(57)【要約】【課題】ロボットの無線通信手段を２以上に分け、安価に信号の伝達信頼性を向上させる。【解決手段】複数のロボットと、全体統括システムがあって、無線によって通信をおこなうロボット群１０の通信方法において、ロボット群１０のトランペットロボット１１、ホルンロボット１２、トロンボーンロボット１３、チューバロボット１４、ドラムロボット１５、ＤＪロボット１６が、第１通信手段と第２通信手段を備え、全体統括システム２０が、第１通信手段と第２無線通信手段を備え、前述のロボット群１０のロボットから第１通信手段によって、全体統括システム２０にリアルタイムに動作情報が伝達され、全体統括システム２０から前記第２無線通信手段によって、前述のロボット群１０のロボットに接続確認用の信号が伝達される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のロボットからなるロボット群と、
前記ロボット群に含まれる各ロボットに対して、第１通信方式及び第２通信方式によって信号を送受信可能に接続されたロボット群制御装置と、からなるロボット制御システムであって、
前記ロボット群制御装置は、前記各ロボットに対して、前記第１通信方式により、前記各ロボットの動作を制御するための制御信号を送信し、
前記各ロボットは、前記制御信号を受信した後に、受信したことを確認するための受信確認信号を、前記第１通信方式により前記ロボット群制御装置に対して送信し、
前記ロボット群制御装置は、前記各ロボットのうち、少なくとも１つのロボットから前記受信確認信号が送信されなかったことを検知した際に、前記各ロボットに対して、前記第２通信方式によって、前記各ロボットの動作を停止するための停止信号を送信することを特徴とするロボット制御システム。
【請求項２】
前記第２通信方式が、前記第１通信方式よりも安定した信号の送受信が可能な通信方式であることを特徴とする、請求項１に記載のロボット制御システム。
【請求項３】
前記第１通信方式が無線ＬＡＮ方式であり、
前記第２通信方式が特定小電力無線通信方式であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のロボット制御システム。
【請求項４】
前記停止信号が、前記各ロボットと、前記ロボット群制御装置とが前記第２通信方式によって接続が確立されていることを確認するために、前記ロボット群制御装置から所定の時間間隔で前記各ロボットに送信される信号であることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載のロボット制御システム。
【請求項５】
前記各ロボットは、前記第１通信方式により前記ロボット群制御装置から送信される前記制御信号と、前記第２通信方式から送信される前記停止信号のいずれの信号も、一定時間受信しない場合に、動作を停止することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載のロボット制御システム。
【請求項６】
制御装置によって動作を制御されるロボットであって、
第１通信方式により送信された、動作を制御するための制御信号を受信するための第１の受信部と、
前記第１通信方式よりも安定した信号の送受信が可能な第２通信方式により送信された、動作を停止するための停止信号を受信するための第２の受信部と、
前記第１の受信部により受信した前記制御信号に基づいて動作を行うとともに、前記第２の受信部により受信した前記停止信号に基づいてその動作を停止するための制御部と、を供えたことを特徴とするロボット。
【請求項７】
前記第１通信方式が無線ＬＡＮ方式であり、
前記第２通信方式が特定小電力無線通信方式であることを特徴とする、請求項６に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット群の通信方式を２以上に分け、お互いのデータを重層することで、ロボットの制御の安定性を確保するロボット群の制御システム、及びロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボットは、一般的には、関節自由度を表現するための複数のアクチュエータからなる、機械装置である。近年、従来から工場内で使用されてきたアーム型の産業用ロボットとは異なり、２足歩行、４足歩行、或いは２輪やクローラ式等の移動手段を持ち、無経路上を移動する移動式のロボットも開発されるようになった。
【０００３】
特許文献１には、ロボット制御装置の通信方法及びロボット制御装置について開示されている。
図１４は特許文献１のロボット制御装置を示す構成図である。図１４において、１００は当該ロボット制御装置であり、Ｒはこのロボット制御装置１００にとって制御されるロボットである。１２２ａ、１２２ｂはロボットＲの指令値を計算してそれをロボット制御装置１００に与える外部機器としてのパーソナルコンピュータ、１２３はこのロボット制御装置１００とパーソナルコンピュータ１２２ａ、１２２ｂを接続し、通信を可能としているネットワークである。なお、１２４はロボット制御のためのプログラムなどを保持して、別途、ロボット制御装置１００に接続されたパーソナルコンピュータである。
【０００４】
また、ロボット制御装置１００内において、１０１はネットワーク１２３に接続されて、このロボット制御装置１００がそれを介してパーソナルコンピュータ１２２ａ、１２２ｂと通信するための通信手段としてのネットワーク通信部であり、１０２はロボットＲの動作を記述したプログラムを実行する、プログラム実行手段としてのプログラム実行部、１０３はそのプログラムを記憶しておくプログラム記憶手段としてのプログラム記憶部である。
【０００５】
１０４はプログラム実行部１０２からの指示に従って当該ロボット制御装置１００内部の指令値を生成する、指令値生成手段としての内部指令値生成部１０４からの指令値とネットワーク通信部１０１で受け取った指令値を切り替えてその一方を選択する、切り替え手段としての指令値選択部である。１０６はロボットの現在の位置姿勢を管理したり、指令値選択部１０５から出力された指令値を後述するサポートドライバに与えたりするロボット状態チェック部、１０７はロボットＲを動作させるサーボドライバであり、これらのロボット状態チェック部１０６及びサーボドライバ１０７は指令値選択部１０５で選択された指令値に基づいて動作する制御手段を有している。
【０００６】
このようにすることでロボット制御装置１００の内部で生成した指令値と、ネットワーク１２３経由で送られてきた指令値とを切り替えてロボットＲを動作させ、大まかな動作はロボット制御装置１００内部の指令値生成方式によって行い、細かい動作は外部から指令値を与えて動作させるということが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−２５４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される発明には、ネットワーク１２３及びパーソナルコンピュータ１２２ａ、１２２ｂとの接続方法については明示されていない。ただし、データ転送の確実性を考えれば、工場内で使用するような産業用のロボットに適用する場合には有線を使用すると考えられる。
また近年では、産業用でない脚式歩行ロボットや、車輪式走行ロボット等が研究されており、今後、各種イベントでデモンストレーションを行ったり、将来的には介護や家庭へ人間のサポートをするために導入したりされる可能性がある。そうした、無軌道に移動する必要性のあるロボットに対しては有線での接続は困難であり、無線での通信によってデータの転送等がされる可能性が高い。
【０００８】
しかし、そのような無線での通信データの転送等を行う場合、外部要因によって無線での通信異常等の問題が発生すると、ロボットの誤作動を引き起こしかねない。特に、複数台のロボットが同時に稼動するロボット群に無線を利用してデータを送信する必要がある場合、こうしたことが問題となり、ロボット同士の接触等によって、ロボットが転倒して破損するといった問題を招く。さらに、ある程度の重量を有するロボットは、転倒することによって、周りにも被害を与える可能性もある。
【０００９】
特に近年は、無線ＬＡＮや携帯電話、通信機能を有した携帯ゲーム機等の電波発生源が多く存在し、通信によって特定の動作を制御するような場合には、誤作動や通信異常等を引き起こす可能性は考慮する必要がある。
特許文献１の方法でそういった問題を回避するためには、無線通信手段にセキュリティを施した上で、動作命令に含めてセキュリティに関する情報を同時に無線通信にて送る必要があり、かつ、データ伝達の確実性を必要とするので、高速データ通信が行える特殊な方式を採用しなければならず、高価な装置を用意する必要がある。
このように、特許文献１の方法ではデータ通信の確実性を上げようとするとコストが高くつき、また、安全面においても、データ通信の確実性が上がらない限り問題となる。
こうした脚式歩行ロボットや車輪式走行ロボット等が、無線通信によっての制御指令を必要とする場合において、人間と接する機会が増えるに従い、色々なトラブルを想定する必要があり、特許文献１の方法では十分な対策が取れない可能性が高い。
当然ながら、同じレベルの無線通信装置を二重に装備すれば、通信の安定性は高くなるが、通常1つあれば済むものを二重に備えることはコストアップとなり、問題である。
【００１０】
そこで本発明は以上のような課題を解消するためになされたものであり、安価に信号の伝達信頼性を向上させることで、ロボット群との通信の確実性をあげるロボット群の制御システム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】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明のロボット群の制御システム、及びロボットは以下のような特徴を有する。
（１）複数のロボットからなるロボット群と、前記ロボット群に含まれる各ロボットに対して、第１通信方式及び第２通信方式によって信号を送受信可能に接続されたロボット群制御装置と、からなるロボット制御システムであって、前記ロボット群制御装置は、前記各ロボットに対して、前記第１通信方式により、前記各ロボットの動作を制御するための制御信号を送信し、前記各ロボットは、前記制御信号を受信した後に、受信したことを確認するための受信確認信号を、前記第１通信方式により前記ロボット群制御装置に対して送信し、前記ロボット群制御装置は、前記各ロボットのうち、少なくとも１つのロボットから前記受信確認信号が送信されなかったことを検知した際に、前記各ロボットに対して、前記第２通信方式によって、前記各ロボットの動作を停止するための停止信号を送信することを特徴とする。
【００１２】
ここでいう、ロボット群制御装置とは、例えばパーソナルコンピュータと、第１通信方式および第２通信方式によって通信が行える設備等を供えた装置であり、ロボット群へのプログラムの実施の指示や、転送、プログラム実行監視等をすることが可能である。
またここでいう、第２通信方式によってロボット群制御装置から各ロボットへ送られる停止信号は、ロボットを強制停止する手段、及び安全停止する手段の両方を含み、後述する実施例においては、第２通信方式によってロボット群を安全停止する例を紹介しているが、手法としては各ロボットを個別に停止させる方法でも良い。例えば、１のロボットを強制停止させ、他のロボットを安全停止させるといった方法でも、ロボット群の行動内容によっては有効である。また、１のロボットだけを停止させ、他のロボットはそのままプログラムを継続しても構わない。これは、１のロボットがその場で停止した場合に、他のロボットの動作軌道上にそのロボットが停止してしまった場合などには、他のロボットも停止してしまうことが有効であるし、そうでない場合には、他のロボットの動作を続行したとしても影響は無いからである。
【００１３】
（２）前記第２通信方式が、前記第１通信方式よりも安定した信号の送受信が可能な通信方式であることを特徴とする、（１）に記載のロボット制御システム。
（３）前記第１通信方式が無線ＬＡＮ方式であり、前記第２通信方式が特定小電力無線通信方式であることを特徴とする、（１）または（２）に記載のロボット制御システム。
ここでいう、無線ＬＡＮ方式とは、例えば無線ＬＡＮとして一般的に普及して使用される規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ等を指している。もっとも、双方向の無線通信ができればよいので、電波によらない通信方法でも問題は無いが、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ等の既に規格化されて汎用性のある通信方法の方が安価に利用できるのでデモンストレーション等の目的であれば、コスト的な問題も含めて適しているといえる。
従って、（１）の制御信号及び受信確認信号は、ＴＣＰ／ＩＰによって確立される通信手段となり、ＴＣＰとＩＰによって、情報の正否や、データが欠損している場合にはリトライするなどの双方向の通信を行う。
またここでいう、特定小電力無線通信手段とは、いわゆる特定小電力無線を用いた通信手段である。この規格の無線方式には開局申請等が必要なく、小型で見通し距離で２００ｍ程度の通信範囲を持っているため、デモンストレーション等の目的であれば、コスト的な問題も含めて適しているといえる。屋内等で使うには、中継器を利用することもできるので、離れた場所から通信する場合にも対応することが可能である。
【００１４】
（４）前記停止信号が、前記各ロボットと、前記ロボット群制御装置とが前記第２通信方式によって接続が確立されていることを確認するために、前記ロボット群制御装置から所定の時間間隔で前記各ロボットに送信される信号であることを特徴とする、（１）から（３）のいずれかに記載のロボット制御システム。
ここでいう、停止信号とは、例えば特定小電力無線通信により、断続的に信号を送る、いわゆるハートビート信号をロボット側に送信しており、それを停止することで行動を停止するといったような信号のことを言う。
【００１５】
（５）前記各ロボットは、前記第１通信方式により前記ロボット群制御装置から送信される前記制御信号と、前記第２通信方式から送信される前記停止信号のいずれの信号も、一定時間受信しない場合に、動作を停止することを特徴とする、（１）から（４）のいずれかに記載のロボット制御システム。
（６）制御装置によって動作を制御されるロボットであって、第１通信方式により送信された、動作を制御するための制御信号を受信するための第１の受信部と、前記第１通信方式よりも安定した信号の送受信が可能な第２通信方式により送信された、動作を停止するための停止信号を受信するための第２の受信部と、前記第１の受信部により受信した前記制御信号に基づいて動作を行うとともに、前記第２の受信部により受信した前記停止信号に基づいてその動作を停止するための制御部と、を供えたことを特徴とするロボット。
（７）前記第１通信方式が無線ＬＡＮ方式であり、前記第２通信方式が特定小電力無線通信方式であることを特徴とする、（６）に記載のロボット。
【００１６】
このような特徴を有する本発明のロボット群の制御システム、及びロボットにより、以下のような作用、効果が得られる。
（１）複数のロボットからなるロボット群と、前記ロボット群に含まれる各ロボットに対して、第１通信方式及び第２通信方式によって信号を送受信可能に接続されたロボット群制御装置と、からなるロボット制御システムであって、前記ロボット群制御装置は、前記各ロボットに対して、前記第１通信方式により、前記各ロボットの動作を制御するための制御信号を送信し、前記各ロボットは、前記制御信号を受信した後に、受信したことを確認するための受信確認信号を、前記第１通信方式により前記ロボット群制御装置に対して送信し、前記ロボット群制御装置は、前記各ロボットのうち、少なくとも１つのロボットから前記受信確認信号が送信されなかったことを検知した際に、前記各ロボットに対して、前記第２通信方式によって、前記各ロボットの動作を停止するための停止信号を送信することを特徴とするので、第１通信手段と第２通信手段とで信号の多重化を図ることができ、第１通信方式が何らかの原因で中断した場合においても、第２通信方式によってロボットに対して停止信号を送信することが可能である。
また、第２通信方式によって各ロボットの動作を停止するので、ロボット個別に停止するようなことも可能となる。例えばロボット同士が干渉する可能性の低い位置で、受信確認信号を送信できないロボットを停止する場合には、そのロボットのみを停止し、他のロボットのプログラムを続行しても、転倒や、ロボットとの破壊につながるようなことは無いし、デモンストレーションも続行が可能である。あるいは、他のロボットと干渉が予想されるような位置で受信確認信号を送信できないロボットを停止する場合には、全てのロボットを停止すれば、ロボット同士で衝突して、転倒するようなことは無い。これは、ロボット群制御装置側に問題があったとしても同様に処理すれば、ロボットの転倒に結びつくようなことは無くなる。
【００１７】
（２）前記第２通信方式が、前記第１通信方式よりも安定した信号の送受信が可能な通信方式であることを特徴とする、（１）に記載のロボット制御システムであるので、第１通信手段と第２通信手段とで信号の多重化を図った上で、より安定した信号の送受信が可能である第２通信手段によって第１通信手段のバックアップとすることができ、第１通信方式が何らかの原因で中断した場合においても、第２通信方式によってロボットに対して停止信号を確実に送信することが可能となる。この場合において、第２通信方式が、第１通信方式よりも安定した信号の送受信が可能であるので、第２通信方式が先に通信不可能となる可能性は低く、バックアップとしては適している。
【００１８】
（３）前記第１通信方式が無線ＬＡＮ方式であり、前記第２通信方式が特定小電力無線通信方式であることを特徴とする、（１）または（２）に記載のロボット制御システムであるので、第１通信方式である無線ＬＡＮ方式で、大容量のデータのやり取りが送信確認を行いながら実行可能であり、一方、第２通信手段である特定小電力無線方式で、最低限のデータの送信が可能である。また、特定小電力無線方式は、無線ＬＡＮ方式と比較して通信機器が安価なため、全体としてコストを低減できる。また、通信方式が異なっているため、例えば第１通信方式である無線ＬＡＮ方式に異常が発生した場合に、第２通信方式に同じ無線ＬＡＮ方式を採用している場合より、異常に対する抵抗力を高めることができる。
すなわち、例えば、第１通信手段と、第２通信手段を同じ無線ＬＡＮ方式とした場合には、特定の無線障害が発生した場合において、同時に通信が断絶してしまう可能性が考えられる。例えば、別の無線ＬＡＮ方式を採用する機器が、送受信機の近辺に有り、トラフィックが集中するような高負荷な状態になった場合、両方の無線ＬＡＮ方式とも、過負荷となりシステムが落ちてしまったり、データ転送が妨げられたりすることが考えられる。
【００１９】
無線ＬＡＮ方式は、無線にパケットという送信先情報やエラー検出用のコードを付加した１通信単位に区切ってデータを送信する方式を使用している。このようにパケット単位でデータを送信した場合、回線が切断するような状況に陥っても、再接続した際に送られなかったパケットの分だけ受信側から送信側に送信するように求めるだけで済む。仮に、パケット方式でなく巨大なデータを送信している際に、回線が切断するような状況に陥った場合、送信側は何処までデータを送ったか把握できておらず、受信側も何処までデータを受け取ったのか把握できないので、最初からデータを送り直すことになるという不都合を生じることになる。このような問題を回避し得るパケット方式での通信は、回線切断に強く、データの送信効率が良いといわれている。例えば、通信中にノイズがのって、１部のパケットデータに欠損が出た場合、そのパケットだけ再送するように要求することで、データの補完を行えるからである。
【００２０】
しかしながら、こういった利点は、ロボット群制御装置とロボット群との間で通信が行われる場合は欠点にもなりうる。即ち、パケットが届かなくなったような状況が発生した場合に、受け側は送り側にパケットを送信するように催促し、逆に、送り側も受け側に対して、何処までパケットを送ったかという情報を送るように催促することになる。何らかの原因で通信が断絶していると、送り側も、受け側も、タイムアウトになるまでこの作業を行うことになる。つまり、通信状態を把握するまでにタイムラグが発生してしまう。
このようなタイムラグは、ロボットがロボット群として行動し、ロボット同士の動作軌道が交差するような状況下では、ロボット同士の衝突の危険を招き、ロボットが転倒してロボットを破損したり、周囲に被害を及ぼしたりする原因になることも考えられる。
従って、こうした問題を回避するためには、２つの別の通信手段を持ち、ロボット群制御装置とロボット群の間で通信し、第１通信方式と、第２通信方式は別の通信方式であることで、一方の通信方式に障害が出ても他方の通信方式でカバーするような形態が望ましく、一方で無線ＬＡＮ方式を採用するならば、他方では特定小電力無線手段のような、全く別の周波数帯域を使用する無線通信手段を選択することが好ましい。
【００２１】
特定小電力無線については、データの転送速度は遅いものの必要最低限度のデータの送信が可能であり、転送データ量が少ないことで、ノイズが乗りにくく、通信断絶が起きにくい。さらに、安価な方式で、かつ装置が小型で済むことから、スペースが限られるロボットに搭載するのに、無線ＬＡＮ方式を必要とする第１通信手段と比べ、搭載位置を選ばず、構造が単純で故障にも強いためバックアップに適している。このように、特定小電力無線にて、例えばハートビート信号のようなデータ量の少ない信号を送り、無線ＬＡＮ方式のバックアップとして使用することで、通信の確実性を増すことができる。この特定小電力無線での通信手段は、一度に送れるデータ量が少ないため使用用途は限定されるものの、異常が発生した場合に停止する程度の用途が限定された使用であれば、停止コードが確実にロボットに届く可能性の高い。従って、特定小電力無線をバックアップ用の信号に使用するメリットは高い。
【００２２】
（４）前記停止信号が、前記各ロボットと、前記ロボット群制御装置とが前記第２通信方式によって接続が確立されていることを確認するために、前記ロボット群制御装置から所定の時間間隔で前記各ロボットに送信される信号であることを特徴とする、（１）から（３）のいずれかに記載のロボット制御システムであるので、ロボット群制御装置からいわゆるハートビート信号によってデータを送信することで、少ないデータ量で停止信号を送信することができ、データ量が少なくてすむために信号断絶に強い通信が可能となるという優れた効果を奏する。また、受信するロボット側は、単純な信号を受け取ればよいので、受信機を簡略化することができ、受信機の小型化が可能となる。
（５）前記各ロボットは、前記第１通信方式により前記ロボット群制御装置から送信される前記制御信号と、前記第２通信方式から送信される前記停止信号のいずれの信号も、一定時間受信しない場合に、動作を停止することを特徴とする、（１）から（４）のいずれかに記載のロボット制御システムであるので、常に第１通信方式の通信確立状態をチェックしており、異常が発生したときに、ロボットに対して第２通信方式で停止信号を確実に送信することができる。
【００２３】
この場合において、ロボットの停止は安全停止、非常停止、一時停止等の停止手段が考えられる。しかし、第１通信手段が断絶した場合において、第２通信手段のみでの運用は、システムの安全性からいっても、好ましくなく、条件的に、ロボットが暴走する、といった状況での停止というよりも、第１通信手段が断絶した障害が、後になって影響を及ぼすような可能性が高いので、ロボット群のロボット全体を、安全停止するような方法が良いと考えられる。
【００２４】
（６）制御装置によって動作を制御されるロボットであって、第１通信方式により送信された、動作を制御するための制御信号を受信するための第１の受信部と、前記第１通信方式よりも安定した信号の送受信が可能な第２通信方式により送信された、動作を停止するための停止信号を受信するための第２の受信部と、前記第１の受信部により受信した前記制御信号に基づいて動作を行うとともに、前記第２の受信部により受信した前記停止信号に基づいてその動作を停止するための制御部と、を供えたことを特徴とするので、これらのロボットによって構成されたロボット群は、制御装置と第１通信手段と第２通信手段によって通信することが可能であり、信号の多重化を図り、第１通信手段が何らかの原因で中断した場合にも、第２通信手段によってロボットがロボット群制御手段との接続確認をすることが可能であり、第２通信手段も途切れた場合には、ロボットが異常と判断して行動を停止することが可能である。
【００２５】
（７）前記第１通信方式が無線ＬＡＮ方式であり、前記第２通信方式が特定小電力無線通信方式であることを特徴とする、（６）に記載のロボットであるので、(３)に記載した効果と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。最初に実施例の構成について説明する。
図１には、出願人の開発したロボット群がオーケストラのデモンストレーションをする様子を示している。
図面中、３体いるトランペットロボット１１は、脚式歩行ロボットであり、トランペットの演奏を行う。また、ホルンロボット１２は、二輪走行型ロボットであり、ホルンの演奏を行う。また、トロンボーンロボット１３は、二輪走行型ロボットであり、トロンボーンの演奏を行う。また、チューバロボット１４は、六輪走行型ロボットであり、チューバの演奏を行う。また、ドラムロボット１５は、六輪走行ロボットであり、ドラムの演奏を行う。また、図面中央にいるＤＪロボット１６は、二輪走行型ロボットであり、デモンストレーションの内容の紹介等を担当する。
【００２７】
これらのロボットは、それぞれ担当の楽器をお互いにタイミングを合わせてオーケストラとして演奏し、数分間のデモンストレーションを行う。なお、これらオーケストラを構成する８体のロボットを以降、単にロボット群１０と呼ぶことにする。このロボット群１０は、図２で示す出演待機ゾーン３０及び、第１待機ゾーン３１、第２待機ゾーン３２、予備ゾーン３３、出演ゾーン３４を行き来して、デモンストレーションを行う。図１では、ロボット群１０を構成する８体のロボットが、円形の出演ゾーン３４で、スポットライトを浴びてオーケストラを演奏している様子である。周りは観客席であり、それぞれのロボットがスポットライトの光を浴びている様子を示している。図中の斜線及び出演ゾーン３４上のロボットを中心とする円はスポットライトの光を表している。
なお、本実施例ではロボット８体で１組のオーケストラを構成するが、準備やメンテナンスの都合上、ロボット群１０は３組用意されている。第１待機ゾーン３１に待機するロボット群１０を第１ロボット群１０ａと、第２待機ゾーン３２に待機するロボット群１０を第２ロボット群１０ｂと、予備ゾーン３３に用意されているロボット群１０を第３ロボット群１０ｃとして以下説明する。ロボット群１０と呼ぶ場合は、第１ロボット群１０ａ、第２ロボット群１０ｂ、第３ロボット群１０ｃ何れにも、または何れかに該当する場合とする。
【００２８】
図２には、全体統括システム２０の構成及び説明をしたレイアウトを示している。
ロボット群制御装置である全体統括システム２０は、コントロールシステム２１、バックヤードシステム２２、インフラネットワーク設備２３からなり、ロボット群１０のデモンストレーションをサポートしている。
全体統括システム２０の、コントロールシステム２１、バックヤードシステム２２、インフラネットワーク設備２３はそれぞれ有線のネットワークで接続され、綿密な連携をとる。そして、ロボット群１０をサポートするにあたり、ロボット群１０の位置によって、別々のシステムがサポートを担当する。それらの内容について以下に説明する。
【００２９】
コントロールシステム２１は、第１通信方式用の通信手段である無線ＬＡＮ通信手段４０、及び、第２通信方式用の送信手段である特定小電力通信手段４１を備えている。
なお、無線ＬＡＮ通信手段４０にはＩＥＥＥ８０２．１１ｂを採用しており、安価で比較的高速な通信を行うことができる。この無線ＬＡＮ通信手段４０は各ロボットにもそれぞれ個別に装備され、それぞれ異なるＩＰアドレスを有している。これによって、ロボットの個体を識別することが可能である。
また、特定小電力通信手段４１は、いわゆるトランシーバ等の無線機に用いられる特定小電力無線の電波に、コマンドを送信できるようにしたものである。各ロボットには、第２通信方式用の特定小電力通信手段４１の受信機が搭載されている。特定小電力通信手段４１は、常に０、１、０、１を繰り返すハートビート信号を送信している。特定小電力通信手段４１は、無線ＬＡＮ通信手段４０よりも構造が単純で小型化できる上、回線の切断に強いというメリットがある。ただし、波長の長いメディアであるため、データ転送能力は低く、主に、接続確認用の信号送信に使われている。
【００３０】
この特定小電力通信手段４１は、無線ＬＡＮ通信手段４０バックアップ用の通信手段として備えられており、無線ＬＡＮ通信手段４０による通信が途絶えた場合に、特定小電力通信手段４１によって、ロボット群へ安全停止の信号を送ることができる。また、無線ＬＡＮ通信手段４０及び特定小電力通信手段４１の両方の信号が途絶えた場合は、各ロボットは、各自のプログラムによって安全停止を行う。
なお、特定小電力通信手段４１は、全ロボットに区別なく送られる信号であるので、安全停止の指令も同様に通達されるが、その有効範囲は場所によって制限される。具体的には、出演待機ゾーン３０、第１待機ゾーン３１、第２待機ゾーン３２、予備ゾーン３３、出演ゾーン３４の５箇所であり、特定小電力通信手段４１の停止命令が有効となるのは、出演ゾーン３４に居る場合と、出演待機ゾーン３０から出演ゾーン３４へ移動する時間、及び戻る時間である。
【００３１】
この、コントロールシステム２１は出演ゾーン３４にロボット群１０がいる際に停止権限を有し、ロボット群１０に異常を発見した際には安全停止をすることが可能である。また、コントロールシステム２１には担当のオペレータがおり、各ロボット全体の安全停止が可能である。
なお、ここでいう安全停止とは、各ロボットに、力学的に安定な足軌道を計算、制御することで、両脚で安全に立っていられる状態に動作させることであり、理論上は、各ロボットが安定に立っていることができる状態になることをいう。
また、この実施例では、全体統括システム２０と、ロボット群１０の間で行われている無線ＬＡＮ通信手段４０による通信が、ロボット群１０のうちいずれか１のロボットとの間で断絶したことを検知した場合、特定小電力通信手段４１による信号を停止して、ロボット群１０全てを安全停止させるようになっているが、特定小電力通信手段４１の通信形態を変更して、任意のロボットに対して安全停止信号を出すことも可能である。特定小電力通信手段４１は数十チャンネルの使用が可能であるし、同じチャンネルでもデータの送信パターンによって、ロボットの特定が可能であるので、必要に応じて、そのように特定小電力通信手段４１によって、選択的にロボットの停止をする方法でも良い。
例えば、ロボットの位置によって、そのモードを切り替えることも考えられる。出演ゾーン３４で演奏中の場合は、ロボット同士の軌道が交差しないようにロボットの軌道を決定が可能であるので、選択的にロボットを停止し、出演待機ゾーン３０から出演ゾーン３４に移動する場合には、ロボットの軌道が交差するので、ロボット群１０のロボット全てを停止するようにしても良い。
【００３２】
バックヤードシステム２２は、各ゾーンに存在するロボット群１０のうち、出演待機ゾーン３０、第１待機ゾーン３１、第２待機ゾーン３２、予備ゾーン３３にいる場合は、バックヤードシステム２２に停止権限があり、ロボット群１０に異常を発見した際には、個々にロボットを停止させたり、サーボロックさせたりして停止することが可能である。なお、バックヤードシステム２２には担当のオペレータがおり、ロボット群１０の安全停止が可能である。
また、バックヤードシステム２２はコントロールシステム２１と有線ＬＡＮ４３にて接続されており、随時お互いにデータの交換を行っている。
なお、ここでいう停止とは、ロボット群１０の各ロボットの各関節をサーボロックすることによって、個別にロボットを停止させることを言う。
【００３３】
インフラネットワーク設備２３は有線ＬＡＮにて構築された設備であり、出演待機ゾーン３０で各ロボットと有線ＬＡＮで接続する為の有線ＬＡＮコネクタ４２と、その脇に備えられたロボット操作スイッチ２４が、ロボット群１０の接続台数分だけ備えられる。ロボット群１０は８体のロボットからなるので、８本の有線ＬＡＮコネクタ４２と８箇所にロボット操作スイッチ２４が備えられる。
全体統括システム２０には、他にゾーンスイッチ２５が設けられ、このゾーンスイッチ２５で出演待機ゾーン３０、第１待機ゾーン３１、第２待機ゾーン３２、予備ゾーン３３に待機するロボット群１０の簡単な操作をすることができる。
【００３４】
図３には、これらのロボット操作スイッチ２４、ゾーンスイッチ２５、及びコントロールシステム２１に備えられる、コントロールスイッチ２６についての説明がされている。
図３のａ行にはコントロールスイッチ２６に設けられたスイッチについて、説明されている。
ａ―１行のスイッチは、「開始」の機能があり、デモンストレーションのシーン開始の合図をロボットに指示する。
ａ―２行のスイッチは、「安全停止」の機能があり、デモンストレーションのどの時点においても安全停止することが可能である。ただし、全ロボットに対して行い、個別にロボットに対して停止を指示することはできない。この「安全停止」が押されると、ロボットは、プログラムに従って安全停止の手順に従い、最終的にサーボロックした状態で停止する。例えば出演ゾーン３４で「安全停止」が指示されると、ロボットは各自の手順に従い停止するので、作業員によって、ロボットは第１待機ゾーン３１、又は第２待機ゾーン３２に運び込まれ、ロボットごとに非常停止し、復旧後には次の出番に回される。この場合に、ロボットに故障が発見されれば、予備ゾーン３３に備える予備のロボットと交換され、修理に回される。
【００３５】
同図のｂ行にはゾーンスイッチ２５に設けられたスイッチについて、説明されている。
ｂ―１行のスイッチには、「準備完了」の機能があり、ロボット群１０が出演待機ゾーン３０にいる場合において、準備が整ったことをコントロールシステム２１に通知する。
ｂ―２行のスイッチには、「開始ＯＫ」の機能があり、ロボット群１０が出演待機ゾーン３０にいる場合において、手動で、有線ＬＡＮコネクタ４２及び図示しない外部電源ケーブルが外された状態で、シーン開始が可能になった状態を通知する。
ｂ―３行のスイッチには、「緊急事態」を知らせる機能を有している。この機能はバックヤードシステム２２が異常を発生し場合にその旨をコントロールシステム２１に通知を行う。
【００３６】
ｂ―４行のスイッチには、「安全停止」の機能があり、ゾーン全体のロボットを安全停止させる。この場合は、ロボット個別には停止できない。停止後の手順は、ａ−２行の場合と同様である。
ｂ―５行のスイッチには、「終了処理」の機能があり、ロボット群１０が第１待機ゾーン３１又は第２待機ゾーン３２に帰還後、吊り具に吊り下げた、安全姿勢に移動し、サーボＯＦＦさせる。
図３のｃ行にはロボット操作スイッチ２４に設けられたスイッチについて、説明されている。
ｃ―１行のスイッチには、「初期位置移動」の機能があり、各ロボットの起動時の姿勢にするために、各関節のサーボモータを所定の角度まで移動させる。初期起動時や、再起動時等に使用するスイッチである。
【００３７】
ｃ―２行のスイッチには、「事前動作チェック」の機能があり、出演待機ゾーン３０にいるロボット群１０に対し、有線ＬＡＮコネクタ４２が接続された状態のロボットに対して、事前動作のチェック開始の信号を出す。これによって、例えばトランペットロボット１１に対して「事前動作チェック」が指示されると、トランペットロボット１１は、自己の持つ楽器のマウスピースを人工唇に押し当て、トランペットを吹けるかどうかをチェックする。これにより、本物の楽器の演奏が可能となる。
ｃ―３行のスイッチには、「非常停止」の機能があり、ロボットをサーボＯＦＦの状態にする。なお、このスイッチは、出演時を含めて常時有効である。ただし、通常は第１待機ゾーン３１、第２待機ゾーン３２、予備ゾーン３３の何れかの場所で、ロボットが吊り具に吊られている状態で、このスイッチが押されるので、サーボをＯＦＦしても転倒の危険はない。ただし、出演ゾーン３４にてロボットに対して「非常停止」が指示されると、ロボットの各関節のサーボがＯＦＦされるので、実質的に動作不能となる。
ｃ―４行のスイッチには、「安全停止」の機能があり、動作中のロボットを安全に停止させる。なお、このスイッチは、出演時を含めて常時有効である。
さらに、これらのシステムの他に、朝一番の立ち上げ調整時及び、夜の終了作業を行う、ノートＰＣ２７が備えられ、特定の時間のみ各ロボットとの有線ＬＡＮクロスケーブル４５を介してノートＰＣ２７を直接接続して、立ち上げおよび終了作業を行っている。
【００３８】
上記構成を有するので、本実施例においては以下のような作用、効果を奏する。
まず、ロボット群１０の行うデモンストレーションについて、簡単に一連の動作の流れを説明する。
図４はロボット群１０の一連の動きを示したフロー図である。
図２に示す第１待機ゾーン３１又は、第２待機ゾーン３２に待機する第１ロボット群１０ａ、又は第２ロボット群１０ｂは、出演指令が来ると（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、Ｓ１１で安全停止の割り込みをＯＮにして（Ｓ１１：Ｎｏ）、Ｓ１２の出演待機ゾーン３０に移動する。
なお、説明の都合上、今回は、第１待機ゾーン３１に待機する第１ロボット群１０ａに出演指令が来たものとする。このフローは第２待機ゾーン３２に待機する第２ロボット群１０ｂに出演指令が出された場合にも同様である。
Ｓ１１で、各種停止スイッチが押されれば（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、Ｓ２１の停止条件に従って、ロボットの停止を行う。停止条件は、ロボットの状態で異なる。この条件に関しては、図６で別途説明を行う。
【００３９】
Ｓ１２で出演の出番の第１ロボット群１０ａは、第１待機ゾーン３１から出演待機ゾーン３０に移動した後、手動にて有線ＬＡＮコネクタ４２と図示しない外部電源ケーブルに接続される。
その後、ゾーンスイッチ２５のうち、図３に示すｂ−１行「準備完了」スイッチが押され、有線ＬＡＮコネクタ４２を介して、コントロールシステム２１に対して通知がなされる。そして、Ｓ１４にてコントロールシステム２１より、第１ロボット群１０ａに所属する各ロボットのＩＰアドレス連絡、ロボットの楽器タイプのチェック、演奏用プログラムの受け取り等のデータ交換作業が行われる。
各ロボットのＩＰアドレスの連絡時には、各ロボットのＩＰアドレスを取得して、タイプチェックを行い、ロボットの隊列とＩＰアドレスを対応させる。また、ゾーンスイッチ２５のうち、図３に示すｃ−３行「非常停止」スイッチに対応して、それぞれのロボットのチャンネルが設定される。
【００４０】
ここでいうロボットの隊列とは、オーケストラを行う際の位置関係のことであり、それぞれどのポジションに、どのロボットが配置されるかを記憶する。ＩＰアドレスは、ロボット固有のものであるため、この作業によって、どのロボットが、どんな役割を果たしているかをチェックする。そして、この作業を行うことで、プログラムの書き換えの際に、間違ったプログラムを渡さないようにすることができる。
次に、Ｓ１５で有線ＬＡＮコネクタ４２と、外部電源コードが外され、ゾーンスイッチ２５のうち、図３に示したｂ−２行「開始ＯＫ」スイッチが押され、出演準備が完了する。そして、Ｓ１６で第１ロボット群１０ａは、出演待機ゾーン３０から出演ゾーン３４に移動し、Ｓ１７で第１ロボット群１０ａはデモンストレーションとしてオーケストラ演奏を開始する。このデモンストレーションの内容は、出演待機ゾーン３０で有線ＬＡＮコネクタ４２に接続されていた際に書き込まれたプログラムによるものであり、プログラムの内容によって、演奏曲目や、パフォーマンスの種類が異なる。
【００４１】
そして、第１ロボット群１０ａの演奏終了後、Ｓ１８で第１ロボット群１０ａは、出演ゾーン３４から第１待機ゾーン３１に移動する。
第１待機ゾーン３１に第１ロボット群１０ａが戻ってくると、人手にて、外部電源ケーブルがつながれ、それぞれのロボットが、特定の金具に吊り下げられる。
この準備が終了すると、ゾーンスイッチ２５のうち図３に示すｂ−５行「処理終了」スイッチが押されて、バックヤードシステム２２に通知され、バックヤードシステム２２よりコントロールシステム２１を介して、無線ＬＡＮ通信手段４０から、第１ロボット群１０ａに対してサーボＯＦＦ信号が出される。
【００４２】
そして、Ｓ１９でサーボＯＦＦ信号の受信を受信して（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、Ｓ２０にて第１ロボット群１０ａのそれぞれのロボットの各関節のサーボ電源をＯＦＦにする。
こうして、次の出演の番となる第２待機ゾーン３２に待機する第２ロボット群１０ｂに出演指令がでて、再び、Ｓ１０からの流れとなる。
なお、第１待機ゾーン３１に戻った第１ロボット群１０ａは、第１待機ゾーン３１に用意された吊り具に固定され、バックヤードシステム２２からの指令でサーボＯＦＦとなり、外部電源コネクタ等を差し込まれて、次の出番を待つことになる。
【００４３】
次に、コントロールシステム２１のフローについて説明する。
図５には、図４の第１ロボット群１０ａの動きに対応したコントロールシステム２１のフローを示している。
Ｓ３０で、次番の第１ロボット群１０ａに出演指令を行う。これ以降、コントロールシステム２１は第１ロボット群１０ａから無線ＬＡＮ通信手段４０を通じて、行動報告を随時受け、その進行状況を監視する。
Ｓ３１で、第１ロボット群１０ａが出演待機ゾーン３０から出演ゾーン３４に移動する情報を受け取った際に、全ロボットの安全停止の権限がコントロールシステム２１に発生する。
【００４４】
安全停止の権限がコントロールシステム２１に発生したので、Ｓ３２で、安全停止信号チェックの割り込みをＯＮにして（Ｓ３２：Ｎｏ）、演奏中の第１ロボット群１０ａの行動を監視する。演奏が終わると、第１ロボット群１０ａは出演ゾーン３４から退出する。Ｓ３３でこの際に発生する情報である、出演ゾーン３４移動情報をチェックして、第１ロボット群１０ａが出演ゾーン３４から退出したら（Ｓ３３：Ｙｅｓ）、安全停止権限をバックヤードシステム２２に戻す。
なお、Ｓ３２で安全停止信号が押された場合（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、Ｓ３４で全ロボットの安全停止を行う。この場合の安全停止権限はコントロールシステム２１にあるが、ゾーンスイッチ２５である、ゾーンスイッチ２５のうち、図３に示すｃ−３行「非常停止」スイッチが押された場合にも、非常停止が働く。
【００４５】
次に、バックヤードシステム２２のフローについて説明する。
図６には、図４の第１ロボット群１０ａに対応したバックヤードシステム２２のフローを示している。
Ｓ４０では、第１ロボット群１０ａの受けた出演指令情報の受信を行い、また、常時コントロールシステム２１から、無線ＬＡＮによって得られた、第１ロボット群１０ａの各ロボットの行動情報を取得する。
Ｓ４１では停止信号チェックの割り込みをＯＮにする。出演待機ゾーン３０、第１待機ゾーン３１、第２待機ゾーン３２、予備ゾーン３３等の舞台裏での停止権限はバックヤードシステム２２にあるので、安全停止、及び停止の信号が入れば（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、Ｓ２１で停止条件を確認して、ロボットを条件にあった停止状態にする。
出演指令を行うと、出演指令を受けた第１ロボット群１０ａは、第１待機ゾーン３１から出演待機ゾーン３０に移動し、所定の位置で、人手により有線ＬＡＮコネクタ４２と外部電源コードに接続される。その後、担当者によって、ゾーンスイッチ２５のうち、図３に示すｂ−１行「準備完了」スイッチが押される。
【００４６】
次に、Ｓ４２では、前述「準備完了」スイッチが押されたかどうかを確認し、スイッチが押されれば（Ｓ４２：Ｙｅｓ）、Ｓ４３の事前チェックに移行する。この際、図４のＳ１３に対応して、有線ＬＡＮコネクタ４２を介して、第１ロボット群１０ａと、各ロボットのＩＰアドレス連絡、ロボットの楽器タイプのチェック、演奏用プログラムの受け取り等のデータ交換作業が行われる。
ここでは、バックヤードシステム２２ともデータを共有するために、コントロールシステム２１からバックヤードシステム２２に取得したデータの転送を行う。とくにＩＰアドレスとオーケストラの隊列との対応は、ロボット操作スイッチ２４とどのロボットとが対応するかを割り付けるデータとなるので、重要である。
【００４７】
データ交換作業が終わると、人手により有線ＬＡＮコネクタ４２と外部電源コードが外され、ゾーンスイッチ２５のうち、図３に示したｂ−２行「開始ＯＫ」スイッチが押される。
その後、Ｓ４４で前述「開始ＯＫ」スイッチが押されたことを確認し（Ｓ４４：Ｙｅｓ）、その後、Ｓ４５にて、第１ロボット群１０ａが出演待機ゾーン３０から出演ゾーン３４に移動したという情報を受けて、停止権をコントロールシステム２１に渡す。
【００４８】
第１ロボット群１０ａが出演ゾーン３４にて演奏を終えて、出演ゾーン３４から第１待機ゾーン３１に戻ってくる時点で、再びロボット群１０の停止権がバックヤードシステム２２にもどされる。これにより、Ｓ４６で、ゾーンスイッチ２５のうち、図３に示すｂ−５行「終了処理」スイッチが押されたことを確認すると（Ｓ４６：Ｙｅｓ）、Ｓ４７で、サーボＯＦＦ信号を無線ＬＡＮ通信手段４０で発信し、各ロボットのサーボ電源をＯＦＦにする。
この際には、ロボットは第１待機ゾーン３１にて所定の吊り具によって吊り下げられているので、電源が落ちた後も、ロボットが倒れる心配は無い。
【００４９】
次に、図７で停止信号のフローを示す。
図７は、停止信号要求が出された場合のフローである。この停止信号は、「安全停止」要求と、「非常停止」要求の２種類がある。また、信号の発信源は、バックヤードシステム２２、ロボット操作スイッチ２４、ゾーンスイッチ２５の３箇所あり、バックヤードシステム２２では、タッチパネル画面に表示された停止ボタンより、ロボット操作スイッチ２４、及び、ゾーンスイッチ２５では、それぞれ備えられたスイッチより、停止信号が出される。停止信号は、インフラネットワーク設備２３、無線ＬＡＮ通信手段４０、及び特定小電力通信手段４１の全てから同時に出されることになる。
なお、コントロールシステム２１からも停止信号は出されるが、「安全停止」のみであり、図５に記載してあるので、ここでは説明しない。
【００５０】
Ｓ５０で、バックヤードシステム２２から直接の停止信号かどうかを判断し、直接であれば（Ｓ５０：Ｙｅｓ）、Ｓ５２で無線ＬＡＮが接続状態にあるかをチェックする。Ｓ５０で、バックヤードシステム２２からの停止信号ではない場合は（Ｓ５０：Ｎｏ）、Ｓ５１でロボット操作スイッチ２４からの停止信号かどうか判断し、ロボット操作スイッチ２４からの停止信号であれば（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、Ｓ５２へ、そうでなければ、Ｓ５３でゾーンスイッチ２５からの停止信号と判断して（Ｓ５１：Ｎｏ）、Ｓ５８に進む。
Ｓ５２で、無線ＬＡＮと各ロボットの接続状態が確認できれば（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、Ｓ５４で、ロボット操作スイッチ２４のうち、図３に示すｃ−３行「非常停止」の信号かどうか判断し、非常停止信号であれば（Ｓ５４：Ｙｅｓ）、Ｓ５７で各ロボットに前述「非常停止」の信号を、無線ＬＡＮ通信手段４０を通じて命令し、各ロボットはサーボＯＦＦ状態になる。この非常停止信号は、ロボットに対して個別に発信できるので、例えば、第１ロボット群１０ａのうちのホルンロボット１２になんらかの異常が生じて、止める必要が生じた場合、ホルンロボット１２に対して「非常停止」の指令を行い、第１ロボット群１０ａのうち、ホルンロボット１２のみサーボＯＦＦすることが可能である。
【００５１】
Ｓ５４にて、前述「非常停止」の信号でないと判断された場合（Ｓ５４：Ｎｏ）、Ｓ５５で、各ロボットに「安全停止」の指令がだされて、安全停止を行う。この場合も、各ロボット個別に「安全停止」が可能であるので、第１ロボット群１０ａのうちトロンボーンロボット１３に異常が発生して、「安全停止」する必要がある場合、トロンボーンロボット１３に対して、「安全停止」の指令を出して、トロンボーンロボット１３は、安全停止を行う。第１ロボット群１０ａの他のロボットは、そのまま、プログラムに従って行動が可能である。
Ｓ５２で、無線ＬＡＮ通信手段４０が接続状態に無いと判断されると（Ｓ５２：Ｎｏ）、Ｓ５３で、有線ＬＡＮコネクタ４２に接続されているかどうかを判断し、接続されていれば（Ｓ５３：Ｙｅｓ）、Ｓ５４へ、そうでなければ、この状態では、特定小電力通信手段４１の他に指令手段が無いので、Ｓ５８で、特定小電力通信手段４１によって全ロボットに対して安全停止指令が出されることになる。
【００５２】
このように、無線ＬＡＮ通信手段４０での通信状態に異常があり、通信できなくなり、特定小電力通信手段４１のみ通信が繋がっている場合においては、そのまま第１ロボット群１０ａのロボットの動作を続行することは、後に障害が発生する可能性が高い。特に、お互い干渉したり、予定外の行動をしてしまったりする可能性もある。
したがって、無線ＬＡＮ通信手段４０との通信が途絶えてしまった段階で、特定小電力通信手段４１によって、全てのロボットに対して、「安全停止」指令が出される。これにより、全てのロボットは、各々の停止手段に従い停止する。
そうすることで、その後起きる事故等を防ぐことが可能になる。
【００５３】
なお、フローに記載していないが、無線ＬＡＮ通信手段４０、特定小電力通信手段４１、有線ＬＡＮコネクタ４２の全ての通信手段が接続されていない場合は、ロボット内部のプログラムにしたがい、全ての通信状態が遮断された危険な状態にあると判断して、一定時間経過後、全てのロボットに対して安全停止を行う。なお、一定期間経過中に無線ＬＡＮ通信手段４０、及び特定小電力通信手段４１が復帰した場合は、動作を続行する。
【００５４】
上記のような手順で、第１ロボット群１０ａと、コントロールシステム２１、バックヤードシステム２２が連携して、一連のデモンストレーションを行う。
これらのロボットが確実に動作するために、前述の無線ＬＡＮ通信手段４０、特定小電力通信手段４１、有線ＬＡＮコネクタ４２が設けられ、前述のような流れで、異常があれば停止動作を行う。
この際に、入力手段によって、停止条件が異なるため、図８乃至１１に安全停止についての条件を説明する。
図８には、ロボットの自立安全停止の状態について説明している表を示す。
各ロボットと通信する手段は前述の４つあるが、ロボットの状態と、各通信手段の接続状態によって、安全停止の状態が異なることを図は示しており、たとえば、出演待機ゾーン３０において、有線ＬＡＮコネクタ４２に接続されている状態で、事前動作確認が終わっている図８のａ行の状態であれば、無線ＬＡＮ通信手段４０及び有線ＬＡＮコネクタ４２が接続しているので、「安全停止」指令が出されると、一時停止の状態に遷移する。
「一時停止」の状態になれば、ロボットはサーボロックされて、停止するため、有線ＬＡＮコネクタ４２を通して、再起動指令をだせば、ロボットの再起動が可能である。
【００５５】
図８のｂ行の状態であれば、出演待機ゾーン３０にいるものの、既に有線ＬＡＮコネクタ４２は外されている状態であるので、無線ＬＡＮ通信手段４０によってしか安全停止することができない。
さらに、安全停止をした場合に、ロボットの状態は、事前動作確認済にまでもどされるので、有線ＬＡＮコネクタ４２を接続して、再起動を行い、その後、有線ＬＡＮコネクタ４２を外して、ゾーンスイッチ２５のうち、図３に示すｂ−２行「開始ＯＫ」スイッチが押されることで、「安全停止」前の状態に戻すことができる。
図８のｃ行の状態においても、ｂ行と同じ手順となる。
ステージ上で演奏中の場合、ロボット群１０は出演ゾーン３４におり、安全停止権限はコントロールシステム２１にある。この状態においては、ロボット操作スイッチ２４のうち、図３に示すｃ−３行「非常停止」スイッチが押され、「非常停止」指令が出された場合を除いて、常に「安全停止」状態に移行する。
それ以外のシーンにおいて、「安全停止」することはない。
【００５６】
図９には、ロボット操作スイッチ２４による「安全停止」についての表を示す。
ロボット操作スイッチ２４の操作は、基本的にはバックヤードシステム２２の画面スイッチによっても、行うことができるが、ここではロボット操作スイッチ２４についてのみ説明を行う。
ロボット操作スイッチ２４のうち、図３に示すｃ−４行「安全停止」のスイッチが押された場合は、常時その効果が反映されることになっている。
この場合において、無線ＬＡＮ通信手段４０、特定小電力通信手段４１、及び有線ＬＡＮコネクタ４２の何れの接続状態にあるかについては、図８を参照されたい。しかしながら、信号の発信については、どんな状態においても全ての接続手段からコマンドの出力がなされ、安全停止指令が行われる。
したがって、図９においては、接続状態に関係なく、記載がされている。
【００５７】
「安全停止」については基本的に、どの接続手段においても、どの状態にあっても指令内容は同じである。
よって、ロボットの状態によって、安全停止の状態のみが左右される。ただし、ロボット操作スイッチ２４のうち、図３に示すｃ−４行「安全停止」スイッチが押されたことによる、「安全停止」の指令は、ロボット個別に「安全停止」指令を出すことが可能である。
図９のａ行の状態では、一時停止状態となる。この場合においての復帰方法は、図８のａ行についての説明した、前述の方法と同様である。
図９のｂ行及びｃ行の状態では、「安全停止」が行われる。この場合においての復帰方法も、図８のｂ行及びｃ行について説明した、前述の方法と同様である。
図９の、ｄ行については、ロボット群１０の演奏中は、全体統括システム２０によっては、３つの状態で時間領域を設定して、管理している。
（Ａ）の開始直後、（Ｂ）の終了直前、及び（Ｃ）のその他の時間帯である。ただし、「安全停止」の指令が出た場合は、何れも同じ対応となり、安全停止状態となる。
【００５８】
図１０にはゾーンスイッチ２５による「安全停止」についての表を示す。
ゾーンスイッチ２５のうち、図３に示すｂ−４行「安全停止」のスイッチが押された場合、安全停止権限は、出演待機ゾーン３０、第１待機ゾーン３１、第２待機ゾーン３２、予備ゾーン３３及び、その移動の最中のエリアにおける状態においてである。
しかしながら、信号の発信については、どんな状態においても全ての接続手段からコマンドの出力がなされ、安全停止指令が行われるので、この場合、接続の区別無く記載する。なお、無線ＬＡＮ通信手段４０、特定小電力通信手段４１、及び有線ＬＡＮコネクタ４２の何れの接続状態にあるかについては、図８を参照されたい。
また、ゾーンスイッチ２５のうち、図３に示すｂ−４行「安全停止」スイッチが押された場合においては、ゾーン全ロボットについて実施され、各ロボットを個別に停止することができない。
【００５９】
図１０のａ行の状態では、図８、図９に記載される場合と同様に、一時停止の状態となる。この場合、ロボット操作スイッチ２４のうち、図３に示すｃ−１行「非常停止」スイッチを押さないと、一時停止状態が解除できない設定になっている。
図１０のｂ行及びｃ行の状態では、安全停止が行われる。この場合においての復帰方法も、図８のｂ行及びｃ行について説明した、前述の方法と同様である。
図１０のｄ行については、図９での説明と同様である。
【００６０】
図１１にはコントロールシステム２１での「安全停止」についての表を示す。
コントロールシステム２１からの「安全停止」の指令については、安全停止権限はロボット群１０が出演ゾーン３４にいる状態のみであるが、指令はどの状態においても実施される。
そして、いかなる状態にあっても、「安全停止」は全ロボットに対して行われる。
なお、コントロールシステム２１にも、バックヤードシステム２２と同様に、画面スイッチがあり、ロボット操作スイッチ２４の機能を使用することが可能であるが、内容的には図８の内容と同一となるため説明は割愛する。
【００６１】
このように、手動介入によって「安全停止」することができるように、何重にも安全停止回路が組まれているが、出演ゾーン３４に出ての演奏中には、ロボット操作スイッチ２４、ゾーンスイッチ２５、コントロールスイッチ２６から見にくい位置にロボットが立つ場合がある。また、ロボットを見ただけでは停止することが必要であるかどうかを判断できない場合も有り、他にも安全停止をする手段を備えていることが必要となる。
本発明の全体統括システム２０及びロボット群１０はその機能を備えている。以下にその手順を説明する。図１２は全体統括システム２０側から見た停止する場合のパターンフローチャートである。また図１３は、ロボット群１０側から見た停止する場合のパターンフローチャートを示している。
まず図１２であるが、図８のｃ行及びｄ行の場合、つまり無線ＬＡＮ通信手段４０と特定小電力通信手段４１が有効になっている場合に、この停止手段は有効である。
【００６２】
信号チェックフローに入ると、Ｓ５０で無線ＬＡＮ通信手段４０にて、全体統括システム２０がロボット群１０と接続状態にあるかどうかをチェックする。無線ＬＡＮ通信手段４０が接続されていれば（Ｓ５０：Ｙｅｓ）、通信チェックフローは終了する。一方、無線ＬＡＮ通信手段４０が接続状態に無い場合（Ｓ５０：Ｎｏ）、Ｓ５１で全体統括システム２０側の停止タイマーをスタートする。
次に、Ｓ５２で再び無線ＬＡＮ通信手段４０に接続中かどうかのチェックを行う。接続が回復していれば（Ｓ５２：Ｙｅｓ）、通信チェックフローは終了する。接続が回復していなければ（Ｓ５２：Ｎｏ）、Ｓ５３で停止タイマーが通信異常時間を越えたかどうかをチェックする。
【００６３】
この通信異常時間は任意の長さで良いが、もともとロボット同士が衝突する事を防止するための手段として考え出されたものなので、長すぎた場合は意味が無い。ただし、場所やプログラムの内容によって時間を変更したりすることは有効であろう。例えば、ロボットの移動がある部分では時間を短くするが、移動が無い場所では長く設定するといったことが考えられる。
停止タイマーが通信異常時間を越えていなければ（Ｓ５３：Ｎｏ）、Ｓ５１直後まで戻り、再びＳ５２で無線ＬＡＮ通信手段４０の通信状態をチェックする。一方、停止タイマーが通信異常時間を越えているようであれば（Ｓ５３：Ｙｅｓ）、Ｓ５４で特定小電力通信手段４１を切断して、プロセスを終了する。
全体統括システム２０から特定小電力通信手段４１を送らなくなることで、ロボットが停止信号だと判断して、安全停止を行う。この場合、特定小電力通信手段４１は選択的にロボットに送っては無いないので、ロボット群１０が停止することになる。
【００６４】
このプロセスでの、各ロボットのフローが、図１３に示してある。
こちらも同様に、信号チェックフローに入ると、Ｓ６０で無線ＬＡＮ通信手段４０の接続状態を確認する。ロボット側からも全体統括システム２０の制御信号を受け取っているので（実際にはＴＣＰ／ＩＰでのやり取りになる）、接続状態を確認することが可能であり、接続状態にあれば（Ｓ６０：Ｙｅｓ）、通信チェックフローは終了する。一方、無線ＬＡＮ通信手段４０が接続状態に無い場合（Ｓ６０：Ｎｏ）、Ｓ６１で特定小電力通信手段４１が切断されているかのチェックを行う。特定小電力通信手段４１が切断されていなければ（Ｓ６１：Ｙｅｓ）、Ｓ６０の前まで戻り、再び無線ＬＡＮ通信手段４０との接続状態をチェックする。一方、特定小電力通信手段４１が切断されていた場合（Ｓ６１：Ｎｏ）、ロボットは、全体統括システム２０からの停止命令が出たと判断して、Ｓ６２で安全停止プログラムを作動させる。
【００６５】
図１２、図１３で説明したような制御を行うことで、無線ＬＡＮ通信手段４０の接続ができなくなった場合でも特定小電力通信手段４１によって停止命令が出せるので、ロボットが、ロボット同士の干渉や、それによる転倒などを防ぐことが可能となる。
実施例では第１通信手段に無線ＬＡＮ通信手段４０を使用しているが、この方式は、前述のように、ＴＣＰ／ＩＰで信号のやり取りを管理し、通信断絶を検出できる。しかしながら、通信状態が悪いと送信時と受信時にタイムラグを生じることが有り、パソコンや携帯ゲーム機等の無線ＬＡＮで通信するタイプの、持ち運び可能なメディアが多く存在する現状では、デモンストレーションを行う会場でそういった機器等が使用されることにより、全体統括システム２０とロボット群１０の通信を阻害されることも考えられる。
【００６６】
このように通信にタイムラグが発生したり、切断したりしている場合でも、ロボット群１０のロボットは直ぐに通信断絶を検出できずに、通信断絶を検出するまでプログラムに従って動いてしまう可能性がある。特に、出演ゾーン３４への入退場のような、ロボットの行動軌跡が重なる場所においては、例えば一体のロボットに異常が起きてロボットが停止してしまった場合等、ロボット同士が干渉する可能性がある。
このような可能性があるため、特定小電力通信手段４１でバックアップされ、停止信号を送ることが可能となるので、無線ＬＡＮ通信手段４０の通信が断絶した場合でも、ロボットを安全に停止することが可能である。
なお、この場合において、無線ＬＡＮ通信手段４０が段絶した後であって、特定小電力通信手段４１のチェックを行うとき、チェック用のタイマー等を設けても良いが、今回は全体統括システム２０に停止タイマーを設けているので、特に記載はしていない。
また、図１２及び図１３では、全体統括システム２０が判断してロボット群１０に安全停止を指示しているが、実施形態によっては、ロボット側に判断させて停止させる方法でも構わない。
【００６７】
以上、本発明のロボット群の制御システム、及びロボットにおける実施の形態を例示したが、この実施の形態に限られることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形することを妨げない。
たとえば、第１通信手段として無線ＬＡＮ通信手段４０、第２通信手段としては特定小電力通信手段４１としたが、第１通信手段と、第２通信手段が異なることが好ましく、かつ、第１通信手段よりも第２通信手段のほうが、断絶しにくい通信手段であることが望ましく、既にある規格にて安価に実現するためにこのような方式を採用したが、特にこれらの通信手段に限定するものではない。
すなわち、無線通信手段であればよく、波長の長短について何ら指定するものではなく、それらの複合波であることも妨げない。
【００６８】
たとえば、無線ＬＡＮを通信手段に採用する場合にしても、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂとしたが、ＩＥＥＥ８０２．１１ａでもＩＥＥＥ８０２．１１ｇでも問題は無いし、ＰＢＣＣや、ＨｉＳＷＡＮａ等を採用することも妨げない。
また、特定小電力通信手段４１は、特定小電力無線であって、トランシーバなどに採用される電波規制範囲内での電波の使用をするとしているが、これは開局申請等の迂遠な手続が必要なく、容易に利用できるための採用であって、セキュリティや、さらに通信範囲を広げることを考えるならば、特定小電力の範囲に限る必要は無く、設備が小型で、通信断絶に強い通信手段であればよく、例えば、特定小電力ではなく、周波数帯域を変えたり、出力電力の高い無線通信を採用したりすることを妨げない。
【００６９】
また、たとえばロボットの数や、パフォーマンスの内容についても、適宜変更できるものとする。さらに、停止条件等の内容についても、実施例に記載される方法に限定されるものではない。それぞれのロボット群１０の、パフォーマンスの内容によっては、コントロールシステム２１やバックヤードシステム２２だけでなく、複数のシステムを有することが必要であろうし、それぞれの条件に適応する停止条件も異なることが考えられる。
【００７０】
さらに、本実施例では、無線ＬＡＮ通信手段４０のセキュリティに対する脆弱性の問題と、転送速度の問題、データ転送の確実性の問題から、プログラムの送信、及び停止信号以外のロボットの制御信号は、無線ＬＡＮ通信手段４０では送信していない。
それに変わって、プログラムの送信については情報伝達に信頼性のある有線ＬＡＮコネクタ４２にて行うこととしている。
これはパフォーマンスの内容が演奏であるという問題もある。つまり、演奏のようなタイミングが重要なパフォーマンスにとって、制御信号の遅れは致命的となるので、プログラムの始期を指示し、そのプログラムによってパフォーマンスを続けることとし、問題があった場合に前述の停止信号を無線ＬＡＮ通信手段４０にて送信するという方法をとっている。
【００７１】
しかし、プログラム転送量が少なければ無線ＬＡＮ通信手段４０にてデータの転送は可能であるし、安全性や、確実性が増した無線ＬＡＮ通信手段４０によれば、大容量のデータ転送が可能となるため、有線ＬＡＮコネクタ４２にてデータの通信等を行う必要性は無くなり、無線ＬＡＮ通信手段４０によって制御信号をロボット群１０へ送り、動作を制御するといったことは可能となる。さらに、電源の問題も技術の進歩によって改善する問題であるので、モータの効率の向上等に伴って、より長時間稼動できるロボットも実現可能である。
従って、無線ＬＡＮ通信手段４０にてデータの書き換えを行い、特定小電力通信手段４１でサポートすることも考えうる。よって、このような手段をとることについても妨げるものではない。
【００７２】
以上に説明した、本発明のロボット群の制御システム、及びロボットによれば、以下のような優れた作用、効果が得られる。
（１）トランペットロボット１１、ホルンロボット１２、トロンボーンロボット１３、チューバロボット１４、ドラムロボット１５、及びＤＪロボット１６からなるロボット群１０と、ロボット群１０に含まれる各ロボットに対して、無線ＬＡＮ通信手段４０及び特定小電力通信手段４１によって信号を送受信可能に接続された全体統括システム２０と、からなるロボット制御システムであって、全体統括システム２０は、ロボット群１０に含まれる各ロボットに対して、無線ＬＡＮ通信手段４０により、ロボット群１０の各ロボットの動作を制御するための制御信号を送信し、ロボット群１０の各ロボットは、制御信号を受信した後に、受信したことを確認するための受信確認信号を、無線ＬＡＮ通信手段４０により全体統括システム２０に対して送信し、全体統括システム２０は、ロボット群１０に含まれるロボットのうち、少なくとも１つのロボットから受信確認信号が送信されなかったことを検知した際に、ロボット群１０の各ロボットに対して、特定小電力通信手段４１によって、ロボット群１０の動作を停止するための停止信号を送信することを特徴とするので、無線ＬＡＮ通信手段４０と特定小電力通信手段４１とで信号の多重化を図ることができ、無線ＬＡＮ通信手段４０が何らかの原因で中断した場合においても、特定小電力通信手段４１によってロボットに対して停止信号を送信することが可能である。また、特定小電力通信手段４１も途切れた場合には、ロボット群１０の各ロボットが異常と判断して行動を停止することが可能である。
【００７３】
（２）特定小電力通信手段４１が、無線ＬＡＮ通信手段４０よりも安定した信号の送受信が可能な通信方式であることを特徴とする、（１）に記載のロボット制御システムであるので、例えば、無線ＬＡＮ通信手段４０と特定小電力通信手段４１とで信号の多重化を図った上で、より安定した信号の送受信が可能である特定小電力通信手段４１によって無線ＬＡＮ通信手段４０のバックアップとすることができ、無線ＬＡＮ通信手段４０が何らかの原因で中断した場合においても、特定小電力通信手段４１によってロボットに対して停止信号を確実に送信することが可能となる。
【００７４】
（３）第１通信方式が無線ＬＡＮ通信手段４０であり、第２通信方式が特定小電力通信手段４１であることを特徴とする、（１）または（２）に記載のロボット制御システムであるので、第１通信方式である無線ＬＡＮ通信手段４０で、大容量のデータのやり取りが送信確認を行いながら実行可能であり、一方、第２通信手段である特定小電力通信手段４１で、最低限のデータの送信が可能である。また、特定小電力通信手段４１は、無線ＬＡＮ通信手段４０と比較して通信機器が安価なため、全体としてコストを低減できる。また、通信方式が異なっているため、例えば第１通信方式である無線ＬＡＮ通信手段４０に異常が発生した場合に、第２通信方式に同じ無線ＬＡＮ通信手段４０を採用している場合より、異常に対する抵抗力を高めることができる。
すなわち、例えば、第１通信手段と、第２通信手段を同じ無線ＬＡＮ通信手段４０とした場合には、特定の無線障害が発生した場合において、同時に通信が断絶してしまう可能性が考えられる。例えば、別の無線ＬＡＮ通信手段４０を採用する機器が、送受信機の近辺に有り、トラフィックが集中するような高負荷な状態になった場合、両方の無線ＬＡＮ通信手段４０とも、過負荷となりシステムが落ちてしまったり、データ転送が妨げられたりすることが考えられる。
【００７５】
（４）停止信号が、ロボット群１０の各ロボットと、全体統括システム２０とが特定小電力通信手段４１によって接続が確立されていることを確認するために、全体統括システム２０から所定の時間間隔でロボット群１０の各ロボットに送信される信号であることを特徴とする、（１）から（３）のいずれかに記載のロボット制御システムであるので、全体統括システム２０から、所定の時間間隔で０、１、０、１の信号を送る、いわゆるハートビート信号によってデータを送信することで、少ないデータ量で停止信号を送信することができ、データ量が少なくてすむために信号断絶に強い通信が可能となるという優れた効果を奏する。また、受信するロボット側は、単純な信号を受け取ればよいので、受信機を簡略化することができ、受信機の小型化が可能となる。
【００７６】
（５）ロボット群１０の各ロボットは、無線ＬＡＮ通信手段４０により全体統括システム２０から送信される制御信号と、特定小電力通信手段４１から送信される停止信号のいずれの信号も、一定時間受信しない場合に、動作を停止することを特徴とする、（１）から（４）のいずれかに記載のロボット制御システムであるので、常に無線ＬＡＮ通信手段４０の通信確立状態をチェックしており、異常が発生したときに、ロボットに対して特定小電力通信手段４１で停止信号を確実に送信することができる。
【００７７】
この場合において、ロボット群１０のロボットの位置によって、ロボットの停止は安全停止、非常停止、一時停止等の停止手段が考えられる。舞台裏、出演待機ゾーン３０での有線ＬＡＮに接続されている場合や、第１待機ゾーン３１、第２待機ゾーン３２、及び第２待機ゾーン３２で、器具に吊り下げられている場合には、非常停止のみで事足りるが、しかし、舞台に出て、演奏中である場合は、無線ＬＡＮ通信手段４０及び特定小電力通信手段４１でロボット群１０を制御する必要がある。この際に、無線ＬＡＮ通信手段４０が断絶した場合において、特定小電力通信手段４１のみでの運用は、システムの安全性からいっても、好ましくなく、条件的に、ロボットが暴走する、といった状況での停止というよりも、無線ＬＡＮ通信手段４０が断絶した障害が、後になって影響を及ぼし、例えば、一体のロボットが停止することによって、他のロボットが、停止したロボットに干渉してしまい、その結果転倒してしまうというような可能性も考えうるので、ロボット群１０のロボット全体を、安全停止するような方法が良いと考えられる。
【００７８】
（６）全体統括システム２０によって動作を制御されるロボットであって、無線ＬＡＮ通信手段４０により送信された、動作を制御するための制御信号を受信するための無線ＬＡＮ通信手段４０の受信部と、無線ＬＡＮ通信手段４０よりも安定した信号の送受信が可能な特定小電力通信手段４１により送信された、動作を停止するための停止信号を受信するための特定小電力通信手段４１の受信部と、無線ＬＡＮ通信手段４０の受信部により受信した制御信号に基づいて動作を行うとともに、特定小電力通信手段４１の受信部により受信した停止信号に基づいてその動作を停止するための制御部と、を供えたことを特徴とするので、これらのロボットによって構成されたロボット群は、制御装置と無線ＬＡＮ通信手段４０と特定小電力通信手段４１によって通信することが可能であり、信号の多重化を図り、無線ＬＡＮ通信手段４０が何らかの原因で中断した場合にも、特定小電力通信手段４１によってロボットが全体統括システム２０との接続確認をすることが可能であり、特定小電力通信手段４１も途切れた場合には、ロボットが異常と判断して行動を停止することが可能である。
【００７９】
（７）第１通信方式が無線ＬＡＮ通信手段４０であり、第２通信方式が特定小電力通信手段４１であることを特徴とする、（６）に記載のロボットであるので、(３)に記載した効果と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本実施例の、ロボット群がオーケストラのデモンストレーションをする様子を示している。
【図２】本実施例の、全体統括システムの構成及び説明をしたレイアウトを示している。
【図３】本実施例の、ロボット操作スイッチ、ゾーンスイッチ、及びコントロールシステムに備えられる、コントロールスイッチについて説明している。
【図４】本実施例の、ロボット群の一連の動きを示したフロー図である。
【図５】本実施例の、図４の第１ロボット群の動きに対応したコントロールシステムのフローを示している。
【図６】本実施例の、図４の第１ロボット群の動きに対応したバックヤードシステムのフローを示している。
【図７】本実施例の、停止信号要求が出された場合のフローである。
【図８】本実施例の、ロボットの自立安全停止の状態について説明している表を示す。
【図９】本実施例の、ロボット操作スイッチによる「安全停止」についての表を示す。
【図１０】本実施例の、ゾーンスイッチによる「安全停止」についての表を示す。
【図１１】本実施例の、コントロールシステム２１での「安全停止」についての表を示す。
【図１２】本実施例の、全体統括システム側の通信チェックフローを現したフローチャート図である。
【図１３】本実施例の、ロボット側の通信チェックフローを現したフローチャート図である。
【図１４】特許文献１の、ロボット制御装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０      ロボット群
１０ａ      第１ロボット群
１０ｂ      第２ロボット群
１０ｃ      第３ロボット群
１１      トランペットロボット
１２      ホルンロボット
１３      トロンボーンロボット
１４      チューバロボット
１５      ドラムロボット
１６      ＤＪロボット
２０      全体統括システム
２１      コントロールシステム
２２      バックヤードシステム
２３      インフラネットワーク設備
２４      ロボット操作スイッチ
２５      ゾーンスイッチ
２６      コントロールスイッチ
２７      ノートＰＣ
３０      出演待機ゾーン
３１      第１待機ゾーン
３２      第２待機ゾーン
３３      予備ゾーン
３４      出演ゾーン
４０      無線ＬＡＮ通信手段
４１      特定小電力通信手段
４２      有線ＬＡＮコネクタ
４５      有線ＬＡＮケーブル
４３      有線ＬＡＮ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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