JP2013232847A - Communication system, communication device, relay device, communication device control method, relay device control method and program - Google Patents
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Abstract
【課題】リトライの発生を低減し、既存のノードに対する変更コストを抑えつつ、所定時間で応答を返すようなバス型ネットワークの伝送路の一部を無線で中継する。
【解決手段】バス型ネットワークに接続された第1の端末と、他のバス型ネットワークのに接続された第2の端末と、第1の端末と第2の端末との通信を中継する中継装置とを備える通信システムであって、第1の端末は、送信すべきデータにダミーデータを付加するダミーデータ付加部と、中継装置を介して送信するデータにダミーデータを付加するようにダミーデータ付加部を制御するダミーデータ付加制御部と、を備え、第2の端末は、第1の端末からデータを受信してから所定時間で応答する応答部を備え、中継装置は、第1の端末から第2の端末へ送信されるデータに含まれるダミーデータを除去して中継を行うダミーデータ除去部を備える。
【選択図】 図10A part of a transmission line of a bus network that returns a response in a predetermined time while wirelessly relaying a retry while reducing the cost of changing an existing node.
A relay device that relays communication between a first terminal connected to a bus network, a second terminal connected to another bus network, and the first terminal and the second terminal. The first terminal includes a dummy data adding unit for adding dummy data to data to be transmitted, and dummy data addition so as to add dummy data to data to be transmitted via the relay device A dummy data addition control unit that controls the unit, the second terminal includes a response unit that responds in a predetermined time after receiving data from the first terminal, and the relay device receives the response from the first terminal. A dummy data removing unit is provided that removes dummy data included in data transmitted to the second terminal and relays the dummy data.
[Selection] Figure 10
Description
本発明は、バス型ネットワークの伝送路の一部を中継するための通信システム、通信装置、中継装置、通信装置の制御方法、中継装置の制御方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to a communication system, a communication apparatus, a relay apparatus, a communication apparatus control method, a relay apparatus control method, and a program for relaying a part of a transmission path of a bus network.
近年、産業用機器や情報機器の分野において、機器の配線を減らすため有線通信から無線通信に置き換えることが行われている。一方、無線通信に必要な部品コストは有線の場合よりも高くなる傾向があるため、全てを無線で置き換えずに、必要な個所だけを無線で中継する技術が求められている。例えば、有線の伝送路のうち可動部には耐久性の低下やねじれ等の問題があるので、可動部だけは多少コストがかかっても無線中継したいといったニーズがある。 In recent years, in the fields of industrial equipment and information equipment, replacement from wired communication to wireless communication has been performed in order to reduce wiring of equipment. On the other hand, the cost of components required for wireless communication tends to be higher than that for wired communication, and there is a need for a technique for wirelessly relaying only necessary portions without replacing everything wirelessly. For example, a movable part of a wired transmission path has problems such as a decrease in durability and a twist, and therefore, there is a need for wireless relaying even if the movable part alone costs a little.
ところで、多くの標準的な通信プロトコルでは、送達確認のため、データを受信したノードは正しくデータを受信したことを示すACK応答を所定時間で伝送路に出力することが規定されている。このような通信プロトコルが適用される有線の通信を無線で中継する場合、中継のための遅延時間が加算されるため、そのまま中継すると応答を所定時間で出力することができない場合がある。 By the way, many standard communication protocols stipulate that, for delivery confirmation, a node that has received data outputs an ACK response indicating that the data has been correctly received to the transmission line in a predetermined time. When a wired communication to which such a communication protocol is applied is wirelessly relayed, a delay time for the relay is added, so that if a relay is performed as it is, a response may not be output within a predetermined time.
そこで、特許文献1では、初回のデータ送信に対しては応答を出力せずに、リトライに対して正しいタイミングで応答を出力する技術が提案されている。 Therefore, Patent Document 1 proposes a technique for outputting a response at a correct timing for a retry without outputting a response to the first data transmission.
また、特許文献2では、本来送信すべきデータの末尾にダミーデータを付加して応答のための時間を確保する技術が提案されている。 Patent Document 2 proposes a technique for securing time for response by adding dummy data to the end of data to be transmitted.
一方、産業用機器の分野ではバス型ネットワークが広く用いられている。バス型ネットワークは、一つの有線の伝送路を複数のノードで共有して通信する方式のネットワークである。このようなネットワークの例として、非特許文献1では、CAN(Controller Area Network)が開示されている。CANにおいても受信ノードは所定時間でACK応答を出力することが規定されている。 On the other hand, bus-type networks are widely used in the field of industrial equipment. The bus type network is a network in which one wired transmission path is shared by a plurality of nodes for communication. As an example of such a network, Non-Patent Document 1 discloses a CAN (Controller Area Network). Even in CAN, it is specified that a receiving node outputs an ACK response in a predetermined time.
しかしながら、従来の技術を用いて、所定時間で応答を返すようなバス型ネットワークの伝送路の一部を無線通信で中継する場合、次のような問題がある。まず、リトライに対して応答を出力する方式では、毎回リトライが発生してしまうためにバスの占有時間が増大し、同じバスに接続された他のノードがこの間にデータを送信することができない。また、ダミーデータを付加する方式では、同じバス上の全てのノードにダミーデータを除去する機能を追加する必要があり、大きな変更コストを要する。 However, when relaying a part of a transmission path of a bus type network that returns a response in a predetermined time using wireless communication, there are the following problems. First, in the method of outputting a response to a retry, a retry occurs every time, so that the bus occupation time increases, and other nodes connected to the same bus cannot transmit data during this time. Further, in the method of adding dummy data, it is necessary to add a function of removing dummy data to all nodes on the same bus, which requires a large change cost.
上記の課題に鑑み、本発明は、リトライの発生を低減し、既存のノードに対する変更コストを抑えつつ、所定時間で応答を返すようなバス型ネットワークの伝送路の一部を中継する技術を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a technique for relaying a part of a transmission path of a bus network that returns a response in a predetermined time while reducing the occurrence of retries and suppressing the cost of changing an existing node. The purpose is to do.
上記の目的を達成する本発明に係る通信システムは、
バス型ネットワークに接続された第1の端末と、他のバス型ネットワークに接続された第2の端末と、前記第1の端末と前記第2の端末との通信を中継する中継装置とを備える通信システムであって、
前記第1の端末は、
送信すべきデータにダミーデータを付加するダミーデータ付加手段と、
前記中継装置を介して送信するデータに前記ダミーデータを付加するように前記ダミーデータ付加手段を制御するダミーデータ付加制御手段と、を備え、
前記第2の端末は、
前記第1の端末からデータを受信してから所定時間で応答する応答手段を備え、
前記中継装置は、
前記第1の端末から前記第2の端末へ送信されるデータに付加されている前記ダミーデータを除去して中継を行うダミーデータ除去手段を備えることを特徴とする。
A communication system according to the present invention that achieves the above object is as follows.
A first terminal connected to the bus network; a second terminal connected to another bus network; and a relay device that relays communication between the first terminal and the second terminal. A communication system,
The first terminal is
Dummy data adding means for adding dummy data to data to be transmitted;
Dummy data addition control means for controlling the dummy data addition means so as to add the dummy data to the data transmitted through the relay device,
The second terminal is
Response means for responding in a predetermined time after receiving data from the first terminal;
The relay device is
It is characterized by comprising dummy data removing means for removing the dummy data added to data transmitted from the first terminal to the second terminal and performing relay.
本発明によれば、リトライの発生を低減し、既存のノードに対する変更コストを抑えつつ、所定時間で応答を返すようなバス型ネットワークの伝送路の一部を中継することができる。 According to the present invention, it is possible to relay a part of a transmission line of a bus network that returns a response in a predetermined time while reducing the occurrence of retries and suppressing the cost of changing an existing node.
(第1実施形態)
まず図1を参照して、本発明を適用可能な通信システムとしてのロボット制御システムの全体構成を説明する。全体制御部101は、アーム100と、その末端に取り付けられたハンド110とを制御して、加工対象物120に対して所定の加工を行う。アーム100は、関節102、関節103のような関節を複数有する。アーム100の根元にある関節102は、アーム100全体の傾きを調節するための関節であり、関節103は、ハンド110を回転させるための関節である。ハンド110は、ハンド制御部111と、指関節112のような複数の指関節を持つ指とを有する。ハンド制御部111については後述する。指関節112は、指の曲げ角度を調節するための関節である。
(First embodiment)
First, an overall configuration of a robot control system as a communication system to which the present invention can be applied will be described with reference to FIG. The
次に図2を参照して、本発明を適用可能なロボット制御システムの内部構成を説明する。関節102は、関節制御部202と、モータ221と、エンコーダ222とを備える。モータ221は、関節102を曲げる力を発生させる。エンコーダ222は、関節102の現在の曲げ角度を検出する。
Next, an internal configuration of a robot control system to which the present invention can be applied will be described with reference to FIG. The
関節制御部202は、エンコーダ222から関節102の現在の曲げ角度を繰り返し取得しながら、モータ221を制御して指示された角度まで関節102を曲げるための力を発生させる。関節制御部202は、エンコーダ222から取得した角度が所定の角度に一致したらモータ221を停止して、関節102をその角度で固定する。関節103と指関節112もそれぞれモータおよびエンコーダを有しており、関節制御部202と同様の制御を行う。
The
ここで、加工対象物120を把持して別の位置に移動させることを例として、ロボット制御システムの動作を説明する。
Here, the operation of the robot control system will be described using an example in which the
全体制御部101は、関節制御部202に対して関節102の目標角度を通知することにより、その角度まで関節102を曲げるよう指示する。関節制御部202は、関節102が目標角度に達したら全体制御部101に動作完了を通知する。全体制御部101は、関節制御部202から動作完了を通知されたら、関節制御部202に対して次の目標角度を通知する。全体制御部101は、このような通信を関節102や関節103との間で繰り返すことによりアーム100を動作させて、ハンド110が加工対象物120を把持できる位置と角度になるように制御する。目標角度の情報は予め全体制御部101内部のROM等に設定されている。
The
ハンド制御部111は、指関節制御部212との間で、全体制御部101と関節制御部202との間と同様の通信を行う。これによりハンド110の指を制御して加工対象物120を把持する制御を行う。
The
全体制御部101は、ハンド110が加工対象物120に近接したら、ハンド制御部111に対して「把持せよ」という指示を出す。これを受けてハンド制御部111は、指関節112の指関節制御部212や他の指関節を制御して加工対象物120を把持する動作を実行する。把持する動作が完了したら、ハンド制御部111は、全体制御部101に対して動作完了を通知する。この後、全体制御部101は、アーム100の各関節を制御して、ハンド110を所定の位置まで移動させ、ハンド制御部111に対して「解放せよ」という指示を出す。これを受けてハンド制御部111は、指関節制御部212や他の指関節を制御して加工対象物120を解放する動作を実行する。
When the
以上のような制御により、加工対象物120を把持して別の位置に移動させることができる。ここで、制御に必要な指示や応答は有線の伝送路200を介して行われる。全体制御部101、関節制御部202、関節制御部203、ハンド制御部111、指関節制御部212は、伝送路200に接続されるノードである。これらのノードと伝送路200とは、一つのバス型ネットワークを構成している。
Through the control as described above, the
図11を参照して、これらのノード間で発生する通信内容を示す表1100について説明する。表1100において、各行は送信ノードを表し、各列は受信ノードを表す。例えば欄1101は、送信ノードである全体制御部101から受信ノードである関節制御部202に対して目標角度の指示が送信されることを示している。また、空欄は該当するノード間で通信が発生しないことを表す。例えば欄1102は、関節制御部202からハンド制御部111へのデータ送信が発生しないことを示している。図11の例では、全体制御部101は、関節制御部202および関節制御部203へ目標角度の指示を送信し、ハンド制御部111へ把持/解放指示を送信する。関節制御部202および関節制御部203は、全体制御部101へ動作完了通知を送信する。ハンド制御部111は、全体制御部101へ動作完了通知を送信し、指関節制御部212へ目標角度指示を送信する。指関節制御部212は、ハンド制御部111へ動作完了通知を送信する。
With reference to FIG. 11, a table 1100 showing communication contents occurring between these nodes will be described. In table 1100, each row represents a transmitting node and each column represents a receiving node. For example, a
図3(a)は、伝送路200に接続されるノード間でやり取りされるデータ構造を示す。各ノード間の通信プロトコルは、機器制御の分野で広く用いられているCAN(Controller Area Network)のプロトコルに準ずるものとする。図3(a)において、データフレーム300は、各ノード間で行われる通信の単位となるフレームである。データフレーム300は、送信ノードが出力するメッセージ301と、受信ノードが出力する応答302と、その間のCRCデリミタとを有する。
FIG. 3A shows a data structure exchanged between nodes connected to the
メッセージ301は、ヘッダと、ペイロードと、CRC(Cyclic Redundancy Check)とを有する。ヘッダには、少なくともデータフレームの先頭を表すSOF(Start Of Frame)、データの種別を表すID、ペイロードのバイト数を表すデータ長が含まれる。IDは11ビットの固定長であり、本実施形態では11ビットのうち8ビットを宛先アドレスとして使用するものとする。
The
宛先アドレスは、データフレーム300がどのノード宛てのものであるかを表す情報である。伝送路200に接続された各ノードは、同じバス上で他のノードと重複しない固有の数値で表されるアドレスを持つ。例えば全体制御部101のアドレスは、図2に示されるように「101」であり、関節制御部202のアドレスは「202」である。例えば、関節制御部202は、受信したメッセージフレームの宛先アドレスが「202」である場合に、そのメッセージフレームが自分宛であると判断し受信データの処理を行う。なお、11ビットのIDのうち、8ビットを宛先アドレスとして使用するが、残りの3ビットは未使用である。未使用ビットは0とする。
The destination address is information indicating to which node the
ペイロードには、送信ノードから受信ノードに通知する内容を示すデータが格納される。例えば全体制御部101から関節制御部202へ関節102の目標角度が通知されるが、このときペイロードには、このペイロードの内容は角度情報であることを表す識別子と、角度の数値とが格納される。ペイロードの長さは可変である。
The payload stores data indicating the content notified from the transmission node to the reception node. For example, the target angle of the joint 102 is notified from the
CRCは、誤り検出のための情報である。CRCにはヘッダとペイロードの各ビットから計算される15ビットの値が格納される。受信ノードは、受信したメッセージのヘッダとペイロードからCRCの値を計算し、その値が受信したメッセージに含まれるCRCと一致すれば正しく受信できたと判断する。 CRC is information for error detection. The CRC stores a 15-bit value calculated from each bit of the header and payload. The receiving node calculates a CRC value from the header and payload of the received message, and determines that it has been received correctly if the value matches the CRC included in the received message.
応答302は、受信ノードが出力する応答であり、1ビットのACKスロットと、1ビットのACKデリミタと、7ビットのEOF(End Of Frame)との計9ビットの情報を有する。受信ノードは、受信したデータフレームのCRCが正しい場合すなわちACKの場合には、ACKスロットを0、EOFを全て1として送信する。受信ノードは、受信したデータフレームのCRCが異なる場合すなわちNACKの場合には、ACKスロットを1、EOFの上位6ビットを0として送信する。ACKデリミタは常に1で固定である。図3(b)は、これらをまとめた表310を示す。表310は、受信ノードが出力する9ビットの応答の値を2進数で表した表である。すなわち、応答302は送信元への送達確認情報として使用可能である。
The
送信ノードが出力するメッセージ301と、受信ノードが出力する応答302との間には、1ビットの空き時間がある。この区間はCRCデリミタと呼ばれる。図4は、データフレームにおけるメッセージと応答との関係を表す。受信ノードは、送信ノードからメッセージ301を受信したら、その末尾から時間T1後に応答302の送信を開始しなければならない。T1はCRCデリミタの分、すなわち1ビットに相当する時間である。例えばビットレートが1メガビット毎秒である場合、T1は1マイクロ秒である。
There is a one-bit free time between the
図5は、全体制御部101の内部構成を表す。全体制御部101は、受信部501と、誤り検出部502と、受信データ処理部503と、送信データ生成部504と、送信部505とを備える。
FIG. 5 shows the internal configuration of the
受信部501は、伝送路200上のデータフレームを検出する。誤り検出部502は、受信部501が検出したメッセージのCRCの値を確認してACKまたはNACKの判定を行い、図4に示されるタイミングで応答を出力するように送信部505に指示する。ただし自局がメッセージを出力したデータフレームに対しては応答を出力しない。受信データ処理部503は、受信部501が受信したメッセージのヘッダの宛先アドレスが自局アドレスと一致する場合に、ペイロードの内容を解析して処理を行う。例えば、関節制御部202から目標角度に到達したというペイロードを持つメッセージを受信部501が受信したら、受信データ処理部503は、関節制御部202に対して次の目標位置を送信するように送信データ生成部504を制御する。送信データ生成部504は、受信データ処理部503の指示に基づいて図3の形式でメッセージ301を生成して送信部505へ出力する。送信部505は、誤り検出部502から指示された応答や、送信データ生成部504から出力されたメッセージを、伝送路200へ出力する。
The receiving
なお、関節制御部202、関節制御部203、ハンド制御部111、指関節制御部212の内部構成は、受信データ処理部503および送信データ生成部504の処理内容が異なる他は、全体制御部101と同一の構成である。例えば、関節制御部202の受信データ処理部503は、目標角度情報を抽出して図2のモータ221を制御する。送信データ生成部504は、図2のエンコーダ222から現在の角度情報を取得し、最後に受信した目標角度情報と一致したら、目標に到達したという情報をペイロードに格納したメッセージを生成する。
The
次に、以上説明したロボット制御システムにおいて、図1のアーム100とハンド110との間を無線中継する場合の構成を説明する。
Next, in the robot control system described above, a configuration when wirelessly relaying between the
図6は、アーム100とハンド110との間を無線中継したときのロボット制御システムの内部構成を表す。無線中継しない場合の図2との違いは、有線の伝送路200の途中に無線中継装置600と無線中継装置610とを設けた点と、全体制御部101とハンド制御部111とを、それぞれ全体制御部601とハンド制御部611とに置き換えた点である。無線中継装置600と無線中継装置610とは、アーム100およびハンド110の間において、伝送路200を流れるデータを無線通信により中継伝送する。
FIG. 6 shows the internal configuration of the robot control system when wirelessly relaying between the
また、無線中継装置600および無線中継装置610によって分断されたバス型ネットワークについて、無線中継装置600が所属する側をクラスタC0、無線中継装置610が所属する側をクラスタC1と定義する。
Further, in the bus network divided by the
なお、以下の説明において全体制御部601およびハンド制御部611のアドレスについて言及する箇所がある。全体制御部601は全体制御部101と同じアドレス「101」を持ち、ハンド制御部611はハンド制御部111と同じアドレス「111」を持つものとする。
In the following description, there are places where the addresses of the
図7は、全体制御部601の内部構成を示す。図5において説明した全体制御部101との違いは、全体制御部601は、ダミーデータ付加部701と、ダミーデータ付加制御部702とをさらに備える点である。図8を参照して、ダミーデータ付加部701の動作を説明する。ダミーデータ付加部701は、送信データ生成部504が生成するメッセージ301に、ヘッダ802とダミーデータ803とCRC804とを付加してメッセージ801を生成する。ヘッダ802では、メッセージ301のヘッダ810においては未使用で常に0であった3ビットがダミーデータ付加の有無を示すダミーデータ識別子となっている。ダミーデータ識別子の値は全て1である。またヘッダ802に格納されるデータ長には、メッセージ801におけるペイロード、すなわちメッセージ301全体のバイト数が設定される。ヘッダ802のその他の構成はメッセージ301のヘッダ810と同一である。
FIG. 7 shows the internal configuration of the
ダミーデータ803は、ダミーデータ付加制御部702によって指定される長さのビット列である。ダミーデータ803の各ビットの値は任意であり、例えば全て0とする。CRC804は、ヘッダ802とメッセージ301とダミーデータ803とから計算される15ビットのCRCである。
The
ダミーデータ付加制御部702は、送信データ生成部504が生成するメッセージを監視し、後述の条件を満たす時にのみダミーデータを付加するようにダミーデータ付加部701を制御する。ここで、ダミーデータ803の長さは、無線中継装置600と無線中継装置610との間で生じる中継遅延時間に基づいて決定する。その方法については後に図10を参照して説明する。
The dummy data
次に、ダミーデータを付加する条件について説明する。全体制御部601のダミーデータ付加制御部702は、自ノードと異なるクラスタに属するノードにメッセージを送信する場合にのみダミーデータを付加するようにダミーデータ付加部701を制御する。この制御を実行するために、ダミーデータ付加制御部702は、図12の表1200のような情報を内部に予め保持している。表1200は、各ノードがどのクラスタに属するかを表す。例えば、全体制御部601はアドレス「101」を有するので、欄1201に示されるようにクラスタC0に所属している。ダミーデータ付加制御部702は、送信データ生成部504が生成するメッセージの宛先アドレスを監視し、表1200においてその宛先アドレスに対応するクラスタが自ノードと同一か否か確認する。もし異なる場合には、ダミーデータ付加部701に対して、そのメッセージにダミーデータを付加するように制御する。反対に、同一の場合はダミーデータを付加させないように制御する。
Next, conditions for adding dummy data will be described. The dummy data
図9は、無線中継装置600の内部構成を表す。無線中継装置600は、有線受信部901と、ダミーデータ除去部902と、無線送信部903と、無線受信部904と、有線送信部905と、応答中継制御部906と、応答遅延制御部907とを備える。
FIG. 9 shows the internal configuration of the
有線受信部901は、伝送路200上のデータを1ビットずつサンプリングしてダミーデータ除去部902および応答中継制御部906へ出力する。
The
ダミーデータ除去部902は、有線受信部901から取得したデータから図8のメッセージ801を検出し、さらにそのメッセージからダミーデータを削除したデータを、所定のサイズに区切って無線送信部903へ出力する。また、ダミーデータ除去部902は、ダミーデータを含まないメッセージについては破棄する。
The dummy
ここで図13のフローチャートを参照して、ダミーデータ除去部902の動作の詳細を説明する。
Here, the details of the operation of the dummy
S1301において、ダミーデータ除去部902は、伝送路200を流れるメッセージのヘッダのSOFを検出したか否かを判定する。SOFを検出したと判定された場合(S1301;YES)、S1302へ進む。一方、SOFを検出していないと判定された場合(S1301;NO)、検出するまで待機する。
In step S <b> 1301, the dummy
S1302において、ダミーデータ除去部902は、ヘッダの末尾まで受信するまで待機する。
In step S1302, the dummy
S1303において、ダミーデータ除去部902は、ヘッダのダミーデータ識別子を参照して、現在のメッセージがダミーデータを含むか否かを判定する。ダミーデータ有りと判定された場合(S1303;YES)、S1304へ進む。一方、ダミーデータ無しと判定された場合(S1303;NO)、処理を終了する。なおダミーデータを含む場合、メッセージは図8のメッセージ801の構造を持つ。
In step S1303, the dummy
S1304において、ダミーデータ除去部902は、図8のヘッダ802のデータ長の値を参照してメッセージ801におけるペイロード、すなわちメッセージ301の末尾まで受信したか否かを判定する。メッセージ301の末尾まで受信したと判定された場合(S1304;YES)、S1308へ進む。一方、まだメッセージ301の末尾まで受信していないと判定された場合(S1304;NO)、S1305へ進む。
In step S1304, the dummy
S1305において、ダミーデータ除去部902は、有線受信部901から受信したビットの値をバッファに保持する。このバッファは、ダミーデータ除去部902の内部に存在し、所定のサイズを持つ。
In step S1305, the dummy
S1306において、ダミーデータ除去部902は、バッファが満杯になったか否かを判定する。バッファが満杯になったと判定された場合(S1306;YES)、S1307へ進む。一方、バッファが満杯になっていないと判定された場合(S1306;NO)、S1304に戻る。
In step S1306, the dummy
S1307において、ダミーデータ除去部902は、バッファの内容を無線送信部903へ出力した上でバッファをクリアする。その後、S1304に戻る。
In step S1307, the dummy
S1308において、ダミーデータ除去部902は、バッファの内容を無線送信部903へ出力するとともにバッファの内容をクリアして終了する。
In step S1308, the dummy
無線送信部903は、ダミーデータ除去部902および応答中継制御部906から入力されたデータを無線で送信する。送信する相手は、無線中継装置600の相手側、すなわち無線中継装置610である。この際、他の無線通信と混信しないように必要に応じて無線通信用のヘッダを付加し、変調処理などを行う。
The
無線受信部904は、無線中継装置610から無線通信で受信した信号を復調し、有線送信部905に出力する。有線送信部905は、無線受信部904から受信したデータを伝送路200に出力する。
The
応答中継制御部906は、有線送信部905がメッセージを出力した直後に1ビットのCRCデリミタを挟んで出現する9ビットを有線受信部901から取得し、無線送信部903に出力する。この9ビットは、有線送信部905が出力したメッセージに対する応答である。
The response
応答遅延制御部907は、有線受信部901が受信するメッセージの次のCRCデリミタを検出する。ここで、有線送信部905が、CRCデリミタよりも早いタイミングで無線受信部904から応答を受信している場合は、CRCデリミタの直後に応答を出力するように有線送信部905を制御する。このようなケースは、ダミーデータ付加制御部702によって決定されるダミーデータ長が、無線中継装置600と610における中継遅延時間よりも長い場合に発生する。
The response
図10を参照して、ダミーデータを含むメッセージが無線中継装置によって中継される様子を説明する。送信ノード(第1の端末)が生成したメッセージ801は、送信側の無線中継装置600のダミーデータ除去部902によって一部除去され、メッセージ301が受信ノード(第2の端末)に届く。また、受信ノードが出力した応答は、送信側および受信側の各無線中継装置によって中継されて送信ノードに届く。図10において、ヘッダ1001は、無線中継装置600の無線送信部903が付加する無線通信用のヘッダである。ペイロード1002は、無線通信のペイロードであり、その中身は、ダミーデータ除去部902によってバッファされた送信データ一回分の内容が変調されたものである。
With reference to FIG. 10, a state in which a message including dummy data is relayed by the wireless relay device will be described. The
ここでT2は、メッセージ301が無線中継されることによって生じる遅延時間である。T3は、応答が無線中継されることによって生じる遅延時間である。T4は、ダミーデータとCRCを送信ノードが出力するのに要する時間である。ここで、T4=T2+T3が成り立つ場合には、メッセージ801の末尾と、応答の先頭との間の時間T1はCRCデリミタ1ビットの長さと一致する。このため、送信ノードのダミーデータ付加制御部702は、T4=T2+T3が成り立つようにダミーデータの長さを決定する。例えば、T2が30マイクロ秒、T3が10マイクロ秒で、通信のビットレートが1メガビット毎秒であるとする。CRCは15ビット固定であるため、T4=30+10=40マイクロ秒とするためには、ダミーデータ長を25ビットとする。
Here, T2 is a delay time caused by the
ここで、T2とT3は物理的な伝送遅延に基づく時間であるのに対し、T4はビット長の整数倍でしか設定できない。したがって、端数が出てT4=T2+T3とすることができない場合には、ダミーデータ付加制御部702はT4>T2+T3となるようなT4を選択する。T4>T2+T3の場合であっても、送信側の無線中継装置600の応答遅延制御部907が応答出力のタイミングを遅延させることでT1を1ビット分の長さに調節することができる。
Here, T2 and T3 are times based on physical transmission delay, whereas T4 can be set only by an integer multiple of the bit length. Therefore, when the fraction is not obtained and T4 = T2 + T3 cannot be obtained, the dummy data
無線中継装置610は、無線中継装置600と同一の構成である。ただし無線中継装置610の無線通信の相手は無線中継装置600である。
The
ハンド制御部611とハンド制御部111との差異は、全体制御部601と全体制御部101との差異と同一である。すなわち、ハンド制御部611は、ハンド制御部111にダミーデータ付加部701とダミーデータ付加制御部702を追加したものである。
The difference between the
以上のような構成により、全体制御部601から無線中継装置600および無線中継装置610を超えてハンド制御部611にメッセージを送信する場合にも、ハンド制御部611の応答をプロトコルで規定された時間T1後に返すことができる。ハンド制御部611から無線中継装置600および無線中継装置610を超えて全体制御部601にメッセージを送信する場合も同様である。
With the configuration as described above, even when a message is transmitted from the
ところで、関節制御部202は、ハンド制御部111と指関節制御部212にメッセージを送信する場合には無線中継装置600、無線中継装置610を経由する必要がある。しかしながら、図11の表1100にあるように、関節制御部202は、ハンド制御部111と指関節制御部212にはメッセージを送信する機会がない。このようなノードにはダミーデータ付加部701とダミーデータ付加制御部702を備える必要がなく、図5の構成のままで良い。関節制御部203と指関節制御部212についても同様に、図5の構成のままで良い。
By the way, when the
ここで、全体制御部601からハンド制御部611に宛てたメッセージ801は、同じ伝送路200に接続されている関節制御部202、関節制御部203でも受信される。メッセージ801も図3のメッセージ301と同様にプロトコルとして正しい形式であるため、関節制御部202の動作に通信ができなくなる等の影響を与えることはない。すなわち、無線中継装置600、無線中継装置610を超えてメッセージを送信する必要のない関節制御部202は、無線中継装置600、610を追加した場合に一切の変更を加えなくても、従来通り動作する。関節制御部203と指関節制御部212についても同様である。
Here, the
したがって、本実施形態によれば、図2の構成で動作していたロボット制御システムは、全体制御部とハンド制御部にダミーデータ付加機能を追加するのみで、図6の構成でも動作させることができる。このような小さな変更のみでアームとハンドの間の通信を無線通信で中継できるため、以下のような無線中継による効果を低コストで得ることができる。まず配線のたわみや重量による制御の誤差が軽減されるため、動作精度を向上させることができる。さらに、可動部に配線を通さないことで配線の寿命を向上させ、メンテナンスのためのコストを低減することができる。また、可動部の配線のねじれに起因する動作制限がなくなり、作業のスループットを向上させることも可能となる。 Therefore, according to the present embodiment, the robot control system operating with the configuration of FIG. 2 can be operated with the configuration of FIG. 6 only by adding the dummy data addition function to the overall control unit and the hand control unit. it can. Since the communication between the arm and the hand can be relayed by wireless communication with only such a small change, the following effects by the wireless relay can be obtained at low cost. First, since control errors due to wiring deflection and weight are reduced, the operation accuracy can be improved. Furthermore, by not passing the wiring through the movable part, the life of the wiring can be improved and the cost for maintenance can be reduced. In addition, there is no operational limitation due to the twisting of the wiring of the movable part, and the work throughput can be improved.
なお、本実施形態では、伝送路200に接続された各ノードがCANの通信プロトコルに準じて通信を行う構成について説明したが、CAN以外の通信プロトコルである場合にも本発明が適用可能である。例えば、応答遅延制御部907においてCRCデリミタを検出する代わりに、メッセージの末尾を検出する。このようにすると、伝送路200に接続された各ノードが、受信メッセージに対して所定時間以内に応答を返すような通信プロトコルで通信する場合にも本発明を適用可能である。さらに、受信ノードが返す応答は、送達確認以外の情報であってもよい。例えば、関節制御部202は、目標角度指示のメッセージを受信したら、その応答として現在の関節の曲げ角度情報を所定時間で返すような構成であっても本発明を適用可能である。
In the present embodiment, the configuration has been described in which each node connected to the
(第2実施形態)
第2実施形態は、無線中継装置600および無線中継装置610の内部構成が第1実施形態と異なる点と、全体制御部601およびハンド制御部611のダミーデータ付加制御部702の動作が異なる点を除いて、第1実施形態と同一である。以下、相違点のみ説明する。
(Second Embodiment)
The second embodiment is different from the first embodiment in the internal configuration of the
図14は、無線中継装置600の内部構成を表す。なお無線中継装置610の内部構成は無線中継装置600と同一である。接続情報保持部1401は、自局と同一のクラスタに所属するノードのアドレスを接続情報として保持する。無線中継装置600の接続情報保持部1401が保持する接続情報を、図15の表1501に示す。図6において、無線中継装置600と同一クラスタに所属するノードは、アドレス「101」と「202」と「203」のノードである。また、無線中継装置600のクラスタをクラスタC0として定義している。表1501は、このような接続情報を表すものである。同様に、無線中継装置610の接続情報保持部1401は、表1502のような接続情報を持つ。
FIG. 14 shows the internal configuration of the
これら接続情報は、伝送路200において、無線中継装置600と無線中継装置610をどこに接続するか決定した後にユーザが接続情報保持部1401に設定しても良いし、初期通信時に通信で自動的に生成しても良い。例えば、接続情報保持部1401は、初期通信時に宛先アドレス「0」「1」「2」と順番にペイロードが空の接続確認メッセージを送信するよう有線送信部905を制御し、その応答の有無を確認する。応答があったときの宛先アドレスを持つノードが自ノードと同一のクラスタに存在することとなる。このようにして接続情報保持部1401は、表1501または表1502のような接続情報を得ることも可能である。
These connection information may be set in the connection
無線中継装置600と無線中継装置610は、それぞれの接続情報保持部1401が持つ情報を無線通信にて交換し、表1503のような情報を得る。表1503は、表1501と表1502をマージしたものである。
The
中継時間記憶部1402は、無線中継装置600と無線中継装置610の間でデータを中継する際の中継遅延時間の情報を保持する。具体的には、この時間は図10のT2とT3の和であり、既知の値であるとする。ダミーデータ付加条件生成部1403は、接続情報保持部1401が持つ表1503の情報と、中継時間記憶部1402が保持する中継遅延時間とを合わせて、ダミーデータ付加条件とする。さらにダミーデータ付加条件生成部1403は、生成したダミーデータ付加条件を含んだメッセージを生成し、自局と同一のクラスタに所属するノードアドレスを宛先として送信するように有線送信部905を制御する。送信先を決定するにあたって、無線中継装置600のダミーデータ付加条件生成部1403は表1501の情報を使用する。同様に無線中継装置610のダミーデータ付加条件生成部1403は表1502の情報を用いてダミーデータ付加条件を含むメッセージの送信先を決定する。
The relay
ここで、全体制御部601およびハンド制御部611のダミーデータ付加制御部702は、第2実施形態においては表1200の情報に代えて表1510の情報を初期値として保持している。ダミーデータ付加制御部702は、ダミーデータ付加条件を含んだメッセージを受信した場合は、内部に持つ表1510の情報を、メッセージに含まれる条件に書き換える。図6の構成では表1503の情報が送信されるので、表1510は表1503の内容で書き換えられる。ダミーデータ付加制御部702は、ダミーデータ付加条件を含んだメッセージに含まれる中継遅延時間T2+T3から、第1実施形態と同様の手順でダミーデータの長さを決定する。
Here, the dummy data
なお、関節制御部202、関節制御部203、指関節制御部212はダミーデータ付加制御部702を持たない。したがってダミーデータ付加条件を含んだメッセージを受信しても特に処理は行わない。
The
ここで、無線中継装置600、無線中継装置610を取り去って、一本の伝送路200に全てのノードを接続する構成に戻す場合を考える。このとき、ダミーデータ付加制御部702は、表1510の情報に基づいてダミーデータを付加するか否かを決定することになる。表1510では全てのノードが同一クラスタに所属するため、ダミーデータが付加されることはない。一方、無線中継装置600、無線中継装置610で中継する場合には、ダミーデータ付加制御部702は、表1503の情報に基づいてダミーデータを付加するか否かを決定することになる。この場合、例えば全体制御部601からハンド制御部611にメッセージ送信するときにはダミーデータが付加される。
Here, a case will be considered in which the
すなわち、第2実施形態によれば、無線中継装置600、無線中継装置610を使用する場合と使用しない場合とで、同一の全体制御部601が使用可能となる。さらに、無線中継装置600、無線中継装置610が挿入される位置が変更されたり、ノードが増減する等してクラスタ構成が変化した場合にも、そのクラスタ構成に合わせて表1503が設定される。このため、無線中継の有無やクラスタ構成によらずに、同一の全体制御部601が使用可能である。ハンド制御部611についても同じことが言える。したがって、無線中継の有無やクラスタ構成が変化するたびに、伝送路200に接続されているノードの処理を変更する必要がなく、無線中継対応のための作業コストを低減することができる。
That is, according to the second embodiment, the same
(その他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
(Other embodiments)
The present invention can also be realized by executing the following processing. That is, software (program) that realizes the functions of the above-described embodiments is supplied to a system or apparatus via a network or various storage media, and a computer (or CPU, MPU, or the like) of the system or apparatus reads the program. It is a process to be executed.
Claims (11)
前記第1の端末は、
送信すべきデータにダミーデータを付加するダミーデータ付加手段と、
前記中継装置を介して送信するデータに前記ダミーデータを付加するように前記ダミーデータ付加手段を制御するダミーデータ付加制御手段と、を備え、
前記第2の端末は、
前記第1の端末からデータを受信してから所定時間で応答する応答手段を備え、
前記中継装置は、
前記第1の端末から前記第2の端末へ送信されるデータに付加されている前記ダミーデータを除去して中継を行うダミーデータ除去手段を備えることを特徴とする通信システム。 A first terminal connected to the bus network; a second terminal connected to another bus network; and a relay device that relays communication between the first terminal and the second terminal. A communication system,
The first terminal is
Dummy data adding means for adding dummy data to data to be transmitted;
Dummy data addition control means for controlling the dummy data addition means so as to add the dummy data to the data transmitted through the relay device,
The second terminal is
Response means for responding in a predetermined time after receiving data from the first terminal;
The relay device is
A communication system comprising dummy data removing means for removing the dummy data added to data transmitted from the first terminal to the second terminal and performing relaying.
送信すべきデータにダミーデータを付加するダミーデータ付加手段と、
他のバス型ネットワークに接続された他の通信装置へ、中継装置を介して送信するデータに前記ダミーデータを付加するように前記ダミーデータ付加手段を制御するダミーデータ付加制御手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。 A communication device connected to a bus network,
Dummy data adding means for adding dummy data to data to be transmitted;
Dummy data addition control means for controlling the dummy data adding means so as to add the dummy data to data transmitted via a relay device to another communication device connected to another bus type network;
A communication apparatus comprising:
前記第1の端末により前記データに付加されたダミーデータを除去して中継を行うダミーデータ除去手段を備えることを特徴とする中継装置。 A relay device that relays data transmitted from a first terminal connected to a bus network to a second terminal connected to another bus network,
A relay apparatus comprising dummy data removing means for removing dummy data added to the data by the first terminal and relaying the dummy data.
送信すべきデータにダミーデータを付加するダミーデータ付加工程と、
他のバス型ネットワークに接続された他の通信装置へ、中継装置を介して送信するデータに前記ダミーデータを付加するように制御するダミーデータ付加制御工程と、
を有することを特徴とする通信装置の制御方法。 A method for controlling a communication device connected to a bus network,
A dummy data adding step for adding dummy data to the data to be transmitted;
A dummy data addition control step for controlling to add the dummy data to the data transmitted via the relay device to another communication device connected to another bus type network;
A method for controlling a communication apparatus, comprising:
前記第1の端末により前記データに付加されたダミーデータを除去して中継を行うダミーデータ除去工程を有することを特徴とする中継装置の制御方法。 A control method for a relay device that relays data transmitted from a first terminal connected to a bus network to a second terminal connected to another bus network,
A method for controlling a relay apparatus, comprising: a dummy data removing step of performing relay by removing dummy data added to the data by the first terminal.
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| US9692731B2 (en) * | 2015-10-07 | 2017-06-27 | International Business Machines Corporation | Anonymization of traffic patterns over communication networks |
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