JPH01188904A - ロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、ロボットの制御装置に関する。

〔従来の技術） 多軸サーボ制ｍ＋ｉ械であるロボットは、サーボモータ
等のアクチュエータによって各軸が駆動されるロボット
可動部と、動力線および信号線を介してこのロボット可
動部に接続されるコントローラとから構成されている。

〔発明が解決しようとする課題］ ところで、多軸型のロボットは上記ロボット可動部とコ
ントローラ間を結ぶ動力線および信号線の数が多く、こ
れは配線コストの増大と配線の困難性をもたらしている
。

すなわち、上記可動部とコントローラ間を結ぶためのコ
ネクタやケーブル等は高価な耐油、耐水性のものを使用
しなければならず、しかもタコジエネレータやエンコー
ダに接続される信号線は耐ノイズ性に優れたツイストペ
ア線やシールド線を使用する必要があるので、それらの
数を増加すると配線コストがきわめて高くなる。

また、サーボモータ等のアクチュエータに電力を供給す
る上記動力線と上記信号線とは、該信号線へのノイズの
混入を防止するために互いに分離して配線する必要があ
り、したがって、配線数が増加すると十分な配線スペー
スを確保できなくなる。

本発明は、これらの実情に２みてなされたものであり、
その目的とするところはコントローラとロボット可動部
を接続する配線の数を減少させて上記問題点を解決する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

そこでこの発明では、ロボットの制御装置を、補間処理
を行なう第１のコントローラと、上記第１のコントロー
ラの補間処理結果に基づいてサーボ処理を行ない、かつ
ロボット可動部から与えられる各種情報を入力する第２
のコントローラとで構成し、上記第１のコントローラに
は、上記補間処理結果を上記第２のコントローラに送り
、かつ上記第２のコントローラから送信された上記各種
情報を受信する第１の送・受信手段を設け、上記第２の
コントローラには、上記各種情報を上記第１のコントロ
ーラに送り、かつ上記第１のコントローラから送信され
た上記補間処理結果を受信する第２の送・受信手段を設
け、上記第２のコントローラを上記ロボット可動部と一
体化させるようにしている。

〔作　用］ 本発明では、上記各コントローラ間のデータ伝送が、両
コントローラにそれぞれ具えられた上記第１および第２
の送・受信手段を介して行なわれる。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係るロボットの制御装置の一実施例
を示すブロック図である。

このロボットの制御装置は、大きくは、主ＭＰＵ１３０
を備えた第１のコントローラとサーボ用ＭＰＬＩ２４０
を備えた第２のコントローラ２００とから構成され、第
２のコントローラ２００は、ロボット可動部３００と一
体に形成されている。

第２のコントローラ２００には、第１のコントローラ１
００側より電源線１０を介して電源電圧が供給され、こ
の電源電圧はフィルタおよび安定器２１０で電源用の直
流電圧に変換される。そして安定器２１０の出力がコン
トローラ１００の各要素に与えられる。

この実施例に示すロボット可動部３００は６つの制御軸
を有し、それらの制御軸は、サーボモータ３１１〜３１
６によってそれぞれ駆動される。

そして、上記各制御軸には原点位置や動作端を検出する
リミットスイッチ３２１〜３２６がそれぞれ設けられて
いる。

メモリ１２０の所定の記憶エリアには、ロボット可動部
３００についての目標位置データが格納され、さらに早
送り、加減速方法、急停止、原点復帰等のコントローラ
コマンドと、ゲイン、加減速等の制御データが格納され
ている。

ロボットのプレイバック運転が開始されると、主ＭＰＵ
１３０は、上記メモリ１２０に格納された目標位置デー
タを読み出し、その目標位置データに基づいて補間周期
Ｔｃ　　（例えば１０１３）補間演算を行なう。

上記補間によって得られる各軸についての目標移１ｊＪ
ｆｋ（１補間期間に動く最についてのデータ）は必要と
するコントロールコマンドおよび制御データとともに上
記メモリ１２０の通信用データエリアに格納される。

ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）コントローラ１４
０は、トランシーバ１５０に送信用データがセットされ
ていない場合に主ＭＰＵ１３０に対してホールド指令を
出力し、咳主ＭＰＵ１３０を１メモリサイクル（例えば
約４００ｎｓ＞だけ停止させる。そして、上記１メモリ
サイクルの間に上記メモリ１２０の通信用データエリア
から上記各データを読み出してこれをトランシーバ１５
０にセットする。

トランシーバ１５０は、上記各データがセットされると
、これを通信線２０を介してトランシーバ２２０に送信
する。

トランシーバ２２０が上記各データを受信すると、ＤＭ
Ａコントローラ２３０からサーボＭＰｔＪ２４０に対し
てホールド指令が出力され、該ＭＰＵ２４０が上記１メ
モリサイクルだけ停止される。

そしてこのメモリサイクルの間にトランシーバ２２０の
受信データがメモリ２５０の受信用データエリアに格納
される。

ついで、サーボＭＰＵ２４０は、上記メモリ２５０に格
納された内容をサーボ周期Ｔｓ　　（例えば１ｍ５ｅｃ
）ごとに読み出してサーボ演算を行なう。すなわち、各
軸の現在位置は、エンコーダ２６１〜２６６の出力パル
スを計数するカウンタ２７１〜２７６によって検出され
、また各軸についての作動速度はタコジェネレータ２８
１〜２８６に接続されたＡ／Ｄコンバータ２９１〜２９
６の出力から検出される。そこでＭＰＵ２４０は前記補
間によって得られた各軸につ（１ての目標移動岳と、各
カウンタの計数値との偏差を速度指令として演算すると
ともに、これらの速度指令と前記Ａ／Ｄコンバータ２９
１〜２９６より出力される各軸についての速度フィード
バックデータとの偏差を演算する。

上記ＭＰＵ２４０の演算結果を示すデータは、ステータ
スデータである上記リミットスイッチ３２１〜３２６の
出力データ、位置決め完了データ、エラーデータ等とも
にメモリ２５０の通信用データエリアに格納される。

ＤＭＡコントローラ２３０は、トランシーバ２２０に送
信用ｆ−夕がセットされていない場合にサーボＭＰＵ２
４０に対してホールド指令を出力し、該ＭＰＵ２４０を
上記１メモリサイクルの間だけ停止させる。そして上記
１メモリサイクルの間に上記メモリ２５０の通信用デー
タエリアから上記各データが読み出されてトランシーバ
２２０にセットされ、トランシーバ２２０は上記各デー
タがセットされるとこれらを伝送回線２０を介してトラ
ンシーバ１５０に送信する。

トランシーバ１５０が、上記各データを受信すると、Ｄ
ＭＡコントローラ１４０から主ＭＰｕ１３０に対してホ
ールド指令が出力され、これにより該ＭＰＵ１３０が上
記１メモリサイクルだけ停止される。そして、この１メ
モリサイクルの間にトランシーバ１５０の受信データが
メモリ１２０の受信用データエリアに格納される。

主ＭＰＵ１３０は、メモリ１２０の受信用データエリア
に格納された上記各軸についての偏差データを読み出し
、それらをＤ／Ａコンバータ１６１〜１６６にそれぞれ
上記サーボ周期ＴＳごとに出力する。ＤＭＡコントロー
ラによって、トランシーバ１５の受信データを直接Ｄ／
Ａコンバータにセットすることにしてもよい。

上記、Ｄ／Ａコンバータ１６１〜１６６の出力は、サー
ボアンプ１７１〜１７６に加えられ、これにより動力線
３１〜３６を介して各偏差に対応した駆動電流がモータ
３１１〜３１６に供給される。この結果、ロボット可動
部は補間によって決定された目標位置まで移動される。

゛上記したサーボ処理は、時間ＴＳごとに繰り返し実行
され、その度に補間点つまり目標位置が更新されていく
。

第２図は上記実施例に係るロボットと同じ軸数を有する
従来のロボットの制御装置を部分的に示す。同図に示す
ようにこの制御装置は大きく拳よコントローラ１０００
とロボット可動部２０００で構成されていて、１軸につ
いて２本の動力線１０１０と、２本のタコジェネレータ
線１０２０と、８本のエンコーダＰＪ１０３０と、４本
のリミットスイッチ線１０４０とを必要とするので、６
軸合計では９６本のケーブルが必要である。そして、こ
の従来のロボットは、タコジェネレータ線１０２０とエ
ンコーダ線１０３０の線長が大きいことから、ノイズの
混入を防止するだけにそれらの線にツイストペア処理お
よびシールド処理を施こす必要がある。

これに対し、第２のコントローラ２００がロボット可動
部３００側に組込まれた実施例によれば、第１のコント
ローラ１００への接続のために送信、受信用の一対の通
信線２０と、２本の電源４！１０と、６軸分を合計した
１２本の動力線３１〜３６を用意すればよく、つまり計
１４本のケーブルを用意すればよく、したがって、従来
のロボットに比してケーブルの本数を大幅に少なくする
ことができる。また、エンコーダ線、タコジェネレータ
線の線長が短かくてよいので、それらにシールド処理等
を施こす必要がなくなる。

なお、上記通信！２０は、データ伝送の高速性および高
耐ノイズ性が要求されるため、光フアイバケーブル、同
軸ケーブル等が使用されている。

このようにこの実施例によれば、接続ケーブルの数を大
幅に少なくできる等、装置コストを著しく低減させるこ
とができる。

ここで上記通信線２０の通信伝送Ｑを検討してみる。サ
ーボ演算周期Ｔｓを１ｍ５ＳＤ／Ａコンバータ１６１〜
１６６のビット数を１６ｂｉｔ　、パルスエンコーダ２
６１〜２６６の位置分解能を３２ｂｉｔ、補間周期Ｔｃ
を１０ｍ５ｅｃと仮定した場合、第１のコントローラ１
００から第２コントローラ２００に対しては、補間周期
Ｔｃ＝１０ｍ　ｓｅｃごとに下記の内容を伝送すること
になる。

目標位置データ　　　　　３２ｂｉｔｘ６軸コントロー
ルコマンド　　　Ｂｂｉｔｘ６軸ゲイン、加減速データ
　　１６ｂｉｔｘ６軸したがって、伝送量は、 （（３２＋８＋１６）Ｘ６）÷１Ｏ−２＝３３．６ｋｂ
ｉｔ　／ｓｅｃ　　　　　　・（１）となる。

一方、第２のコントローラ２００から第１のコントロー
ラ１００に対しては、サー周期Ｔｓ＝ＩＢ　ｓｅｃごと
に下記の内容を伝送することになる。

Ｄ／Ａコンバータへの入力データ　１６ｂｉｔｘ５軸ス
テータスデータ　　　　　　　　８ｂｉｔｘ５軸したが
って伝送Φは、 （’（１６＋８）ｘ６）÷１Ｏ−３ ＝１４４ｋｂｉｔ　／ｓｅｃ　　　　　　　・＝　（２
）となる。

上記伝送ｆｆ１（１）、（２＞は、通常のシリアル通信
コントローラで処理可能な値である。そして、信号速度
は従来のエンコーダ蛯高周波数と同程度であり、したが
って通信技術に問題はないといえる。

なお、実施例では、Ｄ／Ａコンバータ１６１〜１６６お
よびサーボアンプ１７１〜１７６と第１のコントローラ
１００内に設けるようにしているが、これらを第２のコ
ントローラ２００内に配設するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明ではサーボ処理を行なう
第２のコントローラをロボット可動部と一体化し、この
第２コントローラと補間処理を行なう第１のコントロー
ラ間で各種データの伝送を行なうようにしたため、接続
ケーブルの本数が大幅に減少され、これによって配線コ
ストの低減と配線の容易化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロボットの制御装置の一実施例を
示すブロック図、第２図は、従来のロポッ゛ト制御１８
置の一例を部分的に示したブロック図である。 １０・・・電源線、２０・・・通信線、３１〜３６・・
・動力線、１００・・・第１のコントローラ、１２０゜
２５０・・・メモリ、１３０・・・主ＭＰＬＩ、２００
・・・第２のコントローラ、１４０，２３０・・・ＤＭ
Ａ。 １５０．２２０・・・トランシーバ、２４０・・・妊−
ボＭＰＵ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　補間処理を行なう第１のコントローラと、上記第１の
   コントローラの補間処理結果に基づいてサーボ処理を行
   ない、かつロボット可動部から与えられる各種情報を入
   力する第２のコントローラとを有し、 上記第１のコントローラには、上記補間処理結果を上記
   第２のコントローラに送り、かつ上記第２のコントロー
   ラから送信された上記各種情報を受信する第１の送・受
   信手段を設け、 上記第２のコントローラには、上記各種情報を上記第１
   のコントローラに送り、かつ上記第１のコントローラか
   ら送信された上記補間処理結果を受信する第２の送・受
   信手段を設け、 上記第２のコントローラを上記ロボット可動部と一体化
   させたことを特徴とするロボットの制御装置。