JPWO2019220504A1

JPWO2019220504A1 - スマート・サーボモータおよび複数のスマート・サーボモータを使用した駆動装置

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Publication number: JPWO2019220504A1
Application number: JP2020519228A
Authority: JP
Inventors: イーヴラクロワ
Original assignee: ROBOTSHOP JAPAN CO., LTD.
Current assignee: ROBOTSHOP JAPAN CO., LTD.
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2018-05-14
Publication date: 2021-05-27
Anticipated expiration: 2038-05-14
Also published as: EP3771089A4; US11641399B2; US20210360069A1; JP7082735B2; CN112106292A; WO2019220504A1; CN112106292B; CA3098827A1; EP3771089A1; EP3771089B1

Abstract

【課題】識別ＩＤを使用することなく通信が可能となるスマート・サーボモータおよび前記スマート・サーボモータを使用した駆動装置を提供する。【解決手段】主制御部１１と、複数のスマート・サーボモータ１−１〜１−Ｎが、単一の通信経路１３を介して接続されており、主制御部１１から識別ＩＤを使用して各スマート・サーボモータに通信可能である。いずれかのスマート・サーボモータ１−ｕに設けられた切替え部を操作すると、そのスマート・サーボモータ１−ｕと主制御部１１とが「２５５」の符号などの共通ＩＤを使用して通信可能になる。この通信により、主制御部１１がスマート・サーボモータ１−ｕに割り当てられた識別ＩＤを読み出すことなどが可能になる。【選択図】図２

Description

本発明は、運動パラメータを予め記憶して回転を出力するスマート・サーボモータ、および複数の前記スマート・サーボモータでネットワークを構成してロボットやその他の装置を駆動する駆動装置に関する。

以下の特許文献１に、スマート・サーボモータを使用した多軸制御装置に関する発明が記載されている。この多軸制御装置は、メインコントローラと複数のスマート・サーボモータとが単一のバスを介して通信可能となっている。

特許文献１には、スマート・サーボモータの識別コードを設定する方法が記載されている。この識別コードの設定方法では、段落〔００４２〕に記載されているように、それぞれのスマート・サーボモータが、メインコントローラから識別コード設定コマンドを受け取ると、識別コード設定モードに入る。識別コード設定モードでは、全てのスマート・サーボモータが、事前設定の識別コードにリセットされ、図４Ａに示すよう、全てのスマート・サーボモータの識別コードが「ＩＤ＝０」となる。

図４Ｂに示すように、１段目のスマート・サーボモータのシャフトを回転させ、シャフトの回転角が設定値よりも大きいと判断されると、そのスマート・サーボモータの識別コードが「ＩＤ＝１」に設定されるとともに、設定指示信号がバスを介して他のスマート・サーボモータに通知され、図４Ｃに示すように、全てのスマート・サーボモータの識別コードが「ＩＤ＝１」に書き換えられる。

次に、図４Ｄに示すように、２段目のスマート・サーボモータのシャフトを回転させ、シャフトの回転角が設定値よりも大きいと判断されると、そのスマート・サーボモータの識別コードが「ＩＤ＝２」に設定される。この場合も、設定指示信号がバスを介して他のスマート・サーボモータに通知され、図４Ｅに示すように、３段目以降の全てのスマート・サーボモータの識別コードが「ＩＤ＝２」に書き換えられる。この設定動作を順番に繰り返すことで、複数のスマート・サーボモータの識別コードを順次設定していく、というものである。

特開２０１７−６３５９０号公報

特許文献１に記載された多軸制御装置における識別コードを設定する方法は、識別コード設定モードに入ると、全てのスマート・サーボモータが、事前設定の識別コードにリセットされてしまう。その後、スマート・サーボモータの識別コードを設定するには、シャフトを回転させる再設定操作を、スマート・サーボモータ毎に、順番に行わなくてはならないため、全てのスマート・サーボモータに識別コードを設定するために多くの手間と長い時間を要する。

例えば、ロボットなどのような、多数のスマート・サーボモータが搭載される装置において、どれかのスマート・サーボモータの識別コードが不明であったり、あるいは、所定の識別コードが設定されているスマート・サーボモータが誤った箇所に取り付けられているような場合など、１個または複数個のスマート・サーボモータの識別ＩＤや運動パラメータを確認しなくてはならないときがある。このような場合に、特許文献１に記載された方法を採用すると、全てのスマート・サーボモータに対して識別モードの設定をやり直さなくてはならなくなる。

または、いずれかのスマート・サーボモータがどのように設定されているかが不明となったときに、そのスマート・サーボモータを接続ネットワークから切り離すことが必要となり、作業の手間が多大になる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、接続ネットワークからの切り離しを行う必要がなく、また個々のスマート・サーボモータの設定のリセットを行わなくても、スマート・サーボモータと主制御部と通信できるようにして、識別コードの読み出しなどを可能にしたスマート・サーボモータおよび複数のスマート・サーボモータを使用した駆動装置を提供することを目的としている。

本発明は、モータと、前記モータを駆動するモータドライバと、前記モータの回転を検出する検出部と、前記検出部からの検知出力を得て前記モータドライバを制御するモータコントローラと、が設けられたスマート・サーボモータにおいて、
操作が可能な切替え部が設けられており、
前記切替え部からの切替え信号が得られたときに、前記モータコントローラにおいて、予め割り当てられている識別ＩＤ以外の共通ＩＤを使用した共通ＩＤ通信モードが設定されることを特徴とするものである。

本発明のスマート・サーボモータは、前記切替え部からの切替え信号が得られたときに、前記共通ＩＤ通信モードが、所定時間継続して設定されることが好ましい。

本発明のスマート・サーボモータは、前記切替え部からの切替え信号によって、前記共通ＩＤ通信モード以外に、前記モータコントローラの個別設定を行う個別設定モードに移行することが可能である。

さらに本発明のスマート・サーボモータは、前記切替え部に押釦が設けられており、前記押釦の押圧の継続時間を相違させることで、前記共通ＩＤ通信モードの設定と、前記個別設定モードとが切替えられるものとすることが好ましい。

次に本発明は、前記いずれかに記載の複数のスマート・サーボモータと主制御部とが設けられた駆動装置において、
前記主制御部と、複数の前記スマート・サーボモータのそれぞれとの間で通信が可能とされており、
いずれかのスマート・サーボモータが、前記共通ＩＤ通信モードに設定されているときに、主制御部とそのスマート・サーボモータとの間で、前記共通ＩＤを使用した通信が行われることを特徴とするものである。

本発明の駆動装置は、前記主制御部と複数の前記スマート・サーボモータとの接続が、例えば、単一の通信経路を使用したディジーチェーン接続である。

本発明の駆動装置は、共通ＩＤ通信モードに設定されているスマート・サーボモータから、そのスマート・サーボモータに予め割り当てられている識別ＩＤを、前記主制御部で呼び出すことが可能である。

また本発明の駆動装置は、共通ＩＤ通信モードが設定されている前記スマート・サーボモータの運動パラメータを、前記主制御部からの指令で書き換えることが可能である。

本発明のスマート・サーボモータは、切替え部を操作することによって、そのスマート・サーボモータに対して、識別ＩＤ以外のＩＤであって予め決められた符号を使用した共通ＩＤを使用してアクセスできる。共通ＩＤを使用してスマート・サーボモータにアクセスすることによって、スマート・サーボモータから識別ＩＤを呼び出したり、スマート・サーボモータに記憶されているパラメータを書き換えることなどが可能になる。

主制御部と、複数のスマート・サーボモータとの間で通信が可能とされている駆動装置では、いずれかの１個のまたは複数個のスマート・サーボモータを共通ＩＤ通信モードに設定することにより、そのスマート・サーボモータから、識別ＩＤを主制御部に呼び出すことなどが可能となる。

前記駆動装置では、主制御部でのファームウエアなどをリセットすることなく、いずれかのスマート・サーボモータの識別ＩＤを調べることができる。また、共通ＩＤ通信モードが設定されているスマート・サーボモータ以外のスマート・サーボモータが同じ回路に接続されていても、共通ＩＤ通信モードに設定されているスマート・サーボモータの識別ＩＤを調べることができる。さらに、回路に接続されているそれぞれのスマート・サーボモータの識別ＩＤが不明であっても、共通ＩＤを使用してそのスマート・サーボモータにアクセスして、新たに識別ＩＤを割り当てたり、運動パラメータを設定することなどが可能になる。また、同じ識別ＩＤを有するスマート・サーボモータが同じ回路に接続されていた場合であっても、そのスマート・サーボモータの識別ＩＤを異なるものに変えるなど、各種対応が可能である。

本発明の実施形態のスマート・サーボモータの回路ブロック図、主制御部と複数のスマート・サーボモータを使用した駆動装置の回路ブロック図、スマート・サーボモータを共通ＩＤ通信モードに設定する動作を示すフローチャート、駆動装置において、スマート・サーボモータから識別ＩＤを呼び出す動作などを行うときのフローチャート、

図１に本発明の実施形態のスマート・サーボモータ１が示されている。
スマート・サーボモータ１は、モータ２を有している。モータ２はＤＣモータである。モータ２の回転軸に減速機構３が連結されており、モータ２の回転軸の回転が減速されて、回転出力として取り出される。モータ２の回転軸には検出部としてエンコーダ４が連結されている。エンコーダ４は光学検知式または磁気検知式であり、モータ２の回転軸の回転に同期したパルス信号が得られる。

スマート・サーボモータ１にはモータコントローラ５が設けられており、モータコントローラ５によってモータドライバ６が制御される。エンコーダ４からのパルス出力は、モータコントローラ５に与えられる。モータコントローラ５は、演算部とメモリを主体として構成されており、メモリには、運転パルス数（モータ２の回転角度）、運転パルス速度（モータ２の回転速度）、加減速レートなどの運動パラメータが記憶されている。演算部は、エンコーダ４から得られるモータ２の回転出力を参照しつつ前記運動パラメータにしたがって、モータドライバ６に駆動パルスを出力する。モータドライバ６は、前記駆動パルスのパルス幅に対応するＤＣ出力をモータ２に与える。

スマート・サーボモータ１には入出力部７が設けられている。図２に示す主制御部１１から延びる通信経路１３を経て与えられる駆動指示信号は、入出力部７に入力し、また出力される。

スマート・サーボモータ１には切替え部８と表示部９が設けられている。実施形態のスマート・サーボモータ１は、切替え部８が、押釦と押釦によって動作させられる機構スイッチとで構成されている。なお、切替え部８が、回転式のスイッチや、静電容量の変化や抵抗値の変化を検知するタッチスイッチなどで構成されていてもよい。切替え部８が操作されたときの切替え信号は、モータコントローラ５に与えられる。表示部９は、発光色が相違する複数のＬＥＤで構成されている。表示部９は、モータコントローラ５からの指令で点灯する。

図２に本発明の実施形態の駆動装置１０が示されている。駆動装置１０は、複数のスマート・サーボモータ１を有しており、図２では、スマート・サーボモータ１がＮ個（Ｎは整数）使用されている。それぞれのスマート・サーボモータは、符号１−１，１−２，１−３、・・・１−Ｎ−１，１−Ｎで示されている。全てのスマート・サーボモータは大きさと規格が同じである。ただし、同じ通信経路１３で制御できるものであれば、大きさや規格が相違するスマート・サーボモータが組み合わされて使用されてもよい。

駆動装置１０は主制御部１１を有している。主制御部１１は、ＣＰＵとメモリなどで構成されている。主制御部１１とＮ個のスマート・サーボモータ１は、単一の通信経路（バス）１３によって接続されている。図２に示す接続構造は、いわゆるディジーチェーン接続であり、主制御部１１から延びる通信経路（バス）１３上で、Ｎ個のスマート・サーボモータ１が直列に接続されている。主制御部１１は、インストールされているプログラムに基づいて駆動指示信号を出力する。この駆動指示信号は、通信経路１３を通じて、全てのスマート・サーボモータ１の入出力部７を経てそれぞれのモータコントローラ５に与えられる。

次に、スマート・サーボモータ１の動作を図３に示すフローチャートを参照して説明する。

図１に示すスマート・サーボモータ１は、モータコントローラ５に内蔵されたメモリに、予め割り当てられた識別ＩＤが記憶されている。またメモリに、運転パルス数（モータ２の回転角度）、運転パルス速度（モータ２の回転速度）、加減速レートなどの運動パラメータが記憶されている。図２に示す通信経路１３を介して、主制御部１１からスマート・サーボモータ１の入出力部７に電力が供給されるとともに、主制御部１１からターゲットとなるスマート・サーボモータ１に駆動指示信号が与えられる。モータコントローラ５では、駆動指示信号に含まれている識別ＩＤと、そのスマート・サーボモータ１に割り当てられている識別ＩＤとが照合され、一致していたら、主制御部１１からの駆動指示信号を受け入れる。モータコントローラ５は、この駆動指示信号に基づいて、予め記憶されている前記運動パラメータに基づいてモータドライバ６に駆動パルスを与え、モータ２を動作させる。

また、主制御部１１は、識別ＩＤを使用して、モータコントローラ５にアクセスし、そのスマート・サーボモータ１のモータコントローラ５に記憶されている運動パラメータを書き換えることなどもできる。

スマート・サーボモータ１は、図１に示す切替え部８を操作することで、モータコントローラ５の処理動作を「共通ＩＤ通信モード」に移行させることができ、また「個別設定モード」に移行させることもできる。

図３のフローチャートに示すように、ＳＴ１（ステップ１）で、モータ２が停止中のときに、ＳＴ２において切替え部８に対する切替え操作があったと判断されると、ＳＴ３に移行し、モータコントローラ５では、切替え部８にどのような操作が行われたかが判定される。ＳＴ３において、切替え部８に対する操作が、「共通ＩＤ通信を可能にする切替え操作」であると判定されると、ＳＴ４の「共通ＩＤ通信モード」に移行する。ＳＴ３において、切替え部８に対する操作が、「モータコントローラ５を個別設定するための切替え操作」であると判定されると、ＳＴ５の「個別設定モード」に移行する。

切替え部８は押釦を有している。ＳＴ３における「共通ＩＤ通信を可能とする切替え操作」は、例えば押釦を所定時間以上押し続ける長押し操作であり、前記所定時間は、３〜５秒程度である。押釦が押された時間が前記所定時間未満のときはＳＴ３において「モータコントローラ５を個別設定するための切替え操作」であると判定される。すなわち、前記押釦の押圧の継続時間の違いによって、「共通ＩＤ通信モード」か「個別設定モード」のいずれかが設定される。

ＳＴ５の「個別設定モード」は、図２に示すディジーチェーンなどのネットワークを使用することなく、スマート・サーボモータ１を個別にＰＷＭ駆動する際に必要となる個々のスマート・サーボモータ１の動作条件を設定するためのモードである。スマート・サーボモータ１を個別にＰＷＭ駆動する際には、ＰＷＭ駆動信号のパルス幅の変化範囲に対してモータ２の回転出力の角度範囲を、例えば±４５度、±９０度、±１８０度、±３６０度などに個別に設定しておくことが必要である。切替え部８の押釦を前記所定時間未満で１回押してＳＴ５の「個別設定モード」が設定された後に、さらに押釦を１回または数回押すと、その押し回数に応じて、モータコントローラ５では、回転出力の角度範囲が、±４５度、±９０度、±１８０度、±３６０度などに設定される。表示部９では、角度範囲の設定に応じて点灯するＬＥＤの数やＬＥＤの発光色が変化する。

なお、図２に示すディジーチェーン接続によるネットワークが構成されている場合には、前記「個別設定モード」による回転出力の角度範囲などの個別設定は不要である。ネットワークが構築されているときは、それぞれのスマート・サーボモータ１に割り当てられている識別ＩＤを使用して、主制御部１１からそれぞれのスマート・サーボモータ１−１,１−２，・・・１−Ｎに個別にアクセスし、それぞれのスマート・サーボモータのモータコントローラ５に記憶されている運動パラメータを、主制御部１１からの指令でインストールしたり、書き換えることが可能である。

次に、押釦への長押しによって、ＳＴ４の「共通ＩＤ通信モード」に設定されると、モータコントローラ５は、スマート・サーボモータ１に割り当てられている識別ＩＤを使用することなく、「共通ＩＤ」を使用して主制御部１１と通信することが可能になる。「共通ＩＤ」は、それぞれのスマート・サーボモータ１に割り当てられた識別ＩＤ以外に予め決められたコードである。「共通ＩＤ通信モード」に設定されているスマート・サーボモータ１と主制御部１１は「共通ＩＤ」を使用して通信することが可能になる。

例えば、モータコントローラ５が１６ビットプロセッサの場合、「共通ＩＤ」は「２５５」の符号に設定される。すなわち、ＳＴ４の「共通ＩＤ通信モード」に移行すると、既に割り当てられている識別ＩＤがどのような値であろうと、その識別ＩＤを使用することなく、「２５５」の符号を用いて、主制御部１１と「共通ＩＤ通信モード」が設定されているスマート・サーボモータ１との間で通信することが可能となる。

押釦への長押しによって「共通ＩＤ通信モード」が設定されると、「共通ＩＤ通信モード」は所定時間継続する。「共通ＩＤ通信モード」が継続する時間は、スマート・サーボモータ１から主制御部１１へ識別ＩＤを通知するなどのデータの交信に必要な時間であって、且つ長すぎない時間に設定される。例えば継続時間は「１０秒間」である。「共通ＩＤ通信モード」が継続している間、表示部９では、予め決められた数で、予め決められた色のＬＥＤが点灯し続ける。また、この継続時間の途中であっても、切替え部８の押釦を１回押すことで、「共通ＩＤ通信モード」を停止させることができる。

次に、図２に示す駆動装置１０の制御動作を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。

ディジーチェーン接続されている駆動装置１０では、それぞれのスマート・サーボモータ１に識別ＩＤが割り当てられている。図２に示す実施形態では、スマート・サーボモータ１−１の識別ＩＤが「００１」、スマート・サーボモータ１−２の識別ＩＤが「００２」、・・・スマート・サーボモータ１−Ｎの識別ＩＤが「Ｎ」である。

図４に示すフローチャートのＳＴ１１において、全てのスマート・サーボモータ１が「共通ＩＤ通信モード」に設定されていないときは、ＳＴ１４において、通常の制御が行われる。ＳＴ１４の通常制御では、主制御部１１から識別ＩＤと動作指令とを含む駆動指示信号が、単一の通信経路（バス）１３を介して、全てのスマート・サーボモータ１に与えられる。全てのスマート・サーボモータ１のモータコントローラ５において、個別に割り当てられている識別ＩＤと、駆動指示信号に含まれる識別ＩＤとが照合され、識別ＩＤが一致しているスマート・サーボモータ１が、駆動指示信号において識別ＩＤに続く動作指令を解読し、モータコントローラ５に記憶されている運動パラメータにしたがって、モータドライバ６を制御し、モータ２を駆動する。

図２に示す駆動装置１０が、ロボットやその他の装置に搭載されていると、ロボットやその他の装置は、それぞれのスマート・サーボモータ１の回転出力の回転角度や回転速度に対応した動作を行う。

図２に示すいずれかのスマート・サーボモータ１が「共通ＩＤ通信モード」に設定されると、主制御部１１はＳＴ１２に移行する。「共通ＩＤ通信モード」は、必要に応じて、いずれかのスマート・サーボモータ１の切替え部８の押釦を長押しすることによって設定される。例えば、図２に示す複数のスマート・サーボモータのうちの特定のスマート・サーボモータ１−ｕの識別ＩＤを確認したいときに、その切替え部８の押釦を長押し、スマート・サーボモータ１−ｕを「共通ＩＤ通信モード」に移行させる。

ＳＴ１１において、スマート・サーボモータ１−ｕが「共通ＩＤ通信モード」に移行すると、ＳＴ１２において、主制御部１１とスマート・サーボモータ１−ｕとの間で、「２５５」などの符号による共通ＩＤを使用して通信を行うことが可能になる。この通信は１０秒間などの所定の時間継続する。この通信で、スマート・サーボモータ１−ｕに割り当てられている識別ＩＤを、主制御部１１で呼び出して確認することができる。また、同時にスマート・サーボモータ１−ｕのモータコントローラ５に記憶されている運動パラメータを主制御部１１で呼び出して確認してもよい。

これにより、ロボットやその他の装置に多数のスマート・サーボモータ１に組み込まれている状態で、所定の識別ＩＤのスマート・サーボモータ１が最適な箇所に組み込まれているかを確認することが必要になったときや、ロボットまたはその他の装置が、当初予定していた動作を行わないため、特定のスマート・サーボモータ１−ｕの識別ＩＤを確認する必要が生じたときなどに、他のスマート・サーボモータ１にアクセスすることなく、短時間に容易に識別ＩＤを確認することが可能になる。

また、いずれかのスマート・サーボモータ１の識別ＩＤや運動パラメータの設定が不明なときには、そのスマート・サーボモータ１をディジーチェーンのネットワークから切り離す必要はなく、そのスマート・サーボモータ１の切替え部９を操作して、そのスマート・サーボモータ１を「共通ＩＤ通信モード」に設定するだけで、そのスマート・サーボモータ１の識別ＩＤを確認したり、そのスマート・サーボモータ１の運動パラメータの設定を確認することなどが可能になる。

また「共通ＩＤ通信モード」を設定することで、複数のスマート・サーボモータ１に同時にアクセスすることが可能になる。例えば、識別ＩＤが「００４」「００８」「００９」など、複数のスマート・サーボモータ１の運動パラメータを同じ値に書き換えたいときには、それぞれの識別ＩＤを使用することなく、対称となるスマート・サーボモータ１の切替え部８の押釦を長押しして「共通ＩＤ通信モード」に設定することで、対称となる複数のスマート・サーボモータ１の運動パラメータを同時に書き換える、ことも可能である。

なお、図２に示す駆動装置１は、主制御部１１と複数のスマート・サーボモータとが、単一の通信経路１３で接続されたいわゆるディジーチェーン接続であるが、本発明の駆動装置１は、主制御部１１とそれぞれのスマート・サーボモータとが並列に接続されていてもよい。実施形態のスマート・サーボモータを使用すれば、主制御部との間の通信経路がどのようなものであろうと、いずれかのスマート・サーボモータを「共通ＩＤ通信モード」に設定することで、識別ＩＤを使用することなく、そのスマート・サーボモータに迅速にアクセスすることが可能になる。

１スマート・サーボモータ
２モータ
３減速機構
４エンコーダ（検出部）
５モータコントローラ
６モータドライバ
７入出力部
８切替え部
９表示部
１０駆動装置
１１主制御部
１３通信経路

Claims

モータと、前記モータを駆動するモータドライバと、前記モータの回転を検出する検出部と、前記検出部からの検知出力を得て前記モータドライバを制御するモータコントローラと、が設けられたスマート・サーボモータにおいて、
操作が可能な切替え部が設けられており、
前記切替え部からの切替え信号が得られたときに、前記モータコントローラにおいて、予め割り当てられている識別ＩＤ以外の共通ＩＤを使用した共通ＩＤ通信モードが設定されることを特徴とするスマート・サーボモータ。
前記切替え部からの切替え信号が得られたときに、前記共通ＩＤ通信モードが、所定時間継続して設定される請求項１記載のスマート・サーボモータ。
前記切替え部からの切替え信号によって、前記共通ＩＤ通信モード以外に、前記モータコントローラの個別設定を行う個別設定モードに移行することが可能である請求項１または２記載のスマート・サーボモータ。
前記切替え部に押釦が設けられており、前記押釦の押圧の継続時間を相違させることで、前記共通ＩＤ通信モードの設定と、前記個別設定モードとが切替えられる請求項３記載のスマート・サーボモータ。
請求項１ないし４のいずれかに記載の複数のスマート・サーボモータと主制御部とが設けられた駆動装置において、
前記主制御部と、複数の前記スマート・サーボモータのそれぞれとの間で通信が可能とされており、
いずれかのスマート・サーボモータが、前記共通ＩＤ通信モードに設定されているときに、主制御部とそのスマート・サーボモータとの間で、前記共通ＩＤを使用した通信が行われることを特徴とする駆動装置。
前記主制御部と複数の前記スマート・サーボモータとの接続が、単一の通信経路を使用したディジーチェーン接続である請求項５記載の駆動装置。
共通ＩＤ通信モードに設定されているスマート・サーボモータから、そのスマート・サーボモータに予め割り当てられている識別ＩＤを、前記主制御部で呼び出すことが可能である請求項５または６記載の駆動装置。
共通ＩＤ通信モードが設定されている前記スマート・サーボモータの運動パラメータを、前記主制御部からの指令で書き換えることが可能である請求項５ないし７のいずれかに記載の駆動装置。