特開 2024-54507 ロボット制御システムおよびロボット制御方法

(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】P2024054507

(43)【公開日】2024-04-17

(54)【発明の名称】ロボット制御システムおよびロボット制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/00 20060101AFI20240410BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20240410BHJP

【ＦＩ】

B25J13/00 Z

G05B19/18 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022160756

(22)【出願日】2022-10-05

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小山 雅隆

(72)【発明者】

【氏名】北原 克幸

(72)【発明者】

【氏名】高橋 一平

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 大晴

(72)【発明者】

【氏名】清水 隆司

【テーマコード（参考）】

3C269

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C269AB33

3C269BB16

3C269CC09

3C269EF20

3C269HH03

3C269KK13

3C707JS02

3C707JS05

3C707KV01

3C707LV21

3C707LV23

3C707MT06

(57)【要約】

【課題】周辺機器の能力を制限することなくロボットと周辺機器とをロボットコントローラで生成される制御指令値を用いて同期制御することができるロボット制御システムおよびロボット制御方法を提供する。
【解決手段】ロボット制御システムは、ロボットを構成するロボット軸の駆動を制御するロボット制御回路であって、ロボット軸とは異なる外部軸に対する制御指令値を生成するロボット制御回路と、外部モータと、外部モータを制御するモータ制御回路と、制御指令値に基づく外部軸の回転量を当該回転量に相当するパルス数に変換するパルス発生器と、を備え、モータ制御回路は、パルス発生器により変換されたパルス数をカウントしたカウント数に基づいて外部モータの出力を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットを構成するロボット軸の駆動を制御するロボット制御回路であって、前記ロボット軸とは異なる外部軸に対する制御指令値を生成するロボット制御回路と、
外部モータと、
前記外部モータを制御するモータ制御回路と、
前記制御指令値に基づく前記外部軸の回転量を当該回転量に相当するパルス数に変換するパルス発生器と、を備え、
前記モータ制御回路は、前記パルス発生器により変換された前記パルス数をカウントしたカウント数に基づいて前記外部モータの出力を制御する、ロボット制御システム。

【請求項2】

前記パルス発生器は、
前記制御指令値に基づいて前記外部軸を駆動する外部軸モータと、
前記外部軸モータによる前記外部軸の回転量を検出するエンコーダと、を備え、
前記エンコーダの出力に基づいて前記パルス数を出力する、請求項１に記載のロボット制御システム。

【請求項3】

前記パルス発生器は、前記制御指令値から前記パルス数を有するパルス信号を生成する信号生成回路を含む、請求項１に記載のロボット制御システム。

【請求項4】

前記外部モータは、前記ロボット制御回路で制御可能な外部軸モータの定格出力より大きい定格出力を有する１つのモータまたは定格出力の合計値が前記外部軸モータの定格出力より大きい複数のモータを含む、請求項１から３の何れかに記載のロボット制御システム。

【請求項5】

前記外部モータは、第１外部モータと第２外部モータとを含み、
前記パルス発生器は、
第１外部軸に対する制御指令値に基づく前記第１外部軸の回転量を第１パルス数に変換して前記モータ制御回路に前記第１外部モータの制御信号として出力する第１変換回路と、
第２外部軸に対する制御指令値に基づく前記第２外部軸の回転量を第２パルス数に変換して前記モータ制御回路に前記第２外部モータの制御信号として出力する第２変換回路とを含む、請求項１から３の何れかに記載のロボット制御システム。

【請求項6】

前記モータ制御回路は、
前記第１パルス数をカウントしたカウント数に基づいて前記第１外部モータの出力を制御する第１モータ制御回路と、
前記第２パルス数をカウントしたカウント数に基づいて前記第２外部モータの出力を制御する第２モータ制御回路と、を含む、請求項５に記載のロボット制御システム。

【請求項7】

前記ロボットは、第１ロボットおよび第２ロボットを含み、
前記ロボット制御回路は、前記第１ロボットの第１ロボット軸を制御する第１ロボット制御回路と、前記第２ロボットの第２ロボット軸を制御する第２ロボット制御回路と、を含み、
前記外部モータは、前記第２ロボットのロボット軸を駆動するモータであり、
前記モータ制御回路は、前記第２ロボット制御回路であり、
前記パルス発生器は、
前記第１ロボットの外部軸の駆動を制御するための第１外部軸制御指令値に基づいて前記第１ロボットの外部軸の回転量に相当するパルス数を出力する第１パルス発生器と、
前記第２ロボットの外部軸の駆動を制御するための第２外部軸制御指令値に基づいて前記第２ロボットの外部軸の回転量に相当するパルス数を出力する第２パルス発生器と、を含み、
前記第２ロボット制御回路は、前記第１パルス発生器から出力されたパルス数をカウントしたカウント数に基づいて前記第２ロボット軸の出力を制御し、
前記第１ロボット制御回路は、前記第２パルス発生器から出力されたパルス数をカウントしたカウント数に基づいて前記第１ロボット軸の出力を制御する、請求項１から３の何れかに記載のロボット制御システム。

【請求項8】

ロボットを構成するロボット軸の駆動を制御するロボット制御回路から出力された制御指令値であって、前記ロボット軸とは異なる外部軸の駆動を制御するための制御指令値から前記外部軸の回転量に相当するパルス数に変換し、
前記パルス数をカウントしたカウント数に基づいて外部モータの出力を制御する、ロボット制御方法。

【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およびロボット制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一または複数の関節を備えたロボットは、当該関節を構成するロボット軸を駆動する一または複数のモータを制御するロボットコントローラにより制御される。ロボットコントローラは、例えば下記特許文献１等に開示されているように、ロボットの可動範囲の拡大等の目的で用いられるポジショナまたはスライダ等の周辺機器の動作軸として機能する外部軸も制御可能である。ロボットコントローラがロボット軸および外部軸を制御することにより、ロボットと周辺機器との協調動作が可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２１７９０１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、ロボットコントローラで制御可能な外部軸を駆動する外部軸モータは、定格出力がロボット軸の定格出力に制限される。ロボットコントローラは、ロボット軸を駆動するモータおよび外部軸を駆動する外部軸モータのそれぞれに電力を供給する複数のサーボアンプを備えている。複数のサーボアンプの能力は互いに同じであり、ロボットの仕様により決定される。このため、外部軸により駆動される周辺機器の能力は、ロボットの仕様により制限される。また、一般的に１つの外部軸出力に対して１つのモータしか制御できない。

【0005】

外部軸モータの制限を排除するために、ロボットコントローラから制御指令を通信により周辺機器のコントローラに伝え、周辺機器のコントローラが外部のモータを制御することも考えられる。しかし、このような方法では、通信経路における信号伝送のために、制御指令を当該通信経路において用いられる通信プロトコル従う信号に変換するための信号変換処理が必要となる。このため、信号変換処理による遅延や通信経路における信号伝送時の遅延が生じ、周辺機器をロボットと同期して動作させることが難しい。

【0006】

そのため、周辺機器をロボットコントローラからの制御指令に基づいて直接的に動作させることが望まれる。一方で、上記特許文献１のようにロボットと周辺機器とを１つのロボットコントローラで制御する場合、周辺機器の能力が制限される問題がある。

【0007】

本開示は上記に鑑みなされたものであり、周辺機器の能力を制限することなくロボットと周辺機器とをロボットコントローラで生成される制御指令値を用いて同期制御することができるロボット制御システムおよびロボット制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の一態様に係るロボット制御システムは、ロボットを構成するロボット軸の駆動を制御するロボット制御回路であって、前記ロボット軸とは異なる外部軸に対する制御指令値を生成するロボット制御回路と、外部モータと、前記外部モータを制御するモータ制御回路と、前記制御指令値に基づく前記外部軸の回転量を当該回転量に相当するパルス数に変換するパルス発生器と、を備え、前記モータ制御回路は、前記パルス発生器により変換された前記パルス数をカウントしたカウント数に基づいて前記外部モータの出力を制御する。

【0009】

本開示の他の態様に係るロボット制御方法は、ロボットを構成するロボット軸の駆動を制御するロボット制御回路から出力された制御指令値であって、前記ロボット軸とは異なる外部軸の駆動を制御するための制御指令値から前記外部軸の回転量に相当するパルス数に変換し、前記パルス数をカウントしたカウント数に基づいて外部モータの出力を制御する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、周辺機器の能力を制限することなくロボットと周辺機器とをロボットコントローラで生成される制御指令値を用いて同期制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本開示の実施の形態１に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、本開示の実施の形態２に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、本開示の実施の形態３に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、本開示の実施の形態４に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、本開示の実施の形態５に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、一実施の形態について、図面を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

【0013】

［実施の形態１］
図１は、本開示の実施の形態１に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるロボット制御システム１は、ロボット２とロボットコントローラ３とを備えている。ロボット２は、例えば６軸または７軸等の複数の動作軸を有している。以下では、ロボット２の動作軸をロボット軸と称する。ロボット２は、複数のロボット軸をそれぞれ駆動する複数のロボット駆動用モータ４を備えている。例えば、ロボット駆動用モータ４は、サーボモータである。なお、ロボット２は、例えば多関節ロボット、直動軸ロボット、パラレルリンクロボット等、一または複数のロボット駆動用モータ４を備えた作業機械全般を含み得る。

【0014】

ロボットコントローラ３は、ロボット駆動用モータ４を制御するためのロボット制御指令値を生成するロボット制御回路５を備えている。ロボットコントローラ３は、例えばマイクロコントローラ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等のコンピュータを有する。より具体的には、ロボット制御回路５は、プロセッサ、メモリおよび周辺回路を含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵまたはＭＰＵ等を含む。メモリは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ等を含む。周辺回路は、入出力インターフェイス等を含む。ロボットコントローラ３は、ユーザが操作入力するための入力器または出力表示を行うモニタ等の出力器等を備えていてもよい。

【0015】

ロボット制御回路５は、ロボット制御指令値に基づいて複数のロボット軸に対応する制御指令値を生成する。ロボット制御回路５は、複数のロボット軸に対応する制御指令値を出力する複数の信号出力回路６を備えている。ロボットコントローラ３は、各信号出力回路６から出力された制御指令値に基づいて対応するロボット駆動用モータ４に駆動電力を出力する駆動回路を備えている。駆動回路は、例えばサーボアンプ等を含む。

【0016】

ロボット制御指令値は、ロボット２の先端、すなわち、手先の位置および姿勢を指定する座標値を含む。信号出力回路６は、各ロボット軸における現在の位置および姿勢から手先の位置および姿勢をロボット制御指令値で指定される座標値にするために必要な各ロボット軸の回転量を、各ロボット軸に対する軸指令値として算出する。駆動回路は、対応する軸指令値に基づいて対応するロボット駆動用モータ４に駆動電力を出力する。

【0017】

さらに、ロボット制御回路５は、ロボット軸とは異なる外部軸に対する制御指令値を生成する。以下では、外部軸に対する制御指令値を外部軸制御指令値と称する。ロボット制御回路５は、外部軸制御指令値を出力する外部軸信号出力回路１４を含む。ロボット制御システム１は、周辺機器７および周辺機器コントローラ８を備えている。周辺機器７は、ロボット制御回路５により生成された外部軸制御指令値に基づいてその動作が制御される。外部軸制御指令値は、周辺機器７の位置または角度を指定する座標値を含む。ロボット制御回路５は、外部軸における現在の位置または角度から外部軸制御指令値で指定される座標値にするために必要な外部軸の回転量を、外部軸に対する軸指令値として算出する。

【0018】

周辺機器７は、少なくとも１つのモータを備えている。以下では、周辺機器７が備えるモータをロボット駆動用モータ４と区別するために、外部モータ９と称する。周辺機器コントローラ８は、外部モータ９を制御するためのモータ制御回路１０を備えている。周辺機器コントローラ８は、例えばマイクロコントローラ、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等のコンピュータを有する。より具体的には、モータ制御回路１０は、プロセッサ、メモリおよび周辺回路を含む。プロセッサは、例えば、ＣＰＵまたはＭＰＵ等を含む。メモリは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ等を含む。周辺回路は、入出力インターフェイス等を含む。周辺機器コントローラ８は、ユーザが操作入力するための入力器または出力表示を行うモニタ等の出力器等を備えていてもよい。

【0019】

なお、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および／または、それらの組み合わせを含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本明細書において、回路、ユニット、手段、または部は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、ユニット、または手段はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび／またはプロセッサの構成に使用される。

【0020】

ロボット制御システム１は、パルス発生器１１を備えている。パルス発生器１１は、外部軸信号出力回路１４から出力された外部軸制御指令値をモータ制御回路１０に伝達する。そのために、パルス発生器１１は、外部軸に対する軸指令値に基づく外部軸の回転量を当該回転量に相当するパルス数に変換する。

【0021】

本実施の形態において、パルス発生器１１は、外部軸モータ１２と、エンコーダ１３と、を備えている。ロボットコントローラ３は、外部軸信号出力回路１４から出力された外部軸制御指令値に基づいて外部軸モータ１２に電力供給を行う外部軸モータ駆動回路を含んでいる。外部軸モータ１２は、外部軸モータ駆動回路により駆動される。エンコーダ１３は、外部軸モータ１２による外部軸１２ａの回転量を検出する。パルス発生器１１は、エンコーダ１３の出力に基づいて外部軸１２ａの回転量に相当するパルス数を出力する。例えば、パルス発生器１１は、所定のパルス幅を有し、回転量に相当するパルス数のパルス波を含む、パルス信号を出力する。

【0022】

周辺機器コントローラ８のモータ制御回路１０は、カウンタ１５および外部モータ９の数に応じた外部モータ指令値出力回路１６を含んでいる。周辺機器コントローラ８は、外部モータ指令値出力回路１６から出力された外部モータ指令値に基づいて対応する外部モータ９に駆動電力を出力する駆動回路を備えている。駆動回路は、例えばサーボアンプ等を含む。モータ制御回路１０は、パルス発生器１１から出力されるパルス数を取得し、カウンタ１５が当該パルス数をカウントする。外部モータ指令値出力回路１６は、カウンタ１５がカウントしたカウント数に基づいて対応する外部モータ９を駆動するための外部モータ指令値を出力する。

【0023】

上記構成によれば、ロボット制御回路５が生成する外部軸制御指令値に基づいて、外部軸１２ａの回転量が、当該回転量に相当するパルス数に変換され、モータ制御回路１０に入力される。この際、モータ制御回路１０は、入力された外部軸制御指令値に基づく値、すなわち、パルス数をそのまま外部モータ９を制御するための制御指令値として用いる。したがって、モータ制御回路１０は、ロボット制御回路５とモータ制御回路１０との間の通信のための信号変換処理を行う必要がなく、外部モータ９を制御するための制御指令値を生成するための演算を改めて行う必要がない。このため、モータ制御回路１０は、ロボット制御回路５により生成された制御指令値に対して少ない演算処理量で外部モータ９を駆動することができる。これにより、モータ制御回路１０は、外部軸制御指令値に基づいて遅滞なく外部モータ９を駆動することができる。その結果、外部モータ９を備えた周辺機器７とロボット２とを、ロボット制御回路５により生成される制御指令値に基づいて同期制御することができる。

【0024】

しかも、外部モータ指令値出力回路１６から出力される外部モータ指令値に基づいて外部モータ９を駆動する駆動回路は、ロボット制御回路５の外部軸信号出力回路１４から出力される外部軸指令値に基づいて外部軸モータ１２を駆動する駆動回路の能力に制限されない。したがって、外部モータ９の定格出力を、ロボット軸を駆動するロボット駆動用モータ４の定格出力に制限されることなく、動作させる周辺機器７の仕様に合わせて設定することができる。また、１つの外部軸に対する外部軸制御指令値に基づいて複数の外部モータ９を駆動することができる。そのため、周辺機器７における１つの動作軸を複数の外部モータ９で駆動することも可能となる。

【0025】

以上より、本実施の形態におけるロボット制御システム１によれば、周辺機器７の能力を制限することなくロボット２と周辺機器７とをロボットコントローラ３で生成される制御指令値を用いて同期制御することができる。

【0026】

また、本実施の形態によれば、パルス発生器１１が外部軸モータ１２と、当該外部軸モータ１２による外部軸１２ａの回転量を検出するエンコーダ１３とを備えている。これにより、外部軸モータ１２の実際の動作量に基づいてモータ制御回路１０に伝達されるパルス数を生成することができる。したがって、パルス発生器１１として既存の外部軸１２ａに関する構成を用いて、ロボット２と外部モータ９の定格出力が制限されることのない周辺機器７との同期制御を、容易に実現することができる。

【0027】

上記の通り、外部モータ９の定格出力は、ロボット軸を駆動するロボット駆動用モータ４の定格出力に制限される外部軸モータ１２の定格出力による制限を受けない。したがって、外部モータ９は、定格出力の合計値がロボット制御回路５で制御可能な外部軸モータ１２の定格出力より大きい複数のモータを含む。あるいは、外部モータ９として、外部軸モータ１２の定格出力より大きい定格出力を有する１つのモータが採用されてもよい。

【0028】

［実施の形態２］
図２は、本開示の実施の形態２に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるロボット制御システム１Ｂが実施の形態１におけるロボット制御システム１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。本実施の形態におけるロボット制御システム１Ｂが実施の形態１におけるロボット制御システム１と異なる点は、パルス発生器１１Ｂが、外部軸制御指令値からパルス数を有するパルス信号を生成する信号生成回路１７を含むことである。ロボット制御システム１Ｂは、外部軸信号出力回路１４から出力される外部軸指令値に基づいて駆動される外部軸モータおよびこれを駆動する駆動回路を備えていなくてよい。

【0029】

信号生成回路１７は、プロセッサ、メモリおよび周辺回路を含み得る。プロセッサは、例えば、ＣＰＵまたはＭＰＵ等を含む。信号生成回路１７は、ロボット制御回路５の外部軸信号出力回路１４から出力される外部軸に対する軸指令値に対して所定のパルス変換を行い、軸指令値に対応するパルス数を含むパルス指令値を生成する。信号生成回路１７は、軸指令値に対応するパルス数のパルスを含むパルス信号をパルス指令値に基づいて生成する。

【0030】

本実施の形態においては、ロボット制御回路５が生成する外部軸１２ａに対する外部軸制御指令値に基づいて外部軸の回転量が、信号生成回路１７において当該回転量に相当するパルス数に変換され、モータ制御回路１０に入力される。このため、モータ制御回路１０は、ロボット制御回路５により生成された制御指令値に対して少ない演算処理量で外部モータ９を駆動することができる。したがって、外部モータ９を備えた周辺機器７とロボット２とを、ロボット制御回路５により生成される制御指令値に基づいて同期制御することができる。また、本実施の形態では、実際に外部軸モータ１２を駆動する必要がないため、消費電力を低減することができる。

【0031】

なお、本実施の形態において、パルス発生器１１Ｂを構成する信号生成回路１７は、ロボット制御回路５およびモータ制御回路１０とは独立して構成される例を示したが、これに限られない。例えば、信号生成回路１７は、ロボットコントローラ３内に配置されてもよい。さらに、この場合、信号生成回路１７は、ロボット制御回路５の一部として構成されてもよい。例えば、一のプロセッサが、外部軸制御指令値を生成するとともに、パルス変換を行ってもよい。また、例えば、信号生成回路１７は、周辺機器コントローラ８内に配置されてもよい。さらに、この場合、信号生成回路１７は、モータ制御回路１０の一部として構成されてもよい。

【0032】

［実施の形態３］
図３は、本開示の実施の形態３に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるロボット制御システム１Ｃが実施の形態１におけるロボット制御システム１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。なお、図３においては、ロボット制御回路５Ｃ、パルス発生器１１Ｃ、モータ制御回路１０および周辺機器７について明示し、ロボット２等の一部の構成は図示を省略している。

【0033】

本実施の形態におけるロボット制御システム１Ｃが実施の形態１におけるロボット制御システム１と異なる点は、ロボット制御回路５Ｃが複数の外部軸に対する外部軸制御指令値を出力可能であり、パルス発生器１１Ｃが外部軸の数に応じた変換回路を含んでいることである。図３の例では、ロボット制御回路５Ｃは、第１外部軸に対する第１外部軸指令値を出力する第１外部軸出力回路１４ａおよび第２外部軸に対する第２外部軸指令値を出力する第２外部軸出力回路１４ｂを含んでいる。

【0034】

この場合、周辺機器７は、第１外部モータ９ａおよび第２外部モータ９ｂを含んでいる。第１外部モータ９ａと第２外部モータ９ｂとは、互いに異なる駆動軸を構成する。例えば、第１外部モータ９ａがポジショナの駆動軸として構成され、第２外部モータ９ｂがスライダの駆動軸として構成され得る。

【0035】

パルス発生器１１Ｃは、第１変換回路１１ａおよび第２変換回路１１ｂを含んでいる。第１変換回路１１ａは、第１外部軸に対する外部軸制御指令値に基づく第１外部軸の回転量を当該回転量に相当する第１パルス数に変換し、モータ制御回路１０に第１外部モータ９ａの制御信号として出力する。第２変換回路１１ｂは、第２外部軸に対する外部軸制御指令値に基づく第２外部軸の回転量を当該回転量に相当する第２パルス数に変換し、モータ制御回路１０に第２外部モータ９ｂの制御信号として出力する。

【0036】

本実施形態においても、各外部モータ９ａ，９ｂの定格出力は、ロボット軸を駆動するロボット駆動用モータ４の定格出力に制限されない。したがって、複数の第１外部モータ９ａが第１変換回路１１ａの出力により制御され得る。同様に、複数の第２外部モータ９ｂが第２変換回路１１ｂの出力により制御され得る。

【0037】

なお、本実施の形態においては、１つのパルス発生器１１Ｃの中に第１変換回路１１ａおよび第２変換回路１１ｂを含む態様を例示したが、ロボット制御システム１Ｃが、第１変換回路１１ａを含む第１パルス発生器と第２変換回路１１ｂを含む第２パルス発生器とを備えていてもよい。また、本実施の形態においては、１つの周辺機器７に第１外部モータ９ａおよび第２外部モータ９ｂを含む、すなわち、１つの周辺機器７に互いに異なる２つの動作軸を有する構成を例示したが、第１外部モータ９ａおよび第２外部モータ９ｂが互いに異なる周辺機器７の動作軸として構成されてもよい。すなわち、第１周辺機器が、第１外部モータ９ａを備え、第２周辺機器が、第２外部モータ９ｂを備えてもよい。また、外部軸出力の数は、２より多くてもよい。

【0038】

［実施の形態４］
図４は、本開示の実施の形態４に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるロボット制御システム１Ｄが実施の形態３におけるロボット制御システム１Ｃと同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

【0039】

本実施の形態におけるロボット制御システム１Ｄが実施の形態３におけるロボット制御システム１Ｃと異なる点は、モータ制御回路１０Ｄが外部軸の数に応じたモータ制御回路を含んでいることである。より具体的には、モータ制御回路１０Ｄは、第１パルス数をカウントしたカウント数に基づいて第１外部モータ９ａの出力を制御する第１モータ制御回路１０ａと、第２パルス数をカウントしたカウント数に基づいて第２外部モータ９ｂの出力を制御する第２モータ制御回路１０ｂと、を含む。

【0040】

また、本実施の形態では、第１外部モータ９ａおよび第２外部モータ９ｂが互いに異なる周辺機器７の動作軸として構成されている。すなわち、ロボット制御システム１Ｄは、第１外部モータ９ａを含む第１周辺機器７ａと、第２外部モータ９ｂを含む第２周辺機器７ｂとを備えている。この場合、第１周辺機器７ａを制御する第１周辺機器コントローラ８ａと、第２周辺機器７ｂを制御する第２周辺機器コントローラ８ｂとが互いに異なるコントローラであってもよい。このように、モータ制御回路１０Ｄは、第１周辺機器コントローラ８ａの第１モータ制御回路１０ａと、第２周辺機器コントローラ８ｂの第２モータ制御回路１０ｂとを含み得る。

【0041】

なお、本実施の形態においても、実施の形態３と同様に、１つの周辺機器７に第１外部モータ９ａおよび第２外部モータ９ｂを含んでいてもよい。また、１つの周辺機器コントローラ８内のモータ制御回路１０Ｄの中に第１モータ制御回路１０ａおよび第２モータ制御回路１０ｂが含まれていてもよい。また、外部軸出力の数は、２より多くてもよい。

【0042】

［実施の形態５］
図５は、本開示の実施の形態５に係るロボット制御システムの概略構成を示すブロック図である。本実施の形態におけるロボット制御システム１Ｅが実施の形態１におけるロボット制御システム１と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

【0043】

本実施の形態におけるロボット制御システム１Ｅが実施の形態１におけるロボット制御システム１と異なる点は、周辺機器が他のロボットであることである。ロボット制御システム１Ｅは、ロボットとして第１ロボット２Ｅおよび第２ロボット２２を含む。さらに、ロボット制御システム１Ｅは、ロボットコントローラとして第１ロボット２Ｅ用の第１ロボットコントローラ３Ｅおよび第２ロボット２２用の第２ロボットコントローラ２３を含む。第１ロボットコントローラ３Ｅは、第１ロボット２Ｅのロボット軸である第１ロボット軸を制御する第１ロボット制御回路５Ｅを備えている。第１ロボット制御回路５Ｅの構成は、後述するカウンタ４５を除いて実施の形態１におけるロボット制御回路５と同様である。本実施の形態では、外部軸信号出力回路１４から出力される第１ロボット２Ｅの外部軸に対する外部軸制御指令値を第１外部軸制御指令値と称する。

【0044】

第２ロボットコントローラ２３は、第２ロボット２２のロボット軸である第２ロボット軸を制御する第２ロボット制御回路２５を備えている。第２ロボット制御回路２５も、第１ロボット制御回路５Ｅと同様の構成を有している。すなわち、第２ロボット制御回路２５は、ロボット制御指令値に基づいて複数の第２ロボット軸への制御指令値を出力する複数の信号出力回路２６を備えている。第２ロボットコントローラ２３は、各信号出力回路２６から出力された制御指令値に基づいて対応する第２ロボット駆動用モータ２４に駆動電力を出力する駆動回路を備えている。駆動回路は、例えばサーボアンプ等を含む。さらに、第２ロボット制御回路２５は、第２ロボット軸とは異なる外部軸に対する第２外部軸制御指令値を出力する外部軸信号出力回路３４を含む。

【0045】

本実施の形態における第２ロボット駆動用モータ２４が、実施の形態１における外部モータ９に相当し、第２ロボット制御回路２５が、実施の形態１におけるモータ制御回路１０に相当する。

【0046】

また、本実施の形態において、ロボット制御システム１Ｅは、パルス発生器として、第１パルス発生器１１Ｅおよび第２パルス発生器３１を含む。第１パルス発生器１１Ｅは、第１外部軸制御指令値に基づいて第１ロボット２Ｅの外部軸の回転量に相当するパルス数を出力する。第２パルス発生器３１は、第２外部軸制御指令値に基づいて第２ロボット２２の外部軸の回転量に相当するパルス数を出力する。

【0047】

第１パルス発生器１１Ｅおよび第２パルス発生器３１の構成は、何れも実施の形態１におけるパルス発生器１１または実施の形態２におけるパルス発生器１１Ｂと同様の構成を有する。

【0048】

第２ロボット制御回路２５は、第１パルス発生器１１Ｅから出力されたパルス数をカウントしたカウント数に基づいて第２ロボット軸の出力を制御する。このために、第２ロボット制御回路２５は、カウンタ３５を備えている。第２ロボット制御回路２５は、第１パルス発生器１１Ｅから出力されるパルス数を取得し、カウンタ３５が当該パルス数をカウントする。第２ロボット制御回路２５の信号出力回路２６は、カウンタ３５がカウントしたカウント数に基づいて第２ロボット軸を駆動するための制御指令値を出力する。

【0049】

さらに、第１ロボット制御回路５Ｅは、第２パルス発生器３１から出力されたパルス数をカウントしたカウント数に基づいて第１ロボット軸の出力を制御する。このために、第１ロボット制御回路５Ｅは、カウンタ４５を備えている。第１ロボット制御回路５Ｅは、第２パルス発生器３１から出力されるパルス数を取得し、カウンタ４５が当該パルス数をカウントする。第１ロボット制御回路５Ｅの信号出力回路６は、カウンタ４５がカウントしたカウント数に基づいて第１ロボット軸を駆動するための制御指令値を出力する。

【0050】

例えば、第２ロボット制御回路２５の外部軸信号出力回路３４は、第２外部軸制御指令値として、第１ロボット制御回路５Ｅからの第１外部軸制御指令値に基づいて制御された第２ロボット２２の移動量、各第２ロボット軸の現在の位置または姿勢等を示す第２ロボット軸の現在値を出力する。

【0051】

本実施の形態によれば、第１ロボット２Ｅの周辺機器として動作する第２ロボット２２が第１ロボット２Ｅを制御する第１ロボット制御回路５Ｅにおいて生成される第１外部軸制御指令値に基づいて制御される。さらに、第１ロボット２Ｅが第２ロボット２２を制御する第２ロボット制御回路２５において生成される第２外部軸制御指令値に基づいて制御される。例えば、第２ロボット軸の現在値が当該第２ロボット軸の回転量に相当するパルス数として第１ロボット制御回路５Ｅにフィードバックされる。これにより、複数のロボット２Ｅ，２２の協調動作を適切に行うことができる。また、第２ロボット２２の各第２ロボット軸を駆動する第２ロボット駆動用モータ２４の定格出力は、第１ロボット２Ｅの各第１ロボット軸を駆動する第１ロボット駆動用モータ４の定格出力より大きくすることができる。すなわち、互いに定格出力が異なる複数のロボットを遅滞なく協調動作させことができる。

【0052】

なお、本実施の形態において、２つのロボット２Ｅ，２２が協調動作するロボット制御システム１Ｅを例示したが、複数の第２ロボットが、第１ロボット２Ｅの周辺機器として動作するように構成されてもよい。すなわち、ロボット制御システムが、３つ以上のロボットを備えてもよい。

【0053】

［他の実施の形態］
以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。

【0054】

例えば、上記複数の実施の形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、実施の形態３，４，５において、パルス発生器１１，１１Ｃは、実施の形態１のような外部軸モータ１２およびエンコーダ１３を備えてもよいし、実施の形態２のような信号生成回路１７を備えてもよい。また、例えば、実施の形態１，２，３，４におけるロボット制御システム１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが、実施の形態５のように、ロボット制御回路５が、周辺機器７の現在値を、第２パルス発生器を介して取得するようにしてもよい。また、例えば、実施の形態５におけるロボット制御システム１Ｅが、実施の形態３または４のように、外部軸出力の数またはロボット駆動用モータの数に応じた数のパルス発生器を備えてもよい。

【0055】

また、パルス発生器１１，１１Ｂ，１１Ｃとモータ制御回路１０，１０Ｄとの接続は、有線接続であってもよいし、光接続であってもよい。例えば、パルス発生器１１，１１Ｂ，１１Ｃは、パルス数に応じた光出力を行う発光素子を含み、モータ制御回路１０，１０Ｄは、発光素子からの光を電気信号に変換する受光素子を含んでもよい。発光素子と受光素子との間に光ファイバ等の光伝送ケーブルが配置されてもよい。また、例えば、パルス発生器１１，１１Ｂ，１１Ｃとモータ制御回路１０，１０Ｄは、フォトカプラを介して接続されてもよい。パルス発生器１１，１１Ｂ，１１Ｃとモータ制御回路１０，１０Ｄとが光接続されることにより、ロボット２，２Ｅと周辺機器７，７ａ，７ｂまたは他のロボット２２とが離れた場所に設置されていても、両者を同期制御することができる。

【0056】

［本開示のまとめ］
［項目１］
本開示の一態様に係るロボット制御システムは、ロボットを構成する少なくとも１つのロボット軸の駆動を制御するロボット制御回路であって、前記ロボット軸とは異なる外部軸に対する制御指令値を生成するロボット制御回路と、外部モータと、前記外部モータを制御するモータ制御回路と、前記制御指令値に基づく前記外部軸の回転量を当該回転量に相当するパルス数に変換するパルス発生器と、を備え、前記モータ制御回路は、前記パルス発生器により変換された前記パルス数をカウントしたカウント数に基づいて前記外部モータの出力を制御する。

【0057】

上記構成によれば、ロボット制御回路が生成する外部軸に対する制御指令値に基づいて外部軸の回転量が、当該回転量に相当するパルス数に変換され、モータ制御回路に入力される。この際、モータ制御回路は、入力された外部軸に対する制御指令値に基づく値、すなわち、パルス数をそのまま外部モータを制御するための制御指令値として用いる。したがって、モータ制御回路は、ロボット制御回路とモータ制御回路との間の通信のための信号変換処理を行う必要がなく、外部モータを制御するための制御指令値を生成するための演算を改めて行う必要がない。このため、モータ制御回路は、ロボット制御回路により生成された制御指令値に対して少ない演算処理量で外部モータを駆動することができる。これにより、モータ制御回路は、外部軸に対する制御指令値に基づいて遅滞なく外部モータを駆動することができる。その結果、外部モータを備えた周辺機器とロボットとを、ロボット制御回路により生成される制御指令値に基づいて同期制御することができる。

【0058】

しかも、外部モータの定格出力を、ロボット軸を駆動するロボット駆動用モータの定格出力に制限されることなく、動作させる周辺機器の仕様に合わせて設定することができる。また、１つの外部軸に対する制御指令値に基づいて複数の外部モータを駆動することもできる。そのため、周辺機器における１つの動作軸を複数の外部モータで駆動することも可能となる。

【0059】

以上より、周辺機器の能力を制限することなくロボットと周辺機器とをロボット制御回路で生成される制御指令値を用いて同期制御することができる。

【0060】

［項目２］
項目１のロボット制御システムにおいて、前記パルス発生器は、前記制御指令値に基づいて前記外部軸を駆動する外部軸モータと、前記外部軸モータによる前記外部軸の回転量を検出するエンコーダと、を備え、前記エンコーダの出力に基づいて前記パルス数を出力してもよい。これによれば、外部軸モータの実際の動作量に基づいてモータ制御回路に伝達されるパルス数を生成することができる。したがって、パルス発生器として既存の外部軸に関する構成を用いて、外部モータの定格出力が制限されることのないロボットと周辺機器との同期制御を、容易に実現することができる。

【0061】

［項目３］
項目１のロボット制御システムにおいて、前記パルス発生器は、前記制御指令値から前記パルス数を有するパルス信号を生成する信号生成回路を含んでもよい。これによれば、ロボット制御回路で生成される外部軸に対する制御指令値が信号生成回路によりパルス数に変換されて、モータ制御回路に伝達される。これにより、外部モータを備えた周辺機器とロボットとを、ロボット制御回路により生成される制御指令値に基づいて同期制御することができる。また、本実施の形態では、実際に外部軸モータを駆動する必要がないため、消費電力を低減することができる。

【0062】

［項目４］
項目１から３の何れかのロボット制御システムにおいて、前記外部モータは、前記ロボット制御回路で制御可能な外部軸モータの定格出力より大きい定格出力を有する１つのモータまたは定格出力の合計値が前記外部軸モータの定格出力より大きい複数のモータを含んでもよい。

【0063】

［項目５］
項目１から４の何れかのロボット制御システムにおいて、前記外部モータは、第１外部モータと第２外部モータとを含み、前記パルス発生器は、第１外部軸に対する制御指令値に基づく前記第１外部軸の回転量を第１パルス数に変換して前記モータ制御回路に前記第１外部モータの制御信号として出力する第１変換回路と、第２外部軸に対する制御指令値に基づく前記第２外部軸の回転量を第２パルス数に変換して前記モータ制御回路に前記第２外部モータの制御信号として出力する第２変換回路とを含んでもよい。

【0064】

［項目６］
項目５のロボット制御システムにおいて、前記モータ制御回路は、前記第１パルス数をカウントしたカウント数に基づいて前記第１外部モータの出力を制御する第１モータ制御回路と、前記第２パルス数をカウントしたカウント数に基づいて前記第２外部モータの出力を制御する第２モータ制御回路と、を含んでもよい。

【0065】

［項目７］
項目１から６の何れかのロボット制御システムにおいて、前記ロボットは、第１ロボットおよび第２ロボットを含み、前記ロボット制御回路は、前記第１ロボットの第１ロボット軸を制御する第１ロボット制御回路と、前記第２ロボットの第２ロボット軸を制御する第２ロボット制御回路と、を含み、前記外部モータは、前記第２ロボットのロボット軸を駆動するモータであり、前記モータ制御回路は、前記第２ロボット制御回路であり、前記パルス発生器は、前記第１ロボットの外部軸の駆動を制御するための第１外部軸制御指令値に基づいて前記第１ロボットの外部軸の回転量に相当するパルス数を出力する第１パルス発生器と、前記第２ロボットの外部軸の駆動を制御するための第２外部軸制御指令値に基づいて前記第２ロボットの外部軸の回転量に相当するパルス数を出力する第２パルス発生器と、を含み、前記第２ロボット制御回路は、前記第１パルス発生器から出力されたパルス数をカウントしたカウント数に基づいて前記第２ロボット軸の出力を制御し、前記第１ロボット制御回路は、前記第２パルス発生器から出力されたパルス数をカウントしたカウント数に基づいて前記第１ロボット軸の出力を制御してもよい。

【0066】

上記構成によれば、第１ロボットの周辺機器として動作する第２ロボットが第１ロボットを制御する第１ロボット制御回路において生成される第１外部軸制御指令値に基づいて制御される。さらに、第１ロボットが第２ロボットを制御する第２ロボット制御回路において生成される第２外部軸制御指令値に基づいて制御される。これにより、複数のロボットの協調動作を適切に行うことができる。また、第２ロボットの各第２ロボット軸を駆動する第２ロボット駆動用モータの定格出力は、第１ロボットの各第１ロボット軸を駆動する第１ロボット駆動用モータの定格出力より大きくすることができる。すなわち、互いに定格出力が異なる複数のロボットを遅滞なく協調動作させことができる。

【0067】

［項目８］
本開示の他の態様に係るロボット制御方法は、ロボットを構成する少なくとも１つのロボット軸の駆動を制御するロボット制御回路から出力された制御指令値であって、前記ロボット軸とは異なる外部軸の駆動を制御するための制御指令値から前記外部軸の回転量に相当するパルス数に変換し、前記パルス数をカウントしたカウント数に基づいて外部モータの出力を制御する。

【符号の説明】

【0068】

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ ロボット制御システム
２ ロボット
２Ｅ 第１ロボット
５，５Ｃ ロボット制御回路
５Ｅ 第１ロボット制御回路
９，９ａ，９ｂ 外部モータ
１０，１０Ｄ モータ制御回路
１１，１１Ｂ，１１Ｃ パルス発生器
１１Ｅ 第１パルス発生器
１２ 外部軸モータ
１２ａ 外部軸
１３ エンコーダ
１７ 信号生成回路
２２ 第２ロボット
２５ 第２ロボット制御回路
３１ 第２パルス発生器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】