专利名称：机器人控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有处理从检测机器人环境状态的、所谓摄像机或压力传感器这样的检测单元取入的数据，来控制机器人动作的功能的机器人控制装置。
背景技术：
作为具有处理表示机器人环境状态的环境状态数据并修正示教的机器人动作的功能的机器人控制装置，已知的是内置了图像处理功能的机器人控制装置。
图4是内置了图像处理功能的现有机器人控制装置的一例。机器人控制装置20具有机器人控制部21和图像处理部22。机器人控制部21具有控制无图示的机器人位置/姿势的机器人控制用处理器23；存储程序或数据的主存储器24；接受来自处理器23的指令，控制无图示的伺服放大器的伺服控制部27；控制所谓以太网(注册商标)或装置网这样的通信及与无图示的示教操作盘的通信的通信控制部28；控制I/O的外围设备控制部29；和存储处理器执行的系统程序或示教程序等的非易失性存储器30。机器人控制用处理器23从主存储器24读入动作程序，并且对主存储器24写入临时保存的数据或地址。为了提高处理器23的处理速度，处理器23使用的主存储器24连接到可以由处理器23高速访问的第1数据总线37。当连接到第1数据总线37的装置变多时，由于总线负荷增大，动作频率上限变低，会失去高速性，所以在第1数据总线37上只连接主存储器24。装置27、…、30连接到第2数据总线38。处理器控制用芯片25连接在第1数据总线37和第2数据总线38双方。
通过处理器控制用芯片25控制从机器人控制用处理器23向第2数据总线38的访问。通常，流经第2数据总线38的数据量比第1数据总线37的少，所以即使第2数据总线38比第1数据总线37传输速度慢，对性能的影响也小。因此，在第2数据总线38连接多个装置。另外，通过采用如图所示的结构，不停止第1数据总线37的动作，也可以进行在第2数据总线38连接的装置27、…、30相互间数据的交换。例如，在通信控制部28中，因为不停止第1数据总线37的动作而可以进行所谓将从外部设备接收到的输入信号向外围设备控制部29发送这样的处理，所以可以对机器人控制用处理器23不增加负担而进行数据的传输。
作为第1数据总线37与第2数据总线38的传输速度的例子，当第1数据总线37的传输速度为总线宽度64bit·100MHz动作、第2数据总线38为总线宽度16bit·30MHz动作时，第1、第2数据总线37、38的传输速度分别为800MByte/sec、60MByte/sec，在两总线之间有13倍速度的差距。进而，在处理器23在内部具有高速缓冲存储器时，因为对高速缓冲存储器输入数据的同时进行处理，所以处理速度可以期待传输速度的差距以上的高速化。
连接在第2数据总线38侧的图像处理部22，由连接摄像机31的摄像机接口部32、存储由摄像机31检测出的图像数据的存储器33、访问存储器33对图像数据进行图像处理并确定对象工件(work)位置的图像处理用处理器34和将图像处理部的内部总线与第2数据总线38隔开的总线缓冲器35构成。
由摄像机31检测出对象工件的图像数据，通过摄像机接口部32向存储器33发送图像数据，通过图像处理用处理器34进行图像处理，通过第2数据总线38向机器人控制用处理器23发送其结果。由此，修正对象工件的程序示教点等，可以使机器手可靠地抓住对象工件。作为相当于如上所述的现有例的装置，例如，有在特开2000-135689号公报(JP-A-2000-135689)中记载的机器人控制装置。
在上述结构的场合，从摄像机31取入的图像数据，因为在图像处理部22内进行数据处理，所以可以对机器人控制用处理器23不产生负担而进行图像处理。另外，图像数据因为不流经数据总线37、38，所以没有由于图像数据的传输而防碍机器人控制的情况。
但是，当在机器人控制装置20上设置与机器人控制部21分开的图像处理部22时，有机器人控制装置20的成本变高的问题。
以下，作为现有的机器人控制装置的其它例，有在机器人控制以及图像处理中使用机器人控制部用处理器的装置。如图5所示，该现有例是机器人控制用处理器23A可以进行机器人控制的同时进行图像处理。来自摄像机31的图像数据，通过摄像机接口部32来取入，并经由第2数据总线38以及第1数据总线37向主存储器24A传输。图像数据的传输也可以通过机器人控制用处理器23A以外的在第2数据总线38上连接的其它处理器或DMA(DirectMemory Access)来进行。机器人控制用处理器23A高速访问主存储器24A并进行图像处理。
在此现有例中，因为不需要图像处理用处理器以及图像处理用存储器，所以有可以降低机器人控制装置40的成本的优点。
但是，因为从摄像机31取入的图像数据经由第2数据总线38传输到主存储器24A，所以在第2数据总线38中除了装置27、…、30的数据还有图像数据也要流经，流经第2数据总线38的数据量增大，在第2数据总线38中产生冲突或通信量(traffic)混乱，有防碍机器人控制的顾虑。例如，当考虑每1点为8比特的单色数据(monochromatic data)、且将640×480点的图像每秒传输30张图像的情况时，每秒的数据量为9MByte/sec，当第2数据总线38的速度为60MByte/sec时，达到总线传输能力的约15％。因此，不能忽视对流经第2数据总线38的数据的影响，防碍数据传输的可能性变高。作为相当于如上所述的现有例的装置，例如，有在特开2001-191285号公报(JP-A-2001-191285)中记载的机器人控制装置。在专利文献2中记载的机器人控制装置中，因为除了处理器以及存储器之外，伺服控制部及外部设备连接部等装置全部连接在1根总线上，所以总线的负荷增大，防碍了总线的高速化，并且大量的图像数据经由与机器人控制用数据相同的总线进行传输，所以有防碍机器人控制用数据的传输的顾虑。
如上所述，在现有例(图4)中，虽然可以对机器人控制用处理器不产生负担而进行图像处理，但是因为设置了与机器人控制用处理器分开的图像处理用处理器，所以存在机器人控制装置整体的成本变高的问题。
另外，在现有的其它例(图5)中，与图4的结构相比，虽然可以用低成本将图像处理功能内置于机器人控制装置中，但是有图像数据的传输防碍机器人控制的可能性。
发明内容
本发明的目的是提供一种不防碍机器人的控制而可以将由检测单元取入的环境状态数据向存储器高速地传输的机器人控制装置。
为了达成上述目的，本发明提供一种机器人控制装置，其具有控制机器人动作的功能，该机器人控制装置具有对该机器人进行控制，并且对表示该机器人环境状态的环境状态数据进行处理的处理器；该处理器可以访问的存储器；实施在该存储器中写入上述环境状态数据的功能的写入部；连接在该存储器的第1数据总线；和比该第1数据总线传输速度慢、传输在上述机器人控制中使用的控制数据的第2数据总线，其中，上述写入部不通过上述第2数据总线而通过上述第1数据总线将上述环境状态数据写入到上述存储器中。
根据本发明，由写入部经由第1数据总线向存储器写入环境状态数据，由此回避了环境状态数据与流经第2数据总线的控制数据发生冲突，可以不防碍机器人的控制而将取入的环境状态数据向存储器高速地传输。
另外，可以将上述写入部做成通过上述第1数据总线连接到上述处理器的处理器控制用芯片。
根据此技术事项，可以通过作为写入部的处理器控制用芯片经由被总线控制的第1数据总线向存储器传输环境状态数据。因此，可以高速处理图像数据。
另外，上述控制数据至少可以包含伺服控制用数据。根据该技术事项，由于接受处理器的指令后控制机器人各关节的伺服控制用数据不受环境状态数据的影响，所以可以防止防碍机器人各关节的控制。
另外，上述控制数据可以包含外围设备控制用数据。根据此技术事项，由于控制机器手的开闭等的外围设备控制数据不受环境状态数据的影响，所以可以防止防碍机器手的开闭等的控制。
另外，可以将上述环境状态数据作为由上述摄像机取入的图像数据。根据该技术事项，可以通过比第2数据总线高速的第1数据总线向存储器传输由摄像机取入的数据容量大的图像数据。因此，可以防止数据容量大的图像数据占有低速的第2数据总线来防碍机器人的控制。
另外，可以将上述环境状态数据作为上述压力传感器的输出数据。根据此技术事项，因为可以将由压力传感器取入的输出数据高速写入到存储器，所以可以根据压力传感器的输出数据进行控制数据的处理，可以效率良好地进行机器人的位置/姿势控制。
通过相关于附图的以下适当实施方式的说明，来更加明确本发明的上述的以及其它目的、特征以及优点。在本附图中，图1是表示本发明的机器人控制装置的一实施方式的方框图。
图2是图1的处理器控制用芯片的详细图。
图3是表示图1所示的机器人控制装置的变形例的方框图。
图4是表示现有的机器人控制装置例的方框图。
图5是表示现有的机器人控制装置其它例的方框图。
具体实施例方式
图1是表示本发明的机器人控制装置的一实施方式的方框图。机器人控制装置1具有机器人控制用处理器23A；机器人控制用处理器23A可直接访问的主存储器24A；在主存储器24A上连接的高速CPU外部总线(第1数据总线)37；比CPU外部总线37传输速度慢、传输使用于机器人控制的控制数据的第2数据总线38；和通过CPU外部总线37总线连接于机器人控制用处理器23A上的处理器控制用芯片5。在处理器控制用芯片5上连接检测或者识别机器人周围环境状态的CCD摄像机31。所谓机器人周围环境状态就是夹具前后的对象工件与机器人的相对位置关系。本实施方式的CCD摄像机31用于检测加紧前的对象工件的位置。
该机器人控制装置1，除了CCD摄像机31连接到处理器控制用芯片5上这一点，与现有例的图5是大致相同的结构。以下，关于与现有例重复的结构部分使用相同符号，省略重复过的说明，对于有区别的方面进行说明。
机器人控制用处理器23A，一并具有根据流经第2数据总线38的控制数据控制无图示的多关节型机器人的位置/姿势，并且处理由CCD摄像机31取入的对象工件的图像数据的功能。即，本实施方式的机器人控制用处理器23A用1个处理器就可以执行机器人控制和图像处理。
在机器人控制用处理器23A可高速访问的主存储器24A上，例如应用SDRAM。主存储器24A临时存储使机器人动作的动作程序或数据，并且存储由CCD摄像机31检测出的图像数据(环境状态数据)。通过机器人控制用处理器23A的访问读出存储的动作程序或数据。通过在处理器23A内的高速缓冲存储器中存储读出的动作程序等，可更高速进行图像处理。
在处理器控制用芯片5上分别连接高速的CPU外部总线37和第2数据总线38。例如，在CPU外部总线37为总线宽度64bit、时钟100MHz，第2数据总线38为总线宽度16bit、时钟30MHz的场合，CPU外部总线37的传输速度成为800MByte/sec，第2数据总线38的传输速度成为60MByte/sec。在每1点为8比特的单色数据、且将640×480点的图像每秒传输30张的场合，每秒的数据量成为9MByte/sec。
在此，在以9MByte/sec的传输速度传输数据的场合，当分别比较对CPU外部总线37的数据占有率和对第2数据总线38的数据占有率时，对CPU外部总线37的数据占有率大约是1％，与此相对，对第2数据总线38的数据占有率大约为15％。在CPU外部总线37中，传输的数据量相对比较小，对其它的数据传输带来的影响非常小。另一方面，在第2数据总线38中，传输的数据量相对比较大，担心对其它的数据传输带来的影响。在本发明中，因为由CCD摄像机31取入的图像数据流经总线宽度宽的CPU外部总线37，所以对其它的数据传输带来的影响非常小，不防碍机器人的控制。
如图2所示，处理器控制用芯片5具有CPU外部总线控制器7和第2数据总线控制器8等总线控制器和摄像机控制器6。通过总线控制器7、8控制流经规格不同的各总线的数据。
作为在第2数据总线38上连接的装置，例如有伺服控制部27、通信控制部28、外围设备控制部29、非易失性存储器30等(图1)。
伺服控制部27是接受来自机器人控制用处理器23A的命令，向无图示的伺服放大器发出命令，控制使机器人各关节动作的伺服电动机的电流的部分。通信控制部28是控制以太网(注册商标)或装置网这样的网络通信、或与无图示的示教操作盘的通信的部分。外围设备控制部29是对灯的ON/OFF、机器手的开闭信号等进行控制的部分。非易失性存储器30是存储即使机器人的电源关闭也不被消除的数据的部分，例如是存储处理器执行的系统程序或示教程序等的部分。示教操作盘是具有例如，通过键操作输入示教数据的键输入装置、显示机器人的各种数据的显示部和控制这些的CPU等的部分。
如图2所示，摄像机控制器6是由作为视觉传感器的CCD摄像机取入图像数据，并且向CPU外部总线控制器7发送取到的图像数据，并传输到主存储器24A的部分，具有接口部6a和数据存储部6b。接口部6a具有将由摄像机31取入的图像数据转换成处理器23A处理的信息的功能，在模拟数据的场合变成包含模拟/数据转换器的接口电路，另一方面，在数字数据的场合变成其接收电路。例如，使用了USB、IEEE1394、以太网(注册商标)这样的接口的摄像机传输数字数据，所以接口部变成各个通信的接收电路。数据存储部6b是在能取到数据传输的定时之前临时存储数据的部分，例如由FIFO缓冲器构成。为了显示用摄像机拍摄的图像并调节摄像机的方向及焦距，有时设置无图示的图像显示部。图像信号输出部6c向无图示的图像显示部输出图像信号。另外，在无图示的示教操作部上显示调整用的图像，由此有时也不具有专用的图像显示部。
CCD摄像机31，例如安装在无图示的机器手的前端，用于测量成为动作程序的示教点的对象工件的特定位置。例如，如果使用了机器人的加工系统对对象工件进行毛刺(burr)清理，则测量的特定位置为在对象工件的棱上生成的毛刺生成部位。在CCD摄像机31中，可以任意使用3维摄像机或2维摄像机。在使用了3维摄像机的场合，用三角测量的原理拍摄毛刺生成部位的位置。取入的图像数据被处理器23A处理，并算出对象工件的毛刺生成部位的位置。具有这样的图像处理功能的机器人作为智能机器人而被实际应用。
图3是表示图1的机器人控制装置1的变形例的图。该变形例中，主存储器24A通过存储器总线39连接到处理器控制用芯片5上，这一点与上述实施方式不同。即使在此结构中，由CCD摄像机31取入的图像数据也不防碍第2数据总线的数据传输而高速地传输到主存储器24A。此外，其它结构因为与上述实施方式相同，所以在这里的说明中省略。
如上所述，根据本实施方式，由CCD摄像机31取入的图像数据经由高速的CPU外部总线37或者存储器总线39，高速地传输到主存储器24A，所以可以防止由于图像数据而防碍机器人控制信号的传输。因此，不用使机器人控制装置的性能降低，就可以用低成本实现处理来自各种传感器的信息的智能机器人的控制装置。
此外，本发明不限定在上述实施方式中，在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种变形来实施。例如，取代本实施方式的CCD摄像机31，也可以使用压力传感器。作为压力传感器，使用例如具有应变规片(distortiongauge)且内置了由振荡器进行交流驱动的多个电桥电路的6轴压力传感器。压力传感器设置在机器人主体的机器手臂前端部分或机器手臂与机器手之间，可以用柔软的动作进行对象工件的装配。
另外，在本实施方式中，CCD摄像机31直接连接在处理器控制用芯片5上，但是也可以经由与处理器控制用芯片分开设置的摄像机接口部，在处理器控制用芯片上连接CCD摄像机31，没有限制CCD摄像机31与处理器控制用芯片5的连接方式。
以上，与适合的实施方式关联起来对本发明进行了说明，但是本领域的技术人员也可以理解在没有超出后述的请求范围的公开范围的前提下可以进行各种修正以及变更。
权利要求
1.一种机器人控制装置(1)，其特征在于，具有处理器(23A)，其对机器人进行控制，并且对表示该机器人环境状态的环境状态数据进行处理；存储器(24A)，是该处理器(23A)可访问的；写入部，其实施在该存储器(24A)中写入所述环境状态数据的功能；第1数据总线(37)，其连接在所述存储器(24A)上；和第2数据总线(38)，其比该第1数据总线(37)传输速度慢，传输在所述机器人控制中使用的控制数据，其中，所述写入部不通过所述第2数据总线(38)而通过所述第1数据总线(37)将所述环境状态数据写入到所述存储器(24A)中。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置(1)，其中，所述写入部是通过所述第1数据总线(37)连接到所述处理器(23A)的处理器控制用芯片(5)。
3.根据权利要求1或者2所述的机器人控制装置(1)，其中，所述控制数据包含伺服控制用数据。
4.根据权利要求1或者2所述的机器人控制装置(1)，其中，所述控制数据包含外围设备控制用数据。
5.根据权利要求1或者2所述的机器人控制装置(1)，其中，所述环境状态数据是由摄像机(31)取入的图像数据。
6.根据权利要求1或者2所述的机器人控制装置(1)，其中，所述环境状态数据是从压力传感器输出的数据。
全文摘要
一种具有控制机器人动作的功能的机器人控制装置，其具有对该机器人进行控制，并且对表示该机器人环境状态的环境状态数据进行处理的处理器；该处理器可访问的存储器；连接在该存储器的第1数据总线；和比该第1数据总线传输速度慢且传输在上述机器人控制中使用的控制数据的第2数据总线，其中，上述写入部不通过上述第2数据总线而通过上述第1数据总线将上述环境状态数据写入到上述存储器中。可以将上述写入部做成通过上述第1数据总线连接到上述处理器的处理器控制用芯片。
文档编号B25J19/00GK1876332SQ200610087919
公开日2006年12月13日 申请日期2006年6月7日 优先权日2005年6月10日
发明者桥本良树, 久保义幸, 世良岳久 申请人:发那科株式会社