JP2021142625A - Robot control system and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本技術は、ロボット制御システムおよび制御方法に関する。 The present technology relates to robot control systems and control methods.
従来より、FA(Factory Automation)分野においては、ロボットが様々なアプリケーションに用いられている。 Conventionally, in the field of FA (Factory Automation), robots have been used for various applications.
一般的に、ロボットの制御には、所定のプログラミング言語で記述されたプログラムが用いられる。ロボットの制御をより簡素化する観点として、例えば、特開2018−196908号公報(特許文献1)は、ロボット言語を習得することなく、ロボットを使用した自動化設備を低コストで構築する構成を開示する。 Generally, a program written in a predetermined programming language is used to control the robot. From the viewpoint of further simplifying the control of the robot, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-196908 (Patent Document 1) discloses a configuration for constructing an automation facility using a robot at low cost without learning a robot language. do.
上述の先行技術文献に示される構成は、単に、ロボット言語により記述されたプログラムを作成するのではなく、ロボットコントローラに対するパラメータを入力することで、ロボットの動作を制御することで、構築コストを低減するものである。 The configuration shown in the above-mentioned prior art document reduces the construction cost by controlling the operation of the robot by inputting parameters to the robot controller, instead of simply creating a program written in the robot language. To do.
しかしながら、実際の生産設備においては、複数のロボットが配置されることも多い。上述の先行技術文献に示される構成は、複数のロボットが配置される場合については、何ら想定していない。さらに、実際の生産設備は、ロボットだけではなく、様々な装置や機械が組み合わせられる。 However, in actual production equipment, a plurality of robots are often arranged. The configuration shown in the above prior art document does not assume any case where a plurality of robots are arranged. Furthermore, the actual production equipment is not limited to robots, but various devices and machines are combined.
本技術は、1または複数のロボットを含む生産設備に適したロボット制御システムを提供することを目的とする。 An object of the present technology is to provide a robot control system suitable for a production facility including one or a plurality of robots.
本技術のある実施の形態に係るロボット制御システムは、第1の制御装置と、第1の制御装置とネットワーク接続され、ロボットを制御するための第2の制御装置とを含む。第1の制御装置は、ロボットプログラムを実行することで、ロボットの挙動を指示するコマンドを生成する第1のプログラム実行部と、コマンドを第2の制御装置へ送信する第1の通信部とを含む。第2の制御装置は、第1の制御装置から送信されるコマンドを受信する第2の通信部と、第1の制御装置からのコマンドによって指示された挙動を実現するように、ロボットの各軸を駆動するための指令値を順次生成する指令値生成部とを含む。 A robot control system according to an embodiment of the present technology includes a first control device and a second control device that is network-connected to the first control device and controls the robot. The first control device includes a first program execution unit that generates a command instructing the behavior of the robot by executing a robot program, and a first communication unit that transmits a command to the second control device. include. The second control device is a second communication unit that receives a command transmitted from the first control device, and each axis of the robot so as to realize the behavior instructed by the command from the first control device. Includes a command value generator that sequentially generates command values for driving.
この構成によれば、処理負荷を分散させることができるため、第1の制御装置の処理能力が高くなくても、1または複数のロボットの挙動を制御できる。また、ロボットの挙動を制御するために要求される第1の制御装置のリソースを相対的に小さくできるので、第1の制御装置において、ロボットの挙動に係る処理だけではなく、別の処理を実行させることができ、システムの拡張性を高めることができる。 According to this configuration, since the processing load can be distributed, the behavior of one or more robots can be controlled even if the processing capacity of the first control device is not high. Further, since the resources of the first control device required to control the behavior of the robot can be made relatively small, the first control device executes not only the process related to the behavior of the robot but also another process. It is possible to increase the expandability of the system.
第2の制御装置は、第1の制御装置からのコマンドに従って、ロボットの目標軌道を生成する目標軌道生成部をさらに含んでいてもよい。指令値生成部は、目標軌道に従って指令値を順次生成してもよい。 The second control device may further include a target trajectory generating unit that generates a target trajectory of the robot according to a command from the first control device. The command value generation unit may sequentially generate command values according to the target trajectory.
この構成によれば、第1の制御装置は、制御対象のロボットのキネマティクスなどを考慮することなく、ロボットの挙動を指示するコマンドのみを生成すればよいので、第1の制御装置における処理負荷を低減できる。また、第2の制御装置において目標軌道を生成することで、より高い精度でロボットを制御できる。 According to this configuration, the first control device only needs to generate a command instructing the behavior of the robot without considering the kinematics of the robot to be controlled, and therefore the processing load in the first control device. Can be reduced. Further, by generating the target trajectory in the second control device, the robot can be controlled with higher accuracy.
第1の制御装置は、IECプログラムを実行することで、第2の制御装置に与える出力値を周期的に生成する第2のプログラム実行部をさらに含んでいてもよい。第1の通信部は、出力値およびコマンドを第2の制御装置へ送信してもよい。第2の制御装置は、第1の制御装置からの出力値に従って処理を実行する処理実行部をさらに含んでいてもよい。 The first control device may further include a second program execution unit that periodically generates an output value given to the second control device by executing the IEC program. The first communication unit may transmit the output value and the command to the second control device. The second control device may further include a process execution unit that executes the process according to the output value from the first control device.
この構成によれば、第2の制御装置において、ロボットの制御だけではなく、シーケンス制御なども実装できる。 According to this configuration, in the second control device, not only robot control but also sequence control and the like can be implemented.
第1のプログラム実行部は、ロボットプログラムを逐次実行し、第2のプログラム実行部は、第1のプログラム実行部によるロボットプログラムの実行とは独立して、IECプログラムをサイクリック実行するようにしてもよい。 The first program execution unit executes the robot program sequentially, and the second program execution unit cyclically executes the IEC program independently of the execution of the robot program by the first program execution unit. May be good.
この構成によれば、IECプログラムのサイクリック実行を維持しつつ、実行時間が不定のロボットプログラムも実行できる。 According to this configuration, it is possible to execute a robot program having an indefinite execution time while maintaining cyclic execution of the IEC program.
第1の通信部は、出力値を含む通信フレームを周期的に送信してもよい。コマンドは、複数の通信フレームを用いて第2の制御装置へ送信されてもよい。 The first communication unit may periodically transmit a communication frame including an output value. The command may be transmitted to the second control device using a plurality of communication frames.
この構成によれば、生成されるコマンドのデータ長が長い場合であっても、第2の制御装置へコマンドを送信できる。 According to this configuration, the command can be transmitted to the second control device even when the data length of the generated command is long.
第1のプログラム実行部は、複数のプログラミング言語を解釈可能に構成されるとともに、プログラミング言語に依存することなく、予め定められたコマンド体系に従うコマンドを生成してもよい。 The first program execution unit may be configured to be able to interpret a plurality of programming languages, and may generate commands according to a predetermined command system without depending on the programming language.
この構成によれば、第2の制御装置が指令値を順次生成する処理を簡素化できる。
第1の制御装置は、複数の第2の制御装置とネットワーク接続されていてもよい。第1の通信部は、複数の第2の制御装置へそれぞれコマンドを送信してもよい。
According to this configuration, it is possible to simplify the process in which the second control device sequentially generates command values.
The first control device may be network-connected to a plurality of second control devices. The first communication unit may send a command to each of the plurality of second control devices.
この構成によれば、1つの第1の制御装置を用いて、複数のロボットを制御できる。
第2の通信部は、制御対象のロボットに関する状態値を第1の制御装置へ送信してもよい。
According to this configuration, a plurality of robots can be controlled by using one first control device.
The second communication unit may transmit the state value related to the robot to be controlled to the first control device.
この構成によれば、第1の制御装置は、ロボットに関する状態値に基づく各種処理を実現できる。 According to this configuration, the first control device can realize various processes based on the state values related to the robot.
本技術の別の実施の形態に係る制御方法は、第1の制御装置と、第1の制御装置とネットワーク接続され、ロボットを制御するための第2の制御装置とを含むロボット制御システムに向けられる。制御方法は、第1の制御装置が、ロボットプログラムを実行することで、第2の制御装置に与えるロボットの挙動を指示するコマンドを生成するステップと、第1の制御装置が、コマンドを第2の制御装置へ送信するステップと、第2の制御装置が、第1の制御装置から送信されるコマンドを受信するステップと、第2の制御装置が、第1の制御装置からのコマンドによって指示された挙動を実現するように、ロボットの各軸を駆動するための指令値を順次生成するステップとを含む。 A control method according to another embodiment of the present technology is directed to a robot control system including a first control device and a second control device networked with the first control device to control the robot. Be done. The control method includes a step in which the first control device executes a robot program to generate a command instructing the behavior of the robot given to the second control device, and a second control device issues a command. The step of transmitting to the control device of the above, the step of the second control device receiving the command transmitted from the first control device, and the second control device being instructed by the command from the first control device. It includes a step of sequentially generating command values for driving each axis of the robot so as to realize the above behavior.
本技術によれば、1または複数のロボットを含む生産設備に適したロボット制御システムを実現できる。 According to this technology, it is possible to realize a robot control system suitable for a production facility including one or a plurality of robots.
本技術の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、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Embodiments of the present technology will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated.
<A.適用例>
まず、本技術が適用される場面の一例について説明する。図1は、本実施の形態に係るロボット制御システム1の概略を示す模式図である。
<A. Application example>
First, an example of a situation in which the present technology is applied will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of the
図1を参照して、ロボット制御システム1は、制御装置100(第1の制御装置)と、制御装置100とネットワーク接続され、ロボット200を制御するためのロボットコントローラ250(第2の制御装置)とを含む。なお、制御装置100には、複数のロボットコントローラ250が接続されてもよい。
With reference to FIG. 1, the
以下の説明では、主としてロボット200を制御するロボット制御システム1の構成例を示すが、ロボット制御システム1の制御対象はロボット200に限られるものではない。例えば、制御装置100は、ロボット200に加えて、ロボット200を含む生産設備を構成する様々な装置や機械を制御することができる。さらに、制御装置100は、ロボット200の動作を監視するセーフティコントローラと連係してもよい。すなわち、本明細書において、「ロボット制御システム」との用語は、ロボットを制御する機能を有しているシステムという意味で用いられ、ロボット以外を制御することを排除するものではない。
In the following description, a configuration example of the
制御装置100は、ロボットプログラム1108を実行することで、ロボット200の挙動を指示するコマンド158を生成するロボットプログラム実行エンジン152(第1のプログラム実行部)と、コマンド158をロボットコントローラ250へ送信する通信部50(後述する、フィールドネットワークコントローラ108、通信制御モジュール160、通信ドライバ162などで構成)とを有している。
The
ロボットコントローラ250は、制御装置100から送信されるコマンド158を受信する通信部60(後述する、フィールドネットワークコントローラ252、通信制御モジュール280、通信ドライバ282などで構成)と、制御装置100からのコマンド158によって指示された挙動を実現するように、ロボット200の各軸を駆動するための指令値を順次生成する指令値生成モジュール290(指令値生成部)とを有している。
The
なお、ロボット200の軸は、関節(ジョイント)を構成することもあるので、以下の説明では、ロボット200の「軸または関節」とも称す。すなわち、本明細書において、ロボット200の「軸」との用語は、軸および関節を含む意味で用いられる。
Since the axis of the
本実施の形態に係るロボット制御システム1においては、制御装置100とロボットコントローラ250とが連係してロボット200の挙動を制御する。このような構成を採用することで、処理負荷を分散させることができる。その結果、制御装置100の処理能力が高くなくても、複数のロボット200の挙動を制御できる。また、ロボット200の挙動を制御するために要求される制御装置100のリソースを相対的に小さくできるので、制御装置100において、ロボット200の挙動に係る処理だけではなく、別の処理を実行させることができ、システムの拡張性を高めることができる。
In the
<B.システム構成例>
次に、本実施の形態に係るロボット制御システム1の構成例について説明する。
<B. System configuration example>
Next, a configuration example of the
図2は、本実施の形態に係るロボット制御システム1の構成例を示す模式図である。図2を参照して、本実施の形態に係るロボット制御システム1は、制御装置100と、フィールドネットワーク20を介して制御装置100と接続された、1または複数のロボット200を含む。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of the
ロボット200の各々は、ロボットコントローラ250により挙動が制御される。ロボットコントローラ250は、制御装置100とネットワーク接続され、ロボット200を制御する。より具体的には、ロボットコントローラ250は、制御装置100からの指令(後述するコマンド158)に従って、ロボット200を制御するための指令値を出力する。ロボット200としては、アプリケーションに応じて任意に作成される1または複数の軸または関節を有するカスタムロボット200Aが用いられてもよい。さらに、ロボット200としては、水平多関節(スカラ)ロボット、垂直多関節ロボット、パラレルリンクロボット、直交ロボットなどの任意の汎用ロボット200Bが用いられてもよい。
The behavior of each of the
フィールドネットワーク20には、I/Oユニット、セーフティI/Oユニット、セーフティコントローラなどの任意のデバイスが接続されてもよい。図2に示す構成例においては、フィールドネットワーク20には、ロボット200を操作するための操作ペンダント300が接続されている。
Any device such as an I / O unit, a safety I / O unit, and a safety controller may be connected to the
フィールドネットワーク20には、産業用ネットワーク用のプロトコルである、EtherCAT(登録商標)やEtherNet/IPなどを用いることができる。
For the
制御装置100は、上位ネットワーク12を介して、サポート装置400と、表示装置500と、サーバ装置600とに接続されてもよい。上位ネットワーク12には、産業用ネットワーク用のプロトコルであるやEtherNet/IPなどを用いることができる。
The
<C.ハードウェア構成例>
次に、図2に示すロボット制御システム1を構成する主要装置のハードウェア構成例について説明する。
<C. Hardware configuration example>
Next, a hardware configuration example of the main device constituting the
(c1:制御装置100)
図3は、本実施の形態に係るロボット制御システム1を構成する制御装置100のハードウェア構成例を示す模式図である。図3を参照して、制御装置100は、プロセッサ102と、メインメモリ104と、ストレージ110と、メモリカードインターフェイス112と、上位ネットワークコントローラ106と、フィールドネットワークコントローラ108と、ローカルバスコントローラ116と、USB(Universal Serial Bus)インターフェイスを提供するUSBコントローラ120とを含む。これらのコンポーネントは、プロセッサバス118を介して接続されている。
(C1: Control device 100)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a hardware configuration example of the
プロセッサ102は、制御演算を実行する演算処理部に相当し、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)などで構成される。具体的には、プロセッサ102は、ストレージ110に格納されたプログラムを読み出して、メインメモリ104に展開して実行することで、制御対象に対する制御演算を実現する。
The
メインメモリ104は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)などの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ110は、例えば、SSD(Solid State Drive)やHDD(Hard Disk Drive)などの不揮発性記憶装置などで構成される。
The
ストレージ110には、基本的な機能を実現するためのシステムプログラム1102、および、制御対象に応じて作成されたIECプログラム1104などが格納される。IECプログラム1104は、シーケンス命令および/またはモーション命令を含み得る。
The
本明細書において、「IECプログラム」は、一般的なPLC(プログラマブルロジックコントローラ)で実行される処理を規定するプログラムという意味で用いられる。典型的には、IECプログラムは、国際電気標準会議(IEC:International Electrotechnical Commission)が定めるIEC61131−3で規定されるいずれかの言語で記述されるプログラムを意味する。但し、IECプログラムは、IEC61131−3で規定される言語以外のメーカ独自言語で記述されるプログラムを包含し得る。 In the present specification, the "IEC program" is used to mean a program that defines a process executed by a general PLC (programmable logic controller). Typically, the IEC program means a program written in any language defined by IEC 61131-3 defined by the International Electrotechnical Commission (IEC). However, the IEC program may include a program written in a manufacturer's own language other than the language specified in IEC61131-3.
ストレージ110には、ロボット200の挙動を制御するためのロボットプログラム1108および設定情報1109がさらに格納されてもよい。ロボットプログラム1108は、後述するように、所定のプログラミング言語(例えば、V+言語などのロボット制御用プログラミング言語やGコードなどのNC制御に係るプログラミング言語)で記述されてもよい。設定情報1109は、ロボット200に対する各種設定値(例えば、速度制限値、加速度制限値、ジャーク制限値など)を含む。
The
メモリカードインターフェイス112は、着脱可能な記憶媒体の一例であるメモリカード114を受け付ける。メモリカードインターフェイス112は、メモリカード114に対して任意のデータの読み書きが可能になっている。
The
上位ネットワークコントローラ106は、上位ネットワークを介して、任意の情報処理装置(図2に示されるサポート装置400、表示装置500、サーバ装置600など)との間でデータを遣り取りする。
The
フィールドネットワークコントローラ108は、フィールドネットワーク20を介して、ロボット200などの任意のデバイスとの間でデータを遣り取りする。図2に示すシステム構成例において、フィールドネットワークコントローラ108は、フィールドネットワーク20の通信マスタとして機能してもよい。
The
ローカルバスコントローラ116は、ローカルバス122を介して、制御装置100を構成する任意の機能ユニット130との間でデータを遣り取りする。機能ユニット130は、例えば、アナログ信号の入力および/または出力を担当するアナログI/Oユニット、デジタル信号の入力および/または出力を担当するデジタルI/Oユニット、エンコーダなどからのパルスを受け付けるカウンタユニットなどからなる。
The
USBコントローラ120は、USB接続を介して、任意の情報処理装置との間でデータを遣り取りする。
The
制御装置100が提供するロボット200の制御に係る機能については、後述する。
(c2:ロボット200およびロボットコントローラ250)
図4は、本実施の形態に係るロボット制御システム1を構成するロボット200のハードウェア構成例を示す模式図である。図4には、ロボット200としてカスタムロボット200Aを採用した場合の構成例を示す。
The functions related to the control of the
(C2:
FIG. 4 is a schematic diagram showing a hardware configuration example of the
図4を参照して、カスタムロボット200Aは、ロボットコントローラ250に接続されている。なお、カスタムロボット200Aとロボットコントローラ250とは、一体的に構成されてもよいし、別体として構成されてもよい。
With reference to FIG. 4, the
カスタムロボット200Aは、軸または関節の数に応じたドライブ回路220と、ドライブ回路220により駆動されるモータ230とを含む。ドライブ回路220の各々は、コンバータ回路およびインバータ回路などを含み、ロボットコントローラ250からの指令値に従って指定された電圧・電流・位相の電力を生成して、モータ230へ供給する。
The
モータ230の各々は、カスタムロボット200Aを構成するアーム部210のいずれかの軸または関節と機械的に結合されており、モータ230の回転によって対応する軸または関節を駆動するアクチュエータである。
Each of the
モータ230としては、駆動するアーム部210に応じた特性のモータを採用できる。例えば、モータ230として、誘導型モータ、同期型モータ、永久磁石型モータ、リラクタンスモータのいずれを採用してもよいし、回転型だけではなく、リニアモータを採用してもよい。駆動対象のモータ230に応じたドライブ回路220が採用される。
As the
ロボットコントローラ250は、フィールドネットワークコントローラ252と、制御処理回路260とを含む。
The
フィールドネットワークコントローラ252は、フィールドネットワーク20を介して、主として、制御装置100との間でデータを遣り取りする。
The
制御処理回路260は、カスタムロボット200Aを駆動するために必要な演算処理を実行する。一例として、制御処理回路260は、プロセッサ262と、メインメモリ266と、ストレージ270と、インターフェイス回路268とを含む。
The
プロセッサ262は、カスタムロボット200Aを駆動するための制御演算を実行する。メインメモリ266は、例えば、DRAMやSRAMなどの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ270は、例えば、SSDやHDDなどの不揮発性記憶装置などで構成される。
The
ストレージ270には、ロボット200を駆動するための制御を実現するためのロボットシステムプログラム2702、および、ロボットコントローラ250での処理に必要な設定パラメータ群を含む設定情報2704が格納される。
The
インターフェイス回路268は、それぞれのドライブ回路220に対して、それぞれ指令値を与える。インターフェイス回路268とドライブ回路220との間は、ハードワイヤーで電気的に接続されていてもよいし、データリンクで接続されていてもよい。
The
図5は、本実施の形態に係るロボット制御システム1を構成するロボット200の別のハードウェア構成例を示す模式図である。図5には、ロボット200として汎用ロボット200Bを採用した場合の構成例を示す。
FIG. 5 is a schematic diagram showing another hardware configuration example of the
図5を参照して、汎用ロボット200Bは、1または複数のモータおよびドライブ回路(図示しない)が組み込まれており、汎用ロボット200Bの目標軌道が指示されると、指示された目標軌道に応じて1または複数のモータを駆動する。 With reference to FIG. 5, the general-purpose robot 200B incorporates one or more motors and drive circuits (not shown), and when the target trajectory of the general-purpose robot 200B is instructed, it corresponds to the instructed target trajectory. Drive one or more motors.
図4に示すカスタムロボット200Aを駆動する場合には、軸または関節に対応するドライブ回路220に対してそれぞれ指令値を与える必要があるのに対して、図5に示す汎用ロボット200Bを駆動する場合には、汎用ロボット200Bの目標軌道を指示するだけでよい。
When driving the
ロボットコントローラ250が提供するロボット200の制御に係る機能については、後述する。
The functions related to the control of the
(c3:操作ペンダント300)
図6は、本実施の形態に係るロボット制御システム1を構成する操作ペンダント300のハードウェア構成例を示す模式図である。図6を参照して、操作ペンダント300は、フィールドネットワークコントローラ352と、制御処理回路360と、操作キー群380とを含む。
(C3: Operation pendant 300)
FIG. 6 is a schematic view showing a hardware configuration example of the
フィールドネットワークコントローラ352は、フィールドネットワーク20を介して、主として、制御装置100との間でデータを遣り取りする。
The
制御処理回路360は、プロセッサ362と、メインメモリ366と、ファームウェア370と、インターフェイス回路368とを含む。
The
プロセッサ362は、ファームウェア370を実行することで、操作ペンダント300に必要な処理を実現する。メインメモリ366は、例えば、DRAMやSRAMなどの揮発性記憶装置などで構成される。
The
インターフェイス回路368は、操作キー群380との間で信号を遣り取りする。
操作キー群380は、ユーザ操作を受け付ける入力装置である。操作キー群380は、入力状態を示すインジケータなどを含んでいてもよい。
The
The operation
(c4:サポート装置400)
図7は、本実施の形態に係るロボット制御システム1を構成するサポート装置400のハードウェア構成例を示す模式図である。サポート装置400は、一例として、汎用パソコンを用いて実現されてもよい。
(C4: Support device 400)
FIG. 7 is a schematic view showing a hardware configuration example of the
図7を参照して、サポート装置400は、プロセッサ402と、メインメモリ404と、入力部406と、表示部408と、ストレージ410と、光学ドライブ412と、USBコントローラ420と、通信コントローラ422とを含む。これらのコンポーネントは、プロセッサバス418を介して接続されている。
With reference to FIG. 7, the
プロセッサ402は、CPUやGPUなどで構成され、ストレージ410に格納されたプログラム(一例として、OS4102および開発プログラム4104)を読み出して、メインメモリ404に展開して実行することで、サポート装置400に必要な各種機能を実現する。
The
メインメモリ404は、例えば、DRAMやSRAMなどの揮発性記憶装置などで構成される。ストレージ410は、例えば、HDDやSSDなどの不揮発性記憶装置などで構成される。
The
ストレージ410には、基本的な機能を実現するためのOS4102、および、開発環境を実現するための開発プログラム4104などが格納される。開発環境においては、制御装置100で実行されるプログラムの作成、プログラムのデバッグ、制御装置100の動作に係る設定、制御装置100に接続されるデバイスの動作に対する設定、フィールドネットワーク20に関する設定などが可能になっている。
The
入力部406は、キーボードやマウスなどで構成され、ユーザ操作を受け付ける。表示部408は、ディスプレイや各種インジケータなどで構成され、プロセッサ402による処理結果などを表示する。
The
USBコントローラ420は、USB接続を介して、制御装置100などとの間のデータを遣り取りする。通信コントローラ422は、上位ネットワーク12を介して、任意の情報処理装置との間でデータを遣り取りする。
The
サポート装置400は、光学ドライブ412を有しており、コンピュータ読み取り可能なプログラムを非一過的に格納する記憶媒体414(例えば、DVD(Digital Versatile Disc)などの光学記憶媒体)から、その中に格納されたプログラムが読み取られてストレージ410などにインストールされる。
The
サポート装置400で実行される開発プログラム4104などは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体414を介してインストールされてもよいが、ネットワーク上のサーバ装置などからダウンロードする形でインストールするようにしてもよい。また、本実施の形態に係るサポート装置400が提供する機能は、OS4102が提供するモジュールの一部を利用する形で実現される場合もある。
The
なお、ロボット制御システム1の稼動中において、サポート装置400は、制御装置100から取り外されていてもよい。
The
(c5:表示装置500)
本実施の形態に係るロボット制御システム1を構成する表示装置500は、一例として、汎用パソコンを用いて実現されてもよい。表示装置500の基本的なハードウェア構成例は、図7に示すサポート装置400のハードウェア構成例と同様であるので、ここでは詳細な説明は行わない。
(C5: Display device 500)
The
(c6:サーバ装置600)
本実施の形態に係るロボット制御システム1を構成するサーバ装置600は、一例として汎用パソコンを用いて実現されてもよい。サーバ装置600の基本的なハードウェア構成例は、図7に示すサポート装置400のハードウェア構成例と同様であるので、ここでは詳細な説明は行わない。
(C6: Server device 600)
The
(c7:その他の形態)
図3〜図7には、1または複数のプロセッサがプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードウェア回路(例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)など)を用いて実装してもよい。
(C7: Other forms)
FIGS. 3 to 7 show configuration examples in which necessary functions are provided by executing a program by one or more processors, and some or all of these provided functions are provided by dedicated hardware. It may be implemented using a hardware circuit (for example, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (Field-Programmable Gate Array)).
制御装置100の主要部を、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア(例えば、汎用パソコンをベースとした産業用パソコン)を用いて実現してもよい。この場合には、仮想化技術を用いて、用途の異なる複数のOSを並列的に実行させるとともに、各OS上で必要なアプリケーションを実行させるようにしてもよい。さらに、制御装置100にサポート装置400や表示装置500などの機能を統合した構成を採用してもよい。
The main part of the
<D.機能構成例>
ロボット200を制御するための機能構成の一例について説明する。
<D. Function configuration example>
An example of the functional configuration for controlling the
図8は、本実施の形態に係るロボット制御システム1におけるロボット200の挙動を制御するための機能構成の一例を示す模式図である。図8を参照して、制御装置100と1または複数のロボットコントローラ250との間で、ロボット200を制御するためのコマンド158などが遣り取りされる。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a functional configuration for controlling the behavior of the
制御装置100は、IECプログラム実行エンジン150と、ロボットプログラム実行エンジン152と、通信制御モジュール160と、通信ドライバ162と、外部通信インターフェイス164とを含む。これらのエレメントは、典型的には、制御装置100のプロセッサ102がシステムプログラム1102を実行することで実現してもよい。
The
IECプログラム実行エンジン150(第2のプログラム実行部)は、IECプログラム1104を実行することで、ロボットコントローラ250に与える出力値を周期的に生成する。より具体的には、IECプログラム実行エンジン150は、IECプログラム1104を所定の制御周期毎にサイクリック実行する。制御装置100の制御周期としては、典型的には、数百μsec〜数100msec程度が想定される。IECプログラム実行エンジン150は、IECプログラム1104の実行に従って、内部コマンド(例えば、コマンド158の送信開始および送信停止など)をロボットプログラム実行エンジン152へ出力し、および/または、ロボットプログラム実行エンジン152から状態値(例えば、ロボットプログラム実行エンジン152が実行しているロボットプログラム1108の状態など)を取得する。
The IEC program execution engine 150 (second program execution unit) periodically generates an output value given to the
ロボットプログラム実行エンジン152(第1のプログラム実行部)は、ロボットプログラム1108を実行することで、ロボット200の挙動を指示するコマンド158を生成する。すなわち、ロボットプログラム実行エンジン152は、ロボットプログラム1108を逐次実行して、1または複数のロボットコントローラ250に対して、ロボット200を制御するためのコマンド158などを送信する。より具体的には、ロボットプログラム実行エンジン152は、ロボットプログラム解釈モジュール154と、コマンド生成モジュール156とを含む。
The robot program execution engine 152 (first program execution unit) generates a
ロボットプログラム解釈モジュール154は、ロボットプログラム1108を順次読み込んでパースし、パースにより得られた内部コマンドをコマンド生成モジュール156へ出力する。ロボットプログラム解釈モジュール154は、ロボットプログラム1108に含まれるプログラミング言語により記述されたロボット200の挙動に係る命令に加えて、信号の入出力、ファイルアクセスおよび通信に係る命令も解釈できる。
The robot
ロボットプログラム解釈モジュール154によるロボットプログラム1108の読み込み開始や停止などは、コマンド生成モジュール156により制御されてもよい。
The start and stop of reading the
コマンド生成モジュール156は、ロボットプログラム解釈モジュール154からの内部コマンドに従って、ロボットコントローラ250の各々に対するコマンド158を生成する。
The
コマンド生成モジュール156は、接続されている1または複数のロボットコントローラ250のホストとして機能する。より具体的には、コマンド生成モジュール156は、IECプログラム実行エンジン150との間で遣り取りされる内部コマンド、および/または、外部通信インターフェイス164を介してサポート装置400との間で遣り取りされる内部コマンドに応じて、ロボットプログラム解釈モジュール154でのロボットプログラム1108の実行の開始および停止を制御するとともに、ロボットコントローラ250に対するコマンド158の生成の開始および停止を制御する。
The
コマンド生成モジュール156は、ロボットコントローラ250から状態値およびエラーなどの情報を収集するようにしてもよい。
The
説明の便宜上、ロボットプログラム解釈モジュール154と、コマンド生成モジュール156とを分離した構成例を示すが、これらのモジュールを分離することなく、一体的に実装してもよい。
For convenience of explanation, a configuration example in which the robot
通信制御モジュール160および通信ドライバ162は、コマンド158をロボットコントローラ250へ送信する通信部に相当する。通信制御モジュール160および通信ドライバ162は、IECプログラム実行エンジン150からの出力値およびロボットプログラム実行エンジン152からのコマンド158をロボットコントローラ250へ送信する。
The
通信制御モジュール160は、接続されている1または複数のロボットコントローラ250との間のデータの遣り取りを管理する。通信制御モジュール160は、接続されているロボットコントローラ250毎にデータ通信を管理する通信インスタンスを生成し、生成した通信インスタンスを用いてデータ通信を管理するようにしてもよい。
The
通信ドライバ162は、フィールドネットワークコントローラ108(図3参照)を利用して、接続されている1または複数のロボットコントローラ250との間でデータ通信を行う内部インターフェイスである。
The
ロボットコントローラ250の各々は、通信制御モジュール280と、通信ドライバ282と、ロボット駆動エンジン284と、信号出力ドライバ292とを含む。これらのエレメントは、典型的には、ロボットコントローラ250のプロセッサ262(制御処理回路260)がロボットシステムプログラム2702を実行することで実現してもよい。
Each of the
通信制御モジュール280は、接続されている制御装置100との間のデータの遣り取りを管理する。通信制御モジュール280は、接続されている制御装置100との間でデータ通信を管理する通信インスタンスを生成し、生成した通信インスタンスを用いてデータ通信を管理するようにしてもよい。
The
通信ドライバ282は、フィールドネットワークコントローラ252(図4参照)を利用して、接続されている制御装置100との間でデータ通信を行う内部インターフェイスである。
The
ロボット駆動エンジン284は、制御装置100からのコマンド158に従って、制御対象のロボット200(含:カスタムロボット200Aおよび/または汎用ロボット200B)を駆動するための処理を実行する。より具体的には、ロボット駆動エンジン284は、管理モジュール286と、目標軌道生成モジュール288と、指令値生成モジュール290とを含む。
The
管理モジュール286は、制御装置100からの出力値に従って処理を実行する処理実行部に相当する。より具体的には、管理モジュール286は、制御装置100からの出力値に従って、制御モードや、コマンド158から目標軌道の生成の開始/終了などを管理する。
The
目標軌道生成モジュール288(目標軌道生成部)は、制御装置100からのコマンド158に従って、制御対象のロボット200(含:カスタムロボット200Aおよび/または汎用ロボット200B)の目標軌道を生成する。生成される目標軌道は、典型的には、ロボット200の先端部の時間毎の位置(時間に対する位置の変化)、および/または、ロボット200の先端部の時間毎の速度(時間に対する速度の変化)などを含む。
The target trajectory generation module 288 (target trajectory generation unit) generates a target trajectory of the
目標軌道生成モジュール288は、生成する目標軌道を指令値生成モジュール290へ出力してもよいし(典型的には、図4に示すカスタムロボット200Aを駆動する場合)、信号出力ドライバ292を介してロボット200へ直接出力してもよい(典型的には、図5に示す汎用ロボット200Bを駆動する場合)。
The target
指令値生成モジュール290は、制御装置100からのコマンド158によって指示された挙動を実現するように、ロボット200の各軸を駆動するための指令値を順次生成する。より具体的には、指令値生成モジュール290は、目標軌道生成モジュール288により生成される目標軌道に従って、制御対象のロボット200を構成するそれぞれのモータ230に対する指令値を順次生成する。指令値生成モジュール290は、指令値を所定の制御周期毎または所定のイベント毎に更新してもよい。
The command
ロボットコントローラ250の目標軌道生成モジュール288の制御周期としては、典型的には、制御装置100の制御周期と同程度の数百μsec〜数100msec程度が想定される。一方、ロボットコントローラ250の指令値生成モジュール290の制御周期は、目標軌道生成モジュール288の制御周期より高速である(例えば、数〜10数倍程度)ことが想定される。
The control cycle of the target
より具体的には、指令値生成モジュール290は、制御対象のロボット200のキネマティクスに基づいて、目標軌道に沿ってロボット200を駆動するためのモータ230に与えるそれぞれの指令値を算出する。指令値生成モジュール290は、モータ230に与える指令値として、目標位置(時間に対する位置/角度の変化)、目標速度(時間に対する速度/角速度の変化)、目標加速度(時間に対する加速度/角加速度の変化)、および/または、目標加速度(時間に対する加加速度/角加加速度の変化)などを算出する。
More specifically, the command
ロボット駆動エンジン284は、設定情報2704(図4参照)を参照して、目標軌道および/または指令値を算出するのに必要なパラメータを取得してもよい。
The robot-driven
説明の便宜上、目標軌道生成モジュール288と、指令値生成モジュール290とを分離した構成例を示すが、これらのモジュールを分離することなく、一体的に実装してもよい。
For convenience of explanation, a configuration example in which the target
信号出力ドライバ292は、インターフェイス回路268(図4参照)を利用して、指令値および/または目標軌道を、接続されている1または複数のドライブ回路220および/またはロボット200へ出力するための内部インターフェイスである。
The
図9は、本実施の形態に係るロボット制御システム1におけるロボット200の挙動を制御するためのデータ処理を概略する模式図である。図9を参照して、制御装置100のロボットプログラム実行エンジン152には、所定のプログラミング言語で記述されたロボットプログラム1108が入力される。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating data processing for controlling the behavior of the
例えば、同一の生産ラインに複数のロボット200が配置されており、それぞれのロボット200が異なる作業を行うような生産設備においては、ロボットプログラム実行エンジン152には、ロボット200毎に異なるロボットプログラム1108が入力される。また、複数の同一の生産ラインが並列して配置されるとともに、それぞれの生産ラインに同一の作業を行うロボット200が配置されているような生産設備においては、ロボットプログラム実行エンジン152には、共通のロボットプログラム1108が入力されてもよい。但し、生成されるコマンド158は、ロボットコントローラ250へそれぞれ独立して送信されてもよい。
For example, in a production facility in which a plurality of
また、ロボットプログラム実行エンジン152には、異なるプログラミング言語(例えば、V+言語およびGコード)で記述された複数のロボットプログラム1108が入力されてもよい。ロボットプログラム実行エンジン152は、異なるプログラミング言語で記述されたロボットプログラム1108が入力された場合であっても、共通のコマンド体系に従って記述されたコマンド158を生成できる。
Further, a plurality of
このように、ロボットプログラム実行エンジン152は、複数のプログラミング言語を解釈可能に構成されてもよい。この場合、ロボットプログラム実行エンジン152は、プログラミング言語に依存することなく、予め定められたコマンド体系に従うコマンド158を生成するようにしてもよい。
In this way, the robot
ロボットプログラム実行エンジン152(ロボットプログラム解釈モジュール154)は、入力されたロボットプログラム1108を解釈して内部コマンドを生成する。さらに、ロボットプログラム実行エンジン152(コマンド生成モジュール156)は、生成した内部コマンドに従って、ロボット200の挙動を制御するためのコマンド158を生成する。
The robot program execution engine 152 (robot program interpretation module 154) interprets the
なお、コマンド158は、接続されている1または複数のロボットコントローラ250に対してそれぞれ生成されてもよい。
The
生成されたコマンド158は、フィールドネットワーク20(図2参照)を介して、対応するロボットコントローラ250へ送信される。このように、制御装置100が複数のロボットコントローラ250とネットワーク接続されている場合には、制御装置100の通信部50(フィールドネットワークコントローラ108、通信制御モジュール160、通信ドライバ162などで構成)は、複数のロボットコントローラ250へそれぞれコマンド158を送信する。
The generated
ロボットコントローラ250の目標軌道生成モジュール288は、制御装置100からのコマンド158に従って、目標軌道を生成する。生成される目標軌道は、そのまま汎用ロボット200Bへ出力されてもよい。すなわち、ロボットコントローラ250は、目標軌道を外部出力してもよい。
The target
一方、ロボットコントローラ250の指令値生成モジュール290は、生成される目標軌道に従って、制御対象のロボット200を構成するそれぞれのモータ230に対する指令値を生成する。
On the other hand, the command
なお、コマンド158を規定するコマンド体系としては、任意のものを採用できる。コマンド158の生成に係る処理を低減する観点からは、ロボットプログラム1108に記述される命令から容易に生成できるコマンド群を採用することが好ましい。
Any command system can be adopted as the command system for defining the
図9に示すように、本実施の形態に係るロボット制御システム1において、制御装置100は、1または複数のロボットプログラム1108からコマンド158を生成する。ロボットコントローラ250は、生成されるコマンド158に従って、制御対象のロボット200を駆動する。
As shown in FIG. 9, in the
<E.制御装置100で実行される処理>
上述したように、ロボットプログラム1108は、ロボット200の挙動を制御するためのプログラムである。但し、ロボット200の挙動を制御するためには、例えば、ロボット200の動作を開始/停止するタイミング、ロボット200を動作させるための条件(例えば、前工程あるいは後工程にある設備との連係)、ロボット200に係るセーフティ条件などを制御する必要もある。
<E. Processing executed by the
As described above, the
そこで、制御装置100においては、ロボットプログラム1108だけではなく、IECプログラム1104も並列的に実行できるようにしてもよい。IECプログラム1104は、ロボット200の動作に係る状態値を収集して、ロボット200の動作を開始/停止するタイミングを決定するロジックなどを含んでいてもよい。
Therefore, in the
図10は、本実施の形態に係るロボット制御システム1を構成する制御装置100で実行されるIECプログラム1104およびロボットプログラム1108の一例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of an
図10(A)には、ラダー・ダイアグラム(LD言語)で記述されたIECプログラム1104の例を示す。図10(A)に示すIECプログラム1104の例は、制御対象のロボット200の電源を投入する処理、および、制御対象のロボット200のキャリブレーションを実行する処理に関する命令を含む。
FIG. 10A shows an example of the
なお、図10(A)に示すように、IECプログラム1104は、ファンクションブロックを要素として含んでいてもよい。さらに、IECプログラム1104は、ストラクチャード・テキスト(ST言語)で記述されたコードを含んでいてもよい。
As shown in FIG. 10A, the
図10(B)には、V+言語で記述されたロボットプログラム1108の例を示す。図10(B)に示すように、V+言語は、ロボット200の挙動を制御するための一種の高級言語である。
FIG. 10B shows an example of a
次に、制御装置100におけるIECプログラム1104およびロボットプログラム1108の並列実行について説明する。
Next, parallel execution of the
図11は、本実施の形態に係るロボット制御システム1を構成する制御装置100におけるプログラムの実行例を示すタイムチャートである。図11に示すように、制御装置100においては、IECプログラム実行エンジン150ならびにロボットプログラム実行エンジン152(ロボットプログラム解釈モジュール154およびコマンド生成モジュール156)がそれぞれ処理を独立して実行する。
FIG. 11 is a time chart showing an execution example of a program in the
IECプログラム実行エンジン150は、IECプログラム1104を予め定められた制御周期T1毎にサイクリック実行(繰り返し実行)する。IECプログラム1104のサイクリック実行は、出力更新処理1502および入力更新処理1504を含む。
The IEC
出力更新処理1502は、IECプログラム1104の実行により決定された出力値を、内部変数および/または対象のデバイスに反映する処理を含む。特に、フィールドネットワーク20を介して接続されているデバイスに対する出力値は、通信フレームに格納されてフィールドネットワーク20上に送出される。
The
入力更新処理1504は、IECプログラム1104の実行に必要な入力値(状態値)を、内部変数および/または対象のデバイスから取得する処理を含む。特に、フィールドネットワーク20を介して接続されているデバイスからの入力値は、フィールドネットワーク20上を伝搬する通信フレームから取得される。
The
通信制御モジュール160は、制御周期T1に同期して、フィールドネットワーク20上に通信フレームを送出するとともに、フィールドネットワーク20上を巡回して戻ってきた通信フレームを受信する。通信制御モジュール160は、IECプログラム実行エンジン150により生成された出力値、および/または、およびコマンド生成モジュール156により生成されたコマンド158を、通信フレームに格納するとともに、戻ってきた通信フレームに含まれる入力値(状態値)をIECプログラム実行エンジン150およびコマンド生成モジュール156が参照できるように保持する。
The
コマンド生成モジュール156は、ロボットプログラム解釈モジュール154からの内部コマンドに従ってコマンド158を生成する。典型的には、コマンド生成モジュール156がコマンド158を生成するタイミングは、IECプログラム実行エンジン150からの出力値によって決定される。図11に示す例では、IECプログラム実行エンジン150からの出力値に応答して、IECプログラム実行エンジン150がコマンド158を生成する例を示す。IECプログラム実行エンジン150によるコマンド158の生成は、IECプログラム実行エンジン150の出力更新処理1502のタイミングと同期させてもよい。
The
ロボットプログラム解釈モジュール154は、典型的には、制御周期T1とは独立して、ロボットプログラム1108を実行する。ロボットプログラム解釈モジュール154によるロボットプログラム1108の実行の開始/停止は、コマンド生成モジュール156により制御されてもよい。
The robot
図11に示すように、ロボットプログラム実行エンジン152は、ロボットプログラム1108を逐次実行する。IECプログラム実行エンジン150は、ロボットプログラム実行エンジン152によるロボットプログラム1108の実行とは独立して、IECプログラム1104をサイクリック実行する。
As shown in FIG. 11, the robot
<F.通信フレーム>
次に、フィールドネットワーク20上を伝搬する通信フレームの一例について説明する。フィールドネットワーク20としてEtherCATを採用する場合には、各種情報を格納した通信フレームがデバイス間を周期的に巡回することになる。このような通信フレームを採用することで、フィールドネットワーク20に接続されたデバイス間でデータの遣り取りが可能となる。
<F. Communication frame>
Next, an example of a communication frame propagating on the
図12は、本実施の形態に係るロボット制御システム1で利用される通信フレーム40の一例を示す模式図である。図12を参照して、一例として、通信フレーム40は、フィールドネットワーク20に接続されているデバイス毎(図2に示す構成例においては、ロボットコントローラ250)にデータ領域42が割り当てられている。データ領域42の各々は、出力値領域44および入力値領域46を含む。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of the
出力値領域44には、制御装置100(IECプログラム実行エンジン150)により生成される出力値、および/または、制御装置100(ロボットプログラム実行エンジン152)により生成されるコマンド158が格納される。
The
入力値領域46には、対応するデバイスにより取得または生成された情報が格納される。図2に示す構成例においては、ロボットコントローラ250の通信部60(フィールドネットワークコントローラ252、通信制御モジュール280、通信ドライバ282などで構成)は、制御対象のロボット200に関する状態値(例えば、ロボット200の動作モードや位置などの情報)を制御装置100へ送信する。
The
出力値領域44には、制御装置100によりデータが書き込まれ、対応するデバイスによりデータが読み込まれる。一方、入力値領域46は、対応するデバイスによりデータが書き込まれ、制御装置100によりデータが読み込まれる。
Data is written in the
図12に示される通信フレーム40を介して、制御装置100と1または複数のロボットコントローラ250との間で、データを遣り取りする。図12に示すように、制御装置100の通信部50(フィールドネットワークコントローラ108、通信制御モジュール160、通信ドライバ162などで構成)は、出力値を含む通信フレーム40を周期的に送信する。コマンド158は、複数の通信フレーム40を用いてロボットコントローラ250へ送信されてもよい。
Data is exchanged between the
なお、図12に示す通信フレーム40のデータ領域42の割り当ては一例であり、どのようにデータ領域を割り当ててもよい。例えば、フィールドネットワーク20に接続される一部のデバイスに対してのみデータ領域42を割り当てるようにしてもよい。また、データ領域42の各々は、出力値領域44および入力値領域46の一方のみを含むようにしてもよい。
The allocation of the
通信フレーム40のデータサイズには制限があるので、制御装置100から特定のロボットコントローラ250へ送信されるコマンド158が対応する出力値領域44に収まらない可能性もある。一方で、ロボット200に対する指令値を更新する周期に比較して、通信フレーム40の通信周期は、相対的に短い(例えば、数msec〜数10msec)。そのため、1つのコマンド158を複数の通信フレーム40を用いて送信しても、ロボット200を制御上での問題はない。そのため、制御装置100は、状況に応じて、1つのコマンド158を複数の通信フレーム40に分割して送信するようにしてもよい。
Since the data size of the
図13は、本実施の形態に係るロボット制御システム1においてコマンド158を複数の通信フレーム40に分割して送信する処理例を説明するための図である。図13を参照して、コマンド158のデータ列を出力値領域44に収まるサイズに分割し、時間的に連続する複数の通信フレーム40にそれぞれ格納する。
FIG. 13 is a diagram for explaining a processing example in which the
図13に示す例では、コマンド158が3つの通信フレーム40を用いて送信される例を示す。ロボットコントローラ250は、複数の通信フレーム40からそれぞれ分割されたデータを取得して結合することで、コマンド158を復元する。
In the example shown in FIG. 13, a
このように、必要に応じて、複数の通信フレーム40を用いてコマンド158を分割して送信する機能を採用することで、データ長の長いコマンド158であっても、対象のロボットコントローラ250へ送信できる。
In this way, by adopting the function of dividing and transmitting the
<G.処理手順>
次に、本実施の形態に係るロボット制御システム1における処理手順について説明する。
<G. Processing procedure>
Next, the processing procedure in the
図14は、本実施の形態に係るロボット制御システム1を構成する制御装置100における処理手順を示すフローチャートである。図14に示す各ステップは、典型的には、制御装置100のプロセッサ102がシステムプログラム1102を実行することで実現してもよい。図14に示すように、制御装置100においては、IECプログラム実行エンジン150による処理と、ロボットプログラム実行エンジン152(ロボットプログラム解釈モジュール154およびコマンド生成モジュール156)による処理とが並列して実行される。
FIG. 14 is a flowchart showing a processing procedure in the
IECプログラム実行エンジン150に係る処理として、制御装置100は、次の制御周期が到来したか否かを判断する(ステップS100)。次の制御周期が到来していなければ(ステップS100においてNO)、制御装置100は、次の制御周期の到来まで処理を待つ。
As a process related to the IEC
次の制御周期が到来していれば(ステップS100においてYES)、制御装置100は、前の制御周期におけるIECプログラム1104の実行により決定された出力値を出力する(ステップS102)。なお、出力値を出力する処理は、ロボットプログラム実行エンジン152へ出力値を出力する処理を含む。
If the next control cycle has arrived (YES in step S100), the
続いて、制御装置100は、最新の入力値を取得し(ステップS104)、取得した最新の入力値を利用して、IECプログラム1104を実行することで、出力値を決定する(ステップS106)。そして、ステップS100以下の処理が繰り返される。
Subsequently, the
一方、ロボットプログラム実行エンジン152に係る処理として、制御装置100は、ロボットプログラム1108の読み込み開始条件が成立しているか否かを判断する(ステップS150)。ロボットプログラム1108の読み込み開始条件は、IECプログラム実行エンジン150からの出力値、ロボットコントローラ250からの入力値、サポート装置400からの指示、その他の任意の情報を適宜組み合わせて規定されてもよい。
On the other hand, as a process related to the robot
ロボットプログラム1108の読み込み開始条件が成立していなければ(ステップS150においてのNOの場合)、制御装置100は、ステップS152およびS154の処理をスキップする。
If the reading start condition of the
ロボットプログラム1108の読み込み開始条件が成立していれば(ステップS150においてのYESの場合)、制御装置100は、ロボットプログラム1108を実行することで、ロボットコントローラ250に与えるロボットの挙動を指示するコマンド158を生成するとともに、生成したコマンド158をロボットコントローラ250へ送信するステップ(ステップS152〜S160)。
If the reading start condition of the
より具体的には、制御装置100は、対象のロボットプログラム1108を順次読み込み(ステップS152)、読み込んだロボットプログラム1108をパースして、内部コマンドを生成する(ステップS154)。
More specifically, the
制御装置100は、コマンド158の出力開始条件が成立しているか否かを判断する(ステップS156)。コマンド158の出力開始条件は、IECプログラム実行エンジン150からの出力値、ロボットコントローラ250からの入力値、サポート装置400からの指示、その他の任意の情報を適宜組み合わせて規定されてもよい。
The
制御装置100は、コマンド158の出力開始条件が成立していれば(ステップS156においてYESの場合)、制御装置100は、次の制御周期が到来したか否かを判断する(ステップS158)。次の制御周期が到来していなければ(ステップS158においてNO)、制御装置100は、次の制御周期の到来まで処理を待つ。
If the output start condition of the
次の制御周期が到来していれば(ステップS158においてYES)、制御装置100は、予め生成されている内部コマンドに従ってコマンド158を生成して出力する(ステップS160)。
If the next control cycle has arrived (YES in step S158), the
コマンド158の出力開始条件が成立していなければ(ステップS156においてNOの場合)、制御装置100は、ステップS158およびS160の処理をスキップする。
If the output start condition of the
そして、ステップS150以下の処理が繰り返される。
図15は、本実施の形態に係るロボット制御システム1を構成するロボットコントローラ250における処理手順を示すフローチャートである。図15に示す各ステップは、ロボットコントローラ250のプロセッサ262(制御処理回路260)がロボットシステムプログラム2702を実行することで実現してもよい。
Then, the process of step S150 or less is repeated.
FIG. 15 is a flowchart showing a processing procedure in the
図15に示すように、ロボットコントローラ250においては、目標軌道生成モジュール288による処理と、指令値生成モジュール290による処理とが並列して実行される。
As shown in FIG. 15, in the
目標軌道生成モジュール288に係る処理として、ロボットコントローラ250は、制御装置100からコマンド158を受信したか否かを判断する(ステップS200)。制御装置100からコマンド158を受信していなければ(ステップS200においてNOの場合)、ロボットコントローラ250は、ステップS200の処理を繰り返す。
As a process related to the target
制御装置100からコマンド158を受信していれば(ステップS200においてYESの場合)、ロボットコントローラ250は、コマンド158のすべてを受信しているか否かを判断する(ステップS202)。コマンド158の一部のみを受信していれば(ステップS202においてNOの場合)、ロボットコントローラ250は、ステップS200以下の処理を繰り返す。
If the
コマンド158のすべてを受信していれば(ステップS202においてYESの場合)、ロボットコントローラ250は、受信したコマンド158に従って目標軌道を生成する(ステップS204)。そして、ステップS200以下の処理が繰り返される。
If all of the
一方、指令値生成モジュール290に係る処理として、ロボットコントローラ250は、次の制御周期が到来したか否かを判断する(ステップS250)。次の制御周期が到来していなければ(ステップS250においてNO)、ロボットコントローラ250は、次の制御周期の到来まで処理を待つ。
On the other hand, as a process related to the command
次の制御周期が到来していれば(ステップS250においてYES)、ロボットコントローラ250は、予め定められた最新の入力値を通信フレーム40に格納して、制御装置100へ送信する(ステップS252)。そして、ロボットコントローラ250は、通信フレーム40を参照して、制御装置100から送信された最新の出力値を取得する(ステップS254)。そして、ロボットコントローラ250は、ロボット200に対する指令値の出力条件が成立しているか否かを判断する(ステップS256)。ロボット200に対する指令値の出力条件は、制御装置100から送信された最新の出力値、管理モジュール286が保持する状態値、ロボットコントローラ250で取得される状態値、その他の任意の情報を適宜組み合わせて規定されてもよい。
If the next control cycle has arrived (YES in step S250), the
ロボット200に対する指令値の出力条件が成立していなければ(ステップS256においてNOの場合)、ロボットコントローラ250は、ステップS258およびS260の処理をスキップする。
If the output condition of the command value for the
ロボット200に対する指令値の出力条件が成立していれば(ステップS256においてYESの場合)、ロボットコントローラ250は、制御装置100からのコマンド158によって指示された挙動を実現するように、ロボット200の各軸を駆動するための指令値を順次生成する(ステップS258〜S260)。より具体的には、ロボットコントローラ250は、予め生成されている目標軌道に従って、制御対象のロボット200を構成するそれぞれのモータ230に対する指令値を生成する(ステップS258)。そして、ロボットコントローラ250は、生成したそれぞれの指令値を出力する(ステップS260)。
If the output condition of the command value for the
そして、ステップS250以下の処理が繰り返される。
<H.付記>
上述したような本実施の形態は、以下のような技術思想を含む。
Then, the process of step S250 or less is repeated.
<H. Addendum>
The present embodiment as described above includes the following technical ideas.
[構成1]
ロボット制御システム(1)であって、
第1の制御装置(100)と、
前記第1の制御装置とネットワーク接続され、ロボット(200)を制御するための第2の制御装置(250)とを備え、
前記第1の制御装置は、
ロボットプログラム(1108)を実行することで、前記ロボット(200)の挙動を指示するコマンド(158)を生成する第1のプログラム実行部(152)と、
前記コマンドを前記第2の制御装置へ送信する第1の通信部(108,160,162)とを備え、
前記第2の制御装置は、
前記第1の制御装置から送信される前記コマンドを受信する第2の通信部(252,280,282)と、
前記第1の制御装置からの前記コマンドによって指示された挙動を実現するように、前記ロボットの各軸を駆動するための指令値を順次生成する指令値生成部(290)とを備える、ロボット制御システム。
[Structure 1]
Robot control system (1)
The first control device (100) and
A second control device (250) for controlling the robot (200), which is network-connected to the first control device, is provided.
The first control device is
A first program execution unit (152) that generates a command (158) for instructing the behavior of the robot (200) by executing the robot program (1108).
A first communication unit (108, 160, 162) for transmitting the command to the second control device is provided.
The second control device is
A second communication unit (252, 280, 282) that receives the command transmitted from the first control device, and
A robot control including a command value generation unit (290) that sequentially generates command values for driving each axis of the robot so as to realize the behavior instructed by the command from the first control device. system.
[構成2]
前記第2の制御装置は、前記第1の制御装置からの前記コマンドに従って、前記ロボットの目標軌道を生成する目標軌道生成部(288)をさらに備え、
前記指令値生成部は、前記目標軌道に従って前記指令値を順次生成する、構成1に記載のロボット制御システム。
[Structure 2]
The second control device further includes a target trajectory generating unit (288) that generates a target trajectory of the robot according to the command from the first control device.
The robot control system according to
[構成3]
前記第2の制御装置は、前記目標軌道を外部出力する、構成2に記載のロボット制御システム。
[Structure 3]
The robot control system according to
[構成4]
前記第1の制御装置は、IECプログラム(1104)を実行することで、前記第2の制御装置に与える出力値を周期的に生成する第2のプログラム実行部(150)をさらに備え、
前記第1の通信部は、前記出力値および前記コマンドを前記第2の制御装置へ送信し、
前記第2の制御装置は、前記第1の制御装置からの前記出力値に従って処理を実行する処理実行部(286)をさらに備える、構成1〜3のいずれか1項に記載のロボット制御システム。
[Structure 4]
The first control device further includes a second program execution unit (150) that periodically generates an output value given to the second control device by executing the IEC program (1104).
The first communication unit transmits the output value and the command to the second control device.
The robot control system according to any one of
[構成5]
前記第1のプログラム実行部は、前記ロボットプログラムを逐次実行し、
前記第2のプログラム実行部は、前記第1のプログラム実行部による前記ロボットプログラムの実行とは独立して、前記IECプログラムをサイクリック実行する、構成4に記載のロボット制御システム。
[Structure 5]
The first program execution unit sequentially executes the robot program, and the first program execution unit executes the robot program sequentially.
The robot control system according to configuration 4, wherein the second program execution unit cyclically executes the IEC program independently of execution of the robot program by the first program execution unit.
[構成6]
前記第1の通信部は、前記出力値を含む通信フレーム(40)を周期的に送信し、
前記コマンドは、複数の前記通信フレームを用いて前記第2の制御装置へ送信される、構成4または5に記載のロボット制御システム。
[Structure 6]
The first communication unit periodically transmits a communication frame (40) including the output value, and the first communication unit periodically transmits the communication frame (40) including the output value.
The robot control system according to configuration 4 or 5, wherein the command is transmitted to the second control device using the plurality of communication frames.
[構成7]
前記第1のプログラム実行部は、複数のプログラミング言語を解釈可能に構成されるとともに、プログラミング言語に依存することなく、予め定められたコマンド体系に従う前記コマンドを生成する、構成1〜6のいずれか1項に記載のロボット制御システム。
[Structure 7]
The first program execution unit is configured to be able to interpret a plurality of programming languages, and generates the command according to a predetermined command system without depending on the programming language. The robot control system according to
[構成8]
前記第1の制御装置は、複数の前記第2の制御装置とネットワーク接続されており、
前記第1の通信部は、前記複数の第2の制御装置へそれぞれコマンドを送信する、構成1〜7のいずれか1項に記載のロボット制御システム。
[Structure 8]
The first control device is network-connected to a plurality of the second control devices.
The robot control system according to any one of
[構成9]
前記第2の通信部は、制御対象のロボットに関する状態値を前記第1の制御装置へ送信する、構成1〜8のいずれか1項に記載のロボット制御システム。
[Structure 9]
The robot control system according to any one of
[構成10]
第1の制御装置(100)と、前記第1の制御装置とネットワーク接続され、ロボット(200)を制御するための第2の制御装置(250)とを備えるロボット制御システム(1)における制御方法であって、
前記第1の制御装置が、ロボットプログラム(1108)を実行することで、前記第2の制御装置に与えるロボットの挙動を指示するコマンド(158)を生成するステップ(S152〜S160)と、
前記第1の制御装置が、前記コマンドを前記第2の制御装置へ送信するステップ(S160)と、
前記第2の制御装置が、前記第1の制御装置から送信される前記コマンドを受信するステップ(S200)と、
前記第2の制御装置が、前記第1の制御装置からの前記コマンドによって指示された挙動を実現するように、前記ロボットの各軸を駆動するための指令値を順次生成するステップ(S258〜S260)とを備える、制御方法。
[Structure 10]
A control method in a robot control system (1) including a first control device (100) and a second control device (250) connected to the first control device via a network to control the robot (200). And
A step (S152 to S160) in which the first control device executes a robot program (1108) to generate a command (158) instructing the behavior of the robot given to the second control device.
The step (S160) in which the first control device transmits the command to the second control device, and
The step (S200) in which the second control device receives the command transmitted from the first control device, and
Steps (S258 to S260) in which the second control device sequentially generates command values for driving each axis of the robot so as to realize the behavior instructed by the command from the first control device. ) And a control method.
<I.利点>
本実施の形態に係るロボット制御システム1においては、制御装置100とロボットコントローラ250とが連係してロボット200の挙動を制御する構成を採用する。このような構成を採用することで、処理負荷を分散させることができる。その結果、制御装置100の処理能力が高くなくても、複数のロボット200の挙動を制御できる。また、ロボット200の挙動を制御するために要求される制御装置100のリソースを相対的に小さくできるので、制御装置100において、ロボット200の挙動に係る処理だけではなく、別の処理を実行させることができ、システムの拡張性を高めることができる。
<I. Advantages>
In the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 ロボット制御システム、12 上位ネットワーク、20 フィールドネットワーク、40 通信フレーム、42 データ領域、44 出力値領域、46 入力値領域、50,60 通信部、100 制御装置、102,262,362,402 プロセッサ、104,266,366,404 メインメモリ、106 上位ネットワークコントローラ、108,252,352 フィールドネットワークコントローラ、110,270,410 ストレージ、112 メモリカードインターフェイス、114 メモリカード、116 ローカルバスコントローラ、118,418 プロセッサバス、120,420 USBコントローラ、122 ローカルバス、130 機能ユニット、150 IECプログラム実行エンジン、152 ロボットプログラム実行エンジン、154 ロボットプログラム解釈モジュール、156 コマンド生成モジュール、158 コマンド、160,280 通信制御モジュール、162,282 通信ドライバ、164 外部通信インターフェイス、200 ロボット、200A カスタムロボット、200B 汎用ロボット、210 アーム部、220 ドライブ回路、230 モータ、250 ロボットコントローラ、260,360 制御処理回路、268,368 インターフェイス回路、284 ロボット駆動エンジン、286 管理モジュール、288 目標軌道生成モジュール、290 指令値生成モジュール、292 信号出力ドライバ、300 操作ペンダント、370 ファームウェア、380 操作キー群、400 サポート装置、406 入力部、408 表示部、412 光学ドライブ、414 記憶媒体、422 通信コントローラ、500 表示装置、600 サーバ装置、1102 システムプログラム、1104 IECプログラム、1108 ロボットプログラム、1109 設定情報、1502 出力更新処理、1504 入力更新処理、2702 ロボットシステムプログラム、2704 設定情報、4104 開発プログラム、T1 制御周期。 1 Robot control system, 12 Upper network, 20 field network, 40 communication frames, 42 data area, 44 output value area, 46 input value area, 50, 60 communication units, 100 control device, 102,262,362,402 processor, 104,266,366,404 main memory, 106 upper network controller, 108,252,352 field network controller, 110,270,410 storage, 112 memory card interface, 114 memory card, 116 local bus controller, 118,418 processor bus , 120, 420 USB controller, 122 local bus, 130 functional unit, 150 IEC program execution engine, 152 robot program execution engine, 154 robot program interpretation module, 156 command generation module, 158 commands, 160, 280 communication control module, 162, 282 communication driver, 164 external communication interface, 200 robot, 200A custom robot, 200B general-purpose robot, 210 arm part, 220 drive circuit, 230 motor, 250 robot controller, 260, 360 control processing circuit, 268,368 interface circuit, 284 robot Drive engine, 286 management program, 288 target trajectory generation module, 290 command value generation module, 292 signal output driver, 300 operation pendant, 370 firmware, 380 operation key group, 400 support device, 406 input unit, 408 display unit, 412 optical unit. Drive, 414 storage medium, 422 communication controller, 500 display device, 600 server device, 1102 system program, 1104 IEC program, 1108 robot program, 1109 setting information, 1502 output update process, 1504 input update process, 2702 robot system program, 2704. Setting information, 4104 development program, T1 control cycle.
Claims (10)
第1の制御装置と、
前記第1の制御装置とネットワーク接続され、ロボットを制御するための第2の制御装置とを備え、
前記第1の制御装置は、
ロボットプログラムを実行することで、前記ロボットの挙動を指示するコマンドを生成する第1のプログラム実行部と、
前記コマンドを前記第2の制御装置へ送信する第1の通信部とを備え、
前記第2の制御装置は、
前記第1の制御装置から送信される前記コマンドを受信する第2の通信部と、
前記第1の制御装置からの前記コマンドによって指示された挙動を実現するように、前記ロボットの各軸を駆動するための指令値を順次生成する指令値生成部とを備える、ロボット制御システム。 It ’s a robot control system.
The first control device and
A second control device for controlling the robot, which is network-connected to the first control device, is provided.
The first control device is
A first program execution unit that generates a command for instructing the behavior of the robot by executing a robot program, and a first program execution unit.
A first communication unit that transmits the command to the second control device is provided.
The second control device is
A second communication unit that receives the command transmitted from the first control device, and
A robot control system including a command value generation unit that sequentially generates command values for driving each axis of the robot so as to realize the behavior instructed by the command from the first control device.
前記指令値生成部は、前記目標軌道に従って前記指令値を順次生成する、請求項1に記載のロボット制御システム。 The second control device further includes a target trajectory generating unit that generates a target trajectory of the robot according to the command from the first control device.
The robot control system according to claim 1, wherein the command value generation unit sequentially generates the command values according to the target trajectory.
前記第1の通信部は、前記出力値および前記コマンドを前記第2の制御装置へ送信し、
前記第2の制御装置は、前記第1の制御装置からの前記出力値に従って処理を実行する処理実行部をさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載のロボット制御システム。 The first control device further includes a second program execution unit that periodically generates an output value given to the second control device by executing an IEC program.
The first communication unit transmits the output value and the command to the second control device.
The robot control system according to any one of claims 1 to 3, wherein the second control device further includes a processing execution unit that executes processing according to the output value from the first control device.
前記第2のプログラム実行部は、前記第1のプログラム実行部による前記ロボットプログラムの実行とは独立して、前記IECプログラムをサイクリック実行する、請求項4に記載のロボット制御システム。 The first program execution unit sequentially executes the robot program, and the first program execution unit executes the robot program sequentially.
The robot control system according to claim 4, wherein the second program execution unit cyclically executes the IEC program independently of the execution of the robot program by the first program execution unit.
前記コマンドは、複数の前記通信フレームを用いて前記第2の制御装置へ送信される、請求項4または5に記載のロボット制御システム。 The first communication unit periodically transmits a communication frame containing the output value, and the first communication unit periodically transmits the communication frame.
The robot control system according to claim 4 or 5, wherein the command is transmitted to the second control device using the plurality of communication frames.
前記第1の通信部は、前記複数の第2の制御装置へそれぞれコマンドを送信する、請求項1〜7のいずれか1項に記載のロボット制御システム。 The first control device is network-connected to a plurality of the second control devices.
The robot control system according to any one of claims 1 to 7, wherein the first communication unit transmits a command to each of the plurality of second control devices.
前記第1の制御装置が、ロボットプログラムを実行することで、前記第2の制御装置に与えるロボットの挙動を指示するコマンドを生成するステップと、
前記第1の制御装置が、前記コマンドを前記第2の制御装置へ送信するステップと、
前記第2の制御装置が、前記第1の制御装置から送信される前記コマンドを受信するステップと、
前記第2の制御装置が、前記第1の制御装置からの前記コマンドによって指示された挙動を実現するように、前記ロボットの各軸を駆動するための指令値を順次生成するステップとを備える、制御方法。 A control method in a robot control system including a first control device and a second control device that is network-connected to the first control device and for controlling a robot.
A step in which the first control device executes a robot program to generate a command instructing the behavior of the robot given to the second control device.
A step in which the first control device transmits the command to the second control device,
The step in which the second control device receives the command transmitted from the first control device, and
The second control device includes a step of sequentially generating command values for driving each axis of the robot so as to realize the behavior instructed by the command from the first control device. Control method.
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