JPS63198588A - ロボットのデジタル制御装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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・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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

　ＳＡＭ乱周波周波数ＷＭサイクル周波数の１７２でも
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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

−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。

−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。

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。

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。

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
。

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
。

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。

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。

、°、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

−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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

状態ビット４：　実行されず、常に論理”０“として読
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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ＧＮＤ　　　　２０　　　　　　　グラウンド：電流リ
ターン・ピン。

ＶＣＣ４０電源：＋５ボルト 電源ビン。

一以　下　余　白−

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

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。