(57)【要約】【課題】同一周波数帯を用いる異なった無線通信方式の複数の無線通信モジュールを備え、或る無線通信方式での無線通信開始からその或る無線通信方式での次の無線通信開始までの期間を短縮することができる無線通信装置を提供する。【解決手段】Bluetooth無線通信モジュール７と、２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュール８と、時分割制御部１０とを備え、時分割制御部１０が、Bluetooth無線通信モジュール７による無線通信がBluetooth無線通信モジュール７による無線通信に割り当てられた時間よりも早く終了した場合には、その割り当て時間の経過を待たずに、２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュール８による無線通信を開始するように、時分割制御を行うことを特徴とする無線通信装置。【選択図】図２
2010057037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数帯を用いる第１の無線通信方式で無線通信を行う第１の無線通信モジュールと、
前記第１の無線通信方式とは異なる無線通信方式であって、前記所定の周波数帯を用いる第２の無線通信方式で無線通信を行う第２の無線通信モジュールと、
前記第１の無線通信モジュールによる無線通信に第１の期間を割り当て、前記第２の無線通信モジュールによる無線通信に第２の期間を割り当て、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信及び前記第２の無線通信モジュールによる無線通信が交互に行われるように、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信及び前記第２の無線通信モジュールによる無線通信を時分割制御する時分割制御部とを備え、
前記時分割制御部が、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信が前記第１の期間よりも早く終了した場合には、前記第１の期間の経過を待たずに、前記第２の無線通信モジュールによる無線通信を開始するように、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信及び前記第２の無線通信モジュールによる無線通信を時分割制御することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記時分割制御部が、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信が前記第１の期間を経過しても終了しない場合には、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信を続行し、その続行した期間分を前記第２の期間から差し引いた期間において、前記第２の無線通信モジュールによる無線通信を行うように、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信及び前記第２の無線通信モジュールによる無線通信を時分割制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
１回の前記第２の無線通信モジュールによる無線通信で送信しきれなかったデータを一時的に格納する記憶部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記第１の無線通信方式がBluetooth（登録商標）であり、前記第２の無線通信方式が２．４ＧＨｚ帯のWLANであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置に関し、特に同一周波数帯を用いる異なった無線通信方式の複数の無線通信モジュールを備える無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信は法規制の対象であり任意の周波数や通信方式が自由に使えない。また、新規の無線通信モジュールの開発には莫大な期間と費用がかかる。このため、無線通信装置の開発においては、免許不要の既製の無線通信モジュールを用いることが望ましい。免許不要の既製の無線通信モジュールにおいて一般的に採用されており尚且つ利用し易い無線通信方式として、例えばBluetooth（登録商標）、WLAN等が挙げられる。
【０００３】
WLANには２．４ＧＨｚ帯を用いるもの（IEEE802.11b/g）と５ＧＨｚ帯を用いるもの（IEEE802.11a）とがある。５ＧＨｚ帯のWLANには例えば屋外使用が禁止されているなどの法規制がある。また、周波数が高い電波ほど直進性が強いため、５ＧＨｚ帯のWLANは２．４ＧＨｚ帯のWLANと比べて周囲環境による電波干渉の問題で使いづらいことがある。このため、異なった無線通信方式の複数の無線通信が必要となる場合、Bluetoothと２．４ＧＨｚ帯のWLAN（IEEE802.11b/g）とが採用されることがある。
【０００４】
Bluetoothと２．４ＧＨｚ帯のWLAN（IEEE802.11b/g）とは異なる無線通信方式ではあるが、同一周波数帯（２．４ＧＨｚ帯）を用いている。Bluetoothで無線通信を行うBluetooth無線通信システムは、周波数ホッピング方式の無線通信システムであって、WLANで使用中の無線チャンネルを避けて、空いている周波数を自動選択して周波数ホッピングを行うことで電波干渉を防ぐ機能が設けられている。しかしながら、Bluetoothで無線通信を行うBluetooth無線通信モジュールと２．４ＧＨｚ帯のWLANで無線通信を行う２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュールとが同一装置内に組み込まれることは想定されていないため、Bluetooth無線通信モジュールと２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュールとが同一装置内に組み込まれた場合、Bluetooth無線通信モジュールと２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュールとが近接しすぎることによる電波干渉が生じ、Bluetooth無線通信モジュールと２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュールの双方において無線通信が不可能になるおそれがある。
【０００５】
上記のような同一周波数帯を用いる異なった無線通信方式の複数の無線通信モジュールが近接しすぎることによる電波干渉を回避するための方法として、時分割多重制御があることは良く知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４３１５５号公報（図１、段落００３３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般的な時分割多重制御の場合、時分割の割合が固定であるため、同一周波数帯を用いる異なった無線通信方式の複数の無線通信モジュールを備える無線通信装置に適用すると、或る無線通信方式での無線通信開始からその或る無線通信方式での次の無線通信開始までの期間を短縮することができないという問題があった。
【０００８】
尚、特許文献１で提案されている通信端末装置もこの時分割多重制御を応用したものであり、スループットを向上させるために時分割の割合を変更可能としているが、或る無線通信方式での無線通信開始からその或る無線通信方式での次の無線通信開始までの期間を短縮することはできない。
【０００９】
本発明は、上記の状況に鑑み、同一周波数帯を用いる異なった無線通信方式の複数の無線通信モジュールを備え、或る無線通信方式での無線通信開始からその或る無線通信方式での次の無線通信開始までの期間を短縮することができる無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明に係る無線通信装置は、所定の周波数帯を用いる第１の無線通信方式で無線通信を行う第１の無線通信モジュールと、前記第１の無線通信方式とは異なる無線通信方式であって、前記所定の周波数帯を用いる第２の無線通信方式で無線通信を行う第２の無線通信モジュールと、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信に第１の期間を割り当て、前記第２の無線通信モジュールによる無線通信に第２の期間を割り当て、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信及び前記第２の無線通信モジュールによる無線通信が交互に行われるように、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信及び前記第２の無線通信モジュールによる無線通信を時分割制御する時分割制御部とを備え、前記時分割制御部が、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信が前記第１の期間よりも早く終了した場合には、前記第１の期間の経過を待たずに、前記第２の無線通信モジュールによる無線通信を開始するように、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信及び前記第２の無線通信モジュールによる無線通信を時分割制御する構成とする。
【００１１】
このような構成によると、第１の無線通信モジュールによる無線通信が第１の期間（第１の無線通信モジュールによる無線通信に割り当てられた期間）よりも早く終了した場合には、第１の期間の経過を待たずに、第２の無線通信モジュールによる無線通信を開始するように、第１の無線通信モジュールによる無線通信及び第２の無線通信モジュールによる無線通信を時分割制御するので、第１の無線通信モジュールによる無線通信が第１の期間（第１の無線通信モジュールによる無線通信に割り当てられた期間）よりも早く終了したときに、第１の無線通信方式での無線通信開始からその第１の無線通信方式での次の無線通信開始までの期間を短縮することができる。
【００１２】
また、第１の無線通信方式での無線通信開始からその第１の無線通信方式での次の無線通信開始までの期間が標準設定（前記第１の期間と前記第２の期間との合計期間）よりも長くなることを防止する観点から、前記時分割制御部が、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信が前記第１の期間を経過しても終了しない場合には、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信を続行し、その続行した期間分を前記第２の期間から差し引いた期間において、前記第２の無線通信モジュールによる無線通信を行うように、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信及び前記第２の無線通信モジュールによる無線通信を時分割制御するようにしてもよい。尚、かかる構成においては、続行した期間分を前記第２の期間から差し引いた期間がゼロとなり、前記第１の無線通信モジュールによる無線通信が連続して行われる構成も含まれるものとする。さらに、かかる構成において、前記第２の無線通信モジュールによる無線通信でのデータ送信が滞ることによる上位アプリケーションの停止を防止する観点から、１回の前記第２の無線通信モジュールによる無線通信で送信しきれなかったデータを一時的に格納する記憶部を備えるようにしてもよい。
【００１３】
また、前記第１の無線通信方式がBluetooth（登録商標）であり、前記第２の無線通信方式が２．４ＧＨｚ帯のWLANであるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、第１の無線通信モジュールによる無線通信が第１の期間（第１の無線通信モジュールによる無線通信に割り当てられた期間）よりも早く終了した場合には、第１の期間の経過を待たずに、第２の無線通信モジュールによる無線通信を開始するように、第１の無線通信モジュールによる無線通信及び第２の無線通信モジュールによる無線通信を時分割制御するので、第１の無線通信モジュールによる無線通信が第１の期間（第１の無線通信モジュールによる無線通信に割り当てられた期間）よりも早く終了したときに、第１の無線通信方式での無線通信開始からその第１の無線通信方式での次の無線通信開始までの期間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。本発明に係る無線通信装置として、ここでは、ロボットとティーチングペンダントとを備える産業用ロボットシステムのティーチングペンダントに搭載される無線通信装置を例に挙げて説明する。
【００１６】
図１に示す産業用ロボットシステムは、ロボット１と、本発明に係る無線通信装置を搭載したティーチングペンダント２とを備えている。ティーチングペンダント２の前面には非常停止スイッチ３及びタッチパネル４が設けられ、ティーチングペンダント２の背面にはイネーブルスイッチ（不図示）が設けられている。
【００１７】
図１に示す産業用ロボットシステムでは、初期及び調整時等に、ロボット１に動作を覚えさせる作業すなわちティーチング作業を行う必要がある。ロボット１は、このティーチング作業によって教え込まれた教示データを呼び出して、自動運転を実現している。
【００１８】
非常停止スイッチ３は通常接点がＯＮになっており、非常停止スイッチ３の接点がＯＦＦになることによってロボット１が非常停止する。タッチパネル４は、ティーチング作業時にロボット１の各種情報を表示する表示装置として機能するとともに教示データを入力する入力装置としても機能する。イネーブルスイッチをＯＮにしているときにタッチパネル４の操作内容が有効になり、イネーブルスイッチをＯＦＦにしているときにはタッチパネル４の操作内容が無効になる。
【００１９】
ティーチング作業では、作業者５が、モバイル機器であるティーチングペンダント２を持って安全柵６の中に入り、ロボット１の可動部に近づいた状態でティーチングペンダント２を用いてロボット１の可動部を動かし、自動運転に必要な教示データをタッチパネル４を操作して入力していく。
【００２０】
ロボット１とティーチングペンダント２との間では、非常通信と操作情報通信の二つの無線通信が行われる。非常通信は、非常停止スイッチ３の操作情報、イネーブルスイッチの操作情報、非常通信用無線通信モジュールの伝送処理回路やプログラムに関する自己診断結果の情報などを通信する。操作情報通信は、タッチパネル４に入力された教示データをティーチングペンダント２側からロボット１側に伝送し、ロボット１の各種情報を表示するための表示データをロボット１側からティーチングペンダント２側に伝送する。
【００２１】
非常通信では、その信頼性を高めるために、操作情報通信で用いるハードウェアとソフトウェアから独立したハードウェアとソフトウェアを用いる。さらに、非常通信の通信路についても、非常通信の信頼性を高めるために、操作情報通信の通信路から独立した通信路を用いる。
【００２２】
Bluetoothは、WLANと比較して、伝送できるデータ量は少ないものの伝送遅延が少なく通信が安定している。この特性は非常通信に向いているため、本実施形態では非常通信にBluetoothを用いる。また、操作情報通信は非常通信に比較してデータ量が大きい多いため、本実施形態では操作情報通信に伝送できるデータ量が多いWLANを用いる。
【００２３】
したがって、ティーチングペンダント２に搭載される無線通信装置は、図２に示すように、Bluetooth無線通信モジュール７と、２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュール８とを備え、Bluetooth無線通信モジュール７が非常通信を行い、２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュール８が操作情報通信を行う構成としている。また、ティーチングペンダント２に搭載される無線通信装置は、図２に示すように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３、メモリ９、及び時分割制御部１０も備えている。尚、ロボット１は、ティーチングペンダント２に搭載される無線通信装置との無線通信を可能とするために、Bluetooth無線通信モジュールと、２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュールと、時分割制御部とを備えている。
【００２４】
以下、ティーチングペンダント２に搭載される無線通信装置が実行する時分割多重制御について説明する。
【００２５】
産業用ロボットシステムがティーチング作業時の通常運転を行っている場合、非常通信の通信量は予測でき、またその通信量はさほど大きく多くない。その一方で、非常通信は安全に関連する通信を行っているため、短い時間間隔で必ず行われる必要がある。
【００２６】
非常停止スイッチやイネーブルスイッチが操作された場合、その非常停止スイッチやイネーブルスイッチの操作に関する情報はその後の非常通信によってティーチングペンダント２からロボット１に伝送されるので、非常停止スイッチやイネーブルスイッチの操作からその後の非常通信の開始まで非常停止スイッチやイネーブルスイッチの操作に対する反応開始が遅延することになる。そして、その遅延が最大になるのは非常通信開始直後に非常停止スイッチやイネーブルスイッチが操作された場合であり、その場合の遅延時間（非常通信開始直後に非常停止スイッチやイネーブルスイッチが操作された時点から次の非常通信が開始される時点までの時間であり、以下「最大遅延時間」という。）が長すぎると安全上支障をきたすので、上記のように非常通信を短い時間間隔で行う必要がある。
【００２７】
そこで、非常通信には、電波所状況が悪い場合でも通常の通信量の通信が行える時間を割り当てる。本実施形態では、非常通信に３０msecを割り当て、操作情報通信に７０msecを割り当てる。尚、操作情報通信には、本実施形態のように、非常通信よりも長い時間を割り当てるのが通常の設定であるが、必ずしも操作情報通信の割り当て時間が、非常通信に割り当てられた時間よりも長い必要はない。
【００２８】
非常通信には、電波状況が悪い場合であっても通常の通信量の通信が行える時間（３０msec）を割り当てているため、通常であれば、すなわち電波状況が悪くなく且つ通信量が通常であれば、割り当てられた時間よりも短い時間で非常通信が終了する。非常通信が割り当てられた時間よりも早く終了した場合、非常通信の割り当て時間の経過を待たずに、ティーチングペンダント２に搭載される無線通信装置は、即座に操作情報通信を開始する。そして、ティーチングペンダント２に搭載される無線通信装置は、操作情報通信の割り当て時間が経過した後、再び非常通信を開始する。尚、ティーチングペンダント２に搭載される無線通信装置は、操作情報通信の割り当て時間を常に使い切る。
【００２９】
したがって、電波状況が悪く、非常通信の割り当て時間ちょうどで非常通信が終了する場合、図３に示す通信状況になり、電波状況が良好で且つ通信量が通常であって、非常通信の割り当て時間よりも短い時間で非常通信が終了する場合、図４に示す通信状況になる。これにより、電波状況が良好で且つ通信量が通常であって、非常通信の割り当て時間よりも短い時間で非常通信が終了する場合、非常通信の通信開始から次の非常通信の通信開始迄の期間Ｔを標準の１００msecより短くすることができ、上述した「最大遅延時間」を短くすることができる。
【００３０】
ところで、産業用ロボットシステムに異常が生じた際などには、非常通信の通信量が増大し、非常通信に割り当てられた時間（３０msec）内に非常通信が終了しないことがある。そこで、ティーチングペンダント２に搭載される無線通信装置では、非常通信が割り当てられた時間（３０msec）内に終了しない場合、割り当てられた時間（３０msec）が経過した後も、操作情報通信に切り替わらず、引き続き非常通信を行う。操作情報通信の割り当て時間における非常通信の続行により浸食された時間は、補填されず、操作情報通信に割り当てられた本来の時間（７０msec）が経過すると、通常通り、再び非常通信が開始される。尚、操作情報通信に割り当てられた本来の時間（７０msec）が経過する迄に操作情報通信が終了しなかった場合、送信できなかった操作情報通信データＤ１（図５参照）をメモリ９に一時的に格納しておき、次の操作情報通信で通信するようにする。これにより、操作情報通信データの送信が滞ることによる上位アプリケーションの停止を防止することができる。
【００３１】
したがって、産業用ロボットシステムに異常が生じた際などに非常通信の通信量が増大し、非常通信に割り当てられた時間内に非常通信が終了しない場合、図５に示す通信状況になる。これにより、産業用ロボットシステムに異常が生じた際などに非常通信の通信量が増大し、非常通信に割り当てられた時間（３０msec）内に非常通信が終了しなくても、非常通信の通信開始から次の非常通信の通信開始迄の期間が標準の１００msecを越えないようにすることができ、上述した「最大遅延時間」が長くなることを防止することができる。
【００３２】
ここで、上述した時分割多重制御を行う時分割制御部１０の１サイクルの動作を図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３３】
まず、時分割制御部１０は、スイッチＳＷ１をオン状態にし、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をオフ状態にした上で、Bluetooth無線通信モジュール７を動作させ、ロボット１との間で非常通信を確立し（ステップＳ１０）、非常通信を開始する（ステップＳ２０）。
【００３４】
非常通信では、先ず、Bluetooth無線通信モジュール７が、ロボット１側から送信されたデータパケット（ロボット１が正常に動作していることを示すデータパケット）を受信する。Bluetooth無線通信モジュール７は、ロボット１側から送信されたデータパケットを受信すると、受信したデータパケットに、ティーチングペンダント２が正常動作していることを示す情報と非常停止スイッチ３等の操作状況を示す情報とを付加してロボット１側に返送する。
【００３５】
図６に示すフローは開始から終了までが最長で１００msecであるため、非常停止スイッチ３がＯＦＦになった場合やティーチングペンダント２が自己診断で異常と判断した場合、非常通信に異常があった場合、最悪でも１００msec以内にロボット１は非常停止動作（フェイルセーフ動作）に入ることができる。
【００３６】
非常通信データの通信が完了して非常通信が終了した場合（ステップＳ３０のＹＥＳ）、非常通信の割り当て時間の経過を待たずに、時分割制御部１０は、非常通信を切断するようにBluetooth無線通信モジュール７を制御し、その後、スイッチＳＷ１をオフ状態にし、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をａ接点でオン状態にした上で、２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュール８を動作させ、ロボット１との間で操作情報通信を確立し（ステップＳ４０）、操作情報通信を開始する（ステップＳ５０）。
【００３７】
一方、非常通信データの通信が完了せず非常通信が終了しない場合（ステップＳ３０のＮＯ）、たとえ非常通信の割り当て時間が経過しても、フローの開始から１００msecが経過していなければ（ステップＳ３５のＮＯ）、操作情報通信に切り替えずに非常通信を続行する。フローの開始から１００msecが経過したら（ステップＳ３５のＹＥＳ）、フローを終了し、次のサイクルのフローにおいて非常通信を続行する。
【００３８】
ステップＳ５０における操作情報通信の開始後、時分割制御部１０は、操作情報通信データの通信が完了して操作情報通信が終了したか否かを判定する（ステップＳ６０）。
【００３９】
操作情報通信データの通信が完了して操作情報通信が終了した場合（ステップＳ６０のＹＥＳ）、操作情報通信に割り当てられた時間が経過するのを待って（ステップＳ９０）、時分割制御部１０は、操作情報通信を切断するように２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュール８を制御し（ステップＳ１００）、フローを終了する。
【００４０】
一方、操作情報通信データの通信が完了せず操作情報通信が終了しない場合（ステップＳ６０のＮＯ）、操作情報通信に割り当てられた時間が経過していなければ（ステップＳ７０のＮＯ）、操作情報通信を続行する。これに対して、操作情報通信に割り当てられた時間が経過していれば（ステップＳ７０のＹＥＳ）、時分割制御部１０は、スイッチＳＷ２及びＳＷ３を接点ｂでオン状態にした上で、未送信の操作情報通信データをメモリ９に一時的に格納させ（ステップＳ８０）、フローを終了する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】は、産業用ロボットシステムの概略構成例を示す図である。
【図２】は、ティーチングペンダントに搭載される無線通信装置の概略構成例を示す図である。
【図３】は、電波状況が悪く、非常通信の割り当て時間ちょうどで非常通信が終了する場合の通信状況を示す図である。
【図４】は、電波状況が良好で且つ通信量が通常であって、非常通信の割り当て時間よりも短い時間で非常通信が終了する場合の通信状況を示す図である。
【図５】は、産業用ロボットシステムに異常が生じた際などには、非常通信の通信量が増大し、非常通信に割り当てられた時間内に非常通信が終了しない場合の通信状況を示す図である。
【図６】は、ティーチングペンダントに搭載される無線通信装置が備える時分割制御部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
１    ロボット
２    ティーチングペンダント
３    非常停止スイッチ
４    タッチパネル
５    作業者
６    安全柵
７    Bluetooth無線通信モジュール
８    ２．４ＧＨｚ帯WLAN無線通信モジュール
９    メモリ
１０    時分割制御部
ＳＷ１〜ＳＷ３    スイッチ
【図１】
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【図２】
2010057037.tif 000004
【図３】
2010057037.tif 000005
【図４】
2010057037.tif 000006
【図５】
2010057037.tif 000007
【図６】
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