专利名称：运动体控制方法、控制系统、控制程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对在绕关节上运动的运动体进行控制的方法、系统、以及对该系统赋予各种功能的程序。
背景技术：
以往，提出有以下的技术方法组合多个装载于脚式移动机器人的视觉传感器等的输入、和关节致动器(actuator)等的输出，自觉地确认并诊断机器人的功能和动作(例如参照日本特开2002-144260号公报)。根据该现有技术，在检测到传感器或致动器等的异常(错误)的情况下，由机器人的动作等将其检测结果通知使用者。
发明内容
但是，有可能存在以下问题在即使机器人的传感器等发生异常使用者也不采取适当的对策的情况下，机器人进行非预期的动作。另一方面，在由自觉的功能诊断而检测到异常机器人自觉地停止其所有作动的情况下，即使该异常很轻微也同样地停止机器人的所有功能，机器人的功能将被过度抑制。
因此，本发明的目的在于，提供一种当机器人等具有关节的运动体的功能存在异常时，可根据该异常的内容对运动体的功能适当地进行控制的方法、系统、以及对该系统赋予各种功能的程序。
本发明涉及一种在确认了具有第1功能和第2功能的运动体起动时有无异常的基础上，控制该运动体的功能的控制方法，上述第1功能包含由多个控制器中的第1副控制器对从驱动系统电源通过驱动系统电线供给到致动器的电力进行调节从而控制该致动器的作动带来的上述运动体的运动的控制功能，其中上述多个控制器通过从控制系统电源经由控制系统电线供电而作动；上述第2功能包含由上述多个控制器进行的相互通信功能和由上述多个控制器中的第2副控制器通过传感器进行的状态量的测定功能。
在运动体的运动部分配置有控制系统电线、驱动系统电线、及通信线时，为了确保上述部分的移动容易性和使该运动部分的紧凑化，最好使上述部分的布线尽量地集中。因此，有时连接驱动系统电源与电动机的驱动系统电线、连接控制系统电源与各控制器的控制系统电线、及连接多个控制器的通信线局部紧密接触地进行布线。在这种情况下，通信线的信号受到从驱动系统电线产生的噪声的影响，或上述运动部分的运动使这些线受到外力，这样，极有可能导致运动体的第1功能或第2功能发生故障。因此，从确保第1和第2功能的观点考虑，非常有必要在运动体起动时(起动期间)检测其异常的有无，在检测到存在异常的情况下，对该异常进行应对处理。
因此，用于解决上述问题的本发明的运动体的控制方法的特征在于异常检测步骤，分别检测第1异常、第2异常、以及第3异常的有无，上述第1异常是指在从对多个控制器的供电开始到上述致动器的作动带来的运动体的运动开始为止的起动期间内，导致第1和第2功能发生故障的可能性高；上述第2异常是指导致第1功能发生故障的可能性高，但导致第2功能发生故障的可能性低；上述第3异常是指导致第1和第2功能发生故障的可能性低；模式设定步骤，在由异常检测步骤检测到存在第1异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1和第2功能的第1模式；在由异常检测步骤检测到存在第2异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1功能而在起动期间内通过第2功能的发挥来调整控制器和传感器中的一方或双方的第2模式；在由异常检测步骤检测到存在第3异常的情况下，设定在起动期间结束后一边使第1和第2功能发挥、一边使运动体运动的第3模式；以及根据在模式设定步骤中所设定的模式控制运动体的功能的步骤。
根据本发明的控制方法，在运动体的“起动期间”，即，从对多个控制器的供电开始到该致动器的作动带来的运动体的运动开始为止的期间，分别检测第1、第2、及第3异常的有无。
在运动体的起动期间内，当检测到存在“第1异常”时，设定“第1模式”，按照“第1模式”控制运动体的功能，该“第1模式”至少在起动期间结束后停止第1和第2功能。“第1异常”是指导致第1功能(该第1功能包含以下的控制功能由第1副控制器对从驱动系统电源通过驱动系统电线供给到致动器的电力进行调节，从而控制致动器的作动带来的该运动体的运动)和第2功能(该第2功能包含由多个控制器进行的相互通信功能和由第2副控制器通过传感器实现的状态量的测定功能)发生故障的可能性高。为此，根据“第1模式”，至少在起动期间结束后停止第1和第2功能，从而能够停止由致动器的异常的作动控制产生的运动体的非预期的运动，上述致动器的异常的作动控制是基于多个控制器的通信异常、通过传感器进行的状态量的测定的异常、存在该异常的控制器间的通信、以及存在异常的测定结果而进行。
在运动体的起动期间内，当检测到存在“第2异常”时，设定“第2模式”，按照“第2模式”控制运动体的功能，该“第2模式”至少在起动期间结束后停止第1功能，另一方面，在起动期间内由第2功能调整控制器和传感器中的一方或双方。“第2异常”是指导致由第1副控制器进行的致动器的控制等的“第1功能”发生故障的可能性高，但导致由第2副控制器通过传感器进行的状态量的测定等“第2功能”发生故障的可能性低。为此，根据“第2模式”，至少在起动期间结束后停止第1功能，从而可停止运动体的非预期的运动。另外，在运动体的起动期间内由第2功能调整控制器和传感器中的一方或双方，由此，在之后已消除第2异常的情况下，当运动体再次起动时(起动期间内)，可以不进行控制器或传感器的调整，迅速地开始运动体的作动控制。
另外，当检测到存在“第3异常”时，设定“第3模式”，按照“第3模式”控制运动体的功能，该“第3模式”至少在起动期间结束后由第1和第2功能使运动体运动。“第3异常”是指不会导致由第1副控制器进行的致动器的控制等的“第1功能”发生故障，也会不导致由第2副控制器通过传感器进行的状态量的测定等“第2功能”发生故障，为轻微的异常。为此，按照“第3模式”，通过在起动期间结束后一边使第1和第2功能发挥、一边控制运动体的运动，从而可避免过度抑制第1和第2功能的情况。
因此，根据本发明的控制方法，能够在运动体的起动时(起动期间)检测该运动体的功能的异常的有无，根据异常的内容适当地控制运动体的功能。
另外，本发明的控制方法的特征在于异常检测步骤，具有在运动体的起动期间在第1状态下检测异常的第1异常检测步骤和在第2状态下检测异常的第2异常检测步骤；上述第1状态是指从控制系统电源通过控制系统电线向控制器供电，而停止从驱动系统电源通过驱动系统电线向致动器供电；上述第2状态是指从控制系统电源通过控制系统电线向控制器供电，并从驱动系统电源通过驱动系统电线向致动器供电。
当运动体运动时，从控制系统电源通过控制系统电线向构成分散控制系统的多个控制器供电，并且，从驱动系统电源通过驱动系统电线向致动器供电。另外，由于从驱动系统电源的供给电力一般比从控制系统电源的供给电力大，所以，当从驱动系统电源向致动器供电时产生的噪声对在通信线中流动的信号产生影响的倾向较强。为此，即使在未从驱动系统电源向致动器供电的状态下检测不到任何异常，在从驱动系统向致动器供电时也将发生异常，使运动体进行非预期的运动。因此，与运动体运动时同样地，在从驱动系统电源向致动器供电的状态下，非常有必要检测导致运动体的功能发生故障的异常。
根据本发明的控制方法，在运动体的起动期间，不仅在“第1状态(该第1状态是指从控制系统电源通过控制系统电线向控制器供电，另一方面，停止从驱动系统电源通过驱动系统电线向致动器供电的状态)”检测异常，而且在“第2状态”(该第2状态是指从控制系统电源通过控制系统电线向控制器供电，而且，从驱动系统电源通过驱动系统电线向致动器供电的状态)也检测异常。这样，在如第2状态那样与运动体运动时同样地向控制器和致动器供电的状态下，检测异常的有无。因此，可确实地抑制以下情况当如上述那样地从驱动系统电源向致动器供电时发生异常，从而使运动体发生非预期的运动。
另外，本发明的控制方法的特征在于异常检测步骤具有以下步骤中的至少1个步骤，即，作为第1异常检测多个控制器间的通信异常的步骤，作为第1异常检测第2副控制器与传感器的通信异常的步骤，作为第1、第2或第3异常检测控制器和传感器中的一方或双方的规格参数异常的步骤，作为第1或第2异常检测控制器的动作环境的异常的步骤。
根据本发明的控制方法，“多个控制器间的通信异常”和“第2副控制器与传感器的通信异常”可分别作为“第1异常”检测。该异常对于运动体的控制产生深刻的影响，极有可能使多个控制器间的通信、由第2控制器通过传感器进行的状态量的测定、以至基于该通信或测定状态量的第1副控制器进行的致动器的控制发生故障。因此，通过作为第1异常检测该异常，如上述那样按照第1模式停止第1和第2功能，从而能可靠地抑制以下情况在第1副控制器对致动器的控制和第2副控制器通过传感器进行的状态量的测量发生故障、运动体进行非预期的运动。
另外，“控制器和传感器的规格参数的异常”可作为第1、第2或第3异常检测。控制器和传感器的规格参数的异常的种类多样，可包含以下所有异常，即，导致第1和第2功能发生故障的可能性低的异常，导致第1功能发生故障但导致第2功能发生故障的可能性低的异常，及导致第1和第2功能发生故障的可能性高的异常。因此，通过根据该异常的种类的多样性分别具体地将其作为第1、第2或第3异常进行检测，从而可根据上述异常适当地控制运动体的功能。
另外，“控制器的动作环境的异常”可作为第1异常或第2异常检测。在该异常中，除了比“多个控制器间的通信异常”等稍轻微、导致第1功能发生故障但导致第2功能发生故障的可能性低的异常外，还包含相同程度地严重的、导致第1和第2功能发生故障的可能性高的异常。因此，通过个别具体地作为第1异常或第2异常检测上述异常，从而可根据上述异常适当地控制运动体的功能。
另外，本发明的控制方法的特征在于具有通过通知单元对由异常检测步骤检测到的异常的内容进行通知的步骤。
根据本发明的控制方法，通过通知单元向使用者通知在运动体产生的异常的内容，因此，能够根据上述异常，为了消除运动体的异常而催促该使用者采取适当且迅速的应对措施。
本发明涉及一种在确认了具有第1功能和第2功能的运动体起动时有无异常的基础上，控制该运动体的功能的控制系统，上述第1功能包含由多个控制器中的第1副控制器对从驱动系统电源通过驱动系统电线供给到致动器的电力进行调节从而控制该致动器的作动带来的上述运动体的运动的控制功能，其中上述多个控制器通过从控制系统电源经由控制系统电线供电而作动；上述第2功能包含由上述多个控制器进行的相互通信功能和由上述多个控制器中的第2副控制器通过传感器进行的状态量的测定功能。
为了解决上述问题的本发明的运动体的控制系统的特征在于异常检测单元，分别检测第1异常、第2异常、以及第3异常的有无，上述第1异常是指在从对多个控制器的供电开始到上述致动器的作动带来的运动体的运动开始为止的起动期间内，导致第1和第2功能发生故障的可能性高；上述第2异常是指导致第1功能发生故障的可能性高，但导致第2功能发生故障的可能性低；上述第3异常是指导致第1和第2功能发生故障的可能性低；模式设定单元，在由异常检测单元检测到存在第1异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1和第2功能的第1模式；在由异常检测单元检测到存在第2异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1功能，而在起动期间内通过第2功能的发挥来调整控制器和传感器中的一方或双方的第2模式；在由异常检测单元检测到存在第3异常的情况下，设定在起动期间结束后一边使第1和第2功能发挥、一边使运动体运动的第3模式；以及根据由模式设定单元所设定的模式控制运动体的功能的单元。
根据本发明的控制系统，与上述控制方法同样地，在运动体的起动时(起动期间)检测该运动体的功能的异常的有无，根据异常的内容适当地控制运动体的功能。
本发明涉及一种对控制系统赋予功能的控制程序，该控制系统在确认了具有第1功能和第2功能的运动体起动时有无异常的基础上，控制该运动体的功能，上述第1功能包含由多个控制器中的第1副控制器对从驱动系统电源通过驱动系统电线供给到致动器的电力进行调节从而控制该致动器的作动带来的上述运动体的运动的控制功能，其中上述多个控制器通过从控制系统电源经由控制系统电线供电而作动；上述第2功能包含由上述多个控制器进行的相互通信功能和由上述多个控制器中的第2副控制器通过传感器进行的状态量的测定功能。
为了解决上述问题的本发明的控制程序的特征在于，将以下的功能赋予上述系统异常检测功能，分别检测第1异常、第2异常、以及第3异常的有无，该第1异常是指在从对多个控制器的供电开始到该致动器的作动带来的运动体的运动开始为止的起动期间内，导致第1和第2功能发生故障的可能性高；该第2异常是指导致第1功能发生故障的可能性高，但导致第2功能发生故障的可能性低；该第3异常是指导致第1和第2功能发生故障的可能性低；模式设定功能，在由异常检测功能检测到存在第1异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1和第2功能的第1模式；在由异常检测功能检测到存在第2异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1功能，而在起动期间内通过第2功能的发挥来调整控制器和传感器中的一方或双方的第2模式；在由异常检测功能检测到存在第3异常的情况下，设定在起动期间结束后一边使第1和第2功能发挥、一边使运动体运动的第3模式；以及根据由模式设定功能所设定的模式控制运动体的功能。
根据本发明的控制程序，与上述控制方法同样地，赋予上述系统以下的功能在运动体的起动时(起动期间)检测上述运动体的功能的异常的有无，根据异常的内容适当地控制运动体的功能。
图1为本发明一实施方式的控制系统的结构说明图。
图2为本发明一实施方式的控制方法、控制系统、以及控制程序的控制对象即机器人的结构说明图。
图3～图4为本发明一实施方式的控制方法的流程图。
具体实施例方式
下面，根据
本发明的运动体的控制方法、控制系统、以及控制程序的实施方式。
图1所示的控制系统具有多个控制器100，以图2所示的脚式移动机器人(以下称“机器人”)200为控制对象。
在多个控制器100中，包含第1控制器101、第2控制器102、主控制器110、第1副控制器121、以及第2副控制器122。机器人200具有传感器132、致动器131、电池140、控制系统电源142、驱动系统电源141、及通知装置150。主控制器110、第1副控制器121、第2副控制器122、第1控制器101、以及第2控制器102中的一部分或全部构成本发明的“根据模式控制机器人的功能的单元”。另外，各控制器100由作为硬件的CPU、ROM、RAM、信号输入/输出电路等和作为对该硬件赋予诸功能的软件的本发明的“控制程序”构成。
另外，第1控制器101、第2控制器102、以及主控制器110经由通信线(用虚线表示，以下相同)可通信地连接。另外，主控制器110与第1副控制器121、第2副控制器122分别通过通信线可通信地连接。第1副控制器121与致动器131通过通信线可通信地连接。第2副控制器122与传感器132通过通信线可通信地连接。
另外，电池140与驱动系统电源141、控制系统电源142分别由电线(用1点划线表示)连接。另外，驱动系统电源141与致动器131通过经由第1副控制器121的驱动系统电线(用粗线表示)连接。另外，控制系统电源142与第1控制器101、第2控制器102、主控制器110、第1副控制器121、及第2副控制器122分别通过控制系统电线(用实线表示)连接。
第1控制器101和第2控制器102分别设置于图2所示机器人200的下肢部210和上肢部220，对主控制器110发送特别指定机器人200的目标动作的数据等。
主控制器110设置在机器人200的上体部240，分别通过与第1副控制器121和第2副控制器122的通信等控制机器人200的整体的作动。另外，主控制器110控制从驱动系统电源141和控制系统电源142向第1副控制器121或致动器131等的供电。
另外，主控制器110具有作为本发明的主要部的异常检测部111和模式设定部112。异常检测部111分别检测“第1异常”、“第2异常”、及“第3异常”的有无；该“第1异常”导致机器人200的第1和第2功能发生故障的可能性高；该“第2异常”导致第1功能发生故障的可能性高，但导致第2功能发生故障的可能性低；该“第3异常”导致第1和第2功能发生故障的可能性低。模式设定部112在由异常检测部111检测到存在异常的情况下，根据上述异常设定后述的模式。
第1副控制器121设置于机器人200的下肢部210、上肢部220，根据与主控制器110的通信，控制从驱动系统电源141向致动器131的供电，从而控制该致动器131的作动。
第2副控制器122设置于机器人200的下肢部210、上肢部220，接收与关节角度、关节转矩等状态量相应的传感器132的输出信号，并发送到主控制器110。另外，第2副控制器122进行传感器132的校准(零点调整)等的调整。
致动器131设置于机器人200的下肢部210、上肢部220，通过其输出轴直接地或从其输出轴通过具有钢丝、皮带轮等的动力传递机构(图示省略)间接地将旋转力提供给下肢部210的股关节211、膝关节212和足关节213，上肢部220的肩关节221、肘关节222和手指关节223，手部230的3个指节间关节231、232和233，及上体部240的颈关节242。致动器131也可以将回转力提供给上述关节以外具有运动自由度的关节。
在传感器132中包含6轴向力传感器、旋转编码器、及温度传感器等；该6轴向力传感器设置于机器人的足关节213的部分，输出与足关节213的正交的3轴方向的平移力和绕3轴的力矩相应的测定信号；该旋转编码器输出与股关节211、膝关节212的旋转角度相应的测定信号；该温度传感器设置于第1副控制器121、第2副控制器122等的一部分或全部的控制器100的附近。
电池140收容于上体部240，由Ni-Zn电池、Ni-MH电池、锂电池等构成。驱动系统电源141收容于上体部240，通过驱动系统电线(参照图1中的粗线)将从电池140供给的电力供给到致动器131。控制系统电源142收容于上体部240，从电池140所供给的电力通过控制系统电线(参照图1中的实线)供给到各控制器100。
通知装置150设置于机器人200的上体部240的背面，由主控制器110的异常检测部111检测到的异常的内容以错误代码或错误信息等的形式进行显示。
机器人200具有“第1功能”和“第2功能”，该“第1功能”包含以下的控制功能第1副控制器121对从驱动系统电源141通过驱动系统电线供给到致动器131的电力进行调节，从而控制该致动器131的作动带来的机器人200的绕关节的运动；该“第2功能”包含由多个控制器100进行的相互通信功能和由第2副控制器122通过传感器132实现的状态量的测定功能。
另外，在机器人200中，为了确保关节的动作容易性和使该关节部分变得紧凑化，最好该关节部分的布线尽量集中。因此，在股关节211的部分，通信线(参照图1中的虚线)、驱动系统电线(参照图1中的粗线)、及控制系统电线(参照图1中的实线)紧密地布线，该通信线将设置于上体部240的主控制器110分别和设置于下肢部210的第1控制器101、第1副控制器121、及第2副控制器122连接，该驱动系统电线将收容于上体部的驱动系统电源141分别和设置于下肢部210的致动器131连接，该控制系统电线将收容于上体部240的控制系统电源142分别和设置于下肢部210的第1副控制器121及第2副控制器122连接。在肩关节221、膝关节212的部分，通信线和电线也同样紧密地布线。
下面，使用图3～图4说明上述结构的机器人200的控制方法(机器人200的控制系统的功能)。
首先，控制系统电源142成为接通状态，从控制系统电源142对各控制器100进行供电(图3中的S100)。由此开始机器人200的“起动期间”。另外，机器人成为“第1状态”，即从控制系统电源142向包含第1副控制器121、第2副控制器122等的控制器100供电，而不从驱动系统电源141向致动器131供电。
接着，主控制器110的异常检测部111，判断第1控制器101、第2控制器102、及主控制器110的通信是否正常、并判断主控制器110分别与第1副控制器121、第2副控制器122的通信是否正常(图3中的S110)。具体地说，当主控制器110通过通信线对于第1副控制器121、第2副控制器122等其它控制器100要求ID等第1确认信号的发送时，判断该另一控制器100是否对主控制器110发送了第1确认信号。
在异常检测部111判断出多个控制器100间的通信存在异常的情况下(图3中的S110...否)，检测到存在“第1异常”(图3中的S111)。例如，异常检测部111，在判断出通信线的断线、对通信线的噪声、控制系统电线的断线等使主控制器110与第1副控制器121或第2副控制器122不能通信的情况下，检测到存在“第1异常”。
另一方面，在异常检测部111判断出多个控制器100间的通信正常的情况下(图3中的S110...是)，判断各控制器100和传感器132的规格参数是否正常(图3中的S120)。具体地说，异常检测部111根据主控制器110与其它控制器100的通信来判断该另一控制器100的规格参数是否正常。另外，异常检测部111根据从构成主控制器110的存储器的读取处理，判断主控制器110的规格参数是否正常。另外，异常检测部111从该第2副控制器122接收到第2副控制器122与传感器132的通信结果后，根据该通信结果来判断该传感器132的规格参数是否正常。在控制器100、传感器132的“规格参数”中，包含该控制器100、传感器132的各自的出厂编号、存储于各控制器100的软件的版本等。
异常检测部111在判断出控制器100、传感器132的规格参数异常的情况下(图3中的S120...否)，判断该异常的内容(图3中的S130)。具体地说，在第1控制器101和第2控制器102的版本不同，或第1副控制器121和第2副控制器122的各自的软件版本与“主版本”不一致的情况下，检测到存在“第1异常”(图3中的S130...A，S131)，其中，该“主版本”用于表示控制器的动作与以前的不一样。
另外，多个传感器132的各自的现在的出厂编号与注册于存储器等的以前的出厂编号不同，由此，在校正所需要的参数值不正常的情况下，检测到存在“第2异常”(图3中的S130...B，S132)。
另外，在第1副控制器121和第2副控制器122的各自的软件版本的“次版本”不一致的情况下，检测到存在“第3异常”(图3中的S130...C，S133)，其中，该“次版本”用于表示控制器的动作与以前相同但其功能与以前不同。
另一方面，异常检测部111，在判断出控制器等的规格参数正常的情况下(图3中的S110...是)，判断第1控制器101、第2控制器102、主控制器110、第一副控制器121、第2副控制器122及传感器132的各自的动作环境是否正常(图3中的S140)。具体地说，异常检测部111根据第2副控制器122与传感器132的通信，判断各主控制器110的周围温度(动作环境)是否正常。另外，异常检测部111，判断控制器100能否自身读取各控制器100原本存储并保持于存储器的数据等，及各控制器100的动作环境是否正常。
异常检测部111，在判断出控制器100的动作环境异常的情况下(图3中的S140...否)，判断该异常的内容(图3中的S150)。具体地说，在第1副控制器121发生与编码器等的硬件相关的异常的情况下，或第2副控制器122发生与传感器等硬件相关的异常致使该控制器不能正常动作的情况下，检测到存在“第1异常”(图3中的S150...A，S151)。另外，在由于温度异常因而控制器100不能正常动作的情况下，检测到存在“第2异常”(图3中的S150...B，S152)。
主控制器110(在主控制器110发生异常的情况下，根据需要的、正常的其它控制器)对由异常检测部111所检测到的异常进行相应处理(图3中的S160)。具体地说，主控制器110按错误代码等的形式在通知装置150显示出由异常检测部111所检测到的异常的内容。另外，模式设定部112根据由异常检测部111所检测到的异常，来设定后述的模式(图4中的S300)。
另一方面，在异常检测部111判断出控制器100的动作环境处于正常的情况下(图3中的S140...是)，由主控制器110使驱动系统电源141成为接通状态，从驱动系统电源141对致动器131供电(图4中的S200)。这样，机器人200成为“第2状态”，即在机器人200的“起动期间中，从控制系统电源142对第1副控制器121和第2副控制器122等进行供电，而且，从驱动系统电源141对致动器131进行供电。
接着，主控制器110的异常检测部111，判断第1控制器101、第2控制器102及主控制器110的通信是否正常、并判断主控制器110与第1副控制器121、第2副控制器122的各自的通信是否正常(图4中的S210)。具体地说，判断主控制器110是否通过通信线从第1副控制器121或第2副控制器122等其它控制器100接收到了第2确认信号。
异常检测部111在判断出多个控制器100的相互通信存在异常的情况下(图4中的S210...否)，检测到存在“第1异常”(图4中的S211)。异常检测部111例如在由于从驱动系统电源141向第1副控制器121供电时产生的噪声环境恶化等而致使主控制器110与第1副控制器121或第2副控制器122之间不能通信的情况下，检测到存在“第1异常”。
另一方面，异常检测部111在判断出多个控制器100间的通信处于正常的情况下(图4中的S10...是)，判断第2副控制器122和传感器132的通信是否正常(图4中的S220)。具体地说，异常检测部111判断是否可正常地从第1副控制器121发送对于传感器132的偏移(offset)的校正信号等。
异常检测部111在判断出第2副控制器122与传感器132的通信存在异常的情况下(图4中的S220...否)，检测到存在“第1异常”(图4中的S221)。异常检测部111，例如在不能正常地从主控制器110对第1副控制器121发送机器人200的动作所需要的参数(致动器131的减速比、原点数据等)的情况下，或不能正常地从主控制器110对第1副控制器121发送传感器132的校正所需要的参数(干涉运算用系数等)的情况下，检测到存在“第1异常”。
另一方面，异常检测部111在判断出第2副控制器122和传感器132的通信正常的情况下(图4中的S220...是)，判断各控制器100和传感器132的各自的动作环境是否正常(图4中的S230)。具体地说，异常检测部111，根据第2副控制器122与传感器132的通信，来判断各控制器100的周围温度(动作环境)是否正常。另外，异常检测部111自身诊断控制器100能否自身读取各控制器100原本存储并保持于存储器的数据等，及各控制器100的动作环境是否正常。
异常检测部111，在判断出控制器100的动作环境异常的情况下(图4中的S230...否)，判断该异常的内容(图4中的S240)。具体地说，当从驱动系统电源141向第1副控制器121等供电时，如在第1副控制器121发生驱动电压的异常，或发生与编码器等的硬件相关的异常，或在第2副控制器122发生与传感器132等硬件相关的异常致使该控制器不能正常动作，则检测到存在“第1异常”(图4中的S240...A，S241)。另外，在从驱动系统电源141向第1副控制器121等供电时，如由于温度异常而使控制器不能正常地动作，则检测到存在“第2异常”(图4中的S240...B，S242)。
主控制器110(在主控制器110发生异常的情况下，与需要对应的、正常的其它控制器)对由异常检测部111检测到的异常的进行相应的处理(图4中的S250)。具体地说，主控制器110，按错误代码等的形式，在通知装置150显示出由异常检测部111检测到的异常的内容。
另外，模式设定部112，根据由异常检测部111检测到的异常来设定模式(图4中的S300)。在该时刻，机器人200未开始动作，起动期间仍然继续。
具体地说，模式设定部112，在由异常检测部111检测到存在第1异常的情况下，设定第1模式，该第1模式至少在起动期间结束后停止第1和第2功能。另外，模式设定部112，在由异常检测部111检测到存在第2异常的情况下，设定第2模式，该第2模式至少在起动期间结束后停止第1功能，另一方面，在起动期间内通过第2功能来调整各控制器100和传感器132中的一方或双方。另外，模式设定部112，在由异常检测部111检测到存在第3异常的情况下，设定第3模式，该第3模式在起动期间结束后一边使第1和第2功能发挥、一边使机器人200运动。
然后，主控制器110等，按照由模式设定部112设定的模式，控制机器人200的功能。
具体地说，在由模式设定部112设定了“第1模式”的情况下(图4中的S300...A)，在起动期间结束之前，停止从驱动系统电源141向致动器131的供电，并且，停止从控制系统电源142向多个控制器100的供电(图4中的S301)。另外，禁止主控制器110与第1副控制器121、第2副控制器122的通信。这样，至少在机器人200的起动期间结束后停止其第1和第2功能。
另外，在由模式设定部112设定了“第2模式”的情况下(图4中的S300...B)，在起动期间结束之前，停止从驱动系统电源141向致动器131的供电，并且，进行控制器100的调整、传感器132的校准等调整(图4中的S302)。这样，在起动期间结束后，由第1功能停止致动器131的作动控制，并且，在起动期间内调整控制器100和传感器132。特别是在机器人200的下肢部210的下方，设置“6轴向力传感器”作为传感器132，但由于该零点存在容易偏移的倾向，所以，校准(零点调整)对于异常消除后的机器人200的正确的作动控制而非常有用。
另外，在由模式设定部112设定了“第3模式”的情况下(图4中的S300...C)，即使起动期间结束，也维持第2状态(第2状态为以下的状态从驱动系统电源141向致动器131供电，而且，从控制系统电源142向控制器100供电)，由通过第1副控制器121进行的致动器131的作动控制等使机器人200开始动作(图4中的S303)。在设定了第3模式的情况下，也可与第2模式同样地，在机器人200的起动期间内调整控制器100或传感器132。
如上述那样，在机器人200的特别是股关节211、膝关节212、肩关节221的部分，通信线(参照图1中的虚线)、控制系统电线(参照图1中的实线)、及驱动系统电线(参照图1中的粗线)紧密地布线。为此，通信线的信号受到从驱动系统电线产生的噪声的影响，这些线由于该关节部分的动作而受到外力，极有可能导致机器人200的第1功能或第2功能产生故障。因此，从确保第1和第2功能的观点出发，在机器人200起动时(起动期间)检测该异常的有无，在检测到存在异常的情况下，就很有必要对该异常进行相应的处理。
按照上述的控制方法，当在机器人200的“起动期间”内由异常检测部111检测到存在“第1异常”的情况下(参照图3中的S111、S131、S151，图4中的S211、S221、S242)，由模式设定部112设定“第1模式”(参照图4中的S300...A)，按照“第1模式”控制机器200的功能(参照图4中的S301)。“第1异常”导致机器人200的“第1功能(该第1功能为包含以下的控制功能，即由第1副控制器121对从驱动系统电源141通过驱动系统电线供给到致动器131的电力进行调节，从而控制致动器131的作动带来的机器人200的运动)”和“第2功能(该第2功能包含以下的功能，即由多个控制器100进行的相互通信功能，和由第2副控制器122通过传感器132实现的状态量的测定功能)”发生故障的可能性高。为此，根据“第1模式”，至少在起动期间结束后停止第1和第2功能，从而可停止由致动器131的异常的作动控制产生的机器人200的非预期的运动，该致动器131的异常的作动控制，是基于多个控制器100的通信异常、通过传感器132进行的状态量的测定的异常、存在该异常的控制器100间的通信、存在异常的测定结果来进行的。
当在机器人200的“起动期间”内由异常检测部111检测到存在“第2异常”的情况下(参照图3中的S132、S152，图4中的S242)，由模式设定部112设定“第2模式”(参照图4中的300...B)，按照“第2模式”来控制机器人200的功能(参照图4中的S302)。“第2异常”导致由第1副控制器121进行的致动器131的控制等第1功能发生故障的可能性高，但导致由第2副控制器122通过传感器132进行的状态量测定等“第2功能”发生故障的可能性低；为此，按照“第2模式”，通过至少在起动期间结束后停止第1功能，从而可避免机器人200进行非预期的运动。另外，通过在机器人200的起动期间内由第2功能调整控制器100和传感器132中的一方或双方，而在之后消除了第2异常的情况下，当机器人200再起动时，在起动期间内不进行控制器100或传感器132的调整，就可以迅速地开始机器人200的作动控制。
另外，在机器人200的“起动期间”内，当由异常检测部111检测到存在“第3异常”的情况下(参照图3中的S133)，由模式设定部112设定“第3模式”(参照图4中的S300...C)，按照“第3模式”控制机器人200的功能(参照图4中的S303)。“第3异常”为轻微的异常，不会导致由第1副控制器121进行的致动器131的控制等的“第1功能”和由第2副控制器122通过传感器132进行的状态量的测定等的“第2功能”发生故障。为此，按照“第3模式”，通过在起动期间结束后由第1和第2功能控制机器人200的运动，从而可避免过度抑制第1和第2功能的事态。
因此，根据本发明的控制方法，能够在机器人200起动时(起动期间)检测该机器人200的功能的异常的有无，根据异常的内容适当地控制机器人200的功能。
另外，当机器人200运动时，从控制系统电源142向多个控制器100供电，并且，从驱动系统电源141向致动器131供电。另外，从驱动系统电源141供给的电力比从控制系统电源142供给的电力大，所以，从驱动系统电源141向致动器131供电时产生的噪声极有可能对在通信线中流动的信号产生影响。由此，即使在不从驱动系统电源141向致动器131供电的状态下检测不到任何的异常，在从驱动系统电源141向致动器131供电时也将发生异常，从而机器人200进行非预期的运动。因此，与机器人200运动时同样地，很有必要在从驱动系统电源141向致动器131供电的状态下，检测导致机器人200的功能发生故障的异常的有无。
因此，根据上述控制方法，不仅在机器人200的“起动期间”由异常检测部111检测在“第1状态”下有无异常(参照图3中的S110、S120、S140，相当于“第1异常检测步骤”)，而且在“第2状态”下也检测异常的有无(参照图4中的S210、S220、S230，相当于“第2异常检测步骤”)。这样，与机器人200如第2状态那样运动时同样，在向控制器100和致动器131供电的状态下检测异常的有无。因此，能够如上述那样可靠地抑制以下情况，即当从驱动系统电源141向第1副控制器121供电时发生异常，导致机器人200进行非预期的运动。
另外，按照上述控制方法，在分别存在“多个控制器100的相互通信异常”和“第2副控制器122与传感器132的通信异常”的情况下，由异常检测部111检测到存在“第1异常”(参照图3中的S111、S131，图4中的S211、S221)。该异常对机器人200的控制产生深刻的影响，极有可能对由第2副控制器122通过传感器132进行的状态量的测定和基于该测定状态量由第1副控制器121进行的致动器131的作动的控制产生故障。因此，在存在该异常的情况下，如上述那样，按照第1模式停止至少起动期间结束后的机器人200的第1和第2功能，从而能可靠地抑制以下情况由第1副控制器121进行的致动器131的控制、多个控制器100间的相互通信、及由第2副控制器122通过传感器132进行的状态量的测定发生故障，导致使机器200进行非预期的运动。
另外，在存在“控制器100和传感器132的规格参数的异常”的情况下，由异常检测部111检测到存在第1异常、第2异常、或第3异常(参照图3中的S131、S132、S133)。各控制器100和传感器132的规格参数的异常的种类多样，包含以下异常，即导致第1和第2功能发生故障的可能性高的异常(第1异常)，导致第1功能发生故障但导致第2功能发生故障的可能性低的异常(第2异常)，及导致第1和第2功能发生故障的可能性低的异常(第3异常)。因此，在存在上述这些异常的情况下，鉴于其种类的多样，个别具体地检测存在第1异常、第2异常、或第3异常，从而能够根据上述这些异常适当地控制机器人200的功能。
另外，在存在“控制器100的动作环境的异常”的情况下，由异常检测部111检测到存在第1异常或第2异常(参照图3中的S151、S152，图4中的S241、S242)。在该异常中，除了比“多个控制器100间的通信异常”等稍轻微、导致第1功能发生故障但导致第2功能发生故障的可能性低的异常外，还包含相同程度的严重的、导致第1和第2功能发生故障的可能性高的异常。因此，在存在该异常的情况下，通过个别具体地检测到存在第1异常或第2异常，从而能根据该异常适当地控制机器人200的功能。
另外，根据上述控制方法，在机器人200中产生的异常的内容通过通知装置150通知到使用者(参照图3中的S160、图4中的S250)，因此，可催促该使用者为了消除机器人200的该异常而采取适当且迅速的对策。
在上述实施方式中，运动体为图2所示的机器人200，但作为其它实施方式，运动体也可为具有臂的工作用机器人等、具有以致动器为动力源而被曲伸的关节的所有机械或装置。
在上述实施方式中，异常检测部111和模式设定部112设于主控制器110(参照图1)，但作为另一实施方式，也可以是，异常检测部111和模式设定部112一起或分别设于主控制器110、第1控制器101、及第2控制器102中的任一者。
权利要求
1.一种在确认了具有第1功能和第2功能的运动体起动时有无异常的基础上，控制该运动体的功能的控制方法，上述第1功能包含由多个控制器中的第1副控制器对从驱动系统电源通过驱动系统电线供给到致动器的电力进行调节从而控制该致动器的作动带来的上述运动体的运动的控制功能，其中上述多个控制器通过从控制系统电源经由控制系统电线供电而作动；上述第2功能包含由上述多个控制器进行的相互通信功能和由上述多个控制器中的第2副控制器通过传感器进行的状态量的测定功能；上述控制方法的特征在于，包括异常检测步骤，分别检测第1异常、第2异常、以及第3异常的有无，上述第1异常在从对多个控制器的供电开始到上述致动器的作动带来的运动体的运动开始为止的起动期间内，导致第1和第2功能发生故障的可能性高；上述第2异常导致第1功能发生故障的可能性高，但导致第2功能发生故障的可能性低；上述第3异常导致第1和第2功能发生故障的可能性低；模式设定步骤，在由异常检测步骤检测到存在第1异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1和第2功能的第1模式；在由异常检测步骤检测到存在第2异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1功能，而在起动期间内通过第2功能的发挥来调整控制器和传感器中的一方或双方的第2模式；在由异常检测步骤检测到存在第3异常的情况下，设定在起动期间结束后一边使第1和第2功能发挥、一边使运动体运动的第3模式；以及根据在模式设定步骤中所设定的模式控制运动体的功能的步骤。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于异常检测步骤，具有在运动体的起动期间在第1状态下检测异常的第1异常检测步骤和在第2状态下检测异常的第2异常检测步骤；上述第1状态，从控制系统电源通过控制系统电线向控制器供电，而停止从驱动系统电源通过驱动系统电线向致动器供电；上述第2状态，从控制系统电源通过控制系统电线向控制器供电，并从驱动系统电源通过驱动系统电线向致动器供电。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于异常检测步骤具有以下步骤中的至少1个步骤，即，作为第1异常检测多个控制器间的通信异常的步骤，作为第1异常检测第2副控制器与传感器的通信异常的步骤，作为第1、第2或第3异常检测控制器和传感器中的一方或双方的规格参数异常的步骤，作为第1或第2异常检测控制器的动作环境的异常的步骤。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于具有通过通知单元对由异常检测步骤检测到的异常的内容进行通知的步骤。
5.一种在确认了具有第1功能和第2功能的运动体起动时有无异常的基础上，控制该运动体的功能的控制系统，上述第1功能包含由多个控制器中的第1副控制器对从驱动系统电源通过驱动系统电线供给到致动器的电力进行调节从而控制该致动器的作动带来的上述运动体的运动的控制功能，其中上述多个控制器通过从控制系统电源经由控制系统电线供电而作动；上述第2功能包含由上述多个控制器进行的相互通信功能和由上述多个控制器中的第2副控制器通过传感器进行的状态量的测定功能；上述控制系统的特征在于异常检测单元，分别检测第1异常、第2异常、以及第3异常的有无，上述第1异常在从对多个控制器的供电开始到上述致动器的作动带来的运动体的运动开始为止的起动期间内，导致第1和第2功能发生故障的可能性高；上述第2异常导致第1功能发生故障的可能性高，但导致第2功能发生故障的可能性低；上述第3异常导致第1和第2功能发生故障的可能性低；模式设定单元，在由异常检测单元检测到存在第1异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1和第2功能的第1模式；在由异常检测单元检测到存在第2异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1功能，而在起动期间内通过第2功能的发挥来调整控制器和传感器中的一方或双方的第2模式；在由异常检测单元检测到存在第3异常的情况下，设定在起动期间结束后一边使第1和第2功能发挥、一边使运动体运动的第3模式；以及根据由模式设定单元所设定的模式控制运动体的功能的单元。
6.一种对控制系统赋予功能的控制程序，该控制系统在确认了具有第1功能和第2功能的运动体起动时有无异常的基础上，控制该运动体的功能，上述第1功能包含由多个控制器中的第1副控制器对从驱动系统电源通过驱动系统电线供给到致动器的电力进行调节从而控制该致动器的作动带来的上述运动体的运动的控制功能，其中上述多个控制器通过从控制系统电源经由控制系统电线供电而作动；上述第2功能包含由上述多个控制器进行的相互通信功能和由上述多个控制器中的第2副控制器通过传感器进行的状态量的测定功能；上述控制程序的特征在于，将以下的功能赋予上述系统异常检测功能，分别检测第1异常、第2异常、以及第3异常的有无，该第1异常在从对多个控制器的供电开始到该致动器的作动带来的运动体的运动开始为止的起动期间内，导致第1和第2功能发生故障的可能性高；该第2异常导致第1功能发生故障的可能性高，但导致第2功能发生故障的可能性低；该第3异常导致第1和第2功能发生故障的可能性低；模式设定功能，在由异常检测功能检测到存在第1异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1和第2功能的第1模式；在由异常检测功能检测到存在第2异常的情况下，设定至少在起动期间结束后停止第1功能，而在起动期间内通过第2功能的发挥来调整控制器和传感器中的一方或双方的第2模式；在由异常检测功能检测到存在第3异常的情况下，设定在起动期间结束后一边使第1和第2功能发挥、一边使运动体运动的第3模式；以及根据由模式设定功能所设定的模式控制运动体的功能。
全文摘要
本发明提供一种在机器人等具有关节的运动体的功能发生异常的情况下可根据该异常的内容适当地控制运动体的功能的方法。模式设定部(112)，根据异常检测部(111)的“第1异常”的发生检测，设定在机器人(200)的至少起动期间结束后停止第1和第2功能的“第1模式”。另外，模式设定部(112)，根据异常检测部(111)的“第2异常”的发生检测，设定在至少起动期间结束后停止第1功能，而在起动期间内通过第2功能调整控制器(100)等的“第2模式”。另外，模式设定部(112)，根据异常检测部(111)的“第3异常”的发生检测，设定通过第1和第2功能使机器人(200)运动的“第3模式”。
文档编号B25J19/06GK1743145SQ200510093479
公开日2006年3月8日 申请日期2005年8月30日 优先权日2004年8月30日
发明者相原雅树, 小川直秀 申请人:本田技研工业株式会社