JPH0782379B2

JPH0782379B2 - ロボット制御装置

Info

Publication number: JPH0782379B2
Application number: JP62171992A
Authority: JP
Inventors: 高治松本
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1987-07-09
Filing date: 1987-07-09
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPS6415807A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、軌道生成部が発生した軌道上をサーボ制御部
によって関節を制御するようなロボット制御装置に係
り、特にこれらの間の同期をとる場合の改良に関する。

（従来の技術）ロボット制御装置は、例えば本出願人の提案に係る特願
昭61−75685号等で開示されている。このような装置に
おいて、マニピュレータを目標位置に動かす場合には、
現在位置から与えられた目標位置までの軌道データ（一
定時間毎の各関節角度など）を軌道生成部で発生し、こ
れらの軌道データをサーボ制御部においてサーボ演算サ
イクルごとの指令値に内挿し、サーボの演算を行う。

一般には、軌道生成部はCPUを持ち、軌道データの演算
サイクル毎の割り込を受け、演算サイクル毎の関節角度
を計算し出力する。

サーボ制御部は、通常複数あり、軌道生成部とはバスで
接続されているのが一般的である。また、軌道生成部と
同様にCPUを持ち、サーボ演算サイクル毎の割り込を受
け、演算サイクル毎の指令値を内挿によって求め、サー
ボ演算を行う。

軌道生成サイクルは、サーボ演算サイクルの整数倍に選
ばれる。

（発明が解決しようとする問題点）このような構成において、従来は、軌道生成部とサーボ
演算部の同期をとる手段として、専用の同期信号ライン
を用いるのが一般的であった。このため、バスが専用の
ものとなり、拡張性・互換性等の面で不利となってい
た。

また、バスが汎用の標準バスである場合には、専用信号
を使用することが出来ないため、問題となっていた。こ
れらの間の同期をソフトウェアで実施することは、処理
が複雑となるため、高性能のCPUが必要となっていた。

もっとも、軌道生成部とサーボ制御部を非同期に動作さ
せ、同期がずれた部分に関しては外挿を行い補正する方
法もあるが、この部分において軌道データに乱れを生じ
る不備があった。

本発明は、このような問題点を解決したもので、専用の
同期信号を用いることなく、バスに接続された軌道生成
部と複数のサーボ制御部の間に存在する軌道生成サイク
ルとサーボ演算サイクルの間の同期をとることのできる
ロボット制御装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）このような目的を達成する本発明は、軌道生成部（10）
と、これとバスで接続された複数のサーボ制御部（20）
とを有するロボット制御装置において、次の構成とした
ものである。

前記軌道生成部は、サーボ演算サイクル毎にサーボサイ
クル指令信号を出力する定周期タイマ（11）と、このサ
ーボサイクル指令信号を入力して前記サーボ制御部のア
ドレスデコーダに対応するアドレスを発生するアドレス
発生器（12）と、このサーボサイクル指令信号を分周し
て軌道生成サイクル信号を発生する分周器（13）と、こ
の軌道生成サイクル信号を割り込み信号として入力する
CPUと、当該アドレス発生器により発生したアドレスを
当該CPUのバスアクセスと競合しないタイミングで前記
バスに送出するアドレス競合調停器（14）を有してい
る。

前記サーボ制御部は、各サーボ制御部で同一に設定され
たアドレスを有するアドレスデコーダ（21）を備え、前
記バスを介して送られた前記アドレス発生器の発生する
アドレスを受信すると、今回のサーボサイクル指令信号
を発生してサーボ演算サイクルを開始する。

そして、前記軌道生成サイクル信号により前記軌道生成
部は今回の演算サイクルにおける関節角度を演算し、前
記サーボ制御部は前記バスを介して送られた関節角度の
指令値に対して前記サーボ演算サイクル毎に内挿演算に
より指令値を求めてサーボ演算を行うことを特徴として
いる。

尚、軌道生成部に軌道生成サイクル信号を生成するタイ
マを設け、バスを介してこの軌道生成サイクル信号を各
サーボ制御部に送信し、サーボ制御部側でサーボサイク
ル指令信号を発生するようにしてもよい。この場合は、
バスを用いてサーボサイクル指令信号のアドレスを送出
する場合に比較して、通信頻度が少なくなる。

（作用）軌道生成部では、定周期タイマによりサーボサイクル指
令信号を生成し、特別のアドレス発生器を用いて専用の
アドレスを発生し、バスを介してサーボ制御部に送って
いる。また、このサーボサイクル指令信号を用いて、分
周器により軌道生成サイクル指令信号を発生して、サー
ボサイクル指令信号と軌道生成サイクル指令信号との同
期を確保している。

サーボ制御部では、各サーボ制御部との間で同一に定め
られた専用のアドレスの受信を認識するアドレスデコー
ダを有し、バスを介してサーボサイクル指令信号を実質
的に受信している。尚、バスは他の機器が使用している
こともあるので、アドレス競合調停器によりアドレス発
生器のアドレスの送出タイミングを定めることで、汎用
のバスを用いても支障を生じないようにしている。

（実施例）以下、図面により本発明を説明する。

第１図は本発明の第一の実施例を示す構成ブロック図で
ある。図において10は軌道生成部、20は複数のサーボ制
御部、30は軌道生成部10とサーボ制御部20の間を接続す
るバスである。

以下、これらの詳細を説明する。軌道生成部10上の定周
期タイマ11は、サーボ演算サイクル（例えば2ms）毎に
「サーボサイクル指令信号」を出力している。

この信号は、一方ではバス30を経由してサーボ制御部20
上のサーボサイクル指令用の「レジスタ」をアクセスす
るためのアドレスを発生するアドレス発生器12に接続さ
れ、他方では、「軌道生成サイクル指令信号」を発生す
るための分周器13に接続され、ｎ分周（例えば16分周）
された「軌道生成サイクル信号」がCPUへの割り込み信
号として発生される（この例では32ms周期となる）。

アドレス発生器12によって発生されたアドレスは、アド
レス競合調停器14によってCPUからのバスアクセスやバ
ス30からのアクセス等と競合しないタイミングに調整さ
れて、バス30へ送出される。

サーボ制御部20上には、前記アドレス発生器12によって
発生されたアドレスにより「サーボサイクル指令信号」
を発生するアドレスデコーダ21があり、この「サーボサ
イクル指令信号」は、CPUへの割り込み信号となりサー
ボ演算サイクルを指示する。各サーボ制御部20上のアド
レスデコーダ21は、全て同一のアドレスによって選択さ
れる。

このように構成された装置の動作を次に説明する。軌道
生成部10上の定周期タイマ11は、サーボ演算サイクル
（例えば2ms）毎に「サーボサイクル指令信号」を出力
している。

この信号によりアドレス発生器12からサーボ制御部20上
のサーボ演算サイクル指令用の「レジスタ」をアクセス
するためのアドレスが2ms毎に発生される。また、この
信号は「軌道生成サイクル指令信号」を発生するための
分周器13に接続され、例えば16分周されて「軌道生成サ
イクル指令信号」として32ms毎にCPUへの割り込み信号
となる。

アドレス発生器12によって発生されたアドレスは、アド
レス競合調停器14によってCPUからのバスアクセスやバ
ス30からのアクセス等と競合しないタイミングに調整さ
れて、バス30へ送出される。アドレス競合調停器14は、
最も早くアクセスを要求したものを最初に有効とし、他
がアクセス中にアクセス要求したものは、他のアクセス
が終了するまで待たせる機能を持ち、「バスアービタ
ー」などの名称で知られている手段であり、公知であ
る。

この構成においては「サーボサイクルの指令信号」は、
軌道生成部10のCPUのバスアクセスなどと競合した場合
には、アドレス競合調停器14により若干遅らされるが、
この遅れは、たかだかバスサイクル（通常は１〜２μse
c）程度であり、サーボ演算サイクルに対して十分に短
いので問題とはならない。

これにより、サーボ制御部20上のアドレスデコーダ21
は、2ms毎にアクセスされ、「サーボサイクル指令信
号」を発生する。すると、2ms毎にCPUに対してサーボ演
算サイクルを指示する割り込みがかかり、かつ、軌道生
成サイクルとは同期がとれたものとなる。

第２図は本発明の第二の実施例を示す構成ブロック図で
ある。この構成においては、軌道生成部10上のタイマ15
は軌道生成サイクル（例えば32ms）周期で指令信号を発
生する。この信号は、CPUへの割り込み信号となるとと
もに、アドレス発生器12に接続されている。

アドレス発生器12により出力されるアドレスは、アドレ
ス競合調停器14およびバス30を経由して、サーボ制御部
20上のアドレスデコーダ21に印加される。

アドレスデコーダ21のセレクト信号は、サーボサイクル
毎のパルス信号を発生するタイマ22のスタート入力に接
続され、このタイマ22をスタートさせる。

タイマ22のクロック出力は、「サーボサイクル指令信
号」として、CPUへの割り込み信号となるとともに、ｎ
進カウンタ23に接続される。

ｎ進カウンタ23のカウントアップ信号（Carry）は、前
記タイマ22のストップ入力に接続され、これにより、こ
のタイマ22は、サーボサイクルの周期でｎ個のパルスを
出力して停止する。

このように構成された第２図の装置の動作を次に説明す
る。第３図は、第２図の装置の各信号のタイムチャート
である。第３図において、軌道生成部10からのサーボ制
御部20上のアドレスデコーダ21のアクセスは軌道生成サ
イクルの32ms毎となる。サーボ制御部20においては、ア
ドレスデコーダ21のセレクト信号は、サーボ演算サイク
ル毎のパルス信号を発生するタイマ22のスタート入力に
接続され、このタイマ22をスタートさせる。

タイマ22のクロック出力は、「サーボサイクル指令信
号」として、CPUへの割り込み信号となるとともに、例
えば16進カウンタ23に接続される。

16進カウンタ23のカウントアップ信号（Carry）は、前
記タイマ22のストップ入力に接続され、これにより、こ
のタイマ22は、サーボサイクルの周期で16個のパルスを
出力して停止する。

この動作が、軌道生成サイクル（32ms）毎に繰り返さ
れ、軌道生成サイクルと同期のとれたサーボ演算サイク
ルが実現される。

この構成においても、「軌道生成サイクル指令信号」
は、軌道生成部10のCPUのバスアクセスなどと競合した
場合には、アドレス競合調停器14により若干遅らされる
が、この遅れは、たかだかバスサイクル（通常は１〜２
μsec）程度であり、軌道生成サイクルに対して十分に
短いので問題とはならない。

また、第１図の装置と比較すると、バス30のアクセス頻
度が少なくなるので、システム全体の効率は良くなる利
点がある。

第４図は本発明の第３の実施例の構成ブロック図であ
る。この構成は、第２図の装置からアドレス発生器12と
アドレス競合調停器14を除去したものである。この構成
においては、サーボ制御部20上のアドレスデコーダ21
は、「軌道生成サイクル指令信号」によって起動される
軌道生成部10上のCPUの割り込み処理ルーチン内で、ソ
フトフェアによってアクセスされる。

このように構成された第４図の装置の動作を次に説明す
る。第５図は第４図の装置の動作を説明するフローチャ
ートである。この図において、軌道生成部10上のCPUの
割り込み処理ルーチンが起動される（S1）。するとサー
ボ制御部20上のアドレスデコーダ21は、軌道制御部10内
のソフトフェアによってアクセスされる（S2）。サーボ
制御部20は「軌道生成サイクル指令信号」によって起動
され、軌道生成処理をする（S3）。計算が終了すると、
戻しとなる（S4）。この軌道はロボットの移動制御に使
用される。

この実施例によれば、アドレス競合調停器14は不要とな
り、ハードウェアの規模が小さくて済む利点がある。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、軌道生成部10がす
べてのサーボ制御部20を同時にアクセスして同期をとる
ことができ、同期ずれに起因する軌道及び速度の乱れが
防止される。また、専用の制御線を設けることなく、汎
用のバス30を用いることができ、簡単な構成で済むとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成ブロック図、
第２図は本発明の第２の実施例を示す構成ブロック図、
第３図は第２図の装置の各信号のタイムチャート、第４
図は本発明の第３図の実施例を示す構成ブロック図、第
５図は第４図の装置の動作を説明するフローチャートで
ある。 10……軌道生成部、20……サーボ制御部、30……バス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０５Ｂ 19/18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軌道生成部（10）と、これとバスで接続さ
れた複数のサーボ制御部（20）とを有するロボット制御
装置において、前記軌道生成部は、サーボ演算サイクル毎にサーボサイ
クル指令信号を出力する定周期タイマ（11）と、このサ
ーボサイクル指令信号を入力して前記サーボ制御部のア
ドレスデコーダに対応するアドレスを発生するアドレス
発生器（12）と、このサーボサイクル指令信号を分周し
て軌道生成サイクル信号を発生する分周器（13）と、こ
の軌道生成サイクル信号を割り込み信号として入力する
CPUと、当該アドレス発生器により発生したアドレスを
当該CPUのバスアクセスと競合しないタイミングで前記
バスに送出するアドレス競合調停器（14）を有し、前記サーボ制御部は、各サーボ制御部で同一に設定され
たアドレスを有するアドレスデコーダ（21）を備え、前
記バスを介して送られた前記アドレス発生器の発生する
アドレスを受信すると、今回のサーボサイクル指令信号
を発生してサーボ演算サイクルを開始し、前記軌道生成サイクル信号により前記軌道生成部は今回
の演算サイクルにおける関節角度を演算し、前記サーボ
制御部は前記バスを介して送られた関節角度の指令値に
対して前記サーボ演算サイクル毎に内挿演算により指令
値を求めてサーボ演算を行うことを特徴とするロボット
制御装置。
【請求項２】軌道生成部（10）と、これとバスで接続さ
れた複数のサーボ制御部（20）とを有するロボット制御
装置において、前記軌道生成部は、軌道生成サイクル毎に指令信号を出
力するタイマ（15）と、この軌道生成サイクル指令信号
を入力して前記サーボ制御部のアドレスデコーダに対応
するアドレスを発生するアドレス発生器（12）と、この
軌道生成サイクル信号を割り込み信号として入力するCP
Uと、当該アドレス発生器により発生したアドレスを当
該CPUのバスアクセスと競合しないタイミングで前記バ
スに送出するアドレス競合調停器（14）を有し、前記サーボ制御部は、各サーボ制御部で同一に設定され
たアドレスを有するアドレスデコーダ（21）と、このア
ドレスデコーダの出力するセレクト信号を入力してサー
ボサイクル指令信号を出力するタイマ（22）と、このタ
イマの出力するサーボサイクル指令信号を計数して、当
該サーボサイクルの積算時間が前記軌道生成サイクルの
時間に到達したときは、当該タイマの動作を停止させる
カウンタ（23）とを備え、前記アドレスデコーダは前記
バスを介して送られた前記アドレス発生器の発生するア
ドレスを受信すると今回の軌道生成サイクル指令信号を
発生し、前記タイマによりサーボ演算サイクルを開始
し、前記軌道生成サイクル信号により前記軌道生成部は今回
の演算サイクルにおける関節角度を演算し、前記サーボ
制御部は前記バスを介して送られた関節角度の指令値に
対して前記サーボ演算サイクル毎に内挿演算により指令
値を求めてサーボ演算を行うことを特徴とするロボット
制御装置。