JP2006165831A - コントローラ、無線操作端末および無線通信チャネル接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信相手との間で申し合わせたＩＤや通信アドレス設定をユーザの手作業で行わせることを不要とするとともに、有線通信でこうした設定内容を照合することなく無線通信チャネルの接続を行うことができる方法を提供する。
【解決手段】コントローラ１ｍと無線操作端末２ｎともに、操作情報、表示情報の授受のための第１無線通信手段に加え、操作対象のコントローラと特定の無線操作端末間でのみ通信が可能な第２無線通信手段を備え、まず前記第２無線通信手段によって互いの通信アドレスを授受することで無線通信チャネル接続を確立する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の無線機器同士を任意の組合せで１：１対向通信させるシステムにおいて、自分が手元に置く無線機器と、その他の複数の無線機器の中から通信をさせたい相手無線機器を指定して相手を間違えることなく通信を行わせるための接続方法に関し、特にＰＣ、ＲＣおよびＮＣ等の産業用コントローラとその無線操作端末間で通信を行わせるための無線通信チャネル接続方法に関する。

従来のコントローラと無線操作端末間の無線通信チャネルの接続方式として、一般的な無線機器ではＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮアクセスポイント同士がＬＡＮ間接続のために１：１対向で無線通信路を確立するような場合に、ユーザがあらかじめそれぞれのアクセスポイントで通信相手となるアクセスポイントの通信アドレス（ＭＡＣアドレス等）をお互いに矛盾無く設定しておき、無線通信時は常にその通信アドレスを送信先アドレス、自分の通信アドレスを送信元アドレスとした通信データで通信することにより他のアクセスポイントとの誤接続を防ぐ方法をとっているものある（例えば、非特許文献１参照）。さらに産業応用分野では誤設定、誤接続を防止するために、ユーザがコントローラと操作端末のそれぞれのＩＤを一致させるよう設定を行い、次に有線で通信させて両者のＩＤ設定が一致していることを確認した後、無線チャネルの接続、通信を開始するという手順をとることで、他のコントローラとの誤接続を防ぐような方法をとっているものもある（例えば、特許文献１参照）。
図５において、ＮＣは数値制御装置であり、ＭＴはＮＣによって制御される工作機械、ＯＰは可搬式無線手動操作盤である。無線による交信チャネルの確立までは有線接続線ＬによってＮＣとＯＰ間が接続されている。ＯＰとＮＣを無線によって結合するためには、ＬによってＯＰとＮＣを物理的に接続し、ＯＰからこの有線接続線Ｌを経由してＮＣに、ＯＰ側に設定されているＩＤ番号を送信する。これに応答してＮＣもＬを経由してＯＰに、ＮＣ側に設定されているＩＤ番号を送信する。ここで双方のＩＤ番号が一致すれば、それに続き現在使用されていない無線周波数を自動的に選択して、ＯＰとＮＣとの無線通信チャネルが確立し、以後はこの無線通信チャネルで指令・信号の授受が行われ、有線接続線Ｌは取り外せるようになる。
このように、従来のコントローラ・無線操作端末間の無線通信チャネル接続では、あらかじめ同一のＩＤ番号を双方取り決めて設定した上で、有線接続線でその情報を交換する、という手順がとられていた。
特許第２７１７４５９号（ｐ．３ 図１） Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ ＡＰ−１１ｍｉｎｉ取扱い説明書（株式会社コレガ）（ｐ．５２−５９）

従来のコントローラと無線操作端末間での無線通信チャネルの接続方法では、あらかじめ通信相手の通信アドレスをお互いに矛盾無く設定しあったり、無線通信相手となるコントローラ、無線操作端末間で符丁となるＩＤ設定を一致するように設定するという手順をとっているので、複数のコントローラ、無線操作端末があって、それぞれ通信しあうような場合、設定が煩雑な上、誤った設定をすると通信できないだけでなく、別のコントローラと接続してシステムを誤動作させる危険性があった。また、前記第２の従来例のように誤接続防止のためにあらかじめ有線での接続手順を行わせるような場合は、そもそも操作端末を無線化するという利便性を損なわせるという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、通信相手との間で申し合わせたＩＤや通信アドレス設定をユーザの手作業で行わせることを不要とするとともに、有線通信でこうした設定内容を照合することなく無線通信チャネルの接続を行うことができる方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、複数の無線通信可能な装置と前記装置の無線操作端末とからなり、前記無線通信可能な装置と前記無線操作端末がそれぞれ第１無線通信手段および第２無線通信手段を備える無線通信システムの無線通信チャネル接続方法において、前記複数の無線通信可能な装置を１つ選択する選択手段により無線通信可能な装置を選択する手順を実行し、前記第２無線通信手段によって前記無線通信可能な装置と前記無線操作端末が互いに通信アドレスを授受する手順を実行することで無線通信チャネル接続が確立されることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記無線通信可能な装置を選択する手順は、前記第２無線通信手段の無線送信出力レベルを切替える無線送信出力レベル切替え手段により無線通信可能な装置を選択する手順であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、無線通信可能な装置と前記装置の無線操作端末とからなり、前記無線通信可能な装置と前記無線操作端末がそれぞれ第１無線通信手段および指向性の強い無線キャリアを使用する第２無線通信手段を備える無線通信システムの無線通信チャネル接続方法において、無線操作端末の無線キャリア放射方向が前記無線通信可能な装置の方向に向くようにし、前記第２無線通信手段によって前記無線通信可能な装置と前記無線操作端末が互いに通信アドレスを授受することで無線通信チャネル接続が確立されることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、前記無線通信可能な装置は、ロボットコントローラであることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、前記第１無線通信手段および前記第２無線通信手段による通信は、ＩＥＥＥ８０２．１１により行われることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、前記第２無線通信手段は、赤外線通信によるものであることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、第１無線通信手段および第２無線通信手段を備え、無線通信可能な装置の操作を行う無線操作端末において、前記無線操作端末は、前記第２無線通信手段の無線送信出力レベルを切替える無線送信出力レベル切替え手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、第１無線通信手段および第２無線通信手段を備え、無線通信可能な装置の操作を行う無線操作端末において、前記第２無線通信手段は、指向性の強い無線キャリアを使用することを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、第１無線通信手段および第２無線通信手段を備え、無線操作端末によって操作が行われる無線通信可能なコントローラにおいて、前記コントローラは、前記第２無線通信手段の無線受信レベルを切替える無線受信レベル切替え手段を備えたことを特徴とするものである。
請求項１０に記載の発明は、第１無線通信手段および第２無線通信手段を備え、無線操作端末によって操作が行われる無線通信可能なコントローラにおいて、前記第２無線通信手段は、指向性の強い無線キャリアを使用することを特徴とするものである。

請求項１、６、８に記載の発明によると、操作させようとする無線操作端末と操作対象となるコントローラ間でのみ通信を行うことができる第２無線通信手段を使ってお互いに自装置の通信アドレスを交換することができるので、その後第１無線通信手段に切替えても無線通信でやりとりされる通信データ中の送信先通信アドレスと送信元通信アドレスとを照合することにより他の無線操作端末や他のコントローラと誤接続を起こすことがない。一方で第２無線通信手段は通信対象を限定して通信を行わせることができる特徴を持つ代わりに、通信距離や通信方向に制約があり無線でありながら一定の使用範囲に制約を受ける。したがって無線通信チャネル接続が確立した後は第１無線通信手段に切替えることにより、通常の操作、表示実行中は前記制約の少ない本来の無線通信を行わせることが可能になる。また、、第２無線通信手段として無線送信出力レベルを低くするので通信距離を限定することができ、無線操作端末を操作対象のコントローラの至近距離に持っていって無線通信チャネル接続することができ、他のコントローラと誤接続することがない。
請求項２、７、９に記載の発明によると、第２無線通信手段として指向性の強い無線キャリアを使用するので通信方角を限定することができ、無線操作端末の無線キャリア放射方向を操作対象のコントローラに向けて無線通信チャネル接続することができ、他のコントローラと誤接続することがない。

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の方法を実施するコントローラと無線操作端末の構成を示すシステム構成図である。図において１ｍ（ｍ＝１，２，・・・）は無線通信可能な装置であって、ロボットのコントローラである。２ｎ（ｎ＝１，２，・・・）は無線操作端末となっている。本実施例では無線通信方式として無線ＬＡＮを前提とし、コントローラ１ｍ、無線操作端末２ｎにはそれぞれ通信アドレスとしてＩＰアドレス１９２．１６８．０．１〜１９２．１６８．０．ｍ、１９２．１６８．０．１００が割り振られている。またコントローラ１ｍの第１無線通信手段、第２無線通信手段は、図中では一体のものとして無線機３ｍとして図示している。一方無線操作端末側の第１無線通信手段、第２無線通信手段は端末内部実装されており図示していない。本実施例では第１無線通信手段、第２無線通信手段は共通の無線機を使用するものとし、第２無線通信手段は無線送信出力レベル切替え手段（図示せず）により、無線送信出力レベルをＬｏｗまたはＨｉｇｈに切替えられる。図１中に示した２つの円のうち狭い円は第２無線通信手段にて通信時の送信出力Ｌｏｗレベル時の通信範囲を示しており、広い円は第１無線通信手段にて通信時の送信出力Ｈｉｇｈレベル時の通信範囲を示している。

図２はコントローラ１１・無線操作端末１ｎ間において無線通信チャネル接続を確立する処理手順を示す動作シーケンスチャートである。この図を用いて本発明の方法について順を追って説明する。
初期状態では全てのコントローラ１ｍ、無線操作端末２ｎとも無線機３ｍの送信出力レベルはＬｏｗの状態にある。ユーザは任意の無線操作端末（ここでは２ｎとする）を手に取り、操作対象となるコントローラ（ここでは１１とする）に送信出力Ｌｏｗレベルで通信できる至近距離まで近づく。この所要距離はコントローラ１ｍ同士の設置間隔によってさまざま考えられるが、本実施例では５０ｃｍ以内に近づけば通信できるよう調整されている。
次にＳ１００で無線操作端末２ｎから接続要求を送信する。接続要求の通信パケット中送信先通信アドレスはブロードキャストアドレス（例えば２５５．２５５．２５５．２５５）、送信元アドレスは無線操作端末２ｎに固有に割付けられている１９２．１６８．０．１００として送信される。この時送信先アドレスはブロードキャストとなっているが、送信出力レベルが低いので他のコントローラ１ｍがこの接続要求を受信することはない。
この接続要求を正常に受信したコントローラ１１はＳ１０１にて、接続許可を送信する。このとき接続許可の通信パケット中、送信先は接続要求の送信元である無線操作端末２ｎのＩＰアドレス：１９２．１６８．０．１００がセットされ、送信元はコントローラ１１の自局に固有に割付けられたＩＰアドレス：１９２．１６８．０．１がセットされる。

こうして無線通信チャネル接続が確立したので、Ｓ１０２にて無線操作端末２ｎは無線機の送信出力レベルをＨｉｇｈに切替え通常の操作・表示状態に移る。ほぼ同時にＳ１０２ａにてコントローラ１１も同じく無線機３１の送信出力レベルをＨｉｇｈに切替え通常の操作表示状態に移る。こうして本来の機能である操作情報、表示情報の授受を、前記ステップＳ１００，１０１で確認した互いの通信アドレスを使って通信する。この時双方の無線送信出力レベルはＨｉｇｈになっているので、無線操作端末２ｎを持ったユーザは操作対象となるコントローラ１１から離れた位置で操作・表示を行わせることができる。その場合の距離は無線方式にもよるが、例えばＩＥＥＥ８０２．１１．ａ規格の無線ＬＡＮでは３０〜６０ｍ程度距離を置くことができる。その際その通信範囲に含まれる他のコントローラ１ｍなどがあったとしても、送信先アドレスが自局アドレス：１９２．１６８．０．ｍと一致しないため誤接続することはないのである。
最後にＳ１０５にて通信を正常に終了する場合、あるいはＳ１０６にてどちらかの電源が落ちるなど通信が異常切断を起こした場合、Ｓ１０７にて無線操作端末２ｎは送信出力レベルをＨｉｇｈからＬｏｗに切替えて初期状態に戻り、同様にＳ１０７ａにてコントローラ１１側も送信出力レベルをＨｉｇｈからＬｏｗに切替えて初期状態に戻る。

なお、上記実施例においては、無線操作端末に設けられた第２無線通信手段は、無線送信レベル切替え手段により無線送信出力レベルをＬｏｗまたはＨｉｇｈに切替えられるが、これに代えて、コントローラに設けられた無線受信レベル切替え手段（図示せず）により無線受信レベル（閾値）をＨｉｇｈ（送信出力レベルＬｏｗに対応）またはＬｏｗ（送信出力レベルＨｉｇｈに対応）に切替えできる構成としてもよい。
このように、送信出力レベルが低い状態で至近距離から相互の通信アドレスを交換した後、通常の操作・表示のための通信に移るためその時点で送信出力レベルをＨｉｇｈに切替えても通信パケット中の送信アドレスによって誤接続を防ぐことができ、またその際ユーザは通信相手の通信アドレスを知る必要もなく、ユーザの手で設定する必要もないので、それによる誤設定を起こすこともないのである。

図３は、本発明の方法を実施するコントローラと無線操作端末の構成を示すシステム構成図である。前記第１の実施例では第１無線通信手段、第２無線通信手段は共通の無線機を使用するものとしたが、本実施例でも第１無線通信手段は第１の実施例と同じであるが、第２無線通信手段としては、コントローラ１ｍはそれぞれ赤外線送受信機４ｍを備え、同様に無線操作端末２ｎは赤外線送受信機５ｎを備えている。

図４は第２の実施例となる無線通信チャネル接続を確立する処理手順を示す動作シーケンスチャートである。この図を用いて本発明の方法について順を追って説明する。
初期状態では全てのコントローラ１ｍ、無線操作端末２ｎとも無線キャリアとしてはＩＲ（赤外線）を使用するものとし、ＲＦ（電波）を使う無線機３ｍ等は休止状態にあるとする。ユーザは任意の無線操作端末（ここでは２ｎとする）を手に取ると、その赤外線送受信機５ｎを操作対象となるコントローラ（ここでは１１とする）の赤外線送受信機４１に向ける。
次にＳ２００で無線操作端末２ｎから接続要求を送信する。接続要求の通信パケット中送信先通信アドレスはブロードキャストアドレス（例えば２５５．２５５．２５５．２５５）、送信元アドレスは無線操作端末２ｎに固有に割付けられている１９２．１６８．０．１００として送信される。この時送信先アドレスはブロードキャストとなっているが、指向性の強い赤外線送受信機５ｎ、４１を採用しているので他のコントローラ１ｍがこの接続要求を受信することはない。
この接続要求を正常に受信したコントローラ１１はＳ２０１にて、接続許可を送信する。このとき接続許可の通信パケット中、送信先は接続要求の送信元である無線操作端末２ｎのＩＰアドレス：１９２．１６８．０．１００がセットされ、送信元はコントローラ１１の自局に固有に割付けられたＩＰアドレス：１９２．１６８．０．１がセットされる。

こうして無線通信チャネル接続が確立したので、Ｓ２０２にて無線操作端末２ｎは無線キャリアをＩＲからＲＦに切替え通常の操作・表示状態に移る。ほぼ同時にＳ２０２ａにてコントローラ１１も同じく無線キャリアをＩＲからＲＦに切替え通常の操作表示状態に移る。こうして本来の機能である操作情報、表示情報の授受を、前記ステップＳ２００，２０１で確認した互いの通信アドレスを使って通信する。この時双方のＲＦによる無線送信出力レベルは十分高く無指向性なので、無線操作端末２ｎを持ったユーザは操作対象となるコントローラ１１から離れた位置で無線操作端末の向きなどを気にせず操作・表示を行わせることができる。その際その通信範囲に含まれる他のコントローラ１ｍなどがあったとしても、送信先アドレスが自局アドレス：１９２．１６８．０．ｍとは一致しないため誤接続することはないのである。
最後にＳ２０５にて通信を正常に終了する場合、あるいはＳ２０６にてどちらかの電源が落ちるなど通信が異常切断を起こした場合、Ｓ２０７にて無線操作端末２ｎは無線キャリアをＲＦからＩＲに切替えて電波の送出を行わないようにし、同様にＳ２０７ａにてコントローラ１１側も無線キャリアをＲＦからＩＲに切替えて電波の送出をしないようにする。

なお、実施例２において、指向性の強い無線手段として赤外線（ＩＲ）通信による例を示したが、この他、１０ＧＨｚを超える高周波のミリ波通信や可視光通信としてもよい。さらに、電波（ＲＦ）による通信であっても送受信アンテナの形状・特性により指向性を持たせる手段もある。
このように、指向性の強い赤外線（ＩＲ）で、そのビームをユーザが意図する方向に向けて通信アドレスを交換した後、通常の操作・表示のための通信に移るためその時点で無指向性の無線キャリア（ＲＦ）に切替えても通信パケット中の送信アドレスによって誤接続を防ぐことができ、またその際ユーザは通信相手の通信アドレスを知る必要もなく、ユーザの手で設定する必要もないので、それによる誤設定を起こすこともないのである。

なお、上記実施例１および２において、ＩＰアドレスがプライベートとなっているが、これに限らず、任意のアドレスでよい。
また、通信はＩＥＥＥ８０２．１１，無線ＬＡＮよって行われているが、これに限らず、装置固有の通信アドレスに基づいて通信を行うものであれば、任意でよい。さらには、第２通信手段については、通信アドレスに基づいた通信によるものでなくとも、例えばシリアル通信など、互いの通信アドレスが授受できるものであれば任意の通信でよい。
また、上記実施例における無線操作端末とコントローラを互いに読み替えて実施しても良い。すなわち、無線通信チャネル接続を確立する際、無線操作端末側から接続要求をしているが、コントローラ側から接続要求をし、無線通信チャネル接続を確立してもよい。

複数の無線機器がある中で一時的に特定の機器間で無線通信チャネル接続を確立して通信を行うという手順をとるため、無線機能を持ったＰＤＡなどの携帯端末とパソコンなどサーバー機器間との通信などにも応用でき、将来的には例えばデジカメからＰＣへの無線によるデータのアップロードなど民生用途にも適用できる。

本発明の第１、第２の方法のコントローラと無線操作端末の構成を示すシステム構成図 本発明の第１、第２の方法の処理手順を示す動作シーケンスチャート 本発明の第３の方法のコントローラと無線操作端末の構成を示すシステム構成図 本発明の第３の方法の処理手順を示す動作シーケンスチャート 従来の方法を適用したコントローラ（ＮＣ）と操作端末（ＯＰ）の構成を示すシステム構成図

符号の説明

１ｍ コントローラ
２ｎ 無線操作端末
３ｍ コントローラ１ｍ側の無線機
４ｍ コントローラ１ｍ側の赤外線送受信機
５ｎ 無線操作端末側の赤外線送受信機
ＮＣ 数値制御装置
ＯＰ 可搬式無線手動操作盤
ＭＴ ＮＣに制御される工作機械
Ｌ 有線接続線

Claims (10)

1. 複数の無線通信可能な装置と前記装置の無線操作端末とからなり、前記無線通信可能な装置と前記無線操作端末がそれぞれ第１無線通信手段および第２無線通信手段を備える無線通信システムの無線通信チャネル接続方法において、
   前記複数の無線通信可能な装置を１つ選択する選択手段により無線通信可能な装置を選択する手順を実行し、
   前記第２無線通信手段によって前記無線通信可能な装置と前記無線操作端末が互いに通信アドレスを授受する手順を実行することで無線通信チャネル接続が確立されることを特徴とする無線通信チャネル接続方法。
2. 前記無線通信可能な装置を選択する手順は、前記第２無線通信手段の無線送信出力レベルを切替える無線送信出力レベル切替え手段により無線通信可能な装置を選択する手順であることを特徴とする請求項１記載の無線通信チャネル接続方法。
3. 無線通信可能な装置と前記装置の無線操作端末とからなり、前記無線通信可能な装置と前記無線操作端末がそれぞれ第１無線通信手段および指向性の強い無線キャリアを使用する第２無線通信手段を備える無線通信システムの無線通信チャネル接続方法において、
   無線操作端末の無線キャリア放射方向が前記無線通信可能な装置の方向に向くようにし、前記第２無線通信手段によって前記無線通信可能な装置と前記無線操作端末が互いに通信アドレスを授受することで無線通信チャネル接続が確立されることを特徴とする無線通信チャネル接続方法。
4. 前記無線通信可能な装置は、ロボットコントローラであることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の無線通信チャネル接続方法。
5. 前記第１無線通信手段および前記第２無線通信手段による通信は、ＩＥＥＥ８０２．１１により行われることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の無線通信チャネル接続方法。
6. 前記第２無線通信手段は、赤外線通信によるものであることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の無線通信チャネル接続方法。
7. 第１無線通信手段および第２無線通信手段を備え、無線通信可能な装置の操作を行う無線操作端末において、
   前記無線操作端末は、前記第２無線通信手段の無線送信出力レベルを切替える無線送信出力レベル切替え手段を備えたことを特徴とする無線操作端末。
8. 第１無線通信手段および第２無線通信手段を備え、無線通信可能な装置の操作を行う無線操作端末において、
   前記第２無線通信手段は、指向性の強い無線キャリアを使用することを特徴とする無線操作端末。
9. 第１無線通信手段および第２無線通信手段を備え、無線操作端末によって操作が行われる無線通信可能なコントローラにおいて、
   前記コントローラは、前記第２無線通信手段の無線受信レベルを切替える無線受信レベル切替え手段を備えたことを特徴とするコントローラ。
10. 第１無線通信手段および第２無線通信手段を備え、無線操作端末によって操作が行われる無線通信可能なコントローラにおいて、
    前記第２無線通信手段は、指向性の強い無線キャリアを使用することを特徴とするコントローラ。

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