特開 2023-177234 集約ユニットおよびセンサシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023177234

(43)【公開日】2023-12-13

(54)【発明の名称】集約ユニットおよびセンサシステム

(51)【国際特許分類】

   G08C 15/06 20060101AFI20231206BHJP

   G08C 19/02 20060101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

G08C15/06 F

G08C19/02 301

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023039110

(22)【出願日】2023-03-13

(31)【優先権主張番号】P 2022088337

(32)【優先日】2022-05-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川口 敦生

(72)【発明者】

【氏名】山科 亮太

(72)【発明者】

【氏名】大塚 愛子

(72)【発明者】

【氏名】北原 拓

(72)【発明者】

【氏名】岡本 寛

(72)【発明者】

【氏名】井口 慎也

【テーマコード（参考）】

2F073

【Ｆターム（参考）】

2F073AA01

2F073AA02

2F073AA29

2F073AB02

2F073AB07

2F073BB01

2F073BB04

2F073BB07

2F073BC01

2F073BC02

2F073CC03

2F073CD11

2F073CD28

2F073DD07

2F073EE12

2F073FF01

2F073FG01

2F073FG02

2F073GG01

(57)【要約】

【課題】プリント基板の改修を行うことなく、センサの追加または変更を行う。
【解決手段】ロボット装置に設けられたセンサユニットのセンサデータを集約する集約ユニットであって、前記センサユニットと接続されるセンサインタフェースと、を有し、前記センサインタフェースは、２線式接続ケーブルを介して前記センサユニットへ電力を供給する電力供給部と、２線式接続ケーブルを介して前記センサユニットから受信した前記センサデータを復調するセンサデータ復調部と、を備え、前記センサデータ復調部で復調されたデータである復調データを通信ネットワークに送信する、ことを特徴とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボット装置に設けられたセンサユニットのセンサデータを集約する集約ユニットであって、
前記センサユニットと接続されるセンサインタフェースと、
を有し、
前記センサインタフェースは、
２線式接続ケーブルを介して前記センサユニットへ電力を供給する電力供給部と、
２線式接続ケーブルを介して前記センサユニットから受信した前記センサデータを復調するセンサデータ復調部と、
を備え、
前記センサデータ復調部で復調されたデータである復調データを通信ネットワークに送信する、
ことを特徴とする集約ユニット。

【請求項2】

前記復調データを加工するデータ変換部を有し、
前記データ変換部で加工されたデータを通信ネットワークに送信する、
ことを特徴とする請求項１に記載の集約ユニット。

【請求項3】

ロボット装置に設けられたセンサユニットと、前記センサユニットのセンサデータを２線式接続ケーブルを介して集約する集約ユニットと、を備えるセンサシステムであって、
前記集約ユニットは、
ロボット装置に設けられたセンサユニットと接続されるセンサインタフェースと、
を有し、
前記センサインタフェースは、
前記２線式接続ケーブルを介して前記センサユニットへ電力を供給する電力供給部と、
前記２線式接続ケーブルを介して前記センサユニットから受信した前記センサデータを復調するセンサデータ復調部と、
を備え、
前記センサデータ復調部で復調されたデータである復調データを通信ネットワークに送信する、
ことを特徴とするセンサシステム。

【請求項4】

前記復調データを加工するデータ変換部を有し、
前記データ変換部で加工されたデータを通信ネットワークに送信する、
ことを特徴とする請求項３に記載のセンサシステム。

【請求項5】

前記センサユニットは、
センサと、
前記２線式接続ケーブルを接続する２線式接続ケーブル接続部と、
を有し、
前記２線式接続ケーブル接続部より前記２線式接続ケーブルを介して前記電力供給部からの電力供給を受け、前記２線式接続ケーブル接続部から前記センサが取得した前記センサデータを前記集約ユニットに送信する、
ことを特徴とする請求項３に記載のセンサシステム。

【請求項6】

前記センサユニットは、空中もしくは対象物に密着させて設置する末端型センサユニットである、
ことを特徴とする請求項５に記載のセンサシステム。

【請求項7】

前記センサユニットは、プリント基板のコネクタとワイヤーハーネスのコネクタとのそれぞれに挿入できる形態である挿入型センサユニットである、
ことを特徴とする請求項５に記載のセンサシステム。

【請求項8】

前記センサユニットは、前記センサと前記２線式接続ケーブル接続部とを、ワイヤーハーネスのコネクタ部にあらかじめ組み込んだセンサハーネス型センサユニットである、
ことを特徴とする請求項５に記載のセンサシステム。

【請求項9】

前記センサユニットおよび前記集約ユニットと前記２線式接続ケーブルで接続される分岐ユニットを備え、
前記分岐ユニットは、
前記２線式接続ケーブルを介して送られてきた複数の前記センサユニットのセンサデータを復号し、
復号した複数の前記センサユニットのセンサデータから算出して算出センサデータを生成し、
前記２線式接続ケーブルを介して前記算出センサデータを前記集約ユニットに送る、
請求項３に記載のセンサシステム。

【請求項10】

前記分岐ユニットは、複数の前記センサユニットのセンサデータの最大値と、複数の前記センサユニットのセンサデータの最小値と、複数の前記センサユニットのセンサデータの平均値との何れか一つを前記算出センサデータとする、
請求項９に記載のセンサシステム。

【請求項11】

前記通信ネットワークに接続され、前記集約ユニットが集めて前記通信ネットワークへ送り出したセンサデータと、あらかじめ与えておいた期待値とを照合することにより、前記センサシステムの健全性を判定する自己診断能力を発揮する自己監視装置を備える、
ことを特徴とする請求項３ないし１０の何れか一項に記載のセンサシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、集約ユニットおよびセンサシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電子機器を小型かつ高密度に構成するために、複数のプリント基板間をコネクタおよびケーブルからなるワイヤーハーネスで結合する技術が知られている。

【0003】

また、「人又は設備にとって有益な作業を実行するロボット」と定義されるサービスロボットは、一般に、筐体、アクチュエータおよびコンピュータを含む電子回路で構成されている。このようなサービスロボットは、内部に、プリント基板およびワイヤーハーネスが納められた電子機器の一種である。したがって、サービスロボットにおいても、ワイヤーハーネスで結合する技術が適用される。

【0004】

特許文献１には、センサの出力信号をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換部を独立した回路としてＡ／Ｄ変換部の配置自由度を向上させるとともに、Ａ／Ｄ変換部とは独立したインタフェース変換部がロボット制御部にセンサ情報を転送することによりロボット制御部がセンサの計測情報を収集するための通信処理に要する処理負荷を軽減するセンサ計測情報転送システムが開示されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

サービスロボットなどの電子機器のセンサシステムは、一般にはＭＣＵ（Micro-Controller Unit）というハードウェア上にソフトウェアによってセンサデータの処理を含む様々な処理（制御系）を実現しており、ＭＣＵを含むプリント基板を設計した時点で、そのサービスロボットに出来ることが決まってしまう。そのため、サービスロボットの機能などの継続的な進化には、センサシステムへのセンサの追加・変更、センサデータの処理を行うソフトウェアの追加・変更のみならず、プリント基板の改修を伴うことが特に多い、という問題があった。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、プリント基板の改修を行うことなく、センサの追加または変更を行うことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ロボット装置に設けられたセンサユニットのセンサデータを集約する集約ユニットであって、前記センサユニットと接続されるセンサインタフェースと、を有し、前記センサインタフェースは、２線式接続ケーブルを介して前記センサユニットへ電力を供給する電力供給部と、２線式接続ケーブルを介して前記センサユニットから受信した前記センサデータを復調するセンサデータ復調部と、を備え、前記センサデータ復調部で復調されたデータである復調データを通信ネットワークに送信する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、プリント基板の改修を行うことなく、センサの追加または変更を行うことができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１の実施の形態にかかるサービスロボットを用いたシステムの全体構成の一例を示す図である。

【図2】図２は、サービスロボットの制御系の基本構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、サービスロボットの制御系の構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、集約ユニットのハードウェア構成を示すブロック図である。

【図5】図５は、集約ユニットとセンサユニットとの接続例を示す図である。

【図6】図６は、集約ユニットの機能構成を示すブロック図である。

【図7】図７は、センサユニットの三形態を示す図である。

【図8】図８は、第２の実施の形態にかかる集約ユニットとセンサユニットとの接続例を示す図である。

【図9】図９は、分岐ユニットのハードウェア構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に添付図面を参照して、集約ユニットおよびセンサシステムの実施の形態を詳細に説明する。

【0011】

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態にかかるサービスロボット１０を用いたシステム１の全体構成の一例を示す図である。図１に示されているシステム１は、ロボット装置であるサービスロボット１０を用いて対象拠点に設置された点検対象物の点検作業を行うためのシステムである。

【0012】

システム１は、所定の拠点に位置するサービスロボット１０、管理サーバ５０および通信端末７０を含む。システム１を構成するサービスロボット１０、管理サーバ５０および通信端末７０は、通信ネットワーク１００を介して通信することができる。通信ネットワーク１００は、インターネット、移動体通信網、ＬＡＮ（Local Area Network）等によって構築されている。なお、通信ネットワーク１００には、有線通信だけでなく、３Ｇ（3rd Generation）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）、Ｗｉ－Ｆｉ（Wireless Fidelity）（登録商標）、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）またはＬＴＥ（Long Term Evolution）等の無線通信によるネットワークが含まれてもよい。

【0013】

サービスロボット１０は、対象拠点に設置され、対象拠点内を自律走行する移動体である。サービスロボット１０は、対象拠点内を移動しながら、設置された点検対象物に対する点検作業（点検タスク）を実行する。また、サービスロボット１０は、点検タスクによって撮影された撮影画像等の点検結果を、通信端末７０へ送信することで、通信端末７０を使用する対象拠点の管理者に、点検結果の情報（画像等）を提供する。

【0014】

管理サーバ５０は、対象拠点に設置された点検対象物に対する点検タスクをサービスロボット１０に実行させるためのスケジュールを管理するためのサーバコンピュータである。管理サーバ５０は、管理者が使用する通信端末７０からの要求に応じて、スケジュール登録処理を実行することで、指定された点検タスクを実行するためのスケジュールを登録して管理する。

【0015】

なお、管理サーバ５０は、単一のコンピュータによって構築されてもよいし、各部（機能または手段）を分割して任意に割り当てられた複数のコンピュータによって構築されてもよい。また、管理サーバ５０の機能の全てまたは一部は、クラウド環境に存在するサーバコンピュータで実現されてもよいし、オンプレミス環境に存在するサーバコンピュータで実現されてもよい。

【0016】

通信端末７０は、対象拠点における点検タスクまたは対象拠点に設置された点検対象物
もしくはサービスロボット１０を管理する管理者が使用するノートＰＣ（Personal Computer）等のコンピュータである。管理者は、オフィス等の管理拠点において、点検タスクのスケジュール管理または点検タスクの実行結果の確認を行う。また、管理者は、通信端末７０に表示された対象拠点の画像を見ながら、サービスロボット１０の遠隔操作を行うこともできる。なお、通信端末７０は、ノートＰＣに限られず、例えば、デスクトップＰＣ、タブレット端末、スマートフォンまたはウェアラブル端末等であってもよい。

【0017】

図２は、サービスロボット１０の制御系の基本構成を示すブロック図である。図２に示すように、サービスロボット１０は、センサシステム２０を備える。

【0018】

サービスロボット１０には多様なアプリケーションが考えられ、それぞれの機能や安全性、信頼性の要件も様々である。求められる機能、性能を技術的に十分に達成できないアプリケーションも多く、継続的な進化を求められる。サービスロボット１０の機能・安全性・信頼性を実現するための要素として、搭載された多種多様なセンサユニットと、それらセンサユニットのデータを信号処理し制御系へ入力するコンピュータおよびそのためのソフトウェアがあり、これらをまとめてセンサシステム２０と呼ぶ。

【0019】

センサシステム２０は、メインコンピュータ２１と、機能モジュール２２（第１の機能モジュール２２ａ、第２の機能モジュール２２ｂ）と、を備える。センサシステム２０は、機能モジュール２２（第１の機能モジュール２２ａ、第２の機能モジュール２２ｂ）に対して、多数のセンサユニット２３をワイヤーハーネス２４でそれぞれ接続する。また、メインコンピュータ２１と、機能モジュール２２（第１の機能モジュール２２ａ、第２の機能モジュール２２ｂ）と、多数のセンサユニット２３とは、ワイヤーハーネス２４を介して電源２６に接続されている。センサユニット２３は、例えば、加速度センサ、気圧計、温度計、光度計、人感センサ、ガスセンサ、臭気センサまたは照度計等のセンサ２３ａ（図７参照）を含む。

【0020】

機能モジュール２２（第１の機能モジュール２２ａ、第２の機能モジュール２２ｂ）は、サービスロボット１０の各機能を単独あるいはメインコンピュータ２１および他の機能モジュールと連携して実現する電子回路である。機能モジュール２２（第１の機能モジュール２２ａ、第２の機能モジュール２２ｂ）は、ＭＣＵ（Micro-Controller Unit）を備える。機能モジュール２２（第１の機能モジュール２２ａ、第２の機能モジュール２２ｂ）が備えるＭＣＵは、ソフトウェアによってセンサデータの処理を含む様々な処理（制御系）を実現している。

【0021】

機能モジュール２２（第１の機能モジュール２２ａ、第２の機能モジュール２２ｂ）は、一般に、ＭＣＵを搭載したプリント基板として実現される。機能モジュール２２（第１の機能モジュール２２ａ、第２の機能モジュール２２ｂ）は、外部との接続のためのコネクタを備える。なお、機能モジュール２２（第１の機能モジュール２２ａ、第２の機能モジュール２２ｂ）は、防水等のために専用の小型筐体に納められることもある。

【0022】

上述のように、サービスロボット１０を電子機器と見た場合、そのセンサシステム２０は、一般にはＭＣＵというハードウェア上にソフトウェアによってセンサデータの処理を含む様々な処理（制御系）を実現しており、ＭＣＵを含むプリント基板をワイヤーハーネス２４で結合した構成になる。

【0023】

ところで、サービスロボット１０に出来ることは、プリント基板およびプリント基板同士の接続を設計した時点で決まるものである。例えば、図２において、センサユニット２３（Ｓ１）が計測する物理量をより正確に計測できるセンサユニット２３（Ｓ２）を、第２の機能モジュール２２ｂに対して追加することを考える。センサユニット２３を第２の機能モジュール２２ｂに接続するには、通常、第２の機能モジュール２２ｂのプリント基板を改修する必要がある。なお、第１の機能モジュール２２ａまたはメインコンピュータ２１に対してセンサユニット２３（Ｓ２）を新たに接続することも考え得るが、その場合も同様に、第１の機能モジュール２２ａまたはメインコンピュータ２１のプリント基板を改修する必要が生じることが多い。このように、サービスロボット１０の機能などの継続的な進化には、センサシステム２０へのセンサユニット２３の追加・変更、センサデータの処理を行うソフトウェアの追加・変更のみならず、プリント基板の改修を伴うことが特に多い、という問題があった。

【0024】

ここで、図３はサービスロボット１０の制御系の構成を示すブロック図である。上述の問題を解決すべく、図３に示すように、サービスロボット１０は、図２で説明したセンサシステム２０の基本構成に加えて、集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）と、自己監視コンピュータ３２と、を備える。

【0025】

集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）は、サービスロボット内通信ネットワーク３３（本実施形態では、例えばEthernet（登録商標））に接続され、サービスロボット１０のメインコンピュータ２１と通信する。

【0026】

自己監視コンピュータ３２は、サービスロボット内通信ネットワーク３３に接続され、集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）が集めてサービスロボット内通信ネットワーク３３へ送り出したセンサデータと、あらかじめ与えておいた期待値とを、自己監視コンピュータ３２のソフトウェアで照合することにより、センサシステム２０の健全性を判定する自己診断能力を発揮する自己監視装置である。また、自己監視コンピュータ３２は、インターネットへの接続を可能とするインターネット接続部３４を備える。

【0027】

なお、近年のサービスロボット１０では、インターネットへの接続は基本機能である。このため、メインコンピュータ２１上のソフトウェアには、ネットワーク通信のための機能が既に存在する。したがって、集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）が送ったセンサデータをサービスロボット内通信ネットワーク３３から受信するためのソフトウェアの実現は、メインコンピュータ２１上のソフトウェアの軽微な修正で済む。

【0028】

次に、集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）について詳述する。

【0029】

ここで、図４は集約ユニット３１のハードウェア構成を示すブロック図である。図４に示すように、集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）は、コンピュータによって構築されており、ＭＣＵ４１（Micro-Controller Unit）と、通信ネットワークインタフェース４２と、センサインタフェース４３と、を備えている。通信ネットワークインタフェース４２とセンサインタフェース４３とは、アドレスバスやデータバス等であるバスラインを介してＭＣＵ４１に電気的に接続される。なお、集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）は、使用するＭＣＵ４１の規模によって、センサインタフェース４３の数が異なるものである。

【0030】

ＭＣＵ４１は、集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）の全体の動作を制御する。ＭＣＵ４１は、ＭＣＵ４１の駆動に用いられるプログラムを記憶する。

【0031】

通信ネットワークインタフェース４２は、集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）を、サービスロボット内通信ネットワーク３３に接続するためのインタフェースである。

【0032】

センサインタフェース４３は、各種のセンサユニット２３を、集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）に接続するためのインタフェースである。ここで、図５は集約ユニット３１とセンサユニット２３との接続例を示す図である。センサインタフェース４３は、各種のセンサユニット２３を、細く柔らかい２線式接続ケーブル２５で集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）に接続する。

【0033】

図４に示すように、センサインタフェース４３は、電力供給部４３１と、センサデータ復調部４３２と、を備える。電力供給部４３１は、センサユニット２３の動作に必要な電力を、２線式接続ケーブル２５を通してセンサユニット２３に供給する。センサデータ復調部４３２は、２線式接続ケーブル２５を介して受信したセンサデータを復調する。

【0034】

続いて、集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）のＭＣＵ４１がＭＣＵ４１に記憶されたプログラムに従って動作することにより発揮する機能について説明する。

【0035】

ここで、図６は集約ユニット３１の機能構成を示すブロック図である。図６に示すように、集約ユニット３１は、ＭＣＵ４１がＭＣＵ４１に記憶されたプログラムに従って動作することにより、データ変換部４１１と、送信制御部４１２と、を備える。

【0036】

データ変換部４１１は、復調したセンサデータの形式を加工（より扱いやすい形式に変換）する。加工は、例として、小数点形式の変換、あらかじめ決められたスケールへの変換、等であるがこれらに限られない。このようにセンサデータをより扱いやすい形式に変換することで、サービスロボット１０内の他のコンピュータの処理負荷を下げることができる。

【0037】

送信制御部４１２は、通信ネットワークインタフェース４２からサービスロボット内通信ネットワーク３３へのデータ送信を制御する。送信制御部４１２は、センサデータ復調部で復調されたデータである復調データを、通信ネットワークインタフェース４２を介してサービスロボット内通信ネットワーク３３へ送信する。送信制御部４１２は、センサデータに応じてデータ変換部４１１を介して加工された復調データを送信してもよい。また、送信制御部４１２は、常にデータ変換部４１１を介することとし、何もしないという加工を選べるようにして、実質的に復調されたデータをそのまま送信できるようにしてもよい。

【0038】

上記で説明した実施形態の機能（データ変換部４１１、送信制御部４１２）は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。

【0039】

あるサービスロボット１０の機能や安全性、信頼性を進化させるには、センサシステム２０へのセンサユニット２３の追加・変更、センサデータの信号処理の追加・変更、冗長性の付与などが求められる。具体的には、センサユニット２３の追加・変更、センサユニット２３のデータを信号処理し制御系へ入力するコンピュータおよびそのためのソフトウェアの追加・変更、センサシステム２０をサービスロボット１０の制御システムに接続する方法の追加・変更である。

【0040】

本実施形態においては、センサユニット２３の追加、変更、除去が容易なように、センサユニット２３は三つの形態を採る。ここで、図７はセンサユニット２３の三形態を示す図である。

【0041】

図７（ａ）は、末端型センサユニットを示している。末端型センサユニットは、センサ２３ａと、２線式接続ケーブル２５を接続する２線式接続ケーブル接続部２３ｂと、を備えるセンサユニット２３である。末端型センサユニットは、温度や湿度等の計測のために、空中もしくは対象物に密着させて設置する形態である。

【0042】

図７（ｂ）は、挿入型センサユニットを示している。挿入型センサユニットは、センサ２３ａと、２線式接続ケーブル２５を接続する２線式接続ケーブル接続部２３ｂと、を備えるセンサユニット２３である。挿入型センサユニットは、プリント基板ＰＢ側コネクタＣ１とワイヤーハーネス２４のコネクタＣ２とのそれぞれに適合したコネクタを持つ。挿入型センサユニットは、プリント基板ＰＢのコネクタＣ１とワイヤーハーネス２４のコネクタＣ２とのそれぞれに挿入できる形態であるので、プリント基板ＰＢを変更することなく、ワイヤーハーネス２４が伝える信号や電源２６を観測できる。

【0043】

図７（ｃ）は、センサハーネス型センサユニットを示している。センサハーネス型センサユニットは、センサ２３ａと、２線式接続ケーブル２５を接続する２線式接続ケーブル接続部２３ｂとをワイヤーハーネス２４のコネクタ部にあらかじめ組み込んだセンサユニット２３である。すなわち、センサハーネス型センサユニットは、センサユニット２３をワイヤーハーネス２４のコネクタ部にあらかじめ組み込み、挿入型センサユニットと同じ機能を実現する形態である。

【0044】

図３は、サービスロボット１０に対して各種センサユニット２３を追加した例である。図３に示すように、末端型センサユニット（末端型センサユニット（ａ１）および末端型センサユニット（ａ２））であるセンサユニット２３の追加は、末端型センサユニット（末端型センサユニット（ａ１）および末端型センサユニット（ａ２））であるセンサユニット２３を設置した後、２線式接続ケーブル２５で集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）と接続するだけで良い。

【0045】

一方、電源２６や信号の検出・監視のためには、既存ワイヤーハーネス２４のコネクタＣ２と、プリント基板ＰＢ（第１の機能モジュール２２ａおよび第２の機能モジュール２２ｂ）の対応するコネクタＣ１との間に、挿入型センサユニット（挿入型センサユニット（ｂ１）および挿入型センサユニット（ｂ２））であるセンサユニット２３を挿入した後、２線式接続ケーブル２５で集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）と接続すれば良い。

【0046】

集約ユニット３１（第１の集約ユニット３１ａ、第２の集約ユニット３１ｂ）は、自己診断結果として、メインコンピュータ２１に状況を通知したり、電源２６の異常の場合は電源２６を停止したり、異常をインターネット接続部３４経由で外部に通知したり、することができる。

【0047】

このように本実施形態によれば、センサユニット２３と、集約ユニット３１と、２線式接続ケーブル２５と、の３種類のハードウェアを用いてセンサシステム２０を構成する。センサユニット２３の形状を既存のシステムに追加し易いものとし、センサユニット２３は２線式接続ケーブル２５を用いて集約ユニット３１に接続し、集約ユニット３１はサービスロボット内通信ネットワーク３３に接続する。このようにすることで、センサユニット２３の形状のために追加および変更が容易になるとともに、２線式接続ケーブル２５を用いることで接続ケーブルが細く柔らかくなって設置が容易になり、センサデータを収集する集約ユニット３１がサービスロボット内通信ネットワーク３３に送信することになるので、プリント基板の改修を行うことなく、センサの追加または変更を行うことができる。

【0048】

また、データ変換部４１１で加工されたデータ（例えば、センサデータをより扱いやすい形式に変更したデータ）を、サービスロボット内通信ネットワーク３３に送信することにより、サービスロボット１０内の他の集約ユニット３１の処理負荷を下げることができる。

【0049】

また、センサユニット２３が、温度や湿度等のセンシングのために、空中もしくは対象物に密着させて設置する末端型センサユニットである場合、２線式接続ケーブル２５を使って集約ユニット３１に接続でき、サービスロボット１０へのセンサの追加および変更を容易に行うことができる。

【0050】

また、センサユニット２３が、プリント基板のコネクタとワイヤーハーネス２４のコネクタとのそれぞれに挿入できる形態である挿入型センサユニットである場合、プリント基板に入力される電源２６の電圧または電源２６の電流を計測するセンサ、プリント基板に接続された信号の電圧を計測するセンサを、２線式接続ケーブル２５を使って集約ユニット３１に接続でき、サービスロボット１０へのセンサの追加および変更を容易に行うことができる。

【0051】

また、センサユニット２３が、センサ２３ａと、２線式接続ケーブル２５を接続する２線式接続ケーブル接続部２３ｂとを、ワイヤーハーネス２４のコネクタ部にあらかじめ組み込んだセンサハーネス型センサユニットである場合、挿入型センサユニットをより小型にし、挿入型センサユニットと同じ働きを行わせることができる。

【0052】

なお、本実施の形態の集約ユニット３１のＭＣＵ４１で実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供される。

【0053】

本実施の形態の集約ユニット３１のＭＣＵ４１で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

【0054】

さらに、本実施の形態の集約ユニット３１のＭＣＵ４１で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態の集約ユニット３１のＭＣＵ４１で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

【0055】

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。

【0056】

第２の実施の形態は、分岐ユニットを含む構成である点が、第１の実施の形態と異なる。以下、第２の実施の形態の説明では、第１の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第１の実施の形態と異なる箇所について説明する。

【0057】

ここで、図８は第２の実施の形態にかかる集約ユニット３１とセンサユニット２３との接続例を示す図である。図８に示すように、本実施形態においては、図５に示した構成に対して分岐ユニット６０を加えた構成となっている。

【0058】

分岐ユニット６０は、集約ユニット３１に対して２線式接続ケーブル２５で接続される。ここで分岐ユニット６０と集約ユニット３１とは、センサユニット２３と集約ユニット３１と同様に、２線式接続ケーブル２５で接続される。同じ２線式接続ケーブル２５で接続されている、つまり同じ電力供給方式、データ伝送方式で接続されているため、集約ユニット３１からは分岐ユニット６０は、センサユニット２３と区別がつかない。このように分岐ユニット６０は、集約ユニット３１からセンサユニット２３と区別されず同等に扱われるユニットである。分岐ユニット６０は、複数のセンサユニット２３を２線式接続ケーブル２５で接続する。

【0059】

ここで、図９は分岐ユニット６０のハードウェア構成を示すブロック図である。図９に示すように、分岐ユニット６０は、センサデータ変調／受電インタフェース６１と、ＭＣＵ（Micro-Controller Unit）６２と、電源６３と、センサインタフェース６４と、を備える。

【0060】

ＭＣＵ６２は、分岐ユニット６０の全体の動作を制御する。ＭＣＵ６２は、ＭＣＵ６２の駆動に用いられるプログラムを記憶する。センサデータ変調／受電インタフェース６１とセンサインタフェース６４とは、アドレスバスやデータバス等であるバスラインを介してＭＣＵ６２に電気的に接続される。なお、センサインタフェース６４の数は、使用するＭＣＵ６２の規模によって変わるものとする。

【0061】

ＭＣＵ６２は、ＭＣＵ６２に記憶されたプログラムに従って動作することにより以下の機能を発揮する。

【0062】

第１に、ＭＣＵ６２は、２線式接続ケーブル２５を介して送られてきた分岐ユニット６０に接続された複数のセンサユニット２３のセンサデータを復号する。

【0063】

第２に、ＭＣＵ６２は、復号した複数のセンサユニット２３のセンサデータから算出した算出センサデータを生成する。ＭＣＵ６２は、複数のセンサユニット２３のセンサデータの最大値と、複数のセンサユニット２３のセンサデータの最小値と、複数のセンサユニット２３のセンサデータの平均値との何れか一つを算出し、算出センサデータとする。なお、ＭＣＵ６２による算出センサデータの計算方法として、上述のような最大値、最小値、平均値などの複数のセンサデータから１つの値を求める任意の計算方法に限るものではなく、その他の計算方法を使用するものであってもよい。

【0064】

第３に、ＭＣＵ６２は、算出センサデータを、センサデータ変調／受電インタフェース６１を通じ、２線式接続ケーブル２５を介して集約ユニット３１に送る。

【0065】

センサデータ変調／受電インタフェース６１は、分岐ユニット６０を、集約ユニット３１に接続するためのインタフェースである。センサデータ変調／受電インタフェース６１は、センサデータを変調して２線式接続ケーブル２５を通して集約ユニット３１にセンサデータを送る機能と、集約ユニット３１から送られてくる電力を受けて分岐ユニット６０に供給する。

【0066】

センサインタフェース６４は、各種のセンサユニット２３を、２線式接続ケーブル２５を介して分岐ユニット６０に接続するためのインタフェースである。また、センサインタフェース６４は、センサユニット２３の動作に必要な電力を、２線式接続ケーブル２５を通してセンサユニット２３に供給する。

【0067】

分岐ユニット６０には複数、一例としてＮ個の２線式接続ケーブルがセンサユニット２３から接続され、１個の２線式接続ケーブル２５が集約ユニット３１に接続されている。一方、分岐ユニット６０が無い場合は、センサユニット２３からＮ個の２線式接続ケーブル２５が集約ユニット３１に接続されることとなる。したがって、集約ユニット３１に接続される２線式接続ケーブル２５がＮ－１個に減らされたことになる。

【0068】

このように本実施形態によれば、集約ユニット３１に接続される２線式接続ケーブル２５を減らし、複数のセンサユニット２３のデータから算出された算出センサデータを集約ユニット３１に送ることができる。これにより、集約ユニット３１およびサービスロボット１０内の他のコンピュータの処理負荷を下げることができる。

【符号の説明】

【0069】

１０ ロボット装置
２０ センサシステム
２３ センサユニット
２３ａ センサ
２３ｂ ２線式接続ケーブル接続部
２５ ２線式接続ケーブル
２６ 電源
３１ 集約ユニット
３２ 自己監視装置
３３ 通信ネットワーク
４３ センサインタフェース
４１１ データ変換部
４１２ 送信制御部
４３１ 電力供給部
４３２ センサデータ復調部

【先行技術文献】

【特許文献】

【0070】

【特許文献1】特開２００８－１２６３２８号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】