JP2013202761A - ロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ロボットを作成する者が具体的なプログラムの作成作業およびインストール作業を行うことなく、アクチュエータ制御用プログラムを得ることができること。
【解決手段】 ロボットの一部を構成するＰＣ制御基板３０は、各制御プログラムコントポーネントをあらわすデータを格納する記憶部３０ｍを備え、サーバ１０における診断／イメージ作成部１０ｃは、使用者が所望するコンフィギュレーションファイルを作成し、それを通信回線１４およびクライアント１６を介してＰＣ制御基板３０に供給することにより、ＰＣ制御基板３０におけるアルゴリズム接続部３０ｌが、データ解析部３０ｂからのコンフィギュレーションファイルに含まれるイネーブルデータＣＥに基づいて各制御プログラムコントポーネントを、コンフィギュレーションファイルの内容に合致するように組み合わせるもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システムに関する。

作業用ロボット、ヒューマノイドロボット等（以下、単にロボットともいう）においては、例えば、特許文献１にも示されるように、各ロボット関節は、例えば、関節モータ、リニアーアクチュエータ、ロータリーアクチュエータ等のアクチュエータを含んで構成されている。各ロボット関節に付随してロボットの各動作を検出するセンサも設けられている。また、ロボットにおいては、各ロボット関節等を独立に制御する分散コントローラを備えたものが提案されている。分散コントローラは、記憶部に格納されたロボットの制御のための制御アルゴリズムに基づいて制御を行うものとされる。その際、分散コントローラのフレームワークは、システムコマンダーごとに予め定義された動作の高レベルシーケンスと、頭脳を介した各種関節のリアルタイム制御と、コントローラを介した関節レベル処理及びアクチュエータ制御とを含むものとされる。ロボットに所定の動作を行わせるためには、例えば、各種パラメータ化されたタスクシーケンスをプログラムすることが必要とされる。
また、例えば、特許文献２にも示されるように、クラウドサーバを利用したサービスも提案されている。

特開２０１１−６７９４３号公報 特開２０１１−２３７８６４号公報

上述のようなロボットにおいて、各種パラメータ化されたタスクシーケンスをプログラムする場合、プログラムを作成し、それをロボットの記憶部にインストールすることは多大な時間および労力を要し、結果として、プログラムの作成が失敗となる場合もある。特に、新たに開発するロボットの制御のためのプログラムの作成を初めて試みる者にとっては、多大な費用が嵩み、多大な時間を要するという問題を伴う。

以上の問題点を考慮し、本発明はロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システムであって、ロボットを作製する者が具体的なプログラムの作成作業およびインストール作業を行うことなく、アクチュエータ制御用プログラムを得ることができるロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システムを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係るロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システムは、利用者が選択したロボットを構成する構成要素に従い、構成要素の最適な組み合わせの候補を選択し、最適な組み合わせの候補に応じて定義された設定データをあらわすコンフィギュレーションファイルを作成する診断／イメージ作成部を有するサーバと、サーバに通信回線を介して接続されるＰＣ制御基板であって、利用者が選択した構成要素をそれぞれ、制御する制御プログラムコンポーネントのデータを格納する記憶部と、サーバから供給されたコンフィギュレーションファイルの内容を解析するデータ解析部と、各制御プログラムコントポーネントを組み合わせるアルゴリズム接続部と、を有するＰＣ制御基板とを備え、アルゴリズム接続部は、データ解析部からのコンフィギュレーションファイルのイネーブルデータに基づいてコンフィギュレーションファイルの内容に合致するように各制御プログラムコントポーネントを組み合わせることを特徴とする。

本発明に係るロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システムは、サーバに通信回線を介して接続されるＰＣ制御基板であって、利用者が選択した構成要素をそれぞれ、制御する制御プログラムコンポーネントのデータを格納する記憶部と、サーバから供給されたコンフィギュレーションファイルの内容を解析するデータ解析部と、各制御プログラムコントポーネントを組み合わせるアルゴリズム接続部と、を有するＰＣ制御基板を備え、アルゴリズム接続部は、データ解析部からのコンフィギュレーションファイルのイネーブルデータに基づいてコンフィギュレーションファイルの内容に合致するように各制御プログラムコントポーネントを組み合わせることにより、利用者が選択した構成要素に対応した制御プログラムが得られるのでロボットを作製する者が具体的なプログラムの作成作業およびインストール作業を行うことなく、アクチュエータ制御用プログラムを得ることができる。

本発明に係るロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システムの一例の構成を概略的に示すブロック図である。 図１に示される例におけるサーバの動作説明に供される工程図である。 図１に示される例におけるクラウドサーバの動作説明に供される図である。 図１に示される例におけるサーバの動作説明に供される図である。 図１に示される例におけるサーバの動作説明に供される図である。 図１に示される例におけるサーバの動作説明に供される図である。 図１に示される例におけるサーバの動作説明に供される図である。 ＰＣ制御基板の動作説明に供される図である。 図１に示されるサーバがマイクロコンピュータにより構成された場合、斯かるマイクロコンピュータが実行するプログラムを示すフローチャートである。

図１は、本発明に係るロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システムの一例の全体構成を概略的に示す。

図１において、ロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システム（以下、支援システムともいう）を利用する利用者は、クラウドサーバ１２を介して分散接続される特定のサービスプロバイダーのサーバ１０に対し、登録されたクライアント証明書（ユーザＩＤ、パスワード）を有するものとされる。

図１において、利用者のパーソナルコンピュータ１６（以下、クライアント１６ともいう）は、コンピュータネットワーク（インターネット）である通信回線１４に接続されている。クライアント１６には、キーボードおよびマウス等からなる入力部１８および、例えば、液晶ディスプレイのような表示部２０が接続されている。

通信回線１４には、クラウドサーバ１２を介してサーバ１０が接続されている。サーバ１０は、各種データの送受信を行う通信部１０ａと、通信部１０ａからのクライアント認証データ群ＩＤＤに基づいて登録されたクライアント１６であるか否かを判別するＩＤ判別部１０ｂと、ＩＤ判別部１０ｂからの判別出力に基づいて各クライアント毎の後述するコンフィギュレーションファイルを作成する診断／イメージ作成部１０ｃと、各種データを格納する記憶部１０ｍとを備えるものとされる。
上述のクライアント認証データ群ＩＤＤは、例えば、クラウドサーバ１２を介して供給される上述のユーザＩＤ、パスワード等をあらわすデータを含むものとされる。

記憶部１０ｍは、ロボット構成プログラムデータ、診断プログラムデータ、運動シミュレーションプログラム、各アクチュエータの制御プログラム、後述する利用されるロボットの一部を構成する各アクチュエータ、各センサをそれぞれ、識別しあらわす識別コードデータ、後述するＰＣ制御基板の認証をあらわすＩＤデータおよびパスワードをあらわすデータ等を格納する。

利用者が、クライアント１６によりクラウドサーバ１２のウェブサイトにアクセスした場合、図３に示されるように、ウェブサイトにおいて入力画面５０が自動的に表示される。次に、クライアント１６の入力部１８が操作され入力画面５０にユーザＩＤ、パスワードが入力された場合、診断／イメージ作成部１０ｃは、図２に示されるように、ステップ１においてロボットの基本構成を設計すべく、クライアント認証データ群ＩＤＤに基づいて自動的にロボット構成プログラムを起動する。これにより、図５に示されるように、初期設定画面５６が、クライアント１６の表示部２０の画面に表示される。その際、記憶されている複数のアクチュエータ５４ｎ（ｎは正の整数）、複数のセンサ５４ｍ（ｍは正の整数）およびカメラ５４ｉ（ｉは正の整数）をあらわすシンボルマークも表示される。続いて、図５に示されるように、所望されるロボット機構部の構成とアクチュエータを配置するために適切な座標および幾何学的配置が、クライアント１６の入力部１８が操作されることにより、初期設定画面に対し定義される。その際、制御基板、ロボットの脚部等の機構部要素５８ｎをあらわす複数のシンボルマークも、共通の画面に併せて表示される。これにより、利用者が所望するロボット機構部に対応する各シンボルマークをその共通の画面上において、図６に示されるように、ドラッグアンドドロップすることにより、ロボット機構部の基本構成が形成される。
続いて、図２においてステップ２に進み、診断／イメージ作成部１０ｃは、診断プログラムデータ、運動シミュレーションプログラムに従い、利用者の要求に応じた各制御基板、アクチュエータ相互の整合性について診断を行う。

続いて、図２においてステップ３に進み、診断／イメージ作成部１０ｃは、利用者が選択した構成要素に従い、制御基板、相互の接続方法の最適な組み合わせの候補を選択する。その際、各アクチュエータ等に対応するダウンロードすべき制御プログラムも選択される。これにより、図７に示されるように、コンフィギュレーションイメージが、クライアント１６の表示部２０の画面に表示される。図７においては、マイクロコントローラ６０により制御される制御基板６２および機構部要素５８ｎの最適な組み合わせが、階層的に示されている。

そして、図２においてステップ４に進み、診断／イメージ作成部１０ｃは、各利用者毎に、コンフィギュレーションイメージ、および、定義された設定データをあらわすコンフィギュレーションファイル（ＸＭＬ形式ファイル）、それに対応する制御プログラム等を作成し、コンフィギュレーションファイルを後述するロボットに設けられたＰＣ制御基板３０に送出する。また、これらのコンフィギュレーションイメージ、および、定義された設定データをあらわすコンフィギュレーションファイル（ＸＭＬ形式ファイル）、それに対応する制御プログラム等は、例えば、各利用者毎にクラウドサーバ１２に記録される。

利用者が所有するロボット４０は、例えば、図１に示されるように、上述したコンフィギュレーションイメージに対応した複数のアクチュエータＭ１〜Ｍｎ（ｎは正の整数）、それらをそれぞれ制御する複数の制御駆動基板ＣＰ１〜ＣＰｎ（ｎは正の整数）、複数のセンサＳ１〜Ｓｎ（ｎは正の整数）を選択的にＰＣ制御基板３０に接続可能とされる構成を備えている。

ＰＣ制御基板３０は、接続されたクライアント１６相互間において双方向の通信を行う通信部３０ａと、通信部３０ａから供給されたコンフィギュレーションファイルを含むデータをあらわすデータ群ＱＤに基づいてコンフィギュレーションファイルの内容を解析するデータ解析部３０ｂと、データ解析部３０ｂからのコンポーネントプログラムをリンクさせることをあらわすイネーブルデータＣＥに基づいて各制御プログラムコントポーネントをコンフィギュレーションファイルの内容に合致するように組み合わせるアルゴリズム接続部３０ｌと、アルゴリズム接続部３０ｌからの組み合わされた各制御プログラムに基づいて駆動制御データ群を形成する制御データ作成部３０ｃと、を含んで構成される。

また、ＰＣ制御基板３０は、各制御プログラムコントポーネントをあらわすデータ、接続されるべき各センサ、アクチュエータ等の識別登録番号をあらわすパーツＩＤデータ、各登録利用者が所有するＰＣ制御基板３０自体の登録認証データおよびパスワードを表すデータＩＰＤ、その他の更新プログラムデータを格納する記憶部３０ｍを備えている。各制御プログラムコントポーネントをあらわすデータ、接続されるべき各センサ、アクチュエータ等の識別登録番号をあらわすパーツＩＤデータは、プリインストールされている。プリインストール時においては、各制御プログラムコントポーネントをあらわすデータは、リンクされていない。

さらに、ＰＣ制御基板３０は、パーツＩＤデータに基づいて各センサ、アクチュエータ等がＰＣ制御基板３０に接続されているか否かを判定するハードウェア接続状態判定部３０ｄを備えている。ハードウェア接続状態判定部３０は、各センサ、アクチュエータ等が接続されていると判定した場合、接続完了をあらわす判定出力ＣＣＤを通信部３０ａおよびクライアント１６の転送部を介してクラウドサーバ１２およびサーバ１０に送出する。ＰＣ制御基板３０は、図示が省略されるが、電力を供給するバッテリを備えるとともに、加えて、ＡＣアダプタを介して電力が供給され得る構成を備えている。

斯かる構成において、先ず、ＰＣ制御基板３０は、ＰＣ制御基板３０の電源投入時、登録認証データおよびパスワードを表すデータＩＰＤを記憶部３０ｍから読み出し、それらを通信部３０ａ、およびクライアント１６の転送部１６ｆを介してクラウドサーバ１２およびサーバ１０に送出する。これにより、サーバ１０におけるＩＤ判定部１０ｂは、データＩＰＤに基づいて記憶部１０ｍから各登録利用者に対し既に作成されたコンフィギュレーションファイルをあらわすデータを読み出し、通信部１０ａが、それをクライアント１６およびＰＣ制御基板３０の通信部３０ａに供給する。また、利用者が図７に示されるコンフィギュレーションイメージに対応した所望する各センサ、アクチュエータ等を選択的にＰＣ制御基板３０に接続した場合、サーバ１０からの上述のコンフィギュレーションファイルに基づいてハードウェア接続状態判定部３０は、接続完了、あるいは、接続不良をあらわす判定出力ＣＣＤを通信部３０ａおよびクライアント１６の転送部を介してクラウドサーバ１２およびサーバ１０に送出する。サーバ１０は、ＰＣ制御基板３０からの接続不良をあらわす判定出力ＣＣＤが供給された場合、クライアント１６にエラーメッセージを送出する。これにより、利用者は、上述の接続を再度、確認することとなる。

次に、ＰＣ制御基板３０のデータ解析部３０ｂは、サーバ１０からの上述のデータ群ＱＤに基づいてコンフィギュレーションファイルの内容を解析し、記憶部３０ｍから使用する各制御プログラムを読み出すとともに、イネーブルデータＣＥをアルゴリズム接続部３０ｌに供給する。これにより、例えば、図８に示されるように、コンフィギュレーションファイルがあらわす指令内容が、コンポーネント１のプログラム７２およびコンポーネント４のプログラム７５を使用するとともに、レーザ光ファインダーを使用するという内容である場合、アルゴリズム接続部３０ｌは、コンポーネント１のプログラム７２およびコンポーネント４のプログラム７５のデータを記憶部３０ｍから読み出し、コンポーネント１のプログラム７２およびコンポーネント４のプログラム７５を連続して実行するように組み合わせるものとされる。
図９は、サーバ１０が例えば、マイクロコンピュータにより構成される場合、コンフィギュレーションファイルをＰＣ制御基板３０に供給するために斯かるマイクロコンピュータが実行するプログラムを示すフローチャートである。

図９において、プログラムスタート後、ステップＳ１において、ログイン後、ステップＳ２に進み、コンフィギュレーションファイルが記憶部１０ｍまたはクラウドサーバ１２に格納されているか否かを判断し、記憶部１０ｍまたはクラウドサーバ１２に格納されている場合、続くステップＳ３に進む。ステップＳ３において、コンフィギュレーションファイルが複数個あるか否かを判断し、コンフィギュレーションファイルが複数個ある場合、ステップＳ４に進み、クライアント１６にファイルを選択する命令を送出し、続くステップＳ５において、コンフィギュレーションファイルが選択されたか否かを判断する。ステップＳ５においてコンフィギュレーションファイルが利用者によりクライアント１６の入力部１８が操作されて選択された場合、続くステップＳ６において、選択されたコンフィギュレーションファイルを送出し、ステップＳ７に進む。ステップＳ７においてＰＣ制御基板３０からのデータＣＣＤに基づいてアクチュエータ等が正常に接続完了しているか否かを判断し、アクチュエータ等が正常に接続完了している場合、続くステップＳ８において、動作確認プログラムを実行してプログラムを終了する。
また、ステップＳ２において、コンフィギュレーションファイルが記憶部１０ｍまたはクラウドサーバ１２に格納されていない場合、プログラムを終了する。
ステップＳ３において、コンフィギュレーションファイルが１個の場合、ステップＳ６に進み、それ以降のステップを上述のように実行する。
ステップＳ５において、コンフィギュレーションファイルが選択されない場合、ステップＳ４に戻る。
さらに、ステップ７において、アクチュエータ等が正常に接続完了していない場合、ステップＳ９に進み、エラーメッセージをクライアント１６に送出する。
なお、上述の例において、更新プログラムがサーバ１０にアップロードされた場合、クライアント１６の要求に応じてＰＣ制御基板３０にダウンロードされるように構成されてもよい。

したがって、上述の本発明に係るロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システムの一例においては、登録利用者は、サーバ１０およびクラウドサーバ１２、ＰＣ制御基板３０を利用することにより、所望するアクチュエータごとにアクチュエータ制御用プログラムを作成する必要がなく、そのプログラムをクライアント１６にインストールする必要もない。また、登録利用者は、制御用プログラムの動作を自動的に自己のクライアント１６の表示部２０を使って容易に確認することができる。

１０ サーバ
１０ｃ 診断／イメージ作成部
１２ クラウドサーバ
１４ 通信回線
１６ クライアント
３０ ＰＣ制御基板
３０ｂ データ解析部
３０ｌ アルゴリズム接続部
３０ｍ 記憶部

Claims (3)

1. 利用者が選択したロボットを構成する構成要素に従い、該構成要素の最適な組み合わせの候補を選択し、該最適な組み合わせの候補に応じて定義された設定データをあらわすコンフィギュレーションファイルを作成する診断／イメージ作成部を有するサーバと、
   前記サーバに通信回線を介して接続されるＰＣ制御基板であって、前記利用者が選択した構成要素をそれぞれ、制御する制御プログラムコンポーネントのデータを格納する記憶部と、前記サーバから供給されたコンフィギュレーションファイルの内容を解析するデータ解析部と、各制御プログラムコントポーネントを組み合わせるアルゴリズム接続部と、を有するＰＣ制御基板とを備え、
   前記アルゴリズム接続部は、前記データ解析部からの前記コンフィギュレーションファイルのイネーブルデータに基づいてコンフィギュレーションファイルの内容に合致するように各制御プログラムコントポーネントを組み合わせることを特徴とするロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システム。
2. 前記ＰＣ制御基板は、複数のアクチュエータが選択的に接続可能であることを特徴とする請求項１記載のロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システム。
3. 前記ＰＣ制御基板は、登録認証データおよびパスワードを表すデータ群を前記記憶部から読み出し、それらを前記サーバに前記通信回線を介して送出することを特徴とする請求項１記載のロボットの構成要素制御用プログラム作成支援システム。

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