[發明專利]機器人故障預測裝置及系統、以及機器人故障預測方法

有效

• 申請號: 201911344697.3
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN113021411B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 姚開鵬;鄒立明;楊旭
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00;B25J9/22
• 代理公司: 北京永新同創知識產權代理有限公司 11376
• 代理人: 楊勝軍

本發明提供機器人故障預測裝置及系統、以及機器人故障預測方法。機器人故障預測裝置具備：電流數據收集部，按照一定的時間間隔收集用于驅動機器人的總電流；模式識別部，對所收集的總電流進行模式識別；個別電流提取部，從模式識別后的總電流提取個別電流；個別時間提取部，從模式識別后的總電流提取個別時間；示教程序獲取部，獲取用于使機器人進行規定動作的示教程序；運動控制部，基于示教程序得到機器人的動作信息；軸判定部，基于動作信息取得機器人的各關節軸的旋轉角度；速度參數提取部，基于動作信息取得機器人的速度參數；預測部，基于個別電流、個別時間、各關節軸的旋轉角度、速度參數進行機器人的故障預測及故障定位。

技術領域

本發明涉及機器人故障預測裝置及系統、機器人故障預測方法。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，工業機器人在生產現場大量導入，可以滿足快速/大批量加工生產的需求，不僅節省了人力成本，而且極大地提高了生產效率。但是現有的機器人在工作當中也會發生故障，尤其是生產流水線上使用的機器人，當某一機器人因故障發生異常而停止的情況下，可能使得生產線上與其串行的其它機器人也被迫停止，從而造成整個生產線的停止，由此帶來巨大的損失。因此，對于機器人系統而言，為了早期發現機器人可能出現故障，并及時進行故障報告，對機器人進行故障診斷及預測是一種非常重要的技術。

作為故障診斷及預測方法，在專利文獻1中公開了如下方法：根據所拍攝的圖像，通過簡單的圖像解析求出機器人的手臂的旋轉角，將該旋轉角與根據電機的旋轉角所求出的手臂的旋轉角進行比較，由此判斷旋轉位置檢測是否正常進行。

專利文獻1：日本特開JP2011-125976

但是，在專利文獻1所公開的方法中，其需要對每一個機器人都設置攝像頭來獲取機器人運轉工作時的圖像，并且對所獲取的每一個視頻進行解析運算等。因此存在處理量大，運算成本高，并且實時性以及精度差等問題。

發明內容

本發明的發明人發現，機器人的故障通常與對機器人進行驅動的電機繞組線圈的絕緣破損以及電機的機械部分磨損有關。例如由于溫度過高，電機繞組線圈絕緣被破壞導致電機性能降低，則機器人完成某一動作時所需要的驅動電流變大。當電機的機械部分發生磨損，例如軸承中的鋼珠出現傷痕，導致電機的性能下降，則對機器人進行驅動使其完成某一動作所需的時間變長。

此外，本發明的發明人還發現，對機器人進行控制使其完成規定動作的示教程序與機器人執行該程序時的總電流具有對應關系，機器人執行該示教程序中的每一行指令所指示的動作進度所需的時間與對應電流的持續時間一致。

本發明的目的在于提供能夠以低成本進行故障預測的機器人故障預測裝置及系統、以及機器人故障預測方法。通過利用簡單且容易獲取的對機器人進行驅動的總電流信息以及機器人示教程序，能夠低成本、及時且高精度地對機器人故障進行預測，并能夠定位發生故障的機器人的關節軸，從而有效地預防由于機器人故障而造成的生產線的停止，并對機器人的維護維修提供有效的信息。

為了實現上述目的，本發明的機器人故障預測裝置，具備：電流數據收集部，按照一定的時間間隔收集用于驅動機器人的總電流；模式識別部，對所述電流數據收集部收集的所述總電流進行模式識別；個別電流提取部，從所述模式識別部識別后的總電流中提取個別電流；個別時間提取部，從所述模式識別部識別后的總電流中提取個別時間；示教程序獲取部，從所述機器人獲取用于使所述機器人進行規定動作的示教程序；運動控制部，讀取所述示教程序，并基于所述示教程序得到所述機器人的動作信息；軸判定部，基于所述動作信息取得所述機器人的各關節軸的旋轉角度；速度參數提取部，基于所述動作信息取得所述機器人的速度參數；以及預測部，基于所述個別電流、所述個別時間以及所述各關節軸的旋轉角度、所述速度參數進行所述機器人的故障預測及故障定位。