WO2023181898A1 - 情報処理装置、情報処理方法、及び、移動体 - Google Patents

Abstract

本技術は、移動体の動作の安定性を向上させることができるようにする情報処理装置、情報処理方法、及び、移動体に関する。 情報処理装置は、移動体の軸を駆動するモータを制御するモータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力を予測する電力予測部と、前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値を設定し、前記モータドライバに伝達する動作制御部とを備える。本技術は、例えば、ロボットに適用できる。

Description

情報処理装置、情報処理方法、及び、移動体

　本技術は、情報処理装置、情報処理方法、及び、移動体に関し、特に、移動体の動作の安定性を向上させるようにした情報処理装置、情報処理方法、及び、移動体に関する。

　複数の軸を備えるロボットでは、ロボットの動作に要求される性能、及び、電源のサイズの制約等により、各軸のモータの最大出力の合計（以下、最大総出力と称する）が、電源の最大出力を超える場合が多い。しかし、各軸のモータの出力の合計（以下、総出力と称する）が電源の最大出力を超えると、電源が瞬断し、ロボットが異常停止する。その結果、ロボットの破損、作業効率の低下、周辺環境への危害等が発生する可能性が高くなる。そのため、各軸のモータの総出力が電源の最大出力の範囲内となるように各軸の動作を制御しつつ、ロボットの動作性能をできる限り低下させないようにすることが望まれる。

　これに対して、例えば、上位制御装置の指令値から各軸のモータの必要電力を算定し、各軸の必要電力の合計がコンバータの能力を超える場合、主軸のモータの速度指令の増減率の制限又はトルク制限値の抑止を実行することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２－２９１２７４号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の発明では、例えば、高周波の外乱が発生した場合、モータドライバが上位制御装置からの目標指令を実行しようとして、算定された必要電力を超える電力が必要となることが想定される。そして、各軸の必要電力の合計がコンバータの能力を超えると、装置が異常停止してしまう。

　本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ロボット等の移動体の動作の安定性を向上させるようにするものである。

　本技術の第１の側面の情報処理装置は、移動体の軸を駆動するモータを制御するモータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力を予測する電力予測部と、前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値を設定し、前記モータドライバに伝達する動作制御部とを備える。

　本技術の第１の側面の情報処理方法は、移動体の軸を駆動するモータを制御するモータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力を予測し、前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値を設定し、前記モータドライバに伝達する。

　本技術の第２の側面の移動体は、１以上の軸と、前記軸を駆動するモータと、前記モータを制御するモータドライバと、前記モータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力を予測する電力予測部と、前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値を設定し、前記モータドライバに伝達する動作制御部とを備える。

　本技術の第１の側面においては、移動体の軸を駆動するモータを制御するモータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力が予測され、前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値が設定され、前記モータドライバに伝達される。

　本技術の第２の側面においては、モータドライバによりモータが制御され、前記モータにより１以上の軸が駆動され、前記モータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力が予測され、前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値が設定され、前記モータドライバに伝達される。

従来の多軸モータドライブシステムの構成例を示すブロック図である。 従来の多軸モータドライブシステムの構成例を示すブロック図である。 本技術を適用した多軸モータドライブシステムの第１の実施の形態を示すブロック図である。 中間制御ブロックの機能の構成例を示すブロック図である。 モータドライバの構成例を示すブロック図である。 多軸モータドライブシステムにより実行される動作制御処理を説明するためのフローチャートである。 本技術を適用した多軸モータドライブシステムの第２の実施の形態を示すブロック図である。 本技術を適用した多軸モータドライブシステムの第３の実施の形態を示すブロック図である。 コンピュータの構成例を示すブロック図である。

　以下、本技術を実施するための形態について説明する。説明は以下の順序で行う。
　１．従来の多軸モータドライブシステムの構成例
　２．第１の実施の形態
　３．第２の実施の形態
　４．第３の実施の形態
　５．変形例
　６．その他

　＜＜１．従来の多軸モータドライブシステムの構成例＞＞
　まず、図１及び図２を参照して、従来の多軸モータドライブシステムの構成例について説明する。

　図１は、従来の多軸モータドライブシステム１１の構成例を示している。

　多軸モータドライブシステム１１は、複数の軸を備えるロボット１に搭載され、ロボット１の各軸の動作を制御するシステムである。

　多軸モータドライブシステム１１は、上位計算機２１、電源２２、モータドライバ２３－１乃至モータドライバ２３－ｎ、モータ２４－１乃至モータ２４－ｎ、及び、エンコーダ（ＥＮＣ）２５－１乃至エンコーダ２５－ｎを備える。

　以下、モータドライバ２３－１乃至モータドライバ２３－ｎを個々に区別する必要がない場合、単にモータドライバ２３と称する。以下、モータ２４－１乃至モータ２４－ｎを個々に区別する必要がない場合、単にモータ２４と称する。以下、エンコーダ２５－１乃至エンコーダ２５－ｎを個々に区別する必要がない場合、単にエンコーダ２５と称する。

　なお、ｎは、ロボット１の軸数を示し、２以上に設定される。そして、モータドライバ２３、モータ２４、及び、エンコーダ２５の組み合わせが、ロボット１の軸毎に設けられる。

　上位計算機２１は、図示せぬセンサから、ロボット１の周辺環境のセンシング結果を示す周辺環境情報を取得する。上位計算機２１は、各軸のエンコーダ２５から、各軸の回転検出情報を取得する。回転検出情報は、各軸の回転速度及び回転位置の検出結果を含む。

　上位計算機２１は、各軸の回転検出情報に基づいて、ロボット１の各軸の動作を検出する。上位計算機１２１は、周辺環境情報、及び、ロボット１の各軸の動作の検出結果に基づいて、ロボット１全体の動作を計画し、計画した動作を実現するための各軸の動作を計画する。上位計算機２１は、計画した各軸の動作を指令する軸動作指令を生成する。上位計算機２１は、各軸のモータドライバ２３に、それぞれ対応する軸の軸動作指令を伝達する。

　電源２２は、例えば、バッテリからなる。電源２２は、各軸のモータドライバ２３を介して、各軸のモータ２４に電流を供給する。

　各軸のモータドライバ２３は、上位計算機２１から伝達される軸動作指令に示される動作を実現するためにモータ２４に供給する必要がある電流を示す電流指令値を設定する。そして、各軸のモータドライバ２３は、設定した電流指令値に基づいて、電源２２から各軸のモータ２４に供給する電流を制御する。

　各軸のモータ２４は、各軸のモータドライバ２３の制御の下に、各軸を駆動する。

　各軸のエンコーダ２５は、各軸の回転位置及び回転速度を検出し、検出結果を示す回転検出情報を、各軸のモータドライバ２３、及び、上位計算機２１に供給する。

　図２は、従来の多軸モータドライブシステム６１の構成例を示している。なお、図中、図１の多軸モータドライブシステム１１と対応する部分には同じ符号を付しており、その説明は適宜省略する。

　多軸モータドライブシステム６１は、複数の軸を備えるロボット５１に搭載され、ロボット５１の各軸の動作を制御するシステムである。

　多軸モータドライブシステム６１は、多軸モータドライブシステム１１と比較して、電源２２、モータドライバ２３－１乃至モータドライバ２３－ｎ、モータ２４－１乃至モータ２４－ｎ、及び、エンコーダ２５－１乃至エンコーダ２５－ｎを備える点で一致する。一方、多軸モータドライブシステム６１は、多軸モータドライブシステム１１と比較して、中間制御ブロック７２を備え、上位計算機２１の代わりに、上位計算機７１を備える点が異なる。

　上位計算機７１は、図示せぬセンサから、ロボット５１の周辺環境のセンシング結果を示す周辺環境情報を取得する。上位計算機７１は、中間制御ブロック７２から動作情報を取得する。動作情報は、例えば、ロボット１０１の各軸の動作に関する情報を含む。

　上位計算機７１は、周辺環境情報及び動作情報に基づいて、ロボット１全体の動作を計画し、計画した動作を実現するための各軸の動作を計画する。上位計算機７１は、計画した各軸の動作を指令する全体動作指令を生成する。上位計算機１２１は、全体動作指令を中間制御ブロック７２に伝達する。

　中間制御ブロック７２は、各軸の回転検出情報を各軸のエンコーダ２５から取得する。中間制御ブロック７２は、各軸の回転検出情報に基づいて、各軸の動作を検出する。中間制御ブロック７２は、各軸の動作の検出結果を示す動作情報を上位計算機７１に供給する。中間制御ブロック７２は、全体動作指令に基づいて、各軸の動作を指令する軸動作指令を生成する。中間制御ブロック７２は、各軸のモータドライバ２３に、対応する軸の軸動作指令をそれぞれ伝達する。

　ここで、多軸モータドライブシステム１１及び多軸モータドライブシステム６１において、電源２２の容量を超える事象を未然に防ぐためには、各軸の必要電力の合計である総必要電力を予測し、予測した総必要電力が電源２２の容量を超える場合、各軸のモータドライバ２３がモータ２４に供給する電流を制御し、必要電力を削減する必要がある。

　しかし、多軸モータドライブシステム１１及び多軸モータドライブシステム６１では、各軸のモータドライバ２３の電流指令値を外部に伝達するパスが存在しないため、総必要電力を予測することができない。また、総必要電力が電源２２の容量以下となるように、各軸のモータ２４に供給する電流をリアルタイムに制御する構成が存在しない。そのため、総必要電力が電源２２の容量を超えることを防止し、ロボット１及びロボット５１の動作の安定性を向上させることは困難である。

　これに対して、本技術は、総必要電力を電源の容量の範囲内に抑え、ロボット等の移動体の動作の安定性を向上させるものである。

　＜＜２．第１の実施の形態＞＞
　次に、図３乃至図６を参照して、本技術の第１の実施の形態について説明する。

　図３は、本技術を適用した多軸モータドライブシステムの第１の実施の形態である多軸モータドライブシステム１１１の構成例を示している。

　多軸モータドライブシステム１１１は、複数の軸を備えるロボット１０１に搭載され、ロボット１０１の各軸の動作を制御するシステムである。

　多軸モータドライブシステム１１１は、上位計算機１２１、中間制御ブロック１２２、電源１２３、モータドライバ１２４－１乃至モータドライバ１２４－ｎ、モータ１２５－１乃至モータ１２５－ｎ、及び、エンコーダ１２６－１乃至エンコーダ１２６－ｎを備える。

　以下、モータドライバ１２４－１乃至モータドライバ１２４－ｎを個々に区別する必要がない場合、単にモータドライバ１２４と称する。以下、モータ１２５－１乃至モータ１２５－ｎを個々に区別する必要がない場合、単にモータ１２５と称する。以下、エンコーダ１２６－１乃至エンコーダ１２６－ｎを個々に区別する必要がない場合、単にエンコーダ１２６と称する。

　なお、ｎは、ロボット１０１の軸数を示し、２以上に設定される。そして、モータドライバ１２４、モータ１２５、及び、エンコーダ１２６の組み合わせが、ロボット１０１の軸毎に設けられる。

　上位計算機１２１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ等により構成される。上位計算機１２１は、図示せぬセンサから、ロボット１０１の周辺環境のセンシング結果を示す周辺環境情報を取得する。周辺環境情報は、例えば、ロボット１０１の周辺に存在する物体に関する情報（例えば、大きさ、形状、位置、動き等）、及び、ロボット１０１が移動する面に関する情報（例えば、傾斜、凸凹、段差等）を含む。上位計算機１２１は、中間制御ブロック１２２から動作情報を取得する。動作情報は、例えば、ロボット１０１の各軸の動作に関する情報（例えば、各軸の姿勢（位置及び向き）、回転速度等）を含む。

　上位計算機１２１は、取得した周辺環境情報及び動作情報に基づいて、ロボット１０１全体の動作を計画する。例えば、上位計算機１２１は、ロボット１０１の移動方向及び移動速度等を計画する。上位計算機１２１は、計画したロボット１０１全体の動作を実現するための各軸の動作を計画する。例えば、上位計算機１２１は、各軸の姿勢（位置及び向き）、及び、回転速度等を計画する。上位計算機１２１は、計画した各軸の動作を指令する軸動作指令を含む全体動作指令を生成する。軸動作指令は、例えば、各軸の回転位置、回転速度、及び、トルク（又は、加速度）のうち少なくとも１つに関する指令（例えば、目標値）を含む。上位計算機１２１は、全体動作指令を中間制御ブロック１２２に伝達する。

　中間制御ブロック１２２は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の制御回路等により構成される。中間制御ブロック１２２は、各軸のモータドライバ１２４から、各軸のモータ１２５に対する電流指令値及び各軸の回転検出情報を取得する。回転検出情報は、例えば、各軸の回転速度及び回転位置の検出結果を含む。中間制御ブロック１２２は、回転検出情報に基づいて、ロボット１０１の各軸の動作を検出する。例えば、中間制御ブロック１２２は、各軸の姿勢（位置及び向き）、及び、回転速度等を検出する。中間制御ブロック１２２は、各軸の動作の検出結果を示す動作情報を生成し、上位計算機１２１に供給する。

　中間制御ブロック１２２は、全体動作指令、及び、ロボット１０１の各軸の動作の検出結果に基づいて、各軸のモータドライバ１２４に、対応する軸の軸動作指令をそれぞれ伝達する。

　中間制御ブロック１２２は、各軸の電流指令値及び回転速度に基づいて、全軸の駆動に必要となる必要電力（総必要電力）を予測する。中間制御ブロック１２２は、予測した総必要電力に基づいて、各軸の電流指令値の修正に用いる電流指令修正値を設定し、各軸のモータドライバ１２４に伝達する。

　なお、電流指令修正値は、電流指令値を修正するために電流指令値に加算するオフセット値を示してもよいし、修正後の電流指令値自体を示してもよい。なお、以下、電流指令値がオフセット値を示す場合について説明する。

　電源１２３は、例えば、バッテリからなる。電源１２３は、各軸のモータドライバ１２４を介して、各軸のモータ１２５に電流を供給する。

　各軸のモータドライバ１２４は、それぞれ中間制御ブロック１２２から供給される軸動作指令に基づいて、各軸のモータ１２５を制御する。

　具体的には、例えば、各軸のモータドライバ１２４は、各軸のエンコーダ１２６から供給される回転検出情報を取得し、中間制御ブロック１２２に供給する。

　各軸のモータドライバ１２４は、各軸の軸動作指令に基づく動作を実現するために、各軸のモータ１２５に供給する必要がある電流を示す電流指令値を設定する。モータドライバ１２４は、設定した電流指令値を中間制御ブロック１２２に伝達する。

　各軸のモータドライバ１２４は、設定した電流指令値、及び、中間制御ブロック１２２から伝達される電流指令修正値のうち少なくとも一方に基づいて、電源１２３から各軸のモータ１２５に供給する電流を制御する。

　各軸のモータ１２５は、各軸のモータドライバ１２４の制御の下に、ロボット１０１の各軸を駆動する。

　各軸のエンコーダ１２６は、各軸の回転位置及び回転速度を検出し、検出結果を示す回転検出情報をモータドライバ１２４に供給する。

　　＜中間制御ブロック１２２の機能の構成例＞
　図４は、中間制御ブロック１２２の機能の構成例を示している。

　中間制御ブロック１２２は、動作制御部１３１、動作検出部１３２、及び、電力予測部１３３を備える。

　動作制御部１３１は、上位計算機１２１から伝達される全体動作指令、及び、動作検出部１３２によるロボット１０１の各軸の動作の検出結果に基づいて、各軸のモータドライバ１２４に、各軸の軸動作指令を伝達する。動作制御部１３１は、電力予測部１３３により予測される総必要電力に基づいて、各軸の電流指令値の修正に用いる電流指令修正値を設定し、各軸のモータドライバ１２４に伝達する。

　動作検出部１３２は、各軸のモータドライバ１２４から、各軸のモータ１２５に対する電流指令値及び各軸の回転検出情報を取得する。動作検出部１３２は、回転検出情報等に基づいて、ロボット１０１の各軸の動作を検出し、検出結果を示す動作情報を生成する。動作検出部１３２は、動作情報を上位計算機１２１に供給する。

　電力予測部１３３は、各軸の電流指令値及び回転速度に基づいて、総必要電力を予測する。

　　＜モータドライバ１２４の構成例＞
　図５は、モータドライバ１２４の構成例を示している。

　モータドライバ１２４は、加算部１５１、位置制御部１５２、加算部１５３、速度制御部１５４、加算部１５５、トルク制御部１５６、加算部１５７、及び、アンプ１５８を備える。

　加算部１５１は、外部から伝達される、制御対象となる軸の回転位置の目標値を示す位置指令値、及び、位置指令値のオフセット値を示す位置指令修正値を加算することにより、最終的な位置指令値である位置指令最終値を算出する。加算部１５１は、位置指令最終値を位置制御部１５２に伝達する。

　位置制御部１５２は、位置指令最終値、及び、エンコーダ１２６から供給される回転検出情報に基づいて、速度指令値を設定する。速度指令値は、例えば、制御対象となる軸の回転位置が位置指令最終値と等しくなるように制御するための軸の回転速度の目標値を示す。位置制御部１５２は、速度指令値を加算部１５３に伝達する。

　加算部１５３は、速度指令値、及び、外部から伝達される速度指令値のオフセット値を示す速度指令修正値を加算することにより、最終的な速度指令値である速度指令最終値を算出する。加算部１５３は、速度指令最終値を速度制御部１５４に伝達する。

　速度制御部１５４は、速度指令最終値、及び、エンコーダ１２６から供給される回転検出情報に基づいて、トルク指令値を設定する。トルク指令値は、例えば、制御対象となる軸の回転速度が速度指令最終値と等しくなるように制御するための軸のトルクの目標値を示す。速度制御部１５４は、トルク指令値を加算部１５５に伝達する。

　加算部１５５は、トルク指令値、及び、外部から伝達されるトルク指令値のオフセット値を示すトルク指令修正値を加算することにより、最終的なトルク指令値であるトルク指令最終値を算出する。加算部１５５は、トルク指令最終値をトルク制御部１５６に伝達する。

　トルク制御部１５６は、トルク指令最終値、及び、エンコーダ１２６から供給される回転検出情報に基づいて、電流指令値を設定する。電流指令値は、例えば、制御対象となる軸のトルクがトルク指令最終値と等しくなるように制御するためのモータ１２５の電流の目標値を示す。トルク制御部１５６は、電流指令値を加算部１５７に伝達する。また、トルク制御部１５６は、電流指令値を中間制御ブロック１２２に伝達する。

　加算部１５７は、電流指令値、及び、外部から伝達される電流指令値のオフセット値を示す電流指令修正値を加算することにより、最終的な電流指令値である電流指令最終値を算出する。加算部１５７は、電流指令最終値をアンプ１５８に伝達する。

　アンプ１５８は、例えば、インバータ等により構成される。アンプ１５８は、電源１２３からモータ１２５に供給する電流が電流指令最終値と等しくなるように制御する。

　なお、以上の説明では、モータドライバ１２４に対して、軸の回転位置が指令される例を示したが、軸の回転速度又はトルクが指令されるようにしてもよい。例えば、軸の回転速度が指令される場合、加算部１５１及び位置制御部１５２の処理が省略され、速度指令値が加算部１５３に伝達される。例えば、軸のトルクが指令される場合、加算部１５１乃至速度制御部１５４の処理が省略され、トルク指令値が加算部１５５に伝達される。

　　＜動作制御処理＞
　次に、図６のフローチャートを参照して、多軸モータドライブシステム１１１により実行される動作制御処理について説明する。

　この処理は、例えば、ロボット１０１の電源がオンされたとき開始され、オフされたとき終了する。

　ステップＳ１において、上位計算機１２１は、ロボット１０１の動作を計画する。

　例えば、ロボット１０１に設けられている各種のセンサ（不図示）は、ロボットの周辺環境のセンシングを実行し、センシング結果を示す周辺環境情報を上位計算機１２１に供給する。

　動作検出部１３２は、各モータドライバ１２４から供給される回転検出情報等に基づいて、ロボット１０１の各軸の動作を検出する。動作検出部１３２は、ロボット１０１の各軸の動作を示す動作情報を上位計算機１２１に供給する。

　上位計算機１２１は、周辺環境情報及び動作情報等に基づいて、ロボット１０１全体の動作を計画する。

　ステップＳ２において、上位計算機１２１は、各軸への動作指令を生成する。例えば、上位計算機１２１は、計画したロボット１０１全体の動作を実現するために必要な各軸の動作を計画する。上位計算機１２１は、計画した各軸の動作を指令する軸動作指令を生成する。

　ステップＳ３において、上位計算機１２１は、中間制御ブロック１２２に全軸分の動作指令を伝達する。例えば、上位計算機１２１は、全軸分の軸動作指令を含む全体動作指令を生成し、中間制御ブロック１２２に伝達する。

　ステップＳ４において、動作制御部１３１は、各軸のモータドライバ１２４に動作指令を伝達する。具体的には、動作制御部１３１は、全体動作指令に基づいて、各軸のモータドライバ１２４に、それぞれ対応する軸の軸動作指令を伝達する。このとき、動作制御部１３１は、必要に応じて、各軸のモータドライバ１２４に軸動作指令を伝達するタイミングを制御する。

　ステップＳ５において、各軸のモータドライバ１２４は、各軸の電流指令値を設定する。具体的には、各軸のモータドライバ１２４は、それぞれ対応する軸の姿勢等に基づいて、対応する軸の軸動作指令に基づく動作を実現するためにモータ１２５に供給する必要がある電流を示す電流指令値を設定する。

　ステップＳ６において、各軸のモータドライバ１２４は、中間制御ブロック１２２に各軸の電流指令値及び回転速度を伝達する。具体的には、各軸のモータドライバ１２４は、ステップＳ５において設定した、対応する軸の電流指令値を中間制御ブロック１２２に伝達する。また、各軸のモータドライバ１２４は、対応するエンコーダ１２６から対応するモータ１２５の回転速度を含む回転検出情報を取得し、中間制御ブロック１２２に供給する。

　ステップＳ７において、電力予測部１３３は、全軸合計の必要電力を予測する。具体的には、電力予測部１３３は、各軸の電流指令値及び回転速度に基づいて、各軸のモータ１２５の出力を予測する。電力予測部１３３は、予測した各軸のモータ１２５の出力に基づいて、各軸のモータ１２５の駆動に必要な必要電力を算出する。電力予測部１３３は、各軸のモータ１２５の必要電力の合計値である総必要電力を算出する。

　ここで、各軸のモータ１２５の回転速度は、慣性により急激には変化しない。従って、各軸のモータ１２５の出力の予測に、エンコーダ１２６により検出された各軸の回転速度の実測値が用いられても、予測精度はほとんど低下しない。

　また、モータ１２５の回転速度の予測処理が省略されるため、総必要電力の予測に要する時間が短縮されるとともに、中間制御ブロック１２２の演算能力を軽減することができる。これにより、ロボット１０１の消費電力及びコストを削減することができる。

　ステップＳ８おいて、電力予測部１３３は、総必要電力が電源容量を超えるか否かを判定する。具体的には、電力予測部１３３は、予測した総必要電力と電源１２３の容量とを比較し、総必要電力が電源１２３の容量を超えると判定した場合、処理はステップＳ９に進む。

　ステップＳ９において、動作制御部１３１は、各軸の電流指令値を修正する。具体的には、動作制御部１３１は、総必要電力が電源１２３の容量以下となるように、各軸のモータ１２５の電流指令値を修正する。

　なお、各軸のモータ１２５の電流指令値の修正方法は、特に限定されない。例えば、一部の軸の電流指令値が０に修正されたり、小さくされたりする。または、例えば、全ての軸の電流指令値が一律に小さくされる。ただし、ロボット１０１ができる限り支障なく安全に動作を継続できるように、各軸の電流指令値が修正されることが望ましい。

　ステップＳ１０において、動作制御部１３１は、各軸のモータドライバ１２４に電流指令修正値を伝達する。例えば、動作制御部１３１は、各軸の修正後の電流指令値と修正前の電流値の差であるオフセット値を示す電流指令修正値を、各軸のモータドライバ１２４に伝達する。

　ステップＳ１１において、各軸のモータドライバ１２４は、各軸の電流指令修正値に基づいて、各軸のモータ１２５に供給する電流を制御する。例えば、各軸のモータドライバ１２４は、電流指令値と電流指令修正値を加算することにより、電流指令最終値を算出する。各軸のモータドライバ１２４は、電源１２３から対応する軸のモータ１２５に供給する電流を、電流指令最終値と等しくなるように制御する。

　その後、処理はステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理が実行される。

　一方、ステップＳ８おいて、総必要電力が電源１２３の容量以下であると判定された場合、処理はステップＳ１２に進む。

　ステップＳ１２において、各軸のモータドライバ１２４は、各軸の電流指令値に基づいて、各軸のモータ１２５に供給する電流を制御する。例えば、中間制御ブロック１２２は、値が０の電流指令修正値を各軸のモータドライバ１２４に伝達するか、又は、各軸のモータドライバ１２４に電流指令修正値を伝達しない。

　これに対して、例えば、各軸のモータドライバ１２４は、電源１２３から対応する軸のモータ１２５に供給する電流を、ステップＳ５の処理で設定した電流指令値にできる限り近づけるように制御する。

　その後、処理はステップＳ１に戻り、ステップＳ１以降の処理が実行される。

　以上のようにして、電源１２３の容量の範囲内でロボット１０１の各軸が駆動され、電源１２３の瞬断が防止されるため、ロボット１０１の動作の安定性が向上する。その結果、ロボット１０１の破損、作業効率の低下、周辺環境への危害等が防止され、ロボット１０１のパフォーマンス及び安全性が向上する。

　また、上位計算機１２１を用いずに、中間制御ブロック１２２のみで、各軸の電流指令値の修正が行われるため、上位計算機２１１の処理が軽減されるとともに、上位計算機１２１と中間制御ブロック１２２との間の通信量が削減される。これにより、ロボット１０１の消費電力が削減され、ロボット１０１の動作時間を長くすることができる。

　＜＜３．第２の実施の形態＞＞
　次に、図７を参照して、本技術の第２の実施の形態について説明する。

　上述したように、上位計算機１２１と中間制御ブロック１２２との間の通信量が削減されるため、上位計算機１２１と中間制御ブロック１２２との通信速度及び通信周期の制約が緩和される。従って、上位計算機１２１をロボットの外部に設けやすくなる。

　これに対して、本技術の第２の実施の形態では、上位計算機がロボットの外部に設けられる。

　図７は、本技術を適用した多軸モータドライブシステムの第２の実施の形態である多軸モータドライブシステム２０１の構成例を示している。なお、図中、図３の多軸モータドライブシステム１１１と対応する部分には、同じ符号を付しており、その説明は適宜省略する。

　多軸モータドライブシステム２０１は、複数の軸を備えるロボット２１２の各軸の動作を制御するシステムである。

　多軸モータドライブシステム２０１は、多軸モータドライブシステム１１１と比較して、電源１２３、モータドライバ１２４－１乃至モータドライバ１２４－ｎ、モータ１２５－１乃至モータ１２５－ｎ、及び、エンコーダ１２６－１乃至エンコーダ１２６－ｎを備える点で一致する。一方、多軸モータドライブシステム２０１は、多軸モータドライブシステム１１１と比較して、上位計算機１２１及び中間制御ブロック１２２の代わりに、上位計算機２１１及び中間制御ブロック２２１を備える点が異なる。

　上位計算機２１１は、例えば、図３の上位計算機１２１と異なり、ロボット２１２の外部に設けられる。例えば、上位計算機２１１は、例えば、外部のサーバ、コンピュータ、スマートフォン等により構成される。例えば、上位計算機２１１が、クラウドサービスのクラウド上に設けられてもよい。

　一方、中間制御ブロック２２１、電源１２３、モータドライバ１２４－１乃至モータドライバ１２４－ｎ、モータ１２５－１乃至モータ１２５－ｎ、及び、エンコーダ１２６－１乃至エンコーダ１２６－ｎは、ロボット２１２の内部に設けられる。

　中間制御ブロック２２１は、図３の中間制御ブロック１２２の機能の他に、外部の上位計算機２１１と通信する機能を備える。また、中間制御ブロック２２１は、例えば、図示せぬセンサから、ロボット２１２の周辺環境のセンシング結果を示す周辺環境情報を取得し、上位計算機２１１に送信する。

　ロボット２１２は、外部の上位計算機２１１により遠隔操作される。これにより、ロボット２１２のコストダウン、小型軽量化が可能になる。また、ロボット２１２の消費電力を削減し、動作時間を延長することが可能になる。

　＜＜４．第３の実施の形態＞＞
　次に、図８を参照して、本技術の第３の実施の形態について説明する。

　図８は、本技術を適用した多軸モータドライブシステムの第３の実施の形態である多軸モータドライブシステム３１１の構成例を示している。なお、図中、図３の多軸モータドライブシステム１１１と対応する部分には、同じ符号を付しており、その説明は適宜省略する。

　多軸モータドライブシステム３１１は、複数の軸を備えるロボット３０１に搭載され、ロボット３０１の各軸の動作を制御するシステムである。

　多軸モータドライブシステム３１１は、多軸モータドライブシステム１１１と比較して、上位計算機１２１、電源１２３、モータドライバ１２４－１乃至モータドライバ１２４－ｎ、モータ１２５－１乃至モータ１２５－ｎ、及び、エンコーダ１２６－１乃至エンコーダ１２６－ｎを備える点で一致する。一方、多軸モータドライブシステム３１１は、多軸モータドライブシステム１１１と比較して、センサ群３２１を備え、中間制御ブロック１２２の代わりに、中間制御ブロック３２２を備える点が異なる。

　センサ群３２１は、ロボット３０１の周辺の環境のセンシングを行う。例えば、センサ群３２１は、ロボット３０１の周辺の物体、ロボット３０１に対する接触、ロボット３０１に加わる力等のセンシングを行う。センサ群３２１は、センシング結果を示すセンサデータを中間制御ブロック３２２に供給する。

　中間制御ブロック３２２は、中間制御ブロック１２２の機能に加えて、ロボット３０１の保護動作を実行する機能を備える。

　具体的には、中間制御ブロック３２２は、センサ群３２１からのセンサデータに基づいて、ロボット３０１の保護が必要となるリスクの発生を予測する。中間制御ブロック３２２は、リスクの発生を予測した場合、リスクを回避する動作を計画し、計画した動作に対応する各軸の軸動作指令を生成する。中間制御ブロック３２２は、各軸のモータドライバ１２４に、それぞれ対応する軸の軸動作指令を伝達する。

　これに対して、上述したように、軸動作指令に基づいてロボット３０１の各軸が駆動され、ロボット３０１が未然にリスクを回避することができる。また、総必要電力が電源１２３の容量を超えないように、各モータ１２５に供給される電流が制御される。

　これにより、上位計算機１２１と中間制御ブロック３２２との通信処理、及び、上位計算機１２１の演算処理を省略することができ、ロボット３０１が迅速にリスクを回避する動作を実行することができる。これにより、例えば、人間の脊髄反射のような保護動作が実現される。

　なお、中間制御ブロック１２２は、単独で保護動作を実行したことを上位計算機１２１に伝達するようにしてもよい。

　＜＜５．変形例＞＞
　以下、上述した本技術の実施の形態の変形例について説明する。

　例えば、上位計算機１２１が、ロボット１０１全体の動作を計画し、中間制御ブロック１２２が、ロボット１０１全体の動作に基づいて、各軸の動作を計画するようにしてもよい。この場合、中間制御ブロック１２２が、各軸の軸動作指令を生成する。

　例えば、上位計算機１２１が、ロボット１０１全体の動作を計画し、計画したロボット１０１の動作を実現するための各軸の動作を計画し、中間制御ブロック１２２が、計画された各軸の動作に基づいて、軸動作指令を生成するようにしてもよい。

　例えば、各軸のモータドライバ１２４が、電流以外のモータ１２５の制御に関する制御指令値を設定するようにしてもよい。例えば、モータ１２５の電圧、トルク等に関する制御指令値を設定するようにしてもよい。

　例えば、各軸のエンコーダ１２６が、回転検出情報を直接中間制御ブロック１２２に供給するようにしてもよい。

　例えば、各軸のモータ１２５にエンコーダ１２６以外のセンサを設けて、モータ１２５の動作に関するパラメータであって、回転速度以外の必要電力の予測に用いることが可能なパラメータを検出するようにしてもよい。そのようなパラメータとして、例えば、モータ１２５のトルク、回転加速度等が想定される。

　例えば、電力予測部１３３は、上位計算機１２１から伝達された全体動作指令に基づいて総必要電力を予測し、予測した総必要電力が電源１２３の容量を超える場合、その旨を上位計算機１２１に通知するようにしてもよい。これに対して、例えば、上位計算機１２１は、必要電力が削減されるように、全体動作指令を変更するようにしてもよい。

　これにより、各軸のモータドライバ１２４内で電流指令値を設定する前に、動作指令の変更の必要性が上位計算機１２１にフィードバックされるため、無駄な演算処理が削減される。また、動作指令の変更の幅が広がる。

　例えば、電力予測部１３３は、エンコーダ１２６により検出された各軸のモータ１２５の回転速度に基づいて、各軸のモータ１２５の回転速度を予測し、予測した回転速度に基づいて、各軸のモータ１２５の出力を予測してもよい。

　本技術は、例えば、工作機械、電気自動車等のロボット以外の複数の軸を備える移動体にも適用することができる。

　本技術が適用可能な移動体の軸の数は、特に限定されない。例えば、本技術は、軸の数が１つのみの移動体にも適用することができる。

　＜＜６．その他＞＞
　　＜コンピュータの構成例＞
　上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

　図９は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウエアの構成例を示すブロック図である。

　コンピュータ１０００において、CPU（Central Processing Unit）１００１、ROM（Read Only Memory）１００２、RAM（Random Access Memory）１００３は、バス１００４により相互に接続されている。

　バス１００４には、さらに、入出力インタフェース１００５が接続されている。入出力インタフェース１００５には、入力部１００６、出力部１００７、記憶部１００８、通信部１００９、及びドライブ１０１０が接続されている。

　入力部１００６は、入力スイッチ、ボタン、マイクロフォン、撮像素子などよりなる。出力部１００７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部１００８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部１００９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ１０１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア１０１１を駆動する。

　以上のように構成されるコンピュータ１０００では、CPU１００１が、例えば、記憶部１００８に記録されているプログラムを、入出力インタフェース１００５及びバス１００４を介して、RAM１００３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

　コンピュータ１０００（CPU１００１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア１０１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

　コンピュータ１０００では、プログラムは、リムーバブルメディア１０１１をドライブ１０１０に装着することにより、入出力インタフェース１００５を介して、記憶部１００８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１００９で受信し、記憶部１００８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM１００２や記憶部１００８に、あらかじめインストールしておくことができる。

　なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

　また、本明細書において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれも、システムである。

　さらに、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

　例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。

　また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

　さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

　　＜構成の組み合わせ例＞
　本技術は、以下のような構成をとることもできる。

（１）
　移動体の軸を駆動するモータを制御するモータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力を予測する電力予測部と、
　前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値を設定し、前記モータドライバに伝達する動作制御部と
　を備える情報処理装置。
（２）
　前記電力予測部は、前記移動体の複数の前記軸をそれぞれ駆動する複数の前記モータをそれぞれ制御する複数の前記モータドライバによりそれぞれ設定される複数の前記制御指令値、及び、各前記軸の動作に関する複数の前記動作検出値に基づいて、全ての前記軸の駆動に必要な前記必要電力を予測し、
　前記動作制御部は、各前記モータに電力を供給する前記電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、各前記制御指令値の修正に用いる前記制御指令修正値を設定し、各前記モータドライバに伝達する
　前記（１）に記載の情報処理装置。
（３）
　前記動作制御部は、各前記軸の動作に関する指令である軸動作指令を、各前記軸に対応する前記モータドライバにそれぞれ伝達し、
　各前記モータドライバは、各前記軸動作指令に基づいて、対応する前記モータに対する前記制御指令値を設定する
　前記（２）に記載の情報処理装置。
（４）
　前記動作制御部は、前記移動体全体の動作に関する指令である全体動作指令を他の情報処理装置から取得し、前記全体動作指令に基づいて、前記軸動作指令を各前記モータドライバに伝達する
　前記（３）に記載の情報処理装置。
（５）
　前記電力予測部は、前記全体動作指令に基づいて、前記必要電力を予測し、予測した前記必要電力が前記電源の容量を超える場合、前記必要電力が前記電源の容量を超えることを前記情報処理装置に伝達する
　前記（４）に記載の情報処理装置。
（６）
　前記全体動作指令は、各前記軸の前記軸動作指令を含む
　前記（４）又は（５）に記載の情報処理装置。
（７）
　前記他の情報処理装置は、前記移動体の外部に設けられる
　前記（４）乃至（６）のいずれかに記載の情報処理装置。
（８）
　前記動作制御部は、前記移動体の周辺の環境のセンシング結果に基づいて、前記移動体のリスクを回避する動作に対応する前記軸動作指令を各前記モータドライバに伝達する
　前記（３）乃至（７）のいずれかに記載の情報処理装置。
（９）
　前記軸動作指令は、前記軸の回転位置、回転速度、及び、トルクのうち少なくとも１つに関する指令を含む
　前記（３）乃至（８）のいずれかに記載の情報処理装置。
（１０）
　前記動作制御部は、前記必要電力が前記電源の容量を超えないように各前記制御指令値を修正する
　前記（２）乃至（９）のいずれかに記載の情報処理装置。
（１１）
　前記動作制御部は、各前記モータドライバから前記制御指令値を取得する
　前記（２）乃至（１０）のいずれかに記載の情報処理装置。
（１２）
　前記制御指令値は、前記モータに供給する電流を示し、
　前記モータドライバは、前記制御指令値及び前記制御指令修正値の少なくとも一方に基づいて、前記電源から前記モータに供給する電流を制御する
　前記（１１）に記載の情報処理装置。
（１３）
　前記動作検出値は、各前記モータに対してそれぞれ設けられている複数のセンサによりそれぞれ検出され、
　前記電力予測部は、各前記センサ又は各前記モータドライバから前記動作検出値を取得する
　前記（２）乃至（１２）のいずれかに記載の情報処理装置。
（１４）
　前記動作検出値は、各前記軸の回転速度の検出値を含む
　前記（１３）に記載の情報処理装置。
（１５）
　移動体の軸を駆動するモータを制御するモータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力を予測し、
　前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値を設定し、前記モータドライバに伝達する
　情報処理方法。
（１６）
　１以上の軸と、
　前記軸を駆動するモータと、
　前記モータを制御するモータドライバと、
　前記モータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力を予測する電力予測部と、
　前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値を設定し、前記モータドライバに伝達する動作制御部と
　を備える移動体。

　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。

　１０１　ロボット，　１１１　多軸モータドライブシステム，　１２１　上位計算機，　１２２　中間制御ブロック，　１２３　電源，　１２４－１乃至１２４－ｎ　モータドライバ，　１２５－１乃至１２５－ｎ　モータ，　１２６－１乃至１２６－ｎ　エンコーダ，　１３１　動作制御部，　１３２　動作検出部，　１３３　電力予測部，　２０１　多軸モータドライブシステム，　２１１　上位計算機，　２１２　ロボット，　２２１　中間制御ブロック，　３０１　ロボット，　３１１　上位計算機，　３２１　センサ群，　３２２　中間制御ブロック

Claims (16)

1. 　移動体の軸を駆動するモータを制御するモータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力を予測する電力予測部と、
   　前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値を設定し、前記モータドライバに伝達する動作制御部と
   　を備える情報処理装置。
2. 　前記電力予測部は、前記移動体の複数の前記軸をそれぞれ駆動する複数の前記モータをそれぞれ制御する複数の前記モータドライバによりそれぞれ設定される複数の前記制御指令値、及び、各前記軸の動作に関する複数の前記動作検出値に基づいて、全ての前記軸の駆動に必要な前記必要電力を予測し、
   　前記動作制御部は、各前記モータに電力を供給する前記電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、各前記制御指令値の修正に用いる前記制御指令修正値を設定し、各前記モータドライバに伝達する
   　請求項１に記載の情報処理装置。
3. 　前記動作制御部は、各前記軸の動作に関する指令である軸動作指令を、各前記軸に対応する前記モータドライバにそれぞれ伝達し、
   　各前記モータドライバは、各前記軸動作指令に基づいて、対応する前記モータに対する前記制御指令値を設定する
   　請求項２に記載の情報処理装置。
4. 　前記動作制御部は、前記移動体全体の動作に関する指令である全体動作指令を他の情報処理装置から取得し、前記全体動作指令に基づいて、前記軸動作指令を各前記モータドライバに伝達する
   　請求項３に記載の情報処理装置。
5. 　前記電力予測部は、前記全体動作指令に基づいて、前記必要電力を予測し、予測した前記必要電力が前記電源の容量を超える場合、前記必要電力が前記電源の容量を超えることを前記情報処理装置に伝達する
   　請求項４に記載の情報処理装置。
6. 　前記全体動作指令は、各前記軸の前記軸動作指令を含む
   　請求項４に記載の情報処理装置。
7. 　前記他の情報処理装置は、前記移動体の外部に設けられる
   　請求項４に記載の情報処理装置。
8. 　前記動作制御部は、前記移動体の周辺の環境のセンシング結果に基づいて、前記移動体のリスクを回避する動作に対応する前記軸動作指令を各前記モータドライバに伝達する
   　請求項３に記載の情報処理装置。
9. 　前記軸動作指令は、前記軸の回転位置、回転速度、及び、トルクのうち少なくとも１つに関する指令を含む
   　請求項３に記載の情報処理装置。
10. 　前記動作制御部は、前記必要電力が前記電源の容量を超えないように各前記制御指令値を修正する
    　請求項２に記載の情報処理装置。
11. 　前記動作制御部は、各前記モータドライバから前記制御指令値を取得する
    　請求項２に記載の情報処理装置。
12. 　前記制御指令値は、前記モータに供給する電流を示し、
    　前記モータドライバは、前記制御指令値及び前記制御指令修正値の少なくとも一方に基づいて、前記電源から前記モータに供給する電流を制御する
    　請求項１１に記載の情報処理装置。
13. 　前記動作検出値は、各前記モータに対してそれぞれ設けられている複数のセンサによりそれぞれ検出され、
    　前記電力予測部は、各前記センサ又は各前記モータドライバから前記動作検出値を取得する
    　請求項２に記載の情報処理装置。
14. 　前記動作検出値は、各前記軸の回転速度の検出値を含む
    　請求項１３に記載の情報処理装置。
15. 　移動体の軸を駆動するモータを制御するモータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力を予測し、
    　前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値を設定し、前記モータドライバに伝達する
    　情報処理方法。
16. 　１以上の軸と、
    　前記軸を駆動するモータと、
    　前記モータを制御するモータドライバと、
    　前記モータドライバにより設定される前記モータの制御に関する指令値である制御指令値、及び、前記軸の動作に関する検出値である動作検出値に基づいて、前記軸の駆動に必要な必要電力を予測する電力予測部と、
    　前記モータに電力を供給する電源の容量、及び、予測された前記必要電力に基づいて、前記制御指令値の修正に用いる制御指令修正値を設定し、前記モータドライバに伝達する動作制御部と
    　を備える移動体。

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