JP4986800B2 - ロボット、ロボット用伝送路に使用される基準電圧生成回路ならびに基準電圧生成回路を有するハブ装置。 - Google Patents

Description

本願発明は、遠隔制御あるいはＰＣ（パーソナルコンピュータ、以下パソコンという）から受信した操作コマンドに基づいて、あるいは予め設定された条件に達した時に自動的に作動するプログラムに基づいて、所定の動作を行うロボットに係わり、特に、制御信号から出力された差動信号で動作するＲＳ４８５方式のサーボ装置と、ＴＴＬ方式のサーボ装置を混在して使用できるロボットに関するものである。

近年、ホビー用の分野では、例えば、２足歩行可能な人型ロボットが開発され、さまざまな競技会が開催されるに至っている。この種のロボットは、人間と同様、手首、肘、肩、首、腰、膝、足首等の関節部が可動するように構成され、この関節部にアクチュエータとして回動部を有するサーボ装置が配設されている。
図１２は、人型ロボットの一例を示した模式図で、１から６に示す関節部と、胴体部７より構成されている。
そして、制御装置からの制御信号に基づいて、各関節部１から６それぞれに配置された複数のサーボ装置を同期させて制御し、例えば歩行するといった一連の動作を行うものである。

また、ロボット全体は、図１３に示すようにフレーム状のパーツが組み合わされて構成され、各フレームを組み合わせていくと、頭、胴体、足、腕、といった各部分が形成される。さらに内部にサーボ装置が収納される空間を有すると共に、軽量化と組み立てを容易にするために、肉抜きが施されている。

また、図１３、図１４に示すように、各フレーム８には、端部にサーボ装置１０を取り付けるための収納部８ａが設けられ、サーボ装置１０の回転軸１１を基準に回動する回動板１２とストッパ１３によって軸支され、先に示した関節部１から６を構成している。この関節部1から６には、ピッチ軸、ロール軸、ヨー軸の３軸のうち１軸又は２軸の動きにあわせて１又は２個のサーボ装置１０が配設されている。
さらに、胴体部７には制御装置２０や電源（二次電池）が設けられ、図１５に示すように、制御装置２０と各サーボ装置１０とは、信号線やグランド、電源電圧を供給する電力線を有する伝送路２１によって接続された構成で、受信した操作コマンドに基づいて前記制御装置２０から制御信号を出力し、各サーボ装置１０を制御するものである。

次に制御装置２０について説明する。
図１６に示すように、制御装置２０は、サーボ装置１０の制御信号を形成する制御回路２１と、電源２２と、前記電源２２の電源電圧を制御回路２１に合わせ例えば５Ｖに変換する電源電圧変換回路２３（レギュレーター）から構成されている。前記電源２２の電圧は使用する二次電池の種類によって異なり、また、複数セル組み合わせられて構成され、約７Ｖから１２Ｖの電圧の電池が使用されている。
さらに制御回路２１は、演算部２４、操作コマンドに対応するプログラムや各サーボ装置１０の設定値等を格納するＥＥＰＲＯＭ等書換え可能なＲＯＭや、通信データ等を一時的に記憶するＲＡＭ等を含む記憶手段２６と、操作コマンドを受信機２７によって受信するインターフェース２５ａと、サーボ装置１０と送受信するためのインターフェース２５ｂを有している。

また、操作コマンドをインターフェース２５ａで受信する場合には、パソコン２９と有線で接続され、通信方式にはＲＳ２３２Ｃ方式のシリアル通信が採用されている。一方、専用のコントローラ（送信機）２８によって無線で通信を行う場合には、インターフェース２５ａを介して制御回路２１に受信機２７が接続され、コントローラ２８から受信機２７に操作コマンドが送信される。なお、通信方式としては、例えば、２．４ＧＨｚ帯のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信方式を採用したシリアル通信を採用している。

ここで操作コマンドとは、「起立する」、「歩く」、「屈む」、「足を開く」、「首を回す」など、基準となる動作に対応したものを符号化したもので、パソコン２９やコントローラ２８から制御回路２１に送信される。これに対し、制御回路２１は、「歩く」、「起立する」、といった動作を予め決められた一連の動作としてプログラムし、記憶手段２６に記憶されている。

そして、ロボットを操縦する際には、コントローラ２８あるいはパソコン２９から操作コマンドを制御回路２１に送信し、これを受けて制御回路２１では操作コマンドの種類に応じて各サーボ装置１０の回動角ならびに回動速度を制御して、例えば「歩く」等所望の動きを実現するものである。このほか前記ロボットは、上記プログラムを連続して実行することで、一連の動きをさせる自動実行モードを有している。
また、制御装置２０には図示しないが３軸の加速度センサーを有しており、自分の姿勢を判断できるようにしている。例えば、転倒したような場合には、仰向けとうつ伏せでは起き上がり動作が異なってくる。このような場合に、制御装置は「起立する」という操作コマンドを受け取ると、自己の姿勢を判断し、各姿勢に応じた起き上がり動作を行うこともできる。

さらに、前記制御装置と前記サーボ装置間の通信には、ＲＳ４８５（半二重通信）方式が採用されている。先のサーボ装置は、関節部の動きを人に対しより近い動きをさせようとすると、一台のロボットにサーボ装置が２０台を超える数が必要になるが、RＳ４８５方式を採用することで、４０個以上の接続が可能である。
このほか、前記制御装置と前記サーボ装置間の通信には、ハイレベル（Ｈ）、ローレベル（Ｌ）からなる２値の信号が使用されるＴＴＬ方式が採用されたものもある。
一方、前記サーボ装置には、回動角の角度情報、サーボ装置に流れる電流、サーボ装置の温度等を計測するセンサーを有し、これらの情報を前記制御装置にフィードバックし、制御装置の制御に反映させている。そのため、各サーボ装置には信号を処理する制御部のほかに、制御装置２０と同様に、送信・受信用のドライバーと電源電圧変換回路等も有している。
また、上記ロボットのような形態では、伝送路を分岐したほうが配線の引き回しが容易になる。そのため、図示しないが、一本の伝送路を複数個に分岐するハブ装置がロボットの随所に配設され、伝送路の引き回しを容易にしている。

特願２００６−１３５５５２号 「ロボットライフ ２００７年３月号」１３６ページから１３９ページ。（株）ＮＥＳＴＡＧＥ 発行

ところで、ＲＳ４８５方式の通信方式は、差動信号を用いているので、ノイズに強く、一つのケーブル（伝送路）の抵抗やサーボ装置の負荷抵抗の影響が受けにくい。そのためサーボ装置を多数組み込むことができる。また、ケーブルの引き回しが容易となる等のメリットを有している。しかしながら、ＲＳ４８５方式のドライバーのコスト等が高く、全体としてサーボ装置のコストが高くなるという問題があった。
これに対し、ＴＴＬ方式の通信方式は、伝送路の抵抗、サーボ装置の負荷抵抗等が影響し、伝送路の終端部に行くほど、ノイズの影響を受けやすく、ＴＴＬ方式はＲＳ４８５方式のものに比較して一つの伝送路の長さや接続できるサーボ装置の数が少ないという問題があった。

しかしながら、従来、ロボット以外のホビー用（例えば飛行機等）にはトルクや大きさ等の異なる多数の種類のサーボ装置が使用されている。ＴＴＬ方式の場合、これらのサーボ装置の流用が比較的容易にでき、また、ドライバーコストが安いので、サーボ装置のコストを抑えられ、しかも、製品バリエーションも豊富にそろえられるというメリットも有している。
本願発明は、上述した問題点を解決するために成されたものであり、ロボットの制御装置がＲＳ４８５方式対応であっても、ＲＳ４８５方式とＴＴＬ方式のサーボ装置とを混在して使用できるようにすることを課題としている。

請求項１記載の発明は、複数の関節部を有するロボット本体と、各関節部に配設されたサーボ装置と、前記サーボ装置を差動信号によって制御する制御装置と、前記制御装置と前記サーボ装置を結び、差動信号用の信号線としての第一信号線と第二信号線、グランド線、電源電圧が印加される電力線とを有する伝送路と、前記制御装置やサーボ装置等に電力を供給する電源とを有し、制御装置からのシリアル通信方式からなる制御信号に基づいて前記サーボ装置を可動させ、所望の動きをするロボットにおいて、
前記ロボットは、前記伝送路上に配設された基準電圧生成回路を有し、前記基準電圧生成回路は、前記第二信号線の電位を電力線の電位とグランド線の電位の中間に位置する一定電位に保持し、
前記サーボ装置は、ＴＴＬ方式で制御するサーボ装置とＲＳ485方式で制御するサーボ装置が混在して設けられており、ＲＳ485方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記第二信号線、前記グランド線、前記電力線と接続され、ＴＴＬ方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記グランド線、前記電力線と接続されていることを特徴としている。

また、前記基準電圧生成回路を、前記制御装置と同一の筐体内や、あるいは、一組の伝送路を複数組の伝送路に分岐するハブ装置に形成してもよい。
また、基準電圧生成回路の具体的な構成の一例として、グランド線と電力線との間に直列に配設された第一抵抗ならびにツェナーダイオードと、前記第一抵抗ならびに前記ツェナーダイオードから分岐して第二信号線間に接続される第二抵抗とを有し、このツェナーダイオードによって差動信号の電位を一定電位に保持することを特徴とするものである。
さらに、基準電圧生成回路の他の例として、グランド線と電力線に直列に配設された第一抵抗とダイオードならびにツェナーダイオードと、前記ダイオードと前記ツェナーダイオード間から分岐して第二信号線間に接続される第二抵抗と、前記第一抵抗と前記ダイオードから分岐して第一信号線に接続される第三抵抗を有し、前記第二信号線の電位を電力線の電位とグランド線の電位の中間に位置する一定電位に保持してもよい。
このほか、前記基準電圧生成回路は、抵抗分圧回路によって構成してもよい。

また、請求項７の発明は、ロボット用伝送路に使用されるハブ装置に関するもので、複数の関節部を有するロボット本体と、各関節部に配設されたサーボ装置と、前記サーボ装置を差動信号によって制御する制御装置とを有するロボットに適用され、前記制御装置と前記サーボ装置を結び、差動信号用の信号線としての第一信号線、第二信号線、グランド線、電源電圧が印加される電力線とを有する伝送路に使用され、前記制御装置から出力される差動信号を制御信号として複数の伝送経路に分岐するハブ装置において、
前記ハブ装置は、前記第一信号線、第二信号線、前記グランド線、前記電力線がおのおの共通に接続された複数のコネクタ部と、前記グランド線と電力線との間に直列に配設された第一抵抗ならびにツェナーダイオードと、前記第一抵抗ならびに前記ツェナーダイオードから分岐して第二信号線間に接続される第二抵抗とを有しする基準電圧生成回路が組み込まれ、
前記サーボ装置は、ＴＴＬ方式で制御するサーボ装置とＲＳ485方式で制御するサーボ装置が混在して設けられており、ＲＳ485方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記第二信号線、前記グランド線、前記電力線と接続され、ＴＴＬ方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記グランド線、前記電力線と接続されたことを特徴としている。

また、請求項８に記載の発明は、ロボット用伝送路に使用される基準電圧生成回路に関するもので、
複数の関節部を有するロボット本体と、各関節部に配設されたサーボ装置と、前記サーボ装置を差動信号によって制御する制御装置と、前記制御装置と前記サーボ装置を結び、差動信号用の信号線としての第一信号線、第二信号線と、グランド線、電源電圧が印加される電力線とを有する伝送路を有し、前記サーボ装置は、ＴＴＬ方式で制御するサーボ装置とＲＳ485方式で制御するサーボ装置が混在して設けられており、ＲＳ485方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記第二信号線、前記グランド線、前記電力線と接続され、ＴＴＬ方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記グランド線、前記電力線と接続されたロボットに適用され、前記グランド線と電力線との間に直列に配設された第一抵抗ならびにツェナーダイオードと、前記第一抵抗ならびに前記ツェナーダイオードから分岐して第二信号線間に接続される第二抵抗とを有し、このツェナーダイオードによって差動信号の電位を電力線の電位とグランド線の電位の中間に位置する一定電位に保持することを特徴とするものである。

本願発明は、上述したように、基準電圧生成回路をロボットの制御装置とサーボ装置間の伝送路に設けたので、制御装置がＲＳ４８５方式対応の装置であっても、ＲＳ４８５方式対応のサーボ装置のみならず、ＴＴＬ方式等パルス信号のみからなる制御信号に対応するサーボ装置を混在して使用することができる。
その結果、使用できるサーボ装置の種類が格段に増え、各関節部の使用に応じて適材適所のサーボ装置を使用できる。

以下図面を用いて本願発明を詳細に説明する。
図１は、本願発明のロボットのうち、制御装置２０とサーボ装置１０，３１間の伝送路を模式的に示した図で、制御装置２０とサーボ装置１０，３１間の伝送路上に基準電圧生成回路を３０設けた例を示している。
制御装置２０内のその他の構成、制御装置２０とパソコンあるいは無線機間の通信方式は従来の方式と基本的に同じであり、詳細な説明は省略する。

次に図２を用いて実際の伝送路に近い状態で、制御装置２０と基準電圧生成回路３０ならびにサーボ装置１０、３１の接続関係を示す。
前記制御装置２０は、従来と同様ＲＳ４８５方式の制御装置で、制御装置２０とサーボ装置１０、３１間の伝送路は、差動信号を出力する第一信号線、第二信号線としての２本の信号線Ａ，Ｂと、グランド線ＧＮＤ、電源電圧を供給する電力線Ｖｃｃの４本の線から構成されている。また、図示しないが、信号線の終端には必要に応じて終端抵抗を挿入し、送信ノード、受信ノードのインピーダンスをマッチングさせれば、反射による損失を低減することができる。実施例のロボットでは、伝送路が短く、反射の影響も少ないので、終端抵抗は挿入していない。
なお、サーボ装置１０は従来と同様ＲＳ４８５の通信方式で動作するサーボ装置で、サーボ装置３１はＴＴＬ方式のサーボ装置であり、両者を混在して使用した例である。このうちサーボ装置３１は、２本ある信号線Ａ，Ｂのうち、第一信号線としての信号線Ａのみと接続されており、４本一組の伝送路のうち、グランド線ＧＮＤ、電力線Ｖｃｃ、信号線Ａの３本を使用している。

次に図３を用いて本願発明の基準電圧生成回路３０について説明する。
基準電圧生成回路３０は、電力線Ｖｃｃとグランド線ＧＮＤ間に第一抵抗Ｒ１とツェナーダイオードＤ１が直列に接続され、かつツェナーダイオードＤ１のアノード側がグランド線ＧＮＤに接続されている。
さらに、前記２つの信号線のうち、反転信号を送信する第二信号線としての信号線Ｂに対し、第二抵抗Ｒ２の一端が接続され、前記第二抵抗Ｒ２の他端がツェナーダイオードＤ１のカソード側に接続された構成である。
本実施例では、ツェナーダイオードＤ１は信号線Ｂの電位をバイアスするように作用し、前記ツェナーダイオードＤ１は、制御信号が送信されないときの信号線Ｂの電位を、２Ｖに保持するように選定されている。また、制御信号が送信されているときは、信号線Ｂの電位は、制御信号どおりに変化する。

また、第二抵抗Ｒ２はツェナーダイオードＤ１に流れる電流を制御するもので数ｋΩ（３．３ｋΩ）のものが使用されている。一方、第一抵抗Ｒ１は、前記ツェナーダイオードＤ１のスイッチングノイズを低減することを目的とし、Ｌレベルの際にもツェナーダイオードＤ１に若干電流が流れるようにしている。そのため、第一抵抗Ｒ１がなくても、制御信号が送信されたにときの信号線Ｂの電位を一定電位に保持する効果に変わりはない。

次に、図４を用いて、制御装置２０とサーボ装置１０間の信号の形態を説明し、あわせて基準電圧生成回路３０の作用について説明する。
まず、制御装置２０からは、図４（ａ）に示す差動信号が出力される。これに対しサーボ装置１０は、２つの信号線Ａ，Ｂにつながっているので、図４（ｂ）に示す差動信号を受信する。サーボ装置１０はＲＳ４８５方式の通信方式を採用しているので、図４（ｃ）に示すように制御信号をＨ，Ｌの論理値として読み取ることができる。

一方、ＴＴＬ方式のサーボ装置３1から見ると、信号線Ａとは接続されているが、信号線Ｂとは接続されていない。そのため、制御装置２０から前記サーボ装置３１に制御信号が送られる場合には、図５（ａ）に示すように、制御装置２０から送られた差動信号は、図５（ｂ）に示すように信号線Ａの信号しか読み取らない。そのため、Ｈレベルは５Ｖ、Ｌレベルがグランド（約０Ｖ）になり、図５（ｃ）に示すように、制御信号として問題なくＨ，Ｌの論理値として判別できる。

これに対し、サーボ装置３１から制御装置２０に制御信号を送る場合には、図６（ａ）に示すように、サーボ装置３１の送信用ドライバーからは信号線Ａを介して制御信号が出力され、信号線Ｂには何も出力されない。制御装置２０の受信用ドライバーはＲＳ４８５方式であるから、信号線Ｂには何らかの制御信号が必要となる。しかしながら、信号線Ｂに何も制御信号が出力されなくても、図６（ｂ）に示すように、先の基準電圧生成回路３０によって電圧が２Ｖにバイアスされているので、制御装置２０においてもＴＴＬ方式のサーボ装置３１からの受信信号は、Ｈレベル５Ｖ、Ｌレベル２Ｖの信号として取り扱うことができ、図６（ｃ）に示すように、Ｈ，Ｌの論理値として判別でき、制御装置２０とサーボ装置３１の双方向通信には支障ない。

また、前述の基準電圧生成回路３０は、ツェナーダイオードＤ１を使用しているので、使用する二次電池の種類やセル数によって使用される電源電圧が変化し、電力線Ｖｃｃの電位が異なる場合でも、バイアスする電位を一定に保つことができる。
このほか、基準電圧生成回路２０の配設位置は制御装置２０とサーボ装置の間の伝送路上に配設した例を示したが、サーボ装置とサーボ装置の間、伝送路の終端でも同様の効果が得られる。

ただし、特に伝送路が長くなり、一経路に接続されるサーボ装置の数が多い場合には、末端のサーボ装置は、前段のサーボ装置の持つ負荷抵抗の影響が現れ、信号線Ｂの基準電圧生成回路で固定した電位より高くなる。これに対し、信号線Ａは伝送路の抵抗による電圧降下の影響を受け、必然的にＨレベル、Ｌレベルの電位差が小さくなる。このような場合には、ノイズ等の影響をＴＴＬ方式のサーボ装置３１が特に受けやすいので、伝送路の末端に近い部分でかつＴＴＬ方式のサーボ装置３１と制御装置２０間に設けると、伝送路にノイズが乗ったとしても、２つの信号線Ａ，Ｂには同相ノイズとなるため、差動信号として受信するため、耐ノイズ特性が向上することになる。

図７は、本願発明の基準電圧生成回路の他の実施例を示したもので、適用されるロボットの構成、制御装置、伝送路等は、先に示した実施例と同様である。
基準電圧生成回路４０は、先の図３に示した実施例の構成に加えて、電力線Ｖｃｃと信号線Ｂ間であって、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の間に抵抗Ｒ１側をアノードとしてダイオードＤ２が配設されている。さらに信号線ＡとダイオードＤ２のアノード側には抵抗Ｒ３が配設されている。なお、抵抗Ｒ３は、負荷抵抗として作用するものであるが、その抵抗値は、本例では２．２ｋΩとＲ２の抵抗値より低く設定している。
このような構成であるので、伝送路にどこからも信号が送信されないときには、信号線Ａの電位は、信号線Ｂの電位よりダイオードＤ２の順バイアス分（例えば０．６Ｖ）常に高くなるように設定できる。そのためこの状態の信号を受信してＬの論理値と判断することはないので、スタートビットの信号が入ったと勘違いして処理が開始され、結果的には誤り判定が成されるとしても、不必要な処理をすることがなくなるという効果がある。

前実施例では、電源電圧が７Ｖから１２Ｖまで変化して対応できるようにツェナーダイオードＤ１を使用した例を示したが、予め電源電圧が決っている（固定されている）ものであれば、図８に示すように、抵抗４，５ならびにコンデンサＣ１からなる抵抗分圧回路５０を使用しても、信号線Ｂの電位をバイアスすることができる。電力線Ｖｃｃにかかる電位と、信号線Ｂのバイアスしたい電位に応じて、抵抗４，５の抵抗値を調整すればよい。

なお、前実施例では、基準電圧生成回路の配設位置は、伝送路上であればどの位置であっても良いと説明したが、制御装置と一体の筐体内に組み込むこともできる。また、伝送路途中に設けられ一つの信号線を複数の信号線に分岐するハブ装置内に設置してもよい。
ハブ装置は図９に示すように、制御装置２０と各サーボ装置１０，３１とを接続する伝送路１５の途中に設けられ、ハブ装置６０内部で伝送路１５が分岐され、ハブ装置６０に複数のサーボ装置１０，３１が接続される構成である。
ロボットに実際に組み込まれる場合には、胴体の上部や腰の部分に配設され、一つのハブ装置で、例えば一方の足（足首、膝、股関節等）、一方の腕（肩、肘、手首等）等それぞれに対応するように複数個有している。使用するハブ装置６０の個数は、ハブ装置のポートの数、使用されるサーボ装置の数や位置等によって伝送路として引き回しの良い形態に配置される。

また、ハブ装置６０は、電源の近くに設けられた主ハブ装置６０ａと、その他の部分に配置された副ハブ装置６０ｂから構成されている。主ハブ装置６０ａは、ロボットの胴体部に配設され、スイッチを介して電源が接続されている。この主ハブ装置６０ａから伝送路を介して制御装置２０やサーボ装置１０、３１に電源電圧を供給している。そしてこの主ハブ装置６０ａに基準電圧生成回路を設けたものである。

次に図１０，１１を用いて主ハブ装置６０ａの具体的な構成について説明する。
図１０は主ハブ装置６０ａの概略構成図で、２つの信号線Ａ，Ｂ、グランド線ＧＮＤ、電力線Ｖｃｃからなる伝送路に接続される基準電圧生成回路６１と、前記伝送路を分岐した複数のポート６２を有する構成である。そして、一方は伝送路を介して制御装置２０又は他のハブ装置６０ａに接続され、他方はポート６２を介してサーボ装置１０、３１に接続される構成である。

さらに、図１１を用いてもう少し回路構成を具体的説明する。
基準電圧生成回路６１は、電力線Ｖｃｃとグランド線ＧＮＤ間に第一抵抗Ｒ１とツェナーダイオードＤ１が直列に接続され、かつツェナーダイオードＤ１のアノード側がグランド線ＧＮＤに接続されている。
さらに、前記２つの信号線のうち、反転信号を送信する信号線Ｂに対し、第二抵抗Ｒ２の一端が接続され、前記第二抵抗Ｒ２の他端がツェナーダイオードＤ１のカソード側に接続された構成である。
本実施例では、ツェナーダイオードＤ１は信号線Ｂの電位をバイアスするように作用し、前記ツェナーダイオードＤ１は、制御信号が送信されないときの信号線Ｂの電位を、２Ｖに保持するように選定されている。また、制御信号が送信されているときは、信号線Ｂの電位は、制御信号どおりに変化する。

また、第二抵抗Ｒ２はツェナーダイオードＤ１に流れる電流を制御するもので数ｋΩ（３．３ｋΩ）のものが使用されている。一方、第一抵抗Ｒ１は、前記ツェナーダイオードＤ１のスイッチングノイズを低減することを目的とし、Ｌレベルの際にもツェナーダイオードＤ１に若干電流が流れるようにしている。そのため、第一抵抗Ｒ１がなくても、制御信号が送信されたにときの信号線Ｂの電位を一定電位に保持する効果に変わりはない。
その他、基準電圧生成回路６１の構成は、先に図３に示した基準電圧生成回路３０と同様である。
このような構成であるので、先の実施例同様、ツェナーダイオードＤ１によって信号線Ｂの電位が一定値にクリップされ、制御装置２０がＲＳ４８５方式等、差動信号を用いるものであっても、制御信号に差動信号を用いるサーボ装置１０とＴＴＬ方式のサーボ装置を混在して使用することができる。

このように主ハブ装置６０ａ内に基準電圧生成回路６１を設けることで、主ハブ装置６０ａを構成する基板等、部品を共有化でき、伝送路上に別途基準電圧生成回路を設ける場合に比較して部品点数や配設スペースが少なくなるというメリットがある。また、基準電圧生成回路は副ハブ装置６０ｂに設けても良いが、副ハブ装置６０ｂの形状が若干大きくなってしまうので、配設スペースを考慮したレイアウトが必要になる。

また、これらハブ装置６０の基準電圧生成回路６１の構成としては、先の図６、図７で示した基準電圧生成回路４０、５０でも同様な効果が得られる。
これまで、基準電圧生成回路の配設場所として、伝送路上に独立して設ける場合、制御回路２０と同じ筐体に収まるよう形成した場合、伝送路中のハブ装置に設けた場合を示したが、伝送路上で、サーボ装置１０，３１と制御回路の間であればどの位置でも効果を得ることができる。

なお、電源電圧生成回路の適用されるロボットの構成としては、人型ロボットに適用した例を示したが、人型ロボットに限らず、四足で動く動物あるいは魚類を模した形状のもの、恐竜あるいは怪獣を模した形状のもの、ムカデ、蛇等を模した形状のものにも適用することができる。特に、蛇等を模した形状のもののように、伝送路が長くなり、一つの伝送路に接続されるサーボ装置の数が多い場合に効果的である。

また、前記実施例では、ノーマル状態がＨレベルの負論理の回路について説明したが、ノーマル状態がＬレベルで、信号が入った時にＨレベルになるような構成のものにも適用することができる。さらに、反転信号を送信する信号線Ｂを第二信号線として説明したが、図３、図８あるいは図１１に示す基準電圧生成回路３０、５０、６１であれば、信号線Ａを第二信号線としても、制御信号をＨ，Ｌの論理値として読み取ることができる。また、図７に示す基準電圧生成回路４０に関しては、信号線Ａを第二信号線とした場合、ノーマル状態Ｈレベルの論理回路にはそのまま適用できないが、ノーマル状態Ｌレベルの論理回路については適用することができる。

シリアル通信において、ＲＳ４８５方式等、差動信号を制御信号とする制御装置を有し、アクチュエーターとして差動信号を制御信号とするサーボ装置と、ＴＴＬ方式等の信号を制御信号とするサーボ装置を用いるロボットには適用可能である。

本願発明のロボットのシステム構成の一例を示した図 本願発明のロボットにおける基準電圧生成装置の一例を示した図 本願発明のロボットにおける制御装置とサーボ装置間の信号状態を示した図 本願発明のロボットにおける制御装置とサーボ装置間の信号状態を示した図 本願発明のロボットにおける制御装置とサーボ装置間の信号状態を示した図 本願発明のロボットにおける基準電圧生成装置の具体的な回路構成を示した図 本願発明のロボットにおける基準電圧生成装置の具体的な回路構成の他の例を示した図 本願発明のロボットにおける基準電圧生成装置の具体的な回路構成の他の例を示した図 本願発明のロボットにおける他のシステム構成を示した図 本願発明のハブ装置を示した概略図 本願発明のハブ装置の回路構成の一例を示した図 ロボット全体を示した模式図。 ロボットのフレームの一例を示した図。 ロボットのフレームに対するサーボ装置の取り付け例を示した図。 従来の制御装置と各サーボ装置の接続状態を示した図。 従来の制御装置の全体構成を示した図

符号の説明

１０、３１・・・・・・・・サーボ装置
１５・・・・・・・・・・・伝送路
２０・・・・・・・・・・・制御装置
３０，４０，５０，６１・・基準電圧生成回路
６０・・・・・・・・・・・ハブ装置

Claims (8)

1. 複数の関節部を有するロボット本体と、各関節部に配設されたサーボ装置と、前記サーボ装置を差動信号によって制御する制御装置と、前記制御装置と前記サーボ装置を結び、差動信号用の信号線としての第一信号線と第二信号線、グランド線、電源電圧が印加される電力線とを有する伝送路と、前記制御装置やサーボ装置等に電力を供給する電源とを有し、制御装置からのシリアル通信方式からなる制御信号に基づいて前記サーボ装置を可動させ、所望の動きをするロボットにおいて、
   前記ロボットは、前記伝送路上に配設された基準電圧生成回路を有し、前記基準電圧生成回路は、前記第二信号線の電位を電力線の電位とグランド線の電位の中間に位置する一定電位に保持し、
   前記サーボ装置は、ＴＴＬ方式で制御するサーボ装置とＲＳ485方式で制御するサーボ装置が混在して設けられており、ＲＳ485方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記第二信号線、前記グランド線、前記電力線と接続され、ＴＴＬ方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記グランド線、前記電力線と接続されていることを特徴とするロボット。
2. 前記基準電圧生成回路は、前記制御装置と同一の筐体内に配設されたことを特徴とする請求項１記載のロボット。
3. 前記基準電圧生成回路は、一組の伝送路を複数組の伝送路に分岐するハブ装置に形成したことを特徴とする請求項１記載のロボット。
4. 前記基準電圧生成回路は、グランド線と電力線との間に直列に配設された第一抵抗ならびにツェナーダイオードと、前記第一抵抗ならびに前記ツェナーダイオードから分岐して第二信号線間に接続される第二抵抗とを有し、前記ツェナーダイオードによって差動信号の電位を一定電位に保持することを特徴とする請求項１、２、３記載のロボット。
5. 前記基準電圧生成回路は、グランド線と電力線に直列に配設された第一抵抗とダイオードならびにツェナーダイオードと、前記ダイオードと前記ツェナーダイオード間から分岐して第二信号線間に接続される第二抵抗と、前記第一抵抗と前記ダイオードから分岐して第一信号線に接続される第三抵抗を有し、前記第二信号線の電位を電力線の電位とグランド線の電位の中間に位置する一定電位に保持することを特徴とする請求項１、２、３記載のロボット。
6. 前記基準電圧生成回路は、抵抗分圧回路によって構成されたことを特徴とする請求項１、２、３記載のロボット。
7. 複数の関節部を有するロボット本体と、各関節部に配設されたサーボ装置と、前記サーボ装置を差動信号によって制御する制御装置とを有するロボットに適用され、前記制御装置と前記サーボ装置を結び、差動信号用の信号線としての第一信号線、第二信号線、グランド線、電源電圧が印加される電力線とを有する伝送路に使用され、前記制御装置から出力される制御信号を複数の伝送経路に分岐するハブ装置において、
   前記ハブ装置は、前記第一信号線、第二信号線、前記グランド線、前記電力線がおのおの共通に接続された複数のコネクタ部と、前記グランド線と電力線との間に直列に配設された第一抵抗ならびにツェナーダイオードと、前記第一抵抗ならびに前記ツェナーダイオードから分岐して第二信号線間に接続される第二抵抗とを有しする基準電圧生成回路が組み込まれ、
   前記サーボ装置は、ＴＴＬ方式で制御するサーボ装置とＲＳ485方式で制御するサーボ装置が混在して設けられており、ＲＳ485方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記第二信号線、前記グランド線、前記電力線と接続され、ＴＴＬ方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記グランド線、前記電力線と接続されたことを特徴とするロボット用伝送路に使用されるハブ装置。
8. 複数の関節部を有するロボット本体と、各関節部に配設されたサーボ装置と、前記サーボ装置を差動信号によって制御する制御装置と、前記制御装置と前記サーボ装置を結び、差動信号用の信号線としての第一信号線、第二信号線と、グランド線、電源電圧が印加される電力線とを有する伝送路を有し、前記サーボ装置は、ＴＴＬ方式で制御するサーボ装置とＲＳ485方式で制御するサーボ装置が混在して設けられており、ＲＳ485方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記第二信号線、前記グランド線、前記電力線と接続され、ＴＴＬ方式で制御される前記サーボ装置は、前記第一信号線、前記グランド線、前記電力線と接続されたロボットに適用され、前記グランド線と電力線との間に直列に配設された第一抵抗ならびにツェナーダイオードと、前記第一抵抗ならびに前記ツェナーダイオードから分岐して第二信号線間に接続される第二抵抗とを有し、このツェナーダイオードによって差動信号の電位を電力線の電位とグランド線の電位の中間に位置する一定電位に保持することを特徴とするロボット用伝送路に使用される基準電圧生成回路。

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