JP2008167644A - Network type actuator module - Google Patents

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キム,ビョン−ソ
In-Yong Ha
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a network type actuator module. <P>SOLUTION: A single actuator module integrally consists of a drive part, a sensor, a network part, and a control part. The actuator modules are connected together by a multidrop method to constitute one actuator module network. In the network type actuator module, an actuator module is controlled through a process of reading/writing data of the control table incorporated in the actuator module for effective network communication. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ネットワーク型アクチュエータモジュールに関し、より詳しくは、駆動部、センサ部、ネットワーク部、及び制御部が一つのモジュール内に一体型で構成されたアクチュエータモジュールがマルチドロップ方式により連結されて一つのアクチュエータモジュールネットワークを構成し、効果的なネットワーク通信のためにアクチュエータモジュールに内蔵された制御テーブルのデータ読取り及び書込み過程を通じてアクチュエータモジュールが制御されるネットワーク型アクチュエータモジュールに関する。   The present invention relates to a network type actuator module, and more specifically, an actuator module in which a drive unit, a sensor unit, a network unit, and a control unit are integrally formed in one module is connected by a multi-drop method to form a single unit. The present invention relates to a network type actuator module that constitutes an actuator module network and is controlled through data reading and writing processes of a control table built in the actuator module for effective network communication.

最近、ロボット工学が発達するにつれて、従来産業用に利用されていたロボット工学メカニズムが他産業分野に結ばれており、これによって、家庭用掃除ロボット、プログラミング教育用ロボット、及び玩具用ロボットのように、家庭用、教育用、及びエンタテインメント用等、多様な用途のロボットが生産されている。   Recently, as robotics has been developed, robotic engineering mechanisms that have been used for industrial purposes have been linked to other industrial fields. Robots for various uses such as home use, educational use and entertainment use are produced.

このようなロボット分野の発展をなすことになる核心技術中の一つがロボットに採択された駆動用モータ、即ち、アクチュエータを制御する技術である。一つのロボットに数個から数十個のアクチュエータが装着された形態のロボットの場合、各々のアクチュエータを正確に制御すると共に、全アクチュエータを相互連関性あるように有機的に制御するためには高度な制御メカニズムが必要である。   One of the core technologies that will lead to the development of the robot field is a technology for controlling a drive motor, that is, an actuator, adopted by the robot. In the case of a robot in which several to several tens of actuators are mounted on one robot, in order to accurately control each actuator and to organically control all the actuators so that they are interrelated, it is difficult to A good control mechanism is needed.

特に、複数のアクチュエータを一つの中央制御器にて制御する場合、図1に示すように、各アクチュエータ毎にアクチュエータの状態を感知するセンサ部(即ち、エンコーダ1、・・・、n;22)と、アクチュエータに駆動電圧を提供するための駆動部(即ち、モータ1、・・・、n;21)を含むので、アクチュエータ制御部(即ち、モータ制御器)20と駆動部21との間に4個の配線が必要であり、アクチュエータ制御部(即ち、モータ制御器)20とセンサ部22との間に別途に6個の配線が必要となる。したがって、n個のアクチュエータがアクチュエータ制御部20に連結された場合、総10n個の配線が必要であるので、ロボットを構成するアクチュエータの数が多くなるほど配線処理の困難性によりロボットの構造を多様化することに制限が多かった。また、ロボットの設計変形によりアクチュエータ数を増感しなければならない場合、これによって、アクチュエータ制御器20、センサ部22、及び駆動部21を全て変更しなければならないという問題点が発生した。   In particular, when a plurality of actuators are controlled by one central controller, as shown in FIG. 1, a sensor unit that senses the state of each actuator (ie, encoder 1,..., N; 22). And a drive unit (that is, motor 1,..., N; 21) for providing a drive voltage to the actuator, the actuator control unit (ie, motor controller) 20 and the drive unit 21 are Four wires are required, and six wires are separately required between the actuator control unit (that is, the motor controller) 20 and the sensor unit 22. Therefore, when n actuators are connected to the actuator control unit 20, a total of 10n wires are required. Therefore, as the number of actuators constituting the robot increases, the robot processing becomes more diversified due to the difficulty of wiring processing. There were many restrictions on what to do. In addition, when the number of actuators has to be sensitized due to design deformation of the robot, this causes a problem that the actuator controller 20, the sensor unit 22, and the drive unit 21 must all be changed.

一方、従来にはアクチュエータセンサ部でフィードバックできる情報の種類がモータの回転速度と位置などに限定されているので、過電流の発生、内部の過熱など、アクチュエータ動作に問題が発生する場合を直接把握して、これに対処する自動制御メカニズムを具現することが困難であった。   On the other hand, since the type of information that can be fed back by the actuator sensor unit is limited to the motor speed and position in the past, it is possible to directly grasp when there is a problem in actuator operation such as overcurrent or internal overheating. Thus, it has been difficult to implement an automatic control mechanism to cope with this.

また、複数のアクチュエータが各々アクチュエータ制御部と直接連結された方式においては、複数のアクチュエータを相互連関性あるように制御するためには、複数個のアクチュエータが同時に、または順次に、非常に正確に制御されなければならないが、このような制御プロセスに従う信号処理の負荷が全て一つのアクチュエータ制御部に集中することによって、複数のアクチュエータで構成されたロボットの円滑な動作を期待することが困難であった。   In addition, in a system in which a plurality of actuators are directly connected to the actuator control unit, in order to control the plurality of actuators so as to be interrelated, the plurality of actuators are simultaneously or sequentially very accurately. Although it must be controlled, it is difficult to expect smooth operation of a robot composed of multiple actuators because the signal processing load according to such a control process is concentrated on one actuator controller. It was.

本発明の目的は、センサ部、駆動部、制御部、及びネットワーク部が全て内蔵されて配線処理の困難性及びアクチュエータの増減に従う設計変更上の不便が解消されたアクチュエータモジュールを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an actuator module in which a sensor unit, a drive unit, a control unit, and a network unit are all built-in, and the difficulty of wiring processing and the inconvenience in design change according to increase / decrease of the actuator are solved. .

本発明の他の目的は、モータの回転速度や位置だけでなく、過電流発生の可否、アクチュエータの内部温度、アクチュエータの機械的負荷などを感知して異常発生時にこれを外部に表示し、自体的にモータの動作を中止させる等の方式により異常状況に対処する内蔵型プロセッサを具備したアクチュエータモジュールを提供することにある。   Another object of the present invention is to detect not only the rotational speed and position of the motor, but also whether overcurrent is generated, the internal temperature of the actuator, the mechanical load of the actuator, etc. It is another object of the present invention to provide an actuator module having a built-in processor that copes with an abnormal situation by, for example, stopping a motor operation.

本発明の更に他の目的は、アクチュエータに付加される機械的負荷の大きさをフィードバックできる強制フィードバック(force feedback)機能を具備して、アクチュエーティングシステムの慢性的な突発状況に対処することができ、仮想現実状況で用いられる場合、外力測定のための別途の荷重測定手段を必要としないし、外力の機械的負荷の大きさによってモータのトルクを適切に制御できるアクチュエータモジュールを提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a force feedback function capable of feeding back the magnitude of the mechanical load applied to the actuator to cope with a chronic sudden situation of the actuating system. In addition, when used in a virtual reality situation, it is not necessary to provide a separate load measuring means for measuring an external force, and to provide an actuator module capable of appropriately controlling the torque of a motor according to the magnitude of the mechanical load of the external force. is there.

本発明の更なる他の目的は、複数のアクチュエータモジュールの相互間、及び複数のアクチュエータモジュールとメインコントローラとの間の信号伝送が可能であるように、内部にネットワーク機能を含むネットワーク型アクチュエータモジュールを提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a network-type actuator module including a network function therein so that signals can be transmitted between a plurality of actuator modules and between a plurality of actuator modules and a main controller. It is to provide.

本発明の更にまた他の目的は、複数のアクチュエータモジュールがマルチドロップ方式により連結されて、複数のアクチュエータモジュールが同一な物理的リンクを共有することで、ネットワークトポロジー(topology)が単純化でき、複数のアクチュエータモジュールの相互間及び複数のアクチュエータモジュールとメインコントローラとの間に同時に並列的な信号伝送が可能であるので、複数のアクチュエータモジュールで構成されたロボットシステム、仮想現実システム、ハプティック(Haptic)システム、工場自動化システムなどに適合したネットワーク型アクチュエータモジュールを提供することにある。   Still another object of the present invention is that a plurality of actuator modules are connected by a multi-drop method, and a plurality of actuator modules share the same physical link, thereby simplifying a network topology. Because parallel signal transmission between multiple actuator modules and between multiple actuator modules and the main controller is possible at the same time, robot systems, virtual reality systems, and haptic systems composed of multiple actuator modules Another object is to provide a network type actuator module suitable for a factory automation system.

本発明の更なる他の目的は、マルチドロップ方式により連結された複数のアクチュエータモジュールの相互間及び複数のアクチュエータモジュールとメインコントローラとの間の信号伝送が簡単で、かつ効率的な方式でなされて、プロトコルのオーバーヘッドが最小化すると共に、アクチュエータモジュールの拡張性が増加できるように、アクチュエータモジュールに内蔵された制御テーブルのデータ読取り及び書込み過程を通じてアクチュエータモジュールが制御されるネットワーク型アクチュエータモジュールを提供することにある。   Still another object of the present invention is to perform signal transmission between a plurality of actuator modules connected by a multi-drop method and between a plurality of actuator modules and a main controller in a simple and efficient manner. To provide a network type actuator module in which an actuator module is controlled through a data reading and writing process of a control table built in the actuator module so that the overhead of the protocol can be minimized and the scalability of the actuator module can be increased. It is in.

本発明の更なる他の目的は、複数のアクチュエータモジュールの各バッファーに所定の命令を予め登録して置いて、適当な時点で同時に各命令を実行させることによって、複数のアクチュエータモジュールの動作時点に時間差が発生する問題点を改善したネットワーク型アクチュエータモジュールを提供することにある。   Still another object of the present invention is to register a predetermined command in each buffer of a plurality of actuator modules in advance, and execute each command simultaneously at an appropriate time, so that a plurality of actuator modules can be operated at the time of operation. It is an object of the present invention to provide a network type actuator module in which the problem of time difference is improved.

本発明の更なる他の目的は、一回のパケット命令転送により複数のアクチュエータモジュールを同時に制御できるマルチドロップ方式のネットワーク型アクチュエータモジュールを提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a multi-drop network type actuator module capable of simultaneously controlling a plurality of actuator modules by one packet command transfer.

本発明のネットワーク型アクチュエータモジュールを具現するためには、ネットワークの根幹技術としてホストとスレーブとの間のマルチドロップを仮定したネットワーク用プロトコル技術(CAN、RS485、Ethernet等)、モータ制御技術として適応制御アルゴリズムの搭載及びこれのためのRISCベースハードウェアプラットフォーム構成と分散制御技術、そしてギアボックス設計技術として多段ギア設計及びハウジング設計のためのシミュレーションと3次元リアルタイム設計システムが必要である。   In order to implement the network type actuator module of the present invention, network protocol technology (CAN, RS485, Ethernet, etc.) assuming multi-drop between a host and a slave as the basic technology of the network, and adaptive control as a motor control technology The implementation of the algorithm and the RISC-based hardware platform configuration and distributed control technology for it, and the simulation and three-dimensional real-time design system for multistage gear design and housing design are required as the gearbox design technology.

本発明によると、センサ部、駆動部、制御部、ネットワーク部が全て内蔵されて、配線処理の困難性及びアクチュエータの増減に従う設計変更上の不便が解消されたアクチュエータモジュールが提供される。   According to the present invention, an actuator module is provided in which a sensor unit, a drive unit, a control unit, and a network unit are all built-in, and the inconvenience in design change according to the difficulty of wiring processing and the increase / decrease of the actuator is eliminated.

本発明によると、モータの回転速度や位置だけでなく、過電流発生の可否、アクチュエータの内部温度、アクチュエータの機械的負荷などを感知して、異常発生時、これを外部に表示し、自体的にモータの動作を中止させる等の方式により異常状況に対処する内蔵型プロセッサを具備したアクチュエータモジュールが提供される。   According to the present invention, not only the rotation speed and position of the motor, but also the possibility of overcurrent generation, the internal temperature of the actuator, the mechanical load of the actuator, etc. are detected, and when an abnormality occurs, this is displayed externally, An actuator module having a built-in processor that copes with an abnormal situation by a method such as stopping the operation of a motor is provided.

本発明によると、アクチュエータに付加される機械的負荷の大きさをフィードバックできる強制フィードバック(force feedback)機能を具備して、アクチュエーティングシステムの慢性的な突発状況に対処することができ、仮想現実状況で用いられる場合、外力測定のための別途の荷重測定手段を必要としないし、外力の機械的負荷の大きさによってモータのトルクを適切に制御できるアクチュエータモジュールが提供される。   According to the present invention, it is possible to cope with a chronic sudden situation of an actuating system by providing a force feedback function capable of feeding back a magnitude of a mechanical load applied to an actuator, and to realize a virtual reality. When used in a situation, there is provided an actuator module that does not require a separate load measuring means for measuring the external force and can appropriately control the torque of the motor according to the magnitude of the mechanical load of the external force.

本発明によると、複数のアクチュエータモジュールの相互間及び複数のアクチュエータモジュールとメインコントローラとの間の信号伝送が可能であるように、内部にネットワーク機能を含むネットワーク型アクチュエータモジュールが提供される。   According to the present invention, a network type actuator module including a network function therein is provided so that signals can be transmitted between a plurality of actuator modules and between a plurality of actuator modules and a main controller.

本発明によると、複数のアクチュエータモジュールがマルチドロップ方式により連結されて、複数のアクチュエータモジュールが同一な物理的リンクを共有することで、ネットワークトポロジー(topology)が単純化でき、複数のアクチュエータモジュールの相互間及び複数のアクチュエータモジュールとメインコントローラとの間に、同時に並列的な信号伝送が可能であるので、複数のアクチュエータモジュールから構成されたロボットシステム、仮想現実システム、ハップティック(Haptic)システム、工場自動化システムなどに適合したネットワーク型アクチュエータモジュールが提供される。   According to the present invention, a plurality of actuator modules are connected by a multi-drop method, and the plurality of actuator modules share the same physical link, so that the network topology can be simplified. It is possible to transmit signals simultaneously between multiple actuator modules and the main controller, so that robot systems, virtual reality systems, haptic systems, and factory automation are composed of multiple actuator modules. A network type actuator module suitable for a system or the like is provided.

本発明によると、マルチドロップ方式により連結された複数のアクチュエータモジュールの相互間及び複数のアクチュエータモジュールとメインコントローラとの間の信号伝送が簡単で、かつ効率的な方式でなされて、プロトコルのオーバーヘッドが最小化されると共に、アクチュエータモジュールの拡張性が増加できるように、アクチュエータモジュールに内蔵された制御テーブルのデータ読取り及び書込み過程を通じてアクチュエータモジュールが制御されるネットワーク型アクチュエータモジュールが提供される。   According to the present invention, signal transmission between a plurality of actuator modules connected by a multi-drop method and between a plurality of actuator modules and a main controller is performed in a simple and efficient manner, and protocol overhead is reduced. A network type actuator module is provided in which the actuator module is controlled through a data reading and writing process of a control table built in the actuator module so that the expandability of the actuator module can be minimized and the expandability of the actuator module can be increased.

本発明によると、複数のアクチュエータモジュールの各バッファーに所定の命令を予め登録して置いて、適当な時点で同時に各命令を実行させることによって、複数のアクチュエータモジュールの動作時点に時間差が発生することになる問題点を改善したネットワーク型アクチュエータモジュールが提供される。   According to the present invention, a predetermined command is registered in advance in each buffer of a plurality of actuator modules, and each command is executed at an appropriate time, thereby causing a time difference between the operation times of the plurality of actuator modules. There is provided a network type actuator module that improves the problem.

本発明によると、一回のパケット命令転送により複数のアクチュエータモジュールを同時に制御できるマルチドロップ方式のネットワーク型アクチュエータモジュールが提供される。   According to the present invention, there is provided a multi-drop network type actuator module capable of simultaneously controlling a plurality of actuator modules by one packet command transfer.

以下、本発明の構成を添付された図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本発明のネットワーク型アクチュエータモジュールは、図2のように、モータ制御部と、これをホストとインターフェースするためのネットワーク部から構成される。また、本発明のアクチュエータモジュールは、内部に位置検出センサ、温度センサ、そして電源用センサから構成されたセンサ部が搭載されているので、各種状況に能動的な対処することができ、したがってパーソナルロボット構成に適合した形態で具現される。   As shown in FIG. 2, the network type actuator module of the present invention comprises a motor control unit and a network unit for interfacing the motor control unit with a host. In addition, since the actuator module of the present invention is equipped with a sensor unit composed of a position detection sensor, a temperature sensor, and a power supply sensor, it can actively cope with various situations, and thus a personal robot. It is embodied in a form suitable for the configuration.

図2において、モータと減速ギアにモータ駆動部が内蔵型プロセッサに連結されて適応型制御アルゴリズムに従って動作する。また、センサ部は電圧センサと位置センサの他に、アクチュエータモジュールの内部温度を感知するための温度センサ、モータにかかる外部機械負荷を測定するためのセンサを具備している。   In FIG. 2, a motor drive unit is connected to a motor and a reduction gear to a built-in processor and operates according to an adaptive control algorithm. In addition to the voltage sensor and the position sensor, the sensor unit includes a temperature sensor for sensing the internal temperature of the actuator module and a sensor for measuring an external mechanical load on the motor.

センサ部で感知された各種情報は、リアルタイムに内蔵型メインプロセッサに入力される。入力されたセンシング値が許容値を超過するか、予定された値に達する場合、内蔵型プロセッサは、LED、ブザーのような状態指示器を通じてユーザにこれを通知することができ、またモータ駆動部に制御信号を送って動作を中止させたり異常状態を緩和する方向に動作するようにすることができる。   Various information detected by the sensor unit is input to the built-in main processor in real time. When the input sensing value exceeds the allowable value or reaches the scheduled value, the embedded processor can notify the user through a status indicator such as LED or buzzer, and the motor driver A control signal can be sent to stop the operation or operate in a direction to alleviate the abnormal state.

内蔵型プロセッサは、送受信ポート(TX/RX)、アナログ/ディジタル変換のためのADコンバーター、アナログ信号の大きさによってディジタル信号のデューレーションを調節するためのPWM変調器、ディジタルパルスを計数するためのカウンター、及びフラッシュISPを具備している。   Built-in processor includes transmission / reception port (TX / RX), AD converter for analog / digital conversion, PWM modulator for adjusting duration of digital signal according to analog signal size, for counting digital pulses It has a counter and a flash ISP.

また、アクチュエータモジュールは、メインコントローラと内蔵型プロセッサとの間の通信インターフェースのためのネットワーク部をさらに具備しているので、複数のアクチュエータモジュールからなるアクチュエータネットワークを利用する場合にもリアルタイムに並列制御可能なネットワーキング機能を提供している。   In addition, the actuator module is further equipped with a network unit for the communication interface between the main controller and the built-in processor, so parallel control in real time is possible even when an actuator network consisting of multiple actuator modules is used. Networking features.

本発明のアクチュエータモジュールは、ホスト、即ち、メインコントローラとスレーブ、即ち、アクチュエータモジュールの間にマルチドロップ方式により連結された物理的ネットワークに適用されたものであるが、このようなネットワークとしては、CAN、RS485、Ethernetなどがある。   The actuator module of the present invention is applied to a physical network in which a host, that is, a main controller and a slave, that is, an actuator module, is connected by a multi-drop method. RS485, Ethernet and the like.

本発明のアクチュエータモジュールは、望ましくは、一つのノードに複数個のターミナルが連結されているマルチドロップ方式であるRS485[IEEE485]を利用する。RS485は、直列通信で使われる物理規格の一つであって、複数のターミナルが一つのラインにバス形態で連結されて運営される方式である。従って、送信と受信を同時に発生することができないし、一つのターミナルが送信する間、その他のターミナルは全て入力状態でなければならない。このために、アクチュエータモジュールを制御するメインコントローラは、RS485通信方向を入力に設定してから命令パケットを転送する間のみ通信方向を出力に設定する。   The actuator module of the present invention preferably uses RS485 [IEEE485], which is a multi-drop system in which a plurality of terminals are connected to one node. RS485 is one of physical standards used in serial communication, and is a system in which a plurality of terminals are connected to one line in the form of a bus. Therefore, transmission and reception cannot occur simultaneously, and while one terminal transmits, all other terminals must be in the input state. For this reason, the main controller that controls the actuator module sets the communication direction to output only during the transfer of the command packet after setting the RS485 communication direction to input.

RS485規格はプロトコルに対して別に規定してはいないが、RS485通信規格を効率よく活用するためには使用するプロトコルが必ず複数個のターミナルに対してアドレッシングとバス制御機能を提供しなければならない。RS485通信規格の最も大きい長所の一つは、全ての装置が同一なラインでデータを転送及び受信することができるということである。但し、RS485通信規格で用いられるプロトコルはデータを転送できる権限が一回に一つのターミナルのみに与えられるように構成されなければならない。   Although the RS485 standard is not separately defined for the protocol, in order to efficiently use the RS485 communication standard, the protocol to be used must always provide an addressing and bus control function to a plurality of terminals. One of the biggest advantages of the RS485 communication standard is that all devices can transfer and receive data on the same line. However, the protocol used in the RS485 communication standard must be configured so that the authority to transfer data is given to only one terminal at a time.

即ち、RS485ネットワークでは、複数の箇所から同時にデータを送信しないようにプロトコルが運営されなければならない。複数個のアクチュエータモジュールが同時にパケットを転送すると、パケット衝突により通信に問題が発生する。したがって、ネットワークノードの中にIDが同一なアクチュエータモジュールが存在しないように各アクチュエータモジュールのID設定がなされなければならない。   That is, in the RS485 network, the protocol must be operated so that data is not transmitted simultaneously from a plurality of locations. If a plurality of actuator modules transfer packets at the same time, communication problems occur due to packet collision. Therefore, the ID setting of each actuator module must be performed so that there is no actuator module having the same ID in the network node.

図3は、RS485通信方式に関して示している。   FIG. 3 shows the RS485 communication method.

RS485では、送信が終わるタイミングをよく合せて方向を受信モードに変えなければならない。メインコントローラのCPUでは、一般的に汎用非同期化送受信機状態(UART_STATUS)を表示してくれるレジストの内に、転送データをバッファーに積載できる状態であることを知らせてくれるTXD_BUFFER_READY_BITと転送データが全てCPUの外部に排出された時に設定されるTXD_SHIFT_REGISTER_EMPTY_BITがある。RS485の送信モードと受信モードとの間で、本発明のアクチュエータモジュールが命令パケット(Instruction Packet)を受けた後、状態パケット(Status Packet)をリターンすることにかかる時間をリターン遅延時間(Return Delay Time)という。デフォルト値は160μsであり、制御テーブルを利用してリターン遅延時間を変更することができる。   In RS485, it is necessary to change the direction to the reception mode at the same timing as the end of transmission. In the CPU of the main controller, TXD_BUFFER_READY_BIT and the transfer data are all in the CPU that informs that the transfer data can be loaded in the buffer in the register that generally displays the general-purpose desynchronized transceiver status (UART_STATUS). There is TXD_SHIFT_REGISTER_EMPTY_BIT which is set when discharged outside of. Between the transmission mode and the reception mode of RS485, the time taken for the actuator module of the present invention to return the status packet after receiving the instruction packet (Instruction Packet) is the return delay time (Return Delay Time). ). The default value is 160 μs, and the return delay time can be changed using the control table.

一方、図4は、バイト間隔(byte-to-byte time)を示しているが、これは命令パケットを転送する際、バイトとバイトとの間の遅延時間を意味する。この時間が100msが超える場合、アクチュエータモジュールは転送障害が発生したことと見なして、またパケットのヘッダ[Oxff Oxff]を待つ。命令パケット、状態パケット、制御テーブル、及びヘッダなどについては後述する。   On the other hand, FIG. 4 shows a byte interval (byte-to-byte time), which means a delay time between bytes when transferring an instruction packet. If this time exceeds 100 ms, the actuator module considers that a transfer failure has occurred and waits for the packet header [Oxff Oxff]. The instruction packet, status packet, control table, header, etc. will be described later.

図5は、上記のような条件を満たすように設定されたネックワークシステムにおけるネットワーク型アクチュエータモジュールの制御方式を示している。   FIG. 5 shows a control method of the network type actuator module in the neck work system set so as to satisfy the above conditions.

図5では、N個のアクチュエータモジュールがマルチドロップ方式により一つのメインコントローラに連結されている。メインコントローラとアクチュエータモジュールは、パケットをやりとりして通信する。パケットの種類としては、メインコントローラからアクチュエータモジュールへ転送される命令パケットと、アクチュエータモジュールからメインコントローラへ転送される状態パケットがある。メインコントローラがID=Nに設定された命令パケットを転送する場合、複数個のモータのうち、IDがNであるモータのみ状態パケットをリターンし、その命令を遂行する。   In FIG. 5, N actuator modules are connected to one main controller by a multi-drop method. The main controller and the actuator module communicate by exchanging packets. The packet type includes a command packet transferred from the main controller to the actuator module and a status packet transferred from the actuator module to the main controller. When the main controller transfers a command packet with ID = N, only the motor with ID N is returned among the plurality of motors, and the command is executed.

図5に示すように、一つのバスにN個のアクチュエータモジュールが連結されており、メインコントローラからの制御信号、即ち、命令信号は制御の対象となるアクチュエータモジュールのIDを含んでいるので、該当IDを備えたアクチュエータのみに作用することになり、アクチュエータの応答は状態信号としてメインコントローラへ伝えられる。   As shown in FIG. 5, N actuator modules are connected to one bus, and the control signal from the main controller, that is, the command signal includes the ID of the actuator module to be controlled. Only the actuator provided with the ID is operated, and the response of the actuator is transmitted to the main controller as a status signal.

一方、図6によると、本発明のアクチュエータは、メインコントローラからの命令により制御され、また、メインコントローラは、また、PC、有無線リモコンの如きユーザ端末機に連結される。ユーザがロボットの動作を制御するために各アクチュエータを制御するためのプログラムをユーザ端末を通じて入力することになれば、ユーザ端末からの制御信号は、例えばRS232方式のバスを通じてアクチュエータ制御用メインコントローラへ転送され、メインコントローラは、上記制御信号をアクチュエータ制御に適合したRS485方式の命令パケットに変換してマルチドロップ方式により各々の、または全体アクチュエータモジュールへ転送する。   On the other hand, according to FIG. 6, the actuator of the present invention is controlled by a command from the main controller, and the main controller is also connected to a user terminal such as a PC or a wired / wireless remote controller. If the user inputs a program for controlling each actuator to control the operation of the robot through the user terminal, the control signal from the user terminal is transferred to the main controller for actuator control through, for example, the RS232 bus. The main controller converts the control signal into an RS485 command packet suitable for actuator control, and transfers it to each or all actuator modules by a multi-drop method.

メインコントローラに複数のアクチュエータモジュールが連結された本発明のマルチドロップ方式のネットワークでは、複数のアクチュエータモジュールの相互間及び複数のアクチュエータモジュールとメインコントローラとの間の信号伝送が簡単で、かつ効率的な方式でなされるように、制御信号とデータ信号の入出力及び転送のための通信プロトコルが支援されなければならない。   In the multi-drop network of the present invention in which a plurality of actuator modules are connected to the main controller, signal transmission between the plurality of actuator modules and between the plurality of actuator modules and the main controller is simple and efficient. A communication protocol for the input / output and transfer of control and data signals must be supported, as is done in the scheme.

<制御テーブル>
本発明のアクチュエータモジュールは、アクチュエータモジュールを制御するための制御テーブルを利用する。制御テーブルは、アクチュエータモジュールの状態と駆動に関するデータから構成されている。制御テーブルに値を書込み(Writing)することで、アクチュエータモジュールを駆動させ、制御テーブルの値を読取り(Reading)することで、アクチュエータモジュールの状態を把握することになる。例示的な制御テーブルは、図7に図示されている。以下、図7を参照して説明する。
<Control table>
The actuator module of the present invention uses a control table for controlling the actuator module. The control table is composed of data relating to the state and driving of the actuator module. By writing a value in the control table (Writing), the actuator module is driven, and by reading a value in the control table (Reading), the state of the actuator module is grasped. An exemplary control table is illustrated in FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

制御テーブルはRAM領域とEEPROM領域から構成されるが、RAM領域のデータは電源が印加される度に初期値に設定されるが、EEPROM領域のデータは設定された値が電源のオフ時にも保存される。制御テーブルは、アドレス(Address)、アイテム(Item)、アクセス方式(Access)、初期値(Initial Value)のような項目を含んでいる。   The control table is composed of a RAM area and an EEPROM area. The data in the RAM area is set to the initial value every time power is applied, but the data in the EEPROM area is saved even when the power is turned off. Is done. The control table includes items such as an address (Address), an item (Item), an access method (Access), and an initial value (Initial Value).

アドレスは、値を書込み、読取ることになるメモリのアドレスを意味する。   The address means an address of a memory to which a value is written and read.

アイテムは、各アドレスに指定されたデータの種類を意味する。   An item means the type of data specified for each address.

アクセス方式は、該当アイテムに対する書込み、読取り可能の可否を表示する。   The access method displays whether the item can be written or read.

初期値は、EEPROM領域のデータの場合は工場デフォルト値であり、RAM領域のデータの場合は電源印加時に有する初期値を意味する。   The initial value is a factory default value in the case of data in the EEPROM area, and means an initial value held when power is applied in the case of data in the RAM area.

以下、各アドレスに指定されたデータの意味を説明する。まず、EEPROM領域である。   Hereinafter, the meaning of the data designated for each address will be described. First is the EEPROM area.

0X00、0X01:モデル番号   0X00, 0X01: Model number

0X02:ファームウェアバージョン   0X02: Firmware version

0X03:アクチュエータモジュール識別のための固有番号(ID)である。リンクされた各アクチュエータモジュールには互いに異なるIDが割り当てられなければならない。   0X03: A unique number (ID) for identifying the actuator module. Each linked actuator module must be assigned a different ID.

0X04:通信速度を決定するボード率であって、算出公式は“Speed[BPS]=2000000/[Address4+1]”である。例示的に、主要ボード率別データ値は次の通りである。UART(Universal Asynchronous Receiver / Transmitter、汎用非同期化送受信機)の場合、ボード率の誤差が3%以内であれば通信に支障がない。   0X04: Board rate for determining the communication speed, and the calculation formula is “Speed [BPS] = 2000000 / [Address4 + 1]”. Illustratively, the data values by major board rate are as follows: In the case of a UART (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter), if the error of the board rate is within 3%, there is no problem in communication.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

0X05:リターン遅延時間、即ち、命令パケット転送後、状態パケットがリターンされるまでかかる遅延時間を意味する。   0X05: Return delay time, that is, the delay time taken until the status packet is returned after the instruction packet is transferred.

0X06、0X07、0X08、0X09:動作角度制限。アクチュエータモジュールの動作が許される角度区間を設定する。   0X06, 0X07, 0X08, 0X09: Operation angle limit. Sets the angle interval in which the actuator module is allowed to operate.

0X0B:最大制限温度。アクチュエータモジュールの動作制限温度を意味する。   0X0B: Maximum limit temperature. It means the operation limit temperature of the actuator module.

0X0C、0X0D:最低/最高制限電圧。アクチュエータモジュールの動作電圧範囲の上限線と下限線を意味する。   0X0C, 0X0D: Minimum / maximum limit voltage. It means the upper limit line and the lower limit line of the operating voltage range of the actuator module.

0X0E、0X0F:最大トルク。アクチュエータモジュールの最大トルク出力値である。この値を‘0’に設定する場合、トルクがないフリーラン(Free Run)状態となる。最大トルク(Max Torque / Torque Limit)はEEPROM領域(0X0E、0X0F)とRAM領域(0X22、0X23)の2箇所に割り当てられているが、電源がオンされる時、EEPROM領域の値がRAMに複写される。アクチュエータモジュールのトルクはRAMに位置した値(0X22、0X23)により制限される。   0X0E, 0X0F: Maximum torque. This is the maximum torque output value of the actuator module. When this value is set to '0', a free run state with no torque is set. The maximum torque (Max Torque / Torque Limit) is assigned to the EEPROM area (0X0E, 0X0F) and the RAM area (0X22, 0X23). When the power is turned on, the value in the EEPROM area is copied to the RAM. Is done. The torque of the actuator module is limited by the values (0X22, 0X23) located in the RAM.

0X10:状態リターンレベル。命令パケットが転送された後、アクチュエータモジュールが状態パケットをリターンしてくれるか否かを決定するものであって、下記のような値を有する。一方、ブロードキャストID(OXFE)の命令パケットの場合には、状態リターンレベル値に関わらず、状態パケットがリターンされない。   0X10: State return level. After the command packet is transferred, it is determined whether the actuator module returns a status packet, and has the following values. On the other hand, in the case of a broadcast ID (OXFE) command packet, the status packet is not returned regardless of the status return level value.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

0X11:アラームLED。エラーが発生した時、各命令に対する該当エラービットが1に設定されていると、LEDが瞬く。各命令に対する該当エラー対応表は次の通りである。   0X11: Alarm LED. When an error occurs, if the corresponding error bit for each instruction is set to 1, the LED blinks. The corresponding error correspondence table for each instruction is as follows.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

各ビットの機能は、‘OR’論理で作動される。即ち、0X05に設定された場合、入力電圧エラーが発生してもLEDは瞬き、オーバーヒーティングエラーが発生してもLEDは瞬くことになる。エラーが発生した後、正常状況に復帰すると2秒後にLEDは瞬きを止める。   The function of each bit is operated with 'OR' logic. That is, when set to 0X05, the LED blinks even if an input voltage error occurs, and the LED blinks even if an overheating error occurs. After the error occurs, the LED stops blinking after 2 seconds when the normal state is restored.

0X12:アラームシャットダウン。エラーが発生した時、各命令に対する該当エラービットが1に設定されている場合、アクチュエータモジュールがトルクオフ、即ち、動作中止される。各命令に対する該当エラー対応表は次の通りである。   0X12: Alarm shutdown. When an error occurs, if the corresponding error bit for each instruction is set to 1, the actuator module is torque-off, ie, the operation is stopped. The corresponding error correspondence table for each instruction is as follows.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

各ビットの機能は、‘OR’論理で作動される。しかしながら、アラームLEDとは異なり、エラーが発生した後、正常状況に復帰してもトルクオフ状態は続く。したがって、シャットダウン状態から抜け出るには、トルクイネーブル[0X18]を1に再設定しなければならない。   The function of each bit is operated with 'OR' logic. However, unlike an alarm LED, after an error occurs, the torque-off state continues even if the normal state is restored. Therefore, torque enable [0X18] must be reset to 1 to exit the shutdown state.

0X14、0X15、0X16、0X17:較正(Calibration)。ポテンショメータ製品間の偏差を補償するためのデータであって、ユーザが変更することができない。   0X14, 0X15, 0X16, 0X17: Calibration. Data for compensating for deviations between potentiometer products and cannot be changed by the user.

以下のアドレスはRAM領域である。   The following addresses are RAM areas.

0X18:トルクイネーブル。ディジタルモードでアクチュエータモジュールに電源を印加すると、トルクが発生しないフリーラン状態となる。この際、0X18アドレスに1を設定すればトルクイネーブル状態となる。   0X18: Torque enable. When power is applied to the actuator module in the digital mode, a free-run state in which no torque is generated is entered. At this time, if 1 is set in the 0X18 address, the torque enable state is set.

0X19:LED。1に設定されているとLEDが付き、0に設定されているとLEDが消える。   0X19: LED. If it is set to 1, the LED is attached, and if it is set to 0, the LED is turned off.

0X1A、0X1B、0X1C、0X1D:コンプライアンスマージン(compliance margin)及びスロープ。マージンとスロープを設定してアクチュエータのコンプライアンスを調節する。コンプライアンスをよく活用すると、衝撃吸収効果が得られる。図8の位置エラーに従う出力曲線において、A、B、C、Dの長さがコンプライアンス値である。   0X1A, 0X1B, 0X1C, 0X1D: compliance margin and slope. Set the margin and slope to adjust actuator compliance. If compliance is used well, an impact absorbing effect can be obtained. In the output curve according to the position error of FIG. 8, the lengths of A, B, C, and D are compliance values.

0X1E、0X1F:目標位置。アクチュエータモジュールが移動しようとする位置を意味する。図9で、値を最大値である0X3ffに設定すれば、300゜に移動する。   0X1E, 0X1F: target position. It means the position where the actuator module tries to move. In FIG. 9, if the value is set to 0X3ff which is the maximum value, it moves to 300 °.

0X20、0X21:移動速度。目標位置に移動する速度を意味する。最大値である0X3ffに設定すれば、70rpmの速度で動く。参考に、速度が1に設定される場合が最低速度であり、0に設定された場合は、現在印加電圧上で出すことができる最大速度で動くことになる。即ち、速度制御をしないものである。   0X20, 0X21: Movement speed. It means the speed to move to the target position. If it is set to 0X3ff which is the maximum value, it moves at a speed of 70 rpm. For reference, the lowest speed is set when the speed is set to 1, and when the speed is set to 0, the robot moves at the maximum speed that can be output on the current applied voltage. That is, speed control is not performed.

0X22、0X23:最大トルク。アクチュエータモジュールの最大トルク出力値である。この値を‘0’に設定する場合、トルクがないフリーラン(Free Run)状態となる。最大トルク(Max Torque / Torque Limit)は、EEPROM領域(0X0E、0X0F)とRAM領域(0X22、0X23)の2箇所に割り当てられているが、電源がオンされる時、EEPROM領域の値がRAMに複写される。アクチュエータモジュールのトルクは、RAMに位置した値(0X22、0X23)により制限される。   0X22, 0X23: Maximum torque. This is the maximum torque output value of the actuator module. When this value is set to '0', a free run state with no torque is set. The maximum torque (Max Torque / Torque Limit) is allocated to the EEPROM area (0X0E, 0X0F) and the RAM area (0X22, 0X23), but when the power is turned on, the value of the EEPROM area is stored in the RAM. Duplicated. The torque of the actuator module is limited by the values (0X22, 0X23) located in the RAM.

0X24、0X25:現在位置。アクチュエータモジュールの現在位置   0X24, 0X25: Current position. Current position of the actuator module

0X26、0X27:現在速度。アクチュエータモジュールの現在速度   0X26, 0X27: Current speed. Current speed of actuator module

0X28、0X29:現在負荷。アクチュエータモジュールの現在駆動する負荷の大きさ。   0X28, 0X29: Current load. The magnitude of the load that the actuator module currently drives.

下記の表において、ビット10は負荷がかかっている方向である。   In the table below, bit 10 is the direction in which the load is applied.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

0X2A:現在電圧。アクチュエータモジュールに現在印加されている電圧。この値は実際電圧の10倍である。即ち、10Vの場合、0[0X64]が読取られる。   0X2A: Current voltage. The voltage currently applied to the actuator module. This value is 10 times the actual voltage. That is, in the case of 10V, 0 [0X64] is read.

0X2B:現在温度。アクチュエータモジュールの内部の摂氏温度。   0X2B: Current temperature. Celsius temperature inside the actuator module.

0X2C:登録命令。REG_WRITE命令により命令が登録されている時に1に設定され、ACTION命令により登録された命令が遂行完了された後には0になる。   0X2C: Registration command. It is set to 1 when an instruction is registered by the REG_WRITE instruction, and becomes 0 after the execution of the instruction registered by the ACTION instruction is completed.

0X2E:移動。アクチュエータモジュールが自体動力による移動状態の時に1に設定される。   0X2E: Move. It is set to 1 when the actuator module is in a moving state by its own power.

0X2F:ロック(Lock)。1に設定されれば0X18〜0X23アドレスの値のみ書込みでき、残りの領域は書込みが禁止される。一回ロックされれば、電源オフによらないと解除できない。   0X2F: Lock (Lock). If set to 1, only the values of addresses 0X18 to 0X23 can be written, and writing is prohibited in the remaining area. Once locked, it can only be released by turning off the power.

0X30、0X31:パンチ(Punch)。駆動時にモータに供給される最小電流量。初期値は0X20であり、最高0X3FFまで設定することができる。   0X30, 0X31: Punch. The minimum amount of current supplied to the motor during driving. The initial value is 0X20, and can be set up to 0X3FF.

<データ有効領域(Range)>
各データは有効な範囲が決まっている。これを抜け出した書込み(WRITE)命令が転送される場合、エラーがリターンされる。図10の表にユーザが書込みできるデータの長さと範囲が整理されている。16ビットデータは[L]と[H]、2つのバイトで表示される。この2つのバイトは一つの命令パケットで同時に書込まれなければならない。
<Data valid area (Range)>
Each data has a valid range. An error is returned if a write (WRITE) instruction is transferred that exits this. The length and range of data that can be written by the user are organized in the table of FIG. 16-bit data is represented by [L] and [H], and two bytes. These two bytes must be written simultaneously in one instruction packet.

<パケット構造>
本発明で用いられる命令パケット(INSTRUCTION PACKET)は、メインコントローラがアクチュエータモジュールに動作を指示するパケットであって、その構造は次の通りである。
<Packet structure>
The instruction packet (INSTRUCTION PACKET) used in the present invention is a packet for the main controller to instruct the actuator module to operate, and its structure is as follows.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

命令パケットをなす各バイトの意味は、次の通りである。   The meaning of each byte forming the instruction packet is as follows.

0XFF 0XFF:最も先頭に位置した2つの0XFFはパケットの開始を知らせる信号である。   0XFF 0XFF: Two 0XFF located at the head are signals for informing the start of a packet.

ID:命令パケットにより制御されるアクチュエータモジュールのIDである。アクチュエータモジュールのIDは0X00〜0XFDまで254個が可能である。   ID: ID of the actuator module controlled by the command packet. The ID of the actuator module can be 254 from 0X00 to 0XFD.

ブロードキャスティング(Broadcasting)ID:連結されているアクチュエータモジュールの全体を指定するIDである。IDを0XFEに設定したブロードキャスティングIDパケットは、連結された全てのアクチュエータモジュールに有効である。したがって、ブロードキャスティングIDに伝えられたパケットの場合は状態パケットがリターンされない。   Broadcasting ID: An ID that designates the entire connected actuator module. A broadcasting ID packet with ID set to 0XFE is valid for all connected actuator modules. Therefore, in the case of the packet transmitted to the broadcasting ID, the status packet is not returned.

LENGTH(長さ):命令パケットの長さであって、その値は“パラメータ個数[N]+2”である。   LENGTH (length): The length of the instruction packet, and the value is “number of parameters [N] +2”.

INSTRUCTION(命令):アクチュエータモジュールに遂行しろと指示する命令である。   INSTRUCTION: A command to instruct the actuator module to execute.

PARAMETER 0. . . N:INSTRUCTIONの他に追加情報がさらに必要な場合に使われる。   PARAMETER 0... N: Used when additional information is required in addition to INSTRUCTION.

CHECK SUM(チェックサム):チェックサムの計算方法は、次の通りである。   CHECK SUM: The checksum calculation method is as follows.

CHECK SUM=~{ID+LENGTH+INSTRUCTION+PRAMETER 1 + . . . +PRAMETER N}、チェックサムで計算された値が255より大きい場合、結果値の下位バイトがCHECKSUMである。“〜”はNot Bit演算子である。   CHECK SUM = ~ {ID + LENGTH + INSTRUCTION + PRAMETER 1 +... + PRAMETER N}, if the value calculated by the checksum is greater than 255, the lower byte of the result value is CHECKSUM. “˜” is a Not Bit operator.

本発明で用いられる状態パケット(STATUS PACKET)はアクチュエータモジュールが命令パケットの転送を受けた後、その応答としてメインコントローラへリターンするパケットであり、その構造は次の通りである。   The status packet (STATUS PACKET) used in the present invention is a packet that returns to the main controller as a response after the actuator module receives the transfer of the command packet, and has the following structure.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

状態パケットをなす各バイトの意味は、次の通りである。   The meaning of each byte forming the status packet is as follows.

0XFF 0XFF:最も先頭に位置した2つの0XFFはパケットの開始を知らせる信号である。   0XFF 0XFF: Two 0XFF located at the head are signals for informing the start of a packet.

ID:状態パケットをリターンするアクチュエータモジュールのIDである。アクチュエータモジュールのIDは0X00〜0XFDまで254個が可能である。   ID: ID of the actuator module that returns the status packet. The actuator module ID can be 254 from 0X00 to 0XFD.

LENGTH(長さ):状態パケットの長さであって、その値は“パラメータ個数[N]+2”である。   LENGTH (length): The length of the status packet, and the value is “number of parameters [N] +2”.

ERROR(エラー):アクチュエータモジュールの動作中に発生されたエラー状態を表すものであって、各ビット別意味は、次の表の通りである。   ERROR: Indicates an error state generated during the operation of the actuator module. The meaning of each bit is as shown in the following table.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

PARAMETER 0 . . . N:ERRORの他に追加情報がさらに必要な場合に使われる。   PARAMETER 0... N: Used when additional information is needed in addition to ERROR.

CHECK SUM(チェックサム):チェックサムの計算方法は、次の通りである。   CHECK SUM: The checksum calculation method is as follows.

CHECK SUM=~{ID+LENGTH+ERROR+PRAMETER1+ . . . +PARAMETER N}、チェックサムで計算された値が255より大きい場合、結果値の下位バイトがCHECKSUMである。“〜”はNot Bit演算子である。   CHECK SUM = ~ {ID + LENGTH + ERROR + PRAMETER1 +... + PARAMETER N}, if the value calculated by the checksum is greater than 255, the lower byte of the result value is CHECKSUM. “˜” is a Not Bit operator.

<命令セット>
本発明のアクチュエータモジュールで使われる命令セットには、次のような種類がある。
<Instruction set>
There are the following types of instruction sets used in the actuator module of the present invention.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

1.WRITE_DATA
機能:アクチュエータモジュールの内部の制御テーブルにデータを書込む命令である。
長さ:書込もうとするデータがN個の場合、長さはN+3である。
命令:0X03
パラメータ1:データを書込む箇所の開始アドレス
パラメータ2:書込もうとする一番目のデータ
パラメータ3:書込もうとする2番目のデータ
パラメータN+1:書込もうとするN番目のデータ
1. WRITE_DATA
Function: A command to write data to the control table inside the actuator module.
Length: When N pieces of data are to be written, the length is N + 3.
Instruction: 0X03
Parameter 1: Start address of data writing parameter 2: First data to be written Parameter 3: Second data parameter to be written N + 1: Nth data to be written

例えば、連結されたアクチュエータモジュールのIDを1に設定する場合、制御テーブルのアドレス3に1を書込む命令を転送すればよい。これをブロードキャスティングID(0XFE)へ転送する場合の命令パケットは、次の通りである。   For example, when the ID of the connected actuator module is set to 1, a command for writing 1 to address 3 in the control table may be transferred. The instruction packet when this is transferred to the broadcasting ID (0XFE) is as follows.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

上記のような場合、ブロードキャスティングIDで転送されたので、状態パケットはリターンされない。   In such a case, the status packet is not returned because it was transferred with the broadcasting ID.

2.READ_DATA
機能:アクチュエータモジュールの内部の制御テーブルのデータを読取る命令
長さ:0X04
命令:0X02
パラメータ1:読取ろうとするデータの開始アドレス
パラメータ2:読取ろうとするデータの長さ
2. READ_DATA
Function: Command length for reading data in the control table in the actuator module: 0X04
Instruction: 0X02
Parameter 1: Start address of data to be read Parameter 2: Length of data to be read

例えば、IDが1のアクチュエータモジュールの現在の内部温度を読取ろうとする場合、制御テーブルのアドレス0X2B値で1バイトを読取ればよい。この場合の命令パケットは、次の通りである。   For example, when the current internal temperature of the actuator module whose ID is 1 is to be read, 1 byte may be read with the address 0X2B value of the control table. The instruction packet in this case is as follows.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

これに対し、リターンされる状態パケットは、次の通りである。   On the other hand, the status packet to be returned is as follows.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

読取られたデータ値は0X20であり、現在アクチュエータモジュールの内部温度がほぼ32℃[0X20]であることが分かる。   The read data value is 0 × 20, and it can be seen that the internal temperature of the actuator module is currently approximately 32 ° C. [0 × 20].

3.REG_WRITE
機能:REG_WRITE命令はWRITE_DATA命令と似ているか、命令が遂行される時点が違う。REG_WRITE命令パケットが到着すれば、その値はバッファーに格納され、WRITE動作は待機状態に残っていることになる。この際、Registered Instruction[0X2C]が1に設定される。以後、ACTION命令パケットが到着すれば、始めて登録されていたREG_WRITE命令が実行される。
長さ:N+3
命令:0X04
パラメータ1:データを書込もうとする箇所の開始アドレス
パラメータ2:書込もうとする一番目のデータ
パラメータ3:書込もうとする2番目のデータ
パラメータN+1:書込もうとするN番目のデータ
3. REG_WRITE
Function: The REG_WRITE command is similar to the WRITE_DATA command, or the point in time when the command is executed is different. If a REG_WRITE command packet arrives, its value is stored in the buffer and the WRITE operation remains in a wait state. At this time, Registered Instruction [0X2C] is set to 1. Thereafter, when the ACTION command packet arrives, the first registered REG_WRITE command is executed.
Length: N + 3
Instruction: 0X04
Parameter 1: Start address of the location where data is to be written Parameter 2: First data to be written Parameter 3: Second data parameter to be written N + 1: Nth data to be written

4.ACTION
機能:REG_WRITE命令で登録されたWRITE動作を遂行せよとの命令
長さ:0X02
命令:0X05
パラメータ:無し
4). ACTION
Function: Command length to execute WRITE operation registered with REG_WRITE command: 0X02
Instruction: 0X05
Parameter: None

ここで、ACTION命令は複数のアクチュエータモジュールを同時に正確に動作させるべき場合に有用である。複数のアクチュエータモジュールを命令パケットで制御する際、 最初に命令を受けるアクチュエータモジュールと最後に命令を受けるアクチュエータモジュールは、動作時点に若干の時間差が発生する。しかしながら、REG_WRITEとACTION命令を使用することになれば、このような問題が解決される。一方、2つ以上のアクチュエータモジュールにACTION命令を転送する場合、ブロードキャスティングID(0XFE)を使用しなければならないが、この際、状態パケットはリターンされない。   Here, the ACTION command is useful when a plurality of actuator modules should be accurately operated simultaneously. When controlling a plurality of actuator modules with a command packet, there is a slight time difference between the actuator module receiving the command first and the actuator module receiving the command last. However, if REG_WRITE and ACTION commands are used, such a problem is solved. On the other hand, when transferring an ACTION command to two or more actuator modules, a broadcasting ID (0XFE) must be used, but a status packet is not returned.

5.PING
機能:PING命令は何にも指示しない。但し、状態パケットを受けようとする時や特定IDを有するアクチュエータモジュールの存在を確認するために使われる。
長さ:0X02
命令:0X01
パラメータ:無し
5. PING
Function: The PING command does not indicate anything. However, it is used when receiving a status packet or confirming the existence of an actuator module having a specific ID.
Length: 0X02
Instruction: 0X01
Parameter: None

例えば、IDが1のアクチュエータモジュールの状態パケットを得たい時、次の通りPING命令を利用することができる。   For example, when it is desired to obtain the status packet of the actuator module whose ID is 1, the PING command can be used as follows.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

これに対応してリターンされる状態パケットは、次の通りである。   The status packet returned in response to this is as follows.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

ブロードキャスティングIDが指定されたり状態リターンレベル[0X10]が0であっても、PING命令に対しては状態パケットがリターンされる。   Even if a broadcasting ID is specified or the status return level [0X10] is 0, a status packet is returned for the PING instruction.

6.RESET
機能:アクチュエータモジュールの制御テーブルを工場デフォルト状態に戻す。
長さ:0X02
命令:0X06
パラメータ:無し
6). RESET
Function: Returns the actuator module control table to the factory default state.
Length: 0X02
Instruction: 0X06
Parameter: None

例えば、IDが0のアクチュエータモジュールをリセットしようとする場合の命令パケットは、次の通りである。   For example, a command packet when attempting to reset an actuator module whose ID is 0 is as follows.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

上記のようなRESET命令に対してリターンされる状態パケットは、次の通りである。   The status packet returned in response to the RESET command as described above is as follows.

Figure 2008167644
Figure 2008167644

ここで、RESET命令遂行の後にはIDが1に変わることになる。   Here, the ID is changed to 1 after execution of the RESET command.

7.SYNC_WRITE
機能:一回の命令パケット転送により複数のアクチュエータモジュールを同時に制御しようとする時に使われる命令である。Sync Write命令を使用すれば、複数の命令を一度に伝達するので、複数のアクチュエータモジュールを制御する時、通信時間が減る。但し、各々のアクチュエータモジュールに書込もうとする制御テーブルのアドレスと長さが全て同一でなければならないし、IDはブロードキャスティングIDへ転送されなければならない。
ID:0XFE
長さ:[L+1]*N+4、ここでLはアクチュエータモジュールのデータ長さであり、Nはアクチュエータモジュールの個数である。
命令:0X83
パラメータ1:データを書込もうとする箇所の開始アドレス
パラメータ2:書込もうとするデータの長さ[L]
パラメータ3:一番目のアクチュエータモジュールのID
パラメータ4:一番目のアクチュエータモジュールの一番目のデータ
パラメータ5:一番の目アクチュエータモジュールの2番目のデータ
・ ・・
パラメータL+3:一番目のアクチュエータモジュールのL番目のデータ
パラメータL+4:2番目のアクチュエータモジュールのID
パラメータL+5:2番目のアクチュエータモジュールの一番目のデータ
パラメータL+6:2番目のアクチュエータモジュールの2番目のデータ
・ ・・
パラメータ2L+4:2番目のアクチュエータモジュールのL番目のデータ
・ ・・
7). SYNC_WRITE
Function: This command is used when trying to control multiple actuator modules simultaneously with a single command packet transfer. If the Sync Write command is used, a plurality of commands are transmitted at a time, so that communication time is reduced when controlling a plurality of actuator modules. However, the address and length of the control table to be written to each actuator module must all be the same, and the ID must be transferred to the broadcasting ID.
ID: 0XFE
Length: [L + 1] * N + 4, where L is the data length of the actuator module and N is the number of actuator modules.
Instruction: 0X83
Parameter 1: Start address of the location where data is to be written Parameter 2: Length of data to be written [L]
Parameter 3: ID of the first actuator module
Parameter 4: First data of the first actuator module Parameter 5: Second data of the first actuator module
Parameter L + 3: Lth data of the first actuator module Parameter L + 4: ID of the second actuator module
Parameter L + 5: First data of the second actuator module Parameter L + 6: Second data of the second actuator module
Parameter 2L + 4: Lth data of the second actuator module

例えば、4個のアクチュエータモジュールに対し、各々下記のように位置と速度を定めるとする。   For example, assume that positions and velocities are determined as follows for four actuator modules.

ID0のアクチュエータモジュール:0X010位置に、速度0X150で移動
ID1のアクチュエータモジュール:0X220位置に、速度0X360で移動
ID2のアクチュエータモジュール:0X030位置に、速度0X170で移動
ID3インアクチュエータモジュール:0X220位置に、速度0X380で移動
このような動作を指示するための命令パケットは、次のようになされる。
ID0 actuator module: move to 0X010 position, move at speed 0X150 Actuator module at ID1: move to position 0X220, move at speed 0X360 Actuator module at ID2: move to position 0X030, move at 0X170 ID3 in actuator module: move to 0X220 position, speed 0X380 The command packet for instructing such an operation is as follows.

0XFF 0XFF 0XFE 0X18 0X83 0X1E 0X04 0X00
0X1O 0X00 0X50 0X01 0X01 0X20 0X02 0X60 0X03 0X02 0X30 0X00 0X70 0X01 0X03 0X20 0X02 0X80 0X03 0X12
0XFF 0XFF 0XFE 0X18 0X83 0X1E 0X04 0X00
0X1O 0X00 0X50 0X01 0X01 0X20 0X02 0X60 0X03 0X02 0X30 0X00 0X70 0X01 0X03 0X20 0X02 0X80 0X03 0X12

この際、ブロードキャスティングIDで転送されるため、状態パケットはリターンされない。   At this time, since it is transferred with the broadcasting ID, the status packet is not returned.

従来のネットワーク型アクチュエータモジュールの制御方式を示している。The control system of the conventional network type actuator module is shown. 本発明のネットワーク型アクチュエータモジュールの内部構造を示している。The internal structure of the network type actuator module of this invention is shown. 本発明で用いられるRS485通信方式でのリターン遅延時間を示している。The return delay time in the RS485 communication system used in the present invention is shown. 本発明で用いられるRS485通信方式でのバイト間隔を示している。The byte interval in the RS485 communication system used in the present invention is shown. 本発明のネットワーク型アクチュエータモジュールの制御方式を示している。The control system of the network type actuator module of this invention is shown. ユーザが本発明のネットワーク型アクチュエータモジュールを制御するためのシステム構成を示している。1 shows a system configuration for a user to control a network type actuator module of the present invention. 本発明のネットワーク型アクチュエータモジュールを制御するための制御テーブルを示している。3 shows a control table for controlling the network type actuator module of the present invention. 本発明の位置エラーに従う出力曲線を示している。Fig. 4 shows an output curve according to the position error of the present invention. 本発明のネットワーク型アクチュエータモジュールが移動しようとする目標位置を示している。The target position which the network type actuator module of this invention tends to move is shown. 本発明において、ユーザが記録できるデータの有効領域を示している。In this invention, the effective area | region of the data which a user can record is shown.

符号の説明Explanation of symbols

10 中央制御器
20 モータ制御器
21 駆動部
22 センサ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Central controller 20 Motor controller 21 Drive part 22 Sensor part

Claims (3)

モータ、減速機、制御器、通信部、駆動状態フィードバックのためのセンサ部、過温、過電圧等の異常の有無を感知するユニットが全て一体型で構成されているアクチュエータモジュールであって、
駆動モータ及び前記駆動モータを駆動及び制御するためのモータ駆動部を含むモータ部と、
前記アクチュエータモジュールの動作状況を感知するための少なくとも一つのセンサから構成されるセンサ部と、
前記モータ部とセンサ部に連結されて前記モータ部とセンサ部の動作を認識及び制御する制御部と、
前記制御部と外部コントローラとのインタフェースのためのネットワーク部と、
を含むことを特徴とするネットワーク型アクチュエータモジュール。
A motor, a reducer, a controller, a communication unit, a sensor unit for driving state feedback, an actuator module in which all units for detecting the presence or absence of abnormalities such as overtemperature and overvoltage are configured integrally,
A motor unit including a drive motor and a motor drive unit for driving and controlling the drive motor;
A sensor unit composed of at least one sensor for sensing an operation state of the actuator module;
A control unit connected to the motor unit and the sensor unit to recognize and control operations of the motor unit and the sensor unit;
A network unit for an interface between the control unit and an external controller;
A network-type actuator module comprising:
前記センサ部は、前記駆動モータの回転速度、過電流発生の可否、外部負荷、及び前記アクチュエータモジュールの内部温度を感知して、異常発生時にこれを前記制御部に通知し、前記制御部は前記異常発生を前記外部コントローラに通知すると共に、前記モータ部の動作を中止させることを特徴とする請求項1記載のネットワーク型アクチュエータモジュール。   The sensor unit senses the rotational speed of the drive motor, the possibility of overcurrent generation, the external load, and the internal temperature of the actuator module, and notifies the control unit of this when an abnormality occurs, and the control unit 2. The network type actuator module according to claim 1, wherein the occurrence of abnormality is notified to the external controller and the operation of the motor unit is stopped. 前記アクチュエータモジュールは、一回のパケット命令転送により複数のアクチュエータモジュールが同時に制御されるマルチドロップ方式により動作することを特徴とする請求項1または2記載のネットワーク型アクチュエータモジュール。   3. The network type actuator module according to claim 1, wherein the actuator module operates by a multi-drop method in which a plurality of actuator modules are controlled simultaneously by one packet command transfer.
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