JPS584390A - 暴走抑制方式 - 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】 本発明線暴走抑制方式に鵠し、特に多関節型ロボットに
おいて速度制御方式によシ各アームが駆動制御されるロ
ボットの集走抑制方弐に関する。

ロボットは、例えば第１図に示すように、複数個のアー
ムｌａ、ｌｂ、ｉｏ吟が、アームＩＩＬの先端２ａはア
ーム１ｂの軸３１）Ｋ、アーム１ｂの先端２ｂはアーム
ＩＣの軸３Ｃにそれぞれ回動自在に取付けられて関節４
ａｂ、４ｂＯを形成している。そして各軸３ａ、３ｂ、
３ｃＫａｓ図示省略したサーボモータが取付けられ、コ
ンピュータ等の演算処理装置から各サーボモータに指令
を与えてロボットが所望の運動を行なうように制御して
いる。

このロボットの運動を制御する方式として、各軸に設け
られ九サーボモータの回転角度、すなわち各リンクの移
動位置が指令として与えられ、この指令にしたがって逐
次位置決めする制御方式と、各軸に設けられたサーボモ
ータが、コンピュータ等による演算処理装置によシ指令
された速度すなわち関節角速度にしたがって駆動される
速度制御型の制御方式とがある。そして速度制御型の制
御方式は遂次位置決め型の制御方式にくらべてロボット
の動きが高速度でかつ滑らかであることから広く使用さ
れるようになってき九。

しかしながら演算処理装置が何らかの原因によりその動
作が停止した場合、逐次位置決め臘の制御方式のロボッ
トの場合には、演算処理装置が次に位置決めすべき位置
を指示して停止してしまっても、ロボットはその位置で
停止するので暴走といつ九問題は特に生じない、しかし
ながら速度制御型の制御方式のロボットの場合には、演
算処理装置が何らかの速度を指示したまま突然次の速度
指示の実行を停止し九とすると、ロボットは直ちに運動
を停止するのではなく、その最後の速度指令にし九がっ
て忠実に運動を実行し、制御機能を失なって移動限界点
まで暴走してしまうという危険な事態が生じる。

演算処理装置が正常に動作１．ておれば、演算処理装置
がロボットの位置すなわち各関節の角度を監視しておシ
、これにもとづき加速を九は減速を逐次ル令するので、
このような暴走が起らまいようにすることができるが、
演算処理装置が実行を停止してしまうような事故が零で
碌い限シ、安全性は保証されないことになる。しかしな
がら従来はこのような問題はあｔｂ考えられておらず、
したがって対策も充分であるとは言えなかった。

演算処理装置が実行を停止する原因としては種々のもの
があるが、特殊なものとして例えばロボットに作業を教
示するためのプログラムの開発中において、プログラム
のミスのために実行が中断したり、ループに入ってしま
ったりして速度指令が出なくなる場合が少なくない。特
定の作業だけを行なう専用機においては、プログラムの
開発は一回で終了するのでこのような問題が生じること
は少ないが、ロボットは汎用性が高いため、作業が変る
度に何度もプログラムを作シ変えることが行なわれるこ
とがあシ、シかもロボットメーカではなくユーザにおい
てこれが行なわれることが普通であることからの問題は
重要である。しかも最近ではロボットの作業能力を高め
るためにロボツ　　　トに感覚機能、特に重要な視覚機
能および触覚機能を付加し九ロボットの実用化が進めら
れて埴ゐが、そのシステムは極めて複雑であるので、プ
ログラムのイス等による暴走事故が多くなると予想され
、それに対する安全対策は重要な峰題となｐつつある。

し九がって本発明はこのような鐸題に有効に対処する丸
めのものであって、速度制御方式のロボットにおいて生
じる恐れのある演算処理装置の実。

行の停止による暴走を防止する丸めの暴走抑制方式を提
供することをその目的とするもので娶る。

そしてこの丸めに本発明の暴走抑制方式では、演算処理
装置により遂次指令される速度指示データにし九がって
駆動されるサーボモータを備えた速度制御筒サーｌ制御
装置において、ゲート手段と、限時手段を設け、後位の
速度指示データが前記限時手段で定まる時間を経過して
も伝達されない場合、前記ゲート手段を閉じることによ
シ前位の速度指示データの伝達を阻止し、サーボモータ
の駆動を停止させるようにし九ことを特徴とする。

以下本発明の一実施例を第２図および第３図にもとづき
説明する。

第２図は本発明の一実施例構成を示し、第３図はその動
作説明である。

第２図において、５は演算処理装置、６　ａ　ロボット
の各関節（第１図の４ｍｂ、４ｂａ）４０軸（第１図の
３ｂ％３Ｇ）のサーボ機構で、関節すなわち自由度の数
だけ存在するが、第２図にはその中の１つが示しである
。そして他の軸のサーボ機構も、前記サーボ機構６と同
じ構成である。

サーボ機構６は、レジスタ訃　ゲート８、リドＩＪ−ｍ
単安定マルチバイブレータ９、ル徨変換器１０、減算器
１１、増幅器１２、サーボモータ１３、タコジェネレー
タ等からなる速度検知器１４、ロータリ・エンコーダ等
からなる位置検知器１５を有している。そしてサーボ機
構６のうち、サーボモータ１３はロボットの各関節の軸
に連結されている。

次に第２図の動作について第３図とともに説明する。

演算処理装置５は、ロボットの各アームを所定の位置に
運動させたシ、或いは作業をさせ九シするために、各軸
のサーボ機構６に一定周期ＴＯストロープ・パルス８１
１！：、このストローブ・ノくルス８１に同期してサー
ボモータ１３０角速度を指令する速度指示データＳ！を
ディジタル信号で伝送する。

サーボ機構６に伝送された速度指示データＳ３はストロ
ーブ・パルスＳ１のタインングによ〉レジスタ７にラッ
チされる。レジスタ蛤はこの速度指示データ８３を保持
し、そのときゲート８が開いていればこれをＤ／Ａ変換
器１０に伝達する。ゲット８とリトリー単安定マルチバ
イブレータ９０部分は１本発明の特徴的なところである
が、理解を容易にするえめＤ／Ａ変換器１０以降の動作
を説明した後に説明する。

なおストローブ・パルス８１の周期Ｔは、周期Ｔが短か
ければロボットの運動は滑らかに旦つ微細に行なわれる
が、それだけ演算処理装置５に対しては高速処理能力が
求められ、またサーボ機構６に対しては、高速応答特性
が要求されることになる。逆に周期Ｔが長ければ、演算
処理装置５はそれだけ低速処理能力でよく、サーボ機構
６の応答特性も低速ですむが、それだけロボットの動作
が滑らかに行なわれず細かい動作４できなくなることＫ
なる。したがって、ストローブ争パルスＳ１の周期Ｔは
、ロボットに要求される動作と装置の性能から決められ
ることになる。

Ｄ／Ａ変換器１０はディジタルな速度指示データＳ３を
アナログな速度指示データ８ｓに変換して減算器１１に
供給する。なお、Ｄ／Ａ変換器１ｏは入力が零のとき、
すなわち速度指示データ８３が印加されないと色は出力
が零になるように構成されている。

一方速度検知器１４はサーボモータ１３０回転速度を検
知し、その角速度信号Ｓ４を減算器１１に供給する。増
幅器１２は減算器１１から供給された、速度指示データ
Ｓｍと角速度信号８４の差８ｓ　（Ｓｍ　＝８ｓ　　Ｓ
ｍ　）を増幅してサーボモータｔａｔ制御スル、シたが
って速度指示データＳ、よシ実際のサーボモータ１３の
角速度信号８４力レトさいときは増幅器ｔｒ　２０出力
は増加してサーボモータ１３の速度を高めこれらが一致
するように制御される。逆に８１＜８４の場合には増幅
器１２の出力は減少し、両者が一致するように制御され
る。このようにしてロボットは演算処理装置５の指令通
りの運動あるいは作業をすることになる。

位置検出器１５はサーボモータ１３の位置信号８６すな
わち回転角を検知して演算処理装置５にフィー　）”　
、ｐ＜　Ｆりする。演算処理装置５はサーボモータ１３
の位置信号Ｓ−からロボットの各アームの位置を演算し
、所望の運動または作業を行なわせるに必要な各アーム
のサーボモータの速度を算出し、新たな速度指示データ
Ｓ１として、ストローブ・パルスＳ１とともにサーボ機
構６に伝送することになる。

ロボットがある定められた軌道上を運動するとき、例え
ば３次元空間の２点間を等速製線運動する場合、ロボッ
トの各関節の角速度は一般に一定ではなく、時々刻々変
化するので、各時点のサーボモータのとるべき角速度を
逐時計算して各サーボ機構に指令することが必要である
。

ところが、演算処理装置５に何らかの異常が発生シ、第
３ＩＩｌの時点ｔ３においてストローブ・パルスＳ１と
速度指示データｓｍ、がナーが機構６に伝達省れなくな
ると、レジスタ、ｆＫは前の時点ｔｌＤいて出力され九
速度指示データ５ｓ（ｔｓ）が保持されてお如、その速
度指示データａｍ（ｔｍ）をサーボ毫−夕１３に送シ続
けることになる。このため各軸のサーボモータ１３はい
つまでも速度Ｓｓ（ｔｍ）で運動することになるのて、
このままでは制御が不能になシ、ロボットは暴走する。

しかし第２図に示すように１　このような暴走を阻止す
るために、ゲート８およびリドリカ源単安定マルチバイ
ブレータ９が設けられている。

すなわち、このリドリプ単安定マルチパイプレーク９は
、ストローブ・パルスｓ１が印加されたとき、第３図に
８１として示す如く、一定幅ＴＷのゲートパルスを出力
する。そしてこのゲートパルスＳ１のパルス幅ＴＶは、
図示のように、ストローブ・パルス８にの周期Ｔよシも
長く選定されている。

そしてリトリ鹸単安定マルチバイブレータ９は、周知の
ように、トリーされてゲートパルスＳｖ（論理「１」）
を発生したとき、そのパルス幅ＴＷの時間内に再トリカ
されると、この再トリかの時点を始点にして引続きＴＷ
の時間ゲートパルスＳ７を発生するように動作する。し
たがって演算処理装置５が正常に動作しストローブ・パ
ルスＳ１が周期Ｔ毎に確実に発生してリトリが単安定マ
ルチバイブレータ、９に印加されているときは、リトリ
が単安定マルチバイブレータ９はゲートパルスＳ？（論
理「１」）を連続的に発生し、ゲート８をオン状態にさ
せる。

このように演算処理装置５が正常に動作しているときは
ストローブ・パルスＳ１が周期Ｔ毎に確実に発生し、ゲ
ート８が常にオン状態にあり、レジスタτの速度指示デ
ータＳａＤ／Ａ変換器１０に送られ、前述のサーボモー
タ１３の速度制御が行なわれる。

次に、第３図の時点ｔｌｔで正常に動作しストローブ・
パルスＳ、と速度指示データ８．を発生していた演算処
理装置５が、何等かの理由で異常状態となり、第３図の
ｔｌＯ時点になってもストローブ・パルスＳｌが伝達さ
れないと、リトリか単安定マルチバイブレータ９は時点
、ｔｌを始点としてＴＷの時間後に低レベル（論理「０
」）に復帰し、ゲート８をオフにする。これによりレジ
スタ７に保持されている速度指示データ８２（’ｈ）は
Ｄ／Ａ変換器１０に伝達されない。したがって前記の如
く、Ｄ／Ａ変換器１０の出力Ｓ３は零となるように構成
されていたため、サーボモータ１３はその速度が零とな
るように制御されて速やかに停止することになシ、暴走
を未然に阻止することができる。

またリトリが単安定マルチバイブレータ９をトリかする
信号は、ストローブパルスＳ１に限定されず、速度指示
データＳ３とともに発生するものであれば任意のもので
よい。

以上説明の如く、本発明によれば演算処理装置に異状が
発生し、所定の速度指示データＳ、が送出されないとき
はこれを速やかに検知して直ちにサーボモータの回転を
止めるので、ロボットの制御不能による檗走を未然に防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はロボットのアームの構成の説明図、第２図は本
発明の一実施例構成、第３図はその動作を説明するタイ
ミング・チャートである。 図中、ｌａ、ｌｂ、ｌｃはそれぞれ７−ム、２’ｓ２ｂ
はそれぞれアームの先端、３ｂ、３ａはそれぞれ軸、４
ｍｂ、４ｂｏはそれぞれ関節、５は演算処理装置、６は
サーボ機構、７はレジスタ、８はゲート、９はリトリが
単安定マルチパイプレーク、１０はＤ／Ａ変換器、１１
は減算器、１２は増幅器、１３はサーボモータ、１４は
速度検知器、１５は位置検出器をそれぞれ示す。 特許出願人　　富士通株式会社 代１へ゛弁理士　　　山　谷　晧　榮 ：１−３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ０）　演算処理装置により遂次指令される速度指示デー
   タにしたがって駆動されるサーボモータを備えた速度制
   御盤サーボ制御装置において、ゲート手段と、限時手段
   を設け、後位の速度指示デ！りが諌限時手段で定まる時
   間を経過しても伝達されない場合、前記ゲート手段を閉
   じることにより前位の速度指示データの伝達を阻止し、
   サーボモータの駆動を停止させるようにしたことを特徴
   とする暴走抑制方式。