JP6988665B2 - 情報処理システム、情報処理方法、および情報処理プログラム - Google Patents

情報処理システム、情報処理方法、および情報処理プログラム Download PDF

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Description

本開示は、実機としてのFAシステム(Factory Automation)の動作データと、シミュレータ上でのFAシステムの動作データとを収集するための技術に関する。
様々な生産現場において、生産工程を自動化するためのFAシステムが普及している。FAシステムは、たとえば、ワークを移動するための移動テーブルや、ワークを搬送するためのコンベアや、予め定められた目的の場所までワーク移動するためのアームロボットなどで構成されている。以下では、移動テーブル、コンベア、アームロボットなどを総称して「搬送装置」ともいう。これらの搬送装置は、PLC(Programmable Logic Controller)やロボットコントローラなどのコントローラによって制御される。
通常、設計者は、設計した制御プログラムがシミュレーション上で意図した通りに動作することを確認した上で制御プログラムをコントローラに書き込む。このようなシミュレーションを支援するための技術に関し、特開2016−42378号公報(特許文献1)は、視覚センサを含めた統合的なシミュレーションを実現することが可能なシミュレーション装置を開示している。
特開2016−42378号公報
実機としてのFAシステムが正常に動作していることを確認するため、あるいは、当該FAシステムのシミュレータが意図した通りに動作していることを確認するために、実機としてのFAシステムの挙動と当該FAシステムのシミュレータの挙動とを比較したいというニーズがある。特許文献1に開示されるシミュレーション装置は、これらの比較を実現するためのものではない。したがって、FAシステムの挙動と当該FAシステムのシミュレータの挙動とを比較することが可能な環境を提供するための技術が望まれている。
本開示の一例では、情報処理システムは、駆動機器と、第1制御パラメータ群を入力として制御プログラムを実行し、当該制御プログラムに従って上記駆動機器を制御するためのコントローラと、上記駆動機器の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータと、上記コントローラの挙動を模擬するコントローラエミュレータとを備える。上記コントローラエミュレータは、第2制御パラメータ群を入力として上記制御プログラムを実行し、当該制御プログラムに従って上記アクチュエータエミュレータを制御する。上記情報処理システムは、上記第1制御パラメータ群を入力として上記制御プログラムが実行されているときに、上記駆動機器の挙動を示す第1動作データを収集するための第1収集部と、上記第2制御パラメータ群を入力として上記制御プログラムが実行されているときに、上記アクチュエータエミュレータの挙動を示す第2動作データを収集するための第2収集部と、上記第1収集部によって収集された複数の上記第1動作データおよび上記第2収集部によって収集された複数の上記第2動作データを出力するための出力部とを備える。
この開示によれば、情報処理システムは、実機としての駆動機器について取得された動作データと、当該駆動機器の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータについて取得された動作データとを比較することが可能な環境を提供することができる。
本開示の他の例では、上記出力部は、上記第1収集部によって収集された複数の上記第1動作データと、上記第2収集部によって収集された複数の上記第2動作データとを並べて表示する。
この開示によれば、設計者は、第1,第2動作データの差異を容易に把握することができる。
本開示の他の例では、上記出力部は、複数の上記第1動作データおよび複数の上記第2動作データを同一の時間軸上に表示する。
この開示によれば、設計者は、第1,第2動作データの差がいつの時点で大きくなっているのかを容易に把握することができる。
本開示の他の例では、上記出力部は、複数の上記第1動作データの各々と複数の上記第2動作データの各々との各組み合わせにおいて差が所定値よりも大きくなる組み合わせを他の組み合わせよりも強調して表示する。
この開示によれば、設計者は、差が大きくなっている第1,第2動作データの組み合わせを容易に認識することができる。
本開示の他の例では、上記情報処理システムは、複数の上記第1動作データと、複数の上記第2動作データとの間の差異の度合いを算出するための算出部と、上記差異の度合いが小さくなるように、上記第1制御パラメータ群および上記第2制御パラメータ群の少なくとも一方を繰り返し調整するための調整部とをさらに備える。
この開示によれば、上記調整部は、駆動機器やコントローラなどのFA機器の精度と、アクチュエータエミュレータやコントローラエミュレータなどのシミュレータの精度との一方を他方に自動で合わせることができる。
本開示の他の例では、上記調整部は、上記差異の度合いが予め定められた条件を満たしたことに基づいて、上記第1制御パラメータ群および上記第2制御パラメータ群の少なくとも一方の調整を終了する。
この開示によれば、上記差異の度合いが予め定められた条件を満たした時点で第1パラメータ群および第2パラメータ群の調整が自動で停止されるので、調整処理に要する時間が短縮される。
本開示の他の例では、上記第1収集部は、上記駆動機器および上記コントローラの通信周期ごとに上記第1動作データを収集する。上記第2収集部は、上記通信周期に従った所定周期ごとに上記第2動作データを収集する。
この開示によれば、第1,第2動作データが対応した周期で収集されることで、設計者は、第1,第2動作データの比較がより容易になる。
本開示の他の例では、情報処理方法は、第1制御パラメータ群を入力として制御プログラムをコントローラに実行させ、当該制御プログラムに従って駆動機器を制御するステップと、上記駆動機器の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータを制御するステップと、上記コントローラの挙動を模擬するコントローラエミュレータとを制御するステップとを備える。上記コントローラエミュレータを制御するステップは、第2制御パラメータ群を入力として上記制御プログラムを実行し、当該制御プログラムに従って上記アクチュエータエミュレータを制御することを含む。上記情報処理方法は、上記第1制御パラメータ群を入力として上記制御プログラムが実行されているときに、上記駆動機器の挙動を示す第1動作データを収集するステップと、上記第2制御パラメータ群を入力として上記制御プログラムが実行されているときに、上記アクチュエータエミュレータの挙動を示す第2動作データを収集するするステップと、収集された複数の上記第1動作データおよび収集された複数の上記第2動作データを出力するステップとを備える。
この開示によれば、設計者は、実機としての駆動機器について取得された動作データと、当該駆動機器の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータについて取得された動作データとを比較することが可能になる。
本開示の他の例では、情報処理プログラムは、上記コンピュータに、第1制御パラメータ群を入力として制御プログラムをコントローラに実行させ、当該制御プログラムに従って駆動機器を制御するステップと、上記駆動機器の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータを制御するステップと、上記コントローラの挙動を模擬するコントローラエミュレータとを制御するステップとを実行させる。上記コントローラエミュレータを制御するステップは、第2制御パラメータ群を入力として上記制御プログラムを実行し、当該制御プログラムに従って上記アクチュエータエミュレータを制御することを含む。上記情報処理プログラムは、上記コンピュータに、さらに、上記第1制御パラメータ群を入力として上記制御プログラムが実行されているときに、上記駆動機器の挙動を示す第1動作データを収集するステップと、上記第2制御パラメータ群を入力として上記制御プログラムが実行されているときに、上記アクチュエータエミュレータの挙動を示す第2動作データを収集するするステップと、収集された複数の上記第1動作データおよび収集された複数の上記第2動作データを出力するステップとを実行させる。
この開示によれば、設計者は、実機としての駆動機器について取得された動作データと、当該駆動機器の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータについて取得された動作データとを比較することが可能になる。
ある局面において、FAシステムの挙動と当該FAシステムのシミュレータの挙動とを比較することができる。
実施の形態に従う情報処理システムを示す図である。 動作データの表示態様の一例を示す図である。 実施の形態に従う情報処理システムの機能構成の一例を示す図である。 実施の形態に従うFAシステムの装置構成を説明するための図である。 サーボドライバの機能構成の一例を示す図である シミュレータの構成の一例を示す図である。 生成された軌跡の一例を示す図である。 PLCプログラムおよびロボットプログラムの編集画面の一例を示す図である。 PLCプログラムおよびロボットプログラムの編集画面の一例を示す図である。 アクチュエータエミュレータに対する指令値の出力タイミングの同期処理を説明するための図である。 実施の形態に従う情報処理装置によるシミュレーション画面の一例を示す図である。 実施の形態に従う情報処理装置のハードウェア構成を示す模式図である。 制御パラメータ群の調整処理を表わすフローチャートである。
以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。
<A.適用例>
まず、図1を参照して、本発明の適用例について説明する。図1は、実施の形態に従う情報処理システム1を示す図である。
情報処理システム1は、FAシステム50と、FAシステム50のシミュレーション環境を提供する情報処理装置100と、出力機器133とを含む。FAシステム50は、コントローラ51と、駆動機器55と、第1収集部60などを含む。情報処理装置100は、コントローラエミュレータ120と、アクチュエータエミュレータ124と、第2収集部130とを含む。
コントローラ51は、たとえば、PLCやロボットコントローラなどである。コントローラ51は、産業用のフィールドネットワークで駆動機器55とネットワーク接続されており、各種の駆動機器55を制御する。
コントローラ51は、制御パラメータ群20A(第1制御パラメータ群)を入力として制御プログラム15を実行し、制御プログラム15に従って駆動機器55を制御する。制御パラメータ群20Aは、制御プログラム15の処理結果に影響を与えるパラメータ群である。制御プログラム15は、サイクリック実行型のプログラム言語(たとえば、ラダー言語やST(Structured Text)言語)で記述されていてもよいし、逐次実行型の言語で記述されていてもよい。
駆動機器55は、生産工程において直接的または間接的にワークに対して作用を及ぼすワークの搬送装置である。駆動機器55は、コントローラ51から受ける制御指令に従って駆動する。駆動機器55は、たとえば、パラレルロボットやスカラロボットや多関節ロボットなどロボット機構である。あるいは、駆動機器55は、ワークを移動するための移動テーブルやワークを搬送するためのコンベアなどであってもよい。
第1収集部60は、制御パラメータ群20Aを入力として制御プログラム15が実行されているときに、駆動機器55の挙動を示す複数の動作データD1(第1動作データ)を収集する。第1収集部60は、駆動機器55の動作データD1を検知するための各種センサであってもよいし、データ収集のための収集プログラムであってもよい。動作データD1は、たとえば、駆動機器55の各部分の位置、速度、加速度、角速度、角加速度などである。
コントローラエミュレータ120は、コントローラ51の挙動を模擬するためのプログラムである。コントローラエミュレータ120は、制御パラメータ群20B(第2制御パラメータ群)を入力として制御プログラム15を実行し、制御プログラム15に従ってコントローラエミュレータ120を制御する。制御パラメータ群20Bは、制御プログラム15の処理結果に影響を与えるパラメータ群である。典型的には、制御パラメータ群20Bの種類は、制御パラメータ群20Aの種類と同じである。
アクチュエータエミュレータ124は、駆動機器55の挙動を模擬するためのプログラムである。アクチュエータエミュレータ124は、コントローラエミュレータ120から受ける制御指令に従って駆動機器55の動作をコンピュータ上で模擬する。
第2収集部130は、データ収集のための収集プログラムである。第2収集部130は、制御パラメータ群20Bを入力として制御プログラム15が実行されているときに、アクチュエータエミュレータ124の挙動を示す複数の動作データD2(第2動作データ)を収集する。動作データD2は、たとえば、駆動機器55の各部分のシミュレーション上における位置、速度、加速度、角速度、角加速度などである。
出力機器133は、設計者に対して各種情報を提示するための機器である。出力機器133は、たとえば、ディスプレイやインジケータなどである。出力機器133は、実機であるFAシステム50から収集された複数の動作データD1と、シミュレータから収集された複数の動作データD2とを出力する。これにより、設計者は、FAシステム50の挙動とシミュレータの挙動とを比較することが可能になる。
設計者は、制御パラメータ群20Bを調整して動作データD2を動作データD1に近付けることで、FAシステム50の挙動をより正確に模擬できるシミュレータを設計することが可能になる。その結果、コントローラエミュレータ120やアクチュエータエミュレータ124などの各種エミュレータの精度が改善される。設計者は、このような各種のエミュレータを用いて新たなシミュレータを構築することで、様々なFAシステムのシミュレータを高度に設計することができる。
また、設計者は、制御パラメータ群20Aを調整して動作データD1を動作データD2に近付けることで、FAシステム50をシミュレータ通りに動作させることができる。このような調整は、たとえば、FAシステム50の経年劣化や環境変化に対して有効である。FAシステム50は、経年劣化や環境変化などにより精度が低下することがあるが、設計者は、動作データD2に対して動作データD1がずれていることを確認することで、何らかの原因により精度が低下していることを発見することができる。その後、設計者は、制御パラメータ群20Aを調整して動作データD1を動作データD2に近付けることで、FAシステム50の精度を当初の精度に近付けることができる。
<B.動作データの表示態様>
図2を参照して、FAシステム50から収集された動作データD1(図1参照)と、シミュレーションを実行した情報処理装置100から収集された動作データD2(図1参照)との表示態様について説明する。図2は、動作データD1,D2の表示態様の一例を示す図である。
第1収集部60は、コントローラ51および駆動機器55の通信周期ごとに動作データD1を収集し、各時刻に対応付けて動作データD1を記憶する。ここでいう時刻とは、制御プログラム15の実行が開始されてからの相対的な時刻のことをいう。一方で、第2収集部130は、当該通信周期に従った所定周期ごとに動作データD2を収集し、各時刻に対応付けて動作データD2を記憶する。ここでいう時刻とは、制御プログラム15の実行が開始されてからの相対的な時刻のことをいう。
出力機器133は、第1収集部60によって収集された複数の動作データD1と第2収集部130によって収集された複数の動作データD2とを並べて表示する。これにより、設計者は、動作データD1および動作データD2の差異を容易に把握することができる。
好ましくは、出力機器133は、複数の動作データD1および複数の動作データD2を同一の時間軸上に表示する。なお、ここでいう同一の時間軸とは、動作データD1,D2間での共通の1つの時間軸であってもよいし、動作データD1,D2のそれぞれについて表示される2つの同じ時間軸であってもよい。すなわち、動作データD1,D2は、1つの時間軸上に表示されてもよいし、動作データD1が第1時間軸上に表示され、動作データD2が第1時間軸と同じ第2の時間軸上に表示されてもよい。動作データD1,D2が同一の時間軸上に表示されることで、設計者は、動作データD1,D2の差がいつの時点で大きくなっているのかを容易に把握することができる。
好ましくは、出力機器133は、複数の動作データD1の各々と複数の動作データD2の各々との各組み合わせにおいて差が所定値よりも大きくなる箇所を他の箇所よりも強調して表示する。これにより、設計者は、差が大きくなっている動作データD1,D2の組み合わせを容易に認識することができる。
より具体的には、情報処理装置100は、複数の動作データD1の各々について、時刻をキーとして対応する動作データD2を特定し、特定された動作データD1,D2の各組み合わせについて差分を算出する。情報処理装置100は、差分値が所定値を超える動作データD1,D2の組み合わせを強調箇所として特定する。一例として、時刻t4〜t8における動作データD1,D2の組み合わせが強調箇所として特定されたとする。この場合、出力機器133は、時刻t1〜t13における動作データD1,D2の組み合わせの内、時刻t4〜t8における動作データD1,D2の組み合わせを他の組み合わせよりも強調して表示する。
強調表示の方法は、任意である。たとえば、強調箇所は、他の箇所と異なる色で表示されてもよいし、他の箇所と異なるフォントで表示されてもよい。他の箇所とは異なる表示態様(たとえば、点滅など)で表示されてもよい。
好ましくは、出力機器133は、動作データD1,D2間で差分値が大きい箇所ほど強調の度合いを大きくする。これにより、設計者は、動作データD1,D2間で差分値の大小を視覚的に把握することができる。
<C.情報処理システム1の機能構成>
図3を参照して、情報処理システム1の機能構成について説明する。図3は、情報処理システム1の機能構成の一例を示す図である。
図3に示されるように、情報処理システム1は、主要な構成機器として、FAシステム50と、情報処理装置100と、記憶装置110とを含む。FAシステム50は、コントローラ51と、駆動機器55と、第1収集部60とを含む。情報処理装置100は、コントローラエミュレータ120と、アクチュエータエミュレータ124と、第2収集部130と、算出部132と、調整部134とを含む。
算出部132および調整部134以外の構成については、図1で説明した通りであるので、それらの説明については繰り返さない。
算出部132は、第1収集部60によって収集された複数の動作データD1と、第2収集部130によって収集された複数の動作データD2とを比較し、動作データD1,D2の差異の度合いを算出する。より具体的には、算出部132は、複数の動作データD1の各々について、時刻をキーとして対応する動作データD2を特定し、特定された動作データD1,D2の各組み合わせについて差分を算出する。算出部132は、算出された差分値の絶対値を平均し、当該平均値を差異の度合いとして算出する。あるいは、算出部132は、算出された差分値の絶対値の内、最大値を差異の度合いとして算出する。差異の度合いは、算出される度に調整部134に出力される。
調整部134は、算出部132によって算出される差異の度合いが小さくなるように、制御パラメータ群20Aおよび制御パラメータ群20Bの少なくとも一方を繰り返し調整する。より具体的には、調整部134は、各制御パラメータ群について動作データD1,D2の差異の度合いを記憶しておき、差異の度合いが最小となる制御パラメータ群を最終的な設定値として採用する。これにより、調整部134は、FAシステム50およびシミュレータの一方の精度を他方の精度に自動で合わせることができる。
典型的には、調整部134は、動作データD1,D2の差異の度合いが予め定められた収束条件を満たしたことに基づいて、制御パラメータ群20A,20Bの調整処理を終了する。当該収束条件は、たとえば、動作データD1,D2の差異の度合いが予め定められた閾値よりも小さくなったときに満たされる。あるいは、当該収束条件は、制御パラメータ群20A,20Bの調整回数が所定回数を超えたときに満たされてもよい。
好ましくは、情報処理装置100は、制御パラメータ群20A,20Bのいずれを調整対象とするかを選択可能に構成される。調整部134は、調整対象として選択された制御パラメータ群を他方の制御パラメータ群に合わせて繰り返し調整する。
調整部134による制御パラメータ群20A,20Bの調整の仕方は、任意である。ある局面において、調整部134は、制御パラメータ群20Aを調整するときには、制御パラメータ群20Aの各制御パラメータを所定値ずつ調整していき、動作データD1,D2の差分の度合いが最小となる制御パラメータ群を最終的な設定値として採用する。同様に、調整部134は、制御パラメータ群20Bを調整するときには、制御パラメータ群20Bの各制御パラメータを所定値ずつ調整していき、動作データD1,D2の差分の度合いが最小となる制御パラメータ群を最終的な設定値として採用する。
他の局面において、情報処理装置100は、制御パラメータ群20Aの各制御パラメータ、または、制御パラメータ群20Bの各制御パラメータの中から、調整対象の制御パラメータを選択可能に構成されてもよい。調整部134は、選択された制御パラメータを所定値ずつ調整していき、動作データD1,D2の差分の度合いが最小となる制御パラメータ群を最終的な設定値として採用する。
<D.FAシステム50の装置構成>
図4を参照して、FAシステム50の装置構成について説明する。図4は、FAシステム50の装置構成を説明するための図である。
図4に示されるように、情報処理システム1は、FAシステム50と、FAシステム50のシミュレーション環境を提供する情報処理装置100とを含む。FAシステム50は、PLCとしてのコントローラ51と、駆動機器55と、ロボットコントローラ300とを含む。駆動機器55は、アームロボット400と、サーボドライバ500A,500Bと、移動テーブル600とを含む。
情報処理装置100は、PLCとしてのコントローラ51やロボットコントローラ300の制御プログラム15を設計するための開発環境を設計者に提供する。情報処理装置100は、たとえば、PC(Personal Computer)、タブレット端末、または、スマートフォンなどのサポート装置である。コントローラ51および情報処理装置100は、フィールドネットワークNW1に接続されている。フィールドネットワークNW1には、たとえば、EtherNET(登録商標)が採用される。但し、フィールドネットワークNW1は、EtherNETに限定されず、任意の通信手段が採用され得る。たとえば、コントローラ51および情報処理装置100は、信号線で直接接続されてもよい。
コントローラ51、ロボットコントローラ300、およびサーボドライバ500A,500Bは、デイジーチェーンでフィールドネットワークNW2に接続されている。フィールドネットワークNW2には、データの到達時間が保証される、定周期通信を行うネットワークを採用することが好ましい。このような定周期通信を行うネットワークとしては、EtherCAT(登録商標)、(登録商標)、DeviceNet(登録商標)、CompoNet(登録商標)などが知られている。
アームロボット400は、たとえば、スカラロボットである。アームロボット400は、基台420と、第1アーム424と、第2アーム428と、エンドエフェクタ432とで構成されている。第1アーム424は、基台420に連結され、当該連結点を回転軸としてxy平面上においてサーボモータ440Aによって回転可能に構成される。第2アーム428は、第1アーム424に連結され、当該連結点を回転軸としてxy平面上においてサーボモータ440Bによって回転駆動される。エンドエフェクタ432は、第2アーム428に連結されており、サーボモータ440Cによってz方向に沿って駆動可能に構成されるとともに、サーボモータ440Dによって回転可能に構成される。
以下では、サーボモータ440A〜440Dを総称してサーボモータ440ともいう。ロボットコントローラ300には、複数のサーボドライバ(図示しない)が内蔵されており、各サーボドライバは、対応するサーボモータ440を制御する。サーボモータ440の回転軸にはエンコーダ(図示しない)が設けられている。当該エンコーダは、サーボモータ440の位置(回転角度)、サーボモータ440の回転速度、サーボモータ440の累積回転数などを、対応するサーボドライバにフィードバックする。なお、当該サーボドライバは、ロボットコントローラ300に必ずしも内蔵されている必要はなく、ロボットコントローラ300と別に設けられてもよい。
エンドエフェクタ432は、たとえば、ワークWのピックアップツールである。ワークWは、製品または半製品である。一例として、エンドエフェクタ432は、吸引力を利用してワークWを吸着することでワークWをピックアップする。なお、アームロボット400は、ワークWを把持することによりワークWをピックアップするように構成されてもよい。
移動テーブル600は、サーボモータ601A,601Bと、ワークWの設置台602とを含む。サーボモータ601Aは、サーボドライバ500Aによって制御され、x軸方向において設置台602を駆動する。サーボモータ601Bは、サーボドライバ500Bによって制御され、y軸方向において設置台602を駆動する。サーボモータ601A,601Bが協働して駆動されることで、設置台602は、xy平面上の任意の位置に駆動される。
以下では、サーボドライバ500A,500Bを総称してサーボドライバ500ともいい、サーボモータ601A,601Bを総称してサーボモータ601ともいう。サーボドライバ500は、対応するサーボモータ601を制御する。サーボモータ601の回転軸には後述のエンコーダ605が設けられている。エンコーダ605は、サーボモータ601の位置(回転角度)、回転速度、累積回転数などをサーボドライバ500にフィードバックする。
コントローラ51およびロボットコントローラ300が協働して動作することで、アームロボット400および移動テーブル600が同期して駆動される。その結果、たとえば、移動テーブル600が移動している間に、アームロボット400が設置台602上のワークWをピックアップすることなどが可能になる。
図5を参照して、図4に示されるサーボドライバ500A,500B(以下、「サーボドライバ500」ともいう。)の機能構成について説明する。図5は、サーボドライバ500の機能構成の一例を示す図である
サーボドライバ500は、コントローラ51から出力される指令値に従って、サーボモータ601A,601B(以下、「サーボモータ601」ともいう。)に制御信号(電気信号)を出力する。一例として、目標位置がコントローラ51からサーボドライバ500に対して与えられる。サーボドライバ500は、駆動対象である移動テーブル600の実位置がコントローラ51からの目標位置と一致するように、サーボモータ601へ供給する駆動電流を制御する。
典型的には、サーボドライバ500においては、位置についてのメインループに加えて、速度についてのマイナーループを含む、制御ループが実装されている。より具体的には、サーボドライバ500は、機能構成として、差分演算部510,514と、位置制御部512と、速度制御部516と、加算部518と、トルクフィルタ520と、電流制御部522と、速度検知部524とを含む。
位置制御部512は、位置についての制御ループを構成する制御演算部であり、差分演算部510において算出される、目標位置と実位置(フィードバック値)との偏差に応じた制御量を出力する。位置制御部512としては、典型的には、P(比例)制御が用いられてもよい。つまり、位置制御部512は、目標位置と実位置との偏差に予め定められた比例係数を乗じた値を制御量として出力する。
速度制御部516は、速度についての制御ループを構成する制御演算部であり、差分演算部514において算出される、位置制御部512からの制御量と速度検知部524からの実速度との偏差に応じた制御量を出力する。速度制御部516としては、典型的には、PI(比例積分)制御が用いられてもよい。つまり、位置制御部512は、位置制御部512からの指令速度と実速度との偏差に対して、比例係数を乗じた値と積分要素によって積分された値との和を制御量として出力する。
トルクフィルタ520は、速度制御部516から出力される制御量(サーボモータ601で発生させるべきトルクの指令値)の単位時間あたりの変化の度合いが大きくなり過ぎないように、時間変化の度合いを緩和する。すなわち、トルクフィルタ520は、速度制御部516から出力される制御量を鈍らせる。トルクフィルタ520からの制御量は電流制御部522に出力される。
電流制御部522は、トルクフィルタ520からの制御量に対応させて、移動テーブル600のサーボモータ601でのスイッチングタイミングを決定する。つまり、電流制御部522は、トルクフィルタ520にて決定された指令トルクを実現できるように、サーボモータ601へ供給する電流の大きさ、タイミング、波形などを決定する。電流制御部522にて決定された制御量に従って、サーボモータ601が駆動される。サーボモータ601から供給される電流によって、サーボモータ601が回転駆動される。
移動テーブル600の変位を示すフィードバック値として、エンコーダ605から実位置が出力される、速度検知部524は、エンコーダ605からの実位置を微分して実速度を算出する。
なお、図5では、移動テーブル600を駆動するためのサーボドライバ500の機能構成について説明を行ったが、上述のアームロボット400を駆動するためのサーボドライバも図5に示されるサーボドライバ500と同様の機能構成を有する。
<F.収集対象のデータ>
引き続き図5を参照して、第1収集部60によって収集される動作データD1(図1参照)、および第2収集部130によって収集される動作データD2(図1参照)について説明する。
動作データD1は、たとえば、駆動機器55の各部分の位置、速度、加速度、角速度、角加速度などである。これらの動作データD1は、たとえば、図5に示されるサーボドライバ500やエンコーダ605などから取得される。
より具体的には、第1収集部60は、エンコーダ605によって検知される駆動機器55の実位置を動作データD1として収集する。また、第1収集部60は、サーボドライバ500の速度検知部524によって検知される駆動機器55の実速度を動作データD1として収集してもよい。また、第1収集部60は、サーボドライバ500の速度検知部524によって検知される駆動機器55の実速度を動作データD1として収集してもよい。また、第1収集部60は、コントローラ51から出力される指令値を動作データD1として収集してもよい。
また、第1収集部60は、アームロボット400がワークを空気圧により吸着している時間を動作データD1として収集してもよい。また、第1収集部60は、アームロボット400のアーム部分における振動周波数を動作データD1として収集してもよい。
第2収集部130は、動作データD1と同種のデータをシミュレーション上で動作データD2として収集する。
<G.シミュレータ>
情報処理装置100は、図4に示される実機のFAシステム50の動作をシミュレーションするために、FAシステム50内の各機器の挙動を模擬するエミュレータ群を利用する。ここでいうエミュレータとは、FAシステム50内の各機器の挙動を再現することが可能なプログラムのことをいう。各エミュレータがFAシステム50内の各機器の挙動を正確に模擬することで、情報処理装置100は、実機としてのFAシステム50の動作を正確にシミュレーションすることができる。
以下では、図6および図7を参照して、エミュレータで構成されたシミュレータ50Xについて説明する。図6は、シミュレータ50Xの構成の一例を示す図である。
図6に示されるように、シミュレータ50Xは、記憶装置110と、仮想時刻を生成するためのタイマー140と、第1エミュレータ150と、第2エミュレータ160とを含む。
記憶装置110は、シミュレータ50Xを制御するための制御プログラム15を格納する。図6の例では、制御プログラム15は、第1エミュレータ150を制御するためのPLCプログラム111と、第2エミュレータ160を制御するためのロボットプログラム112とで構成されている。
第1エミュレータ150は、コントローラ51の挙動を模擬するPLCエミュレータ151と、移動テーブル600などの駆動機器の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータ155とで構成されている。PLCエミュレータ151は、実行部151Aと、指令値生成部153とで構成されている。アクチュエータエミュレータ155は、サーボドライバ500A,500B(図4参照)の挙動を模擬するためのサーボドライバエミュレータ156A,156Bと、サーボモータ601A,601B(図4参照)の挙動を模擬するためのサーボモータエミュレータ157A,157Bとで構成されている。
実行部151Aは、アクチュエータエミュレータ155を制御するためのPLCプログラムと、アクチュエータエミュレータ165を制御するためのロボットプログラム112とを実行する。
実行部151Aは、軌跡演算部152と、解釈部154とで構成されている。軌跡演算部152は、アクチュエータエミュレータ155をシミュレーション上で駆動するためのPLCプログラム111を読み込んでアクチュエータエミュレータ155を駆動するための軌跡を生成する。PLCプログラム111は、サイクリック実行型のプログラム言語で記述されており、たとえば、ラダー言語やST(Structured Text)言語で記述されている。サイクリック実行型とは、予め定められた制御周期ごとにプログラムに含まれる命令群を繰り返し実行する実行形態のことをいう。すなわち、軌跡演算部152は、予め定められた制御周期ごとにPLCプログラム111に含まれる命令群を繰り返し実行する。当該制御周期は、タイマー140によって生成される仮想時刻を尺度とする。
PLCプログラム111には、移動テーブル600を目標位置まで移動させるための移動命令が含まれている。軌跡演算部152は、PLCプログラム111に含まれる移動命令を実行すると、アクチュエータエミュレータ155による制御対象をシミュレーション上で移動させるための軌跡を生成する。当該軌跡は、たとえば、駆動対象の現在位置と、移動命令に含まれる目標位置とに基づいて生成される。図7は、生成された軌跡の一例を示す図である。図7の例では、xy平面上の軌跡が示されているが、生成される軌跡は、一次元であってもよいし、三次元であってもよい。生成された軌跡は、指令値生成部153に出力される。軌跡演算部152は、アクチュエータエミュレータ165によって駆動されるアームロボット400の位置が目標位置に到達したことに基づいて、次の命令の解釈指示を解釈部154に送る。
指令値生成部153は、生成された軌跡に従ってアクチュエータエミュレータ155に出力するための指令値を生成する。当該指令値は、サーボモータエミュレータ157A,157Bをシミュレーション上で駆動するための制御値であり、たとえば、回転角度、回転速度、または位置などで示される。図7の例では、指令値生成部153は、サーボモータエミュレータ157Aについての回転角度θxと、サーボモータエミュレータ157Bについての回転角度θyとを指令値として各制御周期ごとに生成している。現在の仮想時刻に応じて、対応する回転角度θx,θyがサーボモータエミュレータ157A,157Bに順次出力される。
サーボドライバエミュレータ156A,156Bは、指令値生成部153から出力される指令値に従ってサーボモータエミュレータ157A,157Bをシミュレーション上で駆動する。
第2エミュレータ160は、ロボットコントローラ300の挙動を模擬するロボットコントローラエミュレータ161と、アームロボット400の駆動機器の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータ165とで構成されている。ロボットコントローラエミュレータ161は、軌跡演算部162と、指令値生成部163とで構成されている。アクチュエータエミュレータ165は、図4に示されるサーボモータ440A,440Bの挙動を模擬するサーボモータエミュレータ167A,167Bとで構成されている。
解釈部154は、ロボットプログラム112を実行する。ロボットプログラム112は、アクチュエータエミュレータ165をシミュレーション上で駆動するための命令群を含む。ロボットプログラム112は、逐次実行型のロボット言語で記述されている。逐次実行型とは、予め定められた実行順序に従ってプログラムに含まれる命令群を順次実行する実行形態のことをいう。すなわち、解釈部154は、ロボットプログラム112に含まれる命令群を予め定められた実行順序で逐次的に実行する。当該命令群の実行は、タイマー140によって生成される仮想時刻に従って実行される。図6の例では、解釈部154は、ロボットプログラム112に含まれる命令群を予め定められた実行順序に従って解釈し、その解釈結果を順次ロボットコントローラエミュレータ161に出力している。
軌跡演算部162は、解釈部154から出力される解釈結果が移動命令を示す場合、アクチュエータエミュレータ165による制御対象をシミュレーション上で移動させるための軌跡を生成する。当該軌跡は、駆動対象の現在位置と、移動命令に含まれる目標位置とに基づいて生成される。生成された軌跡は、指令値生成部163に出力される。
指令値生成部163は、軌跡演算部162から出力された軌跡に従ってアクチュエータエミュレータ165に出力するための指令値を生成する。当該指令値は、サーボモータエミュレータ167A,167Bをシミュレーション上で駆動するための制御値であり、たとえば、サーボモータエミュレータ167A,167Bの仮想的な回転角度、回転速度、または位置などで示される。アクチュエータエミュレータ165に対する指令値の生成方法は、アクチュエータエミュレータ155に対する指令値の生成方法と同じであるので、その説明については繰り返さない。
サーボモータエミュレータ167A,167Bは、指令値生成部163から出力される指令値に従ってシミュレーション上で駆動される。なお、アクチュエータエミュレータ165は、アクチュエータエミュレータ155と同様に、サーボドライバエミュレータを含んでもよい。
なお、上述では、PLCプログラム111およびロボットプログラム112を例に挙げて説明を行ったが、情報処理装置100による実行対象の制御プログラムは、PLCプログラム111およびロボットプログラム112に限定されない。制御プログラムには、種類が異なるプログラム言語で記述されている制御プログラムであれば任意の制御プログラムが採用される。
<H.制御プログラムの同期実行処理>
上述のPLCプログラム111およびロボットプログラム112は、同期して実行される。これにより、情報処理装置100は、PLCプログラム111に従って駆動されるテーブルと、ロボットプログラム112に従って駆動されるロボットとをシミュレーション上で協働させることができる。以下では、図8および図9を参照して、PLCプログラム111およびロボットプログラム112の同期処理について説明する。
図8および図9は、PLCプログラム111およびロボットプログラム112の編集画面の一例を示す図である。情報処理装置100の出力機器133には、PLCプログラム111およびロボットプログラム112の編集画面125が表示されている。編集画面125は、PLCプログラム111の編集領域120Aと、ロボットプログラム112の編集領域120Bとを含む。編集領域120A,120Bは、1つの画面において並べて表示されている。これにより、設計者は、PLCプログラム111およびロボットプログラム112を並行して設計することができる。
上述したように、PLCプログラム111は、サイクリック実行型のプログラムである。そのため、PLCエミュレータ151(図6参照)は、予め定められた制御周期ごとにPLCプログラム111に含まれる命令群を繰り返し実行する。より具体的には、PLCエミュレータ151は、PLCプログラム111の先頭から最終までを1制御周期で実行する。その次の制御周期では、PLCエミュレータ151は、再び、PLCプログラム111の先頭から最終までを実行する。
一方で、ロボットプログラム112は、逐次実行型のプログラムである。そのため、解釈部154(図6参照)は、ロボットプログラム112に含まれる命令群を予め定められた実行順序で逐次的に解釈する。その結果、ロボットコントローラエミュレータ161は、ロボットプログラム112を上から順に1行ずつ実行する。このとき、解釈部154は、各行の命令の実行が完了するまでは次の行の命令を解釈しない。より具体的には、ロボットコントローラエミュレータ161は、現命令の実行が完了したことに基づいて、そのことを解釈部154にフィードバックする。解釈部154は、このフィードバックを受けて次の行の命令を解釈する。
このような実行形態の違いから、PLCプログラム111およびロボットプログラム112を同期して実行するためには、PLCプログラム111における命令群とロボットプログラム112に含まれる命令群とが、同期された制御周期で実行される必要がある。
同期実行を実現するために、解釈部154は、ロボットプログラム112(第2制御プログラム)に含まれる各命令について、当該命令の実行に要する実行時間を算出する。ここでいう実行時間は、ロボットプログラム112に含まれる命令の実行に要する時間に相関する指標で表されればよく、たとえば、ロボットプログラム112に含まれる各命令の実行に要する制御周期のサイクル数などで表されてもよい。当該サイクル数は、タイマー140による仮想時刻を尺度とする。仮想時刻の単位は、たとえば、「ms」で表される。図8の例では、ロボットプログラム112の14行目に示されるロボット命令114については「200ms」のサイクル数が特定されている。ロボット命令114に示される「APPROS pick loc,25」は、目標位置「25」にアームロボット400を移動させる移動命令である。解釈部154が当該移動命令を解釈することにより、アームロボット400を目標位置まで動作させるのに要する制御周期のサイクル数として「200ms」が特定される。
PLCエミュレータ151は、ロボットコントローラエミュレータ161がロボット命令114を実行している間、ロボット命令114の実行に要する時間「200ms」の分、PLCプログラム111に含まれる命令群を繰り返し実行する。一例として、PLCプログラム111の制御周期が「1ms」である場合には、ロボット命令114が実行されている間に、PLCエミュレータ151は、PLCプログラム111を200サイクル(=200ms/1ms)繰り返し実行する。
PLCエミュレータ151が、ロボット命令114の実行に要する実行時間の分、PLCプログラム111に含まれる命令群を繰り返した後、ロボットコントローラエミュレータ161は、ロボット命令114の次の命令の実行を開始する。その例が図9に示されている。図9の例では、解釈部154は、ロボット命令114からロボット命令115に制御を切り替えている。ロボット命令115に示される「MOVES pick.loc」は、目標位置「pick.loc」にアームロボット400を移動させる移動命令である。解釈部154がロボット命令115を解釈することにより、アームロボット400を目標位置まで動作させるのに要する実行時間「10ms」が特定される。当該実行時間は、ロボット命令115の実行開始前または実行開始時に特定される。
その後、PLCエミュレータ151は、解釈部154がロボット命令115を実行している間、ロボット命令115の実行に要する時間「10ms」の分、PLCプログラム111に含まれる命令群を繰り返し実行する。一例として、PLCプログラム111の制御周期が「1ms」である場合には、ロボット命令115が実行されている間に、PLCエミュレータ151は、PLCプログラム111を10サイクル(=10ms/1ms)繰り返し実行する。
<I.指令値の同期出力処理>
EtherCATでの通信態様を模擬するために、PLCエミュレータ151(図6参照)は、EtherCATの通信周期に従った予め定められた制御周期ごとに、アクチュエータエミュレータ155に指令値を出力する。同様に、ロボットコントローラエミュレータ161(図6参照)は、EtherCATの通信周期に従った予め定められた制御周期ごとに、アクチュエータエミュレータ165に指令値を出力する。これにより、実システムと同様の通信態様でFAシステム50の動作をシミュレーションすることができる。
図10は、アクチュエータエミュレータ155,165(図6参照)に対する指令値の出力タイミングの同期処理を説明するための図である。以下では、ロボットプログラム112に含まれるロボット命令114,115(図8,図9参照)の実行過程を例に挙げて、指令値の出力タイミングの同期処理について説明する。
制御周期「N」において、PLCエミュレータ151は、O/I(Output/Input)処理、指令値計算処理、および解釈処理を順に実行する。PLCエミュレータ151の「O/I処理」は、前の指令値計算処理の結果を出力し、その後、今回の指令値計算処理に必要な情報を入力として取得する処理である。PLCエミュレータ151の「指令値計算処理」は、アクチュエータエミュレータ155に対する位置指令値を計算する処理である。解釈処理は、ロボットプログラム112を解釈するための処理である。図10の例では、この解釈処理により、ロボットプログラム112に含まれるロボット命令114の実行に要する制御周期のサイクル数として「200ms」が特定される。
同様に、制御周期「N」において、ロボットコントローラエミュレータ161は、O/I処理、および指令値計算処理を順に実行する。ロボットコントローラエミュレータ161の「O/I処理」は、前の指令値計算処理の結果を出力し、その後、今回の指令値計算処理に必要な情報を入力として取得する処理である。ロボットコントローラエミュレータ161の「指令値計算処理」は、アクチュエータエミュレータ165に対する位置指令値を計算する処理である。
PLCエミュレータ151は、ロボットコントローラエミュレータ161がロボット命令114を実行している間、ロボット命令114の実行時間「200ms」の分、PLCプログラム111を繰り返し実行する。制御周期が「1ms」である場合、PLCエミュレータ151は、PLCプログラム111を200サイクル(=200ms/1ms)実行する。その間、PLCエミュレータ151は、O/I処理および指令値計算処理を制御周期「1ms」ごとに実行し、制御周期「1ms」ごとにアクチュエータエミュレータ155に指令値を出力する。
一方で、ロボットコントローラエミュレータ161は、ロボット命令114を実行している間、予め定められた制御周期ごとにO/I処理および指令値計算処理を実行する。制御周期が「1ms」である場合、ロボットコントローラエミュレータ161は、O/I処理および指令値計算処理を制御周期「1ms」ごとに実行し、制御周期「1ms」ごとにアクチュエータエミュレータ165に指令値を出力する。
ロボット命令114の実行から「200ms」後である制御周期「N+200」において、ロボット命令114の実行が完了する。PLCエミュレータ151は、次の制御周期「N+201」において、次のロボット命令115の解釈処理を実行する。図10の例では、この解釈処理により、ロボット命令115の実行時間として「10ms」が特定される。
PLCエミュレータ151は、ロボットコントローラエミュレータ161がロボット命令115を実行している間、ロボット命令115の実行時間「10ms」の分、PLCプログラム111を繰り返し実行する。制御周期が「1ms」である場合、PLCエミュレータ151は、PLCプログラム111を10サイクル(=10ms/1ms)実行する。その間、PLCエミュレータ151は、O/I処理および指令値計算処理を実行し、制御周期「1ms」ごとにアクチュエータエミュレータ155に指令値を出力する。
一方で、ロボットコントローラエミュレータ161は、ロボット命令115を実行している間、予め定められた制御周期ごとにO/I処理および指令値計算処理を実行する。制御周期が「1ms」である場合、ロボットコントローラエミュレータ161は、O/I処理および指令値計算処理を制御周期「1ms」ごとに実行し、制御周期「1ms」ごとにアクチュエータエミュレータ165に指令値を出力する。
このように、PLCエミュレータ151およびロボットコントローラエミュレータ161が同期された状態で、アクチュエータエミュレータ155,165のそれぞれに指令値が出力されることで、異なる種類の制御対象の(たとえば、アームロボットや移動テーブルなど)を同期することが可能になる。
なお、上述では、PLCエミュレータ151の制御周期とロボットコントローラエミュレータ161の制御周期とが同じである例について説明を行ったが、これらの制御周期は、同期されていれば異なっていてもよい。一例として、これらの制御周期の一方は、他方の制御周期の整数倍であってもよい。たとえば、PLCエミュレータ151の制御周期が「1ms」であり、ロボットコントローラエミュレータ161の制御周期が「2ms」であってもよい。
なお、上述では、PLCエミュレータ151およびロボットコントローラエミュレータ161で構成されるシミュレータによる制御プログラム(すなわち、PLCプログラム111およびロボットプログラム112)の実行周期について説明を行ったが、実機としてのFAシステム50による制御プログラムの実行周期も同様である。そのため、FAシステム50による制御プログラムの実行周期の説明については繰り返さない。
シミュレータによって収集される上述の動作データD2(図1参照)は、図10に示される制御周期ごとに収集される。当該制御周期は、実機としてのコントローラ51(図1参照)および駆動機器55(図1参照)の通信周期に従って決定される。一方で、実機としてのFAシステム50によって収集される上述の動作データD1(図1参照)は、コントローラ51および駆動機器55の通信周期ごとに収集される。このように、動作データD1,D2が対応した周期で収集されることで、動作データD1,D2の比較がより容易になる。
<J.シミュレーション画面>
図11は、情報処理装置100によるシミュレーション画面の一例を示す図である。図11を参照して、同期シミュレーションを実現するためのシミュレーション画面の一例について説明する。
情報処理装置100の出力機器133には、PLCプログラム111およびロボットプログラム112を編集するための編集画面125が示されている。編集画面125は、PLCプログラム111の編集領域120Aと、ロボットプログラム112の編集領域120Bと、アームロボットや移動テーブルなどの駆動対象のシミュレーション上での挙動をリアルタイムに表示する表示領域120Cとを含む。
表示領域120Cには、実機のアームロボット400を表したロボット画像400A,400Bと、実機の移動テーブル600を表した移動テーブル画像600Aとが示されている。ロボット画像400A,400Bや移動テーブル画像600Aは、たとえば、CAD(Computer Aided Design)データなどから生成される。一例として、情報処理装置100は、三次元の形状をCADデータのインポート機能を有し、このインポート機能により、アームロボット400のCADデータと、移動テーブル600のCADデータを読み込む。情報処理装置100は、2つのアームロボット400と1つの移動テーブル600とについて同期シミュレーションを行う場合には、アームロボット400のCADデータから2つのアームロボットの三次元データを生成するとともに、移動テーブル600のCADデータから1つの移動テーブルの三次元データを生成する。
図11の例のように、1つの移動テーブル600と2つのアームロボット400とについてシミュレーションを行う場合には、1つの第1エミュレータ150と、2つの第2エミュレータ160とが用いられる。上述したように、第1エミュレータ150および第2エミュレータは、同期した制御周期に従って、対応するアクチュエータエミュレータに指令値を出力する。情報処理装置100は、順次出力されるこれらの指令値に基づいて、アームロボットの各三次元データを逐次更新するとともに、移動テーブルの三次元データを逐次更新する。情報処理装置100は、逐次更新されるアームロボットの各三次元データからロボット画像400A,400Bの表示を逐次更新する。これと同期して、情報処理装置100は、逐次更新される移動テーブルの三次元データから移動テーブル画像600Aの表示を逐次更新する。
これにより、PLCプログラム111およびロボットプログラム112の実行に従って、ロボット画像400A,400Bの表示および移動テーブル画像600Aの表示が同期して更新される。その結果、設計者は、PLCプログラム111およびロボットプログラム112が意図した通りに動作しているか否かを容易に確認することができ、PLCプログラム111およびロボットプログラム112を容易にデバッグすることができる。
<K.情報処理装置100のハードウェア構成>
図12を参照して、情報処理装置100のハードウェア構成について説明する。図12は、情報処理装置100のハードウェア構成を示す模式図である。
情報処理装置100は、一例として、汎用的なコンピュータアーキテクチャに準じて構成されるコンピュータからなる。情報処理装置100は、制御装置101と、主メモリ102と、通信インターフェイス103と、操作インターフェイス105と、表示インターフェイス106と、光学ドライブ107と、記憶装置110(記憶部)とを含む。これらのコンポーネントは、内部バス119を介して互いに通信可能に接続されている。
制御装置101は、たとえば、少なくとも1つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも1つのCPU(Central Processing Unit)、少なくとも1つのASIC(Application Specific Integrated Circuit)、少なくとも1つのFPGA(Field Programmable Gate Array)、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。制御装置101は、プログラムを主メモリ102に展開して実行することで、本実施の形態に従う各種処理を実現する。主メモリ102は、揮発性メモリにより構成され、制御装置101によるプログラム実行に必要なワークメモリとして機能する。
通信インターフェイス103は、外部機器との間でネットワークを介してデータを遣り取りする。当該外部機器は、たとえば、上述のコントローラ51(図1参照)、サーバ、その他の通信機器などを含む。情報処理装置100は、通信インターフェイス103を介して、情報処理プログラム113をダウンロードできるように構成されてもよい。情報処理プログラム113は、制御プログラム15の統合開発環境を提供するためのプログラムであり、上述のシミュレーション処理などの機能を提供する。
操作インターフェイス105は、操作部122に接続され、操作部122からのユーザ操作を示す信号を取り込む。操作部122は、典型的には、キーボード、マウス、タッチパネル、タッチパッドなどからなり、ユーザからの操作を受け付ける。設計者は、操作部122を用いて、制御プログラム15を編集することができる。
表示インターフェイス106は、出力機器133と接続され、制御装置101などからの指令に従って、出力機器133に対して、画像を表示するための画像信号を送出する。出力機器133は、ディスプレイ、インジケータなどからなり、ユーザに対して各種情報を提示する。
光学ドライブ107は、光学ディスク107Aなどから、その中に格納されている各種プログラムを読み出して、記憶装置110にインストールする。
図12には、光学ドライブ107を介して必要なプログラムを情報処理装置100にインストールする構成例を示すが、これに限られることなく、ネットワーク上のサーバ装置などからダウンロードするようにしてもよい。あるいは、情報処理装置100上のプログラムは、USB(Universal Serial Bus)メモリ、SD(Secure Digital)カード、CF(Compact Flash)などの記憶媒体に書き込まれているプログラムによって書き換えられるように構成されてもよい。
記憶装置110は、たとえば、ハードディスクや外付けの記憶媒体である。一例として、記憶装置110は、情報処理プログラム113と、制御プログラム15とを格納する。情報処理プログラム113は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、任意のプログラムと協働して本実施の形態に従う同期処理が実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う情報処理装置100の趣旨を逸脱するものではない。さらに、本実施の形態に従う情報処理プログラム113によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも1つのサーバが本実施の形態に従う同期処理を実現する、所謂クラウドサービスの形態で情報処理装置100が構成されてもよい。
<L.情報処理装置100の制御構造>
図13を参照して、情報処理装置100の制御構造について説明する。図13は、制御プログラム15の制御パラメータ群20A,20Bの調整処理を表わすフローチャートである。図13には、制御パラメータ群20A,20Bの手動での調整処理が示されている。図13の処理は、情報処理装置100の制御装置101がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。
ステップS110において、制御装置101は、FAシステム50用の制御パラメータ群20Aについて変更命令を受け付けたか否かを判断する。一例として、当該変更命令は、設計者によって制御パラメータ群20Aが変更されたことに基づいて発せられる。制御装置101は、制御パラメータ群20Aについて変更命令を受け付けたと判断した場合(ステップS110においてYES)、制御をステップS112に切り替える。そうでない場合には(ステップS110においてNO)、制御装置101は、制御をステップS120に切り替える。
ステップS112において、制御装置101は、変更後の制御パラメータ群20Aと、制御プログラム15とをFAシステム50のコントローラ51に送信する。このとき、制御プログラム15が既にコントローラ51にダウンロードされている場合には、制御プログラム15の送信は省略されてもよい。
ステップS114において、制御装置101は、FAシステム50のコントローラ51に制御プログラム15を実行させる。これにより、コントローラ51は、制御パラメータ群20Aを入力として制御プログラム15を実行する。このとき、FAシステム50の第1収集部60は、駆動機器55の挙動を示す動作データD1を収集する。収集された動作データD1は、情報処理装置100に送信される。
ステップS120において、制御装置101は、シミュレータ用の制御パラメータ群20Bについて変更命令を受け付けたか否かを判断する。一例として、当該変更命令は、設計者によって制御パラメータ群20Bが変更されたことに基づいて発せられる。制御装置101は、制御パラメータ群20Bについて変更命令を受け付けたと判断した場合(ステップS120においてYES)、制御をステップS122に切り替える。そうでない場合には(ステップS120においてNO)、制御装置101は、制御をステップS130に切り替える。
ステップS122において、制御装置101は、コントローラエミュレータ120として、変更後の制御パラメータ群20Bを入力として制御プログラム15を実行する。
ステップS124において、制御装置101は、第2収集部130として、アクチュエータエミュレータ124の挙動を示す動作データD2を収集する。
ステップS130において、制御装置101は、動作データD1と動作データD2とを出力機器133に並べて表示させる。これにより、設計者は、動作データD1および動作データD2の違いを容易に把握することができ、制御パラメータ群20A,20Bを調整するための手がかりにすることができる。
ステップS140において、制御装置101は、制御パラメータの調整処理を終了するか否かを判断する。制御装置101は、制御パラメータの調整処理を終了するか否かを判断すると判断した場合(ステップS140においてYES)、図13に示される処理を終了する。そうでない場合には(ステップS140においてNO)、制御装置101は、制御をステップS110に戻す。
なお、上述では、設計者が制御パラメータを手動で調整する例について説明を行ったが、図3の調整部134ついて説明したように、制御パラメータは、自動で調整されてもよい。
<M.まとめ>
以上のようにして、情報処理システム1は、制御パラメータ群20Aを入力として制御プログラム15をコントローラ51に実行させ、駆動機器55の動作データD1を取得する。一方で、情報処理システム1は、制御パラメータ群20Bを入力として制御プログラム15をコントローラエミュレータ120に実行させ、アクチュエータエミュレータ124のコンピュータ上における動作データD2取得する。情報処理システム1は、取得した動作データD1,D2を出力機器133に表示させる。これにより、情報処理システム1は、FAシステム50の挙動とシミュレータの挙動とを比較することが可能な環境を提供することができる。
設計者は、制御パラメータ群20Bを調整して動作データD2を動作データD1に近付けることで、FAシステム50の挙動をより正確に模擬できるシミュレータを設計することが可能になる。その結果、コントローラエミュレータ120やアクチュエータエミュレータ124などの各種エミュレータの精度が改善される。設計者は、このような各種のエミュレータを用いて新たなシミュレータを構築することで、様々なFAシステムのシミュレータを高度に設計することができる。
また、設計者は、制御パラメータ群20Aを調整して動作データD1を動作データD2に近付けることで、FAシステム50をシミュレータ通りに動作させることができる。このような調整は、たとえば、FAシステム50の経年劣化や環境変化に対して有効である。FAシステム50は、経年劣化や環境変化などにより精度が低下することがあるが、設計者は、動作データD2に対して動作データD1がずれていることを確認することで、何らかの原因により精度が低下していることを発見することができる。その後、設計者は、制御パラメータ群20Aを調整して動作データD1を動作データD2に近付けることで、FAシステム50の精度を当初の精度に近付けることができる。
<N.付記>
以上のように、本実施形態は以下のような開示を含む。
[構成1]
駆動機器(55)と、
第1制御パラメータ群(20A)を入力として制御プログラム(15)を実行し、当該制御プログラム(15)に従って前記駆動機器(55)を制御するためのコントローラと、
前記駆動機器(55)の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータ(124)と、
前記コントローラの挙動を模擬するコントローラエミュレータ(120)とを備え、前記コントローラエミュレータ(120)は、第2制御パラメータ群(20B)を入力として前記制御プログラム(15)を実行し、当該制御プログラム(15)に従って前記アクチュエータエミュレータ(124)を制御し、
前記第1制御パラメータ群(20A)を入力として前記制御プログラム(15)が実行されているときに、前記駆動機器(55)の挙動を示す第1動作データ(D1)を収集するための第1収集部(60)と、
前記第2制御パラメータ群(20B)を入力として前記制御プログラム(15)が実行されているときに、前記アクチュエータエミュレータ(124)の挙動を示す第2動作データ(D2)を収集するための第2収集部(130)と、
前記第1収集部(60)によって収集された複数の前記第1動作データ(D1)および前記第2収集部(130)によって収集された複数の前記第2動作データ(D2)を出力するための出力部(133)とを備える、情報処理システム。
[構成2]
前記出力部(133)は、前記第1収集部(60)によって収集された複数の前記第1動作データ(D1)と、前記第2収集部(130)によって収集された複数の前記第2動作データ(D2)とを並べて表示する、構成1に記載の情報処理システム。
[構成3]
前記出力部(133)は、複数の前記第1動作データ(D1)および複数の前記第2動作データ(D2)を同一の時間軸上に表示する、構成1または2に記載の情報処理システム。
[構成4]
前記出力部(133)は、複数の前記第1動作データ(D1)の各々と複数の前記第2動作データ(D2)の各々との各組み合わせにおいて差が所定値よりも大きくなる組み合わせを他の組み合わせよりも強調して表示する、構成1〜3のいずれか1項に記載の情報処理システム。
[構成5]
前記情報処理システムは、
複数の前記第1動作データ(D1)と、複数の前記第2動作データ(D2)との間の差異の度合いを算出するための算出部(132)と、
前記差異の度合いが小さくなるように、前記第1制御パラメータ群(20A)および前記第2制御パラメータ群(20B)の少なくとも一方を繰り返し調整するための調整部(134)とをさらに備える、構成1〜4のいずれか1項に記載の情報処理システム。
[構成6]
前記調整部(134)は、前記差異の度合いが予め定められた条件を満たしたことに基づいて、前記第1制御パラメータ群(20A)および前記第2制御パラメータ群(20B)の少なくとも一方の調整を終了する、構成5に記載の情報処理システム。
[構成7]
前記第1収集部(60)は、前記駆動機器(55)および前記コントローラの通信周期ごとに前記第1動作データ(D1)を収集し、
前記第2収集部(130)は、前記通信周期に従った所定周期ごとに前記第2動作データ(D2)を収集する、構成1〜6のいずれか1項に記載の情報処理システム。
[構成8]
第1制御パラメータ群(20A)を入力として制御プログラム(15)をコントローラに実行させ、当該制御プログラム(15)に従って駆動機器(55)を制御するステップと、
前記駆動機器(55)の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータ(124)を制御するステップと、
前記コントローラの挙動を模擬するコントローラエミュレータ(120)とを制御するステップとを備え、前記コントローラエミュレータ(120)を制御するステップは、第2制御パラメータ群(20B)を入力として前記制御プログラム(15)を実行し、当該制御プログラム(15)に従って前記アクチュエータエミュレータ(124)を制御することを含み、
前記第1制御パラメータ群(20A)を入力として前記制御プログラム(15)が実行されているときに、前記駆動機器(55)の挙動を示す第1動作データ(D1)を収集するステップと、
前記第2制御パラメータ群(20B)を入力として前記制御プログラム(15)が実行されているときに、前記アクチュエータエミュレータ(124)の挙動を示す第2動作データ(D2)を収集するするステップと、
収集された複数の前記第1動作データ(D1)および収集された複数の前記第2動作データ(D2)を出力するステップとを備える、情報処理方法。
[構成9]
コンピュータに実行される情報処理プログラムであって、
前記情報処理プログラムは、前記コンピュータに、
第1制御パラメータ群(20A)を入力として制御プログラム(15)をコントローラに実行させ、当該制御プログラム(15)に従って駆動機器(55)を制御するステップと、
前記駆動機器(55)の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータ(124)を制御するステップと、
前記コントローラの挙動を模擬するコントローラエミュレータ(120)とを制御するステップとを実行させ、前記コントローラエミュレータ(120)を制御するステップは、第2制御パラメータ群(20B)を入力として前記制御プログラム(15)を実行し、当該制御プログラム(15)に従って前記アクチュエータエミュレータ(124)を制御することを含み、
前記情報処理プログラムは、前記コンピュータに、さらに、
前記第1制御パラメータ群(20A)を入力として前記制御プログラム(15)が実行されているときに、前記駆動機器(55)の挙動を示す第1動作データ(D1)を収集するステップと、
前記第2制御パラメータ群(20B)を入力として前記制御プログラム(15)が実行されているときに、前記アクチュエータエミュレータ(124)の挙動を示す第2動作データ(D2)を収集するするステップと、
収集された複数の前記第1動作データ(D1)および収集された複数の前記第2動作データ(D2)を出力するステップとを実行させる、情報処理プログラム。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 情報処理システム、15 制御プログラム、20A,20B 制御パラメータ群、50 FAシステム、50X シミュレータ、51 コントローラ、55 駆動機器、60 第1収集部、100 情報処理装置、101 制御装置、102 主メモリ、103 通信インターフェイス、105 操作インターフェイス、106 表示インターフェイス、107 光学ドライブ、107A 光学ディスク、110 記憶装置、111 PLCプログラム、112 ロボットプログラム、113 情報処理プログラム、114,115 ロボット命令、119 内部バス、120 コントローラエミュレータ、120A,120B 編集領域、120C 表示領域、122 操作部、124,155,165 アクチュエータエミュレータ、125 編集画面、130 第2収集部、132 算出部、133 出力機器、134 調整部、140 タイマー、150 第1エミュレータ、151 PLCエミュレータ、151A 実行部、152,162 軌跡演算部、153,163 指令値生成部、154 解釈部、156A,156B サーボドライバエミュレータ、157A,157B,167A,167B サーボモータエミュレータ、160 第2エミュレータ、161 ロボットコントローラエミュレータ、300 ロボットコントローラ、400 アームロボット、400A,400B ロボット画像、420 基台、424 第1アーム、428 第2アーム、432 エンドエフェクタ、440,440A,440B,440C,440D,601,601A,601B サーボモータ、500,500A,500B サーボドライバ、510,514 差分演算部、512 位置制御部、516 速度制御部、518 加算部、520 トルクフィルタ、522 電流制御部、524 速度検知部、600 移動テーブル、600A 移動テーブル画像、602 設置台、605 エンコーダ。

Claims (8)

  1. 駆動機器と、
    第1制御パラメータ群を入力として制御プログラムを実行し、当該制御プログラムに従って前記駆動機器を制御するためのコントローラと、
    前記駆動機器の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータと、
    前記コントローラの挙動を模擬するコントローラエミュレータとを備え、前記コントローラエミュレータは、第2制御パラメータ群を入力として前記制御プログラムを実行し、当該制御プログラムに従って前記アクチュエータエミュレータを制御し、
    前記第1制御パラメータ群を入力として前記制御プログラムが実行されているときに、前記駆動機器の挙動を示す第1動作データを収集するための第1収集部と、
    前記第2制御パラメータ群を入力として前記制御プログラムが実行されているときに、前記アクチュエータエミュレータの挙動を示す第2動作データを収集するための第2収集部と、
    前記第1収集部によって収集された複数の前記第1動作データおよび前記第2収集部によって収集された複数の前記第2動作データを出力するための出力部と
    複数の前記第1動作データと、複数の前記第2動作データとの間の差異の度合いを算出するための算出部と、
    前記差異の度合いが小さくなるように、前記第1制御パラメータ群および前記第2制御パラメータ群の少なくとも一方を繰り返し調整するための調整部とを備える、情報処理システム。
  2. 前記出力部は、前記第1収集部によって収集された複数の前記第1動作データと、前記第2収集部によって収集された複数の前記第2動作データとを並べて表示する、請求項1に記載の情報処理システム。
  3. 前記出力部は、複数の前記第1動作データおよび複数の前記第2動作データを同一の時間軸上に表示する、請求項1または2に記載の情報処理システム。
  4. 前記出力部は、複数の前記第1動作データの各々と複数の前記第2動作データの各々との各組み合わせにおいて差が所定値よりも大きくなる組み合わせを他の組み合わせよりも強調して表示する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の情報処理システム。
  5. 前記調整部は、前記差異の度合いが予め定められた条件を満たしたことに基づいて、前記第1制御パラメータ群および前記第2制御パラメータ群の少なくとも一方の調整を終了する、請求項に記載の情報処理システム。
  6. 前記第1収集部は、前記駆動機器および前記コントローラの通信周期ごとに前記第1動作データを収集し、
    前記第2収集部は、前記通信周期に従った所定周期ごとに前記第2動作データを収集する、請求項1〜のいずれか1項に記載の情報処理システム。
  7. 第1制御パラメータ群を入力として制御プログラムをコントローラに実行させ、当該制御プログラムに従って駆動機器を制御するステップと、
    前記駆動機器の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータを制御するステップと、
    前記コントローラの挙動を模擬するコントローラエミュレータとを制御するステップとを備え、前記コントローラエミュレータを制御するステップは、第2制御パラメータ群を入力として前記制御プログラムを実行し、当該制御プログラムに従って前記アクチュエータエミュレータを制御することを含み、
    前記第1制御パラメータ群を入力として前記制御プログラムが実行されているときに、前記駆動機器の挙動を示す第1動作データを収集するステップと、
    前記第2制御パラメータ群を入力として前記制御プログラムが実行されているときに、前記アクチュエータエミュレータの挙動を示す第2動作データを収集するするステップと、
    収集された複数の前記第1動作データおよび収集された複数の前記第2動作データを出力するステップと
    複数の前記第1動作データと、複数の前記第2動作データとの間の差異の度合いを算出するステップと、
    前記差異の度合いが小さくなるように、前記第1制御パラメータ群および前記第2制御パラメータ群の少なくとも一方を繰り返し調整するステップとを備える、情報処理方法。
  8. コンピュータに実行される情報処理プログラムであって、
    前記情報処理プログラムは、前記コンピュータに、
    第1制御パラメータ群を入力として制御プログラムをコントローラに実行させ、当該制御プログラムに従って駆動機器を制御するステップと、
    前記駆動機器の挙動を模擬するアクチュエータエミュレータを制御するステップと、
    前記コントローラの挙動を模擬するコントローラエミュレータとを制御するステップとを実行させ、前記コントローラエミュレータを制御するステップは、第2制御パラメータ群を入力として前記制御プログラムを実行し、当該制御プログラムに従って前記アクチュエータエミュレータを制御することを含み、
    前記情報処理プログラムは、前記コンピュータに、さらに、
    前記第1制御パラメータ群を入力として前記制御プログラムが実行されているときに、前記駆動機器の挙動を示す第1動作データを収集するステップと、
    前記第2制御パラメータ群を入力として前記制御プログラムが実行されているときに、前記アクチュエータエミュレータの挙動を示す第2動作データを収集するするステップと、
    収集された複数の前記第1動作データおよび収集された複数の前記第2動作データを出力するステップと
    複数の前記第1動作データと、複数の前記第2動作データとの間の差異の度合いを算出するステップと、
    前記差異の度合いが小さくなるように、前記第1制御パラメータ群および前記第2制御パラメータ群の少なくとも一方を繰り返し調整するステップとを実行させる、情報処理プログラム。
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