JP7443740B2 - ロボットシステムおよびロボットシステムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボットシステムおよびロボットシステムの制御方法に関するものである。

特許文献１には、機械や設備等の制御対象を制御する制御装置として、ＣＰＵユニットと、電源ユニットと、ＩＯユニットと、を備えるプログラマブル・ロジック・コントローラーが開示されている。このうち、ＣＰＵユニットは、マイクロプロセッサーと、メモリーと、チップセットと、システムタイマーを含む通信コントローラーと、を備えている。システムタイマーは、一定の時間間隔ごとに割り込み信号を発生してマイクロプロセッサーに提供する。マイクロプロセッサーは、システムタイマーが発生する割り込み信号を利用して、所定の周期で制御プログラムを繰り返し実行することにより、制御対象を制御するための動作を実現する。

このようなＣＰＵユニットでは、マイクロプロセッサーとメモリーとがチップセットを介して接続されている。このため、マイクロプロセッサーにおいて負荷の大きい制御プログラムが実行されている場合、チップセットやメモリー等のリソースが制御プログラムに占有されることがある。このとき、割り込み信号を利用した別のプログラムが、チップセットを介してメモリーにアクセスした場合、メモリーからのデータの取得が遅延することがある。そうすると、別のプログラムが実行されるタイミングが本来のタイミングからずれてしまう。

例えば、ロボットアームを備えるロボットでは、エンコーダーが取得した位置情報に基づいて、ロボットアームの駆動を制御する。また、ロボットは、カメラを備えており、カメラで撮像した画像を制御装置において処理することにより、ロボットアームの駆動制御に利用する。このため、ロボットの制御装置は、特許文献１に記載のプログラマブル・ロジック・コントローラーと同様の装置構成を有するといえる。

特開２０１８－１３２８２９号公報

上記のような画像処理が行われるロボットでは、制御装置において画像処理を行っている間、制御装置のリソースが画像処理に占有されることになり、エンコーダーに対して位置情報を要求するタイミングが本来のタイミングからずれてしまう。その結果、正確な位置情報を取得することができず、ロボットアームの駆動速度の精度が低下するという問題がある。

本発明の適用例に係るロボットシステムは、
複数の回転軸を有するロボットアームと、
前記回転軸にそれぞれ設けられ、前記ロボットアームの前記回転軸の位置を取得する主エンコーダーおよび副エンコーダーと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御処理を実行する第１制御部と、
前記第１制御部と独立して設けられ、前記主エンコーダーおよび前記副エンコーダーに対し、前記位置に対応する主位置情報および副位置情報を要求する位置情報要求信号を送信する第２制御部と、
を備え、
前記第２制御部は、
前記位置情報要求信号の送信に対応して前記第１制御部に対する割り込み信号を送信する機能と、
前記位置情報要求信号に基づいて前記主位置情報および前記副位置情報を順次受信する機能と、
前記主位置情報と前記副位置情報とを統合して前記回転軸の位置情報を生成する機能と、
を有し、
前記第１制御部は、前記割り込み信号と、前記第２制御部で生成された前記回転軸の位置情報と、に基づいて、前記制御処理を実行する機能を有する。

本発明の適用例に係るロボットシステムの制御方法は、
複数の回転軸を有するロボットアームと、
前記回転軸にそれぞれ設けられ、前記ロボットアームの前記回転軸の位置を取得するエンコーダーと、
前記ロボットアームの動作を制御する制御処理を実行する第１制御部と、
前記第１制御部と独立して設けられ、前記エンコーダーに対し、位置情報要求信号を送信する第２制御部と、
を備えるロボットシステムの制御方法であって、
前記エンコーダーは、主エンコーダーおよび副エンコーダーで構成され、
前記第２制御部が、前記主エンコーダーおよび前記副エンコーダーに対し、前記位置情報要求信号を送信し、かつ、前記第１制御部に対し、前記位置情報要求信号に対応して割り込み信号を送信するとともに、前記位置情報要求信号に基づいて前記主エンコーダーから出力された主位置情報および前記副エンコーダーから出力された副位置情報を順次受信し、前記主位置情報と前記副位置情報とを統合して前記回転軸の位置情報を生成するステップと、
前記第１制御部が、前記割り込み信号と、前記第２制御部で生成された前記回転軸の位置情報と、に基づいて、前記制御処理を実行するステップと、
を有する。

第１実施形態に係るロボットシステムを示す側面図である。 図１に示すロボットシステムのブロック図である。 図２の各コアに割り当てられている処理の一例を示す図である。 図２に示す制御装置とロボットとの間の信号やデータの流れを経過時間に沿ってまとめたタイミングチャートである。 従来の制御装置とロボットとの間の信号やデータの流れを経過時間に沿ってまとめたタイミングチャートである。 第１制御部が有する異常検出機能を説明するための模式図である。 第１制御部が割り込み信号を受信したとき、それに対応する第１制御部側軸番号の例および第２制御部側軸番号の例を示した表である。

以下、本発明のロボットシステムおよびロボットシステムの制御方法の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

１．第１実施形態
まず、第１実施形態に係るロボットシステムについて説明する。

図１は、第１実施形態に係るロボットシステムを示す側面図である。図２は、図１に示すロボットシステムのブロック図である。

１．１．ロボットシステムの概要
図１に示すロボットシステム１は、ロボット２と、ロボット２の作動を制御する制御装置５と、を有している。ロボットシステム１の用途は、特に限定されないが、例えば、精密機器やこれを構成する部品等の対象物の給材、除材、搬送および組立等が挙げられる。

図１に示すロボット２は、基台２１と、基台２１に連結されているロボットアーム２２と、ロボットアーム２２に設けられた撮像部４と、を備える。
基台２１は、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上等の被設置部に固定される。

ロボットアーム２２は、基台２１に第１軸Ｊ１まわりに回動可能に連結されたアーム２２１と、アーム２２１に対して第２軸Ｊ２まわりに回動可能に連結されたアーム２２２と、アーム２２２に対して第３軸Ｊ３まわりに回動可能に連結されたアーム２２３と、アーム２２３に対して第４軸Ｊ４まわりに回動可能に連結されたアーム２２４と、アーム２２４に対して第５軸Ｊ５まわりに回動可能に連結されたアーム２２５と、アーム２２５に対して第６軸Ｊ６まわりに回動可能に連結されたアーム２２６と、を有している。また、アーム２２６には、ロボット２に実行させる作業に応じたエンドエフェクター２６が装着される。

なお、ロボット２の構成は、本実施形態の構成に限定されず、例えば、ロボットアーム２２が有するアームの数が１本～５本であってもよいし、７本以上であってもよい。また、ロボット２の種類は、スカラロボットや、２つのロボットアーム２２を有する双腕ロボットであってもよい。

ロボット２は、図２に示すように、第１駆動部２３１と、第２駆動部２３２と、第３駆動部２３３と、第４駆動部２３４と、第５駆動部２３５と、第６駆動部２３６と、を有している。第１駆動部２３１は、基台２１に対してアーム２２１を回動させる図示しないモーターと、図示しない減速機と、を備えている。第２駆動部２３２は、アーム２２１に対してアーム２２２を回動させる図示しないモーターと、図示しない減速機と、を備えている。第３駆動部２３３は、アーム２２２に対してアーム２２３を回動させる図示しないモーターと、図示しない減速機と、を備えている。第４駆動部２３４は、アーム２２３に対してアーム２２４を回動させる図示しないモーターと、図示しない減速機と、を備えている。第５駆動部２３５は、アーム２２４に対してアーム２２５を回動させる図示しないモーターと、図示しない減速機と、を備えている。第６駆動部２３６は、アーム２２５に対してアーム２２６を回動させる図示しないモーターと、図示しない減速機と、を備えている。

制御装置５は、アーム２２１～２２６が目的とする位置になるように、第１駆動部２３１、第２駆動部２３２、第３駆動部２３３、第４駆動部２３４、第５駆動部２３５および第６駆動部２３６の各作動を制御する。

ロボット２は、各駆動部のモーターまたは減速機の回転軸に設けられ、回転軸の回転角度を検出するエンコーダー２４を有している。これにより、エンコーダー２４は、ロボットアーム２２の位置情報を取得する。位置情報とは、各回転軸の回転角度を表す情報のことをいう。また、エンコーダー２４は、取得した位置情報を、回転軸ごとに、制御装置５に送信する機能を有している。

また、本実施形態に係るロボット２では、エンコーダー２４が多重化されている。多重化とは、回転軸ごとに複数のエンコーダーを設けることにより、複数の位置情報を取得できるようにすることをいう。エンコーダー２４に冗長性を持たせたり、各回転軸の位置や速度をより高精度に検出したりすることができる。

具体的には、エンコーダー２４は、第１主エンコーダー２４１ａ、第１副エンコーダー２４１ｂ、第２主エンコーダー２４２ａ、第２副エンコーダー２４２ｂ、第３主エンコーダー２４３ａ、第３副エンコーダー２４３ｂ、第４主エンコーダー２４４ａ、第４副エンコーダー２４４ｂ、第５主エンコーダー２４５ａ、第５副エンコーダー２４５ｂ、第６主エンコーダー２４６ａ、および第６副エンコーダー２４６ｂを含んでいる。

第１駆動部２３１のモーターまたは減速機には、その回転軸の回転角度を検出する第１主エンコーダー２４１ａおよび第１副エンコーダー２４１ｂが設けられている。第２駆動部２３２のモーターまたは減速機には、その回転軸の回転角度を検出する第２主エンコーダー２４２ａおよび第２副エンコーダー２４２ｂが設けられている。第３駆動部２３３のモーターまたは減速機には、その回転軸の回転角度を検出する第３主エンコーダー２４３ａおよび第３副エンコーダー２４３ｂが設けられている。第４駆動部２３４のモーターまたは減速機には、その回転軸の回転角度を検出する第４主エンコーダー２４４ａおよび第４副エンコーダー２４４ｂが設けられている。第５駆動部２３５のモーターまたは減速機には、その回転軸の回転角度を検出する第５主エンコーダー２４５ａおよび第５副エンコーダー２４５ｂが設けられている。第６駆動部２３６のモーターまたは減速機には、その回転軸の回転角度を検出する第６主エンコーダー２４６ａおよび第６副エンコーダー２４６ｂが設けられている。

各モーターとしては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等が挙げられる。各減速機としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等が挙げられる。

各モーターは、図示しないモータードライバーを介して制御装置５と電気的に接続されている。また、エンコーダー２４も、制御装置５と電気的に接続されている。

撮像部４は、ロボットアーム２２に装着され、ロボット２による作業の対象物やエンドエフェクター２６を撮像する。撮像部４は、制御装置５と電気的に接続されている。

１．２．制御装置のハードウェア構成
制御装置５は、ロボット２に対して通信可能に接続されている。制御装置５とロボット２との間は、有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。

制御装置５は、第１制御部５１と、第２制御部５２と、システムバス５３と、メインメモリー５４と、を備えている。

第１制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等のプロセッサーを含む。このプロセッサーは、マルチタスクで動作するシングルコアのプロセッサーであってもよいが、マルチコアのプロセッサーであるのが好ましい。マルチコアのプロセッサーを用いることにより、異なるアプリケーションプログラムの実行を各コアに割り当てることができる。これにより、各アプリケーションプログラムを円滑に実行することができ、制御装置５の性能、特にリアルタイム性を高めることができる。

図２に示す第１制御部５１は、マルチコアのプロセッサーを備えており、このプロセッサーは、第１コア５１１、第２コア５１２、第３コア５１３および第４コア５１４を含んでいる。なお、プロセッサーのコア数は、４つに限定されない。

図３は、図２の各コアに割り当てられている処理の一例を示す図である。図３に示す例は、第１制御部５１に用いられているマルチコアのプロセッサーを、非対称型マルチプロセッシング（ＡＭＰ）によって作動させる例である。非対称型マルチプロセッシングは、１つのプロセッサー上において、異なるＯＳ（Operating System）やベアメタルを混在させる技術である。

第１コア５１１には、ロボットアーム２２の動作を制御するロボットアーム制御処理を含む、ロボット２の制御処理が割り当てられている。

第２コア５１２および第３コア５１３には、画像処理が割り当てられている。画像処理としては、例えば、撮像部４による撮像処理、得られた画像に対するフィルター処理等が挙げられる。

これらの第１コア５１１、第２コア５１２および第３コア５１３には、例えばＬｉｎｕｘ（登録商標）のような汎用ＯＳが割り当てられる。これにより、これらの第１コア５１１、第２コア５１２および第３コア５１３には、上記処理を含む種々の汎用処理を実行させることができる。汎用処理としては、上述した画像処理の他に、例えば、力覚センサー、感圧センサー、近接センサー等の出力に対する演算処理等が挙げられる。

第４コア５１４には、例えばロボットアーム２２の動作位置に関する処理、ロボットアーム２２の動作速度に関する処理、第２制御部５２との通信に関する処理、その他の通信に関する処理等が挙げられる。これらは、それぞれ、所定の時間間隔で実行することを要求される処理であるため、ここでは「所定間隔処理」という。なお、その他の通信とは、例えば、フィールドバスに関する処理、標準入出力に関する処理等が挙げられる。また、所定の時間間隔とは、特に限定されないが、例えば数十マイクロ秒～数ミリ秒程度とされる。

第４コア５１４は、例えばＯＳが割り当てられていない、いわゆるベアメタルである。ベアメタルは、ベアメタル型ハイパーバイザーとも呼ばれ、ＯＳを介することなく、ハードウェア上でアプリケーションプログラムを直接実行させることを可能にする仮想化環境またはそれを構築する仮想化ソフトウェアのことをいう。第４コア５１４をベアメタルにすることで、第４コア５１４に汎用ＯＳを割り当てた場合に比べて、所定間隔処理をより遅滞なく実行させやすくなる。つまり、リアルタイム性を高めることができる。なお、第４コア５１４は、ベアメタルに限定されるものではなく、例えば任意のＯＳが割り当てられた構成であってもよい。

第１制御部５１は、第１コア５１１、第２コア５１２、第３コア５１３および第４コア５１４にそれぞれ対応する図示しない１次キャッシュメモリーを含んでいてもよい。

一方、図２に示す第１制御部５１は、第１コア５１１、第２コア５１２、第３コア５１３および第４コア５１４に共通の２次キャッシュメモリー５１５を含んでいる。

なお、コア同士および各コアと２次キャッシュメモリー５１５との間は、図示しないインターコネクトを介して通信可能に接続されている。

第１制御部５１は、この他に、図示しないシステムタイマー等を含んでいてもよい。
第１制御部５１のハードウェア構成は、上述した各部が物理的に独立した構成であってもよいが、１チップに集積された構成であるのが好ましい。具体的には、第１制御部５１のハードウェア構成は、ＳｏＣ（System On Chip）であるのが好ましい。これにより、第１制御部５１の小型化、省電力化および低コスト化を図ることができる。

第２制御部５２は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の素子を含む。第２制御部５２は、所定の時間間隔でタイミング信号を生成する機能、タイミング信号生成とともに割り込み信号を生成し、第１制御部５１に送信する機能、タイミング信号生成とともに位置情報要求信号を生成し、エンコーダー２４に送信する機能等を有する。

第２制御部５２は、図２に示すシステムバス５３を介して第１制御部５１と通信可能に接続されている。

また、システムバス５３には、メインメモリー５４が通信可能に接続されている。メインメモリー５４としては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等が挙げられる。この他、システムバス５３には、図示しない各種インターフェース、不揮発性メモリー、通信コントローラー等が通信可能に接続されていてもよい。なお、システムバス５３は、第１制御部５１と第２制御部５２とを接続する第１専用バス、および、第１制御部５１とメインメモリー５４とを接続する第２専用バス、に独立して構成されていてもよい。

１．３．制御装置のソフトウェア構成
次に、制御装置５のソフトウェア構成、すなわち、制御装置５の作動例について説明する。以下、制御装置５がエンコーダー２４から位置情報や速度情報を取得するプロセスを例に挙げ、制御装置５とロボット２との間で送受信される信号やデータについて説明する。

図４は、図２に示す制御装置５とロボット２との間の信号やデータの流れを経過時間に沿ってまとめたタイミングチャートである。なお、図４において、矢印は、信号やデータの流れを示している。また、実線の四角は、処理、動作、または信号等の送受信を示している。矢印は、実線の四角同士を結んでいる。

図４の横軸は、時間軸であり、時間は左から右に向かって流れている。図４では、最初の期間を期間ｔ１とし、その次の期間を期間ｔ２とし、それ以降、期間ｔ３、期間ｔ４、・・・と続いている。各期間の長さは、互いに等しくなっている。また、図４に示す処理対象軸とは、第１制御部５１の第４コア５１４が時分割で実行する、位置情報に関する処理について、その対象となる軸を示している。具体的には、処理対象軸とは、各期間において、第１制御部５１の第４コア５１４が位置情報を処理する対象の軸が、前述した第１軸Ｊ１、第２軸Ｊ２、第３軸Ｊ３、第４軸Ｊ４、第５軸Ｊ５および第６軸Ｊ６のうちのいずれであるかを示している。処理対象軸には、第１軸Ｊ１から第６軸Ｊ６までの各軸が順次設定され、かつ、それが繰り返される。

図４の縦軸には、制御装置５またはロボット２の各部を列挙している。前述した矢印の起点および終点は、それぞれ図４の縦軸に示す各部のいずれかに位置している。なお、図４に示す、第２制御部５２の送信側とは、第２制御部５２のうち、各部に信号を送信する領域のことを指している。また、図４に示す、第２制御部５２の受信側とは、第２制御部５２のうち、エンコーダー２４から位置情報のデータを受信し、第１制御部５１に向けて送信する領域のことを指している。

１．３．１．期間ｔ１
図４に示す最初の期間ｔ１では、第２制御部５２が発生させた１つのタイミング信号ｓｔ４に基づいて、第２制御部５２から第１制御部５１に向けて割り込み信号ｓｉ４を送信する。

第１制御部５１の第４コア５１４では、割り込み信号ｓｉ４を受信し、それをトリガーとして、第４軸Ｊ４の位置に関する処理を実行する。この処理は、期間ｔ１よりも前の期間において第２制御部５２から送信された第４軸Ｊ４に関する図示しない位置情報を取得する取得処理ｐｇ４と、位置情報から第４軸Ｊ４の位置や速度を求める演算処理ｐｃ４と、を含む。これらの処理によって、第４軸Ｊ４の位置、すなわち第４軸Ｊ４の原点からの回動角度を得るとともに、求めた位置の単位時間当たりの変化量に基づいて第４軸Ｊ４の回動速度を得る。なお、処理の詳細については、後述する。

一方、この期間ｔ１では、第２制御部５２が発生させた１つのタイミング信号ｓｔ４に基づいて、第２制御部５２から第１主エンコーダー２４１ａおよび第１副エンコーダー２４１ｂに向けて位置情報要求信号ｓｒ１を送信する。

第１主エンコーダー２４１ａおよび第１副エンコーダー２４１ｂは、それぞれ、位置情報要求信号ｓｒ１を受信し、それをトリガーとして、第１軸Ｊ１の位置を検出する位置検出動作ｐｒ１を行う。続いて、第１主エンコーダー２４１ａおよび第１副エンコーダー２４１ｂは、位置検出動作ｐｒ１によって取得した第１軸Ｊ１の位置に関する情報である第１主位置情報ｄｍ１および第１副位置情報ｄｓ１を、順次、第２制御部５２に送信する。

第２制御部５２は、第１主位置情報ｄｍ１および第１副位置情報ｄｓ１を受信し、これらの情報を統合する。そして、第２制御部５２は、統合した情報を、第１軸Ｊ１の位置、ステータスに関する第１位置情報ｄ１として、例えば２次キャッシュメモリー５１５に保存し、第１制御部５１がこれを読み出す。

なお、上述した各種信号やデータの送受信は、期間ｔ１内で行われる必要はなく、期間ｔ１より後の期間で行われてもよい。図４では、一例として、第１主位置情報ｄｍ１および第１副位置情報ｄｓ１の送信、ならびに、第１位置情報ｄ１の読み出しが、それぞれ期間ｔ２で行われている。

なお、第１位置情報ｄ１を保存するのは、２次キャッシュメモリー５１５に限定されず、第２制御部５２が備える図示しない記憶部であってもよい。これは、後述する第２位置情報ｄ２以降についても同様である。

１．３．２．期間ｔ２
図４に示す期間ｔ２では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ５に基づいて、第２制御部５２から第１制御部５１に向けて割り込み信号ｓｉ５を送信する。

第１制御部５１の第４コア５１４では、割り込み信号ｓｉ５を受信し、それをトリガーとして、第５軸Ｊ５の位置に関する処理を実行する。この処理は、期間ｔ２よりも前の期間において第２制御部５２から送信された第５軸Ｊ５に関する図示しない位置情報を取得する取得処理ｐｇ５と、位置情報から第５軸Ｊ５の位置や速度を求める演算処理ｐｃ５と、を含む。これらの処理によって、第５軸Ｊ５の位置、すなわち第５軸Ｊ５の原点からの回動角度を得るとともに、求めた位置の単位時間当たりの変化量に基づいて第５軸Ｊ５の回動速度を得る。なお、処理の詳細については、後述する。

一方、この期間ｔ２では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ５に基づいて、第２制御部５２から第２主エンコーダー２４２ａおよび第２副エンコーダー２４２ｂに向けて位置情報要求信号ｓｒ２を送信する。

第２主エンコーダー２４２ａおよび第２副エンコーダー２４２ｂは、それぞれ、位置情報要求信号ｓｒ２を受信し、それをトリガーとして、第２軸Ｊ２の位置を検出する位置検出動作ｐｒ２を行う。続いて、第２主エンコーダー２４２ａおよび第２副エンコーダー２４２ｂは、位置検出動作ｐｒ２によって取得した第２軸Ｊ２の位置に関する情報である第２主位置情報ｄｍ２および第２副位置情報ｄｓ２を、順次、第２制御部５２に送信する。

第２制御部５２は、第２主位置情報ｄｍ２および第２副位置情報ｄｓ２を受信し、これらの情報を統合する。そして、第２制御部５２は、統合した情報を、第２軸Ｊ２の位置、ステータスに関する第２位置情報ｄ２として、例えば２次キャッシュメモリー５１５に保存し、第１制御部５１がこれを読み出す。

なお、上述した各種信号やデータの送受信は、期間ｔ２内で行われる必要はなく、期間ｔ２より後の期間で行われてもよい。図４では、一例として、第２主位置情報ｄｍ２および第２副位置情報ｄｓ２の送信、ならびに、第２位置情報ｄ２の読み出しが、それぞれ期間ｔ３で行われている。

１．３．３．期間ｔ３
図４に示す期間ｔ３では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ６に基づいて、第２制御部５２から第１制御部５１に向けて割り込み信号ｓｉ６を送信する。

第１制御部５１の第４コア５１４では、割り込み信号ｓｉ６を受信し、それをトリガーとして、第６軸Ｊ６の位置に関する処理を実行する。この処理は、期間ｔ３よりも前の期間において第２制御部５２から送信された第６軸Ｊ６に関する図示しない位置情報を取得する取得処理ｐｇ６と、位置情報から第６軸Ｊ６の位置や速度を求める演算処理ｐｃ６と、を含む。これらの処理によって、第６軸Ｊ６の位置、すなわち第６軸Ｊ６の原点からの回動角度を得るとともに、求めた位置の単位時間当たりの変化量に基づいて第６軸Ｊ６の回動速度を得る。なお、処理の詳細については、後述する。

一方、この期間ｔ３では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ６に基づいて、第２制御部５２から第３主エンコーダー２４３ａおよび第３副エンコーダー２４３ｂに向けて位置情報要求信号ｓｒ３を送信する。

第３主エンコーダー２４３ａおよび第３副エンコーダー２４３ｂは、それぞれ、位置情報要求信号ｓｒ３を受信し、それをトリガーとして、第３軸Ｊ３の位置を検出する位置検出動作ｐｒ３を行う。続いて、第３主エンコーダー２４３ａおよび第３副エンコーダー２４３ｂは、位置検出動作ｐｒ３によって取得した第３軸Ｊ３の位置に関する情報である第３主位置情報ｄｍ３および第３副位置情報ｄｓ３を、順次、第２制御部５２に送信する。

第２制御部５２は、第３主位置情報ｄｍ３および第３副位置情報ｄｓ３を受信し、これらの情報を統合する。そして、第２制御部５２は、統合した情報を、第３軸Ｊ３の位置、ステータスに関する第３位置情報ｄ３として、例えば２次キャッシュメモリー５１５に保存し、第１制御部５１がこれを読み出す。

なお、上述した各種信号やデータの送受信は、期間ｔ３内で行われる必要はなく、期間ｔ３より後の期間で行われてもよい。図４では、一例として、第３主位置情報ｄｍ３および第３副位置情報ｄｓ３の送信、ならびに、第３位置情報ｄ３の読み出しが、それぞれ期間ｔ４で行われている。

１．３．４．期間ｔ４
図４に示す期間ｔ４では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ１に基づいて、第２制御部５２から第１制御部５１に向けて割り込み信号ｓｉ１を送信する。

第１制御部５１の第４コア５１４では、割り込み信号ｓｉ１を受信し、それをトリガーとして、第１軸Ｊ１の位置に関する処理を実行する。この処理は、前述した期間ｔ１において第２制御部５２から送信された第１軸Ｊ１に関する第１位置情報ｄ１を取得する取得処理ｐｇ１と、位置情報から第１軸Ｊ１の位置や速度を求める演算処理ｐｃ１と、を含む。これらの処理によって、第１軸Ｊ１の位置、すなわち第１軸Ｊ１の原点からの回動角度を得るとともに、求めた位置の単位時間当たりの変化量に基づいて第１軸Ｊ１の回動速度を得る。

ここで、第４コア５１４において、取得処理ｐｇ１および演算処理ｐｃ１を実行する際、そのタイミングは、前述したように、割り込み信号ｓｉ１に基づいて決められる。一方、これらの処理に用いる第１位置情報ｄ１が第１制御部５１に送信されるタイミングは、前述した期間ｔ１において第２制御部５２から送信された位置情報要求信号ｓｒ１に基づいて決められる。

したがって、割り込み信号ｓｉ１は、タイミング信号ｓｔ１に基づいて送信されたものであり、位置情報要求信号ｓｒ１は、期間ｔ１でのタイミング信号ｓｔ４に基づいて送信されたものである。これらのタイミング信号ｓｔ１、ｓｔ４は、第１制御部５１から独立した第２制御部５２において所定の間隔で精度よく発生させたものである。これにより、位置情報要求信号ｓｒ１に対応して２次キャッシュメモリー５１５に保存された第１位置情報ｄ１が、期間ｔ４で第１制御部５１により読み出せるようになっている。換言すれば、精度の高いタイミング信号ｓｔ１、ｓｔ４を利用して各信号の送信タイミングを最適化することにより、第１制御部５１は、前述した取得処理ｐｇ１および演算処理ｐｃ１を開始する直前に、その処理に必要な第１位置情報ｄ１を読み込むことが可能になる。これにより、両者のタイミングを同期させる処理を別に用意する必要がなくなり、制御装置５の構成の簡素化を図ることができる。

一方、この期間ｔ４では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ１に基づいて、第２制御部５２から第４主エンコーダー２４４ａおよび第４副エンコーダー２４４ｂに向けて位置情報要求信号ｓｒ４を送信する。

第４主エンコーダー２４４ａおよび第４副エンコーダー２４４ｂは、それぞれ、位置情報要求信号ｓｒ４を受信し、それをトリガーとして、第４軸Ｊ４の位置を検出する位置検出動作ｐｒ４を行う。続いて、第４主エンコーダー２４４ａおよび第４副エンコーダー２４４ｂは、位置検出動作ｐｒ４によって取得した第４軸Ｊ４の位置に関する情報である第４主位置情報ｄｍ４および第４副位置情報ｄｓ４を、順次、第２制御部５２に送信する。

第２制御部５２は、第４主位置情報ｄｍ４および第４副位置情報ｄｓ４を受信し、これらの情報を統合する。そして、第２制御部５２は、統合した情報を、第４軸Ｊ４の位置、ステータスに関する第４位置情報ｄ４として、例えば２次キャッシュメモリー５１５に保存し、第１制御部５１がこれを読み出す。

なお、上述した各種信号やデータの送受信は、期間ｔ４内で行われる必要はなく、期間ｔ４より後の期間で行われてもよい。図４では、一例として、第４主位置情報ｄｍ４および第４副位置情報ｄｓ４の送信、ならびに、第４位置情報ｄ４の読み出しが、それぞれ期間ｔ５で行われている。

１．３．５．期間ｔ５
図４に示す期間ｔ５では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ２に基づいて、第２制御部５２から第１制御部５１に向けて割り込み信号ｓｉ２を送信する。

第１制御部５１の第４コア５１４では、割り込み信号ｓｉ２を受信し、それをトリガーとして、第２軸Ｊ２の位置に関する処理を実行する。この処理は、前述した期間ｔ２において第２制御部５２から送信された第２軸Ｊ２に関する第２位置情報ｄ２を取得する取得処理ｐｇ２と、位置情報から第２軸Ｊ２の位置や速度を求める演算処理ｐｃ２と、を含む。これらの処理によって、第２軸Ｊ２の位置、すなわち第２軸Ｊ２の原点からの回動角度を得るとともに、求めた位置の単位時間当たりの変化量に基づいて第２軸Ｊ２の回動速度を得る。

ここで、第４コア５１４において、取得処理ｐｇ２および演算処理ｐｃ２を実行する際、そのタイミングは、前述したように、割り込み信号ｓｉ２に基づいて決められる。一方、これらの処理に用いる第２位置情報ｄ２が第１制御部５１に送信されるタイミングは、前述した期間ｔ２において第２制御部５２から送信された位置情報要求信号ｓｒ２に基づいて決められる。

したがって、割り込み信号ｓｉ２は、タイミング信号ｓｔ２に基づいて送信されたものであり、位置情報要求信号ｓｒ２は、期間ｔ２でのタイミング信号ｓｔ５に基づいて送信されたものである。これらのタイミング信号ｓｔ２、ｓｔ５は、第１制御部５１から独立した第２制御部５２において所定の間隔で精度よく発生させたものである。これにより、位置情報要求信号ｓｒ２に対応して２次キャッシュメモリー５１５に保存された第２位置情報ｄ２が、期間ｔ５で第１制御部５１により読み出せるようになっている。換言すれば、精度の高いタイミング信号ｓｔ２、ｓｔ５を利用して各信号の送信タイミングを最適化することにより、第１制御部５１は、前述した取得処理ｐｇ２および演算処理ｐｃ２を開始する直前に、その処理に必要な第２位置情報ｄ２を読み込むことが可能になる。これにより、両者のタイミングを同期させる処理を別に用意する必要がなくなり、制御装置５の構成の簡素化を図ることができる。

一方、この期間ｔ５では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ２に基づいて、第２制御部５２から第５主エンコーダー２４５ａおよび第５副エンコーダー２４５ｂに向けて位置情報要求信号ｓｒ５を送信する。

第５主エンコーダー２４５ａおよび第５副エンコーダー２４５ｂは、それぞれ、位置情報要求信号ｓｒ５を受信し、それをトリガーとして、第５軸Ｊ５の位置を検出する位置検出動作ｐｒ５を行う。続いて、第５主エンコーダー２４５ａおよび第５副エンコーダー２４５ｂは、位置検出動作ｐｒ５によって取得した第５軸Ｊ５の位置に関する情報である第５主位置情報ｄｍ５および第５副位置情報ｄｓ５を、順次、第２制御部５２に送信する。

第２制御部５２は、第５主位置情報ｄｍ５および第５副位置情報ｄｓ５を受信し、これらの情報を統合する。そして、第２制御部５２は、統合した情報を、第５軸Ｊ５の位置、ステータスに関する第５位置情報ｄ５として、例えば２次キャッシュメモリー５１５に保存し、第１制御部５１がこれを読み出す。

なお、上述した各種信号やデータの送受信は、期間ｔ５内で行われる必要はなく、期間ｔ５より後の期間で行われてもよい。図４では、一例として、第５主位置情報ｄｍ５および第５副位置情報ｄｓ５の送信、ならびに、第５位置情報ｄ５の読み出しが、それぞれ期間ｔ６で行われている。

１．３．６．期間ｔ６
図４に示す期間ｔ６では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ３に基づいて、第２制御部５２から第１制御部５１に向けて割り込み信号ｓｉ３を送信する。

第１制御部５１の第４コア５１４では、割り込み信号ｓｉ３を受信し、それをトリガーとして、第３軸Ｊ３の位置に関する処理を実行する。この処理は、前述した期間ｔ３において第２制御部５２から送信された第３軸Ｊ３に関する第３位置情報ｄ３を取得する取得処理ｐｇ３と、位置情報から第３軸Ｊ３の位置や速度を求める演算処理ｐｃ３と、を含む。これらの処理によって、第３軸Ｊ３の位置、すなわち第３軸Ｊ３の原点からの回動角度を得るとともに、求めた位置の単位時間当たりの変化量に基づいて第３軸Ｊ３の回動速度を得る。

ここで、第４コア５１４において、取得処理ｐｇ３および演算処理ｐｃ３を実行する際、そのタイミングは、前述したように、割り込み信号ｓｉ３に基づいて決められる。一方、これらの処理に用いる第３位置情報ｄ３が第１制御部５１に送信されるタイミングは、前述した期間ｔ３において第２制御部５２から送信された位置情報要求信号ｓｒ３に基づいて決められる。

したがって、割り込み信号ｓｉ３は、タイミング信号ｓｔ３に基づいて送信されたものであり、位置情報要求信号ｓｒ３は、期間ｔ３でのタイミング信号ｓｔ６に基づいて送信されたものである。これらのタイミング信号ｓｔ３、ｓｔ６は、第１制御部５１から独立した第２制御部５２において所定の間隔で精度よく発生させたものである。これにより、位置情報要求信号ｓｒ３に対応して２次キャッシュメモリー５１５に保存された第３位置情報ｄ３が、期間ｔ６で第１制御部５１により読み出せるようになっている。換言すれば、精度の高いタイミング信号ｓｔ３、ｓｔ６を利用して各信号の送信タイミングを最適化することにより、第１制御部５１は、前述した取得処理ｐｇ３および演算処理ｐｃ３を開始する直前に、その処理に必要な第３位置情報ｄ３を読み込むことが可能になる。これにより、両者のタイミングを同期させる処理を別に用意する必要がなくなり、制御装置５の構成の簡素化を図ることができる。

一方、この期間ｔ６では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ３に基づいて、第２制御部５２から第６主エンコーダー２４６ａおよび第６副エンコーダー２４６ｂに向けて位置情報要求信号ｓｒ６を送信する。

第６主エンコーダー２４６ａおよび第６副エンコーダー２４６ｂは、それぞれ、位置情報要求信号ｓｒ６を受信し、それをトリガーとして、第６軸Ｊ６の位置を検出する位置検出動作ｐｒ６を行う。続いて、第６主エンコーダー２４６ａおよび第６副エンコーダー２４６ｂは、位置検出動作ｐｒ６によって取得した第６軸Ｊ６の位置に関する情報である第６主位置情報ｄｍ６および第６副位置情報ｄｓ６を、順次、第２制御部５２に送信する。

第２制御部５２は、第６主位置情報ｄｍ６および第６副位置情報ｄｓ６を受信し、これらの情報を統合する。そして、第２制御部５２は、統合した情報を、第６軸Ｊ６の位置、ステータスに関する第６位置情報ｄ６として、例えば２次キャッシュメモリー５１５に保存し、第１制御部５１がこれを読み出す。

なお、上述した各種信号やデータの送受信は、期間ｔ６内で行われる必要はなく、期間ｔ６より後の期間で行われてもよい。図４では、一例として、第６主位置情報ｄｍ６および第６副位置情報ｄｓ６の送信、ならびに、第６位置情報ｄ６の読み出しが、それぞれ期間ｔ７で行われている。

１．３．７．期間ｔ７以降
図４に示す期間ｔ７以降、具体的には期間ｔ７～ｔ１０では、前述した期間ｔ１～ｔ６と同じようにして、信号やデータの送受信、動作、処理等が繰り返される。その結果、制御装置５では、所定の間隔で第１軸Ｊ１から第６軸Ｊ６までの各軸の位置や速度等を取得することができる。そして、制御装置５では、取得した位置や速度等に基づいて、ロボットアーム２２の動作を適切に制御することが可能になる。

１．３．８．従来技術との比較
ここで、従来技術と本実施形態との違いについて説明する。

図５は、従来の制御装置とロボットとの間の信号やデータの流れを経過時間に沿ってまとめたタイミングチャートである。図５の横軸や縦軸は、図４と同様である。なお、説明の便宜上、図５において、図４の同じ構成には同一の符号を付している。

前述した図４では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ４、ｓｔ５、ｓｔ６、ｓｔ１、・・・に基づいて、第２制御部５２から位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・を送信している。なお、タイミング信号ｓｔ４、ｓｔ５、ｓｔ６、ｓｔ１、・・・の発生周期は、特に限定されないが、例えば、数十マイクロ秒である。

一方、従来技術を示す図５では、これらのタイミング信号に代えて、第１制御部５１から位置情報の取得に関する制御信号ｓｃ４’、ｓｃ５’、ｓｃ６’、ｓｃ１’、・・・を送信している。そして、それを受信した第２制御部５２は、エンコーダー２４に向けて位置情報要求信号ｓｒ１’、ｓｒ２’、ｓｒ３’、ｓｒ４’、・・・を送信している。

つまり、前述した図４では、第２制御部５２からタイミング信号ｓｔ４、ｓｔ５、ｓｔ６、ｓｔ１、・・・を発生させ、それに基づいて第２制御部５２から位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・を送信しているのに対し、従来技術を示す図５では、第１制御部５１から第２制御部５２に向けて制御信号ｓｃ４’、ｓｃ５’、ｓｃ６’、ｓｃ１’、・・・を送信し、それに基づいて第２制御部５２から位置情報要求信号ｓｒ１’、ｓｒ２’、ｓｒ３’、ｓｒ４’、・・・を送信している点で相違している。

この場合、位置情報要求信号ｓｒ１’、ｓｒ２’、ｓｒ３’、ｓｒ４’、・・・の送信間隔は、制御信号ｓｃ４’、ｓｃ５’、ｓｃ６’、ｓｃ１’、・・・の送信間隔に依存することになる。

図５に示す、第１制御部５１における制御信号ｓｃ４’、ｓｃ５’、ｓｃ６’、ｓｃ１’、・・・の送信は、第４コア５１４における所定間隔処理に基づいて行われる。ここでは、取得処理ｐｇ４、ｐｇ５、ｐｇ６、ｐｇ１、・・・の直前に、この制御信号ｓｃ４’、ｓｃ５’、ｓｃ６’、ｓｃ１’、・・・を送信する所定間隔処理が実行されているものとする。

ところが、第１制御部５１では、この所定間隔処理と並行して、画像処理等の汎用処理が実行されることがある。このような汎用処理は、第１制御部５１の２次キャッシュメモリー５１５やシステムバス５３を一時的に占有する。そうすると、所定間隔処理に必要なプログラムが２次キャッシュメモリー５１５から追い出されてしまい、所定間隔処理を開始するタイミングに遅延が発生する。これが、従来技術における課題である。以下、この課題をより具体的に説明する。

従来技術を示す図５には、期間ｔ７において、制御信号ｓｃ４’を送信する所定間隔処理の開始が遅延した例を示している。制御信号ｓｃ４’の送信が遅延すると、第２制御部５２から位置情報要求信号ｓｒ１’を送信するタイミングも遅延する。そうすると、第１軸Ｊ１の位置を検出する位置検出動作ｐｒ１の開始も遅延し、第１主位置情報ｄｍ１および第１副位置情報ｄｓ１の送信、ならびに、第１位置情報ｄ１の送信も、それぞれ遅延する。図５では、説明の便宜のため、開始が遅延した期間ｔ７の所定間隔処理にドットを付している。併せて、この遅延に影響を受けた処理や動作にもドットを付している。

一方、図５の期間ｔ８には、制御信号ｓｃ５’を送信する所定間隔処理が、当初想定していたタイミングで開始した例を示している。そうすると、第２制御部５２から位置情報要求信号ｓｒ２’を送信するタイミングも想定通りとなる。そして、第２軸Ｊ２の位置を検出する位置検出動作ｐｒ２を開始するタイミングも想定通りとなり、第２主位置情報ｄｍ２および第２副位置情報ｄｓ２の送信、ならびに、第２位置情報ｄ２の送信も、それぞれ当初の想定通りのタイミングで行われる。

これらの結果、第２制御部５２では、図５に示すように、例えば、第１副位置情報ｄｓ１を受信する期間と第２主位置情報ｄｍ２を受信する期間との重複が発生する。これにより、第２制御部５２においてデータの混信が発生し、正常なデータを得ることができなくなる。その結果、第１軸Ｊ１や第２軸Ｊ２について、正確な位置や速度を取得することができないという問題が発生する。

また、第１制御部５１では、位置検出動作ｐｒ１、ｐｒ２、ｐｒ３、ｐｒ４、・・・が所定の時間間隔で実行されることを前提して、各軸の位置から速度を算出している。ところが、図５に示すように、制御信号ｓｃ４’の送信が遅延すると、位置検出動作ｐｒ１の開始が遅延し、この前提が崩れてしまう。これにより、算出する速度の精度が低下するという問題も発生する。

これに対し、本実施形態を示す図４では、第２制御部５２が発生させたタイミング信号ｓｔ４、ｓｔ５、ｓｔ６、ｓｔ１、・・・に基づいて、第２制御部５２から位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・を送信している。このタイミング信号ｓｔ４、ｓｔ５、ｓｔ６、ｓｔ１、・・・は、第１制御部５１とは独立した第２制御部５２から発生させた信号である。したがって、タイミング信号ｓｔ４、ｓｔ５、ｓｔ６、ｓｔ１、・・・の発生間隔は、第１制御部５１の状態によらず、所定の間隔に維持される。つまり、第１制御部５１において、２次キャッシュメモリー５１５やシステムバス５３が画像処理等に占有されている場合でも、それによってタイミング信号ｓｔ４、ｓｔ５、ｓｔ６、ｓｔ１、・・・の発生間隔が左右されることはない。したがって、タイミング信号ｓｔ４、ｓｔ５、ｓｔ６、ｓｔ１、・・・に基づいて送信される位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・の送信も、第１制御部５１の状態によらず、遅延しなくなる。その結果、データの混信の発生が防止されるとともに、前述した前提が維持されることになるため、制御装置５において正確な位置や速度を取得することができる。

ただし、本実施形態においても、第１制御部５１の２次キャッシュメモリー５１５やシステムバス５３が汎用処理に占有された場合には、所定間隔処理の遅延は起こり得る。図４には、期間ｔ７において、取得処理ｐｇ４および演算処理ｐｃ４の開始が遅延した例を示している。図４では、説明の便宜のため、開始が遅延した処理にドットを付している。

しかしながら、本実施形態では、このような所定間隔処理の遅延が起こったとしても、位置情報要求信号ｓｒ１の送信は遅延しない。このため、データの混信を発生させることがなく、期間ｔ１０では、第１制御部５１が正常な第１位置情報ｄ１を取得することができる。また、位置情報要求信号ｓｒ１の送信が遅延することがないので、制御装置５では、正確な速度の取得が担保される。

そして、制御装置５では、このようにして取得した各軸の位置や速度に基づいて、ロボットアーム２２の動作を精度よく制御する制御処理を実行することができる。

以上のように、本実施形態に係るロボットシステム１は、ロボットアーム２２と、ロボットアーム２２の位置情報を取得するエンコーダー２４と、ロボットアーム２２の動作を制御する制御処理を実行する第１制御部５１と、第１制御部５１と独立して設けられ、エンコーダー２４に対し、位置情報を要求する位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・を送信する第２制御部５２と、を備えている。そして、第２制御部５２は、位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・の送信に対応して、第１制御部５１に対する割り込み信号ｓｉ４、ｓｉ５、ｓｉ６、ｓｉ１、・・・を送信する。また、第１制御部５１は、割り込み信号ｓｉ４、ｓｉ５、ｓｉ６、ｓｉ１、・・・と、位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・に基づいてエンコーダー２４から出力される位置情報と、に基づいて、制御処理を実行する。

このようなロボットシステム１によれば、制御装置５において、ロボットアーム２２の正確な位置や速度を取得することができる。このため、制御装置５では、ロボットアーム２２の動作を精度よく制御することができる。つまり、エンコーダー２４からの位置情報に基づいてロボットアーム２２の動作を制御するにあたって、第１制御部５１で画像処理等の負荷の大きな汎用処理が実行されている場合であっても、動作精度の低下を抑制可能なロボットシステム１を実現することができる。

なお、第２制御部５２が第１制御部５１と独立しているとは、第１制御部５１と第２制御部５２とでキャッシュメモリーまたはそれに代わるメモリーを共有していない状態を指す。したがって、第１制御部５１および第２制御部５２は、互いに個別の素子であってもよいし、１チップに集積されていてもよい。

また、図２に示すロボットシステム１は、撮像部４を備えている。そして、第１制御部５１は、撮像部４で取得した画像についての画像処理を実行するように構成されている。このような画像処理は、２次キャッシュメモリー５１５やシステムバス５３の占有率が高い処理であるが、このような処理が実行される制御装置５において、上記の効果は、特に意義がある。

また、図２に示すエンコーダー２４は、前述したように多重化されている。これにより、エンコーダー２４に冗長性を持たせたり、エンコーダー２４からの位置情報に基づいて得られる各回転軸の位置や速度をより高精度に検出したりすることができる。

また、第２制御部５２は、前述したように、位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・の送信を所定の間隔で繰り返すように構成されている。そして、この間隔をあらかじめ既知としておくことで、エンコーダー２４から取得された位置情報に基づいて、第１制御部５１において各軸の回動速度を算出することが可能になる。つまり、位置情報に時刻情報を含めなくても回動速度を算出することができるので、制御装置５の構成の簡素化を図ることができる。

また、本実施形態に係るロボットシステム１の制御方法は、ロボットアーム２２と、ロボットアーム２２の位置情報を取得するエンコーダー２４と、ロボットアーム２２の動作を制御する制御処理を実行する第１制御部５１と、第１制御部５１と独立して設けられ、エンコーダー２４に対し、位置情報を要求する位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・を送信する第２制御部５２と、を備えるロボットシステム１を制御する方法である。

この制御方法は、第２制御部５２により、エンコーダー２４に対し、位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・を送信し、かつ、第１制御部５１に対し、位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・に対応する割り込み信号ｓｉ４、ｓｉ５、ｓｉ６、ｓｉ１、・・・を送信するステップと、第１制御部５１により、割り込み信号ｓｉ４、ｓｉ５、ｓｉ６、ｓｉ１、・・・と、位置情報要求信号ｓｒ１、ｓｒ２、ｓｒ３、ｓｒ４、・・・に基づいてエンコーダー２４から出力される位置情報と、に基づいて、制御処理を実行するステップと、を有する。

このような制御方法によれば、ロボットシステム１の制御装置５において、ロボットアーム２２の正確な位置や速度を取得することができる。このため、制御装置５では、ロボットアーム２２の動作を精度よく制御することができる。つまり、エンコーダー２４からの位置情報に基づいてロボットアーム２２の動作を制御するにあたって、第１制御部５１で画像処理等の負荷の大きな汎用処理が実行されている場合であっても、動作精度の低下を抑制することができる。

なお、第１制御部５１は、第２制御部５２が第１制御部５１に向けて送信する割り込み信号ｓｉ４、ｓｉ５、ｓｉ６、ｓｉ１、・・・が正常に送受信されているか否かを検出する異常検出機能を有していてもよい。

図６は、第１制御部５１が有する異常検出機能を説明するための模式図である。具体的には、図６は、第２制御部５２から第１制御部５１へ送信される割り込み信号ｓｉ４、ｓｉ５、ｓｉ６、ｓｉ１、・・・の信号波形と、軸情報要求信号ｓａおよび軸情報ｄａの流れと、を模式的に示す図である。

第１制御部５１は、図６に示すような、所定の周期で発生する割り込み信号ｓｉ４、ｓｉ５、ｓｉ６、ｓｉ１、・・・を受信し、それをトリガーとして、前述した取得処理ｐｇ４、ｐｇ５、ｐｇ６、ｐｇ１、・・・、および、演算処理ｐｃ４、ｐｃ５、ｐｃ６、ｐｃ１、・・・を実行する。ここで、第１制御部５１は、受信した割り込み信号の数を計数し、既知の軸数と照らし合わせることによって、各取得処理において第１制御部５１が取得する位置情報がどの軸についての情報であるかを特定する機能を有する。このようにして第１制御部５１の内部で特定した軸番号を、ここでは「第１制御部側軸番号」という。軸番号は、例えば、第１軸Ｊ１の場合、１であり、第２軸Ｊ２の場合、２である。

一方、これとは別に、図６に示す第１制御部５１は、各軸についての情報を第２制御部５２に対して要求する。つまり、第１制御部５１は、軸情報要求信号ｓａを送信する機能を有している。また、図６に示す第２制御部５２は、軸情報要求信号ｓａに基づいて、第１制御部５１に対して軸情報ｄａを返信する機能を有している。ここで、第２制御部５２は、例えば、送信した割り込み信号の数を計数し、既知の軸数と照らし合わせることによって、軸情報ｄａを特定する機能を有する。そして、このようにして第２制御部５２の内部で特定した軸番号を、軸情報ｄａとして第１制御部５１に返信する。軸情報要求信号ｓａの送信および軸情報ｄａの返信は、割り込み信号ｓｉ４、ｓｉ５、ｓｉ６、ｓｉ１、・・・に対応して所定の間隔で繰り返される。このようにして第２制御部５２から返信された軸情報ｄａに基づく軸番号を、ここでは「第２制御部側軸番号」という。

図７は、第１制御部５１が割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３を受信したとき、それに対応する第１制御部側軸番号の例および第２制御部側軸番号の例を示した表である。なお、図７では、正常時、つまり、割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３が正常に送受信された場合と、ノイズ発生時と、抜け発生時と、に分けた３つの表を示している。

割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３を受信したとき、第１制御部５１は、前述したように、取得処理ｐｇ１、ｐｇ２、ｐｇ３により、第１位置情報ｄ１、第２位置情報ｄ２、第３位置情報ｄ３を取得する。したがって、正常時には、第１制御部側軸番号は、１、２、３となり、第２制御部側軸番号も、１、２、３となる。その結果、第１制御部５１では、第１制御部側軸番号と第２制御部側軸番号とを照合し、これらが一致している場合、割り込み信号ｓｉ４、ｓｉ５、ｓｉ６、ｓｉ１、・・・の送受信が正常であることを検出する。

次に、ノイズ発生時について説明する。ノイズとは、割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３と誤認し得る異常信号のことをいう。図７の例では、割り込み信号ｓｉ２と割り込み信号ｓｉ３との間に、異常信号ｓｘが混入している。

異常信号ｓｘを受信したとき、第１制御部５１では、この異常信号ｓｘを本来の割り込み信号ｓｉ３と誤認してしまう。このため、異常信号ｓｘに対応する第１制御部側軸番号は３となる。一方、第２制御部５２は、この時点で、未だ割り込み信号ｓｉ３を送信していないため、第２制御部側軸番号は２のままである。そうすると、第１制御部５１では、第１制御部側軸番号と第２制御部側軸番号との不整合が検出される。具体的には、第１制御部側軸番号＞第２制御部側軸番号という大小関係が検出される。このような不整合を検出した場合、第１制御部５１は、異常信号ｓｘがノイズであると判断する。このように判断した場合、第１制御部５１は、割り込み信号の受信をトリガーとして実行される処理を行わないようにする。これにより、ノイズを原因とした、誤ったタイミングでの取得処理や演算処理の開始を回避することができる。

次に、抜け発生時について説明する。抜けとは、割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３のうち、少なくとも１つを受信できないことをいう。図７では、第２制御部５２が割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３を送信したものの、第１制御部５１が割り込み信号ｓｉ２のみ受信できなかった例を示している。

この場合、本来、割り込み信号ｓｉ２を受信するタイミングにおける第１制御部側軸番号は、１のままである。一方、このタイミングは、第２制御部５２が割り込み信号ｓｉ２を送信した後のタイミングであるため、第２制御部側軸番号は、２となる。

そして、割り込み信号ｓｉ３を受信するタイミングにおける第１制御部側軸番号は、２となる。一方、このタイミングは、第２制御部５２が割り込み信号ｓｉ３を送信した後のタイミングであるため、第２制御部側軸番号は、３となる。

そうすると、第１制御部５１では、第１制御部側軸番号と第２制御部側軸番号との不整合が検出される。具体的には、第１制御部側軸番号＜第２制御部側軸番号という大小関係が検出される。このような不整合を検出した場合、第１制御部５１は、割り込み信号ｓｉ２の抜けが発生したと判断する。このように判断した場合、第１制御部５１は、第１制御部側軸番号を１つ加算する処理を行い、第１制御部側軸番号と第２制御部側軸番号を合わせるようにすればよい。

以上のように、本実施形態に係るロボットアーム２２は、複数のアーム２２１～２２６を有し、ロボットシステム１は、アーム２２１～２２６に対応するエンコーダー２４をそれぞれ備えている。そして、第１制御部５１は、図６および図７に示すように、割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３に対応して第１制御部５１が保有している第１個別情報である第１制御部側軸番号と、割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３に対応して第２制御部５２に要求し取得した第２個別情報である第２制御部側軸番号と、を比較する比較処理を実行する機能を有している。

このような構成によれば、第１制御部側軸番号と第２制御部側軸番号とを比較することによって、割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３のノイズや抜けを検出することができる。これにより、異常な割り込み信号が見逃されたまま、各種処理が継続してしまうのを防止することができる。その結果、各軸の位置や速度の検出精度が低下するのを防止することができる。

なお、割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３の抜けが頻発する場合には、各軸の位置や速度の検出精度が低下するため、ロボットシステム１は、その作動を停止するようになっていてもよい。

一例として、第１制御部５１は、前述した比較処理の結果、第１個別情報である第１制御部側軸番号と第２個別情報である第２制御部側軸番号とが所定の回数以上異なっていたとき、異常信号を出力する機能を有していてもよい。これにより、制御装置５は、異常信号に基づいて、ロボットシステム１の作動を停止させることができる。その結果、ロボットシステム１の安全性を高めることができる。

なお、異常信号の出力は、割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３にノイズが混入した場合、割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３に抜けが発生した場合、の双方で行われてもよいし、いずれか一方のみで行われてもよい。例えば、割り込み信号ｓｉ１、ｓｉ２、ｓｉ３の抜けが所定の回数以上発生した場合には、各軸の位置や速度の検出精度への影響が大きいと考えられるため、異常信号を出力するのが望ましい。所定の回数は、特に限定されないが、例えば３回またはそれ以上の回数に設定される。

以上、本発明のロボットシステムおよびロボットシステムの制御方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、前記実施形態には、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

１…ロボットシステム、２…ロボット、４…撮像部、５…制御装置、２１…基台、２２…ロボットアーム、２４…エンコーダー、２６…エンドエフェクター、５１…第１制御部、５２…第２制御部、５３…システムバス、５４…メインメモリー、２２１…アーム、２２２…アーム、２２３…アーム、２２４…アーム、２２５…アーム、２２６…アーム、２３１…第１駆動部、２３２…第２駆動部、２３３…第３駆動部、２３４…第４駆動部、２３５…第５駆動部、２３６…第６駆動部、２４１ａ…第１主エンコーダー、２４１ｂ…第１副エンコーダー、２４２ａ…第２主エンコーダー、２４２ｂ…第２副エンコーダー、２４３ａ…第３主エンコーダー、２４３ｂ…第３副エンコーダー、２４４ａ…第４主エンコーダー、２４４ｂ…第４副エンコーダー、２４５ａ…第５主エンコーダー、２４５ｂ…第５副エンコーダー、２４６ａ…第６主エンコーダー、２４６ｂ…第６副エンコーダー、５１１…第１コア、５１２…第２コア、５１３…第３コア、５１４…第４コア、５１５…２次キャッシュメモリー、Ｊ１…第１軸、Ｊ２…第２軸、Ｊ３…第３軸、Ｊ４…第４軸、Ｊ５…第５軸、Ｊ６…第６軸、ｄ１…第１位置情報、ｄ２…第２位置情報、ｄ３…第３位置情報、ｄ４…第４位置情報、ｄ５…第５位置情報、ｄ６…第６位置情報、ｄａ…軸情報、ｄｍ１…第１主位置情報、ｄｍ２…第２主位置情報、ｄｍ３…第３主位置情報、ｄｍ４…第４主位置情報、ｄｍ５…第５主位置情報、ｄｍ６…第６主位置情報、ｄｓ１…第１副位置情報、ｄｓ２…第２副位置情報、ｄｓ３…第３副位置情報、ｄｓ４…第４副位置情報、ｄｓ５…第５副位置情報、ｄｓ６…第６副位置情報、ｐｃ１…演算処理、ｐｃ２…演算処理、ｐｃ３…演算処理、ｐｃ４…演算処理、ｐｃ５…演算処理、ｐｃ６…演算処理、ｐｇ１…取得処理、ｐｇ２…取得処理、ｐｇ３…取得処理、ｐｇ４…取得処理、ｐｇ５…取得処理、ｐｇ６…取得処理、ｐｒ１…位置検出動作、ｐｒ２…位置検出動作、ｐｒ３…位置検出動作、ｐｒ４…位置検出動作、ｐｒ５…位置検出動作、ｐｒ６…位置検出動作、ｓａ…軸情報要求信号、ｓｃ１’…制御信号、ｓｃ２’…制御信号、ｓｃ３’…制御信号、ｓｃ４’…制御信号、ｓｃ５’…制御信号、ｓｃ６’…制御信号、ｓｉ１…割り込み信号、ｓｉ２…割り込み信号、ｓｉ３…割り込み信号、ｓｉ４…割り込み信号、ｓｉ５…割り込み信号、ｓｉ６…割り込み信号、ｓｒ１…位置情報要求信号、ｓｒ１’…位置情報要求信号、ｓｒ２…位置情報要求信号、ｓｒ２’…位置情報要求信号、ｓｒ３…位置情報要求信号、ｓｒ３’…位置情報要求信号、ｓｒ４…位置情報要求信号、ｓｒ４’…位置情報要求信号、ｓｒ５…位置情報要求信号、ｓｒ５’…位置情報要求信号、ｓｒ６…位置情報要求信号、ｓｒ６’…位置情報要求信号、ｓｔ１…タイミング信号、ｓｔ２…タイミング信号、ｓｔ３…タイミング信号、ｓｔ４…タイミング信号、ｓｔ５…タイミング信号、ｓｔ６…タイミング信号、ｓｘ…異常信号、ｔ１…期間、ｔ２…期間、ｔ３…期間、ｔ４…期間、ｔ５…期間、ｔ６…期間、ｔ７…期間、ｔ８…期間、ｔ９…期間、ｔ１０…期間

Claims (8)

1. 複数の回転軸を有するロボットアームと、
   前記回転軸にそれぞれ設けられ、前記ロボットアームの前記回転軸の位置を取得する主エンコーダーおよび副エンコーダーと、
   前記ロボットアームの動作を制御する制御処理を実行する第１制御部と、
   前記第１制御部と独立して設けられ、前記主エンコーダーおよび前記副エンコーダーに対し、前記位置に対応する主位置情報および副位置情報を要求する位置情報要求信号を送信する第２制御部と、
   を備え、
   前記第２制御部は、
   前記位置情報要求信号の送信に対応して前記第１制御部に対する割り込み信号を送信する機能と、
   前記位置情報要求信号に基づいて前記主位置情報および前記副位置情報を順次受信する機能と、
   前記主位置情報と前記副位置情報とを統合して前記回転軸の位置情報を生成する機能と、
   を有し、
   前記第１制御部は、前記割り込み信号と、前記第２制御部で生成された前記回転軸の位置情報と、に基づいて、前記制御処理を実行する機能を有することを特徴とするロボットシステム。
2. 撮像部を備え、
   前記第１制御部は、前記撮像部で取得した画像についての画像処理を実行する請求項１に記載のロボットシステム。
3. 前記第２制御部は、前記位置情報要求信号の送信を所定の間隔で繰り返す請求項１または２に記載のロボットシステム。
4. 前記第２制御部は、前記回転軸の位置情報が表している前記回転軸の軸番号を第２制御部側軸番号として特定する機能を有し、
   前記第１制御部は、
   受信した前記割り込み信号の数と既知の軸数とに基づいて、前記回転軸の位置情報が表している前記回転軸の軸番号を第１制御部側軸番号として特定する機能と、
   前記割り込み信号に対応して前記第２制御部に前記第２制御部側軸番号を要求し、取得する機能と、
   前記第１制御部側軸番号と前記第２制御部側軸番号とを比較する比較処理を実行する機能と、
   を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボットシステム。
5. 前記第１制御部は、前記比較処理の結果、前記第１制御部側軸番号と前記第２制御部側軸番号とが所定の回数以上異なっていたとき、異常信号を出力する機能を有する請求項４に記載のロボットシステム。
6. 前記第２制御部は、送信した前記割り込み信号の数と既知の軸数とに基づいて、前記第２制御部側軸番号を特定する機能を有する請求項４または５に記載のロボットシステム。
7. 前記第１制御部は、前記第１制御部側軸番号と前記第２制御部側軸番号とを照合し、一致している場合、前記割り込み信号の送受信が正常であることを検出する機能を有する請求項６に記載のロボットシステム。
8. 複数の回転軸を有するロボットアームと、
   前記回転軸にそれぞれ設けられ、前記ロボットアームの前記回転軸の位置を取得するエンコーダーと、
   前記ロボットアームの動作を制御する制御処理を実行する第１制御部と、
   前記第１制御部と独立して設けられ、前記エンコーダーに対し、位置情報要求信号を送信する第２制御部と、
   を備えるロボットシステムの制御方法であって、
   前記エンコーダーは、主エンコーダーおよび副エンコーダーで構成され、
   前記第２制御部が、前記主エンコーダーおよび前記副エンコーダーに対し、前記位置情報要求信号を送信し、かつ、前記第１制御部に対し、前記位置情報要求信号に対応して割り込み信号を送信するとともに、前記位置情報要求信号に基づいて前記主エンコーダーから出力された主位置情報および前記副エンコーダーから出力された副位置情報を順次受信し、前記主位置情報と前記副位置情報とを統合して前記回転軸の位置情報を生成するステップと、
   前記第１制御部が、前記割り込み信号と、前記第２制御部で生成された前記回転軸の位置情報と、に基づいて、前記制御処理を実行するステップと、
   を有することを特徴とするロボットシステムの制御方法。

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