特開 2023-4194 ロボットシステム及びその誤配線検出方法

(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】P2023004194

(43)【公開日】2023-01-17

(54)【発明の名称】ロボットシステム及びその誤配線検出方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20230110BHJP

   B25J 13/06 20060101ALI20230110BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 E

B25J13/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021105744

(22)【出願日】2021-06-25

(71)【出願人】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】日本電産サンキョー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】永田 宏明

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707HS27

3C707JS05

3C707KS27

3C707KT15

3C707KV01

3C707LV21

3C707MS15

3C707MS16

3C707MS24

3C707MS28

(57)【要約】

【課題】マニピュレータとロボットコントローラとを備えるロボットシステムにおいて、マニピュレータの各軸のモータを駆動することなく、モータに取り付けられているエンコーダとロボットコントローラとを接続するエンコーダ配線における誤配線を検出する。
【解決手段】マニピュレータ３０に、軸ごとにその軸のエンコーダ３２を識別する識別情報を少なくとも含む機械パラメータを予め格納する記憶部３５を設ける。ロボットコントローラ１０に、記憶部３５から機械パラメータを読み出すとともにエンコーダ配線４２を介してエンコーダ３２と通信する制御部１２を設ける。制御部１２は、エンコーダ３２からエンコーダ配線４２を介して読み出されるそのエンコーダ３２の識別情報と機械パラメータに含まれる識別情報とが軸ごとに一致するかを判別し、少なくとも１つの軸において一致しないときにエンコーダ配線４２に誤配線があると判定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の軸を備えて軸ごとに設けられたモータによって駆動されるマニピュレータと、前記マニピュレータを制御するロボットコントローラと、を備え、軸ごとに前記モータにエンコーダが取り付けられているロボットシステムであって、
前記エンコーダと前記ロボットコントローラとを接続する軸ごとに設けられたエンコーダ配線と、
前記マニピュレータにおいて前記エンコーダから独立して設けられ、前記マニピュレータの軸ごとに当該軸の前記エンコーダを識別する識別情報を少なくとも含む機械パラメータを格納する記憶部と、
前記ロボットコントローラに設けられて前記記憶部から前記機械パラメータを読み出すとともに前記エンコーダ配線を介して前記エンコーダと通信する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記エンコーダから前記エンコーダ配線を介して読み出される当該エンコーダを識別する識別情報と前記機械パラメータに含まれる前記識別情報とが軸ごとに一致するかを判別し、少なくとも１つの軸において一致しないときに前記エンコーダ配線に誤配線があると判定する、ロボットシステム。

【請求項2】

前記制御部は、前記エンコーダから読み出した前記識別情報と前記機械パラメータに含まれる前記識別情報とが一致しない軸に基づいて、誤配線が発生した前記エンコーダ配線を特定する情報を出力する、請求項１に記載のロボットシステム。

【請求項3】

前記機械パラメータは、前記マニピュレータの構成に関する構成情報を含み、
前記ロボットコントローラは、前記制御部が読み出した前記機械パラメータから抽出される前記構成情報に基づいて前記マニピュレータの制御を行なう、請求項１または２に記載のロボットシステム。

【請求項4】

複数の軸を備えて軸ごとに設けられたモータによって駆動されるマニピュレータと前記マニピュレータを制御するロボットコントローラとを備え、軸ごとに前記モータにエンコーダが取り付けられているロボットシステムにおける、前記エンコーダと前記ロボットコントローラとを接続する軸ごとに設けられたエンコーダ配線での誤配線を検出する誤配線検出方法であって、
前記マニピュレータにおいて前記エンコーダから独立して設けられた記憶部に、前記マニピュレータの軸ごとに当該軸の前記エンコーダを識別する識別情報を少なくとも含む機械パラメータを予め格納する工程と、
前記ロボットコントローラにおいて、各軸の前記エンコーダから前記エンコーダ配線を介して当該エンコーダを識別する識別情報を読み出し、前記記憶部から前記機械パラメータを読み出し、前記エンコーダから読み出した前記識別情報と前記機械パラメータに含まれる前記識別情報とが軸ごとに一致するかを判別する判別工程と、
前記判別工程において少なくとも１つの軸において一致しないときに前記エンコーダ配線に誤配線があると判定する誤配線検出工程と、
を有する誤配線検出方法。

【請求項5】

前記誤配線検出工程において、前記エンコーダから読み出した前記識別情報と前記機械パラメータに含まれる前記識別情報とが一致しない軸に基づいて、誤配線が発生した前記エンコーダ配線を特定する情報を出力する、請求項４に記載の誤配線検出方法。

【請求項6】

前記ロボットコントローラから前記マニピュレータを起動するときに前記判別工程及び前記誤配線検出工程を実施する、請求項４または５に記載の誤配線検出方法。

【請求項7】

前記機械パラメータは、前記マニピュレータの構成に関する構成情報を含み、
前記機械パラメータから抽出される前記構成情報を、前記ロボットコントローラが前記マニピュレータの制御を行なうときに用いる構成情報とする、請求項６に記載の誤配線検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マニピュレータとマニピュレータの動作を制御するロボットコントローラとを備えるロボットシステムに関し、特に、ロボットシステム内におけるエンコーダ配線での誤配線を検出することができるロボットシステムと、その誤配線検出方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

ロボットシステムは、マニピュレータとマニピュレータを制御するロボットコントローラとを備えており、マニピュレータにはハンドやツールが取り付けられる。マニピュレータではアームやリンクが相互に連結しており、これらのアームやリンクを駆動するためにモータが設けられている。モータにはその回転位置を検出するエンコーダが取り付けられる。ロボットコントローラがマニピュレータを制御するときは、エンコーダが検出したモータ位置に基づいてモータのサーボ制御を行なう。サーボ制御を行なうためにロボットコントローラ内にはモータごとの制御回路、例えばサーボドライバが設けられる。マニピュレータは一般に複数のモータを備えるが、ロボットコントローラ内の制御回路と、マニピュレータ内のモータ及びエンコーダとが予め定められた１対１の関係で電気的に接続される必要がある。例えば、ロボットコントローラ内の１番目の制御回路に対し、マニピュレータ内の１番目のモータと１番目のエンコーダとが電気的に接続する必要がある。このときロボットコントローラ内の１番目の制御回路に対してマニピュレータ内の２番目のモータと３番目のエンコーダとが接続しているときは、誤配線ということになる。誤配線は誤接続とも呼ばれる。エンコーダの配線に関して誤配線があると、例えばあるモータを駆動するときにそのモータとは異なるモータの回転量に基づいて制御が行われることになるので、意図した制御内容とは異なる動きでロボットが動作する。これは安全確保の面でも問題をもたらす。従来は、マニピュレータの組み立て時あるいはメンテナンス時に、目視によって配線が正しく接続されているかを確認していた。

【0003】

ロボットコントローラとマニピュレータ内の各エンコーダとの間の配線に着目すると、ロボットコントローラとマニピュレータとの間では、これらの配線の全てを束ねた１つの集合配線部材あるいは多芯ケーブルとすることができるので、ここでは誤配線は比較的に起こり難い。そして、マニピュレータには、ロボットコントローラからの集合配線部材あるいは多芯ケーブルに接続する配線基板（マニピュレータ基板ともいう）あるいは配線端子が設けられ、この配線基板あるいは配線端子から個々のエンコーダに向けて、エンコーダごとの信号配線（例えば信号ケーブル）が設けられる。このように信号配線を配置するときは、配線基板あるいは配線端子に対する信号配線の接続の誤りが発生しやすく、誤配線が発生しやすい。大型のマニピュレータでは、中継用のコネクタを挿入することによって信号配線を延長することもあるが、中継用のコネクタにおける接続の誤りが発生することもある。特に、エンコーダ用の信号配線は径の小さい信号線あるいは信号ケーブルであり、信号配線の接続に用いるコネクタも小型であるから、配線における接続の正しさを目視によって確認するときに誤認が生じやすく、誤配線が発生する可能性も高くなる。エンコーダ用の配線における誤配線は、マニピュレータの製造時あるいは組立時において発生するだけでなく、マニピュレータのメンテナンスのために配線の取り外しやコネクタから挿抜を行ったときにも起こり得る。

【0004】

特許文献１は、モータ用の配線及びエンコーダ用の配線のいずれかにおける誤配線を検出する方法として、複数のモータを順次駆動したときのモータごとのエンコーダでの検出結果が予め期待される結果であるかどうかを判定することにより、誤配線を検出することを開示している。ＵＶＷ相出力とＡＢ相出力とを有するエンコーダについて、同様の手法により誤配線を検出する方法が、特許文献２に開示されている。特許文献３は、モータが三相同期モータであるときに、モータに対する駆動電流から求められる磁極位置とエンコーダの出力とを比較することにより、モータ用の配線及びエンコーダ用の配線のいずれかにおける誤配線を検出することを開示している。

【0005】

本発明に関連する技術として、ロボットコントローラとマニピュレータ（ロボット本体）との組み合わせが正しいかどうかを判定する技術がある。特許文献４及び特許文献５は、ロボットコントローラにマニピュレータを接続したときに、ロボットコントローラが、マニピュレータ内のモータあるいはエンコーダから型式情報あるいは識別ラベルを読み出し、ロボットコントローラ内に予め格納されている型式情報あるいは識別ラベルと比較することにより、ロボットコントローラとマニピュレータとの組み合わせが正しいかどうかを判定することを開示している。

【0006】

マニピュレータにおいてモータに取り付けられるエンコーダとして、近年、ロボットコントローラとの間で双方向のシリアルデータ通信によりモータの回転位置情報などを送信できるものが使用されている。そのようなエンコーダは不揮発性のメモリを備えており、エンコーダの識別ラベルのほかに各種の情報を記憶することができる。そこで特許文献６は、マニピュレータの機種によらずにロボットコントローラに対して同一機種や異なる機種のマニピュレータを交換して接続することを容易にするために、マニピュレータの機種ごとの機種構成情報を格納するホスト装置を設け、マニピュレータのエンコーダには装置固有データとを格納することを開示している。装置固有データは、対応するエンコーダが取り付けられている軸に関する情報や、マニピュレータの機種や製造番号の情報からなる。ロボットコントローラにおいてマニピュレータの機種の変更があったことを検知したときに、ロボットコントローラは、変更後の機種に対応する機種構成情報をホストコンピュータから読み出し、マニピュレータの各エンコーダから装置固有データを読み出し、読み出した機種構成情報及び装置固有データに基づいてマニピュレータを制御する。特許文献７も、マニピュレータのエンコーダの記憶領域に、マニピュレータの機種や製造番号に関する情報とエンコーダが取り付けられている軸に関する情報とを格納し、ロボットコントローラがこれらの情報を読み出すように構成することによって、マニピュレータに対してロボットコントローラなどを交換して接続できるようにすることを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】国際公開第２０１２／１７２６４７号

【特許文献2】特開平４－２７９９０６号公報

【特許文献3】国際公開第２０１４／１８１４３８号

【特許文献4】特開２００７－１６４３９８号公報

【特許文献5】特開２００７－１５２５１０号公報

【特許文献6】特開２０１９－１０７７２７号公報

【特許文献7】特開２０２０－１７９４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ロボットコントローラとマニピュレータ内のモータあるいはエンコーダとを接続する配線における誤配線を検出する技術として特許文献１－３に開示されるものがあるが、これらはいずれのモータを駆動したときにエンコーダから期待通りの信号が得られるかどうかによって誤配線を検出するものであり、モータを実際に駆動することを前提とするものである。安全確保などの観点からは、モータを駆動することなくエンコーダに関する誤配線を検出できることが好ましい。

【0009】

本発明の目的は、モータを駆動することなくロボットコントローラとマニピュレータ内のエンコーダとを接続する配線における誤配線を検出できるロボットシステムと、その誤配線検出方法とを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のロボットシステムは、複数の軸を備えて軸ごとに設けられたモータによって駆動されるマニピュレータと、マニピュレータを制御するロボットコントローラと、を備え、軸ごとにモータにエンコーダが取り付けられているロボットシステムであって、エンコーダとロボットコントローラとを接続する軸ごとに設けられたエンコーダ配線と、マニピュレータにおいてエンコーダから独立して設けられ、マニピュレータの軸ごとにその軸の前記エンコーダを識別する識別情報を少なくとも含む機械パラメータを予め格納する記憶部と、ロボットコントローラに設けられて記憶部から機械パラメータを読み出すとともにエンコーダ配線を介してエンコーダと通信する制御部と、を備える。制御部は、エンコーダからエンコーダ配線を介して読み出されるそのエンコーダを識別する識別情報と機械パラメータに含まれる識別情報とが軸ごとに一致するかを判別し、少なくとも１つの軸において一致しないときにエンコーダ配線に誤配線があると判定する。

【0011】

マニピュレータにおいてモータに取り付けられてモータの回転位置を検出するエンコーダとして、ロボットコントローラ側との間で双方向シリアル通信で接続するものが一般的となってきており、そのようなエンコーダは不揮発性メモリを備え、そのエンコーダを識別するための識別情報、例えばシリアル番号がその不揮発性メモリに格納されている。本発明ロボットシステムでは、マニピュレータの製造時に、マニピュレータにおいてエンコーダとは独立して設けられている記憶部に対し、マニピュレータの軸ごとにその軸に取り付けられたエンコーダの識別情報を少なくとも含む機械パラメータを予め格納しておく。機械パラメータに含まれる軸ごとの識別情報は、マニピュレータにおいて各軸に設けられるエンコーダに格納されている識別情報を正確に表している。そして本発明のロボットシステムにおいてロボットコントローラに設けられる制御部は、エンコーダ配線を介して各軸のエンコーダからそのエンコーダの識別情報を読み出し、機械パラメータに含まれる識別情報と軸ごとに比較する。誤配線がなければ、全ての軸に関し、エンコーダから読み出された識別情報と機械パラメータに含まれる識別情報とは軸ごとに一致する。これに対し誤配線があるときは、エンコーダとロボットコントローラとの接続関係が本来のものとは異なっているので、具体的には、ある軸のエンコーダがその軸とは異なる軸のエンコーダとしてロボットコントローラに接続しているので、エンコーダから読み出された識別情報と機械パラメータに含まれる識別情報とが一致しない軸が発生する。その結果、制御部は、識別情報が一致しない軸があるときに、実際にモータを駆動することなくエンコーダ配線に誤配線があると判定することができる。

【0012】

本発明のロボットシステムにおいて制御部は、エンコーダから読み出した識別情報と機械パラメータに含まれる識別情報とが一致しない軸に基づいて、誤配線が発生したエンコーダ配線を特定する情報を出力することが好ましい。このような情報を出力することによって、実際に誤配線がどの軸のエンコーダ配線が生じたかが分かるので、実際の誤配線箇所を探す作業の労力を著しく減少させることができる。

【0013】

本発明のロボットシステムにおいては、マニピュレータの構成に関する構成情報を機械パラメータに含ませ、ロボットコントローラが、制御部が読み出した機械パラメータから抽出される構成情報に基づいてマニピュレータの制御を行なうようにすることができる。このように構成することにより、ロボットコントローラに事前にマニピュレータの構成情報を記憶させておかなくても、マニピュレータに接続されるロボットコントローラを変更したときに直ちにロボットシステムとして動作させることが可能になる。

【0014】

本発明の誤配線検出方法は、複数の軸を備えて軸ごとに設けられたモータによって駆動されるマニピュレータとマニピュレータを制御するロボットコントローラとを備え、軸ごとにモータにエンコーダが取り付けられているロボットシステムにおける、エンコーダとロボットコントローラとを接続する軸ごとに設けられたエンコーダ配線での誤配線を検出する誤配線検出方法であって、マニピュレータにおいてエンコーダから独立して設けられた記憶部に、マニピュレータの軸ごとにその軸のエンコーダを識別する識別情報を少なくとも含む機械パラメータを予め格納する工程と、ロボットコントローラにおいて、各軸のエンコーダからエンコーダ配線を介してそのエンコーダを識別する識別情報を読み出し、記憶部から機械パラメータを読み出し、エンコーダから読み出した識別情報と機械パラメータに含まれる識別情報とが軸ごとに一致するかを判別する判別工程と、判別工程において少なくとも１つの軸において一致しないときにエンコーダ配線に誤配線があると判定する誤配線検出工程と、を有する。

【0015】

本発明の誤配線検出方法では、マニピュレータにおいてエンコーダから独立して設けられた記憶部に、軸ごとのエンコーダの識別情報（シリアル番号など）を含む機械パラメータを予め格納しておく。機械パラメータに含まれる軸ごとの識別情報は、マニピュレータにおいて各軸に設けられるエンコーダに格納されている識別情報を正確に表している。そして、ロボットコントローラにおいて、各軸のエンコーダからエンコーダ配線を介して読み出した識別情報と機械パラメータに含まれる識別情報とが軸ごとに一致するかを判別する。誤配線があると、エンコーダから読み出された識別情報と機械パラメータに含まれる識別情報とが一致しない軸が発生するから、実際にモータを駆動することなくエンコーダ配線に誤配線があると判定することができる。

【0016】

本発明の誤配線検出方法では、誤配線検出工程において、エンコーダから読み出した識別情報と機械パラメータに含まれる識別情報とが一致しない軸に基づいて、誤配線が発生したエンコーダ配線を特定する情報を出力することが好ましい。このような情報を出力することによって、実際に誤配線がどの軸のエンコーダ配線が生じたかが分かるので、実際の誤配線箇所を探す作業の労力を著しく減少させることができる。

【0017】

本発明の誤配線検出方法では、ロボットコントローラからマニピュレータを起動するときに判別工程及び誤配線検出工程を実施することが好ましい。マニピュレータが起動するときに判別工程及び誤配線検出工程を実施することにより、ロボットコントローラがマニピュレータを実際に動作させる前に誤配線の有無が分かるので、異常時にはマニピュレータを駆動しないことが可能となり、ロボットシステムでの誤動作の発生を抑制できて安全性がさらに向上する。

【0018】

本発明の誤配線検出方法では、マニピュレータの構成に関する構成情報を機械パラメータに含ませておき、機械パラメータから抽出される構成情報を、ロボットコントローラがマニピュレータの制御を行なうときに用いる構成情報とすることができる。このように構成することにより、ロボットコントローラに事前にマニピュレータの構成情報を記憶させておく必要なく、マニピュレータに接続されるロボットコントローラを変更したときに直ちにロボットシステムとして動作させることが可能になる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、ロボットコントローラとマニピュレータとを備えるロボットシステムにおいて、マニピュレータ内のモータを駆動することなくロボットコントローラとマニピュレータ内のエンコーダとを接続する配線における誤配線を検出できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施の一形態のロボットシステムの構成を示すブロック図である。

【図2】誤配線を検出する処理を説明するフローチャートである。

【図3】誤配線を検出する処理の別の例を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、本発明の実施の一形態のロボットシステムを示している。このロボットシステムは、ロボットコントローラ１０とマニピュレータ３０とを備えており、ロボットコントローラ１０とマニピュレータ３０との間は集合配線部材２０で電気的に接続されている。マニピュレータ３０は複数の軸を備えるものであり、軸ごとにその軸を駆動するためのモータ３１が設けられ、モータ３１にはそのモータ３１の回転位置を検出するエンコーダ３２が取り付けられている。モータ３１は例えば三相同期モータである。説明のため図示した例ではマニピュレータ３０には３個のモータ３１が設けられているが、一般的なマニピュレータすなわちロボット本体では、設けられるモータ３１の個数は例えば５個から７個である。エンコーダ３２には、その個体を一意に識別するための識別情報が付与されている。識別情報は例えばエンコーダ３２のシリアル番号あるいは製造番号である。

【0022】

ロボットコントローラ１０は、マニピュレータ３０を制御するものであって、複数のサーボドライバ１１と、ロボットコントローラ１０の全体の制御を行なう制御部１２とを備えている。サーボドライバ１１は、マニピュレータ３０内の軸ごとのモータ３１に対応して設けられている。マニピュレータ３０の軸ごとに、その軸のモータ３１に接続されたエンコーダ３２から出力される回転位置情報がその軸のサーボドライバ１１に供給され、その軸のサーボドライバ１１は、供給された回転位置情報に基づいて、その軸のモータ３１を駆動する。軸ごとに、その軸のサーボドライバ１１とモータ３１とはモータ配線４１により接続し、その軸のサーボドライバ１１とエンコーダ３２とはエンコーダ配線４２により接続する。モータ配線４１は、例えば、三相同期モータの巻線に接続する電力配線であり、エンコーダ配線４２は、双方向シリアルデータ通信による信号配線である。サーボドライバ１１は、一定の時間間隔でコマンドをエンコーダ３２に送出することにより、エンコーダ３２から対応するモータ３１の回転位置情報を取得する。制御部１２は、例えば、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）によって構成されており、各サーボドライバ１１をデージーチェーン形態で接続する高速シリアル通信（例えばＣＡＮ通信あるいはＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）通信）によって各サーボドライバ１１を制御する。したがって制御部１２は、サーボドライバ１１を経由してエンコーダ配線４２を介してエンコーダ３２と通信することができる。特に、制御部１２は、サーボドライバ１１を経由することにより、エンコーダ配線４２を介してエンコーダ３２から、対応するモータ３１の回転位置情報やそのエンコーダ３２のシリアル番号などの識別情報を読み込むことができる。

【0023】

マニピュレータ３０には、各軸のモータ３１及びエンコーダ３２のほかに、マニピュレータ基板３３が設けられ、マニピュレータ基板３３には、例えばマイクロプロセッサによって構成されて制御データ配線４５によりロボットコントローラ１０内の制御部１２と通信する処理部３４と、不揮発性メモリによって構成されるとともに処理部３４に接続した記憶部３５とが設けられている。制御データ配線４５では、双方向シリアルデータ通信により、制御部１２と処理部３４との間でのコマンドやデータの送受信がなされる。特に、ロボットコントローラ１０内の制御部１２は、制御データ配線４５を介してマニピュレータ３０内の処理部３４に対してコマンドを送信して処理部３４に記憶部３５からのデータの読み出しを指令することによって、記憶部３５内に格納された機械パラメータを読み出して取得することができる。処理部３４及び記憶部３５は、例えば、１チップマイクロコンピュータなどとして一体化していてもよい。記憶部３５にはマニピュレータ３０の製造時にそのマニピュレータ３０の機械パラメータが書き込まれる。機械パラメータは、マニピュレータ３０の軸ごとにその軸のエンコーダ３２がどの個体のものであるかを示すために、軸ごとのエンコーダ３２の識別情報を少なくとも含んでいる。後述するようにマニピュレータ３０の構成情報が機械パラメータに含まれていてもよい。

【0024】

ロボットコントローラ１０とマニピュレータ３０の間を電気的に接続する集合配線部材２０は、軸ごとのモータ配線４１と軸ごとのエンコーダ配線４２と制御データ配線４５とを１本に束ねて構成された例えば多芯ケーブルであり、ロボットコントローラ１０とマニピュレータ３０の各々に対して専用の多芯コネクタで接続する。電力用配線であるモータ配線４１は、集合配線部材２０を介さずに別のケーブルによってロボットコントローラ１０とマニピュレータ３０の間に設けられてもよい。マニピュレータ３０においてエンコーダ３２や処理部３４、記憶部３５の動作のためにも電源が必要であり、そのための電源配線やロボットコントローラ１０からマニピュレータ３０を起動するために必要な配線もロボットコントローラ１０とマニピュレータ３０との間に設けられている。これらの配線も集合配線部材２０の中に配置していてもよい。

【0025】

マニピュレータ３０において、集合配線部材３０との接続に用いる多芯コネクタとマニピュレータ基板３３との間も多芯ケーブルにより接続しており、各エンコーダ配線４２と制御データ配線４５はマニピュレータ基板３３に引き込まれている。制御データ配線４５はマニピュレータ基板３３に形成された配線パターンにより処理部３４に接続する。各エンコーダ配線４２は、マニピュレータ基板３３とエンコーダ３２との間では、マニピュレータの軸ごとに分離している信号配線として設けられている。この信号配線とマニピュレータ基板３３との接続と、信号配線と対応するエンコーダ３２との接続にはコネクタ４３が用いられている。マニピュレータ３０における長いリンクやアームに信号配線を通すために、中継コネクタ４４を介して信号配線を延長することもある。これらに信号配線には通常、同一種類の配線材あるいはケーブルが使用され、コネクタ４３や中継コネクタ４４としても同一サイズで同一芯数のコネクタが使用される。その結果、ロボットコントローラ１０からマニピュレータ基板３３までの区間ではエンコーダ配線４２における誤配線のおそれは少ないものの、マニピュレータ基板３３から各軸のエンコーダ３２までの区間では、コネクタ４３や中継コネクタ４４における誤接続などが起こりやすく、エンコーダ配線４２における誤配線が起こりやすい。

【0026】

そこで本実施形態のロボットシステムでは、ロボットコントローラ１０に設けられた制御部１２が、エンコーダ配線４２における誤配線の有無を自動的に検出する。誤配線の有無の検出は、例えば、ロボットコントローラ１０側からマニピュレータ３０を起動したときに行われる。以下、本実施形態における誤配線を検出する処理について、図２を用いて説明する。ここでは、マニピュレータ３０の組み立てに際して既に記憶部３３に機械パラメータが格納されているものとする。機械パラメータは、マニピュレータ３０の軸ごとに対応付けられて、各軸のエンコーダ３２のシリアル番号（Ｓ／Ｎ）を含んでいる。ここでシリアル番号はエンコーダ３２を一意に識別するための識別情報として用いられている。エンコーダ３２を識別することができるのであれば、シリアル番号以外の識別情報を用いることができる。

【0027】

まず、ステップ１０１において、制御部１２がマニピュレータ３０を起動する。ロボットコントローラ１０からマニピュレータ３０を起動する技術としては公知のものを使用することができる。続いてステップ１０２において、制御部１２は、サーボドライバ１１を経由しエンコーダ配線４２を介して各軸のエンコーダ３２に対し、シリアル番号を要求するコマンドを順次送信し、そのコマンドを受信したエンコーダ３２からシリアル番号をサーボドライバ１１を経由して受信する。ステップ１０３において制御部１２は、マニピュレータ３０の処理部３４に対し、記憶部３５に格納されている機械パラメータにおける各軸のエンコーダ３２のシリアル番号を要求するコマンドを送信する。処理部３４はこのコマンドを処理して軸ごとのエンコーダ３２のシリアル番号を制御部１２に送信する。ステップ１０２の処理とステップ１０３の処理とは順番を入れ替えてもよい。

【0028】

次に制御部１２は、ステップ１０４において、マニピュレータ３０の軸ごとに、サーボドライバ１１を介してエンコーダ３２から読み出したシリアル番号と機械パラメータにおけるシリアル番号とを比較し、ステップ１０５において、全ての軸においてエンコーダ３２から読み出したシリアル番号と機械パラメータにおけるシリアル番号とが一致するかどうかを判別する。機械パラメータに含まれる軸ごとのシリアル番号は、マニピュレータ３０において各軸に設けられるエンコーダ３２に格納されているシリアル番号を正確に表している。誤配線がなければ、エンコーダ３２から読み出されたシリアル番号と機械パラメータに含まれるシリアル番号とは各軸ごとに一致するはずである。そこで制御部１２は、ステップ１０５において全ての軸において両方のシリアル番号が一致するときは、エンコーダ配線４２における誤配線が生じていないときと判定して、ステップ１０６において、予め定められている動作プログラムに基づくマニピュレータ３０の制御を開始し、誤配線検出の処理を終了する。

【0029】

一方、エンコーダ配線４２において誤配線があるときは、エンコーダ３２とロボットコントローラ１０との接続関係が本来のものとは異なっているので、エンコーダ３２から読み出されたシリアル番号と機械パラメータに含まれるシリアル番号とが一致しない軸が発生する。制御部１２は、ステップ１０５においてシリアル番号が一致しない軸が１つでもあるときは、ステップ１０７において、誤配線ありと判定して、例えばアラームなどを出力する。またシリアル番号が一致しなかった軸は誤配線に関係する軸であるので、制御部１２は、ステップ１０８において、誤配線箇所を特定するための情報として、誤配線に関係する軸を例えばロボットコントローラ１０のソフトウェアツール上あるいはロボットコントローラ１０に接続されているペンダント上に表示し、その後、誤配線検出の処理を終了する。

【0030】

本実施形態のロボットシステムでは、マニピュレータ３０のモータ３１を実際に動かすことなく、エンコーダ配線４２における誤配線を検出することができる。特に、マニピュレータ３０を起動するときに誤配線を検出することによって、ロボットコントローラ１０がマニピュレータ３０を実際に動作させる前に誤配線の有無が分かるので、異常時にはマニピュレータ３０を駆動しないことが可能となり、マニピュレータでの誤動作の発生を抑制できて安全性がさらに向上する。また、誤配線が発生した判定したときに誤配線箇所を特定するための情報を出力することにより、マニピュレータ３０を分解して実際の誤配線箇所を探す作業の労力を著しく減少させることができる。

【0031】

以上説明したロボットシステムでは、マニピュレータ３０の記憶部３５に予め格納される機械パラメータには各軸のエンコーダ３２のシリアル番号が含まれるものとしている。しかしながら、機械パラメータには、エンコーダ３２のシリアル番号のほかにも他の情報を含めることができる。例えば、マニピュレータ３０の構成に関する構成情報を機械パラメータに含ませておき、ロボットコントローラ１０が、マニピュレータ３０から読み出した機械パラメータから抽出される構成情報に基づいてマニピュレータ３０の制御を行なうようにすることができる。以下、機械パラメータにマニピュレータ３０の構成情報も含まれる場合について説明する。

【0032】

ロボットコントローラ１０によってマニピュレータ３０の動作を制御するときは、そのマニピュレータ３０の軸構成、アームやリンクの長さ、マニピュレータ３０が設置される空間内においてアームやリンクを動かしてよい動作範囲、許容される最大速度などの情報に基づいて制御を行なう必要がある。マニピュレータ３０の動作を制御するときに必要となるこのような情報のことをマニピュレータ３０の構成情報と呼ぶ。従来はこうした構成情報は事前にロボットコントローラ１０に格納する必要があり、そのため、ロボットコントローラ１０での不具合発生などの理由によりマニピュレータ３０に接続されるロボットコントローラ１０を変更したときに、直ちにロボットシステムとして動作させることが難しかった。これに対し、マニピュレータ３０の記憶部３５に格納される機械パラメータにそのマニピュレータ３０の構成情報を含めておき、ロボットコントローラ１０が機械パラメータを読み出して機械パラメータ中の構成情報に基づいて制御を行なうことができるようにすることによって、ロボットコントローラ１０に事前に構成情報を記憶していない場合であっても、マニピュレータ３０に接続されるロボットコントローラ１０を変更したときに直ちにロボットシステムとして動作させることが可能になる。

【0033】

図３は、マニピュレータ３０の構成情報を含む機械パラメータを事前にマニピュレータ３０の記憶部３５に格納させたときに誤配線を検出する処理を示すフローチャートである。図３において、図２に示すフローチャートにおける処理と同じ処理には、同じ参照符号が与えられている。まず、図２に示す場合と同様に、制御部１２は、ステップ１０１において、マニピュレータ３０を起動し、ステップ１０２において、エンコーダ配線４２を介しサーボドライバ１１を経由して各軸のエンコーダ３２からそのエンコーダ３２のシリアル番号を読み出す。続いてステップ１１１において制御部１２は、マニピュレータ３０の処理部３４に対し、記憶部３５に格納されている機械パラメータを要求するコマンドを送信する。処理部３４はこのコマンドを処理して記憶部３５から機械パラメータを読み出して制御部１２に送信する。その結果、制御部１２は、機械パラメータを取得し、それを構成情報としてロボットコントローラ１０内の記憶領域（不図示）に格納する。ステップ１０２の処理とステップ１１１の処理とは順番を入れ替えてもよい。

【0034】

次に制御部１２は、図２に示す場合と同様に、ステップ１０４において、マニピュレータ３０の軸ごとに、エンコーダ３２から読み出したシリアル番号と機械パラメータにおけるシリアル番号とを比較し、ステップ１０５において、全ての軸においてエンコーダ３２から読み出したシリアル番号と機械パラメータにおけるシリアル番号とが一致するかを判別する。ステップ１０５において全ての軸において両方のシリアル番号が一致するときは、制御部１２は、エンコーダ配線４２における誤配線が生じていないときと判定して、ステップ１１２において、記憶領域に格納した構成情報に基づくマニピュレータ３０の制御を開始し、誤配線検出の処理を終了する。

【0035】

一方、ステップ１０５においてシリアル番号が一致しない軸が１つでもあるときは、図２に示した場合と同様に、制御部１２は、ステップ１０７において、誤配線ありと判定し、ステップ１０８において、誤配線箇所を特定するための情報を出力し、その後、誤配線検出の処理を終了する。

【0036】

このように、マニピュレータ３０の構成情報をマニピュレータ３０の記憶部３５に格納し、ロボットコントローラ１０がこの構成情報を読み出せるようにすることにより、例えば不具合などの理由でロボットコントローラ１０を交換した場合においてもマニピュレータ配線４２における誤配線を検出できるようになるとともに、ロボットシステムとして直ちに機能させることができるようになる。

【符号の説明】

【0037】

１０…ロボットコントローラ；１１…サーボドライバ；１２…制御部；２０…集合配線部材；３０…マニピュレータ；３１…モータ；３２…エンコーダ；３３…マニピュレータ基板；３４…処理部；３５…記憶部；４１…モータ配線；４２…エンコーダ配線；４３…コネクタ；４４…中継コネクタ；４５…制御データ配線。

【図1】

【図2】

【図3】