JP2009011026A - Mobile robot control device and mobile robot control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トロリー線により電力供給を受けると共に各種信号を受信して動作する移動式ロボットを制御する移動式ロボット制御装置および移動式ロボット制御システムに関するものである。 The present invention relates to a mobile robot control apparatus and a mobile robot control system for controlling a mobile robot that receives power supply through a trolley wire and receives various signals to operate.
現在、作業の効率化や省力化を図るため、様々な分野で移動式ロボットが採用されている(特許文献1参照。)。移動式ロボットに対する電力供給或いは制御信号の供給は、トロリー線から集電装置を介して行なったり(以下、トロリー方式)、ケーブルを介して行なったり(以下、ケーブル方式)している。 Currently, mobile robots are used in various fields in order to improve work efficiency and labor saving (see Patent Document 1). Power supply or control signal supply to the mobile robot is performed from a trolley wire via a current collector (hereinafter referred to as a trolley system) or via a cable (hereinafter referred to as a cable system).
トロリー方式は、ケーブル方式等と比べて、ケーブルの長さに制約を受けずに移動することができるため、ロボットの動作に制約がかからない点で優れており、広く採用されている。 The trolley method is superior to the cable method and the like because it can move without being restricted by the length of the cable, and is excellent in that the operation of the robot is not restricted, and is widely adopted.
なお、トロリー方式で用いられるトロリー線の施工工事では、ロール巻状態で購入したトロリー線を専用手動治具で直線状に直して設置している。このとき、トロリー線の曲がりが完全にとれなかったり、うねりが生じたりする可能性がある。また、トロリー線を複数線接続して走行距離を長くする場合には、トロリー線の継ぎ目に段差が生じ有る場合もある。設置したトロリー線にうねりや曲がり、つぎ目の段差が生じると、集電子とトロリー線との間で、チャタリング等が生じて集電子とトロリー線が離間する可能性がある。また、集電子とトロリー線との接触状態が悪い(集電子とトロリー線との当接部分の角度が大きくなる等)場合には、集電子に偏摩耗、片ベリ等が生じやすくなり、更に接触不良が発生しやすくなる。 In addition, in the construction work of the trolley wire used in the trolley method, the trolley wire purchased in a roll winding state is straightened and installed with a dedicated manual jig. At this time, there is a possibility that the trolley wire may not be bent completely or undulate. Further, when a plurality of trolley lines are connected to increase the travel distance, a step may occur at the seam of the trolley lines. If the installed trolley wire is swelled or bent, and a next step is generated, chattering or the like may occur between the current collector and the trolley wire, and the current collector and the trolley wire may be separated. Further, when the contact state between the current collector and the trolley wire is poor (such as when the angle of the contact portion between the current collector and the trolley wire becomes large), the collector tends to be unevenly worn, partially bent, etc. Contact failure tends to occur.
また、集電子には、シングルタイプの集電子やダブル(タンデム)タイプの集電子があるが、ダブルタイプのものであったとしても、片方の集電子が接触不良の状態で、更に、トロリー線の段差などにより正常側の集電子もトロリー線から離間する可能性も全く無いとはいえない。 Current collectors include single-type current collectors and double (tandem) type current collectors, but even if they are double-type current collectors, one current collector is in a poorly contacted state, and the trolley wire It cannot be said that there is no possibility that the current collector is separated from the trolley wire due to the level difference.
しかしながら、トロリー線と集電子との離間が微小な時間程度であれば、離線しても放電により途切れずに電力供給を行なうことができ、ロボットの駆動に影響は生じない。従って、微小な時間であれば離線してもロボットの駆動を停止せずに継続させることが作業効率の観点から望ましい。 However, if the separation between the trolley wire and the current collector is about a minute time, even if the separation occurs, electric power can be supplied without interruption due to discharge, and the drive of the robot is not affected. Therefore, it is desirable from the viewpoint of work efficiency that the driving of the robot is continued without stopping even if the line is separated for a minute time.
ところで、トロリー線は、前述したように、電力供給だけでなく各種制御信号の授受のためにも用いられている。この場合には、電力供給用のトロリー線に対して外部通信用のトロリー線を並列配置して用い、この外部通信用のトロリー線を介して、移動式ロボットの制御盤(移動側)と外部の制御装置(地上固定側)との間で、各種制御信号等をやりとりする。 By the way, as described above, the trolley wire is used not only for power supply but also for transmission and reception of various control signals. In this case, the trolley wire for external communication is used in parallel with the trolley wire for power supply, and the control panel (moving side) of the mobile robot is connected to the outside via the trolley wire for external communication. Various control signals etc. are exchanged with the control device (ground fixed side).
移動式ロボット側の制御盤には、外部通信用のトロリー線を介して外部の制御装置との間で信号をやりとりするための通信ユニットが設けられる。この通信ユニットには、一般的に市販されているものを用いることができる。現在広く流通している市販品の通信ユニットは、実績があり多方面で使用され、信頼性が高い。なお、通信ユニットは、外部の制御装置から受信した信号を走行ロボット制御盤のコントロールユニットに出力するだけでなく、常にトロリー線と集電子との接触状態をスキャンし、そのスキャン結果もコントロールユニットに出力している。コントロールユニットは、スキャン結果を受信して離線を検知すると、通信異常が発生したとしてロボットの動作を停止する。 The control panel on the mobile robot side is provided with a communication unit for exchanging signals with an external control device via a trolley wire for external communication. As this communication unit, a commercially available one can be used. Commercially available communication units currently in widespread use have a proven track record and are used in many ways and have high reliability. The communication unit not only outputs the signal received from the external control device to the control unit of the traveling robot control panel, but also constantly scans the contact state between the trolley wire and the current collector, and the scan result is also sent to the control unit. Output. When the control unit receives the scan result and detects the disconnection, the control unit stops the operation of the robot because a communication abnormality has occurred.
ところが、一般的に市販されているトロリー用の通信ユニットの多くは、わずかな離線(例えば、0.001〜0.005秒程度の離線)で、異常信号をコントロールユニットに出力するため(すなわち、検出精度が高すぎる)、前述のように、ロボットの動作に影響の無い程度の離線であっても、異常信号を受けたコントロールユニットは、ロボットの動作を停止してしまう、という問題がある。 However, many of the trolley communication units that are commercially available generally output an abnormal signal to the control unit with a slight disconnection (for example, approximately 0.001 to 0.005 seconds) (ie, high detection accuracy). However, as described above, there is a problem that the control unit that receives the abnormal signal stops the operation of the robot even if the distance is not affected by the operation of the robot.
トロリー線の施工工事を精密に行なうことができれば、こうした離線による問題は生じにくいが、トロリー線の施工工事は作業者の作業にも依存するため、品質の精度向上には限界がある。
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、集電子がトロリー線から微小な時間だけ離線しても移動式ロボットの駆動を停止せずに続行できる移動式ロボット制御装置および移動式ロボット制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problem, and a mobile robot control device capable of continuing without stopping the driving of the mobile robot even when the current collector is separated from the trolley line for a minute time. And it aims at providing a mobile robot control system.
上記目的を達成するために、請求項1の発明の移動式ロボット制御装置は、電力供給用のトロリー線に接触して集電する第1の集電子を介して外部制御装置から供給された電力を用いて移動式ロボットの駆動を制御する駆動制御部と、前記電力供給用のトロリー線に並んで配置された信号伝送用のトロリー線に接触する第2の集電子を介して前記外部制御装置との間で通信信号を送受信すると共に、前記第2の集電子と前記信号伝送用のトロリー線との接触状態を検出する通信ユニットと、前記通信ユニットの検出結果を用いて、前記第2の集電子と前記信号伝送用のトロリー線との接触不良が生じていると認識される時間を計数するためのタイマと、前記タイマにより計数された時間が所定時間以上の場合には、前記移動式ロボットの駆動を停止すると共に、前記タイマにより計数された時間が所定時間未満の場合または前記通信ユニットにおいて前記第2の集電子と前記信号伝送用のトロリー線との接触不良が検出されない場合には、前記通信ユニットを介して前記外部制御装置との間で通信信号の送受信を行ないながら前記駆動制御部を制御して前記移動式ロボットの駆動を継続する制御部と、を備えている。 In order to achieve the above object, the mobile robot controller of the invention of claim 1 is configured such that electric power supplied from an external controller via a first current collector that collects electricity by contacting a power supply trolley wire. The external control device via a drive controller for controlling the driving of the mobile robot using a power source and a second current collector that contacts the trolley wire for signal transmission arranged alongside the trolley wire for power supply A communication unit that transmits and receives a communication signal between the second current collector and the trolley wire for signal transmission, and a detection result of the communication unit. A timer for counting a time when it is recognized that a contact failure between the current collector and the trolley wire for signal transmission has occurred, and when the time counted by the timer is a predetermined time or more, the mobile type Robot drive When the time counted by the timer is less than a predetermined time or when a contact failure between the second current collector and the trolley wire for signal transmission is not detected in the communication unit, the communication unit And a control unit that controls the drive control unit and continues driving the mobile robot while transmitting and receiving communication signals to and from the external control device.
また、請求項2の発明の移動式ロボット制御システムは、請求項1に記載の移動式ロボット制御装置と、前記電力供給用のトロリー線に電力を供給すると共に、前記信号伝送用のトロリー線を介して前記移動式ロボット制御装置との間で通信信号を送受信する外部制御装置と、を備えている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a mobile robot control system that supplies power to the mobile robot control device according to the first aspect, the power supply trolley wire, and the signal transmission trolley wire. And an external control device that transmits and receives communication signals to and from the mobile robot control device.
前述したように、トロリー線と集電子との離間が微小な時間程度であれば、離線しても放電により電力供給に影響は生じない。そこで請求項1及び請求項2に係る発明は、通信ユニットにおいて検出された信号伝送用のトロリー線と第2の集電子の接触状態から、第2の集電子と信号伝送用のトロリー線との接触不良が生じていると認識される時間を計数し、計数時間が所定時間以上の場合には移動式ロボットの駆動を停止し、計数時間が所定時間未満または通信ユニットにおいて第2の集電子と信号伝送用のトロリー線との接触不良が検出されない場合には、移動式ロボットの駆動を継続するようにしたため、微小な時間であれば離線してもロボットの動作を停止せずに継続させることができ、これにより作業効率の低下を抑えることができる。 As described above, if the separation between the trolley wire and the current collector is about a minute time, even if the separation occurs, the power supply is not affected by the discharge. Therefore, the invention according to claim 1 and claim 2 is configured such that the second current collector and the signal transmission trolley wire are detected from the contact state between the signal transmission trolley wire and the second current collector detected in the communication unit. Count the time when it is recognized that a contact failure has occurred, and stop the driving of the mobile robot if the counting time is greater than or equal to a predetermined time, and if the counting time is less than the predetermined time or the second current collector in the communication unit If contact failure with the trolley wire for signal transmission is not detected, the mobile robot continues to be driven. Therefore, if the time is short, the robot operation can be continued without stopping even if the line is disconnected. As a result, a decrease in work efficiency can be suppressed.
請求項3の発明のように、請求項2に記載の移動式ロボット制御システムを、前記通信信号が前記所定時間よりも長い時間継続して前記信号伝送用のトロリー線に出力されるように構成してもよい。 According to a third aspect of the present invention, the mobile robot control system according to the second aspect is configured such that the communication signal is continuously output to the trolley wire for signal transmission for a time longer than the predetermined time. May be.
このように構成することにより、第2の集電子と信号伝送用のトロリー線とが短い時間だけ離線したとしても、通信信号の受け渡しが途切れることなく正常に移動式ロボットの駆動を続行できる。 With this configuration, even when the second current collector and the signal transmission trolley line are separated from each other for a short time, the driving of the mobile robot can be continued normally without interruption of communication signal transmission.
請求項4の発明のように、請求項2または請求項3に記載の移動式ロボット制御システムにおいて、予め設定された温度を超えた場合に通電を停止する安全手段を、前記第1の集電子及び第2の集電子と前記移動式ロボット制御装置との間、前記移動式ロボット制御装置内であって前記第1の集電子及び第2の集電子に電気的に最も近い部位、前記外部制御装置と前記トロリー線との間、の少なくとも1箇所に設けてもよい。 According to a fourth aspect of the present invention, in the mobile robot control system according to the second or third aspect, the safety means for stopping energization when the temperature exceeds a preset temperature is the first current collector. A portion between the second current collector and the mobile robot control device, a portion in the mobile robot control device that is electrically closest to the first current collector and the second current collector, the external control You may provide in at least 1 place between an apparatus and the said trolley wire.
このような構成により、第2の集電子と信号伝送用のトロリー線の接触不良の時間が所定時間以下であっても、実際に異常が発生して温度が上昇した場合には、通電が停止または制限されるため、火災等の災害の発生を防止することができる。 With such a configuration, even when the contact failure time between the second current collector and the trolley wire for signal transmission is less than or equal to a predetermined time, the energization is stopped when the temperature actually rises due to an abnormality. Or since it is restricted, the occurrence of disasters such as fire can be prevented.
以上説明したように本発明によれば、集電子がトロリー線から微小な時間だけ離線しても移動式ロボットの駆動を停止せずに続行できる、という効果を奏する。 As described above, according to the present invention, there is an effect that even if the current collector is separated from the trolley line for a minute time, the driving of the mobile robot can be continued without stopping.
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態の移動式ロボット1及び移動式ロボット1の動作を制御する移動式ロボット制御システム2の概略構成を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a mobile robot 1 and a mobile robot control system 2 that controls the operation of the mobile robot 1 according to the present embodiment.
移動式ロボット1は、走行台車10、ロボット本体17、及びロボット教示器18(図1では不図示、図4参照)とを備えている。
The mobile robot 1 includes a
走行台車10は、走行台車本体12及び車輪13を備えている。走行台車10の車輪13は、敷設されたレール(不図示)上に回転可能に載置され、車輪13がレール上を回転することによって走行台車10が移動する。走行台車本体12には、走行用駆動部14及びロボット本体17が搭載されている。走行用駆動部14は、走行用サーボモータ15及び減速機16からなり、この走行用駆動部14によって走行台車10が駆動される。
The traveling
走行台車本体12に載置されたロボット本体17は、4〜6軸程度の産業用ロボットである。ロボット教示器18は、ロボット本体17の動作状態や走行台車10の移動状態を表示したり、ロボット本体17の各軸値による動作量や入出力信号の指定などを行ったりするためのユーザインタフェースである。本実施の形態の移動式ロボット1は、レールに沿って各工程毎に配置された工作機械(不図示)の各々に対して、各工作機械に未加工の工作対象物(未加工ワーク)を搬入したり、各工作機械で加工済の工作対象物(加工済ワーク)を取り出したりするために駆動制御される。この工作機械及び移動式ロボット1の作業により、工作機械による加工が全くなされていない状態の粗材未加工ワークが、各工程の工作機械で加工されて最終的に完成ワークが生成される。
The
本実施の形態の移動式ロボット1は、トロリー方式で駆動され、移動式ロボット1を駆動するために、複数(本実施の形態では10本)のトロリー線50が、走行台車本体12が走行するレールに平行に配設されている。なお、10本のトロリー線50は、4本の電力供給用トロリー線52、4本の特殊信号用トロリー線54、及び2本の外部通信用トロリー線56から構成されている(図5も参照。)。
The mobile robot 1 according to the present embodiment is driven by a trolley system, and a plurality of (10 in this embodiment)
移動式ロボット1の動作を制御する移動式ロボット制御システム2は、制御盤20及び外部制御盤70を含んで構成されている。
The mobile robot control system 2 that controls the operation of the mobile robot 1 includes a
制御盤20は、走行台車本体12に設けられ、後述する集電装置40のブラシ43とトロリー線50との接触集電により、外部制御盤70から供給された電力、および同様に外部制御盤70から受信した信号を用いて移動式ロボット1を駆動する。制御盤20及び外部制御盤70の電気的な構成は後述する。
The
集電装置40は、走行台車本体12下部の車輪13付近に設けられている。本実施の形態では、同一構成の2つの集電装置40が設けられている。以下では、この2つの集電装置を区別して説明する場合には、図1において向かって左側の集電装置をL側の集電装置40Lと呼称し、右側の集電装置をR側の集電装置40Rと呼称すると共に、2つの集電装置を区別せず総称する場合には、LまたはRの符号を付さずに単に集電装置40と呼称する。
The current collector 40 is provided in the vicinity of the
図2は、集電装置40の外観を示す斜視図である。なお、集電装置40L及び集電装置40Rは同一構成であるため、各々区別せずに説明する。
FIG. 2 is a perspective view showing the external appearance of the current collector 40. Note that the
集電装置40は、支持部41、パンタグラフ42、集電子(ブラシ)43、及びブラシ保持部44を含んで構成されている。支持部41のフランジ部41aには、ボルトを挿脱可能なボルト挿通孔が所定間隔で複数個穿設されている。この支持部41のフランジ部41aを走行台車本体12の下部に重ね合わせた状態でボルト挿通孔にボルトを挿通して締め付けることにより、走行台車本体12に支持部41が取り付けられる。
The current collector 40 includes a
支持部41には、複数のパンタグラフ42が取り付けられている。本実施の形態では、10本のトロリー線50が配設されるため、これに対応して10個のパンタグラフ42が取り付けられる。各パンタグラフ42は、ブラシ保持部44を備え、各ブラシ保持部44は、トロリー線50に接触して集電するブラシ43を保持する。
A plurality of
以下、トロリー線50の種類毎にブラシ43を区別して説明する場合には末尾に符号を付すこととする。具体的には、電力供給用トロリー線52に対応するブラシはブラシ43aと呼称し、特殊信号用トロリー線54に対応するブラシはブラシ43b、外部通信用トロリー線56に対応するブラシはブラシ43cと呼称することとし、これらを区別せずにブラシを総称するときは、末尾にabcの符号を付さずに単にブラシ43と呼称する。
Hereinafter, when the
なお、集電装置40の支持部41には、難燃性のヒューズ付端子台45(図4も参照。)が備えられている。ヒューズ付端子台45には20個の端子47、48が設けられている。このうちの半分の端子48は接続線80を介してブラシ43に接続され、残りの端子47は制御盤20のヒューズ付端子台31に接続される。また、ブラシ43側の端子48と制御盤20側の端子47は対になっており、一対の端子間にはヒューズ46が設けられている。ヒューズ46は、予め設定された温度を超えた場合に、溶断して制御盤20とブラシ43との間の通電を遮断する。
The
なお、集電装置40は、各ブラシ43の中心が走行台車10の車輪13の中心と一致するような位置に取り付けられることが好ましい。これは、レールのカーブ部分で、トロリー線50とブラシ43とのズレが生じず、トロリー線50に対するブラシ43の押し付け力が一定にキープされるためである。
The current collector 40 is preferably attached at a position where the center of each
図3は、トロリー線50及びトロリー線50に接触したブラシ43の断面図である。同図に示すように、各トロリー線50は、ハンガー支持部59に支持された複数のハンガー58の各々に1つずつ支持されている。トロリー線50は絶縁部50aと、凹状の導体部50bからなり、導体部50bにブラシ43の凸部が接触した状態で、ブラシ43がトロリー線50の溝方向に摺動可能な構成となっている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
なお、図1に示すように、外部制御盤70とトロリー線50とは、中継端子箱60を介して接続されている。中継端子箱60は、集電装置40の支持部41に設けられたヒューズ付端子台45のような難燃性のヒューズ付端子台60a(図5も参照。)を備えている。ヒューズ付端子台60aには、20個の端子62、63が設けられている。このうち半分の端子62はトロリー線50に接続され、残りの端子63は外部制御盤70に接続される。また、トロリー線50側の端子62と外部制御盤70側の端子63は対になっており、一対の端子間にはヒューズ61が設けられている。ヒューズ61は、予め設定された温度を超えた場合に、溶断して外部制御盤70とトロリー線50との間の通電を遮断する。
As shown in FIG. 1, the
次に、制御盤20の電気的な構成について説明する。図4は、制御盤20の電気的な構成、制御盤20と集電装置40のブラシ43との接続状態、及び制御盤20と移動式ロボット1との接続状態を示す図である。
Next, the electrical configuration of the
図4に示すように、集電装置40のブラシ43と制御盤20とはヒューズ付端子台45を介して接続されている。また、L側の集電装置40L及びR側の集電装置40Rの各々のブラシ43とヒューズ付端子台45とは接続線80を介して接続される。接続線80は、4本の電力供給線82、4本の特殊信号線84、及び2本の外部通信線86により構成されている。
As shown in FIG. 4, the
電力供給線82は、電力供給用トロリー線52に対応しており、1本の電力供給線(アース用)82aと3本の電力供給線(3相3線用)82bとを含んでいる。電力供給線82から移動式ロボット1を駆動するための電力が供給される。
The power supply line 82 corresponds to the power
特殊信号線84は、特殊信号用トロリー線54に対応しており、2本のサーボOn中用特殊信号線84aと2本の外部非常停止用特殊信号線84bとを含んでいる。サーボOn中用特殊信号線84aは、移動式ロボット1の駆動中はスイッチ77(後述)がON(接続)状態とされ、これにより後述するリレーユニット29のON状態が維持されて、移動式ロボット1の駆動が可能な状態にする。また、外部非常停止用特殊信号線84bは、通常運転中はON(接続)状態が維持されるが、緊急非常時にスイッチ76(後述)がOFF(切断)状態されると、リレーユニット29がOFF状態となり、移動式ロボット1の運転が停止される。
The special signal line 84 corresponds to the special
外部通信線86は、制御盤20が外部制御盤70との間で通信を行なうための接続線であって、外部通信用トロリー線56に対応している。外部制御盤70との間でやりとりする通信信号としては、例えば、ロボット搬入OK信号やロボット干渉外信号がある。ロボット搬入OK信号は、加工が終了した工作機械から加工済ワークを取り出させ次の工程へと搬送させる作業をロボット本体17に行なわせるための信号であって、工作機械から外部制御盤70を介して制御盤20に送信される信号である。この信号を制御盤20が受け取ると、移動式ロボット1のロボット本体17が無条件で信号送信元の工作機械に侵入し、加工済ワークを取り出す作業を開始する。また、ロボット干渉外信号は、ロボット本体17が工作機械内で加工済ワークを取り出す作業或いは未加工ワークを工作機械に搬入する作業を終え、ロボット本体17が工作機械外部に待避したときに、制御盤20から外部制御盤70を介して工作機械に送信される信号である。工作機械側では、この信号を受け取ると、ワークの搬入口の扉を閉めたり、搬入された未加工ワークの加工を開始したりする。これら信号はマシン間のインターロック信号である。
The
これら接続線80は、集電装置40のブラシ43と制御盤20とを接続するものであるが、この接続線80の途中にヒューズ付端子台45が設けられている。
These connection lines 80 connect the
L側のヒューズ付端子台45の構成及びR側のヒューズ付端子台45の構成は、同一である。前述したように、ヒューズ付端子台45は、10個の端子48と、該端子48の各々と対をなす10個の端子47を備え、一対の端子間には、各々ヒューズ46が設けられている。端子48は接続線80を介してブラシ43に接続され、端子47は制御盤20のヒューズ付端子台31に接続されている。
The configuration of the L-side terminal block with
制御盤20は、コントロールユニット21、電源部26、サーボアンプ28、リレーユニット29、シリアル通信ユニット30、及び難燃性のヒューズ付端子台31を備えている。
The
ヒューズ付端子台31は、20個の端子34、10個の端子33、及び10個のヒューズ32を備えている。端子34は2個で1つの組となり、各組の一方の端子34は接続線80を介してL側のヒューズ付端子台45の対応する端子47に接続され、他方の端子34は接続線80を介してR側のヒューズ46の対応する端子47に接続される。また、10個の端子33のうち4つが、電源部26に接続され、4つがリレーユニット29に接続され、残りの2つがシリアル通信ユニット30に接続されている。
The terminal block with
なお、このヒューズ付端子台31では、1組(2個)の端子34に1個の端子33が対応しており、対応する端子34と端子33の間には、ヒューズ32が設けられている。ヒューズ32は、予め設定された温度を超えた場合に、溶断してヒューズ付端子台45と制御盤20との間の通電を遮断する。このように、ヒューズ付端子台31は、2つのヒューズ付端子台45の配線を集約する形で結線し、より高い安全性を確保できるように構築される。
In the terminal block with
制御盤20において、電力供給線(アース用)82aに接続された端子33は接地され、電力供給線(3相3線用)82bに接続された端子33は、電源部26に接続されている。このような構成により外部制御盤70から制御盤20の電源部26に電力が供給される。
In the
電源部26には、サーボアンプ28とリレーユニット29とが接続されている。サーボアンプ28には、電源部26の他に、コントロールユニット21、移動式ロボット1の走行台車10(走行用サーボモータ15及び減速機16)、及びロボット本体17が接続されている。サーボアンプ28は、コントロールユニット21からの制御信号に従い、電源部26から供給された電力を用いて走行台車10及びロボット本体17の駆動を制御する。
A
リレーユニット29は、電源部26に接続されると共に、特殊信号線84(サーボOn中用特殊信号線84a及び外部非常停止用特殊信号線84b)に接続された端子33に接続されている。また、電源部26にはブレーキ解除電源部27が備えられており、このブレーキ解除電源部27とリレーユニット29とが接続されている。ブレーキ解除電源部27は、リレーユニット29を介して走行用サーボモータ15やロボット本体17のサーボモータに所定の電圧を印加して、各モータのブレーキを解除する。具体的には、サーボモータに電圧が印加されると、モータ内の永久磁石パッドがロータ部より離間し、モータのシャフトがフリーになることでブレーキが解除される。
The
外部通信線86に接続された端子33は、シリアル通信ユニット30に接続されている。シリアル通信ユニット30は、外部通信用トロリー線56に対応した外部通信線86を介して外部制御盤70との間で通信信号のやりとりを行なう。具体的には、外部制御盤70から受信した通信信号をコントロールユニット21に出力したり、コントロールユニット21から受信した通信信号を外部制御盤70に出力したりする。
A terminal 33 connected to the
また、このシリアル通信ユニット30は、常に外部通信用トロリー線56とブラシ43cとの接触状態をスキャンし、そのスキャン結果もコントロールユニット21に出力する。ここで用いられるシリアル通信ユニット30は、一般的に市販されているトロリー用の通信ユニットであり、わずかな時間の離線(例えば、0.001〜0.005秒程度の離線)で、異常信号をコントロールユニットに出力する。具体的には、外部通信用トロリー線56に摺動するブラシ43c(外部通信線86)を流れる電流の値を検出することにより、外部通信用トロリー線56とブラシ43cとの接触/非接触を検出する。
Further, the
なお、シリアル通信ユニット30は、異常信号を出力しても、シリアル通信ユニット30自身は停止せずスキャン動作を続けるため、異常信号が出力された後に外部通信用トロリー線56とブラシ43cが接触すればそれを検知して正常信号を出力する。
Even if the
コントロールユニット21は、ロジック部22を備え、ロジック部22には、入出力部23、タイマ24、及びインタフェース部25が接続されている。
The
入出力部23は、ロジック部22とシリアル通信ユニット30に接続されており、ロジック部22とシリアル通信ユニット30との間の信号の送受信のためのインタフェースとして機能する。タイマ24は、シリアル通信ユニット30から入出力部23を介して異常信号が入力されたときに、計時を開始し、正常信号が入力されたときに計時を終了する回路である。これにより、外部通信用トロリー線56とブラシ43cとの接触不良と認識される時間を計時することができる。
The input /
インタフェース部25は、ロジック部22とロボット教示器18に接続されている。インタフェース部25は、ロジック部22で生成された信号をロボット教示器18に出力したり、ロボット教示器18で指定された各種パラメータをロジック部22に出力したりする。これにより、ロジック部22で生成された信号に基づいてロボット教示器18にロボット本体17の動作状態や走行台車10の移動状態などを表示したり、ロボット教示器18を介して入力されたロボット本体17の各軸値による動作量や入出力信号の指定などを、ロジック部22に設定することができる。
The
ロジック部22は、入出力部23を介して外部制御盤70との間で各種通信信号(前述のロボット搬入OK信号やロボット干渉外信号等)のやりとりを行なう。また、ロジック部22は、入出力部23を介して外部制御盤70から受信した通信信号に従って移動式ロボット1を駆動するための制御信号を生成して、サーボアンプ28に出力したり、ロボット教示器18の表示用の信号を生成して、インタフェース部25を介してロボット教示器18に出力したりする。また、逆に、入出力部23を介して外部制御盤70に対し移動式ロボット1の駆動状態を通知したりする。なお、外部通信用トロリー線56で伝送する通信信号が、パルス信号のような幅の短い信号ではなく、所定レベルの状態が何秒間か(ここでは、後述するタイマ24に設定される時間よりある程度長い時間だけ)継続する幅の長い信号となるように、予めロジック部22が設計されている。
The logic unit 22 exchanges various communication signals (such as the above-described robot carry-in OK signal and robot interference non-interference signal) with the
また、ロジック部22は、シリアル通信ユニット30から受信した外部通信用トロリー線56とブラシ43cとの接触状態のスキャン結果及びタイマ24の計時結果に応じて、移動式ロボット1の駆動を続行したり停止したりする。この制御については後述する。
In addition, the logic unit 22 continues driving the mobile robot 1 according to the scan result of the contact state between the external communication trolley wire 56 and the
次に、外部制御盤70の電気的な構成について説明する。図5は、外部制御盤70の電気的な構成、外部制御盤70とトロリー線50との接続状態を示す図である。
Next, the electrical configuration of the
図5に示すように、トロリー線50と外部制御盤70との間には、難燃性の中継端子箱60が配置されている。
As shown in FIG. 5, a flame-retardant
前述したように、10本のトロリー線50は、4本の電力供給用トロリー線52、4本の特殊信号用トロリー線54、及び2本の外部通信用トロリー線56から構成されている。
As described above, the ten
電力供給用トロリー線52は、1本のアース用トロリー線52aと3本の3相3線用トロリー線52bとを含んでいる。これらは、前述の電力供給線82の、電力供給線(アース用)82a、電力供給線(3相3線用)82bに対応しており、この電力供給用トロリー線52に電圧を印加することにより、集電装置40のブラシ43a、及び電力供給線82を介して制御盤20に電力が供給され、移動式ロボット1を駆動することができる。
The power
特殊信号用トロリー線54は、2本のサーボOn中用トロリー線54aと、2本の外部非常停止用トロリー線54bとを含んでいる。これらは、前述のサーボOn中用特殊信号線84a、外部非常停止用特殊信号線84bに対応しており、これら特殊信号用トロリー線54に集電装置40のブラシ43bが摺動することにより外部制御盤70から前述の特殊信号が制御盤20に伝送される。
The special
外部通信用トロリー線56は、集電装置40のブラシ43cが摺動することにより、外部制御盤70と制御盤20との間でロボット搬入OK信号や、ロボット干渉外信号等の通信信号をやりとりするためのトロリー線である。
The external communication trolley wire 56 exchanges communication signals such as a robot carry-in OK signal and a robot interference non-interference signal between the
各トロリー線50は、接続線90を介して外部制御盤70に接続される。より詳述すると、電力供給用トロリー線52のアース用トロリー線52aは、電力供給線(アース用)92aを介して外部制御盤70に接続され、3相3線用トロリー線52bは、電力供給線(3相3線用)92bを介して外部制御盤70に接続され、サーボOn中用トロリー線54aは、サーボOn中用特殊信号線94aを介して外部制御盤70に接続され、外部非常停止用トロリー線54bは、外部非常停止用特殊信号線94bを介して外部制御盤70に接続され、外部通信用トロリー線56は、外部通信線96を介して外部制御盤70に接続される。
Each
なお、トロリー線50と外部制御盤70とを接続する接続線90の途中には、中継端子箱60に備えられたヒューズ付端子台60aが配設されている。前述したように、ヒューズ付端子台60aには、トロリー線50側の端子62と外部制御盤70側の端子63が設けられており、それらは各々対になっている。一対の端子62、63間には、予め設定された温度を超えた場合に溶断して外部制御盤70とトロリー線50との間の通電を遮断するように、ヒューズ61が設けられている。
A
外部制御盤70は、電源部71、マスタコントロールユニット72、強電インタフェースユニット73、シリアル通信ユニット74、シーケンサ75、スイッチ76、及びスイッチ77を備えている。
The
電源部71は、電力供給線(3相3線用)92bに接続され、電力供給線(アース用)92aは接地されている。電源部71は、200VのAC電源に接続されており、電力供給線(3相3線用)92bを介して電力供給用トロリー線52に電力を供給する。
The
シーケンサ75は、外部入出力インタフェース及び通信用インタフェースを備え(不図示)、外部装置と通信することができる。シーケンサ75は、外部からの指令に応じて各種制御信号を生成し、シリアル通信ユニット74を介してマスタコントロールユニット72に出力する。
The
マスタコントロールユニット72は、シーケンサ75から受信した制御信号に応じて電源部71を動作させて電力供給用トロリー線52に電力を供給すると共に、強電インタフェースユニット73を介して、制御盤20との間で各種通信信号の送受信を行なったりする。強電インタフェースユニット73は、離線対策及びノイズ対策のために取り付けられている。例えば、強電インタフェースユニット73は、入力された24Vの信号を±100Vに昇圧して出力する。これにより、トロリー線50が多少腐食して電気的に接触抵抗が増加しても電気的に離線状態(物理的な離線ではなく、電気的な離線を意味している)となることを防止する。また、ノイズの電圧は通常50V以下と低レベルであるため、本来の信号を±100Vに昇圧すれば、本来の信号にノイズが混在しても分離が容易であり、本来の信号を容易に取り出すことができる。なお、外部通信用トロリー線56で伝送する通信信号は、外部通信用トロリー線56に伝送する通信信号が、パルス信号のような幅の短い信号ではなく、所定レベルの状態が何秒間か(ここでは、後述するタイマ24に設定される時間よりある程度長い時間だけ)継続する幅の長い信号となるように、予めマスタコントロールユニット72が設計されている。
The
スイッチ76は、外部非常停止用特殊信号線94bを介して外部非常停止用トロリー線54bに接続されている。b接点のスイッチ76は、通常動作中は、閉じた状態が維持されるが、緊急非常時にスイッチ76に連結したボタンが押下されると、スイッチ76が開き、外部非常停止用トロリー線54bに対する電流の流れが遮断され、制御盤20のリレーユニット29の安全出力がOFF(開)し、設備全体(制御盤20や移動式ロボット1)が停止する。
The
スイッチ77は、サーボOn中用特殊信号線94aを介してサーボOn中用トロリー線54aに接続されている。a接点のスイッチ77は、初期状態では開いた状態となっているが、移動式ロボット1の運転準備時にスイッチ77に連結した運転準備ボタン(不図示)が押下されると、スイッチ77が閉じて、リレーユニット29がONし、これにより前述したように、ブレーキ解除電源部27がリレーユニット29を介して、走行用サーボモータ15やロボット本体17のサーボモータに所定の電圧を印加して、各モータのブレーキを解除する。すなわち、スイッチ77がONすると、各モータのブレーキが解除され、運転可能状態となる。また、このとき各モータの停止状態を保持するために各軸のサーボモータにパワーが与えられ待機状態になる。この状態で不図示の連続運転スタートボタンや1サイクル運転スタートボタンを押下すると、走行台車10やロボット本体17が予め定められた(ロボット教示器18で指定された)動作を行なう。
The
次に、外部通信用トロリー線56とブラシ43cとの離線状態を監視して移動式ロボット1の駆動を制御するコントロールユニット21の動作について説明する。
Next, the operation of the
前述したように、制御盤20のシリアル通信ユニット30は、常に外部通信用トロリー線56とブラシ43cとの接触状態をスキャンし、そのスキャン結果をコントロールユニット21に出力する。しかしながら、このシリアル通信ユニット30は、わずかな時間離線しただけで異常信号をコントロールユニット21に出力するため、従来のシステムでは、移動式ロボット1の駆動に影響の無い程度の短い時間の離線でも移動式ロボット1を緊急停止してしまう問題があった。そこで、本実施の形態では、コントロールユニット21にタイマ24を設け(図4参照。)、タイマ24の計時結果に基づいて、影響の無い短い時間の離線であれば移動式ロボット1を停止せずに移動式ロボット1の駆動を続行するよう制御する。
As described above, the
図6は、本実施の形態における制御盤20のコントロールユニット21が行なう制御の流れをフローチャートで示した図である。
FIG. 6 is a flowchart showing a control flow performed by
移動式ロボット1の駆動中は、シリアル通信ユニット30からの異常信号の入力待ちを行ない(ステップ100、N)、異常信号が入出力部23に入力されると(ステップ100、Y)、入出力部23は、異常信号をタイマ24に出力すると共にロジック部22に出力する。異常信号を受けたタイマ24は、ステップ102で計時動作を開始する。これにより、外部通信用トロリー線56とブラシ43cとの接触不良と認識される時間を計時することができる。
While the mobile robot 1 is being driven, it waits for an input of an abnormal signal from the serial communication unit 30 (
なお、タイマ24は、所定値からカウントダウンするダウンカウンタであり、所定値は、電力供給に影響の無い程度の時間に基づいて予め設定された値とする。例えば、離線しても放電により電力供給用トロリー線52の電力供給や特殊信号用トロリー線54のリレーユニット制御に問題の無い時間をαとし、シリアル通信ユニット30が離線を検知してから異常信号を出力するまでの時間をβとした場合、αからβを差し引いた時間(例えば、0.1秒程度)を所定値として設定する。なお、βが無視できる程度に短い場合には、所定値をαそのままの値としてもよい。タイマ24がタイムアウトした場合には、タイムアウト信号がロジック部22に出力される。
The
ロジック部22では、タイマ24からタイムアウト信号が入力された場合には(ステップ104、Y)、ステップ110で、移動式ロボット1の駆動を停止するよう、サーボアンプ28に停止信号を出力すると共に、インタフェース部25を介して異常停止した旨を表示するための表示信号をロボット教示器18に出力する。
In the logic unit 22, when a timeout signal is input from the timer 24 (
一方、タイマ24がタイムアウトする前にシリアル通信ユニット30から入出力部23を介してロジック部22及びタイマ24に正常信号が入力された場合には(ステップ104N、かつステップ106Y)、ステップ108で、タイマ24はリセットされ、ロジック部22は移動式ロボット1の駆動を停止せずに現在の駆動状態を維持したまま、初期状態(ステップ100)に戻る。
On the other hand, if a normal signal is input from the
このような構成により、タイマ24により計時された離線時間が所定値以上の場合(上記ではタイマ24がタイムアウトした)場合には、移動式ロボット1を停止するが、タイマにより計時された離線時間が所定値未満(上記ではタイマ24がタイムアウトしない間に正常信号が入力された)或いは離線が検出されない(上記では異常信号が入力されない)場合には、移動式ロボット1の駆動を停止せずに続行できる。
With such a configuration, when the disconnection time measured by the
なお、本実施の形態では、集電装置40のL側とR側の各々1箇所にヒューズ付端子台45を設けて結線し、更に走行台車10の制御盤20内にも配線を1箇所に集約するためのヒューズ付端子台31を設け、更に、トロリー線50と外部制御盤70の間にも、ヒューズ付端子台60aを有する中継端子箱60を設けたため、離線時間がタイマ24に設定した時間未満であっても、実際に異常が発生(例えば、ブラシ43がトロリー線50からはずれて、他のブラシ43と接触して短絡等)して温度が上昇した場合には、ヒューズが溶解して接続線80や接続線90が切断されるため、火災等の災害の発生を防止することができる。
In the present embodiment, a
なお、本実施の形態では、ヒューズ付端子台や中継端子箱のような安全手段を、ブラシ43と制御盤20との間、制御盤20の内部のブラシ43に電気的に最も近い部位、及び外部制御盤70とトロリー線50との間に設けることにより、より安全性の高い構成としたが、これに限定されず、安全手段の設置場所はブラシ43と制御盤20との間のみでもよいし、ブラシ43と制御盤20との間及び外部制御盤70とトロリー線50との間の2箇所でもよいし、制御盤20の内部のブラシ43に電気的に最も近い部位、及びブラシ43と制御盤20との間の2箇所でもよく、特に限定されない。
In the present embodiment, a safety means such as a terminal block with a fuse or a relay terminal box is electrically connected between the
また、外部通信用トロリー線56で伝送するための通信信号は、パルス信号のような幅の短い信号ではなく、所定レベルの状態が何秒間か(上記では、タイマ24に設定される時間より長い時間だけ)継続される幅の長い信号としたため、短い時間だけ離線したとしても、外部制御盤70と制御盤20との間での通信信号の受け渡しが途切れることなく、正常に移動式ロボット1の駆動を続行できる。
Further, the communication signal to be transmitted through the external communication trolley line 56 is not a signal having a short width such as a pulse signal, but has a predetermined level for several seconds (in the above, longer than the time set in the timer 24). Since the signal is a long signal that continues for a long time, even if the signal is disconnected for a short time, communication of the communication signal between the
なお、本実施の形態では、集電装置40を2個設ける例について説明したが、1個であってもよい。また、ブラシ43は上記実施の形態に限定されず、シングルタイプであってもタンデム(ダブルタイプ)であってもよい。
In the present embodiment, an example in which two current collectors 40 are provided has been described. Moreover, the
また、本実施の形態では、コントロールユニット21に設けるタイマ24を、ダウンカウンタとしたが、これに限定されず、アップカウンタとしてもよい。この場合には、タイマ24が正常信号を受信してカウントアップが停止するまで、逐次(カウントアップする度に)ロジック部22にカウント値を送出するように設計する。そして、ロジック部22は、このカウント値が所定値を超えた場合に移動式ロボット1の駆動を停止し、カウント値が所定値を超えないうちに正常信号が受信された場合には、移動式ロボット1の駆動を続行するように制御する。なお、この場合も、例えば、離線しても放電により電力供給用トロリー線52の電力供給や特殊信号用トロリー線54のリレーユニット制御に問題の無い時間をαとし、シリアル通信ユニット30が離線を検知してから異常信号を出力するまでの時間をβとした場合に、タイマの初期値をβの値とし、カウント値がαを超えたときに移動式ロボット1の駆動を停止するようにし、αを超えないうちに正常信号が受信された場合には移動式ロボット1の駆動を続行するようにしてもよい。また、βが無視できる程度に短い場合には、タイマの初期値を0としてカウントアップするようにしてもよい。このようにロジック部22やタイマ24を設計しても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
In the present embodiment, the
1 移動式ロボット
2 移動式ロボット制御システム
10 走行台車
12 走台車本体
14 走行用駆動部
17 ロボット本体
20 制御盤
21 コントロールユニット
22 ロジック部
23 入出力部
24 タイマ
25 インタフェース部
26 電源部
28 サーボアンプ
29 リレーユニット
30 シリアル通信ユニット
31 ヒューズ付端子台
32 ヒューズ
33、34 端子
40(40L、40R) 集電装置
43(43a、43b、43c) ブラシ
45 ヒューズ付端子台
46 ヒューズ
47、48 端子
50 トロリー線
52 電力供給用トロリー線
54 特殊信号用トロリー線
56 外部通信用トロリー線
60 中継端子箱
60a ヒューズ付端子台
61 ヒューズ
62、63 端子
70 外部制御盤
71 電源部
72 マスタコントロールユニット
73 強電インタフェースユニット
74 シリアル通信ユニット
75 シーケンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mobile robot 2 Mobile
Claims (4)
前記電力供給用のトロリー線に並んで配置された信号伝送用のトロリー線に接触する第2の集電子を介して前記外部制御装置との間で通信信号を送受信すると共に、前記第2の集電子と前記信号伝送用のトロリー線との接触状態を検出する通信ユニットと、
前記通信ユニットの検出結果を用いて、前記第2の集電子と前記信号伝送用のトロリー線との接触不良が生じていると認識される時間を計数するためのタイマと、
前記タイマにより計数された時間が所定時間以上の場合には、前記移動式ロボットの駆動を停止すると共に、前記タイマにより計数された時間が所定時間未満の場合または前記通信ユニットにおいて前記第2の集電子と前記信号伝送用のトロリー線との接触不良が検出されない場合には、前記通信ユニットを介して前記外部制御装置との間で通信信号の送受信を行ないながら前記駆動制御部を制御して前記移動式ロボットの駆動を継続する制御部と、
を備えた移動式ロボット制御装置。 A drive control unit that controls the driving of the mobile robot using the power supplied from the external control device via the first current collector that collects power by contacting a trolley wire for power supply;
A communication signal is transmitted to and received from the external control device via a second current collector that is in contact with the signal transmission trolley wire arranged side by side with the power supply trolley wire. A communication unit for detecting a contact state between electrons and the trolley wire for signal transmission;
A timer for counting a time when it is recognized that a contact failure between the second current collector and the trolley wire for signal transmission occurs using the detection result of the communication unit;
When the time counted by the timer is equal to or longer than a predetermined time, the driving of the mobile robot is stopped, and when the time counted by the timer is less than the predetermined time or when the second collection is performed in the communication unit. When contact failure between electrons and the trolley wire for signal transmission is not detected, the drive control unit is controlled while transmitting and receiving communication signals to and from the external control device via the communication unit. A control unit that continues to drive the mobile robot;
Mobile robot control device with
前記電力供給用のトロリー線に電力を供給すると共に、前記信号伝送用のトロリー線を介して前記移動式ロボット制御装置との間で通信信号を送受信する外部制御装置と、
を備えた移動式ロボット制御システム。 A mobile robot control device according to claim 1;
An external control device for supplying power to the power supply trolley wire and transmitting / receiving a communication signal to / from the mobile robot control device via the signal transmission trolley wire;
Mobile robot control system with
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007167667A JP2009011026A (en) | 2007-06-26 | 2007-06-26 | Mobile robot control device and mobile robot control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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