DE69724832T2

DE69724832T2 - Robotervorrichtung

Info

Publication number: DE69724832T2
Application number: DE69724832T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Shinagawa-ku Fujita; Koji Shinagawa-ku Kageyama; Takayuki Shinagawa-ku Sakamoto; Naohiro Shinagawa-ku Fukumura
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-07-08
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2017-07-05
Also published as: US5963712A; DE69717680T2; EP0818283A1; EP0993914A3; KR980008471A; DE69717680D1; EP0993915A2; EP0993915A3; DE69724832D1; KR100495963B1; EP0993914B1; EP0993914A2; EP0993915B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Robotervorrichtung.
Viele Typen von Robotern sind in einer bestimmten Form unter Verwendung einer Vielzahl von Komponenteneinheiten aufgebaut, die einen Körper, Beine, eine Hand, und so weiter enthalten und die in bestimmten Zuständen kombiniert sind, welche durch eine bestimmte Korrelation der Komponenteneinheiten bestimmt sind.
Bei einem derartigen Aufbau weist der Roboter eine Steuereinheit mit der Struktur eines Mikrocomputers, der eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) enthält, sowie Aktoren, die jeweils einen bestimmten Freiheitsgrad besitzen, und Sensoren zur Ermittlung bestimmter physikalischer Größen und so weiter auf, die an ihren jeweiligen bestimmten Positionen untergebracht sind. Die Steuereinheit steuert individuell die Operationen der jeweiligen Aktoren auf der Grundlage von Ausgangssignalen der betreffenden Sensoren, der zugehörigen Programme und so weiter, um dadurch dem Roboter zu ermöglichen, autonom zu laufen und bestimmte Operationen auszuführen.
Als eine Alternative ist in den vergangenen Jahren, wie dies beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 245784/93 angegeben ist, ein Roboter in Betracht gezogen werden, der in einer gewünschten Form dadurch aufgebaut werden kann, dass eine Vielzahl von Verbindungsmoduln und eine Vielzahl von Armmoduln kombiniert werden.
Der in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 245784/93 angegebene Roboter besitzt die Funktion zur Festlegung einer einzigartigen Zahl bzw. Nummer für jedes Verbindungsmodul. Ei ne Steuereinheit kann eine Verbindungsreihenfolge, in der die jeweiligen Verbindungsmoduln verbunden sind, und zwar auf der Grundlage der einzigartigen Zahlen bzw. Nummern die für die betreffenden Verbindungsmoduln vorgesehen sind, durch Kommunikation zwischen der Steuereinheit und den Verbindungsmoduln erkennen und ein Steuerprogramm in einem in Frage kommenden Programm auf der Grundlage der Erkennungsergebnisse neu schreiben.
Diese Konfiguration ermöglicht dem Roboter, eine Folge von Operationen zu eliminieren, die erforderlich sind, um Software an der Stelle zum Zusammenbau des Roboters zu erzeugen (z. B. Editieren, Kompilieren, Verbinden und so weiter von Programmen).
In dem Roboter, der so konfiguriert ist, wie dies oben beschrieben worden ist, erkennt die Steuereinheit jedoch die Verbindungsreihenfolge bezüglich der jeweiligen Verbindungsmoduln auf der Grundlage deren eindeutiger Nummern bzw. Zahlen, so dass dann, wenn die Verbindungsreihenfolge für die Verbindungsmoduln zu ändern ist, neue einzigartige Nummern wieder für die jeweiligen Verbindungsmoduln entsprechend der Änderung festgelegt werden müssen.
Da das vorstehend genannte offengelegte japanische Patent Nr. 245784/93 darauf gerichtet ist, eine Manipulator- bzw. Handhabungsvorrichtung bereitzustellen, genügt überdies der dort offenbarte Inhalt nicht, um einen Roboter zu unterstützen, der zwei oder mehr gesonderte Gruppen von Komponenteneinheiten enthält, und einen Roboter zu unterstützen, der eine Vielfalt von Sensoren, wie ein Mikrofon, eine Kamera, und so weiter verwendet.
In einem Roboter, der beispielsweise aus einer Vielzahl von Komponenteneinheiten besteht, kann in dem Fall, dass eine die Operation bzw. den Betrieb des Roboters steuernde Steuereinheit eine Information automatisch gewinnen kann, die zur Steu erung von Operationen der Komponenteneinheiten erforderlich ist, wie die Formen der jeweiligen Komponenteneinheiten, die Positionen von Teilen, wie von Aktoren und einer Vielfalt von Sensoren, die Fähigkeiten dieser Teile und so weiter, die Steuereinheit ein entsprechendes Programm sogar dann automatisch erzeugen, wenn zwei oder mehr gesonderte Gruppen von Komponenteneinheiten zu einer kompletten Anordnung kombiniert sind, wenn eine neue Komponenteneinheit hinzugefügt oder entfernt oder eine Komponenteneinheit neu positioniert wird. Daher kann die Architektur eines Roboters in einer neuen Form erleichtert werden.
Das US-Patent Nr. 5.428.713, auf dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, offenbart eine Roboter-Handhabungsvorrichtung, in der verschiedene Verbindungs- bzw. Gelenkmoduln und Armmoduln miteinander verbunden werden können, wobei jedes Armmodul eine Einrichtung zur Ermittlung der Länge und der Biegerichtung des Moduls enthält, so dass eine Hauptsignalverarbeitungseinheit geeignete Steuersignale an die Moduln senden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Robotervorrichtung zur Verfügung mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der gesamten Robotervorrichtung und mit einer Vielzahl von Komponenteneinheiten, die jeweils elektronische Teile enthalten, welche einen Aktor und/oder einen Sensor zur Messung einer bestimmten physikalischen Größe aufweisen, umfassend
eine Speichereinrichtung zur Speicherung einer Forminformation zur Bestimmung von Formen der genannten Komponenteneinheiten, einer Bewegungsinformation, die erforderlich ist zur Beschreibung von Bewegungen der genannten Komponenteneinheiten, und einer charakteristischen Information des betreffenden, in den genannten Komponenteneinheiten enthaltenen Aktors und/oder Sensors,
eine Speichereinrichtung zur Speicherung einer Positionsinformation bezüglich Verbindungspunkten von Netzknoten- bzw. Hub-Verteilern
und Detektiereinrichtungen zur Ermittlung der Kopplungs- bzw. Verbindungszustände der jeweiligen Komponenteneinheiten.
Diese Robotervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Komponenteneinheit einen Speicher zur Speicherung der genannten Forminformation, der Bewegungsinformation und der charakteristischen Information für die entsprechende eine der Komponenteneinheiten umfasst,
dass die jeweilige Komponenteneinheit mit einem Hub-Verteiler versehen ist,
dass die Hub-Verteiler die genannten Komponenteneinheiten zur Vervollständigung der genannten Robotervorrichtung miteinander verbinden,
dass die genannte Steuereinrichtung derart betreibbar ist, dass die Konfiguration der betreffenden Robotervorrichtung entsprechend der genannten gespeicherten Positionsinformation bezüglich der jeweiligen Verbindungspunkte der genannten Hub-Verteiler und der in den jeweiligen Speichern der betreffenden Komponenteneinheiten gespeicherten Forminformation ermittelt wird,
und dass die genannte Steuereinrichtung derart betreibbar ist, dass die genannten Komponenteneinheiten entsprechend den in den jeweiligen Speichern der betreffenden Komponenteneinheiten gespeicherten Bewegungsinformationen und charakteristischen Informationen gesteuert werden.
Mit der oben beschriebenen Konfiguration kann die Steuereinrichtung automatisch die gesamte Struktur und die Bewegungscharakteristiken der jeweiligen Komponenteneinheiten auf der Grundlage der Detektierergebnisse erkennen, die durch die Detektiereinrichtung bzw. -einrichtungen bereitgestellt wird.
Außerdem speichert bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jede Speichereinrichtung der jeweiligen Komponenteneinheiten, die die Robotervorrichtung bilden, ein Konvertierungsprogramm zum Konvertieren von ersten Daten, die in einem bestimmten Datenformat dargestellt sind, welches zu vor gemeinsam für die jeweilige Funktion der elektronischen Teile durch ein von der Steuereinrichtung zur Steuerung der jeweiligen Komponenteneinheiten benutztes Steuerprogramm bestimmt ist, in zweite Daten, die in einem Datenformat dargestellt sind, welches von den betreffenden elektronischen Teilen für die jeweilige Funktion verwendet wird.
Infolgedessen können die jeweiligen Komponenteneinheiten unabhängig vom Datenformat ausgelegt werden, welches zuvor durch das Steuerprogramm bestimmt ist.
Damit stellt die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine Robotervorrichtung zur Verfügung, die auf einen Fall anwendbar ist, bei dem zwei oder mehr gesonderte Gruppen von beliebigen Komponenteneinheiten zu einer vollständigen Anordnung kombiniert sind, und die imstande ist, die Architektur eines Roboters in einer neuen Form zu erleichtern.
Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben, in denen entsprechende Einzelteile durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet sind. In den Zeichnungen zeigen
1 ein schematisches Diagramm, welches den Aufbau eines Roboters gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
2 ein Blockdiagramm, in welchem der Aufbau des Roboters gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht ist,
3 ein schematisches Diagramm, das eine Baumstruktur veranschaulicht, welche sich auf die Verbindung bzw. Kopplung der jeweiligen Komponenteneinheiten bezieht,
4 ein schematisches Diagramm, welches eine gerichtete Graphen-Datenstruktur veranschaulicht,
5 ein Flussdiagramm, welches eine Steuerungsprozedur für den Roboter erläutert, die durch eine CPU bei der ersten Ausführungsform ausgeführt wird,
6A bis 6C schematische Diagramme, die erläutern, wie jede Stelle eines virtuellen Roboters spezifiziert wird,
7 ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration eines Roboters gemäß einer anderen Ausführungsform veranschaulicht,
8 ein Flussdiagramm, welches eine Steuerungsprozedur für den Roboter veranschaulicht, die durch eine CPU bei der Ausführungsform gemäß 7 ausgeführt wird, und
9 ein Blockdiagramm, welches eine weitere Ausführungsform veranschaulicht.
(1) Erste Ausführungsform
Bezugnehmend auf 1 sei angemerkt, dass mit dem Bezugszeichen 1 generell ein Roboter gemäß einer ersten Ausführungsform bezeichnet ist, bei dem Oberschenkeleinheiten 3A bis 3D und Schienbeineinheiten 4A bis 4D in der Reihenfolge an vier Ecken beweglich angebracht sind, das heißt an den vorderen, hinteren, linken und rechten Ecken einer Körpereinheit 2, und eine Halseinheit 5 sowie eine Kopfeinheit 6 sind in der Reihenfolge an einem zentralen Teil eines vorderen Endes der Körpereinheit 2 beweglich angebracht.
Bei dieser Ausführungsform enthält die Körpereinheit 2, wie in 2 veranschaulicht, eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 10 zur Steuerung der Operation bzw. des Betriebs des gesamten Roboters 1, einen seriellen Bus-Host (SBH) 11 zur Verwaltung eines seriellen Busses, was später beschrieben wird, einen Verteiler (HUB) 12 und einen Speicher 13. Der Speicher 13 speichert eine Information bezüglich der Form der Körpereinheit 2, wie die Breite, Länge und so weiter (nachstehend als "Forminformation" bezeichnet), eine Information, die erforderlich ist zur Beschreibung von Bewegungen der Körpereinheit 2, wie die Masse, das Drehmoment, das Drehachsenzentrum, die Position der Schwerpunktsmitte und so weiter der Körper einheit 2 (nachstehend kollektiv als "Bewegungsinformation" bezeichnet), eine Positionsinformation bezüglich Verbindungspunkte p1 bis p5 des HUB-Verteilers 12 und so weiter.
Jede der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 mit Ausnahme der Körpereinheit 2 enthält einen HUB-Verteiler 14, elektronische Teile 15, wie Aktoren und Sensoren, und einen Speicher 16. Jeder der Speicher 16 der betreffenden Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 speichert eine Forminformation und eine Bewegungsinformation in der entsprechenden Einheit von den Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6, eine Information über Funktionen und Charakteristiken der jeweiligen elektronischen Teile 15, die in der entsprechenden Einheit der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 enthalten sind (nachstehend als "charakteristische Information" bezeichnet) und so weiter.
Ferner ist der HUB-Verteiler 12 der Körpereinheit 2 mit den HUB-Verteilern 14 der Halseinheit 5 und der jeweiligen Oberschenkeleinheiten 3A bis 3D über serielle Busse 17, wie dem IEEE-1934-Bus (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.), den universellen seriellen Bus (USB) oder dergleichen verbunden. Darüber hinaus sind die HUB-Verteiler 14 der Halseinheit 5 und der jeweiligen Oberschenkeleinheiten 3A bis 3D mit dem HUB-Verteiler 14 der Kopfeinheit 6 und den HUB-Verteilern 14 der entsprechenden Schienbeineinheiten 4A bis 4D über die entsprechenden seriellen Busse 17 verbunden.
Die obige Konfiguration ermöglicht der CPU 10 des Roboters 1, eine Vielfalt von in den Speichern 16 der jeweiligen Komponenteneinheit 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 gespeicherten Informationen zu lesen, Steuersignale an die Aktoren auszusenden, die in den jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 angeordnet sind, und Ausgangssignale von Sensoren, die in den jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 angeordnet sind, sequentiell über den SBH 11, den HUB-Vertei ler 12 und die HUB-Verteiler 14 der jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 zu empfangen.
Somit kann in dem Roboter 1 gemäß dieser Ausführungsform die CPU 10 automatisch die Konfiguration des gesamten Roboters 1 erfassen, das heißt welche der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 5 mit welchen Teilen der Körpereinheit 2 verbunden sind und welche der Komponenteneinheiten 4A bis 4D, 6 mit den Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 5 verbunden sind, und zwar entsprechend der Positionsinformation an den jeweiligen Verbindungspunkten p1 bis p5 des HUB-Verteilers 12, die im Speicher 13 der Körpereinheit 2 gespeichert sind, und die Forminformation, die in den Speichern 16 der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 mit Ausnahme der Körpereinheit 2 gespeichert sind. Unterdessen kann die CPU 10 die Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 unter gewünschten Bedingungen steuern bzw. antreiben, und zwar durch Ansteuern der Aktoren, die in den gewünschten Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 angeordnet sind, entsprechend der Bewegungsinformation, der charakteristischen Information und so weiter, die in den Speichern 16 der jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 mit Ausnahme der Körpereinheit 2 gespeichert sind. Zu dieser Zeit kann die CPU außerdem die gegenwärtigen Zustände der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 durch die Ausgangssignale der Sensoren überwachen, die in den betreffenden Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 angeordnet sind.
In der Praxis speichern die Speicher 16 der jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 als charakteristische Information über die Aktoren, die die entsprechenden elektronischen Teile 15 darstellen, beispielsweise eine Information, wie den Typ des jeweiligen Aktors (linearer Typ oder Drehtyp), eine Information, die beispielsweise beschreibt "ein Steuersignal, welches aus einem zehn Impulse enthaltenden Impulssignal besteht, ist erforderlich für eine Drehwinkel-Vorbewegung um ein Grad" und so weiter.
Im Betrieb liest die CPU 10 Informationen, wie oben erwähnt, aus den Speichern 16 der jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 und erzeugt ein Konvertierungsprogramm zum Konvertieren von Winkeldaten, beispielsweise von einem Grad, in ein Impulssignal, welches zehn Impulse besitzt, die die Bewegungsdistanz einer linearen Bewegung entsprechend der gelesenen Information repräsentieren. Anschließend überträgt die CPU 10 ein Steuersignal entsprechend der Bewegungsdistanz, das durch das Konvertierungsprogramm erhalten worden ist, zur Komponenteneinheit 4A, um den Betrieb des in der Komponenteneinheit 4A angeordneten Aktors zu steuern.
Bei dieser Ausführungsform erzeugt die CPU 10 einen Baum in Bezug auf die Verbindungen der jeweiligen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6, wie dies in 3 veranschaulicht ist, entsprechend der Information, die angibt, welche der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 mit welchen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 verbunden sind und die den Baum als Daten ein einer gerichteten Graphendatenstruktur, wie sie in 4 veranschaulicht ist (nachstehend wird die Struktur als "virtueller Roboter" bezeichnet), in dem Speicher 13 der Körpereinheit 2 speichert.
Außerdem liest die CPU 10 bei dieser Ausführungsform sequentiell die Forminformationen über die jeweiligen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6, die in den Speichern 13 und 16 der betreffenden Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 gespeichert sind, in einer Zeitmultiplexweise in bestimmten Intervallen, um die gesamte Struktur zu überprüfen.
Hier wird die durch die CPU 10 ausgeführte Steuerprozedur zur Steuerung des Roboters 1 unter Bezugnahme auf ein in 5 dargestelltes Flussdiagramm beschrieben. Der Fall der Steuerung der Operation eines Aktors, der in den elektronischen Teilen 15 der Oberschenkeleinheit 3A enthalten ist, wird hier als ein Beispiel beschrieben.
Zunächst beginnt die CPU 10 eine Steuerverarbeitung für den Roboter 1 beim Schritt SP1 und liest eine Vielfalt von Informationen aus dem Speicher 16 der Oberschenkeleinheit 3A beim Schritt SP2. Sodann bestimmt die CPU 10 beim nachfolgenden Schritt SP3 den Typ des Aktors, der in der Oberschenkeleinheit 3A angeordnet ist, und zwar entsprechend der Vielfalt der gelesenen Information. Falls entschieden wird, dass der Aktor der Oberschenkeleinheit 3A ein linearer Typ ist, dann geht die Steuerverarbeitung weiter zum Schritt SP4.
Beim Schritt SP4 konvertiert die CPU 10 bestimmte Winkeldaten (Winkel) in eine Bewegungsdistanz (Länge) einer linearen Bewegung und überträgt dann ein Steuersignal entsprechend der Bewegungsdistanz (Länge) zum Aktor der Oberschenkeleinheit 3A beim Schritt SP5, um die Steuerungsverarbeitung für den Roboter 1 beim Schritt SP6 zu beenden.
Wenn demgegenüber die CPU 10 beim Schritt SP3 entscheidet, dass der Aktor der Oberschenkeleinheit 3A vom Drehtyp ist, dann geht die Steuerungsverarbeitung weiter zum Schritt SP7, bei dem die CPU 10 ein Steuersignal entsprechend den bestimmten Winkeldaten (Winkel) so, wie es ist, zum Aktor der Oberschenkeleinheit 3A überträgt, um die Steuerungsverarbeitung für den Roboter 1 beim Schritt SP6 zu beenden.
Die vorstehende Verarbeitungsprozedur kann in ähnlicher bzw. entsprechender Weise auf die übrigen Komponenteneinheiten 3B bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 angewandt werden.
Tatsächlich kann in dem Roboter 1 die CPU 10 eine Vielfalt von Daten lediglich einmal lesen, wenn die jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 mit der Körpereinheit 2 verbunden sind. Daher ist die CPU 10 des Roboters 1 so konfiguriert, um anschließend eine Bewegungsdistanz für jede der übrigen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6, die mit der Körpereinheit 2 verbunden sind, zu einer bestimmten Zeit festzulegen.
In dem Roboter 1, der so konfiguriert bzw. aufgebaut ist, wie dies oben beschrieben worden ist, erfasst die CPU 10 die gesamte Struktur des Roboters 1 entsprechend der Forminformation, der Bewegungsinformation und der charakteristischen Information bezüglich der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6, wobei die betreffenden Informationen in den Speichern 13 und 16 der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 gespeichert sind, und die betreffende CPU steuert die Operationen der betreffenden Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6.
Damit kann die CPU 10 im Roboter 1 stets die gesamte Struktur des Roboters 1 erfassen und die Operationen der jeweiligen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 unabhängig von einer Kombination der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 steuern.
Hier werden zwei Fälle (A) und (B) im Hinblick auf die Programmierung für einen Roboter betrachtet. Im Fall (A) kennt ein Entwickler bzw. Konstrukteur, der ein Programm zur Steuerung des Roboters erstellt, selbst die jeweiligen zu verwendenden Komponenteneinheiten des Roboters, und er weiß auch, wie sie für den Gebrauch bzw. die Anwendung zu kombinieren sind. Die Programmierung für allgemeine autonome Roboter oder dergleichen fällt unser diesen Fall. In dem anderen Fall (B) wählt der Benutzer bzw. Anwender die Komponenteneinheiten eines Roboters frei aus und kombiniert sie frei zu einem kompletten Aufbau. Die Programmierung für den Roboter 1 gemäß dieser Ausführungsform fällt unter diesen Fall.
Ferner können zwei Spezifizierungsverfahren für einen Roboter (einen virtuellen Roboter) ersonnen werden, die automatisch von einem System erkannt werden, das heißt welcher Teil den Kopf des Roboters bildet, welcher Teil die Vorderbeine des Roboters bildet und so weiter. Ein Verfahren (1) besteht darin, dass ein Konstrukteur eine derartige Information bereitstellt, und das andere Verfahren (2) besteht darin, dass eine derartige Spezifizierungsinformation zu einer Vielfalt von Informationen hinzugefügt wird, die in den jeweiligen Komponenteneinheiten gespeichert sind.
Bei dem ersten Spezifizierungsverfahren (1) stellt ein Konstrukteur Spezifizierungsinformationen für einen Blaupausen-Roboter 18 (einen Roboter mit einer Datenstruktur, die durch den Konstrukteur bestimmt ist), wie in 6A dargestellt, bereit. Die Spezifizierungsinformationen bestehen darin, dass entsprechende Teile des Blaupausen-Roboters 18 , die über gewisse Funktionen verfügen und die aus einer oder mehreren Komponenteneinheiten bestehen, als Kopf, Vorderbeine und so weiter bestimmt sind, und dass bestimmt ist, wo die betreffenden Stellen positioniert sind. Der Blaupausen-Roboter gemäß 6A bedeutet, dass die Komponenteneinheiten 5, 6 des physikalischen Roboters (realen Roboters) 1 gemäß 1 einen Kopf des Blaupausen-Roboters 18 darstellen, dass die Komponenteneinheiten 3A, 4A rechte Vorderbeine darstellen, dass die Komponenteneinheiten 3B und 4B linke Vorderbeine darstellen, dass Komponenteneinheiten 3C und 4C rechte Hinterbeine darstellen, dass die Komponenteneinheiten 3D und 4D linke Hinterbeine darstellen, dass die Komponenteneinheiten 3A, 4A , 3B und 4B Vorderbeinteile darstellen, dass die Komponenteneinheiten 3C, 4C, 3D und 4D Hinterbeinteile darstellen und dass sämtliche Komponenteneinheiten den gesamten Roboter komplettieren bzw. bilden. Selbstverständlich kann auch eine detail1iertere Spezifikation für die Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 bereitgestellt werdend so kann beispielsweise das linke Hinterbein durch die Oberschenkeleinheit 4C und die Schienbeineinheit 3C spezifiziert werden bzw. sein.
In dem ersten Fall (A) der Programmierung für den Roboter läßt der Konstrukteur den Blaupausen-Roboter dem virtuellen Roboter entsprechen, um Informationen zwischen dem Blaupausen-Roboter und den tatsächlichen Komponenteneinheiten allein unter Heranziehung des Blaupausen-Roboters zu kommunizieren.
Andererseits ist es im letzteren Fall (B) der Programmierung für den Roboter schwierig, ein Programm für einen autonomen Roboter zu erstellen. Der Grund hierfür liegt darin, dass es zur Zeit der Erstellung eines Programms unbekannt ist, ob der Roboter Räder hat, wie viele Beine der Roboter hat und so weiter.
Es ist jedoch möglich, Informationen über den virtuellen Roboter zu lesen, Daten zu einem Personalcomputer zu übertragen und eine gegenwärtige Form des Roboters aus der Baumstruktur auf einer Anzeigevorrichtung des Personalcomputers abzubilden.
In diesem Falle (das heißt im Fall (B)) können die jeweiligen Komponenteneinheiten des Roboters unter Nutzung der grafischen Benutzerschnittstelle (GUI) im Personalcomputer interaktiv bewegt bzw. verschoben werden. Zur tatsächlichen Ausführung der interaktiven Operation kann der virtuelle Roboter im System zu dem Personalcomputer hin übertragen werden.
Außerdem kann in diesem Fall auch ein alternatives System in einer Weise eingebaut sein, die zu der obigen entgegengesetzt ist. Genauer gesagt kann der Personalcomputer mit bestimmten Konstruktionszeichnungen versehen sein, die zeigen, wie die jeweilige Komponenteneinheiten verbunden sind (tatsächlich weisen die Konstruktionszeichnungen dieselbe Datenstruktur auf wie jene des virtuellen Roboters), so dass der Personalcomputer die Form der gegenwärtig benutzten Komponenteneinheiten, welche ihm von dem Roboter her zugeführt werden, mit den entsprechenden Komponenteneinheiten in den Konstruktionszeichnungen vergleicht, um den Benutzer darüber zu informieren, dass fehlerhafte Komponenteneinheiten verwendet sind, dass die Verbindungsreihenfolge nicht korrekt ist oder dergleichen, beispielsweise durch Blinken entsprechender Positionen in einem Roboterbild, welches auf der Anzeigevorrichtung des Personalcomputers grafisch dargestellt ist.
Durch Zusammenfassen der zuvor erwähnten Konfiguration gibt es die folgenden Fälle (A) und (B) als Programmierverfahren.

(A) ist der Fall, in welchem der Konstrukteur die Konfiguration eines Roboters kennt.
(B) ist der Fall, bei dem ein Anwender bzw. Benutzer die Konfiguration eines Roboters frei ändern kann.

Ferner gibt es die folgenden Verfahren (1) und (2) im Hinblick auf eine Information darüber, welche Teile oder Kombinationen welcher Teile wirksam sind.

(1) Ein Konstrukteur liefert die Information.
(2) Die Information ist zuvor in den Teilen gespeichert.

Hier kann in einer Kombination von (A) und (1) mit Rücksicht darauf, dass der Konstrukteur die Konfigurationen von Teilen und Funktionen des Roboters zuvor kennt, die Information zur Zeit der Programmierung widerspiegelt werden. Falls (A) und (2) kombiniert werden, kann der Konstrukteur zuvor die in den Teilen gespeicherten Informationen kennen, so dass das Programm genauso erstellt wird wie mit der Kombination von (A) und (1).
Andererseits werden bei einer Kombination von (B) und (1), wie oben beschrieben, Bewegungen und Funktionen durch Einsatz des PCs oder dergleichen interaktiv angewandt.
Bei einer Kombination von (B) und (2) nutzt der Anwender eine Kombination von gewissen Teilen als Funktionsteile. In dem Fall gibt es zwei Steuerungsverfahren. Das erste Verfahren stellt ein Verfahren zur interaktiven Erzeugung von Bewegungen der Funktionsteile dar. Das letztere Verfahren ist ein Verfahren, bei dem Bewegungsdaten verwendet werden, die zur Nutzung der vorherigen entsprechenden Stellen als entsprechende Funktionen aufbereitet werden. Ferner kann, wie später beschrieben wird, ein Vorrichtungs- bzw. Gerätetreiber entsprechend den funktionalen Informationen in den jeweiligen Speichern gespeichert sein.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration enthalten die jeweiligen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 die Speicher 13 und 16, welche die Forminformation, die Bewegungsinformation und so weiter der entsprechenden Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 speichern, und die CPU 10 kann eine Vielfalt von Informationen lesen, die jeweils in den Speichern 13 und 16 der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 gespeichert sind, wie dies erforderlich ist, so dass die CPU 10 die gesamte Struktur des Roboters unabhängig von den Verbindungs- bzw. Kopplungszuständen der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 erfassen und die Operationen der betreffenden Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 steuern kann. Dadurch ist es ermöglicht, eine Robotervorrichtung zu realisieren, die auf eine Konfiguration angewandt werden kann, welche zwei oder mehr gesonderte Gruppen von beliebigen Komponenteneinheiten enthält, welche zu einem vollständigen Aufbau kombiniert sind, womit die Architektur eines Roboters in einer neuen Form erleichtert ist.
(2) Zweite Ausführungsform
Bei einer zweiten Ausführungsform liest die CPU 10 eine Datenstruktur, welche eine Forminformation, eine Bewegungsinformation und eine charakteristische Information darstellt, aus den Speichern 16 der jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 wie bei der ersten Ausführungsform. Anstelle der Erstellung eines Konvertierungsprogramms für jede der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 auf der Grundlage der gelesenen Datenstruktur behandelt die zweite Ausführungsform jedoch ein solches Konvertierungsprogramm als ein Objekt und speichert das Konvertierungsprogramm zuvor in Speichern 61 (7) der jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6.
Unter Bezugnahme auf 7, in der Einzelteile, die jenen in 2 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, sei angemerkt, dass die Speicher 61 der betreffenden Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 genauer gesagt eine Datenstruktur, die die Forminformation, die Bewegungsinformation und die charakteristische Information über die zugehörigen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 repräsentiert, sowie ein Schnittstellenprogramm als Informationsleseprogramm zum Lesen der Datenstruktur und ein Konvertierungsprogramm als Objekt speichern (da ein Schnittstellenprogramm ein "Verfahren" in der objektorientierten Umgebung genannt wird, wird das Schnittstellenprogramm bei dieser Ausführungsform nachstehend in entsprechender Weise das "Verfahren" genannt).
Ein Verfahren zum Lesen der Datenstruktur wird zum Lesen der Datenstruktur von den Objekten bereitgestellt, die aus den Speichern 61 der jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 gelesen sind, und dieses Verfahren wird gewöhnlich in sämtlichen der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 verwendet. In der Praxis wird bzw. ist ein Verfahren für jede Information definiert bzw. bestimmt, wie ein Verfahren zum Lesen der Forminformation, ein Verfahren zum Lesen einer Bewegungsinformation und ein Verfahren zum Lesen einer charakteristischen Information, so dass die Datenstruktur in einer beliebigen Reihenfolge in dem zugehörigen Speicher 61 gespeichert werden kann.
Das Konvertierungsprogramm konvertiert bestimmte Daten (so ist beispielsweise für eine Funktion eines elektronischen Teiles 15, das als Aktor dient, ein Datenformat, das bei einem Aktor für irgendeine Komponenteneinheit angewandt wird, bestimmt worden, um beispielsweise als Winkeldaten bereitgestellt zu werden), die in einem bestimmten Datenformat dargestellt sind, welches gewöhnlich zuvor für jede Funktion der zugehörigen elektronischen Teile 15 durch ein Programm bestimmt wird, wel ches von einer CPU 63 genutzt wird, die in einer Körpereinheit 62 zur Steuerung der jeweiligen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 enthalten ist (nachstehend das "Steuerprogramm" genannt) in Daten, die durch ein Datenformat dargestellt sind (beispielsweise eine Länge) welches von dem jeweiligen elektronischen Teil 15 für die jeweilige Funktion genutzt wird. Ein Verfahren wird für jede Funktion der Teile, wie für einen Aktor festgelegt, die die elektronischen Teile 15 bilden (das heißt jede Funktion der elektronischen Teile 15).
Falls die Anzahl der Teile, welche die elektronischen Teile 15 in jeder der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 bilden (das heißt die Anzahl an Funktionen der elektronischen Teile 15) eins beträgt, gibt es ein Verfahren, welches das Konvertierungsprogramm darstellt. Falls eine Vielzahl von Teilen, welche die elektronischen Teile 15 in jeder der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 bilden, vorliegt, dann gibt es die Vielzahl von Verfahren, welche das Konvertierungsprogramm bilden, und zwar entsprechend der Anzahl der Teile.
Falls das elektronische Teil 15 beispielsweise ein Aktor ist, bezüglich dessen ein Drehwinkel für seine Bewegung spezifiziert werden kann, dann ist sich der Benutzer bzw. Anwender nicht bewußt, ob der verwendete Aktor ein Aktor vom Drehtyp, wie ein Getriebemotor, oder ein Aktor vom Lineartyp, wie ein Ultraschall-Linearmotor ist, der in ein mechanisches System durch bestimmte Verfahren zur Drehung eines Gelenks einbezogen ist.
Falls ein Drehwinkel unter Heranziehung eines Verfahrens zur Spezifizierung des Drehwinkels festgelegt wird bzw. ist (beispielsweise "Leerstelle Winkel festlegen (Winkeldaten & Winkel);"), dann werden genauer gesagt Daten (beispielsweise Drehwinkeldaten), die in einem bestimmten Datenformat dargestellt sind, welches auf den durch das Steuerprogramm zuvor bestimmten Aktor angewandt wird, in Daten (geeigneter Wert) konvertiert, die in einem Datenformat dargestellt sind, welches von dem Aktor, das heißt dem elektronischen Teil 15, verwendet wird, und sie werden dann auf dem seriellen Bus 17 als Datenfolge für die elektronischen Teile übertragen.
Wenn die jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 mit der Körpereinheit 62 verbunden sind, liest die CPU 63 die Objekte aus den Speichern 61 der betreffenden Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 über einen Systembus 17 und speichert die Objekte in einem in der Körpereinheit 62 enthaltenen Speicher 65, um die Operationen der betreffenden Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 auf der Grundlage der Objekte entsprechend den betreffenden Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 zu steuern.
Nunmehr wird unter Bezugnahme auf ein in 8 dargestelltes Flussdiagramm eine Steuerprozedur erläutert, die durch die CPU 63 für den Roboter 1 ausgeführt wird. Angegeben wird hier als Beispiel eine Steuerungsverarbeitung zur Steuerung der Operation eines Aktors in den elektronischen Teilen 15 der Komponenteneinheit 3A.
Zunächst startet die CPU 63 beim Schritt SP1 die Steuerungsverarbeitung für den Roboter 1, liest beim Schritt SP2 Objekte aus dem Speicher 61 der Komponenteneinheit 3A und konvertiert anschließend beim Schritt SP3 bestimmte Winkeldaten als erste Daten, die in einem bestimmten Format dargestellt sind, welches durch das Steuerprogramm gegeben ist, in Daten (geeigneter Wert) als zweite Daten, die in einem Datenformat dargestellt sind, welches durch den Aktor in den elektronischen Teilen 15 verwendet wird, und zwar auf der Grundlage des Umsetzungs- bzw. Konvertierungsprogramms, welches in den gelesenen Objekten enthalten ist, unabhängig davon, ob der Aktor in den elektronischen Teilen 15 der Komponenteneinheit 3A ein linearer Typ oder ein Drehtyp ist.
Anschließend sendet die CPU 63 beim Schritt SP4 ein Steuersignal entsprechend dem geeigneten Wert an die Komponenteneinheit 3A über den Systembus 17, um die Operation der Komponenteneinheit 3A zu steuern, und sie schließt beim Schritt SP5 die Steuerungsverarbeitung für den Roboter 1 ab.
Die vorstehende Verarbeitungsprozedur kann in entsprechender Weise auf die übrigen Komponenteneinheiten 3B bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 angewandt werden.
In dem Roboter 1 braucht die CPU 63 die Objekte lediglich einmal zu der Zeit zu lesen, zu der die Komponenteneinheiten 3A, 3B, 3C, 3D, 4A, 4B, 4C, 4D, 5, 6 mit der Körpereinheit 62 verbunden werden bzw. sind. Anschließend werden bestimmte Winkel für die Aktoren in den jeweiligen Komponenteneinheiten 3A, 3B, 3C, 3D, 4A, 4B, 4C, 4D, 5, 6, die mit der Körpereinheit 62 verbunden sind, zu einem bestimmten Zeitpunkt festgelegt.
In dem Roboter 1, der wie oben beschrieben konfiguriert ist, werden zur Steuerung der Operationen der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 die ersten Daten, die in einem bestimmten Format dargestellt sind, welches zuvor für jede Funktion der elektronischen Teile durch das Steuerprogramm bestimmt ist, in die zweiten Daten konvertiert, die in einem Datenformat dargestellt sind, welches von den elektronischen Teilen 15 der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 für die jeweilige Funktion genutzt wird, so dass die jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 unabhängig vom Datenformat ausgebildet sein können, welches zuvor durch das Steuerprogramm bestimmt ist.
Mit deren Worten ausgedrückt heißt dies, dass bei der zweiten Ausführungsform sogar dann, wenn eine unterschiedliche Art von Komponenteneinheit 3AX mit der Körpereinheit 62 verbunden ist, beispielsweise anstelle der Komponenteneinheit 3A, Objekte aus einem Speicher 61X der Komponenteneinheit 3AX zur CPU 63 zu der Zeit heruntergeladen werden, zu der die Komponenteneinheit 3AX mit der Körpereinheit 62 verbunden ist, so dass die CPU 63 den Betrieb der Komponenteneinheit 3AX auf der Grundlage eines Umsetzungs- bzw. Konvertierungsprogramm steuern kann, welches in den Objekten enthalten ist, ohne ein Konvertierungsprogramm zu erzeugen, das auf der Forminformation, Bewegungsinformation und der charakteristischen Information basiert, die im Speicher 61X der Komponenteneinheit 3AX gespeichert ist.
Somit kann der Konstrukteur die Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 so ausbilden, dass für die Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 passende Daten verwendet werden können, und ein Umsetzungsprogramm zur Umsetzung der ersten Daten in derartige passende Daten kann im Speicher der jeweiligen Komponenteneinheit gespeichert werden, wodurch die Forderung nach Erstellen eines unterschiedlichen Programms für jede Komponenteneinheit eliminiert ist, wenn der Konstrukteur jede der Komponenteneinheiten entwirft bzw. ausbildet, so dass komplizierte und zeitraubende Arbeiten während des Entwurfs bzw. der Ausbildung der Komponenteneinheiten größtenteils reduziert sind.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration werden eine Datenstruktur, die eine Forminformation, eine Bewegungsinformation und eine charakteristische Information darstellt, ein Verfahren, das allgemein für die elektronischen Teile 15 in sämtlichen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 zum Lesen der Datenstruktur aus den Objekten verwendet wird, und ein Umsetzungs- bzw. Konvertierungsprogramm zum Konvertieren von ersten Daten, die in einem Datenformat dargestellt sind, welches zuvor für jede Funktion der elektronischen Teile 15 durch das Steuerprogramm gemeinsam bestimmt ist, in zweite Daten, die in einem Datenformat dargestellt sind, das durch die elektronischen Teile 15 für jede Funktion verwendet wird, in dem Speicher 61 jeder der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 als Objekte gespeichert, so dass die CPU 63 die Objekte aus den Speichern 61 der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 zu der Zeit liest, zu der die Komponenten einheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 mit der Körpereinheit 62 verbunden sind, wodurch die Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 unabhängig vom Datenformat gestaltet werden können, das zuvor durch das Steuerprogramm bestimmt ist. Infolgedessen ist es möglich, den Roboter 1 zu realisieren, der den Freiheitsgrad beim Aufbau bzw. der Ausführung der Komponenteneinheiten signifikant verbessern kann.
Ferner kann entsprechend der vorstehenden Konfiguration mit Rücksicht darauf, dass ein Verfahren bestimmt ist für jede Information, wie ein Verfahren zum Lesen der Forminformation, ein Verfahren zum Lesen einer Bewegungsinformation und ein Verfahren zum Lesen einer charakteristischen Information, eine Datenstruktur in jedem Speicher 61 in einer beliebigen Reihenfolge gespeichert werden.
Gemäß der vorstehenden Konfiguration können ferner mit Rücksicht darauf, dass ein neues Verfahren dem Konvertierungsprogramm hinzugefügt werden kann, spezifische Inhalte der Operationen der Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 ohne weiteres modifiziert werden, ohne dass die Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 selbst modifiziert werden.
(3) Weitere Ausführungsformen
Während bei der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform die Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 intern mit den Speichern 13 und 16 versehen sind, welche eine Forminformation, eine Bewegungsinformation, eine charakteristische Information und so weiter der zugehörigen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 speichern, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt; wie in 9 veranschaulicht, in der Teile, die jenen in 2 entsprechen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, speichern Speicher 71 und 72 der jeweiligen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 eine Hersteller-Zahl und eine Teile-Zahl bzw. -Nummer der zugehörigen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6, und eine Speichereinheit 74 ist darin vorgesehen mit einem Speicher 73 (oder irgendeiner anderen Speichereinrichtung) zur Speicherung einer Forminformation, einer Bewegungsinformation, einer charakteristischen Information und so weiter der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 entsprechend den Hersteller-Zahlen und den Teilen-Zahlen der betreffenden Einheiten, derart, dass eine CPU 10 eine Baumstruktur jeder der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 entsprechend der im Speicher 73 gespeicherten Information ermittelt.
Während bei der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform die Speicher 13 und 16 als Speichereinrichtung zur Speicherung einer Forminformation, einer Bewegungsinformation, einer charakteristischen Information und so weiter über die jeweiligen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 angewandt sind, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt; eine Vielfalt von unterschiedlichen Speichereinrichtungen kann stattdessen angewandt werden. In diesem Falle können eine Information oder sämtliche Informationen der Forminformation, der Bewegungsinformation und der charakteristischen Information über die Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 in gesonderten Speichereinrichtungen gespeichert sein.
Während bei den vorstehend erwähnten Ausführungsformen die Forminformationen über die Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6, die in den zugehörigen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 gespeichert sind, eine Breite, Länge oder dergleichen aufweisen, ist die vorliegende Erfindung ferner darauf nicht beschränkt; die Forminformation kann unter der Annahme eines bestimmten Koordinatensystems und von Koordinatenachsen für jede der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 eine Verbindungsposition der Komponenteneinheit 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 mit einer oder mehreren der übrigen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6, die Position der Drehmitte und die Drehrichtung bezüglich des zuvor erwähnten Koordinatensystems enthalten, wenn die Komponenteneinheit 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5 oder 6 gedreht wird, sowie die ursprüngliche Position einer linearen Bewegung bezüglich des zuvor erwähnten Koordinatensystems, wenn die Komponenteneinheit 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5 oder 6 linear bewegt wird.
In entsprechender Weise wie zur Bewegungsinformation bezüglich der jeweiligen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 ausgeführt, die in den Speichern 13 und 16 der jeweiligen Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 gespeichert ist, kann die Bewegungsinformation unter der Annahme eines bestimmten Koordinatensystems und von Koordinatenachsen für jede der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 die Positionen von Schwerpunktsmitten für die Komponenteneinheit 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5 oder 6 in dem Koordinatensystem, die Masse der Komponenteneinheit 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5 oder 6 und Größen von Drehmomenten der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5 oder 6 enthalten.
Während bei den zuvor erwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen die Detektiereinrichtung zur Ermittlung von Verbindungs- bzw. Kopplungszuständen der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 aus der CPU 10, den Speichern 13 und 16, dem seriellen Bus 17 und so weiter aufgebaut ist, ist die vorliegende Erfindung ferner darauf nicht beschränkt, und eine Vielfalt von unterschiedlicher Konfiguration kann angewandt werden.
Während bei den zuvor erwähnten ersten und zweiten Ausführungsformen die CPU 10 die Forminformation bezüglich der Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6, die in den Speichern 13 und 16 der betreffenden Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 gespeichert ist, in bestimmten Intervallen in einer Zeitmultiplexweise sequentiell liest, um die gesamte Struktur der Roboters 1 zu prüfen, ist die vorliegende Erfindung ferner darauf nicht beschränkt; die CPU 10 kann die Verbindungszustände zwischen den Komponenteneinheiten 2, 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 ermitteln, wenn sich die Verbindungszustände ändern.
Ferner sind bei der zuvor erwähnten zweiten Ausführungsform eine Datenstruktur, welche eine Forminformation, eine Bewegungsinformation und eine charakteristische Information darstellt, ein Verfahren zum Lesen der Datenstruktur von Objekten und ein Umsetzungs- bzw. Konvertierungsprogramm zum Konvertieren bestimmter Daten, die in einem bestimmten Format dargestellt sind, welches zuvor durch ein Steuerprogramm bestimmt ist, in Daten, die in einem Datenformat dargestellt sind, welches durch die elektronischen Teile 15 der jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 für jede Funktion verwendet wird, zuvor in den Speichern 61 der betreffenden Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 als Objekte gespeichert. Die vorliegende Erfindung ist indessen darauf nicht beschränkt, und erforderliche elektronische Teile 15, wie Aktoren, Sensoren und so weiter sind in der Körpereinheit 62 enthalten, und eine Datenstruktur, welche die charakteristische Information bezüglich der elektronischen Teile 15 zusätzlich zu der Forminformation, der Bewegungsinformation und der Positionsinformation darstellt, ein Verfahren zum Lesen der Datenstruktur von bzw. aus den Objekten, ein Konvertierungsprogramm zum Konvertieren bestimmter Daten, die in einem bestimmten Datenformat dargestellt sind, welches zuvor durch ein Steuerprogramm bestimmt ist, in Daten, die in einem Datenformat dargestellt sind, welches durch die elektronischen Teile 15 der Körpereinheit 2 für jede Funktion verwendet wird, können zuvor in dem Speicher 13 als Objekte gespeichert werden bzw. sein, so dass die CPU 10 die Objekte aus dem Speicher 13 liest, um die Operation der Körpereinheit 62 auf der Grundlage der gelesenen Objekte zu steuern.
Hier ist die CPU 63 so konfiguriert, um die Objekte aus dem Speicher 13 der Körpereinheit 62 zu lesen, wenn die Spannungsversorgung des Roboters 1 eingeschaltet wird oder wenn eine der, eine Vielzahl der oder sämtliche der Komponenteneinheiten 3A, 3B, 3C, 3D, 4A, 4B, 4C, 4D, 5, 6 durch Komponenteneinheiten eines unterschiedlichen Typs ersetzt wird bzw. werden.
Während bei der zuvor erwähnten zweiten Ausführungsform eine Datenstruktur, welche eine Forminformation, eine Bewegungsinformation und eine charakteristische Information darstellt, ein Verfahren zum Lesen der Datenstruktur und ein Konvertierungsprogramm zum Konvertieren von ersten Daten, die in einem bestimmten Datenformat dargestellt sind, welches gewöhnlich zuvor für jede Funktion durch ein Steuerprogramm bestimmt ist, in zweite Daten, die in einem Datenformat dargestellt sind, welches von den jeweiligen elektronischen Teilen 15 für deren jeweilige Funktion genutzt wird, in den Speichern 61 der jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 als Objekte gespeichert sind, ist die vorliegende Erfindung überdies darauf nicht beschränkte die zuvor erwähnte Datenstruktur, das Verfahren und das Konvertierungsprogramm können in den Speichern 61 der jeweiligen Komponenteneinheiten 3A bis 3D, 4A bis 4D, 5, 6 ohne ihre Behandlung als Objekte gespeichert sein.
Gemäß der obigen Beschreibung umfasst eine aus einer Vielzahl von Komponenteneinheiten gebildete Robotervorrichtung eine erste Speichereinrichtung zur Speicherung einer Forminformation für die Bestimmung von Formen der Komponenteneinheiten, eine zweite Speichereinrichtung zur Speicherung einer Bewegungsinformation, die zur Beschreibung von Bewegungen der Komponenteneinheiten erforderlich ist, eine dritte Speichereinrichtung zur Speicherung einer charakteristischen Information bezüglich elektronischer Teile, die in den Komponenteneinheiten enthalten sind, und eine Detektiereinrichtung zur Ermittlung von Verbindungszuständen der betreffenden Komponenteneinheiten, so dass eine Steuereinrichtung die gesamte Struktur der Robotervorrichtung sowie Bewegungscharakteristiken der Komponenteneinheiten auf der Grundlage der Ermittlung von Ergebnissen der Detektiereinrichtung automatisch erkennen kann. Dies ermöglicht es, eine Robotervorrichtung zu realisieren, die bei ei ner Konfiguration angewandt werden kann, welche zwei oder mehr gesonderte Gruppen von beliebigen Komponenteneinheiten enthält, die zu einem kompletten Aufbau kombiniert sind, und es erleichtert damit die Architektur eines Roboters in einer neuen Form.
Außerdem speichert die Speichereinrichtung der betreffenden Komponenteneinheiten, welche eine Robotervorrichtung bilden, ein Konvertierungsprogramm zum Konvertieren von ersten Daten, die in einem bestimmten Datenformat dargestellt sind, welches gewöhnlich zuvor für jede Funktion durch ein Steuerprogramm bestimmt ist, welches von der Steuereinrichtung zur Steuerung der betreffenden Komponenteneinheiten verwendet wird, in zweite Daten, die in einem Datenformat dargestellt sind, welches von den betreffenden elektronischen Teilen für die jeweilige Funktion genutzt wird, so dass die betreffenden Komponenteneinheiten unabhängig von dem zuvor durch das Steuerprogramm bestimmte Datenformat gestaltet werden können. Es ist daher möglich, eine Robotervorrichtung zu realisieren, welche den Freiheitsgrad bei der Gestaltung der jeweiligen Komponenteneinheiten signifikant verbessert kann.

Claims

Robotervorrichtung mit einer Steuereinrichtung (10) zur Steuerung der gesamten Robotervorrichtung (1) und mit einer Vielzahl von Komponenteneinheiten (3A, 3B, 3C, 3D, 4A, 4B, 4C, 4D, 5, 6), die jeweils elektronische Teile (15) enthalten, welche einen Aktor und/oder einen Sensor zur Messung einer bestimmten physikalischen Größe aufweisen, umfassend eine Speichereinrichtung (16) zur Speicherung einer Forminformation zur Bestimmung von Formen der genannten Komponenteneinheiten, einer Bewegungsinformation, die erforderlich ist zur Beschreibung von Bewegungen der genannten Komponenteneinheiten, und einer charakteristischen Information des betreffenden, in den genannten Komponenteneinheiten enthaltenen Aktors und/oder Sensors, eine Speichereinrichtung (13) zur Speicherung einer Positionsinformation bezüglich Verbindungspunkten von Netzknoten- bzw. Hub-Verteilern (14) und Detektiereinrichtungen (14, 12, 11) zur Ermittlung der Kopplungs- bzw. Verbindungszustände der jeweiligen Komponenteneinheiten, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Komponenteneinheit (3A, 3B, 3C, 3D, 4A, 4B, 4C, 4D, 5, 6) einen Speicher (16) zur Speicherung der genannten Forminformation, der Bewegungsinformation und der charakteristischen Information für die entsprechende eine der Komponenteneinheiten umfasst, dass die jeweilige Komponenteneinheit mit einem Hub-Verteiler (14) versehen ist, dass die Hub-Verteiler (14) die genannten Komponenteneinheiten zur Vervollständigung der genannten Robotervorrichtung miteinander verbinden, dass die genannte Steuereinrichtung (10) derart betreibbar ist, dass die Konfiguration der betreffenden Robotervorrichtung entsprechend der genannten gespeicherten Positionsinformation bezüglich der jeweiligen Verbindungspunkte der genannten Hub-Verteiler (14) und der in den jeweiligen Speichern (16) der betreffenden Komponenteneinheiten gespeicherten Forminformation ermittelt wird, und dass die genannte Steuereinrichtung (10) derart betreibbar ist, dass die genannten Komponenteneinheiten entsprechend den in den jeweiligen Speichern (16) der betreffenden Komponenteneinheiten gespeicherten Bewegungsinformationen und charakteristischen Informationen gesteuert werden.
Robotervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die genannte Forminformation bei Annahme eines bestimmten Koordinatensystems und von Koordinatenachsen für die betreffenden Komponenteneinheiten Verbindungsstellen der genannten Komponenteneinheit mit einer oder mehreren der übrigen Komponenteneinheiten, die Position der Rotationsmitte und die Rotationsrichtung in dem genannten Koordinatensystem, wenn die genannte Komponenteneinheit gedreht wird, sowie die Position des Ursprungs einer linearen Bewegung in dem genannten Koordinatensystem, wenn die genannte Komponenteneinheit linear bewegt wird, enthält.
Robotervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die genannte Bewegungsinformation bei Annahme eines bestimmten Koordinatensystems und von Koordinatenachsen für die genannten Komponenteneinheiten die Position der Schwerpunktsmitte für die genannte Komponenteneinheit in dem Koordinatensystem, die Masse der betreffenden Komponenteneinheit und die Größe eines Drehmoments der betreffenden Komponenteneinheit enthält.
Robotervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die genannte charakteristische Information bezüglich der genannten elektronischen Teile eine Zahl entsprechend einer indizierten Charakte ristiktabelle enthält, die vorher in der genannten Steuereinrichtung enthalten ist.
Robotervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die genannte Detektiereinrichtungen umfassen: eine erste Informations-Detektiereinrichtung, die von der betreffenden Komponenteneinheit in einer in der Rangfolge nullten Schicht, welche die betreffende Steuereinrichtung enthält, eine Information ermittelt, die die genannte Forminformation bezüglich der genannten Komponenteneinheit in einer ersten Schicht enthält, welche mit einer beliebigen Verbindungsstelle der betreffenden Komponenteneinheit in der nullten Schicht verbunden ist, und eine zweite Informations-Detektiereinrichtung, die in dem Fall, dass die genannte Komponenteneinheit in einer anderen Schicht als einer (L – 1)-ten Schicht, welche mit der Komponenteneinheit in einer L-ten Schicht verbunden ist, die genannte Komponenteneinheit in einer (L + 1)-ten Schicht ist, eine Information ermittelt, welche die genannte Forminformation bezüglich der genannten Komponenteneinheit in der (L + 1)-ten Schicht enthält, die mit einer beliebigen Verbindungsstelle der betreffenden Komponenteneinheit in der L-ten Schicht verbunden ist, wobei L eine ganze Zahl ist, die gleich oder größer als Null ist.
Robotervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die genannten Detektiereinrichtungen die Verbindungszustände der jeweiligen Komponenteneinheiten in bestimmten Intervallen wiederholt überprüfen.
Robotervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die genannten Detektiereinrichtungen die Verbindungszustände ermitteln, wenn die jeweiligen Komponenteneinheiten den Verbindungszustand geändert haben.
Robotervorrichtung nach Anspruch 1, umfassend eine Anzeigeeinrichtung zur visuellen Anzeige der betreffenden Verbin dungszustände der jeweiligen Komponenteneinheiten auf der Grundlage von Ausgangssignalen der genannten Detektiereinrichtungen.
Robotervorrichtung nach Anspruch 8, umfassend eine Antriebsinformations-Abgabeeinrichtung zur Spezifizierung einer bestimmten Komponenteneinheit der genannten Komponenteneinheiten und zur Abgabe einer Information für den Antrieb der betreffenden spezifizierten Komponenteneinheit in einem bestimmten Zustand, wobei die genannte Steuereinrichtung die genannte entsprechende Komponenteneinheit dazu zwingt, eine spezifizierte Operation auf der Grundlage eines Ausgangssignals der genannten Antriebsinformations-Abgabeeinrichtung auszuführen.
Robotervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die genannte Robotervorrichtung (1) einen die genannte Steuereinrichtung (10) enthaltenden Hauptkörper und eine Vielzahl von Gruppen von einer oder mehreren der genannten Komponenteneinheiten aufweist, die mit verschiedenen Verbindungsstellen an dem genannten Hauptkörper verbunden sind, und wobei die genannten Detektiereinrichtungen (14, 12, 11) derart betreibbar sind, dass die Verbindungs- bzw. Kopplungszustände zwischen dem genannten Hauptkörper und den genannten Gruppen von einer oder mehreren Komponenteneinheiten und innerhalb jener Gruppen von Komponenteneinheiten, die mehr als eine Komponenteneinheit enthalten, ermittelt werden.