JP2016078211A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成によって電源の耐障害性を向上させることが可能な技術の提供。
【解決手段】第１電圧を出力する第１電源と、前記第１電圧によって動作する第１回路と、第２電圧を出力する第２電源と、前記第２電圧によって動作する第２回路と、前記第１電源からの前記第１電圧の出力が停止した場合に、前記第２電圧に基づいて前記第１回路を動作させる第１保護部と、を備えるロボットを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットに関する。

従来、ロボットを駆動するための回路において、耐障害性の向上等のために、各種の回路を二重化する技術が知られている。例えば、特許文献１においては、補助電源回路を複数備えた電源ボードが開示されている。

特開２００６−１１６６７９号公報

上述した従来の技術のように、補助電源回路を単に複数個設ける構成を採用すると、電源ボードが大型になり回路構成も複雑になってしまう。
本発明は、簡易な構成によって電源の耐障害性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するためのロボットは、第１電圧を出力する第１電源と、第１電圧によって動作する第１回路と、第２電圧を出力する第２電源と、第２電圧によって動作する第２回路と、第１電源からの第１電圧の出力が停止した場合に、第２電圧に基づいて第１回路を動作させる第１保護部とを備えている。

すなわち、第１電源と第２電源という２系統の電源によって２系統の電圧を出力し、それぞれを利用して構成要素としての回路を動作させるロボットにおいて、一方の系統の電源からの電圧の出力が停止した場合に、停止した電圧で動作していた回路を他方の系統の電源からの電圧に基づいて動作させる。このため、第１電源と第２電源とのそれぞれについて補助電源回路を設けていない状態において、少なくとも一方の系統の電源からの電圧出力が故障等によって停止しても、他方の系統の電源で一方の系統の回路を動作させることができる。また、第２回路を動作させるために必然的に必要となる第２電源を利用して第１回路を動作させることができる。従って、簡易な構成によって電源の耐障害性を向上させることができる。

ここで、第１電源は第１電圧を出力することができればよく、第１回路は第１電圧によって動作する回路であればよい。すなわち、第１回路の少なくとも一部が第１電圧で動作する構成において、第１電源は第１回路を動作させるための電源であれば良い。例えば、第１電源が、ロボットの設置場所で提供される商用電源等の供給を受け、当該商用電源の出力電圧を第１電圧に変換する電圧変換回路を備える構成等を想定可能である。むろん、第１電源は、第１電圧を含む複数の種類の電圧（電圧値や規格、周波数、交流、直流等が異なる電圧））を出力可能であっても良く、複数の種類が第１電圧と見なされる構成であっても良い。また、第１保護部が、第１電源が出力する電圧の一部の種類の電圧または全部の種類の電圧によって動作する回路を保護する構成であっても良い。

第１回路はロボットの一部を構成する回路であれば良く、種々の回路が第１回路となり得るが、当該第１回路においては、第１保護部による保護対象となる回路を含んでいる。従って、第１回路は、第１電源からの第１電圧の出力が停止した場合であっても、継続的に動作する必要性が高い回路や、瞬時の停止がより大きな障害を誘発する可能性がある回路を含んでいることが好ましい。

第２電源は第２電圧を出力することができればよく、第２回路は第２電圧によって動作する回路であればよい。すなわち、第２回路の少なくとも一部が第２電圧で動作する構成において、第２電源は第２回路を動作させるための電源であれば良い。例えば、第２電源が、ロボットの設置場所で提供される商用電源等の供給を受け、当該商用電源の出力電圧を、第２電圧に変換する電圧変換回路を備える構成等を想定可能である。むろん、第２電源は、第２電圧を含む複数の種類の電圧（電圧値や規格、周波数、交流、直流等が異なる電圧））を出力可能であっても良い。

なお、第２電圧は、第１電圧と同一であっても良いし、異なっていても良い。すなわち、２系統の電源によって、第１回路と第２回路とを動作させるように構成されている限りにおいて、各系統の出力電圧値は特に限定されない。さらに、第２電源からの第２電圧の出力が停止した場合に、第１電圧に基づいて第２回路を動作させる第２保護部がさらに備えられていても良い。

第２回路はロボットの一部を構成する回路であれば良い。第１回路と第２回路とは、同一の基板上に形成されていても良いが、異なる基板上に形成されていても良い。後者としては、例えば、異なる種類の機能を実現するための回路が異なる基板上、または、異なる筐体内に構成されている構成が想定される。また、異なる種類の機能としては、例えば、ロボットの構成要素であるモーター等と直接的に電力や信号を授受する機能を第１回路で実現し、ロボットの動作を制御するための指示を第１回路に対して提供する機能を第２回路で実現する構成等が想定される。

第１保護部は、第１電源からの第１電圧の出力が停止した場合に、第２電圧に基づいて第１回路を動作させることができればよい。すなわち、第１電源からの第１電圧に基づいて第１回路を動作させることができない状態になった場合に、第２電圧を利用して第１回路を動作させることができればよい。なお、第２電圧によって第１回路を保護する場合、第１回路が第２電圧を受けて動作するように構成されていても良いが、第２電圧から第１電圧を生成し、生成された当該第１電圧を受けて第１回路が動作するように構成されていても良い。

後者としては、例えば、第１保護部が、第２電圧を第１電圧に変換する変換部を備え、第１電源からの第１電圧の出力が停止した場合に、第１保護部が、当該変換部で変換して得られた第１電圧によって第１回路を動作させる構成等を採用可能である。この構成によれば、第２電圧を第１電圧に変換する電圧変換回路を設けることによって、第２電圧に基づいて第１回路を保護するための回路を構成することができ、極めて簡易な構成によって電源の耐障害性を向上させることができる。なお、変換部において変換によって生成する第１電圧の電圧値は、厳密に第１電圧に等しいことは必須とされず、第１回路を動作させることが可能な範囲で電圧値が変動しても良い。

なお、通常時には、第１電源からの第１電圧を第１回路に提供し、第１電源からの第１電圧の出力が停止した場合に、電圧の提供元を第１電源から第２電源に切り替えるための構成としては、種々の構成を採用可能である。例えば、第１電源からの第１電圧と第２電源から生成された第１電圧とのそれぞれがダイオードを介して第１回路に供給されるように回路が形成されており、前者が後者よりわずかに大きくなるように電圧値が設定されている構成としても良い。この構成によれば、第１電源から第１電圧が出力されている場合は、第１電源から第１回路に第１電圧が出力され、第１電源からの第１電源の出力が停止した場合に、第２電圧からの変換で得られた第１電圧（第１電圧よりわずかに小さい電圧）が第１回路に提供されるように構成することができる。

さらに、第１電源からの第１電圧の出力の停止を検出可能な構成とし、停止が検出された場合に第２電源からの第２電圧に基づいて第１回路を動作させる構成であっても良い。この構成は、例えば、第１電源からの出力電圧を検出し、出力電圧が第１電圧と異なる電圧と見なすことができる電圧となった場合に、第２電源から出力される第２電圧に基づいて第１回路が動作するように、ＩＣが回路のスイッチを切り替える構成等を採用可能である。

さらに、第１電源からの第１電圧の出力の停止は、第２電圧に基づいて第１回路を動作させるためのトリガとなっていれば良く、停止の原因は、回路の故障や断線やなどの第１電源の故障であっても良いし、停電などの第１電源への電力の供給の停止であっても良いし、加熱等に起因して保護回路が機能したことによる第１電源の停止であっても良い。なお、停電によって商用電源等から第２電源への電力供給が停止する場合においても第１回路を保護するように構成するため、第２回路がバッテリーを備える構成であっても良い。すなわち、外部から第２電源への電力供給が停電等によって停止した場合に、バッテリーの電力に基づいて第２電圧を出力する構成とすれば、当該第２電圧に基づいて第１回路を動作させることが可能である。

なお、第１電源からの第１電圧の出力の停止は、第１電源からの出力が第１回路で正常に供給されない状況であり、例えば、出力電圧値が第１電圧から所定値以上小さくなった場合や大きくなった場合を含む。むろん、電圧値以外の要素、例えば、周波数が既定の範囲外になった場合に第１電源からの第１電圧の出力が停止した状態であると見なしても良い。

さらに、第１回路は第１電圧の出力が停止した場合にも動作することが保証される構成であるため、第１回路は瞬時に動作が停止することが防止されるべき回路であることが好ましい。第１回路がこのような回路である構成例として、例えば、第１回路が、ロボットの構成要素で発生したエラーを取得して不揮発性メモリーに記録する処理を行うエラー記録部を備えている構成が挙げられる。

すなわち、ロボットが駆動されている過程においては、ロボットの構成要素が既定範囲外の動作をする場合（駆動部が既定範囲外まで動作する場合等）や、既定範囲外の状態となる場合（過電流、過電圧、既定範囲外の発熱が発生した場合等）など、ロボットの稼働が困難になるエラーが発生し得る。このような場合においては、再発防止等のために事後的に原因を解析する必要がある。そこで、第１回路によってロボットの構成要素で発生したエラーを取得し、不揮発性メモリーに記録する処理を行う構成とすれば、当該不揮発性メモリーに記録されたエラーのログを解析することにより、エラーの原因を解析することができる。

そして、このような構成においては、エラー発生によってロボットの駆動の停止を余儀なくされた状態において、エラー（を示す情報）が不揮発性メモリーに記録される前に第１回路への第１電源の供給が停止してしまうと、エラーが記録されず、原因の解析を行うこともできない。そこで、このように、第１回路においてエラーを取得し、不揮発性メモリーに記録する処理を行う構成が採用されている場合において、第１電圧の出力が停止した場合に、第２電圧に基づいて第１回路を動作させる構成とすれば、エラー発生によってロボットの駆動の停止を余儀なくされた場合であっても、少なくとも原因の解析を実行できるように構成することができる。

なお、エラーは、種々の態様で定義可能であり、例えば、ロボットの構成要素毎にＩＤが付与され、各構成要素において既定範囲外の動作を行った場合や既定範囲外の状態となった場合にエラーが発生したと見なし、エラーが発生した構成要素を示すＩＤがエラーとして取得される構成等を採用可能である。むろん、１個の構成要素について複数のエラー原因が考えられる場合に、エラー原因ごとにＩＤを付与しておき、エラーが発生した場合にエラー原因を示すＩＤがエラーとして取得される構成であっても良い。

エラーの発生を特定するための構成としては種々の構成を採用可能であり、例えば、ロボットの駆動部の位置や加速度等を検出するセンサーや、電圧、電流、温度等を検出するセンサー等の出力が既定範囲外であることを示している場合にエラーが発生したと特定される構成等を採用可能である。むろん、各種の保護回路が機能した場合に、保護対象の構成要素がエラーであると見なす構成であっても良い。

ロボットの構成要素としては、種々の要素が想定され、ロボットを構成するあらゆる要素がエラーの取得対象としての構成要素となり得る。従って、第１回路に含まれる回路（エラーの取得と記録の処理を行う回路以外の回路）が当該構成要素となってもよいし、第１電源の構成回路であっても良いし、第２電源や第２回路が当該構成要素となってもよい。なお、第１回路に第１電圧を供給するための回路としての第１電源が、エラーの監視対象としてのロボットの構成要素である場合、障害等のエラーによって第１電源からの第１電圧の出力が停止しても、第２電圧に基づいてエラー記録部の動作を続けることができる。従って、第１電源においてエラーが発生していたことを事後的に解析可能になる。

なお、不揮発性メモリーは、第１回路に含まれていても良いし、含まれていなくても良い。後者としては、例えば、不揮発性メモリーが第２回路に接続されており、第１回路が取得したエラーを示す情報を第２回路に対して出力し、第２回路がエラーを示す情報を取得して不揮発性メモリーに記録する構成であっても良い。この構成においては、第１電圧の出力が停止した場合に、少なくともエラーを示す情報を取得して第２回路に対して出力することができる期間において第１回路を動作させることができればよい。このためには、わずかな期間だけ第１回路を動作させることができれば良いため、第１保護部の構成を簡易な構成とすることができる。

さらに、以上のような、２系統の電源の一方からの出力が停止した場合に他方から電力を供給する本発明の手法は、方法としても適用可能である。また、本発明が適用されたロボットは、ロボットの制御や各種の機器との連携を行う制御部等を含むロボットシステムとして提供されても良く、種々の構成を採用可能である。

（１Ａ）は本発明の実施形態にかかるロボットを示すブロック図であり、（１Ｂ）は第１電源の耐障害性を向上させるための構成を示す図である。 （２Ａ）（２Ｂ）は第１保護部の構成例を示す図であり、（２Ｃ）は、第１電源および第２電源の耐障害性を向上させるための構成を示す図である。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）ロボットの構成：
（２）第１電源の耐障害性を向上させるための構成：
（２−１）第１保護部の構成：
（３）他の実施形態：

（１）ロボットの構成：
図１Ａは、本発明の一実施形態であるロボット１０の構成を示すブロック図である。本実施形態にかかるロボット１０は、第１電源２１と第２電源２２とコントローラー２３と制御コンピューター２４と駆動部３０とを備えている。駆動部３０は、複数のモーターによって駆動される複数の可動部を備えている。図１Ａにおいては、アームの先端に接続されたエンドエフェクターとアームの関節（回転支持部）とが可動部である。また、本実施形態において、駆動部３０は、ワーク等を撮影するためのカメラと、障害時の警告等を表示するための図示しないＬＥＤディスプレイを備えている。

第１電源２１は、所定の規格（電圧、周波数等）で提供される商用電源４０からコントローラー２３および駆動部３０に供給すべき電力を生成する回路を備えている。すなわち、第１電源２１は、商用電源４０と接続されており、商用電源から所定の交流電力を取得し、３種類の電圧の電力（２８０Ｖの三相交流、２４Ｖの直流、８Ｖの直流）を生成する回路を備えている。第１電源２１で生成された２８０Ｖの三相交流は、電力線を介して駆動部３０の内部に備えられた図示しないモーターに提供される。第１電源２１で生成された２４Ｖおよび８Ｖの直流は、電力線を介してコントローラー２３に提供される。

コントローラー２３は、駆動部３０の動作を制御するファームウェア（後述するファームウェア２３ｂ）と駆動部３０が備えるＬＥＤディスプレイを制御する制御部（後述するディスプレイ制御部２３ａ）回路を備えている。すなわち、コントローラー２３は、制御コンピューター２４と通信線によって接続されており、ファームウェアは制御コンピューター２４から動作指示を取得し、当該動作指示通りに関節やエンドエフェクター、カメラを動作させるための制御信号を特定する。そして、特定された制御信号を制御対象に対して出力する。

例えば、駆動部３０における関節を回転させる動作指示をファームウェアが取得した場合、ファームウェアは、当該関節の回転を行わせるために必要なモーターの回転角等を特定し、当該回転角だけモーターを回転させるための制御信号（スイッチング素子によってＰＷＭ制御を行うための信号）を特定する。そして、特定された制御信号を第１電源２１のインバーター（後述する電力変換部２１ｄ）に対して出力する。この結果、動作指示通りに関節を回転させるための三相交流が第１電源２１から出力され、駆動部３０内のモーターが回転して関節が回転する。

また、駆動部３０におけるカメラで撮影された画像を取得する動作指示をファームウェアが取得した場合、ファームウェアは、カメラに対して画像情報を出力させる制御信号を出力する。この結果、ファームウェアは画像情報を取得し、通信線を介して制御コンピューター２４に対して当該画像情報を送信する。

さらに、コントローラー２３は、駆動部３０のＬＥＤディスプレイと２４Ｖの電力線および通信線によって接続されており、ＬＥＤディスプレイを制御するディスプレイ制御部は、ＬＥＤディスプレイに対して画像（障害時の警告画像等）を表示するための制御信号を出力する。この結果、ＬＥＤディスプレイにおいては、当該画像を表示する。

第２電源２２は、商用電源４０から制御コンピューター２４に供給すべき電力を生成する回路を備えている。すなわち、第２電源２２は、商用電源４０と接続されており、商用電源から所定の交流電力を取得し、コンバーターおよびインバーターを備えた電力変換部で複数種類の電圧の電力を生成する回路を備えている。なお、本実施形態における制御コンピューター２４は、汎用品によって構成されており、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等によって構成されるプログラム実行のための回路は、所定の規格に準拠した基板（マザーボード）上に形成されている。従って、第２電源２２も、当該規格に準拠した１２Ｖ、５Ｖ、３．３Ｖの直流電圧を出力するように構成された電源であり、ＡＴＸ規格の電源である。

制御コンピューター２４は、プログラム実行のための回路により、予め作成されて不揮発性メモリーに記録された任意のプログラムを実行することができる。本実施形態においては、このプログラムとして、駆動部３０の動作を制御するための駆動制御プログラムが含まれている。すなわち、制御コンピューター２４が駆動制御プログラムを実行すると、制御コンピューター２４は、コントローラー２３のファームウェアに駆動部３０を動作させるための動作指示を与える。例えば、制御コンピューター２４は、ファームウェアに対してカメラで撮影した画像情報を取得する動作指示を与える。この結果、ファームウェアは、カメラを制御して画像情報を取得し、制御コンピューター２４に対して送信する。

そこで、制御コンピューター２４は、当該画像情報を解析して駆動部３０の各部位（関節やエンドエフェクター）をどのような位置や角度にすべきであるのかを特定する。そして、制御コンピューター２４は、各部の動作指示をファームウェアに対して出力する。この結果、ファームウェアは当該動作指示に基づいて駆動部３０の各部を駆動する。以上のように、本実施形態においては、コントローラー２３と制御コンピューター２４とが連携して駆動部３０に所定の作業を行わせる。なお、制御コンピューター２４においては、他の構成要素を備えていても良く、例えば、利用者の入力を受け付ける入力部や、利用者に対して画像情報や音声情報等の情報を出力する出力部等を備えていても良い。

（２）第１電源の耐障害性を向上させるための構成：
以上の構成において、ファームウェアは、さらに、ロボット１０の構成要素で発生したエラーを取得して不揮発性メモリーに記録する処理を行うエラー記録部として機能する。すなわち、本実施形態においては、ロボット１０の構成要素の少なくとも一部において既定範囲外の動作が行われた場合に、エラーが発生したとみなし、エラーが発生したことを示す情報を記録するように構成されている。

具体的には、エラーが発生したか否かが監視される監視対象は予め決められており、各監視対象にはエラーが発生したことを検出するためのセンサーが接続され、当該センサーの出力結果がファームウェアによって取得されるように構成されている。図１Ｂは、第１電源２１、コントローラー２３、制御コンピューター２４の主要部および第２電源２２と駆動部３０を示すブロック図である。同図１Ｂにおいて、電力線は実線、信号線は破線によって示されている。

第１電源２１は、コンバーターおよびインバーターによって商用電源４０の出力から２８０Ｖの交流電力を生成する電力変換部２１ｄと、コンバーターによって商用電源４０の出力から２４Ｖ，８Ｖの直流電力を生成する電力変換部２１ｅ，２１ｆとを備えている。なお、２８０Ｖの交流電力は駆動部３０のモーター、２４Ｖの直流電力はコントローラー２３のディスプレイ制御部２３ａ、８Ｖの直流電力はコントローラー２３のファームウェア２３ｂを動作させるための電力となる。電力変換部２１ｄ，２１ｅ，２１ｆには、各回路における電流、電圧、熱を監視し、過電流、過電圧、既定範囲外の発熱が発生した場合に、各回路の機能を停止させる保護回路２１ａ，２１ｂ，２１ｃが接続されている。保護回路２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、公知の種々の回路で構成可能である。

また、各保護回路２１ａ，２１ｂ，２１ｃとファームウェア２３ｂとは信号線によって接続されている。各保護回路２１ａ，２１ｂ，２１ｃにおいては、電力変換部２１ｄ，２１ｅ，２１ｆを停止させる機能が実行された場合に値が変化するレジスタが、停止の原因（過電流、過電圧、既定範囲外の発熱等）ごとに設けられている。従って、ファームウェア２３ｂは、各保護回路２１ａ，２１ｂ，２１ｃのレジスタの値に基づいてエラーが発生したことおよびエラーの発生原因を特定することができる。すなわち、ファームウェア２３ｂは、保護回路２１ａ，２１ｂ，２１ｃのレジスタによってエラーが発生したことが特定されると、保護回路２１ａ，２１ｂ，２１ｃに接続された電力変換部２１ｄ，２１ｅ，２１ｆにおいてエラーが発生したと見なすとともに、発生したエラーの発生原因を特定する。すなわち、電力変換部２１ｄ，２１ｅ，２１ｆは、保護回路２１ａ，２１ｂ，２１ｃを介し、ファームウェア２３ｂによってエラーの有無および発生原因が監視される監視対象となっている。

本実施形態においては、他の監視対象も同様の構成によってエラーの有無および発生原因が監視されている。例えば、駆動部３０が備えるモーターには、これらのモーターの動作が既定範囲外であるか否かを判定するためのセンサーが取り付けられている。そして、これらのセンサーにおいては、動作が既定範囲外となった場合に値が変化するエラー発生原因ごとのレジスタを備えている。従って、ファームウェア２３ｂは、各監視対象におけるレジスタの値に基づいて監視対象におけるエラーの有無および発生原因を特定することができる。

ファームウェア２３ｂは、定期的に制御コンピューター２４と通信しており、当該通信において、エラーが発生しているか否かを監視対象および発生原因ごとに示すフラグを制御コンピューター２４に対して出力する。制御コンピューター２４は、不揮発性メモリー２４ａを備えており、エラーが発生しているか否かを監視対象および発生原因ごとに示すフラグを不揮発性メモリー２４ａに記録する。従って、本実施形態においては、ロボット１０の構成要素においてエラーが発生した場合に、不揮発性メモリー２４ａに記録された情報を参照することで、エラーの発生箇所および発生原因を特定することができる。

以上の構成においては、ファームウェア２３ｂによってエラーが発生している監視対象および発生原因を示す情報が取得される。また、ファームウェア２３ｂを動作させるための８Ｖの直流電力は、電力変換部２１ｆによって生成される。従って、障害が電力変換部２１ｆに関する部位で発生している場合、障害に対する対策を行わなければ、エラーを示す情報が取得される前（または不揮発性メモリー２４ａに記録される前）にファームウェア２３ｂの動作が停止してしまうおそれがある。また、電力変換部２１ｆに関する部位以外の部位で障害が発生しており、かつ、障害が電力変換部２１ｆに関する部位で発生している場合、電力変換部２１ｆに関する部位以外の部位についてのエラーを示す情報が取得される前（または不揮発性メモリー２４ａに記録される前）にファームウェア２３ｂの動作が停止してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態においては、電力変換部２１ｆに関する部位で障害が発生したとしても、エラーを示す情報を適正に記録できるようにするために、コントローラー２３が第１保護部２３ｃを備えている。第１保護部２３ｃは、電力変換部２１ｆからの８Ｖの出力電圧が停止した場合に、第２電源２２からの１２Ｖの出力電圧に基づいてファームウェア２３ｂを動作させるための回路を備えている。すなわち、本実施形態においては、ファームウェア２３ｂが第１回路、制御コンピューター２４が第２回路を構成し、第１電圧は８Ｖ、第２電圧は１２Ｖである。

（２−１）第１保護部の構成：
図２Ａは、第１保護部２３ｃの構成を示すブロック図である。同図２Ａに示すように第１保護部２３ｃは、ダイオードＤ１，Ｄ２およびＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１を備えている。ダイオードＤ１は、電力変換部２１ｆとファームウェア２３ｂとを結ぶ電力線において電力変換部２１ｆとファームウェア２３ｂとの間に介在し、ダイオードＤ１のアノード側に電力変換部２１ｆ、カソード側にファームウェア２３ｂが接続されている。従って、当該ダイオードＤ１は、電力変換部２１ｆからファームウェア２３ｂへの方向が順方向となるように電力線に接続されている。

ＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１は、１２Ｖの直流電力を８Ｖよりわずかに小さい電圧値（図２Ａに示す例では７．５Ｖ）の直流電力に変換する回路を備えている。当該ＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１は、制御コンピューター２４とダイオードＤ２のアノードとに接続されている。また、本実施形態において、制御コンピューター２４には、第２電源２２から１２Ｖの直流電力が供給され、当該直流電力が制御コンピューター２４から第１保護部２３ｃに供給される（図１Ｂ参照）。ＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１は、当該１２Ｖの直流電力を７．５Ｖの直流電力に変換し、ダイオードＤ２に供給する。ダイオードＤ２のカソードは、ダイオードＤ１のカソードが接続された電力線に対して接続されている。従って、ダイオードＤ２は、ＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１からファームウェア２３ｂへの方向が順方向となるように電力線に接続されている。

このような構成の第１保護部２３ｃにおいて、第１電源２１および第２電源２２が正常に機能している場合、ダイオードＤ１，Ｄ２のそれぞれには順方向バイアスで８Ｖ、７．５Ｖの直流電力が印加される。このため、第１電源２１および第２電源２２が正常に機能している場合にはダイオードＤ１のカソードの電位がダイオードＤ２のカソードの電位より高い状態となり、ダイオードＤ１のカソードの電位が第１保護部２３ｃの出力電圧となる。従って、この場合、８Ｖの直流電力がファームウェア２３ｂに供給され、当該直流電力でファームウェア２３ｂが動作する。

一方、第１電源２１の電力変換部２１ｆに障害が生じ、電力変換部２１ｆからの出力が停止した場合、ダイオードＤ１のアノードの電位は８Ｖではなくなる。この場合、第２電源２２が正常に機能していれば、制御コンピューター２４を介して１２Ｖの直流電力がＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１に供給されるため、ダイオードＤ２のアノードには７．５Ｖが印加される。この結果、ダイオードＤ２は順方向バイアス、ダイオードＤ１は逆方向バイアスとなり、ダイオードＤ２のカソードの電位が第１保護部２３ｃの出力電圧となる。従って、この場合、７．５Ｖの直流電力がファームウェア２３ｂに供給される。なお、７．５Ｖは８Ｖよりもわずかに小さい電圧値であるため、当該７．５Ｖの直流電力でもファームウェア２３ｂが動作する。

また、ＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１は、通常時においてはダイオードＤ２のカソードの電位がダイオードＤ１のカソードの電位より低く、電力変換部２１ｆからの出力が停止した場合には、ダイオードＤ２のカソードの電位でファームウェア２３ｂが動作するような電圧を出力することができればよい。従って、この範囲であれば、８Ｖよりわずかに小さい電圧は７．５Ｖに限定されない。

以上のように、電力変換部２１ｆに障害が生じた場合、保護回路２１ｃが機能して電力変換部２１ｆからの出力が停止するが、この状態においては保護回路２１ｃにおけるエラーの発生原因に対応するレジスタの値が、エラーが発生したことを示す値になっている。そして、第１保護部２３ｃの機能により、ファームウェア２３ｂの動作は停止せずに、通常通りの動作を続けるため、ファームウェア２３ｂは、保護回路２１ｃのレジスタに基づいて電力変換部２１ｆにおいてエラーが発生したことおよびその発生原因を特定することができる。そして、ファームウェア２３ｂは、当該エラーが発生したことおよび発生原因を示す情報を制御コンピューター２４に出力し、不揮発性メモリー２４ａに記録させる。従って、障害発生後に利用者が、不揮発性メモリー２４ａに記録された情報を参照することで、エラーの発生箇所および発生原因を特定することができ、修理等の対応を図ることができる。

なお、エラーを検出するためのセンサーとして機能する回路（上述の保護回路２１ｃ等）に対して、障害が発生した場合においても電力供給を継続する（レジスタに対して電力供給を続ける等）ための構成としては種々の構成を採用可能である。例えば、第１保護部２３ｃからの出力電圧によって保護回路２１ｃを動作させる構成とすれば、電力変換部２１ｆに障害が発生した場合であっても、保護回路２１ｃに対する電力供給を継続することができる。また、エラーを検出するためのセンサーとして機能する回路に対して、当該回路による検出対象以外の回路から電力を供給しても良い。例えば、電力変換部２１ｆの保護回路２１ｃに対して、電力変換部２１ｆ以外の回路である電力変換部２１ｄや電力変換部２１ｅ、第２電源２２から電力を供給する構成等を採用可能である。むろん、この場合において、電力変換部２１ｆ以外の回路の出力電圧と保護回路２１ｃを動作させるための電圧とが異なる場合、コンバーター等によって電圧値を変換すれば良い。

むろん、センサーにおいて、エラー情報を取得するために電力供給を継続するための特別な回路を設けなくても良いように構成してもよい。例えば、上述の構成において、保護回路２１ｃ等が機能したこと（エラーが発生したこと）を示す情報を保持するレジスタをファームウェア２３ｂ内に形成しても良い。この構成であれば、第１保護部２３ｃによってファームウェア２３ｂに対する電力の供給が継続されることは保証されるため、電力変換部２１ｆ等に障害が発生して出力が停止したとしても、エラーが発生したことを示す情報を保持することができる。

（３）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、２系統の電源の一方からの出力が停止した場合に他方から電力を供給する限りにおいて、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、ロボット１０の態様は、図１Ａに示す態様に限定されず、双腕ロボットや人型ロボット、スカラーロボットなど、他のいかなるロボットであっても良い。

さらに、上述の実施形態ではファームウェア２３ｂが第１回路を構成していたが、ロボット１０を構成する種々の要素が第１回路となり得る。例えば、電力変換部２１ｅ，２１ｆからの出力電圧を第１電圧と見なせば、駆動部３０やディスプレイ制御部２３ａも第１回路となり得る。この場合、第１保護部は、障害時に第２電源２２の出力電圧に基づいて２８０Ｖの交流電力や２４Ｖの直流電力を生成して第１回路を動作させることになる。そして、前者の構成であれば、障害の発生時に駆動部３０に要求される電力が瞬断されることがないため、駆動部３０が破壊されることを防止することができる。また、後者の構成であれば、障害の発生時にＬＥＤディスプレイに警告を表示することができるため、障害の発生や障害発生箇所を利用者に対して迅速に伝達することができる。むろん、警告を行うための装置は、ブザー等の音声出力装置であっても良い。さらに、ファームウェア２３ｂ、ディスプレイ制御部２３ａ、駆動部３０の中の複数の回路が第１回路とされても良い。さらに、第１電源２１、第２電源２２が入れ替わっていると見なし、制御コンピューター２４が第１回路として機能しても良い。

さらに、障害時における第１電源からの出力の急変を抑制するための構成が設けられていても良い。例えば、通常時に充電されるコンデンサや電流の急変を抑制するチョークコイル等によって、第１電源からの出力が停止した場合における出力の急変を抑制する構成であっても良い。

さらに、第１電源からの第１電圧の出力が停止した場合に、第１保護部によって第２電圧に基づいて前記第１回路を動作させながら、ロボット１０の動作を停止させるための処理を行ってもよい。すなわち、何らかの障害が起こった場合、ロボット１０の運用を続けることは適切ではないため、ロボット１０の動作を自動的に停止させる構成とする。具体的には、制御コンピューター２４またはコントローラー２３により、駆動部３０に対してアーム等の動作が急停止することによる破壊が起こらないように、徐々に動作を停止させるための制御を行う。例えば、ファームウェア２３ｂにより、電力変換部２１ｄに制御信号を出力し、モーターによってロボット１０の各関節を徐々に停止させる動作が行われるように（減速機に過大な負荷をかけることなく停止するように）三相交流電力を制御する。なお、電力変換部２１ｄにおいて障害が発生した場合、当該三相交流電力の出力を行うことができなくなることもあるが、この場合には、例えば、電力変換部２１ｄが備える大容量のコンデンサから電力を供給してモーターを回転させてロボット１０の各関節を徐々に停止させればよい。

さらに、第１保護部２３ｃの構成は、上述の図２Ａに示す構成に限定されない。例えば、障害が発生したか否かをＩＣによって検出し、ＩＣによって第１電圧の生成元を切り替える構成としても良い。図２Ｂは、第１保護部の構成例を示す図である。同図２Ｂにおいて、第１保護部２３０ｃは、図１Ｂに示す第１保護部２３ｃに換えて採用される構成であり、第１保護部２３０ｃ以外の構成は図１Ｂに示す構成と同様である。また、図２Ｂにおいて、図２Ａおよび図１Ｂと同一の構成は、同一の符号で示している（ただし、ＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１からの出力電圧は８Ｖである）。

同図２Ｂに示すように、第１保護部２３０ｃは、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２およびＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１、制御ＩＣ２３ｃ２を備えている。トランジスタＴｒ１は、電力変換部２１ｆとファームウェア２３ｂとを結ぶ電力線において電力変換部２１ｆとファームウェア２３ｂとの間に介在している。また、トランジスタＴｒ１は制御ＩＣ２３ｃ２によって制御される。すなわち、制御ＩＣ２３ｃ２は、電力変換部２１ｆとファームウェア２３ｂとの間が導通している状態と導通していない状態とを切り替えることができる。

トランジスタＴｒ２は、ＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１とファームウェア２３ｂとを結ぶ電力線においてＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１とファームウェア２３ｂとの間に介在している。トランジスタＴｒ２も制御ＩＣ２３ｃ２によって制御される。すなわち、制御ＩＣ２３ｃ２は、ＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１とファームウェア２３ｂとの間が導通している状態と導通しない状態とを切り替えることができる。

制御ＩＣ２３ｃ２は、通常状態（電力変換部２１ｆにおいて障害が発生していない場合）においてトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を制御し、トランジスタＴｒ１をオン、トランジスタＴｒ２をオフにする。この結果、通常状態において、電力変換部２１ｆとファームウェア２３ｂとの間が導通し、ＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１とファームウェア２３ｂとの間が導通していない状態になる。すなわち、電力変換部２１ｆが生成した８Ｖがファームウェア２３ｂに印加される。

さらに、制御ＩＣ２３ｃ２は保護回路２１ｃに接続されており、保護回路２１ｃのレジスタが、エラーが発生したことを示している場合、制御ＩＣ２３ｃ２は当該レジスタの値に基づいて電力変換部２１ｆの出力が停止したことを特定する。この場合、さらに、制御ＩＣ２３ｃ２は、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を制御し、トランジスタＴｒ１をオフ、トランジスタＴｒ２をオンにする。この結果、電力変換部２１ｆとファームウェア２３ｂとの間が導通しておらず、ＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１とファームウェア２３ｂとの間が導通した状態になる。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバーター２３ｃ１が生成した８Ｖがファームウェア２３ｂに印加される。

以上の構成によれば、第１電源２１から直流８Ｖの出力が停止した場合に、第２電源２２が出力した直流１２Ｖに基づいてファームウェア２３ｂを動作させることができる。なお、図２Ｂにおいては、制御ＩＣ２３ｃ２が電力変換部２１ｆ以外の電源である電力変換部２１ｅから電力の供給を受けて動作する例を示しているが、むろん、他の電源からの電力、例えば、第２電源２２から５Ｖの直流電力等が供給される構成であっても良い。

さらに、第２電源２２で障害が発生した場合に制御コンピューター２４が停止しないように保護する構成が採用されていても良い。また、第１電源または第２電源が補助電源を備えていても良い。図２Ｃは、図１Ｂと同様の構成に、第２電源からの第２電圧の出力が停止した場合に、第１電圧に基づいて第２回路を動作させる第２保護部２４ｃを備え、第２電源に補助電源としてのバッテリーが接続された構成を示す図である。なお、図２Ｃにおいては、図１Ｂと同一の構成については同一の符号で示している。

具体的には、第２回路としての制御コンピューター２４０に、第２保護部２４ｃが備えられている。第２保護部２４ｃは、第２電源２２０からの１２Ｖの出力電圧が停止した場合に、第１電源２１からの２４Ｖの出力電圧を１２Ｖに変換する回路を備えている。具体的な回路構成は、図２Ａ，図２Ｂと同様の回路構成を採用可能であり、例えば、第２保護部２４ｃが、第２電源２２０由来の１２Ｖの直流電力をダイオードＤ１のアノードに供給するとともに、コントローラー２３から第１電源２１由来の２４Ｖの直流電力を１２Ｖに変換してダイオードＤ２のアノードに供給し、各ダイオードＤ１，Ｄ２のカソードからの出力電圧を制御コンピューター２４内の回路（１２Ｖの直流電力で動作する回路）に共有する構成等を採用可能である。この構成によれば、第２電源２２０から１２Ｖの直流電力の供給が停止した場合であっても、制御コンピューター２４を継続して動作させることができる。

さらに、第２電源２２０にはバッテリー２５が接続されており、第２電源２２０に対する外部からの電力供給（商用電源４０からの電力供給）が停止した場合、第２電源２２０は、バッテリー２５から電力供給を受けて通常時と同様の動作を行うことができる。従って、第２電圧としての１２Ｖの直流電圧を含む、１２Ｖ，５Ｖ，３．３Ｖの各直流電力を生成し、制御コンピューター２４０に対して供給することができる。このため、停電等が発生して外部からの電力供給が停止した場合であっても、制御コンピューター２４０は通常通りに動作する。むろん、この場合、バッテリー２５に電力が残っている間に制御コンピューター２４０がロボット１０を停止させるための処理を実行しても良い。

なお、停電等が発生して外部からの電力供給が停止した場合、第１電源２１からの電力の出力は停止する。従って、第１保護部２３ｃは、第２電源２２０から第２電圧としての１２Ｖの電力供給を受けてファームウェア２３ｂを動作させる。この結果、ファームウェア２３ｂは、エラーが発生した監視対象や発生原因を示す情報を取得し、不揮発性メモリー２４ａに記録する処理を実行する。従って、利用者は、エラーが発生した監視対象や発生原因を解析することができる。むろん、第１保護部２３ｃによって動作させる対象の回路にファームウェア２３ｂ以外の回路が含まれていても良く、ディスプレイ制御部２３ａおよび駆動部３０が第１保護部２３ｃによって動作されるように構成すれば、停電等が発生して外部からの電力供給が停止した場合であってもロボット１０の動作を通常通りに継続することが可能である。従って、外部からの電力供給が回復するまでバッテリー２５を用いてロボット１０を稼働させ、外部からの電力供給が回復した場合にバッテリー２５による電力供給を停止して外部からの電力供給に切り替えることで、耐障害性が高いロボット１０を提供することも可能である。

さらに、上述の構成においては、障害時に取得されるエラーの情報にエラーの発生原因を示す情報が含まれていたが、他の情報、例えば、ロボット１０の構成要素の動作状態（関節の角度や位置等）を示す情報が含まれていても良い。

さらに、第１保護部２３ｃや第２保護部２４ｃが形成される部位は、上述のコントローラー２３や制御コンピューター２４に限定されず、他の部位、例えば、第１電源２１や第２電源であっても良いし、第１保護部２３ｃ、第２保護部２４ｃの少なくとも一方が独立した基板上に形成されてロボット１０に組み込まれても良い。

１０…ロボット、２１…第１電源、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…保護回路、２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ…電力変換部、２２…第２電源、２３…コントローラー、２３ａ…ディスプレイ制御部、２３ｂ…ファームウェア、２３ｃ…第１保護部、２３ｃ１…ＤＣ−ＤＣコンバーター、２４…制御コンピューター、２４ａ…不揮発性メモリー、２４ｃ…第２保護部、２５…バッテリー、３０…駆動部、４０…商用電源、２２０…第２電源、２３０ｃ…第１保護部、２４０…制御コンピューター、Ｄ１，Ｄ２…ダイオード、２３ｃ２…制御ＩＣ、Ｔｒ１，Ｔｒ２…トランジスタ

Claims (7)

1. 第１電圧を出力する第１電源と、
   前記第１電圧によって動作する第１回路と、
   第２電圧を出力する第２電源と、
   前記第２電圧によって動作する第２回路と、
   前記第１電源からの前記第１電圧の出力が停止した場合に、前記第２電圧に基づいて前記第１回路を動作させる第１保護部と、
   を備えるロボット。
2. 前記第１保護部は、
   前記第２電圧を前記第１電圧に変換する変換部を備え、
   前記第１電源からの前記第１電圧の出力が停止した場合に、前記変換部で変換して得られた前記第１電圧によって前記第１回路を動作させる、
   請求項１に記載のロボット。
3. 前記第１回路は、
   ロボットの構成要素で発生したエラーを取得して不揮発性メモリーに記録する処理を行うエラー記録部を備えている、
   請求項１または請求項２のいずれかに記載のロボット。
4. 前記不揮発性メモリーは、前記第２回路に接続されており、
   前記第１回路は、取得した前記エラーを示す情報を前記第２回路に対して出力し、
   前記第２回路は、前記エラーを示す情報を取得して前記不揮発性メモリーに記録する、
   請求項３に記載のロボット。
5. 前記ロボットの構成要素は、前記第１電源を含む、
   請求項３または請求項４のいずれかに記載のロボット。
6. 前記第２電源からの前記第２電圧の出力が停止した場合に、前記第１電圧に基づいて前記第２回路を動作させる第２保護部を備える、
   請求項１〜請求項５のいずれかに記載のロボット。
7. 前記第２回路は、
   バッテリーを備え、
   外部から前記第２電源への電力供給が停止した場合に、前記バッテリーの電力に基づいて前記第２電圧を出力する、
   請求項１〜請求項６のいずれかに記載のロボット。

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