[논문리뷰-로봇]Fault Prediction by identifying programmable motions for predictive maintenance of a collaborative robot

1. introduction 

 * programmable 하게 동작을 수행하는 협동 로봇의 고장 예측에 직접 적용하는데의 문제점

1)협동 로봇의 고장 예측을 위한 분석 기준을 출하 시저멩 정할 수 없음

 > 협동 로봇의 센싱 값과 동작, 프로그램 정보 간의 관계를 계층적으로 분석 할 수 있는 데이터 모델을 구축

 

2) 동일 한센싱값이더라도 작업 및 동작 명령어에 따라 다른 의미를 가질 수 있음

 > 센싱 값의 이상성이 발생한 시점에 원인을 제공한 동작과 프로그램을 추적할 수 있는 데이터 상관관계 정의

 

3) 일반적인 고장 진단 알고리즘으로 협동 로봇의 비정상 동작에 대한 원인 파악 어려움

 > 기준 정의

 

2. Related work

 1) 예지보전 기법 

  ① 수식 모델 기반의 접근방법 ( 물리적, 수학적 수식 모델 기반 )

      - 정확도↑, 적은 양으로 도 가능

      - 변수가 많으면 모델구현 복잡함, 전문가 경험 기반으로 적용

 

 2 데이터 기반의 접근 방법 ( 내장된 센서로부터 데이터 수집 및 인지 ) 

      - 다변량 시스템에 적용 가능

      - 데이터 양이 많이 필요함

         1) 통계 기반

             - 수집된 데이터에 대해 대표값을 건전성 인자로 도출, 수치분석으로 고장 진단

         2) 학습기반

             - 수집된 데이터를 학습해서 예측 모델을 생성하고 건전성 인자를 도출하는 방식

 

 > 이 논문에선 : Programmable Motion에 따라 다르게 나타나는 결함의 원인 식별을 위해,

    1. Cobot 분석 데이터 모델을 구축

    2. 실행 중심의 데이터 분석 방법 개발 

 

3. Data Model for analysis of programmable operations

 

A. Sensing data

: 물리적 객체 단위에 따라 디바이스, 조인트, 센서로 구분

  - 디바이스 데이터 : 협동 로봇의 사양 정보 ex) 디바이스 식별번호, 디바이스 명, 축 다요도, 생산업체 등

  - 조인트 데이터 : 각 조인트의 ㅁ구동 가능한 물리적인 범위 ex) 부하, 수행 최대속도, 동작반겨, 최대 토크

  - 센서 데이터 : 다양한 센서 내장 ex) 센서 식별번호, 센서명, 측정값 등

B. Operation data

 : 셍싱 데이터에 대해 로봇의 가동, 운행 정보를 연계 하여 해석할 수 있는 데이터 모델

    - 날짜 및 시간: 로그가 기록되는 시점

    - 수준: 단순 정보 제공(1), 경고성(2), 오류(3)

    - 식별자: 이벤트 식별을 위함 ex) #boot, #Program

    - 메세지: 세부내용이 텍스트 형태로 기록되는 필드

C. Fault & Failure data

  : 결함이나 고장으로 인식된 시점의 센싱 및 구동 데이터

 

4. Indexing of program & motion data

   인덱스의 역할 : 로봇이 가동되어 어느 프로그램을 반복적으로 실행했을때, 그 프로그램을 구성하는 내부 동작들이 반복적으로 몇 번이나 실행되었는지를 세고 그 동작들을 구분해 내는것

 

A. Hierarchical operation data

 

 

 

 

ID : 고유번호

IDX: 반복에 따라 자동으로 증가하는 번호

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PM_id (program_idx, motion_idx):  동일 프로그램 및 동일 동작에서 수행된 데이터 그룹화 필요

          협동 로봇의 이상성 파악에 필요

PM_idx (Program_idx, Motion_id) : 동일한 PM_id를 가지는 프로그램 프로그램의 순서와 동작이 조합된 단위

PMI_idx ( PM_idx, Motion_id) :PM_idx가 동일 할때, 해당 동작이 하나씩 실행되는 단위

 

B. Parsing rules : program and motion

DB 구성