JP6915066B2 - モータドライブシステム - Google Patents

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Description

本発明は、産業機器に代表されるモータを備えたモータドライブシステムをジェスチャで操作・設定する技術に関する。
従来、タッチパネルとジェスチャ認識を組み合わせて複雑な操作を行う技術が提案されている（例えば特許文献１）。
特開２００９−４２７９６号公報
特許文献１に記載のシステムでは、ジェスチャとタッチパネル操作を組み合わせて、複雑な操作命令を直感的に生成できる。
産業機器では、誤動作してしまうと設備や人命に関わるため、ジェスチャの誤認識による誤動作は避けなければならない。
特許文献１に記載のシステムでは、もし誤認識した場合でも、そのまま命令が実行されてしまう。
すなわち、本発明の目的は、モータドライブシステムをジェスチャで操作・設定する際の安全性を向上することにある。
本願は、上記課題を解決する発明を複数含んでいるが、代表例を挙げると次のとおりである。
モータの動作状態を管理しておき、ジェスチャ認識部での認識結果とモータ動作状態との関係から動作指令の確認を行うようにする。
本発明によれば、モータドライブシステムをジェスチャで操作・設定する際の安全性を向上することができる。
実施例１に係るシステムの構成を示す構成図である。 実施例１に係るシステムの機能的構成の例を示すブロック図である。 実施例１に係る制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。 実施例１に係る制御部が備える動作指令対応表の構成を示す図である。 実施例１に係る制御部が備えるユーザ確認要否一覧表の構成を示す図である。 実施例１に係る制御部が備えるユーザ確認方法一覧表の構成を示す図である。 実施例１に係る制御部が備えるパラメータ生成表の構成を示す図である。 実施例１に係るシステムが認識結果を取得してインバータに動作指令を出す際の処理フローを示す図である。 実施例１に係るシステムが動作指令の実行可否を確認する際の処理フローを示す図である。 実施例１に係るシステムがユーザへ確認を通知する際の処理フローを示す図である。 実施例１に係るシステムがインバータにパラメータを通知する際の処理フローを示す図である。 実施例１に係るシステムが手を認識した際の表示部の表示例を示した図である。 実施例１に係るシステムが回転ジェスチャを認識した際の表示部の表示例を示した図である。 実施例１に係るシステムが回転ジェスチャを認識して一定時間ジェスチャの継続が確認できた際の表示部の表示例を示した図である。 実施例１に係るシステムが周波数変更のジェスチャを認識した際の表示部の表示例を示した図である。 実施例１に係るシステムがロック解除ジェスチャを認識した際の表示部の表示例を示した図である。 実施例１に係るシステムがロック解除状態において周波数変更のジェスチャを認識した際の表示部の表示例を示した図である。 実施例１に係るシステムが緊急停止のジェスチャを認識した際の表示部の表示例を示した図である。 実施例２に係るシステムの機能的構成の例を示すブロック図である。 実施例２に係るインバータが備える駆動部と緊急停止受信部の構成を示す構成図である。 実施例２に係るシステムが認識結果を取得してインバータに動作指令および緊急停止信号を送信する際の処理フローを示す図である。 実施例３に係るシステムがジェスチャ認識部のエラーを取得した際の処理フローを示す図である。
図１は、実施例１に係るシステム（モータドライブシステム）の構成を示す構成図である。
なお、各図における共通の構成については同一の参照番号を付してある。また、以下に説明する各実施例は図示例に限定されるものではない。
図１は、ジェスチャ認識部１０、制御部２０、インバータ３０、表示部４０、モータ５０、負荷６０から構成される。ジェスチャ認識部１０、制御部２０および表示部４０は、インバータ３０、モータ５０および負荷６０の近くに配置される例を示している。
実施例１では、ユーザがモータ５０に対して手をかざして直感的に手を動かすことで、モータ５０への動作指令が出せるようになっている。具体的には、実施例１のジェスチャ認識部１０は、モータ５０の回転軸方向からユーザがモータ５０の回転を表すジェスチャをした場合にその回転方向を認識できるように設置される。なお、ユーザがモータ５０から離れている場合、モータ５０から遠くに配置した表示部４０にモータ５０を表示し、表示部４０を見ながらモータ５０から離れた場所において遠隔操作をするようにしても良い。その場合、ジェスチャ認識部１０は表示部４０の前面側におけるユーザのジェスチャを認識できるように設置される。
また、表示部４０とジェスチャ認識部１０は、制御部２０と有線で接続される例を図示したが、これは無線でデータをやり取りしても良い。また、表示部４０は、メガネ型のウェアラブル表示装置であっても良い。また、表示部４０とジェスチャ認識部１０は一体型でも良い。
図２は、実施例１に係るシステムの機能的構成の例を示すブロック図である。
ジェスチャ認識部１０は、手や腕、指など人間の四肢、顔や体幹の位置及び／または動きを認識する。撮像部１０１、マッチング処理部１０２、特徴量データベース１０３を備え、ジェスチャの種類を含むジェスチャ情報を出力する。 撮像部１０１は、例えば、赤外線カメラと、赤外線を照射する赤外線ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）から構成される。赤外線ＬＥＤが赤外線を照射して、撮像部１０１の近くの物体によって反射された赤外線を赤外線カメラが検出する。そして、検出した赤外線画像を出力する。なお、赤外線カメラに限定するものではなく、可視光のカメラでも良い。その場合は、赤外線ＬＥＤが赤外線を照射する必要は無い。
マッチング処理部１０２は、撮像部１０１が出力したジェスチャの画像に対して画像処理を行い、特徴量データベース１０３に蓄積されたデータ項目に応じたデータ、（例えば、画像中の手や指の位置や動きの座標や方向ベクトルなど）を抽出する。
位置の抽出は、例えば、赤外線画像であれば白く写っている領域の抽出、手領域の抽出、指先座標の抽出などの処理を行い、可視光のカメラから得られた画像であれば、人肌の色が写っている領域の抽出を行い、それ以降は赤外線画像と同様の処理を行うことで、手や指等の位置が抽出可能である。
動きの抽出は、撮像時刻が連続した複数の画像からジェスチャを行う手などの体の時系列の位置情報を抽出することで可能である。例えば、時刻ｔの画像における手の位置と、時刻ｔ＋１の画像における手の位置とを比較することにより、手がどちら方向に動いているかが抽出でき、さらに、時刻ｔから時刻ｔ＋ｎの画像における手の位置が円状に変化する場合に、手を「回転」させていることが抽出できる。
マッチング処理部１０２は、特徴量データベース１０３を参照し、撮像画像からのジャスチャ位置及び/または動きと特徴量データベース１０３との相関度から、ジェスチャ種類を特定し、ジェスチャ情報として出力する。
特徴量データベース１０３は、手の位置及び／または動きの特徴量を蓄積したデータベースであり、マッチング処理部１０２によって参照される。具体的には、例えば、「回転」や「フリック」などのジェスチャ種類毎に、位置及び／または動き（例えば、親指の指先を原点とした場合の人差し指の指先の相対的な座標とその時間変化など）が蓄積されている。なお、位置は相対的な距離としてもよい。また、特徴量データベース１０３の参照は、マッチング処理部１０２での処理だけでジェスチャ種類が特定できない場合にのみなされるようにしてもよい。
制御部２０は、ジェスチャ認識部１０から取得したジェスチャ種類を含むジェスチャ情報を用いて、インバータ用のパラメータを生成し、必要に応じてユーザの確認が取れたらインバータにパラメータ信号を送信する。インバータ３０のパラメータを設定することで、モータ５０の動作を様々に設定することができる。例えば、モータ５０の回転を速くしたりゆっくりしたりできる。また、パラメータの値を取得することで、モータ５０の回転速度など運転状態を取得できる。
また、ジェスチャ認識部１０は、ウェアラブル装置であっても良い。例えば、指輪のようにユーザの手や足の指に装着する装置や、腕に装着する装置でも良い。その場合、ジェスチャ認識部１０は、撮像部１０１の代わりに、手や指の位置及び／または動きを認識できる、例えば、加速度センサやジャイロセンサを備えても良い。
また、表示部４０はタッチパネルを備えた表示装置であって、タッチパネル上をユーザが手や指でなぞる操作をジェスチャとして認識しても良い。
制御部２０は、モータ動作状態管理部２０１、動作指令生成部２０２、パラメータ生成部２０３、通信部２０４、データベース（動作指令対応表２０５、ユーザ確認要否一覧表２０６、ユーザ確認方法一覧表２０７、パラメータ生成表２０８）を備えている。
モータ動作状態管理部２０１は、モータ５０の動作状態を管理する。例えば、モータ５０が停止中であるか、回転中であるか、加速中、減速中などを内部の変数として記憶している。
動作指令生成部２０２は、ジェスチャ認識部１０からジェスチャ情報を取得し、取得したジェスチャ情報からモータ５０への動作指令を決定する。実施例１では、すぐにインバータ３０に送信するのではなく、まず、モータ５０の動作状態と動作指令から必要に応じて、ユーザが本当に当該動作指令を意図しているのかどうかを確認する。ユーザへの確認が取れたら、インバータ３０のパラメータに変換して送信する。パラメータへの変換は、後述するパラメータ生成部２０３に変換の指示を出す。また、パラメータの送信は、後述する通信部２０４に送信の指示を出す。
パラメータ生成部２０３は、動作指令の種類とデータからインバータに送信するパラメータを生成する。動作指令の種類は、例えば、運転開始や運転停止、周波数変更などである。動作指令のデータとは、例えば、動作指令の種類が「周波数変更」であれば、変更する周波数の値を示す。
通信部２０４は、インバータ３０や外部機器と通信する。例えば、Ｍｏｄｂｕｓ通信プロトコルを使って通信を行う。
動作指令対応表２０５は、ジェスチャ認識結果と動作指令との対応を記載した表である。
図４に、動作指令対応表２０５の構成例を示す。動作指令対応表２０５には、ジェスチャ認識結果２０５１に対する動作指令２０５２が記載されている。例えば、ジェスチャ認識結果が「手を回転する」であれば、「運転開始」の動作指令となる。なお、「鍵をかける」「鍵を開ける」というジェスチャ認識結果は、モータ５０への動作指令ではなく、後述する「ロック状態」のロック解除とロックを示している。
ユーザ確認要否一覧表２０６は、ユーザへの確認が必要かどうかを示した一覧表である。確認の要否は、動作指令とモータ５０の動作状態によって異なる。
図５に、ユーザ確認要否一覧表２０６の構成例を示す。ユーザ確認要否一覧表２０６には、動作指令２０６１と、モータ５０の動作状態などから構成される。モータ５０の動作状態としては、例えば、停止中２０６２、回転中（一定速度）２０６３、回転中（加速中）２０６４、回転中（減速中）２０６５などである。ここで、例えば、動作指令２０６１が「運転開始」である場合に、モータ５０の動作状態が停止中２０６２の場合は、ユーザ確認の要否は「必要」である。これは、モータ５０が停止している状態から、運転開始により回転するため、もし誤認識である場合は危険である。そのため、ユーザへの確認が必要となる。
一方、動作指令２０６１が「周波数変更」である場合に、モータ５０の動作状態が停止中２０６２の場合は、ユーザ確認の要否は「否」である。これは、モータ５０が停止している状態なので、周波数設定を変えても運転開始するわけではなく危険は生じない。そのため、ユーザへの確認は不要となる。
また、動作指令２０６１が「緊急停止」である場合は、モータ５０の動作状態がいかなる場合でも、ユーザ確認の要否は「否」である。これは、緊急停止であるため、最優先で実行すべき動作指令だからである。これにより、緊急停止の動作指令は、ユーザ確認をせずに、すぐさまインバータに伝達される。
このように、動作指令とモータ５０の動作状態に応じて、ユーザへの確認要否を判断することで、直感的かつ安全な機器操作入力インタフェースが実現できる。
ユーザ確認方法一覧表２０７は、ユーザへの確認が必要な場合にどのような方法で確認をするかについて示した一覧表である。
図６に、ユーザ確認方法一覧表２０７の構成例を示す。ユーザ確認方法一覧表２０７には、動作指令２０７１と、確認方法２０７２などから構成される。
例えば、動作指令２０７１が「運転開始」の場合は、確認方法２０７２は「一定時間継続」という確認方法となることを示している。これは、運転開始のジェスチャである手の回転動作が予め定められた一定時間の間継続して行われた場合に、ユーザの確認が取れたと判断することを示す。つまり、例えば３秒など一定時間の間、ユーザが回転のジェスチャを継続することで、制御部２０は、ユーザが確実に運転開始を意図している、と判断する。
また、動作指令２０７１が「周波数変更」の場合は、確認方法２０７２は「ロック解除」という確認方法を示している。「ロック解除」は、例えば、ドアの鍵を回すようなジェスチャであり、他の動作指令のジェスチャとは異なるジェスチャである。ユーザによって「ロック解除」のジェスチャが行われた場合、制御部２０は、ユーザによる確認が取れたと判断する。
パラメータ生成表２０８は、動作指令の種類およびデータを基にインバータに送信するパラメータを生成するための一覧表である。
図７に、パラメータ生成表（動作指令―パラメータの関係）２０８の構成例を示す。動作指令種類２０８１、動作指令データ２０８２、パラメータアドレス２０８３、パラメータデータ２０８４などから構成される。動作指令種類２０８１は、「運転開始」や「周波数変更」などといった動作指令の種類を示す。動作指令データ２０８２は、例えば、動作指令種類が「周波数変更」の場合、周波数をどれだけ変更するかといったデータを示す。
例えば、動作指令データが１の場合、パラメータデータ２０８４は、現在の値＋１となる。周波数の現在の値が、例えば５０であれば、周波数を５１にするという動作指令となる。
なお、パラメータデータの算出方法として、動作指令データに予め定められた係数を掛け合わせた値を用いても良い。小さな手の動きのジェスチャでパラメータを大きく変えたい場合は、係数を大きくし、逆に細かい設定をしたい場合は係数を小さくする。
パラメータアドレス２０８３は、インバータ３０が管理しているパラメータを識別するためのアドレスである。例えば、周波数の値を示すパラメータは「０ｘ０００６」というアドレスに記憶される。このアドレスに格納されているデータの値を変更することで、パラメータ値を変更できる。
また、例えば、パラメータアドレス「０ｘ０００１」のパラメータは運転状態を示し、パラメータデータが１の場合は運転の開始、パラメータデータが０の場合は運転の停止を示す。動作指令種類「緊急停止」と「運転停止」は、どちらもパラメータアドレスは「０ｘ０００１」、パラメータデータは「０」である。
次に、図８を用いて、実施例１に係るシステムがジェスチャ認識結果であるジェスチャ情報を取得してインバータに動作指令を出す際の処理フローについて説明する。
まず、制御部２０はジェスチャ認識部１０から認識結果であるジェスチャ情報を取得する（ステップＳ１０１）。次に、制御部２０は動作指令対応表２０５を参照して、ジェスチャ情報に対応する動作指令を取得する（ステップＳ１０２）。そして、取得した動作指令の実行可否を確認する（ステップＳ１０３）。確認の詳細な処理フローについては、図９を用いて後述する。実行可否の確認処理の後、動作指令の実行がＯＫであれば（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、インバータ３０にパラメータを通知する（ステップＳ１０５）。もし、動作指令の実行がＮＧの場合は（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、そのまま何もせずに処理を終了する。なお、パラメータ通知の詳細な処理フローについては、図１１を用いて後述する。
このように、ジェスチャ認識部１０から取得した認識結果から、すぐにインバータへパラメータの通知を行わずに、動作指令の実行可否の確認を行うことで、直感的かつ安全な操作が実現できる。
次に、図９を用いて、動作指令の実行可否を確認する際の処理フロー（Ｓ１０３及びＳ１０４）の詳細について説明する。
まず、制御部２０は、モータ動作状態管理部２０１が管理するモータ５０の動作状態を取得する（ステップＳ２０１）。モータ動作状態管理部２０１は、モータ５０の動作状態をインバータ３０に問い合わせて取得する。具体的には、Ｍｏｄｂｕｓ通信などを用いて、インバータ３０内の記憶部のうち運転状態が格納されたアドレスの値を取得する。例えば、０ｘ００２１のアドレスが運転状態を示し、その値が「１」であれば運転中、「０」であれば停止中と判断する。また、０ｘ００２２のアドレスが周波数の目標値ｆ０、０ｘ００２３のアドレスが周波数の現在値ｆ１を示し、周波数目標値ｆ０＞周波数現在値ｆ１であれば加速中、周波数目標値ｆ０＜周波数現在値ｆ１であれば減速中である、と判断する。このようにして、制御部２０はモータ５０の動作状態を得られる。
次に、制御部２０は、ユーザ確認要否一覧表２０６を参照して、動作指令の確認の要否を取得する（ステップＳ２０２）。
例えば、図５に示したユーザ確認要否一覧表２０６では、動作指令が「運転開始」の場合、モータ５０の動作状態が「停止中」であればユーザへの確認要否は「必要」となる。運転開始は、ユーザが意図せずに通知されては危険であるため、ユーザの確認を取って確実にユーザの意図した動作指令であることを制御部２０が確認する。一方、動作指令が「緊急停止」であった場合は、モータ５０の動作状態がいずれの場合でもユーザの確認要否は「否」となる。緊急停止は、ユーザへの確認を待たずにいち早く動作指令を出し安全な状態にすることが重要なためである。
このように、制御部２０がユーザ確認要否一覧表２０６を参照することによって、運転開始などの危険を生じる動作指令は確実に、かつ緊急停止の動作指令は早急にインバータ３０に伝えることができる。これにより、ユーザはジェスチャを用いて直感的かつ安全にモータ５０へ動作指令を出すことができる。
そして、ユーザへの確認が必要であった場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、ユーザへの確認を通知する（ステップＳ２０４）。通知の詳細な処理フローについては、図１０を用いて後述する。また、ユーザへの確認が不要であった場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、動作指令実行がＯＫであると判断して、本実行可否確認処理を終了する。そして、図８で示した処理（ステップＳ１０４）に戻って処理を続ける。
ユーザへの確認を通知した後に、ユーザによる確認が検出できた場合は（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、動作指令実行がＯＫであると判断して、本実行可否確認処理を終了する。もし、ユーザによる確認が検出できなかった場合は（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、動作指令実行がＮＧであると判断して、本実行可否確認処理を終了する。
次に、図１０を用いて、ユーザへ確認を通知する際の処理フロー（Ｓ２０４）の詳細について説明する。
まず、制御部２０が動作指令およびモータ５０の動作状態を取得する（ステップＳ３０１）。そして、ユーザ確認方法一覧表２０７を参照して、ユーザへの確認方法を取得する（ステップＳ３０２）。
例えば、運転開始や運転停止であれば「一定時間継続」、周波数変更や回転方向の変更であれば「ロック解除」の動作によりユーザに確認を取る。
取得したユーザへの確認方法が「一定時間継続」であれば（ステップＳ３０２；一定時間継続）、表示部４０にゲージを表示する（ステップＳ３０３）。ゲージは、例えば、横長の長方形やタコメータのようなものであり、ジェスチャ動作が継続している間だけ、時間経過とともに１００％に近づくようなアニメーションと共に表示する。ユーザはこのゲージを見ることで、ジェスチャを継続させる必要があることを認識する。
なお、表示部４０にゲージを表示する表示画面例は、図１３および図１４に示す。
そして、一定時間ジェスチャ動作が継続した場合は（ステップＳ３０４；Ｙｅｓ）、ユーザによる確認が得られたと判断する（ステップＳ３０５）。もし、一定時間経過する前にジェスチャ動作が中断された場合は（ステップＳ３０５；Ｎｏ）、ユーザへの確認が得られなかったと判断する（ステップＳ３１０）。
また、取得したユーザへの確認方法が「ロック解除」であれば（ステップＳ３０２；ロック解除）、表示部４０にロック解除の動作方法を表示する（ステップＳ３０６）。ロック解除の動作方法は、例えば、手で鍵を回すような画像またはアニメーションを表示する。また、「モータが回転中です。誤認識ではないことを確認し、ロックを解除してください」などといった注意喚起の文言を表示しても良い。ユーザはこれらの表示を見ることで自分が行ったジェスチャと機械が認識したジェスチャが一致していることを確認し、また動作指令を伝えるためにはロック解除が必要なことを認識する。
なお、表示部４０にロック解除の動作方法を表示した表示画面例を、図１５および図１６に示す。
そして、ロック解除動作を検出した場合は（ステップＳ３０７；Ｙｅｓ）ステップＳ３０５に進み、検出できなかった場合は（ステップＳ３０７；Ｎｏ）ステップＳ３１０に進んでそれぞれ処理を実行する。
また、取得したユーザへの確認方法が「複数人」であれば（ステップＳ３０２；複数人）、表示部４０に複数人による動作方法を表示する（ステップＳ３０８）。例えば、「複数人で同時にジェスチャを行ってください」といった文言を表示部４０に表示する。ユーザはこの表示を見ることで、複数人で同時にジェスチャを行うことが必要であると認識する。複数人でのジェスチャは、例えば、ジェスチャ認識部１０によって、右手が２本検出できたら複数人でのジェスチャとして認識する。
そして、複数人での動作を検出した場合は（ステップＳ３０９；Ｙｅｓ）ステップＳ３０５に進み、検出できなかった場合は（ステップＳ３０９；Ｎｏ）ステップＳ３１０に進んでそれぞれ処理を実行する。
また、図１１を用いて、インバータ３０にパラメータを通知する際の処理フロー（Ｓ１０５）の詳細について説明する。
まず、制御部２０がジェスチャ認識部１０からジェスチャ認識結果を取得して、動作指令の種類およびデータを取得する（ステップＳ４０１）。次に、制御部２０がパラメータ生成表２０８を参照して、パラメータのアドレスとパラメータのデータを取得する（ステップＳ４０２）。そして、パラメータデータのエラーチェックを行う（ステップＳ４０３）。もしパラメータのデータにエラーが無かったら（ステップＳ４０４；Ｙｅｓ）、制御部２０の通信部２０４は、インバータ３０の通信部３０１にパラメータのアドレスとパラメータのデータを送信する（ステップＳ４０５）。もしパラメータのデータにエラーがあった場合は（ステップＳ４０４；Ｎｏ）、エラーを通知して（ステップＳ４０６）、処理を終了する。
インバータ３０は、通信部３０１、パラメータ管理部３０２、駆動部３０３を備え、モータ５０に電力を供給して動作させる。
通信部３０１は、制御部２０やその他の外部機器とデータのやり取りを行う。例えば、パラメータのデータを送受信する。ＭｏｄｂｕｓやＥｔｈｅｒＣＡＴ、ＴＣＰ／ＩＰなど複数の通信プロトコルを利用可能にするために複数備えても良い。
パラメータ管理部３０２は、インバータ３０の内部に記憶しているパラメータを管理する。通信部３０１が取得したパラメータ情報をインバータ３０の内部に記憶しているパラメータに反映したり、インバータ３０の内部に記憶しているパラメータの情報を通信部３０１に出力して外部機器に送信したりする。
駆動部３０３は、モータ５０にトルクを与えるための電力を供給するものである。
次に、実施例１に係る制御部２０のハードウェア構成について、図３を用いて説明する。制御部２０は、処理部２１１、記憶部２１２、操作部２１３、通信部２１４、表示部２１５などから構成される。
処理部２１１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とＣＰＵ上で動作するプログラムで構成される。例えば、モータ動作状態管理部２０１、動作指令生成部２０２、パラメータ生成部２０３の処理プログラムを実行する。
記憶部２１２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、補助記憶装置等の適宜の記憶装置によって構成され、各種データ及び各種プログラムを記憶する。例えば、動作指令対応表２０５やユーザ確認要否一覧表２０６を記憶する。また、記憶部２１２は、処理部２１１の作業領域も有する。記憶部２１２は、内蔵されるメモリ又は取り外し可能な外部メモリからの少なくとも一方から構成されてもよい。また、記憶部２１２は、処理部２１１がアクセス可能であればその機能の一部を外部に設けたものであってもよい。
操作部２１３は、例えば、タッチパネルやキーボード、マイクなどから構成され、ユーザの入力を受け付ける。
通信部２０４は、他の情報処理装置とデータのやり取りを行う。制御部２０がインバータ３０や、インターネットや他の情報処理装置などにアクセスするための通信処理等を行う。また、通信部２０４は１つのみを使用する場合に限らず、例えば、Ｍｏｄｂｕｓ、ＥｔｈｅｒＣＡＴ、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、無線ＬＡＮ等の複数の通信方式を利用可能にするために複数備えても良い。
表示部２１５は、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等で構成され、画像や情報を表示する。
図１２に、表示部４０の表示画面例を示す。
表示部４０には、モータ５０の動作状態などを示した状態表示４００、ジェスチャの動作方法を示したアイコン４０１〜４０５、ユーザの手の認識結果４０６などを表示する。認識結果４０６の手の表示は、認識した手の位置座標に基づいて、画面のどこに表示するかを制御部２０が決定する。例えば、手の位置座標がｘ＝１０、ｙ＝２０であれば、表示部４０の予め定められた基準点の座標、例えば、ｘ＝３００、ｙ＝１０、に手の位置座標を足して、ｘ＝３１０、ｙ＝３０の座標に手の認識結果４０６を表示する。これにより、ユーザの手の動きに合わせて手の認識結果４０６が表示され、直感的に操作することができる。
図１３に、表示部４０にゲージを表示した際の表示画面例を示す。ユーザにより回転開始のジェスチャがなされたことを示すために、「回転開始」のアイコンの周囲に、枠アイコン４０７が表示される。
ゲージアイコン４０８は、動作継続時間を示す。ユーザによるジェスチャが継続している場合は、ゲージアイコン４０８の黒い部分が右方向に領域が膨らむようなアニメーションを表示する。また、通知アイコン４０９は、ユーザにジェスチャ継続を促すために表示する通知である。
ユーザによるジェスチャが継続されて、ゲージがいっぱいになった際の表示部４０の表示画面例を図１４に示す。ゲージアイコン４０８の黒い部分が全領域に満たされている。また、通知アイコン４０９には、継続が確認できた旨が表示される。また、モータ５０の状態表示４００の「モータ動作状態」は「回転中」と表示される。
図１５に、ユーザにより周波数を上げるジェスチャがなされた際の表示部４０の表示画面例を示す。ユーザにより周波数を上げるジェスチャがなされたことを示すために、「周波数アップ」のアイコンの周囲に、枠アイコン４０７が表示される。
通知アイコン４０９には、モータ５０が回転中のためロック解除を促す旨が表示される。また、その近くには、ロック解除の動作を示すアイコン４１０が表示される。ユーザは、アイコン４１０を見ることでロック解除の方法を知ることができる。
そして、ユーザによりロック解除のジェスチャがなされた際の表示部４０の表示画面例を図１６に示す。通知アイコン４０９には、ロックを解除した旨の文言が表示される。また、モータ５０の状態表示４００の「モータ動作状態」は「回転中（ロック解除）」と表示され、ロックが解除された状態であること示す表示を行う。
その後、ユーザによって再度周波数を上げるジェスチャがなされた際の表示部４０の表示画面例を図１７に示す。アイコン４１１に、設定変更された周波数の値が表示される。本画面では、周波数が５６Ｈｚに設定されたことを示している。ユーザが手を上下に移動する度に、ユーザの手の位置に応じて周波数の値が変更される。
図１８に、ユーザにより緊急停止を示すジェスチャがなされた際の表示部４０の表示画面例を示す。ユーザの両手を認識して、手の認識結果４０６および認識結果４１２が表示される。また、通知アイコン４０９には、緊急停止をする旨が表示される。また、モータ５０の状態表示４００の「モータ動作状態」は「停止中」と表示される。
このように、ジェスチャの動作方法を示したアイコンにより、ユーザは直感的にモータ５０の動作指令を出すことができる。また、モータ５０の動作状態も簡単に把握できるため、直感的にモータ５０を操作することができる。
また、モータ５０の動作指令を行うジェスチャは通常片手のジェスチャで構成される。一方、緊急停止の動作指令を行うジェスチャは両手を使ったジェスチャであり、通常の動作指令と明確に分かれている。これにより、ユーザは緊急停止の際に、両手をかざすだけで良く直感的である。また、ジェスチャ認識部１０としては、両手があるか、片手だけあるかという差は明確に異なるため、両者の違いははっきりしており、誤認識する可能性を下げられる。
次に、緊急停止のジェスチャを認識した場合に、インバータ３０に対して運転停止のパラメータ設定を送信するだけでなく、緊急停止信号も送信することで確実にモータ５０を停止させる実施例について説明する。
インバータ３０やサーボなどのモータ制御装置を対象とした機能安全規格ＩＥＣ６１８００−５−２には、モータ５０へのトルクを遮断する機能（ＳＴＯ：Ｓａｆｅ ｔｏｒｑｕｅ ｏｆｆ）や、モータ５０を減速停止させてからＳＴＯを実行する機能（ＳＳ１：Ｓａｆｅ ｓｔｏｐ １）など様々な安全機能が規定されている。
実施例２では、インバータ３０が搭載するＳＴＯやＳＳ１といった安全停止機能を利用するものである。
図１９は、実施例２に係るシステムの機能的構成の例を示すブロック図である。
制御部２０は、実施例１に記載した構成部の他に、緊急停止送信部２２０を備える。また、インバータ３０は、実施例１に記載した構成部の他に、緊急停止受信部３２０を備える。
緊急停止受信部３２０は、駆動部３０３と接続される。緊急停止受信部３２０は、緊急停止の信号を受信すると、駆動部３０３がモータ５０にトルクを与えるために供給している電力を遮断する。これにより、モータ５０はトルクが供給されなくなり、回転が停止する。
図２０は実施例２に係るインバータ３０に含まれる駆動部３０３と緊急停止受信部３２０の構成を示す図の例である。図２０を用いて、モータ５０の駆動と緊急停止の仕組みを説明する。
緊急停止受信部３２０は、ＳＴＯ信号受信部３２１、ＳＴＯ信号受信部３２２から構成される。ＳＴＯ信号受信部３２１は、緊急停止信号を受信するための端子であり、緊急停止送信部から出力される緊急停止信号を駆動部３０３に送信する。ＳＴＯ信号受信部３２２も同様に構成される。
駆動部３０３は、ゲート駆動部３０３５、整流回路部３０３２、直流平滑回路部３０３３、インバータ部３０３４、本体制御部３０３０から構成される。
整流回路部３０３２は、例えばダイオードブリッジで構成され、外部の交流電源７０から供給される交流電圧を直流電圧に変換する。
直流平滑回路部３０３３は、例えばコンデンサで構成され、整流回路部３０３２で変換された直流電圧を平滑化する。
インバータ部３０３４は、例えば６つのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で構成され、直流平滑回路部３０３３で平滑化された直流電圧を交流電圧に変換する。
ゲート駆動部３０３５は、例えばゲートドライバＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成され、インバータ部３０３４のＩＧＢＴを駆動する。
本体制御部３０３０は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号を出力する。例えば、ＣＰＵ上で動作するプログラムである。本体制御部３０３０は、ＰＷＭ制御信号をゲート駆動部３０３５に出力し、ゲート駆動部３０３５は受信したＰＷＭ制御信号をインバータ部３０３４に出力する。インバータ部３０３４は、受信したＰＷＭ制御信号を用いてＰＷＭ制御された交流電圧を生成し、モータ５０に供給する。これにより、モータ５０の駆動制御が可能となる。
また、ゲート駆動部３０３５はＳＴＯ信号受信部３２１、３２２から緊急停止信号を受信する。緊急停止信号を受信したゲート駆動部３０３５は、インバータ部３０３４に供給するＰＷＭ制御信号を遮断する。これにより、インバータ部３０３４がモータ５０に供給する電圧のＰＷＭ制御も遮断され、モータ５０のトルクが発生しなくなる。
このようにして、駆動部３０３はモータ５０へのトルク供給を止め、モータ５０を停止させる。
次に、実施例２に係るシステムが認識結果を取得してインバータ３０に動作指令および緊急停止信号を送信する際の処理フローについて、図２１を用いて説明する。
まず、図８と同様の処理を行って、ジェスチャ認識結果を取得し（ステップＳ１０１）、動作指令を取得する（ステップＳ１０２）。
そして、取得した動作指令の種類が「緊急停止」であるかどうかを判断し「緊急停止」であった場合（ステップＳ５０１；Ｙｅｓ）、緊急停止送信部２２０が緊急停止信号を送信する（ステップＳ５０２）。もし、動作指令の種類が「緊急停止」以外だった場合は（ステップＳ５０１；Ｎｏ）、何も行わない。その後は、図８のステップＳ１０３以降と同様の処理を実行する。
このように、緊急停止信号を送信することで、確実にモータ５０を停止することができるため、より安全になる。
次に、ジェスチャ認識部１０のエラーを受信した場合や、ジェスチャ認識部１０から認識結果が取得できなかった場合に、インバータ３０に対して緊急停止信号を送信する実施例について説明する。
図２２を用いて、実施例３に係るシステムがジェスチャ認識部のエラーを取得した際の処理フローについて説明する。
まず、制御部２０がジェスチャ認識部１０に、認識結果を問い合わせる（ステップＳ６００）。そして、認識結果が取得できた場合は（ステップＳ６０１；Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に進み、それ以降は図８のステップＳ１０２以降と同様の処理を行う。
もし、認識結果が取得できなかった場合は（ステップＳ６０１；Ｎｏ）、タイムアウトかどうかを確認する（ステップＳ６０２）。そして、もしタイムアウトが発生した場合は（ステップＳ６０２；Ｙｅｓ）、緊急停止送信部２２０が緊急停止信号を送信する（ステップＳ６０５）。
もしタイムアウトが発生しなかった場合は（ステップＳ６０２；Ｎｏ）、ジェスチャ認識部１０からエラーを取得したかどうかを確認する（ステップＳ６０３）。
ジェスチャ認識部１０が出力するエラーとは、例えば、撮像部１０１のカメラレンズが汚れていることを示す「カメラ汚染エラー」や、ジェスチャ認識部１０と制御部２０との間のデータの通信速度が著しく遅いことを示す「通信速度低下エラー」などである。
これらのエラーが発生すると、ジェスチャ認識部１０から正しくジェスチャ認識結果を取得できないため、ユーザがいくら緊急停止のジェスチャを行ったとしても、制御部２０はそのジェスチャを取得できないため、モータ５０を停止できない。このような危険な状態に陥らないために、ジェスチャ認識部１０のエラーを検出したら緊急停止信号を送信して、モータ５０を停止させ、安全な状態にしておく。
ジェスチャ認識部１０からエラーを取得した場合は（ステップＳ６０３；Ｙｅｓ）、緊急停止送信部２２０が緊急停止信号を送信する（ステップＳ６０５）。
もし、ジェスチャ認識部１０からエラーの取得もできなかった場合は（ステップＳ６０３；Ｎｏ）、予め定められた時間間隔だけｗａｉｔ処理を行い（ステップＳ６０４）、再びジェスチャ認識部１０に認識結果を問い合わせる（ステップＳ６００）。
このように、ジェスチャ認識部１０がエラー状態になった際に、緊急停止信号を送信することで、モータ５０を停止されられるため、より安全性が向上する。
なお、ジェスチャ認識部１０からエラーを取得した際に、緊急停止信号を送信する代わりに、表示部４０にエラーを通知する旨を表示して、ユーザに知らせるようにしても良い。このようにすることで、モータ５０の動作を継続でき、システムの可用性が向上する。
なお、制御部２０の機能は、インバータ３０に備えた構成にしても良い。
１０ ジェスチャ認識部
２０ 制御部
３０ インバータ
４０ 表示部
５０ モータ
６０ 負荷
１０１ 撮像部
１０２ マッチング処理部
１０３ 特徴量データベース
２０１ モータ動作状態管理部
２０２ 動作指令生成部
２０３ パラメータ生成部
２０４ 通信部
２０５ 動作指令対応表
２０６ ユーザ確認要否一覧表
２０７ ユーザ確認方法一覧表
２０８ パラメータ生成表
２１１ ＣＰＵ
２１２ 記憶部
２１３ 操作部
２１４ 通信部
２１５ 表示部
３０１ 通信部
３０２ パラメータ設定部
３０３ 駆動部
３２０ 緊急停止受信部
３２１ ＳＴＯ信号受信部
３２２ ＳＴＯ信号受信部
３０３０ 本体制御部
３０３２ 整流回路部
３０３３ 直流平滑回路部
３０３４ インバータ部
３０３５ ゲート駆動部
４００ 状態表示
４０１〜４０５ アイコン
４０６ 手の認識結果
４０７ 枠アイコン
４０８ ゲージアイコン
４０９ 通知アイコン
４１０ ロック解除の動作を示すアイコン
４１１ アイコン
４１２ 手の認識結果

Claims (6)

  1. モータに電源を供給するインバータと、
    ジェスチャを認識するジェスチャ認識部と、
    モータの動作状態を管理するモータ動作状態管理部と、
    前記ジェスチャ認識部で認識したジェスチャから動作指令を生成する動作指令生成部と、
    該動作指令生成部が生成した該動作指令に基づいて該インバータのパラメータを生成するパラメータ生成部と、
    該動作指令とモータ動作状態との関係から、該動作指令の実行可否に対するユーザの確認要否を示すユーザ確認要否一覧を保持したデータベースと、
    を備え、
    前記動作指令生成部は、
    前記ユーザ確認要否一覧を参照して、生成した動作指令の実行可否をユーザに確認するか判断し、
    生成した動作指令が緊急停止の場合は、モータ動作状態がいかなる場合でも該動作指令が実行可能と判断すること、
    を特徴とするモータドライブシステム。
  2. モータに電源を供給するインバータと、
    ジェスチャを認識するジェスチャ認識部と、
    モータの動作状態を管理するモータ動作状態管理部と、
    前記ジェスチャ認識部で認識したジェスチャから動作指令を生成する動作指令生成部と、
    該動作指令生成部が生成した該動作指令に基づいて該インバータのパラメータを生成するパラメータ生成部と、
    該動作指令とモータ動作状態との関係から、該動作指令の実行可否に対するユーザの確認要否を示すユーザ確認要否一覧を保持したデータベースと、
    を備え、
    前記動作指令生成部は、
    該ユーザ確認要否一覧を参照して、生成した動作指令の実行可否をユーザに確認するか判断し、
    該ユーザ確認要否一覧を参照して、ユーザへの確認が必要と判断した際に、予め定められた一定時間間隔だけジェスチャ動作が継続した場合に、ユーザの確認が検出できたと判断すること、
    を特徴とするモータドライブシステム。
  3. 前記動作指令生成部は、該ユーザ確認要否一覧を参照して、ユーザへの確認が必要と判断した際に、予め定められたロック解除動作を示すジェスチャが検出できた場合に、ユーザの確認が検出できたと判断すること、
    を特徴とする請求項１に記載のモータドライブシステム。
  4. モータに電源を供給するインバータと、
    ジェスチャを認識するジェスチャ認識部と、
    モータの動作状態を管理するモータ動作状態管理部と、
    前記ジェスチャ認識部で認識したジェスチャから動作指令を生成する動作指令生成部と、
    該動作指令生成部が生成した該動作指令に基づいて該インバータのパラメータを生成するパラメータ生成部と、
    該動作指令とモータ動作状態との関係から、該動作指令の実行可否に対するユーザの確認要否を示すユーザ確認要否一覧を保持したデータベースと、
    緊急停止信号を送信する緊急停止送信部と、を備え、
    前記動作指令生成部は、
    該ユーザ確認要否一覧を参照して、生成した動作指令の実行可否をユーザに確認するか判断し、
    生成した動作指令が緊急停止の場合は、緊急停止信号を送信すること、
    を特徴とするモータドライブシステム。
  5. モータに電源を供給するインバータと、
    ジェスチャを認識するジェスチャ認識部と、
    モータの動作状態を管理するモータ動作状態管理部と、
    前記ジェスチャ認識部で認識したジェスチャから動作指令を生成する動作指令生成部と、
    該動作指令生成部が生成した該動作指令に基づいて該インバータのパラメータを生成するパラメータ生成部と、
    該動作指令とモータ動作状態との関係から、該動作指令の実行可否に対するユーザの確認要否を示すユーザ確認要否一覧を保持したデータベースと、
    緊急停止信号を送信する緊急停止送信部と、を備え、
    前記動作指令生成部は、
    該ユーザ確認要否一覧を参照して、生成した動作指令の実行可否をユーザに確認するか判断し、
    前記ジェスチャ認識部からエラーを受信した場合に、緊急停止信号を送信すること、
    を特徴とするモータドライブシステム。
  6. モータに電源を供給するインバータと、
    ジェスチャを認識するジェスチャ認識部と、
    モータの動作状態を管理するモータ動作状態管理部と、
    前記ジェスチャ認識部で認識したジェスチャから動作指令を生成する動作指令生成部と、
    該動作指令生成部が生成した該動作指令に基づいて該インバータのパラメータを生成するパラメータ生成部と、
    該動作指令とモータ動作状態との関係から、該動作指令の実行可否に対するユーザの確認要否を示すユーザ確認要否一覧を保持したデータベースと、
    緊急停止信号を送信する緊急停止送信部と、を備え、
    前記動作指令生成部は、
    該ユーザ確認要否一覧を参照して、生成した動作指令の実行可否をユーザに確認するか判断し、
    前記ジェスチャ認識部から予め定められた時間間隔だけ待っても認識結果が得られない場合に、緊急停止信号を送信すること、
    を特徴とするモータドライブシステム。
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