JP2023519155A - ロボットの制御機器及びロボットの制御方法、ロボット - Google Patents

Abstract

ロボットの制御機器及びロボットの制御方法、ロボットを提供する。該制御機器は、第１コントローラ（１０）と、第２コントローラ（１２）と、第１安全回路（１４）と、第２安全回路（１６）と、を備え、第１コントローラ（１０）と第２コントローラ（１２）のいずれか一方は、第１安全回路（１４）と第２安全回路（１６）に接続され、ロボットの外部からの警報信号のタイプを判別し、第１安全回路（１４）と第２安全回路（１６）が警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御し、第１安全回路（１４）と第２安全回路（１６）の論理が逆である。該装置及び方法は、ロボットの保護停止回路に深刻な回路同質化やセキュリティリスクが存在するという技術的課題を解決する。【選択図】図１

Description

本願は、ロボット制御の分野に関し、具体的には、ロボットの制御機器及びロボットの制御方法、ロボットに関する。

本願は、中国出願番号が２０２０１０３４０７８１.４で、出願日が２０２０年４月２６日である出願を基礎とし、且つその優先権を主張し、該中国出願の開示内容はここで全体として本願に取り込まれている。

産業用機械の安全性から、ロボットにおいては１つ又は複数の保護停止回路が必要とされる。この停止回路は、ロボットの全ての動きを停止したり、ロボットのドライバの動力を止めたり、ロボットシステムによって制御可能な他の危険を防止したりするなどの方式によってその安全上のリスクを解消する。停止機能は手動又は制御ロジックによって起動することができる。

従来の技術において、同じ機能を有する安全モジュールを１つコピーし、２つのモジュールを互いのバックアップとし、安全警報信号が発生すると、２つの安全モジュールは同時に応答し、ロボットの動力源を切断するのが一般的であり、一方が失効すると、他方が警報信号に応答することができる。しかし、このような保護停止回路には深刻な回路同質化やセキュリティリスクが存在する。

上記課題に対し、現在、効果的な解決手段が提供されていない。

本願の実施例は、ロボットの保護停止回路に深刻な回路同質化やセキュリティリスクが存在するという技術的課題を少なくとも解決するために、ロボットの制御機器及びロボットの制御方法、ロボットを提供する。

本願の実施例の一態様によれば、第１コントローラと、第２コントローラと、第１安全回路と、第２安全回路と、を備え、第１コントローラと第２コントローラのいずれか一方は、第１安全回路と第２安全回路に接続され、ロボットの外部からの警報信号のタイプを判別し、第１安全回路と第２安全回路が警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御することに用いられ、第１安全回路と第２安全回路の論理が逆であるロボットの安全制御機器を提供する。

いくつかの実施例では、第１コントローラと第２コントローラとの間には第１通信リンクを備え、第１コントローラと第２コントローラは、第１通信リンクを介して第１安全回路と第２安全回路から返信されたデータにタイミングエラーがあるか否かをチェックし、第１安全回路と第２安全回路から返信されたデータにタイミングエラーがある場合、第１安全回路と第２安全回路を切断するように制御し、第１警報情報を送信する。

いくつかの実施例では、第１通信リンクは、第１コントローラと第２コントローラのシリアルペリフェラルインタフェース間の通信リンクである。

いくつかの実施例では、第１コントローラと第２コントローラとの間には第２通信リンクをさらに備え、第１コントローラと第２コントローラは、それぞれ第２通信リンクを介して相手にプリセットバイトのデータを送信し、第１コントローラと第２コントローラのいずれか一方は、相手から送信されたプリセットバイトのデータを受信しない場合、第１安全回路と第２安全回路を切断するように制御し、第２警報情報を送信する。

いくつかの実施例では、第２通信リンクは、第１コントローラと第２コントローラの入出力インタフェース間の通信リンクである。

いくつかの実施例では、第１コントローラと第２コントローラはさらに、警報信号のタイプが第１タイプである場合、第１安全回路と第２安全回路を同時に切断し、ロボットの給電電源を切るように制御する制御動作と、警報信号のタイプが第２タイプである場合、警報信号をロボットのコントローラに送信し、ロボットのコントローラは走行を停止するまでロボットが減速走行するように制御してから、第１安全回路と第２安全回路を同時に切断し、ロボットの給電電源を切るように制御する制御動作と、警報信号のタイプが第３タイプである場合、警報信号をロボットのコントローラに送信し、ロボットのコントローラは走行を停止するまでロボットが減速走行するように制御する制御動作と、を実行することに用いられる。

いくつかの実施例では、第１安全回路と第２安全回路のいずれか一方は、１つの安全リレー及び２つの電界効果トランジスタを備え、２つの安全リレーの常開接点はいずれも第１コントローラと第２コントローラに接続され、第１コントローラと第２コントローラは常開接点を介して２つの安全リレーの運転状態を監視し、第１安全回路の２つの電界効果トランジスタはＰＭＯＳ電界効果トランジスタであり、第２安全回路の２つの電界効果トランジスタはＮＭＯＳ電界効果トランジスタである。

いくつかの実施例では、第１コントローラと第２コントローラの型番が異なる。

本願の実施例の別の態様によれば、コントローラと、上記の安全制御機器とを含むロボットをさらに提供する。

本願の実施例の別の態様によれば、第１コントローラと第２コントローラがロボットの外部からの警報信号を取得し、警報信号のタイプを判別するステップと、第１コントローラと第２コントローラが第１安全回路と第２安全回路が警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御するステップであって、第１コントローラと第２コントローラのいずれか一方が、第１安全回路と第２安全回路に接続され、第１安全回路と第２安全回路の論理が逆であるステップと、を含むロボットの制御方法をさらに提供する。

いくつかの実施例では、第１コントローラと第２コントローラが第１安全回路と第２安全回路が警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御するステップは、警報信号のタイプが第１タイプである場合、第１安全回路と第２安全回路を同時に切断し、ロボットの給電電源を切るように制御することと、警報信号のタイプが第２タイプである場合、警報信号をロボットのコントローラに送信し、ロボットのコントローラは、運転を停止するまでロボットが減速運転するように制御してから、第１安全回路と第２安全回路を同時に切断し、ロボットの給電電源を切るように制御することと、警報信号のタイプが第３タイプである場合、警報信号をロボットのコントローラに送信し、ロボットのコントローラは走行を停止するまでロボットが減速走行するように制御することとを含む。

本願の実施例のさらなる態様によれば、プロセッサに実行されると、上記実施例のいずれかに記載のロボットの制御方法を実現するコンピュータプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体をさらに提供する。

本願の実施例のさらなる態様によれば、メモリと、前記メモリに接続されたプロセッサと、を備え、前記プロセッサは、前記メモリに記憶された命令に基づいて、上記実施例のいずれかに記載のロボットの制御方法を実行するロボットの制御装置をさらに提供する。

本願の実施例では、第１コントローラと、第２コントローラと、第１安全回路と、第２安全回路と、を備え、第１コントローラと第２コントローラのいずれか一方は、第１安全回路と第２安全回路に接続され、ロボットの外部からの警報信号のタイプを判別し、第１安全回路と第２安全回路が警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御することに用いられ、第１安全回路と第２安全回路の論理が逆である、ロボットの安全制御機器を提供し、本願に係る安全制御機器は、デュアルＣＰＵによって正逆論理が制御されたデュアル安全回路設計を採用し、ロボットの安全回路とバックアップ安全回路の同質化による失効という課題を回避し、それにより、ロボットの運転安定性や安全性を向上させるという技術的効果を実現し、ロボットの保護停止回路に深刻な回路同質化やセキュリティリスクが存在するという技術的課題を解決する。

ここで説明される図面は、本願の理解をさらに深めることに用いられ、本願の一部を構成し、本願の例示的な実施例及びその説明は、本願を説明することに用いられ、本願を不当に限定するものではない。

本願のいくつかの実施例に係るロボットの安全制御機器の構造図である。 本願の別のいくつかの実施例に係るロボットの安全制御機器の構造図である。 本願のさらなるいくつかの実施例に係るロボットの安全制御機器の構造図である。 本願のいくつかの実施例に係る安全回路の回路図である。 本願のいくつかの実施例に係るロボットの構造図である。 本願のいくつかの実施例に係るロボットの制御方法のフローチャートである。 本願のいくつかの実施例に係るロボットの制御装置のブロック図である。

当業者が本願の解決手段をよりよく理解するために、以下に、本願の実施例における図面を参照し、本願の実施例における技術的解決手段を明確かつ完全に説明する。なお、説明される実施例は本願の一部の実施例に過ぎず、全ての実施例ではないことは明らかである。本願の実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要せずに得られた全ての他の実施例は、本願の特許範囲に属すべきである。

なお、本願の明細書、特許請求の範囲及び上記図面における用語「第１」、「第２」などは類似する対象を区別することに用いられ、必ずしも特定の順序又は前後順序を説明することに用いられる必要はない。このように使用されるデータは、本明細書に記載される本願の実施例が本明細書に図示又は説明されたものを除いた順序で実施できるように、適切な場合に交換可能であることを理解されたい。さらに、用語「含む」、「有する」、及びそれらの任意の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図し、例えば、一連のステップ又はユニットを含むプロセス、方法、システム、製品又は装置は明確に列挙されたステップ又はユニットに限定されるものではなく、明確に列挙されていない、又はこれらのプロセス、方法、製品又は装置に固有の他のステップ又はユニットを含むことができる。

本願の実施例によれば、ロボットの安全制御機器の実施例を提供する。なお、図面のフローチャートに示されたステップは、１組のコンピュータが実行可能な命令のコンピュータシステムにおいて実行することができ、フローチャートに論理的な順序が示されているが、場合によっては、これらと異なる順序で示され又は説明されたステップを実行してもよい。

図１は、本願のいくつかの実施例に係るロボットの安全制御機器の構造図である。図１に示すように、この安全制御機器は、
第１コントローラ１０と、第２コントローラ１２と、第１安全回路１４と、第２安全回路１６と、を備え、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２のいずれか一方は、第１安全回路１４と第２安全回路１６に接続され、ロボットの外部からの警報信号のタイプを判別し、第１安全回路１４と第２安全回路１６が警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御することに用いられ、第１安全回路１４と第２安全回路１６の論理が逆である。

本願のいくつかの実施例によれば、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２の型番が異なる。

具体的に実施する際に、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２として、異なるメーカの異なる型番のＣＰＵを採用することによっても、回路の同質化による失効という課題を回避することができる。

図１に示すように、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２は、いずれも、第１安全回路１４と第２安全回路１６に接続され、各安全入力信号の状態を判別し、安全回路の状態を監視し、ロボットが異常状態にあると検出した場合、安全回路におけるＭＯＳトランジスタが安全回路を切断し、ロボットの給電電源を切るように制御することに用いられる。

上記安全制御機器により、デュアルＣＰＵによって正逆論理が制御されたデュアル安全回路設計を採用し、ロボットの安全回路とバックアップ安全回路の同質化による失効という課題を回避し、それにより、ロボットの運転安定性や安全性を向上させるという技術的効果を実現する。

図２は、本願の別のいくつかの実施例に係るロボットの安全制御機器の構造図である。図２に示すように、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２との間には第１通信リンク１８を備え、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２は、第１通信リンク１８を介して第１安全回路１４と第２安全回路１６から返信されたデータにタイミングエラーがあるか否かをチェックし、第１安全回路１４と第２安全回路１６から返信されたデータにタイミングエラーがある場合、第１安全回路１４と第２安全回路１６を切断するように制御し、第１警報情報を送信する。

本実施例では、第１通信リンク１８は、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２のシリアルペリフェラルインタフェース間の通信リンクである。

２つの安全回路にタイミングエラーが生じることを回避するために、２つのコントローラの間はＳＰＩによって相互チェックを行い、２つの安全回路が２つのコントローラに送信したデータにタイミングエラーがあるか否かをチェックする。タイミングエラーがある場合、第１安全回路と第２安全回路の両方を切断するように制御し、警報情報を送信する。音声警報情報の送信は、音声で放送できるか、又はＲＳ４８５を介して警報情報をコントローラと通信接続された端末装置に送信できる。上記タイミングチェックプロセスにより、２つの安全回路にタイミングエラーが生じることを回避することができる。

図３は、本願のさらなるいくつかの実施例に係るロボットの安全制御機器の構造図である。図３に示すように、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２との間には第２通信リンク１１０をさらに備え、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２は、それぞれ、第２通信リンク１１０を介して相手にプリセットバイトのデータを送信し、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２のいずれか一方は、相手から送信されたプリセットバイトのデータを受信しないと、第１安全回路１４と第２安全回路１６を切断するように制御し、第２警報情報を送信する。

本願のいくつかの実施例によれば、第２通信リンク１１０は第１コントローラ１０と第２コントローラ１２の入出力インタフェース間の通信リンクである。
２つのコントローラは、１つのＩＯインタフェースを介して直接接続された通信リンクを有し、２つのコントローラは、該通信リンクを介して固定バイトのデータを定時的に送信し、そのうちの一方が相手から送信されたデータを受信できないと、すぐに保護状態に入る。具体的には、２つの安全回路を切断するように制御し、警報情報を送信する。音声警報情報の送信は、音声で放送できるか、又は警報情報をコントローラと通信接続されたユーザ端末に送信できる。

本願に係る安全制御機器は、２つのＣＰＵがいずれも正常に動作する場合にのみ、正常に動作することができるので、上記方法によって２つのＣＰＵの運転状態を検出することで、安全制御機器の運転安定性を向上させることができる。

本願のいくつかの実施例では、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２は、さらに、警報信号のタイプが第１タイプである場合、第１安全回路１４と第２安全回路１６を同時に切断し、ロボットの給電電源を切るように制御する制御動作と、警報信号のタイプが第２タイプである場合、警報信号をロボットのコントローラに送信し、ロボットのコントローラは走行を停止するまでロボットが減速走行するように制御してから、第１安全回路１４と第２安全回路１６を同時に切断し、ロボットの給電電源を切るように制御する制御動作と、警報信号のタイプが第３タイプである場合、警報信号をロボットのコントローラに送信し、ロボットのコントローラは走行を停止するまでロボットが減速走行するように制御する制御動作と、を実行することに用いられる。

国際標準要求に準じてロボットの安全モジュールの具体的な設計と組み合わせ、ロボットが制御可能に停止するか否かによって、以下の３種の停止形態に分けられる。
０類：外部の突然の停電又は急停止信号が有効であり、ロボットの動力源を切断するか、又は自由停止又はブレーキ停止をトリガするものであって、制御不可能な停止である。
１類：ロボットを急速に停止させ、現在の計画経路を保持し、ロボットが停止した後、ロボットの動力源を切断するものであって、制御可能な停止である。
２類：ロボットを急速に停止させ、現在の計画経路を保持し、ロボットが停止した後、ドライバを制御し、ロボットの動力源を切断しないものであって、制御可能な停止である。

本願に係る上記産業用ロボットの安全制御機器は、産業用ロボットに直接適用することができ、外部から入力された安全信号を分類し、０類の警報信号（上記第１タイプの警報信号）が発生する場合、安全モジュールはソフトウェアが制御しない場合にハードウェアによってロボットの動力源を直接切断することができ、このように、ソフトウェアの処理エラーによる安全回路の故障を回避し、１類の警報信号（上記第２タイプの警報信号）が発生する場合、ソフトウェアによって安全回路を切断し、ロボットの動力源を切断することができ、２類の警報信号（上記第３タイプの警報信号）が発生する場合、安全制御機器は警報情報をロボットのコントローラにアップロードし、ロボットのコントローラはロボットが減速停止するように制御する。

本願のいくつかの実施例によれば、第１安全回路１４と第２安全回路１６のいずれか一方は、１つの安全リレー及び２つの電界効果トランジスタを備え、２つの安全リレーの常開接点はいずれも第１コントローラと第２コントローラに接続され、第１コントローラと第２コントローラは常開接点を介して２つの安全リレーの運転状態を監視し、第１安全回路の２つの電界効果トランジスタはＰＭＯＳ電界効果トランジスタであり、第２安全回路の２つの電界効果トランジスタはＮＭＯＳ電界効果トランジスタである。

図４は、本願のいくつかの実施例に係る安全回路の回路図である。図４に示すように、Ｋ１１とＫ１２は、安全リレーであり、強制ガイド接点を有し、安全回路の状態を確保するために、安全リレーの１組の常開接点は、第１コントローラ１０及び第２コントローラ１２に接続され、安全リレーの状態を監視することに用いられ、安全リレーの接点の接着を回避する。安全リレー補助接点の信号をコントローラにフィードバックすることで、安全リレーに対する監視を実現し、安全回路が安全で確実に運転することを確保できる。

ロボットの安全インタフェースの安全信号は下表に示され、安全インタフェースには電源、安全入力及び安全出力信号が含まれる。

ここでは、安全入力信号は、安全ゲート、ティーチペンダント急停止１、ティーチペンダント急停止２、外部急停止１、外部急停止２、リミットスイッチを含む。

急停止処理フロー：急停止信号が発生し、例えばティーチペンダントが急停止したり、外部が急停止したりし、安全回路が切断されると、２つの安全リレーのコイルが切断され、この時、安全リレーの常閉接点がオフになり、常開接点がオンにされ、動作信号が光結合によって２つのコントローラに伝送され、２つのコントローラは信号をサーボドライバに伝送し、サーボドライバは減速する。安全リレーの出力は、リレーを介してサーボドライバの主回路の電源を直接遮断することで、緊急制動の目的を達成する。

ＳＡＦＥ＿ＯＵＴ１＋とＳＡＦＥ＿ＯＵＴ１－、ＳＡＦＥ＿ＯＵＴ２＋とＳＡＦＥ＿ＯＵＴ２－は安全出力信号であり、Ｑ１５とＱ１６はＰＭＯＳトランジスタであり、Ｑ１４とＱ１８はＮＭＯＳトランジスタであり、これにより、回路の同質化を回避し、信頼性を向上させ、安全出力信号は以下の方式で接続される。一般的な従来設計は、１種類のＭＯＳトランジスタの設計方法を採用することが多く、２種類のデバイス及び論理タイプの設計方法が見られず、デバイスに失効などの故障が発生した場合に１種類のデバイス（ＭＯＳトランジスタ）の失効による故障のリスクを効果的に回避、低減する。本願が採用するＭＯＳトランジスタの解決手段は、２種類の異なるタイプのスイッチデバイスを使用する。１つはＮＭＯＳトランジスタ（ハイレベルが有効である）であり、もう１つはＰＭＯＳトランジスタ（ローレベルが有効である）である。これらは２種類の異なる論理制御の手段であり、ソフトウェア論理にも相互検出と保護の役割を果たし、１種類の制御論理を使用することによるエラーの発生のリスクが高いことを回避し、それにより、より良好に安全制御を行う。安全出力信号でサーボドライバの交流コンタクタを直接制御し、交流コンタクタは０類の警報（外部停電以外の場合）が発生したときにサーボドライバの動力源を切る。２つの回路がいずれも正常である場合にのみ、安全に出力し、正常に動作できる。

その他の信号処理フローは以下の通りである。
安全ゲート：安全ゲート信号は１類の停止信号に属し、安全制御機器は、安全ゲート信号を受信すると、安全警報信号をロボットのコントローラに送信し、コントローラは、サーボモジュールに減速運転を通知し、続いて信号を安全制御機器に返信し、安全制御機器は、安全回路を切断し、サーボ動力源を切断する。
リミット信号：リミット信号は２類の停止信号に属し、安全モジュールは、リミット信号を受信すると、安全警報信号をロボットのコントローラに送信し、コントローラは、サーボモジュールに減速運転するよう通知し、続いて信号を安全モジュールに返信し、安全に出力し、サーボドライバの動力源を切断せず、手動でロボットを安全領域内に戻した後に警報信号をクリアすることができる。
他の警報信号は２類の停止信号に属し、安全コントローラがこのような信号を受信すると、サーボドライバは減速停止し、イネーブル信号を切断せず、警報が解消された後に現在の軌跡を保持し続けて動くことができる。

本願の実施例に係る安全制御機器は、追加のＰＬＣ制御モジュールを追加する必要がなく、占有スペースが小さく、配線や取り付けが容易になり、コンパクト型制御キャビネットの取付要件を満たすことができ、ソフトウェアとハードウェアを組み合わせて制御する解決手段を採用することで、ソフトウェアとハードウェアのいずれも安全回路を切断するように制御することができ、緊急時にソフトウェアの関与を必要とせず、ハードウェアを用いてサーボドライバの主電源を切ることができ、産業用ロボットの安全で確実な運転を確保することができ、また、ロボットに入力された警報信号の分類処理も実現できる。

図５は、本願のいくつかの実施例に係るロボットの構造図である。図５に示すように、該ロボットは、コントローラ５０と、上記の安全制御機器５２と、を備える。

ロボットのコントローラ５０の電源が故障することによる安全制御機器５２の安全回路の失効を回避するためには、安全制御機器５２の安全回路が使用する２４Ｖ電源は、ロボットのコントローラ５０が使用する２４Ｖ電源とは異なるものでなければならない。

なお、図５に示す実施例の好ましい実施態様は、図１に示す実施例の関連説明を参照することができ、ここで説明を省略する。

図６は、本願のいくつかの実施例に係るロボットの制御方法のフローチャートである。図６に示すように、該方法は、
第１コントローラと第２コントローラがロボットの外部からの警報信号を取得し、警報信号のタイプを判別するステップＳ６０２と、
第１コントローラと第２コントローラが第１安全回路と第２安全回路が警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御するステップＳ６０４であって、第１コントローラと第２コントローラのいずれか一方が、第１安全回路と第２安全回路に接続され、第１安全回路と第２安全回路の論理が逆であるステップＳ６０４とを含む。

本願のいくつかの実施例によれば、ステップＳ６０４は、警報信号のタイプが第１タイプである場合、第１安全回路と第２安全回路を同時に切断し、ロボットの給電電源を切るように制御することと、警報信号のタイプが第２タイプである場合、警報信号をロボットのコントローラに送信し、ロボットのコントローラは、運転を停止するまでロボットが減速運転ようにするように制御してから、第１安全回路と第２安全回路を同時に切断し、ロボットの給電電源を切るように制御することと、警報信号のタイプが第３タイプである場合、警報信号をロボットのコントローラに送信し、ロボットのコントローラは走行を停止するまでロボットが減速走行するように制御することと、を含む方法によって実現されてもよい。

なお、図６に示す実施例の好ましい実施態様は、図１に示す実施例の関連説明を参照することができ、ここで説明を省略する。

本願の実施例は、プロセッサに実行されると、上記実施例のいずれかに記載のロボットの制御方法を実現するコンピュータプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体をさらに提供する。

記憶媒体は、第１コントローラと第２コントローラがロボットの外部からの警報信号を取得し、警報信号のタイプを判別する機能と、第１コントローラと第２コントローラが第１安全回路と第２安全回路が警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御する機能であって、第１コントローラと第２コントローラのいずれか一方が第１安全回路と第２安全回路に接続され、第１安全回路と第２安全回路の論理が逆である機能とを実行するプログラムを記憶することに用いられる。

本願の実施例は、メモリと、前記メモリに接続されたプロセッサと、を備え、前記プロセッサは、前記メモリに記憶された命令に基づいて、上記実施例のいずれかに記載のロボットの制御方法を実行するように構成されるロボットの制御装置をさらに提供する。

プロセッサがプログラムを実行すると、第１コントローラと第２コントローラがロボットの外部からの警報信号を取得し、警報信号のタイプを判別する機能と、第１コントローラと第２コントローラが第１安全回路と第２安全回路が警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御する機能であって、第１コントローラと第２コントローラのいずれか一方が第１安全回路と第２安全回路に接続され、第１安全回路と第２安全回路の論理が逆である機能とが実行される。

図７は、本願のいくつかの実施例に係るロボットの制御装置のブロック図である。図７に示すように、制御装置は、メモリ７１０と、該メモリ７１０に接続されたプロセッサ７２０と、を備え、プロセッサ７２０は、メモリ７１０に記憶された命令に基づいて、上記のいずれかの実施例における制御方法を実行する。

メモリ７１０は、例えば、システムメモリや永続的な不揮発性記憶媒体などを含んでもよい。システムメモリには、例えば、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、ブートローダー（Ｂｏｏｔ Ｌｏａｄｅｒ）やその他のプログラムなどが記憶されている。

制御装置は、さらに、入出力インタフェース７３０、ネットワークインタフェース７４０、ストレージインタフェース７５０などを含んでもよい。これらのインタフェース７３０、７４０、７５０、メモリ７１０、及びプロセッサ７２０は、例えばバス７６０を介して接続されてもよい。ここで、入出力インタフェース７３０は、ディスプレイ、マウス、キーボード、タッチパネルなどの入出力機器に接続インタフェースを提供する。ネットワークインタフェース７４０は、各種のネットワーク機器に接続インタフェースを提供する。ストレージインタフェース７５０は、ＳＤカードやＵＳＢメモリなどの外付け記憶機器に接続インタフェースを提供する。本願の上記実施例では、各実施例に対する説明はそれぞれ重点があり、ある実施例で詳述されない部分は、他の実施例の関連説明を参照することができる。

本願に係るいくつかの実施例では、開示された技術的内容は他の形態で実装できると理解すべきである。ここでは、上記説明された装置の実施例は単に例示的なものであり、例えば前記ユニットの分割は、論理機能分割であってもよく、実際に実装される時に他の分割方式を有してもよく、例えば複数のユニット又はコンポーネントを組み合わせたり、別のシステムに統合したりしてもよく、いくつかの特徴はなくてもよく、実行しなくてもよい。また、表示又は議論された互いの結合、直接結合又は通信接続はいくつかのインタフェース、ユニット又はモジュールを介した間接的な結合又は通信可能な接続であってもよく、電気的又は他の形態であってもよい。

前記分離部材として説明されたユニットは、物理的に分離されてもよいし、物理的に分離されなくてもよく、ユニットとして示される部材は、物理的なユニットであってもよいし、物理的なユニットでなくてもよく、すなわち、１箇所に位置してもよく、又は複数のユニットに分布してもよい。実際の必要に応じてそのうちの一部又は全てのユニットを選択して本実施例の解決手段の目的を実装することができる。

また、本願の各実施例における各機能ユニットは１つの処理ユニットに統合されてもよく、各ユニットが個別で物理的に存在してもよく、２つ以上のユニットが１つのユニットに統合されてもよい。上記統合されたユニットはハードウェアの形態で実装されてもよいし、ソフトウェア機能ユニットの形態で実装されてもよい。

前記統合されたユニットは、ソフトウェア機能ユニットの形態で実装され且つ独立した製品として販売又は使用される場合、１つのコンピュータの読み取り可能な記憶媒体に記憶することができる。このような理解に基づき、本願の技術的解決手段では、本質的に又は従来技術に寄与する部分又は該技術的解決手段の全部又は一部はソフトウェア製品の形態で具現化することができ、該コンピュータソフトウェア製品は１つの記憶媒体に記憶され、一台のコンピュータ装置（パーソナルコンピュータ、サーバ又はネットワーク装置などであってもよい）に本願の各実施例に記載の方法の全部又は一部のステップを実行させる複数のコマンドを含む。前記記憶媒体は、ＵＳＢメモリ、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ：ＲｅＧＲＥＥｄ－ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＧＲＥＥＭ：ＲＧＲＥＥｎｄｏｍ ＧＲＥＥｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ポータブルハードディスク、磁気ディスク又は光ディスクなどの様々なプログラムコードを記憶できる媒体を含む。

以上は本願の好ましい実施例に過ぎず、なお、当業者であれば、本願の原理から逸脱することなく、いくつかの改良や修飾を行うことができ、これらの改良や修飾も本願の特許範囲と見なされるべきである。

本願は、中国出願番号が２０２０１０３４０７８１.４で、出願日が２０２０年４月２６日である出願を基礎とし、且つその優先権を主張し、該中国特許出願の開示内容はここで全体として本願に取り込まれている。

上記安全制御機器により、デュアルＣＰＵによって正逆論理が制御されたデュアル安全回路の設計を採用し、ロボットの安全回路とバックアップ安全回路の同質化による失効という課題を回避し、それにより、ロボットの運転安定性や安全性を向上させるという技術的効果を実現する。

図２は、本願の別のいくつかの実施例に係るロボットの安全制御機器の構造図である。図２に示すように、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２との間には第１通信リンク１８を備え、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２は、第１通信リンク１８を介して第１安全回路１４と第２安全回路１６から返信されたデータにタイミングエラーがあるか否かをチェックし、第１安全回路１４と第２安全回路１６から返信されたデータにタイミングエラーがある場合、第１安全回路１４と第２安全回路１６を切断するように制御し、一警報情報を送信する。

２つの安全回路にタイミングエラーが生じることを回避するために、２つのコントローラの間はシリアルペリフェラルインタフェースＳＰＩによって相互チェックを行い、２つの安全回路が２つのコントローラに送信したデータにタイミングエラーがあるか否かをチェックする。タイミングエラーがある場合、第１安全回路と第２安全回路の両方を切断するように制御し、警報情報を送信する。音声警報情報の送信は、音声で放送できるか、又はＲＳ４８５インタフェースを介して警報情報をコントローラと通信接続された端末装置に送信できる。上記タイミングチェックプロセスにより、２つの安全回路から返信されたデータにタイミングエラーが生じることを回避することができる。

図３は、本願のさらなるいくつかの実施例に係るロボットの安全制御機器の構造図である。図３に示すように、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２との間には第２通信リンク１１０をさらに備え、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２は、それぞれ、第２通信リンク１１０を介して相手にプリセットバイトのデータを送信し、第１コントローラ１０と第２コントローラ１２のいずれか一方は、相手から送信されたプリセットバイトのデータを受信しないと、第１安全回路１４と第２安全回路１６を切断するように制御し、他の一警報情報を送信する。

本願のいくつかの実施例によれば、第２通信リンク１１０は第１コントローラ１０と第２コントローラ１２の入出力インタフェース間の通信リンクである。
２つのコントローラは、１つのＩ／Ｏインタフェースを介して直接接続された第２通信リンクを有し、２つのコントローラは、該第２通信リンクを介して固定バイトのデータを定時的に送信し、そのうちの一方が相手から送信されたデータを受信できないと、すぐに保護状態に入る。具体的には、２つの安全回路を切断するように制御し、警報情報を送信する。音声警報情報の送信は、音声で放送できるか、又は警報情報をコントローラと通信接続されたユーザ端末に送信できる。

本願に係る安全制御機器は、２つのＣＰＵがいずれも正常に動作する場合にのみ、正常に動作することができるので、上記方法によって２つのＣＰＵの運転状態を検出することで、安全制御機器の運転安定性を向上させることができる。

国際標準要求に準じてロボットの安全モジュールの具体的な設計と組み合わせ、ロボットが制御可能に停止するか否かによって、停止信号は以下の３種の停止信号タイプに分けられる。
０類：外部の突然の停電又は急停止信号が有効であり、ロボットの動力源を切断するか、又は自由停止又はブレーキ停止をトリガするものであって、制御不可能な停止である。
１類：ロボットを急速に停止させ、現在の計画経路を保持し、ロボットが停止した後、ロボットの動力源を切断するものであって、制御可能な停止である。
２類：ロボットを急速に停止させ、現在の計画経路を保持し、ロボットが停止した後、ドライバを制御し、ロボットの動力源を切断しないものであって、制御可能な停止である。

本願に係る上記産業用ロボットの安全制御機器は、産業用ロボットに直接適用することができ、外部から入力された安全信号を分類し、０類の停止信号（上記第１タイプの警報信号）が発生する場合、安全モジュールはソフトウェアが制御しない場合にハードウェアによってロボットの動力源を直接切断することができ、このように、ソフトウェアの処理エラーによる安全回路の故障を回避し、１類の停止信号（上記第２タイプの警報信号）が発生する場合、ソフトウェアによって安全回路を切断し、ロボットの動力源を切断することができ、２類の停止信号（上記第３タイプの警報信号）が発生する場合、安全制御機器は警報情報をロボットのコントローラにアップロードし、ロボットのコントローラはロボットが減速停止するように制御する。

ＳＡＦＥ＿ＯＵＴ１＋とＳＡＦＥ＿ＯＵＴ１－、ＳＡＦＥ＿ＯＵＴ２＋とＳＡＦＥ＿ＯＵＴ２－は安全出力信号であり、Ｑ１５とＱ１６はＰＭＯＳトランジスタであり、Ｑ１４とＱ１８はＮＭＯＳトランジスタであり、これにより、回路の同質化を回避し、信頼性を向上させ、安全出力信号は以下の方式で接続される。一般的な従来設計は、１種類のＭＯＳトランジスタの設計方法を採用することが多く、２種類のデバイス及び論理タイプの設計方法が見られず、デバイスに失効などの故障が発生した場合に１種類のデバイス（ＭＯＳトランジスタ）の失効による故障のリスクを効果的に回避、低減する。本願が採用するＭＯＳトランジスタの解決手段は、２種類の異なるタイプのスイッチデバイスを使用する。１つはＮＭＯＳトランジスタ（ハイレベルが有効である）であり、もう１つはＰＭＯＳトランジスタ（ローレベルが有効である）である。これらは２種類の異なる論理制御の手段であり、ソフトウェア論理にも相互検出と保護の役割を果たし、１種類の制御論理を使用することによるエラーの発生のリスクが高いことを回避し、それにより、より良好に安全制御を行う。安全出力信号でサーボドライバの交流コンタクタを直接制御し、交流コンタクタは０類の停止信号（外部停電以外の場合）が発生したときにサーボドライバの動力源を切る。２つの回路がいずれも正常である場合にのみ、安全に出力し、正常に動作できる。

ロボットのコントローラ５０の電源が故障することによる安全制御機器５２の安全回路の失効を回避するためには、安全制御機器５２の安全回路が使用する安全制御機器電源は、ロボットのコントローラ５０が使用するコントローラ電源とは異なるものでなければならない。

制御装置は、さらに、入出力インタフェース７３０、ネットワークインタフェース７４０、ストレージインタフェース７５０などを含んでもよい。これらのインタフェース７３０、７４０、７５０、メモリ７１０、及びプロセッサ７２０は、例えばバス７００を介して接続されてもよい。ここで、入出力インタフェース７３０は、ディスプレイ、マウス、キーボード、タッチパネルなどの入出力機器に接続インタフェースを提供する。ネットワークインタフェース７４０は、各種のネットワーク機器に接続インタフェースを提供する。ストレージインタフェース７５０は、ＳＤカードやＵＳＢメモリなどの外付け記憶機器に接続インタフェースを提供する。本願の上記実施例では、各実施例に対する説明はそれぞれ重点があり、ある実施例で詳述されない部分は、他の実施例の関連説明を参照することができる。

Claims (15)

1. ロボットの制御機器であって、第１コントローラと、第２コントローラと、第１安全回路と、第２安全回路と、を備え、前記第１コントローラと前記第２コントローラのいずれか一方は、前記第１安全回路と前記第２安全回路に接続され、ロボットの外部からの警報信号のタイプを判別し、前記第１安全回路と前記第２安全回路が前記警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御することに用いられ、前記第１安全回路と前記第２安全回路の論理が逆である、制御機器。
2. 前記第１コントローラと前記第２コントローラとの間には第１通信リンクを備え、前記第１コントローラと前記第２コントローラは、前記第１通信リンクを介して前記第１安全回路と前記第２安全回路から返信されたデータにタイミングエラーがあるか否かをチェックし、前記第１安全回路と前記第２安全回路から返信されたデータにタイミングエラーがある場合、前記第１安全回路と前記第２安全回路を切断するように制御し、第１警報情報を送信する、請求項１に記載の制御機器。
3. 前記第１通信リンクは、前記第１コントローラと前記第２コントローラのシリアルペリフェラルインタフェース間の通信リンクである、請求項２に記載の制御機器。
4. 前記第１コントローラと前記第２コントローラとの間には第２通信リンクをさらに備え、前記第１コントローラと前記第２コントローラは、それぞれ前記第２通信リンクを介して相手にプリセットバイトのデータを送信し、前記第１コントローラと前記第２コントローラのいずれか一方は、相手から送信された前記プリセットバイトのデータを受信しないと、前記第１安全回路と前記第２安全回路を切断するように制御し、第２警報情報を送信する、請求項１に記載の制御機器。
5. 前記第２通信リンクは、前記第１コントローラと前記第２コントローラの入出力インタフェース間の通信リンクである、請求項４に記載の制御機器。
6. 前記第１コントローラと前記第２コントローラはさらに、
   前記警報信号のタイプが第１タイプである場合、前記第１安全回路と前記第２安全回路を同時に切断し、前記ロボットの給電電源を切るように制御する制御動作と、
   前記警報信号のタイプが第２タイプである場合、前記警報信号を前記ロボットのコントローラに送信し、前記ロボットのコントローラは走行を停止するまで前記ロボットが減速走行するように制御してから、前記第１安全回路と前記第２安全回路を同時に切断し、前記ロボットの給電電源を切るように制御する制御動作と、
   前記警報信号のタイプが第３タイプである場合、前記警報信号を前記ロボットのコントローラに送信し、前記ロボットのコントローラは走行を停止するまで前記ロボットが減速走行するように制御する制御動作と、を実行することに用いられる請求項１に記載の制御機器。
7. 前記第１安全回路と前記第２安全回路のいずれか一方は、１つの安全リレー及び２つの電界効果トランジスタを備え、２つの安全リレーの常開接点はいずれも前記第１コントローラと前記第２コントローラに接続され、前記第１コントローラと前記第２コントローラは前記常開接点を介して前記２つの安全リレーの運転状態を監視し、前記第１安全回路の２つの電界効果トランジスタと前記第２安全回路の２つの電界効果トランジスタは異なるタイプの電界効果トランジスタである、請求項１に記載の制御機器。
8. 前記第１安全回路の２つの電界効果トランジスタはＰＭＯＳ電界効果トランジスタであり、前記第２安全回路の２つの電界効果トランジスタはＮＭＯＳ電界効果トランジスタである、請求項７に記載の制御機器。
9. 前記第１コントローラと前記第２コントローラの型番が異なる、請求項１に記載の制御機器。
10. コントローラと、請求項１～９のいずれか１項に記載の安全制御機器とを含むロボット。
11. 前記コントローラに電力を供給するための第１電源と、
    前記安全制御機器の安全回路に電力を供給するための第２電源と、を備え、前記第２電源は前記第１電源とは異なる電源である、請求項１０に記載のロボット。
12. ロボットの制御方法であって、
    第１コントローラと第２コントローラがロボットの外部からの警報信号を取得し、前記警報信号のタイプを判別するステップと、
    前記第１コントローラと前記第２コントローラが第１安全回路と第２安全回路が前記警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御するステップであって、前記第１コントローラと前記第２コントローラのいずれか一方が、前記第１安全回路と前記第２安全回路に接続され、前記第１安全回路と前記第２安全回路の論理が逆であるステップとを含む制御方法。
13. 前記第１コントローラと前記第２コントローラが第１安全回路と第２安全回路が前記警報信号のタイプに対応する制御命令を実行するように制御するステップは、
    前記警報信号のタイプが第１タイプである場合、前記第１安全回路と前記第２安全回路を同時に切断し、前記ロボットの給電電源を切るように制御することと、
    前記警報信号のタイプが第２タイプである場合、前記警報信号を前記ロボットのコントローラに送信し、前記ロボットのコントローラは、運転を停止するまで前記ロボットが減速運転ようにするように制御してから、前記第１安全回路と前記第２安全回路を同時に切断し、前記ロボットの給電電源を切るように制御することと、
    前記警報信号のタイプが第３タイプである場合、前記警報信号を前記ロボットのコントローラに送信し、前記ロボットのコントローラは走行を停止するまで前記ロボットが減速走行するように制御することと、を含む請求項１２に記載の制御方法。
14. プロセッサに実行されると、記憶媒体を実現するコンピュータプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
    記憶されたプログラムを含み、
    前記プログラムを実行すると、請求項１２又は１３に記載のロボットの制御方法を前記記憶媒体の所在する装置に実行させることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
15. メモリと、
    前記メモリに接続されたプロセッサと、を備え、
    前記プロセッサは、前記メモリに記憶された命令に基づいて、請求項１２又は１３に記載のロボットの制御方法を実行するように構成されるロボットの制御装置。

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