X Series Control table

適用

ファームウェア Ver.44以降を搭載した以下のDynamixelに共通するコントロールテーブルです。

• XL330-M077-T
• XL330-M288-T
• XC330-M181-T
• XC330-M288-T
• XC330-T181-T
• XC330-T288-T
• XL430-W250-T
• 2XL430-W250-T
• XC430-W150-T
• XC430-W240-T
• 2XC430-W250-T
• XM430-W210-T​/XM430-W210-R
• XH430-W210-T​/XH430-W210-R
• XH430-V210-R
• XD430-T210-R
• XM430-W350-T​/XM430-W350-R
• XH430-W350-T​/XH430-W350-R
• XH430-V350-R
• XD430-T350-R
• XW430-T200-R
• XW430-T333-R
• XM540-W150-T​/XM540-W150-R
• XH540-W150-T​/XH540-W150-R
• XH540-V150-R
• XM540-W270-T​/XM540-W270-R
• XH540-W270-T​/XH540-W270-R
• XH540-V270-R
• XW540-T140-R
• XW540-T260-R

アイテム一覧

• データ幅が16bitないし32bitのアイテムはリトルエンディアン(データの下位バイトから順に格納)。
• Accessに(NVM)とあるアイテムは不揮発メモリとなっており、電源を切っても値が保持される。また頻繁な書き換えは想定されていないため、書き換えは必要最低限にとどめること。
• Accessに(NVM)とあるアイテムとIndirect Addressを変更する場合は、Torque Enalbeが0でなくてはならない。
• (reserve)はシステムで予約され、読み出した値に有効性はない。また、書き込みを行ってはならない。
• Default Valueは出荷時ないしファクトリーリセットを行った際の値。又、ファームウェアのバージョンによって値が変更される場合がある。

各アイテム詳細

Model Number/Model Information

モデル固有の値を保持します。異なる種類のDynamixelを混在して使用する際の個体識別などに使用できます。

Version of Firmware

内蔵されるCPUに書き込まれたプログラムのバージョンです。ファームウェアの更新を行った際に合わせて自動的に変更されます。

ID

各Dynamixelを特定するための固有の値で0~252の範囲の数値で設定します。同一ネットワーク内に存在するDynamixelには各々異なるIDが要求されます。
なお2XLや2XCシリーズは1つのデバイスであってもネットワーク上では2個のDynamixelとみなされるため、設定しようとする対象のID番号はもう一方のID番号と同じ値を設定することができません。

Baudrate

通信する際のボーレートです。ホストとDynamixelのボーレートは一致させなくてはなりません。

Return Delay Time

インストラクションパケットが送られた後、ステータスパケットを返すまでの待ち時間を設定します。
ホストにおいて半二重のバス制御のタイミングに合わせて調整しますが、弊社が提供するPC用USBシリアルI/Fを使用する限りでは0を設定しても問題ありません。

Delay Time [us] = Value * 2 [us]

Drive Mode

デフォルト回転方向、デュアルジョイント、プロファイル構成を設定します。
デフォルト回転方向によりはPosition, Velocity, PWMの各指令によるホーンの回転方向が変化します。
デュアルジョイントは2台のDynamixelを同期させてトルクアップする際に使用し、一方をマスターもう一方をスレーブに設定します。※X540シリーズのみ装備
プロファイル構成は位置決め制御時に速度制御を行うか遷移時間制御を行うかを選択します。

2台のDynamixelのDual Jointを各々MasterとSlaveに設定し、Dual Joint Connector同士をデュアルジョイントケーブルで接続します。Slaveに設定されたDynamixelはDual Joint Connectorから入力されるMasterからの信号でのみ動作し、Slaveへの制御モード等の設定は一切無視されます。なお、ケーブルの配線方法により回転方向が決定されます。

Dual Joint
Master	Slave

Operating Mode

動作モードを選択します。Valueに記載が無い値は予約済みのため、指定してはなりません。
なお、電流センサを搭載しないデバイスは一部のモードが選択できません。

Secondary(Shadow) ID

DynamixelのSecondary IDを設定します。Secondary IDは、IDと同様に各Dynamixelを識別するために用いられます。なお、Secondary IDに253以上の値が設定されている場合、Secondary IDは機能しません。

Protocol Version

プロトコルを選択します。他のシリーズのDynamixelと混在させて使用する際はそのプロトコルに合わせますが、異なるプロトコルを混在させて使用する事はできません。

• S.BUS
  
  • IDの範囲は1~16
  • 位置制御及び速度制御モードに対応
  • 数値範囲は0~2047
    
• iBUS
  
  • IDの範囲は1~14
  • 位置制御及び速度制御モードに対応
  • 数値範囲は0~16383
    
• RC-PWM
  

Homing Offset

この値が真の現在位置に加算されPresent Positionに反映されます。オフセット位置をホスト側では無くDynamixel側に持たせる際に使用します。
真の現在位置とはMulti Turnがoff、Homing Offsetが0、Direction of rotationが0の時のPresent Positionを意味します。

Position [deg] = Value * 360 [deg] / 4095

Moving Threshold

Present Velocityの絶対値とこの値を比較した結果がMovingに示されます。

Velocity [rpm] = Value * 0.229 [rpm]

Temperature Limit

Present Temperatureがこの値を超えるとHardware Error Statusの該当ビットがONになり、Shutdownで指定された動作に遷移します。

Temperature [degC] = Value * 1 [degC]

Max/Min Voltage Limit

Present Input Voltageがこの値の範囲を超えるとHardware Error Statusの該当ビットはONになり、Shutdownで指定された動作に遷移します。

Voltage [V] = Value * 0.1 [V]

PWM Limit

Goal PWMの絶対値はこの値以下に制限されます。

Duty [%] = Value * 100 [%] / 855

Current Limit

Goal Currentの絶対値はこの値以下に制限されます。

Current [mA] = Value * CurrentScalingFactor [mA]

Acceleration Limit

Profile Accelerationはこの値以下に制限されます。

Acceleration [rpm²] = Value * 214.577

XL330シリーズでは指定できません。

Velocity Limit

Goal Velocityの絶対値とProfile Velocityはこの値以下に制限されます。

Velocity [rpm] = Value * 0.229 [rpm]

Max/Min Position Limit

Operating ModeにPosition Control Modeが設定されている時にGoal Positionはこの値の範囲内に制限されます。

Position [deg] = Value * 360 [deg] / 4096

External Port Mode 1/2/3, External Port Data 1/2/3

Modeにて3つのExternal Portをデジタル入出力、もしくはアナログ入力に設定します。
※X540シリーズのみ装備

Shutdown

この設定とHardware Error Statusの論理積が0以外になると、Torque Enableは0になりモータの出力が遮断されシャットダウン状態に遷移します。以後通常のインストラクションパケットにてTorque Enableを1にする事ができません。

なお、シャットダウン状態から復帰するには発生している障害を排除した後、電源の再投入か、REBOOTインストラクションパケットを受信しなくてはなりません。

Torque Enable

出力軸をフリーにするか、設定されたOperating Modeに従った制御を開始します。

LED

本体に装備されたLEDを点灯ないし消灯します。

Status Return Level

ステータスパケットを返信するインストラクションパケットを選択します。

Registered Instruction

Reg Writeインストラクションパケットを受信すると1、その後Actionインストラクションパケットを受信すると0になります。

Hardware Error Status

様々なフィードバックと内部の制御状態を比較した結果を示します。さらに、この値とShutdownの論理積の結果により動作を継続するか否かを決定します。

Velocity I/P Gain

速度制御演算における各種制御ゲインを指定します。
Operating ModeにVelocity Control Modeが設定されている時に有効です。
なお、制御ブロック中の各ゲインは、次の算式で示す減じられた値が用いられます。

KvI = (Velocity I Gain) / 65536
KvP = (Velocity P Gain) / 128

Position D/I/P Gain, Feedforward Acceleration/Velocity Gain

位置制御演算における各種制御ゲインを指定します。
Operating ModeにPosition Control Mode・Extended Position Control Mode・Current-Base Position Control Modeが設定されている時に有効な値です。
なお、制御ブロック中の各ゲインは、次の算式で示す減じられた値が用いられます。

KpD = (Position I Gain) / 16
KpI = (Position I Gain) / 65536
KpP = (Position P Gain) / 128

Bus Watchdog

無通信状態を監視する時間を指定します。
Bus Watchdogが1以上でかつTorque Enableが1である場合、ホストコントローラとDynamixel間の通信間隔を監視します。その間隔が指定時間よりも大きい場合にDynamixelは停止し、Bus Watchdogは-1に変更されます。Bus Watchdog Error状態になると、Goal PWM・Goal Current・Goal Velocity・Goal Positionの各アイテムは読み取り専用に変更されます。Bus Wathdogの値を0に変更すると、Bus Watchdog Errorは解除されます。

Goal PWM

PWMのデューティー比を指定します。
Operating ModeにPWM Modeが設定されている事はもとより、全てのModeにおける制御演算結果はPWMのデューティ比として算出されるため、必ず制御の最終段においてこの値以下にデューティー比が制限されモータへ印加されます。

Duty [%] = Value * 100 [%] / 855

Goal Current

電流センサを搭載したモデルにおいて電流制御の目標値を指定します。
Operating ModeにCurrent Control ModeもしくはCurrent-Base Position Control Modeが設定されている時に有効な値で、Current-Base Position Control Mode時はPosition D​/I​/P Gain, Feedforward 2nd​/1st Gainに示すブロック図に従って制御されます。

Current [mA] = Value * ScalingFactor [mA]

モデル毎のCurrent Scaling Factorはこちら。

Goal Velocity

速度制御の目標値を指定します。
Operating ModeにVelocity Control Modeが設定されている時に有効な値で、Velocity I​/P Gaiに示すブロック図に従って制御されます。

Velocity [rpm] = Value * 0.229 [rpm]

Profile Acceleration

Profileの加速度もしくは加速時間を指定します。
Operating ModeがCurrent Control Modeである時を除くModeに有効です。

Drive ModeのProfile ConfigurationがVelocity-basedの場合、加速度は以下の式で決まります。

Acceleration [rpm²] = Value * 214.577

詳細はProfile Velocityを参照ください。なお0はモータの最大能力で加速します。

Drive ModeのProfile ConfigurationがTime-basedの場合、Profile AccelerationがProfile Velocityの50％を超えると50％に制限されます。

Profile Velocity

• Velocity-based Profile時
  Drive ModeのProfile Configurationが0の時にProfileの最大速度を指定します。
  Operating ModeがCurrent Control ModeないしVelocity Control Modeである時を除くModeに有効です。なお、Velocity Control Mode時はGoal Velocityが最大速度として採用されます。

  Velocity [rpm] = Value * 0.229 [rpm]

  加速度・最大速度・目標位置の値によって最終的に4種類の軌跡が得られます。位置制御時における設定値による位置と速度のProfileを以下に示します。

  Profile	Condition, Waveform
  ステップ	Velocity = 0, Acceleration = don't care
  矩形	Velocity ≠ 0, Acceleration = 0
  三角	Velocity ≠ 0, Acceleration ≠ 0
  台形	Velocity ≠ 0, Acceleration ≠ 0

  
  適当な加速度と最大速度を設定した上で目標位置を指令する事で、急峻な加速度を伴う位置決め制御による機械的なショックを軽減できます。また、目標位置への到達時間が決まっている場合は、時間から加速度と最大速度を求めて設定する事で対応できます。
  なお、上記波形のt1及びt2は、概ね以下の数式で求められます。

  t1 [ms] = 64 * (Profile Velocity) / (Profile Acceleration)
  もしくは
  t1 [ms] = 64 * (Goal Velocity) / (Profile Acceleration)
  
  t2 [ms] = 64 * Δ(Present Position) / (Profile Velocity)

  また、これらの他に急峻な加速度変化を抑える制御を行っているため、最終的な目標到達時間はt3よりも長くなる場合があります。

• Time-based Profile時
  Drive ModeのProfile Configurationが1の時にProfileの速度に到達するまでの期間を設定します。
  Operating ModeがCurrent Control ModeないしVelocity Control Modeである時を除くModeに有効です。

  Time [ms] = Value

Goal Position

位置制御の目標値を指定します。
Operating ModeにPosition Control Mode・Extended Position Control Mode・Current-Base Position Control Modeが設定されている時に有効で、各Mode毎に指摘できる数値範囲が異なります。

Position [deg] = Value * 360 / 4096

Realtime Tick

15ビットのフリーランカウンタで、1ms周期毎にインクリメントされます。

Moving

Present Velocityの絶対値とMoving Thresholdの比較結果を示します。

Moving Status

動作中の状況を示します。

Present PWM

制御中のPWM出力値です。

Duty [%] = Value * 100 [%] / 855

Present Current/Present Load

Present Currentは現在モータへ流れている電流で、電流センサを搭載したモデルのみ有効です。

Current [mA] = Value * ScalingFactor [mA]

モデル毎のCurrent Scaling Factorはこちら。

電流センサを搭載しないモデルの場合はPresent Loadが適用され、最大トルクに対する負荷の割合を意味します。

Load [%] = Value * 0.1

センサ等を用いない推定値のため、負荷の方向を知る程度の目的に使用して下さい。

Present Velocity

現在の出力軸の回転数です。

Velocity [rpm] = Value * 0.229 [rpm]

Present Position

真の位置からHoming Offsetを除した出力軸の位置です。
Torque Enableが0の状態ではレンジフローするまで回転に応じた増減をしますが、Torque Enableを1にした瞬間にOperating Modeに依存した値でクリップされます。

Position [deg] = Value * 360 [deg] / 4096

Velocity Trajectory

Profileによって生成された目標速度を逐次示します。
Operating ModeにVelocity Control Mode・Position Control Mode・Extended Position Control Mode・Current-Base Position Control Modeが設定されている時に有効です。

Position Trajectory

Profileによって生成された目標位置を逐次示します。
Operating ModeにPosition Control Mode・Extended Position Control Mode・Current-Base Position Control Modeが設定されている時に有効です。

Present Input Voltage

現在の印加電圧です。

Voltage [V] = Value * 0.1 [V]

Present Temperature

現在の内部温度です。

Temperature [degC] = Value * 1 [degC]

Indirect Address/Data

コントロールテーブル上のアドレスを再構成します。
Indirect Address N(N=1~56)とIndirect Data N(N=1~56)は対になっており、Indirect Address Nに任意のコントロールテーブル上のアドレスXを設定すると、その後Indirect Data Nへアクセスする事はIndirect Address Nに設定されたアドレスXへ間接的にアクセスする事になります。

具体的な例として、ホストから頻繁にアクセスしたいXM430のアイテムが複数あり、それらが離れたアドレスに配置されていた場合を考えます。通常はそれらアイテム全てをまたぐアドレス範囲のデータをまとめてアクセスするか、個々のアイテムに個別にアクセスするとった手段を執ります。これには本来無用なデータやアクセス回数が強いられるため、通信のトラフィックが上がる要因になるのと、ホスト側のプログラムの負担になります。
ホストから書き込み対象としてPosition P Gain・Goal Velocity・Goal Position、読み出し対象としてPresent Position・Present Temperatureがあった場合、これらをIndirect Data領域に再配置するには以下の手順を踏みます。

1. Position P Gainのアドレス84~85をIndirect Address 1~2に書き込み
2. Goal Velocityのアドレス104~107をIndirect Address 3~6に書き込み
3. Goal Positionのアドレス116~119をIndirect Address 7~10に書き込み
4. Present Positionのアドレス132~135をIndirect Address 11~14に書き込み
5. Present Temperatureのアドレス146~147をIndirect Address 15~16に書き込み

以後Indirect Data 1からの連続した224番地にアクセスする事は、再配置したアイテムへ個々に間接的にアクセスした事になります。

Indirect Addressがデフォルト値のままであれば、Indirect Data領域はユーザ任意のRAM領域として扱うことができます。

なお、XL330シリーズは本領域が以下のとおり縮小されていますので注意が必要です。