同時控制n個機器人的機器人控制裝置的製作方法
2023-05-13 03:00:56
專利名稱：同時控制n個機器人的機器人控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及同時控制N個機器人、特別是同時控制N個工業用機器人的機器人控
制裝置。
背景技術：
以往，由通過電纜等連接的機器人控制裝置來控制工業用機器人。圖5是JP特開 2001-150372號公報中公開的現有技術中的控制系統的功能框圖。圖5所示的機器人控制 裝置RCl包含生成機器人Rl的動作指令的主處理器MPl ；根據所生成的動作指令計算伺 服電動機的動作量的伺服處理器SPl ；以及根據計算出的動作量來驅動機器人Rl內的伺服 電動機(沒有圖示)的伺服放大器SA1。另外，在機器人控制裝置RCl的主處理器MPl上連接示教操作盤110a，在伺服放大 器SAl上連接機器人R1。其它的機器人控制裝置RC2 RCn也為同樣的結構。S卩，在圖5 中，多個機器人Rl 1 分別由獨立的機器人控制裝置RCl RCn控制。隨著主處理器MPl MPn及伺服處理器SPl SPn的處理能力的提高，近年，也進 行了由一個機器人控制裝置RCO來控制多個機器人Rl to。圖6是現有技術中的控制系統的功能框圖，公開在JP特開2005-262369號公報 中。在圖6中，連接了示教操作盤110的機器人控制裝置RCO除包含單一的主處理器MP及 伺服處理器SP，還包含有多個伺服放大器SAl SAn。在圖6中，單一的主處理器MP及伺 服處理器SP生成用於多個機器人Rl 1 的動作量等，通過伺服放大器SAl SAn控制多 個機器人Rl 1 的每一個。因此，在圖6所示的結構中能夠進行多個機器人Rl 1 協調作業的協調控制。另 外，機器人Rl 1 與周圍設備(緊急停止開關、光幕、傳感器等)之間的通信以及機器人 Rl to間的連鎖控制通過單一的機器人控制裝置RCO進行，因此，機器人Rl to與周圍 設備之間的通信以及程序的生成變得容易。另外，在圖6所示的結構中，與圖5的情況相比， 減少了示教操作盤、以及機器人控制裝置RCO中包含的操作面板、主處理器MP、伺服處理器 SP的數量，因此能夠使系統整體低成本化。另外，圖7是JP特開2006-1878 號公報中公開的現有技術中的其它控制系統的 功能框圖。在圖7所示的結構中，連接示教操作盤110』的機器人控制裝置RC0』包含第一 以及第二中央處理裝置CPfe、CPW3。另外，在機器人控制裝置RC0，與機器人Rl to之間 分別配置逆運算處理部RPl RPn。如圖所示，逆運算處理部RPl RPn分別具備第三中央 處理裝置CPUcl CPUcn和伺服放大器SAl SAn。但是，圖6所示的結構雖然能夠使系統整體低成本化，但是需要在機器人控制裝 置RCO的機箱內安裝多個伺服放大器SAl SA2。因此，當控制多個機器人時，需要準備能 夠收容多個伺服放大器的大型機箱。另外，在圖7所示的結構中，當追加新的機器人時，需要追加逆運算處理部RPn，不 利於低成本化以及機器人控制裝置本身的小型化。
發明內容
本發明是鑑於以上問題而提出的發明，其目的在於提供一種能夠容易地追加和減 少機器人的、小型且低成本的機器人控制裝置。為了達到上述目的，本發明的第一形態提供一種同時控制N個(N彡2)機器人的 機器人控制裝置，其具備主控制單元和與所述主控制單元連接的N個放大器單元，該主控 制單元包含生成所述N個機器人中每一個機器人的動作指令的主處理器；以及根據由所 述主處理器生成的所述動作指令來計算驅動所述機器人中每一個機器人的伺服電動機的 動作量的伺服處理器，該放大器單元中每一個放大器單元包含根據由所述伺服處理器計 算出的所述伺服電動機的動作量，來驅動所述N個機器人中的一個機器人的所述伺服電動 機的伺服放大器。本發明的第二形態提供一種同時控制N個(N ^ 2)機器人的機器人控制裝置，其 具備主控制單元和與所述主控制單元連接的N-I個放大器單元，該主控制單元包含生成 所述N個機器人中每一個機器人的動作指令的主處理器；根據由所述主處理器生成的所述 動作指令來計算驅動所述機器人中每一個機器人的伺服電動機的動作量的伺服處理器；以 及驅動所述N個機器人中的一個機器人的所述伺服電動機的伺服放大器，該放大器單元中 每一個放大器單元包含根據由所述伺服處理器計算出的所述伺服電動機的動作量，來驅 動從所述N個機器人中除去了所述一個機器人而得的N-I個中的一個機器人的所述伺服電 動機的伺服放大器。本發明的第三形態，在第一或者第二形態中，所述放大器單元通過菊花鏈與所述 主控制單元連接，所述主控制單元以及所述放大器單元以相互堆積起來的狀態來使用。本發明的第四形態，在第一或者第二形態中，所述放大器單元中每一個放大器單 元彼此間具有同樣的外形。本發明的第五形態，在第一或者第二形態中，所述放大器單元中每一個放大器單 元包含接受來自上位控制裝置的指令，使所述伺服放大器停止的緊急停止電路。下面將根據具體實例，參照附圖詳細說明涉及本發明的對象、特點及優勢。
圖1是基於本發明的第一實施方式的機器人控制裝置的功能框圖。圖2是圖1所示的機器人控制裝置的局部立體圖。圖3是基於本發明的第二實施方式的機器人控制裝置的功能框圖。圖4是圖1所示的機器人控制裝置中的主控制單元及放大器單元的立體圖。圖5是現有技術中的控制系統的功能框圖。圖6是現有技術中的其它的控制系統的功能框圖。圖7是現有技術中的另一種的控制系統的功能框圖。
具體實施例方式下面參照
本發明的實施方式。在下面的圖中，對同樣的構件賦予同樣的 參照符號。為了便於理解，這些圖中對比例尺進行了適當的變更。
圖1是基於本發明的第一實施方式的機器人控制裝置的功能框圖。圖1所示的機 器人控制裝置RCa主要包含單一的主控制單元MCU和至少一個放大器單元AUl AU(n-l)。 在此，本申請說明書中的文字「η」表示2以上的整數。另外，在機器人控制裝置RCa上連接 示教操作盤11、上位控制裝置12以及電源13。示教操作盤11具備畫面以及多個輸入鍵(都沒有圖示)。通過主處理器MP進行 對示教操作盤11的畫面顯示以及輸入鍵的處理。操作員通過示教操作盤11，選擇應該示教 的機器人，由此能夠對所選擇的機器人進行示教操作。另外，根據來自示教操作盤11或者外部的啟動信號，再現機器人程序。另外，關於 機器人程序的再現，能夠僅對通過示教操作盤11選擇了的機器人進行實施，也能夠對多個 機器人Rl 1 中所有機器人進行實施。另外，上位控制裝置12例如是PLC，能夠根據需要將使每一個機器人Rl to緊急 停止的緊急停止信息發送到機器人控制裝置RCa。電源13對機器人控制裝置RCa提供必要 的電流、特別是對放大器單元AU的伺服放大器SA (如後述)提供必要的電流。通過本發明的機器人控制裝置RCa控制的機器人Rl 1 ，例如是垂直多關節機器 人等工業用機器人。如圖1所示，機器人Rl包含對應關節的數量的伺服電動機SMl SMn。 其它的機器人R2 to也是同樣的結構，但是，為了簡潔，沒有圖示機器人Rl以外的伺服電 動機SMl SMn。如圖1所示，主控制單元MCU包含生成機器人Rl 1 的動作指令的主處理器MP、 根據所生成的動作指令計算相關的伺服電動機的動作量(電流指令)的伺服處理器SP。另 外，主控制單元MCU包含通過機器人連接電纜Dl連接於機器人Rl上的伺服放大器SA1。伺 服放大器SAl將從伺服處理器SP接收到的電流指令進行PWM(脈寬調製)變換，控制機器 人Rl的伺服電動機SMl SMn的電流。另外，主控制單元MCU包含連接於上位控制裝置12的緊急停止電路ESC1。當從上 位控制裝置12發送來緊急停止信號時，緊急停止電路ESCl切斷機器人Rl的動力。放大器單元AUl AU(n-l)分別包含與所述的緊急停止電路ESCl和伺服放大器 SAl相同的緊急停止電路ESC2 ESC (n-1)和伺服放大器SA2 SA(n-l)。圖2是圖1所示 的機器人控制裝置的局部立體圖。從圖1及圖2可知，在主控制單元MCU與放大器單元AUl 之間，對通過緊急停止電路ESCl供給電流到伺服放大器的電源電纜Al進行菊花鏈(daisy chain)連接。同樣，通過電源電纜A2 A(n-l)也對剩餘的放大器單元AU2 AU(n-1)分 別進行菊花鏈連接。另外，從上位控制裝置12，通過在主控制單元MCU與放大器單元AUl之間進行了菊 花鏈連接的緊急停止信號電纜Bl來供給針對各機器人Rl 1 生成的緊急停止信號。同 樣，通過緊急停止信號電纜B2 B (n-1)也對剩餘的放大器單元AU2 AU (n-1)分別進行 菊花鏈連接。另外，通過在主控制單元MCU與放大器單元AUl之間進行了菊花鏈連接的控制指 令電纜Cl，將伺服電動機SMl SMn各自的動作量供給到放大器單元AUl的伺服放大器 SA2。同樣地，通過控制指令電纜C2 C(n-l)也對剩餘的放大器單元AU2 AU(n_l)分別 進行菊花鏈連接。另外，機器人R2 1 分別通過機器人連接電纜D2 Dn與放大器單元 AUl AU (n-1)連接。
如此，在本發明中，在主控制單元MCU與放大器單元AUl AU(η-l)之間對電源電 纜Al A(n-l)、緊急停止信號電纜Bl B(n_l)、以及控制指令電纜Cl C(n_l)進行菊 花鏈連接。因此，當追加新的機器人R(n+1)時，只要準備新的放大器單元AUn，通過電源電纜 等，與放大器單元AU(η-l)進行菊花鏈連接即可。因此，在本發明中，能夠在容易地進行機 器人的追加的同時控制多個機器人。另外，本發明的放大器單元AUl AUn不包含第三中央處理器裝置(參照圖7)等， 因此，放大器單元AUl AUn本身比較小，結果也能夠將機器人控制裝置RCa整體小型化。 另外，當沒有必要使機器人Rl 1 獨立停止時，也可以拆除緊急停止電路ESCl ESCn及 緊急停止信號電纜，此時放大器單元AUl AUn還能夠進一步小型化。另外，當刪除機器人to時，拆除菊花鏈連接的電源電纜A(n-l)、緊急停止信號電 纜B(n-l)、以及控制指令電纜C(n-l)，拆下放大器單元AU(n-l)即可。由此，本發明通過拆 下放大器單元AU (η-l)能夠容易地刪除機器人to。另外，主控制單元MCU及各放大器單元AUl AU(η-l)分別包含緊急停止電路 ESC2 ESC (η-l)，因此能夠獨立地停止對應的機器人Rl to。這樣的結構對有必要進行 切離在某一作業中估計不會使用的特定的機器人Rl 1 ，或者切斷沒有必要示教的機器 人Rl 1 的動力的情況有利。另外，如圖2所示，主控制單元MCU具備用於連接機器人Rl的接口 El。同樣，各放 大器單元AUl AU (η-l)具備用於分別連接機器人R2 1 的接口 E2 E (η-l)。這些接 口 E2 E(n-l)相互為同樣的形狀。另外，電源電纜A、緊急停止信號電纜B、以及控制指令 電纜C的接口也相互為同樣的形狀。圖3是基於本發明的第二實施方式的機器人控制裝置的功能框圖。圖3所示的機 器人控制裝置RCb主要包含單一的主控制單元MCU和至少兩個放大器單元AUl AUn。在第二實施方式中，主控制單元MCU包含主控制處理器MP及伺服處理器SP。但 是，圖3所示的主控制單元MCU不具備與機器人Rl連接的伺服放大器SA。取而代之的是主 控制單元MCU包含與放大器AUl連接的緊急停止電路ESCO。另外，除了緊急停止電路ESC以及伺服放大器SA的參照符號不同，第二實施方式 中的放大器單元AUl AUn與所述的放大器單元結構大體相同，因此省略其說明。另外，從 圖3可知，電源電纜AO、緊急停止信號電纜BO以及控制指令電纜CO與主控制單元MCU和放 大器單元AUl連接。由於具有這樣的結構，因此在第二實施方式中主控制單元MCU不直接控制機器人 R1。所有的機器人Rl 1 分別由對應的放大器單元AUl AUn控制。此時沒有將機器人 Rl與主控制單元MCU直接地關聯起來，因此能夠非常容易地從主控制單元MCU切離機器人 R1。因此，在將機器人Rl替換為新型的機器人時特別有利。另外，很明顯在第二實施方式 中也能夠獲得在第一實施方式中所說明的效果。另外，圖4是圖1所示的機器人控制裝置中的主控制單元和放大器單元的立體圖。 如圖2和圖4所示，主控制單元MCU與放大器單元AU1、AU2...相互間被堆積起來使用。並 且如圖4可知，主控制單元MCU以及放大器單元AU1、AU2...的覆蓋區(footprint)彼此相 同。因此，在本發明中，只要能夠確保主控制單元MCU的覆蓋區，就能夠確保多個各放大器單元AUl AUn的配置場所，因此能夠實現機器人控制裝置本身的小型化。另外，放大器單元AU不包含主控制器MP和伺服控制器SP，因此，能夠比主控制單 元MCU小地(薄型地)形成放大器單元AU。另外，放大器單元AUl AUn的外形彼此相同。 由此可知，在本發明中機器人控制裝置能夠實現低成本化。另外，在圖2中將主控制單元MCU堆積在放大器單元AUl AU (η-l)上，但是也可 以將放大器單元AUl AU (n-1)堆積在主控制單元MCU上，很明顯這種情況也包含在本發 明的範圍中。即在第一以及第二發明中，僅通過追加放大器單元，能夠容易地追加機器人，控制 多個機器人。另外，通過刪除放大器單元也能夠容易地刪除機器人。放大器單元不包含伺 服放大器以外的構件，例如第三中央處理裝置，因此與逆運算處理部相比能夠小型化，因此 也能夠使機器人控制裝置整體小型化。即在第三或者第四發明中，通過比較簡單的結構能夠實現機器人控制裝置自身的 小型化以及低成本化。即在第五發明中，能夠獨立地停止與各放大器單元對應的機器人。儘管上面以具體實施方式
表示並闡述了本發明，但是本領域技術人員應該理解本 發明並不限於上述實施方式，在不脫離本發明宗旨和範圍的前提下，可以對其進行變更、刪 除以及增加。
權利要求
1.一種同時控制N個機器人(Rl 1 )的機器人控制裝置(RCb)，其中N彡2，其特徵 在於，該機器人控制裝置具備主控制單元(MCU)和與所述主控制單元(MCU)連接的N個放 大器單元(AUl AUn)，該主控制單元(MCU)包含生成所述N個機器人(Rl 1 )中每一個機器人的動作指 令的主處理器(MP)；以及根據由所述主處理器(MP)生成的所述動作指令來計算驅動所述 機器人(Rl 1 )中每一個機器人的伺服電動機的動作量的伺服處理器(SP)，該放大器單元(AUl AUn)中每一個放大器單元包含根據由所述伺服處理器(SP)計 算出的所述伺服電動機的動作量，來驅動所述N個機器人(Rl 1 )中的一個機器人的所 述伺服電動機的伺服放大器(SAl SAn)。
2.一種同時控制N個機器人(Rl 1 )的機器人控制裝置(RCa)，其中N彡2，其特徵 在於，該機器人控制裝置具備主控制單元(MCU)和與所述主控制單元(MCU)連接的N-I個 放大器單元(AUl AU(n-l))，該主控制單元(MCU)包含生成所述N個機器人(Rl 1 )中每一個機器人的動作指 令的主處理器(MP)；根據由所述主處理器(MP)生成的所述動作指令來計算驅動所述機器 人中每一個機器人的伺服電動機的動作量的伺服處理器(SP)；以及驅動所述N個機器人 (Rl 1 )中的一個機器人的所述伺服電動機的伺服放大器(SAl)，該放大器單元(AUl AU(n-l))中每一個放大器單元包含根據由所述伺服處理器 (SP)計算出的所述伺服電動機的動作量，來驅動從所述N個機器人(Rl 1 )中除去了 所述一個機器人而得的N-I個中的一個機器人的所述伺服電動機的伺服放大器(SA2 SA(n-l))。
3.根據權利要求1或2所述的機器人控制裝置，其特徵在於，所述放大器單元(AUl AUn)通過菊花鏈與所述主控制單元(MCU)連接，所述主控制 單元(MCU)以及所述放大器單元(AUl AUn)以相互堆積起來的狀態來使用。
4.根據權利要求1或2所述的機器人控制裝置，其特徵在於，所述放大器單元(AUl AUn)中每一個放大器單元彼此間具有同樣的外形。
5.根據權利要求1或2所述的機器人控制裝置，其特徵在於，所述放大器單元(AUl AUn)中每一個放大器單元包含接受來自上位控制裝置(12) 的指令，使所述伺服放大器停止的緊急停止電路(ESC)。
全文摘要
本發明提供一種同時控制N個(N≥2)機器人(R1～Rn)的機器人控制裝置，其具備主控制單元(MCU)和與所述主控制單元(MCU)連接的N個放大器單元(AU1～AUn)。該主控制單元(MCU)包含生成所述N個機器人(R1～Rn)中每一個機器人的動作指令的主處理器(MP)；以及根據由所述主處理器(MP)生成的所述動作指令來計算驅動所述機器人(R1～Rn)中每一個機器人的伺服電動機的動作量的伺服處理器(SP)。該放大器單元(AU1～AUn)中每一個放大器單元包含根據由所述伺服處理器(SP)計算出的所述伺服電動機的動作量，來驅動所述N個機器人(R1～Rn)中的一個機器人的所述伺服電動機的伺服放大器(SA1～SAn)。由此，能夠容易地追加以及刪除機器人，並且能夠實現低成本小型化。
文檔編號B25J13/00GK102059701SQ201010552469
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月17日 優先權日2009年11月18日
發明者橋本良樹, 田邊義清, 茅野信雄 申請人:發那科株式會社