JP2011083841A - Robot control device, robot control system, and robot control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のロボットを複数のロボット制御装置を用いて協調制御するためのロボット制御装置、ロボット制御システム及びロボット制御方法に関する。 The present invention relates to a robot control device, a robot control system, and a robot control method for cooperatively controlling a plurality of robots using a plurality of robot control devices.
複数のロボットを協調動作させるシステムには、複数のロボットを1台のロボット制御装置を用いて制御するものと、複数のロボット制御装置を用いて制御するものとがある。このうち、複数のロボット制御装置を用いるシステムでは、各ロボット制御装置の同期をとるための手段が必要となる。複数のロボット制御装置間で同期をとるための技術の一例が特許文献1に記載されている。
There are two types of systems for operating a plurality of robots in a coordinated manner: controlling a plurality of robots using a single robot controller, and controlling a plurality of robots using a plurality of robot controllers. Among these, in a system using a plurality of robot control devices, means for synchronizing each robot control device is required. An example of a technique for synchronizing a plurality of robot control devices is described in
特許文献1に記載されているロボット制御装置では、マスタ側のロボット制御装置とスレーブ側のロボット制御装置との間の同期をとるため、マスタ側のロボット制御装置から送信された動作指令がスレーブ側のロボット制御装置で受信されるまでの通信遅れ時間が、予め定めた時間となるように、スレーブ側のロボット制御装置の最小割込周期が変化されるようになっている。
In the robot control device described in
しかしながら、特許文献1の装置では、通信接続手段を用いた動作指令の送信時刻と受信時刻との間の通信遅れ時間を基準として同期がとられており、最小割込周期の3〜5カウント分といった程度の同期精度しか得ることができなかった(特許文献1の段落番号0048〜0049参照)。また、完全に同期させるためには、スレーブ側のロボット制御装置だけでなく、マスタ側のロボット制御装置においても制御対象のロボットへの指令の送信時刻を上記の通信遅れ時間分遅らせるといった処理が必要があった(特許文献1の段落番号0051参照)。
However, in the apparatus of
すなわち、特許文献1の装置では、通信遅れ時間を基準として同期をとっていたため精度を高くすることが困難であり、また、スレーブ側の装置だけなくマスタ側の装置においても同期をとるための調整が必要であるため、処理内容が複雑化するという課題があった。特に後者の点については、3台以上の複数のロボット制御装置を用いる場合、すなわち1台のマスタ側装置と2台以上のスレーブ側装置との間での調整が必要となる場合、処理内容がさらに複雑化するという課題があった。
That is, in the apparatus of
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、複数のロボットを複数のロボット制御装置で制御するシステムにおける各ロボット制御装置間の同期を精度良く確立することができ、また、その際のマスタ側のロボット制御装置における処理を単純化することができるロボット制御装置、ロボット制御システム及びロボット制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can accurately establish synchronization between robot control devices in a system in which a plurality of robots are controlled by a plurality of robot control devices. An object of the present invention is to provide a robot control device, a robot control system, and a robot control method capable of simplifying the processing in the robot control device on the master side.
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、複数のロボットと、各ロボットを制御する複数のロボット制御装置とを用い、前記ロボット制御装置毎に設定される所定の制御周期に同期させて前記複数のロボットを協調動作させる制御システムにおけるロボット制御装置であって、他のロボット制御装置において当該他のロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで生成された同期信号の入力タイミングと、自ロボット制御装置で生成された保持信号の入力タイミングとを検出するタイミング検出部と、自ロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで前記保持信号を生成して前記タイミング検出部に対して出力し、その出力から所定期間経過後に前記同期信号の入力タイミング及び前記保持信号の入力タイミングを前記タイミング検出部から読み込み、前記各入力タイミングのタイミング差に基づき自ロボット制御装置における前記制御周期を変化させる制御部とを備えることを特徴とするロボット制御装置である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
本発明のロボット制御装置では、他のロボット制御装置において当該他のロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで生成された同期信号の入力タイミングと、自ロボット制御装置で生成された保持信号の入力タイミングとを検出するタイミング検出部を設けるとともに、同期信号の入力タイミングと保持信号の入力タイミングのタイミング差に基づいて自ロボット制御装置における制御周期を変化させる制御部を設けている。これによれば、タイミング検出部によって検出された同期信号と保持信号のタイミング差に基づき、保持信号を出力するロボット制御装置における制御周期を、同期信号を出力するロボット制御装置における制御周期に同期させることができる。タイミング検出部は、同期信号と保持信号が入力された各タイミングを検出するだけなので、同期ずれの検出に用いる信号の通信時間遅れを容易に無視できる程度とすることができ、各ロボット制御装置間の同期を精度良くとることができる。また、制御周期の調整は、保持信号を生成する側のロボット制御装置でのみ行えばよいので、同期信号を生成する側のロボット制御装置における処理を単純化することができる。 In the robot control device of the present invention, the input timing of the synchronization signal generated at a predetermined timing in the control cycle of the other robot control device in the other robot control device and the holding signal generated in the own robot control device. A timing detection unit for detecting the input timing is provided, and a control unit for changing the control cycle of the robot control apparatus based on the timing difference between the input timing of the synchronization signal and the input timing of the holding signal is provided. According to this, based on the timing difference between the synchronization signal detected by the timing detection unit and the holding signal, the control cycle in the robot control device that outputs the holding signal is synchronized with the control cycle in the robot control device that outputs the synchronizing signal. be able to. Since the timing detection unit only detects each timing when the synchronization signal and the hold signal are input, the communication time delay of the signal used for detecting the synchronization shift can be easily ignored. Can be accurately synchronized. Further, since the adjustment of the control cycle only needs to be performed by the robot controller on the side that generates the holding signal, the processing in the robot controller on the side that generates the synchronization signal can be simplified.
請求項2記載の発明は、前記タイミング検出部が、前記制御周期より短い周期のクロック信号をカウントするカウンターと、前記同期信号が入力されたタイミングの前記カウンターのカウント値を記憶する同期信号入力タイミングカウント値記憶部と、前記保持信号が入力されたタイミングの前記カウンターのカウント値を記憶する保持信号入力タイミングカウント値記憶部とを備えるものであることを特徴とする。この発明によれば、カウンターと、カウンターのカウント値を同期信号及び保持信号の入力タイミングでそれぞれ保持するための同期信号入力タイミングカウント値記憶部及び保持信号入力タイミングカウント値記憶部とを基本的な構成要素としてタイミング検出部を構成することができ、タイミング検出部の構成を容易に単純化することができる。 According to a second aspect of the present invention, the timing detection unit counts a clock signal having a cycle shorter than the control cycle, and a synchronization signal input timing for storing a count value of the counter at a timing when the synchronization signal is input. A count value storage unit and a holding signal input timing count value storage unit that stores a count value of the counter at a timing when the holding signal is input are provided. According to the present invention, the counter and the synchronization signal input timing count value storage unit and the holding signal input timing count value storage unit for holding the counter count value at the input timing of the synchronization signal and the holding signal, respectively, are basically provided. The timing detection unit can be configured as a component, and the configuration of the timing detection unit can be easily simplified.
請求項3記載の発明は、複数のロボットと、各ロボットを制御する複数のロボット制御装置とを用い、前記ロボット制御装置毎に設定される所定の制御周期に同期させて前記複数のロボットを協調動作させる制御システムであって、自ロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで同期信号を生成し、スレーブロボット制御装置に対して出力する制御部を有するマスタロボット制御装置と、前記同期信号の入力タイミングと、自ロボット制御装置で生成された保持信号の入力タイミングとを検出するタイミング検出部と、自ロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで前記保持信号を生成して前記タイミング検出部に対して出力し、その出力から所定期間経過後に前記同期信号の入力タイミング及び前記保持信号の入力タイミングを前記タイミング検出部から読み込み、前記各入力タイミングのタイミング差に基づき自ロボット制御装置における前記制御周期を変化させる制御部とを有するスレーブロボット制御装置とを備えることを特徴とするロボット制御システムである。この発明によれば、同期信号と保持信号のタイミング差に基づき、保持信号を出力するロボット制御装置における制御周期を、同期信号を出力するロボット制御装置における制御周期に同期させることができる。タイミング検出部は、同期信号と保持信号が入力された各タイミングを検出するだけなので、同期ずれの検出に用いる信号の通信時間遅れを容易に無視できる程度とすることができ、各ロボット制御装置間の同期を精度良くとることができる。また、制御周期の調整は、保持信号を生成する側のロボット制御装置でのみ行えばよいので、同期信号を生成する側のロボット制御装置における処理を単純化することができる。 According to a third aspect of the present invention, a plurality of robots and a plurality of robot control devices that control each robot are used, and the plurality of robots are coordinated in synchronization with a predetermined control cycle set for each robot control device. A control system for operating the master robot control device having a control unit that generates a synchronization signal at a predetermined timing in the control cycle of the robot control device and outputs the synchronization signal to the slave robot control device; and A timing detection unit that detects an input timing and an input timing of a holding signal generated by the robot control device; and the timing detection unit that generates the holding signal at a predetermined timing in the control cycle of the robot control device. The synchronization signal input timing and the holding after a predetermined period from the output And a slave robot controller having a controller that reads the input timing of the signal from the timing detector and changes the control cycle in the robot controller based on the timing difference between the input timings. Control system. According to this invention, based on the timing difference between the synchronization signal and the holding signal, the control cycle in the robot control device that outputs the holding signal can be synchronized with the control cycle in the robot control device that outputs the synchronizing signal. Since the timing detection unit only detects each timing when the synchronization signal and the hold signal are input, the communication time delay of the signal used for detecting the synchronization shift can be easily ignored. Can be accurately synchronized. Further, since the adjustment of the control cycle only needs to be performed by the robot controller on the side that generates the holding signal, the processing in the robot controller on the side that generates the synchronization signal can be simplified.
請求項4記載の発明は、複数のロボットと、各ロボットを制御する複数のロボット制御装置とを用い、前記ロボット制御装置毎に設定される所定の制御周期に同期させて前記複数のロボットを協調動作させるロボット制御方法であって、タイミング検出部によって、他のロボット制御装置において当該他のロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで生成された同期信号の入力タイミングと、自ロボット制御装置で生成された保持信号の入力タイミングとを検出し、自ロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで前記保持信号を生成して前記タイミング検出部に対して出力し、その出力から所定期間経過後に前記同期信号の入力タイミング及び前記保持信号の入力タイミングを表す情報を前記タイミング検出部から読み込み、前記各入力タイミングのタイミング差に基づき自ロボット制御装置における前記制御周期を変化させることを特徴とするロボット制御方法である。この発明によれば、タイミング検出部によって検出された同期信号と保持信号のタイミング差に基づき、保持信号を出力するロボット制御装置における制御周期を、同期信号を出力するロボット制御装置における制御周期に同期させることができる。タイミング検出部は、同期信号と保持信号が入力された各タイミングを検出するだけなので、同期ずれの検出に用いる信号の通信時間遅れを容易に無視できる程度とすることができ、各ロボット制御装置間の同期を精度良くとることができる。また、制御周期の調整は、保持信号を生成する側のロボット制御装置でのみ行えばよいので、同期信号を生成する側のロボット制御装置における処理を単純化することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, a plurality of robots and a plurality of robot control devices that control each robot are used, and the plurality of robots are coordinated in synchronization with a predetermined control cycle set for each robot control device. A robot control method to be operated, wherein a timing detector generates an input timing of a synchronization signal generated at a predetermined timing in the control cycle of the other robot control device in another robot control device, and the robot control device The input timing of the generated holding signal is detected, the holding signal is generated at a predetermined timing in the control cycle of the robot controller and output to the timing detection unit, and after a predetermined period has elapsed from the output Information indicating the input timing of the synchronization signal and the input timing of the hold signal is used for the timing detection. Read from parts, said a robot control method characterized by changing the control period of the own robot control device based on the timing difference of the input timing. According to this invention, based on the timing difference between the synchronization signal detected by the timing detection unit and the holding signal, the control cycle in the robot control device that outputs the holding signal is synchronized with the control cycle in the robot control device that outputs the synchronization signal. Can be made. Since the timing detection unit only detects each timing when the synchronization signal and the hold signal are input, the communication time delay of the signal used for detecting the synchronization shift can be easily ignored. Can be accurately synchronized. Further, since the adjustment of the control cycle only needs to be performed by the robot controller on the side that generates the holding signal, the processing in the robot controller on the side that generates the synchronization signal can be simplified.
以下、図面を参照して本発明によるロボット制御装置及びロボット制御システムの実施形態について説明する。図1は、本発明によるロボット制御装置及びロボット制御システムの実施形態を示すブロック図である。図1に示すロボット制御システムは、上位制御装置1、ロボット制御装置2、ロボット制御装置3−1〜3−2及びロボット4−1〜4−3から構成されている。複数のロボット4−1〜4−3は、各ロボットを制御する複数のロボット制御装置2、3−1〜3−2によって、ロボット制御装置2、3−1〜3−2毎に設定される所定の制御周期に同期させて協調動作するよう制御される。
Embodiments of a robot control device and a robot control system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a robot control device and a robot control system according to the present invention. The robot control system shown in FIG. 1 includes a
上位制御装置1は、パーソナルコンピューター等のコンピューターから構成されていて、所定のプログラムを実行し、操作者による操作等に応じて、ロボット制御装置2及びロボット制御装置3−1〜3−2に対して指令信号等を出力する。
The
ロボット制御装置2は、DSP(Digital Signal Processor)等からなる制御部21を有して構成されている。この場合、制御部21は、プロセッサ、メモリー、クロック信号発振回路、タイマ、カウンター、A/D(アナログ・デジタル)変換回路、D/A(デジタル・アナログ)変換回路、デジタルI/O(入出力)回路、通信回路等を有して構成されていて、メモリーに格納されているプログラムを実行することで信号処理を行う。制御部21内部のクロック信号発振回路は、水晶振動子等を用いた発振回路、分周回路等から構成されていて各部にクロック信号を供給する。ロボット制御装置2は、上位制御装置1から受信した指令信号等に従い、制御部21内で生成された所定のクロック信号に基づいて設定される所定の制御周期で、ロボット4−1に対して上位制御装置1から与えられるシーケンスに従い、制御周期間の出力周期毎に制御信号を出力し、ロボット4−1の動作を制御する。また、ロボット制御装置2は、制御部21によって設定された制御周期における所定のタイミングで同期信号を生成し、ロボット制御装置3−1及び3−2に対して出力する。この同期信号は、所定のパルス幅を有する2値信号(ハイレベル又はローレベルの信号)である。
The
ロボット制御装置3−1は、制御部31と、タイミング検出部32とを有して構成されている。制御部31は、制御部21と同様にDSP等からなり、プロセッサ、メモリー、クロック信号発振回路、タイマ、カウンター、A/D変換回路、D/A変換回路、デジタルI/O回路、通信回路等を有して構成されていて、メモリーに格納されているプログラムを実行することで信号処理を行う。制御部31内部のクロック信号発振回路は、水晶振動子等を用いた発振回路、分周回路等から構成されていて各部にクロック信号を供給する。ロボット制御装置3−1は、上位制御装置1から受信した指令信号等に従い、制御部31内で生成された所定のクロック信号に基づいて設定される所定の制御周期で、ロボット4−2に対して上位制御装置1から与えられるシーケンスに従い、制御周期間の出力周期毎に制御信号を出力し、ロボット4−2の動作を制御する。また、ロボット制御装置3−1のタイミング検出部32には、ロボット制御装置2から出力された同期信号が入力される。また、ロボット制御装置3−1は、制御部31によって、その制御周期における所定のタイミングで保持信号を生成してそのタイミング検出部32に対して出力する。さらに、ロボット制御装置3−1は、制御部31によって、保持信号を出力してから所定期間経過後に読込信号を生成してタイミング検出部32へ出力し、タイミング検出部32から同期信号の入力タイミング及び保持信号の入力タイミングを表す情報を読み込み、各入力タイミングのタイミング差に基づいて自ロボット制御装置3−1における制御周期を変化させる。
The robot control device 3-1 includes a
他方、ロボット制御装置3−2は、ロボット制御装置3−1と同一の構成であって、制御部31と、タイミング検出部32とを有して構成されている。ロボット制御装置3−2は、上位制御装置1から受信した指令信号等に従い、制御部31内で生成された所定のクロック信号に基づいて設定される所定の制御周期で、ロボット4−3に対して上位制御装置1から与えられるシーケンスに従い、制御周期間の出力周期毎に制御信号を出力し、ロボット4−3の動作を制御する。また、ロボット制御装置3−2のタイミング検出部32には、ロボット制御装置2から出力された同期信号が入力される。また、ロボット制御装置3−2は、制御部31によって、その制御周期における所定のタイミングで保持信号を生成してそのタイミング検出部32に対して出力する。さらに、ロボット制御装置3−2は、制御部31によって、保持信号を出力してから所定期間経過後に読込信号を生成してタイミング検出部32へ出力し、タイミング検出部32から同期信号の入力タイミング及び保持信号の入力タイミングを表す情報を読み込み、各入力タイミングのタイミング差に基づいて自ロボット制御装置3−2における制御周期を変化させる。
On the other hand, the robot control device 3-2 has the same configuration as the robot control device 3-1, and includes a
次に、図1に示すタイミング検出部32の構成例について、図2を参照して説明する。図2に示すタイミング検出部32は、カウンター制御部321、フリーランニングカウンター322、同期信号入力タイミングカウント値記憶部323、保持信号入力タイミングカウント値記憶部324、及びクロック信号発生部325から構成されている。カウンター制御部321は、CPU、メモリー、入出力回路等からなり、所定のプログラムを実行することで各部を制御し、ロボット制御装置2の制御部21から入力された同期信号の入力タイミングと、ロボット制御装置3−1又は3−2の制御部31から入力された保持信号の入力タイミングとを検出する。
Next, a configuration example of the
フリーランニングカウンター322は、クロック信号発生部325で発生された所定のクロック信号に同期してカウント動作を行う。ただし、フリーランニングカウンター322がカウントするクロック信号の発生周期は、制御周期の同期ずれの大きさを検出する際の精度を決定する基準となるものであり、ロボット制御装置2やロボット制御装置3−1及び3−2の制御周期よりも充分短い周期に設定しておく。例えば、制御周期が2ms(ミリ秒)であるとすれば、フリーランニングカウンター322がカウントするクロック信号の発生周期を20ns(ナノ秒)程度に設定する。この場合、制御周期の同期ずれを、プラスマイナス20ns程度の精度で検出することができる。フリーランニングカウンター322は、例えば32ビットのカウンターとして構成されていて、クロック信号が入力される毎に、0、1、…、4294967295、0、1、…、4294967295(10進数)とカウント値を変化させる。
The
同期信号入力タイミングカウント値記憶部323は、カウンター制御部321の制御によって、制御部21から同期信号(の1パルス)が入力された場合に、その時点のフリーランニングカウンター322のカウント値を格納して保持する。同期信号入力タイミングカウント値記憶部323の記憶値は、制御部21からの同期信号の入力毎に更新される。また、同期信号入力タイミングカウント値記憶部323の記憶値は、カウンター制御部321に対して制御部31から読込信号が入力された場合に、制御部31に対して出力される。ここで、記憶値は、保持信号の入力された時点に、記憶部に記憶されたカウント値である。
The synchronization signal input timing count
保持信号入力タイミングカウント値記憶部324は、カウンター制御部321の制御によって、制御部31から保持信号(の1パルス)が入力された場合に、その時点のフリーランニングカウンター322のカウント値を格納して保持する。保持信号入力タイミングカウント値記憶部324の記憶値は、制御部31からの保持信号の入力毎に更新される。また、保持信号入力タイミングカウント値記憶部324の記憶値は、カウンター制御部321に対して制御部31から読込信号が入力された場合に、制御部31に対して出力される。なお、制御部31に対する各記憶値の出力は、同期信号入力タイミングカウント値記憶部323と保持信号入力タイミングカウント値記憶部324とから順次行われるようになっている。
The holding signal input timing count
クロック信号発生部325は、水晶振動子等を用いた発振回路、分周回路等から構成されていて各部にクロック信号を供給する。
The clock
なお、図2に示すタイミング検出部32の構成は、一例であって、これに限定されるものではない。例えば、図1のタイミング検出部32の構成を制御部31の内部に構成したり、図2のクロック信号発生部325の全部又は一部を省略してクロック信号を制御部31から供給するようにしたりすることができる。また、タイミング検出部32が、制御部31から入力された読込信号に応じて、同期信号入力タイミングカウント値記憶部323の記憶値と保持信号入力タイミングカウント値記憶部324の記憶値をそのまま出力することに代えて、所定の演算処理を行って、各記憶値の差分、すなわち各入力タイミングのタイミング差を表す情報(タイミング差を正負の符号付きの大きさで表す情報)を出力するようにしてもよい。
The configuration of the
次に、図3〜図5を参照して、図1の各ロボット制御装置2、3−1及び3−2における同期処理の流れについて説明する。図3は、図1のロボット制御装置2(マスタ)における同期処理の流れを示すフローチャートであり、図4は、図1のロボット制御装置3−1、3−2(スレーブ)における同期処理の流れを示すフローチャートである。また、図5は、図1の各ロボット制御装置2、3−1及び3−2における同期処理の流れを示すタイミングチャートである。
Next, with reference to FIGS. 3 to 5, the flow of the synchronization process in each of the
なお、この場合、図5に示すように、ロボット制御装置2では、ロボット制御装置2の制御周期P1が、時刻t2から開始される状態で動作していることとする。また、ロボット制御装置2で生成される同期信号は、その制御周期P1の開始タイミングすなわち時刻t2で生成、出力されるようになっていることとする。
In this case, as shown in FIG. 5, it is assumed that the
ロボット制御装置2の制御部21における同期信号の生成処理は、図3に示す処理によって行われる。図3は、制御周期P1における所定の同期信号の生成タイミング毎(この場合、制御周期P1の開始タイミング毎)に呼び出されるサブルーチンである。制御部21は、このサブルーチンが呼び出された場合(図5では時刻t2及びt9のタイミングで)、同期信号を生成し、ロボット制御装置3−1及び3−2の各タイミング検出部32に対して出力する(ステップS11)。ここで、このサブルーチンの処理が終了する。
The generation process of the synchronization signal in the
他方、ロボット制御装置3−1では、ロボット制御装置3−1の制御周期P2が、時刻t3から開始される状態で動作していることとする。また、ロボット制御装置3−1で生成される保持信号は、その制御周期P2の開始タイミングすなわち時刻t3で生成、出力されるようになっていることとする。また、ロボット制御装置3−2では、ロボット制御装置3−2の制御周期P3が、時刻t1から開始される状態で動作していることとする。また、ロボット制御装置3−2で生成される保持信号は、その制御周期P3の開始タイミングすなわち時刻t1で生成、出力されるようになっていることとする。 On the other hand, it is assumed that the robot control device 3-1 operates in a state where the control cycle P2 of the robot control device 3-1 starts from time t3. The holding signal generated by the robot control device 3-1 is generated and output at the start timing of the control cycle P2, that is, at time t3. In the robot control device 3-2, it is assumed that the control cycle P3 of the robot control device 3-2 operates in a state starting from time t1. The holding signal generated by the robot control device 3-2 is generated and output at the start timing of the control cycle P3, that is, at time t1.
ロボット制御装置3−1及び3−2の制御部31における保持信号の生成処理は、図4(a)に示す処理によって行われる。図4(a)は、制御周期P2又はP3における所定の保持信号の生成タイミング毎(この場合、制御周期P2又はP3の開始タイミング毎)に呼び出されるサブルーチンである。制御部31では、このサブルーチンが呼び出された場合(図5では例えば時刻t3又はt1のタイミングで)保持信号を生成し、ロボット制御装置3−1及び3−2の各タイミング検出部32に対して出力する(ステップS21)。ここで、このサブルーチンの処理が終了する。
The holding signal generation process in the
図5に示す例では、ロボット制御装置3−1のタイミング検出部32に対して、時刻t2で同期信号が入力され、同期信号入力タイミングカウント値記憶部323に、その時点のフリーランニングカウンター322のカウント値が記憶される。そして、時刻t3で、制御部31から保持信号がタイミング検出部32に入力されると、保持信号入力タイミングカウント値記憶部324に、その時点のフリーランニングカウンター322のカウント値が記憶される。
In the example shown in FIG. 5, a synchronization signal is input at time t2 to the
また、ロボット制御装置3−2では、そのタイミング検出部32に対して、時刻t1で、制御部31から保持信号がタイミング検出部32に入力されると、保持信号入力タイミングカウント値記憶部324に、その時点のフリーランニングカウンター322のカウント値が記憶される。そして、時刻t2で同期信号が入力されると、同期信号入力タイミングカウント値記憶部323に、その時点のフリーランニングカウンター322のカウント値が記憶される。
Further, in the robot control device 3-2, when a holding signal is input from the
次に、ロボット制御装置3−1及び3−2では、タイミング検出部32から同期信号と保持信号の入力タイミングの読み出し処理と、各入力タイミングのタイミング差に基づく制御周期P2及びP3の修正処理が実行される。その処理は、図4(b)に示す処理によって行われる。図4(b)は、制御周期P2又はP3における所定の読込信号の生成タイミング毎に呼び出されるサブルーチンである。
Next, in the robot control devices 3-1 and 3-2, a process for reading out the input timing of the synchronization signal and the holding signal from the
ロボット制御装置3−1では、保持信号を生成した時刻t3から所定期間T2が経過した時刻t6に読込信号が生成され、制御部31からタイミング検出部32に対して出力される(ステップS31)。この期間T2は、通常想定される制御周期P1と制御周期P2の同期ずれの大きさ(この場合、時刻t2と時刻t3との時間T1)よりも充分大きい値となるように設定する。一例を示せば、例えば制御周期P2の長さの半分の値とする。読込信号が入力されたロボット制御装置3−1のタイミング検出部32は時刻t7で、同期信号入力タイミングカウント値記憶部323の記憶値(この場合、時刻t2のフリーランニングカウンター322のカウント値)と、保持信号入力タイミングカウント値記憶部324の記憶値(この場合、時刻t3のフリーランニングカウンター322のカウント値)が、タイミング検出部32から出力される。そして、制御部31にこれらの記憶値が入力される(ステップS32)。
In the robot control device 3-1, a read signal is generated at a time t <b> 6 when a predetermined period T <b> 2 has elapsed from the time t <b> 3 when the holding signal is generated, and is output from the
次に、制御部31は、読み込んだ各カウント値からタイミング差を算出する(ステップS33)。その際、制御部31は、フリーランニングカウンター322がオーバーフローした場合の処理を加えた上で読み込んだ各カウント値の差分を算出する。この場合、同期信号の入力タイミング(時刻t2)よりも保持信号の入力タイミング(時刻t3)が時間T1に対応する分だけ遅れていることを表す値がタイミング差として求められる。
Next, the
次に、制御部31は、ステップS33で算出したタイミング差に基づいて、制御部31における制御周期P2の設定値を修正する(ステップ34)。ここで、このサブルーチンの処理が終了する。図5に示す例では、ロボット制御装置3−1の制御周期P2の開始時刻t2が、ロボット制御装置2の制御周期P1の開始時刻t3よりも遅れているので、制御部31は、制御周期P2を短くするように設定を行う。図5に示す例では、次の制御周期P2の開始時刻(すなわち保持信号の出力時刻)における時間差が、算出された時間差T1の半分程度(図5では時間T3)となるように次の制御周期P2の開始時刻t10が設定されている。このため、制御部31は、現在の制御周期P2を、時間T1−時間T3の時間を短縮させるため、時刻t7以降におけるロボット4−2をシーケンスに従い駆動する制御信号の出力周期を短縮させる。ここで、制御部31は、時間T1−時間T3の時間を、時刻t7以降における制御信号の出力周期数で除算し、除算結果を各出力周期から減算して新たな駆動周期とする。ただし、この設定は一例であり、次の制御周期P2の開始時刻が、ロボット制御装置2の制御周期P1の次の開始時刻と一致するように、次の制御周期P2の開始時刻を設定するように修正を行う(図5では時刻t10が時刻t9に一致するように修正を行う)ことも可能である。
Next, the
一方、ロボット制御装置3−2では、保持信号を生成した時刻t1から所定期間T5が経過した時刻t4に読込信号が生成され、制御部31からタイミング検出部32に対して出力される(ステップS31)。この期間T4は、通常想定される制御周期P1と制御周期P3の同期ずれの大きさ(この場合、時刻t1と時刻t2との時間T4)よりも充分大きい値となるように設定する。一例を示せば、例えば制御周期P3の長さの半分の値とする。読込信号が入力されたロボット制御装置3−2のタイミング検出部32は時刻t5で、同期信号入力タイミングカウント値記憶部323の記憶値(この場合、時刻t2のフリーランニングカウンター322のカウント値)と、保持信号入力タイミングカウント値記憶部324の記憶値(この場合、時刻t1のフリーランニングカウンター322のカウント値)が、タイミング検出部32から出力される。そして、制御部31にこれらの記憶値が入力される(ステップS32)。
On the other hand, in the robot control device 3-2, a read signal is generated at a time t <b> 4 when a predetermined period T <b> 5 has elapsed from the time t <b> 1 when the holding signal is generated, and is output from the
次に、制御部31は、読み込んだ各カウント値からタイミング差を算出する(ステップS33)。その際、制御部31は、フリーランニングカウンター322がオーバーフローした場合の処理を加えた上で読み込んだ各カウント値の差分を算出する。この場合、同期信号の入力タイミング(時刻t2)よりも保持信号の入力タイミング(時刻t1)が時間T4に対応する分だけ進んでいることを表す値がタイミング差として求められる。
Next, the
次に、制御部31は、ステップS33で算出したタイミング差に基づいて、制御部31における制御周期の設定値を修正する(ステップS34)。ここで、このサブルーチンの処理が終了する。図5に示す例では、ロボット制御装置3−2の制御周期P3の開始時刻t1が、ロボット制御装置2の制御周期P1の開始時刻t2よりも進んでいるので、制御部31は、制御周期P3を長くするように設定を行う。図5に示す例では、次の制御周期P3の開始時刻(すなわち保持信号の出力時刻)における時間差が、算出された時間差T4の半分程度(図5では時間T6)となるように次の制御周期P3の開始時刻t8が設定されている。このため、制御部31は、現在の制御周期P3を、時間T4−時間T6の時間を短縮させるため、時刻t5以降におけるロボット4−3をシーケンスに従い駆動する制御信号の出力周期を延長させる。ここで、制御部31は、時間T4−時間T6の時間を、時刻t5以降における制御信号の出力周期数で除算し、除算結果を各出力周期に加算して新たな駆動周期とする。ただし、この設定は一例であり、次の制御周期P3の開始時刻が、ロボット制御装置2の制御周期P1の次の開始時刻と一致するように、次の制御周期P3の開始時刻を設定するように修正を行う(図5では時刻t8が時刻t9に一致するように修正を行う)ことも可能である。
Next, the
以上の同期処理によって、ロボット制御装置3−1及び3−2の制御周期P2及びP3は、ロボット制御装置2の制御周期P1と同期するように(あるいは同期ずれが少なくなるように)制御周期毎に修正される。
上述した制御周期P1に対する制御周期P2または制御周期P3の同期の修正が必要か否かを、予め閾値を制御部31に設定しておいても良い。この場合、制御部31は、この閾値と、同期ずれの時間T1(あるいは時間T4)とを比較し、同期ずれが閾値を超えていることを検出すると、制御周期P1に対する制御周期P2または制御周期P3の同期の修正を行う。
Through the above-described synchronization processing, the control cycles P2 and P3 of the robot control devices 3-1 and 3-2 are synchronized with the control cycle P1 of the robot control device 2 (or the synchronization deviation is reduced) for each control cycle. To be corrected.
A threshold value may be set in the
以上のように、本実施形態では、マスタ側のロボット制御装置2において当該装置の制御周期の所定のタイミングで同期信号を生成、出力させるとともに、スレーブ側のロボット制御装置3−1及び3−2において当該装置の各制御周期の所定のタイミングで保持信号を生成、出力させ、タイミング検出部32によって同期信号と保持信号を検出し、それに基づいて、スレーブ側のロボット制御装置3−1及び3−2の各制御周期の長さ(あるいは開始タイミング)を修正するようにしている。これによれば、制御周期レベルでの同期によって、従来よりも高精度の協調動作を実現することができる。また、制御周期の修正処理は、スレーブ側のロボット制御装置3−1及び3−2で行うだけでよく、マスタ側のロボット制御装置2は、同期信号を生成、出力する処理を行うだけでよい。
As described above, in the present embodiment, the master-side
なお、本発明の実施の形態は、上記のものに限定されず、ロボット制御装置の台数は、マスタ側とスレーブ側各1台の合計2台のロボット制御装置によってシステムを構成するようにしたり、あるいは3台以上のスレーブ側のロボット制御装置を用いたシステムとしたりすることが可能である。また、同期信号等の制御信号は、電気信号以外の、光信号等の信号を使用したり、有線のほか、無線で信号を伝送したりすることが可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above, and the number of robot control devices may be configured by a total of two robot control devices, one on each of the master side and the slave side, Alternatively, a system using three or more slave robot controllers on the slave side can be used. In addition, as a control signal such as a synchronization signal, a signal such as an optical signal other than an electrical signal can be used, or a signal can be transmitted wirelessly in addition to a wired signal.
1 上位制御装置
2 ロボット制御装置(マスタロボット制御装置)
3−1、3−2 ロボット制御装置(スレーブロボット制御装置)
4−1、4−2、4−3 ロボット
21、31 制御部
32 タイミング検出部
321 カウンター制御部
322 フリーランニングカウンター
323 同期信号入力タイミングカウント値記憶部
324 保持信号入力タイミングカウント値記憶部
325 クロック信号発生部
1
3-1, 3-2 Robot controller (slave robot controller)
4-1, 4-2, 4-3
Claims (4)
他のロボット制御装置において当該他のロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで生成された同期信号の入力タイミングと、自ロボット制御装置で生成された保持信号の入力タイミングとを検出するタイミング検出部と、
自ロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで前記保持信号を生成して前記タイミング検出部に対して出力し、その出力から所定期間経過後に前記同期信号の入力タイミング及び前記保持信号の入力タイミングを表す情報を前記タイミング検出部から読み込み、前記各入力タイミングのタイミング差に基づき自ロボット制御装置における前記制御周期を変化させる制御部と
を備えることを特徴とするロボット制御装置。 A robot control device in a control system using a plurality of robots and a plurality of robot control devices for controlling each robot, and operating the plurality of robots in a synchronized manner in synchronization with a predetermined control cycle set for each robot control device Because
Timing detection for detecting an input timing of a synchronization signal generated at a predetermined timing in the control cycle of the other robot control device and an input timing of a holding signal generated by the own robot control device in another robot control device And
The holding signal is generated at a predetermined timing in the control cycle of the robot control apparatus and output to the timing detection unit, and the input timing of the synchronization signal and the input timing of the holding signal after a predetermined period has elapsed from the output. And a control unit that reads information representing the above from the timing detection unit and changes the control cycle of the robot control device based on a timing difference between the input timings.
前記制御周期より短い周期のクロック信号をカウントするカウンターと、
前記同期信号が入力されたタイミングの前記カウンターのカウント値を記憶する同期信号入力タイミングカウント値記憶部と、
前記保持信号が入力されたタイミングの前記カウンターのカウント値を記憶する保持信号入力タイミングカウント値記憶部と
を備えるものであることを特徴とする請求項1に記載のロボット制御装置。 The timing detector
A counter for counting clock signals having a cycle shorter than the control cycle;
A synchronization signal input timing count value storage unit that stores a count value of the counter at a timing when the synchronization signal is input;
The robot control device according to claim 1, further comprising: a holding signal input timing count value storage unit that stores a count value of the counter at a timing when the holding signal is input.
自ロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで同期信号を生成し、スレーブロボット制御装置に対して出力する制御部
を有するマスタロボット制御装置と、
前記同期信号の入力タイミングと、自ロボット制御装置で生成された保持信号の入力タイミングとを検出するタイミング検出部と、
自ロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで前記保持信号を生成して前記タイミング検出部に対して出力し、その出力から所定期間経過後に前記同期信号の入力タイミング及び前記保持信号の入力タイミングを表す情報を前記タイミング検出部から読み込み、前記各入力タイミングのタイミング差に基づき自ロボット制御装置における前記制御周期を変化させる制御部と
を有するスレーブロボット制御装置と
を備えることを特徴とするロボット制御システム。 A control system that uses a plurality of robots and a plurality of robot control devices that control each robot, and operates the plurality of robots in a synchronized manner in synchronization with a predetermined control cycle set for each robot control device,
A master robot controller having a controller that generates a synchronization signal at a predetermined timing in the control cycle of the robot controller and outputs the synchronization signal to the slave robot controller;
A timing detector for detecting the input timing of the synchronization signal and the input timing of the holding signal generated by the robot controller;
The holding signal is generated at a predetermined timing in the control cycle of the robot control apparatus and output to the timing detection unit, and the input timing of the synchronization signal and the input timing of the holding signal after a predetermined period has elapsed from the output. A robot control unit, comprising: a slave robot control device that includes: a control unit that reads information representing the control unit from the timing detection unit and changes the control cycle of the robot control device based on a timing difference between the input timings. system.
タイミング検出部によって、他のロボット制御装置において当該他のロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで生成された同期信号の入力タイミングと、自ロボット制御装置で生成された保持信号の入力タイミングとを検出し、
自ロボット制御装置の前記制御周期における所定のタイミングで前記保持信号を生成して前記タイミング検出部に対して出力し、その出力から所定期間経過後に前記同期信号の入力タイミング及び前記保持信号の入力タイミングを表す情報を前記タイミング検出部から読み込み、前記各入力タイミングのタイミング差に基づき自ロボット制御装置における前記制御周期を変化させる
ことを特徴とするロボット制御方法。 A robot control method that uses a plurality of robots and a plurality of robot control devices that control each robot, and causes the plurality of robots to perform a cooperative operation in synchronization with a predetermined control cycle set for each robot control device. ,
An input timing of the synchronization signal generated at a predetermined timing in the control cycle of the other robot control device by the timing detection unit, and an input timing of the holding signal generated by the own robot control device Detect
The holding signal is generated at a predetermined timing in the control cycle of the robot control apparatus and output to the timing detection unit, and the input timing of the synchronization signal and the input timing of the holding signal after a predetermined period has elapsed from the output. The robot control method is characterized in that the control cycle in the robot controller is changed based on the timing difference between the input timings.
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