一种机器人故障诊断系统技术方案

本发明专利技术提供一种机器人故障诊断系统，包括：设置于机器人本体上用于采集装置电流与位置信号的数据采集装置，及采集末端执行部的加速度与位姿；用于接收数据采集装置采集的数据信号并输出至数据传输装置；终端设备包括搭载有监督多分类的机器学习模型的故障类型判断模块，终端设备用于接收数据传输装置反馈的数据获取机器人的表征振动信号，对获取的表征振动信号进行机器人故障特征多特征提取得到高维原始数据特征；对高维原始数据特征进行特征选择；将高维原始数据特征降维至低维特征；对低维特征经分类处理得到故障诊断结果。本发明专利技术提高了故障诊断的准确度，解决现有装置存在状态监控困难、响应慢、漏报率或虚警率过高的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人故障诊断系统


[0001]本专利技术涉及工业机器人状态监测及故障诊断领域，具体地，涉及一种机器人故障诊断系统。

技术介绍

[0002]工业机器人在工业自动化生产中有广泛的应用，由于机器人长时间运转导致的磨损及松动或突发事件导致的故障，都将导致机器人工作失灵，从而降低工业生产效率，影响企业收益。因而，对机器人进行精准有效的故障检测具有重要意义。
[0003]经过检索发现，公开号为CN107984471A的中国专利，提供一种机器人工作状态的确定方法和装置及机器人。该方法包括：通过工作状态监控线程获取机器人的监控数据；根据获取的监控数据，确定机器人的工作状态。其所针对的检测指标局限于关节电流大小与碰撞情况，且通信方式局限于CAN总线通信，泛化效果差且成本高。
[0004]公开号为CN111152219A的中国专利，提供一种机器人状态的监控方法及机器人状态的监控设备。其通过获取机器人的充电上桩运动信息；比较所述充电上桩运动信息与基准充电上桩运动信息，确定所述机器人的运动状态监控信息；基于所述运动状态监控信息确定所述机器人的当前状态信息。该方案的局限于机器人的充电行为，难以对于机器人全生命周期进行监测，难以满足实际需求。
[0005]公开号为CN112192564A的中国专利，提供一种机器人的远端控制方法、装置、设备和存储介质。该方法在主控设备与机器人对应的示教器建立无线网络连接；接收来自于所述示教器的远端同步数据；在预设的显示界面中，展示所述远端同步数据对应的远端同步图像；根据所述远端同步图像，对所述机器人进行状态监控以及远端控制。该方案的通信方式局限于5G通信，通信距离短，设备成本高，并不是较优选择。
[0006]现阶段的机器人故障诊断系统，往往存在状态监控困难、响应慢、漏报率或虚警率过高的情况。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种机器人故障诊断系统。
[0008]为解决上述问题，本专利技术提供一种机器人故障诊断系统，设置于机器人本体上，所述机器人本体包括机械臂和驱动部，所述机械臂的末端设有执行部，所述驱动部为机械臂关节提供动力，以驱动所述机械臂运动带动所述执行部同步运动，包括：
[0009]数据采集装置，所述数据采集装置用于采集机器人的驱动部的电流与位置信号；以及用于采集机器人的执行部的加速度与位姿；
[0010]数据传输装置，用于接收所述数据采集装置采集的数据信号并将其输出至外部终端设备；
[0011]终端设备，所述终端设备包括搭载有监督多分类的机器学习模型的故障类型判断模块，所述终端设备用于接收所述数据传输装置反馈的数据获取机器人的表征振动信号，
利用有监督多分类的机器学习模型对获取的机器人的表征振动信号进行机器人故障特征多特征提取得到高维原始数据特征；对高维原始数据特征进行特征选择，剔除次要特征，保留对于模型有贡献的主要高维原始数据特征；将保留的主要高维原始数据特征降维至低维特征；对低维特征经分类处理，得到故障诊断结果。
[0012]优选地，所述机械臂包括：
[0013]支撑座，起到支撑作用；
[0014]设置于所述支撑座上的底座，所述底座设有容纳腔体；
[0015]设置于所述底座上的第一机械臂，所述第一机械臂一端与所述底座相连构成第一转动副；
[0016]设置于所述第一机械臂上方的第二机械臂，所述第二机械臂一端与所述第一机械臂另一端相连构成第二转动副；
[0017]设置于所述第二机械臂另一端的第三机械臂，所述第三机械臂沿所述第二机械臂的竖向设置并与其相连构成第三转动副，且所述第三机械臂可沿竖直方向移动。
[0018]优选地，所述底座与所述支撑座之间设有用于减少振动的减振部件。
[0019]优选地，所述驱动部包括：
[0020]与所述第一机械臂的一端相连的第一关节驱动电机，所述第一关节驱动电机用于驱动所述第一转动副转动，带动所述第一机械臂转动；
[0021]与所述第二机械臂的另一端相连的第二关节驱动电机，所述第二关节驱动电机用于驱动所述第二转动副转动，带动所述第一机械臂转动；
[0022]与所述第三机械臂通过第一传动部相连的第三关节驱动电机，所述第三关节驱动电机用于驱动所述第三转动副转动，带动所述第三机械臂转动；
[0023]与所述第三机械臂通过第二传动部相连的第四关节驱动电机，所述第四关节驱动电机用于驱动滚珠丝杆，带动所述第三机械臂沿竖直方向移动；
[0024]且所述第一关节驱动电机、所述第二关节驱动电机、所述第三关节驱动电机和所述第四关节驱动电机的旋转轴相互平行布置。
[0025]优选地，所述第一传动部为第一同步带，所述第一同步带通过第三关节驱动电机的法兰位置调整松紧；
[0026]所述第二传动部为第二同步带，所述第二同步带通过所述第四关节驱动电机的法兰位置调整松紧。
[0027]优选地，所述第一关节驱动电机设置于所述底座的容纳腔体内；
[0028]所述第二关节驱动电机、所述第三关节驱动电机及所述第四关节驱动电机均设置于所述第二机械臂内。
[0029]优选地，所述数据采集装置包括：
[0030]设置于所述第一关节驱动电机上的第一传感器，所述第一传感器用于测量所述第一关节电机传感器的电流信号与位置信号；
[0031]设置于所述第二关节驱动电机上的第二传感器，所述第二传感器用于测量所述第二关节驱动电机的电流信号与位置信号；
[0032]设置于所述第三关节驱动电机上的第三传感器，所述第三传感器用于测量所述第三关节驱动电机的电流信号与位置信号；
[0033]设置于所述第四关节驱动电机上的第四传感器，所述第四传感器用于测量所述第四关节驱动电机的电流信号与位置信号；
[0034]设置于所述末端执行部上的末端传感器，用于测量所述机器人本体末端执行部的加速度与位姿。
[0035]优选地，所述末端执行部上设有用于固定所述末端传感器的支架。
[0036]优选地，所述数据传输装置包括：有线数据传输模块和/或无线数据传输模块。
[0037]优选地，所述有线数据传输模块的传输方式采用基于RS485接口的串口通讯；
[0038]所述无线数据传输模块的传输方式采用基于Socket接口的TCP协议。
[0039]与现有技术相比，本专利技术具有如下至少一种的有益效果：
[0040]本专利技术上述系统，通过设置数据采集装置采集关节电机的电流信号与位置信号以及末端执行部的加速度与位姿，以检测机器人的故障状态，可实现远程实时监控，无需人工前往观察，大大提高了机器人的护理效率，降低了机器人的维护成本，同时利用有监督多分类的机器学习模型从获取的机器人的表征振动信号提取高维原始数据特征、特征选择、特征融合及分类处理，使用较小的算力可以实现更好的分类效果，提高了故障诊断的准确度，降低了故障诊断系统的成本，解决了现有的机器人故障诊断装置存在状态监控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人故障诊断系统，其特征在于，设置于机器人本体上，所述机器人本体包括机械臂和驱动部，所述机械臂的末端设有执行部，所述驱动部为机械臂关节提供动力，以驱动所述机械臂运动带动所述执行部同步运动，包括：数据采集装置，所述数据采集装置用于采集机器人的驱动部的电流与位置信号；以及用于采集机器人的执行部的加速度与位姿；数据传输装置，用于接收所述数据采集装置采集的数据信号并将其输出至外部终端设备；终端设备，所述终端设备包括搭载有监督多分类的机器学习模型的故障类型判断模块，所述终端设备用于接收所述数据传输装置反馈的数据获取机器人的表征振动信号，利用有监督多分类的机器学习模型对获取的机器人的表征振动信号进行机器人故障特征多特征提取得到高维原始数据特征；对高维原始数据特征进行特征选择，剔除次要特征，保留对于模型有贡献的主要高维原始数据特征；将保留的主要高维原始数据特征降维至低维特征；对低维特征经分类处理，得到故障诊断结果。2.根据权利要求1所述的一种机器人故障诊断系统，其特征在于，所述机械臂包括：支撑座；设置于所述支撑座上的底座，所述底座设有容纳腔体；设置于所述底座上的第一机械臂，所述第一机械臂一端与所述底座相连构成第一转动副；设置于所述第一机械臂上方的第二机械臂，所述第二机械臂一端与所述第一机械臂另一端相连构成第二转动副；设置于所述第二机械臂另一端的第三机械臂，所述第三机械臂沿所述第二机械臂的竖向设置并与其相连构成第三转动副，且所述第三机械臂可沿竖直方向移动。3.根据权利要求2所述的一种机器人故障诊断系统，其特征在于，所述底座与所述支撑座之间设有用于减少振动的减振部件。4.根据权利要求2所述的一种机器人故障诊断系统，其特征在于，所述驱动部包括：与所述第一机械臂的一端相连的第一关节驱动电机，所述第一关节驱动电机用于驱动所述第一转动副转动，带动所述第一机械臂转动；与所述第二机械臂的另一端相连的第二关节驱动电机，所述第二关节驱动电机用于驱动所述第二转动副转动，带动所述第一机械臂转动；与所述第三机械臂通过第一传动部相连的第三关节驱动电机，所述第三关节驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：付庄，方子，周琳慧，管贻生，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：