JP5407571B2 - ロボット - Google Patents

Description

本発明は、ロボットにかかわり、特に粉塵を発生し難いロボットに関するものである。

ワークの移動及び組立作業にロボットが広く活用されている。ロボットには複数のアーム（以下可動部と称す）が配置され、制御装置が可動部を制御して駆動する。可動部を移動させた後、停止するとき可動部が振動する。そして、可動部の振動が停止してから次の作業を行うことがある。次の作業に早く移行するために可動部の振動を早く停止させるロボットの制御方法が特許文献１に開示されている。それによると、ロボットの可動部にジャイロセンサー（以下角速度センサーと称す）や加速度センサー等の慣性センサーを配置する。そして、慣性センサーの出力を用いて可動部の振動を検出し、制御部が可動部の振動を抑える制御を行っていた。

特開平７−９３７４号公報

クリーンルーム内での作業にロボットを使用することがある。このとき、ロボット等の装置から粉塵が出ないように装置が製造される。慣性センサーは可動部に配置され、慣性センサーの出力は慣性センサーから配線を介して制御装置に伝送されていた。可動部が移動するとき配線が伸縮し、配線同士が擦れる。そして、配線の被覆の一部が粉塵となって拡散することがある。そして、粉塵を発生させずに慣性センサーの出力を制御装置に伝送できるロボットが望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例にかかるロボットは、可動部を有するロボットであって、前記可動部に配置され前記可動部の動作を検出する慣性センサーと、前記慣性センサーが出力するセンサー信号を伝送する伝送部と、前記センサー信号を用いて前記可動部の振動抑制動作を制御する機能を備える制御部と、を有し、前記伝送部は、前記センサー信号を用いて光を変調した信号光を生成し、前記信号光を送信する送信部と、前記信号光を受信して前記信号光から前記センサー信号を復調する受信部と、を有することを特徴とする。

このロボットによれば、慣性センサーが可動部の動作を検出してセンサー信号を出力する。そして、伝送部がセンサー信号を制御部に伝送する。制御部はセンサー信号を受信した後、センサー信号を用いて可動部を制御する。伝送部は送信部と受信部とを有している。送信部はセンサー信号から信号を生成して受信部に送信する。受信部は信号光を受信してセンサー信号を復調する。

可動部が移動するとき送信部と受信部との距離が変動することがある。このとき、送信部が信号光を受信部に照射することにより、受信部は信号光を受信することができる。そして、送信部と受信部との間で送受信される信号光は粉塵を発生することがない。従って、可動部が移動するときに粉塵を発生し難くすることができる。

［適用例２］
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記可動部と前記送信部と前記受信部とが複数配置され、前記センサー信号は複数の前記送信部と前記受信部とを経由して前記制御部に伝送されることを特徴とする。

このロボットによれば、可動部が複数配置されている。そして、可動部の慣性センサーが出力するセンサー信号は送信部により変調された信号光として送信される。次に、信号光は受信部に受信された後、送信部から信号光として送信される。続いて、信号光は受信部に受信された後、信号光はセンサー信号として復調される。次に、センサー信号は制御部に出力される。

受信部が信号光を受信した後、再度、送信部が信号光を出力するとき、信号光が進行する向きを変更することができる。そして、可動部の動作にあわせて信号光が進行する向きを変えることにより、可動部が移動するときにもセンサー信号を制御部に出力することができる。

［適用例３］
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記可動部が複数配置され、複数の前記可動部に前記慣性センサーが配置され、前記伝送部は複数の前記慣性センサーの出力を前記制御部に伝送することを特徴とする。

このロボットによれば、可動部が複数配置されている。そして、複数の可動部に慣性センサーが配置されている。そして、伝送部は各慣性センサーのセンサー信号を制御部に出力している。従って、慣性センサーが配置された複数の可動部を制御部が制御することができる。

［適用例４］
上記適用例にかかるロボットにおいて、複数の前記センサー信号を多重化した多重化信号を形成する多重化部と、前記多重化信号から前記センサー信号を復元する復元化部と、を有することを特徴とする。

このロボットによれば、多重化部が複数のセンサー信号を多重化した多重化信号を形成する。そして、送信部が多重化信号を受信部に送信する。そして、受信部が多重化信号を受信した後、復元化部が多重化信号からセンサー信号を復元する。従って、伝送部は１回の信号光の送信で、複数のセンサー信号を送信することができる。その結果、生産性良くセンサー信号を伝送することができる。

［適用例５］
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記信号光が通過する場所を覆って防護部が配置されていることを特徴とする。

このロボットによれば、防護部が信号光を覆っている。従って、信号光の通路に密度の異なる空気が通過して信号光がゆらぐこと等により信号光に雑音が含まれることを防止することができる。

［適用例６］
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記送信部は１つの前記センサー信号から複数の前記信号光を生成して送信し、前記受信部は複数の前記信号光を受信し、少なくとも１つの前記信号光を用いて前記センサー信号を復調することを特徴とする。

このロボットによれば、送信部は１つのセンサー信号から複数の信号光を生成して送信する。そして、受信部は複数の信号光を受信し、少なくとも１つの信号光を用いてセンサー信号を復調する。可動部が移動するとき信号光が遮光されることにより、受信部の幾つかが信号光を受光できない場合がある。この場合にも、受信部は複数の信号光を受信しているので、少なくとも１つの信号光を受光することによりセンサー信号を復調して制御部に伝送することができる。

［適用例７］
上記適用例にかかるロボットにおいて、前記防護部は前記可動部であり、前記信号光は前記可動部の内部を通過することを特徴とする。

このロボットによれば、可動部が防護部を兼ねている。従って、可動部に加えて防護部を配置する場合に比べて、防護部を減らすことができる。その結果、簡便なロボットにすることができる。

第１の実施形態にかかわり、（ａ）は、ロボットの構成を示す概略斜視図、（ｂ）は、ロボットの構成を示す模式断面図。 角速度信号の伝達経路を示すブロック図。 第２の実施形態にかかわり、（ａ）は、ロボットを示す模式平面図、（ｂ）は、ロボットを示す模式側面図。 （ａ）は、加速度信号の伝達経路を示すブロック図、（ｂ）は信号を多重化する方法の一例を示すタイムチャート。 第３の実施形態にかかわり、（ａ）は、ロボットの把持装置を示す模式斜視図、（ｂ）は、角速度信号の伝達経路を示すブロック図。 第４の実施形態にかかわるロボットの把持装置を示す模式断面図。 第５の実施形態にかかわるロボットの把持装置を示す模式断面図。

以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
（第１の実施形態）
本実施形態における角速度信号の伝達方法が特徴的なロボットについて図１及び図２に従って説明する。

図１（ａ）は、ロボットの構成を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は、ロボットの構成を示す模式断面図である。図１に示すように、ロボット１は平板状に形成された基台２を備えている。基台２の水平面上の１方向をＸ方向とする。そして、重力方向と逆の方向をＺ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向と直交する方向をＹ方向とする。

基台２上には支持台３が配置されている。支持台３の内部には空洞が形成され、この空洞は支持板４により上下に分割されている。支持板４の下側には駆動部としての第１モーター５が配置され、第１モーター５の下側には第１角度検出器６が配置されている。第１角度検出器６は第１モーター５の回転角度を検出する。

支持板４の上側には第１減速機７が配置され、第１減速機７の入力軸には第１モーター５の回転軸５ａが接続されている。第１減速機７の上側には出力軸７ａが配置されている。そして、第１モーター５の回転軸５ａの回転速度を減速した回転速度にて出力軸７ａが回転する。第１減速機７には各種の減速機を採用することができる。本実施形態では、例えば、ハーモニックドライブ（登録商標）を採用している。支持台３の上面には孔部３ａが形成され、孔部３ａから出力軸７ａが突出して配置されている。

出力軸７ａと接続して略直方体状の可動部としての第１腕部８が配置され、第１腕部８は出力軸７ａを中心に回転させられる。第１モーター５が回転駆動させられることにより、第１腕部８が回転させられる。そして、第１腕部８が回転する角度を第１角度検出器６が検出する。

第１腕部８上において第１モーター５と反対側の端には第２減速機９、駆動部としての第２モーター１０、第２角度検出器１１がこの順に重ねて配置されている。そして、第２減速機９の出力軸９ａが図中下方向に配置されている。第１腕部８には第２減速機９と対向する場所に孔部８ａが形成され、孔部８ａから出力軸９ａが突出して配置されている。

第２モーター１０の回転軸には第２角度検出器１１が接続され、第２角度検出器１１は第２モーター１０の回転軸の回転角度を検出する。さらに、第２モーター１０の回転軸は第２減速機９の入力軸と接続されている。そして、第２モーター１０の回転軸の回転速度を減速した回転速度にて第２減速機９の出力軸９ａが回転させられる。

第１モーター５及び第２モーター１０は電気信号によって回転方向を制御可能であればよく、直流モーター、パルスモーター、交流モーター等の各種類のモーターを用いることができる。本実施形態では、例えば、直流モーターを採用している。第１角度検出器６は第１モーター５の駆動軸の回転角度を検出可能であれば良く、第２角度検出器１１は第２モーター１０の駆動軸の回転角度を検出可能であれば良い。第１角度検出器６及び第２角度検出器１１には磁気式や光学式等の各種類のロータリーエンコーダーを用いることができる。本実施形態では、例えば、光学式のロータリーエンコーダーを採用している。

出力軸９ａと接続して略直方体状の可動部としての第２腕部１２が配置され、第２腕部１２は出力軸９ａを中心に回転させられる。

第２腕部１２上において第２モーター１０と反対側の端には昇降装置１３が配置されている。昇降装置１３は直動機構を備え、直動機構を駆動することにより伸縮することができる。昇降装置１３の下側には回転装置１４が配置されている。

回転装置１４は回転角度を制御可能であれば良く、各種モーターと回転角度センサーとを組み合わせて構成することができる。他にも、回転角度を所定の角度にて回転できるステップモーターを用いることができる。本実施形態では、例えば、ステップモーターを採用している。

昇降装置１３の下側には把持装置１５が配置されている。そして、把持装置１５は回転装置１４の回転軸と接続されている。従って、ロボット１は回転装置１４を駆動することにより把持装置１５を回転させることができる。さらに、ロボット１は昇降装置１３を駆動することにより把持装置１５を昇降させることができる。

把持装置１５は略直方体状の２つの指部１５ａと直動機構とを有し、直動機構が２つの指部１５ａの間隔を変更することができる。そして、把持装置１５は指部１５ａの間にワークを挟んで保持することが可能になっている。昇降装置１３及び把持装置１５の直動機構には、エアーシリンダー、リニアモーター、ボールネジと回転モーターとを組合せた装置等の各種類の機構を用いることができる。本実施形態では、例えば、昇降装置１３及び把持装置１５の直動機構にボールネジとステップモーターとを組合せた装置を採用している。

昇降装置１３の図１（ｂ）中左側の側面において回転装置１４側には慣性センサーとしての角速度センサー１６が配置されている。角速度センサー１６の図中左側には伝送部としての送信部１７が配置されている。角速度センサー１６と送信部１７とは図示しない配線により電気的に接続されている。そして、角速度センサー１６はセンサー信号としての電圧信号を送信部１７に出力する。この電圧信号は角速度センサー１６に加わる角速度に対応して変化する信号である。送信部１７はレーザーダイオードを備え、入力した電圧信号を信号光１９に変調して出力する。

第２腕部１２の昇降装置１３側には送信部１７と対向する場所に伝送部としての受信部１８が配置されている。受信部１８は送信部１７が出力した信号光１９を受信する。受信部１８はフォトトランジスターを備え、信号光１９を電圧信号に復調する。そして、受信部１８は復調した電圧信号を出力する。信号光１９が進行する方向と昇降装置１３が伸縮する方向とは平行になっている。従って、昇降装置１３が伸縮するとき、送信部１７が出力する信号光１９は受信部１８を照射する。

第２腕部１２、第１腕部８、支持台３の内部には空洞が形成されており、空洞の内部には配線２０が配置されている。この空洞は密閉されており、配線２０が擦れたり伸縮することにより粉塵が発生するときにも、粉塵は空洞内に留まるようになっている。

支持台３の図中右下側にはコネクター２３が配置され、配線２０はコネクター２３を介して支持台３の外側に配置されている。基台２の図中右側には制御部としての制御装置２４が配置されている。制御装置２４はロボット１の動作を制御する装置となっている。配線２０の一端は受信部１８と電気的に接続され、配線２０の他端は制御装置２４と電気的に接続されている。そして、制御装置２４は受信部１８が出力する電圧信号を入力する。

制御装置２４には中央演算装置、記憶部、インターフェース、アクチュエーター駆動回路、入力装置、表示装置等を備えている。アクチュエーター駆動回路は第１モーター５、第２モーター１０、昇降装置１３、回転装置１４、把持装置１５を駆動する回路である。そして、これらの装置及び回路はインターフェースを介して中央演算装置と接続されている。他にも第１角度検出器６、第２角度検出器１１、角速度センサー１６がインターフェースを介して中央演算装置と接続されている。記憶部にはロボット１を制御する動作手順を示したプログラムソフトや制御に用いるデータが記憶されている。中央演算装置はプログラムソフトに従ってロボット１を制御する装置である。具体的機能として、例えば、中央演算装置は把持装置１５の振動を減衰させる制御を行う振動制御部等を有する。

図２は、角速度信号の伝達経路を示すブロック図である。図２に示すように、ロボット１は角速度センサー１６を備え、角速度センサー１６には送信部１７が電気的に接続されている。第１腕部８及び第２腕部１２を移動して停止するとき、把持装置１５が振動する。角速度センサー１６は把持装置１５が振動する角速度を検出して、角速度センサー１６は振動する角速度を電圧信号にして送信部１７に出力する。

送信部１７は電圧信号を入力して、電圧信号を信号光１９に変調して受信部１８に向けて出力する。受信部１８は信号光１９を入力して、信号光１９を電圧信号に復調する。そして、復調した電圧信号を配線２０を介して制御装置２４に出力する。制御装置２４には振動制御部２５とアクチュエーター制御部２６とを備えている。振動制御部２５は受信部１８が出力する電圧信号を入力する。振動制御部２５はこの電圧信号により把持装置１５に加わる角速度を認識する。そして、振動制御部２５は把持装置１５の振動を減衰させるために第１モーター５及び第２モーター１０を駆動する制御パターンを演算する。具体的には、把持装置１５が振動する位相と逆位相に振動するように把持装置１５を動かすことにより、振動制御部２５は把持装置１５の振動を減衰させる制御パターンを演算する。そして、振動制御部２５はアクチュエーター制御部２６に駆動指示信号を出力する。アクチュエーター制御部２６は駆動指示信号に基づいて第１モーター５及び第２モーター１０を駆動する。その結果、把持装置１５の振動が減衰させられる。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、昇降装置１３が伸縮するとき送信部１７と受信部１８との距離が変動する。このとき、送信部１７と受信部１８との間で送受信される信号光１９は粉塵を発生することがない。従って、昇降装置１３が伸縮するときに粉塵を発生し難くすることができる。

（第２の実施形態）
次に、ロボットの一実施形態について図３及び図４を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、送信部と受信部とを複数備えている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略し、異なる点のみ記載する。その他の点は第１の実施形態と同様である。

図３（ａ）は、ロボットを示す模式平面図であり、図３（ｂ）は、ロボットを示す模式側面図である。すなわち、本実施形態では、図３に示すようにロボット３０は直交ロボットである。ロボット３０は基台３１を備えている。基台３１上において図中左側にはＹステージ３２が配置されている。Ｙステージ３２が延在する方向をＹ方向とし、水平面においてＹ方向と直交する方向をＸ方向とする。そして、鉛直方向をＺ方向とする。

Ｙステージ３２の図中右側には可動部としてのＸステージ３３が配置されている。Ｙステージ３２は内部にＹ方向に直線移動するＹ軸直動機構を備えている。そして、Ｘステージ３３をＹ方向に往動及び復動することができる。さらに、Ｙステージ３２は内部に位置検出部を備えている。そして、Ｘステージ３３のＹ方向の位置を検出することができる。Ｘステージ３３のＹ方向側の面においてＹステージ３２側には慣性センサーとしての第１加速度センサー３４が配置されている。そして、第１加速度センサー３４は、Ｘステージ３３が移動するときの加速度を検出する。

Ｘステージ３３のＹ方向と逆側の面においてＹステージ３２側には伝送部としての第１送信部３５が配置されている。第１送信部３５は第１の実施形態における送信部１７と同様の機能を備えている。

Ｙステージ３２においてＹ方向と逆の方向には第１送信部３５と対向する場所に支持部３６を介して伝送部としての第１受信部３７が配置されている。第１受信部３７は第１の実施形態における受信部１８と同様の機能を備えている。第１送信部３５が第１受信部３７に信号光１９を出力して、第１受信部３７は信号光１９を入力する。支持部３６はＹステージ３２に固定されており、第１受信部３７は支持部３６に固定されている。従って、第１受信部３７はＹステージ３２及び基台３１に対して移動しないようになっている。

Ｘステージ３３のＹ方向と逆側の面においてＸ方向には可動部としての移動ステージ３８が配置されている。Ｘステージ３３は内部にＸ方向に直線移動するＸ軸直動機構を備えている。そして、Ｘステージ３３は移動ステージ３８をＸ方向に往動及び復動させることができる。さらに、Ｘステージ３３は内部に位置検出部を備えている。そして、移動ステージ３８のＸ方向の位置を検出することができる。移動ステージ３８のＹ方向と逆側の面には慣性センサーとしての第２加速度センサー３９が配置されている。そして、第２加速度センサー３９は移動ステージ３８の加速度を検出する。

移動ステージ３８のＹステージ３２側には伝送部としての第２送信部４０が配置されている。第２送信部４０は第１の実施形態における送信部１７と同様の機能を備えている。第２加速度センサー３９と第２送信部４０とは電気的に接続されている。Ｘステージ３３においてＹ方向と逆側の面には第２送信部４０と対向する場所に支持部４１を介して伝送部としての第２受信部４２が配置されている。第２受信部４２は第１の実施形態における受信部１８と同様の機能を備えている。第２送信部４０が第２受信部４２に信号光１９を出力して、第２受信部４２は信号光１９を入力する。支持部４１はＸステージ３３に固定されおり、第２受信部４２は支持部４１に固定されている。従って、第２受信部４２はＸステージ３３及び第１送信部３５に対して相対位置が変わらないようになっている。

移動ステージ３８はＺ方向に伸縮する昇降装置１３を備えている。そして、昇降装置１３の下側には回転装置１４を備え、回転装置１４の下側には把持装置１５が配置されている。昇降装置１３、回転装置１４、把持装置１５は第１の実施形態と同様の装置であり、説明を省略する。

基台３１のＹ方向側には制御装置４３が配置されている。制御装置４３はロボット３０の動作を制御する装置である。制御装置４３は第１の実施形態における制御装置２４と略同じ構成を備えており、ロボット３０の動作を制御する機能を有する。詳細な説明は省略する。

図４（ａ）は、加速度信号の伝達経路を示すブロック図である。図４（ａ）に示すように、ロボット３０は第２加速度センサー３９を備え、第２加速度センサー３９は加速度を示すデジタル信号を出力する。第２加速度センサー３９には第２送信部４０が電気的に接続されている。Ｘステージ３３及び移動ステージ３８を移動して停止するとき、移動ステージ３８が振動する。第２加速度センサー３９は移動ステージ３８が振動する加速度を検出して、第２加速度センサー３９は振動する移動ステージ３８の加速度をセンサー信号としてのデジタル信号にして第２送信部４０に出力する。

第２送信部４０はデジタル信号を入力して、デジタル信号を信号光１９に変調して第２受信部４２に向けて出力する。第２受信部４２は信号光１９を入力して、信号光１９をデジタル信号に復調する。Ｘステージ３３の内部には多重化部４４が配置され、第２受信部４２と多重化部４４とは電気的に接続されている。そして、第２受信部４２は復調したデジタル信号を多重化部４４に出力する。

ロボット３０はＸステージ３３に第１加速度センサー３４を備えている。Ｘステージ３３を移動して停止するとき、Ｘステージ３３が振動する。第１加速度センサー３４はＸステージ３３が振動する加速度を検出して、第１加速度センサー３４は振動するＸステージ３３の加速度をセンサー信号としてのデジタル信号にする。そして、第１加速度センサー３４はデジタル信号を多重化部４４に出力する。

多重化部４４は第２受信部４２から入力したデジタル信号と第１加速度センサー３４から入力したデジタル信号とを多重化して１つの電圧信号に合成する。そして、合成した電圧信号を第１送信部３５に出力する。第１送信部３５は電圧信号を入力して、電圧信号を信号光１９に変調して第１受信部３７に向けて出力する。第１受信部３７は信号光１９を入力して、信号光１９を電圧信号に復調する。Ｙステージ３２の内部には復元化部４５が配置され、第１受信部３７と復元化部４５とは電気的に接続されている。そして、第１受信部３７は復調した電圧信号を復元化部４５に出力する。復元化部４５は入力した電圧信号を２つのデジタル信号に分離する。１つは第２加速度センサー３９が出力したデジタル信号であり、１つは第１加速度センサー３４が出力したデジタル信号である。そして、復元化部４５は分離した２つのデジタル信号を制御装置４３に出力する。

制御装置４３は振動制御部４６とアクチュエーター制御部４７とを備えている。振動制御部４６は復元化部４５が出力するデジタル信号を入力する。そして、振動制御部４６はＸステージ３３及び移動ステージ３８の振動を減衰させるためにＹステージ３２及びＸステージ３３を駆動する制御パターンを演算する。具体的には、Ｘステージ３３及び移動ステージ３８が振動する位相と逆位相に振動するようにＹステージ３２及びＸステージ３３を動かすことにより、Ｘステージ３３及び移動ステージ３８の振動を減衰させる制御パターンを振動制御部４６が演算する。そして、振動制御部４６はアクチュエーター制御部４７に駆動指示信号を出力する。アクチュエーター制御部４７はＹ軸直動機構４８及びＸ軸直動機構４９と電気的に接続されている。Ｙ軸直動機構４８はＹステージ３２に配置された直動機構であり、Ｘ軸直動機構４９はＸステージ３３に配置された直動機構である。アクチュエーター制御部４７は駆動指示信号に基づいてＹ軸直動機構４８及びＸ軸直動機構４９を駆動する。その結果、Ｘステージ３３及び移動ステージ３８の振動が減衰させられる。

第２加速度センサー３９と第２送信部４０とは配線により電気的に接続されている。この配線は移動ステージ３８の内部に形成された空洞を通して配置されており、配線から粉塵が発生しても粉塵は移動ステージ３８の空洞内に留まるようになっている。

第２受信部４２と多重化部４４とは配線により電気的に接続されている。さらに、多重化部４４と第１送信部３５とは配線により電気的に接続されている。これらの配線はＸステージ３３及び支持部４１の内部に形成された空洞を通して配置されており、配線から粉塵が発生しても粉塵はＸステージ３３及び支持部４１の空洞内に留まるようになっている。

第１受信部３７と復元化部４５とは配線により電気的に接続されている。この配線はＹステージ３２の内部に形成された空洞を通して配置されており、配線から粉塵が発生しても粉塵はＹステージ３２の空洞内に留まるようになっている。

尚、Ｙステージ３２、Ｘステージ３３、移動ステージ３８の内部に形成された空洞は、減圧ポンプを用いることにより、内部の圧力が負圧になるように制御しても良い。さらに、空洞から粉塵が出難くすることができる。

次に、多重化部４４が信号を多重化する一例を示す。図４（ｂ）は信号を多重化する方法の一例を示すタイムチャートである。図４（ｂ）において、縦軸には３つの要素が配置され、いずれも電圧を示している。電圧は図中上側が下側より高い電圧とする。そして、横軸は時間の経過を示し、時間は図中左から右へ移行する。

図中上段には第２加速度センサー出力信号５０が配置されている。第２加速度センサー出力信号５０は第２加速度センサー３９が出力する信号波形である。図中下段には第１加速度センサー出力信号５１が配置されている。第１加速度センサー出力信号５１は第１加速度センサー３４が出力する信号波形である。そして、図中中段には多重化信号５２が配置されている。多重化信号５２は、多重化部４４が第２加速度センサー出力信号５０及び第１加速度センサー出力信号５１を多重化した電圧信号である。

まず、多重化部４４は第２加速度センサー出力信号５０を所定の時間間隔にて分割する。分割された信号を第２センサー第１信号５０ａ〜第２センサー第３信号５０ｃとする。分割は信号の波形を多数の部分に分割して多重化するが、説明をわかり易くするために分割した３つの部分の波形のみについて多重化する方法を説明する。次に、多重化部４４は第２センサー第１信号５０ａ〜第２センサー第３信号５０ｃを時間軸に対して圧縮する演算を行い、圧縮第１信号５２ａ、圧縮第３信号５２ｃ、圧縮第５信号５２ｅを形成する。

同様に、多重化部４４は第１加速度センサー出力信号５１を所定の時間間隔にて分割する。分割された信号を第１センサー第１信号５１ａ〜第１センサー第３信号５１ｃとする。この信号についても説明をわかり易くするために分割した３つの部分についてのみ説明する。次に、多重化部４４は第１センサー第１信号５１ａ〜第１センサー第３信号５１ｃを時間軸に対して圧縮する演算を行い、圧縮第２信号５２ｂ、圧縮第４信号５２ｄ、圧縮第６信号５２ｆを形成する。

次に、多重化部４４は圧縮第１信号５２ａ、圧縮第３信号５２ｃ、圧縮第５信号５２ｅと圧縮第２信号５２ｂ、圧縮第４信号５２ｄ、圧縮第６信号５２ｆとを交互に配置して、多重化信号５２を形成する。具体的には圧縮第１信号５２ａの次に区切り信号５３を配置し、区切り信号５３の次に圧縮第２信号５２ｂを配置する。以下同様に、多重化部４４は区切り信号５３を挟んで圧縮第３信号５２ｃ、圧縮第４信号５２ｄ、圧縮第５信号５２ｅ、圧縮第６信号５２ｆを配置することにより多重化信号５２を形成する。

区切り信号５３は一定時間の間、同一電圧が出力される信号である。区切り信号５３は信号の区切りが判断できる信号であれば良く、波形のパターンは特に限定されない。

多重化信号５２は第１送信部３５及び第１受信部３７を介して復元化部４５に出力される。復元化部４５は多重化信号５２を入力して、第２加速度センサー出力信号５０及び第１加速度センサー出力信号５１を出力する。

復元化部４５は多重化信号５２に配置された区切り信号５３を検出して、多重化信号５２を区切り信号５３にて分割する。そして、分割した波形を交互に連結する。具体的には、復元化部４５は、多重化信号５２から圧縮第１信号５２ａ、圧縮第３信号５２ｃ、圧縮第５信号５２ｅの波形を抽出して連結する。同様に、復元化部４５は、多重化信号５２から圧縮第２信号５２ｂ、圧縮第４信号５２ｄ、圧縮第６信号５２ｆの波形を抽出して連結する。次に、復元化部４５は圧縮第１信号５２ａ、圧縮第３信号５２ｃ、圧縮第５信号５２ｅからなる波形を時間軸に対して伸長させる処理を行うことにより第２加速度センサー出力信号５０を復調する。同様に、復元化部４５は圧縮第２信号５２ｂ、圧縮第４信号５２ｄ、圧縮第６信号５２ｆからなる波形を時間軸に対して伸長させる処理を行うことにより第１加速度センサー出力信号５１を復調する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第２受信部４２が信号光１９を受信した後、再度、第１送信部３５が信号光１９を出力することにより、信号光１９が進行する向きを変更することができる。そして、Ｘステージ３３の動作にあわせて信号光１９が進行する向きを変えることにより、Ｘステージ３３が移動するときにも第２加速度センサー３９が出力する信号を制御装置４３に出力することができる。

（２）本実施形態によれば、Ｘステージ３３には第１加速度センサー３４が配置されている。そして、移動ステージ３８には第２加速度センサー３９が配置されている。そして、第１送信部３５、第１受信部３７、第２送信部４０、第２受信部４２は第１加速度センサー３４及び第２加速度センサー３９が出力する信号を制御装置４３に伝送している。そして、制御装置４３はＸステージ３３及び移動ステージ３８が振動する挙動を認識する。従って、制御装置４３は、第１加速度センサー３４が配置されたＸステージ３３と第２加速度センサー３９が配置された移動ステージ３８を制御することができる。

（３）本実施形態によれば、多重化部４４が第１加速度センサー３４及び第２加速度センサー３９のデジタル信号を多重化する。そして、第１送信部３５が多重化された電圧信号を変調した信号光１９を第１受信部３７に送信する。そして、第１受信部３７が信号光１９を受信して復調した後、復元化部４５が電圧信号から第１加速度センサー３４及び第２加速度センサー３９の電圧信号を復元する。従って、第１送信部３５及び第１受信部３７は１回の信号光１９の送信で、複数のセンサーが出力するデジタル信号を送信することができる。その結果、生産性良くセンサーが出力する電圧信号を伝送することができる。

第１送信部３５及び第１受信部３７は第１加速度センサー３４及び第２加速度センサー３９が出力するデジタル信号を送受信している。従って、第１加速度センサー３４及び第２加速度センサー３９がそれぞれ別の送信部及び受信部を備える方法に比べて、送信部及び受信部の個数を減らすことができる。

（第３の実施形態）
次に、ロボットの一実施形態について図５を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、１つの可動部に送信部と受信部とを複数備えている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略し、異なる点のみ記載する。その他の点は第１の実施形態と同様である。

図５（ａ）は、ロボットの把持装置を示す模式斜視図である。すなわち、本実施形態において、図５（ａ）に示すようにロボット５５は水平多関節ロボットである。ロボット５５は可動部としての第２腕部５６を備えている。第２腕部５６の一端には昇降装置５７が回転可能に配置され、第２腕部５６の図中上側には昇降装置５７を回転させる回転装置５８が配置されている。回転装置５８はモーター５８ａ及びモーター５８ａの駆動軸の回転を昇降装置５７に伝動するベルトを備えている。そして、モーター５８ａを回転させることにより、昇降装置５７が回転させられる。

昇降装置５７は直動機構を備え、直動機構を駆動させることにより昇降装置５７を伸縮させることができる。昇降装置５７の下側には把持装置１５が配置されている。昇降装置５７の図中右側の側面には慣性センサーとしての角速度センサー１６が配置されている。角速度センサー１６の図中左側には伝送部としての第３送信部５９が配置されている。さらに、昇降装置５７を挟んで第３送信部５９と対向する場所には伝送部としての第４送信部６０が配置されている。昇降装置５７の図中上側の側面には伝送部としての第３受信部６１及び第４受信部６２が配置されている。

第３送信部５９が第３受信部６１と対向する場所に配置されることにより、第３送信部５９が出力する信号光１９は第３受信部６１を照射する。そして、第３受信部６１は第３送信部５９が送信する信号を受信する。同様に、第４送信部６０が第４受信部６２と対向する場所に配置されることにより、第４送信部６０が出力する信号光１９は第４受信部６２を照射する。そして、第４受信部６２は第４送信部６０が送信する信号を受信する。

昇降装置５７を回転させるとき、第４送信部６０と第４受信部６２との間に第２腕部５６が位置する場合がある。そして、第４送信部６０が出力する信号光１９は第２腕部５６によって遮断される。信号光１９は第４受信部６２を照射しないので、第４受信部６２は第４送信部６０が送信する信号を受信することができない。このとき、第３送信部５９と第３受信部６１との間には第２腕部５６が位置しないので、第３受信部６１は第３送信部５９が送信する信号を受信することができる。

同様に、昇降装置５７が回転するとき、第３送信部５９と第３受信部６１との間に第２腕部５６が位置する場合がある。このとき、第４送信部６０と第４受信部６２との間には第２腕部５６が位置しないので、第４受信部６２は第４送信部６０が送信する信号を受信することができる。

図５（ｂ）は、角速度信号の伝達経路を示すブロック図である。図５（ｂ）に示すように、角速度センサー１６には第３送信部５９及び第４送信部６０が電気的に接続されている。そして、角速度センサー１６は電圧信号を第３送信部５９及び第４送信部６０に出力する。そして、第３送信部５９及び第４送信部６０は電圧信号を入力した後、それぞれ信号光１９を生成して送信する。送信されたそれぞれの信号光１９は第３受信部６１及び第４受信部６２に受信される。そして、第３受信部６１及び第４受信部６２には信号合成部６３が電気的に接続され、第３受信部６１及び第４受信部６２は信号合成部６３に電圧信号を出力する。信号合成部６３は２つの電圧信号を合成した電圧信号を振動制御部２５に出力する。電圧信号の合成方法は特に限定されない。例えば、２つの電圧信号を加算した後、所定の電圧に調整してもよい。他にも、２つの電圧信号の内、電圧の振幅が設定値以上の信号を選択しても良い。

振動制御部２５は電圧信号を入力して、振動を減衰させるための演算を行う。そして、振動制御部２５はアクチュエーター制御部２６に駆動指示信号を出力する。アクチュエーター制御部２６は駆動指示信号に基づいて第１モーター５及び第２モーター１０を駆動する。その結果、把持装置１５の振動が減衰させられる。以上の構成において、第３送信部５９及び第４送信部６０が送信部に相当する。そして、第３受信部６１、第４受信部６２、信号合成部６３が受信部に相当する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、昇降装置５７が回転するとき信号光１９が第２腕部５６によって遮光されることにより、第３受信部６１及び第４受信部６２の一方が信号光１９を受光できない場合がある。この場合にも、第３受信部６１及び第４受信部６２の一方は信号光１９を受光するので、受光した信号光１９から電圧信号を復調して振動制御部２５に伝送することができる。

（第４の実施形態）
次に、ロボットの一実施形態について図６を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、信号光を保護する防護部を備えている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略し、異なる点のみ記載する。その他の点は第１の実施形態と同様である。

図６は、ロボットの把持装置を示す模式断面図である。すなわち、本実施形態において、図６に示すようにロボット６６は送信部１７及び受信部１８を備えている。そして、送信部１７から受信部１８に向けて信号光１９が照射されている。送信部１７及び受信部１８を覆うように第１防護部６７及び第２防護部６８が配置されている。そして、第１防護部６７及び第２防護部６８が防護部を形成し、防護部が信号光１９を覆っている。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第１防護部６７及び第２防護部６８が信号光１９を覆っている。従って、信号光１９の通路に密度の異なる空気が通過して信号光１９がゆらぐこと等により信号光１９に雑音が含まれることを防止することができる。

（第５の実施形態）
次に、ロボットの一実施形態について図７を用いて説明する。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、信号光がロボットの内部を通過する点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略し、異なる点のみ記載する。その他の点は第１の実施形態と同様である。

図７は、ロボットの把持装置を示す模式断面図である。すなわち、本実施形態において、図７に示すようにロボット７０は可動部としての第２腕部７１を備えている。第２腕部７１は、第２モーター１０と接続する第２減速機９の出力軸９ａと連結されている。第２腕部７１の内部には空洞が形成され、空洞には受信部１８が配置されている。

第２腕部７１の図中左側には昇降装置７２が配置され、昇降装置７２は支持部７３を介して可動部としての第３腕７４と接続されている。そして、昇降装置７２を伸縮させることにより、第３腕７４が昇降させられる。第３腕７４の図中右側には角速度センサー１６が配置され、角速度センサー１６は第３腕７４の振動を検出する。第３腕７４の内部には空洞が形成され、空洞には送信部１７が配置されている。そして、送信部１７と角速度センサー１６とは配線２０により電気的に接続されている。

第２腕部７１と第３腕７４との間には円筒形の第１防護部７５及び第２防護部７６が配置されている。第１防護部７５は第２腕部７１に配置され、第２防護部７６は第３腕７４に配置されている。送信部１７と受信部１８とは対向する場所に配置されている。そして、送信部１７は信号光１９を受信部１８に向けて照射し、受信部１８は信号光１９を受光する。第３腕７４が昇降して、送信部１７と受信部１８との距離が変わるときにも送信部１７及び受信部１８が信号光１９を用いて信号を送受信することができる。第１防護部７５及び第２防護部７６は防護部と可動部とを兼ねている。そして、信号光１９は可動部の内部を通過する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、第１防護部７５及び第２防護部７６が信号光１９を覆っている。従って、信号光１９の通路に密度の異なる空気が通過して信号光１９がゆらぐこと等により信号光１９に雑音が含まれることを防止することができる。

（２）本実施形態によれば、可動部が防護部を兼ねている。従って、可動部に加えて防護部を配置する場合に比べて、防護部を減らすことができる。その結果、簡便なロボット７０にすることができる。

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記第１の実施形態では、ロボット１に水平多関節ロボットを採用し、前記第２の実施形態では、ロボット３０に直交ロボットを採用したが、ロボットの形態には限定されない。水平多関節ロボットや直交ロボットの他にも、垂直多関節ロボットやパラレルリンクロボット等各種の形態のロボットを採用する場合にも上記内容を適用することができる。

（変形例２）
前記第２の実施形態では、第２加速度センサー出力信号５０及び第１加速度センサー出力信号５１にデジタル信号を用いたが、デジタル信号に限定されない。アナログ信号を用いても良い。そして、ＡＭ変調、ＦＭ変調して信号を送受信しても良い。この場合にも同様に信号を送受信することができる。他にも、ＩｒＤＡ（Ｉｎｆｒａ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）等の通信規格に基づいて信号の送受信を行っても良い。

（変形例３）
前記第２の実施形態では、多重化部４４が第２加速度センサー出力信号５０及び第１加速度センサー出力信号５１を時間軸に対して圧縮して多重化した。信号を多重化する方法はこれに限らず、周波数分割多重化法、符号分割多重化法等の方法を採用しても良い。周波数分割多重化法は複数の信号をそれぞれ特定の範囲の周波数の信号に変調して合成する方法である。符号分割多重化法は符号を各信号に割当てて変調し、符号を元に復調する方法である。

（変形例４）
前記第１の実施形態では、レーザーダイオードが送信部１７に配置されたが、レーザー光でない光を発光する発光ダイオードを配置しても良い。このとき、光をコリメートする光学系を配置することにより、信号光１９が減衰し難くするのが好ましい。簡便な構造の発光素子を採用することにより、送信部１７を製造し易くすることができる。

（変形例５）
前記第２の実施形態では、第１加速度センサー３４及び第２加速度センサー３９の２つのセンサーを配置したが、可動部の個数が多いときにはセンサーの個数を３個以上配置しても良い。センサーの個数が多い方が、少ない場合に比べて、多くの可動部の挙動を検出することができる。このとき、多重化部４４は３個以上の信号を多重化しても良い。少ない送信部及び受信部で生産性良く信号を送受信することができる。

（変形例６）
前記第１の実施形態では、角速度センサー１６を用いた。前記第２の実施形態では、第１加速度センサー３４及び第２加速度センサー３９を用いた。可動部の振動及び挙動を検出するセンサーは加速度センサーと角速度センサーとの両方のセンサーを可動部に配置しても良い。可動部が回転移動及び直線移動するときに可動部の変化を検出することができる。

１，５５…ロボット、８…可動部としての第１腕部、１２，５６，７１…可動部としての第２腕部、１６…慣性センサーとしての角速度センサー、１７…伝送部としての送信部、１８…伝送部としての受信部、１９…信号光、２４…制御部としての制御装置、３３…可動部としてのＸステージ、３４…慣性センサーとしての第１加速度センサー、３５…伝送部としての第１送信部、３７…伝送部としての第１受信部、３８…可動部としての移動ステージ、３９…慣性センサーとしての第２加速度センサー、４０…伝送部としての第２送信部、４２…伝送部としての第２受信部、４４…多重化部、４５…復元化部、５９…伝送部としての第３送信部、６０…伝送部としての第４送信部、６１…伝送部としての第３受信部、６２…伝送部としての第４受信部、６７…防護部としての第１防護部、６８…防護部としての第２防護部、７４…可動部としての第３腕、７５…防護部及び可動部としての第１防護部、７６…防護部及び可動部としての第２防護部。

Claims (7)

1. 可動部と、
   前記可動部を回転可能に支持する支持部と、
   前記可動部に配置され前記可動部の動作を検出する慣性センサーと、
   前記慣性センサーが出力するセンサー信号を用いて光を変調した信号光を生成し、前記信号光を送信する一方の送信部及び他方の送信部と、
   前記一方の送信部から送信された前記信号光を受信して前記信号光から前記センサー信号を復調する一方の受信部と、
   前記他方の送信部から送信された前記信号光を受信して前記信号光から前記センサー信号を復調する他方の受信部と、
   前記センサー信号を用いて前記可動部の振動抑制動作を制御する制御部と、を備え、
   前記一方の送信部と前記他方の送信部と前記一方の受信部と前記他方の受信部は、前記可動部の回動中心軸に対して、前記可動部の外周面よりも外側に設けられており、
   前記一方の受信部は、前記他方の送信部と前記他方の受信部との間の前記信号光の光路に前記支持部が位置する場合、前記一方の送信部から送信された前記信号光を受信可能であり、
   前記他方の受信部は、前記一方の送信部と前記一方の受信部との間の前記信号光の光路に前記支持部が位置する場合、前記他方の送信部から送信された前記信号光を受信可能であることを特徴とするロボット。
2. 請求項１に記載のロボットであって、
   前記一方の送信部は、前記可動部の回動中心軸に対して、前記他方の送信部と点対称な位置に配置されていることを特徴とするロボット。
3. 請求項１または２に記載のロボットであって、
   前記一方の受信部は、前記可動部の回動中心軸に対して、前記他方の受信部と点対称な位置に配置されていることを特徴とするロボット。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のロボットであって、
   前記他方の送信部と前記他方の受信部との間の前記信号光の光路、および、前記一方の送信部と前記一方の受信部との間の前記信号光の光路に前記支持部が位置しない場合、
   前記一方の受信部は、前記一方の送信部から送信された前記信号光を受信可能であり、かつ、前記他方の受信部は、前記他方の送信部から送信された前記信号光を受信可能であることを特徴とするロボット。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のロボットであって、
   前記一方の送信部と前記他方の送信部と前記一方の受信部と前記他方の受信部は、前記可動部の外部に露出していることを特徴とするロボット。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載のロボットであって、
   前記一方の送信部と前記支持部との距離、および、前記他方の送信部と前記支持部との距離は、前記一方の受信部と前記支持部との距離、および、前記他方の受信部と前記支持部との距離よりも長いことを特徴とするロボット。
7. 請求項１ないし６のいずれか一項に記載のロボットであって、
   前記一方の受信部は、前記他方の送信部と前記他方の受信部との間の前記信号光の光路に前記支持部が位置し、かつ、前記一方の送信部と前記一方の受信部との間の前記信号光の光路に前記支持部が位置しない場合、前記一方の送信部から送信された前記信号光を受信可能であり、
   前記他方の受信部は、前記一方の送信部と前記一方の受信部との間の前記信号光の光路に前記支持部が位置し、かつ、前記他方の送信部と前記他方の受信部との間の前記信号光の光路に前記支持部が位置しない場合、前記他方の送信部から送信された前記信号光を受信可能であることを特徴とするロボット。

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