[发明专利]安全控制装置及安全控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及为了确保功能安全而搭载在服务机器人和输送设备等上的安全控制装置，特别涉及使用了计算机系统的安全控制装置。

背景技术

服务机器人需要通过外界传感器和自诊断装置来持续监视安全状态，并在检测到任何危险时通过执行合适的安全控制逻辑来确保功能安全。

作为国际标准制定了IEC61508，该国际标准与以上述的服务机器人以及运输设备等按电气原理进行动作的系统为对象的功能安全相关。在IEC61508中，将为了确保功能安全而设置的系统称为安全关联系统。IEC61508规定了用于通过微处理器及PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）等硬件和计算机程序（软件）来构建安全关联系统的各种方法。通过使用由IEC61508规定的方法，能够使用计算机系统来构建安全关联系统。

另一方面，近年来微处理器等可编程电子设备的处理能力被提高了。因而，通过利用多任务OS（Operating System，操作系统），在一个计算机系统上并行执行各种应用程序，能够对搭载在服务机器人及汽车等设备上的多用途计算机系统进行整合。

例如，专利文献1公开了如下技术：使与功能安全的确保相关的应用程序（以下，称为安全关联应用）与其他的应用程序（以下，称为非安全关联应用）一同在一个计算机系统上动作。

当将由IEC61508规定的方法应用于包含安全关联应用及非安全关联应用的全体软件时，会产生应用于非安全关联应用的必要性。因而，存在软件开发成本増大的问题。

因此，在专利文献1所公开的技术中，通过系统程序的时间分段，使安全关联应用（安全监视程序及安全控制程序）相对于非安全关联应用（通常控制程序）独立。因而，能够从安全关联系统中除去通常控制程序，从而能够有助于使用计算机系统构成的安全关联系统的低成本化。

在先专利文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开2010-271759号公报

发明内容

对服务机器人及输送设备等进行控制的执行器包括马达。在此，参考图21对控制这种马达的控制装置的一个例子进行说明。图21所示的控制装置具有主控制ECU（Engine Control Unit，发动机控制单元）和马达放大器（伺服包）ECU。主控制ECU和马达放大器ECU通过高速通信线或模拟传送路径而相互连接。

主控制ECU基于时钟信号进行动作。主控制ECU向马达放大器ECU输出指示马达的控制内容的伺服指令值。马达放大器ECU基于从主控制ECU输出的伺服指令值所指示的控制内容，生成控制马达的PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）信号，并将其输出给马达。马达放大器ECU在载波信号的每一个周期的定时将来自主控制ECU的指示内容反映到PWM信号中。此外，马达放大器ECU通过监视马达来检测异常，从而进行用于确保功能安全的马达控制。如此，在图21所示的控制装置中，进行通常控制的主控制ECU和进行用于确保功能安全的控制的马达放大器ECU是独立的。因而，马达放大器ECU能够在不受主控制ECU的异常的影响的情况下进行用于确保功能安全的控制，从而确保了一定的安全性。

但是，在上述的控制装置中，存在以下说明的技术问题。主控制ECU以时钟信号为基准以大约1毫秒周期进行指示马达的控制内容的动作。与此相对，马达放大器ECU以载波信号为基准以大约30微秒周期进行将来自主控制ECU的指示内容反映到PWM信号中的动作。因而，存在主控制ECU无法与马达的控制周期同步地控制马达的问题。即，相对于马达的控制周期，马达的控制内容的指示被大幅地延迟了。

本发明是基于上述认知而作出的，其目的在于提供一种能够维持安全性，并能够与控制对象的控制周期同步地进行控制的安全控制装置及安全控制方法。