(57)【要約】【課題】  模型用ロボットなどの移動体の動作に不具合が発生することを防止できるサーボモータの制御方法を提供する。【解決手段】  本発明に係るサーボモータの制御方法は、模型用移動体を動かすために、制御部からサーボモータにＰＷＭ信号を送り、送られたＰＷＭ信号でサーボモータの出力軸を所望の位置まで回転させて模型用ロボットの動作を制御する。さらに、サーボモータに制御部からＰＷＭ信号を送った際に、サーボモータの出力軸が回転を開始するとともに、サーボモータから、サーボモータの出力軸の位置情報をＰＷＭ信号に変換して制御部に返送する。【選択図】      図２
2006060908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
模型用移動体を動かすために、制御部からサーボモータにＰＷＭ信号を送り、送ったＰＷＭ信号でサーボモータの出力軸を所望の位置まで回転させて模型用移動体の動作を制御するサーボモータの制御方法において、
前記サーボモータに前記制御部からＰＷＭ信号を送った際に、前記サーボモータの出力軸が回転を開始するとともに、サーボモータから、サーボモータの出力軸の位置情報をＰＷＭ信号に変換して制御部に返送するようにしたことを特徴とするサーボモータの制御方法。
【請求項２】
前記サーボモータから返送するＰＷＭ信号で、前記位置情報の他に、サーボモータ内の電圧情報、温度情報を制御部に送るようにしたことを特徴とする請求項１記載のサーボモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、模型用サーボモータをＰＷＭ信号（パルス幅変調制御）で制御するサーボモータの制御方法に係り、特に、模型用サーボモータの位置情報を認識することができるように改良したサーボモータの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、サーボモータを制御する制御基板との間の通信方式をＰＷＭ信号で行なう制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１５３５８３号公報
【０００３】
このサーボモータの制御方法で、模型用ロボットのサーボモータを制御する際には、制御部からサーボモータにＰＷＭ信号を伝え、伝えられたＰＷＭ信号でサーボモータの出力軸を所定のポジションまで回転させ、これにより所定のポジションに出力軸（回転軸）を留めおく。
【０００４】
これにより、模型用ロボットの腕部や脚を所望の位置まで、移動させて、その位置に留めおくことが可能となる。
この制御を繰り返すことにより、模型用ロボットに所望の動作を行なわせることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のサーボモータの制御方法では、サーボモータの位置情報を制御部で認識することができない。
このため、例えば、サーボモータの出力軸が、所望のポジションまで到達していなくても、サーボモータの出力軸が次のポジションまで移動するＰＷＭ信号を制御部からサーボモータに送ってしまう虞がある。
このような場合には、模型用ロボットの動作に不具合が生じることがあった。
【０００６】
この発明は、模型用ロボットなどの移動体の動作に不具合が発生することを防止できるサーボモータの制御方法を提供して、上述した全ての問題点を解消しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、模型用移動体を動かすために、制御部からサーボモータにＰＷＭ信号を送り、送ったＰＷＭ信号でサーボモータの出力軸を所望の位置まで回転させて模型用移動体の動作を制御するサーボモータの制御方法において、前記サーボモータに前記制御部からＰＷＭ信号を送った際に、前記サーボモータの出力軸が回転を開始するとともに、サーボモータから、サーボモータの出力軸の位置情報をＰＷＭ信号に変換して制御部に返送するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
サーボモータに制御部からＰＷＭ信号を送った際に、サーボモータの出力軸が回転を開始するとともに、サーボモータから、サーボモータの出力軸の位置情報を制御部に返送する。サーボモータの位置情報を制御部で認識することで、例えば、サーボモータの出力軸が、ターゲット位置まで到達していない状態で、次のターゲット位置に移動させるためのＰＷＭ信号を、サーボモータに送るという誤操作を防ぐことができる。
これにより、模型用ロボットなどの移動体の動作に不具合が生じることを防止できる。
【０００９】
請求項２は、前記サーボモータから返送するＰＷＭ信号で、前記位置情報の他に、サーボモータ内の電圧情報、温度情報を制御部に送るようにしたことを特徴とする。
【００１０】
サーボモータ内の電圧情報や温度情報を制御部で認識することができるので、万一、サーボモータ内の電圧や温度に異常が発生した場合には、サーボモータの動作を停止させるとか、アラームを発生させるなどの対応が可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１及び２に係る発明では、サーボモータの出力軸の位置情報を、サーボモータから制御部に返送することで、出力軸がターゲット位置に到達する前に、次のターゲット位置に移動させるためのＰＷＭ信号を送るという誤操作を防いで、模型用ロボットなどの移動体の動作に不具合が生じることを防止できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下添付図面に基づいて、本発明に係るサーボモータの制御方法の一実施の形態を詳説する。
図１は本発明に係るサーボモータの制御方法を適用した模型用ロボットを示す斜視図、図２は本発明に係るサーボモータの制御方法を実施するための制御部とサーボモータとの関係を示すブロック図、図３は本発明に係るサーボモータの制御方法を説明する図、図４は本発明に係るサーボモータの制御方法を説明するタイミングチャート、図５はサーボモータの出力軸と、ポテンションメーターとの関係を示す斜視図である。
【００１３】
図１に示す模型用移動体としての模型用ロボット１０は、左右の腕部１１，１２の関節１２ａ，１２ｂ，１２ｃ（左腕部の関節は図示せず）、左脚部１３の関節１３ａ，１３ｂ，１３ｃ、右脚部１４の関節１４ａ，１４ｂ，１４ｃなどにサーボモータを実装することで、一例として２４個のサーボモータＳ１〜Ｓ２４（図２参照）を備え、各々のサーボモータＳ１〜Ｓ２４を制御する制御部（ＣＰＵ）１６を背後の収納ケース１８内に備え、さらに収納ケース１８内にはサーボモータＳ１〜Ｓ２４や制御部１６の電源（図示せず）を備えている。
【００１４】
図２に示す制御部１６は、制御基板（図示せず）に搭載されていて、この制御部１６の入出力ポート２０がサーボモータＳ１〜Ｓ２４の入出力ポート２１に抵抗２２を介して接続されている。
制御部１６は、サーボモータＳ１〜Ｓ２４の各出力軸１７を所望のターゲット位置まで回転させるためのＰＷＭ（パルス幅変調制御）信号を矢印ａのように送ることができる。なお図５における、符号１９は減速ギヤであり、符号２９はひとつのサーボモータＳ１のなかの動力用のＤＣモータである。
【００１５】
ここで、制御部１６の入出力ポート２０と、サーボモータＳ１〜Ｓ２４の入出力ポート２１との間に、抵抗２２を直列に設けた理由を説明する。
すなわち、万一、何らかの弾みで、ＰＷＭ信号の出力タイミングがずれて制御部１６とサーボモータＳ１〜Ｓ２４間の双方の入出力ポート２０，２１が出力状態になってしまうことが考えられる。
【００１６】
この場合でも、制御部１６の入出力ポート２０とサーボモータＳ１〜Ｓ２４の入出力ポート２１との間に、抵抗２２を直列に設けておくことで、入出力ポート２０，２１に過大電流が流れて、制御部１６やサーボモータＳ１〜Ｓ２４の構成素子が破壊されるのを防ぐことができる。
【００１７】
サーボモータＳ１〜Ｓ２４は、制御部１６からＰＷＭ信号が送られた際に、出力軸１７を所望のターゲット位置まで回転させるように作動するとともに、出力軸１７の作動開始時に、現状の出力軸１７の位置情報（現状位置情報）、電圧情報、温度情報などをＰＷＭ信号で矢印ｂのように返送することができる。
【００１８】
サーボモータＳ１〜Ｓ２４の中の制御回路には、サーボモータの出力軸１７が所望の位置に回転したか否かを検出するためのポテンショメーター３０が存在する。このポテンショメーター３０の両端の端子３１，３２には安定な直流電圧がかけられており、中央の端子３３からは出力軸１７の位置に応じた電圧情報が出力される。
通常サーボモータでは、入力されたＰＷＭ信号の幅とこの電圧が一対一に対応しており、例えばＰＷＭ信号が０．５ミリ秒の時にポテンショメーター３０の電圧が１Ｖであり、ＰＷＭ信号が1ミリ秒の時に４Ｖであると決めておくと、入力されたＰＷＭ信号に対応した電圧情報がポテンショメーター３０から出力されるようにサーボモータが制御され、その結果ポテンショメーター３０に接続されている出力軸１７が所望の位置に来るように回転する。
したがって、このポテンショメーター３０から出力される電圧情報をＰＷＭ信号に置き換えて制御部１６に返送すれば、現在の出力軸１７の位置がサーボモータから受け取れることになる。
さらにサーボモータの内部温度（温度情報）を、ＰＷＭ信号の幅に置き換えて制御部１６に返送することで、同様にサーボモータの温度を知ることが可能となる。
【００１９】
以下、模型用ロボット１０（図１参照）に実装した２４個のサーボモータＳ１〜Ｓ２４を、制御部１６から送ったＰＷＭ信号で制御する例について説明する。
２４個すべてのサーボモータＳ１〜Ｓ２４に位置情報を送るために必要とする時間は、制御部１６から何個のサーボモータに同時にＰＷＭ信号を送れるかによって決まる。これは、制御部１６の能力によって異なるが、本実施の形態では、制御部１６から４個のサーボモータに同時にＰＷＭ信号が送れるものとして説明する。
【００２０】
制御部１６は、２４個のサーボモータＳ１〜Ｓ２４と、それぞれ個別に接続されるので、サーボモータＳ１〜Ｓ２４に接続するための入出力ポート２０を２４個備えている。さらに、制御部１６は、接続したサーボモータＳ１〜Ｓ２４のうち、４個のサーボモータに同時にＰＷＭ信号を出力することができる。
【００２１】
サーボモータＳ１〜Ｓ２４のうちから、４個のサーボモータを選択して、選択した４個のサーボモータに制御部１６からＰＷＭ信号を出力することを６回繰り返すことで、２４個すべてのサーボモータＳ１〜Ｓ２４にＰＷＭ信号を送ることができる。
【００２２】
２４個すべてのサーボモータＳ１〜Ｓ２４にＰＷＭ信号が出力される時間は、経験的に２０ミリ秒であることが好ましい。
このため、例えば、制御部１６からＰＷＭ信号を出力するサーボモータをＳ１〜Ｓ４の４個とすると、図３に示すように、４個のサーボモータＳ１〜Ｓ４の通信に割り当てることができる時間は、２０ミリ秒を６で割った値、すなわち３．３ミリ秒となる。
【００２３】
そして、例えば、１個のサーボモータＳ１に制御部１６から送るＰＷＭ信号は、最大の幅を１ミリ秒程度とする。
また、１個のサーボモータＳ１から返送されるＰＷＭ信号のうち、位置情報のＰＷＭ信号を１ミリ秒として、電圧情報、温度情報のＰＷＭ信号を１つ当たり０．５ミリ秒とすれば、返送用のＰＷＭ信号の幅は２ミリ秒となる。
【００２４】
このように、送り用のＰＷＭ信号を、最大幅１ミリ秒程度とし、返送用のＰＷＭ信号の幅を２ミリ秒とすることで、送り用のＰＷＭ信号と返送用のＰＷＭ信号を３．３ミリ秒以内に収められるようにしている。
【００２５】
つぎに、本発明に係るサーボモータの制御方法を図４のタイミングチャートに基づいて説明する。
まず、制御部１６から一定時間ｔ１、サーボモータＳ１〜Ｓ２４にＰＷＭ信号を送らない状態にしておく。この状態において、サーボモータＳ１〜Ｓ２４は、制御部１６から送られるＰＷＭ信号の入力待ちの状態になっている。
【００２６】
つぎに、制御部１６から、例えば、サーボモータＳ１を動かして留めおきたい第１ターゲット位置（ポジション）に対応する幅のＰＷＭ信号２５を矢印ａ（図２参照）のように送る。このＰＷＭ信号２５をサーボモータＳ１が受け取る。
ＰＷＭ信号２５を受け取ったサーボモータＳ１は、ＰＷＭ信号２５の指令に基づいて、留めおきたい第１ターゲット位置まで移動させられるように、出力軸１７を回転させる。
【００２７】
同時に、サーボモータＳ１は、ＰＷＭ信号２５を受け取った時点で、現在の出力軸１７の第１現状位置に対応するＰＷＭ信号２６を制御部１６に矢印ｂのように返送する。
この時点では、制御部１６から要求された第１ターゲット位置には、出力軸１７はまだ到達していない。このため、第１ターゲット位置に到達する前に第１現状位置情報を、制御部１６に送ることになる。
制御部１６では、返送されたＰＷＭ信号の第１現状位置情報に基づいて、出力軸１７の第１現状位置と、第１ターゲット位置との間隔を求める。
【００２８】
この後、制御部１６から一定時間ｔ１、ＰＷＭ信号をサーボモータＳ１に送らない状態で、サーボモータＳ１をＰＷＭ信号待ちにしておいて、制御部１６から、先ほどと同様に、第１ターゲット位置に対応する幅のＰＷＭ信号２５をサーボモータＳ１に送る。このＰＷＭ信号２５をサーボモータＳ１が受け取る。
【００２９】
サーボモータＳ１が、２回目のＰＷＭ信号２５を受け取った時点で、受け取った時点の出力軸１７の第２現状位置に対応するＰＷＭ信号２７を、サーボモータＳ１が制御部１６に矢印ｂ（図２参照）のように返送する。
出力軸１７の第２現状位置は、第１現状位置より、第１ターゲット位置に近づいているが、第１ターゲット位置には、出力軸１７はまだ到達していない。
制御部１６は、返送されたＰＷＭ信号２７に基づいて、第２現状位置と、第１ターゲット位置との間隔を求める。
【００３０】
この操作を繰り返して、現状位置と、第１ターゲット位置との間隔が０（ゼロ）になったとき、出力軸１７が第１ターゲット位置に達したことを制御部１６が認識する。
この後、制御部１６からサーボモータＳ１に、次のターゲット位置、すなわち第２ターゲット位置に対応するＰＷＭ信号２８を送る。
上述した操作手順を順次繰り返すことにより、図１に示す模型用ロボット１０の左右の腕部１１，１２や、左右の脚部１３，１４を所望の状態に作動させる。
【００３１】
以上説明したように、本発明に係るサーボモータの制御方法によれば、サーボモータＳ１〜Ｓ２４に制御部１６からＰＷＭ信号を送った際に、サーボモータＳ１〜Ｓ２４の出力軸１７が回転を開始するとともに、サーボモータＳ１〜Ｓ２４からは、各サーボモータＳ１〜Ｓ２４の出力軸１７の現状位置情報を制御部に返送する。
【００３２】
サーボモータＳ１〜Ｓ２４の現状位置情報を制御部１６で認識することで、サーボモータＳ１〜Ｓ２４の出力軸１７が、ターゲット位置まで到達していない状態で、サーボモータＳ１〜Ｓ２４に次のターゲット位置用のＰＷＭ信号を送ってしまうという誤操作は防止される。
これにより、模型用ロボット１０の左右の腕部１１，１２や、左右の脚部１３，１４などの移動体の動作に不具合が生じることは防止される。
【００３３】
さらには、模型用ロボット１０の現状の姿勢を常に正確に認識することができるので、例えば、模型用ロボット１０の左右の腕部１１，１２や、左右の脚部１３，１４が何かに引っかかってしまったような場合でも、サーボモータＳ１〜Ｓ２４を逆転させるなどして、引っかかった状態から外すことが可能になる。
【００３４】
ここで、サーボモータＳ１〜Ｓ２４から、現在の出力軸１７の位置情報だけではなく、サーボモータＳ１〜Ｓ２４内の電圧値（電圧情報）や、温度値（温度情報）をＰＷＭ信号に変換して返送することもできる。
これによれば、サーボモータＳ１〜Ｓ２４内の電圧情報や温度情報を制御部で認識することができるので、万一、サーボモータＳ１〜Ｓ２４内の電圧や温度に異常が発生したような場合には、サーボモータＳ１〜Ｓ２４の動作を停止させるとか、アラームを発生させるなどの対応が可能になる。
【００３５】
なお、前記実施の形態では、模型用移動体としての模型用ロボット１０を例に説明したが、模型用移動体は模型用ロボット１０に限られることはなく、例えば戦車などの砲台の回転制御など、あらゆる模型用移動体に適用することが可能である。
【００３６】
また、前記実施の形態では、２４個のサーボモータＳ１〜Ｓ２４を制御する例について説明したが、このサーボモータＳ１〜Ｓ２４の数は適宜選択することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るサーボモータの制御方法を適用した模型用ロボットを示す斜視図である。
【図２】本発明に係るサーボモータの制御方法を実施する制御部とサーボモータとの関係を示すブロック図である。
【図３】本発明に係るサーボモータの制御方法を説明する図である。
【図４】本発明に係るサーボモータの制御方法を説明するタイミングチャートである。
【図５】サーボモータの出力軸と、ポテンションメーターとの関係を示す斜視図である
【符号の説明】
【００３８】
Ｓ１〜Ｓ２４…サーボモータ
ｔ１…一定時間
１０…模型用ロボット（模型用移動体）  
１１，１２…模型用ロボットの左右の腕部
１３，１４…模型用ロボットの左右の脚部
１６…制御部
１７…出力軸
１８…収納ケース
１９…減速ギヤ
２０，２１…入出力ポート
２２…抵抗
２５，２６，２７、２８…ＰＷＭ信号
２９…ＤＣモータ
３０…ポテンションメーター
３１、３２…ポテンションメーターの両端の端子
３３…ポテンションメーターの中央の端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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