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技術 制御装置、制御システム、制御方法、及び制御プログラム

出願人 シャープ株式会社
発明者 雨水大典
出願日 2016年9月6日 (4年2ヶ月経過) 出願番号 2016-173791
公開日 2018年3月15日 (2年8ヶ月経過) 公開番号 2018-039067
状態 特許登録済
技術分野 マニプレータ 制御系の安全装置
主要キーワード 通信禁止状態 監視ロボット 操作レバ 安全制御 非常停止スイッチ 付加信号 通信スイッチ 安全スイッチ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年3月15日)のものです。
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図面 (7)

課題

制御対象における動作の安全性を向上させることが可能な技術を提供する。

解決手段

制御装置1は、制御信号Sctを生成する制御信号生成部12と、送信部13と、通信スイッチ14と、を備える。送信部13は、制御信号Sctを送信信号Stに含めて制御対象2へ無線通信で送信する。通信スイッチ14は、第1通信禁止状態通信許可状態とを有し、外部からの操作で第1通信禁止状態から通信許可状態へ移行し、当該操作から解放されたときに第1通信禁止状態へ戻るスイッチである。そして、通信スイッチ14は、通信許可状態で維持されている期間中、送信部13による無線通信を許可し、第1通信禁止状態で維持されている期間中、送信部13による無線通信を禁止する。

概要

背景

監視ロボット等の制御対象を、リモートコントローラ等の制御装置を用いて無線通信で制御する技術が存在する。この様な技術において、制御対象における動作の安全性を向上させるべく、制御装置に非常停止スイッチを設けたものが、例えば特許文献1や2に提案されている。

概要

制御対象における動作の安全性を向上させることが可能な技術を提供する。制御装置1は、制御信号Sctを生成する制御信号生成部12と、送信部13と、通信スイッチ14と、を備える。送信部13は、制御信号Sctを送信信号Stに含めて制御対象2へ無線通信で送信する。通信スイッチ14は、第1通信禁止状態通信許可状態とを有し、外部からの操作で第1通信禁止状態から通信許可状態へ移行し、当該操作から解放されたときに第1通信禁止状態へ戻るスイッチである。そして、通信スイッチ14は、通信許可状態で維持されている期間中、送信部13による無線通信を許可し、第1通信禁止状態で維持されている期間中、送信部13による無線通信を禁止する。

目的

本発明の目的は、制御対象における動作の安全性を向上させることが可能な技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

制御信号を生成する制御信号生成部と、前記制御信号を送信信号に含めて制御対象無線通信で送信する送信部と、第1通信禁止状態通信許可状態とを有し、外部からの操作で前記第1通信禁止状態から前記通信許可状態へ移行し、前記操作から解放されたときに前記第1通信禁止状態へ戻るスイッチであって、前記通信許可状態で維持されている期間中、前記送信部による無線通信を許可し、前記第1通信禁止状態で維持されている期間中、前記送信部による無線通信を禁止する、通信スイッチと、を備える、制御装置

請求項2

前記通信スイッチは、第2通信禁止状態を更に有し、外部からの追加的な操作で前記通信許可状態から前記第2通信禁止状態へ移行し、前記第2通信禁止状態で維持されている期間中、前記送信部による無線通信を禁止する、請求項1に記載の制御装置。

請求項3

請求項1又は2に記載の制御装置と、前記制御装置で制御される制御対象と、を有する、制御システムであって、前記制御装置は、前記制御信号生成部が生成した制御信号に対応する付加信号を生成する付加信号生成部を更に備え、前記送信部は、前記制御信号及びこれに対応する前記付加信号を、前記送信信号に含めて前記制御対象へ無線通信で送信し、前記制御対象は、動作部と、前記制御装置の前記送信部からの送信信号を受信して受信信号を出力する受信部と、前記送信信号内の制御信号に対応するものとして前記受信信号に含まれる制御信号に基づき、前記動作部を制御する動作制御部と、前記送信信号内の付加信号に対応するものとして前記受信信号に含まれる付加信号に基づき、前記受信信号内の制御信号を前記動作部の制御に使用すべきか否かを判断し、使用すべきでないと判断したとき、前記動作部の動作を強制的に制御する安全制御部と、を備える、制御システム。

請求項4

前記付加信号生成部は、前記制御信号生成部が生成した制御信号から所定の演算方式で前記付加信号を生成し、前記安全制御部は、前記受信信号内の制御信号から前記所定の演算方式と同じ演算方式で新たな付加信号を生成し、前記安全制御部は、新たに生成した前記付加信号が、当該付加信号の生成に用いられた制御信号と共に同じ受信信号に含まれていた付加信号と一致するか否かを判断し、一致しないと判断したとき、前記動作部の動作を強制的に制御する、請求項3に記載の制御システム。

請求項5

制御信号と、当該制御信号に対応する付加信号と、を生成するステップと、前記制御信号及びこれに対応する前記付加信号を、送信信号に含めて制御対象へ無線通信で送信するステップと、前記送信信号を受信して受信信号を出力するステップと、前記送信信号内の制御信号に対応するものとして前記受信信号に含まれる制御信号に基づき、前記制御対象を制御するステップと、前記送信信号内の付加信号に対応するものとして前記受信信号に含まれる付加信号に基づき、前記受信信号内の制御信号を前記制御対象の制御に使用すべきか否かを判断し、使用すべきでないと判断したとき、前記制御対象の動作を強制的に制御するステップと、を含む、制御方法

請求項6

制御信号及びこれに対応する付加信号を含む送信信号を受信したときに受信信号を出力するステップと、前記送信信号内の制御信号に対応するものとして前記受信信号に含まれる制御信号に基づき、制御対象を制御するステップと、前記送信信号内の付加信号に対応するものとして前記受信信号に含まれる付加信号に基づき、前記受信信号内の制御信号を前記制御対象の制御に使用すべきか否かを判断し、使用すべきでないと判断したとき、前記制御対象の動作を強制的に制御するステップと、を前記制御対象に実行させる、制御プログラム

技術分野

0001

本発明は、監視ロボット等の制御対象における動作の安全性を確保するための技術に関する。

背景技術

0002

監視ロボット等の制御対象を、リモートコントローラ等の制御装置を用いて無線通信で制御する技術が存在する。この様な技術において、制御対象における動作の安全性を向上させるべく、制御装置に非常停止スイッチを設けたものが、例えば特許文献1や2に提案されている。

先行技術

0003

特開2006−341356号公報
特開2014−184519号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来の技術では、制御対象に誤動作が生じたか否かをユーザが判断し、ユーザが自己の判断に基づいて非常停止スイッチを押すことにより、制御対象の動作を強制的に停止させる必要があった。このため、ユーザが意図しない状況下で、制御装置に何らかの外力が加わって制御対象が誤動作した場合、制御対象の誤動作をユーザは認識できず、従って、制御対象の動作を強制的に停止させることは難しい。

0005

近年、監視ロボット等のロボットが使用される場面が増えており、ロボットにおける動作の安全性の向上が強く望まれている。

0006

そこで本発明の目的は、制御対象における動作の安全性を向上させることが可能な技術を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係る制御装置は、制御信号を生成する制御信号生成部と、送信部と、通信スイッチと、を備える。送信部は、制御信号を送信信号に含めて制御対象へ無線通信で送信する。通信スイッチは、第1通信禁止状態通信許可状態とを有し、外部からの操作で第1通信禁止状態から通信許可状態へ移行し、当該操作から解放されたときに第1通信禁止状態へ戻るスイッチである。そして、通信スイッチは、通信許可状態で維持されている期間中、送信部による無線通信を許可し、第1通信禁止状態で維持されている期間中、送信部による無線通信を禁止する。

0008

上記制御装置によれば、制御対象を動作させるとき、ユーザには、通信スイッチを通信許可状態へ移行させることが要求される。一方、通信スイッチが操作から解放されているときには、通信スイッチは、常に第1通信禁止状態で維持される。よって、制御対象を動作させようとユーザが意図したときにのみ、制御対象に対して送信信号(制御信号を含む。)が送信されることになる。一方、制御対象を動作させることをユーザが意図しないときには、通信部から送信信号は送信されず、制御装置からの誤送信に起因した制御対象の誤動作が防止される。

0009

上記制御装置において、通信スイッチは、第2通信禁止状態を更に有し、外部からの追加的な操作で通信許可状態から第2通信禁止状態へ移行し、第2通信禁止状態で維持されている期間中、送信部による無線通信を禁止することが好ましい。この構成によれば、通信スイッチが操作から解放された場合と、通信スイッチに追加的に操作が加わった場合の何れであっても、送信部による無線通信が禁止される。従って、制御対象を動作させているときにユーザが何らかの危険を察知して反射的に通信スイッチに追加的な操作を加えた場合にも、送信部による無線通信が禁止される。

0010

本発明に係る制御システムは、上記制御装置と、当該制御装置で制御される制御対象と、を有する。制御装置は、付加信号生成部を更に備え、付加信号生成部は、制御信号生成部が生成した制御信号に対応する付加信号を生成する。そして、制御装置の送信部は、制御信号及びこれに対応する付加信号を、送信信号に含めて制御対象へ無線通信で送信する。

0011

制御対象は、動作部と、受信部と、動作制御部と、安全制御部と、を備える。受信部は、制御装置の送信部からの送信信号を受信して受信信号を出力する。動作制御部は、送信信号内の制御信号に対応するものとして受信信号に含まれる制御信号に基づき、動作部を制御する。安全制御部は、送信信号内の付加信号に対応するものとして受信信号に含まれる付加信号に基づき、受信信号内の制御信号を動作部の制御に使用すべきか否かを判断し、使用すべきでないと判断したとき、動作部の動作を強制的に制御する。

0012

上記制御システムによれば、制御対象に生じた何らかの異常(故障等)により、受信部から出力される受信信号内の制御信号が、直前に制御装置で生成された制御信号に対応したものでなくなった場合であっても、受信信号内の制御信号を使用すべきか否かが、付加信号を利用して判断される。そして、使用すべきでないと判断されたとき、動作部の動作が強制的に制御される。よって、制御装置からの操作(無線通信の禁止)では抑止することのできない制御対象の誤動作を防止することができる。

0013

上記制御システムにおいて、次の様な構成が好ましい。付加信号生成部は、制御信号生成部が生成した制御信号から所定の演算方式で付加信号を生成し、当該所定の演算方式と同じ演算方式を用いて、安全制御部が、受信信号内の制御信号から新たな付加信号を生成する。そして、安全制御部は、新たに生成した付加信号が、当該付加信号の生成に用いられた制御信号と共に同じ受信信号に含まれていた付加信号と一致するか否かを判断し、一致しないと判断したとき、動作部の動作を強制的に制御する。この構成によれば、受信部での受信信号の構築に異常が生じ、受信信号内の制御信号のデータ列が元の制御信号のデータ列と違ったものになった場合に、動作部の動作を強制的に制御することができる。よって、制御装置からの操作(無線通信の禁止)では抑止することのできない制御対象の誤動作を防止することができる。

0014

本発明に係る制御方法では、生成ステップと、送信ステップと、出力ステップと、動作制御ステップと、安全制御ステップと、を含む。生成ステップでは、制御信号と、当該制御信号に対応する付加信号と、を生成する。送信ステップでは、制御信号及びこれに対応する付加信号を、送信信号に含めて制御対象へ無線通信で送信する。出力ステップでは、送信信号を受信して受信信号を出力する。動作制御ステップでは、送信信号内の制御信号に対応するものとして受信信号に含まれる制御信号に基づき、制御対象を制御する。安全制御ステップでは、送信信号内の付加信号に対応するものとして受信信号に含まれる付加信号に基づき、受信信号内の制御信号を制御対象の制御に使用すべきか否かを判断し、使用すべきでないと判断したとき、制御対象の動作を強制的に制御する。

0015

本発明に係る制御プログラムは、出力ステップと、動作制御ステップと、安全制御ステップと、を制御対象に実行させる。出力ステップでは、制御信号及びこれに対応する付加信号を含む送信信号を受信したときに受信信号を出力する。動作制御ステップでは、送信信号内の制御信号に対応するものとして受信信号に含まれる制御信号に基づき、制御対象を制御する。安全制御ステップでは、送信信号内の付加信号に対応するものとして受信信号に含まれる付加信号に基づき、受信信号内の制御信号を制御対象の制御に使用すべきか否かを判断し、使用すべきでないと判断したとき、制御対象の動作を強制的に制御する。

発明の効果

0016

本発明によれば、制御対象における動作の安全性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0017

第1実施形態に係る制御システムを概念的に示したブロック図である。
制御システムが有する制御装置の外観の一例を示した平面図である。
(A)(B)制御装置が備える通信スイッチの2つの例を示した概念図である。
(A)〜(C)第2実施形態において通信スイッチで実現される3つの状態を示した概念図である。
第3実施形態に係る制御システムを概念的に示したブロック図である。
第5実施形態に係る制御システムを概念的に示したブロック図である。

実施例

0018

[1]第1実施形態
図1は、第1実施形態に係る制御システムを概念的に示したブロック図である。図1に示される様に、制御システムは、制御装置1と、当該制御装置1で制御される制御対象2と、を有する。制御対象2は、例えば、監視ロボットや搬送ロボット等のロボットである。尚、制御対象2は、何らかの動作を行う種々の電気機器や装置等であってもよい。但し、制御対象2は、動作の安全性を確保することが必要とされるものであることが好ましい。

0019

<制御装置>
制御装置1は、電力供給部10と、操作部11と、制御信号生成部12と、送信部13と、通信スイッチ14と、を備える。電力供給部10は、制御装置1の各部に電力を供給する。本実施形態では、電力供給部10は、制御信号生成部12及び送信部13に電力を供給する。

0020

図2は、制御装置1の外観の一例を示した平面図である。この例では、操作部11は、左右一対操作レバー111と、4つの操作スイッチ112と、から構成されている。尚、操作部11は、これに限定されるものではなく、タッチパネル等、制御対象2の操作に用いられる種々のユーザインターフェースを含んでいてもよい。

0021

制御信号生成部12は、操作部11における操作に応じた制御信号Sctを生成する。具体的には、制御信号生成部12は、操作部11から得られるアナログ信号デジタル信号に変換して制御信号Sctを生成する。より具体的には、制御信号生成部12は、操作部11における操作レバー111や操作スイッチ112等の全ての操作状態を反映したコマンドデータを含むデジタル信号を、制御信号Sctとして生成する。このため、制御対象2における動作の複雑化や高精度化に伴い、操作部11の構成が複雑化した場合、制御信号生成部12で生成される制御信号Sct(一連のデータ)のデータ列は長くなる。

0022

送信部13は、制御信号Sctを送信信号Stに含めて制御対象2へ無線通信で送信する。具体的には、送信部13は、使用する通信規格に則って送信信号Stの送信を行う。このとき、送信部13は、送信信号St(制御信号Sctを含む。)を複数のパケット(使用する通信規格で規定されたデータの通信単位)に分割して送信する。そして、制御信号Sctのデータ列が長くなるにつれ、制御信号Sctの送信に必要なパケット数が増大することになる。尚、通信規格には、種々の無線通信規格IEEE802.11、Bluetooth(登録商標)、Zigbee等)を用いることができる。

0023

通信スイッチ14は、第1通信禁止状態と通信許可状態とを有し、外部からの操作で第1通信禁止状態から通信許可状態へ移行し、当該操作から解放されたときに第1通信禁止状態へ戻るスイッチである。ここで、第1通信禁止状態は、通信スイッチ14が取り得る状態であって、送信部13による無線通信を禁止するために設定された状態である。又、通信許可状態は、通信スイッチ14が取り得る状態であって、送信部13による無線通信を許可するために設定された状態である。

0024

本実施形態において、通信スイッチ14は、制御装置1に設けられた主電源スイッチ(不図示)とは異なる電源スイッチであり、電力供給部10から送信部13への電力供給と遮断とを、操作部11の操作に並行して簡易切り替えることを可能にしたスイッチである。一方、制御信号生成部12には、電力が常時供給される。

0025

そして、通信スイッチ14が短絡したとき、送信部13に電力が供給され、これにより送信部13による無線通信が可能となる。即ち、通信スイッチ14が短絡したとき、送信部13による無線通信が許可される。このため、通信スイッチ14の短絡状態が通信許可状態に対応している。又、通信スイッチ14が開放されたとき、送信部13への電力供給が遮断され、これにより送信部13による無線通信が不能となる。即ち、通信スイッチ14が開放されたとき、送信部13による無線通信が禁止される。このため、通信スイッチ14の開放状態が第1通信禁止状態に対応している。

0026

尚、制御装置1において、通信スイッチ14は、制御信号生成部12及び送信部13の両方への電力供給を遮断することが可能なスイッチであってもよい。又、送信部13には電力が常時供給され、通信スイッチ14は、制御信号生成部12への電力供給と遮断とを切り替えることが可能なスイッチであってもよい。この場合、送信部13は、制御信号生成部12からの制御信号Sctの入力がない期間中は送信信号Stを送信しない様に構成される。何れの場合であっても、通信スイッチ14が短絡したとき、送信部13による無線通信が許可され、通信スイッチ14が開放されたとき、送信部13による無線通信が禁止される。

0027

図3(A)及び(B)は、通信スイッチ14の2つの例を示した概念図である。図3(A)では、通信スイッチ14は、電力供給の経路上に1つの接点141Aが配された接点スイッチであり、接点141Aは、外部からの操作がないときには開放状態となる様にバネ等の付勢部材付勢されている。

0028

図3(B)では、通信スイッチ14は、電力供給の経路上に2つの接点141Bが配された接点スイッチであり、2つの接点141Bは、通信スイッチ14に対する1回の押圧操作で両方が短絡する様に連結されており、又、外部からの操作がないときには開放状態となる様に何れもバネ等の付勢部材で付勢されている。この接点スイッチの場合、一方の接点が故障して常に短絡した状態となっても、他方の接点が正常に動作する限りにおいて、電力供給と遮断との切替えを行うことができ、通信スイッチ14の動作において高い安全性が得られる。

0029

この様な通信スイッチ14の構成によれば、ユーザが通信スイッチ14を押した場合、通信スイッチ14は通信許可状態となる。そして、ユーザが通信スイッチ14を押し続けて通信スイッチ14が通信許可状態で維持されている期間中、送信部13に電力が供給され、その結果として送信部13による無線通信が許可される。一方、通信スイッチ14が押圧操作から解放された場合、通信スイッチ14は第1通信禁止状態へ移行する。そして、ユーザが通信スイッチ14を押さずに通信スイッチ14が第1通信禁止状態で維持されている期間中は、送信部13への電力供給が遮断され、その結果として送信部13による無線通信が禁止される。

0030

上記制御装置1によれば、制御対象2を動作させるとき、ユーザには、通信スイッチ14を押して当該通信スイッチ14を通信許可状態へ移行させることが要求される。一方、通信スイッチ14が押圧操作から解放されているときには、通信スイッチ14は、常に第1通信禁止状態で維持される。従って、制御対象2を動作させることをユーザが意図したときにのみ、制御対象2に対して送信信号St(制御信号Sctを含む。)が送信されることになる。一方、制御対象2を動作させることをユーザが意図しないときには、送信部13から送信信号Stは送信されず、制御対象2からの誤送信に起因した制御対象2の誤動作が防止される。よって、上記制御装置1によれば、制御対象2における動作の安全性を向上させることができる。

0031

<制御対象>
図1に示される様に、制御対象2は、電力供給部20と、動作部21と、受信部22と、動作制御部23と、を備える。電力供給部20は、制御対象2の各部に電力を供給する。

0032

動作部21は、制御対象2の動作を実現するモータ等の機構部であり、動作制御部23により制御される。一例として、動作部21は、制御対象2の走行を実現する駆動機構部である。尚、動作部21には、これに限定されない種々の機構部が適用されてもよい。

0033

受信部22は、制御装置1の送信部13からの送信信号Stを受信し、受信した送信信号Stに基づいて受信信号Srを構築し、これを出力する。具体的には、受信部22は、複数のパケットに分割された状態で送信信号Stを受信する。このとき、パケットごとの通信品質担保され易い。その後、受信部22は、受信した複数のパケットから、分割時の送信信号Stと同じパケット配列となる様に受信信号Srを構築する。これにより、受信信号Srには、送信信号St内の制御信号Sctに対応するものとして、制御信号Scrが含まれる。受信信号Srの構築が正常に実行された場合には、制御信号Scrは制御信号Sctと一致することになる。

0034

動作制御部23は、受信信号Srに含まれる制御信号Scrに基づき、動作部21を制御する。このとき、制御信号Scrと制御信号Sctとが一致していれば、制御装置1からの制御信号Sctに応じた正常な動作が制御対象2で実現される。

0035

[2]第2実施形態
第2実施形態として、通信スイッチ14は、第2通信禁止状態を更に含む3つの状態を実現することが可能なスイッチであってもよい。ここで、第2通信禁止状態は、通信スイッチ14が取り得る状態であって、送信部13による無線通信を禁止するために更に設定された状態である。

0036

図4(A)〜(C)は、第2実施形態において通信スイッチ14で実現される3つの状態を示した概念図である。具体的には、図4(A)〜(C)には、第1通信禁止状態、通信許可状態、及び第2通信禁止状態のそれぞれが示されている。

0037

通信スイッチ14は、電力供給の経路上に1つの接点141Cが配された接点スイッチであり、接点141Cは、外部からの操作がないときには開放状態(図4(A)参照)となる様にバネ等の付勢部材で付勢されている。そして、通信スイッチ14に対する押圧操作(1段階目の押圧操作)で接点141Cが短絡状態(図4(B)参照)となり、更なる押圧操作(2段階目の押圧操作)で接点141Cが再び開放状態(図4(C)参照)となる。

0038

この様な通信スイッチ14の構成によれば、通信スイッチ14が押圧操作から解放された場合と、通信スイッチ14に更なる押圧操作(追加的な装置)が加えられた場合の何れであっても、送信部13への電力供給が遮断され、その結果として送信部13による無線通信が禁止される。従って、制御対象2を動作させているときにユーザが何らかの危険を察知して反射的に通信スイッチ14を押し込んだ場合にも、送信部13による無線通信が禁止される。よって、第2実施形態における制御装置1によれば、制御対象2における動作の安全性をより向上させることができる。

0039

[3]第3実施形態
図5は、第3実施形態に係る制御システムを概念的に示したブロック図である。図5に示される様に、第3実施形態では、制御装置1は付加信号生成部15を更に備え、制御対象2は、安全制御部24と、安全スイッチ25と、を更に備える。

0040

制御装置1において、付加信号生成部15は、制御信号生成部12が生成した制御信号Sctに対応する付加信号Satを生成する。本実施形態では、付加信号Satは、制御信号Sctの生成時刻に関するデータを、当該制御信号Sctに対する付加情報として含んでいる。この様な付加情報の例として、タイムスタンプが挙げられる。尚、付加信号Satは、生成時刻に限らず、制御信号Sctの生成順を示すシーケンス番号等、制御信号Sctの各々を他の制御信号Sctから識別できる種々の付加情報を含んでいてもよい。

0041

そして、付加信号生成部15は、生成した付加信号Satを、これに対応する制御信号Sctに付加する。具体的には、付加信号生成部15は、制御信号Sctのデータ列に続けて、付加信号Satのデータ列を追加することにより、新たな1つのデータ列を生成する。

0042

後述する様に、付加信号Satは、制御対象2において受信信号Sr内の制御信号Scrの信頼性を判断する際に用いられるものである。よって、付加信号Satは、通信の過程で変形されることなく同じデータ列のままで維持されることが好ましい。よって、付加信号Satは、通信品質が担保され易い1つのパケット内に収まるデータ量を持ったものであることが好ましい。

0043

送信部13は、付加信号Satが付加された制御信号Sct(上記新たなデータ列)を、送信信号Stに含めて制御対象2へ無線通信で送信する。即ち、送信部13は、制御信号Sct及びこれに対応する付加信号Satを、送信信号Stに含めて制御対象2へ送信する。尚、上記新たなデータ列を生成する処理は、付加信号生成部15に代えて、送信部13で実行されてもよい。

0044

制御対象2において、受信部22は、送信信号Stを複数のパケットに分割された状態で受信し、受信した当該複数のパケットから、分割時の送信信号Stと同じパケット配列となる様に受信信号Srを構築する。これにより、受信信号Srには、送信信号St内の制御信号Sct及び付加信号Satのそれぞれに対応するものとして、制御信号Scr及び付加信号Sarが含まれる。好ましい態様として付加信号Satが1つのパケットに収めて送信された場合、受信信号Sr内の付加信号Sarは付加信号Satと一致したものになり易い。

0045

受信部22に何らかの異常(故障等)が生じた場合、受信部22が、制御装置1から送信信号Stを受信していないのにも拘らず、過去に得た受信信号Srを繰り返し出力する、ということが起こり得る。この場合、制御装置1からの送信信号Stの送信が停止されている場合であっても、動作制御部23は、受信部22から繰り返し出力される受信信号Sr内の制御信号Scrに基づいて、同じ動作を繰り返し動作部21に実行させてしまう。このため、制御対象2に誤動作が生じることになる。

0046

そこで、本実施形態では、安全制御部24が、受信信号Sr内の付加信号Sarに基づき、受信信号Sr内の制御信号Scrを動作部21の制御に使用すべきか否かを判断する。

0047

具体的には、付加信号Sarが、対応する制御信号Sctの生成時刻を付加情報として含んだものである場合、安全制御部24は、安全制御部24での判断時の時刻と、付加信号Sarが示す生成時刻と、を比較し、これらの時間差所定値以上であるか否かを判定する。ここで、所定値は、制御信号Sctの生成から安全制御部24による判断までの信号伝達に要する時間より僅かに大きな値であることが好ましい。この様な所定値が設定されることにより、当該所定値より時間差が小さければ、その時間差は信号伝達に要した時間であると判断することができる。この場合、受信信号Sr内の制御信号Scrは、直前に生成された制御信号Sctに対応したものとなる。一方、時間差が所定値以上であれば、その時間差は信号伝達に要する時間より長くなり、受信部22から出力された受信信号Srは過去に得られたものであると判断することができる。この場合、受信部22には、何らかの異常(故障等)が生じていることになる。

0048

よって、安全制御部24は、時間差が所定値以上であると判定した場合、その判定を以って、受信信号Sr内の制御信号Scrを使用すべきでないとの判断とし、動作部21の動作を強制的に停止させる。具体的には、安全制御部24は、安全スイッチ25を開放させることによって動作部21への電力供給を遮断し、これにより動作部21の動作を強制的に停止させる。一方、安全制御部24は、時間差が所定値以上でないと判定した場合、その判定を以って、受信信号Sr内の制御信号Scrを使用すべきであるとの判断とし、動作部21の動作を継続させる。

0049

他の例として、安全制御部24は、受信信号Sr内の付加信号Sar(生成時刻やシーケンス番号等、制御信号Sctを識別できる何れの付加情報を含んだものであってもよい。)が、前回の判断時に使用した付加信号Sarと同じものであるか否かを、例えばこれらのデータ列を比較することにより判定する。このとき、比較した2つの付加信号Sarが同じであれば、受信部22から同じ受信信号Srが繰り返し出力されていると判断することができる。この場合、受信部22には、何らかの異常(故障等)が生じていることになる。

0050

よって、安全制御部24は、比較した2つの付加信号Sarが同じであると判定した場合、その判定を以って、受信信号Sr内の制御信号Scrを使用すべきでないとの判断とし、動作部21の動作を強制的に停止させる。一方、安全制御部24は、比較した2つの付加信号Sarが同じでないと判定した場合、その判定を以って、受信信号Sr内の制御信号Scrを使用すべきであるとの判断とし、動作部21の動作を継続させる。

0051

第3実施形態の制御システムによれば、制御対象2の受信部22に何らかの異常(故障等)が生じて受信部22から同じ受信信号Srが繰り返し出力された場合に、動作部21の動作を強制的に停止させることができる。よって、制御装置1からの操作(無線通信の禁止)では抑止することのできない制御対象2の誤動作を防止することができ、その結果として、制御対象2における動作の安全性を更に向上させることができる。

0052

[4]第4実施形態
受信部22での受信信号Srの構築が正常に実行された場合には、制御信号Scrが制御信号Sctと一致することになる。一方、受信部22での受信信号Srの構築に異常が生じた場合、制御信号Scrのパケット配列(データ列)が制御信号Sctのパケット配列(データ列)と違ったものになる虞がある。又、受信部22での受信信号Srの構築が正常に実行された場合であっても、通信時に送信信号Stにノイズ重畳したことにより、制御信号Scrのデータ列が制御信号Sctのデータ配列と違ったものになる虞がある。これらのデータ配列の相違は、制御対象2に誤動作が生じる原因となる。

0053

そこで、上述した第3実施形態の制御システムにおいて、次のような制御が実行されてもよい。制御装置1において、付加信号生成部15は、制御信号生成部12が生成した制御信号Sctから所定の演算方式で付加信号Satを生成する。ここで、所定の演算方式には、例えば、CRC巡回冗長検査)で用いられるデータ列への演算方式を適用することができる。尚、所定の演算方式には、制御信号Sctに演算を施すことにより、その制御信号Sctを他の制御信号Sctから識別するための演算値を得ることが可能な、種々の演算方式を適用することができる。

0054

第3実施形態と同様、付加信号Satは、制御対象2において受信信号Sr内の制御信号Scrの信頼性を判断する際に用いられるものである。よって、付加信号Satは、通信の過程で変形されることなく同じデータ列のままで維持されることが好ましい。よって、付加信号Satは、通信品質が担保され易い1つのパケット内に収まるデータ量を持ったものであることが好ましい。

0055

制御対象2において、安全制御部24は、上記所定の演算方式と同じ演算方式を用いて、受信信号Srに含まれる制御信号Scrから新たな付加信号Saxを生成する。そして、安全制御部24は、新たに生成した付加信号Saxが、当該付加信号Saxの生成に用いられた制御信号Scrと共に同じ受信信号Srに含まれていた付加信号Sarと一致するか否かを、例えばこれらのデータ列を比較することにより判断する。このとき、付加信号Saxが付加信号Sarと一致しなければ、受信信号Sr内の制御信号Scrは、制御装置1で生成された制御信号Sctと一致していないことになる。この場合、受信部22での受信信号Srの構築に何らかの異常が生じたか、又は、通信時に送信信号Stにノイズが重畳したことになる。

0056

よって、安全制御部24は、付加信号Saxが付加信号Sarと一致しないと判定した場合、その判定を以って、受信信号Sr内の制御信号Scrを使用すべきでないとの判断とし、動作部21の動作を強制的に停止させる。一方、安全制御部24は、付加信号Saxが付加信号Sarと一致すると判定した場合、その判定を以って、受信信号Sr内の制御信号Scrを使用すべきであるとの判断とし、動作部21の動作を継続させる。

0057

第4実施形態の制御システムによれば、何らかの原因で制御信号Scrのデータ列が制御信号Sctのデータ列と違ったものになった場合に、動作部21の動作を強制的に停止させることができる。よって、制御装置1からの操作(無線通信の禁止)では抑止することのできない制御対象2の誤動作を防止することができ、その結果として、制御対象2における動作の安全性を更に向上させることができる。

0058

[5]第5実施形態
図6は、第5実施形態に係る制御システムを概念的に示したブロック図である。図6に示される様に、安全制御部24は、自身の判断に応じて動作部21の動作を直接的に制御してもよい。具体的には、安全制御部24は、受信信号Sr内の制御信号Scrを使用すべきでないと判断した場合、動作部21の動作を直接的且つ強制的に停止させる。

0059

第5実施形態の他の例として、安全制御部24は、動作部21の動作を強制的に停止させることに代えて、動作部21に、安全性を確保することが可能な停止に限定されない所定の動作を強制的に実行させてもよい。

0060

[5]他の実施形態
制御システムは、制御対象2(主に受信部22)で生じ得る異常の種類(モード)に応じて、第3〜5実施形態のそれぞれで説明した安全制御を選択的に実行することが可能な構成を有していてもよい。又、制御システム全体で実行される制御は、一連の方法として実行されてもよい。

0061

制御装置1は、操作部11を持たない構成を有していてもよい。この構成において、制御信号生成部12には、自律して制御信号Sctを生成することが可能なものが適用することが好ましい。この場合、制御信号生成部12は、ユーザの操作により通信スイッチ14が通信許可状態に維持されている期間中、自律して制御信号Sctを生成する。

0062

制御対象2において、動作制御部23及び安全制御部24は、CPU(Central Processing Unit)やマイクロコンピュータ等、様々な制御処理装置によって構成することができる。また、受信部22、動作制御部23、及び安全制御部24のそれぞれが行う処理は、各々の処理に対応するプログラムを関連付けて制御対象2に実行させることにより実現されてもよいし、全体の処理に対応する一連のプログラムを制御対象2に実行させることにより実現されてもよい。そして、その様なプログラムは、読取り可能な状態で記憶媒体(例えば、フラッシュメモリ等)に記憶されていてもよいし、制御対象2が備える記憶部(不図示)に記憶されていてもよい。

0063

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

0064

1制御装置
2制御対象
10電力供給部
11 操作部
12制御信号生成部
13 送信部
14通信スイッチ
15付加信号生成部
20 電力供給部
21動作部
22 受信部
23動作制御部
24安全制御部
25安全スイッチ
111操作レバー
112 操作スイッチ
141A、141B、141C接点
St送信信号
Sr受信信号
Sct、Scr 制御信号
Sat、Sar、Sax 付加信号

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