれのロボットの先端またはそれぞれのロボットに取りつけられた作業ツールに固定されたカメラと、カメラにて撮影された画像に基づいて、カメラを支持するロボットおよびロボットの周りの周辺装置のうち少なくとも一方の故障を判定する演算処理装置とを備える。演算処理装置は、故障の判定を実施する診断部分の情報を記憶する記憶部と、診断部分を撮影する指令を送出する撮影指令部と、カメラにより撮影した画像に基づいて、診断部分が故障しているか否かを判定する判定部とを含む。演算処理装置は、それぞれのロボットの制御装置にネットワークを介して接続されており、それぞれのカメラが診断部分を撮影した画像をネットワークを介して取得する。記憶部は、診断部分を撮影する時のロボットの位置および姿勢、および診断部分が正常な状態の時の基準画像を記憶している。撮影指令部は、診断部分の情報に基づいてロボットの位置および姿勢を変更した後に、カメラにより複数のロボットの制御装置に対して同一の診断部分を互いに異なる方向から撮影するように撮影指令を送出する。判定部は、カメラにより診断部分を撮影した画像を基準画像と比較し、予め定められた判定量を超える形状の差がある場合に診断部分が故障していると判定する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のロボットを備えるロボットシステムの故障診断装置であって、
それぞれのロボットの先端またはそれぞれのロボットに取りつけられた作業ツールに固定されたカメラと、
前記カメラにて撮影された画像に基づいて、前記カメラを支持するロボットおよびロボットの周りの周辺装置のうち少なくとも一方の故障を判定する演算処理装置とを備え、
演算処理装置は、故障の判定を実施する診断部分の情報を記憶する記憶部と、診断部分を撮影する指令を送出する撮影指令部と、前記カメラにより撮影した画像に基づいて、診断部分が故障しているか否かを判定する判定部とを含み、それぞれのロボットの制御装置にネットワークを介して接続されており、それぞれのカメラが診断部分を撮影した画像をネットワークを介して取得し、
前記記憶部は、診断部分を撮影する時のロボットの位置および姿勢、および診断部分が正常な状態の時の基準画像を記憶しており、
撮影指令部は、診断部分の情報に基づいてロボットの位置および姿勢を変更した後に、前記カメラにより複数のロボットの制御装置に対して同一の診断部分を互いに異なる方向から撮影するように撮影指令を送出し、
判定部は、前記カメラにより診断部分を撮影した画像を前記基準画像と比較し、予め定められた判定量を超える形状の差がある場合に診断部分が故障していると判定することを特徴とする、故障診断装置。
【請求項２】
前記記憶部は、複数の診断部分の前記基準画像を記憶しており、
撮影指令部は、複数の診断部分を撮影するように撮影指令を送出し、
判定部は、複数の診断部分の前記基準画像と、前記カメラにて撮影した複数の診断部分の画像に基づいて、複数の診断部分の故障の判定を実施する、請求項１に記載の故障診断装置。
【請求項３】
前記ロボットシステムは、演算処理装置にネットワークを介して接続された管理装置を備え、
判定部が診断部分に故障が生じていると判定した場合に、演算処理装置は、診断部分に故障が発生した信号を管理装置に送信する、請求項１に記載の故障診断装置。
【請求項４】
判定部が診断部分に故障が生じていると判定した場合に、演算処理装置は、診断部分の画像をネットワークを介して管理装置に送信する、請求項３に記載の故障診断装置。
【請求項５】
演算処理装置は、ロボットの稼働状態に基づいて故障の可能性がある部分を推定する故障推定部を含み、
前記撮影指令部は、故障推定部により故障の可能性があると判定された部分を撮影するように撮影指令を送出し、
判定部は、故障の可能性があると判定された部分が故障しているか否かを判定する、請求項１に記載の故障診断装置。
【請求項６】
演算処理装置は、ロボットの稼働状態に基づいて故障の可能性がある部分を推定する故障推定部を含み、
前記撮影指令部は、故障推定部により故障の可能性があると判定された部分を撮影可能なロボットを選定し、選定したロボットに取り付けられたカメラにて撮影するように撮影指令を送出し、
判定部は、故障の可能性があると判定された部分が故障しているか否かを判定する、請求項１に記載の故障診断装置。
【請求項７】
前記稼働状態は、ロボットを駆動するモータに取り付けられた回転位置検出器の出力に基づくフィードバックの情報を含む、請求項５または６に記載の故障診断装置。