特許 6581050 ロボットの遠隔監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6581050

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】ロボットの遠隔監視システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/06 20060101AFI20190912BHJP

【ＦＩ】

   B25J19/06

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-163965(P2016-163965)

(22)【出願日】2016年8月24日

(65)【公開番号】特開2018-30196(P2018-30196A)

(43)【公開日】2018年3月1日

【審査請求日】2018年8月20日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105795

【弁理士】

【氏名又は名称】名塚 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100105131

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 満

(72)【発明者】

【氏名】中 村 正 和

(72)【発明者】

【氏名】川 井 淳

(72)【発明者】

【氏名】清 水 知 也

(72)【発明者】

【氏名】加 川 謙 良

【審査官】 臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１８６５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１６０３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３１１７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２３３４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５００７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９５３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３１８２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９０６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１９９１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１８１７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６６１５０９０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２１７４４９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｊ １９／００−１９／０６

Ｇ０５Ｂ １９／４１８−２３／０２

Ｇ０５Ｇ １１／０１

Ｇ０６Ｆ １１／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットの状態をユーザー側サイトから離れた場所で監視するための遠隔監視システムであって、
前記ユーザー側サイトにおいて、ロボット制御装置から取得した前記ロボットの駆動系のモータの電流データを分析して分析結果データを取得するための分析結果データ取得手段と、
前記ユーザー側サイトから離れた遠隔地に設けられ、前記分析結果データ取得手段によって得られた前記分析結果データを記録するためのデータサーバと、
前記データサーバに、前記ロボット制御装置から取得した前記電流データをそのまま送信することに代えて、前記分析結果データを送信するための通信手段と、
前記データサーバに記録された前記分析結果データを読み出して表示するための携帯端末と、を備え、
前記通信手段は、前記分析結果データ以外に、環境設定データを前記データサーバに送信するように構成されており、
前記環境設定データは、ユーザーにて変更可能な前記分析結果データの閾値に関する閾値設定ファイルを含む、ロボットの遠隔監視システム。

【請求項2】

前記分析結果データは、前記モータの平均電流値（Ｉ^２）、ピーク電流値、およびモータ許容負荷率の少なくとも一つを含む、請求項１記載のロボットの遠隔監視システム。

【請求項3】

前記分析結果データは、前記平均電流値（Ｉ^２）、前記ピーク電流値、および前記モータ許容負荷率の少なくとも一つの経時変化に関する情報を含んでいる、請求項２記載のロボットの遠隔監視システム。

【請求項4】

前記通信手段は、メールサーバを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のロボットの遠隔監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットの状態をユーザー側サイトから離れた場所で監視するための遠隔監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

産業用ロボットなどのロボットは、その長期の使用により、ロボットアームやロボット外部軸を駆動するためのロボット駆動系を構成する機器の劣化（例えば、減速機の歯車の摩耗）が発生し、これにより、ロボットの動作精度が低下する。さらに、このような状態を放置しておくと、ロボット駆動系を構成する機器が破損して、ロボットが故障する。

【0003】

生産ラインに設置される産業用ロボットにおいては、ロボットが故障すると生産ライン全体が停止し、生産性が低下して生産計画に支障をきたすことになる。そのため、ロボットに故障が発生する前に予防保全を実施し、故障を未然に防ぎたいという市場の要求がある。

【0004】

この市場の要求に応えるためには、例えば、ロボットの駆動系を構成する機器（減速機等）の設計寿命と、現在日までのロボットの運転時間とに基づいて、当該機器の残余寿命を推定する方法が考えられる。

【0005】

しかしながら、機器の設計寿命を決定する際に想定されるロボット運転条件と、実際の作業におけるロボット運転条件とが大きく異なる場合があるため、機器の設計寿命と、現在日までのロボットの運転時間とに基づいて当該機器の残余寿命を推定する方法では、その推定値の精度を高く維持することが困難である。

【0006】

一方、実際の作業におけるロボット制御装置のデータを、ユーザー側サイトから通信回線を介して遠隔地に送信し、送信されたデータに基づいて故障診断やメンテナンスを実施する技術が提案されている（特許文献１、２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００２−２８７８１６号公報

【特許文献2】特開２００７−１９０６６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１、２に記載の従来提案の技術は、ロボット制御装置から取得した生のデータを、通信回線を介してそのまま遠隔地に送信するものであるため、送信するデータの量（通信量）が膨大なものとなり、通信速度の低下などの問題がある。

【0009】

本発明は、上述した従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであって、ユーザー側サイトから遠隔地に送信するデータの量（通信量）を低減することができるロボットの遠隔監視システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、ロボットの状態をユーザー側サイトから離れた場所で監視するための遠隔監視システムであって、前記ユーザー側サイトにおいて、前記ロボットの駆動系のモータの電流データを分析して分析結果データを取得するための分析結果データ取得手段と、前記ユーザー側サイトから離れた遠隔地に設けられ、前記分析結果データ取得手段によって得られた前記分析結果データを記録するためのデータサーバと、前記データサーバに前記分析結果データを送信するための通信手段と、前記データサーバに記録された前記分析結果データを読み出して表示するための携帯端末と、を備えたことを特徴とする。

【0011】

本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記分析結果データは、前記モータの平均電流値（Ｉ^２）、ピーク電流値、およびモータ許容負荷率の少なくとも一つを含む、ことを特徴とする。

【0012】

本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記分析結果データは、前記平均電流値（Ｉ^２）、前記ピーク電流値、および前記モータ許容負荷率の少なくとも一つの経時変化に関する情報を含んでいる、ことを特徴とする。

【0013】

本発明の第４の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様において、前記通信手段は、前記分析結果データ以外に、環境設定データを前記データサーバに送信するように構成されている、ことを特徴とする。

【0014】

本発明の第５の態様は、第１乃至第４のいずれかの態様において、前記通信手段は、メールサーバを含む、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、ユーザー側サイトから遠隔地に送信するデータの量（通信量）を低減することができるロボットの遠隔監視システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態によるロボットの遠隔監視システムの概略構成を示した図。

【図2】図１に示した遠隔監視システムにおける送信情報の一つである環境設定データを説明するための図。

【図3】図１に示した遠隔監視システムの一変形例の概略構成を示した図。

【図4】図１に示した遠隔監視システムの他の変形例の概略構成を示した図。

【図5】図１に示した遠隔監視システムのさらに他の変形例の概略構成を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の一実施形態によるロボットの遠隔監視システムについて、図面を参照して説明する。

【0018】

本実施形態によるロボットの遠隔監視システムは、ロボットの状態（動作状態や劣化状態など）を、ユーザー側サイトから離れた場所で監視するためのシステムである。ロボットは、ロボットアームと、このロボットアームやロボットの外部軸を駆動するためのロボット駆動系とを備えている。

【0019】

なお、本明細書中において「ユーザー側サイト」には、ロボットが実際に稼働している工場のみならず、ロボットを監視するために使用されるロボットユーザー側の監視センターなども含まれる。

【0020】

図１に示したように、工場（ユーザー側サイト）１には、複数台のロボット２が設置されている。第一ロボット２は、第一ロボット制御装置３により制御され、第二ロボット２は、第二ロボット制御装置３により制御され、第Ｎロボット２は、第Ｎロボット制御装置３により制御される。

【0021】

工場１（ユーザー側サイト）には、複数のロボット制御装置３からロボット駆動系のデータを受信する現場ＰＣ４が設けられている。ロボット駆動系は、駆動力を生成するサーボモータ、サーボモータからの駆動力をロボットアームやロボット外部軸に伝達する減速機、およびサーボモータの位置を検出するエンコーダを有する。

【0022】

工場（ユーザー側サイト）１に設置された現場ＰＣ４は、ロボット駆動系のサーボモータの電流データを分析して分析結果データを取得するための分析結果データ取得手段を構成している。すなわち、本実施形態によるロボットの遠隔監視システムにおいては、ロボット駆動系のサーボモータの電流データの分析を、ロボット２が設置されている工場（ユーザー側サイト）１において実施する。

【0023】

現場ＰＣ４で実施されるサーボモータの電流データの分析によって、減速機の故障予知に利用される平均電流値（Ｉ^２）、ピークトルクの診断に利用されるピーク電流値、およびモータのデューティ診断に利用されるモータ許容負荷率などに関する分析結果データが得られる。

【0024】

ここで、平均電流値（Ｉ^２）、ピーク電流値、およびモータ許容負荷率は、同一の動作条件でロボットを動作させたときに生じる電流の測定値に基づいて取得するデータである。例えば、平均電流値（Ｉ^２）は、同一の動作条件において生じた電流値の平均値であり、ピーク電流値は、同一の動作条件において生じた電流値のピーク値である。

【0025】

そして、上述の分析結果データは、平均電流値（Ｉ^２）、ピーク電流値、およびモータ許容負荷率のそれぞれの経時変化に関する情報を含んでおり、経時変化情報に基づいて、減速機などの機器を含むロボット駆動系の寿命を予測することができる。

【0026】

例えば平均電流値（Ｉ^２）に基づいてロボット駆動系の残余寿命を推定する際には、初期計測値を基準とし、閾値を１０７％（設計基準）として、平均電流値（Ｉ^２）が閾値に到達するまでの時間（残余寿命）を推定する。また、ピーク電流値については、電流制限値（アンプ、減速機、モータの電流リミット）を基準として残余寿命を推定する。さらに、モータ許容負荷率（デューティ）については、モータ連続ストール電流値(モータメーカ仕様)を基準として残余寿命を推定する。

【0027】

なお、本例においては、実際にロボット２が設置されている工場１に、分析結果データ取得手段である現場ＰＣ４を設けているが、変形例としては、ロボット２を監視するための監視センター（ロボットユーザーの施設）に分析結果データ取得手段を設けても良い。

【0028】

本実施形態によるロボットの遠隔監視システムは、工場（ユーザー側サイト）１から離れた遠隔地に、現場ＰＣ４で構成された分析結果データ取得手段によって得られた分析結果データを記録するためのデータサーバ５を備えている。

【0029】

また、この遠隔監視システムは、遠隔地に設置されたデータサーバ５に、現場ＰＣ４から分析結果データを送信するための通信手段６を備えている。本例における通信手段６は、仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）を構成するものであり、例えば、インターネットや電話回線などの商用通信回線や、ＬＡＮなどの専用回線を利用して、分析結果データをデータサーバ５に送信することができる。

【0030】

通信手段６によってデータサーバ５に送信される情報には、上述の分析結果データに加えて、図２に示した環境設定データが含まれている。環境設定データには、少なくとも、ユーザー情報（ユーザー名、工場名、現場ＰＣ情報）、接続設定情報（ロボット種類、ユーザーライン名、ユーザー号機、メーカー号機、ＩＰアドレス）、および閾値設定ファイル（分析結果データの閾値）が含まれている。

【0031】

分析結果データの閾値は、デフォルトの値が設定されているが、ユーザーにて変更することもできる。また、分析結果データの閾値は、ロボットを構成する複数の軸のそれぞれについて設定されている。 本実施形態による遠隔監視システムは、さらに、データサーバ５に記録された分析結果データおよび環境設定データを読み出して表示するための携帯端末７を備えている。携帯端末７は、携帯電話、スマートホン、ノートパソコンなどで構成することができる。

【0032】

本実施形態によるロボットの遠隔監視システムは、サーボモータの電流データの分析を、工場（ユーザー側サイト）１にある現場ＰＣ（分析結果データ取得手段）４で行い、現場ＰＣ４で取得した分析結果データを、通信手段６を用いて遠隔地にあるデータサーバ４に送信するように構成されている。

【0033】

すなわち、ロボット制御装置３から取得した生データを、通信手段６を介してそのままデータサーバ５に送信するのではなく、データサーバ５に送信する前に、工場（ユーザー側サイト）１側において生データの分析が行われる。

【0034】

上述したように、本実施形態によるロボットの遠隔監視システムにおいては、サーボモータの電流データの分析を、工場（ユーザー側サイト）１にある現場ＰＣ（分析結果データ取得手段）４で行い、現場ＰＣ４で取得した分析結果データが、通信手段６を介して遠隔地にあるデータサーバ５に送信される。

【0035】

分析結果データは、ロボット制御装置３から取得した生データに比べて、そのデータ量が相当に小さいので、通信手段６を介してデータサーバ５に送信するデータの量（通信量）を大幅に低減することができ、これにより、通信速度の向上等を図ることができる。

【0036】

そして、データサーバ５に保存された分析結果データを携帯端末７で確認することにより、工場（ユーザー側サイト）１から離れた遠隔地において、ロボットの状態（駆動系の残余寿命など）を適時に把握することができる。

【0037】

なお、本例では、工場（ユーザー側サイト）１からデータサーバ５にデータを送信するための通信手段６として、ＶＰＮを利用することとしているが、変形例としては、図３に示したように、通信手段６としてメールサーバを利用するようにしても良い。この場合、データサーバ５はメールサーバとしても機能する。或いは、データサーバ５の上流側（工場側）に別途メールサーバを設けても良い。

【0038】

上述したように、現場ＰＣ（分析結果データ取得手段）４で予め分析して得られた結果である分析結果データを通信手段６で送信するようにしているので、通信手段６で送信すべきデータの通信量が極めて少なくて済み、その結果、メールでの送信が可能となるものである。通信手段６をメールサーバとすることにより、外部からユーザー側サイトへの侵入に対するセキュリティを強化できるという利点がある。

【0039】

なお、図３では通信手段（メールサーバ）６を工場１の内部に設置しているが、通信手段（メールサーバ）６の設置場所は、工場１以外でも、ユーザー側サイト内のいずれかの場所であれば良い。

【0040】

また、他の変形例としては、図４に示したように、ＶＰＮを利用した通信手段６およびメールサーバを利用した通信手段６の両方を設置しても良い。本例においては、例えば、通常時はメールサーバの通信手段６を使用して分析結果データをデータサーバに送信し、双方向のデータ通信が必要となるような場合にはＶＰＮの通信手段６を使用するように切り替えることができる。

【0041】

さらに他の変形例としては、図５に示したように、複数の工場１のそれぞれの通信手段６から、データサーバ５に対して通信を行うようにしても良い。本例における通信手段６は、ＶＰＮでも良いし、メールサーバでも良く、或いは両方の通信手段６を設けても良い。 なお、本例において通信手段６にメールサーバを利用する場合には、上述したようにセキュリティレベルが向上することにより、例えば複数の工場１のそれぞれのユーザー（所有者）が異なるような場合でも、十分なセキュリティレベルを確実に確保することができる。

【符号の説明】

【0042】

１ 工場（ユーザー側サイト）
２ ロボット
３ ロボット制御装置
４ 現場ＰＣ
５ データサーバ
６ 通信手段
７ 携帯端末

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】