JP7874769B1 - ロボットコントロールシステム、コントロールユニット及びロボットの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めつつ、機能安全を担保する。
【解決手段】ロボットコントロールシステム３０では、コンピュータ３１からコントローラ４１に速度指令又はトルク指令を送信する。コントローラ４１は、速度指令又はトルク指令を入力指令として受信し、入力指令に基づいてアクチュエータＡＣを駆動する駆動信号を生成して出力し、入力指令に対応するアクチュエータＡＣの指令位置を推定する。セーフティユニット４４は、推定された指令位置と、センサＤａを用いて検出されたアクチュエータＡＣの位置とを取得し、指令位置とアクチュエータＡＣの位置とに基づいて、アクチュエータＡＣの動作異常を判定する。
【選択図】図４

Description

ここに開示する技術は、ロボットの制御に係るロボットコントロールシステム及びコントロールユニット並びにロボットの制御方法に関する。

従来より、ロボットシステムにおいて、コントローラが、位置指令に基づいてアクチュエータを制御する技術が知られている。例えば、従来のロボットシステムにおいて、コントローラは、プログラム等に基づいて、位置指令や速度指令を生成している（特許文献１、３参照）。又は、従来技術において、コントローラは、位置指令を入力として受信し、その位置指令に基づいてサーボ制御をしている（特許文献２参照）。

具体的に、特許文献１には、制御回路が、位置指令、速度指令及び加速度指令を生成して、ロボットを駆動する技術が示されている。特許文献２には、制御装置が、受信した位置指令に基づいてロボットを制御する技術が示されている。特許文献３には、操作者が操作部を介して、ロボットアームの動作設定や動作制御をする技術が示されている。特許文献３において、コントローラは、ＲＡＭに格納されたプログラム等（例えば、ロボットの教示プログラムやロボットの機能設定等）に基づいて、サーボドライバに速度指令を出力する。言い換えると、コントローラが、プログラム等に基づいて速度指令を生成する。

特開２０２４－２９６７７号公報 特開２０２４－１４８６６５号公報 特許第６８５７８１８号公報

近年、ソーシャルロボットをはじめとして、様々な機能を有するロボットの研究、開発が進み、ロボットの制御に関するニーズも多様化している。例えば、コントローラに、速度指令を与えて、速度指令に基づいてロボットを制御したいというニーズがある。この場合、位置指令がない状態でアクチュエータを駆動する必要が出てくる。

しかしながら、コントローラが、与えられた速度指令に基づいてアクチュエータを駆動する場合に、機能安全の観点から課題がある。一般的に、機能安全において、エンコーダで測定されるアクチュエータの位置と位置指令に基づいて異常の発生の有無を判定する。与えられた速度指令に基づいてアクチュエータを駆動する場合、位置指令が存在しないため、どのように安全機能を担保するかが問題となる。

ここに開示する技術は、ロボットコントロールシステムに関する。ロボットコントロールシステムは、
ロボットのアクチュエータの駆動を制御するコントローラと、
前記アクチュエータの動作異常を判定するためのセーフティユニットと、
前記コントローラに、所定の通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されるコンピュータとを備え、
前記コンピュータが、
前記コントローラに、前記アクチュエータの動作速度を指示する速度指令又は前記アクチュエータのトルクを指示するトルク指令を送信し、
前記コントローラが、
前記速度指令又は前記トルク指令を入力指令として受信し、
前記入力指令に基づいて前記アクチュエータを駆動する駆動信号を生成して出力し、
前記入力指令に対応する前記アクチュエータの指令位置を推定し、
前記セーフティユニットが、
推定された前記指令位置と、センサを用いて検出された前記アクチュエータの位置とを取得し、
前記指令位置と、前記アクチュエータの位置とに基づいて、前記アクチュエータの動作異常を判定する。

本開示のロボットコントロールシステムでは、ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めつつ、機能安全を担保することができる。

図１は、本開示の技術のコンセプトを説明するための図である。 図２は、ロボットコントロールシステムの構成例を示すブロック図である。 図３は、ロボットコントロールシステムの機能ブロック図である。 図４は、ロボットコントロールシステムの制御ブロック図である。 図５は、ロボットの構成例を示す。 図６は、ロボットコントロールシステムの制御フローを示すフローチャートである。 図７は、ロボットコントロールシステムの制御フローを示すフローチャートである。

以下、制御方法を実行するロボットシステムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。ここで説明するロボットシステムは例示である。

本開示において、回路、ユニット、モジュール、又は手段は、列挙された機能を実行するハードウエアであるか、又は、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウエアである。ハードウエアは、本明細書に開示されているハードウエアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラム又は構成されているその他の既知のハードウエアであってもよい。ハードウエアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、又はユニットはハードウエアとソフトウエアの組み合わせであり、ソフトウエアはハードウエア及び/又はプロセッサの構成に使用される。

１．コンセプト
本開示の技術のコンセプトを説明する。図１には、ロボットの種別に応じたコントローラ及びロボットを含む全体アーキテクチャを例示している。

符号１０は、ミニマム構成のロボットコントローラである。ロボットコントローラ１０は、産業用ロボット７１の制御が可能である。産業用ロボット７１は、特定の機能に限定されたロボットである。ロボットコントローラ１０は、メインプロセッサと、サーボドライブユニットとを備える。サーボドライブユニットは、ロボットのアクチュエータを駆動する。アクチュエータは、例えば、電気モータである。

符号２０は、産業用ロボット７２の制御が可能なロボットコントローラである。産業用ロボット７２は、産業用ロボット７１のように機能が限定されていない。産業用ロボット７２は、汎用の産業用ロボットである。産業用ロボット７２は、例えば多関節ロボットであってもよい。ロボットコントローラ２０は、サーボドライブユニット２１と、プロセッサユニット２２とを備える。サーボドライブユニット２１は、ロボットコントローラ１０から、メインプロセッサを省略したユニットに相当する。プロセッサユニット２２は、メインプロセッサを有する。

本開示の技術の主題と異なるため、詳細な説明は省略するが、ロボットコントローラ１０、２０において、メインプロセッサは、例えば、ロボットの教示プログラムやロボットの機能設定等に基づいて位置指令を生成する。サーボドライブユニット２１は、メインプロセッサで生成された位置指令に基づいてアクチュエータを駆動する。なお、ロボットコントローラ１０、２０において、メインプロセッサは、位置指令に基づいて動作指令を生成してもよい。動作指令は、速度指令、加速度指令、又は、トルク指令を含む。動作指令は、速度指令、加速度指令、及び／又は、トルク指令の組み合わせを含んでもよい。サーボドライブユニット２１は、メインプロセッサで生成された動作指令に基づいて、アクチュエータを駆動してもよい。ロボットコントローラ１０、２０では、メインプロセッサは、閉じられた環境において、ロボットの教示プログラム等に基づいて、位置指令及び動作指令を生成する。したがって、ロボットコントローラ１０、２０では、セーフティユニットにおいて、メインプロセッサで生成される位置指令と、エンコーダ等のセンサで測定される位置検出値との比較がしやすいという特徴がある。すなわち、セーフティユニットにおいて、機能安全を担保するのが相対的に容易である。

本開示の技術は、主に、符号３０のロボットコントロールシステムに向けられる。ただし、本開示の技術をロボットコントローラ１０、２０の形態に適用することを排除しない。 ロボットコントロールシステム３０の形態では、コントロールユニット４０は、コンピュータ３１の制御を受けて、ロボットシステム８１又はソーシャルロボット８２等のロボットのアクチュエータの駆動を制御する。言い換えると、マスタとしての機能を有するメインＣＰＵ３３は、コンピュータ３１に位置する。コントロールユニット４０は、メインＣＰＵ３３のスレーブとして機能するサーボコントローラ（以下、単に「コントローラ４１」という）を有する。具体的に、本開示では、ロボットコントロールシステム３０において、コンピュータ３１のメインＣＰＵ３３が、速度指令又はトルク指令を、コントロールユニット４０のコントローラ４１に送信する。速度指令又はトルク指令を入力指令として受信したコントローラ４１は、入力指令に基づいてロボットシステム８１又はソーシャルロボット８２のアクチュエータを駆動する駆動信号を出力する。

さらに、コントローラ４１は、入力指令に基づくアクチュエータＡＣの指令位置を推定する。指令位置の推定方向は、特に限定されない。例えば、指令位置の推定方法として、数式を用いた算出方法を用いてもよい。数式を用いた指令位置の算出方法については後述する。例えば、コントローラ４１は、入力指令に基づくアクチュエータの指令位置を推定する位置推定プログラムを有してもよい。コントローラ４１は、入力指令に基づくアクチュエータの指令位置を推定する機械学習モデルを有してもよい。

コンピュータ３１は、例えばＩＰＣ（Industrial PC）である。コンピュータ３１は、市販のコンピュータであってもよい。コンピュータ３１は、例えば、サーバでもよい。サーバ環境は、特に限定されず、オンプレミスでもよいし、クラウドでもよい。

ロボットシステム８１は、例えば複数の産業用ロボットと、ロボットの周辺機器とを含むシステムである。周辺機器は、ロボットと協働して作業を遂行するデバイスである。具体的に、周辺機器には、ロボットを移動させる移動デバイス、ロボットを旋回させるターンテーブル、ロボットへワークを搬送するコンベア、又は、ロボットが搬送するワークに対する処理を実行するデバイス、例えばワークとしての基板のアライメントをするアライナが挙げられる。なお、周辺機器には、ロボットが含まれる。周辺機器としてのロボットは、例えばロボットへワークを搬送するロボットである。

ソーシャルロボット８２は、産業用ロボット７２と比較して、アクチュエータの数が多い、又は、ロボットの動作用アクチュエータ以外の、デバイスを含む、といった相違点を有する。アクチュエータ以外のデバイスには、例えば周囲環境を撮影するカメラ、ロボットの周辺環境をモニタしたり、アクチュエータの動きを検出するセンサ、又は、ロボット移動用の移動装置が含まれる。

ロボットシステム８１又はソーシャルロボット８２は、駆動対象となるアクチュエータＡＣの位置検出用のセンサＤａを備える。コントロールユニット４０は、セーフティユニット４４を備える。セーフティユニット４４では、センサＤａを用いて検出されたアクチュエータＡＣの位置と、コントローラ４１で推定された指令位置とに基づいて、アクチュエータＡＣの動作異常を判定する。アクチュエータＡＣとセンサＤａについては、後ほど説明する。

上記コンセプトにより、コンピュータ３１が、速度指令またはトルク指令をコントロールユニット４０に送信することで、ロボット制御ができる。コンピュータ３１で位置指令の作成が省けるので、ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めることができる。コントロールユニット４０が、速度指令またはトルク指令に基づいて指令位置を推定する。セーフティユニット４４が、センサＤａを用いて検出されたアクチュエータＡＣの位置と、コントローラ４１で推定された指令位置とに基づいて、アクチュエータＡＣの動作異常を判定するので、機能安全を担保することができる。すなわち、本開示によると、ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めつつ、機能安全を担保することができる。

２．ロボットコントロールシステム
以下、ロボットコントロールシステム３０について、図面を参照しながら説明する。ここで説明するロボットコントロールシステム３０は例示である。なお、以下に示すブロック図では、本開示に関わる構成要素を中心に簡略化して図示を行っている。そのため、例えば直接的に接続されているように図示された構成要素が、実際の構成では、その間に他の構成要素が配置されており、間接的に接続されている場合がある。本開示で、「接続」との用語は、電気的に接続されていることを広く包含する概念として用いる。言い換えると、本開示において、「接続」との用語には、要素間が直接接続されているものに加えて、受動素子等の他の構成要素を介して間接的かつ電気的に接続されているものが含まれる。以下の説明では、説明の便宜上、ロボットコントロールシステム３０の駆動対象のロボットを総称して、「ロボット８」と呼ぶ。ロボット８は、前述のロボットシステム８１に含まれる各種ロボット、ソーシャルロボット８２、その他のロボットを含む。

図２は、ロボットコントロールシステム３０の構成例を示すブロック図である。図３は、ロボットコントロールシステム３０の機能ブロック図である。図４は、ロボットコントロールシステム３０の制御ブロック図である。

以下の説明において、ロボット８は、複数のアクチュエータＡＣと、複数のセンサＤａとを備える。アクチュエータＡＣは、例えば、電気モータである。アクチュエータＡＣは、例えば、サーボモータＭａである。アクチュエータＡＣは、例えば、ロボット８の関節Ｊに位置する。アクチュエータＡＣの具体的な配置例については、後ほど説明する。

複数のセンサＤａは、それぞれ、対応するアクチュエータＡＣの位置を検出し、電気信号として出力する。センサＤａは、アクチュエータＡＣの位置を直接検出してもよい。センサＤａがアクチュエータＡＣの位置を直接検出する構成でない場合に、センサＤａの測定値からアクチュエータＡＣの位置に変換されてもよい。例えば、センサＤａは、エンコーダＤａ１を含む。 エンコーダＤａ１は、例えば、サーボモータＭａのモータ軸の回転方向、回転角、回転速度等を検出する。モータ軸の回転角は、アクチュエータの位置の一例である。また、例えば、エンコーダＤａ１で検出されたモータ軸の回転方向、回転角等が、アクチュエータＡＣの位置に変換されてもよい。アクチュエータＡＣの位置への変換処理は、エンコーダＤａ１で行ってもよいし、コントローラ４１等のエンコーダＤａ１以外の回路で実行されてもよい。なお、センサＤａは、エンコーダＤａ１に限定されない。例えば、アクチュエータＡＣの位置を検出するためのセンサＤａとして、レゾルバ又は磁気センサを用いてもよい。センサＤａは、トルクセンサを含んでもよい。トルクセンサは、サーボモータＭａにかかるトルクを検出し、電気信号に変換して出力する。センサＤａは、異なる複数種のセンサを組み合わせて使用してもよい。以下の説明において、センサＤａを用いて検出されたアクチュエータＡＣの位置を示す電気信号について、検出信号という場合がある。

図２に示すように、ロボット８は、ロボットアーム８５、８６を含んでもよい。ロボットアーム８５、８６は、それぞれ、複数のサーボモータＭａを含む。図５には、ロボット８が、ソーシャルロボットである例を示す。ロボット８は、例えば、多関節ロボットである。ロボットアーム８５、８６は、例えば、垂直多関節式のアームである。図５において、ロボットアーム８５、８６は、ロボット本体８７に関節Ｊを介して接続されている。ロボットアーム８５、８６は、例えば、複数のリンクＬと、それぞれのリンクＬ間を接続する関節Ｊとを有する。サーボモータＭａは、例えば、それぞれの関節Ｊに位置し、対応する関節Ｊを駆動する。なお、サーボモータＭａと関節Ｊとが、一対一で対応してもよいし、複数対一の関係であってもよいし、一対複数の関係であってもよい。ロボットアーム８５、８６は、互いに同じ構成であってもよいし、１又は複数の共通の構成を有してもよい。

（１）コントロールユニット
図２に示すように、ロボットコントロールシステム３０は、コンピュータ３１と、１又は複数のコントロールユニット４０とを備える。コントロールユニット４０は、コントローラ４１を有する。図２のコントローラ４１は、１つのコントローラ４１で複数軸のアクチュエータＡＣを駆動する、多軸一体型のコントローラである。なお、軸ごとにコントローラ４１を設けてもよい。コントローラ４１は、例えば、１又は複数のサーボＣＰＵ４２を含む。１又は複数のサーボＣＰＵ４２は、例えば、サーボ基板４３に実装される。サーボＣＰＵ４２が、１つ又は複数の、チップ化された集積回路で構成されてもよい。サーボＣＰＵ４２の数は、サーボモータＭａと同数であってもよいし、サーボモータＭａよりも少なくてもよい。図２では、コントローラ４１が、７つのサーボモータＭａに対して、２つのサーボＣＰＵ４２を有する例を示す。

コントローラ４１は、速度指令又はトルク指令を入力指令として受信し、入力指令に基づいてアクチュエータＡＣを駆動する駆動信号を生成して出力する。出力された駆動信号は、アンプ基板４７のインバータ６２に入力される。さらに、コントローラ４１は、入力指令に応じたアクチュエータＡＣの指令位置を推定する機能を有する。

より具体的に、コントローラ４１について説明する。図３に示すように、コントローラ４１は、機能モジュールとして、通信モジュール５１と、速度制御モジュール５２と、電流制御モジュール５３と、位置推定モジュール５４とを有する。なお、図３の機能ブロック分けは、便宜上のものであり、図３の構成に限定されず、機能ブロック同士を結合してもよいし、図３よりも細分化してもよい。

コントローラ４１の各モジュールの機能は、例えば、開示された機能を実行するよう構成又はプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、及び/又は、それらの組み合わせ、を含む回路又は処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路又は回路と見なされる。プロセッサは、例えば、サーボＣＰＵ４２のプロセッサである。言い換えると、コントローラ４１の各モジュールの機能は、例えば、メモリに記憶されたプログラムをサーボＣＰＵ４２に搭載されたプロセッサが実行することにより実現される。メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、並びに、ＳＳＤ（Solid State Drive）の群から選択される１又は複数を含んでもよい。なお、サーボＣＰＵ４２として、ＣＰＵ（中央演算処理装置）に加えて又は代えて、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、マイクロプロセッサ（microprocessor）、プロセッサコア（processor core）、マルチプロセッサ（multiprocessor）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、及びリコンフィギュラブルプロセッサの群から選択される１又は複数を用いてもよい。

通信モジュール５１は、コンピュータ３１と通信する機能を有する。具体的に、通信モジュール５１は、所定の通信プロトコルに準拠したインターフェース回路を有する。通信モジュール５１は、メインＣＰＵ３３の通信モジュール３５との間で所定の通信プロトコルに準拠した通信を行う。所定の通信プロトコルは、例えば、ＧＨｚ帯以上の通信帯域を有する。所定の通信プロトコルは、例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）である。例えば、後述するメインＣＰＵ３３の通信モジュール３５がマスターノードであり、サーボＣＰＵ４２の通信モジュール５１がスレーブノードである。なお、所定の通信プロトコルとして、ＥｔｈｅｒＣＡＴ以外の高速インターフェースプロトコルに準拠してもよい。

通信モジュール５１は、サーボモータＭａの状態を測定するセンサＤａから出力される検出信号を受信する機能を有してもよい。すなわち、通信モジュール５１は、エンコーダＤａ１の検出信号を受信してもよい。エンコーダＤａ１の測定データが、通信モジュール５１を介してメインＣＰＵ３３に送信されてもよい。なお、センサＤａとしてトルクセンサを有する場合に、トルクセンサの検出値は、例えば、サーボＣＰＵ４２に送信される。トルクセンサの測定データが、通信モジュール５１を介してメインＣＰＵ３３に送信されてもよい。

図４は、ロボットコントロールシステム３０の制御ブロック図である。図６は、ロボットコントロールシステム３０の制御フローを示している。図６は、ロボットコントロールシステム３０全体として見た場合の制御フローである。

図６のＳ１において、コンピュータ３１は、コントローラ４１にアクチュエータＡＣの動作速度を指示する速度指令又はアクチュエータＡＣのトルクを指示するトルク指令を送信する。

図６のＳ２において、コントローラ４１は、速度指令又はトルク指令を入力指令として受信する。具体的には、図４に示すように、コントローラ４１の速度制御モジュール５２が、速度指令又はトルク指令を入力指令として受信する。

図６のＳ３において、コントローラ４１は、入力指令に基づいてアクチュエータＡＣを駆動するための目標電流値を生成して出力する。具体的には、速度制御モジュール５２が、速度指令値から、実角度位置を微分して得られる実角速度を減算して速度偏差を算出する。速度制御モジュール５２は、算出した速度偏差に速度ゲインを乗算する。速度制御モジュール５２は、速度ゲインを用いて、サーボモータＭａから出力する目標トルクに応じた目標電流値を生成する。速度制御モジュール５２は、生成した目標電流値を電流制御モジュール５３に出力する。速度指令から目標電流値の生成方法は、上記に限定されず、数式を用いた算出方法であってもよい。

電流制御モジュール５３は、受信した目標電流値が、所定の電流制限値の範囲内である場合、その目標電流値に応じた駆動信号を、後述するインバータ６２に出力する。電流制御モジュール５３は、受信した目標電流値が、所定の電流制限値の範囲外の場合、電流制限値の範囲内に制限された電流に応じた駆動信号を、アンプ基板４７のインバータ６２に出力する。駆動信号は、例えば、ＰＷＭ信号(Pulse Width Modulation)である。電流制御モジュール５３は、インバータ６２の出力電流に応じた電流フィードバック信号を受けて、クローズドループ制御を実行してもよい。具体的に、速度制御モジュール５２から受信した目標電流値と、電流フィードバック信号との誤差を演算し、両者間の誤差を減らすようにフィードバック制御をしてもよい。

図６のＳ４において、コントローラ４１は、入力指令に対応するアクチュエータＡＣの指令位置を推定する。具体的には、図４に示すように、コントローラ４１の位置推定モジュール５４が、速度指令又はトルク指令を入力指令として受信し、入力指令に基づいてアクチュエータＡＣの指令位置を推定する。図６のＳ３とＳ４との処理の前後関係は、特に限定されない。Ｓ３の処理とＳ４の処理とは、それぞれ独立して実行することができる。すなわち、例えば、Ｓ３の処理とＳ４の処理とが並行して実施されてもよいし、Ｓ３の処理とＳ４の処理との実行時間が互いにずれていてもよい。

例えば、入力指令がトルク指令の場合、アクチュエータの指令位置は、以下の数式で算出できる。下記数式において、τcmdはトルク指令値であり、Ilinkは慣性行列であり、Imはモータ慣性行列であり、Rgは減速比であり、C(θout, θout)はコリオリ項であり、G(θout)は重力項であり、θoutは指令位置の推定値である。

位置推定モジュール５４は、所定の時間ごとに、上記計算式を用いた指令位置の推定についての偏差をリセットしてもよい。所定の時間は、特に限定されず、任意に設定できる。所定の時間は、例えば、１秒ごとのサーボモータＭａの回転角に応じて設定してもよい。偏差のリセットをすることで、位置推定値と、エンコーダによる検出値との誤差が小さくなる。

入力指令が速度指令の場合、アクチュエータＡＣの指令位置は、例えば、入力された速度指令を原点位置から積算し、その積算値を推定値として用いる。推定されたアクチュエータＡＣの指令位置は、セーフティユニットに出力される。

コントロールユニット４０は、アンプ基板４７及び電源基板４８を有してもよい。アンプ基板４７は、サーボ基板４３とアクチュエータＡＣとの間に介在する。図４に示すように、電源基板４８は、コンバータ６１を有する。コンバータ６１は、例えば、複数のダイオードをブリッジ接続した整流回路である。コンバータ６１は、交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換し、インバータ６２に出力する。

アンプ基板４７は、インバータ６２を有してもよい。インバータ６２は、サーボＣＰＵ４２とアクチュエータＡＣとの間に介在する。インバータ６２は、コンバータ６１から出力された直流電力を交流電力に変換し、コントロールユニット４０の出力端子から出力する。例えば、インバータ６２では、後述する電流制御モジュール５３から出力される駆動信号によりスイッチング素子がスイッチング動作をし、駆動電流を出力する。インバータ６２から出力された駆動電流は、コントロールユニット４０の出力端子を介してアクチュエータＡＣに供給される。インバータ６２は、例えば、トランジスタ等のスイッチング素子がブリッジ接続された、ＰＷＭ方式のインバータである。インバータ６２の出力は、コントロールユニット４０の出力端子に接続される。コントロールユニット４０の出力端子は、ロボットＲ１のアクチュエータＡＣに接続される。なお、本開示で「端子」との用語は、電気回路の接続のために設けた電流の出入口という概念で用いる。例えば、端子台、コネクタ、半導体のリードといった特定の物理的な構成に限定する意図はなく、回路や素子間を接続する電線やプリント基板上の配線などが端子に相当する場合がある。

なお、アンプ基板４７及び電源基板４８は、必須の構成ではない。例えば、コントローラ４１から出力された駆動信号をアクチュエータＡＣに直接入力してもよい。この場合アクチュエータＡＣが、コントローラ４１から受信した駆動信号に基づいて、駆動電流や駆動電圧等の駆動源を生成する機能を有してもよい。例えば、アクチュエータＡＣは、内部に、又は、外付機能として、インバータ６２に相当する構成を有してもよい。

コントロールユニット４０は、セーフティユニット４４を有する。セーフティユニット４４は、機能モジュールとして、異常判定モジュール５７を有する。セーフティユニット４４は、例えば、１又は複数のＣＰＵ４６を含む。１又は複数のＣＰＵ４６は、例えば、安全基板４５に実装される。セーフティユニット４４の機能は、例えば、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵ４６に搭載されたプロセッサが実行することにより実現される。セーフティユニット４４の機能には、異常判定モジュール５７の機能も含まれる。メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、並びに、ＳＳＤ（Solid State Drive）の群から選択される１又は複数を含んでもよい。なお、ＣＰＵ４６として、ＣＰＵ（中央演算処理装置）に加えて又は代えて、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、マイクロプロセッサ（microprocessor）、プロセッサコア（processor core）、マルチプロセッサ（multiprocessor）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、及びリコンフィギュラブルプロセッサの群から選択される１又は複数を用いてもよい。ＣＰＵ４６が、１つ又は複数の、チップ化された集積回路で構成されてもよい。

エンコーダＤａは、少なくとも、アクチュエータＡＣの位置を検出し、検出値を検出信号として出力する。エンコーダＤａは、例えば、機械的な移動量に加えて、アクチュエータＡＣの移動方向、角度等をセンサで検出し、検出信号として出力してもよい。なお、アクチュエータＡＣの位置を検出するのに、エンコーダ以外のセンサを用いてもよい。センサの検出方式は、特に限定されない。例えば、光学式センサでもよいし、磁気式センサでもよい。

図６のＳ５において、セーフティユニット４４は、センサＤａを用いて検出されたアクチュエータＡＣの位置を取得する。例えば、セーフティユニット４４は、エンコーダＤａ１から出力される検出信号を受信することで、エンコーダＤａ１によるアクチュエータＡＣの位置の検出値を取得する。検出信号が、アクチュエータＡＣの位置以外の検出値、例えば、アクチュエータＡＣの移動方向、回転角等の検出値を含んでもよい。

図６のＳ６において、セーフティユニット４４は、コントローラ４１から受信した指令位置と、センサＤａを用いて検出されたアクチュエータＡＣの位置とに基づいて、アクチュエータＡＣの動作異常を判定する。具体的に、例えば、異常判定モジュール５７は、コントローラ４１から受信した指令位置と、センサＤａを用いて検出されたアクチュエータＡＣの位置とに基づいて、アクチュエータＡＣの動作異常を判定する。動作異常の判定方法は、特に限定されない。例えば、異常判定モジュール５７は、コントローラ４１で推定された指令位置と、エンコーダＤａで検出されたアクチュエータＡＣの駆動による移動位置とを比較し、位置の差が所定の閾値を超える場合に、異常があったと判定する。

アクチュエータＡＣの動作異常が検出された場合、次のＳ７においてＹＥＳ判定となり、フローはＳ８に進む。Ｓ８では、動作異常に対応する処理が実行される。具体的な処理は、特に限定されないが、例えば、ロボット８の非常停止、アラームの発報、教示装置への表示、ロボット８の保護停止などが例示される。アラームの発報は、例えば、音声による発報と、パトランプ等の表示や発光による発報を含む。

なお、図２に示すように、コントロールユニット４０は、コネクタ４９を有する。コネクタ４９は、コンピュータ３１のコネクタ３８に接続されてもよい。コネクタ４９は、サーボＣＰＵ４２に接続されている。コネクタ３８は、メインＣＰＵ３３に接続されている。サーボＣＰＵ４２は、コネクタ４９及びコネクタ３８を介して、メインＣＰＵ３３と所定の通信プロトコルに準拠した双方向通信をする。

コネクタ３８の具体的構造は特に限定されない。コネクタ３８として、例えば、基板に配置された、プラグ、ソケット、ヘッダ、レセプタクル、ピンコンタクトなどが例示される。コネクタ１６Ａとコネクタ３１とが、それぞれ、オスコネクタとメスコネクタとの関係にあり、相互間を配線なしでダイレクトに接続できる構造でもよい。なお、コネクタ４９は、必須の構成ではない。例えば、コネクタ４９に代えて、半田等を用いてもよい。コネクタ３８についても同様である。

（２）コンピュータ
コンピュータ３１は、メインＣＰＵ３３を有する。メインＣＰＵ３３は、例えば、入力指令をコントロールユニット４０に出力することで、コントロールユニット４０に接続されたロボット８の種々の構成要素の動作を制御する。図２に示すように、メインＣＰＵ３３は、例えば、メイン基板３４に実装される。

メインＣＰＵ３３の機能は、例えば、後述する指令値生成モジュールの機能は、メインＣＰＵ３３に搭載されたプロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。具体的に、メインＣＰＵ３３の機能は、例えば、開示された機能を実行するよう構成又はプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、及び/又は、それらの組み合わせ、を含む回路又は処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路又は回路と見なされる。プロセッサが、１つ又は複数の、チップ化された集積回路で構成されてもよい。メモリは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、並びに、ＳＳＤ（Solid State Drive）の群から選択される１又は複数を含んでもよい。

図３に示すように、メインＣＰＵ３３は、機能モジュールとして、通信モジュール３５を有してもよい。通信モジュール３５は、１または複数のサーボＣＰＵ４２と通信する機能を有する。通信モジュール３５は、通信モジュール５１と共通の、所定の通信プロトコルに準拠したインターフェース回路を有する。通信モジュール３５は、例えば、通信モジュール５１との間で所定の通信プロトコルに準拠した通信を行う。前述のとおり、所定の通信プロトコルは、例えば、ＧＨｚ帯以上の通信帯域を有する。所定の通信プロトコルは、例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴである。

メインＣＰＵ３３は、機能モジュールとして、指令値生成モジュール３６を有する。指令値生成モジュール３６は、ロボット８に所望の動作をさせるための、アクチュエータＡＣの速度指令又はトルク指令を生成して出力する。速度指令は、例えば、アクチュエータＡＣの動作速度を指示する指令値である。トルク指令は、例えば、アクチュエータＡＣのトルクを指示する指令値である。指令値生成モジュール３６は、例えば、位置指令と、速度指令又はトルク指令を組み合わせてもよい。例えば、ある特定のポイントまでは、位置指令によりアクチュエータＡＣを動作させ、特定のポイントから先の制御はトルク指令で動作させるとしてもよい。また、例えば、アクチュエータＡＣの最終到達点の位置は位置指令として与えつつ、始点から最終到達点までの間の移動速度について、１または複数の速度指令という形で指令を組み合わせてもよい。

指令値生成モジュール３６で生成された速度指令又はトルク指令は、通信モジュール３５、５１を介して、サーボＣＰＵ４２に送信される。具体的に、速度指令又はトルク指令は、前述の所定の通信プロトコルに準拠する形態に変換され、サーボＣＰＵ４２に送信される。

なお、指令値生成モジュール３６は、フィードバック制御を行うようにしてもよい。具体的に、指令値生成モジュール３６は、センサＤａの検出データをフィードバック信号としてコントロールユニット４０から受信してもよい。フィードバック信号は、例えば、エンコーダＤａ１の検出信号に基づく位置フィードバック信号乃至速度フィードバック信号を含んでもよい。フィードバック信号は、例えば、トルクセンサの検出信号に基づくトルクフィードバック信号を含んでもよい。

指令値生成モジュール３６は、協調制御を指示するように構成されていてもよい。例えば、ロボットが複数軸のロボットアーム８５、８６を有するロボットの場合に、ロボットアーム８５とロボットアーム８６とが協調して動作するように速度指令又はトルク指令を生成してもよい。例えば、ロボットアーム８５の速度指令又はトルク指令に応じて、ロボットアーム８６が協調して動作するように速度指令又はトルク指令を調節していもよい。例えば、ロボットアーム８５の動作と、ロボットアーム８６の動作とを総合的に判断して、ロボットアーム８５、８６の速度指令又はトルク指令をそれぞれ生成してもよい。また、指令値生成モジュール３６は、ロボット８の振動を考慮した協調制御を行ってもよい。例えば、指令値生成モジュール３６は、ロボットアーム８５の速度指令又はトルク指令に起因するロボットアーム８６の振動量を推定し、ロボットアーム８６の振動を抑制するようにロボットアーム８６の速度指令又はトルク指令を調節してもよい。例えば、ロボットアーム８５の動作と、ロボットアーム８６の動作とを総合的に判断して、ロボットアーム８５、８６の振動が小さくなるように、ロボットアーム８５、８６の速度指令又はトルク指令をそれぞれ調節してもよい。

３．ロボットの制御方法
図７は、ロボットコントロールシステムの制御フローを示すフローチャートである。図７は、ロボットコントロールシステム３０の制御フローを、コントロールユニット４０を中心として見た場合の制御フローである。ここでは、図７を参照しつつ、ロボットの制御方法について説明する。

Ｓ１１において、コントロールユニット４０は、入力指令を受信する。入力指令は、例えば、コンピュータ３１から送信される。コンピュータ３１とコントロールユニット４０とは、所定の通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。入力指令は、アクチュエータＡＣの動作速度を指示する速度指令を含む。入力指令は、アクチュエータＡＣのトルクを指示するトルク指令を含む。前述のとおり、例えば、前述のコントローラ４１が、速度指令又はトルク指令を入力指令として受信してもよい。例えば、前述の速度制御モジュール５２が、速度指令又はトルク指令を入力指令として受信してもよいし、他のモジュールで受信してもよい。

Ｓ１２において、コントロールユニット４０は、入力指令に基づいてアクチュエータＡＣを駆動する駆動信号を生成する。コントロールユニット４０は、生成した駆動信号をアクチュエータＡＣに出力する。例えば、前述のコントローラ４１が、コンピュータ３１から受信した入力指令に基づいて駆動信号を生成してもよい。生成された駆動信号は、アンプ基板４７を介して、アクチュエータＡＣに出力されてもよい。駆動信号の生成は、前述の速度制御モジュール５２及び電流制御モジュール５３で実行されてもよいし、同様の機能を有する他のモジュールで実行されてもよい。

Ｓ１３において、コントロールユニット４０は、入力指令に対応するアクチュエータＡＣの指令位置を推定する。指令位置の推定は、例えば、前述の位置推定モジュール５４で実行されてもよいし、同様の機能を有する他のモジュールで実行されてもよい。Ｓ１２の処理とＳ１３の処理とは、並行して実行されてもよいし、時間を前後させて実行してもよい。Ｓ１２の処理とＳ１３の処理とは、例えば、互いに独立して実行される。Ｓ１２の処理とＳ１３の処理とは、同じサーボＣＰＵ４２で実行されてもよいし、異なるサーボＣＰＵ４２で実行されてもよい。

Ｓ１４において、コントロールユニット４０は、センサＤａを用いて検出されたアクチュエータＡＣの位置を取得する。前述のセーフティユニット４４が、アクチュエータＡＣの位置を取得してもよい。前述のように、例えば、センサＤａは、アクチュエータＡＣの位置を直接検出してもよい。例えば、センサＤａがアクチュエータＡＣの位置を直接検出する構成でない場合に、センサＤａの測定値からアクチュエータＡＣの位置に変換されてもよい。センサＤａの測定値からアクチュエータＡＣの位置への変換処理は、センサＤａ内で実行されてもよいし、センサＤａ以外の回路を用いて実行されてもよい。センサＤａは、例えば、エンコーダＤａ１を含む。コントロールユニット４０は、例えば、エンコーダＤａ１から出力される検出信号を受信することで、エンコーダＤａ１によるアクチュエータＡＣの位置の検出値を取得する。

Ｓ１５において、コントロールユニット４０は、Ｓ１３で推定された指令位置と、Ｓ１４で取得されたアクチュエータＡＣの位置とに基づいて、アクチュエータＡＣの動作異常を判定する。動作異常の判定方法は、特に限定されない。例えば、コントロールユニット４０は、Ｓ１３で推定された指令位置と、Ｓ１４で取得されたアクチュエータＡＣの位置とを比較し、位置の差が所定の閾値を超える場合に、異常があったと判定する、としてもよい。

アクチュエータの動作異常が検出された場合、次のＳ１６においてＹＥＳ判定となり、フローはＳ１７に進む。Ｓ１７では、動作異常に対応する処理が実行される。具体的な処理は、特に限定されないが、例えば、ロボット８の非常停止、アラームの発報、教示装置への表示、ロボット８の保護停止などが例示される。アラームの発報は、例えば、音声による発報と、パトランプ等の表示や発光による発報を含む。アクチュエータの動作異常が検出されなければ、Ｓ１６においてＮＯ判定となる。そして、その後の入力指令に応じて、前述のＳ１１からの処理が実行され、繰り返される。

〔態様〕
前記の実施形態は、以下の態様の具体例である。

（態様１）
本開示の第１態様では、
ロボット（８）のアクチュエータ（ＡＣ）の駆動を制御するコントローラ（４１）と、
前記アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定するためのセーフティユニット（４４）と、
前記コントローラ（４１）に、所定の通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されるコンピュータ（３１）とを備え、
前記コンピュータ（３１）が、
前記コントローラ（４１）に、前記アクチュエータ（ＡＣ）の動作速度を指示する速度指令又は前記アクチュエータ（ＡＣ）のトルクを指示するトルク指令を送信し、
前記コントローラ（４１）が、
前記速度指令又は前記トルク指令を入力指令として受信し、
前記入力指令に基づいて前記アクチュエータ（ＡＣ）を駆動する駆動信号を生成して出力し、
前記入力指令に対応する前記アクチュエータ（ＡＣ）の指令位置を推定し、
前記セーフティユニット（４４）が、
推定された前記指令位置と、センサ（Ｄａ）を用いて検出された前記アクチュエータ（ＡＣ）の位置とを取得し、
前記指令位置と、前記アクチュエータの位置とに基づいて、前記アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定する、
ロボットコントロールシステム。

本開示では、コンピュータ（３１）が、速度指令またはトルク指令をコントロールユニット（４０）に送信することで、ロボット制御ができる。コンピュータ（３１）で位置指令の作成が省けるので、ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めることができる。さらに、コントロールユニット（４０）が、速度指令またはトルク指令に基づいて指令位置を推定する。セーフティユニット（４４）が、センサ（Ｄａ）を用いて検出されたアクチュエータ（ＡＣ）の位置と、コントローラ（４１）で推定された指令位置とに基づいて、アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定するので、機能安全を担保することができる。すなわち、本開示によると、ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めつつ、機能安全を担保することができる。

（態様２）
前記アクチュエータ（ＡＣ）は、前記ロボット（８）の関節（Ｊ）に位置する、
態様１に記載のロボットコントロールシステム（３０）。

（態様３）
前記ロボット（８）は、垂直多関節式のロボットアーム（８５、８６）を有し、
前記ロボットアーム（８５、８６）は、複数のリンク（Ｌ）を有し、それぞれの前記リンク（Ｌ）間が前記関節（Ｊ）で接続され、
前記コントローラ（４１）は、前記入力指令に対応する前記関節（Ｊ）の指令位置を推定し、
前記セーフティユニット（４４）は、推定された前記関節（Ｊ）の指令位置と、前記センサ（Ｄａ）を用いて検出された前記関節（Ｊ）の位置とに基づいて、前記アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定する、
態様２に記載のロボットコントロールシステム（３０）。

態様２または態様３のように、アクチュエータ（ＡＣ）がロボット（８）の関節（Ｊ）に位置する場合、例えば、コントローラ（４１）は、入力指令に対応する関節（Ｊ）の指令位置を推定してもよい。例えば、セーフティユニット（４４）は、推定された関節（Ｊ）の指令位置と、センサ（Ｄａ）を用いて検出された関節（Ｊ）の位置とに基づいて、アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定してもよい。コンピュータ（３１）が、速度指令またはトルク指令をコントロールユニット（４０）に送信することで、例えば、垂直多関節式のロボットアーム（８５、８６）を有するソーシャルロボット（８２）のロボット制御ができる。すなわち、ソーシャルロボット（８２）のロボット制御の柔軟性、拡張性を高めることができる。関節（Ｊ）の指令位置と、センサ（Ｄａ）を用いて検出された関節（Ｊ）の位置とに基づいて、前記アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定するので、ソーシャルロボット（８２）の機能安全を担保することができる。したがって、ソーシャルロボット（８２）について、ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めつつ、機能安全を担保することができる。

（態様４）
前記入力指令は、前記トルク指令であり、
前記コントローラ（４１）は、
前記トルク指令を受信し、
前記トルク指令に基づいて前記駆動信号を生成して出力し、
前記トルク指令に対応する前記アクチュエータ（ＡＣ）の指令位置を推定する、
態様１乃至４のいずれか一に記載のロボットコントロールシステム（３０）。

コンピュータ（３１）が、トルク指令をコントロールユニット（４０）に送信することで、ロボット制御ができる。すなわち、コンピュータ（３１）の利用者は、トルク指令を与えればよく、位置指令の作成が省けるので、ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めることができる。直接指定するトルク指令値でアクチュエータ（ＡＣ）の出力トルクを制御することで、位置や速度の制限によらずに、所望のトルクを高速に出力できる。例えば、（１）ロボット８のロボットアーム８５、８６の先端にエンドエフェクタとしてハンドを取り付け、ハンドが物を一定のトルクでつかむことを想定する場合であったり、（２）ロボット８が先端に付けたワークを研磨する目的で、研磨対象に押し付ける場合、などに有効な方法となる。コントロールユニット（４０）が、トルク指令に基づいて指令位置を推定し、アクチュエータ（ＡＣ）の位置データと、コントローラ（４１）で推定された指令位置とに基づいて、アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定するので、機能安全を担保することができる。すなわち、ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めつつ、機能安全を担保することができる。

（態様５）
前記センサ（Ｄａ）は、エンコーダ（Ｄａ１）、レゾルバ、磁気センサの群から選択される１又は複数である、
態様１乃至４のいずれか一に記載のロボットコントロールシステム（３０）。

（態様６）
前記アクチュエータ（ＡＣ）は、サーボモータ（Ｍａ）であり、
前記センサは、前記サーボモータの回転方向及び回転角度を測定するエンコーダ（Ｄａ１）であり、
前記アクチュエータ（ＡＣ）の位置は、前記エンコーダ（Ｄａ１）の測定値を基に算出される、
態様１乃至３のいずれか一に記載のロボットコントロールシステム（３０）。

態様５では、センサ（Ｄａ）の具体的な構成について特定している。態様６において、セーフティユニット（４４）では、コントローラ（４１）で推定された指令位置と、エンコーダ（Ｄａ１）の測定値を基に算出されたアクチュエータ（ＡＣ）の位置に基づいて、アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定する。前述の態様１と同様に、ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めつつ、機能安全を担保することができる。

（態様７）
前記所定の通信プロトコルは、ＧＨｚ帯以上の通信帯域を有する、
態様１乃至６のいずれか一に記載のロボットコントロールシステム（３０）。

所定の通信プロトコルとしてＧＨｚ帯以上の通信帯域とすることで、コンピュータ（３１）とコントローラ（４１）との間の速度指令又はトルク指令の伝達が高速化する。これにより、ロボット制御のリアルタイム性が向上する。

（態様８）
前記コントローラ（４１）は、前記アクチュエータ（ＡＣ）の指令位置を推定するのに際して、所定の時間ごとに、推定される前記指令位置をリセットする、
態様１乃至７のいずれか一に記載のロボットコントロールシステム（３０）。

（態様９）
前記アクチュエータ（ＡＣ）の指令位置は、前記ロボット（８）の関節（Ｊ）の指令位置であり、
前記コントローラ（４１）は、前記センサ（Ｄａ）を用いて検出された前記ロボット（８）の関節位置を、推定される前記関節（Ｊ）の指令位置に代入することでリセットする、
態様８に記載のロボットコントロールシステム（３０）。

態様８又は態様９によれば、所定の時間ごとに、推定される指令位置をリセットするので、位置推定値と、実際のロボット（８）の関節位置との誤差が小さくなる。例えば、積分が含まれる数式を用いて位置推定値を算出する場合、位置推定値の偏差が時間の経過とともに蓄積されていく。そこで、所定の時間ごとに推定される指令位置をリセットすることで、偏差がリセットされ、位置推定値と、実際のロボット（８）の関節位置との誤差が小さくなる。

（態様１０）
ロボット（８）のアクチュエータ（ＡＣ）の駆動を制御するコントローラ（４１）と、
前記アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定するためのセーフティユニット（４４）と、を備え、
前記コントローラ（４１）が、
速度指令又はトルク指令を入力指令として受信し、
前記入力指令に基づいて前記アクチュエータ（ＡＣ）を駆動する駆動信号を生成して出力し、
前記入力指令に応じた前記アクチュエータ（ＡＣ）の指令位置を推定し、
前記セーフティユニット（４４）が、
推定された前記指令位置と、センサ（Ｄａ）を用いて検出された前記アクチュエータ（ＡＣ）の位置とを取得し、
前記指令位置と、前記アクチュエータ（ＡＣ）の位置とに基づいて、前記アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定する、
コントロールユニット（４０）。

（態様１１）
ロボット（８）のアクチュエータ（ＡＣ）の駆動を制御するコントロールユニット（４０）による前記ロボット（８）の制御方法であって、
前記コントロールユニット（４０）が、
速度指令又はトルク指令を入力指令として受信し、
前記入力指令に基づいて前記アクチュエータ（ＡＣ）を駆動する駆動信号を生成して出力し、
前記入力指令に応じた前記アクチュエータ（ＡＣ）の指令位置を推定し、
センサを用いて検出された前記アクチュエータ（ＡＣ）の位置を取得し、
前記指令位置と、前記アクチュエータ（ＡＣ）の位置とに基づいて、前記アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定する、
ロボット（８）の制御方法。

態様１０及び態様１１では、前述の態様１と同様に、速度指令またはトルク指令に基づいて、コントロールユニット（４０）がロボットの制御をする。これにより、コントロールユニット（４０）に指令を与える機器、例えば、コンピュータ（３１）で位置指令の作成が省けるので、ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めることができる。さらに、コントロールユニット（４０）が、速度指令またはトルク指令に基づいて指令位置を推定する。セーフティユニット（４４）が、センサ（Ｄａ）を用いて検出されたアクチュエータ（ＡＣ）の位置データと、コントローラ（４１）で推定された指令位置とに基づいて、アクチュエータ（ＡＣ）の動作異常を判定するので、機能安全を担保することができる。すなわち、ロボット制御の柔軟性、拡張性を高めつつ、機能安全を担保することができる。

８ ロボット
３０ ロボットコントロールシステム
３１ コンピュータ
４０ コントロールユニット
４１ コントローラ
４４ セーフティユニット
８５ ロボットアーム
８６ ロボットアーム
ＡＣ アクチュエータ
Ｄａ センサ
Ｄａ１ エンコーダ
Ｊ 関節
Ｌ リンク
Ｍａ サーボモータ

Claims (11)

1. ロボットの複数のアクチュエータの駆動を制御するコントローラと、複数の前記アクチュエータの動作異常を判定するためのセーフティユニットと、を備える、コントロールユニットと、
   前記コントロールユニットとは異なるエンクロージャに収容され、前記コントローラに、所定の通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されるコンピュータとを備え、
   前記コンピュータが、
   前記コントローラに、複数の前記アクチュエータの動作速度を指示する速度指令又は前記アクチュエータのトルクを指示するトルク指令を送信し、
   前記コントローラが、
   前記速度指令又は前記トルク指令を受信し、
   前記速度指令又は前記トルク指令に基づいて、複数の前記アクチュエータを駆動する駆動信号を生成して出力し、
   前記速度指令又は前記トルク指令に基づいて、前記速度指令又は前記トルク指令に対応する複数の前記アクチュエータの指令位置を推定し、
   前記セーフティユニットが、
   前記コントローラによって推定されたそれぞれの前記アクチュエータの指令位置と、前記アクチュエータの位置を検出するためのセンサを用いて検出されたそれぞれの前記アクチュエータの位置とを取得し、
   前記コントローラによって推定されたそれぞれの前記アクチュエータの指令位置と、前記センサを用いて検出されたそれぞれの前記アクチュエータの位置とに基づいて、複数の前記アクチュエータの動作異常を判定する、
   ロボットコントロールシステム。
2. 請求項１に記載のロボットコントロールシステムにおいて、
   複数の前記アクチュエータは、前記ロボットの関節にそれぞれ位置する、
   ロボットコントロールシステム。
3. 請求項２に記載のロボットコントロールシステムにおいて、
   前記ロボットは、垂直多関節式のロボットアームを有し、
   前記ロボットアームは、複数のリンクを有し、それぞれの前記リンク間が前記関節で接続され、
   前記コントローラは、前記速度指令又は前記トルク指令に対応する前記関節の指令位置を推定し、
   前記セーフティユニットは、前記コントローラによって推定されたそれぞれの前記関節の指令位置と、前記センサを用いて検出されたそれぞれの前記関節の位置とに基づいて、複数の前記アクチュエータの動作異常を判定する、
   ロボットコントロールシステム。
4. 請求項１に記載のロボットコントロールシステムにおいて、
   前記コントローラは、
   前記速度指令又は前記トルク指令として、前記トルク指令を受信し、
   前記トルク指令に基づいて前記駆動信号を生成して出力し、
   前記トルク指令に基づいて、前記トルク指令に対応する複数の前記アクチュエータの指令位置を推定する、
   ロボットコントロールシステム。
5. 請求項１に記載のロボットコントロールシステムにおいて、
   前記センサは、エンコーダ、レゾルバ、磁気センサの群から選択される１又は複数である、
   ロボットコントロールシステム。
6. 請求項１に記載のロボットコントロールシステムにおいて、
   複数の前記アクチュエータは、サーボモータであり、
   前記センサは、前記サーボモータの回転方向及び回転角を測定するエンコーダであり、
   前記センサを用いて検出されたそれぞれの前記アクチュエータの位置は、前記エンコーダの測定値を基に算出される、
   ロボットコントロールシステム。
7. 請求項１に記載のロボットコントロールシステムにおいて、
   前記所定の通信プロトコルは、ＧＨｚ帯以上の通信帯域を有する、
   ロボットコントロールシステム。
8. 請求項１に記載のロボットコントロールシステムにおいて、
   前記コントローラは、複数の前記アクチュエータの指令位置を推定するのに際して、所定の時間ごとに、複数の前記アクチュエータについて推定している前記指令位置の偏差をリセットする、
   ロボットコントロールシステム。
9. 請求項８に記載のロボットコントロールシステムにおいて、
   複数の前記アクチュエータについて推定している前記指令位置は、前記ロボットの関節の指令位置であり、
   前記コントローラは、前記センサを用いて検出された前記ロボットのそれぞれの前記関節の位置をそれぞれの前記関節について推定されている前記指令位置に代入することで前記指令位置の偏差をリセットする、
   ロボットコントロールシステム。
10. コントロールユニットであって、
    ロボットの複数のアクチュエータの駆動を制御するコントローラと、
    複数の前記アクチュエータの動作異常を判定するためのセーフティユニットと、を備え、
    前記コントローラが、
    前記コントロールユニットのエンクロージャの外側に位置するコンピュータから、速度指令又はトルク指令を受信し、
    前記速度指令又は前記トルク指令に基づいて、複数の前記アクチュエータを駆動する駆動信号を生成して出力し、
    前記速度指令又は前記トルク指令に基づいて、当該速度指令又は当該トルク指令に対応する複数の前記アクチュエータの指令位置を推定し、
    前記セーフティユニットが、
    前記コントローラによって推定されたそれぞれの前記アクチュエータの指令位置と、前記アクチュエータの位置を検出するためのセンサを用いて検出されたそれぞれの前記アクチュエータの位置とを取得し、
    前記コントローラによって推定されたそれぞれの前記アクチュエータの指令位置と、前記センサを用いて検出されたそれぞれの前記アクチュエータの位置とに基づいて、複数の前記アクチュエータの動作異常を判定する、
    コントロールユニット。
11. ロボットの複数のアクチュエータの駆動を制御するコントロールユニットによる前記ロボットの制御方法であって、
    前記コントロールユニットが、
    前記コントロールユニットのエンクロージャの外側に位置するコンピュータから、速度指令又はトルク指令を受信し、
    前記速度指令又は前記トルク指令に基づいて、複数の前記アクチュエータを駆動する駆動信号を生成して出力し、
    前記速度指令又は前記トルク指令に基づいて、前記速度指令又は前記トルク指令に対応する複数の前記アクチュエータの指令位置を推定し、
    前記アクチュエータの位置を検出するためのセンサを用いて検出されたそれぞれの前記アクチュエータの位置を取得し、
    前記推定されたそれぞれの前記アクチュエータの指令位置と、前記センサを用いて検出されたそれぞれの前記アクチュエータの位置とに基づいて、複数の前記アクチュエータの動作異常を判定する、
    ロボットの制御方法。