JP2013198958A

JP2013198958A - ロボット制御装置

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Publication number: JP2013198958A
Application number: JP2012069081A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Yoshiyama; 健介吉山; Shugo Hirota; 周吾廣田
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Daihen Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Daihen Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2013-10-03
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP5996228B2

Abstract

【課題】
停電時に復旧用データの書き込みに失敗した場合は、停電の復旧後に、作業プログラムを停電発生前の実行状態に戻すことができなくなる。
【解決手段】
ロボット制御装置ＲＣは、作業プログラムを含む各種データを記憶する不揮発性の第１メモリ１４と、作業プログラムに従ってロボットを制御するＣＰＵ１０を備える。第２メモリ１５は、第１メモリ１４よりも書き込み速度が速い不揮発性メモリからなり、電源部２０からの電力の供給を受けていない停電時にロボット制御装置ＲＣの復旧用データを記憶する。停電時が発生した場合、コンデンサ２２からの放電時間の間にＣＰＵ１０は第２メモリ１５に復旧用データを書き込み制御する。第２メモリ１５は、停電時にコンデンサ２２から電力供給を受けている放電時内で復旧用データを書き込み制御するので、復旧用データを確実に保存することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボット制御装置に関し、詳しくは、停電時に装置の復旧用データを記憶するロボット制御装置に関する。

従来、ロボット制御装置では、自動運転中に停電が起こった時、復旧を容易にするために、停電直前に実行していた作業プログラム、該作業プログラムの実行中のステップ、停電時の出力信号状態等のデータ（以下、復旧用データという）を記憶装置に保存している。停電時に前記復旧用データを書き込むための保持電源は、ロボット制御装置の電源部に備えたコンデンサの蓄積電力により供給される。これらの復旧用データは、電源復旧時に使用される。

また、特許文献１では、産業用機械装置の自動復旧装置が提案されている。この自動復旧装置では、機械装置の停電時における機械やワークの情報を、復旧用データとしてメモリに記憶しておき、電源が復旧した後に、この復旧用データに基づいて復旧処理を行うことによって、電源復旧時に作業者を要することなく自動運転を再開するようにしている。

特開平１１−１４３５０５号公報

ところで、ロボット制御装置では、復旧用データが保存されるメモリとしては、一般的にはハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリが使用されている。例えば、特許文献１では、不揮発性メモリとしてＣＭＯＳメモリが使用されている。この不揮発性メモリには、ロボットを制御するためのシステムプログラムやロボットに作業を実行させるための作業プログラム、あるいは、作業プログラムの実行時に使用される各種パラメータ及び各種実行条件等の各種データが記憶されているとともに、停電時には復旧用データが書き込みされる。

従来は、停電が発生したときに、ハードディスクやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリに復旧用データを書き込むことになるが、この際に保持電源の電圧の低下による電力不足が発生した場合、前記不揮発性メモリへの復旧用データの保存に失敗する場合がある。この場合には、電源復旧後に、作業プログラムを停電発生前の実行状態に戻すことができなくなる。

本発明の目的は、復旧用データを確実に保存することができるロボット制御装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、作業プログラムを含む各種データを記憶する不揮発性の第１メモリと、前記作業プログラムに従ってロボットを制御する制御部を備え、電源部から電力の供給を受けるロボット制御装置において、前記電源部からの電力の供給を受けていない停電時に前記作業プログラムの実行状態を保存するための復旧用データを記憶するとともに、前記第１メモリよりも書き込み速度が速い不揮発性の第２メモリと、前記停電時に前記第２メモリに対する前記復旧用データの書き込みが可能に所定の制限時間で電力供給を行う保持電源部を備え、前記制御部は停電時に前記保持電源部の前記制限時間内で第２メモリに前記復旧用データを書き込み制御することを特徴とするロボット制御装置を要旨としている。

請求項２の発明は、請求項１において、前記制御部は、前記電源部から電力供給がされているときには、前記各種データを第２メモリに記憶させるとともに、第２メモリを介して第１メモリにアクセスして、第１メモリに該データを記憶させ、前記停電時には、前記復旧用データを第２メモリに記憶させるとともに第１メモリへのアクセスを無効にすることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１において、前記制御部の処理を第１処理モード及び第２処理モードのいずれかの処理モードに設定する処理モード設定部を備え、第１処理モードに設定されている場合、前記制御部は、前記電源部から電力供給がされているときには、前記各種データを第１メモリに、停電時には前記復旧用データを第２メモリにそれぞれ記憶させ、第２処理モードに設定されている場合、前記制御部は、前記電源部から電力供給がされているときには、前記各種データを第２メモリに記憶させるとともに、第２メモリを介して第１メモリにアクセスして第１メモリに該データを記憶させ、停電時には、前記復旧用データを第２メモリに記憶させるとともに第１メモリへのアクセスを無効にすることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項において、前記第２メモリは、ＭＲＡＭ又はバックアップ電源を備えたＳＲＡＭであることを特徴とする。

以上詳述したように、請求項１の発明によれば、第２メモリは、第１メモリよりも書き込み速度が速いため、停電時に保持電源部から電力供給を受けている所定の制限時間内で復旧用データを確実に保存することができる。

請求項２の発明によれば、電源部から電力供給がされているときには、各種データを第２メモリに記憶させるとともに、第２メモリを介して第１メモリにアクセスして第１メモリに該データを記憶させるようにしたことによって、両メモリに各種データが記憶できる。すなわち、いずれか一方に記憶したデータをバックアップデータとして利用することができる。また、停電時は、第１メモリ１４へのアクセスを無効にしている。すなわち、第２メモリ１５から第１メモリ１４へコピーするタイミングで停電が発生しても第１メモリ１４へはアクセスできないようにしたので、システムプログラムや作業プログラム等を保護することができる。

請求項３の発明によれば、処理モード設定部により、第１処理モードと第２処理モードの設定ができるため、その処理モードを作業者は処理モード設定部を使用して適宜に選択することができる。

請求項４の発明によれば、第２メモリとしてＭＲＡＭ又はバックアップ電源を備えたＳＲＡＭにより、停電時に保持電源部からの電力供給を受けている間で復旧用データを早期に保存できる。

本発明を具体化した第１実施形態のロボット制御装置の概略ブロック図。第２実施形態のロボット制御装置の概略ブロック図。第３実施形態のロボット制御装置の概略ブロック図。

以下、本発明を具体化した第１実施形態のロボット制御装置を図１を参照して説明する。
図１に示すように、ロボット制御装置ＲＣは、制御部としてのＣＰＵ１０、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、第１メモリ１４、第２メモリ１５、サーボドライバ１６及び図示しない通信インターフェィス等の各部を備えているとともに各部はバス１７を介して接続されている。図示しない前記通信インターフェィスは、図示しないティーチペンダントの接続に使用される通信機である。

前記ＲＯＭ１２は、不揮発性のメモリからなり、ロボット制御装置ＲＣと、図示しないティーチペンダントとの通信を行うための通信処理プログラム、接続／切断処理プログラム、表示処理プログラム、データ入力プログラム等の各種プログラムを記憶する。第１メモリ１４は、書き換え可能な不揮発性の記憶装置であり、例えば、ハードディスク等のストレージ、或いは、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリからなる。

第１メモリ１４には、ロボット制御装置ＲＣの基本的な処理を実行するためのシステムプログラム、マニピュレータ３０（ロボット）の作業プログラム、復旧用プログラム等が記憶されている。

前記システムプログラムは、ロボット制御装置ＲＣの電源が投入されるとＣＰＵ１０により読み込まれて、ロボット制御装置ＲＣの基本的な処理が実行される。作業プログラムは、マニピュレータ３０に所定の作業を行わせるために作業者が作成する（教示する）プログラムである。例えばマニピュレータ３０が、溶接ロボットである場合は溶接作業プログラムであり、塗装ロボットであれば塗装作業プログラムである。復旧用プログラムは、停電発生時に作業プログラムの実行状態を保存するためのデータを復旧用データとして保存する。また、復旧用プログラムは、ＣＰＵ１０により前記電源復旧時に自動的に実行され、上記した復旧用データに基づいて停電発生前の状態に戻す処理を行う。

また、第１メモリ１４には、前記作業プログラムの実行時に参照される各種パラメータ、各種条件等が記憶されている。以下では、第１メモリ１４に記憶される作業プログラム、各種パラメータ、各種条件等を、一括して各種データと呼ぶ。

第２メモリ１５は、不揮発性のメモリからなる。本実施形態では、第２メモリ１５は、ＭＲＡＭ（ＭａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）からなる。ＭＲＡＭは、アドレスアクセスタイムが１０ｎｓ台、サイクルタイムが２０ｎｓ台とＤＲＡＭの５倍程度でＳＲＡＭ並み高速な読み出し、書き込みが可能であり、ハードディスク、或いはフラッシュメモリで構成される第１メモリ１４よりもその書き込み速度よりも速い特徴がある。

ＣＰＵ１０は、電源部２０の電圧を監視することにより停電を検出しており、停電を検出した際、上述した復旧用プログラムによる停電時の処理を実行して、実行処理中の作業プログラム名、該作業プログラムで処理していたステップ番号、マニピュレータ３０に付与していた各種制御指令、マニピュレータ３０の各関節軸の位置データ（回転角）等の状態データを復旧用データとして、対応する箇所から読込して第２メモリ１５の所定の記憶領域に記憶（書き込み）する。この復旧用データは、電源復旧時に前記復旧用プログラム実行時にＣＰＵ１０により読み込まれて使用される。

ＲＡＭ１３は、ＲＡＭ１３は揮発性の書き換え可能なメモリからなるとともに、ＣＰＵ１０のワーキングエリアとして用いられ、各種プログラムによる計算途中のデータが一時的に格納される。

サーボドライバ１６は、マニピュレータ３０の各関節を駆動する図示しないモータに接続され、該モータに通電させる電流を制御する。なお、サーボドライバ１６は、マニピュレータ３０に設けられた各関節を駆動する図示しないモータ毎に設けられているが、図１では代表的に１つのみ図示されている。

ロボット制御装置ＲＣの電源部２０は、三相交流電源に接続され、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、第１メモリ１４、第２メモリ１５、及びサーボドライバ１６等に電力線Ｌを介して電力を供給する。電源部２０には、保持電源部として、大容量のコンデンサ２２を備えている。コンデンサ２２は、正常時に電源部２０が三相交流電源から電力供給されている場合に充電されるとともに、停電した際に放電を開始し、放電することにより、前記バス１７に接続されている各部に電力を供給するようにされている。この場合、その放電時間が、第２メモリ１５への復旧用データを書き込みに要するに十分な時間が得られるようにコンデンサ２２の容量及び回路定数が設定されている。すなわち、この放電時間内において、ＣＰＵ１０の各部の状態データの収集並びに第２メモリ１５への書き込みに支障がない電圧、電流が保持できるようにコンデンサ２２の容量及び該コンデンサ２２から各部への回路定数が設定されている。前記放電時間は所定の制限時間に相当する。

（第１実施形態の作用）
上記のように構成されたロボット制御装置ＲＣの作用を説明する。
図１に示すＣＰＵ１０は、電源部２０の電圧を監視して、停電を検出した際、停電時の処理として実行処理中の作業プログラム名、該作業プログラムで処理していたステップ番号、マニピュレータ３０に付与していた各種制御指令、マニピュレータ３０の各関節軸の位置データ（回転角）等の状態データを復旧用データとして、対応する箇所から読込して第２メモリ１５の所定の記憶領域に記憶（書き込み）させる。この第２メモリ１５の書き込みは、第２メモリ１５が、本実施形態ではＭＲＡＭにより構成されているため、非常に高速で行われるとともに、コンデンサ２２の放電時間中に完了する。また、ＣＰＵ１０による作業プログラムの処理が停止されるため、マニピュレータ３０は停止する。

この後、電源が復旧したことをＣＰＵ１０が検出すると、ＣＰＵ１０は、復旧用プログラムを実行して、第２メモリ１５から前記復旧用データを読み込みする。すなわち、停電時に実行していた作業プログラムの途中ステップから自動運転を再開できる状態に復帰させる。

さて、本実施形態によれば、以下のような特徴がある。
（１）本実施形態のロボット制御装置ＲＣは、作業プログラムを含む各種データを記憶する不揮発性の第１メモリ１４と、作業プログラムに従ってロボットを制御するＣＰＵ１０（制御部）を備え、電源部２０から電力の供給を受けるようにしている。そして、ロボット制御装置ＲＣは、電源部２０からの電力の供給を受けていない停電時にロボット制御装置ＲＣの状態データを復旧用データとして記憶するとともに、第１メモリ１４よりも書き込み速度が速い不揮発性の第２メモリ１５と、停電時に第２メモリ１５に対する復旧用データの書き込みが可能に所定の制限時間で電力供給を行うコンデンサ２２（保持電源部）を備えている。また、ＣＰＵ１０（制御部）は停電時にコンデンサ２２（保持電源部）の制限時間内で第２メモリ１５に復旧用データを書き込み制御する。

この結果、本実施形態のロボット制御装置ＲＣによれば、第２メモリ１５は、第１メモリ１４よりも書き込み速度が速いため、停電時にコンデンサ２２（保持電源部）から電力供給を受けている所定の制限時間（放電時間）内で復旧用データを確実に保存することができる。また、高速の書き込みができるＭＲＡＭを第２メモリに使用するため、コンデンサ２２の放電時間の設定は、例えば、フラッシュメモリを第２メモリとして使用する場合に比して、短くすることができ、その分、コンデンサの容量は小さいもので良くなり、コストを低減することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のロボット制御装置ＲＣを図２を参照して説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成について説明し、第１実施形態と同一構成、または相当する構成については同一符号を付してその詳細説明を省略する。

図２に示すように、第２実施形態のロボット制御装置ＲＣは、第１実施形態の構成中、第１メモリ１４と第２メモリ１５間が電気的に接続されており、第１メモリ１４へのＣＰＵ１０のアクセスは、第２メモリ１５を介して行うようにされている。すなわち、ＣＰＵ１０は、それぞれのメモリにアクセスする場合に、各メモリのアドレス指定により行われる。

そして、本実施形態では、ＣＰＵ１０は、停電ではないとき、すなわち電源部２０から電力供給がされている間に、各種データを第２メモリ１５に記憶させるとともに、第２メモリ１５からさらに第１メモリ１４に転送して、第１メモリ１４に該データを記憶させるようにしている。

ＣＰＵ１０は、停電を検出した時には、第１メモリ１４へのアクセスを無効にする。
電源復帰時には、第１実施形態と同様にＣＰＵ１０は、復旧用プログラムを第１メモリ１４から読み込みして実行する。すなわち、第２メモリ１５から復旧用データを読み込み、停電時に実行していた作業プログラムの途中ステップから自動運転を再開できる状態に復帰させる。

第２実施形態では下記の特徴がある。
（１）本実施形態のロボット制御装置ＲＣによれば、電源部２０から電力供給がされているときには、各種データを第２メモリ１５に記憶するとともに、第２メモリ１５を介して第１メモリ１４にアクセスし、第１メモリ１４に各種データをコピーするようにしている。このようにすることで、両メモリに各種データが記憶できる。すなわち、いずれか一方に記憶したデータをバックアップデータとして利用することができる。また、停電時に、復旧用データを第２メモリ１５に記憶する点は第１実施形態と同様であるが、本実施形態では、停電時に第１メモリ１４へのアクセスを無効にしている。すなわち、第２メモリ１５から第１メモリ１４へ各種データをコピーするタイミングで停電が発生しても第１メモリ１４へはアクセスできないようにしたので、システムプログラムや作業プログラム等を保護することができる（万が一、停電時に第１メモリ１４に対する書き込みが正常に行われないと、システムプログラムや作業プログラム等が破損してしまう虞があるが、このような事態を防ぐことができる）。ところで、上記のようにしたことによって、第１メモリ１４と第２メモリ１５との記憶内容に差異が生じる虞があるが、これを防止するには、電源復旧時に記憶内容の差異を確認し、この差異を解消するように記憶内容を一致させる処理を行うようにすると良い。あるいは、第２メモリ１５から第１メモリ１４へコピーできなかった各種データを識別できるように停電時にフラグを付与しておき、電源復旧時に前記フラグに基づいて再コピーを実行するようにしても良い。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態のロボット制御装置ＲＣを、図３を参照して説明する。なお、第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態と異なる構成について説明する。第３実施形態のロボット制御装置ＲＣでは、第１メモリ１４は、バス１７を介して接続されるとともに第２メモリ１５と電気的にデータの入出力が可能に接続されているところが、第１実施形態及び第２実施形態と異なっている。

又、ロボット制御装置ＲＣは、図３に示すように通信インターフェィス１９を介して接続されたティーチペンダントＴＰに処理モード設定部としての操作部２４が設けられている。操作部２４は、例えば選択ボタン、或いは選択スイッチからなり、第１処理モードと第２処理モードの選択入力が可能となっている。操作部２４の操作により第１処理モードの選択信号または第２処理モードの選択信号が、通信インターフェィス１９を介してＣＰＵ１０に入力される。

ＣＰＵ１０は、第１処理モードの選択信号が入力されると、第１処理モードとなる。第１処理モードは、電源部２０から電力供給がされているときには、ＣＰＵ１０は、作業プログラム、各種パラメータ、各種条件等を含む各種データを、バス１７を介して第１メモリ１４に記憶し、停電時には復旧用データを、バス１７を介して第２メモリ１５に記憶するように書き込み制御するモードである。

また、ＣＰＵ１０は、第２処理モードの選択信号が入力されると、第２処理モードとなる。第２処理モードは、電源部２０から電力供給がされているときには、上記各種データを、バス１７を介して第２メモリ１５に記憶させ、さらに第２メモリ１５を介して第１メモリ１４にアクセスして、第１メモリ１４に該データを記憶させるモードである。

また、ＣＰＵ１０は、停電を検出した時には、第１メモリへのアクセスを無効にする。
本実施形態では、ティーチペンダントＴＰの操作部２４を作業者が操作して、ＣＰＵ１０に第１処理モードまたは第２処理モードを選択させることができる。

第３実施形態では下記の特徴がある。
（１）本実施形態のロボット制御装置ＲＣに付随するティーチペンダントＴＰに、ＣＰＵ１０（制御部）の処理を第１処理モード及び第２処理モードのいずれかの処理モードに設定する操作部２４（処理モード設定部）を備える。そして、第１処理モードに設定されている場合、ＣＰＵ１０（制御部）は、電源部２０から電力供給がされているときには、各種データを第１メモリ１４に記憶し、停電時には第２メモリ１５に復旧用データを記憶するよう、書き込み制御する。また、第２処理モードに設定されている場合、ＣＰＵ１０（制御部）は、電源部２０から電力供給がされているときには、各種データを第２メモリ１５に記憶させるとともに、さらに、第２メモリ１５を介して第１メモリ１４にアクセスして、第１メモリ１４に該データを記憶させ、停電時には第１メモリへのアクセスを無効にする。この結果、本実施形態によれば、処理モード設定部により、第１処理モードと第２処理モードの設定ができるため、その処理モードを作業者は処理モード設定部を使用して適宜に選択することができる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記各実施形態では第２メモリ１５をＭＲＡＭにより構成したが、バックアップ電源を備えたＳＲＡＭとしてもよい。ＳＲＡＭもハードディスク或いはフラッシュメモリからなる第１メモリ１４よりも書き込み速度が速い利点がある。

ＲＣ…ロボット制御装置、１０…ＣＰＵ（制御部）、１４…第１メモリ、
１５…第２メモリ、２０…電源部、２２…コンデンサ（保持電源部）。

Claims

作業プログラムを含む各種データを記憶する不揮発性の第１メモリと、前記作業プログラムに従ってロボットを制御する制御部を備え、電源部から電力の供給を受けるロボット制御装置において、
前記電源部からの電力の供給を受けていない停電時に前記作業プログラムの実行状態を保存するための復旧用データを記憶するとともに、前記第１メモリよりも書き込み速度が速い不揮発性の第２メモリと、
前記停電時に前記第２メモリに対する前記復旧用データの書き込みが可能に所定の制限時間で電力供給を行う保持電源部を備え、
前記制御部は停電時に前記保持電源部の前記制限時間内で第２メモリに前記復旧用データを書き込み制御することを特徴とするロボット制御装置。
前記制御部は、前記電源部から電力供給がされているときには、前記各種データを第２メモリに記憶させるとともに、第２メモリを介して第１メモリにアクセスして、第１メモリに該データを記憶させ、
前記停電時には、前記復旧用データを第２メモリに記憶させるとともに第１メモリへのアクセスを無効にす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。
前記制御部の処理を第１処理モード及び第２処理モードのいずれかの処理モードに設定する処理モード設定部を備え、
第１処理モードに設定されている場合、前記制御部は、前記電源部から電力供給がされているときには、前記各種データを第１メモリに、停電時には前記復旧用データを第２メモリにそれぞれ記憶させ、
第２処理モードに設定されている場合、前記制御部は、前記電源部から電力供給がされているときには、前記各種データを第２メモリに記憶させるとともに、第２メモリを介して第１メモリにアクセスして第１メモリに該データを記憶させ、停電時には前記復旧用データを第２メモリに記憶させるとともに第１メモリへのアクセスを無効にす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。
前記第２メモリは、ＭＲＡＭ又はバックアップ電源を備えたＳＲＡＭであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のロボット制御装置。