JPH06100928B2 - ロボツトの機能縮退制御機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はロボットの機能縮退制御機構に関し、遠隔操作
ロボットシステムのスレーブロボットに適用して有用な
ものである。

＜従来の技術＞ 第２図に遠隔操作ロボットの構成の１例を示す。同図に
示すように、この遠隔操作ロボット01は、アーム02、移
動脚部03及びITVカメラアーム部04の主要駆動部を含ん
で構成され、アーム02は第１乃至第６関節05,06,07,08,
09,010を含んでいる。而して、この遠隔操作ロボット01
は安全な基地側に設置された操作パネル011を用いての
オペレータ012の指令に基づいて悪環境下で所定の作業
を人間に代わって行なう。尚、オペレータ012側からの
指令信号は操作パネル011側に設置された通信装置013か
らロボット01側に設置された通信装置014に供給され
る。

ところで、この種多関節のアーム02を有する遠隔操作ロ
ボット01にあっては、各関節05,06,…,010の駆動系は、
第３図に示す如くサブ・コンピュータ10、サーボアンプ
20、サーボモータ30、タコジェネレータT30、位置検出
器40、負荷50、故障検出手段である過電流検出器60及び
警報手段であるブザー70にて構成され、これら構成機器
は各関節05,06,…,010についてほぼ共通している。した
がって、各関節05,06,…,010の駆動系のサブ・コンピュ
ータ10、サーボアンプ20、サーボモータ30、過電流検出
器60等は実装上の問題から１箇所にそれぞれ集められて
制御ユニット、アンプユニット、モータユニット等とし
てユニット化される。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 然るに、この種遠隔操作ロボットは、前述の如く、高
温、多湿、放射線下等の人間にとって悪環境の下で人間
に代わって作業をするものであるため、これが作業中に
故障した場合、これの修理、回収が極めて困難であり、
したがってこの種ロボットに対しては高い信頼性が要求
される。

しかしながら、従来の遠隔操作ロボットでは、これの異
常又は故障がオペレータ又はロボット自体の自己診断機
能によって発見されても、当該ロボットが異常動作しな
いようこれを停止させることができるだけで、その後の
処理はオペレータの判断に委ねられ、全ての場合にロボ
ットの回収ができるとは限らなかった。また、ロボット
の構成要素の一部が故障するとロボットの運転が停止し
てしまいロボットの稼動率の低下を招来している。特
に、過電流検出器60等故障の検出機能は有するものの警
報に利用するだけでロボットの稼動率向上とはつながら
ない。因に、ロボットの停止は、予め決められたいくつ
かの条件で論理的に判断されてロボット自身が自動的に
行ない、またロボットの運転停止はロボット停止を含む
全体の状況をエペレータ012が判断してロボットを停止
せしめる操作を行なうことにより停止する。

本発明は、上記従来技術に鑑み、最低機能の維持を計っ
て最悪事態を回避することができるロボットの機能縮退
制御機構を提供することを目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ 上記目的を達成する本発明の構成は、ロボットの各部を
駆動するモータの電流が所定値を越えたこと等、ロボッ
トの各部の故障を検出する故障検出手段と、サーボアン
プの異常を予知する嗅覚センサ等、ロボットの各部の異
常を予知する異常予知手段と、故障検出手段及び異常予
知手段からの出力信号を受信してロボットの各部の故障
及び異常の箇所、程度及び内容を特定する故障診断手段
と、故障診断手段の出力信号を受信して故障・異常部分
を隔離、故障・異常部分の機能の制限及び故障・異常部
分の他の手段との共用化を計る機能縮退制御手段とを有
することを特徴とする。

＜実 施 例＞ 以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。本
実施例は、例えば第３図に示すロボットに適用されるも
ので、故障検出手段200、異常予知手段201、故障診断手
段202及び機能縮退制御手段203からなる。故障検出手段
200は、例えばロボットの各部を駆動するモータの電流
が所定値を越えたこと等、ロボットの各部の故障を検出
するものである。異常予知手段201は、サーボアンプの
異常を予知する嗅覚センサ等、ロボットの各部の異常を
予知するものである。ここで故障とは、症状が分かって
いるもので因果関係を利用し得るもの、即ち或るモータ
に流れる電流が過大であるので、その部分が故障してい
ると特定できる場合であり、また異常とは、或るサーボ
アンプの近傍から異常な嗅気を発している等、正常状態
からはずれている状態をいう。このとき好適な嗅覚セン
サの具体例としては、周知の半導体ガスセンサがある。
これは、家庭でも使われているガス漏れ検出器のセンサ
と原理的には同様のセンサである。特に、嗅覚センサと
いう場合、ガスセンサ単体でなく、数種類の異なる検出
性能を有するガスセンサを組合せることで多数のガス種
を識別するものが既に提案されており、これを用いるこ
ともできる。また、サーボアンプの異常を予知すること
は、異常発熱の検知と換言することができる。すなわ
ち、サーボアンプの異常は主に異常発熱を伴ない異臭を
発するため、この異臭を嗅覚センサで検知することによ
りサーボアンプの異常を予知することができる。

故障診断手段202は、故障検出手段及び異常予知手段か
らの出力信号を受信してロボットの各部の故障及び異常
の箇所、程度及び内容を特定するものである。ここで、
故障及び異常の程度とは、例えば「どんな入力に対して
も或る値以上の出力を出しつづけている」或いは「入力
を小さくすれば或る値以下には押さえられる」といった
度合いを意味する。このとき、使用する情報としては先
ず異常予知手段201の情報を用い、次に故障検出手段200
の情報を用いる。また、前記程度を調べるために疑似指
令で出力を診断する。

さらに詳言すると、故障診断手段202は故障／異常箇所
を固定し、この固定結果と故障／異常の種別に基づき固
定した箇所を隔離すべきか、縮退すべきか、若しくは共
用化すべきかを決定するものであるが、故障等とその対
応策は、一般的に予め決まっている。具体的には、前述
の如く、サーボアンプは、ロボットの各軸に対応して存
在し、これらのサーボアンプの全ては、ユニット化して
あるので、或る軸のサーボアンプが過負荷により異常に
なったとすると、先ず異常発熱による異臭を嗅覚センサ
で検知し、次に異常の程度をその異常が検出されたサー
ボアンプに対して前述の疑似指令（テスト信号）を与え
ることで調べる。この結果、全く動かなければ他の正常
軸のサーボアンプを共用化するための信号、低負荷で動
けば指令値を制限して使用するための信号、隔離しても
支障がなければ隔離するための信号をそれぞれ機能縮退
制御手段203に送出する。

故障診断手段202の具体例としては、通常の機械系の故
障診断と同様で、故障検出手段例えばサーボアンプの電
流検出センサ、過負荷検出センサ等からの信号をもとに
診断を行なうものを挙げることができる。診断手法はモ
デル比較、単なる上下限値のチェック等、周知の手法に
より容易に実現し得る。機能縮退制御手段203は、故障
診断手段202の出力信号を受信して故障・異常部分を隔
離、機能の縮退及び故障・異常部分の他の手段との共用
化を計るものである。この場合の隔離は、具体的にはリ
レー等を動作せしめて物理的に、或いは論理素子を用い
て論理的に行なう。また、機能の縮退は、例えば負荷を
増やす（抵抗を大きくする）或いはリミッタの制限値を
低くする。更に共用化は、ロボットの各部の切換えを時
分割で行なうか、若しくは同時に同じ出力で複数の部品
を動作させる。例えば、右腕第１関節のサーボアンプが
故障と診断された場合、右腕第１関節と右腕第２関節の
サーボアンプを共用化する。

かかる本実施例においては、故障の事象を故障検出手段
200を用いて検出し、異常の事象を異常予知手段201を用
いて予知し、故障診断手段202によって故障若しくは異
常を特定し、その後一旦ロボット停止を行ない、直ちに
機能縮退制御手段203による縮退運転を行なわせる。

＜発明の効果＞ 以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明に
よれば、例えばロボットの右腕第２関節のサーボアンプ
が故障しても第１関節のサーボアンプを使って動作速度
の低下はあるもののロボットの運転を停止させず、これ
によってロボットの稼動率を向上せしめることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は遠
隔操作ロボットの構成の一例を示す概略構成図、第３図
はそのブロック図である。 図面中、 200は故障検出手段、 201は異常予知手段、 202は故障診断手段、 203は機能縮退制御手段である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−82909（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−1591（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットの各部を駆動するモータの電流が
   所定値を越えたこと等、ロボットの各部の故障を検出す
   る故障検出手段と、サーボアンプの異常を予知する嗅覚
   センサ等、ロボットの各部の異常を予知する異常予知手
   段と、故障検出手段及び異常予知手段からの出力信号を
   受信してロボットの各部の故障及び異常の箇所、程度及
   び内容を特定する故障診断手段と、故障診断手段の出力
   信号を受信して故障・異常部分を隔離、故障・異常部分
   の機能の制限及び故障・異常部分の他の手段との共用化
   を計る機能縮退制御手段とを有することを特徴とするロ
   ボットの機能縮退制御機構。