控制装置、控制系统、控制方法以及记录介质与流程

本发明涉及用于确保监视机器人等控制对象的动作的安全性的技术。

背景技术：

存在使用遥控器等控制装置通过无线通信控制监视机器人等控制对象的技术。在这种技术中，为了提高控制对象的动作的安全性，例如在特开2006-341356号公报、特开2014-184519号公报中提出了在控制装置中设置紧急停止开关。

但是，在现有的技术中，需要由用户判断控制对象是否发生了误动作，用户基于自己的判断按下紧急停止开关，来强制停止控制对象的动作。因此，当在用户无意的状况下控制装置被施加了某些外力而致使控制对象误动作时，用户意识不到控制对象的误动作，因而很难强制停止控制对象的动作。

近年来，使用监视机器人等机器人的场合增多，强烈期望提高机器人的动作的安全性。

为此，本发明的目的在于提供能提高控制对象的动作的安全性的技术。

技术实现要素：

本发明所涉及的控制装置具备：控制信号生成部，其生成控制信号；发送部；以及通信开关。发送部将控制信号包含在发送信号中，通过无线通信发送给控制对象。通信开关是如下开关：具有第1通信禁止状态和通信允许状态，由于来自外部的操作而从第1通信禁止状态向通信允许状态转变，在被解除该操作时返回第1通信禁止状态。并且，通信开关在保持通信允许状态的期间中，允许发送部进行无线通信，在保持第1通信禁止状态的期间中，禁止发送部进行无线通信。

附图说明

图1是概念性示出第1实施方式所涉及的控制系统的框图。

图2是示出控制系统所具有的控制装置的外观的一例的俯视图。

图3a和图3b是示出控制装置所具备的通信开关的2个例子的概念图。

图4a～图4c是示出在第2实施方式中由通信开关实现的3个状态的概念图。

图5是概念性示出第3实施方式所涉及的控制系统的框图。

图6是概念性示出第5实施方式所涉及的控制系统的框图。

具体实施方式

[1]第1实施方式

图1是概念性示出第1实施方式所涉及的控制系统的框图。如图1所示，控制系统具有控制装置1和由该控制装置1控制的控制对象2。控制对象2例如是监视机器人、搬运机器人等机器人。此外，控制对象2也可以是进行某些动作的各种电气设备、装置等。不过，优选控制对象2是需要确保动作的安全性的。

＜控制装置＞

控制装置1具备电力供应部10、操作部11、控制信号生成部12、发送部13以及通信开关14。电力供应部10向控制装置1的各部供应电力。在本实施方式中，电力供应部10向控制信号生成部12和发送部13供应电力。

图2是示出控制装置1的外观的一例的俯视图。在该例中，操作部11包括左右一对操作杆111和4个操作开关112。此外，操作部11不限于此，也可以包含触摸面板等用于操作控制对象2的各种用户界面。

控制信号生成部12生成与操作部11的操作相应的控制信号sct。具体来说，控制信号生成部12将从操作部11得到的模拟信号转换为数字信号而生成控制信号sct。更具体来说，控制信号生成部12将包含反映了操作部11的操作杆111、操作开关112等的全部的操作状态的命令数据的数字信号生成为控制信号sct。因此，在随着控制对象2的动作的复杂化、高精度化而操作部11的构成也复杂化的情况下，在控制信号生成部12中生成的控制信号sct(一系列数据)的数据列变长。

发送部13将控制信号sct包含在发送信号st中，通过无线通信发送给控制对象2。具体来说，发送部13依照所使用的通信标准进行发送信号st的发送。这时，发送部13将发送信号st(包含控制信号sct)分割为多个数据包(所使用的通信标准中规定的数据的通信单位)进行发送。并且，随着控制信号sct的数据列变长，发送控制信号sct所需的数据包数量会增加。此外，通信标准能够使用各种无线通信标准(ieee802.11、bluetooth(注册商标)、zigbee等)。

通信开关14是如下开关：具有第1通信禁止状态和通信允许状态，由于来自外部的操作而从第1通信禁止状态向通信允许状态转变，在被解除该操作时返回第1通信禁止状态。在此，第1通信禁止状态是通信开关14能采取的状态，并且是为了禁止发送部13进行无线通信而设定的状态。另外，通信允许状态是通信开关14能采取的状态，并且是为了允许发送部13进行无线通信而设定的状态。

在本实施方式中，通信开关14是与设置于控制装置1的主电源开关(未图示)不同的电源开关，是能与操作部11的操作并行地简便进行从电力供应部10向发送部13的电力供应与切断切换的开关。而另一方面，控制信号生成部12始终被供应电力。

并且，当通信开关14短路时，电力被供应给发送部13，从而能由发送部13进行无线通信。即，当通信开关14短路时，允许发送部13进行无线通信。因此，通信开关14的短路状态与通信允许状态对应。另外，当通信开关14断开时，向发送部13的电力供应被切断，从而不能由发送部13进行无线通信。即，当通信开关14断开时，禁止发送部13进行无线通信。因此，通信开关14的断开状态与第1通信禁止状态对应。

此外，在控制装置1中，通信开关14也可以是能切断向控制信号生成部12和发送部13双方的电力供应的开关。另外，也可以是发送部13始终被供应电力，通信开关14是能进行向控制信号生成部12的电力供应与切断的切换的开关。在这种情况下，发送部13以如下方式构成：在没有来自控制信号生成部12的控制信号sct的输入的期间，不发送发送信号st。不论是哪种情况，当通信开关14短路时，均允许发送部13进行无线通信，当通信开关14断开时，均禁止发送部13进行无线通信。

图3a和图3b是示出通信开关14的2个例子的概念图。在图3a中，通信开关14是在电力供应的路径上配置有1个接点141a的接点开关，接点141a由弹簧等施力构件施力，从而在没有来自外部的操作时处于断开状态。

在图3b中，通信开关14是在电力供应的路径上配置有2个接点141b的接点开关，2个接点141b以通过对通信开关14进行1次按压操作会使双方短路的方式连结，并且，均由弹簧等施力构件施力，从而在没有来自外部的操作时处于断开状态。在该接点开关的情况下，即使一个接点发生故障而成为始终短路的状态，只要另一个接点正常动作，就能够进行电力供应与切断的切换，通信开关14的动作能得到较高的安全性。

根据这种通信开关14的构成，当用户按下通信开关14时，通信开关14变为通信允许状态。并且，在用户持续按住通信开关14而通信开关14被保持在通信允许状态的期间中，发送部13被供应电力，其结果是，允许发送部13进行无线通信。而另一方面，当通信开关14被解除按压操作时，通信开关14向第1通信禁止状态转变。并且，在用户未按下通信开关14而通信开关14被保持在第1通信禁止状态的期间中，向发送部13的电力供应被切断，其结果是，禁止发送部13进行无线通信。

根据上述控制装置1，当使控制对象2动作时，要求用户按下通信开关14来使该通信开关14向通信允许状态转变。而另一方面，当通信开关14被解除按压操作时，通信开关14始终保持在第1通信禁止状态。因而，只有在用户有意使控制对象2动作时，才会对控制对象2发送发送信号st(包含控制信号sct)。而另一方面，在用户无意使控制对象2动作时，不会从发送部13发送发送信号st，能防止由于向控制对象2的误发送而引起的控制对象2的误动作。因此，根据上述控制装置1，能够提高控制对象2的动作的安全性。

＜控制对象＞

如图1所示，控制对象2具备电力供应部20、动作部21、接收部22以及动作控制部23。电力供应部20向控制对象2的各部供应电力。

动作部21是实现控制对象2的动作的马达等机构部，由动作控制部23控制。作为一例，动作部21是实现控制对象2的行驶的驱动机构部。此外，动作部21不限于此，可以应用各种机构部。

接收部22接收来自控制装置1的发送部13的发送信号st，基于接收到的发送信号st构筑接收信号sr并将其输出。具体来说，接收部22接收分割为多个数据包的状态的发送信号st。这时，易于保证每个数据包的通信质量。之后，接收部22根据接收到的多个数据包来构筑接收信号sr，使其成为与分割时的发送信号st相同的数据包排列。从而，在接收信号sr中包含与发送信号st内的控制信号sct对应的控制信号scr。在接收信号sr的构筑被正常执行的情况下，控制信号scr会与控制信号sct一致。

动作控制部23基于包含在接收信号sr中的控制信号scr控制动作部21。这时，只要控制信号scr与控制信号sct一致，就能在控制对象2中实现与来自控制装置1的控制信号sct相应的正常动作。

[2]第2实施方式

作为第2实施方式，通信开关14也可以是能实现还包含第2通信禁止状态的3个状态的开关。在此，第2通信禁止状态是通信开关14能采取的状态，并且是为了禁止发送部13进行无线通信而进一步设定的状态。

图4a～图4c是示出在第2实施方式中由通信开关14实现的3个状态的概念图。具体来说，在图4a～图4c中分别示出第1通信禁止状态、通信允许状态以及第2通信禁止状态。

通信开关14是在电力供应的路径上配置有1个接点141c的接点开关，接点141c由弹簧等施力构件施力，从而在没有来自外部的操作时处于断开状态(参照图4a)。并且，通过对通信开关14进行按压操作(第1阶段的按压操作)，接点141c变为短路状态(参照图4b)，通过进行进一步的按压操作(第2阶段的按压操作)，接点141c再次变为断开状态(参照图4c)。

根据这种通信开关14的构成，不论是在通信开关14被解除按压操作的情况下，还是在对通信开关14施加了进一步的按压操作(追加操作)的情况下，向发送部13的电力供应都被切断，其结果是，禁止发送部13进行无线通信。因而，当在使控制对象2动作时用户察觉到某些危险而反射性地按下通信开关14的情况下，也会禁止发送部13进行无线通信。因此，根据第2实施方式的控制装置1，能够进一步提高控制对象2的动作的安全性。

[3]第3实施方式

图5是概念性示出第3实施方式所涉及的控制系统的框图。如图5所示，在第3实施方式中，控制装置1还具备附加信号生成部15，控制对象2还具备安全控制部24和安全开关25。

在控制装置1中，附加信号生成部15生成与控制信号生成部12所生成的控制信号sct对应的附加信号sat。在本实施方式中，附加信号sat包含与控制信号sct的生成时刻有关的数据，将其作为针对该控制信号sct的附加信息。作为这种附加信息的例子，能够举出时间戳。此外，附加信号sat不限于包含生成时刻，也可以包含表示控制信号sct的生成顺序的序列号等能够将各个控制信号sct与其它控制信号sct区别开的各种附加信息。

并且，附加信号生成部15将所生成的附加信号sat附加于与之对应的控制信号sct。具体来说，附加信号生成部15通过在控制信号sct的数据列之后追加附加信号sat的数据列来生成1个新的数据列。

如后所述，附加信号sat是在控制对象2中判断接收信号sr内的控制信号scr的可靠性时使用的信号。因此，优选附加信号sat是在通信的过程中不会变形而一直保持为相同数据列的信号。因此，优选附加信号sat具有能容纳在易于保证通信质量的1个数据包内的数据量。

发送部13将附加有附加信号sat的控制信号sct(上述新的数据列)包含在发送信号st中，通过无线通信发送给控制对象2。即，发送部13将控制信号sct以及与之对应的附加信号sat包含在发送信号st中，发送给控制对象2。此外，生成上述新的数据列的处理也可以不是由附加信号生成部15执行，而是由发送部13执行。

在控制对象2中，接收部22接收分割为多个数据包的状态的发送信号st，根据接收到的该多个数据包来构筑接收信号sr，使其成为与分割时的发送信号st相同的数据包排列。从而，在接收信号sr中包含与发送信号st内的控制信号sct和附加信号sat分别对应的控制信号scr和附加信号sar。在作为优选方式使附加信号sat容纳于1个数据包而发送的情况下，接收信号sr内的附加信号sar易于与附加信号sat一致。

当接收部22发生某些异常(故障等)时，可能出现如下情况：接收部22虽然没有从控制装置1接收到发送信号st，但却将过去得到的接收信号sr反复输出。在这种情况下，即使是在来自控制装置1的发送信号st的发送已停止的情况下，动作控制部23也会基于从接收部22反复输出的接收信号sr内的控制信号scr，使动作部21反复执行相同动作。因此，控制对象2会发生误动作。

为此，在本实施方式中，安全控制部24基于接收信号sr内的附加信号sar，判断是否应该将接收信号sr内的控制信号scr用于动作部21的控制。

具体来说，当附加信号sar包含对应的控制信号sct的生成时刻作为附加信息时，安全控制部24将在安全控制部24中进行判断时的时刻与附加信号sar所表示的生成时刻进行比较，判定它们的时间差是否为规定值以上。在此，优选规定值是比从控制信号sct的生成到由安全控制部24进行判断为止的信号传递所需的时间稍大一点的值。通过设定这种规定值，若时间差比该规定值小，则能够判断为该时间差是信号传递所需的时间。在这种情况下，接收信号sr内的控制信号scr与紧前生成的控制信号sct对应。而另一方面，若时间差为规定值以上，则能够判断为该时间差比信号传递所需的时间长，从接收部22输出的接收信号sr是过去得到的。在这种情况下，接收部22发生了某些异常(故障等)。

因此，当判定为时间差为规定值以上时，安全控制部24根据该判定，判断为不应该使用接收信号sr内的控制信号scr，强制停止动作部21的动作。具体来说，安全控制部24通过断开安全开关25来切断向动作部21的电力供应，从而强制停止动作部21的动作。而另一方面，当判定为时间差不是规定值以上时，安全控制部24根据该判定，判断为应该使用接收信号sr内的控制信号scr，继续动作部21的动作。

作为其它例子，对于接收信号sr内的附加信号sar(也可以包含生成时刻、序列号等能够辨别控制信号sct的任意附加信息)是否与上次判断时使用的附加信号sar相同，安全控制部24例如通过比较它们的数据列来进行判定。这时，若作比较的2个附加信号sar相同，则能够判断为从接收部22反复输出相同接收信号sr。在这种情况下，接收部22发生了某些异常(故障等)。

因此，当判定为作比较的2个附加信号sar相同时，安全控制部24根据该判定，判断为不应该使用接收信号sr内的控制信号scr，强制停止动作部21的动作。而另一方面，当判定为作比较的2个附加信号sar不相同时，安全控制部24根据该判定，判断为应该使用接收信号sr内的控制信号scr，继续动作部21的动作。

根据第3实施方式的控制系统，当控制对象2的接收部22发生了某些异常(故障等)而从接收部22反复输出相同接收信号sr时，能够强制停止动作部21的动作。因此，能够防止无法通过来自控制装置1的操作(禁止无线通信)来制止的控制对象2的误动作，其结果是，能够进一步提高控制对象2的动作的安全性。

[4]第4实施方式

在接收部22中的接收信号sr的构筑被正常执行的情况下，控制信号scr会与控制信号sct一致。而另一方面，在接收部22中的接收信号sr的构筑发生异常的情况下，控制信号scr的数据包排列(数据列)有可能与控制信号sct的数据包排列(数据列)不同。另外，即使是在接收部22中的接收信号sr的构筑被正常执行的情况下，也有可能由于在通信时发送信号st中叠加有噪声，而导致控制信号scr的数据列与控制信号sct的数据排列不同。这些数据排列的不同成为控制对象2发生误动作的原因。

为此，在上述的第3实施方式的控制系统中，也可以执行如下控制。在控制装置1中，附加信号生成部15根据控制信号生成部12所生成的控制信号sct，以规定的运算方式生成附加信号sat。在此，规定的运算方式例如能够应用crc(循环冗余校验)中使用的针对数据列的运算方式。此外，规定的运算方式能够应用通过对控制信号sct执行运算而能得到用于将该控制信号sct与其它控制信号sct区别开的运算值的各种运算方式。

与第3实施方式同样，附加信号sat是在控制对象2中判断接收信号sr内的控制信号scr的可靠性时使用的信号。因此，优选附加信号sat是在通信的过程中不会变形而一直保持为相同数据列的信号。因此，优选附加信号sat具有能容纳在易于保证通信质量的1个数据包内的数据量。

在控制对象2中，安全控制部24使用与上述规定的运算方式相同的运算方式，根据包含在接收信号sr中的控制信号scr生成新的附加信号sax。并且，对于新生成的附加信号sax是否与同该附加信号sax的生成所使用的控制信号scr一起包含在相同接收信号sr中的附加信号sar一致，安全控制部24例如通过比较它们的数据列来进行判断。这时，若附加信号sax与附加信号sar不一致，则接收信号sr内的控制信号scr与控制装置1中生成的控制信号sct是不一致的。在这种情况下，接收部22中的接收信号sr的构筑发生了某些异常，或者，在通信时发送信号st中叠加有噪声。

因此，当判定为附加信号sax与附加信号sar不一致时，安全控制部24根据该判定，判断为不应该使用接收信号sr内的控制信号scr，强制停止动作部21的动作。而另一方面，当判定为附加信号sax与附加信号sar一致时，安全控制部24根据该判定，判断为应该使用接收信号sr内的控制信号scr，继续动作部21的动作。

根据第4实施方式的控制系统，当控制信号scr的数据列由于某些原因而与控制信号sct的数据列不同时，能够强制停止动作部21的动作。因此，能够防止无法通过来自控制装置1的操作(禁止无线通信)来制止的控制对象2的误动作，其结果是，能够进一步提高控制对象2的动作的安全性。

[5]第5实施方式

图6是概念性示出第5实施方式所涉及的控制系统的框图。如图6所示，安全控制部24也可以根据自身的判断来直接控制动作部21的动作。具体来说，当判断为不应该使用接收信号sr内的控制信号scr时，安全控制部24直接且强制地停止动作部21的动作。

作为第5实施方式的其它例子，安全控制部24也可以不强制停止动作部21的动作，而是使动作部21强制执行能确保安全性的、不限于停止的规定的动作。

[6]其它实施方式

控制系统也可以具有如下构成：能根据控制对象2(主要是接收部22)中可能发生的异常的种类(模式)，选择性地执行第3～5实施方式中分别说明的安全控制。另外，整个控制系统中执行的控制也可以作为一系列方法来执行。

控制装置1也可以具有如下构成：不具有操作部11。在该构成中，优选应用能自主生成控制信号sct的控制信号生成部12。在这种情况下，在由于用户的操作而通信开关14被保持在通信允许状态的期间中，控制信号生成部12自主生成控制信号sct。

在控制对象2中，动作控制部23和安全控制部24能够由cpu(centralprocessingunit；中央处理器)、微型计算机等各种控制处理装置构成。另外，接收部22、动作控制部23以及安全控制部24分别进行的处理既可以通过将与各个处理对应的程序关联起来使控制对象2执行来实现，也可以通过使控制对象2执行与所有处理对应的一系列程序来实现。并且，这种程序既可以是以可读取的状态记录于记录介质(例如闪存等)，也可以是存储于控制对象2所具备的存储部(未图示)。

应当认为上述的实施方式的说明在所有方面均为示例，而非限制性的。本发明的范围不是由上述的实施方式所示，而是由权利要求书所示。而且，本发明的范围旨在包含与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。