CN109968336A - 驱动装置、驱动方法以及记录介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种驱动装置、驱动方法以及记录介质，机器人具备控制器、通过串行总线而被连接于控制器的多个伺服马达、以及被各伺服马达驱动的多个驱动部，各伺服马达各自具备存储相互不同的ID代码的存储器，在控制器所发送的ID代码与存储器中存储的内容一致时使该伺服马达进行动作，控制器经由串行总线一并发送伺服马达的ID代码，在基于发送而多个伺服马达的任意伺服马达进行动作时，检测因被驱动的驱动部任意的运动所引起的机器人的动作方式，基于检测出的动作方式，生成并登记表示所发送的ID代码是多个伺服马达中的被配设于哪个部位的伺服马达的对应信息。

Description

驱动装置、驱动方法以及记录介质

关联申请的参照

本申请主张以2017年12月22日申请的日本国专利申请第2017-246664号为基础申请的优先权，该基础申请的内容全部援引于本申请。

技术领域

本发明涉及适合于机器人等的驱动装置、驱动方法以及记录介质。

背景技术

通过在关节部分别设置伺服马达来模仿某些生物体等的机器人中，由于机器人整体使用的伺服马达的数量较多，因此有时采用如下结构：利用UART(UniversalAsynchronous Reciver/Transmitter)等的串行通信接口，在同一信号线上连接多个伺服马达。

该情况下，来自对全部的伺服马达进行总控制的控制器的信号作为相同的信号被分发至同一信号线上的各伺服马达。各伺服马达在内部的存储器存储有固有的ID信息，根据被分发的信号中附加的ID信息，能够判断是否为发送给自己的信号。

由于伺服马达在初始状态被分配相同的ID信息，因此控制器需要反复执行与使用的伺服马达的数量相应的、“在信号线上仅连接1个伺服马达，在从控制器能够识别的马达仅为1个的一对一的状态下，使伺服马达改写ID信息”的这种作业，从而需要非常复杂的作业。

实际上为了对安装于机器人的伺服马达设定ID信息，还考虑了如下方法：在机器人组装之前对各个伺服马达的每一个设定ID信息之后组装机器人，或者在机器人组装之后将各个伺服马达一个一个地拆卸来设定ID信息后，再重新安装至原来的位置，但是无论是哪种方法作业都非常繁杂。

在数值控制装置的领域中，也为了避免同样的繁杂作业，提出了如下方案：用于使得装置启动时产生的参数设定极力自动化，即便在用户必需进行设定的情况下也可实现以防止误设定且短时间为目的的控制。(例如，参照JP特开平9-062323号公报)

但是，在上述JP特开平9-062323号公报中，存在产生向上述的各伺服马达写入固有的ID信息时的繁杂作业的这种技术问题。

发明内容

本发明是鉴于上述实际情况而提出的，其目的在于提供一种能够有效地实施经由共同的信号线而被连接的多个伺服马达的初始设定的驱动装置、驱动方法以及程序。

-用于解决课题的手段-

根据本发明的一个方面，驱动装置，具备：控制器、经由共同信号线而连接于上述控制器的多个伺服马达、以及通过上述多个伺服马达分别被驱动的多个驱动部，所述驱动装置的特征在于，上述多个伺服马达分别具备：第1存储部，存储相互不同的识别信息；和驱动控制部，在上述控制器发送至上述共同信号线的识别信息与上述第1存储部中存储的识别信息一致的情况下使该伺服马达进行动作，上述控制器具备：第1发送单元，将指定上述多个伺服马达之中的一个伺服马达的识别信息发送至上述共同信号线；动作检测单元，检测由进行动作的伺服马达所驱动的驱动部的运动所引起的该驱动装置的动作方式，其中，上述第1发送单元将识别信息发送至上述共同信号线，由此上述多个伺服马达的任意伺服马达通过上述驱动控制部而进行动作；和对应信息生成单元，基于由上述动作检测单元检测出的动作方式，生成表示由上述第1发送单元所发送的识别信息是上述多个伺服马达中的哪个伺服马达的对应信息。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的机器人的外观结构的立体图。

图2是表示该实施方式所涉及的电子电路的功能结构的框图。

图3是表示该实施方式所涉及的整体的处理的流程的流程图。

图4是表示该实施方式所涉及的经由串行总线的控制器与伺服马达相互间的ID代码设定时的通信内容的顺序图。

图5是表示该实施方式所涉及的ID请求消息的分组数据的格式的图。

图6是表示该实施方式所涉及的控制器侧的ID代码设定的处理内容的流程图。

图7是表示该实施方式所涉及的伺服马达侧的ID代码设定的处理内容的流程图。

图8是表示将该实施方式所涉及的机器人在台面板BD上载置为阳面朝上的情况下的立体图。

图9是表示与该实施方式所涉及的部位登记时的ID代码建立对应的登记设定的处理内容的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明将本发明应用于人型机器人的情况下的一实施方式。

图1是表示本实施方式所涉及的机器人10的外观结构的立体图。该图中，将头部11(驱动部)、右手部13(驱动部)、左手部14(驱动部)、右脚部15(驱动部)以及左脚部16(驱动部)分别可自由转动地安装于躯体部12，通过配设于各基部的伺服马达M1～M5各自的驱动，能够使其任意进行动作，以使得相对于躯体部12的各安装角度可以变化。

伺服马达M1～M5为模块结构，具体而言包括：马达及其驱动电路(驱动控制部)、以及以下后述的、用于存储该伺服马达的ID代码的存储器(第1存储部)(未图示)、生成ID代码将所生成的ID代码存储于存储器(第1存储部)并将ID代码经由串行总线SB(共同信号线)发送至控制器21的微型计算机(作为识别信息生成单元、第1存储单元、以及第2发送单元而发挥功能)(未图示)。

图2是表示在上述机器人10内所设置的电子电路的功能结构的框图。以控制器21为中心，经由使用了UART的串行总线SB(共同信号线)而连接于上述伺服马达M1～M5。此外，控制器21也连接于输入输出部22。该输入输出部22被连接于声音处理部23和加速度传感器AC。

声音处理部23将麦克风MC与扬声器SP连接，将从麦克风MC输入的模拟的声音信号进行数字编码之后经由输入输出部22发送至上述控制器21。此外，声音处理部23例如具有PCM声源电路，将从控制器21经由输入输出部22提供的数字声音数据变换为模拟的声音信号，通过扬声器SP进行扩音输出。

加速度传感器AC包含在上述躯体部12的中心配设的例如3轴加速度传感器及其检测电路，被用于根据躯体部12中的包含重力加速度的相互正交的3轴方向的加速度信息，来检测在该时间点躯体部12所涉及的举动、机器人10整体的姿势。

控制器21例如由1片的微型计算机构成，包含CPU、成为工作存储器的RAM(第2存储部)、以及存储有动作程序和各种固定数据等的非易失性的闪速存储器等，对该机器人10的动作进行总控制。

另外，为了简化说明，在本实施方式中，假定头部11、右手部13、左手部14、右脚部15以及左脚部16的各驱动部具有仅5轴的自由度，但是实际产品化的宠物型机器人、人型机器人中还可能具有20～30轴左右的自由度，将这些的各个驱动部的每一个所设置的伺服马达并联连接于控制器21是不现实的。因此，如上述那样，采用同样地连接于串行总线SB的结构。上述伺服马达M1～M5的各驱动电路中内置有用于存储该马达的ID代码的存储器(第1存储部)。

接下来，对上述实施方式的动作进行说明。

图3是表示基于控制器21的初始设定时的处理整体的流程的图，大致划分可分为2个阶段。首先，在第1阶段，针对全部的伺服马达M1～M5自动地设定ID代码(步骤S101)。接下来，在第2阶段，基于所设定的ID代码，检测伺服马达M1～M5分别是机器人10的哪个部位，将表示检测出的位置的信息与该马达的ID代码建立对应并进行存储(步骤S102)。

首先，对第1阶段的按每个伺服马达Mx(x：1，2，...，5的任意)设定ID代码的处理进行说明。

图4是表示经由串行总线SB在控制器21与伺服马达M1～M5相互间执行的ID代码设定时的通信内容的顺序图。串行总线SB上的数据能够在控制器21与伺服马达M1～M5的双方进行收发。

最初，控制器21经由串行总线SB向全部伺服马达M1～M5发送“ID请求消息请求”(msg01)。

该“ID请求消息请求”是用于针对伺服马达M1～M5催促“ID请求消息”的发送的请求消息。

接收到该消息的伺服马达Mx将“ID请求消息”作为响应进行发送(msg02)。在此，关于是否针对消息进行响应，假定各伺服马达Mx随机进行选择。

发送了“ID请求消息”的伺服马达Mx成为接受ID代码的设定的状态。该接受状态接下来通过接收“ID请求消息请求”而被复位。

图5是表示伺服马达Mx发送的“ID请求消息”的分组数据的格式的图。如该图所示，开始配置1字节的ID登记请求的命令数据D1，之后配置有4字节的所产生的随机值D2。最后，配置4字节的校验D3，共计包含9字节。

在串行总线SB上发送了2个以上的上述“ID请求消息”的情况下，也就是说多个伺服马达同时返回了“ID请求消息”的情况下，由于在串行总线SB上信号出现交错，因此上述校验D3不是正确的数据。因此，直至控制器21被返回了正确的校验D3为止，反复实施“ID请求消息请求”的发送(msg03)。

并且，在判断为存在具有正确的校验D3的返回的时间点(msg04)，控制器21认为仅1个伺服马达Mx返回“ID请求消息”而成为接受状态，在数据格式中，基于接收到的随机值D2进行应设定该马达的ID代码的发送(msg05)。

处于接受状态的1个伺服马达Mx将发送来的ID代码存储于内部的存储器，完成ID代码的设定。

控制器21同样地针对仅1个伺服马达Mx发送来“ID请求消息”的情况进行待机，一个一个地依次执行对伺服马达Mx的ID代码设定。

图6是表示上述控制器21侧执行的ID代码设定时的处理内容的流程图。最初，控制器21在确认了针对串行总线SB所连接的全部的伺服马达M1～M5的ID代码的设定尚未完成之后(步骤S201的“否”)，将“ID请求消息请求”发送至串行总线SB(步骤S202)。

在该1次的“ID请求消息请求”发送时，通过反复持续判断是否经过了预先所设定的时间而超时(步骤S203)、是否从任意至少一个伺服马达Mx接收到消息(步骤S204)，进行待机直到出现超时、或者存在来自伺服马达Mx的消息的接收。

在上述步骤S203中，在判断为出现了超时的情况下(步骤S203的是)，控制器21返回至从上述步骤S202起的处理，再次将“ID请求消息请求”发送至串行总线SB。

此外，在上述步骤S204中，判断为从至少一个伺服马达Mx接收到消息的情况下(步骤S204的是)，控制器21确认该消息中的上述图5所示的校验D3的内容(步骤S205)，判断其内容是否正确(步骤S206)。

在判断为校验D3不正确的情况下(步骤S206的“否”)，控制器21判断为从多个伺服马达返回了“ID请求消息”，并返回至从上述步骤S202起的处理，再次将“ID请求消息请求”发送至串行总线SB。

此外，在上述步骤S206中，在判断为校验D3的内容正确、仅1个伺服马达Mx返回“ID请求消息”而处于接受状态的情况下(步骤S206的“是”)，控制器21为了将基于该校验D3之前所附加的随机值D2的ID代码设定给该伺服马达而进行发送(步骤S207)。

接下来，对该时间点所保持的ID代码进行登记设定，为下一个伺服马达Mx的ID代码的设定进行准备之后(步骤S208)，返回至上述步骤S201的处理，以下同样地对尚未进行ID代码设定的伺服马达Mx继续进行同样的处理。

并且，在判断为完成了针对全部伺服马达M1～M5的ID代码的设定的时间点(步骤S201的“是”)，结束基于该图6的控制器21中的ID代码的设定处理。

图7是表示在一方的伺服马达M1～M5各自当中在上述第1阶段设定ID代码的期间的处理内容的流程图。以下，作为伺服马达Mx中的处理进行说明。

在伺服马达Mx中，判断是否在ID设定时经由串行总线SB而接收到来自控制器21的“ID请求消息请求”(步骤S301)。在判断为未接收到的情况下(步骤S301的“否”)，接着在该时间点处于ID代码设定的接受状态，并且判断是否经由串行总线SB接受ID代码的设定(步骤S302)。

在判断为不是ID代码设定的接受状态、或者即便是ID代码设定的接受状态但并未经由串行总线SB而接受ID代码的设定的情况下(步骤S302的“否”)，伺服马达Mx中再次返回至从上述步骤S301起的处理。

针对这样反复执行步骤S301、S302的处理并且接收“ID请求消息请求”、或者从ID代码设定的接受状态接受ID代码的设定进行待机。

在上述步骤S301中，在判断为接收到“ID请求消息请求”的情况下(步骤S301的“是”)，伺服马达Mx中在该时间点复位ID代码的设定接受状态(步骤S303)，之后判断是否向控制器21发送“ID请求消息”(步骤S304)。

如上述，在伺服马达Mx中，判断为关于针对来自控制器21的消息是否进行响应是随机进行选择，在此针对来自控制器21的“ID请求消息请求”不进行响应，不发送“ID请求消息”的情况下(步骤S304的“否”)，伺服马达Mx中再次返回至从上述步骤S301起的处理。

此外，在上述步骤S304中，判断为针对来自控制器21的“ID请求消息请求”进行响应，并发送“ID请求消息”的情况下(步骤S304的“是”)，伺服马达Mx中重新将上述图5所示的“ID请求消息”经由串行总线SB向控制器21进行发送之后(步骤S305)，设置ID代码的设定接受状态(步骤S306)，再次返回至从上述步骤S301起的处理，针对为了从控制器21设定ID代码而发送来的内容进行待机。

并且，在上述步骤S302中，判断为是ID代码设定的接受状态、且经由串行总线SB接受了ID代码的设定的情况下(步骤S302的“是”)，在伺服马达Mx中，将从控制器21接收到的ID代码存储至内部的存储器部(步骤S306)，至此结束基于该图7的伺服马达Mx的ID代码的设定处理。

接下来，作为上述第2阶段，说明以下情况下的动作：从针对全部的伺服马达M1～M5分别设定了随机产生的唯一的ID代码的状态，检测这些的伺服马达M1～M5位于机器人10的哪个部位，将表示检测出的位置的信息与ID代码建立对应付并进行存储。

图8表示将机器人10例如在台面板BD上载置为阳面朝上的状态的情况。在该图的状态下，在躯体部12部内的大致中央如虚线所示那样配设上述加速度传感器AC，使上述伺服马达M1～M5的任意一个进行预先设定的一定量的动作，根据机器人10中所产生的举动的变化，判断该时间点被驱动的伺服马达Mx的机器人10中的部位。

图9是表示从上述图8所示的状态、由控制器21执行的上述第2阶段中的处理内容的流程图。

最初在控制器21中，根据是否存在至少一个未检测位置的伺服马达Mx，确认尚未结束该第2阶段中的设定(步骤S401)。

若判断为存在至少一个未检测位置的伺服马达Mx、尚未结束该第2阶段中的设定(步骤S401的“是”)，则控制器21中选择一个未检测的伺服马达Mx并指定其ID代码之后，例如发送使马达角度从当前的状态在-10°至(+)10°的20°之中进行旋转驱动、之后返回至原始的0°的状态的这种指示信号(步骤S402)。

同时，在控制器21中，随时测量来自加速度传感器AC的3轴加速度数据，获取上述机器人10的倾斜的变化如何产生、及其随着时间的变化(步骤S403)。

在控制器21中，将从加速度传感器AC得到的随着时间的数据序列的样式与预先存储的每个部位的样式数据进行比较，分别计算出与各个部位的样式数据的相似度，将相似度最高的部位决定为配设了该伺服马达Mx的部位(步骤S404)。

然后，将所决定的部位相关的信息与相应的伺服马达Mx的ID代码建立对应并进行记录设定(步骤S405)。

以上，结束针对一个伺服马达Mx的部位的检测和设定所涉及的处理，再次返回至从上述步骤S401起的处理。

这样，反复执行与伺服马达M1～M5的数量相应的步骤S401～S405的处理，能够将伺服马达M1～M5的全部的部位与各自的ID代码建立对应并进行记录。

之后，在上述步骤S401中，若在结束了针对全部伺服马达M1～M5的记录设定的状态下，判断为已经没有未检测位置的伺服马达Mx(步骤S401的“否”)，则至此结束该图9的处理，并且结束上述第2阶段，完成该机器人10的初始设定。

根据如以上详细叙述的本实施方式，能够有效地实施经由共同的信号线而被连接的多个伺服马达的初始设定。

此外，在上述实施方式中，由于基于伺服马达M1～M5各自产生的随机值来设定为用于识别各个伺服马达的ID代码，因此省去了控制器21侧生成针对该控制对象的ID代码的麻烦，从而能够减轻处理的负担。

该情况下，在控制器21侧中，每次存储对伺服马达M1～M5设定的ID代码，与之后的阶段中检测出的部位建立对应并存储，从而能够有效地执行初始设定。

此外，尽管在上述实施方式中没有进行说明，但是不仅是上述初始设定，即便在完成初始设定之后的通常动作时，将包含控制器21经由串行总线SB对伺服马达M1～M5分别指示动作时的ID代码在内的控制数据分组数据化并发送至串行总线SB，从而接收该指示的伺服马达M1～M5侧的接收数据的处理变得容易。

此外，上述实施方式中，说明了基于初始设定的第2阶段中的加速度传感器AC的计算结果来检测伺服马达M1～M5的各部位，但是不仅是加速度传感器AC，如果通过利用例如陀螺仪传感器而得到的角速度、基于马达的驱动声与周围环境等的物理干涉的由麦克风MC收集声音而得到的声音信号、或者机器人10进一步具有包含图像传感器的摄像系统并根据周围或者与机器人10对置设置的镜子基于机器人10自身的动作的影像信号的变化，能够检测机器人10具有的伺服马达M1～M5各自的动作，则对这些的各种信号进行统一判断，从而能够更为正确地检测使其动作的部位。

此外，在如上述的模仿某些生物的更为高阶的机器人中，由于具有许多的自由度(驱动部)因此初始设定较为繁杂，通过采用本实施方式这种的初始设定时的处理，能够大幅地简化所需的工序。

此外，本申请发明并不限定于上述实施方式，在实施阶段在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。此外，各实施方式可以尽可能适当组合来实施，在该情况下可获得组合的效果。再有，上述实施方式中包含各种阶段的发明，通过公开的多个结构要件中的适当的组合，能够提取各种的发明。例如，即便从实施方式所示的全部结构要件中删除一些结构要件，也能够解决发明要解决的课题一览所阐述的技术问题，也获得发明的效果一览所阐述的效果的情况下，删除了该结构要件的结构也能够作为发明被提取出。

Claims (9)

1.一种驱动装置，具备：控制器、经由共同信号线而连接于上述控制器的多个伺服马达、以及通过上述多个伺服马达分别被驱动的多个驱动部，所述驱动装置的特征在于，

上述多个伺服马达分别具备：

第1存储部，存储相互不同的识别信息；和

驱动控制部，在上述控制器发送至上述共同信号线的识别信息与上述第1存储部中存储的识别信息一致的情况下使该伺服马达进行动作，

上述控制器具备：

第1发送单元，将指定上述多个伺服马达之中的一个伺服马达的识别信息发送至上述共同信号线；

动作检测单元，检测由进行动作的伺服马达所驱动的驱动部的运动所引起的该驱动装置的动作方式，其中，上述第1发送单元将识别信息发送至上述共同信号线，由此上述多个伺服马达的任意伺服马达通过上述驱动控制部而进行动作；和

对应信息生成单元，基于由上述动作检测单元检测出的动作方式，生成表示由上述第1发送单元所发送的识别信息是上述多个伺服马达中的哪个伺服马达的对应信息。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

上述多个伺服马达分别还具备：

识别信息生成单元，产生随机值，将所产生的随机值生成为上述识别信息；

第1存储控制单元，将由上述识别信息生成单元所生成的识别信息存储于上述第1存储部；和

第2发送单元，将由上述识别信息生成单元所生成的识别信息经由上述共同信号线发送至上述控制器。

3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，

上述控制器还具备：第2存储部，接收上述多个伺服马达分别发送的识别信息并进行存储。

4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，

上述控制器还具备：分组数据生成单元，基于上述第2存储部中所存储的任意一个的识别信息，生成包含识别信息和用于使伺服马达动作的动作信息的分组数据。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的驱动装置，其特征在于，

上述动作检测单元根据加速度、角速度、声音以及影像的至少一个，来检测因上述伺服马达所驱动的上述驱动部的运动所引起的该驱动装置的动作方式。

6.根据权利要求1至4的任意一项所述的驱动装置，其特征在于，

上述驱动装置是机器人，上述多个驱动部形成模仿生物的相对于躯体部的头部、颈部、四肢部的至少一个。

7.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，

上述伺服马达被配设于上述头部、颈部、四肢部的任意部位，

上述对应信息生成单元基于由上述动作检测单元检测出的动作方式，生成表示由上述第1发送单元所发送的识别信息是被配设于哪个部位的伺服马达的对应信息。

8.一种驱动装置中的控制器的控制方法，上述驱动装置具备：控制器；多个伺服马达，经由共同信号线而被连接于上述控制器，设置有存储相互不同的识别信息的第1存储部、以及在上述控制器发送至上述共同信号线的识别信息与上述第1存储部中存储的识别信息一致的情况下使该伺服马达进行动作的驱动控制部；和多个驱动部，由上述多个伺服马达分别进行驱动，

上述控制器的控制方法的特征在于，具有：

第1发送工序，将指定上述多个伺服马达之中的一个伺服马达的识别信息发送至上述共同信号线；

动作检测工序，检测由进行动作的伺服马达所驱动的驱动部的运动所引起的该驱动装置的动作方式，其中，上述第1发送工序中将识别信息发送至上述共同信号线，由此上述多个伺服马达的任意伺服马达通过上述驱动控制部而进行动作；和

对应信息生成工序，基于上述动作检测工序中检测出的动作方式，生成表示上述第1发送工序中所发送的识别信息是上述多个伺服马达中的哪个伺服马达的对应信息。

9.一种计算机可读取的记录介质，其记录有程序，驱动装置具备：控制器；多个伺服马达，经由共同信号线而被连接于上述控制器，设置有存储相互不同的识别信息的第1存储部、以及在上述控制器发送至上述共同信号线的识别信息与上述第1存储部中存储的识别信息一致的情况下使该伺服马达进行动作的驱动控制部；和多个驱动部，由上述多个伺服马达分别进行驱动，

所述程序使上述驱动装置中的上述控制器作为如下单元发明功能：

第1发送单元，将指定上述多个伺服马达之中的一个伺服马达的识别信息发送至上述共同信号线；

动作检测单元，检测由进行动作的伺服马达所驱动的驱动部的运动所引起的该驱动装置的动作方式，其中，上述第1发送单元将识别信息发送至上述共同信号线，由此上述多个伺服马达的任意伺服马达通过上述驱动控制部而进行动作；和

对应信息生成单元，基于由上述动作检测单元检测出的动作方式，生成表示由上述第1发送单元所发送的识别信息是上述多个伺服马达中的哪个伺服马达的对应信息。