JP7056455B2 - 多関節ロボット及びモータ - Google Patents

Description

本発明は、多関節ロボット及びモータに関する。

多関節ロボットは各関節を駆動するための複数のモータを備える。各モータを駆動するために多数の電力線及び信号線等の配線が設けられる。特許文献１には、複数のエンコーダーからの信号をエンコーダーの数より少ない信号線によって送信することにより、ロボットにおけるエンコーダーから制御装置に接続される信号線の数を削減する技術が開示される。

特開２０１７－５６５２１号公報

特許文献１に開示される技術でも、エンコーダーと制御装置とを信号線で接続する必要がある。信号線の配線作業は煩雑であり、配線数のさらなる削減が求められる。

本発明の一態様に係る多関節ロボットは、第１部位と、前記第１部位を駆動する第１動力部と、前記第１動力部を収容し、前記第１部位と相対的に回転可能に連結される第２部位と、前記第２部位を駆動する第２動力部と、前記第１動力部の制御に用いられる光信号の送受信が可能な第１素子及び第２素子と、を備え、前記第１素子は、前記第２動力部に対して前記第１動力部と同一側に配置され、前記第２素子は、前記第２動力部に対して前記第１動力部と反対側に配置され、前記第２動力部は、筒状の回転軸を有し、前記回転軸の内部空間は、前記光信号の伝送路の少なくとも一部である。

本発明の一態様に係るモータは、一方向に延びる中心線周りに回転する回転軸と、前記回転軸と一体的に回転する回転子と、筒状であり、前記回転子を収容する固定子と、を備え、前記回転軸は、筒状であり、前記回転軸の内部空間は、他のモータの制御に用いられる光信号の伝送路の少なくとも一部である。

本発明によれば、多関節ロボットの配線数を削減することができる。

第１形態に係る多関節ロボットの概略図である。 第１実施形態に係るロボット本体の２つのモータ部を含む部分の一例を示す断面図である。 第１実施形態に係るロボット本体の他の２つのモータ部を含む部分の一例を示す断面図である。 第１実施形態に係る多関節ロボットの２つのモータ部の構成および配線の接続の一例を示す図である。 第１実施形態に係る多関節ロボットの他の２つのモータ部の構成および配線の接続の一例を示す図である。 第１実施形態の変形例に係るロボット本体の２つのモータ部を含む部分の一例を示す断面図である。 第１実施形態の変形例に係る多関節ロボットの２つのモータ部の構成および配線の接続の一例を示す図である。 第２実施形態に係る多関節ロボットの２つのモータ部の構成および配線の接続の一例を示す図である。 第３実施形態に係るロボット本体の２つのモータ部を含む部分の一例を示す断面図である。 第３実施形態に係る多関節ロボットの２つのモータ部の構成および配線の接続の一例を示す図である。 第３実施形態の変形例に係るロボット本体の２つのモータ部を含む部分の一例を示す断面図である。 第４実施形態に係るロボット本体の２つのモータ部を含む部分の一例を示す断面図である。 第４実施形態に係る多関節ロボットの２つのモータ部の構成および配線の接続の一例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。

［１．第１実施形態］
図１は、第１形態に係る多関節ロボット１の概略図である。多関節ロボット１は、電源１０１と、制御部１０２と、ロボット本体１０３と、を含む。電源１０１とロボット本体１０３とは電源線１１１にて接続される。制御部１０２とロボット本体１０３とは制御線１１２にて接続される。図１では電源線１１１および制御線１１２をそれぞれ１つの線にて示しているが、複数の線が束ねられていてもよい。電源線１１１および制御線１１２の数はそれぞれ１以上であり、これらの数はロボット本体１０３の構成に依存する。

ロボット本体１０３は、ベース部２００と、第１アーム部２０１と、第２アーム部２０２と、第３アーム部２０３と、第４アーム部２０４と、第５アーム部２０５と、第６アーム部２０６と、を含む。なお、「アーム部」という表現はロボットの説明の都合上の表現であり、実際にアーム状である必要はない。アーム部は、モータにより移動または回転する部位、すなわち、１つの部材または結合された複数の部材である。

ベース部２００は、床に固定される。第１アーム部２０１内には第１モータ部２１１が配置される。ベース部２００と第１アーム部２０１とは、第１モータ部２１１を介して接続される。第１モータ部２１１は、ベース部２００に対して第１アーム部２０１を鉛直方向を向く軸Ｊ１を中心に回転する。

第２アーム部２０２内には第２モータ部２１２と第３モータ部２１３とが配置される。第１アーム部２０１と第２アーム部２０２とは第２モータ部２１２を介して接続される。第２モータ部２１２は、第１アーム部２０１に対して第２アーム部２０２を軸Ｊ１に垂直な軸Ｊ２を中心に回転する。第２アーム部２０２と第３アーム部２０３とは第３モータ部２１３を介して接続される。第３モータ部２１３は、第２アーム部２０２に対して第３アーム部２０３を軸Ｊ２に平行な軸Ｊ３を中心に回転する。

第３アーム部２０３内には第４モータ部２１４が配置される。第３アーム部２０３と第４アーム部２０４とは、第４モータ部２１４を介して接続される。第４モータ部２１４は、第３アーム部２０３に対して第４アーム部２０４を軸Ｊ３に垂直な軸Ｊ４を中心に回転する。

第４アーム部２０４内には第５モータ部２１５が配置される。第４アーム部２０４と第５アーム部２０５とは、第５モータ部２１５を介して接続される。第５モータ部２１５は、第４アーム部２０４に対して第５アーム部２０５を軸Ｊ４に垂直な軸Ｊ５を中心に回転する。

第５アーム部２０５内には第６モータ部２１６が配置される。第５アーム部２０５と第６アーム部２０６とは、第６モータ部２１６を介して接続される。第６モータ部２１６は、第５アーム部２０５に対して第６アーム部２０６を軸Ｊ５に垂直な軸Ｊ６を中心に回転する。第６アーム部２０６には、必要に応じてツールもしくはデバイスが装着される。

図２は、ロボット本体１０３の第５モータ部２１５と第６モータ部２１６とを含む部分を示す断面図である。第６モータ部２１６は、ロボット本体１０３において最も先端に位置するモータ部である。第５モータ部２１５は、ロボット本体１０３において先端から２番目に位置するモータ部である。第５モータ部２１５は、モータ２２５と、基板２３５と、を含む。第４アーム部２０４は、モータ２２５および基板２３５を収容する内部空間２４５を有する。第６モータ部２１６は、モータ２２６と、基板２３６と、を含む。モータ２２６は、ロボット本体１０３の多関節構造に含まれるモータのうち、最も先端側のモータである。第５アーム部２０５は、モータ２２６および基板２３６を収容する内部空間２４６を有する。

モータ２２５は、軸Ｊ５を中心に回転する回転軸５０５と、回転軸５０５と一体回転する回転子５１５と、筒状であり、回転子５１５を収容する固定子５２５と、固定子５２５を保持するハウジング５３５と、を備える。回転軸５０５は筒状であり、内部空間５４５を有する。内部空間５４５は、第４アーム部２０４の内部空間２４５と、第５アーム部２０５の内部空間２４６とに接続される。

電源線１１１および制御線１１２は、第３アーム部２０３側から第４アーム部２０４内を経由して内部空間２４５内の基板２３５に接続される。また、基板２３５から引き出される電源線１１１及び制御線１１２は、回転軸５０５の内部空間５４５を経由して内部空間２４６内の基板２３６に接続される。一部の線は基板を経由することなくモータの回転軸の内部空間に導かれてもよい。例えば、第６アーム部２０６に装着されるツールもしくはデバイスに制御信号あるいは電力を導く配線は、第５モータ部２１５の基板２３５に接続されることなくモータ２２５の回転軸５０５の内部空間５４５に挿入されてもよい。

基板２３５からは、ドライバ中間配線３２６が引き出される。ドライバ中間配線３２６は、回転軸５０５の内部空間５４５を経由して内部空間２４６内の基板２３６に接続される。

基板２３６には、発光素子４０６が設けられ、基板２３５には、受光素子４０５が設けられる。発光素子４０６は、軸Ｊ５と平行であり、且つ、回転軸５０５の内部空間５４５へ向かう方向に発光面を向けて配置される。受光素子４０５は、軸Ｊ５と平行であり、且つ、回転軸５０５の内部空間５４５へ向かう方向に受光面を向けて配置される。つまり、発光素子４０６と受光素子４０５とは、回転軸５０５の内部空間５４５を介して概ね対向する。

発光素子４０６から照射される光は、内部空間５４５を介して受光素子４０５によって受光される。つまり、内部空間５４５のうち、配線を除く空間を発光素子４０６からの照射光が通過し、受光素子４０５に到達する。発光素子４０６は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、拡散光を照射する。発光素子４０６から照射される光は、受光素子４０５に直接到達する他、回転軸５０５の内壁及び配線ケーブルの外面を反射し間接的に到達する。回転軸５０５の内壁及び配線ケーブルの外面の少なくとも一方は、反射率の高い材質によって構成されたり、反射率の高い塗料によって塗装されたりしてもよい。

発光素子４０６は、第５アーム部２０５の内部空間２４６に配置され、受光素子４０５は、第４アーム部２０４の内部空間２４５に配置される。発光素子４０６と受光素子４０５との間の空間は、発光素子４０６から出力される光信号３１６の伝送路である。つまり、回転軸５０５の内部空間５４５は、光信号３１６の伝送路に含まれる。なお、発光素子４０６を、回転軸５０５の内部空間５４５と第５アーム部２０５の内部空間２４６との境界面もしくは回転軸５０５の内部空間５４５内に位置するように設け、受光素子４０５を、回転軸５０５の内部空間５４５と第４アーム部２０４の内部空間２４５との境界面もしくは回転軸５０５の内部空間５４５内に位置するように設けることで、光信号３１６の伝送路を回転軸５０５の内部空間５４５だけに設けてもよい。

図３は、ロボット本体１０３の第３モータ部２１３と第４モータ部２１４とを含む部分を示す図である。第４モータ部２１４は、ロボット本体１０３において先端から３番目に位置するモータ部である。第３モータ部２１３は、ロボット本体１０３において先端から４番目に位置するモータ部である。図２の場合と同様に、第３モータ部２１３は、モータ２２３と、基板２３３と、を含む。第２アーム部２０２は、モータ２２３および基板２３３を収容する内部空間２４３を有する。第４モータ部２１４は、モータ２２４と、基板２３４と、を含む。第３アーム部２０３は、モータ２２４および基板２３４を収容する内部空間２４４を有する。

モータ２２３は、軸Ｊ３を中心に回転する回転軸５０３と、回転軸５０３と一体回転する回転子５１３と、筒状であり、回転子５１３を収容する固定子５２３と、固定子５２３を保持するハウジング５３３と、を備える。回転軸５０３は筒状であり、内部空間５４３を有する。内部空間５４３は、第２アーム部２０２の内部空間２４３と、第３アーム部２０３の内部空間２４４とに接続される。

電源線１１１および制御線１１２は、第１アーム部２０１側から第２アーム部２０２内を経由して内部空間２４３内の基板２３３に接続される。また、基板２３３から引き出される電源線１１１及び制御線１１２は、回転軸５０３の内部空間５４３を経由して内部空間２４４内の基板２３４に接続される。さらに、基板２３４から引き出される電源線１１１及び制御線１１２は、モータ２２４の回転軸の図示しない内部空間を経由して第４アーム部２０４へと導かれる。

基板２３３からは、ドライバ中間配線３２４が引き出される。ドライバ中間配線３２４は、回転軸５０３の内部空間５４３を経由して内部空間２４４内の基板２３４に接続される。

基板２３４には、発光素子４０４が設けられ、基板２３３には、受光素子４０３が設けられる。発光素子４０４は、軸Ｊ３と平行であり、且つ、回転軸５０３の内部空間５４３へ向かう方向に発光面を向けて配置される。受光素子４０３は、軸Ｊ３と平行であり、且つ、回転軸５０３の内部空間５４３へ向かう方向に受光面を向けて配置される。つまり、発光素子４０４と受光素子４０３とは、回転軸５０３の内部空間５４３を介して概ね対向する。発光素子４０４から照射される光は、内部空間５４３を介して受光素子４０３によって受光される。

発光素子４０４から照射される光は、内部空間５４３を介して受光素子４０３によって受光される。つまり、内部空間５４３のうち、配線を除く空間を発光素子４０４からの照射光が通過し、受光素子４０３に到達する。発光素子４０４は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、拡散光を照射する。発光素子４０４から照射される光は、受光素子４０３に直接到達する他、回転軸５０３の内壁及び配線ケーブルの外面を反射し間接的に到達する。回転軸５０３の内壁及び配線ケーブルの外面の少なくとも一方は、反射率の高い材質によって構成されたり、反射率の高い塗料によって塗装されたりしてもよい。

発光素子４０４は、第３アーム部２０３の内部空間２４４に配置され、受光素子４０３は、第２アーム部２０２の内部空間２４３に配置される。発光素子４０４と受光素子４０３との間の空間は、発光素子４０４から出力される光信号３１４の伝送路である。つまり、回転軸５０３の内部空間５４３は、光信号３１４の伝送路に含まれる。なお、発光素子４０４を、回転軸５０３の内部空間５４３と第３アーム部２０３の内部空間２４４との境界面もしくは回転軸５０３の内部空間５４３内に位置するように設け、受光素子４０３を、回転軸５０３の内部空間５４３と第２アーム部２０２の内部空間２４３との境界面もしくは回転軸５０３の内部空間５４３内に位置するように設けることで、光信号３１４の伝送路を回転軸５０３の内部空間５４３だけに設けてもよい。

多関節ロボット１の第１モータ部２１１および第２モータ部２１２近傍の部位においても、図３に準じて各種配線が配置される。ただし、第１モータ部２１１および第２モータ部２１２では、ベース部２００から先端部に向かう方向に関して、モータと基板との配置順序は図３の場合とは逆になる。

図４は、第５モータ部２１５および第６モータ部２１６の構成および配線の接続を示す図である。第５モータ部２１５は、モータ２２５と、ドライバ２５５と、センサ２６５と、サーボ回路２７５と、受光素子４０５と、バッファ４１５と、を含む。サーボ回路２７５は、２つのスイッチング信号生成回路２８５，２８６を含む。第６モータ部２１６は、モータ２２６と、ドライバ２５６と、センサ２６６と、発光素子４０６と、バッファ４１６と、を含む。ドライバ２５５、サーボ回路２７５、受光素子４０５およびバッファ４１５は、基板２３５に設けられる。ドライバ２５６、発光素子４０６及びバッファ４１６は、基板２３６に設けられる。

電源１０１からの電源線１１１は、モータの駆動に用いられるモータ電源線１２１と、基板に電力を供給する基板電源線１２２と、を含む。モータ電源線１２１は、ドライバ２５５，２５６に接続される。基板電源線１２２は、基板２３５，２３６に接続され、サーボ回路２７５、ドライバ２５５，２５６、受光素子４０５、発光素子４０６およびバッファ４１５，４１６に電力を供給する。基板電源線１２２とサーボ回路２７５、ドライバ２５５，２５６、受光素子４０５、発光素子４０６およびバッファ４１５，４１６のそれぞれとの接続の図示は省略している。以下の類似の図についても同様である。図４では、図示を簡略化するためにモータ電源線１２１および基板電源線１２２から配線が分岐して第５モータ部２１５および第６モータ部２１６に電力を供給するように示しているが、実際には、これらの電源線１２１，１２２は、基板２３５に接続された後、基板２３５から基板２３６に導かれる。もちろん、図４に示す通りに電源線は分岐してもよい。

制御部１０２からの制御線１１２は、第１モータ部２１１ないし第４モータ部２１４を順に経由して第５モータ部２１５のサーボ回路２７５に接続される。図４では制御線１１２を１つの線にて示しているが、本実施の形態では、EtherCAT（登録商標）にて制御情報が伝達されるため、正確には、制御線１１２は、往路と復路とを含む配線、または、ループ配線である。

サーボ回路２７５には、制御線１１２を介して制御部１０２からモータ２２５，２２６の回転位置を指示する制御信号が入力される。なお、正確には、制御線１１２にて伝達される制御信号のうち、サーボ回路に対応するモータへの指示を示す部分がサーボ回路に入力されるが、以下の説明では、単に「サーボ回路に制御信号が入力される」と表現する。回転位置を指示する制御信号は、例えば、数値を示す。センサ２６５は、モータ２２５のロータの回転位置を検出し、位置信号をスイッチング信号生成回路２８５に入力する。スイッチング信号生成回路２８５は、制御信号およびセンサ２６５からの位置信号に基づいてドライバ２５５に入力されるＵＶＷ信号を生成する。ＵＶＷ信号は、モータ２２５の巻線に与えられる電圧の変化を指示するスイッチング信号である。ドライバ２５５は複数のスイッチを含み、ＵＶＷ信号に基づいてモータ２２５の巻線に与えられるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧をスイッチングする。典型的には、ドライバ２５５は、巻線に印加される電圧の極性を高速に反転させつつ切り替え時間を制御することにより、交番する電流を生成してモータ２２５を駆動する。スイッチング信号には電圧のＯＮ／ＯＦＦの指示が含まれてもよい。

センサ２６６は、モータ２２６の回転子の回転位置を検出し、位置信号を出力する。センサ２６６は、バッファ４１６を介して発光素子４０６に接続される。センサ２６６から出力される位置信号は電気信号であり、バッファ４１６によって整形及び増幅され、発光素子４０６に入力される。発光素子４０６は、電気信号を光信号３１６に変換し、光信号３１６を出力する。

基板２３５では、もう１つのスイッチング信号生成回路２８６が、バッファ４１５を介して受光素子４０５と接続される。発光素子４０６から出力される光信号３１６は、受光素子４０５に入力される。受光素子４０５は、光信号３１６を電気信号に変換し、当該電気信号を出力する。つまり、受光素子４０５からは、電気信号に復元された位置信号が出力される。受光素子４０５から出力される電気信号は、バッファ４１５によって整形及び増幅され、スイッチング信号生成回路２８６に入力される。

スイッチング信号生成回路２８６は、制御信号およびセンサ２６６からの位置信号に基づいてドライバ２５６に入力されるＵＶＷ信号を生成する。ＵＶＷ信号を第５モータ部２１５と第６モータ部２１６との間で伝達するために、第５モータ部２１５と第６モータ部２１６との間には、スイッチング信号生成回路２８６からドライバ２５６にＵＶＷ信号を導くドライバ中間配線３２６が設けられる。ＵＶＷ信号は、モータ２２６の巻線に与えられる電圧の変化を指示するスイッチング信号である。ドライバ２５６は複数のスイッチを含み、ＵＶＷ信号に基づいてモータ２２６の巻線に与えられる電圧をスイッチングする。すなわち、巻線に与えられる電圧を変化させる。

つまり、第５モータ部２１５と第６モータ部２１６との間では、光信号３１６の伝送空間を通じて位置信号が伝送され、信号線であるドライバ中間配線３２６を通じてＵＶＷ信号が伝送される。

ここで、図２の第６アーム部２０６を「第１部位」、モータ２２６を「第１動力部」、第５アーム部２０５を「第２部位」、モータ２２５を「第２動力部」、発光素子４０６を「第１素子」、受光素子４０５を「第２素子」と捉えた場合、第１動力部は第１部位を駆動し、第２部位は第１動力部を収容し、第１部位と相対的に回転可能に連結され、第２動力部は第２部位を駆動する。第１素子及び第２素子は、第１動力部の制御に用いられる光信号の送受信が可能であり、第１素子は第２動力部に対して第１動力部と同一側に配置され、第２素子は第２動力部に対して第１動力部と反対側に配置される。第２動力部は筒状の回転軸を有し、回転軸の内部空間は光信号の伝送路の少なくとも一部である。

さらに、図４のセンサ２６６を「センサ」、スイッチング信号生成回路２８６を「制御回路」と捉えた場合、センサは第１動力部に取り付けられ、制御回路は第１動力部を制御する。センサは、第２動力部に対して第１素子と同一側に配置され、電気信号を第１素子に出力する。第１素子は、センサから出力される電気信号を光信号に変換し、変換された光信号を送信する発光素子である。第２素子は、第１素子から送信された光信号を受信し、受信された光信号を電気信号に変換する受光素子である。制御回路は、第２動力部に対して第２素子と同一側に配置され、第２素子から出力される電気信号に基づいて、第１動力部を制御する。

さらに、第４アーム部２０４を「第３部位」と捉えた場合、第３部位は第２部位と相対的に回転可能に連結される。第２部位は第１動力部を収容する第１空間（内部空間２４６）を有し、第３部位は第２動力部を収容する第２空間（内部空間２４５）を有する。制御回路は第２空間に収容される。

以上のように、第５モータ部２１５および第６モータ部２１６では、センサ２６６から出力される電気信号を、第６モータ部２１６に設けられる発光素子４０６によって光信号に変換して送信し、第５モータ部２１５に設けられる受光素子４０５によって光信号を受信する。これにより、第５モータ部２１５及び第６モータ部２１６間において、センサ２６６から出力される位置信号を伝送するための信号線を設ける必要がなく、配線数を削減することができる。

また、第５モータ部２１５および第６モータ部２１６では、サーボ回路２７５は一方の基板２３５のみに設けられる。これにより、２つのスイッチング信号生成回路２８５，２８６の共通の構成要素、例えば、制御信号の受信回路等を共用化でき、２つの基板２３５，２３６に個別に高価なサーボ回路を設ける場合に比べて多関節ロボット１全体の製造コストを削減することができる。

加えて、ロボット本体１０３の最も先端側の第６モータ部２１６に制御線１１２を接続する必要がないため、ロボット本体１０３の先端部における配線を簡素化することができる。なお、図４中に二点鎖線にて示すように、モータ電源線１２１および基板電源線１２２は、第６アーム部２０６に装着されるツールもしくはデバイスに電力を供給するために、第６アーム部２０６内へと導かれてもよい。制御線１１２に関しても、第６アーム部２０６に装着されるツールもしくはデバイスを制御するために、基板２３５からさらに先端に向かって引き出されてもよい。

図５は、第３モータ部２１３および第４モータ部２１４の構成および配線の接続を示す図である。第３モータ部２１３は、モータ２２３と、ドライバ２５３と、センサ２６３と、サーボ回路２７３と、受光素子４０３と、バッファ４１３と、を含む。サーボ回路２７３は、２つのスイッチング信号生成回路２８３，２８４を含む。第４モータ部２１４は、モータ２２４と、ドライバ２５４と、センサ２６４と、発光素子４０４と、バッファ４１４と、を含む。ドライバ２５３、サーボ回路２７３、受光素子４０３およびバッファ４１３は、基板２３３に設けられる。ドライバ２５４、発光素子４０４及びバッファ４１４は、基板２３４に設けられる。

電源１０１からの電源線１１１は、モータの駆動に用いられるモータ電源線１２１と、基板に電力を供給する基板電源線１２２と、を含む。モータ電源線１２１は、ドライバ２５３，２５４に接続される。基板電源線１２２は、基板２３３，２３４に接続され、サーボ回路２７３、ドライバ２５３，２５４、受光素子４０３、発光素子４０４およびバッファ４１３，４１４に電力を供給する。図４と同様に図５においても、図示を簡略化するためにモータ電源線１２１および基板電源線１２２から配線が分岐して第３モータ部２１３および第４モータ部２１４に電力を供給するように示しているが、実際には、これらの電源線１２１，１２２は、基板２３３に接続された後、基板２３３から基板２３４に導かれる。図５に示す通りに電源線は分岐してもよい。

制御部１０２からの制御線１１２は、第１モータ部２１１および第２モータ部２１２を順に経由して第３モータ部２１３のサーボ回路２７３に接続される。サーボ回路２７３には、制御線１１２を介して制御部１０２からモータ２２３，２２４の回転位置を指示する制御信号が入力される。センサ２６３は、モータ２２３のロータの回転位置を検出し、位置信号をスイッチング信号生成回路２８３に入力する。スイッチング信号生成回路２８３は、制御信号およびセンサ２６３からの位置信号に基づいてドライバ２５３に入力されるＵＶＷ信号を生成する。ＵＶＷ信号は、モータ２２３の巻線に与えられる電圧の変化を指示するスイッチング信号である。ドライバ２５３は複数のスイッチを含み、ＵＶＷ信号に基づいてモータ２２３の巻線に与えられる電圧をスイッチングする。すなわち、巻線に与えられる電圧を変化させる。

センサ２６４は、モータ２２４のロータの回転位置を検出し、位置信号を出力する。センサ２６４は、バッファ４１４を介して発光素子４０４に接続される。センサ２６４から出力される位置信号は電気信号であり、バッファ４１４によって整形及び増幅され、発光素子４０４に入力される。発光素子４０４は、電気信号を光信号３１４に変換し、光信号３１４を出力する。

基板２３３では、もう１つのスイッチング信号生成回路２８４が、バッファ４１３を介して受光素子４０３と接続される。発光素子４０４から出力される光信号３１４は、受光素子４０３に入力される。受光素子４０３は、光信号３１４を電気信号に変換し、当該電気信号を出力する。つまり、受光素子４０３からは、電気信号に復元された位置信号が出力される。受光素子４０３から出力される電気信号は、バッファ４１３によって整形及び増幅され、スイッチング信号生成回路２８４に入力される。

スイッチング信号生成回路２８４は、制御信号およびセンサ２６４からの位置信号に基づいてドライバ２５４に入力されるＵＶＷ信号を生成する。ＵＶＷ信号を第３モータ部２１３と第４モータ部２１４との間で伝達するために、第３モータ部２１３と第４モータ部２１４との間には、スイッチング信号生成回路２８４からドライバ２５４にＵＶＷ信号を導くドライバ中間配線３２４が設けられる。ＵＶＷ信号は、モータ２２４の巻線に与えられる電圧の変化を指示するスイッチング信号である。ドライバ２５４は複数のスイッチを含み、ＵＶＷ信号に基づいてモータ２２４の巻線に与えられる電圧をスイッチングする。すなわち、巻線に与えられる電圧を変化させる。

つまり、第３モータ部２１３と第４モータ部２１４との間では、光信号３１４の伝送空間を通じて位置信号が伝送され、信号線であるドライバ中間配線３２４を通じてＵＶＷ信号が伝送される。

ここで、図３の第４アーム部２０４を「第１部位」、モータ２２４を「第１動力部」、第３アーム部２０３を「第２部位」、モータ２２３を「第２動力部」、発光素子４０４を「第１素子」、受光素子４０３を「第２素子」と捉えた場合、第１動力部は第１部位を駆動し、第２部位は第１動力部を収容し、第１部位と相対的に回転可能に連結され、第２動力部は第２部位を駆動する。第１素子及び第２素子は、第１動力部の制御に用いられる光信号の送受信が可能であり、第１素子は第２動力部に対して第１動力部と同一側に配置され、第２素子は第２動力部に対して第１動力部と反対側に配置される。第２動力部は筒状の回転軸を有し、回転軸の内部空間は光信号の伝送路の少なくとも一部である。

さらに、図５のセンサ２６４を「センサ」、スイッチング信号生成回路２８４を「制御回路」と捉えた場合、センサは第１動力部に取り付けられ、制御回路は第１動力部を制御する。センサは、第２動力部に対して第１素子と同一側に配置され、電気信号を第１素子に出力する。第１素子は、センサから出力される電気信号を光信号に変換し、変換された光信号を送信する発光素子である。第２素子は、第１素子から送信された光信号を受信し、受信された光信号を電気信号に変換する受光素子である。制御回路は、第２動力部に対して第２素子と同一側に配置され、第２素子から出力される電気信号に基づいて、第１動力部を制御する。

さらに、第２アーム部２０２を「第３部位」と捉えた場合、第３部位は第２部位と相対的に回転可能に連結される。第２部位は第１動力部を収容する第１空間（内部空間２４４）を有し、第３部位は第２動力部を収容する第２空間（内部空間２４３）を有する。制御回路は第２空間に収容される。

以上のように、第３モータ部２１３および第４モータ部２１４では、センサ２６４から出力される電気信号を、第４モータ部２１４に設けられる発光素子４０４によって光信号に変換して送信し、第３モータ部２１３に設けられる受光素子４０３によって光信号を受信する。これにより、第３モータ部２１３及び第４モータ部２１４間において、センサ２６４から出力される位置信号を伝送するための信号線を設ける必要がなく、配線数を削減することができる。

また、第３モータ部２１３および第４モータ部２１４では、サーボ回路２７３は一方の基板２３３のみに設けられる。これにより、２つのスイッチング信号生成回路２８３，２８４の共通の構成要素、例えば、制御信号の受信回路等を共用化でき、２つの基板２３３，２３４に個別に高価なサーボ回路を設ける場合に比べて多関節ロボット１全体の製造コストを削減することができる。

また、制御線１１２を第４モータ部２１４に接続しない場合は、第４モータ部２１４の製造コストおよびロボット本体１０３の組み立てコストを削減することができる。

［１－１．変形例］
センサから出力される位置信号に代えて、スイッチング信号生成回路から出力されるＵＶＷを光信号として伝送してもよい。図６は、第１実施形態の変形例におけるロボット本体１０３の第５モータ部２１５と第６モータ部２１６とを含む部分を示す断面図である。本例では、基板２３５に、受光素子４０５に代えて発光素子４４５が設けられ、基板２３６に、発光素子４０６に代えて受光素子４４６が設けられる。発光素子４４５は、軸Ｊ５と平行であり、且つ、回転軸５０５の内部空間５４５へ向かう方向に発光面を向けて配置される。受光素子４４６は、軸Ｊ５と平行であり、且つ、回転軸５０５の内部空間５４５へ向かう方向に受光面を向けて配置される。つまり、発光素子４４５と受光素子４４６とは、回転軸５０５の内部空間５４５を介して概ね対向する。

図７は、第１実施形態の変形例における第５モータ部２１５および第６モータ部２１６の構成および配線の接続を示す図である。本例では、第６モータ部２１６のセンサ２６６と、第５モータ部２１５のスイッチング信号生成回路２８６とが信号線を含むセンサ中間配線３４６により接続され、センサ２６６から出力される位置信号がセンサ中間配線３４６によってスイッチング信号生成回路２８６へ伝送される。

第５モータ部２１５には、発光素子４４５及びバッファ４５５が設けられ、スイッチング信号生成回路２８６がバッファ４５５を介して発光素子４４５に接続される。スイッチング信号生成回路２８６からはモータ２２６を制御するための電気信号であるＵＶＷ信号が出力され、バッファ４５５によって整形、増幅された後、発光素子４４５に入力される。発光素子４４５は、入力された電気信号を光信号３３６に変換し、当該光信号３３６を送信する。発光素子４４５およびバッファ４５５は、基板２３５に設けられる。

第６モータ部２１６には、受光素子４４６及びバッファ４５６が設けられ、ドライバ２５６がバッファ４５６を介して受光素子４４６に接続される。発光素子４４５から送信された光信号３３６は、受光素子４４６によって受信される。受光素子４４６は、受信した光信号３３６を電気信号であるＵＶＷ信号に変換する。受光素子４４６から出力されるＵＶＷ信号は、バッファ４５６によって整形、増幅された後、ドライバ２５６に入力される。受光素子４４６およびバッファ４５６は、基板２３６に設けられる。

ここで、第６アーム部２０６を「第１部位」、モータ２２６を「第１動力部」、第５アーム部２０５を「第２部位」、モータ２２５を「第２動力部」、受光素子４４６を「第１素子」、発光素子４４５を「第２素子」と捉えた場合、第１動力部は第１部位を駆動し、第２部位は第１動力部を収容し、第１部位と相対的に回転可能に連結され、第２動力部は第２部位を駆動する。第１素子及び第２素子は、第１動力部の制御に用いられる光信号の送受信が可能であり、第１素子は第２動力部に対して第１動力部と同一側に配置され、第２素子は第２動力部に対して第１動力部と反対側に配置される。第２動力部は筒状の回転軸を有し、回転軸の内部空間は光信号の伝送路の少なくとも一部である。

さらに、図７のスイッチング信号生成回路２８６を「制御回路」、ドライバ２５６を「駆動回路」と捉えた場合、制御回路は第１動力部を制御するための制御信号を出力し、駆動回路は制御回路から出力される制御信号に基づいて、第１動力部を駆動する。制御回路は、第２動力部に対して第２素子と同一側に配置され、電気信号である制御信号を第２素子に出力する。第２素子は、制御回路から出力される制御信号を光信号に変換し、変換された光信号を送信する発光素子である。第１素子は、第２素子から送信された光信号を受信し、受信された光信号を制御信号に変換し、制御信号を駆動回路に出力する受光素子である。駆動回路は、第２動力部に対して第１素子と同一側に配置される。

さらに、第４アーム部２０４を「第３部位」と捉えた場合、第３部位は第２部位と相対的に回転可能に連結される。第２部位は第１動力部を収容する第１空間（内部空間２４６）を有し、第３部位は第２動力部を収容する第２空間（内部空間２４５）を有する。制御回路は第２空間に収容される。

以上のように構成することで、第５モータ部２１５及び第６モータ部２１６間において、モータ２２６を制御するためのＵＶＷ信号を伝送するための信号線を設ける必要がなく、配線数を削減することができる。

なお、第３モータ部２１３に、受光素子４０３に代えて発光素子を設け、第４モータ部２１４に、発光素子４０４に代えて受光素子を設け、センサ２６４から出力される位置信号に代えて、スイッチング信号生成回路２８４から出力されるＵＶＷを光信号として伝送してもよい。

また、例えば第５モータ部２１５に発光素子４４５及び受光素子４０５を設け、第６モータ部２１６に発光素子４０６及び受光素子４４６を設け、センサ２６６から出力される位置信号と、スイッチング信号生成回路２８６から出力されるＵＶＷ信号との両方を光信号として伝送してもよい。第３モータ部２１３及び第４モータ部２１４についても同様である。

［２．第２実施形態］
図８は、第２実施形態に係る多関節ロボット１の第５モータ部２１５および第６モータ部２１６の構成および配線の接続を示す図である。第５モータ部２１５は、モータ２２５と、ドライバ２５５と、２つのセンサ２６５ａ，２６５ｂと、サーボ回路２７５と、受光素子４０５と、バッファ４１５と、デマルチプレクサ４２５とを含む。サーボ回路２７５は、２つのスイッチング信号生成回路２８５，２８６を含む。第６モータ部２１６は、モータ２２６と、ドライバ２５６と、２つのセンサ２６６ａ，２６６ｂと、発光素子４０６と、バッファ４１６と、マルチプレクサ４２６とを含む。ドライバ２５５、サーボ回路２７５、受光素子４０５、バッファ４１５及びデマルチプレクサ４２５は、基板２３５に設けられる。ドライバ２５６、発光素子４０６、バッファ４１６及びマルチプレクサ４２６は、基板２３６に設けられる。

センサ２６５ａ，２６５ｂのそれぞれは、モータ２２５の回転子５１５の回転位置を検出し、位置信号をスイッチング信号生成回路２８５に入力する。また、一方のセンサ２６５ａが回転子５１５の回転位置を検出し、他方のセンサ２６５ｂが回転位置以外の物理量、例えば、モータの温度等を検出してもよい。スイッチング信号生成回路２８５は、制御信号およびセンサ２６５ａ，２６５ｂからの信号に基づいてドライバ２５５に入力されるＵＶＷ信号を生成する。ドライバ２５５は複数のスイッチを含み、ＵＶＷ信号に基づいてモータ２２５の巻線に与えられる電圧をスイッチングする。すなわち、巻線に与えられる電圧を変化させる。

センサ２６６ａ，２６６ｂは、モータ２２６の回転子の回転位置を検出し、位置信号を出力する。センサ２６６ａ，２６６ｂのそれぞれは、マルチプレクサ４２６に接続される。マルチプレクサ４２６は、センサ２６６ａから出力される電気信号である第１位置信号と、センサ２６６ｂから出力される電気信号である第２位置信号とを１つの電気信号である多重化信号として出力する。マルチプレクサ４２６は、図示しない制御部から与えられる選択制御信号にしたがい、第１位置信号及び第２位置信号の１つを選択し、出力信号とする。マルチプレクサ４２６は、このような選択を切り替えることで、第１位置信号と第２位置信号とを時分割多重化する多重化処理を実行する。

マルチプレクサ４２６の出力側は、バッファ４１６を介して発光素子４０６に接続される。マルチプレクサ４２６から出力される多重化信号は、バッファ４１６によって整形及び増幅され、発光素子４０６に入力される。発光素子４０６は、電気信号である多重化信号を光信号３１６に変換し、光信号３１６を出力する。

基板２３５では、もう１つのスイッチング信号生成回路２８６が、デマルチプレクサ４２５の出力側に２本の信号線４３５ａ，４３５ｂによって接続される。デマルチプレクサ４２５の入力側は、バッファ４１５を介して受光素子４０５と接続される。発光素子４０６から出力される光信号３１６は、受光素子４０５に入力される。受光素子４０５は、光信号３１６を電気信号に変換し、当該電気信号を出力する。つまり、受光素子４０５からは、電気信号に復元された多重化信号が出力される。受光素子４０５から出力される多重化信号は、バッファ４１５によって整形及び増幅され、デマルチプレクサ４２５に入力される。

デマルチプレクサ４２５は、入力された多重化信号から第１位置信号と第２位置信号とを抽出し、第１位置信号を信号線４３５ａから出力し、第２位置信号を信号線４３５ｂから出力する。デマルチプレクサ４２５は、図示しない制御部から与えられる選択制御信号にしたがい、信号線４３５ａ，４３５ｂの１つを選択し、入力信号を選択された信号線から出力する。デマルチプレクサ４２５は、このような選択を切り替えることで、多重化信号から第１位置信号と第２位置信号とを抽出する。デマルチプレクサ４２５から出力される第１位置信号及び第２位置信号は、スイッチング信号生成回路２８６に入力される。

スイッチング信号生成回路２８６は、制御信号と、センサ２６６ａ，２６６ｂからの第１位置信号及び第２位置信号とに基づいてドライバ２５６に入力されるＵＶＷ信号を生成する。

なお、本実施形態に係る多関節ロボット１のその他の構成は、第１実施形態に係る多関節ロボット１の構成と同様であるので、同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

また、上記の例では第６モータ部２１６に２つのセンサ２６６ａ，２６６ｂを設ける構成としたが、３以上のセンサを設け、各センサから出力される電気信号をマルチプレクサ４２６の時分割多重化処理によって１つの多重化信号として出力してもよい。この場合、デマルチプレクサ４２５が多重化信号からセンサの数に応じた電気信号を抽出する。

ここで、第６アーム部２０６を「第１部位」、モータ２２６を「第１動力部」、第５アーム部２０５を「第２部位」、モータ２２５を「第２動力部」、発光素子４０６を「第１素子」、受光素子４０５を「第２素子」、スイッチング信号生成回路２８６を「制御回路」、マルチプレクサ４２６を「第１信号処理回路」、デマルチプレクサ４２５を「第２信号処理回路」、センサ２６６ａを「第１センサ」、センサ２６６ｂを「第２センサ」と捉えた場合、第１信号処理回路は、第２動力部に対して第１素子と同一側に配置される。第１信号処理回路は、第１センサから出力される第１電気信号（第１位置信号）と、第２センサから出力される第２電気信号（第２位置信号）との多重化処理を実行し、多重化処理によって得られる多重化信号を出力する。第１素子は、第１信号処理回路から出力される多重化信号を光信号に変換し、第２素子は、受信された光信号を多重化信号に変換する。第２信号処理回路は、第２動力部に対して第２素子と同一側に配置される。第２信号処理回路は、第２素子から出力される多重化信号から、第１電気信号及び第２電気信号を抽出する。制御回路は、第２信号処理回路から出力される第１電気信号及び第２電気信号に基づいて、第１動力部を制御する。

多関節ロボット１の第３モータ部２１３及び第４モータ部２１４、並びに、第１モータ部２１１および第２モータ部２１２においても、上記と同様に複数のセンサからの電気信号を多重化した多重化信号を光信号によって伝送する構成としてもよい。

［２－１．変形例］
マルチプレクサ４２６に代えて、第１位置信号及び第２位置信号に対して、時分割多重化以外、例えば、周波数分割多重化、符号分割多重化等を施す信号処理回路を設けてもよい。この場合、デマルチプレクサ４２５に代えて、多重化に対応した逆多重化処理を実行する信号処理回路を設ける。

また、マルチプレクサ４２６は、第１位置信号の情報のヘッダとしてセンサ２６６ａを示す第１識別情報を付加し、第２位置信号の情報のヘッダとしてセンサ２６６ｂを示す第２識別情報を付加した多重化信号を生成してもよい。この場合、デマルチプレクサ４２５は、多重化信号の中から、ヘッダに第１識別情報を含む情報を第１位置信号として出力し、ヘッダに第２識別情報を含む情報を第２位置信号として出力する。また、この場合、デマルチプレクサ４２５を設けず、スイッチング信号生成回路２８６に多重化信号を入力し、スイッチング信号生成回路２８６において、第１識別情報に続く情報を第１位置信号として抽出し、第２識別情報に続く情報を第２位置信号として抽出してもよい。

［３．第３実施形態］
図９は、第３実施形態に係るロボット本体１０３の第５モータ部２１５と第６モータ部２１６とを含む部分を示す断面図である。本実施形態に係る多関節ロボット１では、基板２３５に、２つの受光素子４０５ａ，４０５ｂが設けられ、基板２３６に、２つの発光素子４０６ａ，４０６ｂが設けられる。発光素子４０６ａ，４０６ｂのそれぞれは、軸Ｊ５と平行であり、且つ、回転軸５０５の内部空間５４５へ向かう方向に発光面を向けて配置される。受光素子４０５ａ，４０５ｂのそれぞれは、軸Ｊ５と平行であり、且つ、回転軸５０５の内部空間５４５へ向かう方向に受光面を向けて配置される。つまり、発光素子４０６ａ，４０６ｂと受光素子４０５ａ，４０５ｂとは、回転軸５０５の内部空間５４５を介して概ね対向する。

図１０は、第３実施形態に係る多関節ロボット１の第５モータ部２１５および第６モータ部２１６の構成および配線の接続を示す図である。第５モータ部２１５は、モータ２２５と、ドライバ２５５と、２つのセンサ２６５ａ，２６５ｂと、サーボ回路２７５と、２つの受光素子４０５ａ，４０５ｂと、２つのバッファ４１５ａ，４１５ｂとを含む。第６モータ部２１６は、モータ２２６と、ドライバ２５６と、２つのセンサ２６６ａ，２６６ｂと、２つの発光素子４０６ａ，４０６ｂと、２つのバッファ４１６ａ，４１６ｂとを含む。ドライバ２５５、サーボ回路２７５、受光素子４０５ａ，４０５ｂ、及びバッファ４１５ａ，４１５ｂは、基板２３５に設けられる。ドライバ２５６、発光素子４０６ａ，４０６ｂ、及びバッファ４１６ａ，４１６ｂは、基板２３６に設けられる。

センサ２６６ａはバッファ４１６ａを介して発光素子４０６ａに接続される。センサ２６６ａから出力される第１位置信号は電気信号であり、バッファ４１６ａによって整形及び増幅され、発光素子４０６ａに入力される。発光素子４０６ａは、電気信号を光信号３１６ａに変換し、光信号３１６ａを出力する。

センサ２６６ｂはバッファ４１６ｂを介して発光素子４０６ｂに接続される。センサ２６６ｂから出力される第２位置信号は電気信号であり、バッファ４１６ｂによって整形及び増幅され、発光素子４０６ｂに入力される。発光素子４０６ｂは、電気信号を光信号３１６ｂに変換し、光信号３１６ｂを出力する。

基板２３５では、スイッチング信号生成回路２８６が、バッファ４１５ａを介して受光素子４０５ａと接続され、バッファ４１５ｂを介して受光素子４０５ｂと接続される。発光素子４０６ａから出力される光信号３１６ａは、受光素子４０５ａに入力される。受光素子４０５ａは、光信号３１６ａを電気信号に変換し、当該電気信号を出力する。つまり、受光素子４０５ａからは、電気信号に復元された第１位置信号が出力される。受光素子４０５ａから出力される電気信号は、バッファ４１５ａによって整形及び増幅され、スイッチング信号生成回路２８６に入力される。

発光素子４０６ｂから出力される光信号３１６ｂは、受光素子４０５ｂに入力される。受光素子４０５ｂは、光信号３１６ｂを電気信号に変換し、当該電気信号を出力する。つまり、受光素子４０５ｂからは、電気信号に復元された第２位置信号が出力される。受光素子４０５ｂから出力される電気信号は、バッファ４１５ｂによって整形及び増幅され、スイッチング信号生成回路２８６に入力される。

再び図９を参照する。発光素子４０６ａ，４０６ｂは、それぞれ異なる色（すなわち、波長）の光を照射することにより、波長分割多重化によって光信号３１６ａ，３１６ｂを送信してもよい。この場合、受光素子４０５ａは、発光素子４０６ａが照射する波長の光を受光可能とし、受光素子４０５ｂは、発光素子４０６ｂが照射する波長の光を受光可能とする。これにより、発光素子４０６ａ，４０６ｂから同時に光信号３１６ａ，３１６ｂを送信することができる。

また、発光素子４０６ａ，４０６ｂは、異なるタイミングで光信号３１６ａ，３１６ｂを送信してもよい。これにより時分割多重化によって光信号３１６ａ，３１６ｂを送信することができる。この場合、発光素子４０６ａ，４０６ｂの発光波長を同一とし、受光素子４０５ａ，４０５ｂの受光波長を同一とすることができる。

なお、本実施形態に係る多関節ロボット１のその他の構成は、第２実施形態に係る多関節ロボット１の構成と同様であるので、同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

また、上記の例では第６モータ部２１６に２つのセンサ２６６ａ，２６６ｂを設ける構成としたが、３以上のセンサを設け、センサと同数の発光素子を第６モータ部２１６に設けて、各センサから出力される電気信号を各発光素子によって光信号に変換し、各光信号を送信してもよい。この場合、第５モータ部２１５に発光素子と同数の受光素子を設け、各受光素子が、対応する発光素子から送信された光信号を受信し、電気信号へそれぞれ変換し、スイッチング信号生成回路２８６に各電気信号を出力する。

ここで、第６アーム部２０６を「第１部位」、モータ２２６を「第１動力部」、第５アーム部２０５を「第２部位」、モータ２２５を「第２動力部」、スイッチング信号生成回路２８６を「制御回路」、センサ２６６ａを「第１センサ」、センサ２６６ｂを「第２センサ」、発光素子４０６ａを「第１発光素子」、発光素子４０６ｂを「第２発光素子」、受光素子４０５ａを「第１受光素子」、受光素子４０５ｂを「第２受光素子」と捉えた場合、第１センサは第１電気信号を第１発光素子に出力し、第２センサは第２電気信号を第２発光素子に出力する。第１発光素子は、第１電気信号を第１光信号（光信号３１６ａ）に変換し、第１光信号を送信する。第２発光素子は、第２電気信号を第２光信号（光信号３１６ｂ）に変換し、第２光信号を送信する。第１受光素子は、第１光信号を受信し、受信された第１光信号を第１電気信号に変換する。第２受光素子は、第２光信号を受信し、受信された第２光信号を第２電気信号に変換する。制御回路は、第１受光素子及び第２受光素子のそれぞれから出力される第１電気信号及び第２電気信号のそれぞれに基づいて、第１動力部を制御する。

多関節ロボット１の第３モータ部２１３及び第４モータ部２１４、並びに、第１モータ部２１１および第２モータ部２１２においても、上記と同様に複数のセンサからの電気信号それぞれを複数の発光素子によって光信号に変換し、複数の受光素子によって各光信号を受信する構成としてもよい。

［３－１．変形例］
図１１は、第３実施形態の変形例におけるロボット本体１０３の第５モータ部２１５と第６モータ部２１６とを含む部分を示す断面図である。本例では、発光素子４０６ａ，４０６ｂが、基板２３５ではなく、回転軸５０５に固定された保持部材５５５に取り付けられる。これにより、発光素子４０６ａ，４０６ｂが、回転軸５０５と一体回転する。即ち、発光素子４０６ａ，４０６ｂは、受光素子４０５ａ，４０５ｂと一体回転する。

発光素子４０６ａ，４０６ｂは、モータ２２５の回転によって基板２３５と相対的に回転する。このため、発光素子４０６ａ，４０６ｂのそれぞれは、フレキシブルな信号線４６６ａ，４６６ｂによって基板２３５に接続される。これにより、発光素子４０６ａ，４０６ｂと基板２３５との相対的な位置が変化しても、発光素子４０６ａ，４０６ｂと基板２３５との接続状態が維持される。

発光素子４０６ａは、対応する受光素子４０５ａと対向する。発光素子４０６ｂは、対応する受光素子４０５ｂと対向する。回転軸５０５の内部空間５４５を含む光信号の伝送空間を分割する分割板５６５が設けられる。分割板５６５は、内部空間５４５を、発光素子４０６ａが送信する光信号の伝送路である第１空間５４５ａと、発光素子４０６ｂが送信する光信号の伝送路である第２空間５４５ｂとに分割する。

これにより、発光素子４０６ａ，４０６ｂそれぞれから照射される光の混合が防止される。したがって、時分割多重化、周波数分割多重化、符号分割多重化等の多重化処理を施すことなく、発光素子４０６ａ，４０６ｂのそれぞれから光信号を送信し、受光素子４０５ａ，４０５ｂのそれぞれによって光信号を受信することができる。

また、第５モータ部２１５に３以上のセンサを設けた場合、センサと同数の発光素子を設け、発光素子と同数の受光素子が第６モータ部２１６に設けることができる。この場合、対応する発光素子と受光素子とが互いに対向して配置される。回転軸５０５の内部空間５４５に複数（発光素子と受光素子との対の数より１少ない数）の分割板が配置され、内部空間５４５が分割される。各分割板は、軸Ｊ５と平行に配置され、各分割空間が、発光素子と受光素子との対による光信号の伝送路となる。

［４．第４実施形態］
本実施形態に係る多関節ロボット１は、第２実施形態に係る多関節ロボット１と同様の構成を基本構成とし、ＵＶＷ信号を光信号として伝送するための構成を設ける。

図１２は、本実施形態に係るロボット本体１０３の第５モータ部２１５と第６モータ部２１６とを含む部分を示す断面図である。基板２３５に、受光素子４０５と、発光素子４４５とが設けられ、基板２３６に、発光素子４０６と、受光素子４４６とが設けられる。

発光素子４０６は、軸Ｊ５と平行であり、且つ、回転軸５０５の内部空間５４５へ向かう方向に発光面を向けて配置される。受光素子４０５は、軸Ｊ５と平行であり、且つ、回転軸５０５の内部空間５４５へ向かう方向に受光面を向けて配置される。つまり、発光素子４０６と受光素子４０５とは、回転軸５０５の内部空間５４５を介して概ね対向する。

発光素子４４５は、軸Ｊ５と平行であり、且つ、回転軸５０５の内部空間５４５へ向かう方向に発光面を向けて配置される。受光素子４４６は、軸Ｊ５と平行であり、且つ、回転軸５０５の内部空間５４５へ向かう方向に受光面を向けて配置される。つまり、発光素子４４５と受光素子４４６とは、回転軸５０５の内部空間５４５を介して概ね対向する。

図１３は、本実施形態に係る多関節ロボット１の第５モータ部２１５および第６モータ部２１６の構成および配線の接続を示す図である。第５モータ部２１５は、モータ２２５と、ドライバ２５５と、２つのセンサ２６５ａ，２６５ｂと、サーボ回路２７５と、受光素子４０５と、発光素子４４５と、バッファ４１５，４５５と、デマルチプレクサ４２５とを含む。第６モータ部２１６は、モータ２２６と、ドライバ２５６と、２つのセンサ２６６ａ，２６６ｂと、発光素子４０６と、受光素子４４６と、バッファ４１６，４５６と、マルチプレクサ４２６とを含む。ドライバ２５５、サーボ回路２７５、受光素子４０５、発光素子４４５、バッファ４１５，４５５及びデマルチプレクサ４２５は、基板２３５に設けられる。ドライバ２５６、発光素子４０６、受光素子４４６、バッファ４１６，４５６及びマルチプレクサ４２６は、基板２３６に設けられる。

第５モータ部２１５には、発光素子４４５及びバッファ４５５が設けられ、スイッチング信号生成回路２８６がバッファ４５５を介して発光素子４４５に接続される。スイッチング信号生成回路２８６からはモータ２２６を制御するための電気信号であるＵＶＷ信号が出力され、バッファ４５５によって整形、増幅された後、発光素子４４５に入力される。発光素子４４５は、入力された電気信号を光信号３３６に変換し、当該光信号３３６を送信する。

第６モータ部２１６には、受光素子４４６及びバッファ４５６が設けられ、ドライバ２５６がバッファ４５６を介して受光素子４４６に接続される。発光素子４４５から送信された光信号３３６は、受光素子４５６によって受信される。受光素子４５６は、受信した光信号３３６を電気信号であるＵＶＷ信号に変換する。受光素子４５６から出力されるＵＶＷ信号は、バッファ４５６によって整形、増幅された後、ドライバ２５６に入力される。

なお、本実施形態に係る多関節ロボット１のその他の構成は、第２実施形態に係る多関節ロボット１の構成と同様であるので、同一構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

回転軸５０５の内部空間５４５を含む光信号の伝送空間において、互いに反対向きの光信号３１６，３３６が伝送される。光信号３１６，３３６が混合しないようにするため、例えば、発光素子４０６が光信号３１６を送信するタイミングと、発光素子４４５が光信号３３６を送信するタイミングとを異ならせる。また、例えば、発光素子４０６，４４５は、それぞれ異なる色（すなわち、波長）の光を照射することにより、波長分割多重化によって光信号３１６，３３６を送信してもよい。この場合、受光素子４０５は、発光素子４０６が照射する波長の光を受光可能とし、受光素子４４６は、発光素子４４５が照射する波長の光を受光可能とする。これにより、発光素子４０６，４４５から同時に光信号３１６，３３６を送信することができる。

また、図１１と同様に、発光素子４０６が送信する光信号３１６の伝送空間と、発光素子４４５が送信する光信号３３６の伝送空間とを分割板によって分割してもよい。これにより、時分割多重化、周波数分割多重化、符号分割多重化等の多重化処理を施すことなく、発光素子４０６，４４５のそれぞれから光信号３１６，３３６を送信し、受光素子４０５ａ，４０５ｂのそれぞれによって光信号３１６，３３６を受信することができる。

ここで、図１２の第６アーム部２０６を「第１部位」、モータ２２６を「第１動力部」、第５アーム部２０５を「第２部位」、モータ２２５を「第２動力部」、発光素子４０６を「第１素子」、受光素子４０５を「第２素子」と捉えた場合、第１動力部は第１部位を駆動し、第２部位は第１動力部を収容し、第１部位と相対的に回転可能に連結され、第２動力部は第２部位を駆動する。第１素子及び第２素子は、第１動力部の制御に用いられる光信号の送受信が可能であり、第１素子は第２動力部に対して第１動力部と同一側に配置され、第２素子は第２動力部に対して第１動力部と反対側に配置される。第２動力部は筒状の回転軸を有し、回転軸の内部空間は光信号の伝送路の少なくとも一部である。

また、第６アーム部２０６を「第１部位」、モータ２２６を「第１動力部」、第５アーム部２０５を「第２部位」、モータ２２５を「第２動力部」、受光素子４４６を「第１素子」、発光素子４４５を「第２素子」と捉えた場合、第１動力部は第１部位を駆動し、第２部位は第１動力部を収容し、第１部位と相対的に回転可能に連結され、第２動力部は第２部位を駆動する。第１素子及び第２素子は、第１動力部の制御に用いられる光信号の送受信が可能であり、第１素子は第２動力部に対して第１動力部と同一側に配置され、第２素子は第２動力部に対して第１動力部と反対側に配置される。第２動力部は筒状の回転軸を有し、回転軸の内部空間は光信号の伝送路の少なくとも一部である。

以上のように構成することで、第５モータ部２１５及び第６モータ部２１６間において、モータ２２６を制御するためのＵＶＷ信号を伝送するための信号線を設ける必要がなく、配線数を削減することができる。

［５．補記］
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 多関節ロボット
１０１ 電源
１０２ 制御部
１０３ ロボット本体
１１１ 電源線
１１２ 制御線
１２１ モータ電源線
１２２ 基板電源線
２００ ベース部
２０１ 第１アーム部
２０２ 第２アーム部
２０３ 第３アーム部
２０４ 第４アーム部
２０５ 第５アーム部
２０６ 第６アーム部
２１１ 第１モータ部
２１２ 第２モータ部
２１３ 第３モータ部
２１４ 第４モータ部
２１５ 第５モータ部
２１６ 第６モータ部
Ｊ１～Ｊ６ 軸
２４３～２４６，５４３，５４５ 内部空間
５０３，５０５ 回転軸
５１３，５１５ 回転子
５２３，５２５ 固定子
５３３，５３５ ハウジング
３２４，３２６ ドライバ中間配線
４０４，４０６，４４５，４０６ａ，４０６ｂ 発光素子
４０３，４０５，４４６，４０５ａ，４０５ｂ 受光素子
３１４，３１６，３３６，３１６ａ，３１６ｂ 光信号
２６３～２６６，２６５ａ，２６５ｂ，２６６ａ，２６６ｂ センサ
２７３，２７５ サーボ回路
２８３～２８６ スイッチング信号生成回路
２５３～２５６ ドライバ
２３３～２３６ 基板
４１３～４１６，４５５，４５６，４１５ａ，４１５ｂ，４１６ａ，４１６ｂ バッファ
２２３～２２６ モータ
３４６ センサ中間配線
４２５ デマルチプレクサ
４２６ マルチプレクサ
４３５ａ，４３５ｂ，４６６ａ，４６６ｂ 信号線
５５５ 保持部材
５６５ 分割板
５４５ａ 第１空間
５４５ｂ 第２空間

Claims (8)

1. 第１部位と、
   前記第１部位を駆動する第１動力部と、
   前記第１動力部を収容し、前記第１部位と相対的に回転可能に連結される第２部位と、
   前記第２部位を駆動する第２動力部と、
   前記第１動力部の制御に用いられる光信号の送受信が可能な第１素子及び第２素子と、
   前記第２部位と相対的に回転可能に連結される第３部位と、
   前記第１動力部に取り付けられるセンサと、
   前記第１動力部を制御する制御回路と、
   を備え、
   前記センサは、前記第２動力部に対して前記第１素子と同一側に配置され、電気信号を前記第１素子に出力し、
   前記第１素子は、前記第２動力部に対して前記第１動力部と同一側に配置され、前記センサから出力される前記電気信号を光信号に変換し、変換された前記光信号を送信する発光素子であり、
   前記第２素子は、前記第２動力部に対して前記第１動力部と反対側に配置され、前記第１素子から送信された前記光信号を受信し、受信された前記光信号を電気信号に変換する受光素子であり、
   前記制御回路は、前記第２動力部に対して前記第２素子と同一側に配置され、前記第２素子から出力される前記電気信号に基づいて、前記第１動力部を制御し、
   前記第２部位は、前記第１動力部を収容する第１空間を有し、
   前記第３部位は、前記第２動力部を収容する第２空間を有し、
   前記制御回路は、前記第２空間に収容され、
   前記第２動力部は、筒状の回転軸を有し、
   前記回転軸の内部空間は、前記光信号の伝送路の少なくとも一部である、
   多関節ロボット。
2. 前記制御回路は、前記第１動力部及び前記第２動力部のそれぞれを制御する、
   請求項１に記載の多関節ロボット。
3. 前記センサから出力される前記電気信号を処理する第１信号処理回路と、
   前記第２素子から出力される前記電気信号を処理する第２信号処理回路と、
   をさらに備え、
   前記センサは、第１センサと、第２センサとを有し、
   前記第１信号処理回路は、前記第２動力部に対して前記第１素子と同一側に配置され、
   前記第１センサから出力される第１電気信号と、前記第２センサから出力される第２電気信号との多重化処理を実行し、前記多重化処理によって得られる多重化信号を出力し、
   前記第１素子は、前記第１信号処理回路から出力される前記多重化信号を前記光信号に変換し、
   前記第２素子は、受信された前記光信号を前記多重化信号に変換し、
   前記第２信号処理回路は、前記第２動力部に対して前記第２素子と同一側に配置され、
   前記第２素子から出力される前記多重化信号から、前記第１電気信号及び前記第２電気信号を抽出し、
   前記制御回路は、前記第２信号処理回路から出力される前記第１電気信号及び前記第２電気信号に基づいて、前記第１動力部を制御する、
   請求項１又は２に記載の多関節ロボット。
4. 前記センサは、第１センサと、第２センサとを有し、
   前記第１素子は、第１発光素子と、第２発光素子とを有し、
   前記第２素子は、第１受光素子と、第２受光素子とを有し、
   前記第１センサは、第１電気信号を前記第１発光素子に出力し、
   前記第２センサは、第２電気信号を前記第２発光素子に出力し、
   前記第１発光素子は、前記第１電気信号を第１光信号に変換し、前記第１光信号を送信し、
   前記第２発光素子は、前記第２電気信号を第２光信号に変換し、前記第２光信号を送信し、
   前記第１受光素子は、前記第１光信号を受信し、受信された前記第１光信号を前記第１電気信号に変換し、
   前記第２受光素子は、前記第２光信号を受信し、受信された前記第２光信号を前記第２電気信号に変換し、
   前記制御回路は、前記第１受光素子及び前記第２受光素子のそれぞれから出力される前記第１電気信号及び前記第２電気信号のそれぞれに基づいて、前記第１動力部を制御する、
   請求項１又は２に記載の多関節ロボット。
5. 前記回転軸の内部空間を第１空間と第２空間とに分割する分割板をさらに備え、
   記第１空間は、前記第１光信号の伝送路であり、
   前記第２空間は、前記第２光信号の伝送路である、
   請求項４に記載の多関節ロボット。
6. 前記第１動力部を制御するための制御信号を出力する制御回路と、
   前記制御回路から出力される前記制御信号に基づいて、前記第１動力部を駆動する電力を前記第１動力部へ出力する駆動回路と、
   前記駆動回路へ電力を伝送する電力線と、
   を備え、
   前記電力線は、前記回転軸の内部空間を通る、
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の多関節ロボット。
7. 前記第１動力部を制御するための制御信号を出力する制御回路と、
   前記制御回路から出力される前記制御信号に基づいて、前記第１動力部を駆動する駆動回路と、を備え、
   前記第１素子は、第１発光素子と、第１受光素子とを有し、
   前記第２素子は、第２受光素子と、第２発光素子とを有し、
   前記制御回路は、前記第２動力部に対して前記第２素子と同一側に配置され、電気信号である前記制御信号を前記第２発光素子に出力し、
   前記第２発光素子は、前記制御回路から出力される前記制御信号を光信号に変換し、変換された前記光信号を送信する発光素子であり、
   前記第１受光素子は、前記第２発光素子から送信された前記光信号を受信し、受信された前記光信号を前記制御信号に変換し、前記制御信号を前記駆動回路に出力する受光素子であり、
   前記第１発光素子は、前記センサから出力される前記電気信号を光信号に変換し、変換された前記光信号を送信する発光素子であり、
   前記第２受光素子は、前記第１発光素子から送信された前記光信号を受信し、受信された前記光信号を電気信号に変換する受光素子であり、
   前記駆動回路は、前記第２動力部に対して前記第１素子と同一側に配置される、
   請求項１から請求項３の何れか１項に記載の多関節ロボット。
8. 前記第２部位は、前記回転軸の内部空間に接続された内部空間を有し、
   前記光信号の伝送路は、前記第２部位の内部空間を含む、
   請求項１から請求項７の何れか１項に記載の多関節ロボット。
   

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