JP2019072775A

JP2019072775A - ロボットおよび光伝送装置

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Inventors: 純一岡本; Junichi Okamoto
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Abstract

【課題】光配線が曲がっても、当該光配線を用いて優れた通信性能を発揮することができるロボットおよび光伝送装置を提供すること。【解決手段】２つのリンクを相対的に回動可能に接続している関節部と、前記関節部の動作を制御する制御部と、前記２つのリンク間で光信号の伝送を行う光伝送装置と、を備え、前記光伝送装置は、前記関節部を通って配置され、前記光信号を伝搬させる光配線と、前記２つのリンクのうちの一方側に配置され、前記光信号を出射する光源部と、を有し、前記制御部は、前記関節部の動作状態に応じて前記光信号の強度調整を行う信号を前記光伝送装置に向けて送信することを特徴とするロボット。【選択図】図４

Description

本発明は、ロボットおよび光伝送装置に関するものである。

光配線に光信号を伝送させる光伝送装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば、特許文献１に記載の光アクティブケーブルは、光ケーブルと、光ケーブルの両端部にそれぞれ設けられた光モジュールと、を備える。ここで、各光モジュールは、発光素子を有し電気信号を光信号に変換する送信部と、受光素子を有し光信号を電気信号に変換する受信部と、受信部の受光素子で受光した光の光強度を検出する光強度検出部と、光強度検出部で検出した光強度のデータを相手側の光モジュールに送信するとともに、相手側の光モジュールから送信された光強度のデータを受信する光強度送受信部と、相手側の光モジュールから受信した光強度のデータを基に、送信部の発光素子の光強度を制御する光強度制御部と、を有する。

特開２０１５−８３８０号公報

しかし、特許文献１に記載の光アクティブケーブルは、相手側での受光強度に基づいて発光素子の光強度を調整するため、例えば、ロボットアームの関節部に用いた場合、関節部の曲げ動作に伴う光ケーブルの曲げによる光信号の損失が生じたとき、発光素子の光強度の調整が難しくなるという課題がある。

本発明の目的は、光配線が曲がっても、当該光配線を用いて優れた通信性能を発揮することができるロボットおよび光伝送装置を提供することにある。

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、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

本適用例のロボットは、２つのリンクを相対的に回動可能に接続している関節部と、
前記関節部の動作を制御する制御部と、
前記２つのリンク間で光信号の伝送を行う光伝送装置と、を備え、
前記光伝送装置は、
前記関節部を通って配置され、前記光信号を伝搬させる光配線と、
前記２つのリンクのうちの一方側に配置され、前記光信号を出射する光源部と、を有し、
前記制御部は、前記関節部の動作状態に応じて前記光信号の強度調整を行う信号を前記光伝送装置に向けて送信することを特徴とする。

このようなロボットによれば、光伝送装置が制御部からの信号に基づいて関節部の動作状態に応じて光信号の強度調整を行うことができる。そのため、光配線が曲がっても、当該光配線を用いて優れた通信性能を発揮することができる。

本適用例のロボットでは、前記関節部の曲げ量と前記光信号の強度調整量との関係に関する情報を記憶している記憶部を備えていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、光信号の強度調整の応答性を高めることができる。

本適用例のロボットでは、前記２つのリンクを含むハンドを備えることが好ましい。
ハンドの指部に光配線を設けた場合、当該光配線の曲げ半径が小さくなりやすい。そのため、光配線の曲げによる光損失が生じやすい。このような場合に本発明に係る光信号の強度調整を行うと、その効果が顕著となる。

本適用例のロボットでは、前記制御部は、前記関節部の動作状態に基づいて前記光信号の強度調整量を演算する演算部を有することが好ましい。
これにより、光信号の強度調整の精度を高めることが容易となる。

本適用例のロボットでは、前記光伝送装置は、前記２つのリンクのうちの他方側に配置され、前記光配線を伝搬した前記光信号の光量をモニターするモニター部を有することが好ましい。

これにより、ロボットの動作環境が変化しても、光信号の強度調整の精度を高めることができる。

本適用例のロボットでは、前記モニター部は、前記光配線を伝搬した前記光信号を受光する受光素子であることが好ましい。
これにより、部品点数を少なくすることができる。

本適用例の光伝送装置は、光信号を伝搬させる光配線と、
前記光信号を出射する光源部と、を有し、
予測した前記光配線の曲げ量に応じて前記光信号の強度調整を行うことを特徴とする。

このような光伝送装置によれば、光配線の曲げ量の予測情報に応じて光信号の強度調整を行うことで、光配線が曲がっても、当該光配線を用いて優れた通信性能を発揮することができる。

本発明の第１実施形態に係るロボットを示す斜視図である。図１に示すロボットの制御系を示すブロック図である。図１に示すロボットが備えるハンドを示す正面図である。図２に示す光伝送装置および制御装置の構成を示すブロック図である。図３に示すハンドが有する指（複数のリンク）を示す側面図である。光配線の曲げ半径と光量との関係を示すグラフである。本発明の第１実施形態における光信号の強度調整を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係るロボットの光伝送装置および制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態における光信号の強度調整を示すフローチャートである。本発明の第３実施形態に係るロボットの光伝送装置および制御装置の構成を示すブロック図である。本発明の第３実施形態における光信号の強度調整を示すフローチャートである。

以下、本発明のロボットおよび光伝送装置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。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るロボットを示す斜視図である。図２は、図１に示すロボットの制御系を示すブロック図である。なお、以下では、説明の便宜上、ロボット１の基台１０側を「基端側」、その反対側（ハンド４０側）を「先端側」と言う。

〈ロボット〉
図１に示すロボット１は、いわゆる双腕ロボットであり、例えば、精密機器やこれを構成する部品（対象物）の給材、除材、搬送および組立等の作業を行うことができる。このロボット１は、基台１０と、基台１０に支持されている胴部２０と、胴部２０の左右に連結されている２つのロボットアーム３０と、各ロボットアーム３０の先端部に接続されているハンド４０と、ロボット１の各部を制御する制御装置５０と、ロボット１内で光伝送を行う光伝送装置６０（図２参照）と、を有する。このロボット１は、光伝送装置６０の光信号の強度調整に主な特徴を有するが、その説明に先立ち、以下、まず、ロボット１の各部の概略について説明する。

基台１０は、床、壁、天井および移動可能な台車上等に固定される支持部１１と、支持部１１に支持されている柱部１２と、を有する。この柱部１２の上部には、胴部２０が接続されている。そして、胴部２０の両側には、１対のロボットアーム３０が接続されている。

各ロボットアーム３０は、アーム３１（リンク）と、アーム３２（リンク）と、アーム３３（リンク）と、アーム３４（リンク）と、アーム３５（リンク）と、アーム３６（リンク）と、アーム３７（リンク）と、を有し、これらが基端側から先端側に向かってこの順に連結されている。ここで、アーム３１は、胴部２０（リンク）に対して関節部３８ａを介して回動可能に連結されている。アーム３２は、アーム３１に対して関節部３８ｂを介して回動可能に連結されている。アーム３３は、アーム３２に対して関節部３８ｃを介して回動可能に連結されている。アーム３４は、アーム３３に対して関節部３８ｄを介して回動可能に連結されている。アーム３５は、アーム３４に対して関節部３８ｅを介して回動可能に連結されている。アーム３６は、アーム３５に対して関節部３８ｆを介して回動可能に連結されている。アーム３７は、アーム３６に対して関節部３８ｇを介して回動可能に連結されている。

このような各ロボットアーム３０のアーム３６には、ハンド４０が取り付けられている。このハンド４０は、多指ハンドであり、対象物を把持可能に構成されている。なお、ハンド４０については、光伝送装置６０の光信号の強度調整の説明とともに、後に詳述する。また、ハンド４０は、アーム３６に対して力覚センサー等を介して接続してもよい。なお、多指ハンドとは、関節がある複数の指を持つハンドのことである。

また、ロボット１は、図２に示すように、関節部３８ａ〜３８ｇを駆動する駆動部３９ａ〜３９ｇと、ハンド４０を駆動する駆動部４３と、ハンド４０に設けられているセンサー４４と、を有する。なお、駆動部３９ａ〜３９ｇ、４３およびセンサー４４には、図示しない電気配線を通じて、必要な電気的な通信または電力供給が行われる。

駆動部３９ａは、前述した関節部３８ａに設けられ、アーム３１を胴部２０に対して回動させる。同様に、駆動部３９ｂ〜３９ｇは、それぞれ、前述した関節部３８ｂ〜３８ｇに設けられ、アーム３２〜３７を回動させる。このような駆動部３９ａ〜３９ｇは、それぞれ、モーター３９１、角度センサー３９２および減速機（図示せず）を含んで構成されている。

モーター３９１は、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターであり、前述した各アーム３１〜３７を回動させる駆動力を発生させる。角度センサー３９２は、例えば、磁気式または光学式のロータリーエンコーダーであり、対応する関節部の回動状態（例えば回転角度）を検出する。

駆動部４３は、ハンド４０に設けられ、ハンド４０を駆動する。この駆動部４３は、モーター４３１およびドライバー４３２を含んで構成されている。モーター４３１は、例えば、圧電モーターであり、後述するハンド４０の指部４２を駆動する。ドライバー４３２は、モーター４３１を駆動する回路であり、モーター４３１に所定の駆動信号を入力する。

センサー４４は、ハンド４０（本実施形態では、後述する指部４２の先端部）に設けられている。このセンサー４４としては、特に限定されないが、例えば、撮像素子、深度センサー、触覚センサー、圧力センサー、エンコーダー等が挙げられる。なお、センサー４４の設置位置は、指部４２に限定されず、後述する掌部４１に設けられていてもよい。

光伝送装置６０は、図２に示すように、光モジュール６１ａ〜６１ｉと、光配線６２と、を有する。光モジュール６１ａは、前述した駆動部３９ａ（例えば角度センサー３９２）に電気的に（電気導通可能に）接続され、駆動部３９ａからの電気信号（例えば角度情報に関する信号）を光信号に変換して出力する機能（送信機能）を有する。同様に、光モジュール６１ｂ〜６１ｇは、それぞれ、駆動部３９ｂ〜３９ｇ（例えば角度センサー３９２）に電気的に（電気導通可能に）接続され、駆動部３９ｂ〜３９ｇからの電気信号（例えば角度情報に関する信号）を光信号に変換して出力する機能を有する。光モジュール６１ｈは、前述したセンサー４４に（電気導通可能に）接続され、センサー４４からの電気信号を光信号に変換して出力する機能（送信機能）を有する。光モジュール６１ｉは、光モジュール６１ａ〜６１ｈに光配線６２を介して接続され、光モジュール６１ａ〜６１ｈからの光信号を電気信号に変換して制御装置５０へ出力する機能（受信機能）を有する。

なお、光モジュール６１ａ〜６１ｈがそれぞれ受信機能を有し、光モジュール６１ｉが送信機能を有していてもよい。この場合、制御装置５０からの電気信号を光モジュール６１ｈで光信号に変換して光モジュール６１ａ〜６１ｈに出力し、光モジュール６１ｉからの光信号を光モジュール６１ａ〜６１ｈで電気信号に変換して駆動部３９ａ〜３９ｇ、４３へ出力することができる。これにより、光通信を用いた駆動部３９ａ〜３９ｇ、４３の駆動制御を行うことができる。

このような光モジュール６１ａ〜６１ｉは、それぞれ、例えば、光送信サブアセンブリ（ＴＯＳＡ：Transmitting Optical Sub-Assembly）および光受信サブアセンブリ（ＲＯＳＡ：Receiving Optical Sub-Assembly）を含んで構成されている。光モジュール６１ａ〜６１ｉは、互いに異なる構成であってもよいが、互いに同じ構成とすることができる。なお、光モジュール６１ｈ、６１ｉの構成については、後述する光伝送装置６０の光信号の強度調整の説明とともに、後に詳述する。

光配線６２は、光モジュール６１ａ〜６１ｈと光モジュール６１ｉとを光通信可能に接続している。光配線６２は、胴部２０からロボットアーム３０の内部を通ってハンド４０まで引き回されている。したがって、光配線６２は、前述した関節部３８ａ〜３８ｇおよびハンド４０（より具体的には、後述する指部４２の関節部４２４〜４２６）のそれぞれの内部を通っている。このような光配線６２は、例えば、光ファイバー、光導波路を有して構成されている。なお、光配線６２には、必要に応じて、光カプラ、光スイッチ等が設けられていてもよい。また、図示では、光配線６２が途中で分岐して光モジュール６１ａ〜６１ｈに接続されているが、これに限定されず、光モジュール６１ａ〜６１ｈのそれぞれを光モジュール６１ｉに対して個別の光配線で接続してもよい。

図１および図２に示す制御装置５０は、ロボット１の各部の駆動を制御する機能を有する。特に、制御装置５０は、後に詳述するが、光伝送装置６０の光信号の強度を調整するように光伝送装置６０の動作を制御する機能を有する。この制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサー５１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリー５２と、インターフェース５３と、を有する。そして、制御装置５０は、メモリー５２に記憶されているプログラムを適宜読み込んで実行することで、ロボット１の動作の制御、各種演算および判断等の処理を実現する。

なお、制御装置５０は、図示では、ロボット１の基台１０内に配置されているが、これに限定されず、例えば、胴部２０に配置されていてもよいし、基台１０および胴部２０の外部に配置されていてもよい。また、制御装置５０には、ディスプレイ等のモニターを備える表示装置、例えばマウスやキーボード等を備える入力装置等が接続されていてもよい。

以上、ロボット１００の各部の概略について説明した。以下、光伝送装置６０の光信号の強度調整について詳述する。なお、以下では、光モジュール６１ｈ、６１ｉ間の光伝送について代表的に説明する。

（光伝送装置の光信号の強度調整）
図３は、図１に示すロボットが備えるハンドを示す正面図である。図４は、図２に示す光伝送装置および制御装置の構成を示すブロック図である。図５は、図３に示すハンドが有する指（複数のリンク）を示す側面図である。図６は、光配線の曲げ半径と光量との関係を示すグラフである。図７は、本発明の第１実施形態における光信号の強度調整を示すフローチャートである。なお、図４では、説明の便宜上、ハンド４０が有する１本の指部４２の一部の構成を代表的に図示している。

図３に示すように、ハンド４０は、アーム３７に接続されている掌部４１と、掌部４１に接続されている５本の指部４２と、を有し、人間の手に似た動作が可能に構成されている。ここで、各指部４２は、リンク４２１と、リンク４２２と、リンク４２３と、を有し、これらが基端側から先端側に向かってこの順に連結されている。ここで、リンク４２１は、掌部４１（リンク）に対して関節部４２４を介して回動可能に連結されている。リンク４２２は、リンク４２１に対して関節部４２５を介して回動可能に連結されている。リンク４２３は、リンク４２２に対して関節部４２６を介して回動可能に連結されている。各関節部４２４〜４２６は、指部４２が掌部４１側に向かって曲がるように構成されている（図５参照）。

このようなハンド４０の少なくとも１つの指部４２の最も先端側にあるリンク４２３には、センサー４４および光モジュール６１ｈが配置されている。また、図示しないが、指部４２には、各関節部４２４〜４２６を駆動する駆動部４３が配置されている。駆動部４３は、各指部４２をそれぞれ独立して駆動する。ただし、駆動部４３は、各指部４２を一定の関連性をもって駆動（例えば連動）させてもよい。

光モジュール６１ｈは、図４に示すように、発光素子６１１ｈと、受光素子６１２ｈと、送信回路６１３ｈと、受信回路６１４ｈと、コントローラー６１５ｈと、を有する。

発光素子６１１ｈは、例えば、半導体レーザー、発光ダイオード等であり、通電（駆動信号）により光を出射する。受光素子６１２ｈは、例えば、フォトダイオードであり、受光によりその受光量に応じた電流信号を出力する。送信回路６１３ｈは、例えば、発光素子６１１ｈを駆動するドライバーを含んで構成され、発光素子６１１ｈを駆動する駆動信号（より具体的には直流電圧に交流電圧を重畳した信号）を発光素子６１１ｈに入力する。受信回路６１４ｈは、例えば、増幅回路、復調回路、電流電圧変換回路等を含んで構成され、受光素子６１２ｈからの電流信号を所定の電圧信号に変換する。コントローラー６１５ｈは、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）で構成され、光モジュール６１ｈの各部の動作制御および各種処理を行う。

このような光モジュール６１ｈは、光配線６２を介して、光モジュール６１ｉに光通信可能に接続されている。光モジュール６１ｉは、光モジュール６１ｈと同様の構成を有する。すなわち、光モジュール６１ｉは、発光素子６１１ｉと、受光素子６１２ｉと、送信回路６１３ｉと、受信回路６１４ｉと、コントローラー６１５ｉと、を有する。

発光素子６１１ｉは、例えば、半導体レーザー、発光ダイオード等であり、通電（駆動信号）により光を出射する。受光素子６１２ｉは、例えば、フォトダイオードであり、受光によりその受光量に応じた電流信号を出力する。送信回路６１３ｉは、例えば、発光素子６１１ｉを駆動するドライバーを含んで構成され、発光素子６１１ｉを駆動する駆動信号（より具体的には直流電圧に交流電圧を重畳した信号）を発光素子６１１ｉに入力する。受信回路６１４ｉは、例えば、増幅回路、復調回路、電流電圧変換回路等を含んで構成され、受光素子６１２ｉからの電流信号を所定の電圧信号に変換する。コントローラー６１５ｉは、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）で構成され、光モジュール６１ｉの各部の動作制御および各種処理を行う。

光配線６２は、２つの光配線６２１、６２２を有している。光配線６２１は、光モジュール６１ｈの発光素子６１１ｈと光モジュール６１ｉの受光素子６１２ｉとを光通信可能に接続している。これにより、光モジュール６１ｈから光モジュール６１ｉへ光配線６２１を介して光伝送（光信号の伝送）を行うことができる。また、光配線６２２は、光モジュール６１ｈの受光素子６１２ｈと光モジュール６１ｉの発光素子６１１ｉとを光通信可能に接続している。これにより、光モジュール６１ｉから光モジュール６１ｈへ光配線６２２を介して光伝送（光信号の伝送）を行うことができる。

このような光配線６２は、図５に示すように、指部４２の内部に配置されていて関節部４２４〜４２６を通っている部分を有する。したがって、指部４２の関節部４２４〜４２６が曲がるに伴って、光配線６２の当該部分は曲がることとなる。ここで、光配線６２（例えば光ファイバー）が曲がると、その光配線６２内を伝搬する光信号が外部へ漏れ出す。特に、このような光信号の漏れ出す量は、光配線６２の曲げ半径が小さくなるに従い指数関数的に増加する。そのため、光配線６２に入力される光信号の強度が一定である場合、図６中一点鎖線（光量制御無し）で示すように、光配線６２を伝搬した光信号の光量は、光配線６２の曲げ半径が小さくなるに従い急激に減少してしまう。

特に、指部４２の関節部４２４〜４２６では、ロボットアーム３０が有する他の関節部に比べて、光配線６２の曲げ半径が小さくなりやすいため、光配線６２での光信号の損失が大きくなりやすい。光配線６２での光信号の損失が大きくなり過ぎると、光配線６２を伝搬した光信号の強度が光通信可能な閾値（下限値）を下回ってしまい、光モジュール６１ｈ、６１ｉ間の光通信にエラーが生じるおそれがある。

そこで、ロボット１では、光配線６２の曲げ量（曲がっている程度）、例えば曲げ半径に応じて、光モジュール６１ｈ、６１ｉが出力する光信号の強度調整を行う。これにより、光配線６２が関節部４２４〜４２６を通っていても、図６中実線（光量制御あり）で示すように、光配線６２を伝搬した光信号の強度が光通信可能な閾値（下限値）を下回ることを低減できる。以下、光モジュール６１ｉにおける光信号の強度調整について代表的に説明する。なお、光モジュール６１ａ〜６１ｈにおける光信号の強度調整も光モジュール６１ｉにおける光信号の強度調整と同様に行うことができる。

本実施形態の制御装置５０のメモリー５２には、関節部４２４〜４２６の動作状態である曲げ量（曲げ角度）と光配線６２の曲げ量との関係に関する情報、および光配線６２の曲げ量と発光素子６１１ｉからの光信号の強度調整量との関係に関する情報としてＬＵＴ：Look Up Table）５２１が記憶されている。そして、制御装置５０は、関節部４２４〜４２６の動作情報を取得し、その取得した動作情報と、メモリー５２に記憶されているＬＵＴ５２１を用いて、発光素子６１１ｉからの光信号の強度調整を行う。

より具体的に説明すると、図７に示すように、まず、制御装置５０は、モーター４３１の動作情報を取得する（ステップＳ１１）。この動作情報は、関節部４２４〜４２６の曲げ量に応じた情報であり、例えば、ドライバー４３２を制御する制御信号から得ることができ、関節部４２４〜４２６の曲げ量を予測した情報である。なお、関節部４２４〜４２６の動作状態を検出するセンサー（例えばロータリーエンコーダー）を設け、そのセンサーの検出結果を用いて関節部４２４〜４２６の動作情報を得てもよい。

次に、制御装置５０は、取得した動作情報とメモリー５２のＬＵＴ５２１に基づいて、発光素子６１１ｉからの光信号の光量変化を予測し、強度調整量を決定する（ステップＳ１２）。ここで、メモリー５２に記憶されているＬＵＴ５２１は、例えば、事前に、発光素子６１１ｉの発光強度を一定とした状態で、受光素子６１２ｈで受光量をモニターしながら、指部４２を動作させて、関節部４２４〜４２６の動作状態（曲げ量）と受光素子６１２ｈでの受光量（光信号の減衰量）との関係を取得し、当該関係を用いることで得ることができる。

その後、制御装置５０は、決定した強度調整量に関する情報の信号を光モジュール６１ｉのコントローラー６１５ｉに入力し、光量変化が小さくなるように送信回路６１３ｉを制御する（ステップＳ１３）。具体的には、関節部４２４〜４２６の曲げ量が大きくなるほど、すなわち、光配線６２の曲げ半径が小さくなるほど、発光素子６１１ｉの発光強度を大きくする。一方、関節部４２４〜４２６の曲げ量が小さくなるほど、すなわち、光配線６２の曲げ半径が大きくなるほど、発光素子６１１ｉの発光強度を小さくする。

ここで、発光素子６１１ｉは、送信回路６１３ｉからの駆動信号を受けて駆動する。この駆動信号は、例えば、直流電圧（バイアス電流）と交流電圧（変調電流）とを重畳した信号（直流成分と交流成分とを有する信号）である。発光素子６１１ｉの発光強度を調整する際には、駆動信号の直流成分および交流成分の双方を調整（増加または減少）すること、すなわち、前述した強度調整量分の電圧値を駆動信号の直流成分および交流成分のそれぞれに加えて発光素子６１１ｉの駆動を行うことが好ましい。これにより、発光素子６１１ｉの発光強度を調整しても、良好な通信を担保することができる。

以上のように、ロボット１は、掌部４１（リンク）およびリンク４２１〜４２３のうちの２つのリンクを相対的に回動可能に接続している関節部４２４〜４２６と、関節部４２４〜４２６の動作を制御する制御部である制御装置５０と、掌部４１（リンク）およびリンク４２１〜４２３のうちの２つのリンク間で光信号の伝送を行う光伝送装置６０と、を備える。そして、光伝送装置６０は、関節部４２４〜４２６を通って配置され、光信号を伝搬させる光配線６２と、掌部４１（リンク）およびリンク４２１〜４２３のうちの２つのリンクのうちの一方側に配置され、光信号を出射する光源部である発光素子６１１ｉと、を有する。特に、制御装置５０（制御部）は、関節部４２４〜４２６の動作状態に応じて光信号の強度調整を行う信号を光伝送装置６０に向けて送信する。

ここで、光伝送装置６０は、光信号を伝搬させる光配線６２と、光信号を出射する光源部である発光素子６１１ｉと、を有し、予測した光配線６２の曲げ量に応じて光信号の強度調整を行う装置であるとも言える。

このようなロボット１によれば、光伝送装置６０が制御装置５０からの信号に基づいて関節部４２４〜４２６の動作状態に応じて光信号の強度調整を行うことができる。そのため、光配線６２が曲がっても、当該光配線６２を用いて優れた通信性能を発揮することができる。また、曲げによる損失の少ない高価な光ファイバーを光配線６２に用いる必要もなく、光伝送装置６０の低コスト化を図ることもできる。また、光配線６２の曲げ量（例えば曲げ半径）を予測した情報の一例である関節部４２４〜４２６の動作情報を用いて光信号の強度調整を事前に行うため、光配線６２から出力された光信号の強度に基づいて光信号の強度調整（フィードバック制御）を行う場合に比べて、光信号の強度調整の応答性を高めることができるという利点もある。

ここで、ロボット１は、リンク４２１〜４２３のうちの２つのリンクを含む指部４２を有するハンド４０を備える。ハンド４０の指部４２に光配線６２を設けた場合、当該光配線６２の曲げ半径が小さくなりやすい。そのため、光配線６２の曲げによる光損失が生じやすい。このような場合に本発明に係る光信号の強度調整を行うと、その効果が顕著となる。

また、ロボット１では、光信号の強度調整量は、１つの関節部の駆動状態に基づいて決定してもよいし、複数の関節部の駆動状態に基づいて決定してもよい。光配線６２が複数の関節を通っている場合には、関節の曲げに伴う光量の損失は大きくなってロボット１が動作不具合に至る恐れがあるため、このような場合に、本発明に係る光信号の強度調整を行うと、その効果が顕著となる。

本実施形態のロボット１は、関節部４２４〜４２６の曲げ量と光信号の強度調整量との関係に関する情報であるＬＵＴ５２１を記憶している記憶部であるメモリー５２を備える。そして、制御装置５０（制御部）は、関節部４２４〜４２６の動作情報およびＬＵＴ５２１を用いて光信号の強度調整を行う。これにより、比較的簡単な構成で、光信号の強度調整の応答性を高めることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図８は、本発明の第２実施形態に係るロボットの光伝送装置および制御装置の構成を示すブロック図である。図９は、本発明の第２実施形態における光信号の強度調整を示すフローチャートである。

本実施形態は、光伝送装置の光信号の強度調整の方法が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、以下の説明では、本実施形態に関し、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。

図８に示す本実施形態の制御装置５０のプロセッサー５１は、関節部４２４〜４２６の動作状態に基づいて発光素子６１１ｉからの光信号の強度調整量を演算する演算部５１１を有する。このような制御装置５０は、関節部４２４〜４２６の動作情報を取得し、その取得した動作情報に基づいて、発光素子６１１ｉからの光信号の強度調整量を演算し、その演算結果を用いて、発光素子６１１ｉからの光信号の強度調整を行う。

より具体的に説明すると、図９に示すように、まず、制御装置５０は、前述した第１実施形態と同様、ステップＳ１１を実行する。

次に、制御装置５０（演算部５１１）は、取得した動作情報に基づいて、発光素子６１１ｉからの光信号の光量変化を予測し、強度調整量を算出する（ステップＳ１４）。ここで、演算部５１１は、関節部４２４〜４２６の曲げ量と発光素子６１１ｉからの光信号の強度調整量との関係式を用いて演算を行う。かかる関係式は、例えば、事前の実験、光ファイバーのカタログ、文献等に基づいて定めることができる。
その後、制御装置５０は、前述した第１実施形態と同様、ステップＳ１３を実行する。

以上のように、本実施形態の制御装置５０（制御部）は、関節部４２４〜４２６の動作状態に基づいて光信号の強度調整量を演算する演算部５１１を有する。これにより、光信号の強度調整の分解能を高めることができ、その結果、光信号の強度調整の精度を高めることが容易となる。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図１０は、本発明の第３実施形態に係るロボットの光伝送装置および制御装置の構成を示すブロック図である。図１１は、本発明の第３実施形態における光信号の強度調整を示すフローチャートである。

本実施形態では、前述した第１実施形態の光信号の強度調整に加えて、光モジュール６１ｉが、光モジュール６１ｈの受光素子６１２ｈの受光量に基づいて発光素子６１１ｉからの光信号の強度調整を行う。すなわち、受光素子６１２ｈは、発光素子６１１ｉからの光信号の強度をモニターするモニター部６１６を構成している。

より具体的に説明すると、図１１に示すように、まず、制御装置５０は、前述した第１実施形態と同様、ステップＳ１１〜Ｓ１３を実行する。

そして、光モジュール６１ｈのコントローラー６１５ｈは、モニター部６１６の受光量が設定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。モニター部６１６の受光量が設定範囲内である場合には（ステップＳ１５のＹＥＳ）、終了する。一方、モニター部６１６の受光量が設定範囲内でない場合には（ステップＳ１５のＮＯ）、コントローラー６１５ｈは、モニター部６１６の受光量が上限値を超えているか否かを判断する（ステップＳ１６）。

モニター部６１６の受光量が上限値を超えていない場合には（ステップＳ１６のＮＯ）、当該受光量が設定範囲内の下限値よりも下回っており、コントローラー６１５ｈは、これを調整すべく、発光素子６１１ｈを駆動して、光量を上げる調整情報を光モジュール６１ｉに送信する（ステップＳ１７）。そして、前述したステップＳ１５に移行する。

一方、モニター部６１６の受光量が上限値を超えている場合には（ステップＳ１６のＹＥＳ）、コントローラー６１５ｈは、これを調整すべく、発光素子６１１ｈを駆動して、光量を下げる調整情報を光モジュール６１ｉに送信する（ステップＳ１８）。そして、前述したステップＳ１５に移行する。

このようなステップＳ１７、Ｓ１８は、ステップＳ１５において、モニター部６１６の受光量が設定範囲内となるまで繰り返されることとなる。

なお、本実施形態では、受光素子６１２ｈをモニター部６１６として利用したが、これに限定されず、受光素子６１２ｈとは別体のセンサーをモニター部６１６として、発光素子６１１ｉからの光信号の強度をモニターしてもよい。また、光モジュール６１ｉが光モジュール６１ｈから受信した調整情報を制御装置５０に送信し、制御装置５０のＬＵＴ５２１を調整（更新）してもよい。

以上のように、本実施形態の光伝送装置６０は、掌部４１（リンク）およびリンク４２１〜４２３のうちの２つのリンクのうちの他方側（本実施形態ではリンク４２３）に配置され、光配線６２を伝搬した光信号の光量をモニターするモニター部６１６（受光素子６１２ｈ）を有する。これにより、ロボット１の動作環境が変化しても、光信号の強度調整の精度を高めることができる。

ここで、モニター部６１６は、光配線６２を伝搬した光信号を受光する受光素子６１２ｈである。これにより、受光素子６１２ｈとは別の素子を用いてモニター部６１６を構成する場合に比べて、部品点数を少なくすることができる。

以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明のロボットを、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く、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

前述した実施形態では、ハンドの指部の関節部を通る光配線の光信号について、当該関節部の駆動状態に応じて強度調整を行う場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ハンドの指部の関節部以外の関節部（ロボットアームの関節部）を通る光配線の光信号について、当該関節部の駆動状態に応じて強度調整を行ってもよい。

また、前述した実施形態では、光信号の強度調整に関する制御部および記憶部がロボットアームの外部にある制御装置に組み込まれている場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、制御部および記憶部は、ロボットアームの内部にある光モジュール（例えばコントローラー）に組み込まれていてもよい。この場合、光モジュールが制御装置から必要な情報を受け取り可能に構成されていればよい。

また、前述した実施形態では、ロボットが有するハンドが５本の指部を有する場合を例に説明したが、ハンドの形態は、前述した実施形態に限定されず、例えば、ハンドが有する指部の数は、２本以上４本以下または６本以上であってもよい。

また、前述した実施形態では、ロボットが双腕ロボット（７軸の多関節ロボット）である構成について説明したが、ロボットとしては、特に限定されず、例えば、７軸以外（６軸以下または８軸以上）の多関節ロボット、単腕ロボット、スカラロボット等であってもよい。

また、前述した実施形態では、光伝送装置をロボットに組み込んだ場合を例に説明したが、ロボット以外の機器に組み込むことができ、特に、光配線の屈曲状態が変化するように組み込まれる機器において、前述したような効果を得ることができる。

１…ロボット、１０…基台、１１…支持部、１２…柱部、２０…胴部、３０…ロボットアーム、３１…アーム、３２…アーム、３３…アーム、３４…アーム、３５…アーム、３６…アーム、３７…アーム、３８ａ…関節部、３８ｂ…関節部、３８ｃ…関節部、３８ｄ…関節部、３８ｅ…関節部、３８ｆ…関節部、３８ｇ…関節部、３９ａ…駆動部、３９ｂ…駆動部、３９ｃ…駆動部、３９ｄ…駆動部、３９ｅ…駆動部、３９ｆ…駆動部、３９ｇ…駆動部、４０…ハンド、４１…掌部、４２…指部、４３…駆動部、４４…センサー、５０…制御装置、５１…プロセッサー、５２…メモリー、５３…インターフェース、６０…光伝送装置、６１ａ…光モジュール、６１ｂ…光モジュール、６１ｃ…光モジュール、６１ｄ…光モジュール、６１ｅ…光モジュール、６１ｆ…光モジュール、６１ｇ…光モジュール、６１ｈ…光モジュール、６１ｉ…光モジュール、６２…光配線、３９１…モーター、３９２…角度センサー、４２１…リンク、４２２…リンク、４２３…リンク、４２４…関節部、４２５…関節部、４２６…関節部、４３１…モーター、４３２…ドライバー、５１１…演算部、５２１…ＬＵＴ、６１１ｈ…発光素子、６１１ｉ…発光素子、６１２ｈ…受光素子、６１２ｉ…受光素子、６１３ｈ…送信回路、６１３ｉ…送信回路、６１４ｈ…受信回路、６１４ｉ…受信回路、６１５ｈ…コントローラー、６１５ｉ…コントローラー、６１６…モニター部、６２１…光配線、６２２…光配線、Ｓ１１…ステップ、Ｓ１２…ステップ、Ｓ１３…ステップ、Ｓ１４…ステップ、Ｓ１５…ステップ、Ｓ１６…ステップ、Ｓ１７…ステップ、Ｓ１８…ステップ

Claims

２つのリンクを相対的に回動可能に接続している関節部と、
前記関節部の動作を制御する制御部と、
前記２つのリンク間で光信号の伝送を行う光伝送装置と、を備え、
前記光伝送装置は、
前記関節部を通って配置され、前記光信号を伝搬させる光配線と、
前記２つのリンクのうちの一方側に配置され、前記光信号を出射する光源部と、を有し、
前記制御部は、前記関節部の動作状態に応じて前記光信号の強度調整を行う信号を前記光伝送装置に向けて送信することを特徴とするロボット。
前記関節部の曲げ量と前記光信号の強度調整量との関係に関する情報を記憶している記憶部を備えている請求項１に記載のロボット。
前記２つのリンクを含むハンドを備える請求項１または２に記載のロボット。
前記制御部は、前記関節部の動作状態に基づいて前記光信号の強度調整量を演算する演算部を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のロボット。
前記光伝送装置は、前記２つのリンクのうちの他方側に配置され、前記光配線を伝搬した前記光信号の光量をモニターするモニター部を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のロボット。
前記モニター部は、前記光配線を伝搬した前記光信号を受光する受光素子である請求項５に記載のロボット。
光信号を伝搬させる光配線と、
前記光信号を出射する光源部と、を有し、
予測した前記光配線の曲げ量に応じて前記光信号の強度調整を行うことを特徴とする光伝送装置。