JPS61222339A - プラント作業用移動ロボットの制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プラント内の移動作業ロボット等の［６体と
コントローラとの間の通信方法及びその装置に関する。

〔発明の背景〕

プラント内の移動作業ロボット、例えば原子カプラント
内における保守点検ロボットと中央制御室とのデータ通
信においての通信手段としては、ロボットの移動の容易
性から及び計装系へ影響を与えないことから、光無線方
式が有利と考えられている。プラント内は壁、機械など
によシ複雑に仕切られているのが通常であシ、壁又は天
井に中継装置を設置してロボットとの無線伝送を可能に
することが検討されている。この際、中継装置の故障は
ロボットと中央制御室とのデータ伝送の不通につながシ
、ロボットの制御ができなくなるという問題がある。移
動体との光熱ａ装置としては、特開昭５７−１００９０
０号が知られている。これはレーザビームを用いた移動
体追越方式の情報伝達装置で、高所に取付けられた追尾
装置（中継装置）と移動体間でデータ伝送する。しかし
、この装置では、中継装置に異常が発生した際のバック
アップ方法は検討されていない。

６方プラント内における分散型制御システムやローカル
エリアネットワークにおいては、伝送路やコンピュータ
の大喪構成による高信頼化方法が一般に知られている。

しかし、この方法は中継装置や伝送路のハードウェア量
が２倍、３倍に増加することからコスト高を招くという
欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、中継装置に故障が発生した場合にそのバック
アップを可能としたコントローラと移動体との通信方法
及び装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、制御対象が移動ロボットであり、プラント内
を６由に移動できることに着目し、移動ロボットの通信
手段にデータ中ｇ機能を設け、故障中継装置の機能を代
行できる上りにし、通信不能になっている移動ロボット
と正常な中継装置間のデータ中継をさせることによシ、
コントローラと移動ロボット間の通信を維持するようＫ
したことが特徴である。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実ＩＩＩＡ同の全体構成でろる。

コントローラｌと中継装置８１．８２とは伝送路７０で
結合されておシ、コントローラ１２）ｋら送信されたデ
ィジタルデータは中継装置８１，８２からＦ　Ｓ　Ｋ　
（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　５ｈｉｆｔ　ｌ（ｅｙｉｈｇ　
）変調された拡散近赤外光として送出される。中継装置
８１．８２は固定して取９つけられている。移動ロボツ
）Ｒ１、Ｒ２は通信装置ＴＩ、Ｔ２とを搭載し、該通信
装置ＴＩ、Ｔ２はその光を受信し、そのディジタルデー
タが自局宛のものであれば取込む。ロボツ）Ｒ１，几２
が送信した場合にはその逆で、通信製！ｉＴ１．Ｔ２が
送信（光）する。

中継装置８１．８２の通信範囲はその光送受信能力、プ
ラント内の障害物などによシ限定される。

本図ではそれを点線で示した。同様にロボットＲ１，Ｒ
，２の通信装置Ｔ１．Ｔ２の通信範囲も制限される。本
図の状態にロボット几１．Ｒ２が位置する場合には几１
　（ＴＩ　）４−＃−８１→コントロー９１、Ｒ２（Ｔ
２）→８２４−＋コントローラ１間で伝送が行われてい
る。尚、通信装置１Ｔ１．Ｔ２はそれぞれ２つの機能を
持つ。第１は、自己の通信装置の搭載されているロボッ
トとコントローラ１とを、中継装ｍｔ介して通信させる
自己通信機能、ｌＸ２は自己の移動体とは異なる他の移
動体とコントローラｌとの間で通信を行わせるべく慟〈
中継機能である。

従来、中継装置Ｓ１が故障すると、コントローラｌから
のデータはロボットＲ１に伝送できなくなシ、かつ、ロ
ボットＥＬ１からのデータもコントローラ１に伝送でき
なくなる。本実施例ではコントローラｌが中継装置８１
の異常を検知すると、ロボットＲ２ｔ−ロボットＲ１と
中継装置Ｓ２双方と伝送可能な位置まで移動するように
指令し、ロボットＲ２のデータ中継機Ｉ！ヲ用いて、ロ
ボットＲ１とのデータ伝送を再開させる。この場合のコ
ントローラｌとロボット几ｌとのデータの流れは、几１
　　（ＴＩ）ｅＲ２（Ｔ２）４４８２→コントローラ１
となる。

このようにして、中継装置が故障し、その中継装置を介
してコントローラ１とデータ伝送していたロボットＲ１
がデータ伝送不能になっても、移動ロボットの通信装置
に設けたデータ中継機能と、コントローラ１０バックア
ップ制御機能により、通信を再開できる。

以下、本実施例を詳細に説明する。

第２図はコントローラ１１及び中継装置８１゜８２の構
成図である。Ｓｌ、８２の内部は光送信器９，９人と光
受信器１０，１０ムに大別される。

光送信器９．９Ａは、回！７Ｇを通してコントローラ１
から送信されて来たディジタル信号ｆ：ＦｓＫ変調する
変調回路と発光素子とから成る（本図には記載されてい
ない）。光受信器１０．ＩＯＡは受光素子と受光し比信
号の復調回路とから成る（本図には記載されていない）
。伝送線７０は本実施例では一般に広く用いられている
同軸ケーブルでるるか、ツイストペア線や光７アイパで
も良い。

コントローラｌはＣＰＵ　（プロセッサ）２、Ｒ，ＡＭ
（ランダムアクセス・メモリ）３、ルＯＭ（リード・オ
ンリー・メモリ）４、伝送回路６、補助記憶装置８、イ
ンター７エース７が内部バス５で接続？れた構成である
。几ＡＭ３には、移動ロボットから、〜１δされてくる
データ、ロボットの現在位置などが一時記憶されている
。ＲＯＭ４には伝送制御プログラム、中継装置異常診断
プロ≠ダラム、及びバックアップ制御プログラムが入っ
ておシ、ＣＰＵ２によって続出され実行される。

補助メモリ゛８にはプラント全体の構成地図や、中継装
置の設置位置などが保存されている。

送信データはＲＡＭ３内にＣＰＵ２によって作られた後
、伝送回路６に転送されパラレル−シリアル変換されて
送信される。受信データは伝送回路６でシリアル→パラ
レル変換されＲＡＭ３に転送される。

第３図は移動ロボット几１．ｉ（，２の通信装置ＴＩ、
Ｔ２の構成図である。通信装置Ｔ１．Ｔ２は同一構成よ
り成り、Ｔｌｏみを示す。ＣＰＵ１４．１１．ＡＭ１５
、ＲＯＭ１６、伝送回路１３、位置検出回路１８、移動
機構制御回路２０が内部パス１７で結合されている。

移動ロボットは光受信回路１２、伝送回路１３を通して
受信したコントローラｌからの制御データに基づき、Ｃ
ＰＵ１４がＲ，０Ｍ１６に格納された制御プログラムを
用いて、制御機構制御回路２０を介して移動機４＄１２
１を制御することにより、移動する。

さらに位置セ／す１９からの信号を位置検出回路１８で
処理し、光送信器１１を介して現在位置データをコント
ローラｌに伝送する。

また、１３は故障中継装置バックアップ時に使用するデ
ータ中継機能を有する。この詳細は後述する。

まず、第４図、第５図を用いてコントローラｌの持つバ
ックアップ制御機能について説明する。

第４図はバックアップ制御プログラムのフローチャート
である。コントローラ１が動作中は本プログラムは常時
動作している。伝送制御プログラム、中継装置異常診断
プログラム及び不プログラムはマルチタスクとしてＣＰ
Ｕ２が処理している。

中継装置８１．Ｓ２のいずれかに異常が発生すると異常
診断プログラムによシどの中継装置が異常発生のものか
判定され、異常発生をバックアップ制御プログラムに報
告する。バックアップ制御プログラムは中継装置異常の
発生報告を受けると処理２３ｆ：開始する。

具体例を第５図を用いて説明する。第５因は中継装置Ｓ
１が故障する直前のコントローラ内の認識している情報
を平面図として図示し友ものである。中継！１１８１−
８６は認識範囲３２に対して図のように互いに異なる位
置に固定して配置されている。各中継装置１８１−８６
の周囲方向に示した円弧状の点線は、その点線内部の中
継装置の送受信可能領域である。更に、ロボット几１．
ル２はそれぞれ中継装置８１．８３内に現在存在してい
るものとする。また、カギ形斜線ｓ２８はロボットの移
動の障害物（物品であることも壁でるることもあシ）で
ある。

以上の各種の状態はコントローラ！内に報情として格納
されている。例えば、固定データである中継装置ｔＳ１
〜Ｓ６の位置、３２の範囲、障害物２８は補助メモリ８
に格納させ、変更可能ｆ−タとなるロボット几１．１（
，２の位置はｋＬＡＭ３に格納させる。

いま中継装置８１が故障したという情報が入つ次場合を
考える。この場合、中継装置Ｓ１を介してコントローラ
１と通信をしていたロボット几１が通信不能となること
がわかる。従って中継装置８１とコントローラ１とのデ
ータ伝送を再開させるために第４図の処理２３では次の
処理を実行する。０内は本例における結果を示す。

（１）ある中継装置が故障したときにデータ伝送不能と
なる移動ロボットの確１４！（Ｒ１）Ｃ）　通信不能と
なった移動ロボツ）　（Ｒ１）と最も近い正常な中継装
置を選択（Ｂ２） （３）　　バックアップに使用するロボットの決定（几
２） （４）移動ロボット（ＦＬｌ）と中継装置の双方に通信
可能なバックアップ用ロボットの位置を決定（第５図の
Ｐ点） （５）　　バックアップ用ロボット（Ｂ２）に移動指令
を送信 次に、Ｒ２がＰ点の位置まで移動したことを確認（第４
図の処理２４）後、ロボツ）３２に中継装置８２を中継
して、データ中継機能を開始させる（第４図の処理２５
）。

中継装置Ｓｋの修理が光子するかまたは、ロボット几１
が中継装置Ｓ２の中継可能範囲に入るまで、ロボツ）８
２のデータ中継機能を維持する。

以上のバックアップ制御プログラムによシ故障中継装置
をバックアップすることができる。

次に移動ロボットの通信装置の自己通信機能及びデータ
中継機能を説明する。第６図は通信装置の伝送回路１３
の構成を示す。第７図はデータ伝送フォーマットを示す
。

伝送フォーマットはフラグ（ＦＬＧ）の後にアドレス（
Ａ）、コントロールデータ（Ｃ）、データ、エラーチェ
ックデータＣＰＣＢ）が続き最後にＦＬＧがくるＨ　Ｄ
　Ｌ　Ｃ（Ｈｉｇｈ　Ｌｅｖｅｌ　ＤａｔａＬｉｎｋ　
Ｃｏｎｔｒｏｔ）のフォーマットｔｔＣ用している。

第６図は本発明のロボットＷ！ｒ−の通信装置の一部で
るる伝送回路１３の実厖例でめる。各ロボットに共通し
て当該通信装置が悟賊される。動作説明をわかシやすく
するために、第５図のロボットＲ２に搭載されている通
信装置の動作として説明することとする。

第６図で、点線で囲んだ部分５９は、中継装置であり、
その他の部分は、自己の通信機能をなす自己通信装置を
示す。

先ず、自己通信装置を説明する。この自己通信装置とし
ての機能は第５図でみるに１中継装置Ｓ３を介してロボ
ットＲ２がコントローラ１と通信する時に使用する。一
方、中継装置５９は、中継装置８１が故障し、ロポツ）
Ｒ２が中継装置Ｓ２の領域のＰ点に移動した状態のもと
で、その中継機能を発揮する。

自己通信装置は、受信レジスタ（ＲＥＣＲＥＧ）４９、
ＦＣ８Ｃ８チニフ路５６、クロックコントローラ５５、
受信保持レジスタ４０、ステータスレジスタ４１１アド
レスレジスタ４２、コントロールレジスタ４３、送信保
持レジスタ４６、アドレス比較器５０、送信レジスタ５
３、ＦＣ８付加レジスタ５４、イノターフエース制御回
路４７、より成る。

受信レジスタ４９・・・光受信器１２（第３図）を介し
て送られてくる受信データを受信する。この受信データ
は、第７図の如＜ＨＤＬＣ形式のフォーマットよ構成る
。

受信保持Ｖジスタ４０・・・光受信器１２（第３図）か
らの受信データ中の指定（送信先アドレス）と自己アド
レスとが一致したときの当該受信データ’ｉｓ込む。自
己アドレスとは、各ロボットの番号を云う。

アドレス比較器５０・・・上記受信データ中の送信先ア
ドレスと自己アドレスとの一致の有無をみる。

アドレスレジスタ４２・・・上記自己アドレスをラッチ
している。

ＦＣＳチェック回路５６・・・受信データの中のＦＣ８
コードに誤りがあるか否かをチェックする。

クロックコントローラ５５・・・制御の几めのクロック
を発生する。

送信保持レジスタ４６・・・送信データの一時記憶を行
う。

送信レジスタ５３・・・送信保持レジスタ４６の送信デ
ータを受けとシ出力の次めにソう。

ＦＣ８付加回路５４・・・送信レジスタ５３から送信デ
ータを送出する際に、ＨＤＬＣに従ってＦｅ２を付加す
る。

インターフェース制御回路４７・・・バス１７との接続
の管理や各レジスタのチェックの機能を持つ。

ステータスレジスタ４１・・・各種ステータスを記憶す
る。例えば、アトレス一致の結果を記憶する。

動作は以下となる。

光受信器１２を介して受信し友受信データは、受信レジ
スタ４９に６担、ラッチされ、アドレス比較器５０では
このラッチしたデータの中の送信先アドレスとアドレス
レジスタ４２の自己アドレスとの比較をとる。一致がと
れると、自分が受信すべきロボットでるることがわかシ
、その旨をステータレジスタ４１にラッチさせる。且つ
、受信データをレジスタ４９から受信保持レジスタ４０
に送りラッチさせる。一方、受信データの中のＦＣＳコ
ードをチェック回路５６でチェックし、異常であればＣ
ＲＣ工２−を発生する。

受信保持レジスタ４０に格納した受信データはバス１７
を介してＣＰＵ１４（第３図）に送シ、受信処理を行う
。必要ならばその中のコマンドに従って処理や制御を行
う。

以上は受信動作でロシ、送信動作では、バスＩｎ介して
ＣＰＵ１４（第３図）から送られてきた送信データを６
担、送信保持レジスタ４６に格納し、次いで、送信レジ
スタ５３を通じてライン６１へ送出する。この際、ＦＣ
ＳコートヲＨＤＬＣに従って付加する。ライン６１の出
力は、送信器１１（第３図）に納会して＆夛、送信器ｌ
ｉｔ通じてコントローラ１へ送信される。

次に、中継装置５９ｆ：働かせる中継機能の動作を説明
する。この中継動作は、前述した如く、第５図でのロボ
ットル２がＰ点にき次状態での動作と考えるとわがシや
すい。

中継装置５９は、コントロールレジスタ４３、アドレス
レジスタ４４，４５、アドレス比較器５１．５２、ゲー
ト回路４８ニジ成る。

コントロールレジスタ４３・・・中継機能指令を一時記
憶する。

アドレスレジスタ４４・・・通信再開するロボット番号
、即ち第５図ではロボツ）８１０番号を記憶する。

アドレスレジスタ４５・・・コントローラ１の番号を記
憶する。従って、アドレスレジスタ４４と４５とで互い
に通信関係となる機器の相互が表示でき九ことになる。

アドレス比較器５１．５２・・・比較器５１は受信デー
タが通信ロボット番号宛なのかを比較し、比較器５２で
はそれがコントローラ１からのものか否かを比較する。

ゲート回路４８・・・アドレス比較器５１又は５２によ
るアドレス一致の際、開けられ、受信データは、ライン
６０→ゲート４８→２イン６１を介して光送信器１１第
３図）にそのまま送られる。

中継機能動作は以下となる。

受信データは、レジスタ４９を弁し、てアドレスがアド
レス比較器５１．５２に送られる。アドレス比較器５１
又は５２は、現在のモードが中継機能モードであること
をレジスタ４３の出力で判断し、直ちにアトＶス比較を
する。比較器５１か５２かのいずれかでアドレス一致が
あれば、ゲート４８を開き、受信データをそのまま６１
に出力する。この出力は光送信器１１ｔ−介して送波さ
れる。光送信器１１の出力は、コントローラｌ又はロボ
ツ）Ｒ１で受信される。比較器５１で一致がとれ九時に
は、ロボットＲ１が受信となる時で６〕、比較器５２で
一致がとれ九時にはコントローラｌが受信となる時であ
る。

尚、ゲート回路４８は受信データを若干遅延させておき
、比較結果でその遅姑出力を出力させることになる。更
に、中継となるロボットは、１台とは限らず、複数台シ
リアルに中継させてもよい。

本実施例によれば、各ロボットの通信装置に中継機能を
設は次ことによって、ロボットが自己通信の他に他ロボ
ットの中継器としても作動できることになった。従って
、中継装置の障害に対して即座に対処できることとなつ
友。

更に、本実施例での中継機能によれば、中継か否かのコ
ントロールデータによって中継モードを設定でき、且つ
中継に際し−Ｃは、通信関係を呈するロボット番号とコ
ントローラ番号とを格納しておき、一致がとれ次ときに
、中継器としてパスするとの簡単な構成をとることがで
きた。更に、バックアップ機能をコントローラに持たせ
ることができ、制御の一元化をはかることができた。

尚、ロボットは移動体の一例である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、中継装置の故障に対して、他の移動体
が通信中継機能を発揮できることになシ、効率的なバッ
クアップ機能を発揮させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用例図、第２図はコントローラ１の
実施例図、第３図は通信装置ＴＩ、Ｔ２の実施例図、第
４図はバックアップ用プログラムの７０−チャート、第
５図はロボットｆｌ、１．凡２と中継装置１１ｆ８１〜
Ｓ６との支配領域のデータを画面化した図、第６図は伝
送回路の実施例図、第７図は）（ＤＬＣのフォーマット
図である。 ｌ・・・コントローラ、８１．８２・・・中継装置、Ｒ
１１゜ｆＬ２・・・ロボツ）、’ｌ’ｌ、Ｔ２・・・通
信装置、５９・・・中継装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コントローラと、複数の中継装置と、該中継装置を
   介して上記コントローラと通信可能な通信装置を、搭載
   してなる複数個の移動体とを備えた通信システムにおい
   て、上記移動体に搭載した通信装置には、自己の移動体
   のための自己通信機能と中継通信機能とを持たせると共
   に、前記中継装置の少くとも一台が故障した場合に、該
   故障中継装置を介しコントローラと自己通信機能により
   通信していた移動体と故障していない正常な特定の中継
   装置との間に、他の移動体を移動させ、該他の移動体の
   中継通信機能を介して上記移動体とコントローラとの通
   信を行わせてなるコントローラと移動体との通信方法。 ２、コントローラと、複数の中継装置と、該中継装置を
   介して上記コントローラと通信可能な通信装置を、搭載
   してなる複数個の移動体とを備えると共に、上記通信装
   置は自己の移動体のための自己通信機能と中継通信機能
   とを持ち、上記コントローラは上記複数の中継装置の少
   くとも一台が故障したことを検知してバックアップする
   機能とを持ち、該バックアップ機能は、故障した中継装
   置と自己通信機能を介して通信していた移動体と正常な
   特定の中継装置との間に、他の移動体を移動させ、該他
   の移動体の中継通信機能を介して該コントローラと上記
   移動体との間で通信を行わせるとの、バックアップ機能
   としたコントローラと移動体との通信装置。