专利名称：多关节连结体的控制系统的通讯状态判定方法
技术领域：
本发明涉及一种对多关节连结体的控制系统的通讯状态进行判定的方法。
背景技术：
如同双脚行走机器人那样，以在其腿部的髋关节、膝关节、踝关节、或其臂部的肩关节、肘关节、腕关节等设置的传动器为控制对象的控制系统为大家所周知。
在该控制系统中，依据借助主控单元与副控单元之间的信号线上的控制信号的通讯，来驱动控制各传动器。另外，从适当的驱动控制的观点考虑，在机器人的驱动之前，通过下面的程序来判断该通讯状态的正常·异常。
首先，电力从控制系统电源并借助控制系统电线，被供给各副控单元。接着，ID请求信号从主控单元并通过信号线，被送于各副控单元。各副控单元接收ID请求信号，并通过相同信号线而将与预先被付与的ID相对应的ID信号送给主控单元。由此，主控单元对各副控单元与哪个传动器相对应而进行辨别。
而且，从主控单元并通过信号线，向各副控单元输送测试信号。各副控单元接收测试信号，并将该测试信号进行位转换，以此作为响应信号返送给主控单元。主控单元依据响应信号是否为将在前面输送的测试信号进行了正确位转换，而对与各副控单元之间的通讯状态正常与否进行判断。
当主控单元判断与各副控单元之间的通讯状态为正常的场合时，从驱动系统电源并通过驱动系统电线，对各副控单元进行供电。副控单元依据与主控单元之间通过信号线的控制信号的通讯，而对从驱动系统电源向传动器的供电进行控制。由此，通过驱动控制传动器，来驱动机器人的左右的腿部、臂部，从而机器人发挥行走功能等。
另一方面，从确保机器人的关节部位的动作灵活性等的观点考虑，特别是在关节部分，将信号线及电线进行了较接近地设置。特别是在髋关节或肩关节的附近，朝向处于这些关节前面的膝关节或肘关节而延伸的信号线及电线呈现集中状态。这样，也就有可能在机器人的驱动开始之前处于正常的通讯状态，因为从较接近的驱动系统电线产生的噪音的影响，而在驱动开始之后变得异常，从而给传动器的驱动控制带来异常。
然而，在上述的方法中，是在从驱动系统电源未对副控单元以及传动器进行供电的状态下，来判断通讯状态的正常·异常的。这样，也就无法解除在机器人的驱动开始之前处于正常的通讯状态而在驱动开始之后变得异常，以至给传动器的驱动控制带来异常的问题。
因此，本发明以提供一种在从驱动系统电线产生噪音的状态下，可以对主·副控单元之间的通讯的正常·异常进行判定的方法作为解决课题。
发明内容
本发明被适用在这种控制系统上，即，该控制系统具有主控单元，该主控单元对借助多个关节而连结的连结体的整体上的驱动进行控制；副控单元，该副控单元为多个，借助经由连结体的一关节部分的信号线，而与主控单元进行通讯可能地连接；驱动系统电源；以及传动器，该传动器通过从驱动系统电源并借助经由连结体的该一关节部分的驱动系统电线而被供给的电力，来驱动围绕各关节转动的连结体；副控单元包括有第1副控单元，该第1副控单元设置在驱动系统电线的中途，通过依据借助与主控单元之间的信号线的通讯而对从驱动系统电源向传动器的电力供给进行控制，从而控制该传动器的动作。
在所述控制系统中，连接主控单元与各副控单元系统的信号线、以及连接驱动系统电源与各传动器的驱动系统电线被设置成经由一关节部分。另外，为了确保包括该一关节部分在内的各关节部分的动作灵活性，也就产生了有必要使信号线与电线接近的情况。因此，在各关节部分，特别是在该一关节部分，信号线与驱动系统电线呈密集状态，这样，通过信号线的信号也就极有可能受到从驱动系统电线产生的噪音的影响。由此，在连结体的驱动控制之前，对于各传动器的驱动控制有没有可能受到该噪音的直接或间接的影响而进行的调查就显得比较重要。
因此，用于解决所述课题的本发明的通讯状态判定方法的特征在于，具有供电步骤，该供电步骤为在停止从驱动系统电源向传动器供给电力的状态下，对第1副控单元供给驱动系统电源的电力；测试通讯步骤，该测试通讯步骤为在通过供电步骤的实施而从驱动系统电源向第1副控单元供给电力的状态下，在主控单元与副控单元之间实施测试通讯；判定步骤，该判定步骤为依据在测试通讯步骤而被实施的主控单元与副控单元之间的测试通讯的结果，对主控单元与副控单元之间的通讯状态的正常或异常进行判定。
根据本发明，依据在测试通讯步骤被实施的主控单元与副控单元之间的测试结果，来判断通讯状态的正常·异常。该判断是在从驱动系统电源向副控单元供电而导致从驱动系统电线产生噪音时，并在与连结体的驱动控制时同样的情况下而进行的。另一方面，该判断还在从驱动系统电源未向传动器供电且在连结体未被驱动时，并在与连结体的驱动控制时不同的情况下而进行。因此，无论通过信号线的主控单元与副控单元之间的通讯状态有没有可能变得异常，在可以防止连结体被驱动的事态中，还可以判断从驱动系统电线产生的噪音有没有可能对该通讯状态带来异常。而且，在得到通讯状态为异常的判定结果的场合时，以等到使该通讯状态返回正常为止，可以采取中止连结体的驱动等的措施。在此，所谓的‘供电’是指无论有无电流均对单元等外加电压。
在所述方法中，最好是控制系统具有对连结体的驱动状态进行检测的传感器，在副控单元上包含有借助信号线而将由传感器得到的检测信号输送于主控单元的第2副控单元。
根据本发明，由于通过传感器得到的检测信号受到从驱动系统电线产生的噪音的影响，因此也可以对连结体的驱动控制有没有可能间接地受到该噪音的影响而进行判断。
在所述方法中，最好是所述控制系统具有控制系统电源、以及经由连结体的所述一关节部分而将控制系统电源与副控单元进行连接的控制系统电线；副控单元通过控制系统电源的电力供给，可以进行借助与主控单元间的信号线的通讯。
在所述控制系统中，由于不仅设置有信号线及驱动系统电线，而且还设置有经由一关节部分的控制系统电线，因此，在该一关节部分，各线间的密度变得较大。这样，在连结体的驱动之前，对于从驱动系统电线以至控制系统电线所产生的噪音有没有对连结体的驱动控制带来影响而进行的调查就显得更加的重要。
根据本发明，在这种情况下，无论通过信号线的主控单元与副控单元之间的通讯状态有没有可能变得异常，在可以防止连结体被驱动的事态中，还可以判断从驱动系统电线产生的噪音有没有可能对该通讯状态带来异常。
在所述方法中，最好是具有对在判定步骤中的判断结果进行报警通知的报知步骤。
根据本发明，可以迅速地给收到通讯正常或异常的报警通知的机器人以依据该报警通知而采取以后措施的机会。
在所述方法中，最好是所述连结体的多个关节为腿式移动机器人的关节。
根据本发明，在具有多个关节的腿式移动机器人的驱动之前，可以对从电线上产生的噪音是否给主·副控单元之间的通讯状态带来异常而进行判断。
图1是表示作为本实施方式的通讯状态判定方法的对象的控制系统的构成示意图。
图2是表示由图1中的控制系统来控制的机器人的构成示意图。
图3是表示本实施方式的通讯状态判定方法的流程图。
图4是表示作为其它实施方式的通讯状态判定方法的对象的控制系统的构成示意图。
具体实施例方式
下面，结合
本发明的通讯状态判定方法的实施方式。
本方法适用在图1所示的控制系统上，该控制系统对图2所示的双脚行走型的腿式移动机器人(以下简称机器人)20的动作进行控制。
图1所示的控制系统包括主控单元1、多个副控单元2、电源控制单元3、电池4、控制系统电源5、驱动系统电源6、传动器7、6轴力传感器8、以及报警通知显示器9。
主控单元1与各副控单元2通过信号线(一点划线)10呈现通讯可能地连接。电池4与各电源5、6通过电线(两点划线)11连接。控制系统电源5与各副控单元2通过控制系统电线(细线)12连接。驱动系统电源6与第1副控单元2a通过驱动系统电线(粗线)13连接。第1副控单元2a与传动器7通过驱动系统电线(粗线)13连接。第2副控单元2b与6轴力传感器8通过信号线(一点划线)10及控制系统电线(细线)12连接。
主控单元1是通过对CPU、IC、存储器、信号输入电路、信号输出电路等进行适当组合而构成，通过借助信号线10与副控单元2之间的通讯等，对机器人20整体的动作进行控制。
副控单元2是通过对CPU、IC、存储器、信号输入电路、信号输出电路等进行适当组合而构成，并被区分成第1副控单元2a与第2副控单元2b。第1副控单元2a被设置于机器人20的各关节部分211～213、221～223、231～233、24上，依据借助与主控单元1之间的信号线10的通讯，而对传动器7的动作进行控制。第2副控单元2b被设置于机器人的踝关节部分213，通过信号线10而将由6轴力传感器8得到的检测信号送信于主控单元1。
电源控制单元3是通过对CPU、IC、存储器、信号输入电路、信号输出电路等进行适当组合而构成，并被收装于后背背包25中，对从各电源5、6向副控单元2等的供电进行控制。
电池4通过Ni-Zn电池、或者Ni-MH电池、锂离子电池等构成。
控制系统电源5被收装于后背背包25中，并借助于控制系统电线(图2中的细线)12，而将借助电线(图2中的两点划线)11从电池4所接收来的电力供给副控单元2。驱动系统电源6被收装于同一后背背包25中，并借助于驱动系统电线(图2中的粗线)13以及第1副控单元2a，而将借助电线(图2中的两点划线)11从电池4接收来的电力供给传动器7。
传动器7分别被设置于机器人20的腿部21的髋关节部分211、膝关节部分212、踝关节部分213、臂部22的肩关节部分221、肘关节部分222、腕关节部分223、手指部23的3个指节间关节部分231、232及233、以及颈关节部分24。另外，也可以将传动器7设置在存在于机器人20的腰部等处的其它关节部分。
6轴力传感器8设置于机器人20的踝关节部分213，并对踝关节部分213的前进的3轴方向的平移力及以3轴为轴的转动的力矩进行测定。
报警通知显示器9设置于机器人20的后背背包25的表面，如将在后面说明的那样，当通过主控单元1判断通讯状态为正常的场合时，表示规定的正常编码，当判断为异常的场合时，表示规定的错误编码。
在机器人20的髋关节部分(一个关节部分)211上，除了连通有与设置在髋关节部分211上的传动器7以及副控单元2相连接的信号线10、控制系统电线12及驱动系统电线13之外，还连通有与设置在膝关节部分212及踝关节213上的传动器7以及副控单元2相连接的信号线10、控制系统电线12及驱动系统电线13。同样，在机器人20的肩关节部分(一个关节部分)221上，除了连通有与设置在肩关节部分221上的传动器7以及副控单元2相连接的信号线10、控制系统电线12及驱动系统电线13之外，还连通有与设置在肘关节部分222、腕关节部分223及指节间关节部分231～233上的传动器7以及副控单元2相连接的信号线10、控制系统电线12及驱动系统电线13。
为了确保各关节部分211～213、221～223、231～233、24的动作灵活性，对信号线10、控制系统电线12及驱动系统电线13进行接近式地设置。因此，在各关节部分211～213、221～223、231～233、24上，特别是在髋关节部分211及肩关节部分221上，信号线10、控制系统电线12及驱动系统电线13的密度变得较高。
下面，结合图3，关于适用在上述构成的控制系统中的通讯状态判定方法进行说明。在图3中，左侧线的部分表示关于主控单元1的控制，右侧线的部分表示关于各副控单元2的控制。
首先，主控单元1进行自身的初始检查(s1)。具体而言，对构成主控单元1的IC进行初始化，以使得主控单元1与外部呈通讯可能的状态。
初始检查结束后，主控单元1通过电源控制单元3，将控制系统电源5调至接通，使得电力从控制系统电源5供给副控单元2(s2)。
通过从控制系统电源5向副控单元2进行供电，副控单元2可以发挥其功能，进行自身的初始检查(s1’)。具体而言，与主控单元1的初始检查(s1)同样，对构成副控单元2的IC进行初始化，以使得副控单元2与外部呈通讯可能的状态。
接着，主控单元1借助信号线10，对副控单元2输送ID请求信号(箭头①)。另外，副控单元2接收该ID请求信号，并借助信号线10，而将与被预先付与到各副控单元2上的ID相关连的ID信号送信给主控单元1(箭头②)。而且，主控单元1依据ID信号，对将该ID信号输送来的是哪个副控单元2而进行辨别(s3)。
然后，主控单元1通过电源控制单元3而将驱动系统电源6调至ON，使得电力从驱动系统电源6向第1副控单元2a供给(s4本发明的供电步骤)。此时，通过第1副控单元2a，从驱动系统电源6向传动器7的供电被切断。而且，驱动系统电源6的电力不供给第2副控单元2b。
在此基础上，主控单元1借助信号线10，而对副控单元2输送测试信号(箭头③)。另外，副控单元2将测试信号进行位转换，将此作为响应信号并借助信号线10而对主控单元1进行送信(箭头④)。主控单元1通过电源控制单元3而将驱动系统电源6调至断开，使得停止从驱动系统电源6向第1副控单元2a供电(s5)。另外，测试信号及响应信号的交换(箭头③、④)相当于本发明的测试通讯步骤。
主控单元1依据响应信号(箭头③)是否为将前面送信的测试信号(箭头④)进行正确位转换后而得到的信号，而对与各副控单元2之间的通讯状态正常与否进行判断(s6本发明的判定步骤)。
在主控单元1判断通讯状态为正常的场合时(s6处的YES)，使报警通知显示器9表示出规定的正常编码，以对通讯状态为正常的信息进行通知(s7本发明的报知步骤)。随此，开始机器人20的驱动控制(s8)。具体而言，首先，主控单元1通过电源控制单元3而使得电力从驱动系统电源6向第1副控单元2a供给。此后，在主控单元1与第1副控单元2a之间，借助信号线10而对控制信号进行送收信。而且，借助信号线10，还将6轴力传感器8的检测信号从第2副控单元2b对主控单元1进行送信。主控单元1依据从第2副控单元2b接收到的检测信号，适当地生成输送给第1副控单元2a的控制信号。而且，第1副控单元2a依据该控制信号的通讯，而对从驱动系统电源6向传动器7的供电进行控制，以对各关节部分211～213、221～223、231～233、24的伸缩驱动进行控制。这样，使得机器人20的行走功能等的各种功能得以发挥。
另一方面，在主控单元1判断通讯状态为异常的场合时(s6处的NO)，使报警通知显示器9表示出规定的错误编码，以对通讯状态为异常的信息进行通知(s9本发明的报知步骤)。随此，中止机器人20的驱动控制(s10)。
如上所述，在各关节部分211～213、221～223、231～233、24上，特别是在髋关节部分211及肩关节部分221上，信号线10、控制系统电线12及驱动系统电线13处于密集状态。因此，在各关节部分211～213、221～223、231～233、24处，特别是在髋关节部分211及肩关节部分221处，通过信号线10的控制信号极有可能受到从各电线12、13产生的噪音的影响。
另外，一般情况下，在机器人20的行走时，腿部21的负载大于臂部22、手指部23、颈关节部分24的负载。因此，对腿部21的关节部分211～213的传动器7所供给的电力大于对臂部22或手指部23等的关节部分221～223、231～233的传动器9所供给的。由此，延伸至腿部21的关节部分211～213的驱动系统电线13上产生噪音的可能性，高于延伸至臂部22或手指部23等的关节部分221～223、231～233、颈关节部分24的驱动系统电线13上产生噪音的可能性。而在另一方面，准确地进行腿部21的驱动控制对于机器人的行走来说又是不可欠缺的。
此外，由机器人20的踝部部分213上设置的6轴力传感器8所得到的测定信号，在各线10、12、13的密度较高的髋关节部分211等处，极有可能受到噪音的影响。即使控制信号未受到噪音的影响，而测定信号一旦受到噪音的影响，也将会导致依据该测定信号而生成的控制信号、进而机器人20的动作变得不准确。
根据这些情况，在机器人20、以至腿部21、臂部22及手指部23等的驱动控制之前，对于传动器7的驱动控制有没有可能受到该噪音的影响而进行调查就显得比较重要。
鉴于这种情况，根据本方法，依据主控单元1与副控单元2之间的测试信号(参照图3中箭头③)及响应信号(参照图3中箭头④)的通讯结果，对通讯状态的正常·异常进行判断(图3的s6)。该判断是在从驱动系统电源6向第1副控单元2a供电导致从驱动系统电线13产生噪音时，并在与机器人20的腿部21等的驱动控制时同样的情况下而进行的。另一方面，该判断还在从驱动系统电源6未向传动器7供电且在机器人20未被驱动时，并在与机器人20的腿部21等的驱动控制时不同的情况下而进行。
因此，无论通过信号线10的主控单元1与副控单元2之间的通讯状态有没有可能变得异常，在可以防止腿部21等被驱动的事态中，还可以判断从驱动系统电线13产生的噪音有没有可能对该通讯状态带来异常。
另外，该判断结果通过分别表示在机器人20的报警通知显示器9上的正常编码或错误编码，而被进行报警通知(参照图3中s7、s9)。因此，在得到通讯状态为异常的判定结果的情况下，还可以采取一直等到将该通讯状态返回正常为止，不使机器人20驱动等的措施。
另外，本发明的连结体在本实施方式中，虽然是通过机器人20的腿部21、臂部22、及手指部23等构成，但是，作为其它的实施方式，也可以是如用于制作精密仪器的机器人的臂等，具有通过借助信号线的通讯而被控制，通过借助驱动系统电线或控制系统电线而被供电的传动器来进行伸缩驱动的关节的各种连结体。
在本实施方式中，如图1所示，虽然以具有由第1副控单元2a及第2副控单元2b并存地构成的副控单元2的控制系统为对象，对通讯状态的正常·异常进行判断，但是，作为其它的实施方式，如图4所示，也可以以具有只由第1副控单元2a构成的副控单元2的控制系统为对象，来对通讯状态的正常·异常进行判断。
权利要求
1.一种多关节连结体的控制系统的通讯状态判定方法，其控制系统具有主控单元，该主控单元对借助多个关节而连结的连结体的整体上的驱动进行控制；副控单元，该副控单元为多个，借助经由连结体的一关节部分的信号线，而与主控单元进行通讯可能地连接；驱动系统电源；以及传动器，该传动器通过从驱动系统电源并借助经由连结体的该一关节部分的驱动系统电线而被供给的电力，来驱动围绕各关节转动的连结体；副控单元包括有第1副控单元，该第1副控单元设置在驱动系统电线的中途，通过依据借助与主控单元之间的信号线的通讯而对从驱动系统电源向传动器的电力供给进行控制，从而控制该传动器的动作；本方法适用在所述控制系统中，对通过主控单元及副控单元之间信号线的通讯状态的正常或异常进行判定，其特征在于，具有供电步骤，在停止从驱动系统向传动器供给电力的状态下，对第1副控单元供给驱动系统电源的电力；测试通讯步骤，在通过供电步骤的实施而从驱动系统电源向第1副控单元供给电力的状态下，在主控单元与副控单元之间实施测试通讯；判定步骤，依据在测试通讯步骤而被实施的主控单元与副控单元之间的测试通讯的结果，对主控单元与副控单元之间的通讯状态的正常或异常进行判定。
2.根据权利要求第1项所述的多关节连结体的控制系统的通讯状态判定方法，其特征在于，控制系统具有对连结体的驱动状态进行检测的传感器，副控单元包含有借助信号线而将由传感器得到的检测信号输送于主控单元的第2副控单元。
3.根据权利要求第1项所述的多关节连结体的控制系统的通讯状态判定方法，其特征在于，所述控制系统具有控制系统电源、以及经由连结体的所述一关节部分而将控制系统电源与副控单元进行连接的控制系统电线；副控单元通过控制系统电源的电力供给，可以进行借助与主控单元间的信号线的通讯。
4.根据权利要求第2项所述的多关节连结体的控制系统的通讯状态判定方法，其特征在于，所述控制系统具有控制系统电源、以及经由连结体的所述一关节部分而将控制系统电源与副控单元进行连接的控制系统电线；副控单元通过控制系统电源的电力供给，可以进行借助与主控单元间的信号线的通讯。
5.根据权利要求第1、第2、第3、或第4项所述的多关节连结体的控制系统的通讯状态判定方法，其特征在于，具有对在判定步骤中的判断结果进行报警通知的报知步骤。
6.根据权利要求第1、第2、第3、或第4项所述的多关节连结体的控制系统的通讯状态判定方法，其特征在于，所述连结体的多个关节为腿式移动机器人的关节。
7.根据权利要求第5项所述的多关节连结体的控制系统的通讯状态判定方法，其特征在于，所述连结体的多个关节为腿式移动机器人的关节。
全文摘要
一种多关节连结体的控制系统的通讯状态判定方法，本方法具有供电步骤(s4)、测试通讯步骤(参照箭头③、④)、判定步骤(s6)。在供电步骤(s4)，当从驱动系统电源(6)未对传动器(7)供电的状态下，从同电源(6)而对第1副控单元(2a)进行供电。在测试步骤，在主控单元(1)与副控单元(2)之间实行测试信号的通讯。在判定步骤(s6)，依据主控单元(1)与副控单元(2)之间的测试信号的通讯结果，判断通讯状态为正常还是异常。从而提供一种在从驱动系统电线上产生出噪音的状态下，可以对正·副控单元间的通讯状态的正常·异常进行判断的方法。
文档编号G05B19/4063GK1538897SQ0281545
公开日2004年10月20日 申请日期2002年3月28日 优先权日2001年8月9日
发明者相原雅树 申请人:本田技研工业株式会社