JP6223627B2 - ロボットコントローラ - Google Patents

Description

本発明は、周辺機器の情報をティーチングペンダントに転送するロボットコントローラに関する。

従来のロボットコントローラにおいては、ロボットの撮像装置といった周辺機器とティーチングペンダントとの間にデータ変換といった処理を実行する特定用途向け集積回路、即ちＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が介在することで、リアルタイムなデータ転送が出来ないという問題点があった。また、ＡＳＩＣ内をデータが経由することによってデータ変換が必要となり、そのために制御用のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）の負荷が重くなるという欠点があった。

ティーチングペンダントへのデータ転送に関しては、ロボットの撮像装置といった周辺装置からの動画データの転送時に、フレーム間およびパケット間に遅延時間を設ける技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１３−２５８５４２号公報

しかしながら、特許文献１の技術においても、動画データがデータバッファを経由しているので、ＣＰＵの負荷が重くなり、リアルタイムなデータ転送が出来ないという問題は解決されていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、周辺機器のデータをティーチングペンダントへ直接転送することができ、またデータ転送により発生するＣＰＵの負荷を軽減するロボットコントローラを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ロボットの教示用のティーチングペンダントが接続されている状態でロボットに係るデータを送信する周辺機器が接続されると、ティーチングペンダントに、周辺機器に割当てられたアドレスとは異なるアドレスを割当てるアドレス割当て部と、異なるアドレスを周辺機器に通知するアドレス管理部と、異なるアドレスが宛先のアドレスとして付されたデータを周辺機器からティーチングペンダントへ転送するデータ転送部と、を備え、異なるアドレスのネットワークアドレスは周辺機器が所属するネットワークのネットワークアドレスであることを特徴とする。

本発明にかかるロボットコントローラは、周辺機器のデータをティーチングペンダントへ直接転送することができ、またデータ転送により発生するＣＰＵの負荷を軽減するという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるロボット制御システムの構成を示すブロック図 実施の形態１にかかるティーチングペンダントの構成を示す図 実施の形態１にかかるロボット制御システムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２にかかるロボット制御システムの構成を示すブロック図

以下に、本発明の実施の形態にかかるロボットコントローラを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるロボット制御システム１００の構成を示すブロック図である。ロボット制御システム１００は、図示せぬロボットを制御するロボットコントローラ１０と、ロボットに係るデータを送信する周辺機器１と、ロボット教示用のティーチングペンダント２と、を備える。周辺機器１の具体例は、ロボットアームの先端に設置されている撮像装置、ロボットの動作を撮影する撮像装置、ロボットに設置されているセンサおよびロボット動作にかかるプログラムを転送するパーソナルコンピュータである。ティーチングペンダント２は、ロボットを実際に動かし、その動作を記録および再生させてロボットを動作させる教示を行う際に使用される可搬式の教示装置である。

ロボットコントローラ１０は、受け取ったデータをそのまま転送するハブであるデータ転送部３と、ＡＳＩＣで構成されたアドレス管理部４と、サウスブリッジであるアドレス割当て部５と、アドレス管理部４を制御するＣＰＵ６とから構成される。サウスブリッジは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）で構成される。データ転送部３とアドレス管理部４とは接続され、アドレス管理部４とＣＰＵ６とは接続され、アドレス管理部４とアドレス割当て部５とは接続されている。

周辺機器１とデータ転送部３とは信号線１１で接続され、ティーチングペンダント２とデータ転送部３とは信号線１２で接続されている。信号線１１および１２の通信規格は、イーサネット（登録商標）である。従って、周辺機器１とティーチングペンダント２とはデータ転送部３を介してイーサネット（登録商標）で接続される。さらに、ティーチングペンダント２は、アドレス割当て部５と信号線１３を介してＲＳ４２２といった通信規格で接続されている。

ティーチングペンダント２は、ロボットコントローラ１０と通常１対１で接続されており、最初は、初期設定のＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスである固有ＩＰアドレスが割り当てられている。実施の形態１にかかるロボットコントローラ１０においては、ティーチングペンダント２をロボットコントローラ１０に接続したときに、アドレス割当て部５がティーチングペンダント２のＩＰアドレスを変更することが可能な構成になっている。

図２は、実施の形態１にかかるティーチングペンダント２の構成を示す図である。ティーチングペンダント２は、自らのＩＰアドレスを保持するアドレス保持部２０を備えており、当初は、初期設定のアドレスである固有ＩＰアドレスがアドレス保持部２０に保持されている。そして、ロボットコントローラ１０が周辺機器１とは接続されずに、ティーチングペンダント２のみと接続されている場合、ロボットコントローラ１０は、アドレス保持部２０に設定されている固有ＩＰアドレスを用いてティーチングペンダント２と通信を実行する。

ロボットコントローラ１０が周辺機器１と接続されると、アドレス管理部４は、周辺機器１が所属するネットワークを把握する。具体的には、アドレス管理部４は、周辺機器１のＩＰアドレスのネットワークアドレスを認識して保持する。ネットワークアドレスは、３２ビットのＩＰアドレスの上位３オクテットのアドレスであり、ネットワークを指定するアドレスである。同一ネットワーク内の端末はＩＰアドレスの最下位の１オクテットのアドレスであるホストアドレスで識別される。ロボットコントローラ１０は、周辺機器１のＩＰアドレスのネットワークアドレスにより、周辺機器１が所属するネットワークを識別することができる。

従って、アドレス管理部４は、ティーチングペンダント２の新規なアドレスとして周辺機器１のネットワークで通信可能なＩＰアドレスを決定することができる。具体的には、アドレス管理部４は、周辺機器１が所属するネットワークのネットワークアドレスを有して、当該ネットワークで識別可能なホストアドレスを有するＩＰアドレスをティーチングペンダント２の新規なアドレスとして決定する。新規なアドレスは、周辺機器１に割当てられたＩＰアドレスとはホストアドレスが異なる。即ち、新規なアドレスは、周辺機器１に割当てられたＩＰアドレスとは異なるＩＰアドレスとなる。新規なアドレスはティーチングペンダント２がロボットコントローラ１０に接続される前に決定しておくが、接続後に決定してもかまわない。

（先に周辺機器１がロボットコントローラ１０に接続されている場合）
周辺機器１が既にロボットコントローラ１０に接続されている状態で、ティーチングペンダント２がロボットコントローラ１０に接続されると、アドレス割当て部５は、アドレス管理部４が決定した新規なアドレスをアドレス保持部２０に上書きする。即ち、アドレス割当て部５は、ティーチングペンダント２に対する新たなＩＰアドレスとして、周辺機器１がデータ送信先に指定可能な新規なアドレスを割当てる。

さらに、アドレス管理部４は、ティーチングペンダント２に対して決定した新規なアドレスを周辺機器１に通知する。この通知は、ティーチングペンダント２がロボットコントローラ１０に接続される前に行ってもよいが、ティーチングペンダント２がロボットコントローラ１０に接続されたときに行ってもよい。いずれにせよ、ティーチングペンダント２に新規なアドレスが割当てられたとき、またはそれ以前にティーチングペンダント２の新規なアドレスが周辺機器１に通知されていればかまわない。

（先にティーチングペンダント２がロボットコントローラ１０に接続されている場合）
上記の場合と異なり、周辺機器１が接続されておらず、ティーチングペンダント２がロボットコントローラ１０と接続されている状態で、新たに周辺機器１がロボットコントローラ１０に接続される場合に、アドレス割当て部５は、新規なアドレスの割当てをティーチングペンダント２に行ってもよい。

具体的には、ティーチングペンダント２のみがロボットコントローラ１０に接続されている状態では、ティーチングペンダント２には上述した固有ＩＰアドレスが割り当てられている。ティーチングペンダント２が接続されている状態で、周辺機器１がロボットコントローラ１０に接続されると、アドレス管理部４は、上述したように周辺機器１が所属するネットワークを把握する。これにより、アドレス管理部４は、周辺機器１のネットワークで通信可能で且つ周辺機器１に割当てられたＩＰアドレスとは異なるＩＰアドレスをティーチングペンダント２の新規なアドレスとして決定することができる。そして、アドレス割当て部５は、この新規なアドレスをティーチングペンダント２のアドレス保持部２０に上書きする。さらに、アドレス管理部４は、決定した新規なアドレスを周辺機器１に通知する。

以上説明した二つの場合のいずれにおいても、アドレス割当て部５により、ティーチングペンダント２は、周辺機器１が所属するネットワークのネットワークアドレスを有するＩＰアドレスを新規なアドレスとして割当てられるので、周辺機器１が所属するネットワークに所属することになる。その結果、ティーチングペンダント２は、上記新規なアドレスを通知されている周辺機器１が送信するＩＰパケットを直接受け取ることが可能となる。具体的には、周辺機器１は、ティーチングペンダント２に送りたいロボットに係るデータを上記新規なアドレスが宛先のＩＰアドレスとして付されたＩＰパケットを用いて送信する。データ転送部３は、上記新規なアドレスが宛先のＩＰアドレスとして付されたティーチングペンダント２宛の上記データをティーチングペンダント２へ転送する。そして、ティーチングペンダント２は、自らの現在のＩＰアドレスである新規なアドレスが宛先のＩＰアドレスとして付されたＩＰパケットのみを受信する。

このようにして、周辺機器１とティーチングペンダント２とは直接通信することが可能となる。従って、周辺機器１から送られたロボットに係るデータを含んだＩＰパケットを、ＡＳＩＣを経ずにデータ転送部３を介してティーチングペンダント２に送信することが可能となる。なお、ティーチングペンダント２のＩＰアドレスが新規なアドレスに変更された後は、周辺機器１とティーチングペンダント２とは必ずしもデータ転送部３を介して通信しなくても構わない。即ち、データ転送部３を介さずに、無線または有線の別の通信経路を介して通信してもかまわない。

従来、ティーチングペンダント２のＩＰアドレスとしては、固有ＩＰアドレスを変更せずに使用していた。この状況で周辺機器１がティーチングペンダント２にデータを送るときは、まず、自らが所属するネットワーク内の端末としてのロボットコントローラ１０宛にＩＰパケットを送信する。そして、ロボットコントローラ１０内のＡＳＩＣでＩＰパケットの宛先のＩＰアドレスを固有ＩＰアドレスに変換して、ティーチングペンダント２に送信していた。この作業によりＣＰＵ６の処理負荷が発生していた。

これに対して実施の形態１にかかるロボットコントローラ１０によれば、ティーチングペンダント２のＩＰアドレスを変更して、ティーチングペンダント２を周辺機器１が所属するネットワークに所属させる。これにより、周辺機器１のデータをティーチングペンダント２へ直接転送することが可能となる。即ち、周辺機器情報をティーチングペンダント２へ転送する経路をＡＳＩＣから分離することができる。その結果、データ転送により発生するＣＰＵ６の負荷を軽減することができ、周辺機器情報のリアルタイムなデータ転送が可能となる。センサ情報といった周辺機器情報のタイムラグを低減できるので、ロボットをリアルタイムに制御することが可能となる。

ティーチングペンダント２は可搬式の教示装置、即ち可搬式の操作器であるので、図１でロボット制御システム１００を構成して、上述した新規なアドレスが割当てられた後に、ロボットコントローラ１０とは別のロボットを制御する別のロボットコントローラ１０’に接続されることがある。このときの状態を図３に示す。

図３は、実施の形態１にかかるロボット制御システム１００’の構成を示すブロック図である。ロボット制御システム１００’は、ロボット制御システム１００の制御対象であったロボットとは別の図示せぬロボットを制御対象としている。ロボット制御システム１００’は、当該別のロボットを制御するロボットコントローラ１０’と、当該別のロボットに係るデータを送信する周辺機器１’と、教示用のティーチングペンダント２と、を備える。ロボットコントローラ１０’は、受け取ったデータをそのまま転送するハブであるデータ転送部３’と、ＡＳＩＣで構成されたアドレス管理部４’と、サウスブリッジであるアドレス割当て部５’と、アドレス管理部４’を制御するＣＰＵ６’とから構成される。周辺機器１’とデータ転送部３’とは信号線１１’で接続され、ティーチングペンダント２とデータ転送部３’とは信号線１２’で接続される。さらに、ティーチングペンダント２は、アドレス割当て部５’と信号線１３’を介して接続される。図３のシングルクォーテーション（’）が付いた符号の構成要素の機能は、図１のシングルクォーテーションを有さない同一符号の構成要素の機能と同じなので説明を省略する。

アドレス管理部４’は、ティーチングペンダント２の新規なアドレスとして周辺機器１’のネットワークで通信可能なＩＰアドレスを決定する。そして、周辺機器１’がロボットコントローラ１０’に接続されている状態で、ティーチングペンダント２がロボットコントローラ１０’に接続されると、ロボット制御システム１００’が構成される。ティーチングペンダント２がロボットコントローラ１０’に接続されると、アドレス割当て部５’は、アドレス管理部４’が決定した新規なアドレスをアドレス保持部２０に上書きする。これにより、ティーチングペンダント２に割当てられたＩＰアドレスは、周辺機器１のネットワークで通信可能なＩＰアドレスから周辺機器１’のネットワークで通信可能なＩＰアドレスに変更される。即ち、ティーチングペンダント２には、周辺機器１’がデータ送信先に指定可能な新規なアドレスが割当てられる。さらに、アドレス管理部４’は、ティーチングペンダント２に対して割当てた新規なアドレスを周辺機器１に通知する。このようにして、ティーチングペンダント２は、周辺機器１’が所属するネットワークに所属することになるので、周辺機器１’とティーチングペンダント２とは直接通信することが可能となる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２にかかるロボット制御システム２００の構成を示すブロック図である。ロボット制御システム２００では、リアルタイムなデータ転送が必要となる周辺機器が、周辺機器７および周辺機器８と複数存在する。具体例としては、周辺機器７がロボットアームの先端に設置されている撮像装置、周辺機器８がロボットアームに設置された非接触センサといった場合である。図４において、図１と同一符号の構成要素の機能は、実施の形態１で説明したものと同じなので説明を省略する。

周辺機器７および周辺機器８が送信するロボットに係るデータは、受け取ったデータをそのまま転送するハブであるデータ転送部９を介して信号線２１に送られる。データ転送部９とデータ転送部３とは信号線２１で接続されている。信号線２１の通信規格は、イーサネット（登録商標）である。従って、周辺機器７および周辺機器８とティーチングペンダント２とはデータ転送部９およびデータ転送部３を介してイーサネット（登録商標）で接続される。

周辺機器７および周辺機器８は同一のネットワークに所属しており、実施の形態２にかかるロボットコントローラ１０の動作も、実施の形態１における動作と基本的に同様である。

ロボットコントローラ１０が周辺機器７および周辺機器８と接続されると、アドレス管理部４は、周辺機器７および周辺機器８が所属するネットワークを把握する。アドレス管理部４は、ティーチングペンダント２の新規なアドレスとして周辺機器７および周辺機器８のネットワークで通信可能なＩＰアドレスを決定する。新規なアドレスは、周辺機器７および周辺機器８に割当てられたＩＰアドレスとはホストアドレスが異なるＩＰアドレスとなる。そして、周辺機器７および周辺機器８がロボットコントローラ１０に接続されている状態で、ティーチングペンダント２がロボットコントローラ１０に接続されると、ロボット制御システム２００が構成される。ティーチングペンダント２がロボットコントローラ１０に接続されると、アドレス割当て部５は、アドレス管理部４が決定した新規なアドレスをアドレス保持部２０に上書きする。これにより、ティーチングペンダント２に割当てられたＩＰアドレスは、固有ＩＰアドレスから周辺機器７および周辺機器８がデータ送信先に指定可能なＩＰアドレスに変更される。さらに、アドレス管理部４は、ティーチングペンダント２に割当てた新規なアドレスを周辺機器７および周辺機器８に通知する。このようにして、ティーチングペンダント２は、周辺機器７および周辺機器８が所属するネットワークに所属することになるので、周辺機器７および周辺機器８とティーチングペンダント２とは直接通信することが可能となる。

実施の形態２にかかるロボットコントローラ１０によれば、ティーチングペンダント２が接続されたときに、ティーチングペンダント２のＩＰアドレスを変更して、ティーチングペンダント２を周辺機器７および周辺機器８が所属するネットワークに所属させる。これにより、周辺機器７および周辺機器８といった複数の周辺機器のデータをティーチングペンダント２へ直接転送することが可能となる。即ち、周辺機器情報をティーチングペンダント２へ転送する経路をＡＳＩＣから分離することができる。その結果、データ転送により発生するＣＰＵ６の負荷を軽減することができ、周辺機器情報のリアルタイムなデータ転送が可能となる。センサ情報といった周辺機器情報のタイムラグを低減できるので、ロボットをリアルタイムに制御することが可能となる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１’，７，８ 周辺機器、２ ティーチングペンダント、３，３’，９ データ転送部、４，４’ アドレス管理部、５，５’ アドレス割当て部、６，６’ ＣＰＵ、１０，１０’ ロボットコントローラ、１１，１１’，１２，１２’，１３，１３’，２１ 信号線、２０ アドレス保持部、１００，１００’，２００ ロボット制御システム。

Claims (3)

1. ロボットの教示用のティーチングペンダントが接続されている状態で前記ロボットに係るデータを送信する周辺機器が接続されると、前記ティーチングペンダントに、前記周辺機器に割当てられたアドレスとは異なるアドレスを割当てるアドレス割当て部と、
   前記異なるアドレスを前記周辺機器に通知するアドレス管理部と、
   前記異なるアドレスが宛先のアドレスとして付された前記データを前記周辺機器から前記ティーチングペンダントへ転送するデータ転送部と、
   を備え、
   前記異なるアドレスのネットワークアドレスは前記周辺機器が所属するネットワークのネットワークアドレスである
   ことを特徴とするロボットコントローラ。
2. 前記異なるアドレスはＩＰアドレスである
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボットコントローラ。
3. 前記周辺機器は複数である
   ことを特徴とする請求項１に記載のロボットコントローラ。

Images