JPS62139005A

JPS62139005A - ロボツト制御方式

Info

Publication number: JPS62139005A
Application number: JP27904985A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Hara; 原　一良
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-12-13
Filing date: 1985-12-13
Publication date: 1987-06-22

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】［発明の技術分野］本発明は、ロボットシステムの階層型分散制御における
手動操作指令信号の伝達遅れを改善し、機構制御の応答
性を向上させるロボット制御方式［発明の技術的背景と
その問題点］ロボットシステムは、一般の生産システム（ＦＡ）から
原子力発電所などの点検システム、保守作業の自動化ま
で適用範囲は拡大の一途である。適用方法を単一機能（
例えば、物品の移動の自動化）から複合化・総合化機能
（例えば、移動、物品の加工。

組立１点検、生産管理）へと拡大されている。このロボ
ットシステムを制御するには、計算機システムが不可欠
であるが、ロボットシステムの複合化。

制御の複雑化、高度化傾向への対応策として、近年これ
らの要求機能を一台の高性能、高速大型計算機で実現す
るのではなく、機能毎に独立した計算機（またはマイコ
ン）で行なわせ、計算機間を高速データリンク（ＮＥＴ
υ０ＲＫ）で結合した階層型分散制御方式が採用されて
いる。

この階層型分散制御方式について、そのブロック図を示
す第２図を参照して説明する。同図におイテ、１はオペ
レータコンソールで、操作員がシステムを操作するため
のマンマシンインタフｘ−入の役割をもつ。２は全体制
御計算機で、分散制御システム全体の監視１作業管理、
オペレータコンソールｌからの操作指令７を受けて下層
装置に、シーケンス指令または手動操作指令８として出
力する機能をもつ、３は動作シーケンス制御計算機で全
体制御計算機２からの指令８によって、一連の動作の順
序、動作の起動／停止などの制御を行なう。４は動作シ
ーケンス制御計算機３が出力する動作制御信号９を機構
部を駆動するために電力増幅、トルク増幅する機ｕｔ駆
動装置である。５は機構部で、６は機構の制御状態を噴
出するセンサで、センサ信号１１として動作シーケンス
制御計算機３にフィードバックされ、動作シーケンス制
御計算機３で動作制御に使用される。

この従来方式では、オペレータの操作指令は、動作シー
ケンス制御計算機３を経由して動作制御信号９として機
構駆動装ｆｆ！４に伝達される。そのため、動作指令９
と１対１で対応している手動操作指令も動作シーケンス
制御計算機３を経由し機構駆動装置４に伝送される。ま
た、そのフィードバック信号は動作シーケンス制御計算
機３を経由してオペレータコンソール１に表示される。

オペレータはその表示により機構の動作状態を把握しつ
つ手動操作を行なう。

このように、階層システムではシステムの運用は全体制
御計算機２のマンマシンインタフェースを介し集中的に
行なわれるため、中間層の機能を要せずに、最下層の機
構部を動作させる手動操作の場合でも、操作指令は各層
を経由して最下層まで伝達されるため、手動操作に対す
る機構の動作応答遅れが大きくなる。更に、その動作状
態を示すセンサ信号も最下層から上層へと逆に経由して
全体制御計算機２に伝達されるため、指令に対する応答
確認のターンアラウンド時間は一層大きくにる。この遅
れが限度を超えると手動操作は困難となる。その限度は
１００ｍｇ〜２００ｍ５位である。階層数が多くなる程
、ターンアラウンド時間は大きくなり、この限度内に収
めることは困難になる。

［発明の目的］本発明は、分散制御方式の手動操作における機械動作応
答性を向上させ、制御の階層型を保ちながら安全に手動
操作できるようにすることを目的とする。

［発明の概要コロボットシステムの制御を階層型分散制御システムで制
御するものにおいて１手動操作時に切替回路を切替える
ことにより、中間階層をバイパスさせる。これにより、
手動操作のときは、指令信号は中間階層の制御計算機が
バイパスし直接機構部に伝達されるため応答性が向上す
る。また、その応答の状態を直接操作部へフィードバッ
クされ。

例えば１表示器などに表示できるため、オペレータはこ
れにより機械の動きを最小限度の時間遅れ内に知り、相
応の操作をすることができる。

［発明の実施例］第１図に本発明の分散制御方式ブロック図を示す、第１
図中、１〜１１までは第２図と同じなので説明は省略す
る。１２は手動操作上、動作シーケンス制御計算機３を
経由せず直接全体制御計算機２に入力すべき機構状態の
センサ状態のセンサ信号Ｂでセンサ信号Ａと同じ場合も
あれば、その一部の場合もあり、システムにより選択さ
れる。１３は自動運転のとき、全体制御計算機２から出
力されるシーケンス指令である。１５は手動操作のとき
、全体制御計算機２より出力される手動操作指令で直接
機構駆動装［４に伝達される。　１６．１７は各信号切
替器でオペレータコンソール１で手動操作が選択される
ことにより、切替信号１８により同時に切替えられ、手
動操作指令１５が直接機構駆動装置４に伝達されるよう
作動する。

次に、このように構成される分散制御方式の作用を、ロ
ボットの制御手順の一例を示す第１表を参照しつつ、詳
細に説明する。

なお、第１表のロボット制御手順の例では、第１図で示
す全体制御計算機２の機能例として作業工程の管理を、
動作シーケンス制御計算機３の機能として工程に対応し
た動作シーケンス制御をそれぞれ分散機能として割付け
ている。（以下余白）自動運転の場合、オペレータコン
ソール１がらの作業指示をうけて、全体制御計算機２は
工程１の起動を動作シーケンス制御計算機にシーケンス
指令１３として出力する。このとき、信号切替器１６゜
信号切替器１７は図に示す接点状態に在る。

動作シーケンス制御計算機３はシーケンス指令１３を受
は該当工程に対応した一連の動作シーケンス、即ち（１
）ボルト工具のセット、（２）ボルトのゆるめ、（３）
ボルトの取り外し、（４）部品Ａの取り外しを実行する
。

動作シーケンス制御計算機３は動作制御指令９を該当す
る機構駆動袋［４に出力する。即ち、（１）ボルト工具
のセット動作制御指令は（ａ）工具操作機？＋［動装置
へ、（２）ボルトゆるめ動作制御指令は（ｂ）工具モー
タ駆動装置へ、（３）ボルト取り外し動作制御指令は（
ｃ）ボルト取り外し機構駆動装置へ、（４）部品Ａの取
り外し動作制御指令は（ｄ）部品取り外し機構駆動装置
へそれぞれ出力する。

各動作の制御状態の監視、動作の完了は、センサ信号Ａ
ｌｌにより動作シーケンス制御計算機３が行ない、次の
動作制御に移る。工程１に該当する一連の動作、即ち、
（１）〜（４）までがすべて完了すると、工程１完了信
号を全体制御計算機２に伝送る（図示せず）。

全体制御計算機２は、工程１の完了を受信すると。

工程２の起動をオペレータに促がすため、例えばオペレ
ータコンソールの工程表示インジケータをフリッカさせ
る（図示せず）、オペレータはＩＴＶミニタなと他の監
視ツールで、工程１が完了していることを確認し、工程
２を起動させる。なお、システムによっては、オペレー
タの介入なしに１次工程を計算機で起動してしまう場合
もある。以下、工程１と同様工程２の作業が実行される
。

このように１分散機能として割付けられた機能を各層で
処理する自動運転の場合は、機構制御は動作シーケンス
制御計算機３とセンサ信号Ａｌｌの制御ループで行なわ
れ、信号の伝達遅れは制御性を損なわぬ範囲に押えるこ
とができる。

次に、工程３を説明する。工程３は動作シーケンス制御
計算機３で予め動作手順をプログラムできない作業、第
１表の例では、部品の目視点検作業で、オペレータが任
意に機構部を操作する必要がある作業を全体制御計算機
２のオペレータコンソール１を用いて必要な機構部を遠
隔手動操作して行なうものである。遠隔で操作する作業
は第１表で示す（９）点検カメラをつかみ具に取付、　
（１０）ＩＴＶを見ながらのＸ、Ｖ、Ｚ移動機構の操作
、　（１１）カメラの操作およびそれらの任意の組合せ
操作等である。

工８２の完了を動作シーケンス制御計算機３から受信す
ると、全体制御計算機２はオペレータコンソール１に手
動運転への切替操作をオペレータに促す切替要求信号を
（図示せず）出力する。オペレータはこの表示を確認し
て手動切替押ボタン（図示せず）を押下する。この操作
により第１図の切替指令信号１８が生成され、信号切替
器Ａ１６．信号切替器Ｂ１７が、同時に第１図に図示し
た状態とは反対側の接点状態に切替わる。これで、工程
３の遠隔手動操作が可能となる。

オペレータは工程３の各手動操作に該当する操作押ボタ
ン（図示せず）をオペレータコンソール１より選択して
押下する６例えば、（９）点検カメラをつかみ具に取付
の操作ボタンを手動操作すると、第１図に示す操作指令
７（この場合はつかみ指令）が全体制御計算機２より出
力され、すでに切替えられている信号切替器１６を経由
して、つかみ指令を手動操作指令１５として出力する。

手動操作指令（この場合はつかみ指令）は、信号切替器
１６と同時切替えられている信号切替器１７を経由して
動作制御信号（つかみ動作）として、機構駆動装［４（
（ｆ）つかみ／はなし機構駆動装置）に伝達され、該当
の機構（つかみｌはなし機構）が作動する６作業の状況
は第１図のセンサ信号Ｂ１２により全体制御計算機２を
経由オペレータコンソール１の状態表示ｉ（１！！！１
示せず）に表示され、オペレータはこの表示を見て機構
の動作完了、動作状況を知り、停止ボタン（図示せず）
を押して機構の動作を停止させる。停止信号も動作指令
信号と同じルートで機構部に伝達される。

以上述べたように、遠隔手動操作指令７は、動作シーケ
ンス制御計算機３を経由することなく。

直接該当の機構駆動装置４に伝達され、また、動作状態
を検出するセン）信号もセンサ信号Ｂ１シとして動作シ
ーケンス制御計算機３をバイパスして直接全体制御計算
機２に伝達されるため、従来の制御方式に比べ、階層構
造の中間層（シーケンス制御計算機３）を信号が通過し
ない分だけ短縮できることになる。この効果は中間層が
増える構成程ｌ著になる。このように、遠隔手動操作に
おいては全体制御計算機２と機構駆動装置で機構動作制
御ループを構成することにより１手動操作に必要な応答
特性を得ることができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のロボット制御方式によれ
ば、以下の如くの多大の効果を得ることができる。

（１）　　自動運転のときは、各階層の計算機により機
能分担されるので、計算機負荷を分散できる。

（２）　　手動操作のときは、中間層の計算機をバイパ
スして直接機構装置をドライブし、かつ、状態センサ信
号も中間層をバイパスして全体制御計算機に入力するの
で、操作−機構動作一状態確認一操作の時間遅れを手動
操作可能範囲内に押えることができる。

（３）全体制御計算機のマンマシンインタフェースから
機構の手動操作を含めて集中制御できるので、保守性が
向上する。

（４）　　自動運転、遠隔手動操作を組合せた作業工程
を必要とするロボットシステムに対応することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す分散制御ブロック図、
第２図は従来の分散制御ブロック図である。１・・・オペレータコンソール、２・・・全体制御計算
機、３・・・動作シーケンス制御計算機、４・・・機構
駆動装置、５・・・機構部、６・・・センサ、７・・・
操作指令、８・・・シーケンス指令または手動操作指令
、９・・・動作制御指令、１０・・・駆動信号。１１・・・センサ信号。

Claims

【特許請求の範囲】

ロボットシステムの制御をシステム制御装置、動作シー
ケンス制御装置、機構制御装置に機能分散して実行する
階層型分散制御システムにおいて、手動操作用切替回路
と手動指令用バイパス回路と手動操作用フィードバック
信号回路を設け、手動操作時に前記手動操作用切替回路
を切替えて、前記動作シーケンス制御装置を介さずに、
前記システム制御装置と前記機構制御装置とを直接結合
することを特徴とするロボット制御方式。