專利名稱：用于監(jiān)測(cè)工業(yè)機(jī)器人的狀況的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)測(cè)工業(yè)機(jī)器人的狀況。特別地，本發(fā)明用于監(jiān)測(cè)機(jī)器 人的故障。
背景技術(shù)：
工業(yè)機(jī)器人包括操縱器和控制系統(tǒng)。操縱器包括能夠彼此相對(duì)移動(dòng) 的連桿。連桿為不同的機(jī)器人部件，比如基座、臂以及腕部。各接合處 具有接合組件，比如馬達(dá)、馬達(dá)齒輪以及馬達(dá)軸承。諸如馬達(dá)的致動(dòng)器 驅(qū)動(dòng)操縱器的運(yùn)動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)包括用于控制操縱器的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī) 和驅(qū)動(dòng)單元。連桿的位置和速度由機(jī)器人的控制系統(tǒng)控制，該控制系統(tǒng) 產(chǎn)生用于馬達(dá)的控制信號(hào)?？刂葡到y(tǒng)包括適于計(jì)算出用于致動(dòng)器的位置 的參照值的路徑規(guī)劃裝置。驅(qū)動(dòng)單元適于計(jì)算出用于致動(dòng)器的扭矩的參 照值。驅(qū)動(dòng)單元設(shè)置有反饋回路，該反饋回路基于來自致動(dòng)器的所測(cè)得 的位置值和來自路徑規(guī)劃裝置的位置參照值而計(jì)算出用于致動(dòng)器的反 饋扭矩。驅(qū)動(dòng)單元適于基于來自反饋回路的反饋扭矩計(jì)算出用于致動(dòng)器 的扭矩的參照值。為改進(jìn)致動(dòng)器的控制，某些驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)一步設(shè)置有前 饋回路，該前饋回路基于來自路徑規(guī)劃裝置的位置參照值和機(jī)器人的數(shù) 學(xué)模型計(jì)算出用于致動(dòng)器的前饋扭矩。在這些實(shí)例中，控制單元適于基
致動(dòng)器的扭矩的參照值。
工業(yè)機(jī)器人用在工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中，以執(zhí)行精確和重復(fù)的運(yùn)動(dòng)。因 而，對(duì)于機(jī)器人的完整功能性相當(dāng)重要的一點(diǎn)在于，工業(yè)機(jī)器人依據(jù)其 標(biāo)稱性能動(dòng)作,這意味著連桿必須處于良好狀況以及以預(yù)期方式共同動(dòng) 作。
但是，難以檢測(cè)或判定工業(yè)機(jī)器人是否依據(jù)其標(biāo)稱性能動(dòng)作。諸如 維修技術(shù)人員的操作者不得不依賴其所看到的情況和依賴來自控制系 統(tǒng)的有關(guān)機(jī)器人性能的信息，比如從位于操縱器上的傳感器上的讀數(shù)所 獲得的馬達(dá)的位置和速度。然后操作者基于其個(gè)人經(jīng)驗(yàn)分析機(jī)器人的當(dāng) 前情況，由于是主觀測(cè)量因而導(dǎo)致不同的診斷結(jié)果。在很多情況下，分
析機(jī)器人的當(dāng)前狀況和性能的操作者也需要評(píng)估不同來源的信息，比如 同一時(shí)間中的不同馬達(dá)、或者機(jī)器人定位或甚至面臨緊急停機(jī)時(shí)的場(chǎng)所 的外部狀況。為發(fā)現(xiàn)故障起因，操作者有可能必須作出不同假設(shè)，因此 浪費(fèi)時(shí)間并且經(jīng)常導(dǎo)致機(jī)器人長(zhǎng)時(shí)間保持靜止，從而導(dǎo)致成本高昂。
由于當(dāng)今人員輪換頻繁，所以機(jī)器人維修技術(shù)團(tuán)隊(duì)中的操作者不具 有足夠的經(jīng)驗(yàn)以診斷和分析出機(jī)器人性能的故障。
所需要的是獲得一種診斷機(jī)器人當(dāng)前性能或狀況的筒單方法。
JP62024305公開一種用于檢測(cè)工業(yè)機(jī)器人的伺服系統(tǒng)的異常性的 方法。該方法包括監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)源的致動(dòng)器的位置的參照值和致動(dòng)器的位置 的當(dāng)前值之間的偏差，并且基于上述偏差對(duì)伺服系統(tǒng)的異常性進(jìn)行檢 測(cè)。這種方法對(duì)控制誤差一即參照的位置和位置的測(cè)得值之間的差值一 進(jìn)行監(jiān)控，以檢測(cè)出異常性。這種方法的缺點(diǎn)在于，例如由于位置參照 值的改變而致使控制誤差具有大的自然變化，所述控制誤差的變化并非 由于機(jī)器人性能的誤差而引起。由于諸如馬達(dá)、馬達(dá)齒輪、馬達(dá)軸承、 軸以及致動(dòng)器等的驅(qū)動(dòng)組件的磨損所引起的異常性，導(dǎo)致控制誤差發(fā)生 微小并且緩慢的變化。因此，難于檢測(cè)由于驅(qū)動(dòng)組件磨損所引起的控制 誤差的變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自動(dòng)地監(jiān)測(cè)工業(yè)機(jī)器人狀況的改進(jìn)方法。
該目的通過由權(quán)利要求1所限定的方法而得以實(shí)現(xiàn)。
此種方法包括基于用于致動(dòng)器的位置和/或速度的參照值以及機(jī)器 人的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出用于所述致動(dòng)器中的至少一個(gè)的前饋扭矩；基于來 自致動(dòng)器的測(cè)得值和用于致動(dòng)器的位置的所述參照值計(jì)算出用于致動(dòng) 器的反饋扭矩；基于所述前饋扭矩和所述反饋扭矩計(jì)算出用于致動(dòng)器的 扭矩的參照值；監(jiān)測(cè)用于致動(dòng)器的扭矩的參照值和前饋扭矩之間的差 值；以及判定所述差值正常或否，并且基于上述結(jié)果監(jiān)測(cè)機(jī)器人的狀況。
計(jì)算出的前饋扭矩是由于作用于機(jī)器人部件上動(dòng)力和/或運(yùn)動(dòng)力… 比如由于重力和慣性力而作用于機(jī)器人臂部上的力一而產(chǎn)生的預(yù)期扭 矩。依據(jù)本發(fā)明，對(duì)用于致動(dòng)器的扭矩的參照值和來自前饋回路的前饋
扭矩之間的差值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以檢測(cè)由于機(jī)器人的故障所引起的不正常變 化。例如，能夠檢測(cè)振幅分布的偏差趨勢(shì)和/或檢測(cè)頻率分布的偏差趨 勢(shì)，由此識(shí)別出機(jī)械問題。通過從參照扭矩減去前饋扭矩，使參照扭矩 中的正常變化量得以減少，所述正常變化量例如由于機(jī)器人已知的動(dòng)力 和運(yùn)動(dòng)行為而產(chǎn)生。由此，用于檢測(cè)不正常變化的靈敏性大大地提高， 從而相應(yīng)地增強(qiáng)了對(duì)機(jī)器人的監(jiān)測(cè)。
依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，對(duì)計(jì)算出的反饋扭矩一一其與用于扭矩的 參照值和前饋扭矩之間的差值相等一_進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且判定反饋扭矩正 ?；蚍瘛?br> 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，通過從用于扭矩的計(jì)算出的參照值減去計(jì) 算出的前饋扭矩而計(jì)算出用于致動(dòng)器的扭矩的參照值和前饋扭矩之間 的差值。對(duì)計(jì)算出的差值進(jìn)行監(jiān)測(cè)。不需要使用與用于監(jiān)測(cè)機(jī)器人狀況 的前饋扭矩相同的用于控制致動(dòng)器的前饋扭矩。相反，使用比用于控制 機(jī)器人的模型更為完整的用于監(jiān)測(cè)機(jī)器人的模型具有有利之處。例如，
能夠計(jì)算出兩種不同的前饋扭矩基于機(jī)器人的第一模型計(jì)算出的第一 前饋扭矩，所述第一前饋扭矩用于計(jì)算參照值；以及基于機(jī)器人的不同 模型計(jì)算出的第二前饋扭矩，所述第二前饋扭矩用于監(jiān)測(cè)機(jī)器人。例如， 基于未將機(jī)器人的臂部的所有弱點(diǎn)考慮在內(nèi)的機(jī)器人模型計(jì)算出第一
經(jīng)計(jì)算的前饋扭矩，并且基于已將由于作用于機(jī)器人的臂部上的重力所 產(chǎn)生的扭矩考慮在內(nèi)的機(jī)器人模型計(jì)算出第二前饋扭矩。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，所述機(jī)器人的所述受監(jiān)測(cè)的狀況是驅(qū) 動(dòng)組件的磨損。驅(qū)動(dòng)組件包括以下機(jī)械單元中的至少一種馬達(dá)、馬達(dá) 齒輪、軸承、軸以及制動(dòng)器。從而使得能夠檢測(cè)馬達(dá)、馬達(dá)齒輪、軸承、 軸以及制動(dòng)器的磨損。進(jìn)一步地，通過判定驅(qū)動(dòng)組件的磨損，可預(yù)知是 否需要維修。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，基于用于扭矩的參照值和前饋扭矩之 間的差值計(jì)算出偏差參數(shù)，所述參數(shù)是機(jī)器人的性能的狀況的度量。這 一點(diǎn)具有有利之處，原因?yàn)槟軌虮O(jiān)測(cè)該參數(shù)并對(duì)參數(shù)的變化作出反應(yīng)。
本發(fā)明也涉及一種如權(quán)利要求8所限定的用于監(jiān)測(cè)工業(yè)機(jī)器人的狀 況的裝置.
從以下的描述部分將清楚本發(fā)明的其它有利的特征和優(yōu)點(diǎn)。


將結(jié)合所附的示意性附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。
圖1示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括操縱器和控制系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器
人；
圖2a-b示出一方塊圖，該方塊圖例示用于控制機(jī)器人的致動(dòng)器的 控制回路的示例；
圖3示出一方塊圖，該方塊圖例示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于監(jiān)測(cè) 工業(yè)機(jī)器人的故障的裝置；
圖4示出一流程圖，該流程圖例示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于監(jiān)測(cè) 工業(yè)機(jī)器人的故障的方法；以及
圖5示出示例性曲線圖，該曲線圖示出偏差參數(shù)如何隨時(shí)間發(fā)生變化。
具體實(shí)施例方式
圖1示出包括操縱器2和控制系統(tǒng)3的工業(yè)機(jī)器人l。工業(yè)機(jī)器人 1具有可繞多個(gè)接合處4a - c彼此相對(duì)移動(dòng)的多個(gè)連桿。圖1所示的連 桿能夠繞旋轉(zhuǎn)軸線彼此相對(duì)地旋轉(zhuǎn)。機(jī)器人的其它類型具有能夠彼此相 對(duì)地線性移動(dòng)的連桿。在該實(shí)例中，連桿為機(jī)器人部件，比如臺(tái)座5a、 機(jī)器人臂5b-d、以及工具保持器5e。工業(yè)機(jī)器人包括多個(gè)用于控制連 桿的位置和速度的致動(dòng)器6a-c。各致動(dòng)器連接到驅(qū)動(dòng)單元29a-c,驅(qū) 動(dòng)單元29a-c用于產(chǎn)生用于馬達(dá)的控制信號(hào)。在該實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng) 單元定位于控制系統(tǒng)中。但是，也能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)單元定位于操縱器上使其 接近致動(dòng)器。致動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)組件，比如馬達(dá)、馬達(dá)齒輪、軸承、軸、 制動(dòng)器。
操縱器的各接合處設(shè)置有檢測(cè)接合處位置的傳感器8a-c。來自傳 感器8a - c的信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)3。由此控制系統(tǒng)3接收包括所測(cè)得 的數(shù)據(jù)Pm的信號(hào)。舉例說明，所測(cè)得的數(shù)據(jù)包括接合處角位置、接合 處速度、以及接合處加速度。
在該實(shí)例中，控制系統(tǒng)3包括邏輯單元24;存儲(chǔ)裝置26，其用 于存儲(chǔ)包括用于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)指令的控制程序；程序執(zhí)行裝置27，其用 于執(zhí)行運(yùn)動(dòng)指令；路徑規(guī)劃裝置28，其用于規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的路徑；以及驅(qū) 動(dòng)單元29a-c，其用于產(chǎn)生用于馬達(dá)的扭矩參照信號(hào)TD。路徑規(guī)劃裝 置28規(guī)劃?rùn)C(jī)器人路徑并且進(jìn)一步產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)單元29a - c的接合處參 照值。接合處參照值例如表示接合處位置和速度的參照值。路徑規(guī)劃裝 置28基于來自機(jī)器人程序的運(yùn)動(dòng)指令和機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型產(chǎn)生接合處 參照值。在機(jī)器人的操作過程中，程序指令得以執(zhí)行，由此使機(jī)器人按 需進(jìn)行工作。驅(qū)動(dòng)單元29a - c響應(yīng)于來自路徑規(guī)劃裝置28的接合處參 照值而通過控制馬達(dá)扭矩和馬達(dá)位置從而對(duì)馬達(dá)進(jìn)行控制。邏輯單元或 計(jì)算單元包括微處理器或者處理器，所述處理器包括中央處理單元
(CPU)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、或者任何具有用于執(zhí)行計(jì)算機(jī) 程序中的步驟的可編程邏輯組件和可編程互聯(lián)裝置的半導(dǎo)體裝置。依據(jù) 本發(fā)明的實(shí)施方式，控制系統(tǒng)3進(jìn)一步包括監(jiān)測(cè)裝置35。
圖2a示出上述驅(qū)動(dòng)單元的其中之一 29a的示例。驅(qū)動(dòng)單元29a接 收來自機(jī)器人路徑規(guī)劃裝置28的接合處參照值Pref、以及來自傳感器的 接合處位置和/或接合處速度的測(cè)得值Pm。驅(qū)動(dòng)單元29a配置成能計(jì)算 致動(dòng)器的扭矩的參照值TD。驅(qū)動(dòng)單元包括前饋回路，所述前潰回路 包括計(jì)算單元30，所述計(jì)算單元30配置成能基于來自路徑規(guī)劃裝置的
接合處參照值Pref和機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出用于致動(dòng)器的前饋扭矩
TFF;反饋回路，所述反饋回路包括反饋控制器31,其配置成能基于來
自致動(dòng)器的測(cè)得值Pm和來自路徑規(guī)劃裝置的接合處參照值Pref計(jì)算出 用于致動(dòng)器的反饋扭矩TFB。典型地，所述數(shù)學(xué)模型是描述機(jī)器人的運(yùn) 動(dòng)和動(dòng)力模型。
驅(qū)動(dòng)單元29a進(jìn)一步包括第一求和裝置32，第一求和裝置32配置
成能連續(xù)地計(jì)算所測(cè)得的接合處的值Pm和接合處參照值Pw之間的偏
差A(yù)P。計(jì)算出的偏差A(yù)P饋送到反饋控制器31。驅(qū)動(dòng)單元29a進(jìn)一步 包括第二求和裝置33，第二求和裝置33配置成能連續(xù)地計(jì)算用于致動(dòng) 器的參照扭矩TD,即用于致動(dòng)器的前饋扭矩TFF和反饋扭矩TFB的總和。
Td = Tff + Tfb
因此，計(jì)算出的參照扭矩Tn和計(jì)算出的前饋扭矩1VF之間的差值
Td附是反饋控制器的輸出TFB。
Tdiff = TD - Tff = TFB在該實(shí)施方式中，反饋扭矩1VB用于監(jiān)測(cè)機(jī)器人的狀況。圖2b例示本發(fā)明的另一實(shí)施方式。計(jì)算單元30b配置成能基于機(jī) 器人的另 一數(shù)學(xué)模型以及來自路徑規(guī)劃裝置的位置參照值Pref計(jì)算出第 二前饋扭矩TFF2,該另一數(shù)學(xué)模型更全面地描述機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力行 為。通過從扭矩參照值TD減去第二前饋扭矩TFF2,計(jì)算出扭矩參照值 和前饋扭矩之間的差值Tdiff。
T礎(chǔ)=TD — Tff2在該實(shí)施方式中，參照值TD和第二前饋扭矩1W2之間的差值用于監(jiān)測(cè)機(jī)器人的狀況。圖3示出方塊圖，該方塊圖例示用于監(jiān)測(cè)工業(yè)機(jī)器人的故障的監(jiān)測(cè) 裝置35。依據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置配置成能監(jiān)測(cè)致動(dòng)器的扭矩的參照值 TD和前饋扭矩1W2、 1^D之間的差值Tdiff;判定該差值正常與否；以及 基于上述結(jié)果監(jiān)測(cè)機(jī)器人的狀況。依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，對(duì)反饋 控制器的輸出Tra進(jìn)行監(jiān)測(cè)。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，通過從來自 求和裝置33的輸出TD減去來自計(jì)算裝置30的輸出TFF2，計(jì)算得出致 動(dòng)器的扭矩的參照值TD和前饋扭矩T蹈之間的差值。
監(jiān)測(cè)裝置35在控制系統(tǒng)3中實(shí)施為軟件、硬件或其組合。監(jiān)測(cè)裝 置35基于參照值和前饋扭矩之間的差值的正?；蚍駥?duì)機(jī)器人的狀況進(jìn) 行監(jiān)測(cè)。依據(jù)致動(dòng)器的扭矩的參照值T。和前饋扭矩TW之間的差值， 在監(jiān)測(cè)裝置35中計(jì)算出偏差參數(shù)K。舉例說明，通過標(biāo)準(zhǔn)化該差值、 或者通過計(jì)算出該差值的對(duì)數(shù)、或者通過利用其它任何數(shù)學(xué)方法處理該 差值，而計(jì)算出該偏差參數(shù)K。監(jiān)測(cè)裝置35判定該差值正?；蚍?。舉 例說明，上述判定通過將偏差參數(shù)K與表示偏差參數(shù)最大容許值的預(yù)置 參照恒定值V相比較而完成。另一判定偏差正?；蚍竦姆椒ㄊ窃谝欢螘r(shí) 間期間檢測(cè)偏差參數(shù)K的振幅分布的偏差趨勢(shì)和/或檢測(cè)偏差參數(shù)K的 頻率分布的偏差趨勢(shì)。偏差趨勢(shì)的檢測(cè)也可通過計(jì)算兩個(gè)或多個(gè)在時(shí)間 上連續(xù)的偏差參數(shù)的微商值并將這些值與參照微商值比較而完成。例 如，對(duì)顯示在顯示裝置上的偏差參數(shù)K進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以使操作者手動(dòng)控制 機(jī)器人的狀況。監(jiān)測(cè)裝置35適于監(jiān)測(cè)偏差參數(shù)或一段時(shí)間期間的偏差參數(shù)K的變化。在該實(shí)例中，監(jiān)測(cè)裝置35定位于控制系統(tǒng)中。在該實(shí) 例中，監(jiān)測(cè)裝置35適于基于所監(jiān)測(cè)到的偏差而執(zhí)行用于控制系統(tǒng)的命 令。所述命令的一個(gè)例子為在偏差被判定為不正常時(shí)…例如當(dāng)偏差超過 最大值時(shí)一執(zhí)行報(bào)警。
監(jiān)測(cè)裝置35也可定位于外部計(jì)算機(jī)上。監(jiān)測(cè)裝置也可適于進(jìn)行手 動(dòng)控制，例如將偏差參數(shù)K或在一段時(shí)間期間偏差參數(shù)K的變化傳遞 到外部界面…比如顯示裝置或譬如發(fā)光二極管的其它手動(dòng)控制裝置。
舉例說明，機(jī)器人受監(jiān)測(cè)的狀況是驅(qū)動(dòng)組件的磨損。該受檢測(cè)的狀 況可為齒輪打滑、比預(yù)期大的馬達(dá)速度/加速度或大的負(fù)載。
在一實(shí)施方式中，監(jiān)測(cè)裝置既適于分析偏差，也適于在致動(dòng)器的扭 矩的參照值Tn和前饋扭矩TW之間的差值不正常時(shí)產(chǎn)生警報(bào)。例如， 將差值或者偏差參數(shù)K與最大值比較，在該差值或者偏差參數(shù)K超過 最大值時(shí)即執(zhí)行警報(bào)。
以下將描述一種依據(jù)本發(fā)明用于監(jiān)測(cè)工業(yè)機(jī)器人的狀況的方法。為 清楚起見，將該方法描述為針對(duì)由一個(gè)致動(dòng)器控制的一個(gè)接合處，但可 以理解，該相同技術(shù)可同時(shí)用于控制機(jī)器人的兩個(gè)或多個(gè)接合處。
圖4示出一流程圖，該流程圖例示依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式用于監(jiān)測(cè) 工業(yè)機(jī)器人的狀況的方法。依據(jù)本發(fā)明的該方法的實(shí)施工具可以是軟 件、硬件或其組合。該方法包括下述步驟
在方塊41中，從求和裝置32連續(xù)擷取用于致動(dòng)器的參照值TD。在 方塊42中，從計(jì)算裝置30連續(xù)擷取前饋扭矩TFF。在方塊44中，連續(xù) 計(jì)算扭矩的參照值Tu和前饋扭矩1W之間的差值。因此，對(duì)致動(dòng)器的 扭矩的參照值T。和前饋扭矩1W之間的差值進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。然后，在 方塊46中，分析扭矩參照值和前饋扭矩之間的差值，并且判定該差值 正?；蚍?。在方塊48中，基于扭矩的參照值TD和前饋扭矩TW之間的 差值正?；蚍竦姆治鼋Y(jié)果，監(jiān)測(cè)機(jī)器人的狀況(48)，該狀況例如顯示 于外部顯示裝置上或控制系統(tǒng)中。
在一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)致動(dòng)器的扭矩的參照值TD和前饋扭矩TFF 之間的差值進(jìn)行進(jìn)一步的處理，并且依據(jù)計(jì)算出的差值計(jì)算偏差參數(shù) K。例如，通過標(biāo)準(zhǔn)化該差值或通過計(jì)算出該差值的對(duì)數(shù)而計(jì)算出偏差
參數(shù)K。例如，通過將偏差參數(shù)K與表示偏差參數(shù)的最大容許值的預(yù) 置參照恒定值V相比較，對(duì)偏差參數(shù)K進(jìn)行分析。也可通過檢測(cè)一段 時(shí)間期間的偏差參數(shù)K的振幅分布的偏差趨勢(shì)和/或頻率分布的偏差趨 勢(shì)而對(duì)偏差參數(shù)進(jìn)行分析。大的偏差指示出表示機(jī)器人機(jī)械性能的值已 發(fā)生變化。
這些步驟可在機(jī)器人的控制系統(tǒng)中或外部計(jì)算機(jī)中實(shí)施。對(duì)致動(dòng)器的 扭矩的參照值TD和前饋扭矩1W之間的差值進(jìn)行連續(xù)計(jì)算，使得能夠連續(xù) 監(jiān)測(cè)工業(yè)機(jī)器人的狀況。
進(jìn)一步地，基于所監(jiān)測(cè)到的狀況，控制系統(tǒng)能夠適于執(zhí)行用于控制 系統(tǒng)的命令，比如當(dāng)偏差被判定為不正常時(shí)執(zhí)行警報(bào)。由于控制系統(tǒng)的 計(jì)算能力有限，所以將該差值或偏差參數(shù)K傳遞到執(zhí)行依據(jù)本發(fā)明的方 法的外部計(jì)算機(jī)較為有利。
圖5示出一示例性曲線圖，該圖示出偏差參數(shù)如何隨時(shí)間而發(fā)生變 化。在該曲線圖中設(shè)定用于偏差參數(shù)的最大值V。該圖示出當(dāng)機(jī)器人性 能不正常且偏差超過預(yù)置最大值時(shí)的機(jī)器人的性能。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)測(cè)工業(yè)機(jī)器人(1)的狀況的方法，所述工業(yè)機(jī)器人(1)具有多個(gè)能夠彼此相對(duì)移動(dòng)的連桿(4，6，8，10)和多個(gè)控制所述連桿的運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器(6a-c)，其中所述方法包括基于用于所述致動(dòng)器的位置的參照值(Pref)和所述機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出用于所述致動(dòng)器中的至少一個(gè)的前饋扭矩(TFF，TFF2)；基于來自所述致動(dòng)器的測(cè)得值和用于所述致動(dòng)器的位置的所述參照值，計(jì)算出所述致動(dòng)器的反饋扭矩(TFB)；至少基于所述反饋扭矩，計(jì)算出所述致動(dòng)器的扭矩的參照值(TD)；監(jiān)測(cè)所述致動(dòng)器的扭矩的參照值和所述前饋扭矩之間的差值(Tdiff)；以及判定所述差值正?；蚍瘢⑶一谏鲜鼋Y(jié)果監(jiān)測(cè)所述機(jī)器人的狀況。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述方法包括對(duì)所述致動(dòng)器 的扭矩的參照值(TD )和所述計(jì)算出的前饋扭矩(TFF2 )之間的差值(Tdiff) 進(jìn)行計(jì)算，并且監(jiān)測(cè)所述計(jì)算出的差值。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述方法包括監(jiān)測(cè)所述計(jì) 算出的反饋扭矩(TFB)，以及判定所述反饋扭矩正?；蚍?。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述機(jī)器人的所 述受監(jiān)測(cè)的狀況是所述機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)組件的磨損。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述驅(qū)動(dòng)組件是以下組件中 的任一種馬達(dá)(6a, 6b， 6c)、馬達(dá)齒輪、軸承、軸以及制動(dòng)器。
6. 如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，當(dāng)所述差值超過 最大值時(shí)產(chǎn)生警報(bào)。
7. 如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法包括基 于所述致動(dòng)器的扭矩的參照值(Td)和所述前饋扭矩(TFF， TFF2)之 間的差值(Tdiff)計(jì)算出偏差參數(shù)(K)，所述參數(shù)是所述機(jī)器人的性能 的狀況的度量。
8. —種用于監(jiān)測(cè)工業(yè)機(jī)器人(1)的狀況的裝置(35 )，所述機(jī)器人 包括多個(gè)連桿U， 6， 8， 10)，所述多個(gè)連桿能夠彼此相對(duì)移動(dòng)；致 動(dòng)器，所述致動(dòng)器控制所述連桿的運(yùn)動(dòng)；路徑規(guī)劃裝置(28)，所述路 徑規(guī)劃裝置適于計(jì)算出用于所述致動(dòng)器的位置的參照值(Pref);以及至 少一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元(29)，所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元計(jì)算出用于所述致動(dòng)器 的扭矩的參照值(Td)，所述驅(qū)動(dòng)單元具有前饋回路，所述前饋回路基于用于所述致動(dòng)器 的位置的所述參照值(Pref)和所述機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出用于所述 致動(dòng)器的前饋扭矩(TFF, TFF2);以及反饋回路，所述反饋回路基于來 自所述致動(dòng)器的測(cè)得值(Pm)和用于所述致動(dòng)器的位置的所述參照值 (P f)計(jì)算出用于所述致動(dòng)器的反饋扭矩(TFB)，其中，所述裝置配置成監(jiān)測(cè)用于所述致動(dòng)器的扭矩的參照值和所述 前饋扭矩之間的差值(Tdiff)，以判定所述差值正常或否，并且基于上述 結(jié)果監(jiān)測(cè)所述機(jī)器人的狀況。
9. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述裝置配置成計(jì)算出用于 所述致動(dòng)器的扭矩的參照值(TD)和所述前饋扭矩(TFF2)之間的差值(Tdiff)，并且監(jiān)測(cè)所述計(jì)算出的差值。
10. 如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述裝置配置成監(jiān)測(cè)所述計(jì) 算出的反饋扭矩(TFB)，并且判定所述反饋扭矩(TFB)正?；蚍?。
11. 如權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述裝置適于 在所述差值非正常時(shí)產(chǎn)生警報(bào)。
12. 如權(quán)利要求8-9中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述裝置適于基 于用于所述致動(dòng)器的扭矩的參照值和所述前饋扭矩之間的差值(Tdiff) 計(jì)算出偏差參數(shù)(K),所述參數(shù)是所述機(jī)器人的性能的狀況的度量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)工業(yè)機(jī)器人的狀況的方法，所述工業(yè)機(jī)器人具有多個(gè)能夠彼此相對(duì)移動(dòng)的連桿和多個(gè)控制所述連桿的運(yùn)動(dòng)的致動(dòng)器。所述方法包括基于用于致動(dòng)器的位置的參照值(P_ref)和機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出用于致動(dòng)器中的至少一個(gè)的前饋扭矩(T_FF)；基于來自致動(dòng)器的測(cè)得值和用于致動(dòng)器的位置的所述參照值計(jì)算出用于致動(dòng)器的反饋扭矩(T_FB)；至少基于所述反饋扭矩計(jì)算出用于致動(dòng)器的扭矩(T_D)；監(jiān)測(cè)計(jì)算出的用于致動(dòng)器的扭矩(T_D)和前饋扭矩(T_FF)之間的差值；以及判定所述差值正?；蚍瘢⑶一谏鲜鼋Y(jié)果監(jiān)測(cè)機(jī)器人的狀況。
文檔編號(hào)G05B23/02GK101192062SQ200710188258
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者多米尼克·布蘭克, 尼克拉斯·斯約斯特蘭德 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司