JP2017196676A - ケーブルを備える関節機構 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバケーブルを備える関節部において、ケーブルが使用時の屈曲によって断線や損傷を受ける虞の少ない関節機構を提供する。【解決手段】 関節機構１０１がケーブルを有する関節ＫＲにおいて関節を介して互いに変位可能に連結され、それぞれ信号送受信装置を備える第１リンクＬ１及び第２リンクＬ２と、第１リンクの信号送受信装置ＬＯ２と第２リンクの信号送受信装置ＬＯ３とを繋ぐように敷設されるケーブル芯線Ｆ１を含むケーブル１１と、第１リンク及び第２リンクのそれぞれに関節から離れた位置に設けられ、ケーブルと対応するリンクに保持する芯線保持部Ｐ１及びＰ２と、第１リンク及び第２リンクのそれぞれの芯線保持部よりも関節に近い位置に設けられ、ケーブル芯線Ｆ１を対応するリンクに所定の範囲で移動可能に係止する芯線係止部Ｑ１及びＱ２とを備える。【選択図】 図３

Description

本発明は、ロボット内部に敷設されたケーブルを備える関節機構に関する。

ロボットの姿勢を高速に且つノイズを受けずに制御するため、２つのリンクを連結する関節部の回動軸上に光送信装置と光受信装置とを設け、光送信装置と光受信装置との間に光ファイバケーブルを敷設し、光送信装置と光受信装置との間で光信号の伝送を行うロボットが開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１５−１７４２０８号公報

ところで、複数の関節部を備えるロボットでは、複数の関節部を介して接続された複数のリンクにそれぞれ関節制御装置を設け、それら複数の関節制御装置を連動させることによって、ロボットの姿勢制御が行われるようになっている。しかしながら、互いに複数の関節を介して接続されたリンク上の関節制御装置間に光信号を伝送させるためには、関節制御装置間に設けられた関節部の全ての回動軸に光送信装置と光受信装置とを設けて中継する必要がある。一方、回動軸から外れた位置、又は、複数の関節を介して接続された２つのリンク上にそれぞれ光送信装置と光受信装置とを設け、ケーブルによって光送信装置と光受信装置とを接続すると、ケーブルは関節部において、屈設されるため、関節部の屈曲によってケーブルが破損する虞があった。

本発明は、このような背景に鑑み、光ファイバケーブルを備える関節部において、ケーブルが使用時の屈曲によって断線や損傷を受ける虞の少ない関節機構を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、ケーブルを備える関節機構（１０１、２０１、３０１、４０１）が、関節（Ｋ_Ｒ、Ｅ_Ｒ、Ｍ_Ｒ、Ｕ_Ｒ）を介して互いに変位可能に連結され、それぞれ信号送受信装置（ＬＯ２、ＬＯ３、ＡＯ１、ＡＯ２、ＭＯ１、ＭＯ２、ＵＯ１、ＵＯ２）を備える第１リンク（Ｌ１、Ａ１、Ｍ１、Ｕ１）及び第２リンク（Ｌ２、Ａ２、Ｍ２、Ｕ２）と、前記第１リンクの前記信号送受信装置と前記第２リンクの前記信号送受信装置とを繋ぐように敷設されるケーブル（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）と、前記第１リンク及び前記第２リンクのそれぞれに関節から離れた位置に設けられ、前記ケーブルを対応するリンクに保持する芯線保持部（Ｐ１〜Ｐ８）と、前記第１リンク及び前記第２リンクのそれぞれの前記芯線保持部よりも前記関節に近い位置に設けられ、前記ケーブルを対応するリンクに所定の範囲で移動可能に係止する芯線係止部（Ｑ１〜Ｑ１０）を備えるとよい。

ここで関節を介して互いに変位可能に連結されるとは、第１リンクと第２リンクとが１軸回動可能に連結する連結軸によって直接連結される場合と他のリンクを介して間接的に連結される場合とを含む。

この態様によれば、ケーブルが芯線保持部においてリンクに保持され、芯線保持部よりも関節機構に近い位置に設けられた芯線係止部において、ケーブルが所定の範囲で移動可能にリンクに係止される。ケーブルが関節機構に備えられたリンクに保持されつつ、ケーブルが関節部での屈曲に応じて移動可能であるように係止されるため、関節部での屈曲によってケーブルが受ける荷重を緩和することが可能となる。

また、上記ケーブルを備える関節機構（２０１）において、前記芯線係止部（Ｑ１１、Ｑ１４）が、前記第１リンク（Ａ１）及び前記第２リンク（Ａ２）にそれぞれ複数設けられるとよい。

この態様によれば、ケーブルが複数の芯線係止部によって係止され、ケーブルをよりリンクに沿って敷設することが可能となる。

また、上記ケーブルを備える関節機構（１０１、２０１、３０１、４０１）において、ケーブル芯線（１１、２１、３１）が光ファイバ芯線（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）であり、前記信号送受信装置が光送受信装置（ＬＯ２、ＬＯ３、ＡＯ１、ＡＯ２、ＭＯ１、ＭＯ２、ＵＯ１、ＵＯ２）であって、前記ケーブルが前記光ファイバ芯線を前記光ファイバ芯線の軸線に直交する方向へ所定の範囲で移動可能に被覆する被覆材（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）とを有する光ファイバケーブルであって、前記芯線係止部（Ｑ１〜Ｑ１４）が前記被覆材を前記リンクに固定する被覆材固定部（Ｑ１_−２、Ｑ２_−２）を含むとよい。

この態様によれば、ケーブルが光ファイバケーブルであり、信号送受信装置が光送受信装置であって、被覆材固定部によって被覆材がリンクに固定され、リンクに固定された被覆材によって光ファイバケーブルの軸線に直交する方向への移動が規制される。光ファイバ芯線をリンクに所定の範囲で移動可能に係止する構成が被覆材及び被覆材固定部による簡単な構成で実現される。

また、上記芯線保持部（Ｐ１〜Ｐ８）が前記光ファイバ芯線（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）を前記被覆材（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）に固定する芯線固定部（Ｐ１_−１、Ｐ２_−１）と前記被覆材を前記リンクに固定する被覆材固定部（Ｐ１_−２、Ｐ２_−２）とを含むとよい。

この態様によれば、芯線固定部によって、光ファイバ芯線が被覆材に固定され、被覆材固定部によって、被覆材がリンクに固定される。光ファイバ芯線をリンクに固定し保持する構成が芯線固定部及び被覆材固定部による簡単な構成によって実現される。

また、上記光ファイバ芯線（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）の許容曲げ半径が前記被覆材の許容曲げ半径よりも小さいとよい。

この態様によれば、関節部におけるケーブルの曲げ半径が被覆材の許容曲げ半径よりも小さく光ファイバケーブルの許容曲げ半径よりも大きい時に、光ファイバ芯線は破損せず被覆材のみが破損しうるため、被覆材の破損によってケーブルの曲げ半径の小さい箇所を同定することが可能となる。

上記関節（Ｋ_Ｒ）が前記第２リンク（Ｌ２）を前記第１リンク（Ｌ１）に対して１つの回動軸を中心とする回動可能に前記第１リンクに連結する連結部（Ｋ_Ｒ１）によって構成され、前記連結部が前記回動軸に沿って設けられた内孔（１３）を備える回動軸部材（１２）を有し、前記光ファイバケーブル（１１）が前記内孔を通るように敷設されるとよい。

この態様によれば、光ファイバケーブルが連結部の回動軸に沿って敷設される。

また、上記第１リンク（Ａ１）と前記第２リンク（Ａ２）との間に連結される少なくとも１つの中間リンク（Ｅ）を備え、前記第１リンクは、リンクを互いに１軸に回動可能に連結する連結部（Ｅ_Ｒ１、Ｅ_Ｒ２）を介して順番に第２リンクにまで連結され、前記ケーブル（２１）が第１リンクから順番に設けられた連結部を介して第２リンクに接続され、前記中間リンクのそれぞれに前記芯線係止部（Ｑ４、Ｑ５）が少なくとも２つ設けられるとよい。

この態様によれば、光ファイバ芯線を第１リンク及び第２リンクの間に連結された中間リンクに係止することが可能となる。

上記連結部（Ｅ_Ｒ１、Ｅ_Ｒ２）の全てが前記回動軸に沿って設けられた内孔（２４、２５）を備える回動軸部材（２２、２３）を有し、前記光ファイバケーブルが全ての前記内孔を通るように敷設されるとよい。

この態様によれば、関節に設けられた連結部において、光ファイバケーブルが全ての連結部の回動軸に沿って敷設される。

また、上記関節（Ｍ_Ｒ）が前記第１リンク（Ｍ１）に対して、前記第２リンク（Ｍ２）を並進変位させるように連結するとよい。

この態様によれば、ケーブルを互いに並進変位する２つリンクを備える関節に敷設することが可能となる。

また、上記関節（Ｕ_Ｒ）が前記第１リンク（Ｕ１）に対して前記第２リンク（Ｕ２）をねじれ変位させるように連結するとよい。

この態様によれば、ケーブルを互いにねじれ変位する２つリンクを備える関節に敷設することが可能となる。

また、上記光ファイバケーブル（１１、２１、３１）が複数の光ファイバ芯線（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）を備えるとよい。

この態様によれば、光ファイバケーブルに備えられた複数の光ファイバ芯線を用いて複数の信号を伝送することが可能となる。

以上の構成によれば、光ファイバケーブルを備える関節において、ケーブルが使用時の屈曲によって断線や損傷を受ける虞の少ない関節機構を構成することが可能となる。

本発明の関節機構を有するロボット外観を示す斜視図 図１のロボットの連結部及び光通信モジュールの配置を示す模式図 図１のロボットの光ファイバケーブルを備える膝関節部の模式図 図３のＩＶ−ＩＶにおける（Ａ）１本の光ファイバ芯線を備える光ファイバケーブル及び（Ｂ）２本の光ファイバ芯線を備える光ファイバケーブルの断面図 図１のロボットの光ファイバケーブルを備える肘関節部の模式図 光ファイバケーブルを備え、互いに並進変位するリンクによって構成された伸縮する関節部の模式図 光ファイバケーブルを備え、互いにねじれ変位するリンクによって構成された関節部の（Ａ）模式図及び（Ｂ）ＶＩＩ−ＶＩＩにおける断面図

以下、図面を参照して、本発明を実施形態に係るロボットＲについて、図面を参照して説明する。

図１に示されるように、ロボットＲは、自律的に歩行・走行を行う２脚歩行式ロボットである。以下の説明において、ロボットＲの前後方向をＸ軸、左右方向をＹ軸、上下方向をＺ軸とする。ロボットＲは、頭部Ｈ、２本の腕部Ａ_Ｌ及びＡ_Ｒ、上体部Ｂ及び２本の脚部Ｌ_Ｌ及びＬ_Ｒを備える。頭部ＨはロボットＲの基体部である上体部Ｂに首関節部Ｎを介して連結されている。上体部Ｂの左側には、肩関節部Ｓ_Ｌを介して腕部Ａ_Ｌが連結されている。上体部Ｂの右側には、肩関節部Ｓ_Ｒを介して腕部Ａ_Ｒが連結されている。上体部Ｂの下面左側に股関節部Ｊ_Ｌを介して脚部Ｌ_Ｌが連結されている。上体部Ｂの下面右側に、股関節部Ｊ_Ｒを介して脚部Ｌ_Ｒが連結されている。上体部Ｂの背面には、頭部Ｈ、上体部Ｂ、腕部Ａ_Ｌ、Ａ_Ｒ及び脚部Ｌ_Ｌ、Ｌ_Ｒの制御を行うための制御装置搭載部Ｃが設けられている。

脚部Ｌ_ＲはリンクＬ１をその上部に備え、リンクＬ１の上端が股関節部Ｊ_Ｒを介して上体部Ｂの下端右側に連結している。膝関節部Ｋ_ＲがリンクＬ１の下端に設けられており、リンクＬ１が膝関節部Ｋ_Ｒを介してリンクＬ２と連結している。リンクＬ２の下端には、足首関節部Ｆ_Ｒを介して、地面に当接する足部Ｉ_Ｒが備えられている。

腕部Ａ_Ｒはその上部にリンクＡ１を備え、リンクＡ１の上端は肩関節部Ｓ_Ｒを介して上体部Ｂの上部右側に連結している。リンクＡ１の下端に肘関節部Ｅ_Ｒが設けられており、リンクＡ１は肘関節部Ｅ_Ｒを介してリンクＡ２と連結している。リンクＡ２の下端に、物品を把持するために人の手の形状とされた把持部Ｇ_Ｒが手首関節部Ｗ_Ｒを介して設けられている。

図２に示されるように、ロボットＲの内部には、リンクと関節部内部に設けられ隣接配置された一対のリンクを連結する連結部とが複数設けられている。連結部は一方のリンクに対して他方のリンクを１軸に回動可能に連結している。連結部の回動方向は、Ｘ軸を中心とする回転（ロール）、Ｙ軸を中心とする回転（ピッチ）、Ｚ軸を中心とする回転（ヨー）の３種から成り、それらの組み合わせによって関節部における複数の自由度を有する回動が可能となる。ロボットＲを構成するリンク上には姿勢制御に用いるための光信号を送受信する光送受信モジュールが複数設けられており、光送受信モジュールＬＯ１、ＬＯ２、ＡＯ１、ＡＯ２が関節部を通る光ファイバケーブル１１、２１によって接続される。

ロボットＲに設けられた光送受信モジュールＬＯ１、ＬＯ２、ＡＯ１、ＡＯ２が関節部を通る光ファイバケーブル１１、２１によって接続され、光ファイバケーブル１１、２１はロボットＲに設けられたリング型トポロジを有する光ファイバネットワークの一部を構成する。図２に示されるようにロボットＲには腕部や脚部等に直列に接続された複数のリンクを備える。ロボットＲの光ファイバネットワークは直列に接続されたリンク上の光送受信モジュールを順番に接続するリング型トポロジを有し、光ファイバネットワークが関節部を通過する光ファイバケーブルを一端側から他端側へ及び他端側から一端側へ接続された光ファイバケーブルによって構成されている。直列に接続された３つ以上のリンクに設けられた光送受信モジュールを光ファイバケーブルによって接続することによってリング型トポロジを有する光ファイバネットワークを構成すると、関節部を通過する光ファイバケーブルは送信受信の２本となる。一方、直列に接続された３つ以上のリンクにおいてリンクの一端側に設けられネットワークのハブとなる光送受信モジュールと他の光送受信モジュール全てとが送信受信の２本の光ファイバケーブルによって接続されることによって放射型トポロジを有する光ファイバネットワークを構成すると、リング型トポロジを有する光ファイバネットワークに比べて放射型トポロジを有する光ファイバネットワークではハブ側の関節部に多数の光ファイバケーブルが設けられる。リング型トポロジは放射型トポロジに比べ、関節部に設けられる光ファイバケーブルの本数が少なくなるため、リング状トポロジを有する光ファイバネットワークでは光ファイバケーブルを回動軸に沿って設けることがより容易になる。

脚部Ｌ_Ｒは、股関節部Ｊ_Ｒを介して、上体部Ｂの下端に接続されている。股関節部Ｊ_ＲにはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの３軸の回動を各々可能とする３つの連結部Ｊ_Ｒ１、Ｊ_Ｒ２及びＪ_Ｒ３が備えられている。股関節部Ｊ_Ｒの下端に設けられた連結部Ｊ_Ｒ３に、リンクＬ１が連結されている。リンクＬ１の下端に膝関節部Ｋ_Ｒが設けられ、リンクＬ１は膝関節部Ｋ_Ｒを介してリンクＬ２に連結している。膝関節部Ｋ_ＲにリンクＬ２をリンクＬ１に対してＹ軸回りに回動可能に連結する連結部Ｋ_Ｒ１が備えられている。リンクＬ１の上部には光送受信モジュールＬＯ１が設けられ、リンクＬ１の下部に光送受信モジュールＬＯ２が備えられている。リンクＬ２の下部には光送受信モジュールＬＯ３が備えられている。

腕部Ａ_Ｒはその上端にリンクＡ１を備え、リンクＡ１の上端は肩関節部Ｓ_Ｒを介して上体部Ｂの上部右端に連結される。リンクＡ１の下端に肘関節部Ｅ_Ｒが設けられ、リンクＡ１は肘関節部Ｅ_Ｒを介してリンクＡ２の上端に接続している。肘関節部Ｅ_ＲにリンクＡ１側から順番にリンクＥをリンクＡ１に対してＹ軸回りの回動可能に連結する連結部Ｅ_Ｒ１と、連結部Ｅ_Ｒ１に接続されたリンクＥと、リンクＥに連結され、リンクＡ２をリンクＥに対してＸ軸回りの回動可能に連結する連結部Ｅ_Ｒ２とが設けられている。リンクＡ１には、光送受信モジュールＡＯ１が設けられ、リンクＡ２の上端には光送受信モジュールＡＯ２が備えられている。

＜＜第１実施形態＞＞
図３に示されるように、脚部Ｌ_Ｒに備えられたリンクＬ１は、リンクＬ２と連結部Ｋ_Ｒ１を介して連結している。図３においても、ロボットＲの前後方向をＸ軸、左右方向をＹ軸、上下方向をＺ軸として説明する。リンクＬ１には、連結部Ｋ_Ｒ１に比べて上方（Ｚ軸正の方向）かつリンクＬ１の右（Ｙ軸負の方向）側面に固定された光送受信モジュールＬＯ２が設けられている。リンクＬ２には、連結部Ｋ_Ｒ１に比べて下方（Ｚ軸負の方向）かつリンクＬ２の左側面に固定された光送受信モジュールＬＯ２が設けられている。光送受信モジュールＬＯ２と光送受信モジュールＬＯ３との間に光ファイバケーブル１１が接続されている。光ファイバケーブル１１は、１本の光ファイバ芯線Ｆ１と、光ファイバ芯線Ｆ１の周りにチューブ状に形成され、光ファイバ芯線Ｆ１を内包し光ファイバ芯線Ｆ１のシースとなる被覆材Ｃ１とを備える。

ここでは、光ファイバ芯線とは光信号が伝搬するコアとそのコアを取り囲むように設けられるクラッドを備えるものであって、コアとクラッドのみを備えるものやコアとクラッドとクラッドの表面を被覆する樹脂や繊維等を備えるものを含む。本実施形態では被覆材Ｃ１はチューブ状としているが、被覆材Ｃ１が屈曲しやすいように被覆材Ｃ１にその内孔に通じる切り込みを設けたスリットチューブを用いてもよい。被覆材Ｃ１は低密度ポリエチレン等の可撓性を有する素材によって形成されるとよい。

光送受信モジュールＬＯ２から送信された光信号が光ファイバケーブル１１に入射するように、光ファイバ芯線Ｆ１の一端が光送受信モジュールＬＯ２の光送信装置ＬＯ２Ｔに接続され、光ファイバ芯線Ｆ１がリンクＬ１に沿って下方に延びている。光送受信モジュールＬＯ２からリンクＬ１に沿って延びる光ファイバ芯線Ｆ１は光送受信モジュールＬＯ２の近傍でその下方に設けられた芯線保持部Ｐ１を通過する。芯線保持部Ｐ１の光送受信モジュールＬＯ２に向く上側において、光ファイバ芯線Ｆ１が光ファイバ芯線Ｆ１を被覆する被覆材Ｃ１によって被覆される。芯線保持部Ｐ１は、光ファイバ芯線Ｆ１と被覆材Ｃ１の内管の間を埋めるように光ファイバ芯線Ｆ１を被覆材Ｃ１に固定する芯線固定部Ｐ１_−１と、被覆材Ｃ１をリンクに固定する第１被覆材固定部Ｐ１_−２とを備える。芯線固定部Ｐ１_−１は、光ファイバ芯線Ｆ１を中央に保持しながら、芯線保持部Ｐ１の光送受信モジュールＬＯ２に向く側に設けられた被覆材Ｃ１の開口部よりも上方にまで延びている。芯線固定部Ｐ１_−１によって被覆材Ｃ１の開口部から光送受信モジュールＬＯ２に向かって光ファイバ芯線Ｆ１が突出するように保持されるため、被覆材Ｃ１の開口部において光ファイバ芯線Ｆ１が小さな曲率半径で曲がることはなく光ファイバ芯線Ｆ１に荷重が集中しないように構成されている。光ファイバ芯線Ｆ１が芯線固定部Ｐ１_−１によって被覆材Ｃ１に対して固定され、被覆材Ｃ１が第１被覆材固定部Ｐ１_−２によってリンクＬ１に固定される。芯線保持部Ｐ１に備えられた第１被覆材固定部Ｐ１_−２及び芯線固定部Ｐ１_−１によって、光ファイバ芯線Ｆ１がリンクＬ１に固定され保持される。

光ファイバケーブル１１は、芯線保持部Ｐ１を通過し、連結部Ｋ_Ｒ１に向かって延びている。図４（Ａ）に示されるように、被覆材Ｃ１の管中央部には光ファイバ芯線Ｆ１が収められ、光ファイバ芯線Ｆ１は取り囲むように設けられた被覆材Ｃ１によって被覆されている。光ファイバ芯線Ｆ１の外周と被覆材Ｃ１の内壁との間に空間が設けられ、光ファイバ芯線Ｆ１は被覆材Ｃ１の管内で変位することが可能である。光ファイバ芯線Ｆ１を被覆する被覆材Ｃ１を設けることで、光ファイバケーブル１１に加わる側圧は被覆材Ｃ１を介して光ファイバ芯線Ｆ１に加わり、側圧が光ファイバ芯線Ｆ１に直接加わらず側圧による光ファイバ芯線Ｆ１の伝送特性の劣化が防止される。本実施形態では、図４（Ａ）に示されるように、光ファイバケーブル１１に１本の光ファイバ芯線Ｆ１が敷設されているとしたが、図４（Ｂ）に示されるように、光ファイバケーブル１１に２本の光ファイバ芯線Ｆ１_−１及びＦ１_−２、又は、２本以上の光ファイバケーブルを設けてもよい。

光ファイバケーブル１１は、芯線保持部Ｐ１から延び、芯線保持部Ｐ１よりも連結部Ｋ_Ｒ１の近傍に設けられた芯線係止部Ｑ１を通過する。芯線係止部Ｑ１は、リンクＬ１に固定された第２被覆材固定部Ｑ１_−２を備え、第２被覆材固定部Ｑ１_−２は被覆材Ｃ１をリンクＬ１に固定する。芯線係止部Ｑ１は、光ファイバ芯線Ｆ１を被覆材Ｃ１に固定する芯線固定部を備えず、光ファイバ芯線Ｆ１は芯線係止部Ｑ１において被覆材Ｃ１に固定されないため、被覆材Ｃ１の管内で変位することが可能である。芯線係止部Ｑ１において被覆材Ｃ１がリンクＬ１に固定されているため、光ファイバ芯線Ｆ１は被覆材Ｃ１の管内の中を移動可能にリンクＬ１に係止される。光ファイバケーブル１１は芯線係止部Ｑ１を通過しリンクＬ１に沿ってリンクＬ１の下端にまで延びている。

芯線固定部Ｐ１_−１によって光ファイバ芯線Ｆ１が被覆材Ｃ１に固定されるが、固定手段としては、例えば弾性体を被覆材Ｃ１の管内に挿入することによって光ファイバ芯線Ｆ１を被覆材Ｃ１に摩擦係止する態様や、被覆材Ｃ１の管内に接着剤を塗り、光ファイバ芯線Ｆ１を被覆材Ｃ１に固着する態様があるが、本発明の光ファイバ芯線Ｆ１を被覆材Ｃ１に固定する手段はこれらに限定されない。第１被覆材固定部Ｐ１_−２及び第２被覆材固定部Ｑ１_−２によって被覆材Ｃ１がリンクＬ１に固定される。被覆材Ｃ１をリンクＬ１に固定する手段としては、被覆材Ｃ１をリンクＬ１に接着する態様や、被覆材Ｃ１をリンクＬ１に結束するという態様があるが、本発明の被覆材Ｃ１をリンクＬ１に固定する手段はこれらに限定されない。

リンクＬ１は板状に下方に突出し左側に切欠かれたＬ１リンク結合部Ｌ１_−１を備える。リンクＬ２は板状に上方に突出し右側が切欠かれＬ１リンク結合部Ｌ１_−１と嵌合するＬ２リンク結合部Ｌ２_−１を備える。Ｌ１リンク結合部Ｌ１_−１及びＬ２リンク結合部Ｌ２_−１は連結部Ｋ_Ｒ１においてそれぞれ左右（Ｙ軸方向）に貫く孔を備えており、Ｌ１リンク結合部Ｌ１_−１とＬ２リンク結合部Ｌ２_−１とが嵌合する時に一体となってＬ１リンク結合部Ｌ１_−１とＬ２リンク結合部Ｌ２_−１とを左右に貫く貫通孔を形成する。円筒状の部材である連結支持管１２の右側をＬ１リンク結合部Ｌ１_−１の貫通孔に嵌めこみ固定し、連結支持管１２の左側をＬ２リンク結合部Ｌ２_−１に嵌合させることによって、リンクＬ２はリンクＬ１に対して左右（Ｙ軸方向）を軸線とする回動可能に連結され、リンクＬ１に設けられた貫通孔、リンクＬ２に設けられた貫通孔及び連結支持管１２とによって、連結部Ｋ_Ｒ１が構成される。リンクＬ１に固定されリンクＬ２に嵌合される連結支持管１２は、管内部である連結支持管内孔１３を備え、連結支持管内孔１３はリンクＬ１及びリンクＬ２のそれぞれに設けられた貫通孔を通ってリンクＬ１及びリンクＬ２を貫通している。連結部Ｋ_Ｒ１の回動軸は連結支持管内孔１３と同軸であり、連結部Ｋ_Ｒ１の回動軸が連結支持管内孔１３を通るように構成されている。右方（Ｙ軸負の方向）に設けられた連結支持管１２の開口端はリンクＬ１の右側面になめらかに接続し、左方に設けられた連結支持管１２の開口端はリンクＬ１の左側面になめらかに接続している。

光送受信モジュールＬＯ２から延びた光ファイバケーブル１１は、連結部Ｋ_Ｒ１において左方（Ｙ軸正の方向）へ屈曲し、連結支持管１２の右側の開口端から連結支持管１２の管内へ延びている。光ファイバケーブル１１の屈曲部１４において、被覆材Ｃ１及び光ファイバ芯線Ｆ１は下方（Ｚ軸負の方向）から左方へ屈曲している。連結部Ｋ_Ｒ１の近傍で屈曲する光ファイバケーブル１１の屈曲部１４では、被覆材Ｃ１及び光ファイバ芯線Ｆ１が屈曲する。被覆材Ｃ１のリンクＬ２に向く側縁部に比べ、光ファイバ芯線Ｆ１は大きな半径を有して屈曲する。光ファイバケーブル１１に光ファイバ芯線Ｆ１を覆うように被覆材Ｃ１が設けられ、被覆材Ｃ１と光ファイバ芯線Ｆ１との間に設けられた空間において光ファイバ芯線Ｆ１が移動するため、光ファイバケーブル１１の屈曲部１４において光ファイバ芯線Ｆ１に大きな曲げ半径を確保し光ファイバ芯線Ｆ１が受ける荷重を緩和することが可能となる。また、リンクＬ２から連結支持管１２へ延び光ファイバケーブル１１が屈曲する時に、連結支持管１２の開口部に光ファイバケーブル１１の側縁部が当接する。光ファイバケーブル１１が屈曲する時に、光ファイバ芯線Ｆ１が直接、連結支持管１２の開口部に当接せず、被覆材Ｃ１が介在することによって光ファイバ芯線Ｆ１の破損が防止される。光ファイバ芯線Ｆ１は高屈曲性を有するとよく、光ファイバ芯線Ｆ１の許容曲げ半径は被覆材Ｃ１の許容曲げ半径よりも小さくなるように構成されている。光ファイバケーブル１１の屈曲部１４の曲げ半径が被覆材Ｃ１の許容曲げ半径よりも小さく光ファイバ芯線Ｆ１の許容曲げ半径よりも大きい時に、光ファイバ芯線Ｆ１は破損せず被覆材Ｃ１のみが破損しうるため、光ファイバ芯線Ｆ１を破損させることなく被覆材Ｃ１の破損によって光ファイバケーブル１１の屈曲部１４において曲げ半径の小さい箇所を同定することが可能となる。また、光ファイバ芯線Ｆ１の許容曲げ半径は被覆材Ｃ１の許容曲げ半径よりも小さいため、被覆材Ｃ１が光ファイバ芯線Ｆ１よりも破損しやすく、膝関節部Ｋ_Ｒの屈曲によって光ファイバ芯線Ｆ１に荷重がかかりやすい箇所を、被覆材Ｃ１の破損の度合いによって同定することが可能となる。

連結部Ｋ_Ｒ１では、光ファイバケーブル１１は連結支持管１２の管内を通って敷設されている。連結支持管１２の内径は、光ファイバケーブル１１の外径よりも大きく、光ファイバケーブル１１が連結支持管１２において上下及び前後に移動することによって、屈曲部１４において光ファイバケーブル１１に加わるねじれや引っ張りなどの荷重の集中が緩和される。リンクＬ１及びＬ２に設けられた貫通孔に連結支持管１２が設けられ、連結支持管１２はリンクＬ１及びＬ２を互いに回動可能に連結している。連結支持管１２にリンクＬ２のリンクＬ１に対する回動軸が通っているため、光ファイバケーブル１１を膝関節部Ｋ_Ｒの屈曲によって変位しない回動軸に沿って敷設することが可能となる。光ファイバケーブル１１を回動軸に沿って敷設することによって、膝関節部Ｋ_Ｒの屈曲時に加わる光ファイバケーブル１１を変位させようとする荷重が抑えられる。

連結支持管１２に敷設された光ファイバケーブル１１は、連結支持管１２を貫通し、リンクＬ２の左（Ｙ軸正の方向）側面にまで延びている。連結支持管１２の左端の開口部より突出した光ファイバケーブル１１は、連結支持管１２の左端の開口部において、下方（Ｚ軸負の方向）へ屈曲し、リンクＬ２の左側面に沿って下方へ延びている。リンクＬ２に沿って、下方へ延びる光ファイバケーブル１１は、リンクＬ２に設けられた芯線係止部Ｑ２を通過する。リンクＬ２に設けられた芯線係止部Ｑ２を光ファイバケーブル１１が通過する時に、光ファイバケーブル１１の被覆材Ｃ１が第２被覆材固定部Ｑ２_−２によってリンクＬ２に固定される。光ファイバケーブル１１に設けられた光ファイバ芯線Ｆ１の移動は被覆材Ｃ１によって被覆材Ｃ１の管内に規制され、リンクＬ２に設けられた芯線係止部Ｑ２において被覆材Ｃ１がリンクＬ２に固定されるため、光ファイバ芯線Ｆ１はリンクＬ２に設けられた芯線係止部Ｑ２において、リンクＬ２に対して、リンクＬ２に固定された被覆材Ｃ１の管内で移動可能であるように係止される。

リンクＬ２に設けられた芯線係止部Ｑ２を通過した光ファイバケーブル１１は、リンクＬ２に沿って下方へ延び、リンクＬ１に設けられた光送受信モジュールＬＯ３の近傍で、光送受信モジュールＬＯ３よりも連結部Ｋ_Ｒ１に近い場所に設けられた芯線保持部Ｐ２を通過する。芯線保持部Ｐ２に備えられた第１被覆材固定部Ｐ２_−２によって被覆材Ｃ１はリンクＬ２に固定され、芯線保持部Ｐ２に備えられた芯線固定部Ｐ２_−１によって光ファイバ芯線Ｆ１は被覆材Ｃ１に固定される。芯線保持部Ｐ２に備えられた第１被覆材固定部Ｐ２_−２及び芯線固定部Ｐ２_−１によって光ファイバ芯線Ｆ１はリンクＬ２に対して固定され保持される。

芯線係止部Ｑ２を通過した光ファイバケーブル１１の被覆材Ｃ１は、芯線保持部Ｐ２及び光送受信モジュールＬＯ３との間で終端している。被覆材Ｃ１の終端部において、芯線固定部Ｐ２_−１が被覆材Ｃ１から下方に設けられた光送受信モジュールＬＯ３に向かって突出し、芯線固定部Ｐ２_−１の中央から光ファイバ芯線Ｆ１が延び、光送受信モジュールＬＯ３の光受信装置ＬＯ３Ｒに接続されている。

以上のように構成した光ファイバケーブル１１を備える関節機構１０１の動作について説明する。膝関節部Ｋ_Ｒにおいて、リンクＬ１とリンクＬ２とは連結部Ｋ_Ｒ１を介して回動可能に連結されている。光送受信モジュールＬＯ２がリンクＬ１に設けられ、光送受信モジュールＬＯ３がリンクＬ２に設けられ、光送受信モジュールＬＯ２と光送受信モジュールＬＯ３とが光ファイバケーブル１１によって接続されている。光ファイバ芯線Ｆ１は芯線保持部Ｐ１及びＰ２によって対応するリンクＬ１及びリンクＬ２に保持され、芯線係止部Ｑ１及びＱ２によって、対応するリンクＬ１及びリンクＬ２に係止されている。光ファイバ芯線Ｆ１は芯線保持部Ｐ１と芯線保持部Ｐ２との間では、被覆材Ｃ１の管内を移動することが可能である。光ファイバ芯線Ｆ１が芯線保持部Ｐ１と芯線保持部Ｐ２との間では被覆材Ｃ１の管内を移動するため、膝関節部Ｋ_Ｒの屈曲によって加わる光ファイバ芯線Ｆ１への荷重が膝関節部Ｋ_Ｒに設けられた光ファイバ芯線Ｆ１に集中することなく、芯線保持部Ｐ１と芯線保持部Ｐ２との間の光ファイバ芯線Ｆ１に分散される。光送受信モジュールＬＯ２の光送信装置ＬＯ２Ｔから送信された光信号は膝関節部Ｋ_Ｒを介して敷設された光ファイバケーブル１１を通って光送受信モジュールＬＯ３の光受信装置ＬＯ３Ｔに受信可能に伝送される。

以上のように構成した光ファイバケーブル１１を備える関節機構１０１の効果について説明する。光ファイバケーブル１１を備える関節機構１０１は、膝関節部Ｋ_Ｒを介して互いに回動可能に連結されたリンクＬ１及びリンクＬ２と、リンクＬ１及びリンクＬ２にそれぞれ設けられた光送受信モジュールＬＯ２及びＬＯ３と、光送受信モジュールＬＯ２と光送受信モジュールＬＯ３とを繋ぐように敷設されたケーブル芯線となる光ファイバ芯線Ｆ１を含む光ファイバケーブル１１と、リンクＬ１の膝関節部Ｋ_Ｒから離れた位置に設けられ光ファイバ芯線Ｆ１をリンクＬ１に固定し保持する芯線保持部Ｐ１及びリンクＬ２の膝関節部Ｋ_Ｒから離れた位置に設けられ光ファイバ芯線Ｆ１をリンクＬ２に固定し保持する芯線保持部Ｐ２と、リンクＬ１の芯線保持部Ｐ１よりも連結部Ｋ_Ｒ１に近い位置でリンクＬ１に設けられリンクＬ１に光ファイバ芯線Ｆ１を係止する芯線係止部Ｑ１と、リンクＬ２の芯線保持部Ｐ２よりも連結部Ｋ_Ｒ１に近い位置でリンクＬ２に設けられリンクＬ２に光ファイバ芯線Ｆ１を係止する芯線係止部Ｑ２とを有する。光ファイバケーブル１１がリンクＬ１及びＬ２に保持されつつ、光ファイバケーブル１１が膝関節部Ｋ_Ｒでの屈曲に応じて移動可能であるように係止されるため、膝関節部Ｋ_Ｒでの屈曲によって光ファイバ芯線Ｆ１が受ける荷重を緩和することが可能となる。芯線保持部Ｐ１と芯線保持部Ｐ２の間の光ファイバ芯線Ｆ１に膝関節部Ｋ_Ｒでの屈曲に必要となる余長を持たせるように敷設することも可能である。

関節機構１０１は、光ファイバ芯線Ｆ１と光ファイバ芯線Ｆ１を光ファイバ芯線Ｆ１の軸線に直交する方向へ所定の範囲のみ移動可能に被覆する被覆材Ｃ１とを備える光ファイバケーブル１１と、光信号を送受信する光送受信装置である光送受信モジュールＬＯ１及びＬＯ２とを備える。芯線係止部Ｑ１及びＱ２が被覆材Ｃ１を対応するリンクＬ１及びＬ２に固定する第２被覆材固定部Ｑ１_−２及びＱ２_−２を備え、被覆材Ｃ１及び第２被覆材固定部Ｑ１_−２及びＱ２_−２によって、光ファイバ芯線Ｆ１がリンクＬ１及びＬ２に所定の範囲に移動可能に係止される。光ファイバ芯線Ｆ１をリンクＬ１及びＬ２に所定の範囲で移動可能に係止する構成が被覆材Ｃ１及び第２被覆材固定部Ｑ１_−２及びＱ２_−２による簡単な構成で実現される。

芯線保持部Ｐ１及びＰ２は被覆材Ｃ１に固定する芯線固定部Ｐ１_−１及びＰ２_−１と被覆材Ｃ１をリンクＬ１及びＬ２に固定する第１被覆材固定部Ｐ１_−２及びＰ２_−２とを備え、光ファイバ芯線Ｆ１が芯線保持部Ｐ１及びＰ２に備えられた芯線固定部Ｐ１_−１及びＰ２_−１と芯線固定部Ｐ１_−１及びＰ２_−１とによってリンクＬ１及びＬ２に固定され保持される。

膝関節部Ｋ_ＲがリンクＬ２に対して１軸の回動軸を中心とする回動可能にリンクＬ２をリンクＬ１に連結する１つの連結部Ｋ_Ｒ１によって構成され、連結部Ｋ_Ｒ１の回動軸に沿った連結支持管内孔１３を有する連結支持管１２を備え、光ファイバケーブル１１は連結支持管内孔１３を通るように敷設されている。光ファイバ芯線Ｆ１が回動軸に沿った連結支持管内孔１３に敷設されるため、膝関節部Ｋ_Ｒの屈曲時に加わる光ファイバ芯線Ｆ１への荷重が抑えられる。光ファイバ芯線Ｆ１は芯線保持部Ｐ１及びＰ２において対応するリンクＬ１及びＬ２に固定され、芯線保持部Ｐ１とＰ２の間の光ファイバ芯線Ｆ１は被覆材Ｃ１の管内において移動可能であり、膝関節部Ｋ_Ｒの屈曲時の光ファイバケーブル１１の曲げ、引っ張り、ねじれ等の荷重が連結部Ｋ_Ｒ１の光ファイバ芯線Ｆ１に集中せず、光ファイバ芯線Ｆ１の損傷が防止される。

＜＜第２実施形態＞＞
図５に示されるように、腕部Ａ_Ｒに備えられたリンクＡ１は上下（Ｚ軸方向）に延び、リンクＡ１の右側面（Ｙ軸負の方向に向く面）には光送受信モジュールＡＯ１が設けられている。リンクＡ１の下方には、上下に延びるリンクＥが設けられており、リンクＡ１の下端及びリンクＥの上端は連結部Ｅ_Ｒ２を介してリンクＥがリンクＡに対して左右を軸とする回動可能であるように連結されている。連結部Ｅ_Ｒ２においてリンクＡ１及びリンクＥは連結時にリンクＡ１及びリンクＥを共に回動軸に沿って左右に貫通する貫通孔をそれぞれ備え、連結支持管２２がそれらの貫通孔を共に通過するように嵌合されている。連結支持管２２の右端がリンクＡ１の貫通孔に固定され、連結支持管２２の左端がリンクＥの貫通孔に嵌合することによって連結され、リンクＥは連結支持管２２を備える連結部Ｅ_Ｒ１を介してリンクＥに左右（Ｙ軸方向）を軸線とする回動可能に連結されている。リンクＡ２は連結部Ｅ_Ｒ２においてリンクＥに対して前後（Ｘ軸方向）を軸線とする回動可能に支持されている。連結部Ｅ_Ｒ２にはリンクＥ及びリンクＡ２を前後に貫通する孔が設けられており、その貫通する孔に、前後に延びた管である連結支持管２３が通されている。リンクＥの前後に貫通する孔に連結支持管２３の後端が固定され、リンクＡの前後に貫通する孔に連結支持管２３の前端が嵌合することによって、リンクＡ２はリンクＥに対して前後を軸線とする回動可能に連結される。リンクＡ２は上下に延びた部材であって、連結部Ｅ_Ｒ２の下方に光送受信モジュールＡＯ２を備える。光送受信モジュールＡＯ１とＡＯ２とは光ファイバケーブル２１によって接続され、光ファイバケーブル２１がリンクＡ１及びリンクＡ２に敷設され、光ファイバケーブル２１を備える関節機構２０１が腕部Ａ_Ｒに構成されている。第１実施形態と同様に、光ファイバケーブル２１は光ファイバ芯線Ｆ２及び光ファイバ芯線Ｆ２を管内に備えチューブ状に形成された被覆材Ｃ２とを備える。

光ファイバケーブル２１の一端は光送受信モジュールＡＯ１の光送信装置ＡＯ１Ｔに接続され、光送受信モジュールＡＯ１近傍で連結部Ｅ_Ｒ１に向く側に設けられた芯線保持部Ｐ３を通過する。第１実施形態と同様に、芯線保持部Ｐ３は芯線固定部及び第１被覆材固定部を備える。光ファイバケーブル２１は被覆材Ｃ２及び光ファイバ芯線Ｆ２を備え、光ファイバ芯線Ｆ２が芯線固定部によってリンクＡ２に固定され、被覆材Ｃ２が第１被覆材固定部によってリンクＡ１に固定される。芯線保持部Ｐ３に備えられた芯線固定部及び第１被覆材固定部によって光ファイバ芯線Ｆ２はリンクＡ１に固定され保持される。

芯線保持部Ｐ３を通過した光ファイバケーブル２１は、芯線保持部Ｐ３より連結部Ｅ_Ｒ１の近傍でリンクＡ１に設けられた芯線係止部Ｑ３にまで延びている。芯線係止部Ｑ３には第２被覆材固定部が備えられており、第２被覆材固定部によって光ファイバケーブル２１の被覆材Ｃ２がリンクＥに固定される。芯線係止部Ｑ３において、光ファイバ芯線Ｆ２が芯線係止部Ｑ３に備えられた第２被覆材固定部によって被覆材Ｃ２の管内に移動可能に係止される。光ファイバケーブル２１は、芯線係止部Ｑ３を通過し、連結部Ｅ_Ｒ１にまで延びている。

光ファイバケーブル２１は、連結部Ｅ_Ｒ１で屈曲し、リンクＡ１の右（Ｙ軸負の方向）側面から、左方に向けて連結部Ｅ_Ｒ１に設けられた連結支持管２２の連結支持管内孔２４を通過し、リンクＥの左側面にまで到達する。光ファイバケーブル２１は連結部Ｅ_Ｒ１の回動軸に沿って設けられた連結支持管２２の連結支持管内孔２４を通って敷設される。連結部Ｅ_Ｒ１の近傍の屈曲部において光ファイバケーブル２１は屈設され、連結部Ｅ_Ｒ１の近傍の屈曲部において光ファイバ芯線Ｆ２及び被覆材Ｃ２も屈曲する。光ファイバ芯線Ｆ２の許容曲げ半径は被覆材Ｃ２の許容曲げ半径よりも小さく、光ファイバ芯線Ｆ２は破損せず被覆材Ｃ２のみが破損しうるため、被覆材Ｃ２の破損によって光ファイバケーブル２１の屈曲部において曲げ半径の小さい箇所を同定することが可能となる。

光ファイバケーブル２１は、連結部Ｅ_Ｒ１よりリンクＥの左（Ｙ軸正の方向）側面まで延び、下方（Ｚ軸負の方向）に向かって屈曲し、リンクＥの左側面に沿って下方へ延びている。芯線係止部Ｑ４がリンクＥの左側面の連結部Ｅ_Ｒ１の近傍に備えられている。芯線係止部Ｑ４は第１実施形態と同様に第２被覆材固定部を備え、第２被覆材固定部によって被覆材Ｃ２がリンクＥの左側面に固定される。芯線係止部Ｑ４において光ファイバ芯線Ｆ２はリンクＥに固定された被覆材Ｃ２の管内を移動可能にリンクＥの左側面に係止される。

リンクＥの背面（Ｘ軸負の方向に向く側面）のリンクＥの左側面に備えられた芯線係止部Ｑ４より下方の連結部Ｅ_Ｒ２の近傍には芯線係止部Ｑ５が設けられている。芯線係止部Ｑ４を通過した光ファイバケーブル２１は、リンクＥの左側面から下方へ進みつつリンクＥの背面側へ屈曲しリンクＥの背面に沿って下方に向かって延びている。リンクＥの背面に沿って下方に延びる光ファイバケーブル２１は芯線係止部Ｑ５を通過する。光ファイバ芯線Ｆ２は芯線係止部Ｑ５においてリンクＥの背面に係止される。光ファイバケーブル２１は芯線係止部Ｑ５を通過しリンクＥの背面に沿って下方へ延び連結部Ｅ_Ｒ２に達している。

光ファイバケーブル２１は、連結部Ｅ_Ｒ２において屈曲し、連結部Ｅ_Ｒ２に設けられた連結支持管２３の連結支持管内孔２５を背面から前面に向かって進んで通過し、リンクＡ２の前面にまで到達する。光ファイバケーブル２１は連結部Ｅ_Ｒ２において下方へ屈曲して延び、リンクＡ２の前面で連結部Ｅ_Ｒ２の近傍に備えられた芯線係止部Ｑ６を通過する。芯線係止部Ｑ６において、光ファイバ芯線Ｆ２はリンクＡ２の前面に係止されている。光ファイバケーブル２１は、芯線係止部Ｑ６を通過し、芯線係止部Ｑ６の下方で光送受信モジュールＡＯ２の近傍に設けられた芯線保持部Ｐ４に到達する。芯線保持部Ｐ４は芯線固定部及び第１被覆材固定部を備え、光ファイバ芯線Ｆ２が芯線保持部Ｐ４の芯線固定部によって被覆材Ｃ２に固定され、被覆材Ｃ２が芯線保持部Ｐ４の被覆材固定部によって固定される。光ファイバ芯線Ｆ２は芯線保持部Ｐ４が備える芯線固定部及び第１被覆材固定部によってリンクＡ２に固定され保持される。光ファイバケーブル２１は芯線保持部Ｐ４の下側において被覆材Ｃ２が終端し被覆材Ｃ２から芯線固定部が突出している。光ファイバ芯線Ｆ２は芯線固定部の中央に保持され、下方に延び芯線保持部Ｐ４の下方に設けられた光送受信モジュールＡＯ２の光受信装置ＡＯ２Ｒに接続している。

図５に示されるようにリンクＡ１が芯線保持部Ｐ３及び芯線係止部Ｑ３との間に更に芯線係止部Ｑ１１を備えてもよい。リンクＥが芯線係止部Ｑ４とＱ５の間に芯線係止部Ｑ１２及びＱ１３を備えてもよい。リンクＡ２が芯線係止部Ｑ６と芯線保持部Ｐ４との間に更に芯線係止部Ｑ１４を備えてもよい。芯線係止部Ｑ１１、Ｑ１２、Ｑ１３及びＱ１４を備えることによって、光ファイバケーブルがリンクＡ１、Ｅ及びＡ２に沿うように敷設することが可能となる。

以上のように構成した光ファイバケーブル２１を備える関節機構２０１の動作について説明する。光ファイバケーブル２１は芯線保持部Ｐ３及びＰ４と芯線係止部Ｑ３及びＱ６によって、対応するリンクＡ１及びリンクＡ２に保持及び係止される。リンクＥには芯線係止部Ｑ４及びＱ５が設けられ、光ファイバ芯線Ｆ２はリンクＥに係止される。光送受信モジュールＡＯ１の光送信装置ＡＯ１Ｔから送信された光信号は、光ファイバ芯線Ｆ２に沿って伝送し、光送受信モジュールＡＯ２の光受信装置ＡＯ２Ｒに到達する。光ファイバケーブル２１は連結部Ｅ_Ｒ１及び連結部Ｅ_Ｒ２の回動軸に沿った連結支持管２２及び２３の連結支持管内孔２４及び２５に敷設されるため、光ファイバケーブル２１が回動軸の近傍で保持され、肘関節部Ｅ_Ｒの屈曲時に加わる光ファイバ芯線Ｆ２への荷重を抑えることが可能となる。

以上のように構成した光ファイバケーブル２１を備える関節機構２０１の効果について説明する。関節機構２０１は連結部Ｅ_Ｒ１及びＥ_Ｒ２とリンクＥを介して互いに変位可能に連結されたリンクＡ１及びリンクＡ２と、リンクＡ１及びリンクＡ２に設けられた光送受信モジュールＡＯ１及びＡＯ２と、リンクＡ１の光送受信モジュールＡＯ１とリンクＡ２の光送受信モジュールＡＯ２とを繋ぐように敷設された光ファイバ芯線Ｆ２を含む光ファイバケーブル２１と、光信号を送受信する光送受信装置である光送受信モジュールＡＯ１及びＡＯ２と、リンクＡ１及びリンクＡ２のそれぞれに関節から離れた位置に設けられ、光ファイバ芯線Ｆ２と対応するリンクに保持する芯線保持部Ｐ３及びＰ４とを備える。関節機構２０１はリンクＡ１に設けられた芯線保持部Ｐ３よりも肘関節部Ｅ_Ｒに近い位置に設けられ、光ファイバ芯線Ｆ２を被覆材Ｃ２の管内で移動可能に係止する芯線係止部Ｑ３を備える。関節機構２０１は、リンクＡ２に設けられた芯線保持部Ｐ４よりも肘関節部Ｅ_Ｒに近い位置に設けられ、光ファイバ芯線Ｆ２を被覆材Ｃ２の管内で移動可能に係止する芯線係止部Ｑ６を備える。光ファイバケーブル２１がリンクＡ１及びＡ２に保持されつつ、光ファイバケーブル２１が肘関節部Ｅ_Ｒでの屈曲に応じて移動可能であるように係止されるため、肘関節部Ｅ_Ｒでの屈曲によって光ファイバケーブル２１が受ける荷重を緩和することが可能となる。

関節機構２０１は、リンクＡ１とリンクＡ２との間に連結される中間リンクとなるリンクＥを備える。リンクＡ１を互いに１つの回動軸を中心とする回動可能に連結する連結部Ｅ_Ｒ１を介してリンクＥに連結され、リンクＥは互いに１つの回動軸を中心とする回動可能に連結する連結部Ｅ_Ｒ２を介してリンクＡ２に連結されている。光ファイバケーブル２１はリンクＥに設けられた２つの芯線係止部Ｑ４及びＱ５によってリンクＥに係止されている。２つの芯線係止部Ｑ４及びＱ５によって、光ファイバ芯線Ｆ２をリンクＡ１及びリンクＡ２の間に連結されたリンクＥに係止することが可能となる。

連結部Ｅ_Ｒ１はその回動軸に沿って設けられた連結支持管内孔２４を備える連結支持管２２を有し、連結部Ｅ_Ｒ２はその回動軸にそって連結支持管内孔２５を備える連結支持管２３を有する。光ファイバケーブル２１は連結支持管内孔２４及び２５を通るように敷設されている。光ファイバケーブル２１は回動軸に沿って設けられるため、肘関節部Ｅ_Ｒの屈曲時の光ファイバケーブル２１の曲げ、引っ張り、ねじれ等の荷重が連結部Ｋ_Ｒ１の光ファイバ芯線Ｆ２に集中せず、光ファイバ芯線Ｆ２の損傷が防止される。

＜＜第３実施形態＞＞
図６（Ａ）に示されるように、リンクＭ１は上から下に管状に延び、その下端に設けられた開口部において径内方向に突出した第１係止爪Ｍ１_−１を有する。リンクＭ１の管内でその内壁には、光送受信モジュールＭＯ１が固定されている。リンクＭ１の下側からリンクＭ１の内孔に嵌合し円筒形に形成されたリンクＭ２が備えられている。リンクＭ２の管内でその内壁には、光送受信モジュールＭＯ２が固定されている。リンクＭ１の内孔とリンクＭ２の内孔は連通しており、リンクＭ２の上側の開口端は、リンクＭ１の管内に収められている。リンクＭ２の開口端の外周には、リンクＭ１の内周に当接するまで径外方向へ突出した第２係止爪Ｍ２_−１が備えられている。リンクＭ１の第１係止爪Ｍ１_−１は、リンクＭ２の外周に当接している。リンクＭ１がリンクＭ２に対して下方向へ移動した時に第１係止爪Ｍ１_−１と第２係止爪Ｍ２_−１とが係合し、リンクＭ１がリンクＭ２から上方向へ離脱することを防止している。リンクＭ２の外周で、第２係止爪Ｍ２_−１の下方には、径外方向へ突出した第２係止突起Ｍ２_−２が備えられている。図６の（Ｂ）に示されるように、リンクＭ１がリンクＭ２に対して下方向へ移動した時に第１係止爪Ｍ１_−１と第２係止突起Ｍ２_−２が係合し、リンクＭ１の下方向への移動を規制している。リンクＭ２はリンクＭ１に対して上下にスライドし、リンクＭ２はリンクＭ１に対して上下に並進移動することが可能であるように連結されている。リンクＭ２はリンクＭ１に対して上下に並進移動することによって、互いに連結されたリンクＭ１及びリンクＭ２の全長が伸縮する伸縮関節部Ｍ_Ｒを備える関節機構３０１が形成されている。

伸縮関節部Ｍ_Ｒに第１実施形態及び第２実施形態と同様に光ファイバ芯線Ｆ３及び被覆材Ｃ３を備える光ファイバケーブル３１が備えられている。光ファイバケーブル３１は光送受信モジュールＭＯ１の光送信装置ＭＯ１Ｔに一端側が接続され、連通したリンクＭ１及びＭ２の管内を通り、他端側が光送受信モジュールＭＯ２の光受信装置ＭＯ２Ｒに接続されている。光送受信モジュールＭＯ１の近傍のリンクＭ１の内壁に設けられた芯線保持部Ｐ５において光ファイバ芯線Ｆ３がリンクＭ１に固定され保持されている。リンクＭ１の内壁であって芯線保持部Ｐ５よりも伸縮関節部Ｍ_Ｒに近い側には、芯線係止部Ｑ７が設けられており、芯線係止部Ｑ７において光ファイバ芯線Ｆ３はリンクＭ１に固定された被覆材Ｃ３の管内で移動可能にリンクＭ１に係止されている。

光ファイバケーブル３１の被覆材Ｃ３及び光ファイバ芯線Ｆ３は光送受信モジュールＭＯ２の近傍のリンクＭ２の内壁に設けられた芯線保持部Ｐ６において、リンクＭ２に固定されており、光ファイバ芯線Ｆ３はリンクＭ２に保持されている。リンクＭ２の内壁であって芯線保持部Ｐ６よりも伸縮関節部Ｍ_Ｒに近い側には、芯線係止部Ｑ８が設けられており、芯線係止部Ｑ８において光ファイバ芯線Ｆ３はリンクＭ２に係止されている。リンクＭ２に固定されている芯線保持部Ｐ６及び芯線係止部Ｑ８は、リンクＭ２の第２係止突起Ｍ２_−２よりも下方に位置している。

以上のように構成した光ファイバケーブル３１を備える関節機構３０１の動作について説明する。光送受信モジュールＭＯ１から送信された光信号は、光ファイバケーブル３１に設けられた光ファイバ芯線Ｆ３に沿って伝送され、光送受信モジュールＭＯ２で受信される。図５（Ａ）に示されるように、リンクＭ１の第１係止爪Ｍ１_−１がリンクＭ２の第２係止爪Ｍ２_−１と係合する時、リンクＭ１がリンクＭ２に対して最も突出した突出位置にある。突出位置において光ファイバケーブル３１は連通したリンクＭ１及びＭ２の管内を通り、光ファイバケーブル３１は一端が光送受信モジュールＭＯ１に接続され、他端が光送受信モジュールＭＯ２に接続されている。光送受信モジュールＭＯ１から送信された光信号は、光ファイバケーブル３１を伝送し、光送受信モジュールＭＯ２に受信される。リンクＭ１が突出位置から下にスライドし、リンクＭ１はリンクＭ２に対して下方に後退し並進変位することが可能である。図５（Ｂ）に示されるように、リンクＭ１の第１係止爪Ｍ１_−１がリンクＭ２の第２係止突起Ｍ２_−２と係合する時、リンクＭ１がリンクＭ２に対して最も後退した後退位置にある。突出位置と後退位置との間を変位することによって、リンクＭ２及びリンクＭ１によって形成される部材の上下方向の長さは伸縮し、伸縮関節部Ｍ_Ｒにおいて、リンクＭ１及びＭ２は伸縮可能であるように連結されている。後退位置においても、光ファイバケーブル３１は連通したリンクＭ１及びＭ２の管内を通り、光ファイバ芯線Ｆ３は一端が光送受信モジュールＭＯ１に接続され、他端が光送受信モジュールＭＯ２に接続されている。光送受信モジュールＭＯ１から送信された光信号は、光ファイバケーブル３１を伝送し、光送受信モジュールＭＯ２に受信される。

突出位置に比べ後退位置では、光送受信モジュールＭＯ１と光送受信モジュールＭＯ２との距離は短くなるため、リンクＭ１に設けられた芯線係止部Ｑ７とリンクＭ２に設けられた芯線係止部Ｑ８との間に係止された光ファイバケーブル３１は、リンクＭ１及びＭ２の管内で屈曲して保持される。後退位置での光ファイバケーブル３１の屈曲部の曲げ半径が許容曲げ半径に比べ大きくなるように、光ファイバケーブル３１及び芯線係止部Ｑ７及びＱ８は構成されており、光送受信モジュールＭＯ１から送信された光信号は光送受信モジュールＭＯ２で受信することが可能になっている。リンクＭ１に設けられた芯線保持部Ｐ５及び芯線係止部Ｑ７は、後退位置でもリンクＭ２の第２係止爪Ｍ２_−１と当接しない程度に伸縮関節部Ｍ_Ｒから離れて固定されている。

以上のように構成した光ファイバケーブル３１を備える関節機構３０１の効果について説明する。関節機構３０１は、伸縮関節部Ｍ_Ｒを介して互いに並進変位可能に連結されたリンクＭ１及びＭ２と、リンクＭ１及びリンクＭ２に設けられ光信号を送受信する光送受信装置である光送受信モジュールＭＯ１及びＭＯ２と、光送受信モジュールＭＯ１と光送受信モジュールＭＯ２とを繋ぐように敷設された光ファイバケーブル３１を備える。光ファイバケーブル３１は光ファイバ芯線Ｆ３を含み、関節機構３０１はリンクＭ１に伸縮関節部Ｍ_Ｒから離れた位置に設けられ光ファイバ芯線Ｆ３をリンクＭ１に保持する芯線保持部Ｐ５及びＰ６を備える。関節機構３０１は、リンクＭ１の芯線保持部Ｐ５よりも伸縮関節部Ｍ_Ｒに近い位置に設けられ被覆材Ｃ３の管内で移動可能に光ファイバ芯線Ｆ３を係止する芯線係止部Ｑ７と、リンクＭ２の芯線保持部Ｐ６よりも伸縮関節部Ｍ_Ｒに近い位置に設けられ被覆材Ｃ３の管内で移動可能に光ファイバ芯線Ｆ３を係止する芯線係止部Ｑ８とを備える。光ファイバケーブル３１がリンクＭ１及びＭ２に保持されつつ、光ファイバケーブル３１が伸縮関節部Ｍ_Ｒでの伸縮に応じて移動可能であるように係止されるため、伸縮関節部Ｍ_Ｒでの伸縮によって光ファイバ芯線Ｆ３が受ける荷重を緩和することが可能となる。

伸縮関節部Ｍ_Ｒにおいて、リンクＭ２に対してリンクＭ１が上下に並進して変位するように連結され、伸縮関節部Ｍ_Ｒを介してリンクＭ１及びＭ２は伸縮可能に連結されている。リンクＭ１に設けられた光送受信モジュールＭＯ１とリンクＭ２に設けられた光送受信モジュールＭＯ２とを接続する光ファイバケーブル３１を有し、リンクＭ２に対してリンクＭ１が上下に並進して変位する伸縮可能な伸縮関節部Ｍ_Ｒが構成され、伸縮関節部Ｍ_Ｒにおいて光ファイバケーブル３１を備える関節機構３０１を構成することが可能となる。

光ファイバケーブル３１の被覆材Ｃ３及び光ファイバ芯線Ｆ３は光送受信モジュールＭＯ２の近傍のリンクＭ２の内壁に設けられた芯線保持部Ｐ６において、リンクＭ２に固定されており、光ファイバ芯線Ｆ３はリンクＭ２に保持されている。リンクＭ２の内壁であって芯線保持部Ｐ６よりも伸縮関節部Ｍ_Ｒに近い側には、芯線係止部Ｑ８が設けられており、芯線係止部Ｑ８において光ファイバ芯線Ｆ３はリンクＭ２に係止されている。リンクＭ２に固定されている芯線保持部Ｐ６及び芯線係止部Ｑ８は、リンクＭ２の第２係止突起Ｍ２_−２よりも下方に位置している。

＜＜第４実施形態＞＞
図７に示されるように、リンクＵ１は上下に延びた下方に向けて開口する管状に形成され、リンクＵ１の下部の管内壁には径外方向に凹み周方向へ連なった凹部Ｕ１_−１が設けられている。リンクＵ１には、リンクＵ１の下端の開口部からリンクＵ１と同軸になるように挿入された管状のリンクＵ２が連結されており、リンクＵ１とリンクＵ２とは連通している。リンクＵ２の外周面には、凹部Ｕ１_−１と係合し、リンクＵ２のリンクＵ１に対する上下方向の変位を規制する凸部Ｕ２_−１が設けられている。凹部Ｕ１_−１と凸部Ｕ２_−１とが係合することによって、リンクＵ２はリンクＵ１に対してリンクＵ１の軸線方向を中心とするねじれ変位可能に支持されている。リンクＵ１とリンクＵ２とによって、ねじれ変位可能な捩回関節部Ｕ_Ｒを備える関節機構４０１が形成されている。

関節機構４０１には第１実施形態〜第３実施形態と同様に光ファイバ芯線Ｆ４及び被覆材Ｃ４を備える光ファイバケーブル４１が備えられている。捩回関節部Ｕ_Ｒより上側であってリンクＵ１の管内には、光送受信モジュールＵＯ１が固定されている。光ファイバケーブル４１の光ファイバ芯線Ｆ４はその一端側が光送受信モジュールＵＯ１の光送信装置に接続され、連通したリンクＵ１及びリンクＵ２の管内を通り、他端側がリンクＵ２の管内に固定された光送受信モジュールＵＯ２に接続されている。光送受信モジュールＵＯ１の近傍のリンクＵ１の管内の内壁に設けられた芯線保持部Ｐ７において光ファイバ芯線Ｆ４及び被覆材Ｃ４がリンクＵ１に固定され保持されている。芯線保持部Ｐ７よりも捩回関節部Ｕ_Ｒに近く、リンクＵ１の内孔に設けられリンクＵ１の軸線に沿う位置まで径内方向に突出した突起上に芯線係止部Ｑ９が設けられている。芯線係止部Ｑ９はリンクＵ１の軸線に沿って設けられている。芯線保持部Ｐ７を通過した光ファイバケーブル４１は軸線方向かつ下方へ延びて芯線係止部Ｑ９を通過し、その光ファイバ芯線Ｆ４はリンクＵ１に固定された被覆材Ｃ４の管内で移動可能にリンクＵ１に係止されている。

リンクＵ２の管内で捩回関節部Ｕ_Ｒより下側には、リンクＵ２の軸線に沿う位置まで径内方向に突出する突起が備えられている。光ファイバケーブル４１は下方へ延び、その突起上に設けられた芯線係止部Ｑ１０を通過する。芯線係止部Ｑ１０において、光ファイバケーブル４１は、その光ファイバ芯線Ｆ４がリンクＵ１に固定された被覆材Ｃ４の管内で移動可能にリンクＵ１に係止されている。芯線係止部Ｑ９を通過した光ファイバケーブル４１は、下方かつリンクＵ２の内壁まで延び、リンクＵ２の管内の内壁に設けられた芯線保持部Ｐ８を通過する。芯線保持部Ｐ８において光ファイバケーブル４１の光ファイバ芯線Ｆ４及び被覆材Ｃ４がリンクＵ２に固定され保持されている。芯線保持部Ｐ８の下側であってリンクＵ２の管内の内壁には光送受信モジュールＵＯ２が固定されている。芯線保持部Ｐ８と光送受信モジュールＵＯ２との間で被覆材Ｃ４は終端し、光ファイバ芯線Ｆ４が芯線保持部Ｐ８から延びて光送受信モジュールＵＯ２の光受信モジュールに接続されている。

以上のように構成した光ファイバケーブル４１を備える関節機構４０１の効果について説明する。関節機構４０１は、捩回関節部Ｕ_Ｒを介して互いにねじれ変位可能に連結されたリンクＵ１及びＵ２と、リンクＵ１及びリンクＵ２に設けられ光信号を送受信する光送受信装置である光送受信モジュールＵＯ１及びＵＯ２と、光送受信モジュールＵＯ１と光送受信モジュールＵＯ２とを繋ぐように敷設された光ファイバケーブル４１を備える。光ファイバケーブル４１は光ファイバ芯線Ｆ４を含み、関節機構４０１はリンクＵ１に捩回関節部Ｕ_Ｒから離れた位置に設けられ光ファイバ芯線Ｆ４をリンクＵ１及びＵ２に保持する芯線保持部Ｐ７及びＰ８をそれぞれ備える。関節機構４０１は、リンクＵ１の芯線保持部Ｐ７よりも捩回関節部Ｕ_Ｒに近い位置に設けられ被覆材Ｃ４の管内で移動可能に光ファイバ芯線Ｆ４を係止する芯線係止部Ｑ９と、リンクＵ２の芯線保持部Ｐ６よりも捩回関節部Ｕ_Ｒに近い位置に設けられ被覆材Ｃ４の管内で移動可能に光ファイバ芯線Ｆ４を係止する芯線係止部Ｑ１０とを備える。光ファイバケーブル４１の芯線係止部Ｑ９と芯線係止部Ｑ１０との間に敷設される光ファイバ芯線Ｆ４は捩回関節部Ｕ_Ｒでのねじれ変位の軸線に沿って設けられるため、捩回関節部Ｕ_Ｒのねじれ変位によって加わる光ファイバ芯線Ｆ４への荷重が緩和される。光ファイバケーブル４１の被覆材Ｃ４は捩回関節部Ｕ_Ｒのねじれ変位によって破損しない程度の可撓性を有する。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。本実施形態では、光ファイバケーブルを１本、異なるリンクに設けられた２つの光送受信モジュールの間を、連結部を介して接続する構成としたが、関節を通過する光ファイバケーブルを複数設けてもよい。

本実施形態では、リング状に構成された光ファイバケーブルネットワークに光ファイバケーブルが設けられるものとしたが、光ファイバケーブルネットワークのトポロジに限定されない。光ファイバケーブルが設けられる光ファイバケーブルネットワークは、スター型、ハブ型等のあらゆるトポロジを有するものであってよい。

関節にケーブルが敷設されるとしたが、本明細書に記載の「敷設」とは、必ずしも「敷くように」ということを意味せず、関節に通信や光通信を可能とするようにケーブルが設けられる態様を意味する。

本実施形態では、光ファイバケーブルが関節を通過する構成としたが、光ファイバケーブルと光ファイバケーブルに沿って配線された電気信号線とが関節を通過する構成としてもよい。光ファイバ芯線は電気信号線に被覆材を介して接するため、光ファイバ芯線と電気信号線とが直接接触することによる光ファイバ芯線の摩耗が防止される。

１０１ ：第１の実施形態を示す関節機構
Ｋ_Ｒ ：膝関節部
Ｋ_Ｒ１ ：連結部
ＬＯ１、ＬＯ２ ：光送受信モジュール
Ｌ１、Ｌ２ ：リンク
１１ ：光ファイバケーブル
Ｆ１ ：光ファイバ芯線
Ｃ１ ：被覆材
Ｐ１、Ｐ２ ：芯線保持部
Ｑ１、Ｑ２ ：芯線係止部
Ｐ１_−１ ：芯線固定部
Ｐ１_−２ ：第１被覆材固定部
Ｑ１_−２ ：第２被覆材固定部
１２ ：連結支持管
１３ ：連結支持管内孔
２０１ ：第２の実施形態を示す関節機構
Ｅ_Ｒ ：肘関節部
Ｅ_Ｒ１、Ｅ_Ｒ２ ：連結部
ＡＯ１、ＡＯ２ ：光送受信モジュール
Ａ１、Ａ２ ：リンク
Ｅ ：リンク
２１ ：光ファイバケーブル
Ｆ２ ：光ファイバ芯線
Ｃ２ ：被覆材
Ｐ３、Ｐ４ ：芯線保持部
Ｑ３〜Ｑ６ ：芯線係止部
Ｑ１１〜Ｑ１４ ：芯線係止部
２２、２３ ：連結支持管
２４、２５ ：連結支持管内孔
３０１ ：第３の実施形態を示す関節機構
Ｍ_Ｒ ：伸縮関節部
ＭＯ１、ＭＯ２ ：光送受信モジュール
Ｍ１、Ｍ２ ：リンク
３１ ：光ファイバケーブル
Ｆ３ ：光ファイバ芯線
Ｃ３ ：被覆材
Ｐ５、Ｐ６ ：芯線保持部
Ｑ７、Ｑ８ ：芯線係止部
４０１ ：第４の実施形態を示す関節機構
Ｕ_Ｒ ：伸縮関節部
ＵＯ１、ＵＯ２ ：光送受信モジュール
Ｕ１、Ｕ２ ：リンク
４１ ：光ファイバケーブル
Ｆ４ ：光ファイバ芯線
Ｃ４ ：被覆材
Ｐ７、Ｐ８ ：芯線保持部
Ｑ９、Ｑ１０ ：芯線係止部

Claims (11)

1. 関節を介して互いに変位可能に連結され、それぞれ信号送受信装置を備える第１リンク及び第２リンクと、
   前記第１リンクの前記信号送受信装置と前記第２リンクの前記信号送受信装置とを繋ぐように敷設されるケーブル芯線を含むケーブルと、
   前記第１リンク及び前記第２リンクのそれぞれに関節から離れた位置に設けられ、前記ケーブル芯線を対応するリンクに保持する芯線保持部と、
   前記第１リンク及び前記第２リンクのそれぞれの前記芯線保持部よりも前記関節に近い位置に設けられ、前記ケーブル芯線を対応するリンクに所定の範囲で移動可能に係止する芯線係止部とを備えることを特徴とする関節機構。
2. 前記芯線係止部が前記第１リンク及び前記第２リンクにそれぞれ複数設けられることを特徴とする請求項１に記載の関節機構。
3. 前記ケーブル芯線が光ファイバ芯線であり、
   前記信号送受信装置が光送受信装置であって、
   前記ケーブルが前記光ファイバ芯線と前記光ファイバ芯線の軸線に直交する方向へ所定の範囲で移動可能に被覆する被覆材とを有する光ファイバケーブルであり、
   前記芯線係止部が前記被覆材を前記リンクに固定する被覆材固定部を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の関節機構。
4. 前記芯線保持部が前記光ファイバ芯線を前記被覆材に固定する芯線固定部と前記被覆材を前記リンクに固定する被覆材固定部とを含むことを特徴とする請求項３に記載の関節機構。
5. 前記光ファイバ芯線の許容曲げ半径が前記被覆材の許容曲げ半径よりも小さいことを特徴する請求項４に記載の関節機構。
6. 前記関節が前記第２リンクを前記第１リンクに対して１つの回動軸を中心とする回動可能に前記第１リンクに連結する連結部によって構成され、
   前記連結部が前記回動軸に沿って設けられた内孔を備える回動軸部材を有し、
   前記光ファイバケーブルが前記内孔を通るように敷設されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の関節機構。
7. 前記第１リンクと前記第２リンクとの間に連結される少なくとも１つの中間リンクを備え、
   前記第１リンクはリンクを互いに１つの回動軸を中心とする回動可能に連結する連結部を介して順番に前記第２リンクに連結され、
   前記中間リンクのそれぞれに前記芯線係止部が少なくとも２つ設けられることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の関節機構。
8. 全ての前記連結部が前記回動軸に沿って設けられた内孔を備える回動軸部材を有し、
   前記光ファイバケーブルが全ての前記内孔を通るように敷設されることを特徴とする請求項７に記載の関節機構。
9. 前記関節が前記第１リンクに対して前記第２リンクを並進変位させるように連結することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の関節機構。
10. 前記関節が前記第１リンクに対して前記第２リンクをねじれ変位させるように連結することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の関節機構。
11. 前記光ファイバケーブルが複数の前記光ファイバ芯線を備えることを特徴とする請求項３から請求項９のいずれかに記載の関節機構。

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