JPS63198588A - ロボットのデジタル制御装置 - Google Patents
ロボットのデジタル制御装置Info
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- JPS63198588A JPS63198588A JP62295013A JP29501387A JPS63198588A JP S63198588 A JPS63198588 A JP S63198588A JP 62295013 A JP62295013 A JP 62295013A JP 29501387 A JP29501387 A JP 29501387A JP S63198588 A JPS63198588 A JP S63198588A
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Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
ヱl:
本発明はロボット、特にロボットのアーム・ジョイント
モータ制御装置及びフィードバックトルク電流感知シス
テムに係わる。
モータ制御装置及びフィードバックトルク電流感知シス
テムに係わる。
ロボット制御装置の設計は工作機械数値制御装置の設計
から学んだものをその一部として採用している。典型的
な工作機械制御装置では、位置制御ループを、電力増幅
器の速度設定値を表わすアナログ電圧を発生するマイク
ロプロセッサまたはその他のデジタル・コントローラで
実現することができる。速度及びトルクのサーボ制御ル
ープは電力増幅器内に配置したアナログ回路で閉じられ
る。
から学んだものをその一部として採用している。典型的
な工作機械制御装置では、位置制御ループを、電力増幅
器の速度設定値を表わすアナログ電圧を発生するマイク
ロプロセッサまたはその他のデジタル・コントローラで
実現することができる。速度及びトルクのサーボ制御ル
ープは電力増幅器内に配置したアナログ回路で閉じられ
る。
最近のロボット制御装置では、位置制御ループも速度制
御ループも、速度誤差または電力増幅器の設定値を表わ
す電圧出力を発生するマイクロプロセッサまたはその他
のデジタル・コントローラで実現する。電力増幅器内の
アナログ回路がアーム・ジョイントモータ制御装置のた
めの電流ループを閉じる。
御ループも、速度誤差または電力増幅器の設定値を表わ
す電圧出力を発生するマイクロプロセッサまたはその他
のデジタル・コントローラで実現する。電力増幅器内の
アナログ回路がアーム・ジョイントモータ制御装置のた
めの電流ループを閉じる。
サーボ制御システムに課せられる条件は工作機械数値制
御装置に課せられる条件とは著しく異なる。2つの基本
的な相違点は下記の通りである。
御装置に課せられる条件とは著しく異なる。2つの基本
的な相違点は下記の通りである。
1、工作機械数値制御装置の場合、機械の動作状態に関
係なくシステムの時定数は比較的一定しているから、工
作機械の据付は時に制御ループ・パラメータを、最適の
制御が得られるように設定すればよいのが普通である。
係なくシステムの時定数は比較的一定しているから、工
作機械の据付は時に制御ループ・パラメータを、最適の
制御が得られるように設定すればよいのが普通である。
ロボット制御パラメータを同様に設定するわけにはゆか
ない。なぜなら、アームが完全に折りたたまれた状態か
ら完全に伸張した状態まで刻々と変化する荷重を操作す
ることによって慣性に著しい変化が起こるため、ロボッ
ト・アームの動作範囲に亙ってロボット時定数が大きく
変化し得るからである。
ない。なぜなら、アームが完全に折りたたまれた状態か
ら完全に伸張した状態まで刻々と変化する荷重を操作す
ることによって慣性に著しい変化が起こるため、ロボッ
ト・アームの動作範囲に亙ってロボット時定数が大きく
変化し得るからである。
2、工作機械が多くの場合、あくまでも正確なパス制御
を必要とするのに対し、ロボット・アームは器用さを必
要とするのが普通であり、このような器用さはロボット
・アームによって対象物に加えられる力を制御すること
によって容易になる。
を必要とするのに対し、ロボット・アームは器用さを必
要とするのが普通であり、このような器用さはロボット
・アームによって対象物に加えられる力を制御すること
によって容易になる。
ロボット・アーム制御システムでは電力増幅器を利用し
て、ロボット制御プログラムに従って軸駆動手段を作動
させ、アームを運動させるのに必要な電流をモータに供
給する。
て、ロボット制御プログラムに従って軸駆動手段を作動
させ、アームを運動させるのに必要な電流をモータに供
給する。
従来、電力増幅器はロボット制御システムの総コストの
大きい部分を占めるから、低コストで高度の性能を達成
するように電力増幅器を選択または設計しなければなら
ない。
大きい部分を占めるから、低コストで高度の性能を達成
するように電力増幅器を選択または設計しなければなら
ない。
典型的な公知例では、電力増幅ブロックが電源ブロック
内のスイッチング装置のオン/オフ・スイッチングによ
ってモータ電流を制御する回路を内蔵する。このアプロ
ーチは数値制御工作機械やロボット・アームのコントロ
ーラに使用される位置または位置/速度制御ループ構成
に電力増幅器を協調させるために必要であったが、この
アプローチも電力増幅器のコストを増大させ、電力増幅
器内部のスイッチング装置の外部からの制御性を著しく
制約する結果となった。
内のスイッチング装置のオン/オフ・スイッチングによ
ってモータ電流を制御する回路を内蔵する。このアプロ
ーチは数値制御工作機械やロボット・アームのコントロ
ーラに使用される位置または位置/速度制御ループ構成
に電力増幅器を協調させるために必要であったが、この
アプローチも電力増幅器のコストを増大させ、電力増幅
器内部のスイッチング装置の外部からの制御性を著しく
制約する結果となった。
このような事実にも拘らず、既存の、及び今後予想され
る多様なロボット制御システムにかんがみ、単一のメー
カーが汎用性の高い内部制御式電力増幅パッケージを開
発できるとは考えられない。従って、ロボット制御装置
の分野で所期の性能を達成するには、比較的低コストで
市販されている電源装置の利用に着目する必要がある。
る多様なロボット制御システムにかんがみ、単一のメー
カーが汎用性の高い内部制御式電力増幅パッケージを開
発できるとは考えられない。従って、ロボット制御装置
の分野で所期の性能を達成するには、比較的低コストで
市販されている電源装置の利用に着目する必要がある。
高容積、非サーボ制御ロボット用の低コスト装置として
ハイブリッド電源装置またはブロックが開発された。こ
のハイブリッド電源ブロックは電力用半導体とクランプ
ダイオードを電力増幅ブリッジの多重脚に組込んでヒー
ト・シンクに直接取付けられるようにした単一パッケー
ジを含む。ハイブリッド電源ブロックには制御回路が含
まれず、従って、制御の融通性と低コストがその特徴で
ある。
ハイブリッド電源装置またはブロックが開発された。こ
のハイブリッド電源ブロックは電力用半導体とクランプ
ダイオードを電力増幅ブリッジの多重脚に組込んでヒー
ト・シンクに直接取付けられるようにした単一パッケー
ジを含む。ハイブリッド電源ブロックには制御回路が含
まれず、従って、制御の融通性と低コストがその特徴で
ある。
高出力ロボット駆動装置用電力増幅器はパルス幅変調制
御機構を採用するのが普通である。電源スイッチ素子は
通常Hブリッジの形状に構成され、その場合、ブラシ形
DCジヨイントモータが使用される。
御機構を採用するのが普通である。電源スイッチ素子は
通常Hブリッジの形状に構成され、その場合、ブラシ形
DCジヨイントモータが使用される。
電流感知は電力増幅ブリッジの各脚と直列に電流感知抵
抗器を挿入することで達成でき、この感知抵抗器の電圧
が軸モータ電流を知る目安となる。ところが広く市販さ
れているハイブリッド電源ブロックには給電レール・リ
ードめ共通電圧及び帰線として作用する外部リードしか
ないから、各ブリッジ脚に直列抵抗を挿入するのは現実
的でない。さらに、このようなブリッジ脚抵抗器構成を
低コスト電源ブロックに用いたとしても、循環電圧が給
電リードを流れずにモータを流れる可能性があり、感知
電流値の精度を不確実なものにすることが分析の結果明
らかにされている。
抗器を挿入することで達成でき、この感知抵抗器の電圧
が軸モータ電流を知る目安となる。ところが広く市販さ
れているハイブリッド電源ブロックには給電レール・リ
ードめ共通電圧及び帰線として作用する外部リードしか
ないから、各ブリッジ脚に直列抵抗を挿入するのは現実
的でない。さらに、このようなブリッジ脚抵抗器構成を
低コスト電源ブロックに用いたとしても、循環電圧が給
電リードを流れずにモータを流れる可能性があり、感知
電流値の精度を不確実なものにすることが分析の結果明
らかにされている。
1頂
本発明の目的はロボット・アーム・ジョイントモータに
供給される駆動電流の導通時間を制御するのにデジタル
・パルス幅変調(PWM)回路を含むデジタル・ロボッ
ト・アーム・ジョイントモータ制御システムを使用する
ことにより、ロボット性能を高めると共にロボット制御
装置の製造コストを軽減することにある。
供給される駆動電流の導通時間を制御するのにデジタル
・パルス幅変調(PWM)回路を含むデジタル・ロボッ
ト・アーム・ジョイントモータ制御システムを使用する
ことにより、ロボット性能を高めると共にロボット制御
装置の製造コストを軽減することにある。
本発明では、モータ駆動電力増幅ブロックの外部でトル
ク電流ループをデジタル的に実現できるようにPWM構
造を利用することにより、(1)、電力増幅ブロックに
デジタルPWM信号を直接供給してスイッチ導通時間を
直接制御すると共に、(2)位置及び速度ループのサン
プリング周期と同期してモータ電流フィードバック信号
をサンプリングすることによりこのフィードバック信号
の時間を安定させることが出来る。
ク電流ループをデジタル的に実現できるようにPWM構
造を利用することにより、(1)、電力増幅ブロックに
デジタルPWM信号を直接供給してスイッチ導通時間を
直接制御すると共に、(2)位置及び速度ループのサン
プリング周期と同期してモータ電流フィードバック信号
をサンプリングすることによりこのフィードバック信号
の時間を安定させることが出来る。
本発明ではさらに、ブラシ付き及びブラシ付きアーム・
ジョイント直流モータを制御するデジタルPWM構造が
提供される。
ジョイント直流モータを制御するデジタルPWM構造が
提供される。
本発明ではさらに、デジタル・ロボット制御装置に低コ
ストのハイブリッド電力増幅ブロックを利用しながらモ
ータ電流を感知するアーム・ジョイントモータ感知シス
テムが提供される。
ストのハイブリッド電力増幅ブロックを利用しながらモ
ータ電流を感知するアーム・ジョイントモータ感知シス
テムが提供される。
lユニ11
上記目的にかんがみ、本発明はロボットと電力増幅器、
電流感知手段及びデジタル制御手段から成り、アーム・
ジョイントモータを作動させ、フィードバック制御のた
めモータ電流を感知するシステムを提案する。電力増幅
器は複数の脚を有する回路を含み、各脚の一端が前記回
路を介して前記脚の他端に接続する電源からロボット・
アーム・ジョイントモータに駆動電流を供給するように
接続されている。制御端子を有する半導体スイッチを前
記回路の各脚に接続して、スイッチ制御端子に制御信号
が供給されると前記脚が導通状態となるようにする。ロ
ボット及びこれと連携するシステムはアーム・ジョイン
トモータ電流を表わす信号を発生するように前記回路と
電源の間に直列に接続した電流感知手段を有することを
特徴とする。また、デジタル制御手段が周期的にスイッ
チ制御信号を発生し、これらのスイッチ制御信号がパル
ス幅変調されて前記回路の電源スイッチを作動させ、ロ
ボット駆動制御指令が要求する方向及び大きさを有する
モータ駆動電流を発生させる。デジタル制御手段は各制
御サイクルの少なくとも短い時間に互って前記回路を通
る各モータ給電パスを導通させるスイッチ制御信号を発
生する。さらにまた、各モータ給電パスが導通状態にあ
る間、制御手段サイクルと同期のかつ前記短いサイクル
部分以内の所定時点において前記電流感知手段の電流信
号を周期的にサンプリングする手段をも含む。サンプリ
ング手段は電流信号サンプルを表わす信号を前記デジタ
ル制御手段に供給することにより、前記ロボット駆動制
御指令の発生をフィードバック制御する。
電流感知手段及びデジタル制御手段から成り、アーム・
ジョイントモータを作動させ、フィードバック制御のた
めモータ電流を感知するシステムを提案する。電力増幅
器は複数の脚を有する回路を含み、各脚の一端が前記回
路を介して前記脚の他端に接続する電源からロボット・
アーム・ジョイントモータに駆動電流を供給するように
接続されている。制御端子を有する半導体スイッチを前
記回路の各脚に接続して、スイッチ制御端子に制御信号
が供給されると前記脚が導通状態となるようにする。ロ
ボット及びこれと連携するシステムはアーム・ジョイン
トモータ電流を表わす信号を発生するように前記回路と
電源の間に直列に接続した電流感知手段を有することを
特徴とする。また、デジタル制御手段が周期的にスイッ
チ制御信号を発生し、これらのスイッチ制御信号がパル
ス幅変調されて前記回路の電源スイッチを作動させ、ロ
ボット駆動制御指令が要求する方向及び大きさを有する
モータ駆動電流を発生させる。デジタル制御手段は各制
御サイクルの少なくとも短い時間に互って前記回路を通
る各モータ給電パスを導通させるスイッチ制御信号を発
生する。さらにまた、各モータ給電パスが導通状態にあ
る間、制御手段サイクルと同期のかつ前記短いサイクル
部分以内の所定時点において前記電流感知手段の電流信
号を周期的にサンプリングする手段をも含む。サンプリ
ング手段は電流信号サンプルを表わす信号を前記デジタ
ル制御手段に供給することにより、前記ロボット駆動制
御指令の発生をフィードバック制御する。
このシステムはブラシ付き、ブラシ付きの別なく直流モ
ータを作動させることができる。ブラシ付きの場合、電
力増幅回路として、モータが配置される横断パスを含む
4つの脚を有するH形ブリッジを使用すればよい。各ブ
リッジ脚にスイッチの1つが組込まれ、1対の互いに対
向する上下脚がモータを順方向に駆動する順方向パスを
形成し、他の1対の互いに対向する上下脚がモータを逆
方向に駆動する逆方向パスを形成する。各モータパスの
一方のスイッチが制御信号を供給されて駆動電流導通時
間を制御し、各モータパスの他方のスイッチが制御信号
を供給されて、H形ブリッジのこのスイッチと同じ辺に
配置されている駆動電流制御スイッチが導通状態にある
時及びアンダーラップ時間中は遮断するが、各サイクル
の残りの時間に亙っては導通してフリーホイールモータ
電流パスを形成する。
ータを作動させることができる。ブラシ付きの場合、電
力増幅回路として、モータが配置される横断パスを含む
4つの脚を有するH形ブリッジを使用すればよい。各ブ
リッジ脚にスイッチの1つが組込まれ、1対の互いに対
向する上下脚がモータを順方向に駆動する順方向パスを
形成し、他の1対の互いに対向する上下脚がモータを逆
方向に駆動する逆方向パスを形成する。各モータパスの
一方のスイッチが制御信号を供給されて駆動電流導通時
間を制御し、各モータパスの他方のスイッチが制御信号
を供給されて、H形ブリッジのこのスイッチと同じ辺に
配置されている駆動電流制御スイッチが導通状態にある
時及びアンダーラップ時間中は遮断するが、各サイクル
の残りの時間に亙っては導通してフリーホイールモータ
電流パスを形成する。
ブラシ付きモータの場合、電力増幅回路はモータ巻線を
順方向に付勢する第1組スイッチ及びモータ巻線を逆方
向に付勢する第2組スイッチを含む。デジタル制御手段
は経時的にカウントを発生するアップ/ダウン・カウン
タを有するデジタル・パルス幅変調回路を含む。変調回
路は制御指令の大きさ及び指令極性に従って、第1組ス
イッチを作動させるための少なくとも第1出力制御パル
スの時間幅及び第2組スイッチを作動させるための少な
くとも第2出力制御パルスの時間幅を決定するためカウ
ンタ手段のカウントを制御指令信号と比較する手段、及
び前記カウンタの各サイクルにおける短い時間に亙って
モータ巻線をそれぞれの方向に電流が流れるように強制
するため第1及び第2組スイッチを作動させるそれぞれ
対応の信号を発生する手段をも含む。
順方向に付勢する第1組スイッチ及びモータ巻線を逆方
向に付勢する第2組スイッチを含む。デジタル制御手段
は経時的にカウントを発生するアップ/ダウン・カウン
タを有するデジタル・パルス幅変調回路を含む。変調回
路は制御指令の大きさ及び指令極性に従って、第1組ス
イッチを作動させるための少なくとも第1出力制御パル
スの時間幅及び第2組スイッチを作動させるための少な
くとも第2出力制御パルスの時間幅を決定するためカウ
ンタ手段のカウントを制御指令信号と比較する手段、及
び前記カウンタの各サイクルにおける短い時間に亙って
モータ巻線をそれぞれの方向に電流が流れるように強制
するため第1及び第2組スイッチを作動させるそれぞれ
対応の信号を発生する手段をも含む。
一以 下 余 白−
[好ましい実施例の説明]
ロボット−概説
ロボットの性能は、簡単な点間の反復動作から、コンピ
ュータ制御され、一体的な製造システムの一部としてシ
ーケンスされる複雑な動作まで多様である。工場用の場
合、ロボットはダイカスト、スポット溶接、アーク溶接
、インベストメント鋳造、鍛造、プレス加工、吹付は塗
装、プラスチック成形、工作機械装填、熱処理、金属粗
面削り、パレット積み、れんが製造、ガラス製造など、
種々の製造部門における多様な仕事を行うことができる
。ロボット及びその利用法の詳細については、1980
年に出版されたJoseph F、 Engelber
ger著”Robotics In Practice
”を参照されたい。
ュータ制御され、一体的な製造システムの一部としてシ
ーケンスされる複雑な動作まで多様である。工場用の場
合、ロボットはダイカスト、スポット溶接、アーク溶接
、インベストメント鋳造、鍛造、プレス加工、吹付は塗
装、プラスチック成形、工作機械装填、熱処理、金属粗
面削り、パレット積み、れんが製造、ガラス製造など、
種々の製造部門における多様な仕事を行うことができる
。ロボット及びその利用法の詳細については、1980
年に出版されたJoseph F、 Engelber
ger著”Robotics In Practice
”を参照されたい。
作用域内で作業を行うため、ロボットはアーム、リスト
小集合体及びエンドエフェクタを具えているのが普通で
ある。ロボット・アームに使用される座標系は多くの場
合、デカルト、円柱、極または回転座標である。一般的
には3つの運動軸を利用することにより、リスト小集合
体を作用域内の任意の場所へ移動させ、別に3つの運動
軸を使用することによりエンドエフェクタを自在に方向
づける。
小集合体及びエンドエフェクタを具えているのが普通で
ある。ロボット・アームに使用される座標系は多くの場
合、デカルト、円柱、極または回転座標である。一般的
には3つの運動軸を利用することにより、リスト小集合
体を作用域内の任意の場所へ移動させ、別に3つの運動
軸を使用することによりエンドエフェクタを自在に方向
づける。
各運動軸ごとに駆動系を連携させるが、この駆動系は電
動式でも液圧式でも空気圧式でもよい。
動式でも液圧式でも空気圧式でもよい。
PUMAロボット
本発明の原理に従って作動することができる多様なロボ
ットのうちの1例として6軸の産業用電動ロボット20
を第1図に示した。
ットのうちの1例として6軸の産業用電動ロボット20
を第1図に示した。
このロボット20は本願出願人であるUnima−ti
on社から商品名UNIMATE PUMAシリーズ7
00で販売されている比較的強力な電動ロボットである
。Model 761 PUMAは有効荷重が22ポン
ド、リーチが59.1インチ、Model 762 P
UMAは有効荷重が44ボンド、リーチが49.2イン
チである。
on社から商品名UNIMATE PUMAシリーズ7
00で販売されている比較的強力な電動ロボットである
。Model 761 PUMAは有効荷重が22ポン
ド、リーチが59.1インチ、Model 762 P
UMAは有効荷重が44ボンド、リーチが49.2イン
チである。
PUMAフ00シリーズロボットは最も苛酷な、最も条
件のきびしい製造環境にありても長い耐用寿命と最適の
性能が確保されるように、融通性と堅牢さを重視して設
計されている。特定の仕事にどのモデルが好適であるか
を決定するのは顧客が有効荷重を重視するかリーチを重
視するかにかかっている。
件のきびしい製造環境にありても長い耐用寿命と最適の
性能が確保されるように、融通性と堅牢さを重視して設
計されている。特定の仕事にどのモデルが好適であるか
を決定するのは顧客が有効荷重を重視するかリーチを重
視するかにかかっている。
リーチの長いPUMA761はアーク溶接やシーラント
注入などのような正確かつ反復的な仕事に好適であり、
他方、PUMA762は高精度の材料取扱い、機械装填
、検査、試験、媒体中の接合及び組立や、重い対象物を
扱う部門に好適である。PUMAロボットが占めるフロ
ア・スペースは極めて狭いにも拘らず、作業範囲が広い
からロボットは複数の機械や加工面に作用することがで
きる。
注入などのような正確かつ反復的な仕事に好適であり、
他方、PUMA762は高精度の材料取扱い、機械装填
、検査、試験、媒体中の接合及び組立や、重い対象物を
扱う部門に好適である。PUMAロボットが占めるフロ
ア・スペースは極めて狭いにも拘らず、作業範囲が広い
からロボットは複数の機械や加工面に作用することがで
きる。
各軸の運動は増分エンコーダから発生する軸位置フィー
ドバック信号に従ってブラシ付き直流モータによって行
われる。図示のように、リストは3つの関節を具備する
。即ち、矢印21によって示す上/下回転、矢印22に
よっt示す左/右回転及び矢印23によって示す第3の
アーム運動をそれぞれ行う。エルボ及びショルダの上/
下方向回転を矢印24.25でそれぞれ示した。最後に
、台座27上での左/右方向アーム回転を矢印26で示
した。
ドバック信号に従ってブラシ付き直流モータによって行
われる。図示のように、リストは3つの関節を具備する
。即ち、矢印21によって示す上/下回転、矢印22に
よっt示す左/右回転及び矢印23によって示す第3の
アーム運動をそれぞれ行う。エルボ及びショルダの上/
下方向回転を矢印24.25でそれぞれ示した。最後に
、台座27上での左/右方向アーム回転を矢印26で示
した。
三!シーjJJj1皿
本発明は第1図のロボット20や、ブラシなし直流軸モ
ータ及び絶対位置フィードバックを利用する大型のUn
imation 860ロボツトを含むその他のロボッ
トを作動することができるロボット制御装置30(第2
図)に係わる。ただし、一般的には、ロボット制御装置
30は単独の、またはネットワーク動作する種類及びサ
イズの異なるロボットに汎用的に応用することができる
。
ータ及び絶対位置フィードバックを利用する大型のUn
imation 860ロボツトを含むその他のロボッ
トを作動することができるロボット制御装置30(第2
図)に係わる。ただし、一般的には、ロボット制御装置
30は単独の、またはネットワーク動作する種類及びサ
イズの異なるロボットに汎用的に応用することができる
。
汎用性であるから、制御装置30は1つのロボット・シ
リーズを作動するように構成することができる。即ち、
本願の出願人であるUnimation社の製造にかか
るすべての液圧駆動または電動ロボット・アームを制御
装置30によって作動することができる。制御装置30
をシリーズのすべてのロボットに使用できるということ
、もっと一般的に言えばその汎用性の決め手はモジュー
ル化すると共にアーム従属ハードウェアの使用を極力少
なくし、モジュール制御構造にアーム従属ハードウェア
が使用されることをできるだけ避けることにある。
リーズを作動するように構成することができる。即ち、
本願の出願人であるUnimation社の製造にかか
るすべての液圧駆動または電動ロボット・アームを制御
装置30によって作動することができる。制御装置30
をシリーズのすべてのロボットに使用できるということ
、もっと一般的に言えばその汎用性の決め手はモジュー
ル化すると共にアーム従属ハードウェアの使用を極力少
なくし、モジュール制御構造にアーム従属ハードウェア
が使用されることをできるだけ避けることにある。
できる普遍的な制御ループ構成100の実施例を示した
。各ロボット・アーム・ジョイントモータ102はトル
ク制御ループ104によって作動される。外側位置制御
ループ106が速度制御ループ108と直列に接続し、
速度制御ループ108はトルク制御ループ104を駆動
する。フィードフォワード加速制御ループ110は加速
指令112に応答し、トルク制御ループ104の人力に
はアーム及び負荷慣性114も直接供給される。ロボッ
ト・アームは位置制御ループに供給される一連のプログ
ラム位置指令116を介してロボット・プログラムに従
い、制御ループ100きる好ましい普遍的制御ループ構
成118を示す。この構成は全デジタル式制御装置とし
て実施するのが好ましい。本願発明または上記した他の
特許出願に開示されているような階層構造、多重プロセ
ッサ構造及び浮動小数点ハードウェアを組込めば、採用
するモジュール構成に応じて32乃至8ミリ秒のサイク
ル時間で起動サイクルを特徴づけることができる。
。各ロボット・アーム・ジョイントモータ102はトル
ク制御ループ104によって作動される。外側位置制御
ループ106が速度制御ループ108と直列に接続し、
速度制御ループ108はトルク制御ループ104を駆動
する。フィードフォワード加速制御ループ110は加速
指令112に応答し、トルク制御ループ104の人力に
はアーム及び負荷慣性114も直接供給される。ロボッ
ト・アームは位置制御ループに供給される一連のプログ
ラム位置指令116を介してロボット・プログラムに従
い、制御ループ100きる好ましい普遍的制御ループ構
成118を示す。この構成は全デジタル式制御装置とし
て実施するのが好ましい。本願発明または上記した他の
特許出願に開示されているような階層構造、多重プロセ
ッサ構造及び浮動小数点ハードウェアを組込めば、採用
するモジュール構成に応じて32乃至8ミリ秒のサイク
ル時間で起動サイクルを特徴づけることができる。
好ましい制御ループ構成118では、位置及び速度制御
ループ120.122がトルク制御ループ124の人力
と並列に接続する。
ループ120.122がトルク制御ループ124の人力
と並列に接続する。
速度指令はブロック128が受信する位置指令に基づき
ブロック126によって形成される。フィードフォワー
ド加速指令は速度指令に基づきブロック130によって
形成される。フィードフォワード加速制御ループ136
において、参照番号134で示すように慣性計算値(負
荷及びアーム)132が加速指令に乗算される。
ブロック126によって形成される。フィードフォワー
ド加速指令は速度指令に基づきブロック130によって
形成される。フィードフォワード加速制御ループ136
において、参照番号134で示すように慣性計算値(負
荷及びアーム)132が加速指令に乗算される。
速度ループ120においては、この実施例の場合、ロボ
ット制御装置のモジュール構成に応じて8乃至32ミリ
秒ごとに速度指令が発生する。後述する基本的なロボッ
ト制御装置の軌道サイクル時間は32ミリ秒であり、改
良型の軌道サイクル時間は8ミリ秒である。
ット制御装置のモジュール構成に応じて8乃至32ミリ
秒ごとに速度指令が発生する。後述する基本的なロボッ
ト制御装置の軌道サイクル時間は32ミリ秒であり、改
良型の軌道サイクル時間は8ミリ秒である。
いずれの場合にも、速度指令発生器138は速度フィー
ドバックパス140における速度フィードバックサンプ
リング速度に対応する1ミリ秒に1回の速度で速度指令
を補間する。図示のように、tlnimation86
0ロボツトのための速度フィードバックはタコメータ信
号をコンバータ142によりA/D変換することによっ
て形成される。スケーラ144及びフィルタ146が組
込まれて速度フィードバック回路が完全なものになる。
ドバックパス140における速度フィードバックサンプ
リング速度に対応する1ミリ秒に1回の速度で速度指令
を補間する。図示のように、tlnimation86
0ロボツトのための速度フィードバックはタコメータ信
号をコンバータ142によりA/D変換することによっ
て形成される。スケーラ144及びフィルタ146が組
込まれて速度フィードバック回路が完全なものになる。
同様に、位置制御ループ122においてもフィードバッ
クパス150における位置フィードバックサンプリング
速度に対応して1ミリ秒毎に1回ずつ、補間回路148
が位置指令を発生する。LInfa+ation 88
0ロボツト制御装置の場合、位置フィードバックは絶対
量であり、速度及び位置フィードバックパス140.1
50は(スイッチ151が図示位置を占める状態で)動
作する。Unimation PUMAロボットに対し
ては、タコメータを使用せず、(スイッチ151が他方
の位置へ移行した状態で)ブロック152で示すように
増分位置フィードバックから速度フィードバックが算出
される。
クパス150における位置フィードバックサンプリング
速度に対応して1ミリ秒毎に1回ずつ、補間回路148
が位置指令を発生する。LInfa+ation 88
0ロボツト制御装置の場合、位置フィードバックは絶対
量であり、速度及び位置フィードバックパス140.1
50は(スイッチ151が図示位置を占める状態で)動
作する。Unimation PUMAロボットに対し
ては、タコメータを使用せず、(スイッチ151が他方
の位置へ移行した状態で)ブロック152で示すように
増分位置フィードバックから速度フィードバックが算出
される。
速度誤差はループ156によって供給されるゲインに基
づいて加算器154が形成する。同様に、位置誤差はボ
ックス160によって供給されるゲインに基づいて加算
器158が形成する。速度及び位置の誤差とフィードフ
ォワード加速指令が加算器162において加算される。
づいて加算器154が形成する。同様に、位置誤差はボ
ックス160によって供給されるゲインに基づいて加算
器158が形成する。速度及び位置の誤差とフィードフ
ォワード加速指令が加算器162において加算される。
ゲインがボックス166に供給されてトルク指令を形成
し、このトルク指令は1ミリ秒毎に1回ずつトルク制御
ループ164の入力に供給される。加算器168はトル
ク指令(モータ電流指令)をフィードバックパス170
からの電流フィードバックと加算することによってトル
ク誤差を形成する。ボックス172がトルク・ループ・
ゲインをトルク誤差に印加し、パルス幅変調(PWM)
出力指令(モータ電圧指令)が電力増幅器1フ4に供給
され、電力増幅器174がロボット・ジヨイントを動作
させるためのモータ駆動電流を供給する。250マイク
ロ秒ごとに抵抗1フ5から電流フィードバックが発生し
く第7B1図の詳細なブロックダイヤグラムを参照され
たい)、ボックス178によって供給されるスケーリン
グに基づき、ボックス176によってデジタル信号に変
換される。
し、このトルク指令は1ミリ秒毎に1回ずつトルク制御
ループ164の入力に供給される。加算器168はトル
ク指令(モータ電流指令)をフィードバックパス170
からの電流フィードバックと加算することによってトル
ク誤差を形成する。ボックス172がトルク・ループ・
ゲインをトルク誤差に印加し、パルス幅変調(PWM)
出力指令(モータ電圧指令)が電力増幅器1フ4に供給
され、電力増幅器174がロボット・ジヨイントを動作
させるためのモータ駆動電流を供給する。250マイク
ロ秒ごとに抵抗1フ5から電流フィードバックが発生し
く第7B1図の詳細なブロックダイヤグラムを参照され
たい)、ボックス178によって供給されるスケーリン
グに基づき、ボックス176によってデジタル信号に変
換される。
一以 下 余 白−
二二」」主1里
ロボット制御装置30の制御ルーピングは複数の電子ボ
ートに設けたデジタル制御回路を利用することによって
実現する。ボード別に回路を組織し、種々のマイクロプ
ロセッサにプログラミングを分担させることにより、モ
ジュール制御構成を利用してロボット制御能力を高める
と共に、製造コストを軽減し、汎用を可能にする構成の
可変性及び制御性能御されるロボット・アームのタイプ
に応じて異なるが、好ましくはすべての回路を収容する
アーム・インターフェース・ボード800を含む。例え
ば、位置フィードバック回路は制御されるロボット・ア
ームが絶対位置フィードバックを採用するか増分位置フ
ィードバックを採用するかに従って異なったものとなる
。従って、サイズまたはタイプの異なる種々のロボット
・アームに対応できるデジタル制御システムを得るには
、2種類以上のアーム・インターフェース・ボード80
0を使用すればよい。特定のロボット・アームはこのロ
ボット・アームと協働するように構成されたアーム・イ
ンターフェース・ボードの使用を必要とする。
ートに設けたデジタル制御回路を利用することによって
実現する。ボード別に回路を組織し、種々のマイクロプ
ロセッサにプログラミングを分担させることにより、モ
ジュール制御構成を利用してロボット制御能力を高める
と共に、製造コストを軽減し、汎用を可能にする構成の
可変性及び制御性能御されるロボット・アームのタイプ
に応じて異なるが、好ましくはすべての回路を収容する
アーム・インターフェース・ボード800を含む。例え
ば、位置フィードバック回路は制御されるロボット・ア
ームが絶対位置フィードバックを採用するか増分位置フ
ィードバックを採用するかに従って異なったものとなる
。従って、サイズまたはタイプの異なる種々のロボット
・アームに対応できるデジタル制御システムを得るには
、2種類以上のアーム・インターフェース・ボード80
0を使用すればよい。特定のロボット・アームはこのロ
ボット・アームと協働するように構成されたアーム・イ
ンターフェース・ボードの使用を必要とする。
アーム・インターフェース(AIF)ボード800はま
た、2つ以上のボードと連携するが特に1つのボードと
は連携しない例えばVMEパス制御回路のような包括的
な回路をも収容する。
た、2つ以上のボードと連携するが特に1つのボードと
は連携しない例えばVMEパス制御回路のような包括的
な回路をも収容する。
(パルス幅変調された)制御信号がAIFボード800
から発生して、ロボット・ジヨイント・モータにモータ
電流を供給する電力増幅器ブロック150を制御する。
から発生して、ロボット・ジヨイント・モータにモータ
電流を供給する電力増幅器ブロック150を制御する。
AIFボード800はロボット制御装置30を作業セル
152内の他のロボット制御装置、エリア・ネットワー
ク中のプログラム可能制御装置及びその他の入/出力装
置153、及び統括制御用の高レベル・コンピュータ1
54に外部接続するチャンネルをも兼ねる。
152内の他のロボット制御装置、エリア・ネットワー
ク中のプログラム可能制御装置及びその他の入/出力装
置153、及び統括制御用の高レベル・コンピュータ1
54に外部接続するチャンネルをも兼ねる。
トルク・プロセッサ(TP)ボード600及びサーボ制
御ボード400はあらゆる種類のロボットを対象とする
あらゆるロボット制御システムにおいてAIFボード8
00及び電力増幅器ブロック150と併用される包括的
な回路ボードである。3つの回路ボード400.600
及び800はロボット・アームに対する完全6軸制御を
可能にするから、UNIVALタイプ及びその他のロボ
ット制御装置の基本的な制御装置構造を形成する。
御ボード400はあらゆる種類のロボットを対象とする
あらゆるロボット制御システムにおいてAIFボード8
00及び電力増幅器ブロック150と併用される包括的
な回路ボードである。3つの回路ボード400.600
及び800はロボット・アームに対する完全6軸制御を
可能にするから、UNIVALタイプ及びその他のロボ
ット制御装置の基本的な制御装置構造を形成する。
トルク・プロセッサ・ボード600はサーボ制御ボード
400からの指令に応答してモータトルクを制御する。
400からの指令に応答してモータトルクを制御する。
サーボ制御ボード400はロボット制御プログラムに従
ってアームの解を求めると共に、位置及び速度制御を行
う。
ってアームの解を求めると共に、位置及び速度制御を行
う。
追加の電子ボードまたは装置を基本制御装置400.6
00.800と接続することによって制御能力及び/ま
たはシステム機能をさらに充実することができる。例え
ば、システム制御ボード500を追加し、サーボ制御ボ
ード400からアームの解を求めるなどの所定プログラ
ム機能をこのシステム制御ボード500に割当てると、
UNIVA’L制御装置はロボット20やその他のロボ
ットを、はるかに迅速な制御作用で、即ち、軌道サイク
ル時間を32ミリ秒から8ミリ秒に短縮して作動するこ
とができる。
00.800と接続することによって制御能力及び/ま
たはシステム機能をさらに充実することができる。例え
ば、システム制御ボード500を追加し、サーボ制御ボ
ード400からアームの解を求めるなどの所定プログラ
ム機能をこのシステム制御ボード500に割当てると、
UNIVA’L制御装置はロボット20やその他のロボ
ットを、はるかに迅速な制御作用で、即ち、軌道サイク
ル時間を32ミリ秒から8ミリ秒に短縮して作動するこ
とができる。
制御などを目的とするボード間データ通信はVMEパス
155の多重信号パスを介して行われる。また、トルク
・プロセッサ・ボード600とAIFボード800を接
続すルvMXパス156をも設けた。
155の多重信号パスを介して行われる。また、トルク
・プロセッサ・ボード600とAIFボード800を接
続すルvMXパス156をも設けた。
AIF、TP及び30Mボード及びその他の接続可能な
ユニットに(第3A図には示さない)多重ビン・インタ
ーコネクタを設けることにより、VME及びVMXボー
ド間接続を容易にすると共に、ロボット制御装置30を
構成するためモジュール方式でボードな組立てる作業を
容易にする。外部入/出力接続用として別のコネクタを
AIFボード800に設ける。
ユニットに(第3A図には示さない)多重ビン・インタ
ーコネクタを設けることにより、VME及びVMXボー
ド間接続を容易にすると共に、ロボット制御装置30を
構成するためモジュール方式でボードな組立てる作業を
容易にする。外部入/出力接続用として別のコネクタを
AIFボード800に設ける。
ボード回路構造の詳細は後述する。
−以 下 余 白−
アーム駆 御 置
既に述べ′たように、高レベル制御ルーピングは、ユー
ザのロボット・プログラムに従って速度、加速度及びト
ルクを制御されながらアーム作動体が指令位置へ移動す
るようにAIFボード800を介して実行されるアーム
軸に対する電圧指令信号を発生する。軸駆動信号を発生
させるため、AIFボード800にパルス幅変調回路8
01及び駆動回路802を設ける。軸駆動信号はこの実
施例の場合、電力増幅回路に供給され、電力増幅回路は
アームの6つの運動軸とそれぞれ連携する直流ブラシな
しモータに駆動電流を供給する。幅変調デジタル制御信
号を利用すれば、電力増幅回路内でモータ電流を制御す
るソリッドステート・、スイッチを操作することにより
、連続振幅制御ではなくパルス・オン/オフ制御方式で
モータ電流レベルを制御でき、この方がはるかに能率的
である。
ザのロボット・プログラムに従って速度、加速度及びト
ルクを制御されながらアーム作動体が指令位置へ移動す
るようにAIFボード800を介して実行されるアーム
軸に対する電圧指令信号を発生する。軸駆動信号を発生
させるため、AIFボード800にパルス幅変調回路8
01及び駆動回路802を設ける。軸駆動信号はこの実
施例の場合、電力増幅回路に供給され、電力増幅回路は
アームの6つの運動軸とそれぞれ連携する直流ブラシな
しモータに駆動電流を供給する。幅変調デジタル制御信
号を利用すれば、電力増幅回路内でモータ電流を制御す
るソリッドステート・、スイッチを操作することにより
、連続振幅制御ではなくパルス・オン/オフ制御方式で
モータ電流レベルを制御でき、この方がはるかに能率的
である。
二り五曵又呈11
凰1
パルス幅変調回路は軸モータ駆動回路を介してトルクま
たは電流制御ループを閉じるためのデジタル・インター
フェースを提供する。パルス幅変調の目的はジヨイント
モータ電源スイッチの導通時間を制御してモータ電圧及
びトルク指令を満足させることにある。
たは電流制御ループを閉じるためのデジタル・インター
フェースを提供する。パルス幅変調の目的はジヨイント
モータ電源スイッチの導通時間を制御してモータ電圧及
びトルク指令を満足させることにある。
第3B図の包括ブロックダイヤグラムに示すように、デ
ジタルPWM発生器825Aはトルク・マイクロプロセ
ッサPSパスから9ビツト・データ指令及び3ビツトの
レジスタ・アドレスを受信する。P2パスからは僅かに
、装置選択ロジック、読取/書込、リセット(初期設定
)及びデータ・ストローブ信号も受信される。トルク・
プロセッサ・ボード600(第3A図)のトルク演算回
路から受信するごとに、PWM発生器825Aからパス
へDTACK (確認)信号が返送される。
ジタルPWM発生器825Aはトルク・マイクロプロセ
ッサPSパスから9ビツト・データ指令及び3ビツトの
レジスタ・アドレスを受信する。P2パスからは僅かに
、装置選択ロジック、読取/書込、リセット(初期設定
)及びデータ・ストローブ信号も受信される。トルク・
プロセッサ・ボード600(第3A図)のトルク演算回
路から受信するごとに、PWM発生器825Aからパス
へDTACK (確認)信号が返送される。
デジタルPWM発生器825Aは軸駆動手段として例え
ばブラシなしまたはブラシ付き直流モータが使用される
場合、3軸に作用するように構成することが好ましい。
ばブラシなしまたはブラシ付き直流モータが使用される
場合、3軸に作用するように構成することが好ましい。
即ち、モータがブラシなしかブラシ付きかに関係なく各
軸モータと連携の増幅器ベースまたはゲート駆動回路に
1組のデジタルPWM制御信号(ここでは4個の信号A
I、A2.Bl、B2)が供給されて、モータ巻線を流
れる電流の方向及び大きさをオン/オフ電源スイッチ制
御を介して制御する。他の実施態様として、ここに述べ
たのとは異なるPWM発生器を使用することも可能であ
る。
軸モータと連携の増幅器ベースまたはゲート駆動回路に
1組のデジタルPWM制御信号(ここでは4個の信号A
I、A2.Bl、B2)が供給されて、モータ巻線を流
れる電流の方向及び大きさをオン/オフ電源スイッチ制
御を介して制御する。他の実施態様として、ここに述べ
たのとは異なるPWM発生器を使用することも可能であ
る。
ブラシなし直流モータを採用する実施例では、ブラシな
し直流モータの3組巻線を互いに接続してブリッジ回路
(第11A及び11B図)を形成し、モータ駆動電流が
常に1対の巻線を流れ、モータ導通パスが連続する巻線
対を通って、転流、即ち、コミュテートすることによっ
てモータ駆動トルクを発生させる。この構成ではPWM
パルスがモータ電流のフロ一時間幅を決定し、PWMパ
ルスに基づく転流スイッチング・ロジック及びホール効
果センサフィードバック信号が駆動電流が流れる巻線対
及び方向を決定する。
し直流モータの3組巻線を互いに接続してブリッジ回路
(第11A及び11B図)を形成し、モータ駆動電流が
常に1対の巻線を流れ、モータ導通パスが連続する巻線
対を通って、転流、即ち、コミュテートすることによっ
てモータ駆動トルクを発生させる。この構成ではPWM
パルスがモータ電流のフロ一時間幅を決定し、PWMパ
ルスに基づく転流スイッチング・ロジック及びホール効
果センサフィードバック信号が駆動電流が流れる巻線対
及び方向を決定する。
H形電力増幅ブリッジ回路が使用される直流ブラシ付き
モータ利用実施例の場合、pwM出力信号A1及びB2
の制御下に電力増幅器スイッチ5l−Bl及び5l−A
2が開くと、直流ブラシ付きモータ54(第5図)が1
つの方向に作動し、PWM出力信号B1及びA2の制御
下に電力増幅器スイッチ5l−A1及び5l−B2が開
くと逆方向に作動する。
モータ利用実施例の場合、pwM出力信号A1及びB2
の制御下に電力増幅器スイッチ5l−Bl及び5l−A
2が開くと、直流ブラシ付きモータ54(第5図)が1
つの方向に作動し、PWM出力信号B1及びA2の制御
下に電力増幅器スイッチ5l−A1及び5l−B2が開
くと逆方向に作動する。
再び第3B図に示すように3ビツト・アドレス信号が符
号化されてPWM発生器825A内の(図示しない)8
つのレジスタをアドレスする。2つのレジスタは各軸に
関する電圧指令を記憶するのに利用される。従って、合
計6つのレジスタが電圧指令の記憶に利用され、残る2
つのレジスタが3軸に共通の指令及び状態データを記憶
する。
号化されてPWM発生器825A内の(図示しない)8
つのレジスタをアドレスする。2つのレジスタは各軸に
関する電圧指令を記憶するのに利用される。従って、合
計6つのレジスタが電圧指令の記憶に利用され、残る2
つのレジスタが3軸に共通の指令及び状態データを記憶
する。
PWMの詳細
第6B図に示すように、トルク・プロセッサ・ボード6
00からの軸電圧指令信号は両方向性バッファ826.
876によりアーム・インターフェース・ボード800
で受信される。AIFボード800の回路が電圧指令デ
ータを処理することにより、軸モータに駆動電流を供給
する電力増幅器のベースまたはゲート駆動回路を制御す
るためのデジタルTTL論理レベル信号を形成する。既
に指摘したように、モータ電流、軸位置及び速度データ
は閉ループ位置、速度及びトルク制御のためAIFボー
ド800を介して高レベル制御ループにフィードバック
される。
00からの軸電圧指令信号は両方向性バッファ826.
876によりアーム・インターフェース・ボード800
で受信される。AIFボード800の回路が電圧指令デ
ータを処理することにより、軸モータに駆動電流を供給
する電力増幅器のベースまたはゲート駆動回路を制御す
るためのデジタルTTL論理レベル信号を形成する。既
に指摘したように、モータ電流、軸位置及び速度データ
は閉ループ位置、速度及びトルク制御のためAIFボー
ド800を介して高レベル制御ループにフィードバック
される。
第6A図から明らかなように、パルス幅変調回路は1対
のLSIパルス幅変調(pwM)チップ828.829
の形に構成することが好ましい。一般に、PWMチップ
828.829は半導体ウェハー内にシリコン・マスク
・デポジットによって多数の個別トランジスタが形成さ
れている標準的な大規模集積(LSI)ゲート・アレイ
・チップから設計する。この場合、具体的にはCMOS
3ミクロン、単一金属、1500ゲートのゲート・アレ
イ・チップとして構成する。
のLSIパルス幅変調(pwM)チップ828.829
の形に構成することが好ましい。一般に、PWMチップ
828.829は半導体ウェハー内にシリコン・マスク
・デポジットによって多数の個別トランジスタが形成さ
れている標準的な大規模集積(LSI)ゲート・アレイ
・チップから設計する。この場合、具体的にはCMOS
3ミクロン、単一金属、1500ゲートのゲート・アレ
イ・チップとして構成する。
所要の回路を成立させる所定パターンでトランジスタ・
ゲートを互いに接続させるようにチップ上に特別設計の
金属マスクを配置することによってPWMチップ上に所
期回路を形成する。
ゲートを互いに接続させるようにチップ上に特別設計の
金属マスクを配置することによってPWMチップ上に所
期回路を形成する。
一般に、PWMチップはマイクロプロセッサ周辺装置と
して使用して(即ち、制御ループ構造中の上位プロセッ
サの制御下に作用して)直流ブラシ付き一一夕駆動手段
を有する3軸を制御するためのデジタル・パルス幅変調
信号を発生する。実施態様によっては、PWMチップを
別設の処理回路と併用することにより、直流ブラシなし
モータ駆動手段を有する3軸に関するPWM信号を発生
することができる。
して使用して(即ち、制御ループ構造中の上位プロセッ
サの制御下に作用して)直流ブラシ付き一一夕駆動手段
を有する3軸を制御するためのデジタル・パルス幅変調
信号を発生する。実施態様によっては、PWMチップを
別設の処理回路と併用することにより、直流ブラシなし
モータ駆動手段を有する3軸に関するPWM信号を発生
することができる。
その他の動作モードとして、出力制御信号を発生させる
ことなくマイクロプロセッサ制御下にPWMランプ発生
の確認を可能にする診断動作モードがある。安全上の配
慮から、3 PWMサイクル内でトルク・ボード・マイ
クロプロセッサによって軸電圧指令が更新されない限り
、ウォッチドッグ機能がPWM発生を不能にし、ソフト
ウェア制御を利用することによってPWM発生を可能化
及び不能化し、プログラムされた電圧が軸電圧指令が安
全値を超えるのを独自に阻止する。
ことなくマイクロプロセッサ制御下にPWMランプ発生
の確認を可能にする診断動作モードがある。安全上の配
慮から、3 PWMサイクル内でトルク・ボード・マイ
クロプロセッサによって軸電圧指令が更新されない限り
、ウォッチドッグ機能がPWM発生を不能にし、ソフト
ウェア制御を利用することによってPWM発生を可能化
及び不能化し、プログラムされた電圧が軸電圧指令が安
全値を超えるのを独自に阻止する。
出力パルス幅を制御するためPWMチップにより内部か
ら形成されるランプのランプ周期は内部発振器または外
部クロックによって制御できる。また、PWMは電流フ
ィードバックサンプリングに同期させた割込信号及びP
WMランプと同期させ同期電流フィードバックサンプリ
ング・パルスを発生する。
ら形成されるランプのランプ周期は内部発振器または外
部クロックによって制御できる。また、PWMは電流フ
ィードバックサンプリングに同期させた割込信号及びP
WMランプと同期させ同期電流フィードバックサンプリ
ング・パルスを発生する。
第6A図に示すように、電圧指令データはデータ・パス
830を介してPWMチップ828.829内のレジス
タへ転送される。軸1.2及び3に関する指令データは
PWMチップ828へ送信され;軸4.5及び6に関す
る指令データはPWMチップ829へ送信される。
830を介してPWMチップ828.829内のレジス
タへ転送される。軸1.2及び3に関する指令データは
PWMチップ828へ送信され;軸4.5及び6に関す
る指令データはPWMチップ829へ送信される。
トルク・プロセッサ・ボードのトルク制御管理プロセッ
サからのアドレス及び制御信号はAIFアドレス・パス
831(第6B図)に供給される。メモリ・スペース・
デコーダ832が入力信号に応答してPWM選択信号P
WMIC3またはPWM 2 CSを発生し、これがP
WMチップ828または829に供給される。デコーダ
はまた、電流フィードバックパスにおけるA/D変換制
御のためのMUXSET及びC0NVADを、データ読
取制御のためのADSTAT、 ADDATA及びRD
)IALLを、ゲート制御回路833を介してTPボー
ド600のトルク管理プロセッサヘプタ信号受信確認の
ためのLDTA(:にを発生する。タイミング発生器8
33Aは確認信号の発生を所定の時間だけ遅延させる。
サからのアドレス及び制御信号はAIFアドレス・パス
831(第6B図)に供給される。メモリ・スペース・
デコーダ832が入力信号に応答してPWM選択信号P
WMIC3またはPWM 2 CSを発生し、これがP
WMチップ828または829に供給される。デコーダ
はまた、電流フィードバックパスにおけるA/D変換制
御のためのMUXSET及びC0NVADを、データ読
取制御のためのADSTAT、 ADDATA及びRD
)IALLを、ゲート制御回路833を介してTPボー
ド600のトルク管理プロセッサヘプタ信号受信確認の
ためのLDTA(:にを発生する。タイミング発生器8
33Aは確認信号の発生を所定の時間だけ遅延させる。
PWMチップ828または829内で、アドレス信号X
AI、XA2及びXA3はそれぞれの電圧指令データ信
号をデータ・パス830から、指令信号が供給される軸
と対応する内部軸指令データ・レジスタへ転送する。
AI、XA2及びXA3はそれぞれの電圧指令データ信
号をデータ・パス830から、指令信号が供給される軸
と対応する内部軸指令データ・レジスタへ転送する。
本発明のブラシなし直流モータ採用実施例では駆動モー
タステータ図面の周りにホール効果センサを配置するこ
とにより、転流スイッチング制御に利用するための磁気
ロータ位置信号を発生させることができる。6軸モータ
のそれぞれに合計9個のセンナを使用する(第14図)
、 RD)IALLがゲート834またはゲート83
5を作動させることにより、軸1.2及び3に関する読
取信号HALLRUまたは軸4.5及び6に関する読取
信号)(ALLRLを発生させる。
タステータ図面の周りにホール効果センサを配置するこ
とにより、転流スイッチング制御に利用するための磁気
ロータ位置信号を発生させることができる。6軸モータ
のそれぞれに合計9個のセンナを使用する(第14図)
、 RD)IALLがゲート834またはゲート83
5を作動させることにより、軸1.2及び3に関する読
取信号HALLRUまたは軸4.5及び6に関する読取
信号)(ALLRLを発生させる。
安全/エラー制御回路837はトルク・ボード・リセッ
ト信号PWMRESに応答して他の制御リセット信号と
は独立にPWMをリセットするから、システム全体が初
期設定されるまでPWM出力はスタートしない、また、
PWMがリセットされれば、制御システムの他の部分を
停止させなくても駆動またはその他のエラーをPWMに
よって直接停止させることができる。XARMERは2
つのチップが同期していないエラー状態を表わす。
ト信号PWMRESに応答して他の制御リセット信号と
は独立にPWMをリセットするから、システム全体が初
期設定されるまでPWM出力はスタートしない、また、
PWMがリセットされれば、制御システムの他の部分を
停止させなくても駆動またはその他のエラーをPWMに
よって直接停止させることができる。XARMERは2
つのチップが同期していないエラー状態を表わす。
PWMチップ828からの3組の出力駆動制御信号が3
つの対応モータに関連してPWMABIIS(第6A図
)と呼ばれるパス838に供給される。同様に、他の3
つの対応モータ軸に関連してPWMチップ829からの
出力制御信号がPWM A Bus (第6A図)と
呼ばれるパス839に供給される。
つの対応モータに関連してPWMABIIS(第6A図
)と呼ばれるパス838に供給される。同様に、他の3
つの対応モータ軸に関連してPWMチップ829からの
出力制御信号がPWM A Bus (第6A図)と
呼ばれるパス839に供給される。
PWMチップ828からの出力信号TES1はAIFボ
ードの他の場所で分割されて高レベル制御ループのため
の同期信号VTICにとなるクロック信号である。
ードの他の場所で分割されて高レベル制御ループのため
の同期信号VTICにとなるクロック信号である。
PWMチップ828または829内の回路の詳細を第5
B図に示した。軸駆動電圧指令は2の補数の形を取る9
ビツト・ワードであり、トルク・ボードから受信される
と、トライステート両方向バッファ840に記憶される
。デコーダ/セレクト・ロジック846はトルク・プロ
セッサ・ボード600のトルク制御管理プロセッサから
の制御信号に従ってバッファ840との間のデータ移動
を制御する。
B図に示した。軸駆動電圧指令は2の補数の形を取る9
ビツト・ワードであり、トルク・ボードから受信される
と、トライステート両方向バッファ840に記憶される
。デコーダ/セレクト・ロジック846はトルク・プロ
セッサ・ボード600のトルク制御管理プロセッサから
の制御信号に従ってバッファ840との間のデータ移動
を制御する。
制御信号は装置選択信号CS%読取/書込信号R/W、
データ・ストローブ信号DS、及びリセットまたは初期
設定信号RESを含む。また、3つのレジスタ・アドレ
ス信号AO,At、A2が符号化されてPWMチップ8
38または839内の8つのレジスタのいずれかをアド
レスする。
データ・ストローブ信号DS、及びリセットまたは初期
設定信号RESを含む。また、3つのレジスタ・アドレ
ス信号AO,At、A2が符号化されてPWMチップ8
38または839内の8つのレジスタのいずれかをアド
レスする。
データ・パス・インターフェースは10M)Iz 68
000プロセツサによる作動に要求されるデータ・パス
保持時間が確認されるようにする駆動手段及びインバー
タを含む。インバータの出力は書込能力のあるすべての
内部レジスタとの接続を可能にする内部入力データ・パ
スのデータ・ソースとして作用する。
000プロセツサによる作動に要求されるデータ・パス
保持時間が確認されるようにする駆動手段及びインバー
タを含む。インバータの出力は書込能力のあるすべての
内部レジスタとの接続を可能にする内部入力データ・パ
スのデータ・ソースとして作用する。
内部出力データ・パスは装置出力データ・パス・トライ
ステート・ドライバのデータ・ソースとして作用する。
ステート・ドライバのデータ・ソースとして作用する。
読取可能な各レジスタがトライステート・ドライバを介
して内部出力データ・パスとインターフェースする。
して内部出力データ・パスとインターフェースする。
PWMチップ828または829内に3つの同様の指令
チャンネルを設ける。チャンネルはそれぞれの軸に関す
る電圧指令を表わす電力増幅回路駆動信号を出力するそ
れぞれの位相発生器841.842.843を含む。
チャンネルを設ける。チャンネルはそれぞれの軸に関す
る電圧指令を表わす電力増幅回路駆動信号を出力するそ
れぞれの位相発生器841.842.843を含む。
換言すると、各軸に関するPWM出力駆動信号は該軸と
連携の電力増幅器が軸電圧指令と対応するモータ駆動電
流を発生させるようにオン/オフをタイミング制御され
たデジタル信号である。
連携の電力増幅器が軸電圧指令と対応するモータ駆動電
流を発生させるようにオン/オフをタイミング制御され
たデジタル信号である。
各指令チャンネル内にダブル・バッファ保持レジスタと
して2つのレジスタを使用することにより、このチャン
ネルの電圧電流指令を記憶させる。ダブル・バッファリ
ングは指令データの有効化を可能にする。
して2つのレジスタを使用することにより、このチャン
ネルの電圧電流指令を記憶させる。ダブル・バッファリ
ングは指令データの有効化を可能にする。
従って、3つの指令チャンネルにおける電圧指令の保持
に合計6つのレジスタが使用される。PWMチップ82
8または829内の他の2つのレジスタは3つの指令チ
ャンネルすべてに共通の指令及び状態情報の記憶に使用
される。
に合計6つのレジスタが使用される。PWMチップ82
8または829内の他の2つのレジスタは3つの指令チ
ャンネルすべてに共通の指令及び状態情報の記憶に使用
される。
PWMレジスタ・マツプを第6C図に示した。装置レジ
スタ・マツプに示すように、各軸に関する電圧リクエス
トのラッチングに2つのレジスタが関与する。連携の軸
に関し、一方のレジスタは電圧リクエストの上位8ビツ
トを記憶し、他方のレジスタは最下位ビットを記憶する
。9ビツト・データ・パス・オプションを選択した場合
、上位ビット・レジスタがアドレスされると強制的に最
下位ビット・レジスタがアドレスされる。そこで最下位
ビット・レジスタとのデータ交換にDX装置ピンが使用
される。8ビツト・データ・パス・オプションで装置を
作動するには、この装置ビンを装置外にあるデータ・パ
スの最下位ビット、即ち、データ・ビット0と物理的に
接続しなければならない。9ビツト・データ・パス・オ
プションデ装置を作動するにはDXビンをデータ・パス
の最下位ビット、即ち、典型的16ビツト・マイクロプ
ロセッサの場合ならデータ・ビット7に接続しなければ
ならない。9ビツト・データ・パス・オプションを選択
した場合には、装置内に構成されている電圧リクエスト
・レジスタに対する参照はすべてワード・タイプでなけ
ればならない。電圧リクエスト・レジスタとのバイト交
換はこのモードには不適当である。
スタ・マツプに示すように、各軸に関する電圧リクエス
トのラッチングに2つのレジスタが関与する。連携の軸
に関し、一方のレジスタは電圧リクエストの上位8ビツ
トを記憶し、他方のレジスタは最下位ビットを記憶する
。9ビツト・データ・パス・オプションを選択した場合
、上位ビット・レジスタがアドレスされると強制的に最
下位ビット・レジスタがアドレスされる。そこで最下位
ビット・レジスタとのデータ交換にDX装置ピンが使用
される。8ビツト・データ・パス・オプションで装置を
作動するには、この装置ビンを装置外にあるデータ・パ
スの最下位ビット、即ち、データ・ビット0と物理的に
接続しなければならない。9ビツト・データ・パス・オ
プションデ装置を作動するにはDXビンをデータ・パス
の最下位ビット、即ち、典型的16ビツト・マイクロプ
ロセッサの場合ならデータ・ビット7に接続しなければ
ならない。9ビツト・データ・パス・オプションを選択
した場合には、装置内に構成されている電圧リクエスト
・レジスタに対する参照はすべてワード・タイプでなけ
ればならない。電圧リクエスト・レジスタとのバイト交
換はこのモードには不適当である。
アップ/ダウンまたはPWMサイクルごとに8ビツト・
アップ/ダウン・ランプ・カウンタ844が512個の
クロック・パルスを発生する。カウンタ周波数は外部ク
ロック周波数の172であり、ランプ・カウンタ844
と電流制御ループの同期動作を可能にする。
アップ/ダウン・ランプ・カウンタ844が512個の
クロック・パルスを発生する。カウンタ周波数は外部ク
ロック周波数の172であり、ランプ・カウンタ844
と電流制御ループの同期動作を可能にする。
電力増幅器を作動させてモータに駆動電流を供給すべき
時点を決定するため、各軸に関連して位相発生器841
.842または843内のコンパレータ845にランプ
・カウンタ出力を供給する。コンパレータ845には軸
電圧指令も供給され、電圧指令とランプ・カウンタ84
4のカウントとの比較から、電力増幅器スイッチン、グ
を制御して軸指令電圧を充足させるためにデジタル出力
制御パルス幅を決定する基準を求める。モータ電流、ジ
ヨイント位置及びジヨイント速度フィードバック信号は
、(32ミリ秒毎に1回ずつ)各軸についてデジタルモ
ータ電圧制御指令が周期的に発生するのに伴なって、ト
ルク、位置及び速度ループをそれぞれ閉じる。
時点を決定するため、各軸に関連して位相発生器841
.842または843内のコンパレータ845にランプ
・カウンタ出力を供給する。コンパレータ845には軸
電圧指令も供給され、電圧指令とランプ・カウンタ84
4のカウントとの比較から、電力増幅器スイッチン、グ
を制御して軸指令電圧を充足させるためにデジタル出力
制御パルス幅を決定する基準を求める。モータ電流、ジ
ヨイント位置及びジヨイント速度フィードバック信号は
、(32ミリ秒毎に1回ずつ)各軸についてデジタルモ
ータ電圧制御指令が周期的に発生するのに伴なって、ト
ルク、位置及び速度ループをそれぞれ閉じる。
デジタル電圧指令は電圧指令の符号(即ち、モータの回
転方向)を指定するのに1ビツトを使用し、電圧値を指
定するのに8ビツトを使用する。ランプ・カウンタ84
4のカウントはPWMサイクル中の、電力増幅器がスイ
ッチされてモータ駆動電流をオンまたはオフするサイク
ル時点と対応する。従って、カウント・ランプ沿いのカ
ウントは実効モータ電圧と対応し、この電圧を指令モー
タ電圧と比較すれば、モータ電圧指令を満足させるため
に電力増幅器のスイッチングが起こるべき時点を決定す
ることができる。
転方向)を指定するのに1ビツトを使用し、電圧値を指
定するのに8ビツトを使用する。ランプ・カウンタ84
4のカウントはPWMサイクル中の、電力増幅器がスイ
ッチされてモータ駆動電流をオンまたはオフするサイク
ル時点と対応する。従って、カウント・ランプ沿いのカ
ウントは実効モータ電圧と対応し、この電圧を指令モー
タ電圧と比較すれば、モータ電圧指令を満足させるため
に電力増幅器のスイッチングが起こるべき時点を決定す
ることができる。
軸電圧指令を満足させるデジタル・スイッチング信号の
発生に利用される変調システムを第4図に示した。PW
Mランプ・カウンタ844のアップ/カウント出力に鋸
歯状波845で表わされており、最上部の破線848は
ゼロ負モータ電圧指令に対応し、増大する負電圧指令は
減少する縦座標値に対応する。
発生に利用される変調システムを第4図に示した。PW
Mランプ・カウンタ844のアップ/カウント出力に鋸
歯状波845で表わされており、最上部の破線848は
ゼロ負モータ電圧指令に対応し、増大する負電圧指令は
減少する縦座標値に対応する。
最下段の破線849はゼロ正モータ電圧指令に対応し、
増大する正電圧指令は増大する縦座標値に対応する。第
5図の直流ブラシ付きHブリッジ電力増幅器または別設
処理回路を含む第11A、B図の直流ブラシなし電力増
幅器の制御に出力制御パルスAt、A2.B1、B2が
使用される。PWM波の作用を、第5図の直流ブラシ付
き実施例に基づいて以下に説明する。
増大する正電圧指令は増大する縦座標値に対応する。第
5図の直流ブラシ付きHブリッジ電力増幅器または別設
処理回路を含む第11A、B図の直流ブラシなし電力増
幅器の制御に出力制御パルスAt、A2.B1、B2が
使用される。PWM波の作用を、第5図の直流ブラシ付
き実施例に基づいて以下に説明する。
一般に、出力制御パルスの幅は電圧指令の大きさに従い
、カウンタ鋸歯状波845に関する縦座標に沿って電圧
リクエストまたは指令をスケールすることによって論理
的に決定される(水平線846はカウンタのカウント2
56に対応する)。図示のケース1では、正電圧指令が
エンド・ポイント848−1から上向きにスケールされ
、交差点846−1及び846−2が指令された正モー
タ電圧を実行するのに必要なA1制御パルス847−1
の幅を決定する(B2は図示のようにパルス847−4
を使用可能にする)。A1及びB2がオンになると、電
流は正方向に第5図右方にむかってモータ54を流れる
。
、カウンタ鋸歯状波845に関する縦座標に沿って電圧
リクエストまたは指令をスケールすることによって論理
的に決定される(水平線846はカウンタのカウント2
56に対応する)。図示のケース1では、正電圧指令が
エンド・ポイント848−1から上向きにスケールされ
、交差点846−1及び846−2が指令された正モー
タ電圧を実行するのに必要なA1制御パルス847−1
の幅を決定する(B2は図示のようにパルス847−4
を使用可能にする)。A1及びB2がオンになると、電
流は正方向に第5図右方にむかってモータ54を流れる
。
図示のケース2では、負電圧指令がエンドポイント84
8−2から下向きにスケールされ、交差点846−3及
び846−1が、指令された負モータ電圧を実行するの
に必要なり1制御パルス847−3の幅を決定する(A
2が図示のようにパルス847−3を使用可能にする)
。B1及びA2がオンの時、第5図左方にむかって逆方
向に電流がモータ54を流れる。
8−2から下向きにスケールされ、交差点846−3及
び846−1が、指令された負モータ電圧を実行するの
に必要なり1制御パルス847−3の幅を決定する(A
2が図示のようにパルス847−3を使用可能にする)
。B1及びA2がオンの時、第5図左方にむかって逆方
向に電流がモータ54を流れる。
ゼロ電圧指令に対しては、破線850及び851で表わ
される強制負及び正エンド・ストップ制御電圧が実効モ
ータ電圧ゼロを発生させるが、ブラシなし直流モータ使
用実施例(第11A−11B図)の場合でも直流ブラシ
付きモータ使用実施例(第5図)の場合でも、単一電力
増幅回路抵抗器によるフィードバック制御のためのロー
タ電流感知、即ち大きさ及び極性感知ができるように電
流が常時モータロータを流れている状態にする。
される強制負及び正エンド・ストップ制御電圧が実効モ
ータ電圧ゼロを発生させるが、ブラシなし直流モータ使
用実施例(第11A−11B図)の場合でも直流ブラシ
付きモータ使用実施例(第5図)の場合でも、単一電力
増幅回路抵抗器によるフィードバック制御のためのロー
タ電流感知、即ち大きさ及び極性感知ができるように電
流が常時モータロータを流れている状態にする。
電源ブロック内の感知回路、例えば、各ブリッジ脚に設
けた抵抗器及びこれと連携する送信回路を利用すること
によって電流サンプルを求め、ブリッジの各脚について
電流の振幅及び方向を知ることは可能であるが、その場
合には比較的複雑な回路が必要となるから、電源ブロッ
ク・コストが著しく増大する。さらに、いくつかの電流
感知上の問題があり、最善の場合でもその解決は極めて
困難であり、最悪の場合、はとんど解決不可能である。
けた抵抗器及びこれと連携する送信回路を利用すること
によって電流サンプルを求め、ブリッジの各脚について
電流の振幅及び方向を知ることは可能であるが、その場
合には比較的複雑な回路が必要となるから、電源ブロッ
ク・コストが著しく増大する。さらに、いくつかの電流
感知上の問題があり、最善の場合でもその解決は極めて
困難であり、最悪の場合、はとんど解決不可能である。
単一の感知抵抗器を使用する場合、モータ電流の方向及
び振幅があらゆる動作条件下で既知であるかどうかを判
定することが重要になる。例えばH形ブリッジでは電流
感知抵抗器を流れる方向は常に同じであるが、モータに
ついては順方向にも逆方向にも流れることができる。
び振幅があらゆる動作条件下で既知であるかどうかを判
定することが重要になる。例えばH形ブリッジでは電流
感知抵抗器を流れる方向は常に同じであるが、モータに
ついては順方向にも逆方向にも流れることができる。
他の例として、再生電流に対する配慮を電流感知システ
ムに組み込まない限り、この再生電流がモータを流れて
も電流感知抵抗器には流れないという状態がいくつか考
えられる。即ち、正電圧指令が突然ゼロに降下すると、
モータ中に蓄積されている誘導エネルギーが再生電流を
発生させ、この再生電流は電流感知抵抗器を通って電源
に達することなく、電源パッケージ内の電源スイッチ/
ダイオード回路を介してダイオード・ループを循環し、
検出を可能にする措置を講じない限り検出されないまま
となる。
ムに組み込まない限り、この再生電流がモータを流れて
も電流感知抵抗器には流れないという状態がいくつか考
えられる。即ち、正電圧指令が突然ゼロに降下すると、
モータ中に蓄積されている誘導エネルギーが再生電流を
発生させ、この再生電流は電流感知抵抗器を通って電源
に達することなく、電源パッケージ内の電源スイッチ/
ダイオード回路を介してダイオード・ループを循環し、
検出を可能にする措置を講じない限り検出されないまま
となる。
一以 下 余 白−
上記エンド・ストップ・パルスを利用すれば、電源スイ
ッチは各PWMサイクルの終りには常にオン状態となっ
て再生電流が存在すればこれを電源及び電流感知抵抗器
を流れるように強制するから、たとえモータ電圧指令が
ゼロでもモータ電流検出が可能となる。短い時間に亙っ
て1個ずつエンド・ストップ・パルスが存在するが、こ
のパルスは次のエンド・ストップ・パルスまたは制御パ
ルスまで持続する小さいモータ電流を発生させる。同様
に、次のエンド・ストップ・パルスは次のサイクルがス
タートするまで存続する小さい、ただし逆のモータ電流
を発生させる。従って、制御パルスが存在しなければ、
連続するエンド・ストップ・パルスから小さいモータリ
ップル電流が発生するが、このリップル電流の平均値は
ゼロであるから、モータの電流、位置及び速度制御にほ
とんど影響しない。
ッチは各PWMサイクルの終りには常にオン状態となっ
て再生電流が存在すればこれを電源及び電流感知抵抗器
を流れるように強制するから、たとえモータ電圧指令が
ゼロでもモータ電流検出が可能となる。短い時間に亙っ
て1個ずつエンド・ストップ・パルスが存在するが、こ
のパルスは次のエンド・ストップ・パルスまたは制御パ
ルスまで持続する小さいモータ電流を発生させる。同様
に、次のエンド・ストップ・パルスは次のサイクルがス
タートするまで存続する小さい、ただし逆のモータ電流
を発生させる。従って、制御パルスが存在しなければ、
連続するエンド・ストップ・パルスから小さいモータリ
ップル電流が発生するが、このリップル電流の平均値は
ゼロであるから、モータの電流、位置及び速度制御にほ
とんど影響しない。
各PWMサイクルに1回ずつ電流サンプルが取出される
から、制御ループ動作と同期して電流フィードバック信
号が得られる。好ましくは、各PWMサイクルにおける
2つのエンド・ストップ・パルスの所定の1つの中点に
おいて電流サンプルを求めることにより、サンプル値が
そのサンプルが取出されるPWMサイクルに対応する平
均モータ電流値を表わすようにする。
から、制御ループ動作と同期して電流フィードバック信
号が得られる。好ましくは、各PWMサイクルにおける
2つのエンド・ストップ・パルスの所定の1つの中点に
おいて電流サンプルを求めることにより、サンプル値が
そのサンプルが取出されるPWMサイクルに対応する平
均モータ電流値を表わすようにする。
基本的な制御という点から考えれば、電流サンプリング
は各PWMサイクルに1回で充分であり、従って、電流
サンプリング頻度はPWMサイクルごとに1回であるこ
とが好ましい。ただし、電流サンプリング速度がPWM
サイクルに1回でなくてもよいが、いずれの場合でも制
御作用の精度という点からすればPWMサイクルと同期
であることが望ましい。
は各PWMサイクルに1回で充分であり、従って、電流
サンプリング頻度はPWMサイクルごとに1回であるこ
とが好ましい。ただし、電流サンプリング速度がPWM
サイクルに1回でなくてもよいが、いずれの場合でも制
御作用の精度という点からすればPWMサイクルと同期
であることが望ましい。
電流サンプリング速度を各PWMサイクルに2回、即ち
、各エンド・ストップ・パルスに1つずつ電流サンプル
を取出すように設定してもよく、この構成の目的は適当
なロジックを具えた制御システムが各PWMサイクル中
の2つの電流サンプルのうち最良のものを制御用に選択
できるようにすることにある。
、各エンド・ストップ・パルスに1つずつ電流サンプル
を取出すように設定してもよく、この構成の目的は適当
なロジックを具えた制御システムが各PWMサイクル中
の2つの電流サンプルのうち最良のものを制御用に選択
できるようにすることにある。
例えば、動作条件によってはノイズの影響で、同じPW
Mサイクル中の一方のエンド・ストップにおけるサンプ
ルが他方のエンド・ストップにおけるサンプルよりも不
正確な場合があり、その場合にはソフトウェア・ロジッ
クを利用することによって2つのサンプルのうちの一方
(最良のもの)を選択すればよい。
Mサイクル中の一方のエンド・ストップにおけるサンプ
ルが他方のエンド・ストップにおけるサンプルよりも不
正確な場合があり、その場合にはソフトウェア・ロジッ
クを利用することによって2つのサンプルのうちの一方
(最良のもの)を選択すればよい。
アップ/ダウン・カウンタ844と連携する回路がサイ
クル・カウントを感知して鋸歯状波カウンタ波形の正端
部域及び負端部域において電力増幅器のスイッチングを
開始させることにより、もし受信されたモータ電圧指令
がゼロ(即ち、最大正カウント及び最大負カウントまた
はそれに近い値)であってもカウンタ波形の両端におい
て強制モータ電流を発生させる。
クル・カウントを感知して鋸歯状波カウンタ波形の正端
部域及び負端部域において電力増幅器のスイッチングを
開始させることにより、もし受信されたモータ電圧指令
がゼロ(即ち、最大正カウント及び最大負カウントまた
はそれに近い値)であってもカウンタ波形の両端におい
て強制モータ電流を発生させる。
第4図に示すように、交差点850−1及び850−2
は正A1エンド・ストップ制御パルス851−1の幅を
決定する。同様に、交差点850−3及び850−4は
負B1エンド・ストップ制御パルス851−2の幅を決
定する。
は正A1エンド・ストップ制御パルス851−1の幅を
決定する。同様に、交差点850−3及び850−4は
負B1エンド・ストップ制御パルス851−2の幅を決
定する。
各PWMサイクルにおける両エンド・ストップにおける
導通電流の大きさは等しいが方向は逆であるから、各P
WMサイクル中の実効エンド・ストップモータ電流はゼ
ロである。エンド・ストップ電流はモータ電圧指令のレ
ベルに関係なく発生し、コンパレータ845における指
令電圧との比較のために行われるモータ電圧レベルに対
するアップ/ダウン・カウンタ・カウントの構成にはエ
ンド・ストップ電流が考慮される。
導通電流の大きさは等しいが方向は逆であるから、各P
WMサイクル中の実効エンド・ストップモータ電流はゼ
ロである。エンド・ストップ電流はモータ電圧指令のレ
ベルに関係なく発生し、コンパレータ845における指
令電圧との比較のために行われるモータ電圧レベルに対
するアップ/ダウン・カウンタ・カウントの構成にはエ
ンド・ストップ電流が考慮される。
エンド・ストップ・スイッチングはアップ/ダウン・カ
ウンタの内容を復号することによりPWMチップの出力
において形成される4つの信号によって行われる。
ウンタの内容を復号することによりPWMチップの出力
において形成される4つの信号によって行われる。
2つのエンド・ストップ・スイッチ信号を、その中心が
正リクエスト変調中点を表わすランプの下端と連携させ
る。この下端を下方エンド・ストップと呼称障する。同
様に2つのエンド・ストップ信号を、負リクエスト変調
中点を表わし、上方エンド・ストップと呼称されるPW
Mランプ上端と連携させる。
正リクエスト変調中点を表わすランプの下端と連携させ
る。この下端を下方エンド・ストップと呼称障する。同
様に2つのエンド・ストップ信号を、負リクエスト変調
中点を表わし、上方エンド・ストップと呼称されるPW
Mランプ上端と連携させる。
下方エンド・ストップ内で、一方のエンド・ストップ信
号LEGはPWM駆動信号B1及びA2が行使されるの
を阻止し、他方のエンド・ストップ信号TESはPWM
駆動信号B 1及びA2を行使させる。ランプ・エンド
・ストップ信号TES、LESは装置出力信号として利
用される。
号LEGはPWM駆動信号B1及びA2が行使されるの
を阻止し、他方のエンド・ストップ信号TESはPWM
駆動信号B 1及びA2を行使させる。ランプ・エンド
・ストップ信号TES、LESは装置出力信号として利
用される。
3軸すべてに共通の指令及び状態情報としては包括的P
WM可能化信号及びPWMランプ・サイクル割込みなど
がある。
WM可能化信号及びPWMランプ・サイクル割込みなど
がある。
3軸すべてに共通なその他のPWMチップ機能として、
ウォッチドッグ・タイミング回路及び絶対電圧リクエス
ト・リミタ−などのような安全機能も含まれる。第5B
図のウォッチドッグ・タイマーはPWMランプ・サイク
ルをカウントすることによって機能し、4個の連続する
PWMランプ・サイクルに相当する2つのサンプル・パ
ルスの発生に必要な時間内に3つの電圧指令レジスタの
いずれにも電圧指令が供給されなければPWM発生を阻
止する。これにより、制御マイクロプロセッサは適時に
電圧指令を更新できないから袖無拘束状態が防止される
。
ウォッチドッグ・タイミング回路及び絶対電圧リクエス
ト・リミタ−などのような安全機能も含まれる。第5B
図のウォッチドッグ・タイマーはPWMランプ・サイク
ルをカウントすることによって機能し、4個の連続する
PWMランプ・サイクルに相当する2つのサンプル・パ
ルスの発生に必要な時間内に3つの電圧指令レジスタの
いずれにも電圧指令が供給されなければPWM発生を阻
止する。これにより、制御マイクロプロセッサは適時に
電圧指令を更新できないから袖無拘束状態が防止される
。
絶対電圧リクエスト・リミタ−回路は各駆動手段におけ
る調節可能電圧クランプと等価である。電圧クランプは
電圧指令とは独立にチャンネルごとに作用する。電圧リ
ミットはレジスタ0に書込むことによってセットされる
。PWMチップ内で行われる3軸すべてに関する電圧出
力制限には単一の電圧限界値を用いる。電圧リミタ−回
路は限界値を記憶する保持レジスタと4ビツト・コンパ
レータから成り、16通りの限界範囲を決定する。
る調節可能電圧クランプと等価である。電圧クランプは
電圧指令とは独立にチャンネルごとに作用する。電圧リ
ミットはレジスタ0に書込むことによってセットされる
。PWMチップ内で行われる3軸すべてに関する電圧出
力制限には単一の電圧限界値を用いる。電圧リミタ−回
路は限界値を記憶する保持レジスタと4ビツト・コンパ
レータから成り、16通りの限界範囲を決定する。
PWMチップを初期設定またはリセットすると、すべて
の電圧指令レジスタがゼロにセットされ、すべてのPW
M駆動信号が強制的に非行使状態となる。リセット状態
は制御マイクロプロセッサから指令レジスタへ特定指令
が供給されるまで維持される。使用可能状態になると、
使用可能PWM発生器へ特定指令が供給されるまで、ま
たはウォッチドッグ・タイマーがタイムアウトするまで
、3チヤンネルのそれぞれに関する指令電圧値に従って
PWM信号が発生する。
の電圧指令レジスタがゼロにセットされ、すべてのPW
M駆動信号が強制的に非行使状態となる。リセット状態
は制御マイクロプロセッサから指令レジスタへ特定指令
が供給されるまで維持される。使用可能状態になると、
使用可能PWM発生器へ特定指令が供給されるまで、ま
たはウォッチドッグ・タイマーがタイムアウトするまで
、3チヤンネルのそれぞれに関する指令電圧値に従って
PWM信号が発生する。
第5B図において、ランプ・カウンタはまた、ストロー
ブ発生器852を作動させることにより、好ましくは正
確に各サイクルのエンド・ポイント848−1または8
48−2において(即ち、860ロボツトの場合なら4
Hzの周期で)電流サンプリング信号SAMPLを形成
する。信号SAMPLは第9または10図の電力増幅回
路からの感知フィードバック電流を、電流制御ループ演
算の実行と同期の(正または負電圧指令に関連する)各
PWMサイクルに1回の電流制御ループと結合させる。
ブ発生器852を作動させることにより、好ましくは正
確に各サイクルのエンド・ポイント848−1または8
48−2において(即ち、860ロボツトの場合なら4
Hzの周期で)電流サンプリング信号SAMPLを形成
する。信号SAMPLは第9または10図の電力増幅回
路からの感知フィードバック電流を、電流制御ループ演
算の実行と同期の(正または負電圧指令に関連する)各
PWMサイクルに1回の電流制御ループと結合させる。
SAM乱周波周波数WMサイクル周波数の172でも
よい。
よい。
ゲート論理回路847において、どの駆動信号が行使さ
れるべきか、即ち、電力増幅回路のどのスイッチを作動
させてモータ方向指令を発生させるべきかを極性検出回
路が判定する。また、アンダーラップ保護回路は電力増
幅Hブリッジ(第10図)の同じ辺におけるスイッチが
同時作動するのを防止する。即ち、交差導通スイッチの
同時開成を防止する。このため、ブリッジ回路の同じ辺
に属する両スイッチがオフ状態となる、第8図の破線対
間に示すような短いタイム・ギャップを設定する(即ち
、もし同時にオン状態になれば電源がショートするよう
に設定する)ことにより、スイッチング時間の余地を与
える。
れるべきか、即ち、電力増幅回路のどのスイッチを作動
させてモータ方向指令を発生させるべきかを極性検出回
路が判定する。また、アンダーラップ保護回路は電力増
幅Hブリッジ(第10図)の同じ辺におけるスイッチが
同時作動するのを防止する。即ち、交差導通スイッチの
同時開成を防止する。このため、ブリッジ回路の同じ辺
に属する両スイッチがオフ状態となる、第8図の破線対
間に示すような短いタイム・ギャップを設定する(即ち
、もし同時にオン状態になれば電源がショートするよう
に設定する)ことにより、スイッチング時間の余地を与
える。
PWM装置が初期設定されると、すべての電圧指令レジ
スタがゼロ指令にセットされ、すべてのPWM駆動信号
が非行使状態となる。この状態は制御マイクロプロセッ
サがレジスタ1に特定指令を供給するまで維持される。
スタがゼロ指令にセットされ、すべてのPWM駆動信号
が非行使状態となる。この状態は制御マイクロプロセッ
サがレジスタ1に特定指令を供給するまで維持される。
可能化されると、不能状態のPWM発生器に特定指令が
供給されるか、またはウォッチドッグ・タイマーがタイ
ムアウトするまで3チヤンネルのそれぞれについて指令
値に従ってPWM信号が発生する。
供給されるか、またはウォッチドッグ・タイマーがタイ
ムアウトするまで3チヤンネルのそれぞれについて指令
値に従ってPWM信号が発生する。
PWMチップは診断機能をも提供する。アップ/ダウン
・カウンタ844はマイクロプロセッサ・インターフェ
ースの制御下に増分または減分され、カウンタ内容はマ
イクロプロセッサによって読取られる。これにより、P
WM発生を可能化するまでにカウンタは完全に機能でき
る状態となる。
・カウンタ844はマイクロプロセッサ・インターフェ
ースの制御下に増分または減分され、カウンタ内容はマ
イクロプロセッサによって読取られる。これにより、P
WM発生を可能化するまでにカウンタは完全に機能でき
る状態となる。
Hブリッジ彫型 増幅回路−直流ブラシ付きモータ
低コスト・ハイブリッド形のHブリッジ電力増幅回路ま
たはブロック50は第5図に示した通りであり、電源ブ
ロック50の1つを利用して各ロボット・アーム・ジョ
イントの直流ブラシ付きモータに駆動電流を供給する。
たはブロック50は第5図に示した通りであり、電源ブ
ロック50の1つを利用して各ロボット・アーム・ジョ
イントの直流ブラシ付きモータに駆動電流を供給する。
電源ブロック750は4つの半導体スイッチ51−A
I、5l−A2.5l−Bl、5l−B2を含む。各半
導体スイッチ間に保護用バック電圧ダイオード52を接
続することにより、スイッチ51−A 1及び5l−B
lがオフの時、フリーホイール電流が流れるようにする
。
I、5l−A2.5l−Bl、5l−B2を含む。各半
導体スイッチ間に保護用バック電圧ダイオード52を接
続することにより、スイッチ51−A 1及び5l−B
lがオフの時、フリーホイール電流が流れるようにする
。
スイッチ及びダイオードは破線53で示すブロック内に
パッケージされる。既に指摘したように、ハイブリッド
形電源ブロックには内部制御回路が含まれないから、外
部制御装置を構成する上で融通性が大きくなる。
パッケージされる。既に指摘したように、ハイブリッド
形電源ブロックには内部制御回路が含まれないから、外
部制御装置を構成する上で融通性が大きくなる。
ロボット・ジヨイント直流ブラシ付きモータ54(第1
図のIJn1matlon700シリーズ・ロボット・
アームに組込まれるジヨイント・モータの1例)をHブ
リッジ回路の横断パス55中に接続する。スイッチ5l
−At及び5l−B2が導通すると、モータ54に正電
圧が供給され、電流が横断パス55を右方へ流れてモー
タを順方向に駆動する。スイッチ5l−B1及び5l−
A2が導通すると、電流が横断パス55を逆方向に流れ
てモータを逆方向に駆動する。デジタル・パルスA1及
びB1はスイッチ5l−AI及び5l−Blの導通タイ
ミングをそれぞれ正確に制御して、制御指令を満足させ
るのに必要なモータ電流を発生させる。パルスA2及び
B2はスイッチ5l−A2及び5l−B2の導通タイミ
ングを制御し、B2及びA2導通時間がA1及びB1導
通時間を包含する(従ワて、At。
図のIJn1matlon700シリーズ・ロボット・
アームに組込まれるジヨイント・モータの1例)をHブ
リッジ回路の横断パス55中に接続する。スイッチ5l
−At及び5l−B2が導通すると、モータ54に正電
圧が供給され、電流が横断パス55を右方へ流れてモー
タを順方向に駆動する。スイッチ5l−B1及び5l−
A2が導通すると、電流が横断パス55を逆方向に流れ
てモータを逆方向に駆動する。デジタル・パルスA1及
びB1はスイッチ5l−AI及び5l−Blの導通タイ
ミングをそれぞれ正確に制御して、制御指令を満足させ
るのに必要なモータ電流を発生させる。パルスA2及び
B2はスイッチ5l−A2及び5l−B2の導通タイミ
ングを制御し、B2及びA2導通時間がA1及びB1導
通時間を包含する(従ワて、At。
B1がバオンの時間中にはモータ駆動電流の閉成パスが
形成され、AI、Blがオフの時間中にはモータフリー
ホイール電流の循環パスが形成される)ようにすると共
に、5l−A1及び5l−A2スイッチが同時に導通せ
ず、5l−Bl及び5l−B2スイッチが同時に導通し
ない(従って、電源のショートが回避される)ようにす
る。
形成され、AI、Blがオフの時間中にはモータフリー
ホイール電流の循環パスが形成される)ようにすると共
に、5l−A1及び5l−A2スイッチが同時に導通せ
ず、5l−Bl及び5l−B2スイッチが同時に導通し
ない(従って、電源のショートが回避される)ようにす
る。
デジタル・パルス対At、B2及びBl。
A2は順方向モータ駆動電流及び逆方向モータ駆動電流
のスイッチ導通時間をそれぞれ決定し、スイッチ導通時
間はモータの付勢レベル、即ち、トルクを決定する。
のスイッチ導通時間をそれぞれ決定し、スイッチ導通時
間はモータの付勢レベル、即ち、トルクを決定する。
スイッチ・ベース・リード56は各スイッチから、パル
ス幅変調回路からスイッチ駆動信号At、A2.Bl、
B2を供給されるブロック53の外側に達している。電
源電圧Vが外部給電リード57.58に供給されてモー
タ駆動電流を提供する。リード57と電源の間に外部電
流感知抵抗器59を直列接続する。2つの抵抗器端子を
起点とする導線60.61が電流感知抵抗器における電
圧降下をAIFボードの電流フィードバック回路の供給
すると、電流フィードバック回路が電流またはトルク制
御ループに利用できるようにこの電圧効果を処理する。
ス幅変調回路からスイッチ駆動信号At、A2.Bl、
B2を供給されるブロック53の外側に達している。電
源電圧Vが外部給電リード57.58に供給されてモー
タ駆動電流を提供する。リード57と電源の間に外部電
流感知抵抗器59を直列接続する。2つの抵抗器端子を
起点とする導線60.61が電流感知抵抗器における電
圧降下をAIFボードの電流フィードバック回路の供給
すると、電流フィードバック回路が電流またはトルク制
御ループに利用できるようにこの電圧効果を処理する。
モータ 流フィードバッタートルク制6つのジョイ
トに関して連携の電力増幅回路フィードバック抵抗器か
らのモータ駆動電流フィードバック信号を処理するため
のフィードバック回路を第12A−12C図に示した。
トに関して連携の電力増幅回路フィードバック抵抗器か
らのモータ駆動電流フィードバック信号を処理するため
のフィードバック回路を第12A−12C図に示した。
電流フィードバック回路はフィードバックチャンネル8
73−1乃至873−6を含み、各フィードバックチャ
ンネルは出力がサンプリング/保持回路875と接続し
ている差動演算増幅器874を含む。プログラムされた
アレイ・ロジック(PAL)装置876はPWM同期下
制御I FBXCK下にサンプリグ時間信号876−1
及び876−2を発生する。すべてのジヨイントからの
サンプリング/保持フィードバック信号はチャンネル制
御ラッチ879の制御下にマルチチャンネル・アナログ
・マルチプレクサ878を介してA/Dコンバータ87
7に供給される。トルク・プロセッサ・ボード600の
デジタル制御手段によって使用されるデジタルモータ電
流フィードバック信号が22データ・パス(第3B図)
に供給される。
73−1乃至873−6を含み、各フィードバックチャ
ンネルは出力がサンプリング/保持回路875と接続し
ている差動演算増幅器874を含む。プログラムされた
アレイ・ロジック(PAL)装置876はPWM同期下
制御I FBXCK下にサンプリグ時間信号876−1
及び876−2を発生する。すべてのジヨイントからの
サンプリング/保持フィードバック信号はチャンネル制
御ラッチ879の制御下にマルチチャンネル・アナログ
・マルチプレクサ878を介してA/Dコンバータ87
7に供給される。トルク・プロセッサ・ボード600の
デジタル制御手段によって使用されるデジタルモータ電
流フィードバック信号が22データ・パス(第3B図)
に供給される。
電流感知抵抗器59における電圧降下を制御システムが
サンプリングまたはストローブすることにより、各PW
Mサイクルに1回ずつPWMランプのゼロ三点において
、即ち、下方エンド・ストップの中点においてフィード
バック電流を読取る。従って、フィードバック電流サン
プルはあらゆる動作条件下で連携のPWMサイクル中に
モータを流れる平均電流を表わす。
サンプリングまたはストローブすることにより、各PW
Mサイクルに1回ずつPWMランプのゼロ三点において
、即ち、下方エンド・ストップの中点においてフィード
バック電流を読取る。従って、フィードバック電流サン
プルはあらゆる動作条件下で連携のPWMサイクル中に
モータを流れる平均電流を表わす。
流サンプルが平Hである証
電流サンプリングにおいては例外なく、モータを流れる
電流の平均値を測定する。第11C図に示すようなモデ
ル構造がある。スイッチSl、S2.S3.S4を制御
することによって点Aから点Bへ第114D図に示すよ
うな電圧を供給する。
電流の平均値を測定する。第11C図に示すようなモデ
ル構造がある。スイッチSl、S2.S3.S4を制御
することによって点Aから点Bへ第114D図に示すよ
うな電圧を供給する。
−Tはパルス幅変調(PWM)の時間。
−供給電圧V (A−B)は正電圧ならば時間t=Oを
中心に対称的に変調され、負電圧ならばt=T/2を中
心に対称的に変調される。
中心に対称的に変調され、負電圧ならばt=T/2を中
心に対称的に変調される。
−電流サンプリングは常にt=0(またはTの整数倍)
において行われる。
において行われる。
V (A−B) ” ・1(t) 4m+EMF+ao
to、(ただしZ、=R,+JwLm) または V (A−81” −EMF+motor−1(t)
・L“V (t) EMF、。tarは直流成分だけを有する。
to、(ただしZ、=R,+JwLm) または V (A−81” −EMF+motor−1(t)
・L“V (t) EMF、。tarは直流成分だけを有する。
V (t)は下記のようにフーリエ成分の和としてただ
し、ω。・2π/T、 nは1からQまでの整数、a、
/2はV(t)の平均値に等しい。
し、ω。・2π/T、 nは1からQまでの整数、a、
/2はV(t)の平均値に等しい。
V(t)は遇関数(即ち、V(t)・V (−t) )
であるから、bnの値はすべてゼロに等しく、anの値
は で与えられ、従って この間数には重合せの法則が適用されるから、i (t
)・Z、を、各成分をV (t)の対応周波数成分に等
しくすることのできる項の和として表わすことができる
。
であるから、bnの値はすべてゼロに等しく、anの値
は で与えられ、従って この間数には重合せの法則が適用されるから、i (t
)・Z、を、各成分をV (t)の対応周波数成分に等
しくすることのできる項の和として表わすことができる
。
AZIII (t+ω。t)
ただし、IAVGはモータを流れる平均電流、2゜(d
、c、)はゼロ周波数におけるモータインピーダンス、
i(nωot)及びZ、 (nω。t)はそれぞれnω
。の整数倍における電流及びインピーダンス成分である
。
、c、)はゼロ周波数におけるモータインピーダンス、
i(nωot)及びZ、 (nω。t)はそれぞれnω
。の整数倍における電流及びインピーダンス成分である
。
任意のω値においてZ、=RIa+JwLmであり、1
(t)を下記式で表わされる個々の周波数成分の和とし
て表わすことができる。即ち、 輯← 仲 Z、1l(n ωot) IAvaZ@
(n ωot)を検討するとZ、−R,+jnωoL
、、となり、neoならばωoL、 ) R−である。
(t)を下記式で表わされる個々の周波数成分の和とし
て表わすことができる。即ち、 輯← 仲 Z、1l(n ωot) IAvaZ@
(n ωot)を検討するとZ、−R,+jnωoL
、、となり、neoならばωoL、 ) R−である。
したがって、
これは
と等価である。
t−xT@Xz π/ (iJo(x−0,1,2,3
,−−−)となり、nあらゆる整数値のn及びXについ
て、sin n cc+’t−5in n 2ycxの
瞬間値=0となる時点で電流サンプルが取出される。
,−−−)となり、nあらゆる整数値のn及びXについ
て、sin n cc+’t−5in n 2ycxの
瞬間値=0となる時点で電流サンプルが取出される。
、°、サンプリング時点において所要の1(t)−IA
VG+ Qが得られる。
VG+ Qが得られる。
ゼロモータ電圧指令(またはゼロ電流需要)に対しては
、エンド・ストップ・モータパルスが互いに等しくかつ
逆関係にあるから、PWMサイクルにおける平均モータ
電流はゼロである。第6図はこの静止状態を示す。第6
図(及び第7−10図)なあかの記号は第5図ダイヤグ
ラム中の記号と同じ内容を表わしている。
、エンド・ストップ・モータパルスが互いに等しくかつ
逆関係にあるから、PWMサイクルにおける平均モータ
電流はゼロである。第6図はこの静止状態を示す。第6
図(及び第7−10図)なあかの記号は第5図ダイヤグ
ラム中の記号と同じ内容を表わしている。
A及びBは回路点A及びBにおける電位、量A−Bは経
時的に変化するモータ電圧を表わす。モータ電圧パルス
はエンド・ストップ制御パルスTES及びLESに基づ
き、その平均はゼロとなる。
時的に変化するモータ電圧を表わす。モータ電圧パルス
はエンド・ストップ制御パルスTES及びLESに基づ
き、その平均はゼロとなる。
電圧パルスによって発生するモータ電流をI、で表わし
た。■、は感知抵抗器電流であり、エンド・ストップ・
パルスの中点においてストローブされる。この中点にお
いて感知抵抗器電流は同じくゼロであるPWMサイクル
におけるモータ電流11の平均に対応してゼロとなる。
た。■、は感知抵抗器電流であり、エンド・ストップ・
パルスの中点においてストローブされる。この中点にお
いて感知抵抗器電流は同じくゼロであるPWMサイクル
におけるモータ電流11の平均に対応してゼロとなる。
その他の動作状態を第7−10図に示した。これらの図
において、モータ駆動電流がオフの時間に現われるフリ
ーホイール電流を電流11乃至工4に関するグラフで示
した。
において、モータ駆動電流がオフの時間に現われるフリ
ーホイール電流を電流11乃至工4に関するグラフで示
した。
種々の電流波形のフリーホイール部分を文字FWで表わ
し、電流波形のモータ駆動部分を文字MDで表わした。
し、電流波形のモータ駆動部分を文字MDで表わした。
第7図は加速の場合であり、第8図は定常回転の場合で
ある。第9図は減速の場合、第10図は制動、即ち、モ
ータに逆極性電圧が加えられる場合をそれぞれ示してい
る。いずれの場合にも、フィードバック電流サンプリン
グは図示のようにエンド・ストップ・パルス中点におい
て行われ、連携PWMサイクル中のモータ電流■、の平
均値を表わす。
ある。第9図は減速の場合、第10図は制動、即ち、モ
ータに逆極性電圧が加えられる場合をそれぞれ示してい
る。いずれの場合にも、フィードバック電流サンプリン
グは図示のようにエンド・ストップ・パルス中点におい
て行われ、連携PWMサイクル中のモータ電流■、の平
均値を表わす。
−以 下 余 白−
ブラシなし直流モータ
第11A−11B図にはブラシなし直流モータを使用す
る本発明の他の実施例で使用される3相電力増幅回路を
示した。一般に、電力増幅ブリッジ回路には単一の抵抗
器を併用すればよく、サンプリングされた電流フィード
バック信号はブリッジ回路の脚数に関係なく PWMサ
イクルにおける平均モータ電流を表わす。
る本発明の他の実施例で使用される3相電力増幅回路を
示した。一般に、電力増幅ブリッジ回路には単一の抵抗
器を併用すればよく、サンプリングされた電流フィード
バック信号はブリッジ回路の脚数に関係なく PWMサ
イクルにおける平均モータ電流を表わす。
第11A図には第1図に示したUnimation86
0ロボットを含めて種々のロボットにおいて軸駆動手段
として利用される直流ブラシなしモータのためのステー
タ巻線回路を示した。
0ロボットを含めて種々のロボットにおいて軸駆動手段
として利用される直流ブラシなしモータのためのステー
タ巻線回路を示した。
巻線の電源スイッチ回路は第11B図に示した。スイッ
チを作動させることにより常時3つの巻線のうちの2つ
に電流を流すことができ、巻線接続スイッチングはPA
L制御下に巻線を中心に巡回する。モータで電流の実効
値はスイッチのON時間に応じて異なり、このON時間
はPWM出力によって制御される。
チを作動させることにより常時3つの巻線のうちの2つ
に電流を流すことができ、巻線接続スイッチングはPA
L制御下に巻線を中心に巡回する。モータで電流の実効
値はスイッチのON時間に応じて異なり、このON時間
はPWM出力によって制御される。
PWMチップにおける指令レジスタのビット構成と、チ
ップの入/出力信号構成は付録A1に記載しである。
ップの入/出力信号構成は付録A1に記載しである。
ブラシなし直流モータのための 増幅回置流ブラシな
しモータ巻線(第11A図)を付勢するため、市販の低
コスト・ハイブリッド電力増幅ブロック60(第11B
図)を設けた。破線ボックスで示すように、電力増幅ブ
ロック60はブラシなし直流モータの3相巻線を作動さ
せるのに必要な6つの半導体スイッチ61−1乃至61
−6を含むようにパッケージされている。ブロック60
が低コスト電力増幅手段である主な要因は内部制御ルー
プのない単一スイッチング回路構成を内蔵するようにパ
ッケージされていることにある。
しモータ巻線(第11A図)を付勢するため、市販の低
コスト・ハイブリッド電力増幅ブロック60(第11B
図)を設けた。破線ボックスで示すように、電力増幅ブ
ロック60はブラシなし直流モータの3相巻線を作動さ
せるのに必要な6つの半導体スイッチ61−1乃至61
−6を含むようにパッケージされている。ブロック60
が低コスト電力増幅手段である主な要因は内部制御ルー
プのない単一スイッチング回路構成を内蔵するようにパ
ッケージされていることにある。
電力増幅ブロック60は外部電源端子62−1及び62
−2を具備する。電源と直列に接続するように端子62
−2に電流感知抵抗器63を接続することにより、制御
ループを作動させるためのモータ電流フィードバック信
号を発生させる。
−2を具備する。電源と直列に接続するように端子62
−2に電流感知抵抗器63を接続することにより、制御
ループを作動させるためのモータ電流フィードバック信
号を発生させる。
電力増幅ブロック60はほかに、第11A図のY接続モ
ータ巻線の自由端85−1.65−2.65−3とそれ
ぞれ接続する外部端子64−1.64−2.64−3を
も含む。
ータ巻線の自由端85−1.65−2.65−3とそれ
ぞれ接続する外部端子64−1.64−2.64−3を
も含む。
外部端子66−1乃至66−6をも設け、これにより、
PWM転流回路からスイッチ制御信号U1及びU2.v
t及びv2、及びWl及びW2を供給する。電源のショ
ート及びスイッチのバーンアウトを防止するため、それ
ぞれのスイッチ対61−1及び61−2.61−3及び
61−4.61−5及び61−6のそれぞれにおいて一
度に一方のスイッチだけが導通するように電源スイッチ
と常時制御する。
PWM転流回路からスイッチ制御信号U1及びU2.v
t及びv2、及びWl及びW2を供給する。電源のショ
ート及びスイッチのバーンアウトを防止するため、それ
ぞれのスイッチ対61−1及び61−2.61−3及び
61−4.61−5及び61−6のそれぞれにおいて一
度に一方のスイッチだけが導通するように電源スイッチ
と常時制御する。
制御信号Ul、Vl及びWlはモータ巻線を流れる駆動
電流のレベルを制御する基本パルス幅制御信号である。
電流のレベルを制御する基本パルス幅制御信号である。
制御信号U2.V2及びW2は6つのモータ巻線導通パ
スを巡回させ、フリーホイールそ一夕電流を流動させる
。
スを巡回させ、フリーホイールそ一夕電流を流動させる
。
第11A及び118図と共に下記表を参照すれば、巡回
(切換え)モータ導通パスの構成及び電源スイッチがモ
ータ導通パスを巡回させ、ロータを駆動する回転ロータ
・ギャップ磁束を発生させる態様がより明確になるであ
ろう。
(切換え)モータ導通パスの構成及び電源スイッチがモ
ータ導通パスを巡回させ、ロータを駆動する回転ロータ
・ギャップ磁束を発生させる態様がより明確になるであ
ろう。
ニ2 ムl!二L1五 豊1」C11硝I
Ul−V2 U−V2 Ul−W2
U−W3 Vl−W2 U−W4
Vl−U2 U−U5 Wl−
U2 W−U6 Wl−V2
W−V幅回路制御信号 6つのロボット軸のそれぞれと連携する第13A−13
F図に示すAIFボード回路はPWM信号A1.A2.
Bl、B2から電力増幅回路制御信号Ul乃至W2を出
力端子に供給する。
Ul−V2 U−V2 Ul−W2
U−W3 Vl−W2 U−W4
Vl−U2 U−U5 Wl−
U2 W−U6 Wl−V2
W−V幅回路制御信号 6つのロボット軸のそれぞれと連携する第13A−13
F図に示すAIFボード回路はPWM信号A1.A2.
Bl、B2から電力増幅回路制御信号Ul乃至W2を出
力端子に供給する。
AIFボード800には別々の駆動回路チャンネル86
0J1−860J6 (第13A及び13C図)を設け
、各ロボット・ジヨイント・モータについてPWMデジ
タル出力を処理し、これを電力増幅回路に供給する。駆
動回路チャンネルはいずれも同じであるから、ここでは
チャンネル860J1だけを説明する。
0J1−860J6 (第13A及び13C図)を設け
、各ロボット・ジヨイント・モータについてPWMデジ
タル出力を処理し、これを電力増幅回路に供給する。駆
動回路チャンネルはいずれも同じであるから、ここでは
チャンネル860J1だけを説明する。
駆動回路チャンネル860J1の入力において、PWM
−Aデジタル駆動パルスAPIA1−2及びAPIBl
−2がPAL装置861−1に供給される。既に述べた
ように、A及びBパルスはタイム・シフトされており、
A2及びB2パルスは比較的広い可能化パルスであり、
A1及びB1パルスはその時間幅が変化して(B2及び
A2時間以内でそれぞれ)制御パルスとして作用する。
−Aデジタル駆動パルスAPIA1−2及びAPIBl
−2がPAL装置861−1に供給される。既に述べた
ように、A及びBパルスはタイム・シフトされており、
A2及びB2パルスは比較的広い可能化パルスであり、
A1及びB1パルスはその時間幅が変化して(B2及び
A2時間以内でそれぞれ)制御パルスとして作用する。
さらにまた、ジヨイント1ブラシなし直流モータからの
フィードバック転流信号API−CAL−CDL−CC
Lh(PAL装置861−1に供給される。第14−1
図に示すように、ジヨイント1モータの周りに3個のホ
ール効果センサ864−1,865−1,866−1が
配置されており、磁束変化に応答してロータの位置及び
運動方向を支持する。
フィードバック転流信号API−CAL−CDL−CC
Lh(PAL装置861−1に供給される。第14−1
図に示すように、ジヨイント1モータの周りに3個のホ
ール効果センサ864−1,865−1,866−1が
配置されており、磁束変化に応答してロータの位置及び
運動方向を支持する。
第14−1乃至14−4図に示すように、各ジヨイント
モータに同様にセンサを使用する。各センサの信号がコ
ンパレータ867に送られ、センサ信号が基準レベルに
達するとコンパレータがケント868を作動させる。
モータに同様にセンサを使用する。各センサの信号がコ
ンパレータ867に送られ、センサ信号が基準レベルに
達するとコンパレータがケント868を作動させる。
ジヨイント・モータ1.2.3からのホール効果センサ
信号を処理する9つのコンパレータ回路チャンネルから
9つのゲート出力信号がラッチ・レジスタ869へ供給
され、ラッチ・レジスタ869はコミュテーションPA
L861 (第13A図)のためのコミュテーション信
号を形成する。ラッチ・レジスタ870(第14−4図
)も同様にコミュテーション信号を発生し、これがジヨ
イント・モータ4.5.6と連携するPALS861
(第13C図)に供給される。それぞれのバッファ87
1,872がトルク・プロセッサ・ボード600のP2
データ・パスへのコミュテーション信号をアクセスする
ことにより、巻線接続のスイッチングを制御する、即ち
、3つのモータ巻線のうちどの2つがモータ駆動電流パ
ルスを受信するかを制御するコミュテーション信号を形
成するためのデータを提供する。
信号を処理する9つのコンパレータ回路チャンネルから
9つのゲート出力信号がラッチ・レジスタ869へ供給
され、ラッチ・レジスタ869はコミュテーションPA
L861 (第13A図)のためのコミュテーション信
号を形成する。ラッチ・レジスタ870(第14−4図
)も同様にコミュテーション信号を発生し、これがジヨ
イント・モータ4.5.6と連携するPALS861
(第13C図)に供給される。それぞれのバッファ87
1,872がトルク・プロセッサ・ボード600のP2
データ・パスへのコミュテーション信号をアクセスする
ことにより、巻線接続のスイッチングを制御する、即ち
、3つのモータ巻線のうちどの2つがモータ駆動電流パ
ルスを受信するかを制御するコミュテーション信号を形
成するためのデータを提供する。
従って、PAL装置861−1はアナログ駆動回路86
2,863,864を論理的に作動させることにより、
電力増幅回路スイッチに供給すべきコミュテーション時
定信号セットAPAUI−U2.APIVI−V2及び
APIWI−W2を形成し、前記電力増幅回路スイッチ
はコミュテーション制御及びパルス幅変調制御に従って
ジョイント1モータ巻線に駆動電流パルスを供給する。
2,863,864を論理的に作動させることにより、
電力増幅回路スイッチに供給すべきコミュテーション時
定信号セットAPAUI−U2.APIVI−V2及び
APIWI−W2を形成し、前記電力増幅回路スイッチ
はコミュテーション制御及びパルス幅変調制御に従って
ジョイント1モータ巻線に駆動電流パルスを供給する。
他のジ日インド・モータを流れる電流も同様に他のPA
L装置861によって制御される。
L装置861によって制御される。
コミュテーションPAL装置861J1−J6を第13
E図に略示した。即ち、PWMからの信号Al、A2.
Bl、B2及びホール・センサからの信号HA、HB、
HCがコミュテーションPAL装置861に入力し、P
AL装置861は電力増幅回路に対して信号Ul乃至W
2を出力する。PAL装置は市販のプログラマブル・ア
レイ・ロジック位置であり、下記の論理方程式でプログ
ラムされて、入力信号に基づく指定の出力を形成する。
E図に略示した。即ち、PWMからの信号Al、A2.
Bl、B2及びホール・センサからの信号HA、HB、
HCがコミュテーションPAL装置861に入力し、P
AL装置861は電力増幅回路に対して信号Ul乃至W
2を出力する。PAL装置は市販のプログラマブル・ア
レイ・ロジック位置であり、下記の論理方程式でプログ
ラムされて、入力信号に基づく指定の出力を形成する。
U 1 =A 1 ・HA−HB+B1 ・HB−HB
U2−A2−HA−HB+B2−HB−HBVl−At
−HB−HC+B1−HB−HCV2=A2−HB−H
C+B2−HB−HCW1=A1 ・ HC−HA+
B1 ・ HC−HAW2−A2 ・ HC−HA
+B2 ・ HC−HA第13F図に示すように、電
力増幅回路制御パルスU1乃至W2はクロック・パルス
Cと同期するようにブロック862によって論理制御さ
れる。
U2−A2−HA−HB+B2−HB−HBVl−At
−HB−HC+B1−HB−HCV2=A2−HB−H
C+B2−HB−HCW1=A1 ・ HC−HA+
B1 ・ HC−HAW2−A2 ・ HC−HA
+B2 ・ HC−HA第13F図に示すように、電
力増幅回路制御パルスU1乃至W2はクロック・パルス
Cと同期するようにブロック862によって論理制御さ
れる。
第15図に示す波形は種々のパルスの関連態様を明らか
にするためのものである。グラフの上部では、ホール効
果ロータ位置信号が60電気角度だけ位相ずれしている
オーバラップ・パルスの様相を呈している。
にするためのものである。グラフの上部では、ホール効
果ロータ位置信号が60電気角度だけ位相ずれしている
オーバラップ・パルスの様相を呈している。
A1及びB2パルスが発生すれば順方向のモータ駆動電
流を発生させる。即ち、B2パルスはA1パルスを包含
する幅の広い可能化パルスであるが、Blパルスのオン
時間にはオフとなる。A1パルスの幅が電力増幅回路に
おけるスイッチ導通時間を制御する。
流を発生させる。即ち、B2パルスはA1パルスを包含
する幅の広い可能化パルスであるが、Blパルスのオン
時間にはオフとなる。A1パルスの幅が電力増幅回路に
おけるスイッチ導通時間を制御する。
A2パルスはB1パルスに対する比較的幅の広い可能化
パルスであり、Blパルスはこの場合既に述べたように
幅の狭いエンド・ストップ制御パルスである。一般に、
AIパルスもB1パルスも、たとえ制御指令が駆動電流
を要求しない場合でも、PWMランプの両端において、
接続状態モータ巻線に強制的に電流を導通させる。
パルスであり、Blパルスはこの場合既に述べたように
幅の狭いエンド・ストップ制御パルスである。一般に、
AIパルスもB1パルスも、たとえ制御指令が駆動電流
を要求しない場合でも、PWMランプの両端において、
接続状態モータ巻線に強制的に電流を導通させる。
PALによって形成される電力増幅回路駆動信号Ul乃
至W2をグラフの下部に示した。逐次的な巻線接続状態
(またはモータ導通パス)1乃至6を垂直なタイミング
破線間に示した。
至W2をグラフの下部に示した。逐次的な巻線接続状態
(またはモータ導通パス)1乃至6を垂直なタイミング
破線間に示した。
一以 下 余 白−
付 記
指令レジスタ・ビットの割当て
指令ビット7: このビットは全体的なPwM発生のソ
フトウェア制御を可能にする。このビットを”1”に設
定すればPWM発生が可能となり、”0“に設定すれば
PWM発生が阻止される。
フトウェア制御を可能にする。このビットを”1”に設
定すればPWM発生が可能となり、”0“に設定すれば
PWM発生が阻止される。
指令ビット6: このビットはPWM発生が阻止されて
おれば、PWMランプ・クロックのソフトウェア制御を
可能にする。このビットが論理”O”状態ならば、PW
Mランプ・カウンター・クロックのソースとして指令ビ
ット5を選択する。このビットが論理”1”状態ならば
PWMランプ・カウンタ・クロックのソースとして外部
クロックを選択する。
おれば、PWMランプ・クロックのソフトウェア制御を
可能にする。このビットが論理”O”状態ならば、PW
Mランプ・カウンター・クロックのソースとして指令ビ
ット5を選択する。このビットが論理”1”状態ならば
PWMランプ・カウンタ・クロックのソースとして外部
クロックを選択する。
PWM発生が可能になると、外部クロックを選択するよ
うに強制する。
うに強制する。
指令ビット5: このビットはPWMランプ・カウンタ
のソフトウェア・クロッキングを可能にする。指令ビッ
ト6及び7が論理“0”状態なら、このビットが論理”
1”状態に移行すると同時にPWMランプ・カウンタが
クロックされる。
のソフトウェア・クロッキングを可能にする。指令ビッ
ト6及び7が論理“0”状態なら、このビットが論理”
1”状態に移行すると同時にPWMランプ・カウンタが
クロックされる。
指令ビット4: 実行されない。
指令ビット3乃至O: これらの指令ビットは電圧リク
エスト・リミタ−・レジスタに人力を提供する。このリ
ミタ−はすべての電圧リクエスト・レジスタのための絶
対クランプとして作用する。
エスト・リミタ−・レジスタに人力を提供する。このリ
ミタ−はすべての電圧リクエスト・レジスタのための絶
対クランプとして作用する。
指令/状態レジスタの状態データ・ビット割当ては第3
−5図に示した。
−5図に示した。
状態ビット7: このビットは現時PWM発生状態を反
映する。このビットが論理”1”状態ならPWM発生が
可能であることを示唆する。このビットが論理”0”状
態ならPWM発生が阻止されていることを示唆する。P
WM発生は指令ビット7を論理”0”状態にセットする
か、内部ウォッチドッグ・タイマーのタイムアウトによ
って阻止することができる。このビットの状態はPWM
可能化外部状態信号、装置ピン33の状態を直接決定す
る。
映する。このビットが論理”1”状態ならPWM発生が
可能であることを示唆する。このビットが論理”0”状
態ならPWM発生が阻止されていることを示唆する。P
WM発生は指令ビット7を論理”0”状態にセットする
か、内部ウォッチドッグ・タイマーのタイムアウトによ
って阻止することができる。このビットの状態はPWM
可能化外部状態信号、装置ピン33の状態を直接決定す
る。
状態ビット6: このビットは装置の割込みリクエスト
状態を反映する。このビットが論理”0”状態なら、割
込みリクエストが存在しないことを示唆し、このビット
が論理”1”状態なら割込みリクエストが存在している
ことを示唆する。装置ピン35、割込みピンはこのビッ
トの反転状態を反映する。外部信号ピン及び内部状態ビ
ットのこの組合せにより、装置はポーリングされる場合
にも割込み駆動される場合にも動作できる。このビット
は電流サンプル・パルス発生によって論理”1″状態に
セットされ、装置電圧リクエスト・レジスタのいずれか
に書込むことでリセットされる。
状態を反映する。このビットが論理”0”状態なら、割
込みリクエストが存在しないことを示唆し、このビット
が論理”1”状態なら割込みリクエストが存在している
ことを示唆する。装置ピン35、割込みピンはこのビッ
トの反転状態を反映する。外部信号ピン及び内部状態ビ
ットのこの組合せにより、装置はポーリングされる場合
にも割込み駆動される場合にも動作できる。このビット
は電流サンプル・パルス発生によって論理”1″状態に
セットされ、装置電圧リクエスト・レジスタのいずれか
に書込むことでリセットされる。
状態ビット5: このビットは割込みオーバラン状態イ
ンジケータとして作用する。このビットは内部ウォッチ
ドッグ・タイマーのタイムアウトによって論理″1”状
態にセットされる。セットされるとPWM発生が阻止さ
れ、ビットをリセットし、PWM発生を可能にするには
装置を再び初期設定しなければならない。
ンジケータとして作用する。このビットは内部ウォッチ
ドッグ・タイマーのタイムアウトによって論理″1”状
態にセットされる。セットされるとPWM発生が阻止さ
れ、ビットをリセットし、PWM発生を可能にするには
装置を再び初期設定しなければならない。
状態ビット4: 実行されず、常に論理”0“として読
取られる。
取られる。
状態ビット3乃至O: これらの状態ビットは電圧リク
エスト・リミタ−・レジスタに書込まれた値、指令ビッ
ト3乃至0を直接反映する。
エスト・リミタ−・レジスタに書込まれた値、指令ビッ
ト3乃至0を直接反映する。
A2−八03−II アドレス:読取または書込
のため7 つの内部レジスタ の1つを選択する のに使用される。
のため7 つの内部レジスタ の1つを選択する のに使用される。
D7−DO14−8Ilo データ二両方向、3状態
データ・バ 大信号ライン。D 7は最上位ビット を表す。
データ・バ 大信号ライン。D 7は最上位ビット を表す。
DX 15 I データ二両方向3状
態データ・パス 信号ライン。電圧 基準指令の最下位 ビットを表す。
態データ・パス 信号ライン。電圧 基準指令の最下位 ビットを表す。
110PT I61 データ・パス・オプショ
ン:システ ム・データ・パス 幅を規定するのに 使用されるハード ワイヤード信号人 力。16ビツト◆ データ・パスでは 接地。マイクロブ ロセッサは装置と の変換にワード・ オペレーションを 使用しなければな らない。そのため にはD7をデータ ・パス最上位ビラ トに接続する必要 がある8ビツト・ データ・パスでは +5Vに接続。
ン:システ ム・データ・パス 幅を規定するのに 使用されるハード ワイヤード信号人 力。16ビツト◆ データ・パスでは 接地。マイクロブ ロセッサは装置と の変換にワード・ オペレーションを 使用しなければな らない。そのため にはD7をデータ ・パス最上位ビラ トに接続する必要 がある8ビツト・ データ・パスでは +5Vに接続。
C5b 4 1 チップ選択:装置がデ
ータ交換用に 選択されることを 指示するのに使用 されるロー・アサ 一テッド 人力。
ータ交換用に 選択されることを 指示するのに使用 されるロー・アサ 一テッド 人力。
WRb 5 I 書込:読取/書込制
御人力。データ 交換の際の転送方 向を規定するのに 使用され、書入動 作についてはロー ・アサ−テッド。
御人力。データ 交換の際の転送方 向を規定するのに 使用され、書入動 作についてはロー ・アサ−テッド。
DSb 6 I データ・スト
ローブ:装置がデータ パスとの間でデー タを送受信するこ とを指示するロー アサ−テッド信号 人力。
ローブ:装置がデータ パスとの間でデー タを送受信するこ とを指示するロー アサ−テッド信号 人力。
DTACKb 7 0 データ転送確認:
転送を終了できる ことを指示するの に使用されるオー プン・コレクタ、 ローアサ−テッド 出力。
転送を終了できる ことを指示するの に使用されるオー プン・コレクタ、 ローアサ−テッド 出力。
RESb 19 1 リセット:すべで
の内蔵レジスタを 初期化するのに使 用されるロー・ア サーチラド入力。
の内蔵レジスタを 初期化するのに使 用されるロー・ア サーチラド入力。
PIAI 21 0 $dll、A辺、上
部ドライブ:”H″ ブリッジA辺の上 部装置を制御する のに使用されるパ イ・アサ−テッド 出力。
部ドライブ:”H″ ブリッジA辺の上 部装置を制御する のに使用されるパ イ・アサ−テッド 出力。
PIA2 22 0 !1idIl、A辺、
下部ドライブ二″H” ブリッジA辺の下 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
下部ドライブ二″H” ブリッジA辺の下 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
PIBL 23 Q 軸1、B辺、上部
ドライブ:”H” 19998辺の上 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
ドライブ:”H” 19998辺の上 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
PIB2 24 0 軸1、B辺、下部ドラ
イブ:H″ 19998辺の下 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
イブ:H″ 19998辺の下 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
P2AI 25 0 軸2、A辺、上部ド
ライブ:”H” ブリッジA辺の上 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
ライブ:”H” ブリッジA辺の上 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
P2A2 26 0 軸2、A辺、下部ドラ
イブ二″H” ブリッジA辺の下 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
イブ二″H” ブリッジA辺の下 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
P2H4270軸2、B辺、上部
ドライブ:”H”
19998辺の上
部装置を制御する
のに使用されるハ
イ・アサ−テッド
出力。
P2O3280軸2、B辺、下部
ドライブ:”H″
19998辺の下
部装置を制御する
のに使用されるハ
イ・アサ−テッド
出力。
P3A1 29 0 軸3、A辺、上部ドラ
イブ:”H” ブリッジA辺の上 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
イブ:”H” ブリッジA辺の上 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
P3A2 30 0 軸3、A辺、下部ドラ
イブ、 II Hm ブリッジA辺の下 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
イブ、 II Hm ブリッジA辺の下 部装置を制御する のに使用されるハ イ・アサ−テッド 出力。
P3H1310軸3、B辺、上部
ドライブ二″H”
ブリッジB辺上部
装置を制御するの
に使用されるハイ
・アサーテッド出
力。
P3H2320軸3、B辺、下部
ドライブ二“H”
ブリッジB透下部
装置を制御するの
に使用されるハイ
・アサーテッド出
力。
PWMEN 33 0 PWM使用可能:
PWM発生可能で あることを外部指 示するハイ・アサ 一テッド信号出 力。
PWM発生可能で あることを外部指 示するハイ・アサ 一テッド信号出 力。
TES 18 0 トップ・エンド・
ストップ: PWM ランプが上方エン ド・ストップ・ラ ンプ域にあり、B 辺上部駆動装置及 びA辺下部駆動装 置がオンであるこ とを外部指示する ハイ・アサ−テラ ド信号出力。
ストップ: PWM ランプが上方エン ド・ストップ・ラ ンプ域にあり、B 辺上部駆動装置及 びA辺下部駆動装 置がオンであるこ とを外部指示する ハイ・アサ−テラ ド信号出力。
LES 36 0 ロー・エンド・スト
ップ: PWMラ ンプが下方エンド ・ストップ・ラン プ域にあり、A辺 上部駆動装置及び B透下部駆動装置 がオンであること を外部指示するハ イ・アサ−テッド 信号出力。
ップ: PWMラ ンプが下方エンド ・ストップ・ラン プ域にあり、A辺 上部駆動装置及び B透下部駆動装置 がオンであること を外部指示するハ イ・アサ−テッド 信号出力。
SAMPb 34 0 サンプル二ロー・
アサ−テッド電流 サンプル・ストロ ーブ信号。この信 号はLESと同じ ランプ時間関係を 持つ。ただし、S AMPbは他のラ ンプ時間にだけ使 用される。
アサ−テッド電流 サンプル・ストロ ーブ信号。この信 号はLESと同じ ランプ時間関係を 持つ。ただし、S AMPbは他のラ ンプ時間にだけ使 用される。
0C5F 38 I 発振器In=外部
クロック入力また はクリスタル接 続。
クロック入力また はクリスタル接 続。
O5C390発振器Out:外
部クリスタル駆動
信号。
C0UTb 37 0 クロックOut:
反転され、バッフ ァされたクロック 信号。
反転され、バッフ ァされたクロック 信号。
GND 20 グラウンド:電流リ
ターン・ピン。
ターン・ピン。
VCC40電源:+5ボルト
電源ビン。
一以 下 余 白−
第1図は本発明を利用するシステムによる制御下に従来
よりも進歩した、かつ正確な性能を発揮するロボットの
斜視図;第2A図は本発明を組込むことのできる位置、
速度及びトルク制御ループを使用する制御ループ構成を
略示するブロックダイヤグラム;第2B図は本発明を組
込むことが好ましい位置、速度及びトルク制御ループを
使用する制御ループ構成の詳細なブロックダイヤグラム
;第3A図は本発明を実施するためのデジタル・ロボッ
ト制御が配置されているアーム・インターフェース(A
IF)ボード及びその他の電子ボードの構成を示す概略
図;第3B図は本発明の原理に従って作動される電力増
幅器に対する制御信号を形成するパルス幅変調器(PW
M)のブロックダイヤグラム;第4図はPWMによって
形成される電力増幅器制御信号を示すグラフ;第5図は
直流ブラシ付きモータを作動し、フィードバック制御の
ためロボット・ジヨイント・モータ電流を感知する本発
明のハイブリッド形、Hブリッジ電力増幅器を示す回路
図;第5B図は第3B図に示したPWM発生器の詳細な
ブロックダイヤグラム;第6A及び6B図は1対のLS
Iチップによって形成されるPWM発生器にジヨイント
・モータ電圧指令を供給するためアーム・インターフェ
ース・ボードに使用される回路を示す回路図;第6C図
はPWM回路のためのレジスタ・マツプ;第6−10図
は種々の動作時における第5図に示したブリッジ回路の
電流及び電圧波形を示す図;第11A図はブラシなし直
流モータを作動するため電力増幅器が3相構成を具えて
いる他の実施例の回路図;第11B図はサンプリングさ
れたモータ電流が平均モータ電流と等しくなる場合をそ
れぞれ示す回路図及び波形図;第12A−12C図はフ
ィードバック電流信号を処理するアーム・インターフェ
ース・ボードに使用される回路を示す回路図:第13A
−F図はブラシなし直流モータを採用する本発明実施例
におけるコミュテーション回路の動作を示す回路図;第
14−1乃至14−4図はロボットのアーム・ジョイン
ト・モータの周りに配置されたホール・センサからの信
号を処理する回路を示す回路図;第15図はPWM及び
電力増幅器駆動信号波形との関連でホール・センサ信号
の波形を示す波形図である。 FIG、 9 ^ FIG、 IQ FIG、II△ OT/2 T FIG、+2Δ FIG、12B FIG、12C −+5VA FIG、+38 FIG、l3E FIG、+4−1 FIG、+4−2
よりも進歩した、かつ正確な性能を発揮するロボットの
斜視図;第2A図は本発明を組込むことのできる位置、
速度及びトルク制御ループを使用する制御ループ構成を
略示するブロックダイヤグラム;第2B図は本発明を組
込むことが好ましい位置、速度及びトルク制御ループを
使用する制御ループ構成の詳細なブロックダイヤグラム
;第3A図は本発明を実施するためのデジタル・ロボッ
ト制御が配置されているアーム・インターフェース(A
IF)ボード及びその他の電子ボードの構成を示す概略
図;第3B図は本発明の原理に従って作動される電力増
幅器に対する制御信号を形成するパルス幅変調器(PW
M)のブロックダイヤグラム;第4図はPWMによって
形成される電力増幅器制御信号を示すグラフ;第5図は
直流ブラシ付きモータを作動し、フィードバック制御の
ためロボット・ジヨイント・モータ電流を感知する本発
明のハイブリッド形、Hブリッジ電力増幅器を示す回路
図;第5B図は第3B図に示したPWM発生器の詳細な
ブロックダイヤグラム;第6A及び6B図は1対のLS
Iチップによって形成されるPWM発生器にジヨイント
・モータ電圧指令を供給するためアーム・インターフェ
ース・ボードに使用される回路を示す回路図;第6C図
はPWM回路のためのレジスタ・マツプ;第6−10図
は種々の動作時における第5図に示したブリッジ回路の
電流及び電圧波形を示す図;第11A図はブラシなし直
流モータを作動するため電力増幅器が3相構成を具えて
いる他の実施例の回路図;第11B図はサンプリングさ
れたモータ電流が平均モータ電流と等しくなる場合をそ
れぞれ示す回路図及び波形図;第12A−12C図はフ
ィードバック電流信号を処理するアーム・インターフェ
ース・ボードに使用される回路を示す回路図:第13A
−F図はブラシなし直流モータを採用する本発明実施例
におけるコミュテーション回路の動作を示す回路図;第
14−1乃至14−4図はロボットのアーム・ジョイン
ト・モータの周りに配置されたホール・センサからの信
号を処理する回路を示す回路図;第15図はPWM及び
電力増幅器駆動信号波形との関連でホール・センサ信号
の波形を示す波形図である。 FIG、 9 ^ FIG、 IQ FIG、II△ OT/2 T FIG、+2Δ FIG、12B FIG、12C −+5VA FIG、+38 FIG、l3E FIG、+4−1 FIG、+4−2
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、複数の脚を有する回路を含み、各脚の一端が前記回
路を介して前記脚の他端に接続する電源からロボット・
アーム・ジョイントモータに駆動電流を供給するように
接続されている電力増幅器と;前記回路の各脚に接続さ
れ、制御信号を供給されると前記脚を導通させる制御端
子を有する半導体スイッチとを含み、ロボット・アーム
・ジョイントモータを作動させると共に、フィードバッ
ク制御のためモータ電流を感知するシステムであって、
前記回路と電源の間に直列接続されてアーム・ジョイン
トモータ電流を表わす信号を発生する電流感知手段と; 電源スイッチを作動させ、周期的に発生するロボット駆
動制御指令が要求する方向及び大きさを有するモータ駆
動電流を発生させるようにパルス幅変調されたスイッチ
制御信号を周期的に発生するデジタル制御手段とを含み
; 前記デジタル制御手段が少なくとも各制御サイクルの少
なくとも短い部分に亙って前記回路を通る各モータ給電
パスを導通させるように前記スイッチ制御信号を発生し
; さらに、各モータ給電パスが導通状態にある間、制御手
段サイクルと同期のかつ前記短いサイクル部分以内の所
定時点において前記電流感知手段の電流信号を周期的に
サンプリングする手段を含み; 前記サンプリング手段が電流信号サンプルを表わす信号
を前記デジタル制御手段に供給することにより、前記ロ
ボット駆動制御指令の発生をフィードバック制御するこ
と を特徴とするロボットの制御装置。 2、モータがブラシ付き直流モータであること; 前記電力増幅回路が4つの脚を有し、横断パスにモータ
が配置されているH形ブリッジであることと; 前記スイッチの1つが各ブリッジ脚に配置され、一方の
上方脚及びこれと対向する下方脚がモータを順方向に駆
動する順方向パスを形成し、他の上方脚及びこれと対向
する下方脚がモータを逆方向に駆動する逆方向パスを形
成することと; 各モータパスにおける一方の前記スイッチが制御信号を
供給されて駆動電流導通時間を制御することと; 各モータパスにおける他方の前記スイッチが制御信号を
供給されて、H形ブリッジのこのスイッチと同じ辺に配
置されている駆動電流制御スイッチが導通状態にある時
及びアンダーラップ時間中は遮断するが、各サイクルの
残りの時間に亙っては導通してフリーホイール電流パス
を形成すること を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の制御装置。 3、モータが少なくとも1つの巻線を有するブラシなし
直流モータであることと; 前記電力増幅回路が前記モータ巻線を順方向に付勢する
第1組スイッチ及び前記モータ巻線を逆方向に付勢する
第2組スイッチを有することと; 前記デジタル制御手段が経時的にカウントを発生するア
ップ/ダウン・カウンタ手段を有するデジタル・パルス
幅変調回路と; 制御指令の大きさ及び指令極性に従って、 前記第1組スイッチを作動させるための少なくとも第1
出力制御パルスの時間幅及び前記第2組スイッチを作動
させるための少なくとも第2出力制御パルスの時間幅を
決定するようにカウンタ手段のカウントを制御指令を表
わす信号と比較する手段と; 前記カウンタの各サイクルにおける短い時間に亙って前
記モータ中をそれぞれの方向に電流が流れるように強制
するため前記第1及び第2組スイッチを作動させるそれ
ぞれの信号を発生する手段を含むこと を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の制御装置。 4、前記カウンタ手段が鋸歯状波形に対応するカウント
を発生することと; 前記強制された電流信号が各カウンタ・サイクルにおけ
るカウント波形の上下終点に対応し、かつこれに中心整
合された等時間に亙って発生する終点停止信号であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の制御装置
。 5、カウンタ・サイクルごとに少なくとも1回、波形終
点の1つにおいてストローブ信号を発生する手段を設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の制御
装置。 6、指令更新が受信されない連続カウンタ・サイクル数
をカウントし、このサイクル数が所定値に達すると停止
信号を発するウォッチドッグ・タイマー手段を含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の制御装置。 7、モータが互いに接続された3相巻線を有するブラシ
なし直流モータであることと; 電力増幅回路が前記スイッチ対のスイッチング動作に対
応して直列巻線対に駆動電流を通すように前記巻線と接
続された第1乃至第6スイッッチを含むことと; 前記デジタル制御手段が経時的に鋸歯状波形を発生する
アップ/ダウン・カウンタ手段を有するデジタル・パル
ス幅変調の路と; 制御指令及び指令極性に従って前記電力増幅回路スイッ
チに対する順方向及び逆方向基準制御パルスの時間幅を
決定するようにカウンタ手段のカウントを、制御指令を
表わす信号と比較する手段と、 前記基準制御パルスのそれぞれに関する使用可能基準制
御パルスを発生する手段と; 6つの電力増幅回路スイッチを作動させ、 かつその時間幅が前記基準制御パルスと一致するそれぞ
れの制御パルスを発生する手段と; 前記位置信号及び指令極性に応答して前記スイッチに前
記スイッチ制御パルスの連続対を供給することにより、
モータ電流パスが極性指令及び所定のシーケンスに従い
巻線対から巻線対へ切換えられるのに伴なって指令時間
に亙ってモータ駆動電流を発生させる転流手段を含むこ
と を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の制御装置。 8、第1基準制御パルスが1つの指令極性を表わし、鋸
歯状波形の上方終点におけるカウント比較に基づくこと
と; 第2基準制御パルスが他の指令極性を表わし、鋸歯状波
形の下方終点におけるカウント比較に基づくこと を特徴とする特許請求の範囲第7項に記載の制御装置。 9、前記転流及び制御パルス発生手段を方程式 U1=A1・HA・¥HB¥+B1・¥HB¥・HBU
2=A2・HA・¥HB¥+B1・¥HB¥・HBV1
=A1・HB・¥HC¥+B1・¥HB¥・HCV2=
A2・HB・¥HC¥+B2・¥HB¥・HCW1=A
1・HC・¥HA¥+B1・¥HC¥・HAW2=A2
・HC・¥HA¥+B2・¥HC¥・HAに従ってプロ
グラムされるプログラム可能アレイ・ロジック(PAL
)として構成したことを特徴とする特許請求の範囲第7
項に記載の制御装置; ただし、U1乃至W2はスイッチ手段制御パルス、 A1乃至B2は基準制御パルス、 HA、HB及びHCは位置信号。 10、連携のパルス幅変調回路をルーピングしてこれを
作動させる少なくとも位置、速度及び電流制御ループを
含むアーム・ジョイントごとのフィードバック制御ルー
プ手段を含むことを特許請求の範囲第7項に記載の制御
装置。 11、前記デジタル制御手段がモータ電流指令を発生す
る速度及び位置制御ループ手段を含むことと; 前記電圧指令から前記電源スイッチ制御信号を発生する
パルス幅変調手段と; 前記電流フィードバック信号が前記トルク制御ループに
供給されること を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の制御装置。 12、前記電力増幅回路を、電源と接続する外部電源端
子及び電源スイッチ制御端子にスイッチ制御信号を供給
するための外部端子を有する電源ブロック内に組込んだ
ことと; 前記電流感知手段を前記電源端子の1つとそれぞれの電
源との間に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第
2項、第3項または第7項に記載の制御装置。 13、電流感知手段が抵抗手段を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第12項に記載の制御装置。 14、前記抵抗手段における電圧降下を、サンプル電流
信号を表わす値として前記デジタル制御手段に供給する
ことを特徴とする特許請求の範囲第13項に記載の制御
装置。 15、複数ジョイントを含むアームと; 前記ジョイントのそれぞれを駆動する連携のモータと; 前記モータのそれぞれと接続し、複数の脚を有する回路
を含み、各脚の一端が前記回路を介して前記脚の他端に
接続する電源からロボット・アーム・ジョイントモータ
に駆動電流を供給するように接続されている電力増幅回
路と; 前記回路の各脚に接続され、制御信号を供給されると前
記脚を導通させる制御端子を有する半導体スイッチを含
むロボットであって、 前記回路と電源の間に直列接続された電流感知手段と; 前記電源スイッチを作動させ、周期的に発生するロボッ
ト駆動制御指令が要求する方向及び大きさを有するモー
タ駆動電流を発生させるようにパルス幅変調されたスイ
ッチ制御信号を周期的に発生するデジタル制御手段と; 各モータ給電パスが導通している間、制御手段サイクル
に同期のかつ制御サイクルの少なくとも短いサイクル部
分以内の所定時点において前記電流感知手段の電流信号
を周期的にサンプリングする手段と; 前記デジタル制御手段が前記短いサイクル部分に亙って
前記回路を通る各モータ給電パスを導通させるように前
記スイッチ制御信号を発生することと; 前記サンプリング手段が電流サンプルを表わす信号を前
記デジタル制御手段に供給することによって前記ロボッ
ト駆動制御指令の発生をフィードバック制御することと
; 前記電力増幅回路の1つをその電流感知手段及び電流サ
ンプル供給手段と共にそれぞれのジョイントモータに対
応させて設けたことと; 前記デジタル制御手段が前記電力増幅回路のそれぞれに
おけるスイッチに対するスイッチ制御信号を発生するこ
と を特徴とするロボット。 16、各モータが互いに接続された3相巻線を有するブ
ラシなし直流モータであることと; 各電力増幅回路が前記スイッチ対のスイッチング動作に
対応して直列巻線対に駆動電流を通すように前記巻線と
接続された第1乃至第6スイッチを含むことと; 前記デジタル制御手段が経時的に鋸歯状波形を発生する
アップ/ダウン・カウンタ手段を有するデジタルパルス
幅変調回路と; 制御指令及び指令極性に従って前記電力増幅回路スイッ
チに対する順方向及び逆方向基準制御パルスの時間幅を
決定するためカウンタ手段のカウントを制御指令信号と
比較する手段と; 前記基準制御パルスのそれぞれに関する使用可能基準制
御パルスを発生する手段と; モータロータ位置を表わす複数の位相ずれ信号を発生す
る手段と; 6つの電力増幅回路スイッチを作動させ、 かつその時間幅が前記基準制御パルスと一致するそれぞ
れの制御パルスを発生する手段と; 前記位置信号及び指令極性に応答して前記スイッチに前
記スイッチ制御パルスの連続対を供給することにより、
モータ電流パスが極性指令及び所定シーケンスに従って
巻線対から巻線対へ切換えられるのに伴ない指令時間に
わたってモータ駆動電流を発生させる転流手段と; 連携のパルス幅変調回路をルーピングし、 かつこれを作動させる少なくとも位置、速度及び電流制
御ループを含む、アーム・ジョイントごとのフィードバ
ック制御ループ手段を含むこと を特徴とする特許請求の範囲第15項に記載のロボット
。 17、デジタル制御手段が各電力増幅回路を作動させる
デジタル・パルス幅変調回路手段と; 経時的に鋸歯状波形を発生するアップ/ダウン・カウン
タ手段を含むそれぞれのパルス幅変調回路と; 制御指令に従って電力増幅回路を作動させ、かつ連携の
ジョイント駆動モータに給電するのに必要な時間幅を決
定するためカウンタ手段のカウントを制御指令信号と比
較する手段と; 一方の駆動極性が指令されると、決定された時間幅に対
応する幅を有し、かつ鋸歯状波形の上方終点におけるカ
ウント比較に基づく、電力増幅回路スイッチングのため
の第1出力制御パルスを発生する手段と; 他方の極性が指令されると、決定された時間幅に対応す
る幅を有し、かつ鋸歯状波形の下方終点におけるカウン
ト比較に基づく、電力増幅回路スイッチングのための第
2出力制御パルスを発生する手段と; 連携のパルス幅変調回路をルーピングし、 かつこれを作動させる少なくともデジタル位置、速度及
び電流制御ループを含むアーム・ジョイントごとの制御
ループ手段 を含むことを特徴とする特許請求の範囲第15項に記載
のロボット。 18、上方波形終点に中心整合された短い時間に亙って
1つの終点停止出力制御パルスを、下方波形終点に中心
整合された前記時間と等しい短い時間に亙って別の終点
停止出力制御パルスをそれぞれ発生する手段を設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第17項に記載のロボッ
ト。 19、前記一方の指令極性に対応し、前記第2出力制御
パルスがオフ状態になるのとほぼ同時にオンとなって電
力増幅回路に再生モータ電流を循環させる第3出力制御
パルスを発生する手段を設けたことと; 前記他方の指令極性に対応し、前記第1出力制御パルス
がオフ状態になるのとほぼ同時にオンとなって電力増幅
回路に再生モータ電流を循環させる第4出力制御パルス
を発生する手段を設けたこと を特徴とする特許請求の範囲第17項に記載のロボット
。 20、スイッチ装置のスイッチング時間を前記出力制御
パルスによって制御できるように前記第1及び第4出力
制御パルス間の、また、前記第2及び第3出力制御パル
ス間のオフ時間を極力短く維持するためのアンダーラッ
プ制御手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
19項に記載のロボット。 21、複数アーム・ジョイントを有するロボットのため
の、 ロボット・アーム・ジョイントのそれぞれを駆動するた
めのモータと; 順方向または逆方向に作動するようにモータに電流を供
給することのできる電源スイッチング装置を有する、そ
れぞれの前記モータと連携する電力増幅回路 を含むデジタル制御装置であって、 アーム・ジョイントごとに電力増幅回路スイッチング装
置を作動させるデジタル・パルス幅変調回路と; 前記変調回路が経時的に鋸歯状波形を発生するアップ/
ダウン・カウンタ手段を含むことと; 制御指令に従って電力増幅回路を作動させ、かつ連携の
ショート駆動モータに給電するのに必要な時間幅を決定
するためカウンタ手段のカウントを制御指令信号と比較
する手段と; 一方の駆動極性が指令されると、前記決定された時間幅
に対応する幅を有し、鋸歯状波形の上方終点におけるカ
ウント比較に基づく、電力増幅回路スイッチングに関す
る第1出力制御パルスを発生する手段と; 他方の極性が指令されると、前記決定された時間幅に対
応する幅を有し、鋸歯状波形の下方終点におけるカウン
ト比較に基づく、電力増幅回路スイッチングに関する第
2出力制御パルスを発生する手段と; 連携のパルス幅変調回路をルーピングし、 かつこれを作動させる少なくともデジタル位置、速度及
び電流制御ループを含む、アーム・ジョイントごとのフ
ィードバック制御ループ手段 を特徴とするロボットのデジタル制御装置。 22、各モータがブラシ付き直流モータであることと; 各電力増幅回路が各ブリッジ脚に電源スイッチング装置
を有し、かつ横断パス中に連携の直流モータが接続され
ているHブリッジ増幅回路であることと; 前記第1及び第2出力制御パルスがブリッジの第1及び
第2辺の脚における第1及び第2スイッチング装置に供
給されることと; 前記デジタル・パルス幅変調回路が前記一方及び前記他
方の指令極性にそれぞれ対応し、かつ前記第2出力また
は前記第1制御パルスがオフ状態になるのとほぼ同時に
それぞれオンとなり、電力増幅回路に再生モータ電流を
循環させる第3及び第4出力制御パルスを発生する手段
をも含むことと; 前記第3パルスがブリッジ第1辺の他方の脚に設けたス
イッチング装置に、前記第4パルスがブリッジ第2辺の
他方の脚に設けたスイッチング装置にそれぞれ供給され
ること を特徴とする特許請求の範囲第21項に記載のロボット
のデジタル制御装置。 23、各モータが互いに接続された3相巻線を有するブ
ラシなし直流モータであることと; 各電力増幅回路が前記パルス幅変調回路の制御下に前記
モータ巻線を付勢するため電源と連携モータ巻線との間
に接続された6つの電源スイッチング装置を含むことを
特徴とする特許請求の範囲第21項に記載のロボットの
デジタル制御装置。 24、上方波形終点に中心整合された短い時間に亙って
1つの終点停止出力制御パルスを、下方波形終点に中心
整合させた前記時間と等しい短い時間に亙って別の終点
停止出力制御パルスをそれぞれ発生する手段を設けたこ
とを特徴とする請求の範囲第21項に記載のロボットの
デジタル制御装置。 25、スイッッチ装置のスイッチング時間を前記出力制
御パルスによって制御できるように前記第1及び第4出
力制御パルス間の、また、前記第2及び第3出力制御パ
ルス間のオフ時間を極力短く維持するためのアンダーラ
ップ制御手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲
第22項に記載のロボットのデジタル制御装置。 26、ロボット制御装置における電力増幅回路及びジョ
イントモータを作動させるためのデジタル・パルス幅変
調回路であって、 経時的に鋸歯状波形を発生するアップ/ダウン・カウン
タ手段と; 制御指令に従って電力増幅回路を作動させ、連携のジョ
イント駆動モータに給電するのに必要な時間幅を決定す
るためカウンタ手段のカウントを制御指令信号と比較す
る手段と; 一方の駆動極性が指令されると、前記決定された時間幅
に相当する幅を有し、かつ鋸歯状波形の上方終点におけ
るカウント比較に基づく、電力増幅回路スイッチングに
関する第1出力制御パルスを発生する手段と; 他方の極性が指令されると、前記決定された時間幅に相
当する幅を有し、かつ鋸歯状波形の下方終点におけるカ
ウント比較に基づく電力増幅回路スイッチングに関する
第2出力制御パルスを発生する手段 を含むことを特徴とするデジタル・パルス幅変調回路。 27、上方波形終点に中心整合させた短い時間に亙って
1つの終点停止出力制御パルスを、下方波形終点に中心
整合させた前記時間と等しい短い時間に亙って別の終点
停止出力制御パルスをそれぞれ発生する手段を設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第26項に記載のデジタ
ル・パルス幅変調回路。 28、前記一方の指令極性に対応し、前記第2出力制御
パルスがオフ状態になるのとほぼ同時にオンとなって電
力増幅回路中に再生モータ電流を循環させる第3出力制
御パルスを発生する手段を設けたことと; 前記他方の指令極性に対応し、前記第1出力制御パルス
がオフの時に概ねオンとなって電力増幅回路中に再生モ
ータ電流を循環させる第4出力制御パルスを発生する手
段を設けたこと を特徴とする特許請求の範囲第27項に記載のデジタル
・パルス幅変調回路。 29、スイッチング装置のスイッチング時間を前記出力
制御パルスによって制御できるように前記第1及び第4
出力制御パルス間の、また、前記第2及び第3出力制御
パルス間のオフ時間を極力短くするためのアンダーラッ
プ制御手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
28項に記載のデジタル・パルス幅変調回路。 30、指令更新が受信されない連続するカウンタ・サイ
クルの数をカウントし、もしこのサイクル数が所定値に
達すると停止信号を発生するウォッチドッグ・タイマー
手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第26項に
記載のデジタル・パルス幅変調回路。 31、大規模集積ゲート・アレイ・チップを利用して回
路を構成することを特徴とする特許請求の範囲第26項
、第27項、第29項または第30項に記載のデジタル
・パルス幅変調回路。 32、前記ロボットの3つの軸とそれぞれ連携する3つ
のモータを制御する3つのチャンネルを構成するため3
組の前記比較手段及び前記発生手段を1つのLSIチッ
プ内に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第26項
に記載のデジタル・パルス幅変調回路。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US93297486A | 1986-11-20 | 1986-11-20 | |
US932,841 | 1986-11-20 | ||
US932,974 | 1986-11-20 | ||
US932,975 | 1986-11-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63198588A true JPS63198588A (ja) | 1988-08-17 |
Family
ID=25463229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62295013A Pending JPS63198588A (ja) | 1986-11-20 | 1987-11-20 | ロボットのデジタル制御装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63198588A (ja) |
CA (1) | CA1279892C (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103454945A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-12-18 | 河海大学常州校区 | 一种足式步行机器人的分布式运动控制*** |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5631393A (en) * | 1979-08-22 | 1981-03-30 | Hitachi Ltd | Controlling device for motor |
JPS61161988A (ja) * | 1985-01-11 | 1986-07-22 | Omron Tateisi Electronics Co | サ−ボモ−タ駆動装置 |
JPS61185087A (ja) * | 1985-02-13 | 1986-08-18 | Nippon Denso Co Ltd | 電動機制御装置 |
-
1987
- 1987-10-23 CA CA000550154A patent/CA1279892C/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-11-20 JP JP62295013A patent/JPS63198588A/ja active Pending
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JPS61161988A (ja) * | 1985-01-11 | 1986-07-22 | Omron Tateisi Electronics Co | サ−ボモ−タ駆動装置 |
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CN103454945A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-12-18 | 河海大学常州校区 | 一种足式步行机器人的分布式运动控制*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1279892C (en) | 1991-02-05 |
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