JPH01169507A - ロボット制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はロボ７）制御装置に関し、−層詳細には、産業
用ロボットの動作制御に必要な各種の制御機能を複数の
プロセッサにより分担して行うマルチＣＰＵ構成とし、
各プロセッサ間の制御情報、制御データ等の授受をデュ
アルボー）ＲＡＭを用いて行うようにしたロボット制御
装置に関する。

［発明の背景］ 溶接ロボット、塗装ロボット、組立ロボット等の各種産
業用ロボットを制御するためのロボット制御装置は、近
年における仕様の多様化、高速化、高精度化に伴い性能
の多様化が望まれている。

例えば、溶接ロボットを用いてワークに対して所定の溶
接作業を行う場合、クランプ装置によって治具台上にワ
ークを位置決めし、溶接ガンをワークの溶接経路に沿っ
て移動させながら溶接電流を制御する等、所定の手順に
従ってロボット各部を動作させ各部の動作確認をしつつ
次の動作制御を行う必要がある。

そこで、上記のような複雑な制御動作を正確に行い、ま
た、制御対象の多様化に対応するためにプロセッサ、す
なわち、ＣＰＵを用い動作制御プログラムに従ってロボ
ット制御を行う制御装置が利用されている。特に、ロボ
ット制御のための各機能を複数のＣＰＵが分散して行う
ように構成したマルチＣＰＵによる並列分散処理方式の
ロボット制御装置はコストパフォーマンスの点から注目
されている。

一般に、この種のマルチＣＰＵによる並列分散処理を行
う装置は各ＣＰＵ間がパスラインで接続されているため
、パスラインに信号を送出しまたはパスラインから信号
を受信するためのドライバ回路やレシーバ回路、各ＣＰ
Ｕとその周辺回路を搭載するプリント基板等が必要であ
る。従って、ハードウェアが増加するという欠点が生じ
、また、接続の信頼性の確保、あるいはパスラインを使
用するためのバス支配権の確立、制御処理の繁雑さ等か
ら処理速度の低下や信頼性の低下などの不都合の生じる
問題が指摘されている。

さらに、各ＣＰＵ間の制御情報の授受は、共通に設けら
れたランダムアクセスメモリ等を利用し時分割の割込制
御により行われるため、各ＣＰＵがデータの退避、復元
等の割込処理に費やす時間の損失やプログラム作成もま
た繁雑になる等の不都合が生じている。

［発明の目的］ 本発明は前述の不都合を克服するためになさたものであ
って、ロボットの動作制御に必要な各種の制御機能をデ
ュアルポートＲＡＭで。接続される複数のプロセッサに
より分散して行うマルチＣＰＵ構成とすることにより、
各プロセッサ間をパスラインで接続する必要がなく、各
プロセッサ間における制御情報の授受を高速化しロボッ
トの動作速度を向上することの出来るロボット制御装置
を提供することを目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は外部機器と信号
の授受を行うＩ／Ｏ処理部と、ロボットを構成する駆動
系を制御するサーボコントロール部と、メイン処理部と
、前記メイン処理部および前記Ｉ／Ｏ処理部間を接続す
る第１のデュアルポートＲＡＭと、前記メイン処理部お
よび前記サーボコントロール部間を接続する第２のデュ
アルポートＲＡＭとを備え、Ｉ／Ｏ処理部、サーボコン
トロール部およびメイン処理部は夫々プロセッサを含ん
で構成され、前記各プロセッサは前記第１および第２デ
ュアルポートＲＡＭを介して所要の制御情報の授受を行
うよう構成することを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係るロボット制御装置について好適な実
施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説
明する。

第１図は本実施態様に係るロボット制御装置が適用され
る溶接システムの概略構成図である。

第１図において、参照符号ＩＯは本実施態様に係るロボ
ット制御装置が適用される溶接システムを示し、この溶
接システム／Ｏではシーケンサ１２によるシーケンス制
御に基づき溶接ロボット１４が駆動され、クランプ装置
１６によって治具台１７上に位置決めされたワーク１５
に対し所定の溶接作業が行われる。この場合、溶接ロボ
ット１４はティーチングボックス１８によりその動作が
教示され、ロボット制御装置２０を介して油圧ユニット
２２および溶接コントローラ２４によって駆動制御され
る。

ここで、溶接ロボット１４は基台２６上に設置されてお
り、移動部２８が油圧モータ３０により前記基台２６に
対して矢印方向に移動すると共に、旋回部３２が油圧モ
ータ３４により前記移動部２８に対し矢印方向に旋回可
能に構成される。また、旋回部３２にはアーム部材３６
の一端部が軸着し、このアーム部材３６は前記旋回部３
２に取着された油圧シリンダ３８により矢印方向に昇降
可能に構成される。一方、アーム部材３６の他端部には
油圧モータ４０を有する第１取付部材４２が取着され、
前記第１取付部材４２には油圧モータ４４を介して第２
取付部材４６が連結される。この場合、第２取付部材４
６は油圧モータ４４を中心とし油圧モータ４０によって
矢印方向に旋回すると共に、油圧モータ４４により矢印
方向に回動可能に構成される。第２取付部材４６には一
対のガンアーム４８ａ１４８ｂが取着されており、これ
らのガンアーム４８ａ、４８ｂの先端部は油圧シリンダ
５０によって矢印方向に開閉可能に構成される。なお、
前述した油圧ユニット２２は溶接ロボット１４を構成す
る油圧モータ３０．３４．４０および４４と油圧シリン
ダ３８を駆動制御する。また、溶接コントローラ２４は
油圧シリンダ５０を駆動制御すると共にガンアーム４８
ａ、４８ｂの先端部間の電流を制御する。

一方、ロボット制御装置２０は第２図に示すように構成
される。すなわち、ロボット制御装置２０はティーチン
グボックス１８、シーケンサ１２、溶接コントローラ２
４等の外部装置との間で制御情報、制御データ等の入出
力処理を行うＩ／Ｏ処理部５２と、油圧ユニット２２を
介して溶接ロボット１４を構成する各油圧系に対しティ
ーチングデータあるいは作業プログラムに基づいた駆動
信号を出力すると共に油圧ユニット２２からの応答信号
を受信するサーボコントロール部５４と、前記Ｉ／Ｏ処
理部５２およびサーボコントロール部５４に対して必要
な制御情報、制御データを交換し、溶接システム／Ｏ全
体の動作制御を行うメイン処理部５６とから基本的に構
成される。Ｉ／Ｏ処理部５２、サーボコントロール部５
４およびメイン処理部５６は夫々マイクロプロセッサを
有し、独立にデータ処理可能である。Ｉ／Ｏ処理部５２
には、さらに、ＬＣＤデイスプレィ５８、テンキー６０
およびフロッピィディスクドライブ６２が接続される。

また、Ｉ／Ｏ処理部５２とメイン処理部５６との間は第
１のデュアルポー）　ＲＡ　Ｍ６４で接続され、メイン
処理部５６とサーボコントロール部５４との間は第２の
デュアルポー）ＲＡＭ６６で接続される。そして、Ｉ／
Ｏ処理部５２、メイン処理部５６およびサーボコントロ
ール部５４間ではこれらのデュアルポー）　ＲＡ　Ｍ６
４および６６を介して制御情報、制御データの授受が行
われる。

ここで、Ｉ／Ｏ処理部５２、メイン処理部５６、サーボ
コントロール部５４、デュアルポートＲＡＭ６４および
６６はメインボード（メイン配線基板）上に一体に配設
されている。そして、前記情報、制御データの授受は前
記デュアルポートＲＡＭ６４および６６を介して行われ
る。この場合、デュアルポートＲＡ　Ｍ６４．６６は従
来のマルチＣＰＵシステムにおける共有メモリとして機
能する。

本実施態様に係るロボット制御装置が適用される溶接シ
ステムは基本的には以上のように構成されるものであり
、次にその作用並びに効果について説明する。

第３図は本実施態様に係るロボット制御装置の概略動作
フローチャートである。先ず、治具台１７上にワーク１
５をセットしく５ＴＰ１）、図示しない起動ボタンを押
すことでロボット制御装置２０を含む溶接システム／Ｏ
を起動させる（ＳｒＦ２）。溶接システム／Ｏが起動状
態になるとシーケンサ１２からの作業指令に基づいてク
ランプ装置１６が作動しワーク１５をクランプする。こ
の場合、クランプ装置１６の各部の作動状態を示すリミ
ットスイッチ（図示せず）の出力がオンとなる（ＳｒＦ
２）。そこで、シーケンサ１２は前記リミットスイッチ
のオン信号を検知し、ロボット制御装置２０に溶接ロボ
ット１４の動作指令を出力する（ＳｒＦ４）。

一方、ロボット制御装置２０は前記動作指令を１／Ｏ処
理部５２、デュアルポートＲＡＭ６４、メイン処理部５
６およびデュアルポートＲＡＭ６６を経由してサーボコ
ントロール部５４に転送する（ＳｒＦ２）。次いで、サ
ーボコントロール部５４は溶接ロボット１４に動作指示
を与える（ＳｒＦ２）。この場合、溶接ロボット１４は
前記動作指示に基づく指示位置まで移動しく５ＴＰ７）
、当該指示位置において溶接コントローラ２４の制御下
に溶接作業を行う（ＳｒＦ８）。なお、ステップ７およ
びステップ８の動作は所定の溶接点毎に繰り返し実施さ
れる。ワーク１５に対する全ての溶接が終了すると、サ
ーボコントロール部５４から作業完了信号がＩ／Ｏ処理
部５２を介してシーケンサ１２に送られる（ＳｒＦ２）
。そこで、シーケンサ１２はクランプ装置１６に対して
クランプオフ指令を送出しく５ＴＰＩＯ）　、クランプ
装置１６によるワーク１５のクランプが解除されて溶接
作業の全てが完了する（ＳＴＰＩＩ）。

第４図は第３図におけるステップ６の動作の詳細フロー
チャートである。この場合、ロボット制御装置２０では
溶接システム／Ｏの起動時（第３図、ステップ２参照）
に自動（ＡＵＴＯ）モードが指定され、溶接ロボット１
４による所定のティーチングデータが選択若しくは指定
されているものとして以下説明する。なお、以下の各ス
テップは全てメイン処理部５６で処理される。

先ず、メイン処理部５６はＩ／Ｏ処理部５２、メイン処
理部５６間のデュアルポー）ＲＡＭ６４よりシーケンサ
１２から入力された人力データを読み出す（ＳＴＰＡ）
。次に、メイン処理部５６は当該メイン処理部５６中の
ＲＡＭ　（図示せず）のワークエリアに格納されている
ティーチングデータを読み出して補間等の作業が必要か
否かを判断し、必要であれば補間を行い（ＳＴＰＢ）、
メイン処理部５６とサーボコントロールＢ５４間のデュ
アルポートＲＡＭ６６にシーケンサ１２からの人力デー
タおよび／またはステップ已において得られたティーチ
ングデータを転送する（ＳＴＰＣ）。一方、メイン処理
部５６はサーボコントロール部５４によってデュアルポ
ートＲＡ　Ｍ６６に書き込まれた溶接ロボット１４の各
軸の現在位置データを読み取って目標位置と比較し、偏
差が０であれば次の目標値データをデュアルポートＲＡ
Ｍ６６に書き込む（ＳＴＰＤ）。次に、溶接ロボット１
４の各部が指令値に従って溶接位置に達すると、溶接コ
ントローラ２４に対する溶接条件、溶接タイマへの払出
のだめのフラグデータ等をデュアルポー１−ＲＡＭ６４
に払い出す（ＳＴＰＥ）。以上のようにして、Ｉ／Ｏ処
理部５２とメイン処理部５６間、およびメイン処理部５
６とサーボコントロール部５４間の制御情報、制御デー
タの授受がデュアルポートＲＡＭ６４およびデュアルポ
ートＲＡＭ６６を介して行われる。なお、Ｉ／Ｏ処理部
５２、メイン処理部５６およびサーボコントロール部５
４はデュアルポートＲＡＭ６４および６６によって接続
されているため、データを前記Ｉ／Ｏ処理部５２、メイ
ン処理部５６およびサーボコントロール部５４において
夫々同時並列的に処理することが出来、動作の高速化が
達成される。

ここで、デュアルポートＲＡ　ＭＢ２および６６のメモ
リ領域は第５図および第６図に示すように設定される。

すなわち、Ｉ／Ｏ処理部５２とメイン処理部５６との間
に設けられたデュアルポートＲＡＭ６４は、第５図に示
すように、メモリエリアＭＡＯ乃至ＭＡ６に分かれてい
る。この場合、メモリエリアＭＡＩはティーチングボッ
クス１８からの入力指令値が記憶される領域であり、工
／Ｏ処理部５２により書き込まれ、必要時にメイン処理
部５６によって読み取られる。メモリエリアＭＡ２は上
記の指令値に対する応答値が記憶される領域であり、メ
イン処理部５６によって書き込まれ、必要時にＩ／Ｏ処
理部５２によって読み取られる。メモリエリアＭＡ３は
シーケンサ１２からの入力値を記憶する領域であり、こ
のメモリエリアＭＡ３に格納されたデータはＩ／Ｏ処理
部５２からメイン処理部５６へと転送される。

メモリエリアＭＡ４はシーケンサ１２および溶接コント
ローラ２４への出力値を記憶する領域であり、このメモ
リエリアＭＡ４に格納されたデータはメイン処理部５６
からＩ／Ｏ処理部５２へと転送される。さらに、メモリ
エリアＭＡ５は緊急時のキー人力データの記憶領域であ
り、ＭＡ６は各種のＩｌｏのフラグ情報の記憶領域であ
る。

メイン処理部５６とサーボコントロール部５４との間に
設けられたデュアルポー）　ＲＡ　Ｍ６６は、第６図に
示すように、メモリエリアＭＢＯ乃至ＭＢ／Ｏに分かれ
ている。メモリエリアＭＢＩ乃至ＭＢ５はメイン処理部
５６によって書き込まれ、必要時にサーボコントロール
部５４によって読み取られる溶接ロボット１４への動作
指示データが記憶される領域である。この場合、メモリ
エリアＭＢＩにはメイン処理部５６がティーチングデー
タより算出した各軸への目標パルス数、メモリエリアＭ
Ｂ２にはサーボアンプへのサーボゲイン指示値、メモリ
エリアＭＢ３には目標速度、メモリエリアＭＢ４には目
標加速度、メモリエリアＭＢ５には目標値と現在値の偏
差データが夫々メイン処理部５６により決定され書き込
まれる。メモリエリアＭＢ６乃至ＭＢ９はサーボコント
ロール部５４によって書き込まれ、必要時にメイン処理
部５Ｇによって読み取られる領域であり、溶接口ぜット
１４の各部動作に関する現在データが記憶される。メモ
リエリアＭＢ６には各軸の現在位置データ、メモリエリ
アＭＢ７には現在の速度、メモリエリアＭＢ８には現在
の加速度、メモリエリアＭＢ９にはサーボコントロール
部５４で発生したエラーコードが書き込まれる。メモリ
エリアＭＢＩＯには各軸の上下限値、各軸の最大許容偏
差等のパラメータが記憶される。

次に、第３図におけるステップ７およびステップ８の詳
細動作を説明する。第７図は第３図におけるステップ７
の詳細動作フローチャートであり、溶接ロボット１４を
所定位置に動作制御するためのものでサーボコントロー
ル部５４により処理される。

先ず、サーボコントロール部５４、メイン処理部５６間
のデュアルポー）ＲＡＭ６６のメモリエリアＭＢＩ乃至
ＭＢ４（第６図）より溶接ロボット１４の各軸に対する
目標パルス数、サーボゲイン、目標速度、目標加速度等
の指令データを読み出す（ＳＴＰＦ）。次いで、この指
令データに基づく目標のパルス数を油圧ユニット２２に
送り、各軸に対応するサーボアンプに所定の信号を加え
ることで溶接ロボット１４を目標に向かって動作させる
（ＳＴＰＧ）。この場合、溶接ロボット１４の各軸に対
応するポテンショメータより動作量が油圧ユニット２２
を介してサーボコントロール部５４に人力される（ＳＴ
ＰＨ）。そこで、サーボコントロール部５４は前記ポテ
ンショメータからの人力値をもとに上記の目標値と現在
値の偏差を計算し、その差分を油圧ユニット２２にフィ
ードバックデータとして出力すると共に、現在位置、現
在速度、現在加速度等の現在データを計算してデュアル
ポートＲＡＭ６６のメモリエリアＭＢ６乃至ＭＢ８に書
き込む（ＳＴＰＩ）。

第８図は第３図におけるステップ８の詳細フローチャー
トである。この場合、ステップＪはメイン処理部５６の
作業、ステップにはＩ／Ｏ処理部５２の作業、ステップ
ＬおよびステップＭは溶接コントローラ２４の作業であ
り、所定位置に移動した溶接ロボッＩ−’１４に対して
溶接コントローラ２４を介して溶接作業を行わせる処理
を示す。

先ず、サーボコントロール部５４の制御により溶接ロボ
ット１４がティーチングデータ中の溶接指示位置に達す
る（目標位置と現在位置が一致する）と、溶接コントロ
ーラ２４への溶接条件および図示しない溶接タイマへの
データ払出のためのフラグをＩ／Ｏ処理部５２、メイン
処理部５６間のデュアルポートＲＡＭ６４のメモリエリ
アＭＡ４に払い出す（ステップＪ）。次に、Ｉ／Ｏ処理
部５２は前記フラグをデュアルポー）ＲＡＭ６４から読
み出し図示しない溶接タイマを有する溶接コントローラ
２４に溶接条件と共に送出する（ＳＴＰＫ）。一方、溶
接コントローラ２４ではＩ／Ｏ処理部５２から送出され
た溶接条件に従って、加圧、電流の指示を行ってガンア
ーム４８ａ、４８ｂを制御し所定の溶接作業を行う（Ｓ
ＴＰＬ）。

そして、この作業が完了すると溶接終了信号をＩ／Ｏ処
理部５２に送出する（ＳＴＰＭ）。

以上のようにして、所定の溶接作業が全ての溶接点に対
して遂行されると、前述したステップ９乃至ステップ１
１（第３図）の処理が施され動作が完了する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ロボット各部と信号授
受を行うＩ／Ｏ処理部とロボットを構成する油圧系を制
御するサーボコントロール部とメイン処理部との間での
データの授受をデュアルポー）ＲＡＭを用いて行ってい
る。従って、パスラインに信号を送出しまたはパスライ
ンからの信号を受信するためのドライバ回路、レシーバ
回路や各プロセッサとその周辺回路を搭載するプリント
基板が不要となり、ハードウェア構成が簡易となる利点
が得られる。また、接続の信頼性確保、あるいはパスラ
インを使用するためのバス支配権の確立、制御処理の煩
雑さ等から解放されることで処理速度および信頼性が向
上する。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るロボット制御装置が適用される溶
接システムの概略構成図、 第２図は本発明に係るロボット制御装置を含む溶接シス
テムの要部回路構成ブロック図、第３図は本発明に係る
ロボット制御装置の概略動作フローチャート、 第４図は第３図におけるステップ６の詳細動作フローチ
ャート、 第５図および第６図はデュアルポー）　ＲＡ　Ｍのメモ
リエリアを示すメモリマツプ、 第７図および第８図は第３図におけるステップ７および
ステップ８の詳細動作フローチャートである。 ／Ｏ・・・溶接システム　　　　１２・・・シーケンサ
１４・・・溶接ロボット １８・・・ティーチングボックス ２０・・・ロボット制御装置　　２２・・・油圧ユニッ
ト２４・・・溶接コントローラ　　５２・・・Ｉ／Ｏ処
理部５４・・・サーボコントロール部 ５６・・・メイン処理部 ６４．６６・・・デュアルボー）ＲＡＭ”＝ＴＰに ＴＰ　　　Ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外部機器と信号の授受を行うＩ／Ｏ処理部と、ロ
   ボットを構成する駆動系を制御するサーボコントロール
   部と、メイン処理部と、前記メイン処理部および前記Ｉ
   ／Ｏ処理部間を接続する第１のデュアルポートＲＡＭと
   、前記メイン処理部および前記サーボコントロール部間
   を接続する第２のデュアルポートＲＡＭとを備え、Ｉ／
   Ｏ処理部、サーボコントロール部およびメイン処理部は
   夫々プロセッサを含んで構成され、前記各プロセッサは
   前記第１および第２デュアルポートＲＡＭを介して所要
   の制御情報の授受を行うよう構成することを特徴とする
   ロボット制御装置。