第16章 Safety・Protective Stop・エラー復旧

本章について

UR は協働ロボットであるため、多数の安全機能を備えている。

通常の産業用ロボットではエラーとして扱われる状態でも、UR では安全機能が正常に動作した結果として停止する場合が多い。

本章では

・Robot Mode ・Runtime State ・Safety Mode ・Protective Stop ・Emergency Stop ・Fault ・Pythonからの復旧方法

について説明する。

16.1 URの状態

Controller は複数の状態を持っている。

Robot Mode

Runtime State

Safety Mode

これらは別々の情報であり、

一つだけ見ても現在状態は判断できない。

16.2 Robot Mode

Robot Mode は

ロボット本体の状態

を表す。

例

NO_CONTROLLER

DISCONNECTED

BOOTING

POWER_OFF

POWER_ON

IDLE

BACKDRIVE

RUNNING

Move命令を送る前には

RUNNING

であることを確認すると安全である。

16.3 Runtime State

Runtime State は

プログラム実行状態

である。

例

STOPPED

PLAYING

PAUSED

Robot Mode が RUNNING でも

Program は STOPPED

という状態は普通に存在する。

16.4 Safety Mode

Safety Mode は

安全システム

の状態である。

例

NORMAL

REDUCED

PROTECTIVE_STOP

SAFEGUARD_STOP

SYSTEM_EMERGENCY_STOP

ROBOT_EMERGENCY_STOP

FAULT

Move実行前には

NORMAL

であることが望ましい。

16.5 Protective Stop

もっとも発生頻度が高い停止である。

原因

・衝突

・速度超過

・過負荷

・異常姿勢

・安全監視

など。

Protective Stop は

安全機能が正常に働いた結果

である。

故障ではない。

16.6 Emergency Stop

Emergency Stop は

非常停止ボタン

による停止である。

Protective Stop より

優先度が高い。

非常停止中は

Dashboard から解除できない。

人が非常停止を解除する必要がある。

16.7 Safeguard Stop

安全柵

ライトカーテン

など

外部安全入力

による停止である。

安全装置が復帰しない限り

ロボットは動かない。

16.8 Fault

Fault は

Controller内部異常

または

重大エラー

である。

Protective Stop より

復旧が難しい。

Controller再起動が必要になる場合もある。

16.9 エラー判定

Pythonでは

mode = rtde_r.getSafetyMode()

などで確認する。

例

if mode != NORMAL:

    print("Safety Error")

状態監視スレッドで

定期的に監視するとよい。

16.10 Dashboardによる復旧

代表的なコマンド

close safety popup

unlock protective stop

必要なら

power on

brake release

も実行する。

16.11 推奨復旧シーケンス

Move失敗

↓

Safety Mode確認

↓

Popup閉じる

↓

Protective Stop解除

↓

Robot Mode確認

↓

Power ON

↓

Brake Release

↓

Move再開

状態を確認しながら

順番に復旧する。

16.12 RuntimeError

ur_rtdeでは

通信エラーや安全停止時に

RuntimeError

が送出されることがある。

例

try:

    rtde_c.moveJ(q)

except RuntimeError as e:

    print(e)

例外を捕捉せずに運用すると

アプリケーション全体が終了する場合がある。

16.13 Moveの戻り値

Move命令では

True

False

が返る場合もある。

しかし

戻り値だけでは

十分ではない。

例外と

Safety Mode

の両方を確認する。

16.14 wait_move()

move終了後

wait_move()

で

現在位置

↓

目標との差

↓

Robot Mode

↓

Safety Mode

まで確認すると

安全性が向上する。

16.15 reset_error()

高レベルAPIでは

reset_error()

を用意すると便利である。

内部では

close safety popup

↓

unlock protective stop

を実行する。

必要に応じて

Robot Mode を確認する。

16.16 turn_on_motor()

Motor ON は

power on

↓

brake release

の二段階である。

これらをまとめて

turn_on_motor()

として提供すると

利用者は内部手順を意識しなくてよい。

16.17 自動復旧

完全自動復旧は推奨されない。

例えば

衝突

↓

Protective Stop

↓

即復旧

↓

再衝突

となる可能性がある。

原因を確認した上で

再開することが重要である。

16.18 状態監視スレッド

典型例

while True

↓

Robot Mode取得

↓

Runtime State取得

↓

Safety Mode取得

↓

異常なら通知

10〜50 Hz 程度で監視することが多い。

16.19 ur_ctrl.pyでの設計

高レベルAPIでは

get_robot_mode()

get_runtime_state()

get_safety_mode()

is_protective_stopped()

reset_error()

turn_on_motor()

などを提供すると扱いやすい。

Move API と同様に

利用者は Dashboard を直接操作する必要がなくなる。

16.20 実運用での推奨フロー

接続

↓

Power ON

↓

Brake Release

↓

Move

↓

Move完了確認

↓

Safety確認

↓

異常なら

reset_error()

↓

必要なら

turn_on_motor()

↓

Move再開

この流れを基本とすると、

多くの自動運転システムで再利用できる。

まとめ

UR の安全機能は

・Robot Mode

・Runtime State

・Safety Mode

の三つを組み合わせて判断する。

Protective Stop は故障ではなく、安全機能による停止である。

一方、

Emergency Stop や Fault は復旧方法が異なる。

高レベルライブラリでは

・状態取得

・エラー解除

・Motor ON

を個別 API として提供し、

利用者が Dashboard の詳細を意識しなくて済む設計が望ましい。

次章では、Python による実践的なサンプルプログラム（接続、ティーチング、ピックアンドプレース、状態監視、エラー復旧）をまとめて解説する。