JP2012074779A - Communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、時分割にデータを送受信する端局を活線挿入、または活線抜去する通信システムに関する。 The present invention relates to a communication system for hot-plugging or hot-plugging a terminal station that transmits and receives data in a time division manner.
単純な形状の関節モジュールを多数組み合わせて種々の作業要求への対応を可能とするロボットシステムとして、特許文献1に示されるシステムが従来から知られている。このシステムは、まず機械的および電気的に独立した複数の関節モジュールが組み合わせられて互いに接続される。そしてこのシステムは、関節モジュール内部に備えられた通信手段を用いて動作制御に関わるデータを送受信することで、接続された全体の間接モジュールが動作する。なお、特許文献1の図2に示されるように、関節モジュール内の通信手段は、バスラインに接続された状態で通信が行われる構成をとっている。従って、多数の関節モジュールを組み合わせた場合にも、システムは、共通のバスラインを用いるので内部配線数を増やさずに、また作業内容に応じたロボットシステムを柔軟に構築することができる。また、このロボットシステムは、作業毎に専用のロボットを用意する必要がない。このため、例えば、多品種少量生産の製品組み立て等に用いられる自動機械に適したシステムといえる。
Conventionally, a system disclosed in
ところで、複数工程からなる作業をこのようなロボットシステムに行わせるには、システムは、各工程に応じた関節モジュール群(ロボットハンド)を複数用意して、工程の完了毎にロボットハンドを交換する必要がでてくる。この交換作業は、安全性と生産性の低下に繋がるため、人手で行うことは避けるべきである。このため、作業内容の変更に応じて、システムが自律的にロボットハンドを交換しながら動作することが強く望まれる。これを実現するためには、システムは、自らのシステム電源を停止することなく、関節モジュールの組み替えを行う活線挿抜機能を備えておく必要がある。 By the way, in order to cause such a robot system to perform a work including a plurality of processes, the system prepares a plurality of joint module groups (robot hands) corresponding to each process, and replaces the robot hand every time the process is completed. Necessity comes out. This replacement operation should be avoided manually as it leads to a reduction in safety and productivity. For this reason, it is strongly desired that the system operate while autonomously exchanging the robot hand in accordance with the change of work contents. In order to realize this, the system needs to have a hot-line insertion / extraction function for changing the joint module without stopping its own system power supply.
しかしながら、特許文献1に記載のロボットシステムにおいては、活線挿抜を行う場合、他の関節モジュールで通信エラーが発生し、しかもシステムの誤動作も引き起こしてしまう。この問題の第1の原因は、挿抜時に発生するノイズである。すなわち、バスラインが活線状態となっているときに関節モジュールを挿抜すると、バスラインにノイズが発生する。このノイズが、他の関節モジュールの通信信号に重畳された場合、通信エラーが発生する。
However, in the robot system described in
第2の原因は、終端処理が正しく行われないことで通信信号品質が劣化してしまうことである。バス通信においては、伝送路の末端を終端処理することで通信信号の反射を抑制すること必要となる。関節モジュールの挿抜を行うと、末端となる関節モジュールが取り替えられることになるので、それまで末端で行っていた終端処理を、別の関節モジュールに変更する必要がある。しかしながら、特許文献1に記載のロボットシステムでは、この処理が考慮されていないため、関節モジュールの挿抜時に信号品質が低下し、通信エラーが発生してしまうことが考えられる。
The second cause is that the communication signal quality deteriorates due to the termination processing not being performed correctly. In bus communication, it is necessary to suppress the reflection of communication signals by terminating the end of the transmission path. When the joint module is inserted / removed, the joint module at the end is replaced. Therefore, it is necessary to change the termination process that has been performed at the end to another joint module. However, since this process is not taken into consideration in the robot system described in
第1の原因に対処する技術として、特許文献2には、時分割でデータを送受信するシステムにおいて、他の通信に影響を与えないタイミングで、挿抜対象とバスラインとの電気的に接続関係を切り換える技術が開示されている。また、第2の原因の対策技術として、特許文献3には、デイジーチェーン接続で構成されるバス通信システムにおいて、最下位局が適応的に伝送路の終端処理を行う技術が開示されている。
As a technique for coping with the first cause,
特許文献2に開示されている技術は、通信信号を駆動するドライバの発生するノイズを抑制する技術としては有効といえるが、コネクタピンの接続または切断時に発生するノイズを抑制することはできない。このため挿抜を行う場合、バスラインにノイズが乗り、通信エラーを生じてしまうという問題は依然として残っている。さらに、特許文献2のシステムには、挿抜対象とバスラインとの接続切換手段にタイミングを通知するための信号線を別途設ける必要がある。ロボットシステムにおいて、配線数の増加は関節の曲げ自由度を低下させることとなるため、配線数を増やすことは避けるべきである。
The technique disclosed in
また特許文献3に開示されている技術は、活線状態での挿抜は考慮されていないため、挿抜の後、終端処理が切り替わるまでの間、信号品質が著しく低下し、この間に行われる通信にはエラーが生じてしまう。
In addition, since the technology disclosed in
すなわち、上記した特許文献1から3に開示されている技術を用いたとしても、活線挿抜時に通信エラーが発生するため、システムを動作させながら関節モジュールを自律的に交換できるシステムを実現することが困難である。
That is, even if the techniques disclosed in
従って、本発明は、ロボットなどの関節モジュールを交換するための活線挿抜時に通信エラーを生じない通信システムを提供する。 Therefore, this invention provides the communication system which does not produce a communication error at the time of hot-line insertion and removal for exchanging joint modules, such as a robot.
本発明の通信システムは、係る課題を解決するため、親局と上位から下位に順番に接続された複数の子局との間で送受信を行う通信システムにおいて、前記親局は、前記複数の子局の内、最上位の子局と接続するための子局接続コネクタと、前記最上位の子局と電気的に接続するバスラインと、前記バスラインを終端する親局側終端手段と、前記複数の子局の各々と前記バスラインを通じて通信する通信手段と、を備え、前記複数の子局の各々は、前記バスラインを上位局と接続するための上位局接続コネクタと、前記バスラインを下位局と接続するための下位局接続コネクタと、前記バスラインを終端する子局側終端手段と、前記親局からの指示情報に基づき前記上位局接続コネクタからの前記バスラインを前記下位局接続コネクタまたは子局側終端手段に切換えて接続するスイッチ手段と、を備え、
前記複数の子局の最下位局の前記スイッチ手段は、前記バスラインを前記子局側終端手段に接続した状態にあり、また該最下位局以外の子局のスイッチ手段は、前記バスラインを前記下位局接続コネクタに接続した状態にあって、
前記最下位局に、該子局と同機能を有する新子局を挿入する場合には、前記最下位局の下位局接続コネクタに該新子局の上位局接続コネクタが物理的に接続された後、該最下位局が前記親局から挿入指示を受信し、該最下位局のスイッチ手段が、前記バスラインを前記子局側終端手段から前記下位局接続コネクタへ接続すること特徴とする。
In order to solve such a problem, the communication system of the present invention is a communication system that performs transmission / reception between a parent station and a plurality of slave stations connected in order from the upper level to the lower level. Of the stations, a slave station connection connector for connecting to the top slave station, a bus line electrically connected to the top slave station, a master station side termination means for terminating the bus line, Communication means for communicating with each of a plurality of slave stations through the bus line, each of the plurality of slave stations having an upper station connection connector for connecting the bus line to an upper station, and the bus line The lower station connection connector for connecting to the lower station, the slave station side termination means for terminating the bus line, and the lower station connection to the bus line from the upper station connection connector based on the instruction information from the parent station Connector or A switch means for connecting by switching the station side termination means comprises,
The switch means of the lowest station of the plurality of slave stations is in a state where the bus line is connected to the slave station side termination means, and the switch means of a slave station other than the lowest station is connected to the bus line. In the state connected to the lower station connector,
When a new slave station having the same function as the slave station is inserted into the lowest station, a higher station connection connector of the new slave station is physically connected to a lower station connection connector of the lowest station Thereafter, the lowest station receives an insertion instruction from the master station, and the switch means of the lowest station connects the bus line from the slave station side termination means to the lower station connection connector.
関節モジュールを自律的に交換するロボットシステムにおいて、関節モジュールを交換するための活線挿抜時に通信エラーを生じない通信システムを提供することができる。 In a robot system that autonomously replaces a joint module, a communication system that does not cause a communication error at the time of hot-swapping to replace the joint module can be provided.
<実施形態1>
図1は、実施形態1のロボットなどの通信システムの構成を示す図である。本実施形態では、図1に示すように、親局と上位から下位に複数の子局とが順番に接続されてシステムを構成するものとする。後述するように、親局と複数の子局に備えられた通信手段は、共通バスラインである単一バスラインにより接続される。なお、任意の子局から見て、親局に近い子局を上位局、親局から遠い子局を下位局と呼ぶこととする。
<
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a communication system such as a robot according to the first embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, it is assumed that a master station and a plurality of slave stations are connected in order from the upper level to the lower level to constitute a system. As will be described later, the communication means provided in the master station and the plurality of slave stations are connected by a single bus line which is a common bus line. Note that a slave station close to the master station when viewed from any slave station is called an upper station, and a slave station far from the master station is called a lower station.
親局200は、子局A〜子局Cに対してモータ制御情報を送信する。親局200には、子局の上位局接続コネクタ201が備えられており、最上位の子局となる子局Aの上位局接続コネクタ211と接続されている。
The
子局A、B、Cのそれぞれは、ロボットシステムの構成要素である関節モジュールである。子局A、B、Cには、上位局接続コネクタ211〜231と下位局接続コネクタ212〜232が備えられており、これらを介して上位局と下位局とに接続される。
Each of the slave stations A, B, and C is a joint module that is a component of the robot system. The slave stations A, B, and C are provided with upper
子局A、B、Cには、関節を曲げるためのモータ213、223、233と、関節の曲げ角度を検出するための角度センサ214、224、234が接続される。
The slave stations A, B, and C are connected to
親局200の送信するモータ制御情報には、例えばモータ213、223、233に印加する電圧値が含まれる。子局A、B、Cは、受信したモータ制御情報に基づいてモータ213、223、233を駆動する。また、子局A、B、は、それぞれ角度センサ214、224、234から関節の曲げ角度を取得し、角度情報として親局200に送信する。親局200は、受信した角度情報に応じて次のモータ制御情報を生成する。本実施形態では、このような通信、及びモータ制御を一定周期毎に行うことで、システム全体のフィードバック制御を行う。
The motor control information transmitted from the
図2は、端局間の通信に使用されるフレーム構成の一例を示す図である。本実施形態では、TDMA(Time Division Multiple Access:時分割多元接続)方式により、局間で時分割通信が行われる。図2に示すように、一定時間長のフレーム内は一定時間幅のM個のタイムスロット0〜M−1に区切られている。フレーム先頭のタイムスロット0では、親局200から子局A、B、Cに対して当該フレームのスロット情報が送信される。ここでいうスロット情報とは、どの端局がどのタイムスロットに割り当てられデータの送受信を行うかを示す情報である。本実施形態では、例えば、スロット情報として図3に示す情報が送信される。図3の例では、タイムスロット1〜3は、親局200から子局A、B、Cへのモータ制御情報送信用に割り当てられている。そして、タイムスロット4〜6のそれぞれは、子局A、B、Cから親局200への角度情報の送信用に割り当てられている。また、他のタイムスロットは通信の行われない空きスロットとなっている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a frame configuration used for communication between terminal stations. In this embodiment, time division communication is performed between stations by a TDMA (Time Division Multiple Access) method. As shown in FIG. 2, a frame having a certain time length is divided into M time slots 0 to M-1 having a certain time width. In time slot 0 at the beginning of the frame, slot information of the frame is transmitted from the
図4は、本実施例の親局200の内部構成を示す図である。モータ制御情報生成部501は、システム動作に応じたモータ制御情報を生成する。また、システム動作時に子局A、B、Cから送信される角度情報に応じて、次のモータ制御情報を生成する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an internal configuration of the
挿抜指示情報生成部502は、新規の子局をシステムに挿入する場合に、新規となる子局に隣接する上位局に対して送信する挿入指示情報を生成する。例えば、これまでの子局Cまでの構成に子局Dを挿入する場合、新規の子局に隣接する上位の子局Cに対して送信するための挿入指示情報を生成する。また、子局をシステムの構成から抜去する場合には、抜去する子局に隣接する上位局に対して送信する抜去指示情報を親局200の挿抜指示情報生成部502が生成する。例えば、これまでの子局Cまでの構成から子局Cを抜去する場合、子局Cに隣接する上位の子局Bに送信するための抜去指示情報を親局200の挿抜指示情報生成部502が生成する。
The insertion / extraction instruction
スロット情報生成部503は、前述のスロット情報を生成する。スロット情報生成部503は、挿抜指示情報生成部502から挿入指示情報または抜去指示情報が入力された場合、前フレームで空きスロットであったタイムスロットを使用して、挿入指示情報または抜去指示情報が送信されるようスロット情報を生成する。
The slot
図5は、図1に示すシステムの子局Cまでの構成に新規の子局Dを挿入する場合のスロット情報の一例を示す。子局Dの挿入時には、図3に示したように前フレームで空きスロットであったタイムスロット7を利用して、親局200から子局Cに挿入指示情報が送信されるようにタイムスロットが割り当てられる。
FIG. 5 shows an example of slot information when a new slave station D is inserted into the configuration up to the slave station C in the system shown in FIG. When the slave station D is inserted, the time slot is set so that the insertion instruction information is transmitted from the
また、図6は、図1に示すシステムの子局Cまでの構成から子局Cを抜去する場合のスロット情報の一例である。子局Cの抜去時には、図3に示したように前フレームで空きスロットであったタイムスロット7を利用して、親局200から子局Bに抜去指示情報が送信されるようにタイムスロットが割り当てられる。なお、挿入指示情報及び抜去指示情報を送信するために割り当てられるタイムスロットは、タイムスロット7に限定されるものでなく、空きスロット内であればどのタイムスロットでもよい。
FIG. 6 is an example of slot information when the slave station C is removed from the configuration up to the slave station C in the system shown in FIG. When the slave station C is extracted, the time slot is set so that the extraction instruction information is transmitted from the
送受信タイミング制御部504は、スロット情報生成部503から入力されるスロット情報に基づき、通信部505の通信タイミングを制御する。また、通信部505は、送受信タイミング制御部504の制御に基づき、モータ制御情報、挿入指示情報または抜去指示情報、スロット情報を通信信号に変換し、子局A、B、Cに送信する。また、子局A、B、Cから送信される角度情報を受信する。
The transmission / reception
図4に示すように、親局200は、子局接続コネクタ506を介して子局Aと接続されている。子局接続コネクタ506は、通信部505と接続されており、親局200と子局が接続された場合、親局200の通信部505と子局の通信部は、単一のバスラインで接続される構成となっている。なお、終端器507は、バスラインの親局側終端を行っている。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態の子局の説明を行う。図7は、子局Aの内部の機能構成を示す図である。スロット情報記憶部101は、親局200から受信したスロット情報を記憶し、送受信タイミング制御部102とスイッチタイミング制御部109にスロット情報を出力する。なお、親局200からスロット情報が受信されない場合、すなわち子局Aがバスラインに接続されていない場合には、スロット情報記憶部101はスロット情報の出力を停止する。
The slave station of this embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram showing a functional configuration inside the slave station A. As shown in FIG. The slot
送受信タイミング制御部102は、スロット情報記憶部101から入力されるスロット情報に基づいて、子局通信のための通信部103の通信タイミングを制御する。通信部103は、送受信タイミング制御部102の制御に基づいて親局200への角度情報の送信や、親局200から送信されるモータ制御情報、挿入指示情報、抜去指示情報、スロット情報などを受信する。モータ駆動部104は、親局200から送信されるモータ制御情報に基づき、外部に接続されたモータを駆動する。角度情報生成部105は、外部に接続された角度センサからの曲げ角度を取得し、角度情報を生成する。
The transmission / reception
子局Aは、上位局接続コネクタ106を介して親局200に接続され、下位局接続コネクタ107を介して子局Bに接続されている。スイッチ108が、上位局接続コネクタ106と下位局接続コネクタ107とを接続するよう制御されている場合、親局200の通信部505と子局Aと子局Bの通信部103は、単一のバスラインに接続さた状態となる。もし、Aの子局以外に、接続されている子局がない場合には、子局Aが最下位局となり、この場合には、スイッチ108は、バスラインを終端器110に切換えて接続することで、子局側終端を行う。
The slave station A is connected to the
スイッチ108は、スイッチタイミング制御部109から出力される接続制御信号に基づいて上位局接続コネクタ106を、下位局接続コネクタ107と終端器110のいずれか一方に、電気的に接続する。スイッチタイミング制御部109は、親局200から挿入指示情報を受信した場合、図3に示す空きスロットのいずれかのタイミングで上位局接続コネクタ106と下位局接続コネクタ107とが電気的に接続されるようスイッチ108に接続制御信号を出力する。また、親局200から抜去指示情報を受信した場合には、図3に示す空きスロットのいずれかのタイミングで、上位局接続コネクタ106と終端器110とが電気的に接続されるようスイッチ108を制御する。
The
なお、スイッチタイミング制御部109は、スロット情報が入力されず、子局Aがバスラインに接続されていない場合には、上位局接続コネクタ106と終端器110が電気的に接続されるようにスイッチ108を制御する。他の子局B、Cの内部の構成や動作も、子局Aと同様である。従って、子局B、Cの内部の構成や動作の説明は割愛する。
The switch
次に、子局の挿抜動作について説明する。まず、単一の子局を挿抜する場合の動作について説明する。これは、例えば作業内容の変更に応じて、関節モジュールの変更を行う場合に想定される動作である。 Next, the insertion / extraction operation of the slave station will be described. First, the operation for inserting / removing a single slave station will be described. This is an operation assumed when the joint module is changed in accordance with, for example, a change in work content.
図8は、新規に子局となる子局Dをシステムに挿入する場合の各局の動作フローを示している。本実施形態の挿入動作では、子局Dは所定の位置に配置されており、子局Cをこの位置まで動作させた場合、適切な機械的保持機構(不図示)により子局Cに子局Dが挿入される構成をとる。また一般に、挿入される側の子局のスイッチ108は、必ず終端器110へ接続された状態で、挿入されるものとする。
FIG. 8 shows an operation flow of each station when a slave station D as a new slave station is inserted into the system. In the insertion operation of the present embodiment, the slave station D is arranged at a predetermined position. When the slave station C is moved to this position, the slave station C is connected to the slave station C by an appropriate mechanical holding mechanism (not shown). A configuration is adopted in which D is inserted. In general, it is assumed that the inserted
S801で、最下位子局である子局Cに新子局として同機能を有する子局Dを挿入する。このときの挿入は、親局の指示に基づいて外部装置により行われても良いし、またユーザのマニュアルにより行われても良い。そして親局が、子局Dの挿入を検知、またはユーザからその旨を受信する。子局Cのスイッチ108は、上位局接続コネクタ106と終端器110とが電気的に接続されるよう制御される。まだ子局Dは電気的に前記バスラインに接続されない。したがって、まず子局Dのスイッチ108が、上位局接続コネクタ106と終端器110とが電気的に接続されるよう制御される。また、子局Dはバスラインに電気的にまだ接続されないので、子局Dの挿入によるノイズなどの影響がバスラインに発生しない。
In S801, the slave station D having the same function as the new slave station is inserted into the slave station C which is the lowest slave station. The insertion at this time may be performed by an external device based on an instruction from the master station, or may be performed by a user's manual. Then, the master station detects the insertion of the slave station D or receives a notice from the user. The
S802で、親局200は、子局Dの挿入を検知しているので、バスラインに電気的に接続された子局の内、最下位局である子局C230に対して、挿入指示情報を送信する。挿入指示情報は、前述した通り、図5に示すスロットの割り当て情報に基づき送信される。
In S802, since the
S803で、子局Cが、親局200から挿入指示情報を受信する。S804で、子局Cが、空きスロットのタイミングで、上位局接続コネクタ106と下位局接続コネクタ107とが電気的に接続されるようにスイッチ108を制御する。これにより、子局Dがバスラインに接続される最下位局となる。そして子局Dの挿入により、終端処理を行う子局が子局Cから子局Dに変更され、バスラインの終端処理が正しく行われることとなる。従って、子局Aから子局Dのスイッチ108の状態を見ると、子局Dの最下位局以外の子局では、すべて下位局接続コネクタに接続されている状態となる。
In step S <b> 803, the slave station C receives insertion instruction information from the
S805で、親局200は、子局Dがバスラインに接続されたことを確認し、動作を終了する。バスラインに接続された子局の確認は、例えば、スイッチ108の切り換え制御を行った子局Cが、その旨を親局200に通知することにより行う。この場合、子局Cがスイッチ108の制御を行った後、親局200への通知を行う。そして、親局200は、子局Cからの通知を受けて子局Dがバスラインに接続されたことを認識する。なお、切り換え制御を行った子局Cから親局200への通知は、割り当てられたタイムスロットを使用するほかに、前フレームで空スロットであったタイムスロットを使用してもよい。
In S805, the
これら各局の動作により、子局Dをシステムに挿入する場合、他局の通信が行われない空きスロットのタイミングで、子局Dが電気的に接続される。また、子局Cに代わり最下位となった子局Dにおいて、終端処理が行われることになる。この結果、他局の通信に影響を与えることなく、新規の子局Dをシステムに挿入することが可能となる。 When the slave station D is inserted into the system by the operation of these stations, the slave station D is electrically connected at the timing of an empty slot where communication with other stations is not performed. In addition, termination processing is performed in the slave station D which is the lowest in place of the slave station C. As a result, it is possible to insert a new slave station D into the system without affecting the communication of other stations.
続いて、図1に示すシステムから子局Cを抜去する場合の各局の動作を、図9の動作フロー図を用いて説明する。本実施形態の抜去動作では、子局Cを所定の位置まで移動させた後、適切な機械的保持機構(不図示)により、子局Cと隣接する上位子局である子局Bから抜去するものとする。 Next, the operation of each station when the slave station C is removed from the system shown in FIG. 1 will be described with reference to the operation flowchart of FIG. In the extraction operation of this embodiment, after the slave station C is moved to a predetermined position, the slave station C is extracted from the slave station B that is an upper slave station adjacent to the slave station C by an appropriate mechanical holding mechanism (not shown). Shall.
S901で、親局200は、子局Cに隣接する上位局である子局Bに抜去指示情報を送信する。抜去指示情報は、前述した通り、図6に示すスロットの割り当て情報に基づき送信される。S902で、子局Bは親局200から抜去指示情報を受信する。S903で、子局Bは、図6に示す空きスロット7のタイミングで、スイッチ108を上位局接続コネクタ106と終端器110とが電気的に接続されるよう制御する。これにより、子局Cはバスラインから切断されると同時に、終端処理を行う子局は、子局Cから子局Bに変更され、バスラインの終端処理が正しく行われることになる。S904で、子局Cが子局Bから物理的に抜去される。子局Cの抜去は、親局の指示で外部装置により行われても良いし、ユーザによりマニュアルで行われても良い。
In step S <b> 901, the
以上のように、これら各局の動作により、子局Cをシステムから抜去する場合、他局の通信が行われない空きスロットのタイミングで、子局Cが電気的に切断される。そして、バスラインに接続された最下位局となる子局Bにおいて終端処理が行われる。この結果、他局の通信に影響を与えることなく、子局をシステムから抜去することが可能となる。なお、子局Cの抜去後、抜去された子局Cに隣接する上位の子局Bが、その旨を親局200に通知するようにしてもよい。
As described above, when the slave station C is removed from the system by the operation of each station, the slave station C is electrically disconnected at the timing of an empty slot where communication with other stations is not performed. Then, termination processing is performed in the slave station B which is the lowest station connected to the bus line. As a result, the slave station can be removed from the system without affecting the communication of other stations. Note that after the slave station C is removed, the upper slave station B adjacent to the removed slave station C may notify the
以下に、複数の子局を同時に挿抜する場合の動作について説明する。これは、例えば図10に示すように、子局Dと子局Eとを組み合わせたものを一つのロボットハンドとして用意し、これを作業内容に応じてシステムに挿抜することを想定する。この場合の動作も、図8と図9に示した動作フローの通り行われる。 The operation when a plurality of slave stations are simultaneously inserted and removed will be described below. For example, as shown in FIG. 10, it is assumed that a combination of a slave station D and a slave station E is prepared as one robot hand, and this is inserted into and removed from the system according to the work contents. The operation in this case is also performed according to the operation flow shown in FIGS.
まず、子局Dと子局Eをシステムに挿入する場合の動作を説明する。S901で、親局は、外部より最下位局である子局Cに、子局Dと子局Eを追加する指示を受ける。そして、例えば親局の指示で、外部装置により最下位局である子局Cに子局Dと子局Eが物理的に挿入される。ここで、子局Dと子局Eのスイッチ108は、バスラインに接続されていない状態にある。つまり、子局Dと子局Eのスイッチ108の各々は、共に終端器110に接続された状態にある。以下に示すステップで、上位局接続コネクタ106と終端器110とが電気的に接続されるように制御される。
First, the operation when the slave station D and the slave station E are inserted into the system will be described. In S901, the master station receives an instruction to add the slave station D and the slave station E to the slave station C that is the lowest station from the outside. For example, the slave station D and the slave station E are physically inserted into the slave station C, which is the lowest station, by an external device in accordance with an instruction from the master station. Here, the
S902で、親局200は、バスラインに電気的に接続された子局の内、最下位局である子局Cに対して、挿入指示情報を送信する。S903で、バスラインに電気的に接続された子局の内、最下位局である子局Cは、親局200から挿入指示情報を受信する。S904で、子局Cは、たとえば図5の空きスロット7のタイミングで、スイッチ108を上位局接続コネクタ106と下位局接続コネクタ107とが電気的に接続されるように制御する。これにより、子局Cのスイッチ108が下位局接続コネクタ107に接続され、子局C230のバスラインに子局D1010のバスラインが接続される。また、終端処理を行う子局は、子局Cから子局Dへと変更される。
In S902, the
S905で、親局200は、子局Dがバスラインに電気的に接続されたことを確認する。そして、親局200は、子局Eがバスラインに電気的にまだ接続されていないことを確認し、ステップS902に戻り、S902〜S904までのステップの動作が、今度は子局Dに対して行われる。これにより、子局Eのバスラインと子局Dのバスラインとが接続され、子局Eで終端処理が行われる。S905で、親局200は、子局Dと子局Eがバスラインに電気的に接続されたことを確認し、動作を終了する。
In S905, the
以上のように、複数の新規子局を同時にシステムに挿入する場合においても、他局の通信が行われない空きスロットのタイミングを用いて、新規の子局が電気的に接続される。また、子局Cに代わり、最下位局Eにおいて終端処理が行われる。この結果、他局の通信に影響を与えることなく、複数の新規子局を同時にシステムに挿入することが可能となることがわかる。 As described above, even when a plurality of new slave stations are inserted into the system at the same time, the new slave stations are electrically connected using the timings of the empty slots where communication with other stations is not performed. Further, termination processing is performed in the lowest station E instead of the slave station C. As a result, it can be seen that a plurality of new slave stations can be simultaneously inserted into the system without affecting the communication of other stations.
続いて、この状態から子局Dと子局Eをシステムから同時に抜去する場合の動作を説明する。複数の子局の抜去時には、親局200は抜去する複数子局の中から、最も上位の子局、子局Dを選択する。図9に示した、子局Dと子局Eの抜去のフローにしたがって説明する。
Next, the operation when the slave station D and the slave station E are simultaneously removed from the system will be described. At the time of extracting a plurality of slave stations, the
S901で、親局200は、子局Dに隣接する上位局である子局Cに抜去指示情報を送信する。S902で、子局Cは、親局200から抜去指示情報を受信する。S903で、子局Cは、たとえば図5の空きスロット7のタイミングで、スイッチ108を上位局接続コネクタ106と終端器110とが電気的に接続されるよう制御する。これにより、バスラインから子局Dと子局Eが切断されることとなる。また、終端処理を行う子局が、子局Eから子局Cに移動する。S904で、子局Dを子局C230から物理的に抜去する。
In step S <b> 901, the
以上のように、複数の子局を同時にシステムから抜去する場合においても、他局の通信が行われない空きスロットのタイミングで、子局が電気的に切断される。また、子局Eに代わり、最下位局となる子局Cにおいて終端処理が行われることとなる。この結果、他局の通信に影響を与えることなく、複数子局を同時にシステムから抜去することが可能となることがわかる。 As described above, even when a plurality of slave stations are removed from the system at the same time, the slave stations are electrically disconnected at the timing of an empty slot where communication with other stations is not performed. Further, in place of the slave station E, the termination process is performed in the slave station C which is the lowest station. As a result, it is understood that a plurality of slave stations can be removed from the system at the same time without affecting the communication of other stations.
以上に説明したように、実施形態1の構成をとることで、システムを動作させながら他の子局の通信に対して影響を与えることなく、システムから子局の活線挿抜を行うことが可能となる。これにより、子局であるそれぞれの関節モジュールを自律的に組み替えることが可能な、安全性および生産性の高いロボットシステムを実現することができる。 As described above, by adopting the configuration of the first embodiment, it is possible to perform hot-swapping of a slave station from the system without affecting the communication of other slave stations while operating the system. It becomes. As a result, it is possible to realize a highly safe and productive robot system that can autonomously recombine each joint module as a slave station.
<実施形態2>
実施形態2では、システム動作中に、例えばユーザが、システムを介さずに子局を物理的に挿抜を行った場合や、故障等により子局に機能が損なわれてしまった場合にでも、他の子局の通信を安定的に行うことが可能なことを説明する。これにより、システムの予期しないタイミングで子局の挿抜が行われた場合においても、誤動作が発生しない安全性の高いロボットシステムを実現できる。
<
In the second embodiment, even when the user physically inserts or removes the slave station without going through the system or when the function of the slave station is impaired due to a failure or the like during the system operation, Explain that it is possible to stably perform communication of the slave stations. Thereby, even when a slave station is inserted and removed at an unexpected timing of the system, it is possible to realize a highly safe robot system that does not cause a malfunction.
図11は、本実施形態における子局の内部機能の構成を示している。実施形態1の子局の内部構成を示すブロックには、図1と同じ符号を付し、そのブロックの説明を割愛する。図11に示すように、挿抜検出部1101は、下位局接続コネクタ107と下位局のコネクタの接続状態を検出するためのものである。挿抜検出部1101は、下位局が挿入されて自局と下位局の通信ラインとが電気的に接続されることにより、下位局の挿入を検出する。また、逆に下位局接続コネクタ107から下位局が抜去されると、自局と下位局の通信ラインが電気的に切断される前に、コネクタの機械的な状態を電気的にモニターすることで下位局の抜去を検出する。そして、挿抜検出部1101は、挿入検出時には挿入検出信号を、抜去検出時には抜去検出信号をスイッチタイミング制御部1102に出力する。
FIG. 11 shows the configuration of the internal functions of the slave station in this embodiment. The same reference numerals as those in FIG. 1 are attached to blocks indicating the internal configuration of the slave station of the first embodiment, and the description of the blocks is omitted. As shown in FIG. 11, the insertion /
図12に、以上の挿抜検出を可能とする、上位局接続コネクタ106、下位局接続コネクタ107および挿抜検出部1101の構成が示されている。
FIG. 12 shows the configurations of the upper
図12で、雄ピン1201、1202は、下位局接続コネクタ107に備えられた通信ライン接続用のピンである。雄ピン1201、1202は、信号線1203、1204を介して、スイッチ108に接続されている。雄ピン1205、1206は、下位局接続コネクタ107に備えられた挿抜検出用のピンである。雄ピン1205、1206は、信号線1207、1208を介して、挿抜検出部1101に接続されている。
In FIG. 12,
雌ピン1209、1210は、上位局接続コネクタ106に備えられた通信ライン接続用のピンである。雌ピン1209、1210は、信号線1211、1212を介して、スイッチ108と通信部103に接続されている。雌ピン1213、1214は、上位局接続コネクタ106に備えられた挿抜検出用のピンである。雌ピン1213、1214は、信号線1215を介して接続されている。
挿抜検出部1101は、信号線1207と信号線1208とが短絡状態である場合に、スイッチタイミング制御部1102に挿入検出信号を出力する。また、信号線1207と信号線1208とが開放状態である場合に、スイッチタイミング制御部1102に抜去検出信号を出力する。
The insertion /
ここで、図12に示すように、通信ライン接続用の雄ピン1201、1202の長さは、挿抜検出用の雄ピン1205、1206より長く設定されている。このように設定することにより、下位局接続コネクタ107に上位局接続コネクタ106が挿入される場合、上位局と下位局の通信ラインが接続した後に、信号線1207と信号線1208は短絡される。一方、下位局接続コネクタ107から上位局接続コネクタ106が抜去される場合、上位局と下位局の通信ラインが切断される前に、信号線1207と信号線1208は開放状態となる。この結果、挿抜検出部1101は、下位局が挿入される場合、自局と下位局の通信ラインが電気的に接続した後、挿入検出信号を出力することができる。また、挿抜検出部1101は、下位局が抜去される場合、自局と下位局の通信ラインが電気的に切断される前に、抜去検出信号を出力することができる。
Here, as shown in FIG. 12, the lengths of the
次に図11に戻ると、スイッチタイミング制御部1102は、実施形態1の動作に加え、挿抜検出部1101からの入力に応じて、スイッチ108の制御を行う。スイッチタイミング制御部1102は、挿抜検出部1101から挿入検出信号が入力された場合、親局200から挿入指示情報を受信した場合と同様にスイッチ108を制御する。また、挿抜検出部1101から抜去検出信号が入力された場合、親局200から抜去指示情報を受信した場合と同様にスイッチ108を制御する。なお、実施形態1と同様にスロット情報記憶部101からスロット情報が入力されない場合、スイッチタイミング制御部1102は、上位局接続コネクタ106と終端器110とが電気的に接続されるようスイッチ108を制御する。
Next, returning to FIG. 11, the switch
次に、図10に示すシステムの構成において、挿抜検出部1101の挿抜検出により、スイッチ108の制御が行われる場合の動作について説明する。これは、例えば、ユーザが子局の挿抜を行った場合や、故障等により子局が外れてしまった場合などに、システムが予期しないタイミングで子局の挿抜が行われた場合の動作に該当する。
Next, the operation when the
まず、親局200から子局A,B,Cまでが接続されたシステムに、子局Dと子局Eを同時に挿入する場合について説明する。子局Dと子局Eは、挿入前には、スロット情報記憶部101からスロット情報が入力されない。このため、子局Dと子局Eのスイッチ108は、上位局接続コネクタ106と終端器110とを電気的に接続するよう制御されている。
First, a case where the slave station D and the slave station E are simultaneously inserted into a system in which the
そして、子局Dが子局Cに挿入されると、子局Cの挿抜検出部1101は、挿入検出信号をスイッチタイミング制御部1102に出力する。この後、子局Cのスイッチ108は、空きスロットのタイミングで、上位局接続コネクタ106と下位局接続コネクタ107とを電気的に接続するように制御される。これにより、子局Dはバスラインに電気的に接続され、親局200からスロット情報を受信できるようになる。
When the slave station D is inserted into the slave station C, the insertion /
子局Dには子局Eが挿入されている。従って、子局Dのスイッチタイミング制御部1102には、挿抜検出部1101から挿入検出信号が入力された状態にある。このため、子局Dのスイッチタイミング制御部1102は、スロット情報が入力されると、例えば図5の空きスロット7のタイミングで、上位局接続コネクタ106と下位局接続コネクタ107とが電気的に接続されるようにスイッチ108を制御する。この結果、子局E1020がバスラインに電気的に接続され、子局Dと子局Eの挿入動作が完了する。
A slave station E is inserted in the slave station D. Therefore, the switch
続いて、この状態から子局Dと子局Eをシステムから同時に抜去する場合の動作について説明する。子局Dを子局Cから抜去する場合、子局間の電気的接続が切断される前に、子局Cの挿抜検出部1101からスイッチタイミング制御部1102に抜去検出信号が出力される。そして、子局Cのスイッチタイミング制御部1102は、空きスロット7のタイミングで、上位局接続コネクタ106と終端器110とを電気的に接続するようスイッチ108を制御する。なお、ここで、スイッチタイミング制御部1102は、抜去検出信号が入力されてから、子局Cの下位局接続コネクタ107と子局D1010の上位局接続コネクタ106との電気的接続が切断されるまでにスイッチ108の制御を完了しなければならない。すなわち、抜去検出信号が入力されてから電気的接続が切断されるまでの間に空きスロットが存在する必要があるが、これに対してはフレームの時間長を十分短く(例えば、1msec等)に設定すれば、実用上、問題無く動作させることが可能である。
Next, the operation when the slave station D and the slave station E are simultaneously removed from the system will be described. When the slave station D is removed from the slave station C, an extraction detection signal is output from the insertion /
以上のような実施形態2における各部の動作により、システム動作中に、ユーザが子局の挿抜を行った場合や、故障等により子局が外れてしまった場合においても、挿抜による影響が他の子局の通信に影響することなく、他の子局は安定した通信を行うことができる。したがって、システムの予期しないタイミングで挿抜が行われた場合に、親局がその検知情報を受信し、システム動作の停止コマンドを子局に送信して、安全にシステムを停止させることが可能となる。 By the operation of each part in the second embodiment as described above, even when the user inserts / removes the slave station during the system operation, or when the slave station is disconnected due to a failure or the like, the influence of the insertion / extraction is different. Other slave stations can perform stable communication without affecting the communication of the slave stations. Therefore, when insertion / extraction is performed at an unexpected timing of the system, it becomes possible for the master station to receive the detection information and transmit a system operation stop command to the slave station to safely stop the system. .
なお、実施形態1と2では、各局間をコネクタで直接縦続接続する形態としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各局間をケーブルによって縦続接続する形態、すなわち、複数局をデイジーチェーン状に接続する通信システムに対しても、本発明は適用可能である。 In the first and second embodiments, the stations are directly connected in cascade using connectors, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to a configuration in which the stations are connected in cascade by a cable, that is, a communication system in which a plurality of stations are connected in a daisy chain.
Claims (6)
前記親局は、
前記複数の子局の内、最上位の子局と接続するための子局接続コネクタと、
前記最上位の子局と電気的に接続するバスラインと、
前記バスラインを終端する親局側終端手段と、
前記複数の子局の各々と前記バスラインを通じて通信する通信手段と、
を備え、
前記複数の子局の各々は、
前記バスラインを上位局と接続するための上位局接続コネクタと、
前記バスラインを下位局と接続するための下位局接続コネクタと、
前記バスラインを終端する子局側終端手段と、
前記親局からの指示情報に基づき前記上位局接続コネクタからの前記電気的に接続されたバスラインを前記下位局接続コネクタまたは子局側終端手段に切換えて接続するスイッチ手段と、
を備え、
前記複数の子局の最下位局の前記スイッチ手段は、前記バスラインを前記子局側終端手段に接続した状態にあり、また該最下位局以外の子局のスイッチ手段は、前記バスラインを前記下位局接続コネクタに接続した状態にあって、
前記最下位局に、該子局と同機能を有する新子局を挿入する場合には、前記最下位局の下位局接続コネクタに該新子局の上位局接続コネクタが物理的に接続された後、該最下位局が前記親局から挿入指示を受信し、該最下位局のスイッチ手段が、前記バスラインを前記子局側終端手段から前記下位局接続コネクタへ接続することを特徴とする通信システム。 A communication system that performs transmission and reception between a master station and a plurality of slave stations connected in order from the top to the bottom,
The master station is
Of the plurality of slave stations, a slave station connector for connecting to the top slave station,
A bus line electrically connected to the uppermost slave station;
Master station side termination means for terminating the bus line;
Communication means for communicating with each of the plurality of slave stations through the bus line;
With
Each of the plurality of slave stations is
An upper station connection connector for connecting the bus line to an upper station;
A subordinate station connection connector for connecting the bus line to a subordinate station;
Slave station side termination means for terminating the bus line;
Switch means for switching and connecting the electrically connected bus line from the upper station connection connector to the lower station connection connector or the slave station side termination means based on the instruction information from the parent station;
With
The switch means of the lowest station of the plurality of slave stations is in a state where the bus line is connected to the slave station side termination means, and the switch means of a slave station other than the lowest station is connected to the bus line. In the state connected to the lower station connector,
When a new slave station having the same function as the slave station is inserted into the lowest station, a higher station connection connector of the new slave station is physically connected to a lower station connection connector of the lowest station Thereafter, the lowest station receives an insertion instruction from the master station, and the switch means of the lowest station connects the bus line from the slave station side termination means to the lower station connection connector. Communications system.
前記親局は、
前記複数の子局の内、最上位の子局と接続するための子局接続コネクタと、
前記最上位の子局と電気的に接続するバスラインと、
前記バスラインを終端する親局側終端手段と、
前記複数の子局の各々と前記バスラインを介して通信する通信手段と、
を備え、
前記複数の子局の各々は、
前記バスラインを上位局と接続するための上位局接続コネクタと、
前記バスラインを下位局と接続するための下位局接続コネクタと、
前記バスラインを終端する子局側終端手段と、
前記下位局接続コネクタと隣接する子局の上位局接続コネクタとの接続状態を検出する検出手段と、
前記検出手段の前記接続状態に従って、前記上位局接続コネクタからの前記バスラインを、前記下位局接続コネクタまたは子局側終端手段に切換えて接続するスイッチ手段と、
を備え、
前記複数の子局において、最下位局の前記スイッチ手段は、前記バスラインを前記子局側終端手段に接続した状態であり、また該最下位局以外の子局のスイッチ手段は、前記バスラインを前記下位局接続コネクタに接続した状態であって、
前記最下位局に、該子局と同機能を有する新子局を挿入する場合に、前記最下位局の検出手段が、下位局接続コネクタに該新子局の上位局接続コネクタが挿入されたことを検出し、該検出に基づいて前記最下位局のスイッチ手段が、前記バスラインを前記子局側終端手段から前記下位局接続コネクタへ接続することを特徴とする通信システム。 A communication system that performs transmission and reception between a master station and a plurality of slave stations connected in order from the top to the bottom,
The master station is
Of the plurality of slave stations, a slave station connector for connecting to the top slave station,
A bus line electrically connected to the uppermost slave station;
Master station side termination means for terminating the bus line;
Communication means for communicating with each of the plurality of slave stations via the bus line;
With
Each of the plurality of slave stations is
An upper station connection connector for connecting the bus line to an upper station;
A subordinate station connection connector for connecting the bus line to a subordinate station;
Slave station side termination means for terminating the bus line;
Detecting means for detecting a connection state between the lower station connection connector and an upper station connection connector of an adjacent slave station;
According to the connection state of the detection means, the bus line from the higher station connection connector, switch means for switching and connecting to the lower station connection connector or the slave station side termination means,
With
In the plurality of slave stations, the switch means of the lowest station is in a state where the bus line is connected to the slave station side termination means, and the switch means of a slave station other than the lowest station is the bus line Is connected to the subordinate station connector,
When a new slave station having the same function as the slave station is inserted into the lowest station, the detection means of the lowest station is inserted into the lower station connection connector of the higher station connection connector of the new slave station. And the switch means of the lowest station connects the bus line from the slave station side termination means to the lower station connection connector based on the detection.
前記複数の子局のいずれかの前記スイッチ手段が接続を変更した場合に、該複数の子局のいずれかの前記子局通信手段が、その旨を前記親局に通知することを特徴とする請求項5に記載の通信システム。 Each of the plurality of slave stations further includes a slave station communication means for communicating with the master station via a bus line,
When the switch means of any of the plurality of slave stations changes connection, the slave station communication means of any of the plurality of slave stations notifies the master station to that effect. The communication system according to claim 5.
Priority Applications (1)
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Country | Link |
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---|---|---|---|---|
JP2014238826A (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-18 | ザ・ボーイング・カンパニーTheBoeing Company | Sensor network using pulse width modulated signals |
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-
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