(57)【要約】【課題】  本発明は、ハードリアルタイム性を確保するとともに、主制御装置と各種機器とを接続する信号線の省線化を図ることができる制御システムを提供することを目的とする。【解決手段】  主制御装置が、当該主制御装置に接続された単一の信号線と、当該単一の信号線から分岐した分岐線とを介して、分岐線に接続された第１の機器及び第２の機器を制御する制御システムであって、主制御装置が、第１の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて、当該第１の機器に対する制御信号を単一の信号線上に送信し、第２の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて、当該第２の機器に対する制御信号を単一の信号線上に送信する送信手段を具備する。【選択図】  図１
2005094744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主制御装置が、当該主制御装置に接続された単一の信号線と、当該単一の信号線から分岐した分岐線とを介して、前記分岐線に接続された第１の機器及び第２の機器を制御する制御システムであって、
前記主制御装置は、前記第１の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて、当該第１の機器に対する制御信号を前記単一の信号線上に送信し、前記第２の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて、当該第２の機器に対する制御信号を前記単一の信号線上に送信する送信手段を具備し、
前記第１の機器は、前記第１の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて送信された前記制御信号を、前記分岐線を介して受信する第１の受信手段を具備し、
前記第２の機器は、前記第２の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて送信された前記制御信号を、前記分岐線を介して受信する第２の受信手段を具備することを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記送信手段は、前記第１の機器と前記第２の機器とに割り当てられた共通の周波数帯域を用いて、同報信号を前記制御信号として前記単一の信号線上に送信し、
前記第１の受信手段及び前記第２の受信手段は、前記共通の周波数帯域を用いて送信された前記同報信号を、前記分岐線を介して受信することを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
主制御装置が、当該主制御装置に接続された単一の信号線と、当該単一の信号線から分岐した分岐線とを介して、前記分岐線に接続された第１の機器及び第２の機器を制御する制御システムであって、
前記第１の機器は、当該第１の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて、制御信号を前記分岐線上に送信する第１の送信手段を具備し、
前記第２の機器は、当該第２の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて、制御信号を前記分岐線上に送信する第２の送信手段を具備し、
前記主制御装置は、前記第１の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて送信された前記制御信号と、前記第２の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて送信された前記制御信号とを、前記単一の信号線を介して受信する受信手段を具備することを特徴とする制御システム。
【請求項４】
前記第１の送信手段及び前記第２の送信手段は、前記第１の機器と前記第２の機器とに割り当てられた共通の周波数帯域を用いて、割込信号を前記制御信号として前記分岐線上に送信し、
前記受信手段は、前記共通の周波数帯域を用いて送信された前記割込信号を前記単一の信号線を介して受信することを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主制御装置が、当該主制御装置に接続された単一の信号線と、当該単一の信号線から分岐した分岐線とを介して、前記分岐線に接続された第１の機器及び第２の機器を制御する制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、周囲の環境の変化に応じてその動作を即時に修正・変更することが要求されるシステムを、リアルタイム性が要求されるシステムという。また、リアルタイム性が要求されるシステムよりも、さらに即時性が要求されるシステムを、ハードリアルタイム性が要求されるシステムという。
【０００３】
ここで、産業機器やロボットなどのメカトロニクス機器の制御システムにおいては、これらのメカトロニクス機器の性能や安全性を確保するために、このハードリアルタイム性が要求される。すなわち、これらのメカトロニクス機器の制御システムにおいては、所定の事象が発生してから当該事象に対応するまでに許容される時間が非常に短い。
【０００４】
従って、これらのメカトロニクス機器の制御システムにおいて、上述のハードリアルタイム性を確保するために、主制御装置と当該主制御装置によって制御される複数の機器とは、当該複数の機器毎に設けられた専用の信号線を介して接続され、同報信号や割込信号などを含む制御信号は、当該専用の信号線を介して送受信されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２）。
【非特許文献１】「日本ロボット学会誌」、日本ロボット学会、2002年1月、20巻、1号、P.89〜97
【非特許文献２】「電子技術」、日刊工業新聞社、2002年3月、44巻、4号、P.14〜18
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年のメカトロニクス機器の制御システムには、当該メカトロニクス機器の高機能化・高性能化が求められているため、当該制御システムは、非常に多くの機器によって構成されている。一方、メカトロニクス機器の制御システムでは、主制御装置と、当該主制御装置によって制御される複数の機器とが、当該複数の機器毎に設けられた専用の信号線を介して接続されている。従って、メカトロニクス機器の制御システムにおいては、主制御装置に接続されている機器の数に応じて、非常に多くの信号線が必要となるため、当該信号線が、当該メカトロニクス機器の小型化や低価格化や可搬性などの実現の障害となってしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上述の問題を解決すべくなされたものであり、ハードリアルタイム性を確保するとともに、主制御装置と各種機器とを接続する信号線の省線化を図ることができる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】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、主制御装置が、当該主制御装置に接続された単一の信号線と、当該単一の信号線から分岐した分岐線とを介して、分岐線に接続された第１の機器及び第２の機器を制御する制御システムであって、主制御装置が、第１の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて、当該第１の機器に対する制御信号を単一の信号線上に送信し、第２の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて、当該第２の機器に対する制御信号を単一の信号線上に送信する送信手段を具備し、第１の機器が、第１の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて送信された制御信号を、分岐線を介して受信する第１の受信手段を具備し、第２の機器が、第２の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて送信された制御信号を、分岐線を介して受信する第２の受信手段を具備することを要旨とする。
【０００８】
かかる特徴によれば、主制御装置が、複数の機器にそれぞれ割り当てられた周波数帯域を用いて、それぞれの機器に対する制御信号を単一の信号線上に送信することにより、主制御装置と複数の機器とを専用線によって接続する場合に比べ、主制御装置と複数の機器とを接続する信号線の省線化を図ることができる。
【０００９】
また、主制御装置が、複数の機器に対して、制御信号を同時に送信することができるため、制御システムは、即時性（ハードリアルタイム性）を確保することができる。
【００１０】
なお、第１の機器に割り当てられた周波数帯域は、第２の機器に割り当てられた周波数帯域と同じ周波数帯域であってもよい。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴において、送信手段が、第１の機器と第２の機器とに割り当てられた共通の周波数帯域を用いて、同報信号を制御信号として単一の信号線上に送信し、第１の受信手段及び第２の受信手段が、共通の周波数帯域を用いて送信された同報信号を、分岐線を介して受信することを要旨とする。
【００１２】
かかる特徴によれば、主制御装置が、複数の機器に割り当てられた共通の周波数帯域を用いて、同報信号を単一の信号線上に送信することにより、主制御装置は、複数の機器間において同期（例えば、各機器の内部タイマーの同期）をとること、複数の機器の制御モードを同時に変更する（例えば、位置制御モードから力制御モードに変更する）ことなどができる。
【００１３】
本発明の第３の特徴は、主制御装置が、当該主制御装置に接続された単一の信号線と、当該単一の信号線から分岐した分岐線とを介して、分岐線に接続された第１の機器及び第２の機器を制御する制御システムで、第１の機器が、当該第１の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて、制御信号を分岐線上に送信する第１の送信手段を具備し、第２の機器が、当該第２の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて、制御信号を分岐線上に送信する第２の送信手段を具備し、主制御装置が、第１の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて送信された制御信号と、第２の機器に割り当てられた周波数帯域を用いて送信された制御信号とを、単一の信号線を介して受信する受信手段を具備することを要旨とする。
【００１４】
かかる特徴によれば、主制御装置が、複数の機器によって送信された制御信号を、単一の信号線を介して受信することにより、主制御装置と複数の機器とを専用線によって接続する場合に比べ、主制御装置と複数の機器とを接続する信号線の省線化を図ることができる。
【００１５】
なお、第１の機器に割り当てられた周波数帯域は、第２の機器に割り当てられた周波数帯域と同じ周波数帯域であってもよい。
【００１６】
本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴において、第１の送信手段及び第２の送信手段が、第１の機器及び第２の機器に割り当てられた共通の周波数帯域を用いて、割込信号を制御信号として分岐線上に送信し、受信手段が、共通の周波数帯域を用いて送信された割込信号を単一の信号線を介して受信することを要旨とする。
【００１７】
かかる特徴によれば、主制御装置が、複数の機器に割り当てられた共通の周波数帯域を用いて送信された割込信号を、単一の信号線を介して受信することにより、複数の機器は、緊急度の高い信号（例えば、危険を報知する信号など）を割込信号として主制御装置に送信することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、ハードリアルタイム性を確保するとともに、制御機器と各種機器とを接続する信号線の省線化を図ることができる制御システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（制御システムの構成）
以下において、本実施形態における制御システムの構成について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態における制御システムを示す概略図である。図１に示すように、本実施形態における制御システムにおいて、主制御装置１は、インターフェース回路１０を介して単一信号線３と接続され、機器２ａ〜２ｎは、インターフェース回路２０ａ〜２０ｎを介して、単一信号線３から分岐した分岐線４ａ〜４ｎと接続されている。ここで、単一信号線３と分岐線４ａ〜４ｎとの関係は、単一信号線３から分岐線４ａ〜４ｎを分岐した構成であればよく、バス型配線で分岐するようにしてもよい。また、線路の種類も通常の信号線、光ファイバ、同軸ケーブル等で単一信号線及び分岐線を配線してもよい。
【００２１】
主制御装置１は、機器２ａ〜２ｎを制御する制御するものである。なお、インターフェース回路１０の構成についての具体的な説明は、以下の通りである。
【００２２】
図２は、本実施形態におけるインターフェース回路１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、インターフェース回路１０は、変調回路１１ａ〜１１ｎと、変調回路１２と、混成回路１３と、スプリッタ／重畳回路１４と、フィルタ１５ａ〜１５ｎと、フィルタ１６と、復調回路１７ａ〜１７ｎと、復調回路１８とを具備する。
【００２３】
変調回路１１ａ〜１１ｎは、主制御装置１から機器２ａ〜２ｎに対するアナログ信号（Ａ〜Ｎ）を、それぞれ変調する回路である。ここで、アナログ信号（Ａ）とは、機器２ａに対するアナログ信号であり、アナログ信号（Ｂ）とは、機器２ｂに対するアナログ信号である。
【００２４】
変調回路１２は、主制御装置１から機器２ａ〜２ｎに対する同報信号（Ｘ）を変調する回路である。
【００２５】
混成回路１３は、変調回路１１ａ〜１１ｎによって変調されたアナログ信号（Ａ〜Ｎ）と、変調回路１２によって変調された同報信号（Ｘ）とを混成する回路である。
【００２６】
スプリッタ／重畳回路１４は、混成回路１３によって混成されたアナログ信号（Ａ〜Ｎ）と同報信号（Ｘ）とを、所定の周波数帯域（ｆｄａ〜ｆｄｎ、ｆｄｘ）に重畳させる回路である。ここで、周波数帯域（ｆｄａ）とは、機器２ａに割り当てられた周波数帯域であり、周波数帯域（ｆｄｂ）とは、機器２ｂに割り当てられた周波数帯域である。
【００２７】
また、スプリッタ／重畳回路１４は、所定の周波数帯域（ｆｕａ〜ｆｕｎ、ｆｕｘ）に重畳された機器２ａ〜２ｎから主制御装置１に対するアナログ信号（ａ〜ｎ）と割込信号（ｘ）とを分離する回路である。
【００２８】
フィルタ１５ａ〜１５ｎは、所定の周波数帯域を用いて送信された信号のみを通すものである。具体的には、フィルタ１５ａ〜１５ｎは、スプリッタ／重畳回路１４によって分離されたアナログ信号（ａ〜ｎ）から、それぞれに割り当てられた周波数帯域（ｆｕａ〜ｆｕｎ）を用いて送信されたアナログ信号のみを取り出すためのものである。例えば、フィルタ１５ａは、機器２ａから主制御装置１に対するアナログ信号（ａ）のみ（機器２ａに割り当てられた周波数帯域（ｆｕａ）を用いて送信されたアナログ信号（ａ）のみ）を取り出す。
【００２９】
フィルタ１６は、所定の周波数帯域を用いて送信された信号のみを通すものである。具体的には、フィルタ１６は、スプリッタ／重畳回路１４によって分離された割込信号（ｘ）から、所定の周波数帯域（ｆｕｘ）を用いて送信された割込信号（ｘ）のみを取り出すためのものである。なお、スプリッタ／重畳回路１４が、割込信号（ｘ）のみを分離することができる場合には、フィルタ１６はなくてもよい。
【００３０】
復調回路１７ａ〜１７ｎは、フィルタ１５ａ〜１５ｎによって取り出されたアナログ信号（ａ〜ｎ）を、それぞれ復調する回路である。
【００３１】
復調回路１８は、フィルタ１６によって取り出された割込信号を復調する回路である。
【００３２】
なお、本実施例において、インターフェース回路１０は、第１の機器（機器２ａ）に割り当てられた周波数帯域（ｆｄａ）を用いて、当該第１の機器に対する制御信号（アナログ信号（Ａ））を単一信号線３上に送信し、第２の機器（機器２ｂ）に割り当てられた周波数帯域（ｆｄｂ）を用いて、当該第２の機器に対する制御信号（アナログ信号（Ｂ））を、単一信号線３上に送信する送信手段を構成する。また、インターフェース回路１０は、第１の機器（機器２ａ）に割り当てられた周波数帯域（ｆｕａ）を用いて送信された制御信号（アナログ信号（ａ））と、第２の機器（機器２ｂ）に割り当てられた周波数帯域（ｆｕｂ）を用いて送信された制御信号（アナログ信号（ｂ））とを、単一信号線３を介して受信する受信手段を構成する。
【００３３】
図３は、本実施形態におけるインターフェース回路２０ａの構成を示すブロック図である。なお、インターフェース回路２０ａ〜２０ｎは、全て同様の構成となっているため、以下においては、インターフェース回路２０ａを例に説明する。図３に示すように、インターフェース回路２０ａは、変調回路２１ａと、変調回路２２ａと、混成回路２３ａと、スプリッタ／重畳回路２４ａと、フィルタ２５ａと、フィルタ２６ａと、復調回路２７ａと、復調回路２８ａとを具備する。
【００３４】
変調回路２１ａは、機器２ａから主制御装置１に対するアナログ信号（ａ）を変調する回路である。
【００３５】
変調回路２２ａは、機器２ａから主制御装置１に対する割込信号（ｘ）を変調する回路である。
【００３６】
混成回路２３ａは、変調回路２１ａによって変調されたアナログ信号（ａ）と、変調回路２２ａによって変調された割込信号（ｘ）とを混成する回路である。
【００３７】
スプリッタ／重畳回路２４ａは、混成回路２３ａによって混成されたアナログ信号（ａ）と割込信号（ｘ）とを、所定の周波数帯域（ｆｕａ、ｆｕｘ）に重畳させる回路である。
【００３８】
また、スプリッタ／重畳回路２４ａは、主制御装置１から機器２ａに対するアナログ信号（Ａ〜Ｎ）と同報信号（Ｘ）とを分離する回路である。
【００３９】
フィルタ２５ａは、所定の周波数帯域を用いて送信された信号のみを通すものである。具体的には、フィルタ２５ａは、スプリッタ／重畳回路２４ａによって分離されたアナログ信号（Ａ〜Ｎ）から、所定の周波数帯域（ｆｄａ）を用いて送信されたアナログ信号（Ａ）を取り出すためのものである。
【００４０】
フィルタ２６ａは、所定の周波数帯域を用いて送信された信号のみを通すものである。具体的には、フィルタ２６ａは、スプリッタ／重畳回路２４ａによって分離された同報信号（Ｘ）から、所定の周波数帯域（ｆｄｘ）を用いて送信された同報信号（Ｘ）のみを取り出すためのものである。なお、スプリッタ／重畳回路２４ａが、同報信号（Ｘ）のみを分離することができる場合には、フィルタ２６ａはなくてもよい。
【００４１】
復調回路２７ａは、フィルタ２５ａによって取り出されたアナログ信号（Ａ）を復調する回路である。
【００４２】
復調回路２８ａは、フィルタ２６ａによって取り出された同報信号（Ｘ）を復調する回路である。
【００４３】
なお、本実施形態において、インターフェース回路２０ａは、第１の機器（機器２ａ）に割り当てられた周波数帯域（ｆｄａ）を用いて送信された制御信号（アナログ信号（Ａ））を、分岐線ａを介して受信する第１の受信手段を構成する。また、インターフェース回路２０ａは、第１の機器（機器２ａ）に割り当てられた周波数帯域（ｆｕａ）を用いて、制御信号（アナログ信号（ａ））を分岐線ａ上に送信する第１の送信手段を構成する。
【００４４】
なお、本実施形態において、インターフェース回路２０ｂは、第２の機器（機器２ｂ）に割り当てられた周波数帯域（ｆｄｂ）を用いて送信された制御信号（アナログ信号（Ｂ））を、分岐線ｂを介して受信する第２の受信手段を構成する。また、インターフェース回路２０ｂは、第２の機器（機器２ｂ）に割り当てられた周波数帯域（ｆｕｂ）を用いて、制御信号（アナログ信号（ｂ））を分岐線ｂ上に送信する第２の送信手段を構成する。
【００４５】
図４は、本実施形態における周波数帯域の割り当てを示す図である。図４に示すように、主制御装置１から機器２ａ〜２ｎに対するアナログ信号（Ａ〜Ｎ）には、所定の周波数帯域（ｆｄａ〜ｆｄｎ）がそれぞれ割り当てられ、機器２ａ〜２ｎから主制御装置１に対するアナログ信号（ａ〜ｎ）には、所定の周波数帯域（ｆｕａ〜ｆｕｎ）がそれぞれ割り当てられている。また、主制御装置１から機器２ａ〜２ｎに対する同報信号（Ｘ）には、所定の周波数帯域（ｆｄｘ）が割り当てられ、機器２ａ〜２ｎから主制御装置１に対する割込信号（ｘ）には、所定の周波数帯域（ｆｕｘ）が割り当てられている。
【００４６】
図５は、本実施形態における割込信号の優先度を設定する方法の一例を説明するための図である。図５（ａ）に示すように、機器２ａ〜２ｎから主制御装置１に対する割込信号の優先度は、振幅の大きさに応じて高くなる。
【００４７】
具体的には、図５の（ｂ）に示すように、機器２ａから主制御装置１に対する割込信号の振幅が「ＶＬ」で、機器２ｂから主制御装置１に対する割込信号の振幅が「ＶＨ」である場合には、主制御装置１が割込みを受け付けた際に最も振幅が大きい機器２ｂからの割込信号が優先される。
【００４８】
図６は、本実施形態における割込信号の優先度を設定する方法の一例を説明するための図である。図６（ａ）に示すように、機器２ａ〜２ｎから主制御装置１に対する割込信号の優先度は、当該割込信号の持続時間の長さに応じて高くなってもよい。
【００４９】
具体的には、図６（ｂ）に示すように、機器２ａから主制御装置１に対する割込信号の持続時間が「ＴＬ」で、機器２ｂから主制御装置１に対する割込信号の持続時間が「ＴＨ」である場合には、主制御装置１が割込みを受け付けた際に最も持続時間が長い機器２ｂからの割込信号が優先される。
【００５０】
図７は、本実施形態における制御システムの具体例を示す図である。図７に示すように、本実施形態における制御システムは、例えば、ロボットアームに適用することができる。ここで、主制御装置１は、ロボットアーム５０及びロボットアーム５０の先端に設けられたハンド６０の位置や速度、ロボットアーム５０及びハンド６０を駆動する力の大きさなどを、所定の時間軸に従って制御する。具体的には、主制御装置１は、ロボットアーム５０の各軸を駆動する機器２ａ〜機器２ｃに対して、機器２ａ〜機器２ｃにそれぞれ割り当てられた周波数帯域（ｆｄａ〜ｆｄｃ）を用いて、アナログ信号を単一信号線３上に送信する。また、機器２ａ〜機器２ｃは、単一信号線３から分岐した分岐線４ａ〜分岐線４ｃを介して、それぞれに割り当てられた周波数帯域（ｆｄａ〜ｆｄｃ）を用いて送信されたアナログ信号のみを受信する。なお、機器２ａ〜機器２ｃは、全て同様の構成となっているため、以下においては、機器２ａを例に説明する。
【００５１】
機器２ａの具体的な説明は、以下の通りである。図８は、機器２ａの構成を示すブロック図である。図８に示すように、機器２ａは、軸コントローラ３０ａと、軸アクチュエータ、センサ４０ａとを具備する。
【００５２】
軸コントローラ３０ａは、軸アクチュエータ、センサ４０ａを制御することにより、軸の位置や速度を制御する。具体的には、軸コントローラ３０ａは、上述のインターフェース回路２０ａを含み、機器２ａに割り当てられた周波数帯域（ｆｄａ）を用いて送信されたアナログ信号に基づいて、軸アクチュエータ、センサ４０ａを制御する。
【００５３】
軸アクチュエータ、センサ４０ａは、軸の動作を停止させるブレーキ４１ａと、軸を駆動させるモータ４２ａと、軸のトルクを計測するトルクセンサ４３ａと、軸の角度や位置を計測するエンコーダ４４ａとを具備する。
【００５４】
以下において、主制御装置１が機器２ａ〜機器２ｃに同報信号を送信する場合について説明する。
【００５５】
主制御装置１は、機器２ａ〜機器２ｃを所定の時間軸に従って制御しているため、機器２ａ〜機器２ｃにおける時間軸が一致していないと、作業対象物を把持するタイミングがずれるなどの問題が発生する。従って、主制御装置１は、機器２ａ〜機器２ｃに対して、機器２ａ〜機器２ｃの時間軸を一致させる（機器２ａ〜機器２ｃの内部タイマーをプリセットさせる）トリガとなる同報信号を、機器２ａ〜機器２ｃに割り当てられている共通の周波数帯域（ｆｄｘ）を用いて送信する。
【００５６】
ハンド６０の手先に加わる力は、ロボットアーム５０各軸のトルクセンサ４３ａ、４３ｂ、４３ｃの測定値を演算することで求めることができるが、トルクは力情報であり時間的変化が大きく、手先の力を正確に算出するためには各軸のトルクセンサの値を同時に計測する必要がある。従って主制御装置１は、各軸コントローラに対して、同時にトルク計測を行わせる同報信号を送信する。
【００５７】
さらに、主制御装置１は、ロボットアーム５０及びハンド６０の動作を瞬時に停止させたい場合（異常時や緊急時など）には、機器２ａ〜機器２ｃに対して、軸の動作を停止させる同報信号を、機器２ａ〜機器２ｃに割り当てられている共通の周波数帯域（ｆｄｘ）を用いて送信する。
【００５８】
また、ロボット（メカトロニクス機器）の制御においては、主制御装置１が、ロボットの作業に適した制御モードを選択するために、機器２ａ〜機器２ｃの制御モードを同時に変更する（例えば、位置制御モードから力制御モードに変更する）場合がある。このとき、主制御装置１は、機器２ａ〜機器２ｃにおける各設定のリセットや各パラメータのプリセットを同時に行うように指示する同報信号を、機器２ａ〜機器２ｃに割り当てられている共通の周波数帯域（ｆｄｘ）を用いて送信する。
【００５９】
上述のように、ロボット（メカトロニクス機器）のハードリアルタイム制が要求されるシステムの制御においては、主制御装置１が、複数の機器（機器２ａ〜機器２ｃ）に対して、所定の作業を行うように指示するアナログ信号を同時に送信したり、複数の機器（機器２ａ〜機器２ｃ）において、エンコーダのプリセットやアナログ信号に対するオフセット処理の同期をとったりすることが必要となる。従って、主制御装置１は、複数の機器に対して、当該複数の機器にそれぞれ割り当てられている共通の周波数帯域を用いて、同報信号を送信する。
【００６０】
（制御システムの動作）
以下において、本実施形態における制御システムの動作について説明する。図９は、本実施形態における主制御装置１が機器２ａ及び機器２ｂに同報信号を送信する動作を示すシーケンス図である。
【００６１】
図９に示すように、ステップ１１において、主制御装置１は、機器２ａに割り当てられた周波数帯域（ｆｄａ）を用いて、機器２ａに対して同期予告（アナログ信号（Ａ））を送信する。このとき、機器２ａは、主制御装置１から同報信号を受信するまでの間、同期待ちの状態となる。
【００６２】
ステップ１２において、主制御装置１は、機器２ｂに割り当てられた周波数帯域（ｆｄｂ）を用いて、機器２ｂに対して同期予告（アナログ信号（Ｂ））を送信する。このとき、機器２ｂは、主制御装置１から同報信号を受信するまでの間、同期待ちの状態となる。
【００６３】
ステップ１３において、主制御装置１は、機器２ａ及び機器２ｂに対して、機器２ａ及び機器２ｂに割り当てられた共通の周波数帯域（ｆｄｘ）を用いて、同報信号（Ｘ）を送信する。
【００６４】
図１０は、本実施形態における機器２ａ及び機器２ｂが主制御装置１に割込信号を送信する動作を示すシーケンス図である。
【００６５】
図１０に示すように、ステップ２１において、機器２ａは、主制御装置１に対して、機器２ａ及び機器２ｂに割り当てられた共通の周波数帯域（ｆｕｘ）を用いて、割込信号（ｘ）を送信する。
【００６６】
ステップ２２において、主制御装置１は、他に割込信号を受信していないため、機器２ａに対して、機器２ａに割り当てられた周波数帯域（ｆｄａ）を用いて、割込サービス（アナログ信号（Ａ））を送信する。
【００６７】
また、ステップ２３において、機器２ａは、機器２ａ及び機器２ｂに割り当てられた共通の周波数帯域（ｆｕｘ）を用いて、主制御装置１に対して割込信号（ｘ）を送信する。
【００６８】
ステップ２４において、機器２ｂは、主制御装置１に対して、機器２ａ及び機器２ｂに割り当てられた共通の周波数帯域（ｆｕｘ）を用いて、ステップ２３で機器２ａから送信された割込信号よりも優先度の高い割込信号（ｘ）を送信する。
【００６９】
ステップ２５において、主制御装置１は、機器２ｂから送信された割込信号の方が機器２ａから送信された割込信号よりも高いため、機器２ｂに割り当てられた周波数帯域（ｆｄｂ）を用いて、機器２ｂに対して割込サービス（アナログ信号（Ｂ））を送信する。
【００７０】
（制御システムの作用、及び、効果）
本実施形態における制御システムによれば、主制御装置１が、機器２ａ〜２ｎにそれぞれ割り当てられた周波数帯域（ｆｄａ〜ｆｄｎ）を用いて、それぞれの機器に対するアナログ信号（Ａ〜Ｎ）を単一信号線３上に送信することにより、主制御装置１と機器２ａ〜２ｎとを専用線によって接続する場合に比べ、主制御装置１と機器２ａ〜２ｎとを接続する信号線の省線化を図ることができる。
【００７１】
また、主制御装置１が、機器２ａ〜２ｎに対して、アナログ信号を同時に送信することができるため、制御システムは、即時性（ハードリアルタイム性）を確保することができる。
【００７２】
本実施形態における制御システムによれば、主制御装置１が、機器２ａ〜２ｎに割り当てられた共通の周波数帯域（ｆｄｘ）を用いて、同報信号（Ｘ）を単一信号線３上に送信することにより、主制御装置１は、機器２ａ〜２ｎ間において同期（例えば、各機器の内部タイマーの同期）をとること、機器２ａ〜２ｎの制御モードを同時に変更する（例えば、位置制御モードから力制御モードに変更する）ことなどができる。
【００７３】
本実施形態における制御システムによれば、主制御装置１が、機器２ａ〜２ｎによって送信されたアナログ信号（ａ〜ｎ）を、単一信号線３を介して受信することにより、主制御装置１と機器２ａ〜２ｎとを専用線によって接続する場合に比べ、主制御装置１と機器２ａ〜２ｎとを接続する信号線の省線化を図ることができる。
【００７４】
本実施形態における制御システムによれば、主制御装置１が、機器２ａ〜２ｎに割り当てられた共通の周波数帯域（ｆｕｘ）を用いて送信された割込信号（ｘ）を、単一信号線３を介して受信することにより、機器２ａ〜２ｎは、緊急度の高い信号（例えば、危険を報知する信号など）を割込信号（ｘ）として主制御装置１に送信することができる。
【００７５】
（変更例）
上述の実施形態において、主制御装置１は、機器２ａ〜２ｎにそれぞれ割り当てられた周波数帯域（ｆｄａ〜ｆｄｎ）を用いて、機器２ａ〜２ｎに対するアナログ信号（Ａ〜Ｎ）を単一信号線３上に送信していたが、本変更例において、主制御装置１は、機器２ａ〜２ｎのアドレスを含むデジタル信号（Ｄ）を単一信号線３上に送信する。デジタル信号（Ｄ）は複数個のビット（１〜ｎ）からなり、周波数帯域（ｆｄ１〜ｆｄｎ）は、各ビット（１〜ｎ）にそれぞれ割り当てられる。主制御装置１がデジタル信号（Ｄ）を送信する場合、デジタル信号（Ｄ）の各ビットは割り当てられた周波数帯域（ｆｄ１〜ｆｄｎ）によってそれぞれ変調され、単一信号線３上に送信される。
【００７６】
更に、本変更例では、機器が単一信号線３を介して変調されたデジタル信号をそれぞれ受信する場合、変調されたデジタル信号の各ビットは割り当てられた周波数帯域（ｆｄ１〜ｆｄｎ）を用いて、それぞれ復調される。デジタル信号（Ｄ）が復調された後、各機器２ａ〜２ｎはデジタル信号（Ｄ）に含まれたアドレスがその自己アドレスかどうか判断する。そのアドレスが自己アドレスへの指図である場合、機器２ａ〜２ｎはデジタル信号（Ｄ）に含まれたデータを抽出する。なお、本変更例では、デジタル信号（Ｄ）は機器２ａ〜２ｎのアドレス、バス制御信号、出力データなどによって構成される。本変更例の具体的な説明は、以下の通りである。
【００７７】
図１１は、本変更例におけるインターフェース回路１０の構成を示すブロック図である。
【００７８】
変調回路１１ａ〜１１ｎは、主制御装置１から機器２ａ〜２ｎに対するデジタル信号（Ｄ）を変調する回路である。上述したように、デジタル信号（Ｄ）は複数個のビット（１〜ｎ）からなり、周波数帯域（ｆｄ１〜ｆｄｎ）はデジタル信号（Ｄ）の各ビットにそれぞれ割り当てられる。言い換えれば、周波数帯域（ｆｄ１〜ｆｄｎ）は各変調回路１１ａ〜１１ｎに割り当てられる。それ故、変調回路１１ａは周波数（ｆｄ１）を用いて、デジタル信号（Ｄ）の第１ビットを変調し、変調回路１１ｎは周波数（ｆｄｎ）を用いて、デジタル信号（Ｄ）の第ｎビットを変調する。
【００７９】
変調回路１２は、主制御装置１から機器２ａ〜２ｎに対する同報信号（Ｘ）を変調する回路である。
【００８０】
混成回路１３は、変調回路１１ａ〜１１ｎによって変調されたデジタル信号（Ｄ）と、変調回路１２によって変調された同報信号（Ｘ）とを混成する回路である。
【００８１】
スプリッタ／重畳回路１４は、混成回路１３によって混成されたデジタル信号（Ｄ）と同報信号（Ｘ）とを、所定の周波数帯域（ｆｄ１〜ｆｄｎ、ｆｄｘ）に重畳させる回路である。また、スプリッタ／重畳回路１４は、所定の周波数帯域（ｆｕ１〜ｆｕｎ、ｆｕｘ）に重畳されているデジタル信号（ｄ）と割込信号（ｘ）とを分離する回路である。
【００８２】
フィルタ１５ａ〜１５ｎは、各ビットに割り当てられた所定の周波数帯域を用いて送信されたデジタル信号（ｄ）の１ビットをそれぞれ通すものである。この場合、デジタル信号（ｄ）は複数個のビット（１〜ｎ）からなる。具体的には、各フィルタ１５ａ〜１５ｎは、スプリッタ／重畳回路１４によって分離されたデジタル信号（ｄ）から、ビットに割り当てられた周波数帯域（ｆｕ１〜ｆｕｎ）を用いて送信された１ビットを取り出すためのものである。
【００８３】
フィルタ１６は、所定の周波数帯域を用いて送信された信号のみを通すものである。具体的には、フィルタ１６は、スプリッタ／重畳回路１４によって分離された割込信号（ｘ）から、所定の周波数帯域（ｆｕｘ）を用いて送信された割込信号（ｘ）のみを取り出すためのものである。なお、スプリッタ／重畳回路１４が割込信号（ｘ）のみを分離することができる場合には、フィルタ１６はなくてもよい。
【００８４】
復調回路１７ａ〜１７ｎは、フィルタ１５ａ〜１５ｎで通したデジタル信号（ｄ）の各ビットをそれぞれ復調する回路である。上述したように、デジタル信号（ｄ）は複数個のビット（１〜ｎ）からなり、周波数帯域（ｆｕ１〜ｆｕｎ）はデジタル信号（ｄ）のビット毎にそれぞれ分けられる。言い換えれば、周波数帯域（ｆｕ１〜ｆｕｎ）の各周波数は、復調回路１７ａ〜１７ｎにそれぞれ割り当てられる。それ故、復調回路１７ａは周波数（ｆｕ１）を用いてデジタル信号（ｄ）の第１ビットを復調し、復調回路１７ｎは周波数（ｆｕｎ）を用いてデジタル信号（ｄ）の第ｎビットを復調する。
【００８５】
復調回路１８は、フィルタ１６によって取り出された割込信号（ｘ）を復調する回路である。
【００８６】
図１２は、本変更例におけるインターフェース回路２０ａの構成を示すブロック図である。
【００８７】
変調回路２１ａ〜２１ｎは、機器２ａから主制御装置１に対するデジタル信号（ｄ）を変調する回路である。上述したように、デジタル信号は複数個のビット（１〜ｎ）からなり、周波数帯域（ｆｕ１〜ｆｕｎ）はデジタル信号（ｄ）の各ビットにそれぞれ割り当てられる。言い換えれば、周波数帯域（ｆｕ１〜ｆｕｎ）は、変調回路２１ａ〜２１ｎにそれぞれ割り当てられる。それ故、変調回路２１ａは周波数（ｆｕ１）を用いてデジタル信号（ｄ）の第１ビットを変調し、変調回路２１ｎは周波数（ｆｕｎ）を用いてデジタル信号（ｄ）の第ｎビットを変調する。
【００８８】
変調回路２２ａは、機器２ａから主制御装置１に対する割込信号（ｘ）を変調する回路である。
【００８９】
混成回路２３ａは、変調回路２１ａによって変調されたデジタル信号（ｄ）と、変調回路２２ａによって変調された割込信号（ｘ）とを混成する回路である。
【００９０】
スプリッタ／重畳回路２４ａは、混成回路２３ａによって混成されたデジタル信号（ｄ）と割込信号（ｘ）とを、所定の周波数帯域（ｆｕ１〜ｆｕｎ、ｆｕｘ）に重畳させる回路である。また、スプリッタ／重畳回路２４ａは、主制御装置１から機器２ａ〜２ｎに対するデジタル信号（Ｄ）と同報信号（Ｘ）とを分離する回路である。
【００９１】
フィルタ２５ａ〜２５ｎは、各ビットに割り当てられた所定の周波数帯域を用いて送信されたデジタル信号（Ｄ）の１ビットをそれぞれ通すものである。この場合、デジタル信号（Ｄ）は複数個のビット（１〜ｎ）からなる。具体的には、各フィルタ２５ａ〜２５ｎは、スプリッタ／重畳回路２４ａによって分離されたデジタル信号（Ｄ）から、各ビットに割り当てられた所定の周波数帯域（ｆｄ１〜ｆｄｎ）を用いて送信された１ビットを取り出すためのものである。
【００９２】
フィルタ２６ａは、所定の周波数帯域を用いて送信された信号のみを通すものである。具体的には、フィルタ２６ａは、スプリッタ／重畳回路２４ａによって分離された同報信号（Ｘ）から、所定の周波数帯域（ｆｄｘ）を用いて送信された同報信号（Ｘ）のみを取り出すためのものである。なお、スプリッタ／重畳回路２４ａが、同報信号（Ｘ）のみを分離することができる場合には、フィルタ２６ａはなくてもよい。
【００９３】
復調回路２７ａ〜２７ｎは、フィルタ２５ａ〜２５ｎで通したデジタル信号（Ｄ）の各ビットをそれぞれ復調する回路である。上述したように、デジタル信号（Ｄ）は複数個のビット（１〜ｎ）からなり、周波数帯域（ｆｄ１〜ｆｄｎ）はデジタル信号（Ｄ）の各ビットにそれぞれ割り当てられる。言い換えれば、周波数帯域（ｆｄ１〜ｆｄｎ）は、復調回路２７ａ〜２７ｎにそれぞれ割り当てられる。それ故、復調回路２７ａは周波数（ｆｄ１）を用いてデジタル信号（Ｄ）の第１ビットを復調し、復調回路２７ｎは周波数（ｆｄｎ）を用いてデジタル信号（Ｄ）の第ｎビットを復調する。デジタル信号（Ｄ）の各ビットが復調された後、機器２ａはデジタル信号（Ｄ）に含まれたアドレスが機器２ａの自分宛アドレスかどうか判断する。そのアドレスが自分宛アドレスである場合、機器２ａはデジタル信号（Ｄ）に含まれたデータを抽出する。
【００９４】
復調回路２８ａは、フィルタ２６ａによって取り出された同報信号（Ｘ）を復調する回路である。
【００９５】
図１３は、本変更例における周波数帯域の割り当てを示す図である。
【００９６】
図１３に示すように、主制御装置１から機器２ａ〜２ｎに対するデジタル信号（Ｄ）の各ビットに、所定の周波数帯域（ｆｄ１〜ｆｄｎ）がそれぞれ割り当てられ、機器２ａ〜２ｎから主制御装置１に対するデジタル信号（ｄ）の各ビットに、所定の周波数帯域（ｆｕ１〜ｆｕｎ）がそれぞれ割り当てられている。また、主制御装置１から機器２ａ〜２ｎに対する同報信号（Ｘ）は、所定の周波数帯域（ｆｄｘ）が割り当てられ、機器２ａ〜２ｎから主制御装置１に対する割込信号（ｘ）は、所定の周波数帯域（ｆｕｘ）が割り当てられている。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本実施形態における制御システムを示す概略図である。
【図２】本実施形態におけるインターフェース回路１０の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態におけるインターフェース回路２０ａの構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態における周波数帯域の割り当てを示す図である。
【図５】本実施形態における割込信号の優先度を設定する方法の一例を説明するための図である（その１）。
【図６】本実施形態における割込信号の優先度を設定する方法の一例を説明するための図である（その２）。
【図７】本実施形態における制御システムの具体例を示す図である（その１）。
【図８】本実施形態における制御システムの具体例を示す図である（その２）。
【図９】本実施形態における主制御装置１が機器２ａ及び機器２ｂに同報信号を送信する動作を示すシーケンス図である。
【図１０】本実施形態における機器２ａ及び機器２ｂが主制御装置１に割込信号を送信する動作を示すシーケンス図である。
【図１１】変更例におけるインターフェース回路１０の構成を示すブロック図である。
【図１２】変更例におけるインターフェース回路２０ａの構成を示すブロック図である。
【図１３】変更例における周波数帯域の割り当てを示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
１…主制御装置、２ａ〜２ｎ…機器、３…単一信号線、４ａ〜４ｎ…分岐線、１０…インターフェース回路、１１ａ〜１１ｎ…変調回路、１２…変調回路、１３…混成回路、１４…スプリッタ／重畳回路、１５ａ〜１５ｎ…フィルタ、１６…フィルタ、１７ａ〜１７ｎ…復調回路、１８…復調回路、２０ａ…インターフェース回路、２１ａ…変調回路、２２ａ…変調回路、２３ａ…混成回路、２４ａ…スプリッタ／重畳回路、２５ａ…フィルタ、２６ａ…フィルタ、２７ａ…復調回路、２８ａ…復調回路、３０ａ…軸コントローラ、４０ａ…軸アクチュエータ、センサ、４１ａ…ブレーキ、４２ａ…モータ、４３ａ…トルクセンサ、４４ａ…エンコーダ、５０…ロボットアーム、６０…ハンド
【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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