JPS59223818A - ロボツト制御用多重通信装置 - 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】 〔１〕発明の技術分野 本発明はロボットにおけるが如く、同一の装置中に設け
られた複数の可動部分を別々の動力源を用イ、かつそれ
らを互いに協調させながら駆動させるために有用な、運
動制御装置に関するものである。

〔２〕従来技術 産業用ロボットを例にとり説明すると、ロボットには人
体の上肢に似たアームを備えているものが多いが、この
アームは独立して動き得る数個の部分から構成され、そ
れらの部分の運動を独立して制御する同じ個数の駆動源
を持っている。第１図はロボットの構造を例示したもの
で、互いに回転あるいは摺動可能にとりつけられた複数
の剛体（剛体のそれぞれをリンクと呼ぶ）から構成され
ている。すなわちリンクｌは基台に固定されており、リ
ンク２はリンクｌに対して水平方向に回転することがで
きる。リンク３はリンク２に対して垂直方向に回転でき
るよう取付けされており、以下リンク４およびリンク５
も同様である。またリンク５にとりつけられたフ、イン
ガロは物体をはさんで把持するためのものであって、こ
の例ではフィンガ６の開閉も含めて独立に５通りの動き
をすることができ、換言するとこの例のロボットの運動
の自由度は５である。

第１図の例において、各リンクの間の回転の角度は自由
に制御されなければならない。例えばフィンガ６の先端
を望ましい位置と方向に動かしたいとすると各リンクが
取るべき角度がそれぞれ決定され、そのためには、各リ
ンクをそれらが取り付けられている他のリンクに対して
望みの角度になるよう回転させるべく、それぞれの駆動
用動力源を制御しなければならない。従って上記の制御
を行うための装置（位置決め制御装置）はロボットの持
つ自由度の数だけ必要になる。

上記の位置決め制御装置に対して、対応するリンクのと
るべき角度を指令するのは中央制御装置（中実装置）で
あって、ロボットに特定の仕事をさせるためにロボット
が行う一連の動作のそれぞれに対して、ロボットの位置
、動作ステップあるいは運動速度を予め記憶しており、
特定の時点において各リンクがとるべき角度を決定し、
各位置決め制御装置に角度情報を送る。位置決め制御装
置にはリンクの回転角度を計測する位置計測器が設置さ
れていて、中実装置からの角度情報に出来るだけ合致す
るようにサーボモータ、油圧シリンダあるいはエアシリ
ンダ等の動力源を駆動させる。

次に第２図を用いて従来用いられている位置決め制御装
置と中実装置との間のデータフローを説明する。中実装
置Ｈとｎ個の独立した位置決め制御装置Ｃ１，Ｃ２・・
・・・・・・・・Ｃｎとは、それぞれ別個に交信するよ
う接続されている。例えばＣ１は書き込み信号線Ｗ１を
通じて中実装置Ｈから角度指令が与え１られている。又
、その時のリンクの回転角の計測結果を中実装置が利用
した時もあるため、読み出し信号線Ｒ，を通して、回転
角計測値を中実装置が読み出すことができるようになっ
ている。

〔３〕従来技術の問題点 第２図で明らかなように従来すべての位、置決め装置は
それぞれ独立した中実装置との交信ラインを持つのが通
例であった。さらにほとんどの場合両装置間の情報伝送
にはディジタル信号が用いられているため、１つの信号
線は伝送信号の、大きさを表現するのに必要なビット数
以上の本数の電線が必要になる。従って位置決め制御装
置と中実装置の間には多数の電線が必要となり接続コネ
クタの芯線数が増大するため接続工数、信頼性の両面か
ら不利になる。

また全システムの拡張性の点においても制御を必要とす
るロボット等の構造は目的に応じて多種多様であり、か
つ位置決め制御装置の個数もロボット等の装置の自由度
によってまちまちになるため、このような条目シのロボ
ット群の中実装置を共通なものにしようとしても位置決
め制御装置と接続する信号線の数はロボットの最大自由
度に応合には接続端子と信号線が無駄になってしまう。

つまり制御システムとしての応用性と拡張性に限界を生
じることになる。

〔４〕発明の目的 本発明の目的は上記の従来技術の問題点を解決し多重通
信装置を介して中実装置と複数の位置決め制御装置とを
接続することによって中実装置の交信径路を簡略化し拡
張性に富んだ制御システム構成にすることが可能である
。又接続する電線に雑音が誘導され信号に誤りを生じる
事が懸念されるならば信号線として光ファイバを用いる
ことが好ましい。

〔５〕発明の構成 本発明の概要を第３図を用いて説明する。中央制御装置
Ｈは信号出力端子ＴＯＩと信号出力端子Ｒ１，を通じて
のみ複数の位置決め制御装置ｃ、　、Ｃ２・・・・・・
・・・Ｃｎと交信する。すなわち上記の出力端子ＴＯ，
］は第１の多重通信装置Ａ、の端子ＲＯＩと接続さ１ れ、入力端子ＲＩＧは装置Ａ１の端子ＴＩＧに接続され
ている。第１の多重通信装置Ａ１と第２の多重通信装置
Ａ２も上記と同様に接続されるものとする。また多重通
信装置ＡＩ、Ａ２・・・・・・・・・・・・Ａｎは、そ
れぞれ別個に位置決め制御装置自、Ｃ２・・・・・・・
・・・Ｃｎと接続されていて、ロボットの自由度に応じ
たｎ対の組み合せを付加することによって制御システム
を自由に拡張できる。

中実装置から信号比“力端子Ｔｏｌを経て送出される信
号はｉ番目の多重通信装置Ａｉを介して、制御対象とな
るｉ番目のリンクの角度指示を行う位置決め制御装置Ｃ
ｉにのみ受信されるよう構成され、かつ中実装置が特定
リンクの回転角データを受取りたい場合にはデータを識
別し、例えばｉ番目の位置決め制御装置からの回転角デ
ータだけを中実装置が受取ることができる工うになって
いる。このように多重通信装置を従来の位置決め制御装
置に付加することによって、拡張容易な制御システムを
構成することができる。

〔６〕実施例 第４図および第５図を用いて本発明のロボット制御用多
重通信装置について説明する。

第４図は、前述の第３図における多重通信装置ＡＩ、Ａ
２・・・・・・・・・・・握の中の任意の多重通信装置
Ａｉの内部構成を示したものである。

例えばこれがＡｌに対応するとした場合には、入力端子
ＲｏｔはＲ１に、出力端子ＴＩ２はＴ２、以下ＴＩＯは
Ｔ１、ＲＱｘ　＆！、　Ｒ，に対応する。予め多重通信
装置Ａ１、Ａ２・・・・・・・・・九のそれぞれに異な
った番号を割り当てしこれをアドレスと呼ぶ。

中実装置Ｈが任意の位置決め制御装置Ｃｉに角度指令信
号を送信する場合、中実装置Ｈは第５図に示すような形
式のワードを作成する。

送受ビット２２は中央制御装置がデータを送信するのか
、あるいは受信したいのかをアドレス指定した位置決め
制御装置に通知するためのビットですることができる。

又、送信する角度指令データ２３にｍビットを割り当て
しておけば角度データを最高（１／２　）”の分解能で
送信することができる。

中実装置Ｈはこのワードを１単位として直列信号に変換
し、端子Ｔｏｌから送出する。入力端子のままの形で最
後の多重通信装置Ａｎに達する。

一方、各多重通信装置の内部では、直列信号受信回路Ｒ
Ｘによりこの使号を受信し並列信号として指令値用ビッ
ト数ｍが４の場合のワード構成例を示したものである。

直列信号受信回路ＲＸから出力されるとアドレス用３ビ
ツトの情報が比較器１６加えられる。比較器１６は前記
アドレスに係わる・２個の入力情報を比較し、一致して
いた時だけ論理”　１　”を出力する。アドレス設定器
１５はスイッチ回路等を選べば任意のキビットの符号を
出力することが可能であり、これを対応する多重通信装
置に割り当てられているアドレス符号に等しくセットし
ておくとＲＸが、上記アドレスの付加されたワードを受
信した時だけ比較器１６の出力は“１”となる。一方Ｒ
Ｘには一連のワードを受信しその値を出力していること
を示す信号ＤＶも出力されており、ワードが正しく出力
され終ると信号ＤＶは“０”から°°１”に変化し又そ
の出力を読み込むタイミングを教えるーアンドゲート１
８には信号ＤＶと比較器１６の出力と、ＲＸから出力さ
れる送受ビット信号が入力され、正しいワードが出力さ
れ、かつアドレス信号の内容が正しければ、送受ビット
が“１”の時にのみアンドゲートから信号”１”′が送
出される。従ってこの信号が“Ｉ　ＩＩ・となるタイミ
ングで１位置決め制御装置Ｃが回転角情報を読み込めば
、所望のリンクの回転駆動動作が実行される〜 次・に中実装置Ｈが位置決め制御装置Ｃから回転角情報
を受信する場合の°動作について説明する。

直列信号送信回路ＴＸは、位置決め制御装置からの出力
信号を直列信号に変換し、端子ＳＤから送出するための
回路である。この回路は通常は信号出力をせず、端子Ｓ
Ｄからの出力は論理“ｌ”のままである。スタート入力
端子ＳＴに“１″が入力されると、直列信号出力を開始
する。つまり、ＴＸが直列信号を出力していない時には
、アンドゲート１１の一端に入力された信号はそのまま
端子Ｔｌから出力される。またＴＸのＳＴ人力は、アン
ドゲート１２とインバータ１４の働きによって該多重通
信装置に割り当てられているアドレスと送受ピッド′Ｏ
″とを持ったワードが入力されたときたけ“１′″とな
る。中実装置はデータの送信を希望する多重通信制御装
置のアドレスならびに°°０″である送受ビットを有す
るワードを端子Ｔｏｌから送出すればよい。

この時データビットの内容は特に規定しない一１次に端
子Ｒ１ｏから受信するデータは、指定する多重通信装置
からの希望する回転角情報である。

このようにすれば同時に複数の多重通信装置から中実装
置に回転角に係わる情報が送られることはなく、複数の
データが輻較することが回避できる。

〔７〕発明の効果 本発明によるロボット制御用多重通信装置を使用すれば
、中実装置と各位置決め制御装置とを接続する配線が従
来の方式に比べて大幅に少なくな　　　−り制御系の信
頼性が向上すると共に、拡張性も飛躍的に増大する。

また自由度の多い複雑な動作をするロボットの複数台を
制御しようとする際には、位置決め制御装置の数も非常
に多くす沙、交信する情報量が増大するが、そのような
場合には多重通信用の伝送路に光ファイバから構成され
た線路を使用することが有効である。

本発明の構成によれば多重通信装置は次汝に直列に追加
し、同時に制御される位置決め装置を増設してゆけば容
易に制御容量を付加することができる。そして多重通信
装置も゛割り当てられたアドレスを、アドレス設定器を
用いて設定することにをうて識別でき、増設に対する支
障は解消する。

交信する情報量が増大し、かつ伝送速度が問題になるが
、この場合には信号伝送容量が従来の電線エリも格段に
大きな光フアイバケーブルを用いると軽量かつ可撓性に
優れた信号線路にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットの構造を示す図である。 第２図は従来の制御装置の接続を示す図である。 第３図は本発明の多重通信制御装置を用いて位置決め制
御を行う場合の接続を示す図である。 第４図は本発明の多重通信制御装置の動作を示す図であ
る。 第５図はワードの構成例である。 １・・・第１リンク　　　１１・・アンドゲート２・・
・第２リンク　　　１２・・・アントゲ−１・３・第３
リンク　　　１３・・・アンドゲート４・第４リンク　
　　１４・・・インバータ５・・第５リンク　　　１５
・・・アドレス設定器６・フィンガ　　　　１６・・・
比較器２１・・・アドレスビット ２２・・・送受ビット ２３・・・データビット Ｈ・・・・・・・・・・・・中央制御装置Ｃ１〜Ｃｎ・
位置決め制御装置 ５１〜Ｓｎ・・・位置計測器 Ｍ１〜Ｍｌｌ・・・駆動動力源 Ｒ１・・・・・・・・・・・・読み出し信号線Ｗｌ・・
・・・・・・・・・・書き込み信号線Ａ１〜Ａｎ・・・
多重通信装置 ＲＸｉ・・・・・・直列信号受信回路（ｉ番号）ＴＸｉ
・・・・・直列信号送信回路（ｉ番目）Ｃｉ・・・・・
・・・位置決め制御装置（ｉ番目）Ｍｉ・・・・・・・
・・駆動動力源（１番目）Ｓｉ・・・・・・・・・位置
計測器（ｉ番目）Ｉン、ｉ＋ｔ Ｒｔ子Ｉ、を 第５図 １

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロボットの回転あるいは摺動によって個別に動き
   得る剛体部の位置決め制御装置を集中制御する中央制御
   装置から前記位置決め制御装置に位置指令信号を送信し
   ロボットの動作を制御する通信装置において、送信用と
   受信用との独立した２系統の信号伝送路で順次直列に接
   続された複数の多重通信装置を設け、中央制御装置から
   前記位置指令信号を直列信号として送出し、多重通信装
   置ではそのまま該信号を隣接する他の多重通信装置に送
   ると同時に、前記直列信号を多重通信装置アドレス、送
   信か受信かを識別する符号および位置指令の少なくとも
   ３種類の情報を所定ビット数割りつけした並列信号に変
   換し、アドレスが合致し、送受ビット内容が“送信″で
   ある場合にのみ前記並列信号の位置指令ビット内容を祉
   置決め制御装置に伝送することを特徴とするロボット制
   御用多重通信装置。
2. （２）位置決め制御装置から該装置が位置制御している
   ロボット剛体部分の位置又は回転角に係わる情報を、信
   号送信先アドレス、送受信識別符号な前記並列信号を制
   御用多重通信装置が受信するとアドレス信号内容が該制
   御用多重通信装置のアドレスに該当し、かつ送受信識別
   符号内容が゛′受信″である場合にのみ前記位置決め制
   御装置からの位置又は回転角情報を直列信号に変換して
   中央制御装置に送出し、前記以外の場合には隣接する他
   の多重通信装置からの信号をそのまま中央制御装置に転
   送することを特徴としたロボット制御用多重通信装置。