JP7327225B2 - ロボット制御システムおよび制御方法 - Google Patents

Description

本技術は、ロボット制御システムおよび制御方法に関する。

従来より、ＦＡ（Factory Automation）分野においては、ロボットが様々なアプリケーションに用いられている。このようなロボットは、ロボットコントローラが所定のプログラムを実行することで、制御に必要な指令などが順次生成される。

例えば、特開２０１８－１９６９０８号公報（特許文献１）は、ロボット言語を習得することなく、ロボットを使用した自動化設備を低コストで構築する構成を開示する。

特開２０１８－１９６９０８号公報

実際の生産設備においては、複数のロボットが配置されることも多い。上述の先行技術文献に示される構成は、複数のロボットが配置される場合については、何ら想定していない。

本技術は、１または複数のロボットを含む生産設備に適したロボット制御システムを提供することを目的とする。

本技術のある実施の形態に係るロボット制御システムは、第１の通信部を有する第１の制御装置と、第１の制御装置とネットワーク接続された、１または複数の第２の制御装置とを含む。第２の制御装置の各々は、各々に割り当てられたネットワークの通信リソースを用いて、第１の制御装置の第１の通信部との間でデータを遣り取りする第２の通信部と、第１の制御装置からのコマンドに従って、ロボットを駆動するための指令値を順次生成する指令値生成部とを含む。ロボット制御システムは、第２の制御装置の各々に通信リソースを割り当てる通信リソース設定部を含む。

この構成によれば、通信リソース設定部により第２の制御装置の各々に通信リソースを適切に割り当てることにより、複数の第２の制御装置がネットワーク接続された場合でも、制御性能を維持することができる。

通信リソース設定部は、予め定められた割り当て設定に従って、第２の制御装置の各々に割り当てる通信リソースを決定するようにしてもよい。この構成によれば、接続される第２の制御装置に応じて予め定められた割り当て設定を用いることで、適切な通信リソースの設定を確実に行うことができる。

通信リソース設定部は、第１の制御装置とネットワーク接続された第２の制御装置の数に応じて、第２の制御装置の各々に割り当てる通信リソースを決定するようにしてもよい。この構成によれば、ネットワークの伝送容量の制限を考慮して、第２の制御装置の各々に通信リソースを適切に割り当てることができる。

通信リソース設定部は、１または複数の第２の制御装置のうち少なくとも１つの動作状態に応じて、第２の制御装置の各々に割り当てる通信リソースを決定するようにしてもよい。この構成によれば、第２の制御装置のうちより多くの通信リソースが必要な第２の制御装置に対して動的に通信リソースを割り与えることができる。

通信リソース設定部は、第１の制御装置の第１の通信部に実装されてもよい。この構成によれば、第１の制御装置の第１の通信部により、統括して通信リソースを割り当てることができる。

第２の制御装置の第２の通信部は、ロボットの駆動に係る状態値を第１の制御装置へ送信するようにしてもよい。この構成によれば、制御装置は、それぞれの第２の制御装置からロボットの駆動に係る状態値を収集できる。

ロボット制御システムは、ユーザ操作に応じて、通信リソース設定部による通信リソースの割り当てに係る設定を決定するための外部装置をさらに含んでいてもよい。この構成によれば、ユーザに対して通信リソースの割り当てなどを支援することができる。

通信リソース設定部は、ネットワーク上を伝送する通信フレームの長さを異ならせることで、通信リソースの大きさを調整するようにしてもよい。また、通信リソース設定部は、ネットワーク上を伝送する通信フレームの通信周期を異ならせることで、通信リソースの大きさを調整するようにしてもよい。

これらの構成によれば、ネットワークの伝送容量の制限を考慮して、第２の制御装置の各々に通信リソースを適切に割り当てることができる。

本技術の別の実施の形態に係る制御方法は、第１の通信部を有する第１の制御装置と、第１の制御装置とネットワーク接続された、１または複数の第２の制御装置とを備えたロボット制御システムに向けられる。制御方法は、第２の制御装置の各々にネットワークの通信リソースを割り当てるステップと、第２の制御装置の各々が、各々に割り当てられた通信リソースを用いて、第１の制御装置との間でデータを遣り取りするステップと、第２の制御装置の各々が、第１の制御装置からのコマンドに従って、ロボットを駆動するための指令値を順次生成するステップとを含む。

本技術によれば、１または複数のロボットを含む生産設備に適したロボット制御システムを実現できる。

本実施の形態に係るロボット制御システムの概略を示す模式図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムの構成例を示す模式図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムを構成する制御装置のハードウェア構成例を示す模式図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムを構成するロボットのハードウェア構成例を示す模式図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムを構成するロボットの別のハードウェア構成例を示す模式図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムを構成する操作ペンダントのハードウェア構成例を示す模式図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムを構成するサポート装置のハードウェア構成例を示す模式図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムにおけるロボットの挙動を制御するための機能構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムにおけるロボットの挙動を制御するためのデータ処理を概略する模式図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムを構成する制御装置で実行されるＩＥＣプログラムおよびロボットプログラムの一例を示す図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムを構成する制御装置におけるプログラムの実行例を示すタイムチャートである。 本実施の形態に係るロボット制御システムにおけるデータの遣り取りを説明するための図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムで利用される通信フレームの一例を示す模式図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムにおいて用いられる設定情報に含まれる割り当て設定の一例を示す図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムにおいて用いられる割り当てパターンを利用した通信リソースの設定を説明するための図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムにおいてサポート装置を用いた通信リソースの設定を説明するための図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムにおいて通信リソースを適切に設定できない場合の手順を説明するための図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムにおいてコマンドを複数の通信フレーム４０に分割して送信する処理例を説明するための図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムにおける通信リソースの動的設定の一例を説明するための図である。 本実施の形態に係るロボット制御システムにおける通信リソースの動的設定の別の一例を説明するための図である。

本技術の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜Ａ．適用例＞
まず、本技術が適用される場面の一例について説明する。図１は、本実施の形態に係るロボット制御システム１の概略を示す模式図である。

図１を参照して、ロボット制御システム１は、制御装置１００（第１の制御装置）と、フィールドネットワーク２０を介して制御装置１００とネットワーク接続された、１または複数のロボットコントローラ２５０（第２の制御装置）とを含む。ロボットコントローラ２５０の各々は、ロボットを制御するための指令値を出力する。

以下の説明では、主としてロボットを制御するロボット制御システム１の構成例を示すが、ロボット制御システム１の制御対象はロボットに限られるものではない。例えば、制御装置１００は、ロボットに加えて、ロボットを含む生産設備を構成する様々な装置や機械を制御することができる。さらに、制御装置１００は、ロボットの動作を監視するセーフティコントローラと連係してもよい。すなわち、本明細書において、「ロボット制御システム」との用語は、ロボットを制御する機能を有しているシステムという意味で用いられ、ロボット以外を制御することを排除するものではない。

制御装置１００は、後述するロボットプログラムを実行することで、ロボットの挙動を指示するコマンド１４６をロボットコントローラ２５０毎にそれぞれ生成する。

データを遣り取りするための構成として、制御装置１００は、通信部１０１（後述する、フィールドネットワークコントローラ１０８、通信制御モジュール１６０、通信ドライバ１６２などで構成）を有しており、ロボットコントローラ２５０の各々は、通信部２５１（後述する、フィールドネットワークコントローラ２５２、通信制御モジュール２８０、通信ドライバ２８２などで構成）を有している。

制御装置１００と、１または複数のロボットコントローラ２５０との間は、典型的には、通信フレーム４０を介してデータを遣り取りする。通信フレーム４０には、ロボットコントローラ２５０毎に通信リソース４２が割り当てられている。ロボットコントローラ２５０の通信部２５１は、各々に割り当てられた通信リソース４２を用いて、制御装置１００の通信部１０１との間でデータを遣り取りする。

本明細書において、「通信リソース」は、ネットワーク（伝送路）を通じてデータを送受信できる容量を意味する。「通信リソース」は、ネットワーク上に存在する搬送波の周波数、ネットワーク上で転送される通信フレームの長さおよび周期、ならびに、時分割の時間幅などによって決定される。以下の説明においては、典型例として、所定のデータサイズを有する通信フレーム４０がフィールドネットワーク２０を循環する構成を前提として、通信フレーム４０が有してるデータサイズを分割してそれぞれの割当先に対応付けることで、通信リソースの割り当てを実現する。但し、このような通信フレーム４０のデータサイズを分割する方法だけではなく、各割当先に設定される通信時間あるいは通信頻度、または、各割当先に割り当てられる周波数幅などを制御することで、通信リソースを割り当てるようにしてもよい。さらに、公知の任意の方法を用いて通信リソースの割り当てを実現してもよい。

典型的には、ロボットコントローラ２５０の各々は、通信フレーム４０に含まれる自身に割り当てられた通信リソース４２に格納されているコマンド１４６などの情報を参照することで、各種処理を実行する。ロボットコントローラ２５０で実行される処理は、制御装置１００からのコマンド１４６に従って、ロボットを駆動するための指令値を順次生成する処理を含む。より具体的には、ロボットコントローラ２５０の指令値生成モジュール２９０が指令値を順次生成する。指令値は、ロボットの各軸を駆動するための制御情報である。

なお、ロボットの軸は、関節（ジョイント）を構成することもあるので、以下の説明では、ロボットの「軸または関節」とも称す。すなわち、本明細書において、ロボットの「軸」との用語は、軸および関節を含む意味で用いられる。

図１に示すように、ロボット制御システム１は、制御装置１００と１または複数のロボットコントローラ２５０との間でデータを遣り取りするために用いられるフィールドネットワーク２０の通信リソース４２を設定する通信リソース設定機能３０を有している。典型的には、通信リソース設定機能３０は、ロボットコントローラ２５０の各々に通信リソース４２を割り当てる。

通信リソース設定機能３０により通信リソース４２の割り当てを最適化することによって、フィールドネットワーク２０に複数のロボットコントローラ２５０が接続された場合であっても、フィールドネットワーク２０を介したデータ通信を維持できる。

これによって、１つの制御装置１００が複数のロボットコントローラ２５０を制御することも可能となり、ロボット制御システム１全体としてのコストを低減できる。

また、制御装置１００はコマンド１４６を生成すればよく、各ロボットコントローラ２５０がロボットに対して出力する指令値を演算するので、ロボットの台数が増加しても、制御装置１００の処理負荷の増大を抑制できる。

＜Ｂ．システム構成例＞
次に、本実施の形態に係るロボット制御システム１の構成例について説明する。

図２は、本実施の形態に係るロボット制御システム１の構成例を示す模式図である。図２を参照して、本実施の形態に係るロボット制御システム１は、制御装置１００と、フィールドネットワーク２０を介して制御装置１００と接続された、１または複数のロボット２００を含む。

ロボット２００の各々は、ロボットコントローラ２５０により挙動が制御される。ロボットコントローラ２５０は、制御装置１００とネットワーク接続され、ロボット２００を制御する。より具体的には、ロボットコントローラ２５０は、制御装置１００からの指令（後述するコマンド１４６）に従って、ロボット２００を制御するための指令値を出力する。ロボット２００としては、アプリケーションに応じて任意に作成される１または複数の軸または関節を有するカスタムロボット２００Ａが用いられてもよい。さらに、ロボット２００としては、水平多関節（スカラ）ロボット、垂直多関節ロボット、パラレルリンクロボット、直交ロボットなどの任意の汎用ロボット２００Ｂが用いられてもよい。

フィールドネットワーク２０には、Ｉ／Ｏユニット、セーフティＩ／Ｏユニット、セーフティコントローラなどの任意のデバイスが接続されてもよい。図２に示す構成例においては、フィールドネットワーク２０には、ロボット２００を操作するための操作ペンダント３００が接続されている。

フィールドネットワーク２０には、産業用ネットワーク用のプロトコルである、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）やＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰなどを用いることができる。フィールドネットワーク２０に接続されるデバイス（制御装置１００、ロボットコントローラ２５０、操作ペンダント３００など）は、同期したデータ通信を実現するためのカウンタ１０９，２５３，３５３を有している。カウンタ１０９，２５３，３５３の詳細については、後述する。

制御装置１００は、上位ネットワーク１２を介して、サポート装置４００と、表示装置５００と、サーバ装置６００とに接続されてもよい。上位ネットワーク１２には、産業用ネットワーク用のプロトコルであるやＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰなどを用いることができる。

＜Ｃ．ハードウェア構成例＞
次に、図２に示すロボット制御システム１を構成する主要装置のハードウェア構成例について説明する。

（ｃ１：制御装置１００）
図３は、本実施の形態に係るロボット制御システム１を構成する制御装置１００のハードウェア構成例を示す模式図である。図３を参照して、制御装置１００は、プロセッサ１０２と、メインメモリ１０４と、ストレージ１１０と、メモリカードインターフェイス１１２と、上位ネットワークコントローラ１０６と、フィールドネットワークコントローラ１０８と、ローカルバスコントローラ１１６と、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェイスを提供するＵＳＢコントローラ１２０とを含む。これらのコンポーネントは、プロセッサバス１１８を介して接続されている。

プロセッサ１０２は、制御演算を実行する演算処理部に相当し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などで構成される。具体的には、プロセッサ１０２は、ストレージ１１０に格納されたプログラムを読み出して、メインメモリ１０４に展開して実行することで、制御対象に対する制御演算を実現する。

メインメモリ１０４は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）などの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ１１０は、例えば、ＳＳＤ（Solid State Drive）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）などの不揮発性記憶装置などで構成される。

ストレージ１１０には、基本的な機能を実現するためのシステムプログラム１１０２、および、制御対象に応じて作成されたＩＥＣプログラム１１０４などが格納される。ＩＥＣプログラム１１０４は、シーケンス命令および／またはモーション命令を含み得る。

本明細書において、「ＩＥＣプログラム」は、一般的なＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）で実行される処理を規定するプログラムという意味で用いられる。典型的には、ＩＥＣプログラムは、国際電気標準会議（ＩＥＣ：International Electrotechnical Commission）が定めるＩＥＣ６１１３１－３で規定されるいずれかの言語で記述されるプログラムを意味する。但し、ＩＥＣプログラムは、ＩＥＣ６１１３１－３で規定される言語以外のメーカ独自言語で記述されるプログラムを包含し得る。

ストレージ１１０には、ロボット２００の挙動を制御するためのロボットプログラム１１０８および設定情報１１０６がさらに格納されてもよい。ロボットプログラム１１０８は、後述するように、所定のプログラミング言語（例えば、Ｖ＋言語などのロボット制御用プログラミング言語やＧコードなどのＮＣ制御に係るプログラミング言語）で記述されてもよい。

設定情報１１０６は、フィールドネットワーク２０に関する各種設定、および、ロボット２００に対する各種設定値（例えば、速度制限値、加速度制限値、ジャーク制限値など）を含む。

メモリカードインターフェイス１１２は、着脱可能な記憶媒体の一例であるメモリカード１１４を受け付ける。メモリカードインターフェイス１１２は、メモリカード１１４に対して任意のデータの読み書きが可能になっている。

上位ネットワークコントローラ１０６は、上位ネットワークを介して、任意の情報処理装置（図２に示されるサポート装置４００、表示装置５００、サーバ装置６００など）との間でデータを遣り取りする。

フィールドネットワークコントローラ１０８は、フィールドネットワーク２０を介して、ロボット２００などの任意のデバイスとの間でデータを遣り取りする。図２に示すシステム構成例において、フィールドネットワークコントローラ１０８は、フィールドネットワーク２０の通信マスタとして機能してもよい。フィールドネットワークコントローラ１０８は、フィールドネットワーク２０に接続されたデバイス間で同期状態に維持されるカウンタ１０９を有している。フィールドネットワークコントローラ１０８は、カウンタ１０９に基づいて、後述する通信フレーム４０の送出タイミングなどを管理する。

ローカルバスコントローラ１１６は、ローカルバス１２２を介して、制御装置１００を構成する任意の機能ユニット１３０との間でデータを遣り取りする。機能ユニット１３０は、例えば、アナログ信号の入力および／または出力を担当するアナログＩ／Ｏユニット、デジタル信号の入力および／または出力を担当するデジタルＩ／Ｏユニット、エンコーダなどからのパルスを受け付けるカウンタユニットなどからなる。

ＵＳＢコントローラ１２０は、ＵＳＢ接続を介して、任意の情報処理装置との間でデータを遣り取りする。

制御装置１００が提供するロボット２００の制御に係る機能については、後述する。
（ｃ２：ロボット２００およびロボットコントローラ２５０）
図４は、本実施の形態に係るロボット制御システム１を構成するロボット２００のハードウェア構成例を示す模式図である。図４には、ロボット２００としてカスタムロボット２００Ａを採用した場合の構成例を示す。

図４を参照して、カスタムロボット２００Ａは、ロボットコントローラ２５０に接続されている。なお、カスタムロボット２００Ａとロボットコントローラ２５０とは、一体的に構成されてもよいし、別体として構成されてもよい。

カスタムロボット２００Ａは、軸または関節の数に応じたドライブ回路２２０と、ドライブ回路２２０により駆動されるモータ２３０とを含む。ドライブ回路２２０の各々は、コンバータ回路およびインバータ回路などを含み、ロボットコントローラ２５０からの指令値に従って指定された電圧・電流・位相の電力を生成して、モータ２３０へ供給する。

モータ２３０の各々は、カスタムロボット２００Ａを構成するアーム部２１０のいずれかの軸または関節と機械的に結合されており、モータ２３０の回転によって対応する軸または関節を駆動するアクチュエータである。

モータ２３０としては、駆動するアーム部２１０に応じた特性のモータを採用できる。例えば、モータ２３０として、誘導型モータ、同期型モータ、永久磁石型モータ、リラクタンスモータのいずれを採用してもよいし、回転型だけではなく、リニアモータを採用してもよい。駆動対象のモータ２３０に応じたドライブ回路２２０が採用される。

ロボットコントローラ２５０は、フィールドネットワークコントローラ２５２と、制御処理回路２６０とを含む。

フィールドネットワークコントローラ２５２は、各々に割り当てられたフィールドネットワーク２０の通信リソースを用いて、制御装置１００のフィールドネットワークコントローラ１０８などの通信部との間でデータを遣り取りする。フィールドネットワークコントローラ２５２は、フィールドネットワーク２０に接続されたデバイス間で同期状態に維持されるカウンタ２５３を有している。フィールドネットワークコントローラ２５２は、通信マスタとして機能する制御装置１００に従って動作する、フィールドネットワーク２０の通信スレーブとして機能してもよい。

制御処理回路２６０は、カスタムロボット２００Ａを駆動するために必要な演算処理を実行する。一例として、制御処理回路２６０は、プロセッサ２６２と、メインメモリ２６６と、ストレージ２７０と、インターフェイス回路２６８とを含む。

プロセッサ２６２は、カスタムロボット２００Ａを駆動するための制御演算を実行する。メインメモリ２６６は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ２７０は、例えば、ＳＳＤやＨＤＤなどの不揮発性記憶装置などで構成される。

ストレージ２７０には、ロボット２００を駆動するための制御を実現するためのロボットシステムプログラム２７０２、および、ロボットコントローラ２５０での処理に必要な設定パラメータ群を含む設定情報２７０４が格納される。

インターフェイス回路２６８は、それぞれのドライブ回路２２０に対して、それぞれ指令値を与える。インターフェイス回路２６８とドライブ回路２２０との間は、ハードワイヤーで電気的に接続されていてもよいし、データリンクで接続されていてもよい。

図５は、本実施の形態に係るロボット制御システム１を構成するロボット２００の別のハードウェア構成例を示す模式図である。図５には、ロボット２００として汎用ロボット２００Ｂを採用した場合の構成例を示す。

図５を参照して、汎用ロボット２００Ｂは、１または複数のモータおよびドライブ回路（図示しない）が組み込まれており、汎用ロボット２００Ｂの目標軌道が指示されると、指示された目標軌道に応じて１または複数のモータを駆動する。

図４に示すカスタムロボット２００Ａを駆動する場合には、軸または関節に対応するドライブ回路２２０に対してそれぞれ指令値を与える必要があるのに対して、図５に示す汎用ロボット２００Ｂを駆動する場合には、汎用ロボット２００Ｂの目標軌道を指示するだけでよい。

ロボットコントローラ２５０が提供するロボット２００の制御に係る機能については、後述する。

（ｃ３：操作ペンダント３００）
図６は、本実施の形態に係るロボット制御システム１を構成する操作ペンダント３００のハードウェア構成例を示す模式図である。図６を参照して、操作ペンダント３００は、フィールドネットワークコントローラ３５２と、制御処理回路３６０と、操作キー群３８０とを含む。

フィールドネットワークコントローラ３５２は、フィールドネットワーク２０を介して、主として、制御装置１００との間でデータを遣り取りする。フィールドネットワークコントローラ３５２は、フィールドネットワーク２０に接続されたデバイス間で同期状態に維持されるカウンタ３５３を有している。フィールドネットワークコントローラ３５２は、通信マスタとして機能する制御装置１００に従って動作する、フィールドネットワーク２０の通信スレーブとして機能してもよい。

制御処理回路３６０は、プロセッサ３６２と、メインメモリ３６６と、ファームウェア３７０と、インターフェイス回路３６８とを含む。

プロセッサ３６２は、ファームウェア３７０を実行することで、操作ペンダント３００に必要な処理を実現する。メインメモリ３６６は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどの揮発性記憶装置などで構成される。

インターフェイス回路３６８は、操作キー群３８０との間で信号を遣り取りする。
操作キー群３８０は、ユーザ操作を受け付ける入力装置である。操作キー群３８０は、入力状態を示すインジケータなどを含んでいてもよい。

（ｃ４：サポート装置４００）
図７は、本実施の形態に係るロボット制御システム１を構成するサポート装置４００のハードウェア構成例を示す模式図である。サポート装置４００は、一例として、汎用パソコンを用いて実現されてもよい。

図７を参照して、サポート装置４００は、プロセッサ４０２と、メインメモリ４０４と、入力部４０６と、表示部４０８と、ストレージ４１０と、光学ドライブ４１２と、ＵＳＢコントローラ４２０と、通信コントローラ４２２とを含む。これらのコンポーネントは、プロセッサバス４１８を介して接続されている。

プロセッサ４０２は、ＣＰＵやＧＰＵなどで構成され、ストレージ４１０に格納されたプログラム（一例として、ＯＳ４１０２および開発プログラム４１０４）を読み出して、メインメモリ４０４に展開して実行することで、サポート装置４００に必要な各種機能を実現する。

メインメモリ４０４は、例えば、ＤＲＡＭやＳＲＡＭなどの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ４１０は、例えば、ＨＤＤやＳＳＤなどの不揮発性記憶装置などで構成される。

ストレージ４１０には、基本的な機能を実現するためのＯＳ４１０２、および、開発環境を実現するための開発プログラム４１０４などが格納される。開発環境においては、制御装置１００で実行されるプログラムの作成、プログラムのデバッグ、制御装置１００の動作に係る設定、制御装置１００に接続されるデバイスの動作に対する設定、フィールドネットワーク２０に関する設定などが可能になっている。

入力部４０６は、キーボードやマウスなどで構成され、ユーザ操作を受け付ける。表示部４０８は、ディスプレイや各種インジケータなどで構成され、プロセッサ４０２による処理結果などを表示する。

ＵＳＢコントローラ４２０は、ＵＳＢ接続を介して、制御装置１００などとの間のデータを遣り取りする。通信コントローラ４２２は、上位ネットワーク１２を介して、任意の情報処理装置との間でデータを遣り取りする。

サポート装置４００は、光学ドライブ４１２を有しており、コンピュータ読み取り可能なプログラムを非一過的に格納する記憶媒体４１４（例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光学記憶媒体）から、その中に格納されたプログラムが読み取られてストレージ４１０などにインストールされる。

サポート装置４００で実行される開発プログラム４１０４などは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体４１４を介してインストールされてもよいが、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形でインストールするようにしてもよい。また、本実施の形態に係るサポート装置４００が提供する機能は、ＯＳ４１０２が提供するモジュールの一部を利用する形で実現される場合もある。

なお、ロボット制御システム１の稼動中において、サポート装置４００は、制御装置１００から取り外されていてもよい。

（ｃ５：表示装置５００）
本実施の形態に係るロボット制御システム１を構成する表示装置５００は、一例として、汎用パソコンを用いて実現されてもよい。表示装置５００の基本的なハードウェア構成例は、図７に示すサポート装置４００のハードウェア構成例と同様であるので、ここでは詳細な説明は行わない。

（ｃ６：サーバ装置６００）
本実施の形態に係るロボット制御システム１を構成するサーバ装置６００は、一例として汎用パソコンを用いて実現されてもよい。サーバ装置６００の基本的なハードウェア構成例は、図７に示すサポート装置４００のハードウェア構成例と同様であるので、ここでは詳細な説明は行わない。

（ｃ７：その他の形態）
図３～図７には、１または複数のプロセッサがプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードウェア回路（例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）など）を用いて実装してもよい。

制御装置１００の主要部を、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア（例えば、汎用パソコンをベースとした産業用パソコン）を用いて実現してもよい。この場合には、仮想化技術を用いて、用途の異なる複数のＯＳを並列的に実行させるとともに、各ＯＳ上で必要なアプリケーションを実行させるようにしてもよい。さらに、制御装置１００にサポート装置４００や表示装置５００などの機能を統合した構成を採用してもよい。

＜Ｄ．機能構成例＞
ロボット２００を制御するための機能構成の一例について説明する。

図８は、本実施の形態に係るロボット制御システム１におけるロボット２００の挙動を制御するための機能構成の一例を示す模式図である。図８を参照して、制御装置１００と１または複数のロボットコントローラ２５０との間で、ロボット２００を制御するためのコマンド１４６などが遣り取りされる。

制御装置１００は、ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０と、ロボットプログラム実行エンジン１５２と、通信制御モジュール１６０と、通信ドライバ１６２と、外部通信インターフェイス１６４とを含む。これらのエレメントは、典型的には、制御装置１００のプロセッサ１０２がシステムプログラム１１０２を実行することで実現してもよい。

ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０（第２のプログラム実行部）は、ＩＥＣプログラム１１０４を実行することで、ロボットコントローラ２５０に与える出力値１４２を周期的に生成する。より具体的には、ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０は、ＩＥＣプログラム１１０４を所定の制御周期毎にサイクリック実行する。制御装置１００の制御周期としては、典型的には、数百μｓｅｃ～数１００ｍｓｅｃ程度が想定される。ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０は、ＩＥＣプログラム１１０４の実行に従って、内部コマンド（例えば、コマンド１４６の送信開始および送信停止など）をロボットプログラム実行エンジン１５２へ出力し、および／または、ロボットプログラム実行エンジン１５２から状態値（例えば、ロボットプログラム実行エンジン１５２が実行しているロボットプログラム１１０８の状態など）を取得する。

ロボットプログラム実行エンジン１５２（第１のプログラム実行部）は、ロボットプログラム１１０８を実行することで、ロボット２００の挙動を指示するコマンド１４６を生成する。すなわち、ロボットプログラム実行エンジン１５２は、ロボットプログラム１１０８を逐次実行して、１または複数のロボットコントローラ２５０に対して、ロボット２００を制御するためのコマンド１４６などを送信する。より具体的には、ロボットプログラム実行エンジン１５２は、ロボットプログラム解釈モジュール１５４と、コマンド生成モジュール１５６とを含む。

ロボットプログラム解釈モジュール１５４は、ロボットプログラム１１０８を順次読み込んでパースし、パースにより得られた内部コマンドをコマンド生成モジュール１５６へ出力する。ロボットプログラム解釈モジュール１５４は、ロボットプログラム１１０８に含まれるプログラミング言語により記述されたロボット２００の挙動に係る命令に加えて、信号の入出力、ファイルアクセスおよび通信に係る命令も解釈できる。

ロボットプログラム解釈モジュール１５４によるロボットプログラム１１０８の読み込み開始や停止などは、コマンド生成モジュール１５６により制御されてもよい。

コマンド生成モジュール１５６は、ロボットプログラム解釈モジュール１５４からの内部コマンドに従って、ロボットコントローラ２５０の各々に対するコマンド１４６を生成する。

コマンド生成モジュール１５６は、接続されている１または複数のロボットコントローラ２５０のホストとして機能する。より具体的には、コマンド生成モジュール１５６は、ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０との間で遣り取りされる内部コマンド、および／または、外部通信インターフェイス１６４を介してサポート装置４００との間で遣り取りされる内部コマンドに応じて、ロボットプログラム解釈モジュール１５４でのロボットプログラム１１０８の実行の開始および停止を制御するとともに、ロボットコントローラ２５０に対するコマンド１４６の生成の開始および停止を制御する。

コマンド生成モジュール１５６は、ロボットコントローラ２５０から状態値およびエラーなどの情報を収集するようにしてもよい。

説明の便宜上、ロボットプログラム解釈モジュール１５４と、コマンド生成モジュール１５６とを分離した構成例を示すが、これらのモジュールを分離することなく、一体的に実装してもよい。

通信制御モジュール１６０および通信ドライバ１６２は、コマンド１４６をロボットコントローラ２５０へ送信する通信部に相当する。通信制御モジュール１６０および通信ドライバ１６２は、ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０からの出力値１４２およびロボットプログラム実行エンジン１５２からのコマンド１４６をロボットコントローラ２５０へ送信する。

通信制御モジュール１６０は、接続されている１または複数のロボットコントローラ２５０との間のデータの遣り取りを管理する。通信制御モジュール１６０は、接続されているロボットコントローラ２５０毎にデータ通信を管理する通信インスタンスを生成し、生成した通信インスタンスを用いてデータ通信を管理するようにしてもよい。

通信ドライバ１６２は、フィールドネットワークコントローラ１０８（図３参照）を利用して、接続されている１または複数のロボットコントローラ２５０との間でデータ通信を行う内部インターフェイスである。

ロボットコントローラ２５０の各々は、通信制御モジュール２８０と、通信ドライバ２８２と、ロボット駆動エンジン２８４と、信号出力ドライバ２９２とを含む。これらのエレメントは、典型的には、ロボットコントローラ２５０のプロセッサ２６２（制御処理回路２６０）がロボットシステムプログラム２７０２を実行することで実現してもよい。

通信制御モジュール２８０は、接続されている制御装置１００との間のデータの遣り取りを管理する。通信制御モジュール２８０は、接続されている制御装置１００との間でデータ通信を管理する通信インスタンスを生成し、生成した通信インスタンスを用いてデータ通信を管理するようにしてもよい。

通信ドライバ２８２は、フィールドネットワークコントローラ２５２（図４参照）を利用して、接続されている制御装置１００との間でデータ通信を行う内部インターフェイスである。

ロボット駆動エンジン２８４は、制御装置１００からのコマンド１４６に従って、制御対象のロボット２００（含：カスタムロボット２００Ａおよび／または汎用ロボット２００Ｂ）を駆動するための処理を実行する。より具体的には、ロボット駆動エンジン２８４は、管理モジュール２８６と、目標軌道生成モジュール２８８と、指令値生成モジュール２９０とを含む。

管理モジュール２８６は、制御装置１００からの出力値１４２に従って処理を実行する処理実行部に相当する。より具体的には、管理モジュール２８６は、制御装置１００からの出力値１４２に従って、制御モードや、コマンド１４６から目標軌道の生成の開始／終了などを管理する。

目標軌道生成モジュール２８８（目標軌道生成部）は、制御装置１００からのコマンド１４６に従って、制御対象のロボット２００（含：カスタムロボット２００Ａおよび／または汎用ロボット２００Ｂ）の目標軌道を生成する。生成される目標軌道は、典型的には、ロボット２００の先端部の時間毎の位置（時間に対する位置の変化）、および／または、ロボット２００の先端部の時間毎の速度（時間に対する速度の変化）などを含む。

目標軌道生成モジュール２８８は、生成する目標軌道を指令値生成モジュール２９０へ出力してもよいし（典型的には、図４に示すカスタムロボット２００Ａを駆動する場合）、信号出力ドライバ２９２を介してロボット２００へ直接出力してもよい（典型的には、図５に示す汎用ロボット２００Ｂを駆動する場合）。

指令値生成モジュール２９０は、制御装置１００からのコマンド１４６に従って、ロボット２００を駆動するための指令値を順次生成する。より具体的には、指令値生成モジュール２９０は、目標軌道生成モジュール２８８により生成される目標軌道に従って、制御対象のロボット２００を構成するそれぞれのモータ２３０に対する指令値を順次生成する。指令値生成モジュール２９０は、指令値を所定の制御周期毎または所定のイベント毎に更新してもよい。

ロボットコントローラ２５０の目標軌道生成モジュール２８８の制御周期としては、典型的には、制御装置１００の制御周期と同程度の数百μｓｅｃ～数１００ｍｓｅｃ程度が想定される。一方、ロボットコントローラ２５０の指令値生成モジュール２９０の制御周期は、目標軌道生成モジュール２８８の制御周期より高速である（例えば、数～１０数倍程度）ことが想定される。

より具体的には、指令値生成モジュール２９０は、制御対象のロボット２００のキネマティクスに基づいて、目標軌道に沿ってロボット２００を駆動するためのモータ２３０に与えるそれぞれの指令値を算出する。指令値生成モジュール２９０は、モータ２３０に与える指令値として、目標位置（時間に対する位置／角度の変化）、目標速度（時間に対する速度／角速度の変化）、目標加速度（時間に対する加速度／角加速度の変化）、および／または、目標加速度（時間に対する加加速度／角加加速度の変化）などを算出する。

ロボット駆動エンジン２８４は、設定情報２７０４（図４参照）を参照して、目標軌道および／または指令値を算出するのに必要なパラメータを取得してもよい。

説明の便宜上、目標軌道生成モジュール２８８と、指令値生成モジュール２９０とを分離した構成例を示すが、これらのモジュールを分離することなく、一体的に実装してもよい。

信号出力ドライバ２９２は、インターフェイス回路２６８（図４参照）を利用して、指令値および／または目標軌道を、接続されている１または複数のドライブ回路２２０および／またはロボット２００へ出力するための内部インターフェイスである。

図９は、本実施の形態に係るロボット制御システム１におけるロボット２００の挙動を制御するためのデータ処理を概略する模式図である。図９を参照して、制御装置１００のロボットプログラム実行エンジン１５２には、所定のプログラミング言語で記述されたロボットプログラム１１０８が入力される。

例えば、同一の生産ラインに複数のロボット２００が配置されており、それぞれのロボット２００が異なる作業を行うような生産設備においては、ロボットプログラム実行エンジン１５２には、ロボット２００毎に異なるロボットプログラム１１０８が入力される。また、複数の同一の生産ラインが並列して配置されるとともに、それぞれの生産ラインに同一の作業を行うロボット２００が配置されているような生産設備においては、ロボットプログラム実行エンジン１５２には、共通のロボットプログラム１１０８が入力されてもよい。但し、生成されるコマンド１４６は、ロボットコントローラ２５０へそれぞれ独立して送信されてもよい。

また、ロボットプログラム実行エンジン１５２には、異なるプログラミング言語（例えば、Ｖ＋言語およびＧコード）で記述された複数のロボットプログラム１１０８が入力されてもよい。ロボットプログラム実行エンジン１５２は、異なるプログラミング言語で記述されたロボットプログラム１１０８が入力された場合であっても、共通のコマンド体系に従って記述されたコマンド１４６を生成できる。

このように、ロボットプログラム実行エンジン１５２は、複数のプログラミング言語を解釈可能に構成されてもよい。この場合、ロボットプログラム実行エンジン１５２は、プログラミング言語に依存することなく、予め定められたコマンド体系に従うコマンド１４６を生成するようにしてもよい。

ロボットプログラム実行エンジン１５２（ロボットプログラム解釈モジュール１５４）は、入力されたロボットプログラム１１０８を解釈して内部コマンドを生成する。さらに、ロボットプログラム実行エンジン１５２（コマンド生成モジュール１５６）は、生成した内部コマンドに従って、ロボット２００の挙動を制御するためのコマンド１４６を生成する。

なお、コマンド１４６は、接続されている１または複数のロボットコントローラ２５０に対してそれぞれ生成されてもよい。生成されたコマンド１４６は、フィールドネットワーク２０（図２参照）を介して、対応するロボットコントローラ２５０へ送信される。

ロボットコントローラ２５０の目標軌道生成モジュール２８８は、制御装置１００からのコマンド１４６に従って、目標軌道を生成する。生成される目標軌道は、そのまま汎用ロボット２００Ｂへ出力されてもよい。すなわち、ロボットコントローラ２５０は、目標軌道を外部出力してもよい。

一方、ロボットコントローラ２５０の指令値生成モジュール２９０は、生成される目標軌道に従って、制御対象のロボット２００を構成するそれぞれのモータ２３０に対する指令値を生成する。

なお、コマンド１４６を規定するコマンド体系としては、任意のものを採用できる。コマンド１４６の生成に係る処理を低減する観点からは、ロボットプログラム１１０８に記述される命令から容易に生成できるコマンド群を採用することが好ましい。

図９に示すように、本実施の形態に係るロボット制御システム１において、制御装置１００は、１または複数のロボットプログラム１１０８からコマンド１４６を生成する。ロボットコントローラ２５０は、生成されるコマンド１４６に従って、制御対象のロボット２００を駆動する。

＜Ｅ．制御装置１００で実行される処理＞
上述したように、ロボットプログラム１１０８は、ロボット２００の挙動を制御するためのプログラムである。但し、ロボット２００の挙動を制御するためには、例えば、ロボット２００の動作を開始／停止するタイミング、ロボット２００を動作させるための条件（例えば、前工程あるいは後工程にある設備との連係）、ロボット２００に係るセーフティ条件などを制御する必要もある。

そこで、制御装置１００においては、ロボットプログラム１１０８だけではなく、ＩＥＣプログラム１１０４も並列的に実行できるようにしてもよい。ＩＥＣプログラム１１０４は、ロボット２００の動作に係る状態値を収集して、ロボット２００の動作を開始／停止するタイミングを決定するロジックなどを含んでいてもよい。

図１０は、本実施の形態に係るロボット制御システム１を構成する制御装置１００で実行されるＩＥＣプログラム１１０４およびロボットプログラム１１０８の一例を示す図である。

図１０（Ａ）には、ラダー・ダイアグラム（ＬＤ言語）で記述されたＩＥＣプログラム１１０４の例を示す。図１０（Ａ）に示すＩＥＣプログラム１１０４の例は、制御対象のロボット２００の電源を投入する処理、および、制御対象のロボット２００のキャリブレーションを実行する処理に関する命令を含む。

なお、図１０（Ａ）に示すように、ＩＥＣプログラム１１０４は、ファンクションブロックを要素として含んでいてもよい。さらに、ＩＥＣプログラム１１０４は、ストラクチャード・テキスト（ＳＴ言語）で記述されたコードを含んでいてもよい。

図１０（Ｂ）には、Ｖ＋言語で記述されたロボットプログラム１１０８の例を示す。図１０（Ｂ）に示すように、Ｖ＋言語は、ロボット２００の挙動を制御するための一種の高級言語である。

次に、制御装置１００におけるＩＥＣプログラム１１０４およびロボットプログラム１１０８の並列実行について説明する。

図１１は、本実施の形態に係るロボット制御システム１を構成する制御装置１００におけるプログラムの実行例を示すタイムチャートである。図１１に示すように、制御装置１００においては、ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０ならびにロボットプログラム実行エンジン１５２（ロボットプログラム解釈モジュール１５４およびコマンド生成モジュール１５６）がそれぞれ処理を独立して実行する。

ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０は、ＩＥＣプログラム１１０４を予め定められた制御周期Ｔ１毎にサイクリック実行（繰り返し実行）する。ＩＥＣプログラム１１０４のサイクリック実行は、出力更新処理１５０２および入力更新処理１５０４を含む。

出力更新処理１５０２は、ＩＥＣプログラム１１０４の実行により決定された出力値１４２を、内部変数および／または対象のデバイスに反映する処理を含む。特に、フィールドネットワーク２０を介して接続されているデバイスに対する出力値１４２は、通信フレームに格納されてフィールドネットワーク２０上に送出される。

入力更新処理１５０４は、ＩＥＣプログラム１１０４の実行に必要な入力値１４４（状態値）を、内部変数および／または対象のデバイスから取得する処理を含む。特に、フィールドネットワーク２０を介して接続されているデバイスからの入力値１４４は、フィールドネットワーク２０上を伝搬する通信フレームから取得される。

通信制御モジュール１６０は、制御周期Ｔ１に同期して、フィールドネットワーク２０上に通信フレームを送出するとともに、フィールドネットワーク２０上を巡回して戻ってきた通信フレームを受信する。通信制御モジュール１６０は、ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０により生成された出力値１４２、および／または、およびコマンド生成モジュール１５６により生成されたコマンド１４６を、通信フレームに格納するとともに、戻ってきた通信フレームに含まれる入力値１４４（状態値）をＩＥＣプログラム実行エンジン１５０およびコマンド生成モジュール１５６が参照できるように保持する。

コマンド生成モジュール１５６は、ロボットプログラム解釈モジュール１５４からの内部コマンドに従ってコマンド１４６を生成する。典型的には、コマンド生成モジュール１５６がコマンド１４６を生成するタイミングは、ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０からの出力値１４２によって決定される。図１１に示す例では、ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０からの出力値１４２に応答して、ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０がコマンド１４６を生成する例を示す。ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０によるコマンド１４６の生成は、ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０の出力更新処理１５０２のタイミングと同期させてもよい。

ロボットプログラム解釈モジュール１５４は、典型的には、制御周期Ｔ１とは独立して、ロボットプログラム１１０８を実行する。ロボットプログラム解釈モジュール１５４によるロボットプログラム１１０８の実行の開始／停止は、コマンド生成モジュール１５６により制御されてもよい。

図１１に示すように、ロボットプログラム実行エンジン１５２は、ロボットプログラム１１０８を逐次実行する。ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０は、ロボットプログラム実行エンジン１５２によるロボットプログラム１１０８の実行とは独立して、ＩＥＣプログラム１１０４をサイクリック実行する。

＜Ｆ．データの遣り取り＞
次に、制御装置１００と１または複数のロボットコントローラ２５０との間で遣り取りされるデータについて説明する。

図１２は、本実施の形態に係るロボット制御システム１におけるデータの遣り取りを説明するための図である。図１２を参照して、制御装置１００とロボットコントローラ２５０の各々との間では、フィールドネットワーク２０を介して、出力値１４２、入力値１４４およびコマンド１４６が遣り取りされる。出力値１４２およびコマンド１４６は、制御装置１００からロボットコントローラ２５０へ送信され、入力値１４４は、ロボットコントローラ２５０から制御装置１００へ送信される。

基本的には、出力値１４２、入力値１４４およびコマンド１４６は、ロボットコントローラ２５０毎に互いに独立したデータである。そのため、制御装置１００に接続されるロボット２００（ロボットコントローラ２５０）が多くなるほど、より多くの通信リソースが必要になる。

一方で、フィールドネットワーク２０の伝送容量には制限がある。そのため、制御装置１００に接続されるロボット２００の台数が多くなり、許容される伝送容量に到達すると、それ以上のロボット２００を接続できなくなる。

このように、制御装置１００に接続可能なロボット２００（ロボットコントローラ２５０）の数は、フィールドネットワーク２０の伝送容量に制限されることになるため、各ロボットコントローラ２５０に割り当てる通信リソースを最適化することが好ましい。

次に、フィールドネットワーク２０を介したデータの伝送方法の一例について説明する。フィールドネットワーク２０としてＥｔｈｅｒＣＡＴを採用する場合には、各種情報を格納した通信フレームがデバイス間を周期的に巡回することになる。このような通信フレームを採用することで、フィールドネットワーク２０に接続されたデバイス間で同期したデータの遣り取りが可能となる。

図１３は、本実施の形態に係るロボット制御システム１で利用される通信フレーム４０の一例を示す模式図である。図１３を参照して、一例として、通信フレーム４０は、フィールドネットワーク２０に接続されているデバイス毎（図２に示す構成例においては、ロボットコントローラ２５０毎）に通信リソース４２が割り当てられている。通信リソース４２の各々は、出力値領域４４および入力値領域４６を含む。

出力値領域４４には、制御装置１００によりデータが書き込まれ、対応するデバイスによりデータが読み込まれる。より具体的には、出力値領域４４には、制御装置１００（ＩＥＣプログラム実行エンジン１５０）により生成される出力値１４２、および／または、制御装置１００（ロボットプログラム実行エンジン１５２）により生成されるコマンド１４６が格納される。

入力値領域４６には、対応するデバイスによりデータが書き込まれ、制御装置１００によりデータが読み込まれる。より具体的には、入力値領域４６には、ロボットコントローラ２５０の各々が有している情報（例えば、ロボット２００の駆動に係る状態値）が書き込まれる。ロボット２００の駆動に係る状態値の一例としては、対象のロボット２００の先端部および各軸の現在位置、速度実績、加速度実績、トルク実績などを含む。このように、ロボットコントローラ２５０の通信部は、入力値領域４６を用いて、ロボット２００の駆動に係る状態値を制御装置１００へ送信する。

図１３に示される通信フレーム４０を介して、制御装置１００と１または複数のロボットコントローラ２５０との間で、データが遣り取りされる。

＜Ｇ．通信リソース設定機能＞
次に、制御装置１００と１または複数のロボットコントローラ２５０との間でデータを遣り取りするための通信リソースの設定および管理に関するいくつかの方法について説明する。すなわち、ロボットコントローラ２５０の各々に通信リソースを割り当てる処理（図１に示す通信リソース設定機能３０に相当）のいくつかの具体例について説明する。

（ｇ１：通信マスタへの事前設定）
図２に示す構成例において、制御装置１００のフィールドネットワークコントローラ１０８は、フィールドネットワーク２０の通信マスタとして機能する場合を想定する。このような構成において、フィールドネットワーク２０に接続される各デバイスへの通信リソースの割り当ては、例えば、制御装置１００のフィールドネットワークコントローラ１０８が、設定情報１１０６（図３参照）に含まれる割り当て設定に従って行うようにしてもよい。すなわち、制御装置１００のフィールドネットワークコントローラ１０８が通信リソース設定機能３０を実現してもよい。

図１４は、本実施の形態に係るロボット制御システム１において用いられる設定情報１１０６に含まれる割り当て設定６０の一例を示す図である。図１４を参照して、設定情報１１０６は、割り当てられる各通信リソースに対応するエントリを有している。各エントリは、割り当てられる通信リソースの先頭アドレス６１と、最終アドレス６２と、割り当て先デバイスの識別情報６３と、利用種別６４とを含む。

先頭アドレス６１および最終アドレス６２は、１つの通信フレーム４０に格納可能なデータサイズに割り当てられたアドレスを用いて規定される。各エントリの先頭アドレス６１から最終アドレス６２までの領域が１つの独立した通信リソースとして割り当てられる。各通信リソースは、識別情報６３により特定されるデバイスに割り当てられるとともに、対応する利用種別６４により、出力値１４２（あるいは、コマンド１４６）を格納する領域および入力値１４４を格納する領域のいずれであるかが決定される。

このように、予め定められた割り当て設定６０を用いて、フィールドネットワーク２０の通信マスタ（制御装置１００）が各デバイスに対する通信リソースの割り当てを決定してもよい。すなわち、通信リソース設定機能３０は、通信マスタである制御装置１００のフィールドネットワークコントローラ１０８に実装されてもよい。通信リソース設定機能３０は、予め定められた割り当て設定６０に従って、ロボットコントローラ２５０の各々に割り当てる通信リソースを決定する。

（ｇ２：割り当てパターンを利用した通信リソースの設定）
上述の図１４に示すような明示的な割り当て設定に代えて、割り当てパターンを利用して、通信リソースを設定してもよい。

図１５は、本実施の形態に係るロボット制御システム１において用いられる割り当てパターンを利用した通信リソースの設定を説明するための図である。図１５を参照して、設定情報１１０６は、アドレス毎に接続されたデバイス種別を示す接続情報７０と、デバイス毎に割り当てられる通信リソースを示す割り当てパターン７５とを含む。

接続情報７０は、フィールドネットワーク２０に接続されるデバイス毎に接続されているデバイスを示す情報を含む。より具体的には、接続情報７０は、アドレスに対応するエントリを有している。各エントリは、アドレス７１と、デバイス種別７２とを含む。アドレス７１は、フィールドネットワーク２０上でユニークに規定される識別情報である。デバイス種別７２は、接続されているデバイスの種別を示す。

割り当てパターン７５は、デバイス毎に割り当てられる通信リソースの情報を含む。より具体的には、割り当てパターン７５は、各デバイスに対応する通信リソースを示すエントリを有している。各エントリは、デバイス種別７６と、出力値またはコマンドを格納する出力値領域のデータサイズ７７と、入力値を格納する入力値領域のデータサイズ７８とを含む。

フィールドネットワーク２０の通信マスタ（図２に示す制御装置１００のフィールドネットワークコントローラ１０８）は、接続情報７０と割り当てパターン７５とに基づいて、通信リソースの割り当てを決定する。より具体的には、接続情報７０を参照して、フィールドネットワーク２０に接続されているデバイスの種別および数を特定した上で、割り当てパターン７５を参照して、デバイス毎に対応するデータサイズを順次割り当てる。以上のような処理によって、通信フレーム４０のデータ構造、すなわち通信リソースを決定できる。

このように、通信リソース設定機能３０は、通信マスタである制御装置１００のフィールドネットワークコントローラ１０８に実装されてもよい。通信リソース設定機能３０は、接続情報７０と割り当てパターン７５とに基づいて、ロボットコントローラ２５０の各々に割り当てる通信リソースを決定する。このとき、通信リソース設定機能３０は、接続情報７０に規定される、制御装置１００とネットワーク接続されたロボットコントローラ２５０の数に応じて、ロボットコントローラ２５０の各々に割り当てる通信リソースを決定してもよい。

（ｇ３：サポート装置４００による事前設定）
各デバイスに対する通信リソースの設定をユーザが容易に設定できる仕組みを提供してもよい。典型的には、制御装置１００に接続されるサポート装置４００が通信リソースの設定を行なうためのユーザインターフェイス画面を提供するようにしてもよい。

図１６は、本実施の形態に係るロボット制御システム１においてサポート装置４００を用いた通信リソースの設定を説明するための図である。図１６を参照して、サポート装置４００は設定画面４５０を提供する。図１６に示される設定画面４５０は、典型的には、サポート装置４００のプロセッサ４０２が開発プログラム４１０４を実行することで、提供される。

ユーザは、設定画面４５０上で各種設定を行うことで、設定情報１１０６が生成される。設定情報１１０６は、制御装置１００へ転送される。それによって、通信フレーム４０のデータ構造、すなわち通信リソースが決定される。

より具体的には、設定画面４５０は、フィールドネットワーク２０に接続されるロボット２００（ロボットコントローラ２５０）を登録するための設定フィールド４５２を含む。ユーザは、設定画面４５０の設定フィールド４５２に対して、ロボット制御システム１に含まれるロボット２００（ロボットコントローラ２５０）を特定するための情報を入力する。

サポート装置４００は、設定画面４５０に設定された情報に基づいて、設定情報１１０６を生成する。設定情報１１０６は、図１４に示される割り当て設定６０などを含んでいてもよい。

フィールドネットワーク２０の通信マスタ（図２に示す制御装置１００のフィールドネットワークコントローラ１０８）は、サポート装置４００により生成される設定情報１１０６を参照して、通信フレーム４０のデータ構造、すなわち通信リソースを決定する。

このように、ユーザ操作に応じて、通信リソース設定機能３０による通信リソースの割り当てに係る設定を決定するための外部装置の一例であるサポート装置４００をさらに用意してもよい。

上述したように、フィールドネットワーク２０の伝送容量には制限があるので、フィールドネットワーク２０に接続されるロボット２００（ロボットコントローラ２５０）が多くなりすぎると、通信リソースを適切に設定できない。その場合には、別の対処をユーザに選択させるためのユーザインターフェイス画面が提供されてもよい。

図１７は、本実施の形態に係るロボット制御システム１において通信リソースを適切に設定できない場合の手順を説明するための図である。図１６に示す設定画面４５０に対して、制限を超えるロボット２００（ロボットコントローラ２５０）が設定された場合には、サポート装置４００は、図１７に示すような設定画面４６０を提供する。

図１７に示される設定画面４６０は、典型的には、サポート装置４００のプロセッサ４０２が開発プログラム４１０４を実行することで、提供される。

設定画面４６０においては、設定されたロボット２００（ロボットコントローラ２５０）の数が制限を超えていること通知するメッセージとともに、選択肢として、接続台数の変更操作を指示するボタン４６２と、ロボット２００の応答速度の変更操作を指示するボタン４６４とを含む。

ユーザがボタン４６２を選択すると、サポート装置４００は、図１６に示すような設定画面４５０を表示し、ユーザは、制限内となるように接続されるロボット２００の台数を変更する。

一方、ユーザがボタン４６４を選択すると、フィールドネットワーク２０を伝搬する通信フレーム４０のデータサイズが拡大されてもよい。但し、通信フレーム４０のデータサイズが拡大される場合には、通信フレーム４０がフィールドネットワーク２０を循環する周期は長くなる。そのため、制御装置１００と各デバイスとの間でデータが更新される周期は相対的に長くなる。

このように、通信リソース設定機能３０は、フィールドネットワーク２０上を伝送する通信フレーム４０の長さを異ならせることで、通信リソースの大きさを調整してもよいし、フィールドネットワーク２０上を伝送する通信フレーム４０の通信周期を異ならせることで、通信リソースの大きさを調整してもよい。

あるいは、ユーザがボタン４６４を選択すると、通信フレーム４０全体のデータサイズを維持したまま。各デバイスに割り当てられるデータサイズを縮小するようにしてもよい。この場合には、１つの通信フレーム４０が伝搬できるデータサイズが小さくなるので、例えば、コマンド１４６を特定のデバイスに送信するにあたって、複数の通信フレーム４０に分割して送信するようにしてもよい。

例えば、制御装置１００からロボットコントローラ２５０には、事前にコマンド１４６が送信されるため、ある程度のコマンド１４６の送信遅延は許容される。そのため、１つのコマンド１４６を複数の通信フレーム４０を用いて送信しても、ロボット２００を制御上での問題は少ない。

図１８は、本実施の形態に係るロボット制御システム１においてコマンド１４６を複数の通信フレーム４０に分割して送信する処理例を説明するための図である。図１８を参照して、コマンド１４６のデータ列を出力値領域４４に収まるサイズに分割し、時間的に連続する複数の通信フレーム４０にそれぞれ格納する。

図１８に示す例では、コマンド１４６が３つの通信フレーム４０を用いて送信される例を示す。ロボットコントローラ２５０は、複数の通信フレーム４０からそれぞれ分割されたデータを取得して結合することで、コマンド１４６を復元する。

このように、必要に応じて、複数の通信フレーム４０を用いてコマンド１４６を分割して送信する機能を採用することで、１つの通信フレーム４０において各デバイスに割り当てられるデータサイズが相対的に小さい場合であっても、対象のロボットコントローラ２５０へコマンド１４６を送信できる。

（ｇ４：動的設定）
上述の説明においては、通信リソースを静的に設定する場合について説明したが、通信リソースを動的に設定あるいは変更するようにしてもよい。以下、通信リソースの動的設定の一例について説明する。

例えば、ロボット制御システム１に含まれるいずれかのロボット２００をチューニングあるいは初期化するような局面、または、いずれのロボット２００を集中的に監視するような局面も想定される。このような局面においては、対象のロボット２００の先端部および各軸の位置などを制御周期毎に収集することが好ましく、一時的により多くの通信リソースを割り当てるようにしてもよい。

図１９は、本実施の形態に係るロボット制御システム１における通信リソースの動的設定の一例を説明するための図である。図１９を参照して、通信フレーム４０に予備リソース４８を含めるとともに、予備リソース４８をフィールドネットワーク２０に接続された任意のデバイスが利用できるようにしてもよい。図１９には、予備リソース４８の一部が、入力値領域としてアドレス「００１」のデバイスに割り当てられている例を示す。

図２０は、本実施の形態に係るロボット制御システム１における通信リソースの動的設定の別の一例を説明するための図である。図２０を参照して、通信フレーム４０に予備リソース４８を含めるとともに、予備リソース４８をバッファとして、出力値領域４４および入力値領域４６のデータサイズを動的に変更するようにしてもよい。図２０には、アドレス「００１」のデバイスに割り当てられている通信リソース４２のうち、入力値領域４６のデータサイズを拡大する例を示す。入力値領域４６は、予備リソース４８のデータサイズまでは拡大することができる。

図１９および図２０に示すように、特定のデバイスから状態値などの入力値を一時的に収集する必要がある場合などにおいて、フィールドネットワーク２０の通信マスタ（制御装置１００）が通信リソースの設定を変更するようにしてもよい。

なお、図１９および図２０には、特定のデバイスに対する通信リソースを変更する例を示すが、複数のデバイスに対して同時に通信リソースを変更するようにしてもよい。また、図１９および図２０には、入力値領域４６のデータサイズを変更する例を示すが、出力値領域４４のデータサイズを変更してもよいし、出力値領域４４および入力値領域４６の両方のデータサイズを変更してもよい。

さらに、図１９および図２０には、通信フレーム４０内に予備リソース４８を設けた例を示すが、予備リソース４８を設けることなく、状況に応じて、各デバイスに割り当てる通信待機を動的に変更するようにしてもよい。

上述の図１９および図２０に示すような通信リソースの動的設定を実現するためには、通信リソース設定機能３０は、通信マスタである制御装置１００のフィールドネットワークコントローラ１０８に実装されてもよい。そして、いずれかのロボットコントローラ２５０が保持管理する変数（状態値）に基づいて、通信リソースを適宜切り替えてもよい。このように、通信リソース設定機能３０は、１または複数のロボットコントローラ２５０のうち少なくとも１つの動作状態に応じて、ロボットコントローラ２５０の各々に割り当てる通信リソースを決定してもよい。

＜Ｈ．付記＞
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。

［構成１］
ロボット制御システム（１）であって、
第１の通信部（１０８，１６０，１６２）を有する第１の制御装置（１００）と、
前記第１の制御装置とネットワーク接続された、１または複数の第２の制御装置（２５０）とを備え、
前記第２の制御装置の各々は、
各々に割り当てられたネットワーク（２０）の通信リソースを用いて、前記第１の制御装置の前記第１の通信部との間でデータを遣り取りする第２の通信部（２５２，２８０，２８２）と、
前記第１の制御装置からのコマンド（１４６）に従って、ロボット（２００）を駆動するための指令値を順次生成する指令値生成部（２９０）とを備え、
前記ロボット制御システムは、前記第２の制御装置の各々に前記通信リソースを割り当てる通信リソース設定部（３０）を備える、ロボット制御システム。

［構成２］
前記通信リソース設定部は、予め定められた割り当て設定（６０）に従って、前記第２の制御装置の各々に割り当てる通信リソースを決定する、構成１に記載のロボット制御システム。

［構成３］
前記通信リソース設定部は、前記第１の制御装置とネットワーク接続された前記第２の制御装置の数に応じて、前記第２の制御装置の各々に割り当てる通信リソースを決定する、構成１または２に記載のロボット制御システム。

［構成４］
前記通信リソース設定部は、前記１または複数の第２の制御装置のうち少なくとも１つの動作状態に応じて、前記第２の制御装置の各々に割り当てる通信リソースを決定する、構成１～３のいずれか１項に記載のロボット制御システム。

［構成５］
前記通信リソース設定部は、前記第１の制御装置の前記第１の通信部に実装される、構成１～４のいずれか１項に記載のロボット制御システム。

［構成６］
前記第２の制御装置の前記第２の通信部は、ロボットの駆動に係る状態値を前記第１の制御装置へ送信する、構成１～５のいずれか１項に記載のロボット制御システム。

［構成７］
ユーザ操作に応じて、前記通信リソース設定部による通信リソースの割り当てに係る設定を決定するための外部装置（４００）をさらに備える、構成１～６のいずれか１項に記載のロボット制御システム。

［構成８］
前記通信リソース設定部は、ネットワーク上を伝送する通信フレームの長さを異ならせることで、前記通信リソースの大きさを調整する、構成１～６のいずれか１項に記載のロボット制御システム。

［構成９］
前記通信リソース設定部は、ネットワーク上を伝送する通信フレームの通信周期を異ならせることで、前記通信リソースの大きさを調整する、構成１～６のいずれか１項に記載のロボット制御システム。

［構成１０］
第１の通信部（１０８，１６０，１６２）を有する第１の制御装置（１００）と、前記第１の制御装置とネットワーク接続された、１または複数の第２の制御装置（２５０）とを備えたロボット制御システム（１）における制御方法であって、
前記第２の制御装置の各々にネットワーク（２０）の通信リソースを割り当てるステップ（３０）と、
前記第２の制御装置の各々が、各々に割り当てられた通信リソースを用いて、前記第１の制御装置との間でデータを遣り取りするステップと、
前記第２の制御装置の各々が、前記第１の制御装置からのコマンドに従って、ロボットを駆動するための指令値を順次生成するステップ（２９０）とを備える、制御方法。

＜Ｉ．利点＞
本実施の形態に係るロボット制御システム１においては、ロボット２００を制御するロボットコントローラ２５０の各々に通信リソースを適切に割り当てることができる。これによって、複数のロボットコントローラ２５０がフィールドネットワーク２０に接続された場合でも、制御性能を維持することができる。

今回開示された実施の形態はすべ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、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すべての変更が含まれることが意図される。

１ ロボット制御システム、１２ 上位ネットワーク、２０ フィールドネットワーク、３０ 通信リソース設定機能、４０ 通信フレーム、４２ 通信リソース、４４ 出力値領域、４６ 入力値領域、４８ 予備リソース、６０ 割り当て設定、６１ 先頭アドレス、６２ 最終アドレス、６３ 識別情報、６４ 利用種別、７０ 接続情報、７１ アドレス、７２，７６ デバイス種別、７５ 割り当てパターン、７７，７８ データサイズ、１００ 制御装置、１０１，２５１ 通信部、１０２，２６２，３６２，４０２ プロセッサ、１０４，２６６，３６６，４０４ メインメモリ、１０６ 上位ネットワークコントローラ、１０８，２５２，３５２ フィールドネットワークコントローラ、１０９，２５３，３５３ カウンタ、１１０，２７０，４１０ ストレージ、１１２ メモリカードインターフェイス、１１４ メモリカード、１１６ ローカルバスコントローラ、１１８，４１８ プロセッサバス、１２０，４２０ ＵＳＢコントローラ、１２２ ローカルバス、１３０ 機能ユニット、１４２ 出力値、１４４ 入力値、１４６ コマンド、１５０ ＩＥＣプログラム実行エンジン、１５２ ロボットプログラム実行エンジン、１５４ ロボットプログラム解釈モジュール、１５６ コマンド生成モジュール、１６０，２８０ 通信制御モジュール、１６２，２８２ 通信ドライバ、１６４ 外部通信インターフェイス、２００ ロボット、２００Ａ カスタムロボット、２００Ｂ 汎用ロボット、２１０ アーム部、２２０ ドライブ回路、２３０ モータ、２５０ ロボットコントローラ、２６０，３６０ 制御処理回路、２６８，３６８ インターフェイス回路、２８４ ロボット駆動エンジン、２８６ 管理モジュール、２８８ 目標軌道生成モジュール、２９０ 指令値生成モジュール、２９２ 信号出力ドライバ、３００ 操作ペンダント、３７０ ファームウェア、３８０ 操作キー群、４００ サポート装置、４０６ 入力部、４０８ 表示部、４１２ 光学ドライブ、４１４ 記憶媒体、４２２ 通信コントローラ、４５０，４６０ 設定画面、４５２ 設定フィールド、４６２，４６４ ボタン、５００ 表示装置、６００ サーバ装置、１１０２ システムプログラム、１１０４ ＩＥＣプログラム、１１０６，２７０４ 設定情報、１１０８ ロボットプログラム、１５０２ 出力更新処理、１５０４ 入力更新処理、２７０２ ロボットシステムプログラム、４１０４ 開発プログラム、Ｔ１ 制御周期。

Claims (10)

1. ロボット制御システムであって、
   第１の通信部を有する第１の制御装置と、
   前記第１の制御装置とネットワーク接続された、複数の第２の制御装置とを備え、
   前記第１の制御装置は、所定のデータサイズを有する通信フレームをネットワーク上で伝送させ、
   前記第２の制御装置の各々は、
   各々に割り当てられたネットワークの通信リソースを用いて、前記第１の制御装置の前記第１の通信部との間でデータを遣り取りする第２の通信部と、
   前記第１の制御装置からのコマンドに従って、ロボットを駆動するための指令値を順次生成する指令値生成部とを備え、
   前記ロボット制御システムは、前記通信フレーム内において、前記第２の制御装置の各々に前記通信リソースとしてデータを格納するための領域を割り当てる通信リソース設定部を備える、ロボット制御システム。
2. 前記通信リソース設定部は、予め定められた割り当て設定に従って、前記第２の制御装置の各々に割り当てる通信リソースを決定する、請求項１に記載のロボット制御システム。
3. 前記通信リソース設定部は、前記第１の制御装置とネットワーク接続された前記第２の制御装置の数に応じて、前記第２の制御装置の各々に割り当てる通信リソースを決定する、請求項１または２に記載のロボット制御システム。
4. 前記通信リソース設定部は、前記複数の第２の制御装置のうち少なくとも１つの動作状態に応じて、前記第２の制御装置の各々に割り当てる通信リソースを決定する、請求項１～３のいずれか１項に記載のロボット制御システム。
5. 前記通信リソース設定部は、前記第１の制御装置の前記第１の通信部に実装される、請求項１～４のいずれか１項に記載のロボット制御システム。
6. 前記第２の制御装置の前記第２の通信部は、ロボットの駆動に係る状態値を前記第１の制御装置へ送信する、請求項１～５のいずれか１項に記載のロボット制御システム。
7. ユーザ操作に応じて、前記通信リソース設定部による通信リソースの割り当てに係る設定を決定するための外部装置をさらに備える、請求項１～６のいずれか１項に記載のロボット制御システム。
8. 前記通信リソース設定部は、ネットワーク上を伝送する通信フレームの長さを異ならせることで、前記通信リソースの大きさを調整する、請求項１～６のいずれか１項に記載のロボット制御システム。
9. 前記通信リソース設定部は、ネットワーク上を伝送する通信フレームの通信周期を異ならせることで、前記通信リソースの大きさを調整する、請求項１～６のいずれか１項に記載のロボット制御システム。
10. 第１の通信部を有する第１の制御装置と、前記第１の制御装置とネットワーク接続された、複数の第２の制御装置とを備えたロボット制御システムにおける制御方法であって、
    前記第１の制御装置は、所定のデータサイズを有する通信フレームをネットワーク上で伝送させ、前記制御方法は、
    前記通信フレーム内において、前記第２の制御装置の各々にネットワークの通信リソースとしてデータを格納するための領域を割り当てるステップと、
    前記第２の制御装置の各々が、各々に割り当てられた通信リソースを用いて、前記第１の制御装置との間でデータを遣り取りするステップと、
    前記第２の制御装置の各々が、前記第１の制御装置からのコマンドに従って、ロボットを駆動するための指令値を順次生成するステップとを備える、制御方法。

Images