JPH0774962B2

JPH0774962B2 - 産業用ロボット

Info

Publication number: JPH0774962B2
Application number: JP63280408A
Authority: JP
Inventors: 裕親守田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-11-08
Filing date: 1988-11-08
Publication date: 1995-08-09
Anticipated expiration: 2010-08-09
Also published as: JPH02127701A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はロボット本体とロボット制御装置（以下、R/C
という）との間でデータを入出力する産業用ロボットに
関する。

［従来の技術］第２図は、従来の産業用ロボットにおけるロボット本体
とR/Cとの間のインターフェイスの一例を示すブロック
図である。

この従来例の産業用ロボットは、第２図に示すようにR/
C（10）とロボット本体（20）とが所定ビット数のパラ
レル入出力信号線（43）によって接続されている。

なお、第２図ではモータパワー線、位置検出信号線及び
速度検出信号線は示していない。

R/C（10）はロボット本体（20）との間で各データの入
出力を制御するCPU（11）と、CPU（11）がロボット本体
（20）との間で授受されるデータの入出力を制御するた
めのプログラム等を記憶しているメモリ（12）と、ロボ
ット本体（20）からの入力データを一時的に読み込み、
ロボット本体（20）に対する出力データを一時的に書き
込むパラレル入出力回路（14）とから構成されている。

又、ロボット本体（20）はロボット本体（20）の各軸に
対応するオーバーランリミットスイッチ（以下、LSとい
う）等の機械入力手段及びロボット本体（20）の各軸に
対応するブレーキ等の機械出力手段からなる機械入出力
手段（21a）、（21b）、…（21n）から構成されてい
る。

次に、第２図に示した産業用ロボットにおけるインター
フェイスによるデータの入出力動作について説明する。

まず、ロボット本体（20）からR/C（10）にデータを入
力する場合について説明する。

機械入出力手段（21a）〜（21n）がロボット本体（20）
の動作を検出して、検出した動作に対応するデータを出
力すると、CPU（11）はこれを入力データとして機械入
出力手段（21a）〜（21n）から入出力信号線（43）を介
してパラレル入出力回路（14）に読み込む。

パラレル入出力回路（14）によるデータの読み込みは、
機械入出力手段（21a）〜（21n）の状態を一定時間毎に
監視することにより行なう。例えば、LSが動作してアク
ティブになると、CPU（11）は速やかにロボット本体（2
0）を停止させる等の処理を行なうことになる。

このとき、CPU（11）又はCPU（11）を管理するCPU（図
示せず）に対して割り込みが発生する場合もある。

次に、R/C（10）からロボット本体（20）にデータを出
力する場合について説明する。

CPU（11）がロボット本体（20）に対する指令等の出力
データをパラレル入出力回路（14）に書き込むと、パラ
レル入出力回路（14）は書き込まれたデータを入出力信
号線（43）を介して機械入出力手段（21a）〜（21n）に
伝送する。

例えば、出力データがブレーキ出力に対応するものであ
って、サーボロック状態を解除するときには、ブレーキ
を有効にしてロボット本体（20）が自重で降下するのを
防止する。

このように、R/C（10）はロボット本体（20）との間で
の種々のデータの入出力を行なうが、これは殆どの産業
用ロボットに不可欠の動作である。この場合、第２図に
示した従来の産業用ロボットにおけるインターフェイス
は、複数の機械入出力手段（21a）〜（21n）に対して入
出力信号（43）が１対１に対応している。

第３図は、従来の産業用ロボットにおけるインターフェ
イスの他の例を示すブロック図である。

この従来の他の例の産業用ロボットは、第３図に示すよ
うに、R/C（10）とロボット本体（20）との間はデータ
をシリアルに伝送するシリアル出力信号線（40）及びシ
リアル入力信号線（41）によって接続されている。シリ
アル出力信号線（40）はR/C（10）からロボット本体（2
0）にデータを伝送し、シリアル入力信号線（41）はロ
ボット本体（20）からR/C（10）にデータを伝送する。

なお、第３図ではモータパワー線、位置検出信号線及び
速度検出信号線は示していない。

R/C（10）はロボット本体（20）との間で各データの入
出力を制御するCPU（11）と、CPU（11）がロボット本体
（20）との間で授受されるデータの入出力を制御するた
めのプログラム等を記憶しているメモリ（12）と、ロボ
ット本体（20）からの入力データを一時的に読み込み、
ロボット本体（20）に対する出力データを一時的に書き
込むシリアル入出力回路（13）とから構成されている。

又、ロボット本体（20）はロボット本体（20）の各軸に
対応するLS等の機械入力手段及びロボット本体（20）の
各軸に対応するブレーキ等の機械出力手段からなる機械
入出力手段（21a）、（21b）、…（21n）と、機械入出
力手段（21a）〜（21n）に対応して設けられ、R/C（1
0）の出力データ及び機械入出力手段（21a）〜（21n）
の入力データの処理等を行なう入出力処理ユニット（22
a）、（22b）、…（22n）とから構成されている。

又、入出力処理ユニット（22a）はワンチップマイクロ
プロセッサ（23a）と、ワンチップマイクロプロセッサ
（23a）が機械入出力手段（21a）からの入力データを読
み込むためのフィルタ入力回路（24a）と、CPU（11）か
らの出力データを機械入出力手段（21a）に伝送するた
めのドライバ出力回路（25a）と、シリアル入出力回路
（13）からシリアル出力信号線（40）に出力されたデー
タをワンチップマイクロプロセッサ（23a）が受信可能
な形式のデータに変換するシリアルレシーバ（26a）
と、ワンチップマイクロプロセッサ（23a）が送信する
データをシリアル出力信号線（42）が転送可能な形式の
データに変換するシリアルドライバ（27a）と、フィル
タ入力回路（24a）及びドライバ出力回路（25a）を動作
させるための機械入出力用電源（28a）と、機械入出力
用電源（28a）をワンチップマイクロプロセッサ（23a）
を動作させる電源に変換する電源電圧変換回路（29a）
とから構成されている。

なお、他の入出力処理ユニット（22b）〜（22n）も入出
力処理ユニット（22a）と同じ構成であるので、その説
明は省略する。

入出力処理ユニット（22a）はシリアルレシーバ（26a）
がシリアル出力信号線（40）を介してR/C（10）のシリ
アル入出力回路（13）に接続され、シリアルドライバ
（27a）がシリアル出力信号線（42）を介して入出力処
理ユニット（22b）のシリアルレシーバ（26b）に接続さ
れている。

さらに、入出力処理ユニット（22n）はシリアルドライ
バが、シリアル入力信号線（41）を介してR/C（10）の
シリアル入出力回路（13）に接続されている。

このように、R/C（10）及び入出力処理ユニット（22a）
〜（22n）はシリアル出力信号線（40）、各シリアル出
力信号線（42）、及びシリアル入力信号線（41）を介し
てループ状に接続されている。

従って、R/C（10）は各入出力処理ユニット（22a）〜
（22n）のいずれに対してもデータを出力でき、各入出
力処理ユニット（22a）〜（22n）のいずれからもデータ
を入力できる。

次に、第３図に示した産業用ロボットにおけるインター
フェイスによるデータの入出力動作について、インター
フェイスが２個の入出力処理ユニット（22a）及び（22
b）を備えているものとして説明する。

機械入出力手段（21a）〜（21b）がロボット本体（20）
の動作を検出して、検出した動作に対応するデータを出
力すると、ワンチップマイクロプロセッサ（23a）はフ
ィルタ入力回路（24a）を介してこの入力データを入力
する。入力データは、例えばLSがアクティブになった旨
を示すものである。

なお、ワンチップマイクロプロセッサ（23a）は機械入
出力手段（21a）の状態を常時、一定時間毎又は割込処
理により監視している。

次いで、ワンチップマイクロプロセッサ（23a）は入力
データをシリアルドライバ（27a）、シリアル出力信号
線（42）及びシリアルレシーバ（26b）を介してワンチ
ップマイクロプロセッサ（23b）に転送する。

ワンチップマイクロプロセッサ（23b）に転送される入
力データは、例えば全くオリジナルなコマンドを有する
データ構造又は入出力処理ユニット（22a）のアドレス
を付したデータ構造等になっている。

なお、コマンド又はデータは標準の規格（JIS C6362
『基本形データ伝送制御手順』）等に準拠する形等であ
ってもよい。

ワンチップマイクロプロセッサ（23b）は入力データを
解釈するが、この入力データは機械入出力手段（21a）
からのものであり、入出力処理ユニット（22b）に関係
ないものであることを認識する。

ワンチップマイクロプロセッサ（23b）は入力データを
即座にシリアルドライバ（27b）及びシリアル出力信号
線（42）を介してR/C（10）のシリアル入出力回路（1
3）に伝送する。なお、ここでは入力データをシリアル
ドライバ（27b）からシリアル出力信号線（42）を介し
てシリアル入出力回路（13）に伝送するとせつめいした
が、ここで言うシリアル出力信号線（42）は第３図のシ
リアル入力信号線（41）に相当するものであることは言
うまでもない。

CPU（11）は入出力処理ユニット（22b）から伝送された
入力データをメモリ（12）に記憶させ、必要な処理を行
なう。必要な処理は、例えばロボットを速やかに停止さ
せる処理等である。

CPU（11）はメモリ（12）に記憶されているロボット本
体（20）に対する指令等の出力データを読み出して、シ
リアル入出力回路（13）に書き込む。

出力データとしては、例えば機械入出力手段（21b）に
対応するブレーキを有効にする旨を示すものである。

次いで、シリアル入出力回路（13）はこの出力データを
シリアル出力信号線（40）を介して入出力処理ユニット
（22a）のシリアルレシーバ（26a）にシリアル伝送す
る。

シリアル出力信号線（40）に出力されるシリアルデータ
は、入力データと同様に全くオリジナルなコマンドを有
するデータ構造又は入出力処理ユニット（22b）のアド
レスを付したデータ構造等になっている。

以上のようにして生成されたシリアルデータは、シリア
ルレシーバ（26a）からワンチップマイクロプロセッサ
（23a）に転送される。

ワンチップマイクロプロセッサ（23a）は出力データを
解釈するが、この出力データは機械入出力手段（21b）
に対するものであり、入出力処理ユニット（22a）に関
係ないデータであることを認識する。

ワンチップマイクロプロセッサ（23a）は出力データを
即座にシリアルドライバ（27a）及びシリアル出力信号
線（42）を介して入出力処理ユニット（22b）のシリア
ルレシーバ（26b）に転送する。

さらに、シリアルレシーバ（26b）は出力データをワン
チップマイクロプロセッサ（23b）に転送する。

ワンチップマイクロプロセッサ（23b）は出力データを
解釈して、出力データが入出力処理ユニット（22b）に
対するものであることを認識し、機械入出力手段（21
b）に出力データに応じた動作をさせる。例えば、出力
データがブレーキを有効にするものであるときは、ワン
チップマイクロプロセッサ（23b）は直ちにドライバ出
力回路（25b）を介して機械入出力手段（21b）のブレー
キを有効にする。

次に、CPU（11）が入出力処理ユニット（22a）及び（22
b）が故障して動作を停止しているかどうかを確認する
動作について説明する。

まず、CPU（11）は入出力処理ユニット（22a）及び（22
b）以外の入出力処理ユニット、即ちロボットのインタ
ーフェイスに接続されていない入出力処理ユニットに対
するダミーの出力データを出力する。

ダミーのデータを出力すると、入出力処理ユニット（22
a）及び（22b）は転送されたダミーの出力データをその
まま転送するので、CPU（11）が出力したデータはCPU
（11）に戻ってくることになる。従って、CPU（11）は
入出力処理ユニット（22a）及び（22b）が故障していな
いことを確認できる。

なお、ここでは２個の入出力処理ユニット（22a）及び
（22b）を有する産業用ロボットの場合について説明し
たが、３個以上の入出力処理ユニットを有する場合も同
様に動作する。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、R/C（10）とロボット本体（20）とを所
定ビット数のパラレル入出力信号線（43）によって接続
するようにした前者のものにあっては、制御軸が増える
に従って、入出力信号線（43）の本数が増加し、ロボッ
ト本体（20）内の入出力信号線（43）の引き回しも煩雑
になり、ロボット本体（20）がコンパクトにならないと
いう問題点があった。

更に、R/C（10）の機械インターフェイス回路、即ちパ
ラレル入出力回路（14）についても制御軸が増えるのに
従って、大規模になってしまうという問題点があった。

また、R/C（10）とロボット本体（20）すなわち入出力
処理ユニット（22a）〜（22n）との間をシリアル出力信
号線（40）、各シリアル出力信号線（42）、及びシリア
ル入力信号線（41）を介してループ状に接続するように
した後者のものにあっては、R/C（10）とロボット本体
（20）との間の入出力信号線の本数を減らすことがで
き、入出力線の引き回しが容易になり、装置全体をコン
パクトに構成することができる利点を有するものの、LS
がアクティブになったときやワンチップマイクロプロセ
ッサ（23a）〜（23n）に異常状態が発生したときに、即
座に（ハード的に）機械入出力手段（21a）〜（21n）を
リセットする手段が講じられておらず、安全性、信頼性
に欠けるという問題点があった。

本発明は叙上の点に鑑みてなされたもので、LSがアクテ
ィブになったときやワンチップマイクロプロセッサに異
常状態が発生したときに、即座に（ハード的に）機械入
出力手段をリセットすることができる産業用ロボットを
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係る産業用ロボットは、ロボット固有の機械部
の動作状態を検出する機械入力手段および機械部に所定
の動作を行わせる機械出力手段を有する機械入出力手段
と、入出力処理ユニットと、からなる組合せ体を複数有
するロボット本体、それぞれの入出力処理ユニットとル
ープ状にリンク接続され、それぞれの入出力処理ユニッ
トと所定のシリアル情報の授受を行うことによりロボッ
ト本体を制御するロボット制御装置、ロボット制御装置
及び各入出力処理ユニットに共通のホットライン、各入
出力処理ユニット内に設けられて、一方の入力側が機械
入出力手段からの入力データのうち、緊急にロボットを
停止させる必要のあるデータを入力可能に接続されると
ともに、他方の入力側がホットラインに接続されたOR回
路、各入出力処理ユニット内に設けられ、OR回路の出力
によってドライバ出力をリセットするドライバ出力回
路、各入出力処理ユニット内に設けられ、入力側が機械
入出力手段からの入力データのうち、緊急にロボットを
停止させる必要のあるデータを入力可能に接続され、デ
ータが入力するとホットラインをアクティブにするバッ
ファ回路、各入出力処理ユニットに外付けされ、入出力
処理ユニット内のCPUに異常が発生すると、ホットライ
ンをアクティブにするCPU監視回路、を備え、各OR回路
は緊急にロボットを停止させる必要のあるデータの入力
があったときやホットラインがアクティブになったとき
には各ドライバ回路をリセットするように構成したもの
である。

［作用］本発明においては、ロボット制御装置及び各入出力処理
ユニットに共通のホットラインを設け、各入出力処理ユ
ニット内には、一方の入力側が機械入出力手段からの入
力データのうち、緊急にロボットを停止させる必要のあ
るデータを入力可能に接続されるとともに、他方の入力
側がホットラインに接続されたOR回路と、OR回路の出力
によってドライバ出力をリセットするドライバ出力回路
と、入力側が機械入出力手段からの入力データのうち、
緊急にロボットを停止させる必要のあるデータを入力可
能に接続され、データが入力するとホットラインをアク
ティブにするバッファ回路とを設け、かつ各入出力処理
ユニットに、入出力処理ユニット内のCPUに異常が発生
すると、ホットラインをアクティブにするCPU監視回路
を外付けして設け、各OR回路が緊急にロボットを停止さ
せる必要のあるデータの入力があったときやホットライ
ンがアクティブになったときには各ドライバ回路をリセ
ットするように構成したので、例えばLSがアクティブに
なったときや各ワンチップマイクロプロセッサに異常状
態が発生したときには、即座に（ハード的に）必要な機
械入出力手段をリセットすることができる。

また、幾重にも安全装置が構築されることとなって、安
全性、信頼性を格段に向上させることができる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例による産業用ロボットにおけ
るインターフェイスを示すブロック図である。

なお、第１図において、従来の他の例（第３図）と同様
の機能を果たす部分については同一の符号を付し、その
説明は省略する。

本実施例では、各入出力処理ユニット（22a）〜（22n）
の安全性及び信頼性を高めるため、各入出力処理ユニッ
ト（22a）〜（22n）に外付けのCPU監視回路（30a）〜
（30n）を設けるとともに、R/C（10）及び入出力処理ユ
ニット（22a）〜（22n）に共通のホットライン（31）を
設け、必要な機械入出力手段（21a）〜（21n）をリセッ
トできる構成としたものである。

この入出力処理ユニット（22a）は従来の他の例（第３
図）に示した入出力処理ユニット（22a）の構成に変え
て、又は加えて、ワイヤードORが可能なオープンコレク
タ出力を有するCPU監視回路（30a）と、R/C（10）及び
他の入出力処理ユニット（22a）〜（22n）に共通のホッ
トライン（31）と、フィルタ入力回路（24a）から読み
込んだ機械入出力手段（21a）の状態のうち、ワンチッ
プマイクロプロセッサ（23a）が読み込み可能であり、
かつOR回路（32a）の入力に接続された特種入力信号が
入力されるOR回路（32a）と、OR回路（32a）の出力によ
ってドライバ出力をリセットする機能を有するドライバ
出力回路（33a）と、ワイヤードORが可能なオープンコ
レクタ出力を有するバッファ回路（34a）とから構成さ
れている。

本実施例においては、従来の他の例（第３図）に示した
産業用ロボットにおけるインターフェイスの動作に加え
て、高速かつ確実に所定の動作を行なう。かかる動作
は、例えばLSがアクティブになったときに、高速かつ確
実にメカブレーキを有効にしたいときは、機械入出力手
段（21a）からの入力データのうち、LSがアクティブに
なった旨を示すデータを特種入力データとして処理する
ことにより実現される。この場合、メカブレーキに対応
するドライバ出力だけをリセットするだけでよいことは
当然である。

まず、機械入出力手段（21a）からの入力データのうち
特種入力データ、即ちLSの動作に対応する入力データが
アクティブになると、OR回路（32a）はドライバ出力回
路（33a）をリセットする。ドライバ出力回路（33a）の
リセットにより、機械入出力手段（21a）はリセットさ
れる。

さらに、特種入力データがアクティブになると、バッフ
ァ回路（34a）を介してホットライン（31）がアクティ
ブになる。ホットライン（31）がアクティブになると、
各入出力処理ユニット（22a）〜（22n）の各OR回路（32
a）〜（32n）は各ドライバ回路（33a）〜（33n）をリセ
ットする。従って、必要な機械入出力手段（21a）〜（2
1n）をリセットできる。

次に、ワンチップマイクロプロセッサ（23a）〜（23n）
が動作を停止したり、暴走する等の異常状態が発生した
ときに、即座に機械入出力手段（21a）〜（21n）をリセ
ットする場合について説明する。

ワンチップマイクロプロセッサ（23a）〜（23n）の一つ
に異常が発生すると、CPU監視回路（30a）〜（30n）は
異常を検知して、ホットライン（31）をアクティブにす
る。従って、各OR回路（32a）〜（32n）は各ドライバ回
路（33a）〜（33n）をリセットする。従って、必要な機
械入出力手段（21a）〜（21n）をリセットできる。

更に、R/C（10）に、ホットライン（31）がアクティブ
になることにより異常を検知する機能と、ホットライン
（31）をアクティブにする機能を備えることにより、ワ
ンチップマイクロプロセッサ（23a）〜（23n）の異常発
生や、LSの動作に対応する入力データがアクティブにな
ったことをR/C（10）に即座に認識させることができる
とともに、R/C（10）によってホットライン（31）をア
クティブにすることにより即座に機械入出力手段（21
a）〜（21n）をリセットすることができる。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、ロボット制御装置
及び各入出力処理ユニットに共通のホットラインを設
け、各入出力処理ユニット内には、一方の入力側が機械
入出力手段からの入力データのうち、緊急にロボットを
停止させる必要のあるデータを入力可能に接続されると
ともに、他方の入力側がホットラインに接続されたOR回
路と、OR回路の出力によってドライバ出力をリセットす
るドライバ出力回路と、入力側が機械入出力手段からの
入力データのうち、緊急にロボットを停止させる必要の
あるデータを入力可能に接続され、データが入力すると
ホットラインをアクティブにするバッファ回路とを設
け、かつ各入出力処理ユニットに、入出力処理ユニット
内のCPUに異常が発生すると、ホットラインをアクティ
ブにするCPU監視回路を外付けして設け、各OR回路が緊
急にロボットを停止させる必要のあるデータの入力があ
ったときやホットラインがアクティブになったときには
各ドライバ回路をリセットするように構成したので、例
えばLSがアクティブになったときや各ワンチップマイク
ロプロセッサに異常状態が発生したときには、即座に
（ハード的に）必要な機械入出力手段をリセットするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る産業用ロボットにおけ
るインターフェイスのブロック図、第２図は従来の産業
用ロボットにおけるインターフェイスの一例を示すブロ
ック図、第３図は従来の産業用ロボットにおけるインタ
ーフェイスの他の例を示すブロック図である。各図中、10はロボット制御装置、11はCPU、12はメモ
リ、13はシリアル入出力回路、20はロボット本体、21
a、21b、…21nは機械入出力手段、22a、22b、…22nは入
出力処理ユニット、23a、23bはワンチップマイクロプロ
セッサ、24a、24bはフィルタ入力回路、25a、25b、33
a、33bはドライバ出力回路、26a、26bはシリアルレシー
バ、27a、27bはシリアルドライバ、28a、28bは機械入出
力用電源、29a、29bは電源電圧変換回路、30a、30bはCP
U監視回路、31はホットライン、32a、32bはOR回路、34
a、34bはバッファ回路、40、41……シリアル入出力信号
線、42……シリアル信号線である。なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示すもので
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロボット固有の機械部の動作状態を検出す
る機械入力手段および上記機械部に所定の動作を行わせ
る機械出力手段を有する機械入出力手段と、入出力処理
ユニットと、からなる組合せ体を複数有するロボット本
体、それぞれの上記入出力処理ユニットとループ状にリンク
接続され、それぞれの上記入出力処理ユニットと所定の
シリアル情報の授受を行うことにより上記ロボット本体
を制御するロボット制御装置、ロボット制御装置及び各入出力処理ユニットに共通のホ
ットライン、各入出力処理ユニット内に設けられて、一方の入力側が
機械入出力手段からの入力データのうち、緊急にロボッ
トを停止させる必要のあるデータを入力可能に接続され
るとともに、他方の入力側が上記ホットラインに接続さ
れたOR回路、各入出力処理ユニット内に設けられ、OR回路の出力によ
ってドライバ出力をリセットするドライバ出力回路、各入出力処理ユニット内に設けられ、入力側が機械入出
力手段からの入力データのうち、緊急にロボットを停止
させる必要のあるデータを入力可能に接続され、該デー
タが入力すると上記ホットラインをアクティブにするバ
ッファ回路、各入出力処理ユニットに外付けされ、該入出力処理ユニ
ット内のCPUに異常が発生すると、上記ホットラインを
アクティブにするCPU監視回路、を備え、上記各OR回路は緊急にロボットを停止させる必
要のあるデータの入力があったときや上記ホットライン
がアクティブになったときには各ドライバ回路をリセッ
トするように構成したことを特徴とする産業用ロボッ
ト。