特開 2024-82089 制御装置およびロボットシステム

(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】P2024082089

(43)【公開日】2024-06-19

(54)【発明の名称】制御装置およびロボットシステム

(51)【国際特許分類】

   G06F 9/445 20180101AFI20240612BHJP

   B25J 9/06 20060101ALI20240612BHJP

   G05B 19/414 20060101ALI20240612BHJP

   G06F 21/57 20130101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

G06F9/445

B25J9/06 B

G05B19/414 P

G06F21/57 350

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022195806

(22)【出願日】2022-12-07

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100173428

【弁理士】

【氏名又は名称】藤谷 泰之

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 直樹

【テーマコード（参考）】

3C269

3C707

5B376

【Ｆターム（参考）】

3C269AB33

3C269BB05

3C269CC09

3C269EF81

3C269MN07

3C269QB01

3C707BS12

5B376AE21

5B376AE49

5B376EA21

5B376FA11

5B376GA13

(57)【要約】

【課題】複数の基板で構成される装置を外部から読み込んだプログラムで起動するとき、短時間で起動可能な制御装置、および、かかる制御装置を備えるロボットシステムを提供すること。
【解決手段】第１作業領域と第１接続領域とを含む第１記憶部および第１作業領域に格納されている第１プログラムを実行する第１処理部、を有する第１基板と、第２作業領域を含む第２記憶部および第２作業領域に格納されている第２プログラムを実行する第２処理部、を有する第２基板と、第１接続領域と第２作業領域とをリンクする通信インターフェースと、圧縮ファイルを格納する記憶媒体と、を備え、圧縮ファイルを記憶媒体から第１作業領域に読み出し、第１プログラムを第１作業領域に展開し、第２プログラムを第１接続領域に展開し、通信インターフェースを介して第２プログラムを第１接続領域から第２作業領域に転送することを特徴とする制御装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１作業領域と第１接続領域とを含む第１記憶部、および、前記第１作業領域に格納されている第１プログラムを実行する第１処理部、を有する第１基板と、
第２作業領域を含む第２記憶部、および、前記第２作業領域に格納されている第２プログラムを実行する第２処理部、を有する第２基板と、
前記第１接続領域と前記第２作業領域とをリンクする通信インターフェースと、
前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを含む圧縮ファイルを格納する記憶媒体と、
を備え、
前記圧縮ファイルを前記記憶媒体から前記第１作業領域に読み出し、
前記圧縮ファイルに含まれる前記第１プログラムを前記第１作業領域に展開し、
前記圧縮ファイルに含まれる前記第２プログラムを前記第１接続領域に展開し、
前記通信インターフェースを介して前記第２プログラムを前記第１接続領域から前記第２作業領域に転送することを特徴とする制御装置。

【請求項2】

前記記憶媒体は、前記圧縮ファイルに紐づく電子署名を格納し、
前記電子署名に基づいて、前記圧縮ファイルを認証する認証処理を行い、
前記認証処理で認証できた場合に、前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを展開し、
前記認証処理で認証できなかった場合に、前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを展開しない請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記認証処理は、
公開鍵を用いて前記電子署名から第１ハッシュ値を生成する処理と、
前記圧縮ファイルをハッシュ関数にかけて第２ハッシュ値を生成する処理と、
前記第１ハッシュ値と前記第２ハッシュ値とを比較する処理と、
を有する請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記通信インターフェースは、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）インターフェースである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項5】

第３作業領域を含む第３記憶部、および、前記第３作業領域に格納されている第３プログラムを実行する第３処理部、を有する第３基板をさらに備え、
前記第２記憶部は、さらに第２接続領域を含み、
前記通信インターフェースは、前記第１接続領域、前記第２接続領域および前記第３作業領域を互いにリンクしており、
前記通信インターフェースを介して、前記第１接続領域から前記第２接続領域を経由して前記第３作業領域に前記第３プログラムを転送する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項6】

ロボットアームを備えるロボットと、
前記ロボットの動作を制御する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の制御装置と、
を備えることを特徴とするロボットシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置およびロボットシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、外部記憶手段に記憶されているプログラムを読み込んで、実行することにより、電子機器を起動させるように構成された電子機器が開示されている。このような電子機器によれば、読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）に記憶されているブートプログラムやＲＯＭ自体に不具合がある場合でも、電子機器の起動が可能になる。これにより、ＲＯＭを交換する修理等を行う手間を省くことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－０８６９２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電子機器は、少なくとも起動を担うメイン基板と、機能の拡張を図るサブ基板と、で構成される場合がある。このような複数の基板で構成される電子機器を起動する場合、従来、起動に必要なプログラムを、一旦、外部記憶手段からメイン基板のメモリーに読み出した後、メイン基板のプロセッサーが各基板用のプログラムを展開する処理を行う。このような展開処理は、メイン基板のメモリーの作業領域に各基板用のプログラムを読み込んだ上で行われる。このため、メイン基板の作業領域が一時的に減少し、展開処理の速度やメイン基板の起動処理の速度が低下する。その結果、電子機器の起動に時間を要するという課題が生じる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の適用例に係る制御装置は、
第１作業領域と第１接続領域とを含む第１記憶部、および、前記第１作業領域に格納されている第１プログラムを実行する第１処理部、を有する第１基板と、
第２作業領域を含む第２記憶部、および、前記第２作業領域に格納されている第２プログラムを実行する第２処理部、を有する第２基板と、
前記第１接続領域と前記第２作業領域とをリンクする通信インターフェースと、
前記第１プログラムおよび前記第２プログラムを含む圧縮ファイルを格納する記憶媒体と、
を備え、
前記圧縮ファイルを前記記憶媒体から前記第１作業領域に読み出し、
前記圧縮ファイルに含まれる前記第１プログラムを前記第１作業領域に展開し、
前記圧縮ファイルに含まれる前記第２プログラムを前記第１接続領域に展開し、
前記通信インターフェースを介して前記第２プログラムを前記第１接続領域から前記第２作業領域に転送する。

【0006】

本発明の適用例に係るロボットシステムは、
ロボットアームを備えるロボットと、
前記ロボットの動作を制御する本発明の適用例に係る制御装置と、
を備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係るロボットシステムを示す概念図である。

【図2】図１に示す制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図3】図２に示す制御装置の機能を示す機能ブロック図である。

【図4】図２のメモリーカードに格納されているファームウェア全体のファイル構造を示す図である。

【図5】図２に示すメモリーカードのメモリーマップ、および、図２に示すメイン基板のメモリーマップである。

【図6】制御装置の起動方法を説明するためのフローチャートである。

【図7】図６に示す起動方法を説明する概念図である。

【図8】図６に示す起動方法を説明する概念図である。

【図9】図６に示す起動方法を説明する概念図である。

【図10】図６に示す起動方法を説明する概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の制御装置およびロボットシステムを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0009】

１．ロボットシステム
まず、実施形態に係るロボットシステムについて説明する。
図１は、実施形態に係るロボットシステム１を示す概念図である。

【0010】

図１に示すロボットシステム１は、ロボット１００と、制御装置２００（実施形態に係る制御装置）と、ティーチペンダント３００と、パーソナルコンピューター３５０と、表示部３６０と、を備える。

【0011】

１．１．ロボット
図１に示すロボット１００は、基台１２０と、ロボットアーム１３０と、を備える。ロボットアーム１３０は、基台１２０側から順に接続された６本のアームと、基台１２０とアームとの間やアーム同士の間を接続する６つの関節Ｊ１～Ｊ６と、を備える。図１に示す６つの関節Ｊ１～Ｊ６のうち、３つの関節Ｊ２、Ｊ３、Ｊ５は、曲げ関節であり、他の３つの関節Ｊ１、Ｊ４、Ｊ６は、ねじり関節である。また、関節Ｊ１～Ｊ６は、それぞれ図示しないが、駆動源としてのモーターと、モーターの回転量、すなわちモーターの位置情報を検出するためのエンコーダーと、を備えている。本明細書では、モーターおよびエンコーダーを合わせてサーボモーターとする。ロボットアーム１３０の先端には、ロボットアーム１３０の位置を示し、制御の対象となる制御点が設定されている。

【0012】

なお、本実施形態では、ロボット１００として６軸の垂直多関節ロボットを例示しているが、軸の数は、特に限定されず、６より少なくても多くてもよい。また、ロボット１００は、水平多関節ロボットであってもよいし、双腕ロボットであってもよいし、その他の形態のロボットであってもよい。

【0013】

ロボットアーム１３０の先端、つまりロボットアーム１３０の基台１２０とは反対側の端には、アームエンド１３２が設けられている。アームエンド１３２には、エンドエフェクター１６０が取り付けられている。エンドエフェクター１６０は、着脱可能に取り付けられている。エンドエフェクター１６０としては、例えば、ワークを把持するハンド、ワークを吸着する吸着ツール等が挙げられる。

【0014】

１．２．制御装置
図２は、図１に示す制御装置２００のハードウェア構成を示すブロック図である。

【0015】

図２に示す制御装置２００は、メイン基板２２０（第１基板）と、第１サブ基板２４０（第２基板）と、第２サブ基板２６０（第３基板）と、を備える。そして、これらの各基板は、通信インターフェース２８０を介して互いに通信可能になっている。

【0016】

１．２．１．メイン基板
図２に示すメイン基板２２０は、プリント配線板２２１と、プロセッサー２２２（第１処理部）と、システムバス２２６と、ＲＡＭ２２８（第１記憶部）と、ＲＯＭ２３０と、入出力ポート２３２と、メモリーカードインターフェース２３４と、メモリーカード２９０（記憶媒体）と、を備える。なお、ＲＡＭは、Random Access Memoryであり、ＲＯＭは、Read-Only Memoryである。

【0017】

プリント配線板２２１は、絶縁基板と配線とを備え、取り付けられた電子部品同士を電気的に接続する。

【0018】

プロセッサー２２２は、ＲＡＭ２２８に展開された第１プログラムを実行することにより、各種機能を実現する。プロセッサー２２２としては、例えば、マイクロプロセッサーや図示しないコアおよびキャッシュメモリー等を備えるプロセッサー回路等が挙げられる。マイクロプロセッサーおよびコアとしては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等が挙げられる。プロセッサー回路としては、例えばＳｏＣ（System on a Chip）、ＳｉＰ（System in a Package）等が挙げられる。また、プロセッサー２２２は、その一部または全部が、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のデバイスで構成されていてもよい。

【0019】

システムバス２２６は、プロセッサー２２２と、ＲＡＭ２２８およびＲＯＭ２３０と、の間を接続して相互の通信を可能にする伝送路である。

【0020】

ＲＡＭ２２８は、プロセッサー２２２に実行させる第１プログラムや読み出されたデータ等を一時的に格納する。ＲＡＭ２２８としては、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等が挙げられる。

【0021】

ＲＯＭ２３０は、プロセッサー２２２に実行させるブートプログラム等を格納する。ＲＯＭ２３０としては、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、Ｆｌａｓｈ ＲＯＭ（Flash Read-Only Memory）等が挙げられる。なお、ＲＯＭ２３０は、外付け型のメモリーであってもよい。

【0022】

入出力ポート２３２は、メイン基板２２０の各部と他の装置との間で通信を行うためのインターフェースである。入出力ポート２３２としては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のデジタル入出力ポート、イーサネット（登録商標）ポート、映像出力ポート等が挙げられる。

【0023】

メモリーカードインターフェース２３４は、メモリーカード２９０（記憶媒体）を着脱可能にするインターフェースである。メモリーカードインターフェース２３４は、装着されたメモリーカード２９０に格納されたファイルを読み出したり、装着されたメモリーカード２９０に対してファイルを書き込んだりすることができる。メモリーカード２９０には、後述する圧縮ファイル４００が格納されている。

【0024】

メモリーカード２９０としては、例えば、ＳＤカード、ＵＳＢメモリー等の各種記憶媒体が挙げられる。また、この記憶媒体は、データ書き換え可能であり、かつ、不揮発性を有することが好ましい。これにより、例えば新しい圧縮ファイル４００を格納したメモリーカード２９０に容易に交換できるため、メイン基板２２０に対して新しい圧縮ファイル４００を簡単にかつ短時間に移入することができる。

【0025】

なお、メモリーカード２９０は、着脱可能にすることで、外部からのデータをメイン基板２２０に簡単に読み込ませることができる。一方、着脱可能でなくてもよく、その場合、メモリーカード２９０は、単なる記憶媒体として制御装置２００に固定されていてもよい。そして、ネットワーク等を介して記憶媒体にデータをダウンロードするように構成されていてもよい。

【0026】

１．２．２．第１サブ基板
図２に示す第１サブ基板２４０は、プリント配線板２４１と、プロセッサー２４２（第２処理部）と、システムバス２４６と、ＲＡＭ２４８（第２記憶部）と、を備える。

【0027】

プリント配線板２４１は、絶縁基板と配線とを備え、取り付けられた電子部品同士を電気的に接続する。

【0028】

プロセッサー２４２は、ＲＡＭ２４８に展開された第２プログラムを実行することにより、各種機能を実現する。プロセッサー２４２としては、例えば、マイクロプロセッサーや図示しないコアおよびキャッシュメモリー等を備えるプロセッサー回路等が挙げられる。また、プロセッサー２４２は、その一部または全部が、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等のデバイスで構成されていてもよい。

【0029】

システムバス２４６は、プロセッサー２４２とＲＡＭ２４８との間を通信可能にする。ＲＡＭ２４８は、プロセッサー２４２に実行させる第２プログラムや読み出されたデータ等を一時的に格納する。

【0030】

１．２．３．第２サブ基板
図２に示す第２サブ基板２６０は、プリント配線板２６１と、プロセッサー２６２（第３処理部）と、システムバス２６６と、ＲＡＭ２６８（第３記憶部）と、を備える。

【0031】

プリント配線板２６１は、絶縁基板と配線とを備え、取り付けられた電子部品同士を電気的に接続する。

【0032】

プロセッサー２６２は、ＲＡＭ２６８に展開された第３プログラムを実行することにより、各種機能を実現する。プロセッサー２６２としては、例えば、マイクロプロセッサーや図示しないコアおよびキャッシュメモリー等を備えるプロセッサー回路等が挙げられる。また、プロセッサー２６２は、その一部または全部が、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等のデバイスで構成されていてもよい。

【0033】

システムバス２６６は、プロセッサー２６２とＲＡＭ２６８との間を通信可能にする。ＲＡＭ２６８は、プロセッサー２６２に実行させる第３プログラムや読み出されたデータ等を一時的に格納する。

【0034】

１．２．４．通信インターフェース
通信インターフェース２８０は、プログラムやデータ等を伝送する伝送路であり、例えば、ＰＣＩやＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓ（登録商標）のようなシリアル通信インターフェース等である。なお、以下の説明では、ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓを「ＰＣＩｅ」ともいう。

【0035】

以上、制御装置２００のハードウェア構成例について説明したが、ハードウェア構成は、これに限定されない。例えば、第２サブ基板２６０が省略されていてもよいし、さらに別のサブ基板が追加されていてもよい。

【0036】

１．２．５．機能部
図３は、図２に示す制御装置２００の機能を示す機能ブロック図である。

【0037】

１．２．５．１．メイン基板の機能部
図３に示すメイン基板２２０は、機能部として、インターフェース制御部３１２と、言語解析部３１４と、入出力制御部３１６と、割り込み制御部３１８と、起動処理部３２０と、を有する。これらの各機能部が担う機能は、メイン基板２２０のハードウェア構成によっても異なるが、例えばメイン基板２２０のＲＡＭ２２８に格納されている第１プログラムやＲＯＭ２３０に格納されているブートプログラムをプロセッサー２２２が実行することにより実現される。

【0038】

インターフェース制御部３１２は、例えば、メイン基板２２０、第１サブ基板２４０および第２サブ基板２６０の間の通信を制御する。

【0039】

言語解析部３１４は、ロボット１００の動作を記述するロボット言語を読み取り、解析する。後述する入出力制御部３１６を介して、パーソナルコンピューター３５０からロボット１００の動作プログラムを受け付け、動作プログラムを解析して、ロボットアーム１３０の目標位置情報を取得する。目標位置情報は、ロボットアーム１３０の制御点を移動させる目標地点である目標位置についての情報であり、例えば、目標位置の座標を示すデータである。

【0040】

入出力制御部３１６は、メイン基板２２０に接続されるティーチペンダント３００、パーソナルコンピューター３５０やその他の周辺機器等との接続を制御する。

【0041】

割り込み制御部３１８は、実行中のプログラムから別のプログラムに分岐する処理（割り込み処理）を制御する。

【0042】

起動処理部３２０は、メイン基板２２０を起動させる機能を有する。起動処理部３２０は、ハードウェア初期化部３２２と、プログラム読出部３２４と、プログラム認証部３２６と、プログラム展開部３２８と、プログラム実行部３３０と、を有する。

【0043】

ハードウェア初期化部３２２は、少なくともメイン基板２２０および通信インターフェース２８０を初期化する。

【0044】

プログラム読出部３２４は、メモリーカード２９０に格納されているファイルを読み出す。そして、プログラム読出部３２４は、読み出したファイルをＲＡＭ２２８にコピーする。

【0045】

図４は、図２のメモリーカード２９０に格納されているファームウェア全体４４０のファイル構造を示す図である。ファームウェア全体４４０は、図４に示すように、メイン基板用ファームウェア４１０（第１プログラム）、第１サブ基板用ファームウェア４２０（第２プログラム）および第２サブ基板用ファームウェア４３０（第３プログラム）を有する。各ファームウェアは、例えば、ＯＳ（オペレーティングシステム）、アプリケーション、データ等を含むプログラムである。ファームウェア全体４４０は、通常、バイナリー形式とされるが、テキスト形式であってもよい。

【0046】

図５は、図２に示すメモリーカード２９０のメモリーマップ、および、図２に示すメイン基板２２０のメモリーマップである。なお、図５に示すメモリーマップは、一例であり、これに限定されない。

【0047】

図５に示すように、メイン基板２２０のＲＡＭ２２８には、ＰＣＩｅリンク領域５１２（第１接続領域）、ペリフェラル領域５１４、作業領域５１６（第１作業領域）およびブート領域５１８等のメモリー空間が含まれている。このうち、ブート領域５１８は、公開鍵５４２およびブートローダー５４４を格納している。

【0048】

また、図５に示すように、メモリーカード２９０のメモリー空間は、第１パーティション２９１および第２パーティション２９２に分かれている。第１パーティション２９１は、圧縮ファイル４００と、電子署名４０５と、を格納している。第２パーティション２９２は、ルートファイルシステム４０３を格納している。

【0049】

図５に示す圧縮ファイル４００、電子署名４０５およびルートファイルシステム４０３は、後述する制御装置２００の起動処理において作業領域５１６にコピーされる。

【0050】

プログラム認証部３２６は、ＲＡＭ２２８に読み出した圧縮ファイル４００を認証する。認証とは、圧縮ファイル４００の完全性および真正性を検証することをいう。本明細書では、この検証の結果、完全性および真正性があることが確認された状態を指して「認証できた」という。

【0051】

プログラム展開部３２８は、認証できた圧縮ファイル４００のうち、メイン基板用ファームウェア４１０を、メイン基板２２０が備えるＲＡＭ２２８の作業領域５１６に展開する。また、プログラム展開部３２８は、認証できた圧縮ファイル４００のうち、第１サブ基板用ファームウェア４２０および第２サブ基板用ファームウェア４３０を、ＲＡＭ２２８のＰＣＩｅリンク領域５１２に展開する。

【0052】

プログラム実行部３３０は、認証できたメイン基板用ファームウェア４１０を実行する。これにより、メイン基板２２０が起動する。

【0053】

なお、メイン基板２２０が有するこれらの機能部は、一例であり、一部が省略されていてもよいし、一部が他の基板にあってもよいし、別の機能部が付加されていてもよい。

【0054】

１．２．５．２．第１サブ基板の機能部
図３に示す第１サブ基板２４０は、機能部として、軌道生成部３３２と、起動処理部３３６と、を有する。これらの各機能部が担う機能は、第１サブ基板２４０のハードウェア構成によっても異なるが、例えば第１サブ基板２４０のＲＡＭ２４８に格納されている第２プログラムをプロセッサー２４２が実行することにより実現される。

【0055】

軌道生成部３３２は、メイン基板２２０から受け付けた目標位置情報に基づいてロボットアーム１３０が駆動されるときの軌道を生成する。

【0056】

起動処理部３３６は、認証できた第１サブ基板用ファームウェア４２０を実行する。これにより、第１サブ基板２４０が起動する。

【0057】

なお、第１サブ基板２４０が有するこれらの機能部は、一例であり、一部が省略されていてもよいし、一部が他の基板にあってもよいし、別の機能部が付加されていてもよい。

【0058】

１．２．５．３．第２サブ基板の機能部
図３に示す第２サブ基板２６０は、機能部として、サーボ処理部３４２と、起動処理部３４６と、を有する。これらの各機能部が担う機能は、第２サブ基板２６０のハードウェア構成によっても異なるが、例えば第２サブ基板２６０のＲＡＭ２４８に格納されている第２プログラムをプロセッサー２６２が実行することにより実現される。

【0059】

サーボ処理部３４２は、ロボット１００が備えるサーボモーターの動作を制御する。
起動処理部３４６は、認証できた第２サブ基板用ファームウェア４３０を実行する。これにより、第２サブ基板２６０が起動する。

【0060】

なお、第２サブ基板２６０が有するこれらの機能部は、一例であり、一部が省略されていてもよいし、一部が他の基板にあってもよいし、別の機能部が付加されていてもよい。

【0061】

１．３．制御装置の起動方法
次に、図３に示す制御装置２００の起動方法について説明する。

【0062】

図６は、制御装置２００の起動方法を説明するためのフローチャートである。図７ないし図１０は、図６に示す起動方法を説明する概念図である。

【0063】

図６に示す制御装置２００の起動方法は、工程Ｓ１０２から工程Ｓ１１４を有する。
制御装置２００に電源が入った後、工程Ｓ１０２に移行する。工程Ｓ１０２では、起動処理部３２０が有するプログラム読出部３２４が、図５に示すブート領域５１８に格納されている公開鍵５４２およびブートローダー５４４を読み出す処理を行う。そして、プログラム認証部３２６が、公開鍵５４２およびブートローダー５４４を認証する処理を行う。この認証処理は、公開鍵５４２およびブートローダー５４４の完全性および真正性を検証する処理である。

【0064】

工程Ｓ１０４では、ハードウェア初期化部３２２が、メイン基板２２０および通信インターフェース２８０を初期化する。

【0065】

工程Ｓ１０６では、プログラム実行部３３０が、ブートローダー５４４を実行する。これにより、ファームウェアを実行する準備を整える。

【0066】

工程Ｓ１０８では、プログラム読出部３２４が、メモリーカード２９０に格納されている圧縮ファイル４００、電子署名４０５およびルートファイルシステム４０３を、作業領域５１６に読み出す。

【0067】

電子署名４０５は、圧縮ファイル４００に紐づくデジタル署名である。圧縮ファイル４００は、ファームウェア全体４４０をデータ圧縮してなるファイルである。ルートファイルシステム４０３は、各ファームウェアのルートファイルシステムである。

【0068】

図７では、電子署名４０５の生成処理を説明している。
まず、ファームウェア全体４４０をデータ圧縮し、圧縮ファイル４００を得る。この圧縮ファイル４００は、そのままメモリーカード２９０に格納する。ファームウェア全体４４０を圧縮して格納することにより、メモリーカード２９０のデータ容量を削減するとともに、格納した圧縮ファイルの読み出しや展開に要する時間を削減することができる。

【0069】

一方、圧縮ファイル４００をハッシュ関数にかける。これにより、ハッシュ値４０１を得る。ハッシュ関数は、任意の長さのデータから固定長の出力データ（ハッシュ値）を返す関数であって、同じデータからは同じハッシュ値を返す性質を有している。ハッシュ関数には、例えば、ＳＨＡ－２５６、ＳＨＡ－３８４、ＳＨＡ－５１２等が挙げられる。

【0070】

得られたハッシュ値４０１を、秘密鍵４０２を用いて暗号化する。ハッシュ値４０１の暗号化は、例えば証明機関である認証局が秘密鍵４０２を用いて行うことができる。これにより、電子署名４０５を得る。電子署名４０５は、メモリーカード２９０に格納する。

【0071】

工程Ｓ１１０では、プログラム認証部３２６が、作業領域５１６に読み出された電子署名４０５に基づいて、圧縮ファイル４００を認証する。

【0072】

図８では、圧縮ファイル４００の認証処理を説明している。
まず、読み出された電子署名４０５を、公開鍵５４２を用いて復号化する。公開鍵５４２は、前述した秘密鍵４０２と対をなすものであって、認証局からあらかじめ発行されたものである。復号化により、ハッシュ値４０７（第１ハッシュ値）を生成する。一方、圧縮ファイル４００をハッシュ関数にかける。これにより、ハッシュ値４０８（第２ハッシュ値）を生成する。そして、ハッシュ値４０７と、ハッシュ値４０８と、を比較する。両者が同じ値である場合、圧縮ファイル４００の完全性および真正性を確認できるため、これをもって認証できたものとする。両者が異なる値である場合、圧縮ファイル４００の完全性または真正性が損なわれているといえることから、認証できなかったものとする。

【0073】

このような認証処理によれば、ハッシュ値という固定長の値同士を比較するのみで、圧縮ファイル４００の認証を行うことができる。このため、短時間で認証を行うことができ、制御装置２００の起動時間の短縮に寄与できる。また、公開鍵５４２は、制御装置２００に内蔵しておくのが好ましい。これにより、ローカル環境で認証処理を行うことができ、起動時間のさらなる短縮に寄与できる。

【0074】

工程Ｓ１１１では、圧縮ファイル４００の認証できたか否かを判断する。認証できた場合には、工程Ｓ１１２に移行する。認証できなかった場合には、フローを終了する。これにより、認証できた場合のみ、制御装置２００を起動することができるので、セキュアブートが実現される。

【0075】

工程Ｓ１１２では、プログラム展開部３２８が、圧縮ファイル４００から各ファームウェアを展開する。

【0076】

図９および図１０は、それぞれ、圧縮ファイル４００から各ファームウェアを展開する処理を説明している。

【0077】

メイン基板２２０は、図９および図１０に示すように、メモリー空間として、ＰＣＩｅリンク領域５１２（第１接続領域）、ペリフェラル領域５１４、および、作業領域５１６（第１作業領域）を含む。このうち、ＰＣＩｅリンク領域５１２は、第１サブ基板用リンク領域５１２ａおよび第２サブ基板用リンク領域５１２ｂを含む。ペリフェラル領域５１４は、メイン基板２２０に接続される周辺機器に提供されるメモリー空間である。作業領域５１６は、プロセッサー２２２によりアクセスされるメモリー空間である。なお、これらのメモリー空間は、例えばＲＡＭ２２８に設定されるが、それ以外のメモリー素子に設定されていてもよい。また、メモリー空間の設定は、例えば、通信インターフェース２８０のチップセットに含まれる図示しないコントローラーにより行われる。

【0078】

第１サブ基板２４０は、図１０に示すように、メモリー空間として、ＰＣＩｅリンク領域５２２（第２接続領域）、および、作業領域５２６（第２作業領域）を含む。このうち、ＰＣＩｅリンク領域５２２は、第２サブ基板用リンク領域５２２ｂを含む。作業領域５２６は、プロセッサー２４２によりアクセスされるメモリー空間である。なお、これらのメモリー空間は、例えばＲＡＭ２４８に設定されるが、それ以外のメモリー素子に設定されていてもよい。

【0079】

第２サブ基板２６０は、図１０に示すように、メモリー空間として、作業領域５３６（第３作業領域）を含む。作業領域５３６は、プロセッサー２６２によりアクセスされるメモリー空間である。

【0080】

第１サブ基板用リンク領域５１２ａは、通信インターフェース２８０を介して、作業領域５２６とリンクしている。

【0081】

第２サブ基板用リンク領域５１２ｂは、通信インターフェース２８０を介して、第２サブ基板用リンク領域５２２ｂおよび作業領域５３６と相互にリンクしている。

【0082】

工程Ｓ１１２では、プログラム展開部３２８が、図９に示すように、圧縮ファイル４００からメイン基板用ファームウェア４１０（第１プログラム）を取り出し、メイン基板２２０の作業領域５１６に展開する。また、プログラム展開部３２８が、図９に示すように、圧縮ファイル４００から第１サブ基板用ファームウェア４２０（第２プログラム）を取り出し、メイン基板２２０のＰＣＩｅリンク領域５１２（第１接続領域）に含まれる第１サブ基板用リンク領域５１２ａに展開する。さらに、プログラム展開部３２８が、図９に示すように、圧縮ファイル４００から第２サブ基板用ファームウェア４３０（第３プログラム）を取り出し、メイン基板２２０のＰＣＩｅリンク領域５１２に含まれる第２サブ基板用リンク領域５１２ｂに展開する。これらの展開処理は、例えば、プロセッサー２２２または通信インターフェース２８０のチップセットに含まれる図示しないコントローラーにより行われる。

【0083】

なお、プログラム展開部３２８が上記の展開を行う場合、各ファームウェアを圧縮された状態のまま展開してもよいし、解凍した状態で展開してもよい。圧縮された状態のまま展開した場合には、各基板において解凍すればよい。

【0084】

工程Ｓ１１４では、通信インターフェース２８０を介して、図１０に示すように、第１サブ基板用ファームウェア４２０を、ＰＣＩｅリンク領域５１２（第１接続領域）に含まれる第１サブ基板用リンク領域５１２ａから、第１サブ基板２４０の作業領域５２６（第２作業領域）に転送する。

【0085】

また、工程Ｓ１１４では、通信インターフェース２８０を介して、図１０に示すように、第２サブ基板用ファームウェア４３０を、ＰＣＩｅリンク領域５１２（第１接続領域）に含まれる第２サブ基板用リンク領域５１２ｂから、第１サブ基板２４０のＰＣＩｅリンク領域５２２（第２接続領域）を経由して、第２サブ基板２６０の作業領域５３６（第３作業領域）に転送する。これらの転送処理は、例えば、通信インターフェース２８０のチップセットに含まれる図示しないコントローラーにより行われる。これにより、プロセッサー２２２の負荷を最小限に抑えつつ、転送処理を行うことができる。

【0086】

以上のようにして、各ファームウェアを、各作業領域に展開することができる。その後、各基板において各ファームウェアを実行することにより、各基板を起動することができ、制御装置２００の起動が完了する。

【0087】

以上のように、メイン基板２２０の作業領域５１６に読み出した圧縮ファイル４００を全て作業領域５１６に展開するのではなく、メイン基板用ファームウェア４１０のみを作業領域５１６に展開する。一方、第１サブ基板用ファームウェア４２０および第２サブ基板用ファームウェア４３０については、ＰＣＩｅリンク領域５１２に展開する。

【0088】

そして、通信インターフェース２８０を介して、ＰＣＩｅリンク領域５１２から第１サブ基板２４０の作業領域５２６に第１サブ基板用ファームウェア４２０を転送するとともに、ＰＣＩｅリンク領域５１２からＰＣＩｅリンク領域５２２を経由して第２サブ基板２６０の作業領域５３６に第２サブ基板用ファームウェア４３０を転送する。

【0089】

これにより、メイン基板２２０の作業領域５１６が、各ファームウェアの展開および転送に占有されるのを避けることができる。その結果、作業領域５１６が一時的に減少することを抑制できるため、メイン基板２２０のプロセッサー２２２の処理速度が低下するのを抑制することができる。また、プロセッサー２２２の動作と並列して、各ファームウェアの転送が可能になる。このため、各ファームウェアの転送に伴うプロセッサー２２２の動作速度の低下を抑制することができる。したがって、上記の起動方法を用いることで、制御装置２００の起動時間を短縮することができる。

【0090】

また、制御装置２００では、圧縮ファイル４００を読み出す方式を採用しているため、非圧縮のファームウェアを読み出す場合に比べて、メモリーカード２９０のデータ容量を削減することができる。これにより、ファームウェアの読み出しに要する時間を削減することができる。

【0091】

２．実施形態が奏する効果
以上のように、制御装置２００（前記実施形態に係る制御装置）は、図１および図２に示すように、メイン基板２２０（第１基板）と、第１サブ基板２４０（第２基板）と、通信インターフェース２８０と、メモリーカード２９０（記憶媒体）と、を備える。

【0092】

メイン基板２２０は、図２および図１０に示すように、作業領域５１６（第１作業領域）とＰＣＩｅリンク領域５１２（第１接続領域）とを含むＲＡＭ２２８（第１記憶部）、および、作業領域５１６に格納されているメイン基板用ファームウェア４１０（第１プログラム）を実行するプロセッサー２２２（第１処理部）、を有する。

【0093】

第１サブ基板２４０は、作業領域５２６（第２作業領域）を含むＲＡＭ２４８（第２記憶部）、および、作業領域５２６に格納されている第１サブ基板用ファームウェア４２０（第２プログラム）を実行するプロセッサー２４２（第２処理部）、を有する。

【0094】

通信インターフェース２８０は、ＰＣＩｅリンク領域５１２と作業領域５２６とをリンクする。

【0095】

メモリーカード２９０（記憶媒体）は、メイン基板用ファームウェア４１０および第１サブ基板用ファームウェア４２０を含む圧縮ファイル４００を格納する。

【0096】

そして、制御装置２００は、圧縮ファイル４００をメモリーカード２９０から作業領域５１６に読み出し、圧縮ファイル４００に含まれるメイン基板用ファームウェア４１０を作業領域５１６に展開し、圧縮ファイル４００に含まれる第１サブ基板用ファームウェア４２０をＰＣＩｅリンク領域５１２に展開し、通信インターフェース２８０を介して第１サブ基板用ファームウェア４２０をＰＣＩｅリンク領域５１２から作業領域５２６に転送する。

【0097】

このような構成によれば、メイン基板２２０の作業領域５１６が、各ファームウェアの展開および転送に占有されるのを避けることができる。その結果、作業領域５１６が一時的に減少することを抑制できるため、メイン基板２２０のプロセッサー２２２の処理速度が低下するのを抑制することができる。また、プロセッサー２２２の動作と並列して、各ファームウェアの転送が可能になる。このため、各ファームウェアの転送に伴うプロセッサー２２２の動作速度の低下を抑制することができる。したがって、上記の構成によれば、制御装置２００の起動時間を短縮することができる。

【0098】

また、前記実施形態では、メモリーカード２９０（記憶媒体）は、圧縮ファイル４００に紐づく電子署名４０５を格納している。

【0099】

そして、前記実施形態に係る制御装置２００は、電子署名４０５に基づいて、圧縮ファイル４００を認証する認証処理を行い、認証処理で認証できた場合に、メイン基板用ファームウェア４１０（第１プログラム）および第１サブ基板用ファームウェア４２０（第２プログラム）を展開し、認証処理ができなかった場合に、メイン基板用ファームウェア４１０および第１サブ基板用ファームウェア４２０を展開しないことが好ましい。

【0100】

これにより、制御装置２００のセキュアブートを実現することができる。つまり、認証できない圧縮ファイル４００に基づいて制御装置２００が起動してしまうのを防止することができる。

【0101】

また、前記実施形態では、認証処理は、公開鍵５４２を用いて電子署名４０５からハッシュ値４０７（第１ハッシュ値）を生成する処理と、圧縮ファイル４００をハッシュ関数にかけてハッシュ値４０８（第２ハッシュ値）を生成する処理と、ハッシュ値４０７とハッシュ値４０８とを比較する処理と、を有する。

【0102】

これにより、メモリーカード２９０から２つのファイル（電子署名４０５および圧縮ファイル４００）を読み出し、これらから生成される固定長の値同士を比較するのみで、圧縮ファイル４００の認証を行うことができる。これにより、制御装置２００の起動時間をより短縮することができる。また、公開鍵５４２を制御装置２００に内蔵しておくことにより、起動時間をさらに短縮することができる。

【0103】

また、前記実施形態では、通信インターフェース２８０が、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓインターフェースである。ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓインターフェースは、プロセッサー２２２、２４２、２６２の負荷を抑えながら転送処理をより高速に行う機構、例えばバスマスター転送を備えている。これにより、プロセッサー２２２、２４２、２６２では、転送処理とは別の処理を並列して行うことができる。その結果、制御装置２００の起動時間をより短縮することができる。

【0104】

また、前記実施形態では、制御装置２００がさらに第２サブ基板２６０（第３基板）を備える。第２サブ基板２６０は、作業領域５３６（第３作業領域）を含むＲＡＭ２６８（第３記憶部）、および、作業領域５３６に格納されている第２サブ基板用ファームウェア４３０（第３プログラム）を実行するプロセッサー２６２（第３処理部）、を有する。

【0105】

また、ＲＡＭ２４８（第２記憶部）は、さらにＰＣＩｅリンク領域５２２（第２接続領域）を含み、通信インターフェース２８０は、ＰＣＩｅリンク領域５１２（第１接続領域）、ＰＣＩｅリンク領域５２２（第２接続領域）および作業領域５３６（第３作業領域）を互いにリンクしている。

【0106】

そして、制御装置２００は、通信インターフェース２８０を介して、ＰＣＩｅリンク領域５１２からＰＣＩｅリンク領域５２２を経由して作業領域５３６に第２サブ基板用ファームウェア４３０を転送する。

【0107】

このような構成によれば、２つ以上の拡張基板（サブ基板）を有する制御装置２００でも、起動時間を短縮することができる。これにより、機能分散に伴う性能や安定性の向上と、起動時間の短縮と、を両立させることができる。

【0108】

また、前記実施形態に係るロボットシステム１は、ロボットアーム１３０を備えるロボット１００と、ロボット１００の動作を制御する制御装置２００（本実施形態に係る制御装置）と、を備える。

【0109】

このような構成によれば、制御装置２００が奏する効果を享受することができ、短時間で起動可能なロボットシステム１を実現することができる。

【0110】

以上、本発明の制御装置およびロボットシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。

【0111】

例えば、本発明の制御装置およびロボットシステムは、前記実施形態の各部の構成が、同様の機能を有する任意の構成のものに置換されたものであってもよく、他の任意の構成物が付加されたものであってもよい。また、本発明の制御装置は、ロボットの制御以外の目的で用いられてもよい。

【符号の説明】

【0112】

１…ロボットシステム、１００…ロボット、１２０…基台、１３０…ロボットアーム、１３２…アームエンド、１６０…エンドエフェクター、２００…制御装置、２２０…メイン基板、２２１…プリント配線板、２２２…プロセッサー、２２６…システムバス、２２８…ＲＡＭ、２３０…ＲＯＭ、２３２…入出力ポート、２３４…メモリーカードインターフェース、２４０…第１サブ基板、２４１…プリント配線板、２４２…プロセッサー、２４６…システムバス、２４８…ＲＡＭ、２６０…第２サブ基板、２６１…プリント配線板、２６２…プロセッサー、２６６…システムバス、２６８…ＲＡＭ、２８０…通信インターフェース、２９０…メモリーカード、２９１…第１パーティション、２９２…第２パーティション、３００…ティーチペンダント、３１２…インターフェース制御部、３１４…言語解析部、３１６…入出力制御部、３１８…割り込み制御部、３２０…起動処理部、３２２…ハードウェア初期化部、３２４…プログラム読出部、３２６…プログラム認証部、３２８…プログラム展開部、３３０…プログラム実行部、３３２…軌道生成部、３３６…起動処理部、３４２…サーボ処理部、３４６…起動処理部、３５０…パーソナルコンピューター、３６０…表示部、４００…圧縮ファイル、４０１…ハッシュ値、４０２…秘密鍵、４０３…ルートファイルシステム、４０５…電子署名、４０７…ハッシュ値、４０８…ハッシュ値、４１０…メイン基板用ファームウェア、４２０…第１サブ基板用ファームウェア、４３０…第２サブ基板用ファームウェア、４４０…ファームウェア全体、５１２…ＰＣＩｅリンク領域、５１２ａ…第１サブ基板用リンク領域、５１２ｂ…第２サブ基板用リンク領域、５１４…ペリフェラル領域、５１６…作業領域、５１８…ブート領域、５２２…ＰＣＩｅリンク領域、５２２ｂ…第２サブ基板用リンク領域、５２６…作業領域、５３６…作業領域、５４２…公開鍵、５４４…ブートローダー、Ｊ１…関節、Ｊ２…関節、Ｊ３…関節、Ｊ４…関節、Ｊ５…関節、Ｊ６…関節、Ｓ１０２…工程、Ｓ１０４…工程、Ｓ１０６…工程、Ｓ１０８…工程、Ｓ１１０…工程、Ｓ１１１…工程、Ｓ１１２…工程、Ｓ１１４…工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】