用于诊断机器人的方法和设备技术

提出一种用于诊断机器人的方法。该方法包括：获取机器人的旋转部件在机器人的运行期间生成的运动信号的频谱(210)；基于旋转部件的子部件的物理特性和速度，从频谱中确定子部件的频率幅度(220)；以及通过比较频率幅度与阈值幅度来检测子部件的故障(230)。还提出一种用于诊断机器人的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于诊断机器人的方法和设备
本公开的实施例总体上涉及机器人诊断，更具体地涉及一种用于诊断机器人的方法和设备。
技术介绍
机器人在现代工业中发挥重要作用，因为它们能够比人类工作更快、更精确并且运行时间更长。随着越来越多的机器人自动运行，尽早发现可能导致性能损失甚至工厂停机的故障变得越来越重要，以最大程度地减少对用户操作的影响。现有技术中的主要解决方案关注于系统级的机器人异常检测，以诊断本地机器人。然而，这些解决方案无法在子组件级上标识故障源，使得故障源的诊断/标识不准确。另外，现有技术中的其他解决方案需要机器人首先停止工作，然后在特定运动周期下测量机器人的数据。然后，将所测量的数据与具有相同运动周期的机器人的历史数据进行比较，以标识故障源。这些方法需要特定运动周期，这会打断正常生产过程并且导致经济损失。
技术实现思路
本公开的实施例提出了用于诊断机器人的解决方案。在第一方面中，本公开的实施例提供了一种用于诊断机器人的方法。该方法包括：获取机器人的旋转部件在机器人的运行期间生成的运动信号的频谱；基于旋转部件的子部件的物理特性和速度，从频谱中确定子部件的频率幅度；以及通过比较频率幅度与阈值幅度来检测子部件的故障。在一些实施例中，检测故障包括：响应于频率幅度超过阈值幅度，检测到子部件具有故障。在一些实施例中，获取运动信号的频谱包括：在时域中获取运动信号；以基于旋转部件的速度而确定的采样率对运动信号进行重采样；以及基于经重采样的运动信号来确定频谱。在一些实施例中，物理特性包括子部件的一个或多个结构参数和/或一个或多个尺寸参数。在一些实施例中，运动信息指示以下至少一项：旋转部件的转速、旋转部件的控制电流、旋转部件的扭矩、以及旋转部件的加速度。在一些实施例中，子部件包括以下至少一个部分：变速箱的齿轮；电机的轴；以及电机或变速箱的轴承。在第二方面中，本公开的实施例提供了一种用于诊断机器人的设备。该设备包括控制器和存储器，存储器被耦合到控制器并且存储机器可执行指令，这些机器可执行指令被控制器执行时，使机器人执行动作，这些动作包括：获取机器人的旋转部件在机器人的运行期间生成的运动信号的频谱；基于旋转部件的子部件的物理特性和速度，从频谱中确定子部件的频率幅度；以及通过比较频率幅度与阈值幅度来检测子部件的故障。附图说明通过以下参考附图的具体实施方式，本文中所公开的实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更加易于理解。在附图中，在示例中以非限制性方式对本文中所公开的实施例进行说明，其中：图1示出了根据本公开的一些实施例的工业机器人和用于诊断机器人的设备的框图；图2示出了根据本公开的一些实施例的用于诊断机器人的方法的流程图；图3示出了根据本公开的一些实施例的用于诊断机器人的方法的流程图；图4示出了根据本公开的一些实施例的运动信号的波形；以及图5示出了根据本公开的一些实施例的运动信号的频谱。在所有附图中，相同或相应的附图标记指代相同或相应的部分。具体实施方式现在，参考实施例对本文中所描述的主题进行讨论。仅对这些实施例进行讨论，目的是使得本领域技术人员能够更好地理解并实现本文中所描述的主题，而非暗示对主题范围的任何限制。术语“包括”或“包含”及其变型要理解为开放术语，其意指“包括但不限于”。除非上下文另外明确指出，否则术语“或”要理解为“和/或”。术语“基于”要理解为“至少部分基于”。术语“可操作为”要意指可以通过由用户或外部机构引起的操作来实现功能、动作、运动或状态。术语“一个实施例”和“一实施例”要理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”要理解为“至少一个其他实施例”。除非另外指定或限制，否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“耦合”及其变型被广泛使用，并且涵盖直接和间接安装、连接、支撑和耦合。更进一步地，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。在下文的描述中，相似的附图标记和标签用于描述附图中的相同、相似或对应部分。下文可以包含其他定义(无论显式定义还是隐式定义)。图1示出了根据本公开的一些实施例的工业机器人和用于诊断机器人的设备的框图。该机器人110包括基座111、三个臂112、113、114以及工具抓手115。臂113、114和工具抓手115可以围绕多个关节116a至116c旋转。工业机器人还包括用于驱动臂112、113、114运动的多个致动器117a至117c。每个致动器117a至117c包括电机，电机包括电机轴和传动单元，传动单元被配置为将电机轴的旋转运动传递到关节。每个传动单元包括齿轮和齿轮轴。工业机器人110连接到用于执行机器人程序的设备120，设备120包括控制器121和存储器122。存储器122被耦合到控制器121并且存储机器可执行指令。设备120可以被配置为向工业机器人110传输控制信号，以控制工业机器人110的致动器117a至117c的运行，诸如致动器117a至117c中电机的旋转。同时，设备120还可以被配置为从工业机器人110接收反馈信号，以监测并诊断工业机器人110的运行状态。图2示出了根据本公开的一些实施例的用于诊断机器人的方法200的流程图。方法200可以被图1所示的设备120执行，以进行机器人诊断。在210处，获取运动信号的频谱。运动信号在机器人的运行期间由机器人的旋转部件生成。旋转部件可以是机器人110的致动器117a至117c。运动信号可以指示旋转部件的转速、旋转部件的控制电流、旋转部件的扭矩、或旋转部件的加速度。在220处，基于旋转部件的子部件的物理特性和速度，从频谱中确定子部件的频率幅度。旋转部件可以包括多个子部件，多个子部件可以是变速箱内部的齿轮或轴承、电机的轴或轴承、或者致动器117a至117c中的其他结构部件。物理特性包括子部件的一个或多个结构参数和/或一个或多个尺寸参数。基于物理分析，旋转部件的每个子部件具有特征频率，该特征频率取决于子部件的结构参数和/或尺寸参数，如齿轮齿数、轴承滚珠数和轴承内/外滚道直径。特征频率还取决于子部件的转速。例如，齿轮的特征频率可以是k*ω，其中ω是转速，而k是齿轮的结构参数/尺寸参数。可以预先确定子部件的这种参数，并且将其存储在设备120中。子部件的转速可以通过传感器直接测量，或通过诸如电机的角度位置之类的其他测量数据间接计算。这种测量通常包括在机器人中以用于正常运行，从而不会增加附加成本。通过子部件的特征频率，可以从频谱中确定与子部件相对应的频率幅度。在230处，可以通过比较频率幅度与阈值幅度来检测子部件的故障。通过对机器人110进行故障分析，每个子部件的频率幅度可以被视为一个指标，该指标指示机器人110中的旋转部件的子部件是否具有故障。以这种方式，可以检测机器人中的子组件级的故障，从而更准确地确定故障源。因此，可以更早地提示用户执行适当的维修和更换，从而可以延长机器人的寿命。诊断结果可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于诊断机器人的方法，包括：/n获取所述机器人的旋转部件在所述机器人的运行期间生成的运动信号的频谱；/n基于所述旋转部件的子部件的物理特性和速度，从所述频谱中确定所述子部件的频率幅度；以及/n通过比较所述频率幅度与阈值幅度来检测所述子部件的故障。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于诊断机器人的方法，包括：
获取所述机器人的旋转部件在所述机器人的运行期间生成的运动信号的频谱；
基于所述旋转部件的子部件的物理特性和速度，从所述频谱中确定所述子部件的频率幅度；以及
通过比较所述频率幅度与阈值幅度来检测所述子部件的故障。


2.根据权利要求1所述的方法，其中检测故障包括：
响应于所述频率幅度超过所述阈值幅度，检测到所述子部件具有故障。


3.根据权利要求1所述的方法，其中获取所述运动信号的所述频谱包括：
在时域中获取所述运动信号；
以基于所述旋转部件的速度而确定的采样率对所述运动信号进行重采样；以及
基于经重采样的运动信号来确定所述频谱。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述物理特性包括所述子部件的一个或多个结构参数和/或一个或多个尺寸参数。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述运动信号指示以下至少一项：
-所述旋转部件的转速；
-所述旋转部件的控制电流；
-所述旋转部件的扭矩；以及
-所述旋转部件的加速度。


6.根据权利要求1所述的方法，其中所述子部件包括以下至少一个部分：
-变速箱的齿轮；
-电机的轴；以及
-所述电机或所述变速箱的轴承。


7.一种用于诊断机器人的设备，包括：
控制器；以及
存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙何青，张佳帆，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH