机器人运行状态监控方法及系统与流程

本申请涉及机器人
技术领域：
，特别是涉及一种机器人运行状态监控方法及系统。
背景技术：
：在工业生产中，生产设备的保养方式通常为按周期维保，若出现故障再进行抢修。然而，按周期维保忽略了生产设备运行的多样性，容易会造成生产设备保养不合理。即部分生产设备按周期维保为过度保养，而部分生产设备则因未得到及时保养而在生产过程中停机，导致生产设备的可动率降低，影响产线产能。技术实现要素：基于此，有必要针对现有技术中生产设备可动率低的问题，提供一种机器人运行状态监控方法及系统。本申请提供一种机器人运行状态监控方法，包括：采集所述机器人的至少一种参数的运行数据；根据每一所述参数的运行数据以及每一所述参数的基准数据，判断所述机器人是否正常运行；当判断所述机器人运行异常时，生成报警信息；根据所述机器人异常运行的时间以及预设规则，将所述报警信息发送给特定权限的用户。在其中一个实施例中，所述机器人运行状态监控方法还包括：在采集所述机器人的至少一种所述参数的运行数据之前，根据所述机器人的负载和动作路径的类型，获取所述机器人的运行状态基准数据。在其中一个实施例中，所述根据所述机器人的负载和动作路径的类型，获取所述机器人的运行状态基准数据，包括：根据所述机器人的所述负载和动作路径的类型，获取所述运行数据的最大允许值；获取与所述机器人同型号的机器人在所述负载和动作路径的类型下的全球运行数据，并对所述全球运行数据进行联动分析，得到所述运行数据的联动分析值；根据所述最大允许值和所述联动分析值，获取所述运行状态基准数据。在其中一个实施例中，所述根据所述最大允许值和所述联动分析值，获取所述运行状态基准数据，包括：判断所述最大允许值是否大于所述联动分析值；若所述最大允许值小于或等于所述联动分析值，则将所述最大允许值作为所述运行状态基准数据；若所述最大允许值大于所述联动分析值，则将所述联动分析值作为所述运行状态基准数据。在其中一个实施例中，所述根据所述机器人的负载和动作路径的类型，获取所述机器人的运行状态基准数据，包括：根据所述机器人的所述负载和动作路径的类型，获取所述运行数据的最大允许值；获取与所述机器人同型号的机器人在所述负载和动作路径的类型下的全球运行数据，并对所述全球运行数据进行联动分析，得到所述运行数据的联动分析值；获取连续的多个预设时间段内的所述机器人的历史运行数据，并根据所述机器人的历史运行数据获取所述机器人的运行趋势值；根据所述联动分析值、所述运行趋势值和所述最大允许值，获取所述运行状态基准数据。在其中一个实施例中，所述运行状态基准数据为所述联动分析值、所述运行趋势值和所述最大允许值中的最小值。在其中一个实施例中，根据所述机器人的历史运行数据获取所述机器人的运行趋势值，包括：根据每一预设时间段内的所述机器人的历史运行数据，计算所述预设时间段内平均值；计算所述平均值的标准差，并根据所述标准差获取所述机器人的运行趋势值。在其中一个实施例中，所述运行趋势值为所述标准差的预设倍数。在其中一个实施例中，所述根据所述机器人异常运行的时间以及预设规则，将所述报警信息发送给特定权限的用户，包括：根据所述机器人异常运行的时间以及预设规则，通过短信、邮件和/或移动端将所述报警信息发送给所述特定权限的用户。在其中一个实施例中，所述根据所述机器人异常运行的时间以及预设规则，将所述报警信息发送给特定权限的用户，包括：获取所述机器人异常运行时间；判断所述机器人异常运行时间是否超过第一预设时间；若所述机器人异常运行时间超过所述第一预设时间，将所述报警信息发送给第一级权限用户；判断所述机器人异常运行时间是否超过第二预设时间；若所述机器人异常运行时间超过所述第二预设时间，将所述报警信息发送给第二级权限用户。基于同一发明构思，本申请还提供一种机器人运行状态监控系统，包括：多个机器人，每个所述机器人包括机器人主控装置和传感器，所述传感器分别与所述机器人主控装置电连接，其中所述传感器用于采集所述机器人的至少一种参数的运行数据，并将所述运行数据发送至所述机器人主控装置；多个线体交换机，每个所述线体交换机与多个所述机器人主控装置分别通信连接，用于为多个所述机器人主控装置提供线缆接口；雾节点网关，与多个所述线体交换机分别通信连接，用于对传输的所述运行数据进行加密，并为所述线体交换机提供网络转换关口；网络交换机，与所述雾节点网关通信连接，用于为所述雾节点网关提供线缆接口；以及网服务器，与所述网络交换机通信连接，用于接收所述运行数据，根据所述运行数据以及每一所述参数的基准数据判断所述机器人是否正常运行，当判断所述机器人运行异常时生成报警信息，并根据机器人异常运行的时间以及预设规则，将所述报警信息发送给特定权限用户。本申请提供的机器人运行状态监控方法，通过采集所述机器人的至少一种参数的运行数据，并根据每一所述参数的运行数据以及每一所述参数的基准数据，可以判断所述机器人是否正常运行。当判断所述机器人运行异常时，生成报警信息，并根据所述机器人异常运行的时间以及预设规则，将所述报警信息发送给特定权限的用户。因此，机器人运行状态监控方法通过监控机器人是否正常运行来判断是否需要进行保养，从而避免了现有技术中周期维保造成的过度保养或者生产设备可动率减低的问题。本申请提出的运行状态监控方法可以实现对机器人运行状态的实时监控和预防性维护，可以有效防止机器人在生产过程中发生故障停机。此外，当机器人异常运行时可以及时通知对应的责任人。附图说明图1为本申请实施例提供的一种机器人运行状态监控方法流程图；图2为本申请实施例提供的一种机器人轴扭矩的基准曲线示意图；图3为本申请实施例提供的一种机器人多个循环轴扭矩曲线示意图；图4为本申请实施例提供的一种机器人运行状态监控系统网络架构示意图；图5为本申请实施例提供的一种机器人运行状态监控系统网络安全系统架构。具体实施方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
技术领域：
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。在现有技术中，生产设备主要采用按周期维保，或者当生产中出现故障再进行抢修。周期维保通常忽略了生产设备运行的多样性差异，会导致生产设备保养不合理，即部分生产设备实际过度保养，而部分生产设备则因保养不及时而在生产过程中停机，造成设备可动率降低，影响产线产能的实施。此外，当生产设备发生故障时，故障信息主要依靠工作人员进行传递，即在生产设备发生故障停机后工作人员对故障情况进行逐级上报。若生产设备停机时间较短，则通常由维修人员通知班组长，而中等停机时间则需要班组长通知科长，长时间停机再由科长通知部长。因此，故障信息的传递过程可能存在延迟风险，从而导致生产设备难以得到及时的修复，严重影响生产效率。请参见图1，本申请提供一种机器人运行状态监控方法，包括：步骤s100，采集机器人的至少一种参数的运行数据；步骤s200，根据每一参数的运行数据以及每一参数的基准数据，判断机器人是否正常运行；步骤s300，当判断机器人运行异常时，生成报警信息；步骤s400，根据机器人异常运行的时间以及预设规则，将报警信息发送给特定权限的用户。在步骤s100中，机器人的运行数据可以包括电机电流、电机温度、电机转速、电机实时功率和电机实时扭矩。其中，通过在机器人各轴的伺服驱动器上装设电流监控装置，可以直接获取电机电流。通过在机器人各轴上装设温度传感器，可以直接采集机器人的电机温度。此外，根据机器人电机的编码器数据可以得到机器人电机的实时位置数据，再根据转速＝转动角度/时间，可以计算出机器人的电机转速。根据机器人电机电流和已知电机电压，结合公式p＝1.732uicosφ，其中u为相电压，i为线电流，cosφ为恒定功率因数，可计算机器人电机实时功率。根据机器人的电机实时功率，可以计算得到机器人电机实时扭矩为t＝9550*p/n，其中t为电机实时扭矩，p为电机实时功率，n为电机转速。基于以上数据，机器人运行状态监控方法可以实现对电机电流、电机温度、电机转速、电机实时功率和电机实时扭矩等机器人关键信息的实时监控，从而可以提高机器人运行状态监控方法对异常运行判断的准确性。在步骤s200中，根据从机器人中采集到的每一参数的运行数据，以及每一参数的基准数据，判断机器人是否正常运行。在其中一个实施例中，可以设置每个型号的机器人的正常运行数据范围。以负载210公斤型号机器人为例，其一轴到六轴的部分参数的正常运行数据的范围可以参见表1。其中，电容量为电机实时电流占电机额定电流的比例。可以理解，采用机器人运行状态监控方法对负载210公斤型号的机器人进行监控时，若机器人的运行数据超出表1范围则可以进行报警。需要说明的是，由于表1为机器人部分参数的正常运行数据范围，在判断机器人的运行状态是否存在异常时，还需要综合考虑除正常运行数据以外的多种情况，即当机器人的运行数据没有超出表1的正常运行数据范围时，也可以根据其他异常运行判断条件对机器人的异常运行进行报警。表1负载210kg机器人参数表温度电容量扭矩1轴<55°<90％12000nm2轴<55°<90％15000nm3轴<55°<90％15000nm4轴<55°<80％2500nm5轴<55°<80％2500nm6轴<55°<80％2500nm在步骤s400中，根据机器人异常运行的时间以及预设规则，将报警信息发送给特定权限的用户。可以理解，机器人运行状态监控方法可以无需依靠工作人员，在完成对机器人异常运行的判断后，计算机器人异常运行的时间，并根据预设规则直接将报警信息发送给特定权限的用户，即将报警信息进行逐级上报。因此，上述机器人运行状态监控方法中报警信息的传递方式不存在延迟风险，可以提高机器人可动率，进而提高机器人所在产线的产能。在其中一个实施例中，机器人运行状态监控方法可以通过机器人各个重要部件中安装的传感器采集包括多种参数的机器人运行数据。传感器采集的机器人运行数据可以通过数据线传输至机器人中装设的控制单元的pc计算机上，并将机器人运行数据以变量的形式存储在计算机内部。此外，还可以采用网络传输技术将存储的机器人运行数据进行加密，并上传至指定的服务器中。在本实施例中，可以采用云计算技术对上传至云平台的运行数据进行分析比对。根据机器人运行数据的分析比对结果，若判断机器人存在运行异常，则可以通过网页、邮件、移动端app等多种形式发送报警信息至特定权限的用户。可以理解，通过采用机器人运行状态监控方法，可以构建机器人大数据智能网联系统，从而实现对机器人运行状态的实时监控及预防性维护功能。综上所述，机器人运行状态监控方法可以通过采集机器人的至少一种参数的运行数据，并根据每一参数的运行数据以及每一参数的基准数据，判断机器人是否正常运行。当判断机器人运行异常时，可以生成报警信息，并根据机器人异常运行的时间以及预设规则，将报警信息发送给特定权限的用户。因此，机器人运行状态监控方法通过监控机器人是否正常运行来判断是否需要进行保养，从而避免了现有技术中周期维保造成的过度保养或者生产设备可动率减低的问题。本申请提出的运行状态监控方法可以实现对机器人运行状态的实时监控和预防性维护，可以有效防止机器人在生产过程中发生故障停机。此外，当机器人异常运行时可以及时通知对应的责任人。在其中一个实施例中，机器人运行状态监控方法还包括：在采集机器人的至少一种参数的运行数据之前，根据机器人的负载和动作路径的类型，获取机器人的运行状态基准数据。在本实施例中，机器人可以为工业机器人。通常情况下，工业机器人调试完成后，其程序运行的轨迹以及负载均固定，其中程序的运行轨迹即为工业机器人的动作路径。由于工业机器人的运行速度会影响机器人运行数据中的多种参数，例如机器人运行速度较慢时扭矩较小，运行速度快时则扭矩较大，故需要根据工业机器人的每段轨迹的不同速度建立相应的追踪数据，再根据追踪数据形成机器人运行状态基准数据。可以理解，机器人的负载和动作路径的不同会造成机器人运行数据和运行状态基准数据均不相同。因此，通过考虑机器人负载和动作路径的多样性，可以设置合理的运行状态基准数据，从而实现对机器人异常运行的准确判断，避免机器人在实际生产过程中存在过度保养或者保养不及时的现象。通过考虑机器人的负载和动作路径的类型，可以提高机器人的可动率，提高机器人所在产线的产能。在其中一个实施例中，根据机器人的负载和动作路径的类型，获取机器人的运行状态基准数据，包括：根据机器人的负载和动作路径的类型，获取运行数据的最大允许值。获取与机器人同型号的机器人在相同负载和动作路径的类型下的全球运行数据，并对全球运行数据进行联动分析，得到运行数据的联动分析值。根据最大允许值和联动分析值，获取运行状态基准数据。可以理解，机器人运行数据具有最大允许值，正常情况下机器人的运行数据小于最大允许值。然而，仅依据机器人运行数据的最大允许值判断机器人是否存在异常运行时可能会存在异常情况判断不准确的问题，即机器人运行数据可能由于外界环境或者生产需要无法达到最大允许值。因此，可以通过联网获取相同型号且负载和运行轨迹相同的所有机器人的运行数据，并通过对获取的数据进分析比对，可以在大数据的基础上得出联动分析值，即机器人需要维护保养时对应的运行数据阈值。在其中一个实施例中，可以将机器人的异常运行数据经网络传输回厂家进行数据，厂家结合同类型机器人在相同负载和运行轨迹下的大数据对异常运行数据进行分析，并将分析结果通过网络传输回机器人控制终端。在其中一个实施例中，以负载为210公斤的机器人为例，采用机器人运行状态监控方法监控机器人的工具负载数据，如工具重量、重心位置、转动惯量等。通过判断型号相同且负载一致的其他机器人在以100％速度运行时，工具重心位置接近时的电机扭矩偏差是否正常，可以得到联动分析值。随后，根据联动分析值和最大允许值对机器人运行状态监控方法中的机器人的运行状态基准数据进行设置。可以理解，当检测到有机器人存在异常运行时，则对运行数据中相应异常参数进行报警并列出与该参数相关的维保记录及建议处理结果进行推送，可以参见表2。表2异常信息推送表在其中一个实施例中，根据最大允许值和联动分析值，获取运行状态基准数据，包括：判断最大允许值是否大于联动分析值。若最大允许值小于或等于联动分析值，则将最大允许值作为运行状态基准数据。若最大允许值大于联动分析值，则将联动分析值作为运行状态基准数据。可以理解，选取最大允许值和联动分析值中较小的值作为运行状态基准数据，可以实现对机器人异常运行的准确判断，从而提高机器人运行状态监控方法的准确性。在其中一个实施例中，根据机器人的负载和动作路径的类型，获取机器人的运行状态基准数据，包括：根据机器人的负载和动作路径的类型，获取运行数据的最大允许值。获取与机器人同型号的机器人在负载和动作路径的类型下的全球运行数据，并对全球运行数据进行联动分析，得到运行数据的联动分析值。获取连续的多个预设时间段内的机器人的历史运行数据，并根据机器人的历史运行数据获取机器人的运行趋势值。根据联动分析值、运行趋势值和最大允许值，获取运行状态基准数据。可以理解，机器人运行数据的最大允许值和联动分析值可以为上述实施例中任意一种最大允许值和联动分析值，在此不再赘述。除了根据机器人运行数据的最大允许值和联动分析值对机器人运行状态基准数据进行设置外，还可以根据机器人自身的运行过程中参数变化趋势设置机器人运行状态基准数据。在其中一个实施例中，根据机器人的历史运行数据获取机器人的运行趋势值，包括：根据每一预设时间段内的机器人的历史运行数据，计算预设时间段内平均值。计算平均值的标准差，并根据标准差获取机器人的运行趋势值。在其中一个实施例中，运行趋势值为标准差的预设倍数。在其中一个实施例中，机器人可以通过传感器采集机器人过去30天抱闸松开后的历史运行数据。根据过去30天的历史运行数据，分别计算每项参数每个15内的平均值，并计算平均值的标准差作为机器人的运行趋势值。根据联动分析值、运行趋势值和最大允许值可以获取运行状态基准数据。在其中一个实施例中，运行状态基准数据为联动分析值、运行趋势值和最大允许值中的最小值。可以理解，当监控到的机器人运行数据中的某个参数高于运行状态基准数据对应参数时，可以发送报警信息并提示特定权限用户对电机和减速机进行检查。其中，报警信息可以包括电机温度、电机电流、电机扭矩、工作模式、系统内存使用情况、机器人异常参数以及ip地址中的一种或者多种。请参见图2-图3，在其中一个实施例中，可以将机器人的异常运行类型分为四大类，并根据不同的异常运行类型进行报警信息推送，具体参见表3。以电机电流为例，当机器人的电机电流高于最大允许值或者高于正常运行追踪数据(trace)10％时则进行发送报警信息。可以理解，通过对机器人生产过程中包括电机电流、电机扭矩等参数的历史运行数据进行处理，可以得到作为运行状态基准数据的基准曲线。通过对机器人生产过程中包括电机电流、电机扭矩参数的运行数据进行实时监控，可以得到机器人运行的实际曲线。通过对比实际曲线与基准曲线，若发现实际曲线相对于基准曲线的偏差超过设定的标准值10％时则发送报警信息至特定权限用户。表3机器人异常运行类型信息项目设定值接收人电机电流最大允许值/高于trace数据10％设备管理员电机温度最大允许值/高于trace数据10％设备管理员电机扭矩最大允许值/高于trace数据10％设备管理员控制板卡故障最大允许值/高于trace数据10％设备管理员故障时间超出设定值设定故障时间各级管理者在其中一个实施例中，根据机器人异常运行的时间以及预设规则，将报警信息发送给特定权限的用户，包括：根据机器人异常运行的时间以及预设规则，通过短信、邮件和/或移动端将报警信息发送给特定权限的用户。可以理解，可以根据上述机器人异常运行的类型设定短信模板，当监控机器人发生某类异常运行时，则触发对应的短信发送指令，通过sms短信平台把短信发送至设定好的手机号码中。此外，邮件发送的触发过程与短信推送一致，可以通过特定的邮箱账号或移动发送邮件至预设邮箱中。在其中一个实施例中，根据机器人异常运行的时间以及预设规则，将报警信息发送给特定权限的用户，包括：获取机器人异常运行时间。判断机器人异常运行时间是否超过第一预设时间。若机器人异常运行时间超过第一预设时间，将报警信息发送给第一级权限用户。判断机器人异常运行时间是否超过第二预设时间。若机器人异常运行时间超过第二预设时间，将报警信息发送给第二级权限用户。可以理解，机器人运行状态监控方法可以实现机器人运行数据的远程传输和报警信息远程自动通知。在其中一个实施例中，可以按照机器人的等级以及预设层级进行推送。例如，当发生异常运行或停机累计时间达到10分钟时，可以通过短信通知系长，达到15分钟时通知科长，从而有效防止报警信息的传递延迟。基于同一发明构思，本申请还提供一种机器人运行状态监控系统，包括多个机器人、多个线体交换机、雾节点网关、网络交换机和网服务器。每个机器人包括机器人主控装置和传感器，传感器分别与机器人主控装置电连接，其中传感器用于采集机器人的至少一种参数的运行数据，并将运行数据发送至机器人主控装置。每个线体交换机与多个机器人主控装置分别通信连接，用于为多个机器人主控装置提供线缆接口。雾节点网关与多个线体交换机分别通信连接，用于对传输的运行数据进行加密，并为线体交换机提供网络转换关口。网络交换机与雾节点网关通信连接，用于为雾节点网关提供线缆接口。网服务器与网络交换机通信连接，用于接收运行数据，根据运行数据以及每一参数的基准数据判断机器人是否正常运行，当判断机器人运行异常时生成报警信息，并根据机器人异常运行的时间以及预设规则，将报警信息发送给特定权限用户。请参见图4，在其中一个实施例中，机器人的主控装置可以通过profinet网络连接到线体交换机，线体交换机连接雾节点(fognode)网关,网关对数据加密后通过it交换机把数据发送到大数据云平台进行数据运算。其中，机器人待监测的运行数据包括的参数可以参见表4。表4机器人运行数据参数表可以理解，由于机器人运行状态监控系统可以通过传感器实时采集机器人的包括多种参数的运行数据，并通过构建多层数据加密的通讯系统对运行数据进行传输，其中通讯系统还可以将不同空间位置的机器人的运行数据进行收集。另外，通过在机器人调试阶段建立特定运行状态的追踪数据(trace)，可以实时监控机器人的包括电机扭矩、电机电流、控制板卡温度、控制系统状态等信息的运行数据。结合从广域网获取的其他同类机器人收集的运行信息，采用云计算分析技术分析机器人的运行状态及趋势，可以向工作人员推荐对应的维保措施，并通过多种的信息传输渠道通知对应的责任人，从而有效防止机器人在生产过程中产生运行异常甚至故障停机。表5设备传统管理和设备智能联网管理对比内容设备传统管理设备智能网联管理设备开动率90％96％设备状态检查现场每台设备检查通过网络统一查看维保记录纸质记录设备管理系统录入设备检修周期定期保养，忽略设备差异性按需保养故障信息传达人工传达短信、邮件通知困难故障处理技术人员需赶往现场远程查找原因并协助解决请一并参见图5，在其中一个实施例中，出于数据安全及设备网络防攻击考虑，现有技术通常使用局域网服务器，其只可以采集本地设备的数据进行分析，得到的数据量有限。本申请提供的机器人运行状态监控系统可以采用三层防护技术接入广域网，通过收集全球所有在线同类型的机器人运行数据，并基于大数据进行对比分析，使分析结果更加客观准确。可以理解，机器人运行状态监控系统可以通过传感器对机器人运行数据进行实时采集，并将机器人运行数据传输至广域网服务器。因此，需要保证数据传输的过程的安全性。在云数据安全方面，机器人运行状态监控系统可以通过三项技术进行防护。第一，采用基于角色的访问控制(role-basedaccesscontrol，rbac)技术对访问控制列表进行绑定，确保只有已备案的客户机可访问。第二，通过安全传输层协议(transportlayersecurity，tls)技术进行分组加密，防止在交换数据时受到窃听及篡改。第三，采用多个防火墙以防止来自云的攻击。另外，在it/ot网络安全隔离方面，通过雾节点网关上的s0和e0端口可以将生产网络(ot)与公司网络(it)进行物理分离，从而保证生产网络和互联网之间的安全隔离。另外，还可以通过订阅/发布数据总线保证数据单向传递(从ot到it)，以防止来自云的入侵。在设备网络之间相互隔离方面，ot网络通过vlan彼此分离，ot应用程序独立地与上位系统传输数据。可以理解，通过采取上述措施，可以保证机器人运行状态监控系统获取全球数据的同时，保证数据传输过程的安全性。此外，机器人运行状态监控系统通过传感器实时采集机器人的运行数据，并通过建立安全传输防护及远程服务系统，可以实现对机器人的远程监控及支持，可以远程对机器人进行故障诊断、系统升级，不必亲临现场，节省大量人力物力。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12