Trouble diagnosing device for industrial robot
专利汇可以提供Trouble diagnosing device for industrial robot专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE: To provide a trouble diagnosing device for an industrial robot, which is constituted to automatically and rapidly diagnose the trouble cause of an amplifier incorporated in a robot body.
CONSTITUTION: In a system wherein a robot body 2 having an amplifier 1 to store an operation content is connected to an external computer 10 through a controller 3, the external computer 10 is provided with a controller trouble diagnosing part 15 to detect the occurrence of the trouble of the amplifier 1; and an amplifier data acquiring part 12 to input data of the amplifier 1 during the occurrence of a trouble. Further, the external computer is provided with an analysis simulating part 13 to produce a simulation waveform by means of machine system and control system parameters; a waveform comparing part 14 to compare a simulation waveform and a trouble waveform with each other by means of a neural network; and a waveform cause diagnosing part 16 which looks up a built-in parameter cause relation table 17 when the simulation waveform coincides with the trouble waveform to diagnose a trouble cause.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO，下面是Trouble diagnosing device for industrial robot专利的具体信息内容。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボットの故障診断装置に係り、特に故障原因の診断を行いうるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、位置指令、速度指令、位置フィードバック、速度フィードバック、電流値等の動作内容を記憶できるサーボアンプ（以下単にアンプという）を備えた産業用ロボット（以下単にロボットという）におけるアンプの故障診断装置はたとえば図５に示すように構成されている。 すなわち、アンプ１を内蔵したロボット本体２はコントローラ３を介して外部コンピュータ４に接続されており、このコンピュータ４には、アンプ１の故障の発生の有無を診断する故障診断部５と、アンプ１
の状態を読み出すアンプデータ取得部６とが設けられている。 アンプ１に故障が発生すると、コンピュータ４の故障診断部５はコントローラ３からの異常信号によりアンプ１に故障が発生したことを検知し、これを受けてアンプデータ取得部６は故障発生時のアンプ１の状態をメモリから読み出す。 そして、このデータに基づいてオペレータは試行錯誤により故障の原因を推測していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような従来の故障診断装置にあっては、結局のところオペレータが試行錯誤により故障原因を究明することになるので、一般に故障の修復に時間がかかる。 しかも、原因の推測にあたってはオペレータの経験や知識に負うところが大きいため、故障復旧時間はオペレータの経験や知識に大きく左右されることになる。
【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、アンプの故障原因を自動的に短時間で診断しうる産業用ロボットの故障診断装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するための本発明は、動作内容を記憶するアンプを備えたロボット本体と、当該ロボット本体を制御するコントローラと、前記アンプの故障の発生を検出するアンプ故障発生検出手段と、前記アンプの状態に関するデータを入力するアンプデータ入力手段と、故障原因に関連するパラメータによりシミュレーション波形を生成するシミュレーション波形生成手段と、前記シミュレーション波形と故障波形とを比較する波形比較手段と、あらかじめ設定された前記パラメータと故障原因との対応関係を示すデータテーブルを記憶するデータテーブル記憶手段と、前記シミュレーション波形と前記故障波形とが一致するときに前記データテーブルをルックアップして故障原因を推論する故障原因推論手段とを有することを特徴とする。
【０００６】
【作用】このように構成した本発明にあっては、アンプ故障発生検出手段によりアンプの故障の発生が検出されると、アンプデータ入力手段は故障発生時のアンプの状態に関するデータを入力し、シミュレーション波形生成手段はパラメータによりシミュレーション波形を生成し、波形比較手段はシミュレーション波形と故障波形とを比較して同一かどうかを判断する。 同一でなければシミュレーション波形生成手段はシミュレーション波形が故障波形と同一になるようにパラメータを変更する。 シミュレーション波形と故障波形とが一致すれば故障原因推論手段はデータテーブル記憶手段に記憶されているデータテーブルをルックアップして故障原因を推論する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本実施例による産業用ロボットの故障診断装置の概略構成図、図２はパラメータ・原因関連テーブルの一例を示す図、図３は本実施例の処理手順を示すフローチャート、図４は産業用ロボットのサーボ機構の構成の一例を示すブロック線図である。 なお、図１中、
図５と同じ部分には同一の符号を付してある。
【０００８】図１に示す故障診断装置においては、従来と同様、位置指令、速度指令、位置フィードバック、速度フィードバック、電流値等の動作内容を記憶するアンプ１（サーボアンプ）を内蔵したロボット本体２がこれを制御するコントローラ３を介して外部コンピュータ１
０に接続されている。
【０００９】このコンピュータ１０は、アンプ１の故障の有無および原因を診断する故障診断部１１と、アンプ１の状態に関するデータを読み込むアンプデータ入力手段としてのアンプデータ取得部１２と、故障原因に関連する機械系および制御系のパラメータに基づいてシミュレーション波形を生成するシミュレーション波形生成手段としての解析シミュレート部１３と、この解析シミュレート部１３で生成されたシミュレーション波形とアンプデータ取得部１２により取得された故障発生時の速度指令や電流値等の故障波形とをいわゆるニューラル・ネットワーク(neural network)を用いて比較する波形比較手段としての波形比較部１４とを有している。 そして、
故障診断部１１はさらに、アンプ１の故障の発生を検出するアンプ故障発生検出手段としてのコントローラ故障診断部１５と、後述するデータテーブルをルックアップして故障の原因を推論する故障原因推論手段としての波形原因診断部１６とで構成されている。 コントローラ故障診断部１５は従来のシステムにおける故障診断部５
（図５参照）と同じものである。 また、波形原因診断部１６には、前記パラメータと故障原因とを関連づけて両者の対応関係を設定したデータテーブル記憶手段としてのパラメータ・原因関連テーブル１７が設けられている。 このパラメータ・原因関連テーブル１７はあらかじめ実験に基づいて適当に設定しておく。
【００１０】このパラメータ・原因関連テーブル１７の一例を図２に示してある。 ここでは、たとえば故障原因としてモータ焼付きと機械的干渉を例に取り上げて、これと各種パラメータの値との関連づけがなされている。
後述するように、このテーブル１７をルックアップすることによってアンプ１の故障の原因が診断される。 なお、図２中における各種パラメータ（１／Ｒ、Ｊl 、Ｊ
m 、Ｋe 等）は図４に示すブロック線図に登場する記号に対応している。 図４のブロック線図はロボットのサーボ機構の構成例であり、解析シミュレート部１３で使用するものである。 同図中、たとえば「１／Ｒ」は巻線抵抗、「Ｊl 」は負荷イナーシャ、「Ｊm 」はロータイナーシャ、「Ｋe 」は逆起電力係数であり、また、「Ｋp
i」は位置積分ゲイン、「Ｋpp」は位置比例ゲイン、
「Ｋv 」は速度ゲイン、「Ｋω 」は速度フィードバック係数、「Ｋt 」はトルク定数、「Ｄ＋ｓＪl 」は抵抗＋負荷イナーシャ、「１／ｓ」は積分である。
【００１１】このように構成された本装置は図３のフローチャートに従って動作する。 まず、アンプ１に故障が発生すると、コンピュータ１０は、故障診断部１１のコントローラ故障診断部１５においてコントローラ３からの異常信号に基づいてアンプ１に故障が発生したことを検知し（Ｓ１）、これを受けてアンプデータ取得部１２
は故障発生時のアンプ１の状態に関するデータを取り込む（Ｓ２）。
【００１２】それから、あらかじめ解析シミュレート部１３において機械系・制御系の特徴あるパラメータ（図４参照）により基準となるシミュレーション波形を生成した後、波形比較部１４においてそのシミュレーション波形と故障波形とをニューラル・ネットワークを用いて比較し（Ｓ３）、両者が同一かどうかを判断する（Ｓ
４）。 この判断の結果として同一であればただちにステップ６に進むが、同一でなければ、解析シミュレート部１３は、ステップ３の比較の結果最も故障波形に近いシミュレーション波形を選択し、前記基準シミュレーション波形のパラメータを微調整することによって、故障波形と同一の波形となるようにパラメータを変更する（Ｓ
５）。
【００１３】それから、波形原因診断部１６は、故障波形とシミュレーション波形とが同一である時のパラメータ情報に基づいて、内蔵するパラメータ・原因関連テーブル１７をルックアップしながら故障の原因を診断する（Ｓ６）。 たとえば、モータ焼付き時の故障波形と同一のシミュレーション波形を付与する各種パラメータ１／
Ｒ、Ｊl 、Ｊm 、Ｋe 等の値がそれぞれ５以下、１００
以上、２以下、１０００以上等であれば、図２のテーブルを参照して故障の原因はモータ焼付きであると診断することになる。
【００１４】したがって、本実施例によれば、アンプ１
の故障原因を自動的に短時間で診断することが可能になり、故障の修復時間を大幅に短縮することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、アンプの故障原因を自動的に短時間で診断しうるようにしたので、故障修復時間の大幅な短縮が図られる。
【図１】本発明の一実施例による産業用ロボットの故障診断装置の概略構成図である。
【図２】本実施例によるパラメータ・原因関連テーブルの一例を示す図である。
【図３】本実施例の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】産業用ロボットのサーボ機構の構成の一例を示すブロック線図である。
【図５】従来の産業用ロボットの故障診断装置の概略構成図である。
１…アンプ ２…ロボット本体 ３…コントローラ １０…コンピュータ １１…故障診断部 １２…アンプデータ取得部（アンプデータ入力手段） １３…解析シミュレート部（シミュレーション波形生成手段） １４…波形比較部（波形比較手段） １５…コントローラ故障診断部（アンプ故障発生検出手段） １６…波形原因診断部（故障原因推論手段） １７…パラメータ・原因関連テーブル（データテーブル記憶手段）
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