JPH0433002A - 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、ロボット等の自動機器（外部機器）を制御す
るのに好適な制御装置に関するものである。

〔従来技術］ 従来、この種の制御装置としては、例えば特開昭６２−
２３２００６号公報に開示のものが知られている。

上記公報に開示の制御装置では、ロボット言語を使用し
、プログラムの作成、実行及び保存機能を有する主コン
ピユータと、上記主コンピユータに高速システムハスを
介して接続されたマニピュレータ用従属コンピュータと
視覚制御用従属コンピュータとを有して構成され、上記
主コンピユータは、上記ロボット言語を用いて作成され
た作業プログラムを実行し、上記マニピュレータ用従属
コンピュータ及び視覚制御用従属コンピュータは、上記
主コンピユータが発行する動作単位の命令に従って、ロ
ボットアームの軌道や関節角度の制御及び視覚センサか
らの画像処理や認識をそれぞれ実行するように構成され
ている。

即ち、上記主コンピユータにて全てのプログラムとデー
タとを集約して咳主コンピュータにより情報の集中管理
を行うと共に、各従属コンビュ−夕にてそれぞれ個別の
機能を行わせることによってシステムが構築されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記のような従来のシステム構成では、例え
ばシステムが変更されて自動機器が増加される場合には
、その自動機器を制御する従属コンピュータをシステム
バスを介して主コンピータと接続し、システムの拡大を
図らなければならない。

ところが、上記のような構成では、システム７＼スの全
長寸法が物理的７制御信鯨性の観点から必然的に制限さ
れ、該システムバスに並列的に複数接続される上記従属
コンピュータにも数量制限を加えざるを得な（なる。

その結果、システム全体において例えば機能の追加等の
変更を行う場合には、システム変更に柔軟性を欠くとい
う不都合があった。

そこで、本発明の目的とするところは、例えばロボット
等の自動機器を具備してなるシステムの変更に際して、
比較的柔軟且つ簡便に対応し得る構成の制御装置を提供
することである。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明が採用する主たる手
段は、その要旨とするところが、命令入力部から人力さ
れた命令を解釈し、この命令を実行し得るか否かを判断
する判断手段と、上記判断手段により実行し得る命令と
判断された場合、この命令に対応して予め定められた手
順に従って処理を行う実行手段と、上記判断手段により
実行し得ない命令と判断された場合、上記命令を命令出
力部から出力する出力手段とを具備してなる制御モジュ
ールを一若しくは複数有してなる点に係る制御装置であ
る。

〔作用〕

当該制御装置においては、−の制御モジュールにて実行
し得ない命令に関しては、該命令を命令出力部から出力
するように構成さ五ているので、該−の制御モジュール
の下へ階層的に他の制御モジュールを接続してシステム
を構成することができる。そして、各制御モジュールに
て例えば異なる外部機器を制御させるようにすることに
より、例えば上記−の制御モジュールで実行し得ない命
令（異なる外部機器に対する動作命令）に関しては上記
他の制御モジュールにて実行される。

その結果、当該制御装置を有して構成されたシステムが
簡便に提供される。

尚、上記制御モジュールは、階層的に接続する場合のみ
ならず、従来のシステムの場合のようにシステムバスに
対して並列的（同層的）に複数接続するようにしても良
い。

また、当該制御装置は、複数の制御モジュールを備える
ことなく、単一の制御モジュールによって最も基本的な
最小のシステムとして構築することも可能である。

〔実施例〕

以下添付図面を参照して、本発明を具体化した実施例に
つき説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施例
は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的
範囲を限定する性格のものではない。

ここに、第１図は本発明の一実施例に係る制御装置を構
成する制御モジュールの構成図、第２図は上記制御モジ
ュールの動作を示すフローチャート、第３図は上記制御
装置を具備してなるシステムの一例を示す構成図、第４
図は本発明の他の実施例に係る制御装置を具備してなる
システムの一例を示す構成図、第５図は第４図に示した
システムにおける要部の動作を示すフローチャートであ
る。

この実施例に係る制御袋！を構成する制御モジュール１
は、第１図に示す如く、上位モジュールとの通信を制御
する上位通信インターフェイス２（命令入力部）と、上
記上位通信インターフェイス２から入力された命令を解
釈する命令解釈部３と、例えば当該制御モジュール１が
管理する外部機器６に対して実行し得る命令に関しては
この命令に対応して予め定められた手順に従って上記外
部機器６を制御する命令実行部４と、下位モジュールと
の通信を制御する下位通信インターフェイス５（命令出
力部）とを具備している。

尚、自命令実行部４は、上述の如く外部機器を制御する
ものに限定されず、上位モジュールからの命令を処理し
て更に詳細な命令のデータを作成するような場合のｍ能
を具備させても良い。

そして、上位モジュールより与えられた例えばロボット
言語の命令は、上位通信インターフェイス２から取り込
まれ、命令解釈部３へ送られる。

上記命令解釈部３ではその命令が自モジュールで実行し
得るか否かの判断が行われ、自モジュールで実行し得る
命令に対しては、この命令が命令実行部４へ送られる。

上記命令実行部４は、この命令に対応して予め定められ
た手順に従って制御対象である外部機器６を制御する（
上記外部機器６が例えばセンサ等の信号出力機器である
場合、当該命令実行部４においてはデータを取り込むよ
うな制御が行われる）。

上記命令実行部４において命令を実行後、応答信号が命
令解釈部３へ戻され、この応答信号は更に上位通信イン
ターフェイス２を介して上位モジュールへ転送される。

上記応答信号は、命令を実行したことに対応する信号で
あって、この信号を用いて上位モジュールでは下位モジ
ュールでの命令実行の同期を取ることが可能となる。

自モジュールにおいて命令の実行が不可能な場合、この
命令は下位通信インターフェイス５を経て更に下位モジ
ュールへ送信される。又、命令を送信した下位モジュー
ルからの応答あるいはエラーは、上記下位通信モジュー
ル５にて受信され、更に上位通信インターフェイス２を
介して上位モジュールへ送信される。

上記のような当該制御モジュール１における詳細な動作
について、更に第２図に従って説明する。

尚、同図中、Ｓｌ、Ｓ２．・・・は各動作ステンプを示
す。

制御モジュール１が動作を開始すると、先ず、モジュー
ル内部の初期設定が行われ（Ｓｌ）、内部Ｓ能のチエツ
クが行われる（Ｓ２）。

上記Ｓ２において異常があると判断された場合、エラー
信号が上位通信インターフェイス２を介して上位モジュ
ールへ送信され（Ｓ３）、当該制御モジュールＩは停止
状態となる。

他方、上記Ｓ２において当該制御モジュールが正常であ
ると判断された場合、上位モジュールからの命令受信待
ち状態となる（Ｓ４）。

上位モジュールから命令が送信されると、この命令を上
位通信インターフェイス２が受信し、自モジュールにお
いて実行し得るか否かの判断が行われる（Ｓ５）。この
場合の判断は、当該制御モジュール１において予め定め
られたテーブルデータが上記命令と一致しているか否か
により行われる。

上記Ｓ５により、上記上位通信インターフェイス２から
入力された命令を解釈し、この命令を実行し得るか否か
を判断する判断手段が構成されている。

上記Ｓ５において自モジュールにおいて実行し得る命令
であると判断された場合、この命令に対応して予め定め
られた手順に従って外部機器６が制御される（Ｓ６．実
行手段）。

この場合、上記外部機器６が例えばセンサ等の信号出力
Ｉ！器である場合、データを取り込む制御が行われる。

或いは、特殊な場合として、前述の如く命令の実行結果
として新たな命令を生成（取り出し）し、これを下位モ
ジュールへ送信する場合もある。これは、記憶している
命令を順次取り出し、下位モジュールに実行させる場合
等に用いる機能である。

この具体的な動作手順については後述する。

上記Ｓ６において命令実行部４が命令を正常ムこ実行し
、その実行が終了すると（Ｓ７）、正常終了コードが上
位通信インターフェイス２を介して上位モジュールに送
信される（Ｓ８）。

上記Ｓ７において命令実行時に異常があったと判断され
た場合、命令実行エラーとしてその応答が上記上位通信
インターフェイス２を介して上位モジュールに送信され
る（Ｓ９）。

他方、前記Ｓ５において、上位モジュールからの命令を
自モジュールにおいては実行不可能であると判断された
場合、即ち、その命令に対応したテーブルデータを自モ
ジュールにおいて予め設定されていない場合、この命令
は下位通信インターフェイス５を介して下位モジュール
へ送信される（Ｓ１０、出力手段）。

上記ＳＩＯにおいて自モジュールでは実行し得ない命令
が下位通信インターフェイス５を介して下位モジュール
へ送信されると、Ｓ１１において、命令を送信してから
の経過時間を測定するタイマが起動される。そして、予
め定められた時間を経過したか否かが常時チェンクされ
つつ下位モジュールからの応答待ち状態となる（Ｓ１２
，５１３）。

所定時間が経過しても下位モジュールからの応答がない
場合には（Ｓ１２，５１３）、タイムアウトエラーとし
て上位モジエールに送信され（Ｓ１４）、上位モジュー
ルからの新たな命令待ち状態となる。

他方、下位モジュールから応答があった場合には、当該
下位モジュールにおいて命令が正常に実行されたか否か
に係わらず、この応答が上位モジュールへ送信される（
Ｓ１５）。

そして、再度、上位モジュールからの新たな命令待ち状
態となる。この応答の待ち時間は実行する命令に応じて
予め定められている。

上記のような制御モジュール１は、実行可能な命令を種
々具備させることにより、様々な機能を実現させること
が可能である。また、モジュールはあくまでも論理的な
構成単位であるため、これを実現する手段はソフトウェ
ア或いはハードウェアにとられれない。即ち、単一のＣ
ＰＵから構成されるハーバウェア上に複数のモジュール
を構成することも可能である。

第３図は各種制御対象となる複数の外部機器に応じて配
備された制御モジュール１を組み合わせて構成したロボ
ット制御システムの一例である。

この制御システムでは、オペレータとの対話用のコンピ
ュータ８．キーボード９．ＣＲＴＩＯ等よりなるヒユー
マンインターフェイスユニット１４と、統合用の制御モ
ジュール１．と、更にその下に＃御モジュールＩｉ、乃
至１ａ及び１＆Ｉ、１１２等を階層的且つ同層的に接続
することにより構成されている。

尚、上記制御モジュール１の添字＆＋　１．−　・・・
は便宜上付けたものであって、その構成内容は全て前記
したような構造となっている。

そして、本実施例装置においては、外部機器として、制
御モジュール１．にはディスク装置１３、制御モジュー
ル１１．．１ｂ＋、ｌｂ２にはそれぞれ視覚センサ７、
制御モジュールｌｃには例えば５自由度のロボットＩＬ
ｉｌＪｍモジュール１ａにはマソニング・センター１２
がそれぞれ接続されている。

上記ヒユーマンインターフェイスユニット１４は、オペ
レータからの指令をロボット言語の命令に変換すると共
に、下位の統合用の制御モジュール１．からの応答をオ
ペレータに理解容易な内容に変換する作用をなす。

上記制御モジュール１よは、プログラム実行命令を実行
可能であって、この命令は、ディスク装置１３から読み
込まれる。そして、この制御モジュール１よでは、上記
プログラム実行命令に従って、視覚センサ７からの情報
を利用しつつロボット１１やマシンニゲ・センター１２
を動作させる役割と、ロボット言語プログラムを管理す
る役割を有する。

上記ヒユーマンインターフェイス１４から送られた命令
、或いは取り出した命令が、例えは視覚センサ７による
計測命令である場合、これは視覚センサ７の制御用の制
御モジュール１ｂ、１ｂ＋。

１トク等が受信し、計測データを求めることとなる。更
に、ロボット１１の動作命令であれば、制御モジュール
エ。がこの命令を受信し、上記制御モジュール１ｃにロ
ボット１１の動作を行わせる。

また、これらの命令の実行に対する応答として、例えば
ロボット１１の実行状態を上記ヒユーマンインターフェ
イス１４に送信する。

尚、ロボット言語プログラムの管理は、当該制御モジュ
ール１８に接続されている上記ディスク装置１３に保存
し、又は読み出すことにより行われる。

視覚センサ７の制御用の制御モジュール１１゜１ｂ＋、
１ｂｚは、上記制御モジュールｌ、の下に階層的に接続
され、上記視覚センサ７の制御並びに該視覚センサ７か
らの画像データから計測データ（例えばエツジ、距離）
等を抽出し、このデータを上記制御モジュール１３へ送
信する作用を成す。

更に、制御モジュールＩＣ，ｌｄは、上記制御モジュー
ル１８に対して階層的に、上記制御モジュール１トに対
しては同層的に接続され、制御モジュール１．から送信
される命令に従って、ロボット１１やマシニング・セン
ター１２を制御する作用を成す。

例えば上記制御モジュール１ｃは、上記ロボット１１に
対しである位置に直線移動する命令が与えられた場合、
該ロボット１１の先端座標が直線となるようにサーボ制
御する作用を成す。

引き続き、オペレータがディスク装置１３内に予め保存
されているロボット言語プログラムを実行させる指令を
与えた場合を例にとって、システム内における動作を説
明する。

実行させるプログラムＰＲＣＩの内容は、先ず視覚セン
サ７にて「物体の位置を計測しくＤＥＴＥＣＴ　　ＰＩ
）Ｊ、この計測データに基づいて「ロボット１１を動作
させ（ＭＯＶＥ　　Ｐｉ）Ｊ、この「物体を把持させる
（ＧＲＩＰ　　ＰＩ）Ｊというものである。

先ず、オペレータは、ロボット言語の「プログラム実行
命令（ＥＸＥＣＰＲＣＩ）Ｊをヒユーマンインターフェ
イスユニット１４を通して制御モジュールｌａに与える
。

上記制御モジュール１ａにおいて上記の命令が受信され
ると、ＥＸＥＣＰＲＧＩを実行可能であると判断し、プ
ログラムＰＲＧ１をディスク装置１３から読み込む。上
記制御モジュール１ａは読み込んだプログラムの最初の
命令ＤＥＴＥＣＴＰ１を自モジュールにおいて実行可能
ではないため、これを下位モジュールである他の制御モ
ジュール１．．１．、、・・・へ送信する。

これらの下位の制御モジュール１ｂ、ＩＣ，・・・の内
、上記命令を実行可能なセンサ制御用のこの命令が例え
ば制御モジュール１トにおいて実行され、計測結果とし
ての位置データが応答として上記制御モジュール１．に
送信される。

制御モジュール１ａにおいては、Ｐｌにこの結果をセッ
トする。

これに対して制御モジュール１ｃでは実行可能な命令で
ないので、何ら応答を返すことはない。

更に、制御モジュール１□は次の命令ＭＯＶＥＰ１を取
り出し、前述の命令と同様に下位モジュールに送信する
。

この場合、制御モジュール１ｃにおいてのみ実行可能な
命令であることから、該制御モジュールＩＣにおいては
、ロボット１１を位ｆＰ１に動作させる制御が行われる
。そして、この動作が終了すると、その実行結果が上記
制御モジュールｌ。

へ送信される。

次の命令ＧＲＩＰ　　ＰＩは、前述の移動命令と同様に
制御モジュール１ｃにて受信されて実行される。その結
果、ロボット１１が物体を把持する。

上記のようにしてプログラムを構成する全ての命令を実
行することにより、ＥＸＥＣＰＲＣＩの命令の実行を終
了したこととなり、この結果がヒユーマンインターフェ
イスユニットＩ４に送信される。そして、上記ヒユーマ
ンインターフェイスユニット１４は、実行が終了したこ
とをオペレータに報知する。

引き続き第４図に基づいて、他の実施例として、当該制
御モジュール１の実行手段（前記Ｓ６）にて新たな命令
を生成し、これを下位モジュールを構成する上記制御モ
ジュールｌと同等の他の制御モジュールへ送信して外部
機器を動作させ、システムを構築する場合の例について
説明する。

これは、第３図に示したロボット１１（５軸）を複数の
制御モジュールｌｅｌ乃至ＩＣ（１にて動作させる場合
の具体例である。

即ち、上記ロボット１１の各軸を作動させるモータ１５
□乃至１５ｅは、それぞれモジュール１ｃ２乃至１ｃＧ
にて制御され、この制御モジュール１ｃ２乃至１゜６は
制御モジュール１ｃ＋にて統括される。

上記構成において、前述のプログラムＰＲＣＩを実行す
る場合を例に、上記制御モジュール１ｃ＋における処理
を中心に以下説明する。

尚、その他の制御モジュールにおける処理は、前記した
動作とほぼ同様であるため省略する。

まず、制御モジニールＩＣＩがｒＭＯＶＥ　　Ｐｌ」の
命令を受は取ると、この制御モジュールＩＣ＋では、現
在位置からＰＩの位置までの直線上を上記ロボット１１
の先端が動作するように、各制御周期毎の位置が時々刻
々求められる。そして、これらの位置から上記ロボット
１１の各軸の幾何学的関係を基に各軸の角度が算出され
、これら各軸の角度が例えばθ１．θ２．・・・、θ、
として定義される。

引き続き、上記制御モジュールＩＣ＋　は、上記θ３．
θ２．・・・、θ５をパラメータとして、各軸のモータ
１５．乃至１５ｅを制御する制御モジュール１ｃ２乃至
ＩＣＧに回転指令として、ｒＲｏＴ　θ＋　Ｊ、　　「
ＲＯＴ　　／７２　Ｊ、・・・ｒＲＯＴ　　θ５」を送
出する。

従って、命令ｒＭＯＶＥ　　ＰＩＪにより時刻Ｔ毎にｒ
ＲＯＴ　　θ、Ｊ、　　ｒＲＯＴ　　ｏ２Ｊ、　・・・
ｒＲＯＴ　　θ５」の命令が多制御モジュールｌｃ２乃
至１ｃＧに送られ、上記ロボット１１の先端部分はＰｌ
の位置に向かって動作される。

上記のような制御手順をフローチャートとして示したも
のが第５図である。

本実施例に係る制御装置は上記したように構成されてい
るため、階層的あるいは同層的に複数の制御モジュール
１を接続することが可能となり、種々の構成のシステム
を組むことが可能となる。

その結果、処理量の増大あるいは構成の変更等、多用な
システム構成に比較的簡便に対応することができる。

また、上記実施例において用いたロボット言語の使用が
変更されたとしても、それを実行する制御モジュール内
の実行プログラムのみを変更することで他の制御モジュ
ールに何ら影響を与えることなく対処可能となる。

尚、上記実施例においては、複数の制御モジュールを階
層的あるいは同層的に接続して構成した場合を例に説明
したが、単一の制御モジュールのみ具備して最少の＠御
システムを構成し得ることは言うまでもない。

ご発明の効果］ 本発明は上記したように、命令入力部から入力された命
令を解釈し、この命令を実行し得るか否かを判断する判
断手段と、上記判断手段により実行し得る命令と判断さ
れた場合、この命令に対応して予め定められた手順に従
って処理を行う実行手段と、上記判断手段により実行し
得ない命令と判断された場合、上記命令を命令出力部か
ら出力する出力手段とを具備してなる制御モジュールを
一若しくは複数有してなることを特徴とする制御装置で
あるから、例えばシステムの変更に際しては、上記のよ
うな制御モジュールを適宜組み合わせることにより、比
較的柔軟且つ簡便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に係る制御装置を構成する制
御モジュールの構成図、第２図は上記制御モジュールの
動作を示すフローチャート、第３図は上記制御装置を具
備してなるシステムの一例を示す構成図、第４図は本発
明の他の実施例に係る制御装置を具備してなるシステム
の一例を示す構成図、第５図は第４図に示したシステム
における要部の動作を示すフローチャートである。 （符号の説明〕 １．１１＋　　１６．ｌｃ、１ｃ＋乃至１ｃ６゜１ａ、
１ｂ＋、ｌｈり・・・制御モジュール２・・・上位通信
インターフェイス（命令入力部）３・・・命令解釈部 ４・・・命令実行部 ５・・・下位通信インターフェイス（命令出力部）６・
・・外部機器 Ｓｌ乃至Ｓ１５・・・動作ステップ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、命令入力部から入力された命令を解釈し、この命令
   を実行し得るか否かを判断する判断手段と、 上記判断手段により実行し得る命令と判断 された場合、この命令に対応して予め定められた手順に
   従って処理を行う実行手段と、 上記判断手段により実行し得ない命令と判 断された場合、上記命令を命令出力部から出力する出力
   手段とを具備してなる制御モジュールを一若しくは複数
   有してなることを特徴とする制御装置。