JPH058893B2 - - Google Patents

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作業を行う移動ロボツト
の制御方法及びその装置に係り、特に、移動ロボ
ツトとコントローラとの間を中継する中継装置が
故障したときの両者の通信を維持するのに好適な
移動ロボツト制御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ツト、例えば原子力
プラント内における保守点検ロボツトと中央制御
室とのデータ通信においての通信手段としては、
ロボツ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。プラント内の壁、機械などにより複雑に
仕切られているのが通常であり、壁又は天井に中
継装置を設置してロボツ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
故障はロボツトと中央制御室とのデータ伝送の不
通につながり、ロボツトの制御ができなくなると
いう問題がある。移動体との光無線装置として
は、特開昭57−100900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尾方式の情報伝達
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ツク
アツプ方法は検討されていない。

一方プラント内における分散型制御システムや
ローカルエリアネツトワークにおいては、伝送路
やコンピユータの冗長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エア量が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
のバツクアツプを可能とした移動ロボツト制御方
法及びその装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、制御対象が移動ロボツトであり、プ
ラント内を自由に移動できることに着目し、移動
ロボツトの通信手段にデータ中継機能を設け、故
障中継装置の機能を代行できるようにし、通信不
能になつている移動ロボツトと正常な中継装置間
のデータ中継をさせることにより、コントローラ
と移動ロボツト間の通信を維持するようにしたこ
とが特徴である。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例の全体構成である。
コントローラ１と中継装置Ｓ１，Ｓ２とは伝送路
７０で結合されており、コントローラ１から送信
されたデイジタルデータは中継装置Ｓ１，Ｓ２か
らFSK（Frequency Shift Keyihg）変調された
拡散近赤外光として送出される。中継装置Ｓ１，
Ｓ２は固定して取りつけられている。移動ロボツ
トＲ１，Ｒ２は通信装置Ｔ１，Ｔ２とを搭載し、
該通信装置Ｔ１，Ｔ２はその光を受信し、そのデ
イジタルデータが自局宛のものであれば取込む。
ロボツトＲ１，Ｒ２が送信した場合にはその逆
で、通信装置Ｔ１，Ｔ２が送信（光）する。中継
装置Ｓ１，Ｓ２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り限定される。本図
ではそれを点線で示した。同様にロボツトＲ１，
Ｒ２の通信装置Ｔ１，Ｔ２の通信範囲も制限され
る。本図の状態にロボツトＲ１，Ｒ２が位置する
場合にはＲ１（T1）←→Ｓ１←→コントローラ１，
Ｒ２（T2）←→コントローラ１間で伝送が行われ
ている。尚、通信装置Ｔ１，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
れているロボツトとコントローラ１とを、中継装
置を介して通信させる自己通信機能、第２は自己
の移動体とは異なる他の移動体とコントローラ１
との間を通信で行わせるべく働く中継機能であ
る。

従来、中継装置Ｓ１が故障すると、コントロー
ラ１からのデータはロボツトＲ１に伝送できなく
なり、かつ、ロボツトＲ１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１が中継装置Ｓ１の異常を検知すると、
ロボツトＲ２をロボツト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
ボツトＲ２のデータ中継装置を用いて、ロボツト
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１とロボツトＲ１とのデータの流れ
は、Ｒ１（T1）←→Ｒ２（T2）←→Ｒ２←→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
たロボツトＲ１がデータ伝送不能になつても、移
動ロボツトの通信装置に設けたデータ中継機能
と、コントローラ１のバツクアツプ制御機能によ
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１、及び中継装置Ｓ１，
Ｓ２の構成図である。Ｓ１，Ｓ２の内部は光送信
器９，９Ａと光受信器１０，１０Ａに大別され
る。光送信器９，９Ａは、回線７０を通してコン
トローラ１から送信されて来たデイジタル信号を
FSK変調する変調回路と発光素子から成る（本
図には記載されていない）。光受信器１０，１０
Ａは受光素子と受光した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
ブルであるが、ツイストペア線や光フアイバでも
良い。

コントローラ１はCPU（プロセツサ）２、
RAM（ランダムアクセス・メモリ）３、ROM
（リード・オンリー・メモリ）４、伝送回路６、
補助記憶装置８、インターフエイス７が内部バス
５で接続された構成である。RAM３には、移動
ロボツトから送信されてくるデータ、ロボツトの
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グ
ラム、及びバツクアツプ制御プログラムが入つて
おり、CPU２によつて読出され実行される。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によつて作ら
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図は移動ロボツトＲ１，Ｒ２の通信装置Ｔ
１，Ｔ２の構成図である。通信装置Ｔ１，Ｔ２は
同一構成より成り、T1のみを示す。CPU１４，
RAM１５，ROM１６，伝送回路１３、位置検
出回路１８、移動機構制御回路２０が内部バス１
７で結合されている。

移動ロボツトは光受信回路１２、伝送回路１３
を通して受信したコントローラ１からの制御デー
タに基づき、CPU１４がROM１６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
を介して移動機構２１を制御することにより、移
動する。

さらに位置センサ１９からの信号を位置検出回
路１８で処理し、光受信器１１を介して現在位置
データをコントローラ１に伝送する。

また、１３は故障中継装置バツクアツプ時に使
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１
の持つバツクアツプ制御機能について説明する。

第４図はバツクアツプ制御プログラムのフロー
チヤートである。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本プログラ
ムはマルチタスクとしてCPU２が処理している。

中継装置Ｓ１，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りどの中継装置が異
常発生のものか判定され、異常発生をバツクアツ
プ制御プログラムに報告する。バツクアツプ制御
プログラムは中継装置異常の発生報告を受けると
処理２３を開始する。

具体例を第５図を用いて説明する。第５図は中
継装置Ｓ１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たものであ
る。中継装置Ｓ１〜Ｓ６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Ｓ１〜Ｓ６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、ロボツトＲ１，Ｒ２
はそれぞれ中継装置Ｓ１，Ｓ３内に現在存在して
いるものとする。また、カギ形斜線部２８はロボ
ツトの移動の障害物（物品であることも壁である
こともあり）である。

以上の各種の状態はコントローラ１内に情報と
して格納されている。例えば、固定データである
中継装置Ｓ１〜Ｓ６の位置、３２の範囲、障害物
２８は補助メモリ８に格納させ、変更可能データ
となるロボツトＲ１，Ｒ２の位置はRAM３に格
納させる。

いま中継装置Ｓ１が故障したという情報が入つ
た場合を考える。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ツトＲ１
が通信不能となることがわかる。従つて中継装置
Ｓ１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。（）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
能となる移動ロボツトの確認（R1） (2) 通信不能となつた移動ロボツト（R1）と最
も近い正常な中継装置を選択（R2） (3) バツクアツプに使用するロボツトの決定
（R2） (4) 移動ロボツト（R1）と中継装置の双方に通
信可能なバツクアツプ用ロボツトの位置を決定
（第５図のＰ点） (5) バツクアツプ用ロボツト（R2）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、ロボツトＲ２に中継
装置Ｓ２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Ｓ１の修理が完了するかまたは、ロボ
ツトＲ１が中継装置Ｓ２の中継可能範囲に入るま
で、ロボツトＲ２のデータ中継機能を維持する。
以上のバツクアツプ制御プログラムにより故障中
継装置がバツクアツプすることができる。

次に移動ロボツ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
送フオーマツトを示す。

伝送フオーマツトはフラグ（FLG）の後にア
ドレス（Ａ）、コントロールデータ（Ｃ）、デー
タ、エラーチエツクデータ（FCS）が続き最後に
FLGがくるHDLC（High Level Data Link
Control）のフオーマツトを使用している。

第６図は本発明のロボツト搭載の通信装置の一
部である伝送回路１３の実施例である。各ロボツ
トに共通して当該通信装置が搭載される。動作説
明をわかりやすくするために、第５図のロボツト
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、中継装置Ｓ
３を介してロボツト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Ｓ１が故障し、ロボツト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（REC，REG）
４９、FCSチエツク回路５６、クロツクコントロ
ーラ５５、受信保持レジスタ４０、ステータスレ
ジスタ４１、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５３、FCS付加レジ
スタ５４、イン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図の如くHDLC形式のフオ
ーマツトより成る。

受信保持レジスタ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
データを取込む。自己アドレスとは、各ロボツト
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
ラツチしている。

FCSチエツク回路５６……受信データの中の
FCSコードに誤りがあるか否かをチエツクする。

クロツクコントローラ５５……制御のためのク
ロツクを発生する。

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り出力のために使う。

FCS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に従つてFCSを
付加する。

インターフエース制御回路４７……バス１７と
の接続の管理や各レジスタのチエツクの機能を持
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、アド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を介して受信した受信データは、
受信レジスタ４９に一旦、ラツチされ、アドレス
比較器５０ではこのラツ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
すべきロボツトであることがわかり、その旨をス
テータレジスタ４１にラツチさせる。且つ、受信
データをレジスタ４９から受信保持レジスタ４０
に送りラツチさせる。一方、受信データの中の
FCSコードをチエツク回路５６でチエツクし、異
常であればCRCエラーを発生する。

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）に送り、
受信処理を行う。必要ならばその中のコマンドに
従つて処理や制御を行う。

以上は受信動作であり、送信動作では、バス１
７を介してCPU１４（第３図）から送られてき
た送信データを一担、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、FCSコードをHDLCに
従つて付加する。ライン６１の出力は、送信器１
１（第３図）に結合しており、送信器１１を通じ
てコントローラ１へ送信される。

次に、中継装置５９を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図でのロボツトＲ２がＰ点にきた状態での動作
と考えるとわかりやすい。

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５
１，５２、ゲート回路４８より成る。

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……通信再開するロボツ
ト番号、即ち第５図ではロボツトＳ１の番号を記
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。従つて、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
できたことになる。

アドレス比較器５１，５２……比較器５１は受
信データが通信ロボツ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５
２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→ライン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を介してアドレス
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、直ちにアドレス比較をする。比較器５１か５
２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１１を介して送波され
る。光送信器１１の出力は、コントローラ１又は
ロボツトＲ１で受信される。比較器５１で一致が
とれた時には、ロボツトＲ１で受信となる時であ
り、比較器５２で一致がとれた時にはコントロー
ラ１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、比較結果でその遅延出力を出力させる
ことになる。更に、中継となるロボツトは、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、各ロボツトの通信装置に中
継機能を設けたことによつて、ロボツトが自己通
信の他に他ロボツトの中継器としても作動できる
ことになつた。従つて、中継装置の障害に対して
即座に対処できることとなつた。

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つて中継モードを
設定でき、且つ中継に際しては、通信関係を呈す
るロボツト番号とコントローラ番号とを格納して
おき、一致がとれたときに、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
ツクアツ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。

〔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
り、効率的なバツクアツ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Ｔ１，Ｔ２
の実施例図、第４図はバツクアツプ用プログラム
のフローチヤート、第５図はロボツトＲ１，Ｒ２
と中継装置Ｓ１〜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HDLCのフオーマツト図である。 １……コントローラ、Ｓ１，Ｓ２……中継装
置、Ｒ１，Ｒ２……ロボツト、Ｔ１，Ｔ２……通
信装置、５９……中継装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プラント内に設置された複数の中継装置を介
   し、プラント内の作業を行う複数の移動ロボツト
   との間でコントローラが通信を行い移動ロボツト
   を制御する移動ロボツト制御方法において、移動
   ロボツトに通信の中継機能を持たせ、第１移動ロ
   ボツトのプラント内における所在場所を管轄する
   中継装置が故障したとき、コントローラは、第１
   移動ロボツトに近い正常な中継装置及び該第１移
   動ロボツトの両方と通信できるバツクアツプ位置
   を送受信能力とプラント内障害物情報に基づいて
   求め、第２移動ロボツトをプラントの地図に従つ
   て前記バツクアツプ位置に移動させ、前記第１移
   動ロボツトとの間で前記第２移動ロボツト及び前
   記正常な中継装置を介して通信を行うことを特徴
   とするプラント作業用移動ロボツトの制御方法。 ２ プラント内に設置された複数の中継装置と、
   プラント内の作業を行う複数の移動ロボツトと、
   前記中継装置を介して前記移動ロボツトと通信を
   行うと共に該移動ロボツトを制御するコントロー
   ラとを備えるプラント作業用移動ロボツトの制御
   装置において、コントローラは、中継装置が故障
   したことによつて通信不能となつた第１移動ロボ
   ツトの存在を確認する手段と、該第１移動ロボツ
   トに近い中継装置を選択する手段と、バツクアツ
   プ用の中継機能を有する第２移動ロボツトを選択
   する手段と、この第２移動ロボツトの配置位置を
   中継装置の設置位置データ、通信範囲データ、障
   害物データから決定する手段と、第２移動ロボツ
   トをこの配置位置にプラント地図に従つて移動さ
   せ該第２移動ロボツトを故障した中継装置のバツ
   クアツプとして使用してコントローラと第１移動
   ロボツトの間の通信を行わせる手段とを備えるこ
   とを特徴とするプラント作業用移動ロボツトの制
   御装置。