(57)【要約】  力センサなどのフィードバックデータをロボットの動作に反映させる制御を処理負荷を増大させることなくロボット制御装置が行えるようにするセンサ中継制御装置を得ること。ロボットの関節部分に設置された力センサ（３）が出力するセンサデータを基にフィードバックデータを生成し、フィードバックデータに基づいてロボットのフィードバック制御を行うロボット制御装置（１）へ接続されるセンサ中継制御装置（５）であって、力センサ（３）が出力するセンサデータを取り込み、取り込んだセンサデータをロボットの関節を可動させるモータの制御用データに変換するデータ加工部（８）と、モータの制御用データを、ロボット制御装置（１）の制御周期に同期させるデータ同期部（９）と、ロボット制御装置（１）の制御周期に同期させたモータの制御用データを、フィードバックデータとしてロボット制御装置（１）へ出力するデータ出力部（１０）とを有する。
2012108022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの関節部分に設置された外界センサが出力するセンサデータを基にフィードバックデータを生成し、該フィードバックデータに基づいて前記ロボットのフィードバック制御を行うロボット制御装置へ接続されるセンサ中継制御装置であって、
前記外界センサが出力するセンサデータを取り込み、取り込んだセンサデータを前記ロボットの関節を可動させるモータの制御用データに変換する手段と、
前記モータの制御用データを、前記ロボット制御装置の制御周期に同期させる手段と、
前記ロボット制御装置の制御周期に同期させた前記モータの制御用データを、前記フィードバックデータとして前記ロボット制御装置へ出力する手段とを有することを特徴とするセンサ中継制御装置。
【請求項２】
汎用インタフェースを介して、前記外界センサが出力するセンサデータを取り込むことを特徴とする請求項１記載のセンサ中継制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力センサなどのフィードバックデータをロボットの動作に反映させる制御を、ロボット制御装置がその処理性能を損なうことなく実行できるようにするセンサ中継制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロボットと、力センサなどの外界センサとの接続に関しては、いくつかの形態がある。【０００３】
一例を挙げると、力センサからのフィードバックデータをロボット制御装置が直接取り込み、センサからの入力情報をロボット制御に用いることができるように一旦加工処理を実施し、なおかつロボットの制御周期に同期させた上で、センサ入力情報に従ってロボットの動作に補正をかける形態である（例えば、特許文献１参照。）。【０００４】
別の一例を挙げると、力センサからのフィードバックデータをパーソナルコンピュータが取り込み、センサからの入力情報をロボット制御に用いることができるように加工する処理を実施し、ロボット制御装置に出力する形態である。この形態では、その情報を取り込んだロボット制御装置は、パーソナルコンピュータからの入力情報をロボットの制御周期に同期させた上で、センサ入力情報に従ってロボットの動作に補正をかける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８８７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の前者の手法では、力センサなどからの入力情報をロボット制御用に加工し、ロボットの動作に補正をかけるという一連の処理を全てロボット制御装置にて実施する必要がある。外界センサからの入力情報は、ロボットの制御周期とは必ずしも同期していないため、この補正データを生成する処理においては予測の要素が入る。ロボット制御装置がロボットの制御に支障を来さない程度の処理負荷で補正データを生成すると、予測の精度が低くなり、信頼性に欠ける。一方、予測の精度を高くすると、ロボット制御装置の処理負荷が増大してしまい、ロボットの制御に支障を来す可能性がある。【０００７】
また、コンピュータとロボット制御装置との間の通信は、ロボットの制御周期とは必ずしも同期していないため、後者の手法でも前者の手法と同様に、ロボット制御装置が補正データを生成する処理においては予測の要素が入る。したがって、ロボット制御装置がロボットの制御に支障を来さない程度の処理負荷で補正データを生成すると、予測の精度が低くなり、信頼性に欠ける。一方、予測の精度を高くすると、ロボット制御装置の処理負荷が増大してしまい、ロボットの制御に支障を来す可能性がある。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、力センサなどのフィードバックデータをロボットの動作に反映させる制御を処理負荷を増大させることなくロボット制御装置が行えるようにするセンサ中継制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ロボットの関節部分に設置された外界センサが出力するセンサデータを基にフィードバックデータを生成し、フィードバックデータに基づいてロボットのフィードバック制御を行うロボット制御装置へ接続されるセンサ中継制御装置であって、外界センサが出力するセンサデータを取り込み、取り込んだセンサデータをロボットの関節を可動させるモータの制御用データに変換する手段と、モータの制御用データを、ロボット制御装置の制御周期に同期させる手段と、ロボット制御装置の制御周期に同期させたモータの制御用データを、フィードバックデータとしてロボット制御装置へ出力する手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかるセンサ中継制御装置は、ロボットの制御周期と同期してモータの制御用データをロボット制御装置へ出力するため、ロボット制御装置における同期化処理が不要となる。これにより、ロボット制御装置の処理負荷の増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかるセンサ中継制御装置の接続の形態を示す図である。
【図２】図２は、本発明にかかるセンサ中継制御装置の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】図３は、データ加工部における処理の一例を示す図である。
【図４】図４は、データ同期部における処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかるセンサ中継制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかるセンサ中継制御装置の接続の形態を示す図である。センサ中継制御装置５は、外界センサとしての力センサ３とロボット制御装置１との間に設置されて、それぞれの機器と接続される。
【００１４】
ロボット４は、ロボットアーム２を有している。ロボットアーム２には、ロボット作業面にかかる力をロボット制御装置１にフィードバックさせるための力センサ３が設けられている。例えば、力センサ３は、ロボットアーム２の作業面に最も近い関節（いわゆる手首）などに設けられる。
【００１５】
図２は、本発明にかかるセンサ中継制御装置の実施の形態の構成を示す図である。センサ中継制御装置５は、センサデータ入力部７、データ加工部８、データ同期部９及びデータ出力部１０を有する。センサデータ入力部７は、力センサ３からの入力データをセンサの通信仕様に基づいて受け取る。データ加工部８は、力センサ３からの入力データをロボット制御装置１が加工することなく取り扱うことができるようにデータ形式を変換する。データ同期部９は、ロボット制御装置１におけるロボット４の制御周期とは非同期に入力されてくる力センサ３からの情報をロボット４の制御周期に同期させる。データ出力部１０は、センサデータ入力部７、データ加工部８、データ同期部９によって処理されたデータをロボット制御装置１へ送信する。
【００１６】
センサデータ入力部７は、力センサ３から送られてくるセンサの仕様に従ったデータを受け取り、その入力データを解析する。解析処理には、入力データの読み取り、入力データの妥当性確認（外来ノイズなどの影響でデータが破損したりしていないかの確認）が含まれる。
【００１７】
データ加工部８は、センサデータ入力部７が読み取った力センサ３からの入力データを、センサ仕様のデータからロボット制御装置１が解読できる仕様のデータに変換する。
【００１８】
図３は、データ加工部８における処理の一例を示す図であり、６軸力センサからの入力データを変換する処理を例としている。図３において、６軸力センサからの入力データは、センサ中心に対して、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｍｘ（Ｘ軸周りに対する力）、Ｍｙ（Ｙ軸周りに対する力）、Ｍｚ（Ｚ軸周りに対する力）という６要素の６軸力センサ入力データ１１として入力されてくる。データ加工部８は、６軸力センサ入力データ１１を一旦ロボット４の制御点（例えばフランジ中心位置やハンドなどのツール先端位置）に対するＸ、Ｙ、Ｚ、Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚの６要素に変換し、ロボット制御点補正用データ１２とする。
【００１９】
さらに、データ加工部８は、ロボット制御点補正用データ１２をロボットの各軸モータに対する補正データに変換することで、各軸モータ補正用データ１３とする。各軸モータ補正用データ１３は、ロボット制御装置に出力することが可能なデータ仕様である。
【００２０】
図２において、データ同期部９は、データ加工部８から受け取ったロボット制御装置用仕様となったセンサ入力情報（加工された情報）をロボット４の制御周期と同期させる。
【００２１】
図４は、データ同期部９における処理の一例を示す図である。図４においては、センサ周期、ロボット制御周期は固定値である。同期補正処理としては、各軸モータ補正用データをロボット４の制御周期にしたがって分割し、ロボット４の制御周期にあわせた最適な補正データを演算する処理を実施している。例えば、最新の各軸モータ補正用データと過去の各軸モータ補正用データとに基づいて線形補間を行うことで、ロボット４の制御周期に合わせた最適な補正データを予測して算出できる。
【００２２】
なお、センサ周期の方がロボット４の制御周期よりも短い場合には、各軸モータ補正用データの間引き処理を行うことで、各軸モータ補正用データをロボット４の制御周期に同期させることができる。
【００２３】
図２において、データ出力部１０は、センサデータ入力部７、データ加工部８、及びデータ同期部９によって変換されたデータをロボット制御装置に対して出力している。
【００２４】
また、センサデータ入力部７のハードウェア的な仕様は、汎用の通信インタフェース（例えば、ＲＳ−２３２Ｃ、ＲＳ−４２２など）を複数用意しておき、接続するセンサにしたがってデータの仕様、変換手法に関するソフトウェアを後から追加することで、多種多様な外界センサに対して対応することが可能である。すなわち、汎用の通信インタフェースを介して外界センサを接続することにより、市販の外界センサを接続することが可能となり、外界センサの調達コストの高騰を抑えられる。
【００２５】
このように、本実施の形態にかかるセンサ中継制御装置は、センサからの入力データをロボット制御用情報に変換し、ロボットの動作を補正する際に必要な処理のうち、データ変換、データの同期という通常制御処理とは異なるものをロボット制御装置から切り出すことで、センサを使った高度な作業を行う際に増大しがちなロボット制御処理負荷による制御性能の低下を抑制することが可能である。すなわち、本実施の形態にかかるセンサ中継制御装置に接続されたロボット制御装置は、センサ中継制御装置から入力される各軸モータ補正用データをロボット４の制御周期に同期させる処理を行う必要がない。
【００２６】
また、センサ中継制御装置を、センサからの入力情報をロボット制御に用いることができるように加工する処理に特化した専用の機器とすることにより、処理性能を向上させ、処理にリアルタイム性を持たせることが容易となる。また、センサからの入力情報をロボット制御に用いることができるように加工する処理に不要な機能を持たせる必要がないため、パーソナルコンピュータよりも機器を小型化することが可能となる。よって、不要となった際に、廃棄のための運搬が容易であり、かつ、発生する廃棄物量を低減されるため環境負荷を軽減できる。
【００２７】
なお、以上の説明においては、外界センサの例として力センサを挙げたが、視覚センサ、方位センサ、近接センサ、触覚センサなどの力センサとは異なる外界センサを用いる場合についても同様に実施可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ロボット制御装置
２  ロボットアーム
３  力センサ
４  ロボット
５  センサ中継制御装置
７  センサデータ入力部
８  データ加工部
９  データ同期部
１０  データ出力部
１１  ６軸力センサ入力データ
１２  ロボット制御点補正用データ
１３  各軸モータ補正用データ
【図１】
2012108022.tif 000003
【図２】
2012108022.tif 000004
【図３】
2012108022.tif 000005
【図４】
2012108022.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月5日(2012.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットの関節部分に設置された外界センサが出力する複数の要素を含むセンサデータを基にフィードバックデータを生成し、該フィードバックデータに基づいて前記ロボットのフィードバック制御を行うロボット制御装置へ接続されるセンサ中継制御装置であって、
前記外界センサが出力するセンサデータを取り込み、取り込んだセンサデータの各要素を前記ロボットの制御点に対するデータに変換する工程を含んだ手順によって、前記制御点に対するデータの各要素に対応するように前記ロボットの関節を可動させる各軸モータの制御用データを生成する手段と、
前記各軸モータの制御用データを、前記ロボット制御装置の制御周期に同期させる手段と、
前記ロボット制御装置の制御周期に同期させた前記各軸モータの制御用データを、前記フィードバックデータとして前記ロボット制御装置へ出力する手段とを有することを特徴とするセンサ中継制御装置。
【請求項２】
汎用インタフェースを介して、前記外界センサが出力するセンサデータを取り込むことを特徴とする請求項１記載のセンサ中継制御装置。
【国際調査報告】
2012108022.tif 000007
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