特許 7403332 動作装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-14

(45)【発行日】2023-12-22

(54)【発明の名称】動作装置

(51)【国際特許分類】

   H04L 61/00 20220101AFI20231215BHJP

   B25J 9/08 20060101ALI20231215BHJP

【ＦＩ】

H04L61/00

B25J9/08

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020011410

(22)【出願日】2020-01-28

(65)【公開番号】P2021118468

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-11-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】石▲崎▼ 隆介

(72)【発明者】

【氏名】下村 保貴

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 杏実

(72)【発明者】

【氏名】荻原 俊

(72)【発明者】

【氏名】前澤 良樹

(72)【発明者】

【氏名】茶木 智大

【審査官】和平 悠希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０４２８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２８０７８６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１３４８７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ １２／００－１２／６６

Ｈ０４Ｌ ４１／００－１０１／６９５

Ｂ２５Ｊ ９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のモジュールを直列かつ着脱自在に連結し、当該直列に連結した複数のモジュールの一端側のモジュールを指令モジュールに着脱自在に連結することによって組み立てられ、当該指令モジュールからの制御指令によって動作が制御されるとともに、前記一端側のモジュールが前記指令モジュールに連結された際、データを一方向に送信可能なリングネットワークが構成されるモジュール型の動作装置であって、
前記指令モジュールは、
書き換え可能なデータ領域を有する確認データを生成する確認データ生成部と、
前記確認データを前記リングネットワークの前記一方向の下流側の前記モジュールに送信可能であるとともに、前記リングネットワークの前記一方向の上流側の前記モジュールから各種のデータを受信可能なデータ送受信部と、を備え、
前記複数のモジュールの各々は、
前記確認データ及び当該確認データ以外のデータを前記リングネットワークの前記一方向の上流側の前記各モジュール及び前記指令モジュールの一方から受信可能なデータ受信部と、
前記確認データが当該受信部で受信されたときに、当該確認データの前記データ領域に含まれる中継数を値１インクリメントした値に書き換える中継数書換部と、
前記各モジュールの種類を表す識別情報と、当該各モジュールの物性及び動作特性の少なくとも一方を表す機構情報とを記憶する記憶部と、
前記受信部で受信された前記確認データの前記中継数と、前記記憶部に記憶された前記各モジュールの前記識別情報とに基づき、前記各モジュールの連結順及び前記種類を表すように、前記各モジュールの新たな識別情報である新識別情報を作成する新識別情報作成部と、
前記中継数書換部によって前記中継数が書き換えられた前記確認データと、前記新識別情報を含む新識別情報データと、前記機構情報を含む機構情報データとを、前記リングネットワークの前記一方向の下流側の前記各モジュール及び前記指令モジュールの一方に送信可能なデータ送信部と、
を備え、
前記指令モジュールは、前記複数の前記モジュールからの前記機構情報及び前記新識別情報に応じて、前記動作装置の重心位置及び慣性モーメントを演算する演算部をさらに備えることを特徴とする動作装置。

【請求項2】

請求項１に記載の動作装置において、
前記モジュールの前記種類は、アクチュエータを有する能動モジュールと、当該アクチュエータを有しない受動モジュールの２種類であることを特徴とする動作装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の動作装置において、
前記モジュールは、当該モジュール内を流れる信号の方向に応じて、当該モジュールの連結方向を取得することを特徴とする動作装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のモジュールを指令モジュールに直列に連結することによって動作可能に組み立てられるモジュール型の動作装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、動作装置として、特許文献１に記載されたロボットが知られている。このロボットは、多関節アームロボットタイプのものであり、構成ユニットとして、１つの制御ユニット、２つの回転ユニット、３つの曲げユニット及びエンドエフェクタを備えている。このロボットの場合、上述した各構成ユニットを直列に連結することによって組み立てられるとともに、組み立て後は、各構成ユニット間がデイジーチェーン接続された状態になる。

【0003】

そして、ロボットの組み立て後、各構成ユニットが所定の順序で組み立てられているか否かを確認するために、リクエスト信号が制御ユニットから構成ユニットに対してブロードキャスト送信される。それに伴い、構成ユニットにおいて、下位から上位に向かって順に、構成データがそれらの構成要素の接続番号及び識別コードを含むように生成された後、制御ユニットに送信される。

【0004】

次いで、制御ユニットは、自身の接続番号及び識別コードを含むように、構成データを生成し、これを携帯端末に送信する。そして、携帯端末では、制御ユニットからの構成データと照合データを比較し、制御ユニット及び各構成ユニットが所定の順序で組み立てられているか否かが確認される。その結果、制御ユニット及び各構成ユニットが所定の順序で組み立てられている場合には、制御ユニットによってロボットの動作を制御することが可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－４２８５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記従来のロボットによれば、制御ユニット及び各構成ユニットが所定の順序で組み立てられていない場合、所定の順序になるようにロボットの組み立て作業をやり直さない限り、制御ユニットがロボットの動作を制御することができないという問題がある。この問題は、ロボットに限らず、複数のモジュールを直列に連結することによって動作可能に組み立てられるモジュール型の動作装置においても同様に発生する。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、複数のモジュールの組み立て順序にかかわらず、組み立て後に動作を制御することが可能になるモジュール型の動作装置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】

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、複数のモジュール（能動モジュール３、受動モジュール４）を直列かつ着脱自在に連結し、直列に連結した複数のモジュールの一端側のモジュール（能動モジュール３）を指令モジュール（ベース２）に着脱自在に連結することによって組み立てられ、指令モジュールからの制御指令によって動作が制御されるとともに、一端側のモジュールが指令モジュールに連結された際、データを一方向に送信可能なリングネットワークＲＮが構成されるモジュール型の動作装置１であって、指令モジュールは、書き換え可能なデータ領域を有する確認データ（ＩＤ変更要求信号）を生成する確認データ生成部（コントローラ２ａ、ＳＴＥＰ４）と、確認データをリングネットワークＲＮの一方向の下流側のモジュール（能動モジュール３）に送信可能であるとともに、リングネットワークＲＮの一方向の上流側のモジュール（受動モジュール４）から各種のデータを受信可能なデータ送受信部（コントローラ２ａ、ＳＴＥＰ４，５）と、を備え、複数のモジュールの各々は、確認データ及び確認データ以外のデータをリングネットワークＲＮの一方向の上流側の各モジュール及び指令モジュールの一方から受信可能なデータ受信部（コントローラ３ａ，４ａ、ＳＴＥＰ１１，１４，２３）と、確認データが受信部で受信されたときに、確認データのデータ領域に含まれる中継数（ＨＯＰ）を値１インクリメントした値に書き換える中継数書換部（コントローラ３ａ，４ａ、ＳＴＥＰ１３）と、各モジュールの種類を表す識別情報と、各モジュールの物性及び動作特性の少なくとも一方を表す機構情報とを記憶する記憶部（メモリ３ｂ，４ｂ）と、受信部で受信された確認データの中継数（ＨＯＰ）と、記憶部に記憶された各モジュールの識別情報（物理ＩＤ）とに基づき、各モジュールの連結順及び種類を表すように、各モジュールの新たな識別情報である新識別情報（新ＩＤ）を作成する新識別情報作成部（コントローラ３ａ，４ａ、ＳＴＥＰ２２）と、中継数書換部によって中継数が書き換えられた確認データと、新識別情報を含む新識別情報データと、機構情報とを、リングネットワークＲＮの一方向の下流側の各モジュール及び指令モジュールの一方に送信可能なデータ送信部（コントローラ３ａ，４ａ、ＳＴＥＰ１４，２３）と、を備え、指令モジュールは、複数のモジュールからの機構情報及び新識別情報に応じて、動作装置の重心位置及び慣性モーメントを演算する演算部をさらに備えることを特徴とする。

【0009】

この動作装置によれば、確認データが指令モジュールのデータ送受信部からリングネットワークの一方向の下流側のモジュールに送信された場合、確認データがそのモジュールのデータ受信部で受信される。それに伴い、そのモジュールの中継数書換部では、受信した確認データのデータ領域に含まれる中継数が値１インクリメントした値に書き換えられ、中継数が変更された確認データがデータ送信部からリングネットワークの一方向の下流側のモジュール及び指令モジュールの一方に送信される。そして、中継数が変更された確認データが下流側のモジュールのデータ受信部で受信された場合には、そのモジュールの中継数書換部及びデータ送信部において、上記と同様の動作が実行される。

【0010】

さらに、モジュールの新識別情報作成部では、受信部で受信された確認データの中継数と、記憶部に記憶された各モジュールの識別情報とに基づき、各モジュールの連結順及び種類を表すように、各モジュールの新たな識別情報である新識別情報が作成される。この場合、上述したように、確認データの送受信に伴い、各モジュールにおける中継数は、値１ずつインクリメントされるので、確認データの中継数は、直列に連結された複数のモジュールにおける各モジュールの連結順を表すものとなる。それにより、確認データの中継数と、記憶部に記憶された各モジュールの識別情報とに基づき、新識別情報を作成することによって、この新識別情報を、各モジュールの連結順及び種類を適切に表すように作成することができる。

【0011】

そして、この新識別情報を含む新識別情報データ及び機構情報がリングネットワークの一方向の下流側のモジュール及び指令モジュールの一方に送信されるので、これらの新識別情報データ及び機構情報はリングネットワーク及びモジュールを介して、最終的に指令モジュールまで到達することになる。それにより、指令モジュールは、動作装置の組み立て後、各モジュールからの新識別情報に基づき、どのような種類のモジュールがどのような順番で連結されているかという連結状態を適切に取得することができる。これに加えて、指令モジュールでは、複数のモジュールからの機構情報及び新識別情報に応じて、動作装置の重心位置及び慣性モーメントが演算される。その結果、動作装置の組み立て後、指令モジュールは、それらの連結状態、動作装置の重心位置及び慣性モーメントに応じて、制御指令を適切に決定することができ、この制御指令によって、動作装置を適切に制御することができる。

【0012】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の動作装置において、モジュールの種類は、アクチュエータ３ｃを有する能動モジュール３と、アクチュエータを有しない受動モジュール４の２種類であることを特徴とする。

【0013】

この動作装置によれば、新識別情報が、能動モジュール及び受動モジュールの種類を表す情報を含んでいるので、指令モジュールは、これらの能動モジュール及び受動モジュールがどのような順番で連結されているかという情報を適切に取得することができる。その結果、動作装置の組み立て後、指令モジュールの制御指令によって、動作装置を最適に制御することができる。

【0014】

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の動作装置において、モジュールは、モジュール内を流れる信号の方向に応じて、モジュールの連結方向を取得することを特徴とする。

【0015】

この動作装置によれば、動作装置の組み立て後におけるモジュールの連結方向を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る動作装置としてのロボットの組立状態の一例を示す図である。

【図2】ロボットの全体構成を模式的に示す分解図である。

【図3】能動モジュールの構成を模式的に示す図である。

【図4】受動モジュールの構成を模式的に示す図である。

【図5】第１初期通信処理を示すフローチャートである。

【図6】第２初期通信処理を示すフローチャートである。

【図7】第３初期通信処理を示すフローチャートである。

【図8】第４初期通信処理を示すフローチャートである。

【図9】ロボットの動作制御処理を示すフローチャートである。

【図10】リングネットワークを示す図である。

【図11】新ＩＤの作成手法を説明するための図である。

【図12】ロボットの組立状態の一例を示す図である。

【図13】ロボットの組立状態の他の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る動作装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の動作装置としてのロボット１は、アームロボットタイプのものであり、ベース２、３つの能動モジュール３、３つの受動モジュール４及びエンドエフェクタ５を備えている。

【0018】

このロボット１は、モジュール型ロボットであり、これらの要素２～５を直列に連結することによって組み立てられているとともに、これらの要素２～５は互いに着脱自在に構成されている。なお、本実施形態では、ベース２が指令モジュールに相当し、能動モジュール３及び受動モジュール４がモジュールに相当する。

【0019】

このロボット１では、ベース２とエンドエフェクタ５との間に、能動モジュール３及び受動モジュール４が交互に配置されており、一端側の能動モジュール３がベース２に連結されている。また、他端側の受動モジュール４には、エンドエフェクタ５及びセンサ６などが連結されている。

【0020】

図２に示すように、ベース２には、コントローラ２ａが内蔵されている。このコントローラ２ａは、マイクロコンピュータで構成されており、ＣＰＵ、メモリ（ＲＡＭ、Ｅ２ＰＲＯＭ、ＲＯＭなど）及び通信回路などを備えている（いずれも図示せず）。このコントローラ２ａは、後述するように、第１初期通信処理などを実行する。

【0021】

このコントローラ２ａは、ベース２に連結された能動モジュール３に対して、矢印Ｙｅで示すように、電力供給線（図示せず）を介して電力を供給するとともに、２本の矢印Ｙｓで示すように、信号線（図示せず）を介して能動モジュール３との間でデータの送受信を実行する。なお、本実施形態では、コントローラ２ａが確認データ生成部、データ送受信部及び制御指令決定部に相当する。

【0022】

次に、能動モジュール３について説明する。この能動モジュール３は、ロボット１の能動関節を構成するものであり、図３に示すように、コントローラ３ａ、メモリ３ｂ、アクチュエータ３ｃ、電磁ブレーキ３ｄ、減速ギヤ機構３ｅ、２つの電源回路３ｆ，３ｆ及び２つの通信回路３ｇ，３ｇなどを備えている。なお、以下の能動モジュール３の説明では、ベース２に近い方の構成を「ベース側」と呼び、ベース２から遠い方の構成を「反ベース側」と呼ぶ。この点は、受動モジュール４の説明においても同様である。

【0023】

コントローラ３ａは、ベース２のコントローラ２ａと同様に、マイクロコンピュータで構成されており、アクチュエータ３ｃ及び電磁ブレーキ３ｄの動作状態を制御するとともに、後述するように、第２及び第３初期通信処理などを実行する。なお、本実施形態では、コントローラ３ａがデータ受信部、中継数書換部、新識別情報作成部及びデータ送信部に相当する。

【0024】

また、メモリ３ｂ（記憶部）は、ＲＡＭ、Ｅ２ＰＲＯＭ及びＲＯＭ（いずれも図示せず）などで構成されており、このＲＯＭ内には、能動モジュール３の物理ＩＤ及び論理ＩＤを表すＩＤ情報と機構情報が記憶されている。本実施形態の場合、３つの能動モジュール３の各々において、物理ＩＤは「０ｘ０」に、論理ＩＤは「０ｘ３Ｆ」にそれぞれ設定されている（後述する図１１参照）。

【0025】

また、機構情報としては、能動モジュール３の形状、重量、重心、慣性モーメント、関節角度リミット、速度リミット及び電流リミットなどの情報が含まれている。３つの能動モジュール３は、互いに異なるように構成されており、それにより、これらの能動モジュール３の機構情報は、互いに異なる値に設定されている。

【0026】

また、能動モジュール３の連結方向としては２方向が考えられる関係上、そのように異なる方向で連結された場合、能動モジュール３の重心及び慣性モーメントなどが変化することになる。そのため、各能動モジュール３の機構情報には、各能動モジュール３の２つの連結方向に対応する２種類の値が含まれている。

【0027】

さらに、アクチュエータ３ｃは、センサ内蔵型の電動機で構成されており、このセンサは、アクチュエータ３ｃの回転角度、回転速度及び電流を検出して、コントローラ３ａに出力する。また、このアクチュエータ３ｃでは、その出力トルクが、回転軸３ｈを介して減速ギヤ機構３ｅに伝達されるとともに、電磁ブレーキ３ｄにより、アクチュエータ３ｃの回転が制動される。この減速ギヤ機構３ｅの出力トルクは、能動モジュール３の反ベース側に連結された受動モジュール４に伝達される。

【0028】

この能動モジュール３では、ベース２又は受動モジュール４からの電力供給がベース側の電源回路３ｆを介して実行されるとともに、受動モジュール４への電力供給が反ベース側の電源回路３ｆを介して実行される。また、ベース側の通信回路３ｆは、ベース２の通信回路又は受動モジュール４の後述する通信回路４ｄとの間でデータの送受信を実行し、反ベース側の通信回路３ｆは、受動モジュール４の後述する通信回路４ｄとの間でデータの送受信を実行する。

【0029】

次に、受動モジュール４について説明する。この受動モジュール４は、ロボット１のリンクを構成するものであり、図４に示すように、コントローラ４ａ、メモリ４ｂ、２つの電源回路４ｃ，４ｃ、２つの通信回路４ｄ，４ｄ、内界センサ４ｅ及び外界センサ４ｆなどを備えている。

【0030】

コントローラ４ａは、能動モジュール３のコントローラ３ａと同様に、マイクロコンピュータで構成されており、後述するように、第２及び第３初期通信処理などを実行する。なお、本実施形態では、コントローラ４ａが、データ受信部、中継数書換部、新識別情報作成部及びデータ送信部に相当する。

【0031】

また、メモリ４ｂ（記憶部）は、上述したメモリ３ｂと同様に、ＲＡＭ、Ｅ２ＰＲＯＭ及びＲＯＭ（いずれも図示せず）などで構成されており、このＲＯＭ内には、受動モジュール４の物理ＩＤ及び論理ＩＤを表すＩＤ情報と、受動モジュール４の形状、重量、重心及び慣性モーメントなどを表す機構情報が記憶されている。この場合、３つの受動モジュール４の物理ＩＤ及び論理ＩＤは、互いに同じ値に設定されている。

【0032】

また、３つの受動モジュール４は、互いに異なる形状、重量、重心及び慣性モーメントなどを有している関係上、機構情報は互いに異なる値に設定されている。さらに、受動モジュール４も、能動モジュール３と同様に、その連結方向としては２方向が考えられる関係上、そのように異なる方向で連結された際、受動モジュール４の重心及び慣性モーメントなどが変化することになる。そのため、各受動モジュール４の機構情報には、各受動モジュール４の２つの連結方向に対応する２種類の値が含まれている。

【0033】

さらに、受動モジュール４では、能動モジュール３からの電力供給がベース側の電源回路４ｃを介して実行されるとともに、能動モジュール３又はエンドエフェクタ５への電力供給が、反ベース側の電源回路４ｃを介して実行される。また、ベース側の通信回路４ｃは、能動モジュール３の通信回路３ｆとの間でデータの送受信を実行し、反ベース側の通信回路４ｃは、能動モジュール３の通信回路３ｆ又はエンドエフェクタ５の通信回路（図示せず）との間でデータの送受信を実行する。

【0034】

一方、内界センサ４ｅは、ロボット１の動作状態などを検出して、その検出信号をコントローラ４ａに送信するものであり、能動モジュール３などとの距離及び接触を検出するセンサ及び位置センサなどで構成されている。また、外界センサ４ｆは、ロボット１の外部環境を検出して、その検出信号をコントローラ４ａに送信するものであり、ＣＣＤイメージセンサなどで構成されている。

【0035】

次に、以上のように構成されたロボット１において実行される第１～第４初期通信処理について説明する。これらの第１～第４初期通信処理は、ロボット１が組み立てられた際、その組立状態の情報（例えば、３つの能動モジュール３及び３つの受動モジュール４の連結順の情報など）を、ベース２が取得するためのものである。なお、以下の説明では、適宜、能動モジュール３及び受動モジュール４をまとめて「モジュール３，４」と呼ぶ。

【0036】

まず、図５を参照しながら、第１初期通信処理について説明する。この第１初期通信処理は、後述するＩＤ変更要求信号（確認データ）を、ベース２からリングネットワークＲＮ（後述する図１０参照）を介してモジュール３，４に送信した後、ベース２で受信するものであり、ロボット１の組立後におけるロボット１の電源の投入時、ベース２のコントローラ２ａによって実行される。

【0037】

同図５に示すように、まず、第１初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ１が「１」であるか否かを判定する（図５／ＳＴＥＰ１）。この第１初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ１は、ロボット１の電源が投入されたタイミングで値「０」に設定される。この点は、後述する各種のフラグにおいても同様である。

【0038】

この判定が肯定（図５／ＳＴＥＰ１…ＹＥＳ）で、ベース２がリングネットワークＲＮの下流側の能動モジュール３Ｘ（図１０参照）に対してＩＤ変更要求信号を送信済みであるときには、そのまま本処理を終了する。

【0039】

一方、この判定が否定（図５／ＳＴＥＰ１…ＮＯ）で、ＩＤ変更要求信号を送信済みでないときには、第１送信条件が成立しているか否かを判定する（図５／ＳＴＥＰ２）。この第１送信条件は、ＩＤ変更要求信号の送信条件であり、具体的には、ロボット１の組立後におけるベース２の電源投入後、ベース２と、３つの能動モジュール３及び３つの受動モジュール４との間でリングネットワークが形成されたときには、第１送信条件が成立していると判定され、それ以外のときには、不成立であると判定される。

【0040】

この場合、リングネットワークは、ロボット１の組立後、コントローラ２ａが全てのモジュール３，４からのネットワーク加入要求データを受信することによって形成される。そのため、リングネットワークが形成された時点では、コントローラ２ａは、リングネットワーク内のモジュール３，４の全連結数を認識している状態となる。また、本実施形態では、「送信条件が成立する」とは、送信可能な状態が成立することを意味する。

【0041】

さらに、本実施形態の場合、リングネットワークとしては、図１０に示すようなリングネットワークＲＮが形成される。このリングネットワークＲＮにおいては、便宜上、エンドエフェクタ５が省略されている。

【0042】

また、このリングネットワークＲＮの場合、ＩＤ変更要求信号などの各種の信号は、矢印Ｙ１～Ｙ７で示すように、ベース２⇒能動モジュール３Ｘ⇒受動モジュール４Ｘ⇒能動モジュール３Ｙ⇒受動モジュール４Ｙ⇒能動モジュール３Ｚ⇒受動モジュール４Ｚ⇒ベース２の順で一方向にのみ流れる状態となる。

【0043】

図５に戻り、上記の判定が否定（図５／ＳＴＥＰ２…ＮＯ）で、第１送信条件が不成立であるときには、そのまま本処理を終了する。一方、この判定が肯定（図５／ＳＴＥＰ２…ＹＥＳ）で、第１送信条件が成立しているときには、ＩＤ変更要求信号をリングネットワークＲＮの下流側の能動モジュール３Ｘに送信する（図５／ＳＴＥＰ３）。

【0044】

この場合、ＩＤ変更要求信号は、図示しないが、ヘッダ、トレーラ及びＣＲＣを含むパケットとして構成され、ブロードキャストによって送信される。また、パケットのヘッダには、ＨＯＰ（中継数）及びＳＩＤ（送信元ＩＤ）が含まれており、ＨＯＰは初期値として値０に設定される。このヘッダは、書き換え可能なデータ領域に相当する。

【0045】

また、ベース２のＳＩＤは、所定値に設定される。本実施形態の場合、ベース２の物理ＩＤが「０ｘ３」に、論理ＩＤが「０ｘ０」にそれぞれ設定されており、８ビットのＳＩＤにおける上位２ビットに物理ＩＤを割り当て、残りの下位６ビットに論理ＩＤを割り当てることにより、ベース２のＳＩＤは１６進数表記の「０ｘＣ０」に設定される。

【0046】

次いで、ＩＤ変更要求信号を送信済みであることを表すために、第１初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ１を「１」に設定して（図５／ＳＴＥＰ４）、本処理を終了する。

【0047】

次に、図６を参照しながら、第２初期通信処理について説明する。この第２初期通信処理は、前述したＩＤ変更要求信号を、リングネットワークＲＮの６つのモジュール３Ｘ～３Ｚ，４Ｘ～４Ｚを経由して、ベース２まで送信するためのものであり、能動モジュール３Ｘ～３Ｚのコントローラ３ａ及び受動モジュール４Ｘ～４Ｚのコントローラ４ａによって実行される。

【0048】

なお、以下の説明では、この第２初期通信処理及び後述する第３初期通信処理を実行中のモジュール３，４の一方を「該当モジュール」といい、リングネットワークＲＮにおいて、この該当モジュールの上流側及び下流側に位置するモジュール３，４の他方を「上流側モジュール」及び「下流側モジュール」という。

【0049】

同図６に示すように、まず、第２初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ２が「１」であるか否かを判定する（図６／ＳＴＥＰ１０）。この判定が肯定（図６／ＳＴＥＰ１０…ＹＥＳ）で、該当モジュールがＩＤ変更要求信号を送信済みであるときには、そのまま本処理を終了する。

【0050】

一方、この判定が否定（図６／ＳＴＥＰ１０…ＮＯ）のときには、該当モジュールが前述したＩＤ変更要求信号を上流側モジュール又はベース２から受信したか否かを判定する（図６／ＳＴＥＰ１１）。この判定が否定（図６／ＳＴＥＰ１１…ＮＯ）で、ＩＤ変更要求信号を受信していないときには、そのまま本処理を終了する。

【0051】

一方、この判定が肯定（図６／ＳＴＥＰ１１…ＹＥＳ）で、該当モジュールがＩＤ変更要求信号を受信したときには、ＩＤ変更要求信号に含まれているＨＯＰの値を該当モジュールのメモリ内に記憶する（図６／ＳＴＥＰ１２）。以下、この該当モジュールのメモリに記憶されたＨＯＰの値を「ＨＯＰ記憶値」という。

【0052】

次いで、ＩＤ変更要求信号を更新する（図６／ＳＴＥＰ１３）。具体的には、ＩＤ変更要求信号に含まれているＨＯＰを値１インクリメントした値に書き換えることにより、ＩＤ変更要求信号を更新する。

【0053】

次に、以上のように更新したＩＤ変更要求信号を、該当モジュールから下流側モジュール又はベース２に送信する（図６／ＳＴＥＰ１４）。この場合、ＩＤ変更要求信号は、該当モジュールが能動モジュール３Ｘ～３Ｚのいずれかであるときには、その下流側の受動モジュール４Ｘ～４Ｚのいずれかに送信され、該当モジュールが受動モジュール４Ｘ，４Ｙの一方であるときには、その下流側の能動モジュール３Ｙ，３Ｚの一方に送信される。さらに、該当モジュールが受動モジュール４Ｚであるときには、ＩＤ変更要求信号は、その下流側のベース２に送信される。

【0054】

次いで、該当モジュールが第２初期通信処理を実行済みであることを表すために、第２初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ２を「１」に設定して（図６／ＳＴＥＰ１５）、本処理を終了する。

【0055】

次に、図７を参照しながら、第３初期通信処理について説明する。この第３初期通信処理は、以下に述べるように、該当モジュールの新ＩＤを作成し、この新ＩＤなどを含むモジュール情報信号を、リングネットワークＲＮを介して下流側モジュール又はベース２に送信するためのものであり、該当モジュールのコントローラによって実行される。

【0056】

同図７に示すように、まず、第３初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ３が「１」であるか否かを判定する（図６／ＳＴＥＰ２０）。この判定が肯定（図７／ＳＴＥＰ２０…ＹＥＳ）で、該当モジュールがモジュール情報信号を送信済みであるときには、後述するＳＴＥＰ２５に進む。

【0057】

一方、この判定が否定（図７／ＳＴＥＰ２０…ＮＯ）のときには、前述した第２初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ２が「１」であるか否かを判定する（図７／ＳＴＥＰ２１）。この判定が否定（図７／ＳＴＥＰ２１…ＮＯ）で、該当モジュールがＩＤ変更要求信号を送信済みでないときには、後述するＳＴＥＰ２５に進む。

【0058】

一方、この判定が肯定（図７／ＳＴＥＰ２１…ＹＥＳ）で、該当モジュールがＩＤ変更要求信号を送信済みであるときには、該当モジュールの新ＩＤを作成する（図７／ＳＴＥＰ２２）。以下、図１１を参照しながら、この新ＩＤの作成手法について説明する。

【0059】

図１１に示すように、本実施形態の場合、能動モジュール３Ｘ～３Ｚでは、物理ＩＤ及び論理ＩＤが共通の値「０ｘ０」，「０ｘ３Ｆ」に設定され、受動モジュール４Ｘ～４Ｚでは、物理ＩＤ及び論理ＩＤが共通の値「０ｘ１」，「０ｘ３Ｆ」に設定されている。そのため、これらのＩＤを参照しても、能動モジュール３及び受動モジュール４の一方であることしか認識できない。

【0060】

そこで、図１１に示すように、６つのモジュール３Ｘ，４Ｘ，３Ｙ，４Ｙ，３Ｚ，４Ｚにおいて、メモリ３ｂ，４ｂ内のＨＯＰ記憶値０～５に基づき、それらの暫定的な論理ＩＤである暫定ＩＤが、１６進数表記の「０ｘ００」～「０ｘ０５」として作成される。次いで、６つのモジュール３Ｘ，４Ｘ，３Ｙ，４Ｙ，３Ｚ，４Ｚにおいて、その物理ＩＤを８ビットの新ＩＤにおける上位２ビットに割り当て、残りの下位６ビットに暫定ＩＤを割り当てることにより、新ＩＤが１６進数表記の値として作成される。

【0061】

例えば、該当モジュールが能動モジュール３Ｘである場合、その物理ＩＤが「０ｘ０」で、暫定ＩＤが「０ｘ００」であることにより、新ＩＤは１６進数表記の「０ｘ００」となる。また、該当モジュールが受動モジュール４Ｘである場合、その物理ＩＤが「０ｘ１」で、暫定ＩＤが「０ｘ０１」であることにより、新ＩＤは１６進数表記の「０ｘ４１」となる。以上と同じ手法により、該当モジュールが残りの４つのモジュール３Ｙ，４Ｙ，３Ｚ，４Ｚのいずれかである場合にも、その新ＩＤが作成される。

【0062】

図７に戻り、以上のように、該当モジュールの新ＩＤを作成した後、該当モジュールのモジュール情報信号を送信する（図７／ＳＴＥＰ２３）。このモジュール情報信号は、該当モジュールの新ＩＤ、ＨＯＰ及び機構情報をモジュール情報として含むように作成されるとともに、そのＨＯＰは、値０に設定される。

【0063】

また、機構情報は、前述したような、該当モジュールの形状、重量、重心、慣性モーメントなどの情報に加えて、該当モジュール内を流れる電流の方向に基づき、該当モジュールの連結方向を含むように構成される。なお、本実施形態では、物理ＩＤが識別情報に相当し、新ＩＤが新識別情報に相当するとともに、モジュール情報信号が新識別情報データ及び機構情報データに相当する。

【0064】

次いで、該当モジュールがモジュール情報信号を送信済みであることを表すために、第３初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ３を「１」に設定する（図７／ＳＴＥＰ２４）。

【0065】

次に、モジュール情報信号を上流側モジュールから受信したか否かを判定する（図７／ＳＴＥＰ２５）。この判定が否定（図７／ＳＴＥＰ２５…ＮＯ）のときには、そのまま本処理を終了する。

【0066】

一方、この判定が肯定（図７／ＳＴＥＰ２５…ＹＥＳ）で、モジュール情報信号を上流側モジュールから受信したときには、モジュール情報信号を更新する（図７／ＳＴＥＰ２６）。具体的には、モジュール情報信号に含まれているＨＯＰを値１インクリメントした値に書き換えることにより、モジュール情報信号を更新する。

【0067】

次いで、更新したモジュール情報信号を下流側モジュール又はベース２に送信して（図７／ＳＴＥＰ２７）、本処理を終了する。

【0068】

次に、図８を参照しながら、第４初期通信処理について説明する。この第４初期通信処理は、前述した第１初期通信処理の実行後、全てのモジュール３，４からのモジュール情報信号を受信するためのものであり、ベース２のコントローラ２ａによって実行される。

【0069】

同図８に示すように、まず、第４初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ４が「１」であるか否かを判定する（図８／ＳＴＥＰ３０）。この判定が肯定（図８／ＳＴＥＰ３０…ＹＥＳ）で、ベース２が全てのモジュール３，４からのモジュール情報信号を受信済みであるときには、そのまま本処理を終了する。

【0070】

一方、この判定が否定（図８／ＳＴＥＰ３０…ＮＯ）のときには、前述した第１初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ１が「１」であるか否かを判定する（図８／ＳＴＥＰ３１）。この判定が否定（図８／ＳＴＥＰ３１…ＮＯ）のとき、すなわち、ベース２がＩＤ変更要求信号を送信済みでないときには、そのまま本処理を終了する。

【0071】

一方、この判定が肯定（図８／ＳＴＥＰ３１…ＹＥＳ）で、ベース２がＩＤ変更要求信号を送信済みであるときには、前述したモジュール情報信号をモジュール３，４のいずれかから受信したか否かを判定する（図８／ＳＴＥＰ３２）。この判定が否定（図８／ＳＴＥＰ３２…ＮＯ）で、モジュール情報信号を受信してないときには、そのまま本処理を終了する。

【0072】

一方、この判定が肯定（図８／ＳＴＥＰ３２…ＹＥＳ）で、前述したモジュール情報信号を受信したときには、モジュール情報信号に含まれるモジュール情報を記憶する（図８／ＳＴＥＰ３３）。具体的には、モジュール情報における、能動モジュール３又は受動モジュール４の新ＩＤとＨＯＰと機構情報をコントローラ２ａ内のメモリに記憶する。

【0073】

次いで、全モジュール情報信号、すなわち全てのモジュール３，４からのモジュール情報信号を受信したか否かを判定する（図８／ＳＴＥＰ３４）。具体的には、値０～５のＨＯＰを含むモジュール情報がすべて、コントローラ２ａ内のメモリ内に記憶されたときに、全モジュール情報信号を受信したと判定され、それ以外のときには、モジュール情報信号を受信していないと判定される。この判定が否定（ＳＴＥＰ３４…ＮＯ）のときには、そのまま本処理を終了する。

【0074】

一方、この判定が肯定（図８／ＳＴＥＰ３４…ＹＥＳ）で、全てのモジュール３，４からのモジュール情報信号を受信済みであるときには、それを表すために、第４初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ４を「１」に設定して（図８／ＳＴＥＰ３５）、本処理を終了する。

【0075】

以上のように、第４初期通信処理が実行され、全てのモジュール３，４からのモジュール情報信号がベース２で受信された場合、ベース２は、各モジュール情報信号におけるＨＯＰ及び新ＩＤに基づき、能動モジュール３と受動モジュール４の連結順を取得することができるとともに、モジュール３，４内を流れる信号の方向により、モジュール３，４の連結方向を取得することができる。

【0076】

その結果、ベース２は、以上の情報とモジュール３，４の機構情報とに基づき、組立後のロボット１において、ロボット１全体の重心位置及び慣性モーメントなどを演算することができるとともに、ロボット１の可動範囲及び最大荷重などの性能を取得することができる。

【0077】

このような手法を用いるのは以下の理由による。例えば、ベース２に対して、６つのモジュール３Ｘ，４Ｘ，３Ｙ，４Ｙ，３Ｚ，４Ｚが、図１２に示すように連結されている状態と、図１３に示すように連結されている状態と比較した場合、両者のモジュール連結順及び連結方向が異なることに起因して、重心位置及び慣性モーメントなどの力学的変化と、連結方向の差異による運動学（キネマティクス）的な変化とが生じる結果、ロボット１の可動範囲及び最大荷重などの性能において差異が生じてしまうことになる。

【0078】

したがって、本実施形態では、このようなロボット１の組立状態（すなわちモジュール３，４の連結順及び連結方向）に起因する、ロボット１の可動範囲及び最大荷重などの性能の変化を適切に取得するために、前述した第１～第４初期通信処理が実行される。

【0079】

次に、図９を参照しながら、ロボット１の動作制御処理について説明する。この制御処理は、ロボット１の動作を制御するためのものであり、ベース２のコントローラ２ａによって実行される。

【0080】

同図９に示すように、まず、前述した第４初期通信実行済みフラグＦ＿ＤＯＮＥ４が「１」であるか否かを判定する（図９／ＳＴＥＰ４０）。この判定が否定（図９／ＳＴＥＰ４０…ＮＯ）で、全てのモジュール３，４からのモジュール情報信号を受信済みでないときには、そのまま本処理を終了する。

【0081】

一方、この判定が肯定（図９／ＳＴＥＰ４０…ＹＥＳ）であるときには、制御実行条件が成立したか否かを判定する（図９／ＳＴＥＰ４１）。この場合、ロボット１のユーザからユーザ指令が入力されたときには、制御実行条件が成立したと判定され、それ以外のときには、制御実行条件が不成立であると判定される。

【0082】

この判定が否定（図９／ＳＴＥＰ４１…ＮＯ）のときには、そのまま本処理を終了する。一方、この判定が肯定（図９／ＳＴＥＰ４１…ＹＥＳ）で、制御実行条件が成立しているときには、制御指令を決定する（図９／ＳＴＥＰ４２）。この場合、３つの制御指令がそれぞれ３つの能動モジュール３に対して決定され、１つの制御指令がエンドエフェクタ５に対して決定される。また、これらの制御指令は、ユーザ指令と、センサ情報と、前述したモジュール３，４の連結数、連結方向及び機構情報とに基づいて決定される。

【0083】

次いで、４つの制御指令をそれぞれ含む４つの制御指令信号を、３つの能動モジュール３及びエンドエフェクタ５に出力して（図９／ＳＴＥＰ４３）、本処理を終了する。

【0084】

以上のように、本実施形態のロボット１によれば、ＨＯＰが値０に設定されたＩＤ変更要求信号がベース２のコントローラ２ａからリングネットワークＲＮの下流側の能動モジュール３に送信される。そして、その能動モジュール３のコントローラ３ａでは、ＩＤ変更要求信号に含まれているＨＯＰの値がメモリ３ｂに記憶されるとともに、ＩＤ変更要求信号のＨＯＰを値１インクリメントした値に書き換えることにより、ＩＤ変更要求信号が更新される。次いで、更新されたＩＤ変更要求信号は、下流側の受動モジュール４に送信されるとともに、以上と同じ処理が、受動モジュール４で実行される。

【0085】

また、モジュール３，４の各々では、メモリ３ｂ，４ｂ内に記憶されたＨＯＰ記憶値から暫定ＩＤが作成され、この暫定ＩＤとメモリ３ｂ，４ｂ内に記憶された物理ＩＤとに基づき、各モジュールの連結順及び種類を表すように、各モジュールの新ＩＤが作成される。そして、この新ＩＤ、ＨＯＰ及び各モジュールの機構情報を含むモジュール情報信号は、リングネットワークＲＮのモジュール３，４で中継されながら、最終的にベース２まで送信される。

【0086】

それにより、ベース２は、ロボット１の組み立て後、各モジュールからのモジュール情報信号の新ＩＤ、ＨＯＰ及び機構情報に基づき、能動モジュール３及び受動モジュール４の連結順及び連結方向を適切に取得することができる。これに加えて、能動モジュール３の機構情報は、形状、重量、重心、慣性モーメント、関節角度リミット、速度リミット及び電流リミットなどの情報を含み、受動モジュール４の機構情報は、形状、重量、重心及び慣性モーメントなどの情報を含んでいる。

【0087】

したがって、ベース２は、能動モジュール３及び受動モジュール４の連結順及び連結方向と、モジュール３，４の機構情報とに基づき、組立後のロボット１において、ロボット１全体の重心位置及び慣性モーメントなどを演算することができるとともに、ロボット１の可動範囲及び最大荷重などの性能を取得することができる。その結果、ロボット１の組み立て後、ベース２は、以上の情報に基づき、モジュール３，４及びエンドエフェクタ５への制御指令を適切に決定することができ、この制御指令によって、ロボット１を最適に制御することができる。

【0088】

なお、実施形態は、動作装置として、ロボット１を用いた例であるが、本発明の動作装置は、これに限らず、複数のモジュールを直列かつ着脱自在に連結し、直列に連結した複数のモジュールの一端側のモジュールを指令モジュールに着脱自在に連結することによって組み立てられ、指令モジュールからの制御指令によって動作が制御されるとともに、一端側のモジュールが指令モジュールに連結された際、データを一方向に送信可能なリングネットワークが構成されるモジュール型のものであればよい。例えば、動作装置として、列車などの移動体を用いてもよい。

【0089】

また、実施形態は、指令モジュールとして、ベース２を用いた例であるが、本発明の指令モジュールは、これに限らず、指令モジュールからの制御指令によって動作装置の動作が制御されるものであればよい。例えば、指令モジュールとして、能動モジュール３又は受動モジュール４を用いてもよい。

【0090】

さらに、実施形態は、３つの能動モジュール３を用いた例であるが、能動モジュール３の数はこれに限らず、１つ以上であればよい。これと同様に、受動モジュール４の数も、実施形態の３つに限らず、１つ以上であればよい。

【0091】

さらに、実施形態は、各能動モジュール３の機構情報がメモリ３ｂに記憶され、各受動モジュール４の機構情報がメモリ４ｂに記憶されているように構成した例であるが、全ての能動モジュール３及び受動モジュール４の機構情報がベース２のコントローラ２ａ内のメモリに予め記憶されているように構成してもよい。

【0092】

一方、実施形態は、モジュール３，４の各々において、ＩＤ変更要求信号を送信した後、モジュール情報信号を送信した例であるが、ＩＤ変更要求信号及びモジュール情報信号を同時に送信するように構成してもよい。

【0093】

また、実施形態は、３つの能動モジュール３が互いに異なるように構成するとともに、３つの受動モジュール４が互いに異なるように構成した例であるが、これに代えて、能動モジュール３及び受動モジュール４の少なくとも一方として、標準化したものを用いてもよい。その場合には、モジュール情報信号を、能動モジュール３及び受動モジュール４の少なくとも一方の機構情報を含まないように構成してもよい。

【0094】

また、実施形態は、能動モジュール３と受動モジュール４を交互に連結した例であるが、これに代えて、複数の能動モジュール３を直列に連結したり、複数の受動モジュール４を直列に連結したりしてもよい。

【0095】

また、実施形態は、能動モジュール３の機構情報は、形状、重量、重心、慣性モーメント、関節角度リミット、速度リミット及び電流リミットなどの情報を含み、受動モジュール４の機構情報は、形状、重量、重心及び慣性モーメントなどの情報を含むように構成した例であるが、本発明の機構情報は、これに限らず、モジュールの物性及び動作特性の少なくとも一方を表すものであればよい。例えば、能動モジュール３の機構情報が、形状、重量、重心及び慣性モーメントの情報と、関節角度リミット、速度リミット及び電流リミットなどの情報との一方を含むように構成してもよい。

【0096】

一方、実施形態は、ロボット１において、能動モジュール３をベース２に連結した例であるが、受動モジュール４をベース２に連結するように構成してもよい。

【0097】

また、実施形態は、便宜上、リングネットワークＲＮをエンドエフェクタ５を含まないように構成した例であるが、リングネットワークをエンドエフェクタ５を含むように構成してもよい。

【符号の説明】

【0098】

１ 動作装置、ロボット
２ ベース（指令モジュール）
２ａ コントローラ（確認データ生成部、データ送受信部、制御指令決定部）
３ 能動モジュール（モジュール）
３ａ コントローラ（データ受信部、中継数書換部、新識別情報作成部、データ送信部）
３ｂ メモリ（記憶部）
３ｃ アクチュエータ
3X～3Z 能動モジュール
４ 受動モジュール（モジュール）
４ａ コントローラ（データ受信部、中継数書換部、新識別情報作成部、データ送信部）
４ｂ メモリ（記憶部）
4X～4Z 受動モジュール
ＲＮ リングネットワーク
ＨＯＰ 中継数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】