特開 2023-167806 ロボット制御システム、下位制御装置、ロボット制御システムの制御方法、及び、下位制御装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023167806

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】ロボット制御システム、下位制御装置、ロボット制御システムの制御方法、及び、下位制御装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/00 20060101AFI20231116BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

B25J13/00 Z

H04Q9/00 301B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022079278

(22)【出願日】2022-05-13

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】狩戸 信宏

【テーマコード（参考）】

3C707

5K048

【Ｆターム（参考）】

3C707AS06

3C707BS15

3C707BT14

3C707CV07

3C707CW07

3C707CX01

3C707CY01

3C707DS01

3C707HS27

3C707JS03

3C707JS07

3C707KS20

3C707KV01

3C707KW03

3C707KX10

3C707LU06

3C707LV23

3C707MS15

3C707MT02

3C707MT06

5K048BA21

5K048EB12

(57)【要約】

【課題】応答性が要求されるロボット動作を問題なく実行できる技術を提供する。
【解決手段】ロボット制御システムは、サーボ制御部を有するロボットと、予め設定された制御周期毎に、サーボ制御部に制御指令を送信するとともに、サーボ制御部からロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する下位制御装置と、下位制御装置に、制御指令を作成するための指令情報を送信する上位制御装置と、を備える。下位制御装置は、（ｉ）過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する処理と、（ｉｉ）次回の制御指令をタイムアウト時刻までに上位制御装置から指令情報を受信できた場合には、指令情報から次回の制御指令を作成してサーボ制御部に送信する処理と、（ｉｉｉ）タイムアウト時刻までに上位制御装置から指令情報を受信できなかった場合には、外挿制御指令をサーボ制御部に送信する処理と、を実行する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボット制御システムであって、
サーボ制御部を有するロボットと、
予め設定された制御周期毎に、前記サーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する下位制御装置と、
前記下位制御装置に、前記制御指令を作成するための指令情報を送信する上位制御装置と、
を備え、
前記下位制御装置は、前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信し、
前記上位制御装置は、前記下位制御装置から前記ロボット状態情報を受信した時刻から、前記制御周期よりも短い予め定められた送信時間内に前記指令情報を前記下位制御装置に送信し、
前記下位制御装置は、
（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する処理と、
（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する処理と、
（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する処理と、
を実行する、ロボット制御システム。

【請求項2】

請求項１に記載のロボット制御システムであって、
前記下位制御装置は、前記外挿制御指令を作成する処理を、前記タイムアウト時刻よりも前に完了する、ロボット制御システム。

【請求項3】

請求項２に記載のロボット制御システムであって、
前記下位制御装置は、
前記上位制御装置から前記指令情報を受信する前に前記外挿制御指令を作成して、前記外挿制御指令を指令メモリーに保存し、
前記タイムアウト時刻よりも前に前記指令情報を受信した場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して、前記次回の制御指令を前記指令メモリー内の前記外挿制御指令に上書きする、ロボット制御システム。

【請求項4】

ロボット及び上位制御装置と共にロボット制御システムを構成する下位制御装置であって、前記下位制御装置は、
（ａ）予め設定された制御周期毎に、前記ロボットのサーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する処理と、
（ｂ）前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信する処理と、
を実行するように構成されており、
前記処理（ａ）は、
（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する処理と、
（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する処理と、
（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する処理と、
を含む、下位制御装置。

【請求項5】

サーボ制御部を有するロボットと、下位制御装置と、上位制御装置と、を備えるロボット制御システムにおける前記ロボットの制御方法であって、
（ａ）前記下位制御装置が、予め設定された制御周期毎に、前記サーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する工程と、
（ｂ）前記上位制御装置が、前記下位制御装置に、前記制御指令を作成するための指令情報を送信する工程と、
を備え、
前記工程（ａ）において、前記下位制御装置は、前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信し、
前記工程（ｂ）において、前記上位制御装置は、前記下位制御装置から前記ロボット状態情報を受信した時刻から、前記制御周期よりも短い予め定められた送信時間内に前記指令情報を前記下位制御装置に送信し、
前記工程（ａ）は、
（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する工程と、
（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する工程と、
（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する工程と、
を含む、制御方法。

【請求項6】

ロボット及び上位制御装置と共にロボット制御システムを構成する下位制御装置の制御方法であって、
（ａ）予め設定された制御周期毎に、前記ロボットのサーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する処理と、
（ｂ）前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信する処理と、
を含み、
前記処理（ａ）は、
（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する処理と、
（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する処理と、
（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する処理と、
を含む、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロボット制御システム、下位制御装置、ロボット制御システムの制御方法、及び、下位制御装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、サービスサーバーとロボット端末機とを備えたロボット制御システムが記載されている。このロボット制御システムでは、サービスサーバーが、互いに同期する動作制御データと音声データ等をまとめて1つのパケットとして作成し、ロボット端末機に送信する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－２２４２９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記従来技術では、サービスサーバーが任意のタイミングでロボット端末機にパケットを送信する構成であり、パケットの送受信にロボットの制御周期との同期を考慮していないため、パケットを送信してから実際の動作に反映されるまでの時間が不定となり、応答性が要求される用途には適用できないという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の第１の形態によれば、ロボット制御システムが提供される。このロボット制御システムは、サーボ制御部を有するロボットと、予め設定された制御周期毎に、前記サーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する下位制御装置と、前記下位制御装置に、前記制御指令を作成するための指令情報を送信する上位制御装置と、を備える。前記下位制御装置は、前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信する。前記上位制御装置は、前記下位制御装置から前記ロボット状態情報を受信した時刻から、前記制御周期よりも短い予め定められた送信時間内に前記指令情報を前記下位制御装置に送信する。前記下位制御装置は、（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する処理と、（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する処理と、（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する処理と、を実行する。

【0006】

本開示の第２の形態によれば、ロボット及び上位制御装置と共にロボット制御システムを構成する下位制御装置が提供される。前記下位制御装置は、（ａ）予め設定された制御周期毎に、前記ロボットのサーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する処理と、（ｂ）前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信する処理と、を実行するように構成されている。前記処理（ａ）は、（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する処理と、（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する処理と、（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する処理と、を含む。

【0007】

本開示の第３の形態によれば、サーボ制御部を有するロボットと、下位制御装置と、上位制御装置と、を備えるロボット制御システムの制御方法が提供される。この制御方法は、（ａ）前記下位制御装置が、予め設定された制御周期毎に、前記サーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する工程と、（ｂ）前記上位制御装置が、前記下位制御装置に、前記制御指令を作成するための指令情報を送信する工程と、備える。前記工程（ａ）において、前記下位制御装置は、前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信する。前記工程（ｂ）において、前記上位制御装置は、前記下位制御装置から前記ロボット状態情報を受信した時刻から、前記制御周期よりも短い予め定められた送信時間内に前記指令情報を前記下位制御装置に送信する。前記工程（ａ）は、（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する工程と、（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する工程と、（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する工程と、を含む。

【0008】

本開示の第４の形態によれば、ロボット及び上位制御装置と共にロボット制御システムを構成する下位制御装置の制御方法が提供される。この制御方法は、（ａ）予め設定された制御周期毎に、前記ロボットのサーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する処理と、（ｂ）前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信する処理と、を含む。前記処理（ａ）は、（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する処理と、（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する処理と、（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する処理と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態におけるロボット制御システムの構成を示す説明図。

【図2】ロボット制御システムの機能ブロック図。

【図3】制御装置間の通信のシーケンス図。

【図4】指令情報の受信処理の手順を示すフローチャート。

【図5】制御指令の外挿処理の手順を示すフローチャート。

【図6】制御指令の送信処理の手順を示すフローチャート。

【図7】制御指令生成部による制御指令の生成と送信のタイミングチャート。

【図8】上位制御装置と下位制御装置との間におけるロボット状態の送受信手順と指令情報の送信手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、一実施形態におけるロボット制御システムの一例を示す説明図である。このロボット制御システムは、ロボット１００と、ロボット１００に制御指令ＣＣを送信する下位制御装置２００と、制御指令ＣＣを作成するための指令情報ＣＩを下位制御装置２００に送信する上位制御装置３００と、を備える。下位制御装置２００は、例えばロボットコントローラーであり、上位制御装置３００は、例えばパーソナルコンピューターである。なお、下位制御装置２００を「第１制御装置」とも呼び、上位制御装置３００を「第２制御装置」と呼ぶことも可能である。

【0011】

ロボット１００は、基台１１０と、ロボットアーム１２０と、サーボ制御部１３０とを備えている。サーボ制御部１３０は、ロボットアーム１２０の関節を動かすアクチュエーターに関するサーボ制御を実行する。サーボ制御部１３０は、下位制御装置２００に接続されている。

【0012】

ロボットアーム１２０は、４つの関節Ｊ１～Ｊ４で順次接続されている。ロボットアーム１２０の先端部には、力覚センサー１４０と、エンドエフェクター１５０が装着されている。力覚センサー１４０は省略しても良い。また、ジャイロセンサーや振動センサー等の他のセンサーをロボットアーム１２０に設けても良い。ロボットアーム１２０の先端近傍には、ロボット１００の制御点としてのＴＣＰ(Tool Center Point)が設定されている。本実施形態では、４つの関節Ｊ１～Ｊ４を有する４軸ロボットを例示しているが、複数の関節を有する任意のアーム機構を有するロボットを用いることが可能である。また、本実施形態のロボット１００は、水平多関節ロボットであるが、垂直多関節ロボットを使用してもよい。

【0013】

図２は、ロボット制御システムの機能ブロック図である。下位制御装置２００は、予め定められたロボットの制御周期Ｔc1に同期して、制御指令ＣＣをサーボ制御部１３０に送信してロボット１００を制御するとともに、ロボット状態情報ＲＩをサーボ制御部１３０から受信して上位制御装置３００に送信する。上位制御装置３００は、このロボット状態情報ＲＩを必要に応じて使用して、次回の指令情報ＣＩを作成することができる。上位制御装置３００は、ロボット状態情報ＲＩを受信した時刻から、ロボットの制御周期Ｔc1よりも短い予め定められた送信時間内に指令情報ＣＩを下位制御装置２００に送信する。

【0014】

ロボットアーム１２０は、アクチュエーター１２２と、センサー１２４とを含んでいる。アクチュエーター１２２は、個々の関節に設けられており、個々の関節を動作させるために使用される。アクチュエーター１２２は、各関節の位置を示す位置センサーとしてのエンコーダーも含んでいる。本開示において、関節の位置とは、関節の変位又は角度を意味する。センサー１２４は、図１に示した力覚センサー１４０等の各種のセンサーを含んでいる。ロボット状態情報ＲＩは、ロボット１００の状態を表す情報であり、複数の関節におけるエンコーダーの検出値である位置データと、センサー１２４の検出値であるセンサー値とを含んでいる。

【0015】

サーボ制御部１３０は、アクチュエーター１２２の制御を実行するアクチュエーター制御部１３２と、リアルタイム通信部１３４とを有する。リアルタイム通信部１３４は、ロボットの制御周期Ｔc1で下位制御装置２００と同期通信を行う機能を有する。本実施形態において、ロボットの制御周期Ｔc1は２ｍｓである。サーボ制御部１３０と下位制御装置２００は、一定の周期でリアルタイム通信を行うことが可能なプロトコルで接続されており、例えば、EtherCAT（Ethernet Control Automation Technology）で接続されている。EtherCATでは、デジタルデータやアナログデータ、エンコーダー値などの入出力情報が連結されたプロセスデータを、Ethernetフレームに載せてやりとりすることができる。EtherCAT接続において、下位制御装置２００はマスターとして機能し、サーボ制御部１３０はスレーブとして機能する。下位制御装置２００と上位制御装置３００は、非リアルタイム通信を行うプロトコルで接続されており、例えば、Ethernetで接続されている。

【0016】

上位制御装置３００は、指令情報生成部３１０と、非リアルタイム通信部３２０とを有する。指令情報生成部３１０は、予め作成されていたロボット制御プログラムＲＰに従ってロボットアーム１２０の軌道を生成し、その軌道に従ってロボットアーム１２０を動作させるための指令情報ＣＩを作成する。指令情報ＣＩは、ロボットアーム１２０を動作させるための位置指令を含んでいる。位置指令は、ロボットアーム１２０が有する複数のアクチュエーターのそれぞれの位置を示す指令であり、ロボットの制御周期Ｔc1である２ｍｓ周期の位置を示している。非リアルタイム通信部３２０は、下位制御装置２００の非リアルタイム通信部２１０との間で非リアルタイム通信を実行する。前述したように、本実施形態では、上位制御装置３００と下位制御装置２００は、Ethernetで接続されている。非リアルタイム通信では、指令情報ＣＩが上位制御装置３００から下位制御装置２００に送信され、また、ロボット状態情報ＲＩが下位制御装置２００から上位制御装置３００に送信される。前述したように、ロボット状態情報ＲＩは、ロボットアーム１２０の各関節の位置データと、センサー１２４のセンサー値とを含んでいる。

【0017】

指令情報生成部３１０は、ロボット制御プログラムＲＰに従って指令情報ＣＩを作成する処理を実行する。指令情報ＣＩの処理としては、以下のいずれかの処理を選択して実行することが可能である。
（ｉ）下位制御装置２００から受信したロボット状態情報ＲＩを用いることなく、ロボット制御プログラムＲＰに従って指令情報ＣＩを作成する第１処理。
（ｉｉ）ロボット制御プログラムＲＰに従い、ロボット状態情報ＲＩを用いて指令情報ＣＩを作成する第２処理。
これらの２つの処理のうちのいずれを選択して実行するかは、ロボット制御プログラムＲＰに予め記述されている。こうすれば、指令情報生成部３１０が必要に応じてロボット状態情報ＲＩを用いて指令情報ＣＩを作成するので、下位制御装置２００がそのロボット状態情報ＲＩを反映した制御指令ＣＣをサーボ制御部１３０に送信してロボット１００を動作させることができる。なお、上述の２つの処理を選択的に実行する代わりに、常に上記第２の処理を実行するようにしてもよい。

【0018】

上記第２処理においてロボット状態情報ＲＩを用いて指令情報ＣＩを作成する例としては、例えば以下の例が存在する。
（１）力覚センサー１４０のセンサー値を用いて、指令情報ＣＩに含まれる力制御のパラメーターを変更する。
（２）力覚センサー１４０のセンサー値を用いて、位置制御による変位に加えて、力制御による変位分を加算した指令情報ＣＩを作成する。
（３）特定の関節のエンコーダー値が特定の角度を示す値に到達したときに、制御点の加速又は減速を開始するように指令情報ＣＩを作成する。

【0019】

下位制御装置２００は、非リアルタイム通信部２１０と、制御指令生成部２２０と、リアルタイム通信部２３０と、ロボット状態転送部２４０と、を有する。上位制御装置３００から送信された指令情報ＣＩは、非リアルタイム通信部２１０で受信されて制御指令生成部２２０に転送される。制御指令生成部２２０は、この指令情報ＣＩに従って制御指令ＣＣを作成する。制御指令ＣＣは、指令情報ＣＩに含まれている２ｍｓ周期の位置指令と実質的に同じ位置指令を含んでいる。制御指令ＣＣは、指令情報ＣＩと同一のものとしてもよい。リアルタイム通信部２３０は、ロボットの制御周期Ｔc1毎に、制御指令ＣＣをサーボ制御部１３０に送信するとともに、ロボット状態情報ＲＩをサーボ制御部１３０から受信する。このロボット状態情報ＲＩは、ロボット状態転送部２４０から、非リアルタイム通信部２１０を介して上位制御装置３００に送信される。

【0020】

制御指令生成部２２０は、指令受信処理部２２１と、指令外挿処理部２２２と、指令送信処理部２２３とを有する。指令送信処理部２２３は、制御指令ＣＣを格納する指令メモリー２２５と、制御指令ＣＣの履歴を格納する指令履歴メモリー２２６とを含んでいる。指令受信処理部２２１は、上位制御装置３００から受信した指令情報ＣＩのチェックを行い、指令情報ＣＩに応じた制御指令ＣＣを指令メモリー２２５に書き込む処理を実行する。指令外挿処理部２２２は、指令送信処理部２２３によって制御指令ＣＣがサーボ制御部１３０に送信された後に、次の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令ＣＣを外挿処理することによって外挿制御指令ＣＣｅを生成し、その外挿制御指令ＣＣｅを指令メモリー２２５に書き込む処理を実行する。但し、指令外挿処理部２２２は、指令送信処理部２２３による制御指令ＣＣの送信完了前に外挿処理を開始してもよい。指令送信処理部２２３は、ロボットの制御周期Ｔc1に同期したタイミングで、指令メモリー２２５に格納されている制御指令ＣＣをサーボ制御部１３０に送信する処理を実行する。後述するように、指令受信処理部２２１と指令外挿処理部２２２と指令送信処理部２２３は、並列に処理を実行する。

【0021】

上位制御装置３００と下位制御装置２００との間の通信が正常な場合には、指令送信処理部２２３によって送信される制御指令は、上位制御装置３００から受信した指令情報ＣＩに応じた制御指令ＣＣである。一方、制御装置間の通信に遅れが生じた場合には、指令送信処理部２２３によって送信される制御指令は、指令外挿処理部２２２によって作成された外挿制御指令ＣＣｅである。この処理については更に後述する。制御指令生成部２２０内の各部の処理の詳細については後述する。

【0022】

図３は、制御装置間の通信のシーケンス図である。なお、以下の説明では、図３に示した処理Ｐ１～Ｐ１０の順に各種の処理を説明する。図３では図示の便宜上、ロボット状態転送部２４０の図示が省略されており、また、「ロボット状態情報」は単に「ロボット状態」と記載されている。

【0023】

下位制御装置２００は、下位制御装置２００のタイマー割り込みを利用して、一定の制御周期Ｔc1で動作する。前述したように、この制御周期Ｔc1は２ｍｓである。具体的には、下位制御装置２００のリアルタイム通信部２３０は、タイマー割り込みに応じて、EtherCATプロトコルによるリード／ライト、即ち、送受信を、２ｍｓの制御周期Ｔc1で実行する。このリアルタイム通信部２３０による送受信のタイミングが、他の各部の動作タイミングをコントロールする基準タイミングとなる。

【0024】

リアルタイム通信部２３０は、処理Ｐ１において、タイマー割り込みのタイミングで制御指令ＣＣをサーボ制御部１３０に送信する。この制御指令ＣＣは、ロボットアーム１２０の各関節に関する２ｍｓ周期の位置指令を含んでいる。サーボ制御部１３０は、処理Ｐ２において、受信した２ｍｓ周期の位置指令を、より細かい分割制御周期Ｔc2に対する複数の位置指令に補間して、ロボットアーム１２０のアクチュエーター１２２を制御する。図３の例では、分割制御周期Ｔc2は２５０μｓである。

【0025】

サーボ制御部１３０は、処理Ｐ３において、ロボット状態情報ＲＩを下位制御装置２００に送信する。前述したように、このロボット状態情報ＲＩは、各関節の位置データと、センサー１２４のセンサー値とを含んでいる。下位制御装置２００のリアルタイム通信部２３０は、制御指令ＣＣをサーボ制御部１３０に送信した後、処理Ｐ４において、ロボット状態転送部２４０に動作の開始を指示する。但し、図３ではロボット状態転送部２４０は図示が省略されている。

【0026】

一方、サーボ制御部１３０への制御指令ＣＣの送信が完了すると、制御指令生成部２２０の指令外挿処理部２２２は、処理Ｐ５において、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令ＣＣｅを作成して、指令メモリー２２５に書き込む。過去の複数の制御指令は、指令履歴メモリー２２６に格納されている。ロボット状態転送部２４０は、処理Ｐ６において、サーボ制御部１３０から受信したロボット状態情報ＲＩを、非リアルタイム通信部２１０を介して上位制御装置３００に転送する。

【0027】

上位制御装置３００の指令情報生成部３１０は、処理Ｐ７において、ロボット状態情報ＲＩの受信を確認し、次回の位置指令のための軌道の計算を実行し、位置指令を含む指令情報ＣＩを生成する。上位制御装置３００は、指令情報ＣＩの生成が終了すると、処理Ｐ８において、直ちに下位制御装置２００に位置指令を含む指令情報ＣＩを送信する。この指令情報ＣＩには、ユニークな連番のシーケンス番号が付される。上位制御装置３００内の処理や制御装置間の通信が正常に実行されている場合には、指令情報ＣＩの送信は、ロボット状態情報ＲＩを受信した時刻から、ロボットの制御周期Ｔc1である２ｍｓよりも短い予め定められた送信時間ＴＴ内に実行される。上位制御装置３００はリアルタイムＯＳで動作していないため、ロボット状態情報ＲＩを下位制御装置２００から受信した後、数十μｓ未満で次の指令情報ＣＩを送信することは不可能であるが、ロボット状態情報ＲＩを受信したタイミングから、送信時間ＴＴ内に指令情報ＣＩを送信することができれば、下位制御装置２００が次の制御指令ＣＣをサーボ制御部１３０に送信するタイミングに間に合わせることができる。

【0028】

制御指令生成部２２０の指令受信処理部２２１は、上位制御装置３００から指令情報ＣＩが送られてくるのを常時待機する。制御指令生成部２２０の指令受信処理部２２１は、処理Ｐ９において、上位制御装置３００から指令情報ＣＩを受信すると、指令情報ＣＩに付されているシーケンス番号をチェックするとともに、位置指令で示される位置、速度、加速度がリミットを超えていないか否かをチェックする。指令情報ＣＩに異常がなければ、指令情報ＣＩに応じた制御指令ＣＣが指令メモリー２２５に書き込まれる。制御指令生成部２２０の指令送信処理部２２３は、処理Ｐ１０において、指令メモリー２２５に格納されている制御指令ＣＣを、リアルタイム通信部２３０経由でサーボ制御部１３０に送信する。

【0029】

指令受信処理部２２１による指令情報ＣＩの受信処理には、制御周期Ｔc1毎にタイムアウト時刻Ｔoutが設定されている。このタイムアウト時刻Ｔout前に次の指令情報ＣＩを上位制御装置３００から受信した場合には、その指令情報ＣＩに応じた正規の制御指令ＣＣが指令メモリー２２５に書き込まれるので、この正規の制御指令ＣＣがサーボ制御部１３０に送信される。一方、タイムアウト時刻Ｔoutまでに次の指令情報ＣＩを受信できなかった場合には、正規の制御指令ＣＣが指令メモリー２２５に書き込まれないので、外挿制御指令ＣＣｅが指令メモリー２２５から読み出されてサーボ制御部１３０に送信される。この処理については更に後述する。

【0030】

以上のように、下位制御装置２００は、予め定められた制御周期Ｔc1に同期してロボット状態情報ＲＩを上位制御装置３００に送信し、上位制御装置３００は、下位制御装置２００からロボット状態情報ＲＩを受信した時刻から、制御周期Ｔc1よりも短い予め定められた送信時間ＴＴ内に指令情報ＣＩを下位制御装置２００に送信する。このロボット制御システムでは、上位制御装置３００と下位制御装置２００との間の通信がロボットの制御周期Ｔc1よりも短い送信時間ＴＴ内に行われるため、下位制御装置２００が制御周期Ｔc1毎に制御指令ＣＣをサーボ制御部１３０に送信することができ、応答性が要求されるロボット動作を問題なく実行できる。

【0031】

下位制御装置２００の制御指令生成部２２０は、指令受信処理部２２１と指令外挿処理部２２２と指令送信処理部２２３とを有しており、これらの各部はそれぞれの処理を並列に実行する。以下では、指令受信処理部２２１の処理内容と、指令外挿処理部２２２の処理と、指令送信処理部２２３の処理内容とを順に説明する。

【0032】

図４は、指令受信処理部２２１による指令情報ＣＩの受信処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１１１，Ｓ１１２では、指令受信処理部２２１が、上位制御装置３００から指令情報ＣＩを受信するまで待機する。なお、指令受信処理部２２１は、リアルタイム通信部２３０や指令送信処理部２２３からの開始指示を待つことなく、指令情報ＣＩの受信を常時待機することが好ましい。指令情報ＣＩを受信すると、ステップＳ１１３において、指令情報ＣＩの受信がタイムアウト時刻を超過しているか否かが判定される。タイムアウト時刻を超過している場合には、その指令情報ＣＩを破棄して後述するステップＳ１１７に進む。

【0033】

タイムアウト時刻を超過していない場合には、ステップＳ１１４に進み、指令受信処理部２２１が、指令情報ＣＩのチェックを実行する。具体的には、指令情報ＣＩに付されているシーケンス番号をチェックするとともに、指令情報ＣＩで示される目標位置と、その目標位置に応じた速度及び加速度がリミットを超えていないか否かをチェックする。指令情報ＣＩが正常でなければ、その指令情報ＣＩを破棄して、ステップＳ１１５から後述するステップＳ１１７に進む。指令情報ＣＩが正常であればステップＳ１１６に進み、指令受信処理部２２１が指令情報ＣＩから次回の制御指令ＣＣを作成して指令メモリー２２５に書き込む。なお、このタイミングでは、次回の外挿制御指令ＣＣｅが既に指令メモリー２２５に書き込まれているので、正規の制御指令ＣＣは、外挿制御指令ＣＣｅに上書きされる。ステップＳ１１７では、更に、指令履歴メモリー２２６にも正規の制御指令ＣＣをそのシーケンス番号とともに格納する。

【0034】

ステップＳ１１７では、指令受信処理部２２１が、処理の終了指示を受けたか否かを判定し、受けていなければステップＳ１１１に戻ってステップＳ１１１以降の処理を繰り返す。なお、処理の終了指示は、例えば、上位制御装置３００から下位制御装置２００に送信される。

【0035】

図５は、指令外挿処理部２２２による制御指令の外挿処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１２１，Ｓ１２２では、指令外挿処理部２２２が、処理開始指示を受けるまで待機する。この処理開始指示は、例えば、指令送信処理部２２３が制御指令ＣＣの送信を完了したことを示す通知、又は、リアルタイム通信部２３０が送受信を完了したことを示す通知である。即ち、本実施形態では、指令外挿処理部２２２は、サーボ制御部１３０への制御指令ＣＣの送信の完了後に、次の制御指令ＣＣのための外挿処理を開始する。但し、指令外挿処理部２２２は、サーボ制御部１３０への制御指令ＣＣの送信の完了前に、次の制御指令ＣＣのための外挿処理を開始するようにしてもよい。

【0036】

処理開始指示を受けると、ステップＳ１２３において、指令外挿処理部２２２が、直前にサーボ制御部１３０に送信された制御指令が、上位制御装置３００から受信した指令情報ＣＩに応じた正規の制御指令ＣＣと外挿制御指令ＣＣｅのいずれであったかを判断し、指令履歴メモリー２２６に格納されている制御指令の送信履歴を確定させる。なお、指令情報ＣＩに応じた正規の制御指令ＣＣと外挿制御指令ＣＣｅのいずれが送信されたかを示す信号は、指令送信処理部２２３から通知される。前回送信した制御指令が外挿制御指令ＣＣｅであった場合には、ステップＳ１２４からステップＳ１２５に進み、外挿制御指令ＣＣｅを送信した回数を記録する外挿処理カウンターを１つカウントアップする。この外挿処理カウンターは、連続して実行された外挿処理回数を表す。

【0037】

ステップＳ１２６では、指令外挿処理部２２２が、外挿処理カウンター値が予め定められた上限値を超えたか否かを判断する。外挿処理カウンター値が上限値を超えた場合には、ステップＳ１２７に進み、上位制御装置３００からの指令情報ＣＩ無しの状態で軌道を過度に移動したものとみなして、ロボット１００をエラー停止させる。一方、外挿処理カウンター値が上限値を超えていない場合には、後述するステップＳ１２８に進む。なお、外挿処理カウンター値が上限値未満の状態で正しい指令情報ＣＩを受信した場合は、カウンター値は０にリセットされる。外挿処理カウンターの上限値は、１０～３０の範囲の値が好ましい。

【0038】

ステップＳ１２８では、指令外挿処理部２２２が、過去の複数回の制御指令を用いた外挿処理を行うことによって外挿制御指令ＣＣｅを作成し、その外挿制御指令ＣＣｅを指令メモリー２２５に書き込む。過去の複数回の制御指令は、指令履歴メモリー２２６に格納されている。外挿処理の方法としては、種々の方法を採用できる。例えば、直近の２回の制御指令ＣＣを用いて直線的な外挿を行ってもよい。また、過去の３回以上の制御指令ＣＣを用いて多項式補間やスプライン補間を行ってもよい。なお、外挿処理は、制御指令に含まれる目標位置に関して行われる。

【0039】

外挿制御指令ＣＣｅも、通常の制御指令ＣＣと同様に、ロボット１００が有する関節毎に作成される。例えば、図１に示したロボット１００は、６個の関節Ｊ１～Ｊ６を有しているので、これらの６個の関節Ｊ１～Ｊ６のすべてについて、外挿制御指令ＣＣｅが作成される。図３でも説明したように、外挿制御指令ＣＣｅの作成は、外部の上位制御装置３００から正規の指令情報ＣＩを受信するよりも前に実行される。

【0040】

指令メモリー２２５に書き込まれた外挿制御指令ＣＣｅは、予め定められたタイムアウト時刻前に正規の指令情報ＣＩを上位制御装置３００から受信した場合には、正規の制御指令ＣＣによって上書きされることになる。図５のステップＳ１２８の完了時には、外挿制御指令ＣＣｅと正規の制御指令ＣＣのいずれが送信されるかが未だ確定していないため、ステップＳ１２９において、仮の制御指令履歴を示す履歴情報が更新されて、外挿制御指令ＣＣｅの目標位置と、その目標位置に応じた速度及び加速度と、仮シーケンス番号と、が指令履歴メモリー２２６に記録される。仮シーケンス番号は、次に期待される正規の指令情報ＣＩのシーケンス番号と同じ値に設定される。この仮の制御指令履歴は、前述したステップＳ１２３において確定される。

【0041】

ステップＳ１３０では、指令外挿処理部２２２が、処理の終了指示を受けたか否かを判定し、受けていなければステップＳ１２１に戻ってステップＳ１２１以降の処理を繰り返す。なお、処理の終了指示は、前述した図４のステップＳ１１７における終了指示と同じものである。

【0042】

図６は、指令送信処理部２２３による制御指令の送信処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１３１，Ｓ１３２では、指令送信処理部２２３が、制御周期Ｔc1毎に下位制御装置２００内で発生するタイマー割り込みを待機する。前述したように、この制御周期Ｔc1は２ｍｓである。タイマー割り込みを受信すると、ステップＳ１３３において、指令送信処理部２２３が、指令メモリー２２５に格納されている制御指令をサーボ制御部１３０に送信する。この送信は、指令送信処理部２２３がリアルタイム通信部２３０に送信処理を実行させることによって行われる。

【0043】

前述したように、図３に示したタイムアウト時刻Ｔout前に正規の指令情報ＣＩを上位制御装置３００から受信していた場合には正規の制御指令ＣＣがサーボ制御部１３０に送信される。一方、タイムアウト時刻Ｔout前に正規の指令情報ＣＩを受信しなかった場合には、外挿制御指令ＣＣｅがサーボ制御部１３０に送信される。ステップＳ１３４では、指令送信処理部２２３が、指令外挿処理部２２２に処理開始を指示する。この処理開始の指示は、前述した図６のステップＳ１２１において指令外挿処理部２２２が受信する指示と同じものである。なお、指令送信処理部２２３の代わりに、リアルタイム通信部２３０が指令外挿処理部２２２に処理開始を指示するようにしてもよい。

【0044】

ステップＳ１３５では、指令送信処理部２２３が、処理の終了指示を受けたか否かを判定し、受けていなければステップＳ１３１に戻ってステップＳ１３１以降の処理を繰り返す。なお、処理の終了指示は、前述した図４のステップＳ１１７における終了指示と同じものである。

【0045】

なお、図４のステップＳ１１４～Ｓ１１６において指令情報ＣＩから正規の制御指令ＣＣを作成して指令メモリー２２５に書き込む処理Ｐａと、図５のステップＳ１２８において外挿制御指令ＣＣｅを作成して指令メモリー２２５に書き込む処理Ｐｂと、図６のステップＳ１３３において指令メモリー２２５内の制御指令をサーボ制御部１３０に送信する処理Ｐｃは、互いに排他的な処理として実行されることが好ましい。即ち、これらの３つの処理Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、同時に並行して実行されることがなく、いずれか１つの処理のみが単独で実行されるように、指令受信処理部２２１と指令外挿処理部２２２と指令送信処理部２２３とが協調して動作することが好ましい。こうすれば、常に適切な制御指令を適切なタイミングでサーボ制御部１３０に送信することができる。

【0046】

なお、２つの処理Ｐａ，Ｐｂについては、正規の制御指令ＣＣを生成する処理Ｐａよりも、外挿処理を行う処理Ｐｂの優先度の方を高く設定することが好ましい。即ち、上位制御装置３００から指令情報ＣＩを受信するタイミングの前に、外挿処理による外挿制御指令ＣＣｅの生成処理が終了していることが好ましい。

【0047】

図７は、制御指令生成部２２０による制御指令の生成と送信のタイミングチャートである。制御指令は、ロボットの制御周期Ｔc1である２ｍｓ毎にサーボ制御部１３０に送信される。制御指令の送信が完了すると、指令外挿処理部２２２による外挿処理が直ちに開始される。指令外挿処理部２２２によって作成された外挿制御指令ＣＣｅは、指令メモリー２２５に書き込まれる。指令受信処理部２２１は、指令情報ＣＩの受信を常時待機する。タイムアウト時刻Ｔoutは、次回の制御指令をサーボ制御部１３０に送るべきタイミングよりも前に設定されている。

【0048】

図７の２つの制御周期Ｔc1のうちの最初の制御周期では、タイムアウト時刻Ｔoutの前に指令情報ＣＩ_1が受信されている。この場合には、指令情報ＣＩ_1から正規の制御指令ＣＣが作成されて指令メモリー２２５に書き込まれるので、この正規の制御指令ＣＣがサーボ制御部１３０に送信される。一方、２番目の制御周期では、タイムアウト時刻Ｔoutの後に指令情報ＣＩ_2が受信されている。この場合には、指令情報ＣＩ_2に応じた正規の制御指令ＣＣが指令メモリー２２５に書き込まれないので、その前に指令メモリー２２５に書き込まれていた外挿制御指令ＣＣｅがサーボ制御部１３０に送信される。

【0049】

なお、タイムアウト時刻Ｔoutと、次回の制御指令をサーボ制御部１３０に送るべきタイミングとの間の時間長Ｌ１は、外挿処理に要する時間長Ｌ２よりも小さく設定することが好ましい。この理由は、上位制御装置３００から受信した指令情報ＣＩをチェックして正規の制御指令ＣＣを指令メモリー２２５に書き込むために要する時間長Ｌ１が、外挿制御指令ＣＣｅを作成して指令メモリー２２５に書き込むために要する時間長Ｌ２よりも短くて済むためである。また、Ｌ１＜Ｌ２に設定すれば、指令情報ＣＩが無効となる確率を下げることができる。また、外挿処理により発生し得る本来の指令位置とのズレの発生確率を低減することができ、ロボット１００が停止する確率を下げることができる。また、外挿処理を実行してもその時点では加速度超過は発生しないが、以降の正規の指令情報ＣＩの受信時に加速度超過が起きる確率が増加する。このため、外挿制御指令ＣＣｅを使用する確率を下げることによって、加速度超過が発生する確率を下げることが可能である。

【0050】

図８は、上位制御装置３００と下位制御装置２００との間におけるロボット状態情報ＲＩの送受信手順と指令情報ＣＩの送信手順を示すフローチャートである。ステップＳ３１０～Ｓ３６０は上位制御装置３００の処理であり、ステップＳ２１０～Ｓ２５０は下位制御装置２００の処理である。

【0051】

ステップＳ２１０，Ｓ２２０では、ロボット状態転送部２４０が、リアルタイム通信部２３０から処理開始指示を受けるまで待機する。処理開始指示を受けると、ロボット状態転送部２４０は、ステップＳ２３０において、サーボ制御部１３０から送信されたロボット状態情報ＲＩを取得し、ステップＳ２４０において、非リアルタイム通信部２１０を介して上位制御装置３００に送信する。ステップＳ２５０では、処理の終了指示を受けたか否かを判定し、受けていなければステップＳ２１０に戻ってステップＳ２１０以降の処理を繰り返す。なお、処理の終了指示は、例えば、上位制御装置３００から下位制御装置２００に送信される。

【0052】

ステップＳ３１０，Ｓ３２０では、非リアルタイム通信部３２０が下位制御装置２００からロボット状態情報ＲＩを受信するまで待機する。ロボット状態情報ＲＩを受信すると、指令情報生成部３１０が、ステップＳ３３０において、ロボット状態情報ＲＩを非リアルタイム通信部３２０から取得し、ステップＳ３４０において、必要に応じてロボット状態情報ＲＩを利用して次回の指令情報ＣＩを生成する。ステップＳ３５０では、指令情報生成部３１０が、非リアルタイム通信部３２０を介して下位制御装置２００に指令情報ＣＩを送信する。この指令情報ＣＩの送信に応じて、図４に示したステップＳ１１４以降の処理が実行される。

【0053】

ステップＳ３６０では、指令情報生成部３１０が、処理の終了指示を受けたか否かを判定し、受けていなければステップＳ３１０に戻ってステップＳ３１０以降の処理を繰り返す。なお、処理の終了指示は、例えば、ロボット１００による作業が終了したことを作業者が上位制御装置３００に入力した場合に、その入力に応じて発行される。

【0054】

以上のように、上記実施形態のロボット制御システムでは、下位制御装置２００は、ロボットの制御周期Ｔc1に同期してロボット状態情報ＲＩを上位制御装置３００に送信し、上位制御装置３００は、下位制御装置２００からロボット状態情報ＲＩを受信した時刻から、ロボットの制御周期Ｔc1よりも短い予め定められた送信時間ＴＴ内に指令情報ＣＩを下位制御装置２００に送信する。このロボット制御システムによれば、上位制御装置３００と下位制御装置２００との間の通信がロボットの制御周期Ｔc1よりも短い送信時間ＴＴ内に行われるので、下位制御装置２００が制御周期Ｔc1毎に制御指令ＣＣをサーボ制御部１３０に送信することができ、応答性が要求されるロボット動作を問題なく実行できる。

【0055】

また、上記実施形態では、下位制御装置２００は、次回の制御指令ＣＣをサーボ制御部１３０に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻Ｔoutまでに上位制御装置３００から指令情報ＣＩを受信できた場合には、指令情報ＣＩから次回の制御指令ＣＣを作成してサーボ制御部１３０に送信する。一方、タイムアウト時刻Ｔoutまでに上位制御装置３００から指令情報ＣＩを受信できなかった場合には、外挿制御指令ＣＣｅをサーボ制御部１３０に送信する。この結果、上位制御装置３００から下位制御装置２００に送信される指令情報ＣＩに遅れが発生した場合にも、適切な制御指令をサーボ制御部１３０に送信できる。

【0056】

なお、図４のステップＳ１１３において、指令情報ＣＩがタイムアウト時刻Ｔoutの後に受信したものと判定された場合に、その指令情報ＣＩを破棄することなく、指令情報ＣＩに応じた正規の制御指令ＣＣを作成して指令履歴メモリー２２６に追加するようにしてもよい。この場合には、その次の制御周期Ｔc1において外挿制御指令ＣＣｅを作成する際に、指令履歴メモリー２２６に格納されている正規の制御指令ＣＣを用いて外挿処理を実行するようにしてもよい。即ち、第１の指令情報ＣＩ_1をそのタイムアウト時刻Ｔoutの前に受信できないことに起因して第１の外挿制御指令ＣＣｅ_1をサーボ制御部１３０に送信した後に第１の指令情報ＣＩ_1を受信し、かつ、次の第２の指令情報ＣＩ_2をそのタイムアウト時刻Ｔoutの前に受信できない場合には、第２の外挿制御指令ＣＣｅ_2を作成するための過去の複数の制御指令として、第１の指令情報ＣＩ_1に応じた正規の制御指令ＣＣ_1を含むものを使用するようにしてもよい。こうすれば、第２の外挿制御指令ＣＣｅ_2をより正確なものとすることができる。

【0057】

また、指令履歴メモリー２２６には、タイムアウト時刻Ｔoutの後に受信した指令情報ＣＩ_1に応じた正規の制御指令ＣＣ_1と、これと同じシーケンス番号を有する外挿制御指令ＣＣｅ_1と、の両方を格納することが好ましい。こうすれば、次の外挿制御指令ＣＣｅ_2を作成する際に、その速度や加速度のチェックのために、実際にサーボ制御部１３０に送信した外挿制御指令ＣＣｅ_1を用いることができるので、チェックをより正確に行うことができる。

【0058】

更に、タイムアウト時刻Ｔoutの後に受信した指令情報ＣＩ_1に応じた正規の制御指令ＣＣ_1を指令履歴メモリー２２６に格納する場合に、外挿処理カウンター値を０又は１に変更するようにしてもよい。こうすれば、外挿処理カウンター値を、より現実に即した値に修正できる。このような外挿処理カウンター値の修正は、実際にサーボ制御部１３０に送信した外挿制御指令ＣＣｅ_1における目標位置と、サーボ制御部１３０に送信しなかった正規の制御指令ＣＣ_1における目標位置との差が、予め定められた許容値以下の場合に実行するようにしてもよい。また、目標位置の差が許容値を超える場合には、ロボット１００を停止させるようにしてもよい。これらの処理では、ロボット１００の制御をより正確に行うことが可能である。

【0059】

・他の実施形態：
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態（aspect）によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【0060】

（１）本開示の第１の形態によれば、ロボット制御システムが提供される。このロボット制御システムは、サーボ制御部を有するロボットと、予め設定された制御周期毎に、前記サーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する下位制御装置と、前記下位制御装置に、前記制御指令を作成するための指令情報を送信する上位制御装置と、を備える。前記下位制御装置は、前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信する。前記上位制御装置は、前記下位制御装置から前記ロボット状態情報を受信した時刻から、前記制御周期よりも短い予め定められた送信時間内に前記指令情報を前記下位制御装置に送信する。前記下位制御装置は、（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する処理と、（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する処理と、（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する処理と、を実行する。
このロボット制御システムによれば、上位制御装置と下位制御装置との間の通信がロボットの制御周期よりも短い送信時間内に行われるため、下位制御装置が制御周期毎に制御指令をサーボ制御部に送信することができ、応答性が要求されるロボット動作を問題なく実行できる。また、上位制御装置から下位制御装置に送信される指令情報に遅れが発生した場合にも、適切な制御指令をサーボ制御部に送信できる。

【0061】

（２）上記ロボット制御システムにおいて、前記下位制御装置は、前記外挿制御指令を作成する処理を、前記タイムアウト時刻よりも前に完了するものとしてもよい。
このロボット制御システムによれば、タイムアウト時刻を、サーボ制御部に制御指令を送信するタイミングの直前に設定できるので、タイムアウトが生じ難くすることができる。

【0062】

（３）上記ロボット制御システムにおいて、前記下位制御装置は、前記上位制御装置から前記指令情報を受信する前に前記外挿制御指令を作成して、前記外挿制御指令を指令メモリーに保存し、前記タイムアウト時刻よりも前に前記指令情報を受信した場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して、前記次回の制御指令を前記指令メモリー内の前記外挿制御指令に上書きするものとしてもよい。
このロボット制御システムによれば、サーボ制御部への制御指令の送信タイミングに、指令メモリーに格納されている指令を単に送信することによって、適切な制御指令をサーボ制御部に送信できる。

【0063】

（４）本開示の第２の形態によれば、ロボット及び上位制御装置と共にロボット制御システムを構成する下位制御装置が提供される。前記下位制御装置は、（ａ）予め設定された制御周期毎に、前記ロボットのサーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する処理と、（ｂ）前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信する処理と、を実行するように構成されている。前記処理（ａ）は、（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する処理と、（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する処理と、（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する処理と、を含む。

【0064】

（５）本開示の第３の形態によれば、サーボ制御部を有するロボットと、下位制御装置と、上位制御装置と、を備えるロボット制御システムにおける前記ロボットの制御方法が提供される。この制御方法は、（ａ）前記下位制御装置が、予め設定された制御周期毎に、前記サーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する工程と、（ｂ）前記上位制御装置が、前記下位制御装置に、前記制御指令を作成するための指令情報を送信する工程と、備える。前記工程（ａ）において、前記下位制御装置は、前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信する。前記工程（ｂ）において、前記上位制御装置は、前記下位制御装置から前記ロボット状態情報を受信した時刻から、前記制御周期よりも短い予め定められた送信時間内に前記指令情報を前記下位制御装置に送信する。前記工程（ａ）は、（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する工程と、（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する工程と、（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する工程と、を含む。

【0065】

（６）本開示の第４の形態によれば、ロボット及び上位制御装置と共にロボット制御システムを構成する下位制御装置の制御方法が提供される。この制御方法は、（ａ）予め設定された制御周期毎に、前記ロボットのサーボ制御部に制御指令を送信するとともに、前記サーボ制御部から前記ロボットの状態を表すロボット状態情報を受信する処理と、（ｂ）前記制御周期に同期して前記ロボット状態情報を前記上位制御装置に送信する処理と、を含む。前記処理（ａ）は、（ｉ）前記サーボ制御部に前記制御指令を送信するとともに、次回の制御指令の候補として、過去の複数の制御指令を外挿することによって外挿制御指令を作成する処理と、（ｉｉ）前記次回の制御指令を前記サーボ制御部に送るべきタイミングよりも前のタイムアウト時刻までに前記上位制御装置から指令情報を受信できた場合には、前記指令情報から前記次回の制御指令を作成して前記サーボ制御部に送信する処理と、（ｉｉｉ）前記タイムアウト時刻までに前記上位制御装置から前記指令情報を受信できなかった場合には、前記外挿制御指令を前記サーボ制御部に送信する処理と、を含む。

【0066】

本開示は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、ロボットとロボット制御装置とを備えたロボットシステム、ロボット制御装置の機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体（non-transitory storage medium）等の形態で実現することができる。

【符号の説明】

【0067】

１００…ロボット、１１０…基台、１２０…ロボットアーム、１２２…アクチュエーター、１２４…センサー、１３０…サーボ制御部、１３２…アクチュエーター制御部、１３４…リアルタイム通信部、１４０…力覚センサー、１５０…エンドエフェクター、２００…下位制御装置、２１０…非リアルタイム通信部、２２０…制御指令生成部、２２１…指令受信処理部、２２２…指令外挿処理部、２２３…指令送信処理部、２２５…指令メモリー、２２６…指令履歴メモリー、２３０…リアルタイム通信部、２４０…ロボット状態転送部、３００…上位制御装置、３１０…指令情報生成部、３２０…非リアルタイム通信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】