CN108621153B - 控制系统、控制器以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及控制系统、控制器以及控制方法。控制系统(1)包括：第一控制器(100)、第二控制器(200)以及第三控制器(300)。第三控制器(300)具有第一通信部(320)、第二通信部(330)以及控制处理部(340)，该控制处理部(340)被构成为执行：通过第一通信部(320)向第一控制器(100)输出使第一控制对象动作的第一动作指令；通过第二通信部(330)向第二控制器(200)输出使第二控制对象动作的第二动作指令；对通常控制模式和同步控制模式进行切换；以及通过第二通信部(330)向第二控制器(200)输出在同步控制模式的至少一部分期间内与通常控制模式相比使第二增益降低的指令。

Description

控制系统、控制器以及控制方法
技术领域
本发明涉及控制系统、控制器以及控制方法。
背景技术
在日本专利申请特开平07－72911号公报中公开了一种控制方法，该控制方法判断第一轴的运行模式是通常运行模式还是建立第一轴与其他轴之间的位置同步的位置同步运行模式，并在判断为位置同步运行模式时，将第一轴和其他轴的传递函数模型插入到向其他轴输出的位置指令中。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种对于减小响应性能彼此不同的多个控制对象彼此间的动作定时的偏差的方面上是有效的控制系统、控制器以及控制方法。
本发明一个方式中的控制系统包括：第一控制器，以第一增益控制第一控制对象；第二控制器，以第二增益控制响应性能比第一控制对象高的第二控制对象；以及第三控制器，经由第一控制器使第一控制对象动作，并经由第二控制器使第二控制对象动作；其中，所述第三控制器具有：第一通信部，与第一控制器间进行信息的输入输出；第二通信部，与第二控制器间进行信息的输入输出；以及控制处理部，其被构成为执行：通过所述第一通信部向第一控制器输出使第一控制对象动作的第一动作指令；通过第二通信部向第二控制器输出使第二控制对象动作的第二动作指令；对通常控制模式和同步控制模式进行切换；以及通过第二通信部将在同步控制模式的至少一部分期间内与通常控制模式相比使第二增益降低的指令输出给第二控制器。
本发明的另一方式中的控制器包括：第一通信部，与第一控制器间进行信息的输入输出，第一控制器以第一增益控制第一控制对象；第二通信部，与第二控制器间进行信息的输入输出，第二控制器以第二增益对响应性能比第一控制对象高的第二控制对象进行控制；以及控制处理部，其被构成为执行：通过第一通信部向第一控制器输出使第一控制对象动作的第一动作指令；通过第二通信部向第二控制器输出使第二控制对象动作的第二动作指令；对通常控制模式和同步控制模式进行切换；以及通过第二通信部将在同步控制模式的至少一部分期间内与通常控制模式相比使第二增益降低的指令输出给第二控制器。
本发明的另一方式提供一种控制方法，由第三控制器执行，其中，第三控制器经由第一控制器使第一控制对象动作，并经由第二控制器使第二控制对象动作，第一控制器以第一增益控制第一控制对象，第二控制器以第二增益控制第二控制对象，第二控制对象的响应性能高于第一控制对象的响应性能，控制方法包括：向第一控制器输出使第一控制对象动作的第一动作指令；向第二控制器输出使第二控制对象动作的第二动作指令；对通常控制模式和同步控制模式进行切换；以及将在同步控制模式的至少一部分期间内与通常控制模式相比使第二增益降低的指令输出给第二控制器。
根据本发明，能够提供对于减小响应性能彼此不同的多个控制对象间的动作定时偏差来说是有效的控制系统、控制器以及控制方法。
附图说明
图1是表示控制系统的功能结构的框图；
图2是表示控制系统的硬件结构的框图；
图3是表示通常控制模式中的第三控制器的控制进程的流程图；
图4是表示第一跳转处理进程的流程图；
图5是表示同步控制模式中的第三控制器的控制进程的流程图；
图6是表示第二跳转处理进程的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述实施方式。在说明中，相同构件或具有相同功能的构件由相同的符号表示，并且省略重复说明。
(控制系统)
本实施方式中的控制系统1根据需要，在使具有不同响应性能的多种类型的控制对象同步的同时进行控制。如图1所示，多个控制对象包括第一控制对象和响应性能比第一控制对象高的第二控制对象。
第一控制对象和第二控制对象可以是任何类型，只要满足第二控制对象的响应性能高于第一控制对象的响应性能的条件即可。响应性能是指追随目标值的速度。例如，第一控制对象是多轴机器人10，第二控制对象是外围设备20，外围设备20保持并移动作为多轴机器人10的作业对象的工件W。
多轴机器人10例如是串联链接型的垂直多关节机器人，具有多个(例如6个)关节轴J1～J6和用于分别驱动关节轴J1～J6的多个致动器11～16。
外围设备20具有例如伺服电机21，并将它作为动力源而动作。在图1中仅示出了一个伺服电机21，但外围设备20也可以具有多个伺服电机21。例如，外围设备20可以具有用于保持工件W的转台和用于移动转台的直动轴，并具有分别用于驱动转台和直动轴的两个伺服电机21。
例如，控制系统1控制外围设备20，以在远离多轴机器人10的规定的输送位置将工件W保持到转台上。接下来，第一控制器100控制外围设备20，以驱动直动轴从而将转台移动到多轴机器人10的作业范围内，并控制多轴机器人10使其对工件W进行作业。通过多轴机器人10对工件W进行的作业的例子例如包括电弧焊接、组装等。此时，控制系统1控制外围设备20，使其协同多轴机器人10的作业，而驱动转台和直动轴中的至少一个，以便调整工件的位置和姿态。当多轴机器人10的作业完成时，控制系统1控制外围设备20，使其再次驱动直动轴以将转台返回到输送位置，并替代完成作业的工件W而将新的工件W保持到转台上。之后，控制系统1重复上述一系列控制。
这里，通常，惯性小且刚性高的控制对象的响应性能可以更高。在本实施方式的例子中，外围设备20的动作比多轴机器人10简单，能够采用惯性小且刚性高的结构，因此与多轴机器人10相比能够提高响应性能。因此，如果忽略响应延迟而控制多轴机器人10和外围设备20，那么多轴机器人10和外围设备20的动作定时就会产生偏差。
因此，控制系统1在通常控制模式和同步控制模式之间进行切换。同步控制模式是与通常控制模式相比减小多轴机器人10和外围设备20的动作定时的偏差的控制模式。例如，控制系统1在控制外围设备20以协同多轴机器人10的作业来调整工件的位置和姿态时，将控制模式设为同步控制模式，在控制外围设备20以向多轴机器人10的作业范围运入工件W或从该作业范围运出工件W时，将控制模式设为通常控制模式。
以下，对控制系统1的具体结构进行说明。控制系统1包括：第一控制器100，以第一增益来控制第一控制对象；第二控制器200，以第二增益来控制响应性能比第一控制对象高的第二控制对象；以及第三控制器300，其经由第一控制器100使第一控制对象动作，并经由第二控制器200使第二控制对象动作。
所谓第一增益是指用于调节第一控制对象对第一动作指令的响应性能的数值，随着第一增益增高，第一控制对象的响应性能变高。所谓第二增益是指调节第二控制对象对第二动作指令的响应性能的数值，随着第二增益增高，第二控制对象的响应性能变高。所谓响应性能是指追随目标值的速度。作为第一增益和第二增益的具体例子，可以例举出比例控制中的比例增益。
第三控制器300例如是机器控制器，以规定的控制周期向第一控制器100以及第二控制器200输出动作指令(例如位置控制的目标值)。第三控制器300作为功能结构(以下称为“功能模块”)包括运动存储部310、第一通信部320、第二通信部330、控制处理部340。
运动存储部310存储对多轴机器人10以及外围设备20的动作内容进行规定的信息(以下称为“运动信息”)。运动信息例如包括：将应输出给多轴机器人10以及外围设备20的动作指令按时序排列的列表；附加在与从通常控制模式向同步控制模式切换的开始位置相当的动作指令上的标志(以下称为“第一标志”)；附加在与从通常控制模式向同步控制模式切换的完成位置相当的动作指令上的标志(以下称为“第二标志”)；附加在与从同步控制模式向通常控制模式切换的开始位置相当的动作指令上的标志(以下称为“第三标志”)。
第一通信部320与第一控制器100之间进行信息的输入输出。第二通信部330与第二控制器200之间进行信息的输入输出。
控制处理部340被构成为执行：将用于使多轴机器人10动作的第一动作指令通过第一通信部320输出给第一控制器100；将用于使外围设备20动作的第二动作指令通过第二通信部330输出给第二控制器200；对通常控制模式和同步控制模式进行切换；通过第二通信部330将在同步控制模式的至少一部分期间内与通常控制模式相比降低第二增益的指令输出给第二控制器200。
控制处理部340被构成为还执行：通过第一通信部320从第一控制器100获取与多轴机器人10的当前位置有关的信息；通过第二通信部330从第二控制器200获取与外围设备20的当前位置有关的信息。对通常控制模式和同步控制模式进行切换包括：在多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置都满足切换条件的状态下将通常控制模式切换为同步控制模式。将在同步控制模式的至少一部分期间内与通常控制模式相比降低第二增益的指令输出给第二控制器200可包括：将与通常控制模式向同步控制模式切换同步地降低第二增益的指令输出给第二控制器200。
将与通常控制模式向同步控制模式切换同步地降低第二增益的指令输出给第二控制器200可包括：将随着多轴机器人10的当前位置靠近满足上述切换条件的位置而逐渐降低第二增益的指令输出给第二控制器200，并在多轴机器人10的当前位置抵达满足切换条件的位置时或者在抵达之前，结束降低第二增益的指令的输出。
控制处理部340被构成为还执行：通过第一通信部320从第一控制器100获取表示第一增益的信息；根据第一增益的值来确定第二增益的降低程度。将降低第二增益的指令输出给第二控制器200可包括：将按照上述降低程度来降低第二增益的指令输出给第二控制器200。
例如，控制处理部340作为更加细分化的功能模块而具有指令生成部341、第一动作指令输出部342、第二动作指令输出部343、位置信息获取部344、模式切换部345、增益信息获取部346以及增益调节部347。
指令生成部341基于运动存储部310中存储的运动信息，按照控制周期来生成上述第一动作指令以及第二动作指令。第一动作指令例如是对多轴机器人10的顶端部的位置和姿势目标值进行确定的数值数据。第二动作指令例如是对外围设备20的伺服电机21的角度目标值进行确定的数值数据。
第一动作指令输出部342将第一动作指令通过第一通信部320输出给第一控制器100。第二动作指令输出部343将第二动作指令通过第二通信部330输出给第二控制器200。
位置信息获取部344通过第一通信部320从第一控制器100获取与多轴机器人10的当前位置有关的信息，并通过第二通信部330从第二控制器200获取与外围设备20的当前位置有关的信息。另外，所谓当前位置是指：用于确定当前位置的信息(例如关节轴J1～J6以及伺服电机21的当前角度)被感测的时间点的位置。
模式切换部345对通常控制模式和同步控制模式进行切换。例如，模式切换部345在多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置都满足从通常控制模式向同步控制模式切换的条件的状态下将通常控制模式切换成同步控制模式，在多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置都满足从同步控制模式向通常控制模式切换的条件时或者在那之后将同步控制模式切换为通常控制模式。所谓满足切换条件，例如包括与预先设定的切换位置相一致。这里说的一致包括存在误差级别(可忽略的级别)的差异的状态。
增益信息获取部346通过第一通信部320从第一控制器100获取表示第一增益的信息，通过第二通信部330从第二控制器200获取表示第二增益的信息。
增益调节部347基于第一增益的值，确定第二增益的降低程度，与通常控制模式向同步控制模式的切换同步地将以该降低程度降低第二增益的指令通过第二通信部330输出给第二控制器200。
增益调节部347在与通常控制模式向同步控制模式的切换同步地将降低第二增益的指令输出给第二控制器200时，将随着多轴机器人10的当前位置靠近满足上述切换条件的位置而逐渐降低第二增益的指令输出给第二控制器200，在多轴机器人10的当前位置抵达满足切换条件的位置时或者抵达之前，结束降低第二增益的指令的输出。
此外，与从同步控制模式向通常控制模式的切换同步地，增益调节部347通过第二通信部330向第二控制器200输出使第二增益返回降低之前的值的指令。在与从同步控制模式向通常控制模式的切换同步地向第二控制器200输出使第二增益返回降低之前的值的指令时，增益调节部347向第二控制器200输出在多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置都满足从同步控制模式向通常控制模式切换的条件时或者在那之后使第二增益逐步上升的指令，当第二增益返回到降低之前的值时，结束第二增益的上升。
第一控制器100例如是机器人控制器，按照第一增益控制致动器11～16，使得根据从第三控制器300输出的上述第一动作指令使多轴机器人10动作。
第二控制器200例如是伺服控制器，按照第二增益控制伺服电机21，以使其根据从第二控制器200输出的上述第二动作指令使外围设备20动作。
图2是表示控制系统1的硬件结构的一个例子的框图。如图2所示，第三控制器300具有电路350，电路350具有一个或多个处理器351、存储部352以及通信端口353、354。
存储部352包括内存(memory)355和存储器(storage)356。存储器356用作上述动作存储部310，并且记录用于构成上述控制处理部340的各功能模块的程序。只要可以由计算机读取，存储器356可以是任何形式的。作为具体的例子，包括硬盘、非易失性半导体存储器、磁盘、光盘等。内存355临时存储从存储器356加载的程序和处理器351的运算结果等。处理器351与内存355协同执行程序，从而构成控制处理部340的各个功能模块。即，处理器351用作控制处理部340。
通信端口353根据来自处理器351的指令，与第一控制器100的通信端口153(稍后描述)间进行信息通信(例如，高速串行通信)。通信端口353用作第一通信部320。通信端口354根据来自处理器351的指令，与第二控制器200的通信端口253(稍后描述)间进行信息通信(例如，高速串行通信)。通信端口354用作第二通信部330。
第一控制器100具有电路150，电路150具有一个或多个处理器151、存储部152、通信端口153、输入输出端口154和驱动器155。
存储部152包括内存156和存储器157。存储器157记录用于构成通过处理器151执行的一个以上的功能模块的程序。只要可以由计算机读取，存储器157可以是任何形式的。作为具体的例子，包括硬盘、非易失性半导体存储器、磁盘、光盘等。内存156临时存储从存储器157加载的程序和处理器151的运算结果等。处理器151与内存156协同执行程序，从而构成通过处理器151执行的各个功能模块。
通信端口153根据来自处理器151的指令，与第三控制器300的通信端口353间进行信息通信。通信端口353用作第一控制器100的通信部。输入输出端口154根据来自处理器151的指令，从致动器11～16获取表示关节轴J1～J6的角度的电信号。驱动器155根据来自处理器151的指令，向致动器11～16输出驱动功率。
第二控制器200具有电路250，电路250具有一个或多个处理器251、存储部252、通信端口253、输入输出端口254和驱动器255。
存储部252包括内存256和存储器257。存储器257记录用于控制外围设备20的程序。只要可以由计算机读取，存储器257可以是任何形式的。作为具体的例子，包括硬盘、非易失性半导体存储器、磁盘、光盘等。内存256临时存储从存储器257加载的程序和处理器251的运算结果等。处理器251与内存256协同执行程序，从而根据第二动作指令执行外围设备20的控制。
通信端口253根据来自处理器251的指令，与第三控制器300的通信端口354间进行信息通信。输入输出端口254根据来自处理器251的指令，获取表示伺服电机21的旋转角度的电信号。驱动器255根据来自处理器251的指令向伺服电机21输出驱动功率。
另外，控制器100、200、300的硬件结构不一定限于通过程序构成各个功能模块。例如，控制器100、200、300的上述功能模块的至少一部分也可以由专用逻辑电路或集成了这些逻辑电路的ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)构成。
(控制方法)
接下里，作为控制方法的一个例子，对第三控制器中的控制处理进程进行说明。
(通常控制模式中的第三控制器的控制进程)
如图3所示，第三控制器300首先执行步骤S01。在步骤S01中，指令生成部341基于运动存储部310中存储的运动信息，生成当前控制周期中的第一动作指令以及第二动作指令。
接着，第三控制器300执行步骤S02。在步骤S02中，第一动作指令输出部342将指令生成部341生成的第一动作指令通过第一通信部320输出给第一控制器100，第二动作指令输出部343将指令生成部341生成的第二动作指令通过第二通信部330输出给第二控制器200。
接着，第三控制器300执行步骤S03。在步骤S03中，模式切换部345确认第一动作指令以及第二动作指令是否是从通常控制模式向同步控制模式切换的开始位置。例如模式切换部345参照运动存储部310确认第一动作指令以及第二动作指令上是否附加了上述第一标志。
在步骤S03中，当判定为第一动作指令以及第二动作指令不是从通常控制模式向同步控制模式切换的开始位置时，第三控制器300执行步骤S04。在步骤S04中，指令生成部341进行待机直至经过控制周期。然后，第三控制器300使处理返回到步骤S01。然后，重复执行动作指令的更新和输出，直至第一动作指令和第二动作指令为从通常控制模式向同步控制模式切换的开始位置。
在步骤S03中，当判定为第一动作指令以及第二动作指令是从通常控制模式向同步控制模式切换的开始位置时，第三控制器300执行步骤S05。在步骤S05中，模式切换部345进行待机直至经过控制周期。
接着，第三控制器300执行步骤S06。步骤S06包括使通常控制模式跳转到同步控制模式的第一跳转处理。
图4是表示第一跳转处理进程的流程图。如图4所示，第三控制器300首先执行步骤S11。在步骤S11中，增益信息获取部346通过第一通信部320从第二控制器200获取表示第一增益的信息，并通过第二通信部330从第三控制器300获取表示第二增益的信息。
接着，第三控制器300执行步骤S12。在步骤S12中，增益调节部347基于第一增益的值来确定第二增益的降低程度。增益调节部347可以确定降低完成后的第二增益(以下称为“降低目标增益”)，也可以确定从降低开始前到降低完成为止的第二增益的降低率(以下称为“目标降低率”)。例如、增益调节部347可以将第一增益的值作为降低完成后的第二增益的值。此外，也可以将第一增益除以第二增益后的值作为第二增益的降低率。
接着，第三控制器300执行步骤S13。在步骤S13中，增益调节部347确认是否完成了第二增益的降低。当在步骤S12中确定了降低目标增益时，增益调节部347确认当前的第二增益是否已变为降低目标增益。当在步骤S12中确定了目标降低率时，确认将当前的第二增益除以降低开始前的第二增益所得的值是否达到目标降低率。
在步骤S13中，当判定为第二增益没有完成降低时，控制处理部340执行步骤S14。在步骤S14中，增益调节部347通过第二通信部330向第二控制器200输出以一个周期量的降低量级(pitch)或者一个周期量的降低率使第二增益降低的指令。一个周期量的降低量级或者一个周期量的降低率被预先设定成：在第一动作指令以及第二动作指令成为从通常控制模式向同步控制模式切换的完成位置之前，结束第二增益的降低。
接着，第三控制器300执行步骤S15。在步骤S15中，模式切换部345确认第一动作指令以及第二动作指令是否是从通常控制模式向同步控制模式切换的完成位置。例如，模式切换部345参照运动存储部310确认第一动作指令以及第二动作指令上是否附加了上述第二标志。
在步骤S15中，当判定为第一动作指令以及第二动作指令不是从通常控制模式向同步控制模式切换的完成位置时，第三控制器300执行步骤S16。在步骤S16中，指令生成部341基于运动存储部310中存储的运动信息，生成当前控制周期中的第一动作指令以及第二动作指令。
接着，第三控制器300执行步骤S17。在步骤S17中，第一动作指令输出部342通过第一通信部320向第一控制器100输出由指令生成部341生成的第一动作指令，并且第二动作指令输出部343通过第二通信部330向第二控制器200输出由指令生成部341生成的第二动作指令。
接着，第三控制器300执行步骤S18。在步骤S18中，指令生成部341待机至经过控制周期。然后，第三控制器300使处理返回到步骤S03。然后，反复进行动作指令的更新和输出、以及以一个周期量的降低量级或者一个周期量的降低率使第二增益降低，直至第二增益的降低完成为止。然后，反复进行动作指令的更新和输出，直至第一动作指令以及第二动作指令成为从通常控制模式向同步控制模式切换的完成位置为止。通过反复进行以一个周期量的降低量级或者一个周期量的降低率使第二增益降低，第二增益逐渐降低。如这里所例示的那样，使其逐渐降低包括：通过多次反复处理而使其分阶段地降低。
在步骤S15中，当判定为第一动作指令以及第二动作指令是从通常控制模式向同步控制模式切换的完成位置时，第三控制器300执行步骤S19。在步骤S19中，位置信息获取部344通过第一通信部320从第一控制器100获取与多轴机器人10的当前位置有关的信息，并通过第二通信部330从第二控制器200获取与外围设备20的当前位置有关的信息。
接着，第三控制器300执行步骤S20。在步骤S20中，模式切换部345确认多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置是否与从通常控制模式向同步控制模式切换的完成位置相一致。即，模式切换部345确认多轴机器人10的当前位置是否与第一动作指令一致，且外围设备20的当前位置是否与第二动作指令一致。另外，这里说的“一致”，包括存在误差级别(可忽略的级别)的差异的状态。
在步骤S20中，当判定为多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置与从通常控制模式向同步控制模式切换的完成位置不一致时，第三控制器300执行步骤S21。在步骤S21中，第一动作指令输出部342将第一动作指令通过第一通信部320输出给第一控制器100，第二动作指令输出部343将第二动作指令通过第二通信部330输出给第二控制器200。
接着，第三控制器300执行步骤S22。在步骤S22中，模式切换部345待机至经过控制周期。然后，第三控制器300使处理返回到步骤S19。然后，反复进行固定的动作指令的输出，直至多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置与从通常控制模式向同步控制模式切换的完成位置相一致。
在步骤S20中，当判定为多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置与从通常控制模式向同步控制模式切换的完成位置一致时，第三控制器300执行步骤S23。在步骤S23中，模式切换部345将通常控制模式切换为同步控制模式。以上，第一跳转处理完成。
(同步控制模式中的第三控制器的控制进程)
如图5所示，第三控制器300首先执行步骤S31。在步骤S31中，指令生成部341基于运动存储部310中存储的运动信息，生成当前控制周期中的第一动作指令以及第二动作指令。
接着，第三控制器300执行步骤S32。在步骤S32中，第一动作指令输出部342将由指令生成部341生成的第一动作指令通过第一通信部320输出给第一控制器100，第二动作指令输出部343将由指令生成部341生成的第二动作指令通过第二通信部330输出给第二控制器200。
接着，第三控制器300执行步骤S33。在步骤S33中，模式切换部345确认第一动作指令以及第二动作指令是否为从同步控制模式向通常控制模式切换的开始位置。例如，模式切换部345参照运动存储部310，确认第一动作指令以及第二动作指令上是否附加了上述第三标志。
在步骤S33中，当判定为第一动作指令以及第二动作指令不是从同步控制模式向通常控制模式切换的开始位置时，第三控制器300执行步骤S34。在步骤S34中，指令生成部341待机至经过控制周期。然后，第三控制器300使处理返回到步骤S31。然后，反复进行动作指令的更新和输出，直至第一动作指令以及第二动作指令成为从同步控制模式向通常控制模式切换的开始位置为止。
在步骤S33中，当判定为第一动作指令以及第二动作指令是从同步控制模式向通常控制模式切换的开始位置时，第三控制器300执行步骤S35。在步骤S35中，模式切换部345待机至经过控制周期。
接着，第三控制器300执行步骤S36。在步骤S36中，位置信息获取部344通过第一通信部320从第一控制器100获取与多轴机器人10的当前位置有关的信息，并通过第二通信部330从第二控制器200获取与外围设备20的当前位置有关的信息。
接着，第三控制器300执行步骤S37。在步骤S37中，模式切换部345确认多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置是否与从同步控制模式向通常控制模式切换的开始位置一致。即，模式切换部345确认多轴机器人10的当前位置是否与第一动作指令一致，且外围设备20的当前位置是否与第二动作指令一致。另外，这里说的“一致”，包括存在误差级别(可忽略的级别)的差异。
在步骤S37中，当判定为多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置与从同步控制模式向通常控制模式切换的开始位置不一致时，第三控制器300执行步骤S38。在步骤S38中，第一动作指令输出部342将第一动作指令通过第一通信部320输出给第一控制器100，第二动作指令输出部343将第二动作指令通过第二通信部330输出给第二控制器200。
接着，第三控制器300执行步骤S39。在步骤S39中，模式切换部345待机至经过控制周期。然后，第三控制器300使处理返回到步骤S36。然后，反复进行固定的动作指令的输出，直至多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置与从同步控制模式向通常控制模式切换的开始位置一致。
在步骤S37中，当判定为多轴机器人10的当前位置以及外围设备20的当前位置与从同步控制模式向通常控制模式切换的开始位置一致时，第三控制器300执行步骤S40。步骤S40包括使同步控制模式跳转到通常控制模式的第二跳转处理。
图6是表示第二跳转处理进程的流程图。如图6所示，第三控制器300首先执行步骤S51。在步骤S51中，增益调节部347通过第二通信部330向第二控制器200输出以一个周期量的上升量级或者一个周期量的上升率使第二增益上升的指令。一个周期量的上升量级与上述一个周期量的降低量级相同。一个周期量的上升率是上述一个周期量的降低率的倒数。
接着，第三控制器300执行步骤S52。在步骤S52中，增益调节部347确认第二增益是否返回到降低前的值。
在步骤S52中，当判定为第二增益没有返回到降低前的值时，控制处理部340执行步骤S53。在步骤S53中，指令生成部341基于运动存储部310中存储的运动信息，生成当前控制周期中的第一动作指令以及第二动作指令。
接着，第三控制器300执行步骤S54。在步骤S54中，第一动作指令输出部342将由指令生成部341生成的第一动作指令通过第一通信部320输出给第一控制器100，第二动作指令输出部343将由指令生成部341生成的第二动作指令通过第二通信部330输出给第二控制器200。
接着，第三控制器300执行步骤S55。在步骤S55中，指令生成部341待机至经过控制周期。然后，第三控制器300使处理返回到步骤S51。然后，反复进行动作指令的更新和输出、以及按一个周期量的上升量级或者一个周期量的上升率使第二增益上升，直至第二增益的上升完成为止(直到第二增益返回到降低前的值)。通过反复使第二增益按一个周期量的上升量级或者一个周期量的上升率上升，第二增益逐渐上升。如这里例示的那样，使其逐渐上升包括：通过多次重复处理而使其分阶段地上升。
在步骤S52中，当判定为第二增益返回到降低前的值时，控制处理部340执行步骤S56。在步骤S56中，模式切换部345将同步控制模式切换为通常控制模式。以上，第二跳转处理完成。
(本实施方式的效果)
如以上说明的那样，控制系统1包括：以第一增益对第一控制对象进行控制的第一控制器100；以第二增益对响应性能比第一控制对象高的第二控制对象进行控制的第二控制器200；以及经由第一控制器100使第一控制对象动作，并经由第二控制器200使第二控制对象动作的第三控制器300。第三控制器300具有：与第一控制器100间进行信息的输入输出的第一通信部320；与第二控制器200间进行信息的输入输出的第二通信部330；以及控制处理部340，所述控制处理部300被构成为执行：通过第一通信部320向第一控制器100输出使第一控制对象动作的第一动作指令；通过第二通信部330向第二控制器200输出使第二控制对象动作的第二动作指令；对通常控制模式和同步控制模式进行切换；以及通过第二通信部330将在同步控制模式的至少一部分期间内与通常控制模式相比使第二增益降低的指令输出给第二控制器200。
根据控制系统1，由于在同步控制模式的至少一部分期间内使第二控制对象的控制增益降低，因而第二控制对象的响应性能接近第一控制对象的响应性能。因此，对于减小第一控制对象的动作和第二控制对象的动作之间的定时偏差来说是有效的。
控制处理部340被构成为还执行：通过第一通信部320从第一控制器100获取与第一控制对象的当前位置有关的信息；通过第二通信部330从第二控制器200获取与第二控制对象的当前位置有关的信息。对通常控制模式和同步控制模式进行切换包括：在第一控制对象的当前位置以及第二控制对象的当前位置都满足切换条件的状态下将通常控制模式切换为同步控制模式。将在同步控制模式的至少一部分期间内与通常控制模式相比使第二增益降低的指令输出给第二控制器200可以包括：将与通常控制模式向同步控制模式的切换同步地使第二增益降低的指令输出给第二控制器200。此时，通过适当设定切换条件，能够在第一控制对象以及第二控制对象的动作定时不产生偏差的状态下，将通常控制模式切换至同步控制模式。此外，与通常控制模式向同步控制模式切换同步地使第二增益降低，从而能够抑制同步控制模式开始后动作定时的偏差扩大。因此，对于减小第一控制对象的动作和第二控制对象的动作之间的定时偏差来说是更加有效的。
将与通常控制模式向同步控制模式的切换同步地使第二增益降低的指令输出给第二控制器200可包括：将随着第二控制对象的当前位置接近满足切换条件的位置而使第二增益逐渐降低的指令输出给第二控制器200，在第二控制对象的当前位置抵达满足切换条件的位置时或者在抵达前，结束使第二增益降低的指令的输出。此时，由于使第二增益逐渐降低，因而能够缓和随着增益波动而导致第二控制对象产生急加速或急减速。此外，由于在第二控制对象的当前位置抵达满足切换条件的位置之前结束第二增益的降低，因而能够更加可靠地抑制同步控制模式开始后动作定时的偏差扩大。因此，对于减小第一控制对象的动作和第二控制对象的动作之间的定时偏差来说是更加有效的。
控制处理部340被构成为还执行：通过第一通信部320从第一控制器100获取表示第一增益的信息；根据第一增益的值确定第二增益的降低程度。向第二控制器200输出使第二增益降低的指令可以包括：向第二控制器200输出以上述降低程度使第二增益降低的指令。此时，通过根据第一增益的值来确定同步控制模式中第二增益的降低程度，由此能够使得第二控制对象的响应性能更加可靠地接近第一控制对象的响应性能。因此，对于减小第一控制对象的动作和第二控制对象的动作之间的定时偏差来说是更加有效的。
第一控制对象可以是具有多个关节轴的多轴机器人10，第二控制对象可以是能与多轴机器人10协同动作的外围设备20。在包括多轴机器人的设备中，存在多轴机器人与外围设备之间的响应性能的差异增大的趋势。因而，通过将多轴机器人10作为第一控制对象，将外围设备20作为第二控制对象，能够使得减小第一控制对象以及第二控制对象的动作定时之间偏差的效果更加显著。
另外，将第一控制对象设为多轴机器人10，并将第二控制对象设为外围设备20的这种结构，相当于机器控制器(第三控制器300)和机器人控制器(第一控制器100)之间具有主从关系的结构。在此情况下，用于实现协同控制等的上级运算部集中到机器控制器侧，能够将机器人控制器的功能专用化为多轴机器人10的控制，因此可简化机器人控制器。另外，可经由机器控制器控制机器人控制器，因此可解决要区分使用用于机器控制器的编程语言和用于机器人控制器的编程语言的麻烦。从而，对于简化整个控制系统的配置和提高使用便利性也是有效的。
以上对实施方式进行了描述，但本发明并非一定限定于上述的实施方式，在不脱离其主旨的情况下可进行各种修改。

Claims (18)

1.一种控制系统，包括：
第一控制器，以第一增益控制第一控制对象；
第二控制器，以第二增益控制第二控制对象，所述第二控制对象的响应性能高于所述第一控制对象的响应性能；以及
第三控制器，经由所述第一控制器使所述第一控制对象动作，并经由所述第二控制器使所述第二控制对象动作；
其中，所述第三控制器具有：
第一通信部，在与所述第一控制器之间进行信息的输入输出；
第二通信部，在与所述第二控制器之间进行信息的输入输出；以及
控制处理部，被构成为执行：通过所述第一通信部向所述第一控制器输出使所述第一控制对象动作的第一动作指令；通过所述第二通信部向所述第二控制器输出使所述第二控制对象动作的第二动作指令；对通常控制模式和同步控制模式进行切换；以及通过所述第二通信部将在所述同步控制模式的至少一部分期间内与所述通常控制模式相比使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器。
2.如权利要求1所述的控制系统，其中，
所述控制处理部被构成为还执行：通过所述第一通信部从所述第一控制器获取与所述第一控制对象的当前位置有关的信息；以及通过所述第二通信部从所述第二控制器获取与所述第二控制对象的当前位置有关的信息，
对所述通常控制模式和同步控制模式进行切换包括：在所述第一控制对象的当前位置以及所述第二控制对象的当前位置都满足切换条件的状态下，将所述通常控制模式切换为所述同步控制模式，
将在所述同步控制模式的至少一部分期间内与所述通常控制模式相比使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器包括：将与所述通常控制模式向所述同步控制模式切换同步地使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器。
3.如权利要求2所述的控制系统，其中，
将与所述通常控制模式向所述同步控制模式切换同步地使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器包括：将随着所述第二控制对象的当前位置靠近满足所述切换条件的位置而使所述第二增益逐渐降低的指令输出给所述第二控制器，并在所述第二控制对象的当前位置抵达满足切换条件的位置或者抵达满足切换条件的位置前，结束使所述第二增益降低的指令的输出。
4.如权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其中，
所述控制处理部被构成为还执行：通过所述第一通信部从所述第一控制器获取表示所述第一增益的信息；以及基于所述第一增益的值来确定所述第二增益的降低程度，
将使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器包括：向所述第二控制器输出使所述第二增益降低所述降低程度的指令。
5.如权利要求1至3中任一项所述的控制系统，其中，
所述第一控制对象是具有多个关节轴的多轴机器人，所述第二控制对象是能够与所述多轴机器人协同动作的外围设备。
6.如权利要求4所述的控制系统，其中，
所述第一控制对象是具有多个关节轴的多轴机器人，所述第二控制对象是能够与所述多轴机器人协同动作的外围设备。
7.一种控制器，包括：
第一通信部，在与第一控制器之间进行信息的输入输出，所述第一控制器以第一增益控制第一控制对象；
第二通信部，在与第二控制器之间进行信息的输入输出，所述第二控制器以第二增益对第二控制对象进行控制，所述第二控制对象的响应性能高于所述第一控制对象的响应性能；以及
控制处理部，被构成为执行：通过所述第一通信部向所述第一控制器输出使所述第一控制对象动作的第一动作指令；通过所述第二通信部向所述第二控制器输出使所述第二控制对象动作的第二动作指令；对通常控制模式和同步控制模式进行切换；以及通过所述第二通信部将在所述同步控制模式的至少一部分期间内与所述通常控制模式相比使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器。
8.如权利要求7所述的控制器，其中，
所述控制处理部被构成为还执行：通过所述第一通信部从所述第一控制器获取与所述第一控制对象的当前位置有关的信息；以及通过所述第二通信部从所述第二控制器获取与所述第二控制对象的当前位置有关的信息，
对所述通常控制模式和同步控制模式进行切换包括：在所述第一控制对象的当前位置以及所述第二控制对象的当前位置都满足切换条件的状态下，将所述通常控制模式切换为所述同步控制模式，
将在所述同步控制模式的至少一部分期间内与所述通常控制模式相比使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器包括：与所述通常控制模式向所述同步控制模式切换同步地使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器。
9.如权利要求8所述的控制器，其中，
将与所述通常控制模式向所述同步控制模式切换同步地使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器包括：随着所述第二控制对象的当前位置靠近满足所述切换条件的位置而使所述第二增益逐渐降低的指令输出给所述第二控制器，并在所述第二控制对象的当前位置抵达满足切换条件的位置或者抵达满足切换条件的位置前，结束使所述第二增益降低的指令的输出。
10.如权利要求7至9中任一项所述的控制器，其中，
所述控制处理部被构成为还执行：通过所述第一通信部从所述第一控制器获取表示所述第一增益的信息；以及根据所述第一增益的值来确定所述第二增益的降低程度，
将使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器包括：向所述第二控制器输出使所述第二增益降低所述降低程度的指令。
11.如权利要求7至9中任一项所述的控制器，其中，
所述第一控制对象是具有多个关节轴的多轴机器人，所述第二控制对象是能够与所述多轴机器人协同动作的外围设备。
12.如权利要求10所述的控制器，其中，
所述第一控制对象是具有多个关节轴的多轴机器人，所述第二控制对象是能够与所述多轴机器人协同动作的外围设备。
13.一种控制方法，由第三控制器执行，其中，所述第三控制器经由第一控制器使第一控制对象动作，并经由第二控制器使第二控制对象动作，所述第一控制器以第一增益控制所述第一控制对象，所述第二控制器以第二增益控制所述第二控制对象，所述第二控制对象的响应性能高于所述第一控制对象的响应性能，
所述控制方法包括：
向所述第一控制器输出使所述第一控制对象动作的第一动作指令；
向所述第二控制器输出使所述第二控制对象动作的第二动作指令；
对通常控制模式和同步控制模式进行切换；以及
将在所述同步控制模式的至少一部分期间内与所述通常控制模式相比使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器。
14.如权利要求13所述的控制方法，其中，
还包括：
从所述第一控制器获取与所述第一控制对象的当前位置有关的信息；以及
从所述第二控制器获取与第二控制对象的当前位置有关的信息，对所述通常控制模式和同步控制模式进行切换包括：在所述第一控制对象的当前位置以及所述第二控制对象的当前位置都满足切换条件的状态下，将所述通常控制模式切换为所述同步控制模式，
将在所述同步控制模式的至少一部分期间内与所述通常控制模式相比使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器包括：将与所述通常控制模式向所述同步控制模式切换同步地使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器。
15.如权利要求14所述的控制方法，其中，
将与所述通常控制模式向所述同步控制模式切换同步地使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器包括：将随着所述第二控制对象的当前位置靠近满足所述切换条件的位置而使所述第二增益逐渐降低的指令输出给所述第二控制器，并在所述第二控制对象的当前位置抵达满足切换条件的位置或者抵达满足切换条件的位置前，结束使所述第二增益降低的指令的输出。
16.如权利要求13至15中任一项所述的控制方法，其中，
还包括：
从所述第一控制器获取表示所述第一增益的信息；以及
根据所述第一增益的值来确定所述第二增益的降低程度，
将使所述第二增益降低的指令输出给所述第二控制器包括：向所述第二控制器输出使所述第二增益降低所述降低程度的指令。
17.如权利要求13至15中任一项所述的控制方法，其中，
所述第一控制对象是具有多个关节轴的多轴机器人，所述第二控制对象是能够与所述多轴机器人协同动作的外围设备。
18.如权利要求16所述的控制方法，其中，
所述第一控制对象是具有多个关节轴的多轴机器人，所述第二控制对象是能够与所述多轴机器人协同动作的外围设备。
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