本發(fā)明涉及一種用于預測機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的剩余壽命并支持機器人的保養(yǎng)的機器人保養(yǎng)支持裝置及方法。

背景技術(shù)：

產(chǎn)業(yè)用機器人由于其長期的使用，會產(chǎn)生構(gòu)成用于驅(qū)動機械臂及機器人外部軸的機器人驅(qū)動系統(tǒng)的機器的劣化(例如減速機的齒輪的磨耗)，因此機器人的動作精度會降低。進而，如果對這種狀態(tài)置之不理，那么構(gòu)成機器人驅(qū)動系統(tǒng)的機器會破損，導致機器人發(fā)生故障。

在設(shè)置在生產(chǎn)線的產(chǎn)業(yè)用機器人中，如果機器人發(fā)生故障那么生產(chǎn)線整體將停止，導致生產(chǎn)效率降低而給生產(chǎn)計劃帶來障礙。因此，有想要在機器人發(fā)生故障前實施預防維護，而將故障防患于未然的市場要求。

為了應對這一市場要求，曾經(jīng)考慮到一種例如基于構(gòu)成機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的機器(減速機等)的設(shè)計壽命與截至當前日期為止的機器人的運轉(zhuǎn)時間而推定這一機器的剩余壽命的方法。

然而，由于存在決定機器的設(shè)計壽命時所設(shè)想的機器人運轉(zhuǎn)條件與實際的作業(yè)的機器人運轉(zhuǎn)條件大不相同的情況，因此根據(jù)基于機器的設(shè)計壽命與截至當前日期為止的機器人的運轉(zhuǎn)時間而推定這一機器的剩余壽命的方法，維持這一推定值的高精度有所困難。

另一方面，例如在專利文獻1中提出了下述技術(shù)：經(jīng)由通信線路收集實際作業(yè)中的機器人控制器的數(shù)據(jù)，且基于所收集的數(shù)據(jù)而實施故障診斷及維修(專利文獻1)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-190663號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

[發(fā)明所要解決的問題]

然而，在所述現(xiàn)有技術(shù)中，雖然能基于當前的數(shù)據(jù)判斷當前是否需要維修(零件更換等)，但當判斷當前不需要維修時，針對將來何時需要維修，所述現(xiàn)有技術(shù)無法特定其時期(時機)。

即，在現(xiàn)有技術(shù)中，保持時間上的寬裕而預先計劃關(guān)于機器人的維修的作業(yè)日程有所困難，結(jié)果為存在不易適時地進行機器人的維修的問題。

本發(fā)明是鑒于所述現(xiàn)有技術(shù)的問題點而完成的，其目的在于提供一種能夠高精度地預測機器人驅(qū)動系統(tǒng)的剩余壽命的機器人保養(yǎng)支持裝置及方法。

[解決問題的技術(shù)手段]

為了解決所述問題，本發(fā)明的第1形態(tài)的是一種用于預測機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的壽命并支持保養(yǎng)的機器人保養(yǎng)支持裝置，其特征在于具備：獲取數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)，用于存儲針對構(gòu)成所述機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的伺服電動機的電流指令值所獲取的數(shù)據(jù)；傾向診斷機構(gòu)，用于基于存儲在所述獲取數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)的所述電流指令值的數(shù)據(jù)，診斷所述電流指令值的將來變化傾向；及壽命判定機構(gòu)，其用于基于利用所述傾向診斷機構(gòu)獲得的所述電流指令值的將來變化傾向，判定所述電流指令值距離到達預先設(shè)定值的期間。

根據(jù)第1形態(tài)，本發(fā)明的第2形態(tài)的特征在于：所述獲取數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)存儲關(guān)于與構(gòu)成所述機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的多個所述伺服電動機相關(guān)的多個所述電流指令值的數(shù)據(jù)，且還具備對象數(shù)據(jù)選擇機構(gòu)，該對象數(shù)據(jù)選擇機構(gòu)用于從所述多個電流指令值中選擇應作為所述傾向診斷機構(gòu)的診斷對象的所述電流指令值。

根據(jù)第1或第2形態(tài)，本發(fā)明的第3形態(tài)的特征在于：所述傾向診斷機構(gòu)具有將表示所述電流指令值的將來變化傾向的預測線在顯示機構(gòu)以圖表顯示的功能。

根據(jù)第3形態(tài)，本發(fā)明的第4形態(tài)的特征在于：所述壽命判定機構(gòu)構(gòu)成為，將對應于所述圖表中所顯示的所述預測線與所述圖表中所設(shè)定的基準線的交點的時刻判定為預測壽命。

根據(jù)第1至第4形態(tài)中的任一形態(tài)，本發(fā)明的第5形態(tài)的特征在于：還具備診斷項目選擇機構(gòu)，該診斷項目選擇機構(gòu)用于從i2監(jiān)視器、負載、及峰值電流中選擇所述傾向診斷機構(gòu)的所述電流指令值的診斷項目。

根據(jù)第1至第5形態(tài)中的任一形態(tài)，本發(fā)明的第6形態(tài)的特征在于：還具備設(shè)定值變更機構(gòu)，該設(shè)定值變更機構(gòu)用于變更在所述傾向診斷機構(gòu)的診斷時所使用的設(shè)定值。

根據(jù)第1至第6形態(tài)中的任一形態(tài)，本發(fā)明的第7形態(tài)的特征在于：在所述傾向診斷機構(gòu)的診斷時所使用的所述設(shè)定值包含關(guān)于所述電流指令值的閾值、從當前日期開始的對象數(shù)據(jù)天數(shù)、從當前日期到判定日期的天數(shù)、及診斷演算中使用的最低數(shù)據(jù)數(shù)中的至少一個。

根據(jù)第1至第7形態(tài)中的任一形態(tài)，本發(fā)明的第8形態(tài)的特征在于：所述傾向診斷機構(gòu)構(gòu)成為僅基于所述機器人的動作中的所述電流指令值而進行診斷。

為了解決所述問題，本發(fā)明的第9形態(tài)是一種用于預測機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的壽命并支持保養(yǎng)的機器人保養(yǎng)支持裝置，其特征在于具備：獲取數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)，用于存儲針對構(gòu)成所述機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的伺服電動機的電流指令值所獲取的數(shù)據(jù)；傾向診斷機構(gòu)，用于基于存儲在所述獲取數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)的所述電流指令值的數(shù)據(jù)，診斷所述電流指令值的將來變化傾向；壽命判定機構(gòu)，用于基于利用所述傾向診斷機構(gòu)獲得的所述電流指令值的將來變化傾向，判定所述電流指令值距離到達預先設(shè)定值的期間；及顯示機構(gòu)，用于經(jīng)由通信網(wǎng)絡獲取并顯示所述傾向診斷機構(gòu)的診斷結(jié)果及所述壽命判定機構(gòu)的判定結(jié)果中的至少一個。

此外，還能夠適當?shù)亟M合本發(fā)明的第9形態(tài)與所述本發(fā)明的第1至第8形態(tài)中的任意一個或多個形態(tài)。

為了解決所述問題，本發(fā)明的第10形態(tài)是一種用于預測機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的壽命并支持保養(yǎng)的機器人保養(yǎng)支持方法，其特征在于具備：獲取數(shù)據(jù)存儲步驟，存儲針對構(gòu)成所述機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的伺服電動機的電流指令值所獲取的數(shù)據(jù)；傾向診斷步驟，基于利用所述獲取數(shù)據(jù)存儲步驟存儲的所述電流指令值的數(shù)據(jù)，診斷所述電流指令值的將來變化傾向；及壽命判定步驟，基于利用所述傾向診斷步驟獲得的所述電流指令值的將來變化傾向，判定所述電流指令值距離到達預先設(shè)定值的期間。

根據(jù)第10形態(tài)，本發(fā)明的第11形態(tài)的特征在于：在所述獲取數(shù)據(jù)存儲步驟中存儲關(guān)于與構(gòu)成所述機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的多個所述伺服電動機相關(guān)的多個所述電流指令值的數(shù)據(jù)，且還具備對象數(shù)據(jù)選擇步驟，該對象數(shù)據(jù)選擇步驟從所述多個電流指令值中選擇應作為所述傾向診斷步驟的診斷對象的所述電流指令值。

根據(jù)第10或第11形態(tài)，本發(fā)明的第12形態(tài)的特征在于：在所述傾向診斷步驟中將表示所述電流指令值的將來變化傾向的預測線在顯示機構(gòu)上以圖表顯示。

根據(jù)第12形態(tài)，本發(fā)明的第13形態(tài)的特征在于：在所述壽命判定步驟中將對應于所述圖表中所顯示的所述預測線與所述圖表中所設(shè)定的基準線的交點的時刻判定為預測壽命。

根據(jù)第10至第13形態(tài)中的任一形態(tài)，本發(fā)明的第14形態(tài)的特征在于：還具備診斷項目選擇步驟，該診斷項目選擇步驟用于從i2監(jiān)視器、負載、及峰值電流中選擇所述傾向診斷步驟的所述電流指令值的診斷項目。

根據(jù)第10至第14形態(tài)中的任一形態(tài)，本發(fā)明的第15形態(tài)的特征在于：還具備設(shè)定值變更步驟，該設(shè)定值變更步驟用于變更在所述傾向診斷步驟的診斷時所使用的設(shè)定值。

根據(jù)第10至第15形態(tài)中的任一形態(tài)，本發(fā)明的第16形態(tài)的特征在于：在所述傾向診斷步驟的診斷時所使用的所述設(shè)定值包含關(guān)于所述電流指令值的閾值、從當前日期開始的對象數(shù)據(jù)天數(shù)、從當前日期到判定日期的天數(shù)、及診斷演算中使用的最低數(shù)據(jù)數(shù)中的至少一個。

根據(jù)第10至第16形態(tài)中的任一形態(tài)，本發(fā)明的第17形態(tài)的特征在于：在所述傾向診斷步驟中僅基于所述機器人的動作中的所述電流指令值而進行診斷。

[發(fā)明的效果]

根據(jù)本發(fā)明可提供一種能夠高精度地預測機器人驅(qū)動系統(tǒng)的剩余壽命的機器人保養(yǎng)支持裝置及方法。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的機器人保養(yǎng)支持裝置的概略構(gòu)成的框圖。

圖2是表示在圖1所示的機器人保養(yǎng)支持裝置中所使用的對象數(shù)據(jù)的圖。

圖3是表示在圖1所示的機器人保養(yǎng)支持裝置中所使用的設(shè)定項目的圖。

圖4是表示由圖1所示的機器人保養(yǎng)支持裝置而制作的趨勢圖表的各項目的圖。

圖5是表示由圖1所示的機器人保養(yǎng)支持裝置所制作的趨勢圖表的一例的圖。

圖6是表示使用圖1所示的機器人保養(yǎng)支持裝置預測機器人驅(qū)動系統(tǒng)的剩余壽命的方法的流程圖。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發(fā)明的一個實施方式的機器人保養(yǎng)支持裝置。

首先，針對作為本實施方式的機器人保養(yǎng)支持裝置的對象的機器人的概略構(gòu)成進行說明。該機器人具備機械臂及用于驅(qū)動其機械臂或機器人的外部軸的機器人驅(qū)動系統(tǒng)。

機器人驅(qū)動系統(tǒng)具有產(chǎn)生驅(qū)動力的伺服電動機、將來自伺服電動機的驅(qū)動力傳遞到機械臂或機器人外部軸的減速機、及檢測伺服電動機的位置的編碼器。機器人驅(qū)動系統(tǒng)被包含位置環(huán)路、速度環(huán)路、及電流環(huán)路的伺服控制系統(tǒng)控制。

如圖1所示，作為本實施方式的機器人保養(yǎng)支持裝置的對象的機器人具備具有8個驅(qū)動軸jt1～jt8的機器人驅(qū)動系統(tǒng)r1，且這個機器人驅(qū)動系統(tǒng)r1由機器人控制器r2控制。

而且，本實施方式的機器人保養(yǎng)支持裝置1是用于預測機器人驅(qū)動系統(tǒng)r1的壽命并支持保養(yǎng)的裝置。

如圖1所示，機器人保養(yǎng)支持裝置1具備數(shù)據(jù)獲取機構(gòu)2，該數(shù)據(jù)獲取機構(gòu)2用于從機器人控制器r2獲取關(guān)于對應于機器人驅(qū)動系統(tǒng)r1的各驅(qū)動軸jt1～jt8的各伺服電動機的電流指令值的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)獲取機構(gòu)2的數(shù)據(jù)獲取可經(jīng)由因特網(wǎng)等通信線路而從機器人控制器r2獲取，還可將用于數(shù)據(jù)獲取的襯底連接于機器人控制器r2，而從機器人控制器r2直接獲取數(shù)據(jù)。

利用數(shù)據(jù)獲取機構(gòu)2所獲取的關(guān)于電流指令值的數(shù)據(jù)被輸送到在pc3內(nèi)所構(gòu)成的獲取數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)4，并存儲在此。獲取數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)4存儲關(guān)于與構(gòu)成機器人驅(qū)動系統(tǒng)r1的多個伺服電動機相關(guān)的多個電流指令值的數(shù)據(jù)。

機器人保養(yǎng)支持裝置1還具備用于診斷伺服電動機的電流指令值的將來變化傾向的傾向診斷機構(gòu)5。這一傾向診斷機構(gòu)5基于關(guān)于存儲在獲取數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)4的電流指令值的數(shù)據(jù)，診斷電流指令值的將來變化傾向。診斷結(jié)果能夠例如以趨勢圖表輸出。

機器人保養(yǎng)支持裝置1還具備用于判定機器人驅(qū)動系統(tǒng)r1壽命的壽命判定機構(gòu)6。這一壽命判定機構(gòu)6基于利用傾向診斷機構(gòu)5獲得的電流指令值的將來變化傾向而判定構(gòu)成機器人驅(qū)動系統(tǒng)r1的伺服電動機的電流指令值距離到達預先設(shè)定值的期間。

機器人保養(yǎng)支持裝置1還具備對象數(shù)據(jù)選擇機構(gòu)7，該對象數(shù)據(jù)選擇機構(gòu)7用于從對應于各驅(qū)動軸jt1～jt8的多個電流指令值中選擇應作為傾向診斷機構(gòu)5的診斷對象的電流指令值。即，能夠利用對象數(shù)據(jù)選擇機構(gòu)7選擇應進行剩余壽命判定的驅(qū)動軸jt1～jt8。

如圖2所示，利用對象數(shù)據(jù)選擇機構(gòu)7所選擇的對象數(shù)據(jù)是由機器人教示程序所設(shè)定的執(zhí)行區(qū)間的數(shù)據(jù)。即，僅將關(guān)于機器人動作中的電流指令值的數(shù)據(jù)作為診斷對象，而不將機器人停止中的數(shù)據(jù)作為診斷對象。借此，能夠提高剩余壽命的判定精度。

機器人保養(yǎng)支持裝置1的傾向診斷機構(gòu)5具有將表示電流指令值的將來變化傾向的預測線在顯示機構(gòu)8以圖表顯示(趨勢圖表)的功能。而且，壽命判定機構(gòu)6構(gòu)成為將對應于圖表中所顯示的預測線與圖表中所設(shè)定的基準線的交點的時刻判定為預測壽命。

機器人保養(yǎng)支持裝置1還具備診斷項目選擇機構(gòu)9，該診斷項目選擇機構(gòu)9用于從i2監(jiān)視器、負載(duty)、及峰值電流中選擇傾向診斷機構(gòu)5的電流指令值的診斷項目。

如圖3所示，i2監(jiān)視器以初始計測值為基準，將閾值設(shè)定為107％(設(shè)計基準)。負載以電動機連續(xù)制動電流值(電動機制造廠規(guī)格)為基準。峰值電流值以電流限制值(放大器、減速機、及電動機的電流極限)為基準。

另外，機器人保養(yǎng)支持裝置1具備設(shè)定值變更機構(gòu)10，該設(shè)定值變更機構(gòu)10用于變更在傾向診斷機構(gòu)5的診斷時所使用的設(shè)定值。如圖3所示，在傾向診斷機構(gòu)5的診斷時所使用的設(shè)定值包含關(guān)于電流指令值的閾值、從當前日期開始的對象數(shù)據(jù)天數(shù)(參考天數(shù))、從當前日期到判定日期(壽命預測值)的天數(shù)(判定天數(shù))、及診斷演算中使用的最低數(shù)據(jù)數(shù)。

在機器人保養(yǎng)支持裝置1的顯示機構(gòu)8中所顯示的圖表包含圖4所示的項目，且在圖5顯示其一例。在圖5中，在診斷項目選擇部11中選擇i2監(jiān)視器的情況下，顯示有關(guān)于與由對象數(shù)據(jù)選擇部12所選擇的驅(qū)動軸jt1對應的伺服電動機的電流指令值的診斷結(jié)果。

圖5所示的圖表的x軸(橫軸)是表示獲取電流指令值的數(shù)據(jù)的日期時間，而y軸(縱軸)針對相對于驅(qū)動軸jt1的伺服電動機的電流指令值，而將i2監(jiān)視器以診斷項目顯示。同圖表的參考天數(shù)為預設(shè)的10天。同圖表中的用作剩余壽命的判定基準的基準線13由基準值×閾值/100決定。

在同圖表中顯示有基于電流指令值的標繪數(shù)據(jù)14，利用最小二乘法求得的預測線15。這一預測線15與基準線13的交點顯示為剩余壽命的預測日期16。

接著，參照圖6說明使用所述機器人保養(yǎng)支持裝置1來預測機器人驅(qū)動系統(tǒng)r1的壽命并支持機器人的保養(yǎng)的方法。

首先，利用獲取數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)4存儲利用數(shù)據(jù)獲取機構(gòu)2所獲取的關(guān)于與多個驅(qū)動軸jt1～jt8對應的伺服電動機的電流指令值的數(shù)據(jù)(獲取數(shù)據(jù)存儲步驟s1)。隨后，從對應于多個驅(qū)動軸jt1～jt8的多個電流指令值中選擇應作為診斷對象的電流指令值(對象數(shù)據(jù)選擇步驟s2)。

接著，利用診斷項目選擇機構(gòu)9從i2監(jiān)視器、負載、及峰值電流中選擇診斷項目(診斷項目選擇步驟s3)。另外，根據(jù)需要利用設(shè)定值變更機構(gòu)10變更有關(guān)閾值、參考天數(shù)、判定天數(shù)、及數(shù)據(jù)數(shù)的默認值(設(shè)定值變更步驟s4)。

接著，利用傾向診斷機構(gòu)5將關(guān)于所選擇的電流指令值數(shù)據(jù)及診斷項目的診斷結(jié)果標繪在圖表中(診斷結(jié)果標繪步驟s5)。接著，基于圖表中所標繪的診斷結(jié)果，利用最小二乘法描繪預測線(預測線描繪步驟s6)。診斷結(jié)果標繪步驟s5及預測線描繪步驟s6構(gòu)成診斷電流指令值的將來變化傾向的傾向診斷步驟。

接著，利用壽命判定機構(gòu)6，基于利用傾向診斷步驟s5、s6獲得的電流指令值的將來變化傾向，而判定電流指令值距離到達預先設(shè)定基準線13的期間(壽命判定步驟s7)。即，在壽命判定步驟s7中，將對應于圖5的圖表中所顯示的預測線15與圖表中所設(shè)定的基準線13的交點的時刻判定為預測壽命。

如以上所述，根據(jù)本實施方式，基于機器人驅(qū)動系統(tǒng)r1的伺服電動機的電流指令值的數(shù)據(jù)，可高精度地預測機器人驅(qū)動系統(tǒng)r1的剩余壽命。借此，可適時地實施機器人的維修，而將因故障所導致的機器人的停止時間最小化，從而能夠確實地防止設(shè)置有機器人的生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率的降低。

特別是，在本實施方式中，由于傾向診斷機構(gòu)5僅基于機器人的動作中的電流指令值而進行診斷，因此能夠進一步提高機器人驅(qū)動系統(tǒng)r1的剩余壽命的預測精度。

作為本發(fā)明的另一個實施方式，在所述實施方式的構(gòu)成中除了連接于機器人控制器r2的顯示機構(gòu)8外(或取代顯示機構(gòu)8)，還可設(shè)置與機器人控制器r2的pc3經(jīng)由因特網(wǎng)等通信網(wǎng)絡能夠連接的裝置。

這樣的裝置，優(yōu)選平板式終端、智能手機、膝上型pc等所謂的智能裝置，或還可使用一般的桌上型pc?？傊谶h離設(shè)置有機器人的現(xiàn)場的位置，只要是經(jīng)由通信網(wǎng)絡可與pc3連接的裝置即可。

根據(jù)本實施方式的機器人保養(yǎng)支持裝置及方法，即便在遠離設(shè)置有機器人的現(xiàn)場的位置，仍能夠遠距離地確認機器人的狀態(tài)。借此，可更確實且更適時地進行機器人的保養(yǎng)作業(yè)。

[符號的說明]

1機器人保養(yǎng)支持裝置

2數(shù)據(jù)獲取機構(gòu)

3pc

4獲取數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)

5傾向診斷機構(gòu)

6壽命判定機構(gòu)

7對象數(shù)據(jù)選擇機構(gòu)

8顯示機構(gòu)

9診斷項目選擇機構(gòu)

10設(shè)定值變更機構(gòu)

11診斷項目選擇部

12對象數(shù)據(jù)選擇部

13圖表的基準線

14標繪數(shù)據(jù)

15圖表的預測線

16剩余壽命的預測日期

r1機器人驅(qū)動系統(tǒng)

r2機器人控制器

s1獲取數(shù)據(jù)存儲步驟

s2對象數(shù)據(jù)選擇步驟

s3診斷項目選擇步驟

s4設(shè)定值變更步驟

s5診斷結(jié)果標繪步驟(傾向診斷步驟)

s6預測線描繪步驟(傾向診斷步驟)

s7壽命判定步驟