JP2003340773A - Robot control system - Google Patents
Robot control systemInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、工場等における機
械の組み立てロボットから家庭内におけるペット型ロボ
ットまでのあらゆる形態のロボットにおいて、該ロボッ
トの制御部から駆動部及びセンサー部への配線量の簡素
化及び制御の効率化を図ることができる、ロボット制御
システムに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot of any form from a robot for assembling machines in factories to pet-type robots at home, and has a simple wiring amount from a control unit to a drive unit and a sensor unit of the robot. The present invention relates to a robot control system capable of achieving higher efficiency and control efficiency.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、工場等における機械の組み立てロ
ボットや物流センター等における物品の搬送ロボット等
の専用ロボットや各種汎用ロボットを始め、近年におけ
るホームコントロールや介護及びペット型ロボットに至
るまで当該ロボットの内部機構は複雑化且つ高度化して
おり、その完成度は著しく向上している。また、このよ
うに内部機構が複雑化且つ高度化するのに伴い、多数の
自由度即ち関節を制御するための信号は処理の分散化と
共に増大し、その配線量も増加しているのが現状であ
る。2. Description of the Related Art Conventional robots such as robots for assembling machines in factories and robots for transporting goods in distribution centers and various general-purpose robots, as well as home control, nursing care and pet type robots in recent years The internal mechanism has become complicated and sophisticated, and the degree of perfection has improved significantly. In addition, as the internal mechanism has become more complicated and sophisticated in this way, a large number of degrees of freedom, that is, signals for controlling joints increase with decentralization of processing, and the amount of wiring has also increased. Is.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記、従来型のロボッ
トにおける開発コンセプトは各ロボットメーカーにより
異なり、動作の異なる制御装置間では当該制御手段にお
いて特に通信プロトコルも標準化されておらず、ロボッ
トの駆動部を制御するための信号線は制御部と各駆動部
を１対Ｎに配線したスター型接続が一般的であった。図
２は従来のロボット制御システムにおけるスター型接続
例であり、主制御部１に多数の駆動部４がスター型配線
ケーブル７により配線された状態を示すものである。こ
のように、駆動部やセンサー部が多くなるのに伴い配線
量も多くなり、配線コストが上昇したり、配線スペース
の確保が困難になるといった問題点が発生していた。ま
た、限られた配線スペース内に多くの配線を行うため、
信号線の断線やコネクタ部における接触不良により動作
が停止したり異常動作を起こすといった問題点も発生
し、更には前記問題が発生した場合に、不良箇所の発見
や修理が非常に困難であるといった問題点も発生あっ
た。The above-mentioned development concept of the conventional robot differs depending on each robot manufacturer, and a communication protocol is not standardized in the control means between control devices having different operations. In general, the signal line for controlling the control circuit is a star type connection in which the control unit and each drive unit are wired in a 1: N ratio. FIG. 2 shows an example of a star-type connection in a conventional robot control system, and shows a state in which a large number of drive units 4 are wired to a main control unit 1 by a star-type wiring cable 7. As described above, as the number of drive units and sensor units increases, the amount of wiring also increases, causing problems such as an increase in wiring cost and a difficulty in securing a wiring space. Also, because many wiring is done in the limited wiring space,
Problems such as operation stop and abnormal operation occur due to disconnection of signal lines and poor contact in the connector section, and further, when the above problems occur, it is very difficult to find and repair defective parts. There were some problems.
【０００４】本発明は、上記のような問題点を解決する
ために成されたものであり、ロボットの駆動部から各制
御部及びセンサー部への配線量を激減させると共に、標
準化された通信プロトコルにより双方向通信制御を行う
ことができる、ロボット制御システムを提供することを
目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and drastically reduces the amount of wiring from the drive unit of the robot to each control unit and sensor unit, and also has a standardized communication protocol. It is an object of the present invention to provide a robot control system capable of performing two-way communication control by using.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のロボット制御システムにおいては、ロボッ
トにアークネット準拠の通信プロトコルにより複数のノ
ードの制御を行うことができる主制御部を配設し、該主
制御部と複数のノード即ち副制御部間を同軸ケーブル又
はツイストペアケーブル又は光ファイバーケーブル等の
通信ケーブルにてマルチドロップ接続する。また、該副
制御部に複数の駆動部を接続し、主制御部からの指令を
副制御部を介して駆動部に伝送することにより関節等の
駆動制御を行う。また、該副制御部に複数のセンサー部
を接続し、該センサー部からのセンサー信号を副制御部
を介して主制御部に伝送することにより関節等のフィー
ドバック制御を行う。In order to solve the above problems, in the robot control system of the present invention, the robot is provided with a main control unit capable of controlling a plurality of nodes by an arcnet-based communication protocol. Then, a multi-drop connection is made between the main control unit and a plurality of nodes, that is, the sub control unit, by a communication cable such as a coaxial cable, a twisted pair cable, or an optical fiber cable. In addition, a plurality of drive units are connected to the sub control unit, and drive control of joints and the like is performed by transmitting a command from the main control unit to the drive unit via the sub control unit. Further, a plurality of sensor units are connected to the sub control unit, and a sensor signal from the sensor unit is transmitted to the main control unit via the sub control unit to perform feedback control of joints and the like.
【０００６】なお、上記アークネット（ＡＲＣＮＥＴ
： Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｍｐ
ｕｔｅｒ ＮＥＴｗｏｒｋ）とは、１９７７年に米国デ
ータポイント社より提唱された改良型トークンパッシン
グ方式のＬＡＮプロトコルの名称であり、ＯＳＩ基本参
照モデルの物理層とデータリンク層のメディア・アクセ
ス制御手順までを規定している通信プロトコルである。
また、１９８１年に米国スタンダード・マイクロシステ
ムズ社よりコントローラＬＳＩが開発され、更に１９９
１年には各種ＦＡ分野向けＬＡＮコントローラとして、
ＣＯＭ２００２０が開発され、ＦＡ産業界においてデフ
ァクトスタンダードとなっている。The above-mentioned ARCNET (ARCNET)
: A ttached R esource C omp
"uter NET work" is the name of the improved token passing LAN protocol proposed by Data Point, Inc. in the United States in 1977, and includes media access control procedures for the physical layer and data link layer of the OSI basic reference model. It is a defined communication protocol.
In 1981, a standard controller LSI was developed by Standard Micro Systems, Inc.
In 1 year, as a LAN controller for various FA fields,
COM20020 was developed and has become the de facto standard in the FA industry.
【０００７】上記アークネットの特徴を下記に箇条書き
で示す。リアルタイム性を重視
各種タイマ、ノード数を基にシステムの最大待ち時間の
算出が可能であり、ノード数が増えても高スループット
を維持。柔軟なネットワークトポロジーで、省スペース・省線
化
バス・スター・ツリーの全ての構成が可能で、それらの
混在も可能である。自動再構築機能などの先進機能を装備
ネットワークの参加／離脱が容易な自動再構築機能を装
備する。また、誤ったデータを自動拒否するなど優れた
エラー検出機能を装備する。各種通信ケーブルをサポート
同軸ケーブル・ツイストペアケーブル・光ファイバーケ
ーブル等の通信ケーブルを選択可能。１５６Ｋｂｐｓ〜最大１０Ｍｂｐｓまでの速度を自由
に設定可能 各種センサー、Ｉ／Ｏ機器との接続において機能する
順位が設定可能
各種センサーやＩ／Ｏ機器におけるＯＮ／ＯＦＦの順番
の設定・変更が容易である。ＣＰＵ，ソフトウェアに対する低依存度
殆どの機能は、コントローラ内に搭載済み。経済的 The features of the above-mentioned arc net are listed below. Emphasis on real-time performance The maximum waiting time of the system can be calculated based on various timers and the number of nodes, and high throughput is maintained even if the number of nodes increases. Flexible network topology saves space and wires
It is possible to configure all of the Bake Star Trees and to mix them. Equipped with advanced functions such as automatic reconfiguration function Equipped with an automatic reconfiguration function that makes it easy to join and leave the network. It also has an excellent error detection function that automatically rejects incorrect data. Supports various communication cables You can select communication cables such as coaxial cables, twisted pair cables, and optical fiber cables. Free speed from 156Kbps up to 10Mbps
Can be set to function when connected to various sensors and I / O devices
Priority can be set It is easy to set / change the ON / OFF order of various sensors and I / O devices. Low dependency on CPU and software Most functions are already installed in the controller. Economic
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を用いて
説明する。図１は本発明のロボット制御システムにおけ
る主制御部，副制御部，駆動部及びセンサー部等の配線
系統図例である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an example of a wiring system diagram of a main control unit, a sub control unit, a drive unit, a sensor unit, and the like in the robot control system of the present invention.
【０００９】まず、ロボットにアークネット対応の通信
プロトコルにより複数のノードの制御を行うことができ
る主制御部１を配設し、該主制御部１と複数のノード即
ち副制御部２間を同軸ケーブル又はツイストペアケーブ
ル又は光ファイバーケーブル等の通信ケーブル３にてマ
ルチドロップ接続する。該マルチドロップの最大ノード
数は現規格では２５５である。なお、図１では主制御部
１からマルチドロップ接続且つスター型接続により副制
御部２が接続されている状態を示しているが、上記アー
クネットの特徴に示すように各種ネットワークトポロジ
ーに対応していることにより混在接続が可能となる。First, the robot is provided with a main control unit 1 capable of controlling a plurality of nodes by a communication protocol corresponding to Arcnet, and the main control unit 1 and a plurality of nodes, that is, sub-control units 2 are coaxial. A multi-drop connection is made with a communication cable 3 such as a cable, a twisted pair cable, or an optical fiber cable. The maximum number of nodes in the multi-drop is 255 in the current standard. Although FIG. 1 shows a state in which the sub-control unit 2 is connected from the main control unit 1 by a multi-drop connection and a star-type connection, it corresponds to various network topologies as shown in the characteristics of the arcnet. Mixed connection becomes possible by the existence.
【００１０】次に、上記副制御部２に複数の駆動部４を
接続し、主制御部１からの指令を副制御部２を介して駆
動部４に伝送することにより関節等の駆動制御が行え
る。更に、上記副制御部２に複数のセンサー部５を接続
し、該センサー部５からのセンサー信号を副制御部２を
介して主制御部１に伝送することにより関節等のフィー
ドバック制御が行える。なお、上記駆動部４は主にモー
ター等の駆動手段を指し、センサー部５は圧力センサー
や焦電センサー等の人間の五感に相当するものを指す
が、他の入出力を備えたもの例えば音声等の入出力部６
も副制御部２に接続することができる。Next, by connecting a plurality of drive units 4 to the sub control unit 2 and transmitting a command from the main control unit 1 to the drive unit 4 via the sub control unit 2, drive control of joints and the like can be performed. You can do it. Further, by connecting a plurality of sensor units 5 to the sub control unit 2 and transmitting a sensor signal from the sensor units 5 to the main control unit 1 via the sub control unit 2, feedback control of joints and the like can be performed. The drive unit 4 mainly refers to a drive means such as a motor, and the sensor unit 5 refers to a pressure sensor, a pyroelectric sensor, or the like corresponding to the five senses of a human, but a device having other input / output, such as a voice. Input / output unit 6
Can also be connected to the sub-control unit 2.
【００１１】該副制御部２には予めＩＤ番号即ち１から
２５５までの固有アドレスを設定しておき、主制御部１
から副制御部２に対しＩＤ番号順又は指定したＩＤ番号
のノードを選択して動作指示伝文を送信する。該伝文を
受信したノードはアークネット対応の通信プロトコルに
よりＡＣＫ／ＮＡＫによる応答や、タイムアウト処理に
よる再送要求等のエラーチェックを行う。そして、ＡＣ
Ｋ応答による正常通信の場合には駆動部４により関節等
の駆動制御を行ったり、センサー部５からのセンサー信
号をデジタル信号変換したのち主制御部１への伝送を行
い関節等のフィードバック制御を行うことによりロボッ
ト制御を行うことができる。An ID number, that is, a unique address from 1 to 255 is set in advance in the sub control unit 2, and the main control unit 1
Selects a node in the order of the ID number or the designated ID number from the sub-control unit 2 and transmits the operation instruction message. The node that has received the message performs an error check such as a response by ACK / NAK or a retransmission request by a time-out process by the communication protocol corresponding to Arcnet. And AC
In the case of normal communication by K response, the drive unit 4 controls the drive of joints and the like, or the sensor signal from the sensor unit 5 is converted into a digital signal and then transmitted to the main control unit 1 to perform feedback control of joints and the like. By doing so, robot control can be performed.
【００１２】なお、アークネットの大きな特徴の一つと
して、上記アークネットの特徴に示すようにネットワー
クの参加／離脱が容易な自動再構築機能を装備するた
め、ノードを追加した場合や通信ケーブル３の断線等に
よりトークンが紛失した場合等において、自動再構築機
能が働き自動的にアクセス制御を正常な状態に戻すこと
ができる。It should be noted that one of the major features of Arcnet is that it is equipped with an automatic reconfiguration function that facilitates joining / leaving of the network as shown in the features of Arcnet. When the token is lost due to the disconnection of etc., the automatic reconstruction function works and the access control can be automatically returned to the normal state.
【００１３】[0013]
【発明の効果】以上述べたように、本発明のロボット制
御システムを工場等における機械の組み立てロボットか
ら家庭内におけるペット型ロボットまでのあらゆる形態
のロボットにおいて採用すれば、ロボットの駆動部から
各制御部及びセンサー部への配線量を激減させることに
よる簡素化と共に、標準化されたアークネット対応の通
信プロトコルにより効率的な制御を行うことができ、更
にはマルチドロップ接続による余裕のある配線のため信
号線の断線やコネクタ部における接触不良の発生という
事態もなくなるという数々の優れた効果を奏することが
できる。また、アークネットに接続されている各種セン
サーやＩ／Ｏ機器のＯＮ／ＯＦＦの順番の設定・変更が
容易に行え且つリアルタイムに機能させることができる
という効果も奏することができる。As described above, if the robot control system of the present invention is adopted in robots of all forms, from robots for assembling machines in factories to pet-type robots in the home, each control from the drive unit of the robot is achieved. Simplification by drastically reducing the amount of wiring to the sensor section and sensor section, efficient control can be performed by standardized communication protocol compatible with Arcnet, and there is also a signal for wiring with ample wiring due to multi-drop connection. It is possible to achieve a number of excellent effects of eliminating the situation of wire breakage and contact failure in the connector section. In addition, it is possible to easily set and change the ON / OFF order of various sensors and I / O devices connected to the arc net and to have them function in real time.
【図１】本発明のロボット制御システムにおける主制御
部，副制御部，駆動部及びセンサー部等の配線系統図例
である。FIG. 1 is an example of a wiring system diagram of a main control unit, a sub control unit, a drive unit, a sensor unit, and the like in a robot control system of the present invention.
【図２】従来のロボット制御システムにおけるスター型
接続例である。FIG. 2 is a star-type connection example in a conventional robot control system.
１ 主制御部 ２ 副制御部 ３ 通信ケーブル ４ 駆動部 ５ センサー部 ６ 入出力部 ７ スター型配線ケーブル 1 Main control unit 2 Sub control unit 3 communication cable 4 drive 5 Sensor section 6 Input / output section 7 star type wiring cable
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C007 JS07 KS34 5H269 AB33 BB01 KK03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 3C007 JS07 KS34 5H269 AB33 BB01 KK03
Claims (2)
トコルにより複数のノードの制御を行うことができる主
制御部（１）を配設し、該主制御部（１）と複数のノー
ド即ち副制御部（２）間を同軸ケーブル又はツイストペ
アケーブル又は光ファイバーケーブル等の通信ケーブル
（３）にてマルチドロップ接続し、また、該副制御部
（２）に複数の駆動部（４）を接続し、主制御部（１）
からの指令を副制御部（２）を介して駆動部（４）に伝
送することにより関節等の駆動制御を行い、また、該副
制御部（２）に複数のセンサー部（５）を接続し、該セ
ンサー部（５）からのセンサー信号を副制御部（２）を
介して主制御部（１）に伝送することにより関節等のフ
ィードバック制御を行うことを特徴とした、ロボット制
御システム。1. A robot is provided with a main control unit (1) capable of controlling a plurality of nodes by an arcnet-based communication protocol, and the main control unit (1) and a plurality of nodes, that is, sub-control units. Multi-drop connection between (2) with a communication cable (3) such as a coaxial cable, a twisted pair cable or an optical fiber cable, and a plurality of drive units (4) are connected to the sub control unit (2) to perform main control. Department (1)
Drive control of the joints by transmitting a command from the sub-control unit (2) to the drive unit (4), and connecting a plurality of sensor units (5) to the sub-control unit (2). The robot control system is characterized in that feedback control of joints and the like is performed by transmitting a sensor signal from the sensor unit (5) to the main control unit (1) via the sub control unit (2).
ておき、主制御部（１）から副制御部（２）に対しＩＤ
番号順又は指定したＩＤ番号のノードを選択して動作指
示伝文を送信し、該伝文を受信したノードはアークネッ
ト対応の通信プロトコルによりＡＣＫ／ＮＡＫによる応
答や、タイムアウト処理による再送要求等のエラーチェ
ックを行い、ＡＣＫ応答による正常通信の場合に駆動部
（４）やセンサー部（５）の制御が行えることを特徴と
した、請求項１に記載のロボット制御システム。2. An ID number is set in advance in the sub control unit (2), and an ID is sent from the main control unit (1) to the sub control unit (2).
A node having a specified ID number or a designated ID number is selected, an operation instruction message is transmitted, and the node receiving the message transmits a response by ACK / NAK by a communication protocol corresponding to Arcnet, a retransmission request by a timeout process, or the like. The robot control system according to claim 1, wherein an error check is performed and the drive unit (4) and the sensor unit (5) can be controlled in the case of normal communication by an ACK response.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002183647A JP2003340773A (en) | 2002-05-18 | 2002-05-18 | Robot control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002183647A JP2003340773A (en) | 2002-05-18 | 2002-05-18 | Robot control system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003340773A true JP2003340773A (en) | 2003-12-02 |
Family
ID=29774088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002183647A Pending JP2003340773A (en) | 2002-05-18 | 2002-05-18 | Robot control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003340773A (en) |
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2002
- 2002-05-18 JP JP2002183647A patent/JP2003340773A/en active Pending
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