TWI438064B - 感測器中繼控制裝置 - Google Patents

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Description

感測器中繼控制裝置
本發明係有關於一種感測器中繼控制裝置，該感測器中繼控制裝置係以在不損害機器人控制裝置其處理性能下，可執行使力感測器等的回饋資料反映在機器人動作的控制。
以往有幾種有關機器人與力感測器等外界感測器的連接形態。
舉一例來說，一種為機器人控制裝置直接擷取來自力感測器的回饋資料，且實施將來自感測器的輸入資訊暫時加工處理成可以使用在機器人控制，而且還使來自感測器之輸入資訊同步於機器人的控制週期，並依據感測器輸入資訊對機器人的動作施予補正的形態(參照例如專利文獻1)。
再舉另一例，一種為個人電腦(personal computer)擷取來自力感測器的回饋資料，且實施將來自感測器的輸入資訊加工成可以使用在機器人控制之處理，並輸出至機器人控制裝置的形態。在該形態，擷取了該資訊的機器人控制裝置係使來自個人電腦的輸入資訊同步於機器人的控制週期，並依據感測器輸入資訊對機器人的動作施予補正。
(先前技術文獻)
(專利文獻)
專利文獻1：日本特開2008-188722號公報。
在前述的前者手法中，會有必需要在全部的機器人控制裝置實施將來自力感測器等的輸入資訊加工成機器人控制用，且對機器人的動作施予補正的一連串處理。來自外界感測器的輸入資訊，因未必與機器人的控制週期同步，故在生成該補正資料的處理中需加入預測要素。當機器人控制裝置在對機器人的控制不導致妨礙程度的處理負荷下產生補正資料時，預測精準度會變低而欠缺可靠性。另一方面，若提高預測精準度，則會有增大機器人控制裝置的處理負荷，並導致妨礙對機器人控制的可能性。
再者，電腦與機器人控制裝置之間的通信，因未必與機器人的控制週期同步，故在後者的手法亦與前者的手法同樣，於機器人控制裝置生成補正資料的處理中，需加入預測要素。因此，當機器人控制裝置在對機器人的控制不導致妨礙程度的處理負荷下產生補正資料時，預測精準度會變低而欠缺可靠性。另一方面，若提高預測精準度變高，則有增大機器人控制裝置的處理負荷，而導致妨礙對機器人控制的可能性。
本發明為有鑑於前述之問題所開發完成者，其目的係為獲得一種不使力感測器等的回饋資料反映在控制機器人動作而增大了處理負荷，並可以進行機器人控制裝置的感測器中繼控制裝置。
為了解決前述之課題並達成目的，本發明之感測器中繼(Relay)控制裝置係連接至機器人控制裝置，該機器人控制裝置係依據設置於機器人的關節部分的外界感測器所輸出的感測器資料而產生的回饋資料，並根據回饋資料進行機器人的回饋控制，其特徵為具有：擷取外界感測器所輸出的感測器資料，且將所擷取的感測器資料轉換成使機器人關節可動的馬達控制用資料之手段；使馬達控制用資料同步於機器人控制裝置的控制週期之手段；以及將同步於機器人控制裝置的控制週期的馬達控制用資料，當作回饋資料向機器人控制裝置進行輸出之手段。
本發明之感測器中繼控制裝置係因向機器人控制裝置輸出與機器人的控制週期同步的馬達控制用資料，故在機器人控制裝置中變成不要同步化處理。藉此，可抑制機器人控制裝置的處理負荷的增大。
以下根據圖式詳細說明本發明之感測器中繼控制裝置的實施形態。另外，本發明並不以該實施形態為限。
(實施形態)
第1圖係為表示本發明實施形態之感測器中繼控制裝置的連接形態圖。感測器中繼控制裝置5係設置在作為外界感測器的力感測器3與機器人控制裝置1之間，而與各機器連接。
機器人4係具有機器手臂2。在機器手臂2係配置有使施加在機器人作業面的力回饋到機器人控制裝置1的力感測器3。例如，力感測器3係設置在最接近機器手臂2作業面的關節(即所謂的手腕)等。
第2圖係為表示本發明之感測器中繼控制裝置實施形態的構成圖。感測器中繼控制裝置5係具有感測器資料輸入部7、資料加工部8、資料同步部9及資料輸出部10。感測器資料輸入部7係根據感測器通信規格接收來自力感測器3的輸入資料。資料加工部8係將來自力感測器3的輸入資料轉換成機器人控制裝置1不用加工即可處理的資料格式。資料同步部9係使機器人控制裝置1之與機器人4的控制週期非同步被輸進來的來自力感測器3之資訊同步於機器人4的控制週期。資料輸出部10係將由感測器資料輸入部7、資料加工部8、資料同步部9所處理後的資料傳送到機器人控制裝置1。
感測器資料輸入部7係接收自力感測器3傳送過來的依照感測器規格的資料，並解析該輸入資料。在解析處理係包含輸入資料的讀取、輸入資料的妥當性確認(確認在外來雜訊等影響下資料是否有破損)。
資料加工部8係將感測器資料輸入部7讀取之來自力感測器3的輸入資料，由感測器規格的資料轉換成機器人控制裝置1可解讀的資料規格。
第3圖係為表示資料加工部8中處理之一例圖，為將來自6軸力感測器的輸入資料進行轉換處理之例。在第3圖中，來自6軸力感測器的輸入資料係對於感測器中心輸入有稱作X、Y、Z、Mx(對於繞X軸之力)、My(對於繞Y軸之力)、Mz(對於繞Z軸之力)這6個要素來作為6軸力感測器輸入資料11。資料加工部8係將6軸力感測器輸入資料11暫時轉換成對於機器人4之控制點(例如凸緣(flange)中心位置或手(hand)等的工具前端位置)的X、Y、Z、Mx、My、Mz的6個要素，來作為機器人控制點補正用資料12。
資料加工部8復以將機器人控制點補正用資料12轉換成對機器人各軸馬達的補正資料，來作為各軸馬達補正用資料13。各軸馬達補正用資料13係為可以輸出至機器人控制裝置的資料規格。
在第2圖中，資料同步部9係使從資料加工部8接收到之成為機器人控制裝置用規格的感測器輸入資訊(經加工之資訊)與機器人4的控制週期同步。
第4圖係為表示資料同步部9中處理之一例圖。在第4圖中感測器週期、機器人控制週期係為固定值。就同步補正處理而言，係依照機器人4的控制週期分割各軸馬達補正用資料，再實施計算符合機器人4的控制週期的最適當補正資料。例如在進行根據最新的各軸馬達補正用資料與過去的各軸馬達補正用資料的線性內插法(linear interpolation)，藉此可預測而計算出符合機器人4的控制週期的最適當補正資料。
另外，於感測器週期較機器人4的控制週期為短時，係進行各軸馬達補正用資料的抽減(Thinning)處理，藉 此可使各軸馬達補正用資料同步於機器人4的控制週期。
在第2圖中，資料輸出部10係將藉由感測器資料輸入部7、資料加工部8、及資料同步部9所轉換的資料對機器人控制裝置進行輸出。
再者，感測器資料輸入部7的硬體規格係預先準備複數個汎用通信介面(例如RS-232C、RS-422等)，然後依照連接的感測器隨後追加有關資料規格、轉換手法之軟體，藉此即可對應對於各式各樣的外界感測器。亦即，透過經由汎用通信介面來連接外界感測器，藉此成為可連接市售的外界感測器，而可抑制急劇上升的外界感測器調度成本。
如此一來，本實施形態之感測器中繼控制裝置係從機器人控制裝置分割出資料轉換、資料同步等與一般控制處理不相同的處理，其中，該資料轉換、資料同步等係為將來自感測器的輸入資料轉換成機器人控制用資訊並補正機器人動作時的必要的處理者，藉此可抑制由於在使用感測器進行先進作業時容易大增的機器人控制處理負荷所造成的控制性能降低。亦即，與本實施形態之感測器中繼控制裝置連接的機器人控制裝置不必要進行使從感測器中繼控制裝置輸入的各軸馬達補正用資料同步於機器人4的控制週期之處理。
再者，由於將感測器中繼控制裝置特殊化成將來自感測器的輸入資料加工成可以使用在機器人控制之處理的專用機器，藉此使處理性能提升，並使得處理更容易擁有即時(real time)性。並且，在將來自感測器的輸入資料加工成可以使用在機器人控制之處理時因不需要使其具有不必要的功能，故可使機器小型化成比個人電腦還小。因此，當變成不需要時，容易進行廢棄用的搬運，並且因減少廢棄物量的產生，可減輕對環境的負荷。
又，在以上的說明中，雖舉出了力感測器作為外界感測器之例，但對於使用視覺感測器、方位感測器、近接感測器、觸覺感測器等之與力感測器不相同的外界感測器之情形亦同樣地可實施。
1．．．機器人控制裝置
2．．．機器手臂
3．．．力感測器
4．．．機器人
5．．．感測器中繼控制裝置
7．．．感測器資料輸入部
8．．．資料加工部
9．．．資料同步部
10．．．資料輸出部
11．．．6軸力感測器輸入資料
12．．．機器人控制點補正用資料
13．．．各軸馬達補正用資料
第1圖係為表示本發明實施形態之感測器中繼控制裝置的連接形態。
第2圖係為表示本發明之感測器中繼控制裝置實施形態的構成之圖。
第3圖係為表示資料加工部中的處理之一例之圖；
第4圖係為表示資料同步部中的處理之一例圖。
1．．．機器人控制裝置
3．．．力感測器
5．．．感測器中繼控制裝置
7．．．感測器資料輸入部
8．．．資料加工部
9．．．資料同步部
10．．．資料輸出部

Claims (2)

  1. 一種感測器中繼控制裝置，係連接於機器人控制裝置，該機器人控制裝置係依據設置於機器人關節部分的外界感測器所輸出的包含複數個要素的感測器資料而產生回饋資料，並根據該回饋資料進行前述機器人的回饋控制，且該感測器中繼控制裝置具有：藉由包含有擷取前述外界感測器所輸出的感測器資料且將所擷取的感測器資料之各要素轉換成相對於前述機器人之控制點之資料的處理的過程，而以與相對於前述控制點之資料的各要素相對應之方式，產生使前述機器人關節可動的各軸馬達控制用資料之手段；使前述各軸馬達控制用資料同步於前述機器人控制裝置的控制週期之手段；以及將同步於前述機器人控制裝置的控制週期的前述各軸馬達控制用資料，當作前述回饋資料向前述機器人控制裝置進行輸出之手段。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之感測器中繼控制裝置，其中，經由汎用介面擷取前述外界感測器所輸出之感測器資料。
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