DE102015120478B4

DE102015120478B4 - System for diagnosing a robot condition

Info

Publication number: DE102015120478B4
Application number: DE102015120478.9A
Authority: DE
Inventors: Isaac Eckert; Gordon Geheb; Bradley O. Niederquell; Yi Sun; Jason Tsai; Rick E. Wunderlich
Original assignee: Fanuc America Corp
Current assignee: Fanuc America Corp
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2025-06-12
Anticipated expiration: 2035-11-27
Also published as: DE102015120478A1

Abstract

Roboterdaten-Übertragungsverfahren, umfassend die folgenden Schritte:
Sammeln von Daten von jedem einer Vielzahl von Robotern in Echtzeit;
Übertragen der Daten von einer Steuerung jedes der Roboter zu einem ersten Datenerfassungsgerät in Echtzeit, wobei die zu dem ersten Datenerfassungsgerät übertragenen Daten in der Datenspeicherung mit der Fähigkeit zwischengespeichert werden, Daten eine gewisse Dauer lang zu sichern;
Zwischenspeichern der Daten im ersten Datenerfassungsgerät unter Verwendung eines Mehrsegment-Warteschlangenmechanismus mit einer Aufbewahrungsrichtlinie, wobei die Aufbewahrungsrichtlinie die Daten in dem ersten Datenerfassungsgerät basierend auf einem auslösenden Ereignis, einer Priorität, Dauer, Größe, Übertragungsrate und/oder Datenumwandlung sichert, um Durchsatz oder Anforderungen an die Datenspeicherung zu optimieren, und
wobei das erste Datenerfassungsgerät die Daten in Prioritätssegmente einordnet und Datenübertragung mit einem Segment niedrigerer Priorität unterbricht und die Daten von einem Segment höherer Priorität zu dem zweiten Datenerfassungsgerät oder dem Server überträgt; und
Übertragen der Daten zu einem zweiten Datenerfassungsgerät basierend auf der Aufbewahrungsrichtlinie.

Robot data transmission method comprising the following steps:
Collecting data from each of a variety of robots in real time;
Transmitting the data from a controller of each of the robots to a first data acquisition device in real time, wherein the data transmitted to the first data acquisition device is temporarily stored in the data storage with the ability to save data for a certain duration;
Caching the data in the first data acquisition device using a multi-segment queuing mechanism with a retention policy, wherein the retention policy secures the data in the first data acquisition device based on a triggering event, priority, duration, size, transfer rate, and/or data transformation to optimize throughput or data storage requirements, and
wherein the first data acquisition device sorts the data into priority segments and interrupts data transmission with a lower priority segment and transmits the data from a higher priority segment to the second data acquisition device or the server; and
Transferring the data to a second data collection device based on the retention policy.

Description

ERFINDUNGSGEBIETFIELD OF INVENTION

Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Diagnostizierung eines Roboterzustandes, um Ausfallzeit in einer Multiroboter-Fertigungsanlage zu minimieren.The invention relates to a system and method for diagnosing a robot condition to minimize downtime in a multi-robot manufacturing plant.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Moderne Fertigungsanlagen nutzen zum Automatisieren von Produktionsprozessen oft eine Reihe von Robotern. Roboter können in Zellen angeordnet werden, wobei jeweils mehrere Roboter den gleichen Prozess durchführen. Zum Beispiel können mehrere Roboter gemeinsam angeordnet werden, um einen genau gleichen Schweißprozess an einem Werkstück durchzuführen. Abwechselnd können mehrere Roboter in einer Montagestraße genutzt werden, wobei jeder Roboter gleiche Schritte eines Produktionsablaufes durchführt. Derartige Fertigungsanlagen oder spezielle Bereiche dieser Fertigungsanlagen können den Druckschriften EP 1 176 486 A1 , US 2003 / 0 200 060 A1 , US 2002 / 0 161 478 A1 , US 7 826 469 B1 , sowie DE 10 2006 059 378 A1 entnommen werden.Modern manufacturing plants often use a number of robots to automate production processes. Robots can be arranged in cells, with several robots performing the same process. For example, several robots can be arranged together to perform exactly the same welding process on a workpiece. Several robots can be used alternately in an assembly line, with each robot performing the same steps in a production process. Such manufacturing plants or special areas of these manufacturing plants can be described in the publications. EP 1 176 486 A1 , US 2003 / 0 200 060 A1 , US 2002 / 0 161 478 A1 , US 7 826 469 B1 , as well as DE 10 2006 059 378 A1 be taken.

Obwohl Roboter effektiv sind, um die Leistungsfähigkeit zu maximieren, sind sie nicht ohne Nachteile. Im Gegensatz zu ihren menschlichen Gegenstücken, können Roboter im Allgemeinen nicht kommunizieren, wenn sie auf ein Problem stoßen mögen. Zum Beispiel können Lager oder Kodiereinrichtungen des Roboters nach einem Zeitraum auf der Basis verschiedener Betriebszustände wie Verstellwege, Temperaturen und Belastungszustände ohne Warnung ausfallen.Although robots are effective at maximizing performance, they are not without drawbacks. Unlike their human counterparts, robots generally cannot communicate when they encounter a problem. For example, the robot's bearings or encoders may fail without warning after a period of time based on various operating conditions such as travel distances, temperatures, and load conditions.

Unter normalen Betriebszuständen können Wartungsperioden in regelmäßigen Intervallen geplant werden. Jedoch können regelmäßig geplante Intervalle unangemessen hoch sein, wenn Betriebszustände weniger außergewöhnlich als normale sind, was dazu führt, dass die Komponenten vorzeitig ersetzt werden und Wartungskosten sich unnötig erhöhen.Under normal operating conditions, maintenance periods can be scheduled at regular intervals. However, regularly scheduled intervals may be unreasonably long when operating conditions are less exceptional than normal, resulting in premature component replacement and unnecessarily increasing maintenance costs.

Alternativ dazu können regelmäßig geplante Intervalle nicht ausreichend sein, wenn Betriebszustände extremer als normale sind. In diesem Fall können die Roboter auf unerwartete Probleme vor der geplanten Wartungsperiode stoßen. Unerwartete Ausfälle sind im Fall von Fertigungsanlagen für Großserien aus einer Vielzahl von Gründen besonders problematisch.Alternatively, regularly scheduled intervals may not be sufficient when operating conditions are more extreme than normal. In this case, the robots may encounter unexpected problems before the scheduled maintenance period. Unexpected failures are particularly problematic in high-volume manufacturing systems for a variety of reasons.

Erstens wird bei Fertigungsanlagen im Allgemeinen versucht, die Anzahl von Ersatzteilen, die innerbetrieblich inventarisiert sind, möglichst in einem Umfang gering zu halten, um Kosten zu minimieren. Folglich müssen Reserveteile oft bestellt werden. Im Fall von Robotern können viele Ersatzteile lange Vorlaufzeiten besitzen, was zu verlängerten Zeiträumen führt, in denen der Roboter betriebsunfähig bleibt.First, manufacturing facilities generally try to keep the number of spare parts inventoried in-house as low as possible to minimize costs. Consequently, spare parts must be ordered frequently. In the case of robots, many spare parts can have long lead times, resulting in extended periods of robot downtime.

Außerdem sind Produktionspläne im Allgemeinen im Voraus geplante Tage oder Wochen, in denen erwartet wird, dass jeder der Roboter in der Fertigungsanlage einen vorgegebenen Arbeitsaufwand leistet. Unerwartete Ausfallzeit eines einzelnen Roboters kann sich auf eine gesamte Fertigungsanlage negativ auswirken, weil Fertigungsprozesse nach dem betriebsunfähigen Roboter knapp an erwarteten Werkstücken sein können. Infolgedessen kann Produktion hinter dem Plan zurückbleiben.Furthermore, production schedules are generally pre-planned days or weeks in which each robot in the manufacturing facility is expected to perform a specified amount of work. Unexpected downtime of a single robot can negatively impact an entire manufacturing facility because manufacturing processes following the inoperative robot may be short of expected workpieces. As a result, production may fall behind schedule.

Folglich besteht an sich Bedarf an einem System und Verfahren zur initiativen Festlegung von notwendiger Wartung und Optimierung von Robotern, um Ausfallzeit zu planen und zu minimieren, mechanische Lebensdauer des Roboters zu verlängern und Wartungskosten zu reduzieren.Consequently, there is a need for a system and method for proactively determining necessary maintenance and optimization of robots in order to plan and minimize downtime, extend the mechanical life of the robot and reduce maintenance costs.

ABRISS DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Entsprechend und übereinstimmend mit der vorliegenden Erfindung ist überraschend ein System und Verfahren zur initiativen Festlegung von notwendiger Wartung und Optimierung von Robotern entdeckt worden.Accordingly and in accordance with the present invention, a system and method for proactively determining necessary maintenance and optimization of robots has surprisingly been discovered.

In einer ersten Ausführungsform umfasst ein Roboterdaten-Übertragungsverfahren den Schritt des Sammelns von Daten von jedem einer Vielzahl von Robotern in Echtzeit. Die von der Vielzahl von Robotern gesammelten Daten werden anschließend von einer Steuerung jedes der Roboter in Echtzeit zu einer ersten Datenerfassungseinrichtung übertragen. Die Daten werden innerhalb der ersten Datenerfassungseinrichtung zwischengespeichert, indem ein Mehrsegment-Warteschlangenmechanismus verwendet wird. Der Warteschlangenmechanismus ist mit einer Aufbewahrungsrichtlinie konfiguriert. Die Daten werden anschließend zu einer zweiten Datenerfassungseinrichtung basierend auf der Aufbewahrungsrichtlinie des Warteschlangenmechanismus der ersten Datenerfassungseinrichtung übertragen.In a first embodiment, a robot data transmission method includes the step of collecting data from each of a plurality of robots in real time. The data collected from the plurality of robots is then transmitted in real time by a controller of each of the robots to a first data collection device. The data is cached within the first data collection device using a multi-segment queuing mechanism. The queuing mechanism is configured with a retention policy. The data is then transmitted to a second data collection device based on the retention policy of the queuing mechanism of the first data collection device.

In einer anderen Ausführungsform umfasst ein analytisches und prognostisches Roboterberichtsverfahren den Schritt des Sammelns von Daten in einer ersten Datenerfassungseinrichtung. Die gesammelten Daten werden anschließend zu einer zweiten Datenerfassungseinrichtung übertragen und darin gespeichert. Die zweite Datenerfassungseinrichtung kann entfernt oder örtlich zu der ersten Datenerfassungseinrichtung sein. Die Daten werden dann mit der zweiten Datenerfassungseinrichtung analysiert und es wird ein Bericht erzeugt, wobei der Bericht auf der Analyse der Daten basiert. In dem Bericht wird eine Festlegung zur Parameteränderung einer Steuereinrichtung, eines anomalen Zustands oder eines Ausfalls gekennzeichnet, wobei der Bericht an mindestens einen Empfänger verteilt wird.In another embodiment, an analytical and predictive robotic reporting method comprises the step of collecting data in a first data collection device. The collected data is then transmitted to and stored in a second data collection device. The second data collection device may be remote or local to the first data collection device. The data are then analyzed by the second data acquisition device, and a report is generated based on the analysis of the data. The report identifies a determination regarding a parameter change of a control device, an abnormal condition, or a failure, and is distributed to at least one recipient.

In einer noch anderen Ausführungsform umfasst ein analytisches und Optimierungsberichtssystem für Roboter mindestens einen Roboter mit einer programmierbaren Steuerung. Die Steuerung des Roboters ist gestaltet, um dynamische Daten vom Roboter zu sammeln. Eine erste Datenerfassungseinrichtung befindet sich mit der Steuerung des Roboters in Echtzeit-Kommunikation und ist gestaltet, um die dynamischen Daten von der Steuerung zu empfangen. Die erste Datenerfassungseinrichtung ist zum Zwischenspeichern der dynamischen Daten bis zum Ende gestaltet. Das System umfasst ferner in Verbindung mit der ersten Datenerfassungseinrichtung eine zweite Datenerfassungseinrichtung. Die zweite Datenerfassungseinrichtung ist gestaltet, um die dynamischen Daten von der ersten Datenerfassungseinrichtung zu empfangen und zu analysieren. Ein Empfänger befindet sich in Kommunikation mit der zweiten Datenerfassungseinrichtung.In yet another embodiment, an analytical and optimization reporting system for robots comprises at least one robot with a programmable controller. The controller of the robot is configured to collect dynamic data from the robot. A first data acquisition device is in real-time communication with the controller of the robot and is configured to receive the dynamic data from the controller. The first data acquisition device is configured to buffer the dynamic data until complete. The system further comprises, in communication with the first data acquisition device, a second data acquisition device. The second data acquisition device is configured to receive and analyze the dynamic data from the first data acquisition device. A receiver is in communication with the second data acquisition device.

BESCHREIBUNG DER FIGURENDESCRIPTION OF THE CHARACTERS

Die oben erwähnten sowie andere Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich dem Fachmann ohne weiteres aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, insbesondere bei Betrachtung angesichts der hier beschriebenen Zeichnungen.

1 ist die schematische Darstellung eines Systems nach einer ersten Ausführungsform der Offenlegung;
2 ist die schematische Darstellung eines Systems nach einer zweiten Ausführungsform der Offenlegung;
3 ist die schematische Darstellung eines Systems nach einer dritten Ausführungsform der Offenlegung; und
4 ist das schematische Blockdiagramm eines Verfahrens zum Diagnostizieren eines Roboterzustandes nach einer Ausführungsform der Offenlegung.

The above and other advantages of the present invention will be readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description, particularly when considered in light of the drawings described herein.

1 is a schematic representation of a system according to a first embodiment of the disclosure;
2 is a schematic representation of a system according to a second embodiment of the disclosure;
3 is a schematic representation of a system according to a third embodiment of the disclosure; and
4 is the schematic block diagram of a method for diagnosing a robot condition according to an embodiment of the disclosure.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Die folgende ausführliche Beschreibung und angefügte Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und Zeichnungen dienen dazu dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden und sollen den Umfang der Erfindung in keiner Weise beschränken.The following detailed description and accompanying drawings describe and illustrate various embodiments of the invention. The description and drawings are provided to enable one skilled in the art to make and use the invention and are not intended to limit the scope of the invention in any way.

Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst ein System 10 zur Minimierung von Ausfallzeit mindestens einen Roboter 12. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das System 10 eine Vielzahl von Robotern 12. Jeder der Roboter 12 umfasst einen mehrachsigen Roboterarm 14, der gestaltet ist, um einen Vorgang an einem Werkstück wie zum Beispiel Schneiden, Schweißen oder Bedienung durchzuführen.As in 1 to 3 As shown, a system 10 for minimizing downtime includes at least one robot 12. In the illustrated embodiment, the system 10 includes a plurality of robots 12. Each of the robots 12 includes a multi-axis robotic arm 14 configured to perform an operation on a workpiece, such as cutting, welding, or servicing.

Der Roboter 12 enthält mindestens eine programmierbare Steuerung 16 mit einem Speicher zum Speichern einer Vielzahl von Datentypen. Wie hier verwendet, ist eine „Steuerung“ so definiert, dass sie einen Computerprozessor einschließt, der ausgelegt ist, um Software oder ein Softwareprogramm in Form von in dem Speicher gespeicherten Anweisungen auszuführen. Der Speicher kann ein beliebiger geeigneter Speichertyp oder eine Kombination davon sein. Wie ebenfalls hier verwendet, ist „Speichervorrichtung“ als ein nicht flüchtiges und greifbares, computerlesbares Speichermedium definiert, auf dem die Software oder das Softwareprogramm sowie Datensätze, Tabellen, Algorithmen und andere Informationen gespeichert werden können. Die Steuerung 16 kann sich zum Zweck der Ausführung der Software oder des Softwareprogramms in elektrischer Verbindung mit der Speichervorrichtung befinden.The robot 12 includes at least one programmable controller 16 having a memory for storing a variety of data types. As used herein, a "controller" is defined to include a computer processor configured to execute software or a software program in the form of instructions stored in the memory. The memory may be any suitable type of memory or a combination thereof. As also used herein, a "storage device" is defined as a non-transitory and tangible, computer-readable storage medium on which the software or software program, as well as data sets, tables, algorithms, and other information, may be stored. The controller 16 may be in electrical communication with the storage device for the purpose of executing the software or software program.

Die Steuerung 16 kann eine Benutzerschnittstelle 20 einschließen, damit ein Benutzer Daten oder Programme in die Steuerung 16 eingeben kann oder um auf die darin gespeicherten Daten zuzugreifen. Die Benutzerschnittstelle 20 kann ein Display zum Anzeigen der Informationen für den Benutzer enthalten.The controller 16 may include a user interface 20 to allow a user to enter data or programs into the controller 16 or to access the data stored therein. The user interface 20 may include a display for presenting the information to the user.

Die Steuerung 16 kann eine Robotersteuerung 16 sein, wobei in einem solchen Fall die Steuerung 16 mit dem Roboter 12 gekoppelt ist, um eine Reihe von Vorgängen aktiv durchzuführen. Es wird verständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Robotersteuerungen 16 beschränkt ist. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Steuerung 16 eine passive Steuerung 16 wie eine Überwachungseinrichtung sein, die vorgegebene Bedingungen des Roboters 12 überwacht.The controller 16 may be a robot controller 16, in which case the controller 16 is coupled to the robot 12 to actively perform a series of operations. It will be understood that the present invention is not limited to robot controllers 16. As a non-limiting example, the controller 16 may be a passive controller 16, such as a monitoring device that monitors predetermined conditions of the robot 12.

Eine Vielzahl von Sensoren 22 am Roboter 12 sammeln dynamische Daten von dem Roboterarm 14 basierend auf den vorgegebenen Bedingungen. Die Sensoren 22 können zum Beispiel Weglängenmesser zur Messung von Abstand und Richtung des Roboterarmgelenks, Thermometer zur Messung von Betriebstemperaturen des Gelenks und Kraftmesszellen zur Messung von Betriebsbelastungen auf die Gelenke umfassen. Die Sensoren 22 befinden sich in Verbindung mit der Steuerung 16, wobei die Steuerung 16 die dynamischen Daten von den Sensoren 22 in Echtzeit sammelt.A plurality of sensors 22 on the robot 12 collect dynamic data from the robot arm 14 based on the specified conditions. The sensors 22 may include, for example, displacement sensors for measuring the distance and direction of the robot arm joint, thermometers for measuring operating temperatures of the joint, and load cells for measuring operating loads. on the joints. The sensors 22 are in communication with the controller 16, with the controller 16 collecting the dynamic data from the sensors 22 in real time.

Das System 10 kann außerdem ein erstes Datenerfassungsgerät 24 in Echtzeit-Kommunikation mit den programmierbaren Steuerungen 16 enthalten. Wie in 1 und 3 dargestellt ist, kann das erste Datenerfassungsgerät 24 eine physikalische Festplatte sein, die außerhalb der Steuerungen 16 angeordnet ist, wobei sich das erste Datenerfassungsgerät 24 über ein Funktionsnetzwerk 26 in Verbindung mit der Vielzahl der Steuerungen 16 befindet. In einer anderen Ausführungsform des Systems 10 kann das erste Datenerfassungsgerät 24 eine logische oder virtuelle Festplatte sein, die in der Speichervorrichtung der Steuerung 16 jedes Roboters 12 enthalten ist, wie es in 2 dargestellt wird.The system 10 may also include a first data acquisition device 24 in real-time communication with the programmable controllers 16. As in 1 and 3 As shown, the first data acquisition device 24 may be a physical hard disk located external to the controllers 16, wherein the first data acquisition device 24 is in communication with the plurality of controllers 16 via a functional network 26. In another embodiment of the system 10, the first data acquisition device 24 may be a logical or virtual hard disk included in the memory device of the controller 16 of each robot 12, as shown in 2 is shown.

Das Funktionsnetzwerk 26 kann ein lokales Netzwerk oder Fernnetzwerk der programmierbaren Steuerungen 16 oder eine Direktverbindung zwischen den Steuerungen 16 und dem ersten Datenerfassungsgerät 24 sein. Des Weiteren kann das Funktionsnetzwerk 26 Eigenschaften für drahtlose Kommunikation wie Wi-Fi, Bluetooth oder Mobilfunk-Datennetzwerke enthalten.The functional network 26 may be a local or remote network of the programmable controllers 16 or a direct connection between the controllers 16 and the first data acquisition device 24. Furthermore, the functional network 26 may include wireless communication features such as Wi-Fi, Bluetooth, or cellular data networks.

Das erste Datenerfassungsgerät 24 umfasst einen Mehrsegment-Warteschlangenmechanismus mit einer Vielzahl priorisierter Segmente. Zum Beispiel kann der Warteschlangenmechanismus ein Segment hoher Priorität und ein Segment niedriger Priorität aufweisen. Der Warteschlangenmechanismus umfasst eine Datenspeicherrichtlinie und ist zum Zwischenspeichern der Daten basierend auf dem Ereignis, der Priorität, Dauer, Größe, Übertragungsrate und/oder Datenumwandlung ausgelegt, um Datendurchlauf oder Datenspeicherungsanforderungen zu optimieren.The first data acquisition device 24 includes a multi-segment queuing mechanism with a plurality of prioritized segments. For example, the queuing mechanism may have a high-priority segment and a low-priority segment. The queuing mechanism includes a data storage policy and is configured to cache data based on the event, priority, duration, size, transfer rate, and/or data transformation to optimize data throughput or data storage requirements.

Mindestens ein zweites Datenerfassungsgerät 28 kann sich über das Funktionsnetzwerk 26 mit dem ersten Datenerfassungsgerät 24 in Verbindung befinden. Das zweite Datenerfassungsgerät 28 kann ein Netzwerkserver sein, der gestaltet ist, um die von dem ersten Datenerfassungsgerät 24 empfangenen dynamischen Daten zu verarbeiten. Wie in 1 und 2 gezeigt wird, kann das zweite Datenerfassungsgerät 28 ein unabhängiger Netzwerkserver sein, der über das Funktionsnetzwerk 26 mit dem ersten Datenerfassungsgerät 24 verbunden ist. Das zweite Datenerfassungsgerät 28 kann sich im gleichen Raum oder Gebäude wie das erste Datenerfassungsgerät 24 befinden oder es kann in einem völlig anderen Gebäude liegen, das sich in der gleichen geografischen Nähe wie das erste Datenerfassungsgerät 24 befindet oder nicht.At least one second data acquisition device 28 may be in communication with the first data acquisition device 24 via the functional network 26. The second data acquisition device 28 may be a network server configured to process the dynamic data received from the first data acquisition device 24. As shown in 1 and 2 As shown, the second data collection device 28 may be an independent network server connected to the first data collection device 24 via the functional network 26. The second data collection device 28 may be located in the same room or building as the first data collection device 24, or it may be located in a completely different building that may or may not be in the same geographical proximity as the first data collection device 24.

Wie in 3 gezeigt wird, kann das zweite Datenerfassungsgerät 28 wechselweise örtlich zu dem ersten Datenerfassungsgerät 24 angeordnet sein, wobei das erste Datenerfassungsgerät 24 und das zweite Datenerfassungsgerät 28, die eine Einheit bilden, über das Funktionsnetzwerk 26 in Verbindung mit jeder der Vielzahl der Steuerungen 16 eine Datenerfassungseinheit 30 bilden.As in 3 As shown, the second data acquisition device 28 can be arranged alternately locally to the first data acquisition device 24, wherein the first data acquisition device 24 and the second data acquisition device 28, which form a unit, form a data acquisition unit 30 via the functional network 26 in connection with each of the plurality of controllers 16.

Das zweite Datenerfassungsgerät 28 ist so gestaltet, um die von dem ersten Datenerfassungsgerät 24 empfangenen dynamischen Daten zu analysieren und festzulegen, wann Wartung oder Optimierung eines speziellen Roboters 12 des Systems 10 notwendig sind. Eine Wartung kann Reparatur oder Ersatz von speziellen Bauteilen des Roboters 12 auf der Basis anomaler Zustände oder Ausfälle, die durch das zweite Datenerfassungsgerät 28 erkannt werden, umfassen. Eine Optimierung kann das Ändern von Parametern der Steuerung 16 beinhalten, um die Wirksamkeit des Roboters 12 zu maximieren.The second data acquisition device 28 is configured to analyze the dynamic data received from the first data acquisition device 24 and determine when maintenance or optimization of a particular robot 12 of the system 10 is necessary. Maintenance may include repairing or replacing specific components of the robot 12 based on abnormal conditions or failures detected by the second data acquisition device 28. Optimization may involve changing parameters of the controller 16 to maximize the effectiveness of the robot 12.

Das System 10 umfasst des Weiteren einen Empfänger 32 in Verbindung mit dem ersten Datenerfassungsgerät 24 und/oder dem zweiten Datenerfassungsgerät 28 über das Funktionsnetzwerk 26. In den dargestellten Ausführungsformen enthalten die Empfänger 32 ein intelligentes Gerät wie ein Mobiltelefon oder ein Tablet und ein Netzwerk-Endgerät wie beispielsweise einen Bürocomputer. Jedoch kann der Empfänger 32 eine beliebige Einrichtung sein, die geeignet ist, analysierte dynamische Daten von dem zweiten Datenerfassungsgerät 28 zu empfangen, wie zum Beispiel ein zweiter Server, Anwendersoftware, ein Web-Browser, eine E-Mail und ein Roboterlehrgerät. Wechselweise kann der Empfänger 32 eine Person sein, die einen Ausdruck direkt vom zweiten Datenerfassungsgerät 28 empfängt.The system 10 further includes a receiver 32 in communication with the first data collection device 24 and/or the second data collection device 28 via the functional network 26. In the illustrated embodiments, the receivers 32 include a smart device such as a mobile phone or a tablet and a network terminal such as an office computer. However, the receiver 32 may be any device capable of receiving analyzed dynamic data from the second data collection device 28, such as a second server, application software, a web browser, an email, and a robotic teaching device. Alternatively, the receiver 32 may be a person receiving a printout directly from the second data collection device 28.

Bei Gebrauch messen die Sensoren 22 jedes der Roboter 12, wie in 4 gezeigt wird, die dynamischen Daten im Betrieb einschließlich der Bewegungsabstände von Gelenken, Betriebsbelastung der Komponenten, Betriebstemperatur der Komponenten, Hochgeschwindigkeit-Notstopps der Komponenten, Umkehrbewegungszustände von Gelenken und anderer für den Betrieb des Roboters relevanter dynamischer Daten.In use, the sensors 22 of each of the robots 12 measure, as shown in 4 shown, the dynamic data in operation including the movement distances of joints, operating load of components, operating temperature of components, high-speed emergency stops of components, reversing movement states of joints and other dynamic data relevant to the operation of the robot.

Die durch die Sensoren 22 gemessenen dynamischen Daten werden dann durch die Steuerung 16 gesammelt und zu dem ersten Datenerfassungsgerät 24 übertragen oder durch dieses extrahiert.The dynamic data measured by the sensors 22 are then collected by the controller 16 and transmitted to or extracted by the first data acquisition device 24.

Die dynamischen Daten werden in zumindest einem der Segmente des ersten Datenerfassungsgerätes 24 auf der Priorität basierend zwischengespeichert, wobei dynamische Daten höherer Priorität in dem Segment höherer Priorität zwischengespeichert werden, und dynamische Daten niedrigerer Priorität im Segment niedrigerer Priorität zwischengespeichert werden. Es wird verständlich, dass der Warteschlangenmechanismus eine beliebige Anzahl priorisierter Segmente enthalten kann, wobei jeweilige dynamische Daten zwischengespeichert werden können.The dynamic data is buffered in at least one of the segments of the first data acquisition device 24 based on the priority, with dynamic data of higher priority in the higher priority segment, and lower priority dynamic data is cached in the lower priority segment. It is understood that the queuing mechanism can contain any number of prioritized segments, each of which can cache dynamic data.

Die dynamischen Daten werden in den priorisierten Segmenten des Warteschlangenmechanismus basierend auf der Aufbewahrungsrichtlinie des Warteschlangenmechanismus gesichert. Die Aufbewahrungsrichtlinie sichert und priorisiert die dynamischen Daten basierend auf einem auslösenden Ereignis, auf Priorität, Dauer, Größe Übertragungsrate und/oder Datenumwandlung, um Durchsatz oder Anforderungen der Datenspeicherung zu optimieren.Dynamic data is backed up in the prioritized segments of the queuing mechanism based on the queuing mechanism's retention policy. The retention policy backs up and prioritizes dynamic data based on a trigger event, priority, duration, size, transfer rate, and/or data transformation to optimize throughput or data storage requirements.

Beim Auftreten eines auslösenden Ereignisses werden die dynamischen Daten vom ersten Datenerfassungsgerät 24 zum zweiten Datenerfassungsgerät 28 übertragen. Das auslösende Ereignis kann von der Steuerung 16 oder einer externen Auslösevorrichtung empfangen werden. Wechselweise kann das Ereignis durch das erste Datenerfassungsgerät 24 intern ausgelöst werden. In einer Ausführungsform kann eine Gesamtheit der in dem ersten Datenerfassungsgerät 24 gesammelten dynamischen Daten zu dem zweiten Datenerfassungsgerät 28 übertragen werden, wenn das auslösende Ereignis auftritt. Wechselweise kann das Ereignis intern durch das erste Datenerfassungsgerät 24 ausgelöst werden. In einer Ausführungsform kann eine Gesamtheit der in dem ersten Datenerfassungsgerät 24 gesammelten dynamischen Daten zu dem zweiten Datenerfassungsgerät 28 übertragen werden, wenn das auslösende Ereignis auftritt. Wechselweise kann beim Auftreten des auslösenden Ereignisses das erste Datenerfassungsgerät 24 eine Übertragung der dynamischen Daten niedriger Priorität unterbrechen und eine Übertragung der dynamischen Daten höherer Priorität zu dem zweiten Datenerfassungsgerät 28 auslösen.Upon the occurrence of a triggering event, the dynamic data is transmitted from the first data acquisition device 24 to the second data acquisition device 28. The triggering event may be received from the controller 16 or an external triggering device. Alternatively, the event may be triggered internally by the first data acquisition device 24. In one embodiment, an entirety of the dynamic data collected in the first data acquisition device 24 may be transmitted to the second data acquisition device 28 when the triggering event occurs. Alternatively, the event may be triggered internally by the first data acquisition device 24. In one embodiment, an entirety of the dynamic data collected in the first data acquisition device 24 may be transmitted to the second data acquisition device 28 when the triggering event occurs. Alternatively, upon the occurrence of the triggering event, the first data acquisition device 24 may interrupt transmission of the low-priority dynamic data and trigger transmission of the higher-priority dynamic data to the second data acquisition device 28.

Durch das zweite Datenerfassungsgerät 28 empfangene dynamische Daten werden anschließend analysiert, um festzulegen, ob eine Wartung oder Optimierung des Roboters 12 notwendig ist. Die Festlegung von Wartung oder Optimierung basiert auf der Berücksichtigung jedes Typs der dynamischen Daten. Zum Beispiel kann das zweite Datenerfassungsgerät 28 Bewegungsabstand, Temperatur, Hochgeschwindigkeit-Notstopps, Umkehrbewegungszustände von Gelenken und andere dynamische Daten bei der Festlegung bewerten, ob eine Wartung oder Optimierung irgendeines der Vielzahl der Roboter 12 notwendig ist. Spezieller können Intervalle zwischen Wartungsperioden erhöht oder verringert werden, wenn festgestellt wird, dass Betriebszustände eines Roboters 12 jeweils weniger extrem oder extremer als normale Betriebsbedingungen sind. Zum Beispiel können die Ereignisse von hohen Temperaturen, Hochgeschwindigkeit-Notstopps und Umkehrbewegungszuständen von Gelenken zu einem verringerten Intervall zwischen Wartungsperioden führen.Dynamic data received by the second data acquisition device 28 is then analyzed to determine whether maintenance or optimization of the robot 12 is necessary. The maintenance or optimization determination is based on consideration of each type of dynamic data. For example, the second data acquisition device 28 may evaluate travel distance, temperature, high-speed emergency stops, joint reversal states, and other dynamic data in determining whether maintenance or optimization of any of the plurality of robots 12 is necessary. More specifically, intervals between maintenance periods may be increased or decreased if operating conditions of a robot 12 are determined to be less extreme or more extreme than normal operating conditions, respectively. For example, the events of high temperatures, high-speed emergency stops, and joint reversal states may result in a decreased interval between maintenance periods.

Wenn das zweite Datenerfassungsgerät 28 nicht festgelegt, dass eine Wartung oder Optimierung notwendig ist, kann sich der Prozess der Datensammlung und -analyse wiederholt fortsetzen. Wechselweise kann in dem Fall, dass das zweite Datenerfassungsgerät 28 festlegt, dass Wartung oder Optimierung eines beliebigen der Roboter 12 notwendig ist, das zweite Datenerfassungsgerät 28 einen Bericht erzeugen, der eine Auslese der analysierten dynamischen Daten enthält. Der Bericht enthält Informationen, die auf das Erfassen von vorherigen Ausfallzuständen und das Minimieren der Ausfallzeit des Systems 10 bezogen sind, einschließlich Bewegung und mechanische Betriebsbereitschaft, Betriebsbereitschaft von Prozess und System sowie Wartungsmitteilungen.If the second data acquisition device 28 does not determine that maintenance or optimization is necessary, the data collection and analysis process may continue repeatedly. Alternatively, if the second data acquisition device 28 determines that maintenance or optimization of any of the robots 12 is necessary, the second data acquisition device 28 may generate a report containing a readout of the analyzed dynamic data. The report includes information related to capturing previous failure conditions and minimizing downtime of the system 10, including motion and mechanical readiness, process and system readiness, and maintenance notifications.

Der Bericht kann bestimmte Informationen enthalten, die spezielle Roboter 12 im System 10 betreffen. Der Bericht kann eine Wartungs- oder Optimierungsmitteilung enthalten, die besondere Komponenten des Roboters 12 erkennen, die ausgetauscht werden müssen wie zum Beispiel Lager, Kodiereinrichtungen oder Steuerungen. Der Bericht kann außerdem die Roboter 12 betreffende Prognosen zur Verfügung stellen, die einer Notwendigkeit zur Wartung oder Optimierung nahekommen, die es dem Empfänger 32 gestatten, zukünftige Produktionspläne auf der Basis einer angenommenen Ausfallzeit zu optimieren.The report may contain specific information pertaining to specific robots 12 in system 10. The report may include a maintenance or optimization notification identifying particular components of robot 12 that need to be replaced, such as bearings, encoders, or controllers. The report may also provide predictions pertaining to robots 12 that approximate a need for maintenance or optimization, allowing recipient 32 to optimize future production plans based on an assumed downtime.

Wenn der Bericht eine Wartungs- oder Optimierungsmitteilung enthält, wird die Mitteilung mindestens einem der Empfänger 32 zur Verfügung gestellt, so dass ein Wartungsvorgang eingeleitet werden kann. Die Mitteilung wird von dem Empfänger 32 aufgenommen und dem Nutzer angezeigt, so dass der Nutzer den Wartungsvorgang, wie etwa Erzeugen eines Arbeitsauftrages oder Planen von Ausfallzeit für den Roboter 12, einleiten kann.If the report contains a maintenance or optimization notification, the notification is provided to at least one of the receivers 32 so that a maintenance action can be initiated. The notification is received by the receiver 32 and displayed to the user so that the user can initiate the maintenance action, such as creating a work order or scheduling downtime for the robot 12.

Wechselweise kann das zweite Datenerfassungsgerät 28 so gestaltet sein, um den Wartungsvorgang automatisch einzuleiten. Wenn das zweite Datenerfassungsgerät 28 festlegt, dass irgendeiner der Roboter 12 eine Wartung erfordert, kann das zweite Datenerfassungsgerät 28 einen Arbeitsauftrag, Auftrag zum Austausch von Komponenten oder Planung von Ausfallzeit für den Roboter 12 ohne eine Eingabe von dem Benutzer erzeugen.Alternatively, the second data acquisition device 28 may be configured to initiate the maintenance process automatically. If the second data acquisition device 28 determines that any of the robots 12 requires maintenance, the second data acquisition device 28 may generate a work order, component replacement order, or downtime scheduling for the robot 12 without any input from the user.

Das hier offen gelegte System 10 verbessert vorteilhaft den Wirkungsgrad von Fertigungseinrichtungen durch Minimierung von Ausfallzeit. Zum Beispiel können durch das Sammeln, Speichern und Analysieren von dynamischen Daten, die auf Betriebszustände jedes Roboters 12 bezogen sind, Intervalle zwischen Wartungsperioden speziell für jeden einzelnen Roboter 12 eingestellt werden.The system 10 disclosed herein advantageously improves the efficiency of manufacturing facilities by minimizing downtime. For example, by collecting, storing, and analyzing dynamic data related to operating conditions of each robot 12, intervals between maintenance periods can be set specifically for each individual robot 12.

Im Fall von Robotern 12, die extremeren Betriebsbedingungen ausgesetzt sind, können Intervalle zwischen Wartungsperioden von einem normalen Intervall reduziert und unerwartete Ausfälle verhindert werden. Bei einer Planung von Wartungsperioden auf der Basis dynamischer Daten, kann die Ausfallzeit des Roboters 12 basierend auf der Verfügbarkeit von Austauschkomponenten geplant werden, wobei Produktionspläne im Voraus angepasst werden können, um eine verringerte Produktionskapazität unterzubringen.In the case of robots 12 exposed to more extreme operating conditions, intervals between maintenance periods can be reduced from a normal interval, preventing unexpected failures. By scheduling maintenance periods based on dynamic data, the downtime of the robot 12 can be planned based on the availability of replacement components, and production schedules can be adjusted in advance to accommodate reduced production capacity.

Wechselweise können Intervalle zwischen Wartungsperioden über das normale Intervall hinaus verlängert werden, wenn ein Roboter 12 weniger extremen Betriebsbedingungen ausgesetzt ist, was den unnötigen Austausch von Komponenten ausschließt und Wartungskosten minimiert.Alternatively, intervals between maintenance periods can be extended beyond the normal interval when a robot 12 is subjected to less extreme operating conditions, eliminating unnecessary replacement of components and minimizing maintenance costs.

Claims

A robot data transmission method comprising the following steps: Collecting data from each of a plurality of robots in real time; Transmitting the data from a controller of each of the robots to a first data acquisition device in real time, wherein the data transmitted to the first data acquisition device is cached in data storage with the ability to retain data for a certain duration; Caching the data in the first data acquisition device using a multi-segment queuing mechanism with a retention policy, wherein the retention policy secures the data in the first data acquisition device based on a triggering event, priority, duration, size, transmission rate, and/or data transformation to optimize throughput or data storage requirements, and wherein the first data acquisition device organizes the data into priority segments and interrupts data transmission with a lower priority segment and transmits the data from a higher priority segment to the second data acquisition device or the server; and Transmitting the data to a second data acquisition device based on the retention policy.

Procedure according to Claim 1 , further comprising the step of analyzing the data in the second data acquisition device to determine needs for maintenance or optimization of the robots.

Procedure according to Claim 1 , further comprising the step of generating a report from the second data acquisition device, the report including mechanical readiness, process readiness, system readiness, and/or a maintenance notice.

Procedure according to Claim 1 , wherein the first data acquisition device is a logical device within the robot's controller.

Procedure according to Claim 1 , wherein the first data acquisition device is a physical storage device external to the controller of the robot.

Procedure according to Claim 1 , wherein the second data acquisition device is a network server, wherein the network server is connected to the first data acquisition device via a functional network.

Procedure according to Claim 1 , wherein the second data acquisition device is configured locally to the first data acquisition device, wherein the second data acquisition device is in direct communication with the first data acquisition device.

Procedure according to Claim 1 , comprising the following steps: the data transmitted to the first data acquisition device is temporarily stored in the data storage with the ability to save data for a certain duration; and the first data acquisition device transmits the data in total to the second data acquisition device in response to one of an event from the robot controller or an external device and an internally triggered event on the first data acquisition device.

Procedure according to Claim 1 , wherein the data includes a movement distance of the joints, an operating load of the components, an operating temperature of the components, high-speed emergency stops of the components, and/or a reversing movement state of the joints.

Analytical and predictive robot reporting method, comprising the following steps: collecting data in a first data acquisition device, wherein the data collected by at least one robot is transferred to the associated first data acquisition device device is cached in the data storage with the ability to save data for a certain duration, wherein the data is stored in the first data acquisition device using a multi-segment queuing mechanism with a retention policy, the retention policy saving the data in the first data acquisition device based on a triggering event, priority, duration, size, transfer rate, and/or data transformation to optimize throughput or data storage requirements, and wherein the first data acquisition device organizes the data into priority segments and interrupts data transmission with a lower priority segment and transfers the data from a higher priority segment to the second data acquisition device or the server; transmitting the data and storing the data in a second data acquisition device, the second data acquisition device being remote from or local to the first data acquisition device; analyzing the data in the second data acquisition device; generating a report from the second data acquisition device, the report based on the analysis of the data by the second data acquisition device; Detecting a decision to change the robot control parameters, an abnormal condition, or a failure in the report; and distributing the report to at least one recipient.

Procedure according to Claim 10 , where the recipient is a smart device, a server, application software, an email, an office computer and/or a robotic teaching device.

Procedure according to Claim 10 , further comprising the step of generating a work order based on the analysis of the data.

Procedure according to Claim 10 , wherein the data includes a movement distance of the joints, an operating load of the components, an operating temperature of the components, high-speed emergency conditions of the components, and/or a reverse movement condition of the joints.

An analytical and optimization reporting system for robots, comprising: at least one robot, the robot having a programmable controller configured to collect dynamic data from the robot; a first data acquisition device in electrical communication with the controller of the at least one robot, the first data acquisition device configured to: - receive the dynamic data from the controller; - cache the dynamic data for a duration; and - cache the data using a multi-segment queuing mechanism with a retention policy, the retention policy configured to save the data in the first data acquisition device based on a triggering event, priority, duration, size, transmission rate, and/or data transformation to optimize throughput or data storage requirements; and - sort the data into priority segments; and - interrupt data transmission with a lower-priority segment; a second data acquisition device in communication with the first data acquisition device, wherein the first data acquisition device is further configured to transmit the data from a higher priority segment to the second data acquisition device or the server, and wherein the second data acquisition device is configured to receive the dynamic data from the first data acquisition device and to analyze the dynamic data; and a receiver in communication with the second data acquisition device for receiving the analysis of the dynamic data.

System according to Claim 14 , wherein the first data acquisition device is a logical device within a memory of the controller of the robot.

System according to Claim 14 , wherein the first data acquisition device is a physical storage disk that is separate from the controller.

System according to Claim 14 , wherein each of the controller, the first data acquisition device, the second data acquisition device and the receiver is in communication with a functional network.

System according to Claim 14 , wherein the second data acquisition device is configured locally to the first data acquisition device.