(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電装部品を有する移動体の分散制御システムであって、
前記電装部品のそれぞれに対応して設けられ、記憶装置と、前記電装部品に接続された副制御装置とを有する複数の副制御ユニットと、
前記複数の副制御ユニットと通信インタフェースを介して通信を行い、前記副制御ユニットに指令を送信することで移動体の動作を制御する主制御ユニットとを備え、
前記副制御ユニットは、接続された電装部品に関連する異常を検出した場合に、当該異常の種類に応じて移動体が行うべき動作を示す情報である動作要求データを前記主制御ユニットに送信するとともに、異常の詳細を示すエラー・ステータス・データを前記主制御ユニットに送信せず前記記憶装置に記憶させることを特徴とする移動体の分散制御システム。
【請求項２】
前記動作要求データは、動作の種類に応じて所定位置のビットが割り当てられ、当該ビットのフラグを立てることで動作要求データの内容が特定され、
前記主制御ユニットは、副制御ユニットから複数の動作要求データを受信した場合には、複数の動作要求データの論理和である合成動作要求データを演算し、得られた合成動作要求データ中に立てられたフラグのうち、最上位または最下位のビットに立てられたフラグに対応する動作を行うように前記各副制御ユニットに指令を送信することを特徴とする請求項１に記載の移動体の分散制御システム。
【請求項３】
前記副制御ユニットは、前記記憶装置として、不揮発性メモリと揮発性メモリとを有し、検出した異常が電源に関する異常であった場合には、不揮発性メモリにエラー・ステータス・データを記憶させ、電源に関する異常でなかった場合には、揮発性メモリにエラー・ステータス・データを記憶させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動体の分散制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車やロボットなどの移動体の分散制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車やロボットなどの移動体においては、制御対象となる電装部品が多数設けられ、各電装部品を制御するための複数の副制御ユニットと、複数の制御ユニットに指令を出して、移動体全体の動作の制御をする主制御ユニットとを有する分散制御システムを採用することがある（特許文献１）。
【０００３】
このように、複数の副制御ユニットに各電装部品の動作の制御を担当させることで、制御ユニット全体としての処理能力を高くできるとともに、主制御ユニットにおける制御ロジックを簡素化することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００３／０１５９９６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の移動体の分散制御システムにおいては、主制御ユニットが副制御ユニットの電装部品の状態を常に監視し、エラーの有無に関わらず詳細なエラー・ステータス・データの返信を要求していたため、主制御ユニットにおける副制御ユニットからの返信データの処理が過大であった。このため、さらなるシステムの高速化および新たな処理の追加を行うことが困難となっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、主制御ユニットのデータ処理ひいては通信負荷を軽減し、さらなるシステムの高速化および高機能化を可能にすること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した課題を解決する本発明は、複数の電装部品を有する移動体の分散制御システムであって、前記電装部品のそれぞれに対応して設けられ、記憶装置と、前記電装部品に接続された副制御装置とを有する複数の副制御ユニットと、前記複数の副制御ユニットと通信インタフェースを介して通信を行い、前記副制御ユニットに指令を送信することで移動体の動作を制御する主制御ユニットとを備え、前記副制御ユニットは、接続された電装部品に関連する異常を検出した場合に、当該異常の種類に応じて移動体が行うべき動作を示す情報である動作要求データを前記主制御ユニットに送信するとともに、異常の詳細を示すエラー・ステータス・データを前記主制御ユニットに送信せず前記記憶装置に記憶させることを特徴とする。
【０００８】
このように、接続された電装部品に関連する異常を検出した場合に、主制御ユニットに対しては、異常の詳細を示すエラー・ステータス・データを送信することなく、移動体が行うべき動作を示す情報である動作要求データを送信することで、異常発生時における通信負荷を軽減し、主制御ユニットにおける異常に対する対応を迅速化することができる。なお、本願発明でいう電装部品に関連する異常には、電装部品自体の故障のみならず、電装部品に流れる過大な電流や、電装部品を制御するために設けられたセンサ類の異常、副制御装置の異常など、副制御ユニットによる電装部品の制御・管理のために、電装部品と関連して設けられた部品などの異常も含む。
【０００９】
前記した移動体の分散制御システムにおいては、前記動作要求データは、動作の種類に応じて所定位置のビットが割り当てられ、当該ビットのフラグを立てることで動作要求データの内容が特定され、前記主制御ユニットは、副制御ユニットから複数の動作要求データを受信した場合には、複数の動作要求データの論理和である合成動作要求データを演算し、得られた合成動作要求データ中に立てられたフラグのうち、最上位または最下位のビットに立てられたフラグに対応する動作を行うように前記各副制御ユニットに指令を送信することを特徴とする。
【００１０】
このように、動作要求データを所定位置のビットに割り当てることで、少ないデータ量で動作要求データを表現できる。そして、複数の副制御ユニットにおいて略同時に異常が発生した場合など、各副制御ユニットから複数の動作要求データを受信した場合には、複数の動作要求データの論理和を演算して合成動作要求データを得ることで、各動作要求データを損失することなく一つのデータにまとめることができる。また、ビットの上位、下位のレベルに応じて動作要求データの重要性を予め決めておき、合成動作要求データ中の立てられたフラグのうち、最上位または最下位のビットに立てられたフラグに対応する動作を行うように副制御ユニットに指令を送信することで、複数の異常が略同時に発生した場合にも、重要な動作を優先して実行することができる。
【００１１】
前記した移動体の分散制御システムにおいては、前記副制御ユニットは、前記記憶装置として、不揮発性メモリと揮発性メモリとを有し、検出した異常が電源に関する異常であった場合には、不揮発性メモリにエラー・ステータス・データを記憶させ、電源に関する異常でなかった場合には、揮発性メモリにエラー・ステータス・データを記憶させることが望ましい。
【００１２】
このように構成することで、検出した異常が電源に関する異常であった場合には、不揮発性メモリにエラー・ステータス・データを記憶させることで、副制御ユニットの電源が停止してもエラー・ステータス・データを後から読み出すことができ、異常が電源に関する異常でなかった場合には、揮発性メモリにエラー・ステータス・データを記憶させることで、移動体の電源をＯＮにしたままにして、主制御ユニットなどから容易にエラー・ステータス・データを読み出すことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の移動体の分散制御システムによれば、異常発生時の副制御ユニットから主制御ユニットへの通信負荷を軽減して、さらなるシステムの高速化および高機能化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態に係る移動体の分散制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）異常検出時に生成するデータを説明する図と、（ｂ）動作要求データのビットを示す図である。
【図３】複数の動作要求データの論理和演算を説明する図である。
【図４】分散制御システムにおける異常検出時の処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
一実施形態に係る移動体の分散制御システム１は、自動車やロボットなどの複数の電装部品を有する機械に適用されるものであり、主制御ユニットの一例としてのマスタ基板１０と、副制御ユニットの一例としての複数のスレーブ基板２０とを備えて構成されている。
【００１６】
マスタ基板１０は、主制御装置１１と通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１２とを有し、主制御装置１１は、通信インタフェース１２およびネットワークＮを介して複数のスレーブ基板２０と通信可能に接続されている。主制御装置１１は、複数のスレーブ基板２０とマスタ基板１０との間の通信の割り振りの制御をするとともに、スレーブ基板２０に指令を送信することで、移動体の全体の動作を統合的に制御する機能を有する。異常検出時の主制御装置１１の機能については後述する。
【００１７】
スレーブ基板２０は、記憶装置の一例としての不揮発性ＳＲＡＭ２５と、副制御装置２１と、ネットワークＮを介してマスタ基板１０と通信を行うための通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）２９とを備えて、電装部品５０の制御・管理などを行うように構成されている。副制御装置２１は、ＣＰＵ２２と内蔵ＲＡＭ２３とを有し、ＣＰＵ２２で、制御対象の電装部品５０に応じたプログラムを実行することで、電装部品５０を制御・管理する。ＣＰＵ２２は、内蔵ＲＡＭ２３、不揮発性ＳＲＡＭ２５とバス接続され、これらに対してデータの読み書きを行うことができる。なお、内蔵ＲＡＭ２３は、記憶装置のもう一つの一例である。不揮発性ＳＲＡＭ２５には、電源停止時の補助電源としてコンデンサ２６が接続されている。
【００１８】
電装部品５０としては、移動体の各箇所に応じていろいろなものが接続される。例えば移動体が２足歩行型のロボットである場合には、各関節に設けられるモータや、６軸力センサ、電源装置などがあり、移動体が自動車である場合には、燃料噴射装置、４ＷＳの車輪操舵アクチュエータ、車間距離センサ、ライトの光軸アクチュエータなどがある。各スレーブ基板２０は、電装部品５０の種類に応じて、図示した以外の必要なセンサや制御部が設けられる。
【００１９】
また、スレーブ基板２０は、電装部品５０に関連する異常を検出するためのセンサ類が、電装部品５０の種類に応じて設けられている。このセンサ類としては、温度センサ、電流センサ、電圧センサなどがある。ここでの電装部品５０に関連する異常というのは、電装部品５０の異常のみならず電装部品５０の制御・管理のために、スレーブ基板２０自体またはスレーブ基板２０または電装部品５０に接続される部品の異常を含むので、例えば、センサにはＣＰＵ２２の温度センサや、電装部品５０として設けられるモータの回転角センサなどが含まれる。
【００２０】
副制御装置２１は、内蔵ＲＡＭ２３に、電装部品５０に関連する異常の箇所・状態を示すデータを格納するエラー・ステータス・データ領域を有しており、接続された電装部品５０に関連する異常を検出した場合に、その異常の箇所・状態に応じた、エラー・ステータス・データ領域中の所定ビットのフラグを立てるように構成されている。そして、このエラー・ステータス・データ領域のデータ（これを、「エラー・ステータス・データＤＥ」という。）の立てられたフラグから、予め内蔵ＲＡＭ２３または不揮発性ＳＲＡＭ２５中に設けられた、エラー・ステータス・データのフラグと移動体が取るべき動作の関係を示すテーブルに基づき、動作要求データＤＲを生成し、この動作要求データＤＲを主制御装置１１に送信する。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、異常の詳細を示すエラー・ステータス・データＤＥは、例えば４Ｂｙｔｅのデータであり、４Ｂｙｔｅデータの各ビットが、どの箇所（モータ、回転角センサ（エンコーダ）、ＣＰＵ、など）の異常で、どのような異常（故障、温度が高い、通信異常など）であるかに割り当てられている。また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、動作要求データＤＲは、１Ｂｙｔｅのデータであり、第０ビットから第７ビットの各ビットに、「現在の一連の動作をゆっくりと停止後、吊り下げ要求」、「緊急停止し、しゃがんで電源ＯＦＦ」などの緊急動作が割り当てられている。そして、本実施形態では最上位ビット（ＭＳＢ）に近いほど、緊急度が高い動作が割り当てられ、最下位ビット（ＬＳＢ）に近いほど、緊急度が低い動作が割り当てられている。
【００２２】
また、副制御装置２１は、異常検出時にも主制御装置１１において移動体の最小限の制御を可能にするため、制御用返信データＤＣを送信する。制御用返信データＤＣとしては、例えば、モータの回転角度や、モータの印加電圧値などがある。
【００２３】
エラー・ステータス・データＤＥは、異常の解析には必要であるが、異常時の緊急動作のためには必要ではない情報であるので、副制御装置２１は、エラー・ステータス・データＤＥを主制御装置１１に送信することなく、内蔵ＲＡＭ２３または不揮発性ＳＲＡＭ２５に記憶させる。エラー・ステータス・データＤＥの記憶先は、異常が電源に関する異常であった場合には、不揮発性ＳＲＡＭ２５が選択され、電源に関する異常でなかった場合には、内蔵ＲＡＭ２３が選択される。これにより、異常発生の結果近い将来に電源がＯＦＦとなっても、不揮発性ＳＲＡＭ２５にエラー・ステータス・データＤＥが保持されるので、これを読み出すことが可能となる。
【００２４】
主制御装置１１は、副制御装置２１から動作要求データＤＲを受け取ると、異常が発生したと認識し、動作要求データＤＲに応じた動作を移動体が取るべく、各副制御装置２１に動作の指令を出す。動作要求データＤＲは、上位のビットほど動作実効優先順位が高く、ビットが複数立っている場合には、ＭＳＢ側のビットの動作を優先するように予め決められている。また、主制御装置１１は、副制御装置２１から複数の動作要求データＤＲを受け取った場合に移動体に適切な動作をさせるため、図３に示すように複数の動作要求データＤＲの論理和である合成動作要求データＤＳ（ＤＳ＝ＤＲ（１）｜ＤＲ（２））を演算する。これにより、例えばＤＲ（１）の第６ビットとＤＲ（２）の第４ビットのフラグが立っていた場合、合成動作要求データＤＳでは、これらのフラグがすべて残り、第６ビットと第４ビットのフラグが立つことになる。合成動作要求データＤＳにおいても、上位のビットほど動作実効優先順位が高く、ＭＳＢ側のビットの動作が優先される。
【００２５】
そして、主制御装置１１は、合成動作要求データＤＳ中に立てられたフラグのうち、もっとも上位のビットに対応する動作をするように各副制御装置２１に動作の指令をする。なお、ここで、主制御装置１１が複数の動作要求データＤＲを受信した場合というのは、略同時に複数の動作要求データＤＲを受信した場合の他、１つの動作要求データＤＲを受信して多少の時間が経過し、最初に受信した動作要求データＤＲに基づく緊急動作中に、他の動作要求データＤＲを受信した場合を含む。
【００２６】
以上のように構成された移動体の分散制御システム１における、異常検出時の動作について図４を参照して説明する。副制御装置２１において、電装部品５０に関連する何らかの異常を検出すると（Ｓ１１）、副制御装置２１は、異常の箇所・状態に応じて、エラー・ステータス・データ領域の所定のビットを立てる（Ｓ１２）。そして、このエラー・ステータス・データＤＥから、予め記憶しているテーブルに基づき、移動体が取るべき動作を示す動作要求データＤＲを生成する（Ｓ１３）。
【００２７】
次に、副制御装置２１は、制御用返信データＤＣと動作要求データＤＲを主制御装置１１に送信する（Ｓ１４）。そして、エラー・ステータス・データＤＥに基づき、異常が電源の異常であったかどうかを判断し（Ｓ１５）、電源の異常であった場合には（Ｓ１５，Ｙｅｓ）、不揮発性ＳＲＡＭ２５にエラー・ステータス・データＤＥを記憶させ（Ｓ１６）、電源の異常でなかった場合には（Ｓ１５，Ｎｏ）、内蔵ＲＡＭ２３にエラー・ステータス・データＤＥを記憶させる（Ｓ１７）。
【００２８】
一方、主制御装置１１は、副制御装置２１から動作要求データＤＲを受信すると、現在保持している他の動作要求データＤＲと論理和演算を行う（Ｓ２１）。他の動作要求データＤＲを保持していない場合には、論理和演算を行うことなくステップ（Ｓ２２）に進む。そして、動作要求データＤＲ中の立っているフラグのうち、最上位ビット（ＭＳＢ）に最も近いビットに対応する動作を移動体にさせるべく、各副制御装置２１に動作の指令を出す。これにより、例えば、「現在の一連の動作をゆっくりと停止後、吊り下げ要求」などの緊急動作をさせることができる。そして、この緊急動作の動作を行っている最中に、より緊急度の高い緊急動作、例えば、「緊急停止し、しゃがんで電源ＯＦＦ」、が要求された場合には、この緊急度の高い緊急動作に切り換えられることになる。
【００２９】
このようにして、本実施形態の移動体の分散制御システム１によれば、副制御装置２１が電装部品５０に関連する異常を検出した場合に、副制御装置２１から主制御装置１１に動作要求データＤＲを送信するので、主制御装置１１において必要な緊急動作を行うことができ、そして、このとき副制御装置２１から主制御装置１１へエラー・ステータス・データＤＥを送信しないことで通信負荷が軽減されて緊急動作を迅速に行うことができる。また、通信負荷の軽減により、さらなるシステムの高速化および高機能化が可能となる。さらに、エラー・ステータス・データＤＥについては、内蔵ＲＡＭ２３または不揮発性ＳＲＡＭ２５に記憶されるので、後に、エラー・ステータス・データＤＥを読み出して異常の解析をすることができる。
【００３０】
そして、分散制御システム１は、動作要求データＤＲが、緊急動作の緊急性に応じて緊急性が高い動作ほど上位のビットに割り当てられ、主制御装置１１において、複数の動作要求データＤＲがあった場合には、論理和を演算した上で、最上位ビットに近いフラグに対応する動作をするので、緊急動作のデータを損失することなく、かつ簡単な処理で最も高い緊急度の動作を実行することができる。
【００３１】
また、電源に関する異常があった場合には、不揮発性ＳＲＡＭ２５にエラー・ステータス・データＤＥが記憶されるので、後で、エラー・ステータス・データＤＥを読み出すことができ、異常の解析が可能である。さらに、揮発性の内蔵メモリ２３にエラー・ステータス・データＤＥを記憶させた場合には、移動体の電源をＯＮにしたままにして、マスタ基板１０や外部の装置などから容易にエラー・ステータス・データＤＥを読み出すことができる。
【００３２】
以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されることなく、適宜変形して実施することが可能である。例えば、前記実施形態では、動作要求データＤＲは、上位ビットほど緊急性が高い動作が割り当てられていたが、下位ビットにいくほど緊急性が高い動作を割り当て、合成動作要求データＤＳのフラグが立っているビットのうち、最下位のビットに対応する動作を主制御装置１１において実行するように構成してもよい。
【００３３】
また、マスタ基板１０は、通信の割り振りの機能も有する形態で説明したが、通信の割り振りの機能は、別の専用の通信制御装置に分けて設け、主制御装置１１が、当該通信制御装置を介してスレーブ基板２０と通信するように構成してもよい。
【００３４】
さらに、副制御装置２０から主制御装置１０への動作要求データＤＲの送信は、少なくとも異常検出時に送信していればよく、異常検出時以外に送信していても構わない。例えば、定期的にエラー・ステータス・データＤＥを送信するシステムの場合には、エラー・ステータス・データＤＥの送信回数が多くなるので、本願の効果がより顕著に発揮される。
【符号の説明】
【００３５】
１      分散制御システム
１０    マスタ基板
１１    主制御装置
１２    通信インタフェース
２０    スレーブ基板
２１    副制御装置
２２    ＣＰＵ
２３    内蔵ＲＡＭ
２５    不揮発性ＳＲＡＭ
２６    コンデンサ
２９    通信インタフェース
５０    電装部品
【図１】
0005385861.tif 000002
【図２】
0005385861.tif 000003
【図３】
0005385861.tif 000004
【図４】
0005385861.tif 000005