專利名稱：同時(shí)控制n個(gè)機(jī)器人的機(jī)器人控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同時(shí)控制N個(gè)機(jī)器人、特別是同時(shí)控制N個(gè)工業(yè)用機(jī)器人的機(jī)器人控
制裝置。
背景技術(shù)：
以往，由通過電纜等連接的機(jī)器人控制裝置來控制工業(yè)用機(jī)器人。圖5是JP特開 2001-150372號公報(bào)中公開的現(xiàn)有技術(shù)中的控制系統(tǒng)的功能框圖。圖5所示的機(jī)器人控制 裝置RCl包含生成機(jī)器人Rl的動作指令的主處理器MPl ；根據(jù)所生成的動作指令計(jì)算伺 服電動機(jī)的動作量的伺服處理器SPl ；以及根據(jù)計(jì)算出的動作量來驅(qū)動機(jī)器人Rl內(nèi)的伺服 電動機(jī)(沒有圖示)的伺服放大器SA1。另外，在機(jī)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(jī)器人R1。其它的機(jī)器人控制裝置RC2 RCn也為同樣的結(jié)構(gòu)。S卩，在圖5 中，多個(gè)機(jī)器人Rl 1 分別由獨(dú)立的機(jī)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(jìn) 行了由一個(gè)機(jī)器人控制裝置RCO來控制多個(gè)機(jī)器人Rl to。圖6是現(xiàn)有技術(shù)中的控制系統(tǒng)的功能框圖，公開在JP特開2005-262369號公報(bào) 中。在圖6中，連接了示教操作盤110的機(jī)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(gè)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生成用于多個(gè)機(jī)器人Rl 1 的動作量等，通過伺服放大器SAl SAn控制多 個(gè)機(jī)器人Rl 1 的每一個(gè)。因此，在圖6所示的結(jié)構(gòu)中能夠進(jìn)行多個(gè)機(jī)器人Rl 1 協(xié)調(diào)作業(yè)的協(xié)調(diào)控制。另 外，機(jī)器人Rl 1 與周圍設(shè)備(緊急停止開關(guān)、光幕、傳感器等)之間的通信以及機(jī)器人 Rl to間的連鎖控制通過單一的機(jī)器人控制裝置RCO進(jìn)行，因此，機(jī)器人Rl to與周圍 設(shè)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(jié)構(gòu)中，與圖5的情況相比， 減少了示教操作盤、以及機(jī)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(shù)量，因此能夠使系統(tǒng)整體低成本化。另外，圖7是JP特開2006-1878 號公報(bào)中公開的現(xiàn)有技術(shù)中的其它控制系統(tǒng)的 功能框圖。在圖7所示的結(jié)構(gòu)中，連接示教操作盤110’的機(jī)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(jī)器人控制裝置RC0，與機(jī)器人Rl to之間 分別配置逆運(yùn)算處理部RPl RPn。如圖所示，逆運(yùn)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(jié)構(gòu)雖然能夠使系統(tǒng)整體低成本化，但是需要在機(jī)器人控制裝 置RCO的機(jī)箱內(nèi)安裝多個(gè)伺服放大器SAl SA2。因此，當(dāng)控制多個(gè)機(jī)器人時(shí)，需要準(zhǔn)備能 夠收容多個(gè)伺服放大器的大型機(jī)箱。另外，在圖7所示的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)追加新的機(jī)器人時(shí)，需要追加逆運(yùn)算處理部RPn，不 利于低成本化以及機(jī)器人控制裝置本身的小型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上問題而提出的發(fā)明，其目的在于提供一種能夠容易地追加和減 少機(jī)器人的、小型且低成本的機(jī)器人控制裝置。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的第一形態(tài)提供一種同時(shí)控制N個(gè)(N彡2)機(jī)器人的 機(jī)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(gè)放大器單元，該主控 制單元包含生成所述N個(gè)機(jī)器人中每一個(gè)機(jī)器人的動作指令的主處理器；以及根據(jù)由所 述主處理器生成的所述動作指令來計(jì)算驅(qū)動所述機(jī)器人中每一個(gè)機(jī)器人的伺服電動機(jī)的 動作量的伺服處理器，該放大器單元中每一個(gè)放大器單元包含根據(jù)由所述伺服處理器計(jì) 算出的所述伺服電動機(jī)的動作量，來驅(qū)動所述N個(gè)機(jī)器人中的一個(gè)機(jī)器人的所述伺服電動 機(jī)的伺服放大器。本發(fā)明的第二形態(tài)提供一種同時(shí)控制N個(gè)(N ^ 2)機(jī)器人的機(jī)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(gè)放大器單元，該主控制單元包含生成 所述N個(gè)機(jī)器人中每一個(gè)機(jī)器人的動作指令的主處理器；根據(jù)由所述主處理器生成的所述 動作指令來計(jì)算驅(qū)動所述機(jī)器人中每一個(gè)機(jī)器人的伺服電動機(jī)的動作量的伺服處理器；以 及驅(qū)動所述N個(gè)機(jī)器人中的一個(gè)機(jī)器人的所述伺服電動機(jī)的伺服放大器，該放大器單元中 每一個(gè)放大器單元包含根據(jù)由所述伺服處理器計(jì)算出的所述伺服電動機(jī)的動作量，來驅(qū) 動從所述N個(gè)機(jī)器人中除去了所述一個(gè)機(jī)器人而得的N-I個(gè)中的一個(gè)機(jī)器人的所述伺服電 動機(jī)的伺服放大器。本發(fā)明的第三形態(tài)，在第一或者第二形態(tài)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(tài)來使用。本發(fā)明的第四形態(tài)，在第一或者第二形態(tài)中，所述放大器單元中每一個(gè)放大器單 元彼此間具有同樣的外形。本發(fā)明的第五形態(tài)，在第一或者第二形態(tài)中，所述放大器單元中每一個(gè)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(jù)具體實(shí)例，參照附圖詳細(xì)說明涉及本發(fā)明的對象、特點(diǎn)及優(yōu)勢。


圖1是基于本發(fā)明的第一實(shí)施方式的機(jī)器人控制裝置的功能框圖。圖2是圖1所示的機(jī)器人控制裝置的局部立體圖。圖3是基于本發(fā)明的第二實(shí)施方式的機(jī)器人控制裝置的功能框圖。圖4是圖1所示的機(jī)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(xiàn)有技術(shù)中的控制系統(tǒng)的功能框圖。圖6是現(xiàn)有技術(shù)中的其它的控制系統(tǒng)的功能框圖。圖7是現(xiàn)有技術(shù)中的另一種的控制系統(tǒng)的功能框圖。
具體實(shí)施例方式下面參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。在下面的圖中，對同樣的構(gòu)件賦予同樣的 參照符號。為了便于理解，這些圖中對比例尺進(jìn)行了適當(dāng)?shù)淖兏?br> 圖1是基于本發(fā)明的第一實(shí)施方式的機(jī)器人控制裝置的功能框圖。圖1所示的機(jī) 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(gè)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(shù)。另外，在機(jī)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(gè)輸入鍵(都沒有圖示)。通過主處理器MP進(jìn)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(yīng)該示教 的機(jī)器人，由此能夠?qū)λx擇的機(jī)器人進(jìn)行示教操作。另外，根據(jù)來自示教操作盤11或者外部的啟動信號，再現(xiàn)機(jī)器人程序。另外，關(guān)于 機(jī)器人程序的再現(xiàn)，能夠僅對通過示教操作盤11選擇了的機(jī)器人進(jìn)行實(shí)施，也能夠?qū)Χ鄠€(gè) 機(jī)器人Rl 1 中所有機(jī)器人進(jìn)行實(shí)施。另外，上位控制裝置12例如是PLC，能夠根據(jù)需要將使每一個(gè)機(jī)器人Rl to緊急 停止的緊急停止信息發(fā)送到機(jī)器人控制裝置RCa。電源13對機(jī)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 (如后述)提供必要的電流。通過本發(fā)明的機(jī)器人控制裝置RCa控制的機(jī)器人Rl 1 ，例如是垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器 人等工業(yè)用機(jī)器人。如圖1所示，機(jī)器人Rl包含對應(yīng)關(guān)節(jié)的數(shù)量的伺服電動機(jī)SMl SMn。 其它的機(jī)器人R2 to也是同樣的結(jié)構(gòu)，但是，為了簡潔，沒有圖示機(jī)器人Rl以外的伺服電 動機(jī)SMl SMn。如圖1所示，主控制單元MCU包含生成機(jī)器人Rl 1 的動作指令的主處理器MP、 根據(jù)所生成的動作指令計(jì)算相關(guān)的伺服電動機(jī)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(jī)器人連接電纜Dl連接于機(jī)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(jìn)行PWM(脈寬調(diào)制)變換，控制機(jī)器 人Rl的伺服電動機(jī)SMl SMn的電流。另外，主控制單元MCU包含連接于上位控制裝置12的緊急停止電路ESC1。當(dāng)從上 位控制裝置12發(fā)送來緊急停止信號時(shí)，緊急停止電路ESCl切斷機(jī)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(jī)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(jìn)行菊花鏈(daisy chain)連接。同樣，通過電源電纜A2 A(n-l)也對剩余的放大器單元AU2 AU(n-1)分 別進(jìn)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(jìn)行了菊 花鏈連接的緊急停止信號電纜Bl來供給針對各機(jī)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)也對剩余的放大器單元AU2 AU (n-1)分別進(jìn)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(jìn)行了菊花鏈連接的控制指 令電纜Cl，將伺服電動機(jī)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)也對剩余的放大器單元AU2 AU(n_l)分別 進(jìn)行菊花鏈連接。另外，機(jī)器人R2 1 分別通過機(jī)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(fā)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(jìn)行菊 花鏈連接。因此，當(dāng)追加新的機(jī)器人R(n+1)時(shí)，只要準(zhǔn)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(jìn)行菊花鏈連接即可。因此，在本發(fā)明中，能夠在容易地進(jìn)行機(jī) 器人的追加的同時(shí)控制多個(gè)機(jī)器人。另外，本發(fā)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(jié)果也能夠?qū)C(jī)器人控制裝置RCa整體小型化。 另外，當(dāng)沒有必要使機(jī)器人Rl 1 獨(dú)立停止時(shí)，也可以拆除緊急停止電路ESCl ESCn及 緊急停止信號電纜，此時(shí)放大器單元AUl AUn還能夠進(jìn)一步小型化。另外，當(dāng)刪除機(jī)器人to時(shí)，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(fā)明通過拆 下放大器單元AU (η-l)能夠容易地刪除機(jī)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(dú)立地停止對應(yīng)的機(jī)器人Rl to。這樣的結(jié)構(gòu)對有必要進(jìn)行 切離在某一作業(yè)中估計(jì)不會使用的特定的機(jī)器人Rl 1 ，或者切斷沒有必要示教的機(jī)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具備用于連接機(jī)器人Rl的接口 El。同樣，各放 大器單元AUl AU (η-l)具備用于分別連接機(jī)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是基于本發(fā)明的第二實(shí)施方式的機(jī)器人控制裝置的功能框圖。圖3所示的機(jī) 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(gè)放大器單元AUl AUn。在第二實(shí)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(jī)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(shí)施方式 中的放大器單元AUl AUn與所述的放大器單元結(jié)構(gòu)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。由于具有這樣的結(jié)構(gòu)，因此在第二實(shí)施方式中主控制單元MCU不直接控制機(jī)器人 R1。所有的機(jī)器人Rl 1 分別由對應(yīng)的放大器單元AUl AUn控制。此時(shí)沒有將機(jī)器人 Rl與主控制單元MCU直接地關(guān)聯(lián)起來，因此能夠非常容易地從主控制單元MCU切離機(jī)器人 R1。因此，在將機(jī)器人Rl替換為新型的機(jī)器人時(shí)特別有利。另外，很明顯在第二實(shí)施方式 中也能夠獲得在第一實(shí)施方式中所說明的效果。另外，圖4是圖1所示的機(jī)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。并 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(qū)(footprint)彼此相 同。因此，在本發(fā)明中，只要能夠確保主控制單元MCU的覆蓋區(qū)，就能夠確保多個(gè)各放大器單元AUl AUn的配置場所，因此能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)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(fā)明中機(jī)器人控制裝置能夠?qū)崿F(xiàn)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(fā) 明的范圍中。即在第一以及第二發(fā)明中，僅通過追加放大器單元，能夠容易地追加機(jī)器人，控制 多個(gè)機(jī)器人。另外，通過刪除放大器單元也能夠容易地刪除機(jī)器人。放大器單元不包含伺 服放大器以外的構(gòu)件，例如第三中央處理裝置，因此與逆運(yùn)算處理部相比能夠小型化，因此 也能夠使機(jī)器人控制裝置整體小型化。即在第三或者第四發(fā)明中，通過比較簡單的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人控制裝置自身的 小型化以及低成本化。即在第五發(fā)明中，能夠獨(dú)立地停止與各放大器單元對應(yīng)的機(jī)器人。盡管上面以具體實(shí)施方式
表示并闡述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解本 發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨和范圍的前提下，可以對其進(jìn)行變更、刪 除以及增加。
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)控制N個(gè)機(jī)器人(Rl 1 )的機(jī)器人控制裝置(RCb)，其中N彡2，其特征 在于，該機(jī)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(gè)放 大器單元(AUl AUn)，該主控制單元(MCU)包含生成所述N個(gè)機(jī)器人(Rl 1 )中每一個(gè)機(jī)器人的動作指 令的主處理器(MP)；以及根據(jù)由所述主處理器(MP)生成的所述動作指令來計(jì)算驅(qū)動所述 機(jī)器人(Rl 1 )中每一個(gè)機(jī)器人的伺服電動機(jī)的動作量的伺服處理器(SP)，該放大器單元(AUl AUn)中每一個(gè)放大器單元包含根據(jù)由所述伺服處理器(SP)計(jì) 算出的所述伺服電動機(jī)的動作量，來驅(qū)動所述N個(gè)機(jī)器人(Rl 1 )中的一個(gè)機(jī)器人的所 述伺服電動機(jī)的伺服放大器(SAl SAn)。
2.一種同時(shí)控制N個(gè)機(jī)器人(Rl 1 )的機(jī)器人控制裝置(RCa)，其中N彡2，其特征 在于，該機(jī)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(gè) 放大器單元(AUl AU(n-l))，該主控制單元(MCU)包含生成所述N個(gè)機(jī)器人(Rl 1 )中每一個(gè)機(jī)器人的動作指 令的主處理器(MP)；根據(jù)由所述主處理器(MP)生成的所述動作指令來計(jì)算驅(qū)動所述機(jī)器 人中每一個(gè)機(jī)器人的伺服電動機(jī)的動作量的伺服處理器(SP)；以及驅(qū)動所述N個(gè)機(jī)器人 (Rl 1 )中的一個(gè)機(jī)器人的所述伺服電動機(jī)的伺服放大器(SAl)，該放大器單元(AUl AU(n-l))中每一個(gè)放大器單元包含根據(jù)由所述伺服處理器 (SP)計(jì)算出的所述伺服電動機(jī)的動作量，來驅(qū)動從所述N個(gè)機(jī)器人(Rl 1 )中除去了 所述一個(gè)機(jī)器人而得的N-I個(gè)中的一個(gè)機(jī)器人的所述伺服電動機(jī)的伺服放大器(SA2 SA(n-l))。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人控制裝置，其特征在于，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(tài)來使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人控制裝置，其特征在于，所述放大器單元(AUl AUn)中每一個(gè)放大器單元彼此間具有同樣的外形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人控制裝置，其特征在于，所述放大器單元(AUl AUn)中每一個(gè)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(fā)明提供一種同時(shí)控制N個(gè)(N≥2)機(jī)器人(R1～Rn)的機(jī)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(gè)放大器單元(AU1～AUn)。該主控制單元(MCU)包含生成所述N個(gè)機(jī)器人(R1～Rn)中每一個(gè)機(jī)器人的動作指令的主處理器(MP)；以及根據(jù)由所述主處理器(MP)生成的所述動作指令來計(jì)算驅(qū)動所述機(jī)器人(R1～Rn)中每一個(gè)機(jī)器人的伺服電動機(jī)的動作量的伺服處理器(SP)。該放大器單元(AU1～AUn)中每一個(gè)放大器單元包含根據(jù)由所述伺服處理器(SP)計(jì)算出的所述伺服電動機(jī)的動作量，來驅(qū)動所述N個(gè)機(jī)器人(R1～Rn)中的一個(gè)機(jī)器人的所述伺服電動機(jī)的伺服放大器(SA1～SAn)。由此，能夠容易地追加以及刪除機(jī)器人，并且能夠?qū)崿F(xiàn)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(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者橋本良樹, 田邊義清, 茅野信雄 申請人:發(fā)那科株式會社