JPH0819985A

JPH0819985A - ロボット装置

Info

Publication number: JPH0819985A
Application number: JP6152341A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Onishi; 良孝大西; Masahiro Fujita; 正弘藤田; Hisayoshi Sekiguchi; 久由関口; Jiro Matsuyama; 二郎松山; Akira Satake; 彰佐竹; Yutaka Hashioka; 豊橋丘
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】ユニット交換が容易で、関節部分に配線が無
く、信頼性、保守性、組立性に優れたロボット装置を得
る。【構成】関節６７ａ〜６７ｅの駆動機構および駆動制
御装置６２，６３ａ、６３ｂを各リンク６６ａ，６６ｂ
に分散配置して、リンクと駆動機構および駆動制御装置
とでそれぞれユニット６０ａ〜６０ｃを作り、これらユ
ニットを複数連結することで構成したロボット装置にお
いて、隣接するユニット６０ａ〜６０ｃに、各ユニット
に搭載された駆動制御装置６２，６３ａ，６３ｂ間の通
信を行う通信手段と、隣接するユニット６０ａ〜６０ｃ
間で電力供給を非接触で行う電力供給手段６４ａ〜６４
ｃとを設け、通信手段および電力供給手段６４ａ〜６４
ｃを関節６７ａ〜６７ｅに配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数のリンクとリン
クを結合する関節を有し、関節の駆動機構および該駆動
機構の駆動制御装置を各リンクに分散配置して、リンク
（このリンクは、１個のリンクの全体に相当する場合
と、隣合う２個のリンクのそれぞれの一部に相当する場
合の両方を含む）と前記駆動機構および駆動制御装置と
で構成単位としてのユニットを作り、これを複数連結す
ることで全体または一部を構成したロボット装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図４５は、例えば特開平５−１５４７７
８号公報に示された従来のロボット装置の構成単位とし
てのユニットの構造を示す図である。図において、１
ａ，１ｂはリンク（厳密には隣合う２個のリンクの各一
部であるが、ここではリンクという）、２はリンク１ａ
と１ｂを結合する関節、３は関節２の駆動機構、４はリ
ンク１ａに配置された駆動制御装置、５は給電および信
号伝送を行うための配線、６および７は配線５の両端部
に設けられたコネクタ、８は１〜７の主要部品で構成さ
れたユニットである。図４５に示されたユニット８は、
ロボット装置（図示せず）の一部を構成するもので、リ
ンク１ａ，１ｂの端部に別のユニット（図示せず）を連
結することでロボット装置を構成する。

【０００３】次に動作について説明する。リンク１ａ，
１ｂの端部に別のユニットが連結されると、コネクタ
６、７および配線５を介して、ユニット８は隣のユニッ
トと電気的に接続される。駆動制御装置４には、連結さ
れた隣のユニットの片側から電力および制御信号が付与
され、同信号に基づいて、駆動制御装置４は関節２を駆
動する駆動機構３の制御を行う。駆動機構３の電力供給
も駆動制御装置４の場合と同様に、隣接する図示しない
ユニットから、コネクタ６または７と配線５を介して行
われる。

【０００４】図４６は、例えば特開平６−６９９３号公
報に示された別の従来のロボット装置等に用いられる電
動機制御システムの構成を示す図である。同図におい
て、９は固定側に配置されるロボット装置の制御装置、
１０ａ，１０ｂはロボット装置を構成するユニット、１
１ａおよび１１ｂは各々ユニット１０ａ，１０ｂに配置
された電動機装置、１２ａおよび１２ｂは、制御装置９
とユニット１０ａの間、およびユニット１０ａとユニッ
ト１０ｂの間にそれぞれ配置された分離型トランス、１
３ａ〜１３ｄ、および１３ｅ，１３ｆは、制御装置９と
ユニット１０ａの間、およびユニット１０ａとユニット
１０ｂの間にそれぞれ配置された信号伝送用カプラであ
る。

【０００５】次に動作について説明する。まず、給電に
ついては、固定側に配置された制御装置９が図示しない
外部商用電源に接続されている。制御装置９からユニッ
ト１０ａへの給電は分離型トランス１２ａを介して非接
触に行われ、ユニット１０ｂへの給電は同様に分離型ト
ランス１２ｂを介して非接触にユニット１０ａから行わ
れる。

【０００６】また、電動機装置１１ａ，１１ｂの制御に
ついては、次のように行われる。ここでは電動機装置１
１ａを例にとって説明する。電動機装置１１ａから、電
動機の回転子位置や速度等の電動機情報が、信号伝送用
カプラ１３ｂを介して制御装置９に伝送される。制御装
置９には、前記電動機情報に基づいて、電動機装置１１
ａに与えるトルク指令を算出する図示しない位置増幅器
および速度増幅器が内蔵されており、算出された前記ト
ルク指令が制御装置９から信号伝送用カプラ１３ａを介
して電動機装置１１ａに伝送され、それに基づいてユニ
ット１０ａが制御される。電動機装置１１ｂについても
同様に制御が行われ、電動機情報は信号伝送用カプラ１
３ｆ，１３ｄを介して電動機装置１１ｂから制御装置９
に伝送され、トルク指令は信号伝送用カプラ１３ｃ，１
３ｅを介して制御装置９から電動機装置１１ｂに伝送さ
れ、それによりユニット１０ｂが制御される。

【０００７】図４７は、例えばハーモニックドライブシ
ステムズ社カタログ（Ｎｏ．９３０５−ＩＲ−ＳＦな
ど）に示されたものと同様の、従来良く用いられている
ロボット装置の関節構造を示す断面図である。図におい
て、１６は駆動リンク、１７は被駆動リンク、１８は回
転関節軸、１９は主軸受内輪、２０は主軸受外輪、２１
は電動機、２２は駆動側プーリ、２３はベルト、２４は
従動側プーリ、２５はハーモニックドライブ減速機、２
６はウェーブジェネレータ、２７はフレクスプライン、
２８，２９は玉軸受、３０は被駆動リンク固定ボルトで
ある。なお、電力供給ケーブル、信号伝送ケーブルなど
（図示せず）が駆動リンク１６と被駆動リンク１７の間
に多数配線されている。

【０００８】次に動作について説明する。従来のロボッ
ト装置では、駆動リンク１６に固定された電動機２１の
出力は、駆動側プーリ２２、ベルト２３、従動側プーリ
２４を介して伝達され、ハーモニックドライブ減速機２
５のウェーブジェネレータ２６に入力される。ハーモニ
ックドライブ減速機２５で減速された出力はフレクスプ
ライン２７から出力され、フレクスプライン２７に連結
された被駆動リンク１７を回転関節軸１８回りに回動さ
せる。

【０００９】図４８は、例えば日本機械学会講習会Ｎ
ｏ．９３０−６７教材Ｐ．４９に示された従来のロボッ
ト装置の関節部分の構造図である。図において、３３は
関節を駆動する電動機（駆動機構）、３４は電動機３３
の回転位置を検出するエンコーダ、３５は電動機軸、３
６は減速機で入力側が電動機軸３５に、出力側が軸受内
輪４０に結合されている。３７は軸受外輪、３８は減速
機３６を格納し軸受外輪３７が取り付けられるハウジン
グ、３９は電動機３３をハウジング３８に取り付けるた
めのブラケットであり、以上の電動機３３、減速機３
６、軸受３７、４０、ハウジング３８を主要な構成要素
として、関節ユニットが構成されている。また、ハウジ
ング３８は上位リンク４７と結合され、軸受内輪４０は
下位リンク４８と結合されている。

【００１０】次に動作について説明する。このロボット
装置の関節では、電動機３３に駆動電流を供給して駆動
させると、エンコーダ３４で検出された電動機軸３５の
回転位置に応じて電動機の駆動電流が外部回路によって
制御される。電動機軸３５が回転すると、電動機３３の
トルクは減速機３６および軸受内輪４０を介して下位リ
ンク４８に伝達され、上位リンク４７に対して下位リン
ク４８は回転動作を行う。

【００１１】また、特開昭５９−２１４５７８号公報に
は、複数の異なる形状を持つユニットを組み合わせるこ
とにより、作業に応じた自由度構成をもつロボット装置
を構成して作業を行うものが開示されている。また、特
開平５−１５４７８１号公報には、多軸ロボットの各軸
毎の移動時間を求め、その中の最長移動時間に合わせて
他の軸の動作パターンを再計算することにより、無駄な
加減速を行わずに、省電力化、長寿命化を図るようにし
たものが開示されている。

【００１２】さらに、従来の産業用ロボットのほとんど
では、マニピュレータ内に内蔵されたアクチュエータお
よび位置検出器が、別置きのコントローラとそれぞれ独
立の配線で接続されていた。この場合、配線数が膨大と
なり、組立性・信頼性が悪いという問題点がある。そこ
で、例えば特公平４−２０２０２号公報に示すように、
位置指令値を生成する主コントローラと、各アクチュエ
ータを制御するサブコントローラをシリアルネットワー
ク型通信路で接続することにより、配線数を削減し、拡
張性に富んだものとするロボット装置が提案されてい
る。

【００１３】図４９は、例えば特公平４−２０２０２号
公報に示されたロボット装置と類似の従来のロボット装
置の制御系統を示す構成図であり、図において、５１は
主コントローラ、５２はサブコントローラ、５３は位置
検出器、５４はアクチュエータ、５５はシリアルネット
ワーク型通信路、５６はデータアドレス判別装置であ
り、ここではサブコントローラが３台の場合を示してい
る。図５０は、従来のロボット装置の通信タイミングを
示す。図５１は、従来のロボット装置の送信データフォ
ーマットを示し、図において、５７ａはアドレス、５７
ｂは送受ビット、５７ｃは位置指令値である。

【００１４】次に動作について説明する。主コントロー
ラ５１は、特定の時点でアクチュエータ５４ａ〜５４ｃ
が同時にとるべき位置指令値を計算し、シリアルネット
ワーク通信路５５から各サブコントローラ５２ａ〜５２
ｃへ順に送信する。図５０に示すように、時刻ｔ１に指
令値の生成が完了し、時刻ｔ２からｔ３にかけてサブコ
ントローラ５２ａに対して位置指令値を送信する。その
後、順次時刻ｔ４からｔ５にかけてはサブコントローラ
５２ｂ、時刻ｔ６からｔ７にかけてはサブコントローラ
５２ｃに対して指令値を送信する。その際の送信データ
のフォーマットが図５１に示されている。図において、
５７ａは、シリアルネットワーク型通信路５５を通過し
ているデータの送信先がサブコントローラ５２ａ〜５２
ｃのいずれであるかを示すアドレスビットであり、５７
ｂは、主コントローラからサブコントローラに対して送
信しているデータか、その逆であるかを示すビットで、
具体的な位置指令値は５７ｃで与えられる。データアド
レス判別装置６はその先に接続されているサブコントロ
ーラのアドレスに送信データのアドレス５７ａが一致
し、かつ、主コントローラからサブコントローラへの送
信データである場合のみ、サブコントローラ５２に対し
てその送信データを通過させる。また、サブコントロー
ラ５２は、位置指令値を受信後すぐその位置指令値を有
効にして、アクチュエータ５４の位置がその位置指令値
に一致するように位置検出器５３の情報を用いてサーボ
制御を行う。以後、同様に位置指令値生成、位置指令値
送信を繰り返す。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来のロボット装置は
以上のように構成されているので、ユニット間の給電や
信号伝送に配線やコネクタが必要であり、組立時の結線
に多大な労力と時間が必要とされるばかりでなく、可動
部における配線の断線やコネクタ部の接触不良等のため
ロボット装置の信頼性が低下し、保守性も劣るという問
題点があった。

【００１６】また、非接触の給電や信号伝送手段を用い
た別の従来のロボット装置は、ロボットの自由度が増加
して多軸になればなるほど電動機情報を伝送する信号線
が増加し、固定部に配置された制御装置に近い位置にあ
るユニットでは膨大な信号線数になってしまい、組立時
の結線に多大な労力と時間が必要とされるばかりでな
く、複雑で高価なカプラが必要となるという問題点があ
った。また、非接触給電部分における電力の伝送方向が
一方向であるため、電動機装置からの電力回生が生じた
場合には電動機装置を含むユニット内部で処理を行う必
要があり、過大なコンデンサやエネルギー処理用の抵抗
が必要となってロボット装置のコストが増大したり、装
置が小型化できないといった問題点があった。

【００１７】さらに、従来のロボット装置は、工場ライ
ン等の商用電源を利用した環境で動作するように設計さ
れているため、屋外作業時には商用電源と同等の交流電
源となる発電機や変換器をロボット装置に取り付ける必
要があった。また、商用電源を利用している場合、特に
停電対策の無い小規模なライン等で使用している場合に
は、電源異常時にロボット装置の動作が保証されなかっ
たり、機械的ブレーキによって停止するだけで、電源復
帰時に初期設定等に多大な労力が必要となるなどの問題
点があった。

【００１８】また、従来のロボット装置は、回転関節中
心部分に電力および信号の非接触伝送装置を具備できる
スペースを持つ関節構造を実現するのが、困難であった
り高価になるという問題点があった。例えば、ハーモニ
ックドライブ式関節構造を採用した場合、ウェーブジェ
ネレータには最大直径１５ｍｍ程度の穴しかあけること
ができない。また、フレクスプラインの内壁には潤滑剤
として大量のグリースを塗布して用いるので、フレクス
プラインの内側に電力及び信号の非接触伝送装置を組み
込もうとすると、グリースにより汚染されてしまうとい
う問題点があった。さらに、電力供給ケーブルや信号伝
送ケーブルなどが駆動リンクと被駆動リンクの間に多数
配線されるため、駆動リンク側と被駆動リンク側を分離
するのが困難であり、保守及び組立作業が困難であると
共に、ケーブルの断線が生じやすいという問題点があっ
た。この点は、ＲＶ減速機、サイクロ減速機などの他の
遊星歯車型減速機を関節部分に用いた場合も同様であっ
た。

【００１９】また、従来のロボット装置は、必要なトル
クや剛性に応じて、関節毎にトルクや剛性の異なる別々
の関節ユニットを設ける必要があったり、各関節で共通
の関節ユニットを使用すると関節によってトルクや剛性
に過不足が生じてしまうといった問題点があった。

【００２０】また、最近では多様なニーズに対応した少
量多品種生産が進んでいるが、従来のロボット装置は、
各作業に合わせて随時別のロボット装置を購入設置する
必要があるなど非常に効率が悪く、またコストもかかる
という問題点があった。

【００２１】一方、複数のユニットから作業に応じて必
要なユニットを選択し、組み立てることのできるシステ
ムでは、非常に頻繁に使用するユニットと、使用頻度の
低いユニットの間で消耗度にバラツキがあるが、従来の
ロボット装置では、このようなバラツキを把握できず、
ユニットの交換時期等を正確に知ることができないた
め、精度や安全性の面で大きな問題点があった。さら
に、このようなユニット単位の構成をとるとき、中央で
処理を行う部分にとっては、各ユニットにＩＤ（識別符
号）等の番号を付し、それぞれを区別して認識する必要
がある。そのためにＩＤスイッチなどが利用されている
が、上記のような作業に応じてユニット構成を自由に変
更できる装置の場合、各ユニットが毎回同じＩＤとなる
保証はなく、構成変更の度にそれぞれのＩＤスイッチを
設定し直す必要があっただけでなく、ＩＤスイッチを設
置すること自体がロボットの小型化の障害となってい
た。

【００２２】また、従来のロボット装置では、主コント
ローラは各々のサブコントローラに対して順に位置指令
値を送信し、各サブコントローラは自己に対する指令値
のみを受け取り、その指令値を受け取った時点でその指
令値を有効にしてサーボ制御行うことになる。しかしな
がら、主コントローラが生成している位置指令値は、各
サブコントローラが、ある時点において同時に満足すべ
きものである。本来これらの指令値は、各サブコントロ
ーラに対して、同時に与えられるべきものであるが、従
来のロボット装置の構成では、一つサブコントローラず
つ順にしか与えることが出来ず、しかも、通信時間の遅
れがあるため、各々のサブコントローラが受け取る時刻
にズレが発生してしまう。指令値の受信時刻に差が生じ
ると、指令値を有効にするタイミングにずれが生じる。
産業用ロボットは各関節にあるアクチュエータの位置が
合わさって先端の位置が決まるため、このように指令値
を有効にするタイミングにずれがあると、結局手先の位
置が本来主コントローラが目標としている位置からずれ
てしまうことになる。そのため高い軌跡精度が要求され
るような作業は遂行出来なくなるという問題点があっ
た。

【００２３】また、もしこのずれの影響を少なくしよう
とすれば、高速で高価な通信路を用いる必要があり、ノ
イズにも弱くなってしまうという問題点があった。ま
た、指令値受信タイミングのズレが問題にならない程度
に低速で動作させる方法もあるが、作業効率が非常に悪
化してしまうという問題点があった。

【００２４】請求項１の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、設置性や機動性に優れ、
ユニット交換が容易で、用途に適したロボット装置を容
易に構成でき、しかも関節部分に配線が無く、信頼性、
保守性、組立性に優れたロボット装置を得ることを目的
とする。

【００２５】請求項２の発明は、ユニット間での電力の
授受が自由に行えて、回生電力を有効に利用することが
でき、それにより駆動効率の向上を図れるロボット装置
を得ることを目的とする。

【００２６】請求項３の発明は、関節部分の小型化とユ
ニット間の接合の容易化が図れる高効率の非接触給電装
置を備えたロボット装置を得ることを目的とする。

【００２７】請求項４の発明は、高い製作精度を必要と
せず、安価で安定した出力が得られる非接触給電装置を
備えたロボット装置を得ることを目的とする。

【００２８】請求項５の発明は、商用電源への接続が困
難な場所でもバッテリーや太陽電池等の電源に容易に接
続でき、様々な作業環境に対応できるロボット装置を得
ることを目的とする。

【００２９】請求項６の発明は、停電等の電源異常時に
も安定して動作させる得る信頼性の高いロボット装置を
得ることを目的とする。

【００３０】請求項７の発明は、電源異常時の状態から
電源復帰した時の初期設定等が不要で、容易に作業復帰
できる作業性および信頼性の高いロボット装置を得るこ
とを目的とする。

【００３１】請求項８の発明は、軽量かつ高剛性であ
り、障害物と接触した場合にも内蔵した駆動制御装置を
保護することのできる信頼性の高いロボット装置を得る
ことを目的とする。

【００３２】請求項９および１０の発明は、ユニットに
内蔵した駆動制御装置の放熱性に優れ、ユニットの小型
化が容易なロボット装置を得ることを目的とする。

【００３３】請求項１１の発明は、ユニットの組み合わ
せに適した電動機容量の駆動機構が構成できるととも
に、組立が容易で低価格化を実現できるロボット装置を
得ることを目的とする。

【００３４】請求項１２の発明は、屋外作業や液中作業
等で重要な耐水、耐油、耐湿性に優れ、また引火性雰囲
気中での作業等で重要な防爆性に優れたロボット装置を
得ることを目的とする。

【００３５】請求項１３の発明は、電動機内部の磁気回
路により電力給電および信号伝送を行うことができるロ
ボット装置を得ることを目的とする。

【００３６】請求項１４および１５の発明は、回転関節
中心部分に電力および信号の非接触伝送装置を収容でき
るスペースを持ち、しかも簡単に着脱可能な関節構造を
持つロボット装置を得ることを目的とする。

【００３７】請求項１６および１７の発明は、グリース
などの潤滑剤や塵などの影響を受けない、電力および信
号の非接触伝送装置を中空関節部に持つロボット装置を
得ることを目的とする。

【００３８】請求項１８の発明は、関節毎に別々の関節
ユニットを必ずしも設ける必要がなく、また複数の関節
で共通な関節ユニットを使用できるロボット装置を得る
ことを目的とする。

【００３９】請求項１９〜２３の発明は、作業に合わせ
てユニットの組み合わせを自由に選択でき、ユニットの
ＩＤ設定が容易で、効率的に動作でｋｌい、しかもユニ
ットの寿命や交換時期が自動的に分かるロボット装置を
得ることを目的とする。

【００４０】請求項２４〜２８の発明は、比較的低速な
ネットワーク型通信路を用いても、複数のサブコントロ
ーラに対して各々送信するデータが時間的にずれること
なく同時に有効とすることができ、軌跡精度を向上させ
ることができるロボット装置を得ることを目的とする。

【００４１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るロ
ボット装置は、関節の駆動機構および駆動機構の駆動制
御装置がリンクに分散配置されてユニット化されたもの
において、ユニットのリンクを連結する関節部分に、隣
接するユニットの駆動制御装置間の通信を行う通信手段
と、隣接するユニット間で電力供給を非接触で行う電力
供給手段とを配置したものである。

【００４２】請求項２の発明に係るロボット装置は、電
力供給手段を、隣接するユニット間で電力を双方向に供
給可能に構成したものである。

【００４３】請求項３の発明に係るロボット装置は、関
節の駆動機構に中空部を設け、該中空部に電力供給手段
を配置したものである。

【００４４】請求項４の発明に係るロボット装置は、分
離型トランスを用いた非接触の電力供給手段を備え、分
離型トランスの対向するコア断面のコア断面積に差を設
け、片側のコア断面が他方のコア断面に含まれるように
構成したものである。

【００４５】請求項５の発明に係るロボット装置は、少
なくとも一つのユニットに商用電源および外部直流電源
の入力端子を備え、商用電源を整流平滑して直接または
変換器を介して駆動制御装置の直流母線に出力するコン
バータ装置と、外部直流電源の入力電圧をコンバータ装
置の出力電圧に変換して共通直流母線に出力するＤＣ／
ＤＣコンバータを備えたものである。

【００４６】請求項６の発明に係るロボット装置は、少
なくとも一つのユニットに電力蓄積手段と、外部電源の
異常検出手段と、通常時には外部電源から電力蓄積手段
へ電力を供給し、外部電源異常時には電力蓄積手段から
各ユニットへの給電を行う電力変換手段を備えたもので
ある。

【００４７】請求項７の発明に係るロボット装置は、外
部電源の異常時に予め設定された退避動作を行った後、
各ユニットの消費電力を最小に保って待機するか、また
は停止する制御シーケンスを制御手段に備えたものであ
る。

【００４８】請求項８の発明に係るロボット装置は、ユ
ニットを構成するリンクに閉断面構造部を設け、その内
部に駆動制御装置を配置したものである。

【００４９】請求項９の発明に係るロボット装置は、ユ
ニットを構成するリンクの一部に、内部に熱伝導流体が
充填されて密閉された中空構造部を設け、該中空構造部
の内部に駆動制御装置の一部または全部を配置し、リン
クの一部または全部に放熱手段を設けたものである。

【００５０】請求項１０の発明に係るロボット装置は、
リンクを熱良伝導性材料で形成し、その表面の一部また
は全部に電気絶縁層を形成して、その電気絶縁層上に駆
動制御装置を構成する電気部品と配線部材の一部または
全部を配置したものである。

【００５１】請求項１１の発明に係るロボット装置は、
隣接するユニットの関節の駆動機構として電動機を用
い、この電動機の固定子を一方のユニットに備え、回転
子を他方のユニットに備えたものである。

【００５２】請求項１２の発明に係るロボット装置は、
請求項１１の発明において、一方のユニットが、該ユニ
ットの外表面と固定子の外表面に一体に設けられた構造
物を有し、他方のユニットが、該ユニットの外表面と回
転子の外表面に一体に設けられた構造物を有したもので
ある。

【００５３】請求項１３の発明に係るロボット装置は、
電動機の内部の磁気回路を利用して電力給電および信号
伝送を行う伝送手段を備えたものである。

【００５４】請求項１４に係るロボット装置は、ウオー
ムギヤを減速機として用い、関節の主軸受内輪とウオー
ムホイール及び被駆動リンクを連結すると共にウオーム
ホイールから被駆動リンクまでの回転関節軸中心を大き
な中空スペースを持つ構造とし、この中空部分に電力を
非接触伝送する高周波トランスを構成するコア及び信号
伝送用の光送受信装置を設け、一方のコア及び光送受信
装置を駆動リンクに固定し、他方のコア及び光送受信装
置を被駆動リンクに固定してなる関節構造を備えたもの
である。

【００５５】請求項１５に係るロボット装置は、主軸受
内輪に代えて、主軸受外輪とウオームホイール及び被駆
動リンクを連結したものである。

【００５６】請求項１６に係るロボット装置は、請求項
１４の発明において、駆動リンクに固定されたコアとウ
オームホイールとの間、またはコアを固定する中空円筒
部とウオームホイールとの間に、防塵，防油用のシール
を設けたものである。

【００５７】請求項１７に係るロボット装置は、請求項
１５の発明において、主軸受内輪と主軸受外輪との間の
被駆動リンク側の部分、あるいは被駆動リンクに固定さ
れたコアと前記主軸受内輪との間に、防塵，防油用のシ
ールを設けたものである。

【００５８】請求項１８の発明に係るロボット装置は、
電動機と減速機および隣接するリンクの相対的な回転運
動を案内する軸受を一体の関節ユニットとして構成し、
関節ユニットを隣接するリンク間に２個並列に配置結合
したものである。

【００５９】請求項１９の発明に係るロボット装置は、
作業プログラムに応じた最適なユニット構成を求める処
理部と、処理部によって決められたユニット構成を自動
生成して作業ロボットを組み立てるユニット交換を備え
たものである。

【００６０】請求項２０の発明に係るロボット装置は、
それぞれ別の自由度、形状、駆動力をもつユニットを複
数格納した組み立て場所と、作業場所との間を、作業ロ
ボットまたはユニット交換手段のどちらかが移動できる
ようにしたものである。

【００６１】請求項２１の発明に係るロボット装置は、
ユニットを組み立て電源を立ち上げる際に、ロボットベ
ース部に近いユニットから順次電源を立ち上げることに
より、各ユニットのＩＤを自動的に認識する制御手段を
備えたものである。

【００６２】請求項２２の発明に係るロボット装置は、
任意の点からある目標点までの移動に際し、到達時間や
精度は保ちつつ、全体としての電力消費が小さくなる各
関節の動作パターンを自動生成する制御手段を備えたも
のである。

【００６３】請求項２３の発明に係るロボット装置は、
各ユニットが、通電時間や実効トルクなどの動作履歴を
記憶する記憶手段と、構成する機構部品の消耗度合いを
検知する検知手段と、それらユニット毎の情報を外部に
知らせる手段を備えたものである。

【００６４】請求項２４の発明に係るロボット装置は、
すべてのサブコントローラが指令値の受信を完了したこ
とを検出した時点で、それらの指令値を同時に有効とす
る有効とする制御手段を備えたものである。

【００６５】請求項２５の発明に係るロボット装置は、
主コントローラが、各サブコントローラに順に指令値を
送信するものである。

【００６６】請求項２６の発明に係るロボット装置は、
主コントローラが、すべてのサブコントローラが同時に
受信すべき一つのデータを送り、そのデータの中に、す
べてのサブコントローラに対する指令値を含めるもので
ある。

【００６７】請求項２７の発明に係るロボット装置は、
すべてのサブコントローラに対して指令値を送信した
後、すべてのサブコントローラが同時に受信する同期コ
マンドを主コントローラが発信し、各サブコントローラ
がその同期コマンドを受信を完了した時点で、指令値を
同時に有効にするようにしたものである。

【００６８】請求項２８の発明に係るロボット装置は、
各サブコントローラが自分に対する指令値を受信完了し
てから、予め定められた時間の後にその指令値を有効に
するようにしたものである。

【００６９】

【作用】請求項１の発明におけるロボット装置は、ロボ
ット装置を構成するユニットに内蔵された駆動制御装置
間で制御情報等の通信が行われてロボット装置が駆動さ
れ、関節部に設けられた非接触給電手段により配線やコ
ネクタを用いることなく隣接するユニット間の電力供給
が行われる。

【００７０】請求項２の発明におけるロボット装置は、
ロボット装置を構成するユニットに内蔵された駆動制御
装置間で制御情報等の通信が行われてロボット装置が駆
動され、関節部に設けられた非接触給電手段により配線
やコネクタを用いることなく隣接するユニット間の電力
供給を行うように動作し、駆動機構から回生電力が発生
した場合は外部電源側に位置する隣接したユニットへ回
生される。

【００７１】請求項３の発明におけるロボット装置は、
ユニットの関節の駆動機構に設けられた中空部に非接触
の電力供給手段が配置され、隣接するユニット間で電力
の供給が行われる。

【００７２】請求項４の発明におけるロボット装置は、
分離型トランスを用いて隣接するユニット間の電力供給
が非接触に行われ、対向するコア断面部分において、各
々のユニットの位置に関係なく片側のコア断面が他方の
コア断面に含まれる構造が維持される。

【００７３】請求項５の発明におけるロボット装置は、
商用電源を電力供給源として動作する場合は、コンバー
タ装置により整流平滑して直接または変換器を介して直
流電力が駆動制御装置へ供給され、バッテリーや太陽電
池等の外部直流電源を電力供給源として動作する場合
は、入力電圧を商用電源用のコンバータ装置の出力電圧
に変換して共通直流母線により駆動制御装置への電力供
給が行われる。

【００７４】請求項６の発明におけるロボット装置は、
通常時は外部電源からロボット装置の電力供給が行われ
ると同時に、少なくとも一つのユニット設けられた電力
蓄積手段に電力が蓄積され、外部電源の異常検出手段に
より電源異常が検出された場合、電力蓄積手段から各ユ
ニットへの電力供給が行われる。

【００７５】請求項７の発明におけるロボット装置は、
通常時は外部電源からロボット装置の電力供給が行われ
ると同時に、少なくとも一つのユニット設けられた電力
蓄積手段に電力が蓄積され、外部電源の異常検出手段に
より電源異常が検出された場合、電力蓄積手段から各ユ
ニットへの電力供給が行われるとともに、予め設定され
た退避動作を行い、各ユニットの消費電力を最小に保っ
て待機するか、または停止する。

【００７６】請求項８の発明におけるロボット装置は、
ユニットを構成するリンクが閉断面構造部を持つので、
リンクが高剛性に構成され、内部に配置された駆動制御
装置が保護される。

【００７７】請求項９の発明におけるロボット装置は、
内部に熱伝導流体が充填されて密閉された中空構造部内
に駆動制御装置の一部または全部が配置されているの
で、駆動制御装置で生じた熱は充填された熱伝導性流体
の対流等により、リンクの一部または全部に設けられた
放熱手段から効率的に放熱される。

【００７８】請求項１０の発明におけるロボット装置
は、リンクの構造部材が熱良伝導性材料で形成され、表
面の一部または全部に電気絶縁性となる処理が施され、
同部分上に駆動制御装置を構成する電気部品と配線部材
が配置されているので、放熱性が良く、高密度に実装さ
れる。

【００７９】請求項１１の発明におけるロボット装置
は、隣接するユニットの関節部分において、片側のユニ
ットに配置された電動機の固定子と、他方のユニットに
配置された電動機の回転子によって、関節の駆動機構の
動力源となる電動機が構成される。

【００８０】請求項１２の発明におけるロボット装置
は、隣接するユニットの関節部分において、片側のユニ
ットに配置された電動機の固定子と、他方のユニットに
配置された電動機の回転子によって関節の駆動機構の動
力源となる電動機が構成され、固定子および回転子とユ
ニット本体の少なくとも外表面に一体に設けられた構造
物によりロボット装置の内部構造が外界から隔絶され
る。

【００８１】請求項１３の発明におけるロボット装置
は、電動機内部の磁気回路により回転子が回転するとと
もに、上記磁気回路に鎖交するコイルに誘導電流が発生
し、電力給電および信号伝送が行われるように動作す
る。

【００８２】請求項１４の発明におけるロボット装置
は、主軸受内輪とウオームホイールと被駆動リンクを連
結し、ウオームホイールから被駆動リンクまでの回転関
節軸中心に大きな中空スペースを持たせ、この中空部分
に電力を伝送する高周波トランスを構成するコア及び信
号伝送用の光送受信装置を設けることにより、非接触で
電力及び信号の伝送を行う。

【００８３】請求項１５の発明におけるロボット装置
は、主軸受外輪とウオームホイールと被駆動リンクを連
結し、ウオームホイールから被駆動リンクまでの回転関
節軸中心に大きな中空スペースを持たせ、この中空部分
に電力を伝送する高周波トランスを構成するコア及び信
号伝送用の光送受信装置を設けることにより、非接触で
電力及び信号の伝送を行う。

【００８４】請求項１６の発明におけるロボット装置
は、シールを設けたことにより、電力及び信号の非接触
伝送装置が潤滑剤や塵の影響を受けなくなる。

【００８５】請求項１７の発明におけるロボット装置
は、シールを設けたことにより、電力及び信号の非接触
伝送装置が潤滑剤や塵の影響を受けなくなる。

【００８６】請求項１８の発明におけるロボット装置
は、隣接するリンクに対して並列に配置結合された２個
の関節ユニットが同じ速度で回転し、同じ大きさのトル
クを伝達することにより、単独の関節ユニットの場合に
対して２倍のトルクを伝達することができる。また、上
位リンクから下位リンクに至る関節部分の機械的な剛性
も、剛性に影響を与える減速機や軸受等の要素や結合部
が２系統になるため、ほぼ２倍になる。

【００８７】請求項１９の発明におけるロボット装置
は、作業プログラムに最適なユニット構成が処理部で求
められ、そのユニット構成となるようユニット交換手段
によって作業ロボットが組み上げられる。

【００８８】請求項２０の発明におけるロボット装置
は、作業場所と組み立て場所を作業ロボットまたはユニ
ット交換手段が移動して、ユニット交換を行う。

【００８９】請求項２１の発明におけるロボット装置
は、ユニット組立時にユニットのＩＤを自動的に認識す
る。

【００９０】請求項２２の発明におけるロボット装置
は、動作パターンを自動生成する制御手段により、到達
時間や精度は保ちつつ、全体としての電力消費が小さく
なるように各関節が駆動される。

【００９１】請求項２３の発明におけるロボット装置
は、各ユニットの通電時間や実効トルクなどの動作履歴
が記憶され、ユニット毎の情報が自動的に認識される

【００９２】請求項２４の発明におけるロボット装置
は、すべてのサブコントローラが指令値の受信を完了し
たことを検出した時点でそれらの指令値を同時に有効と
するので、サブコントローラ毎に指令値を有効とするタ
イミングにずれがなくなる。

【００９３】請求項２５の発明におけるロボット装置
は、主コントローラが各サブコントローラに順に指令値
を送信し、すべてのサブコントローラが指令値の受信を
完了したことを検出した時点でそれらの指令値を同時に
有効とするので、サブコントローラ毎に指令値を有効と
するタイミングにずれがなくなる。

【００９４】請求項２６の発明におけるロボット装置
は、主コントローラがすべてのサブコントローラに同時
にデータを送り、そのデータの中にすべてのサブコント
ローラに対する指令値を含め、すべてのサブコントロー
ラが指令値の受信を完了したことを検出した時点でそれ
らの指令値を同時に有効とするので、サブコントローラ
毎に指令値を有効とするタイミングにずれがなくなる。

【００９５】請求項２７の発明におけるロボット装置
は、すべてのサブコントローラに対して指令値を送信し
た後、すべてのサブコントローラが同時に受信する同期
コマンドを主コントローラが発信し、各サブコントロー
ラがその同期コマンドの受信を完了した時点で、指令値
を同時に有効にするので、サブコントローラ毎に指令値
を有効とするタイミングにずれがなくなる。

【００９６】請求項２８の発明におけるロボット装置
は、各サブコントローラが自己に対する指令値を受信完
了してから、予め定められた時間の後にその指令値を有
効とするので、サブコントローラ毎に指令値を有効とす
るタイミングにずれがなくなる。

【００９７】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は請求項１の発明の一実施例によるロボット
装置の構成図であり、（ａ）は組立図、（ｂ）はユニッ
ト毎の分解図、図２は図１に示されたロボット装置の一
部の構成を示す図、図３は図１に示されたロボット装置
の内部構成を示すブロック図である。これらの図におい
て、６０ａ〜６０ｃはロボット装置を構成する各ユニッ
ト、６１はユニット６０ａに内蔵されたコンバータ装
置、６２，６３ａ，６３ｂは各々ユニット６０ａ〜６０
ｃに内蔵された駆動制御装置、６４ａ〜６４ｄは非接触
給電を行うための分離型トランス（電力供給手段）、６
５はユニット６０ａ〜６０ｃによって構成される５軸マ
ニピュレータ型のロボット装置、６６ａ〜６６ｃはユニ
ット６０ａ〜６０ｃを構成するリンク、６７ａ〜６７ｅ
はロボット装置６５の関節、６８ａ〜６８ｅは各関節６
７ａ〜６７ｅの駆動用の電動機（駆動機構）、６９ａ〜
６９ｅは電動機６８ａ〜６８ｅのエンコーダ、７０ｂ，
７０ｃは電動機６８ｂ，６８ｃに取り付けられた減速
機、７１ｂ、７１ｃは関節６７ｂ、６７ｃの軸受機構、
７２はロボット装置６５に接続される商用電源、７２ａ
は商用電源の入力端子、７３はノイズフィルタ、７４は
整流ダイオード、７５ａ，７５ｂは平滑コンデンサ、７
６は商用電源７２を整流ダイオード７４および平滑コン
デンサ７５ａによって整流平滑して得られる直流電圧か
ら電動機６８ａ〜６８ｅの駆動電源電圧に変換するＤＣ
／ＤＣコンバータ（コンバータ装置）、７７ａ，７７ｂ
は非接触給電用の電力供給手段としての分離型トランス
の一次側６４ａ，６４ｃを高周波で駆動する高周波駆動
回路、７８ａ，７８ｂは分離型トランスの二次側を整流
する高周波整流ダイオード、７９ａ，７９ｂは高周波低
減用のフィルタ回路、８０はロボット装置６５に装着さ
れるハンド装置、８１はハンド装置８０の駆動回路、８
２は主制御回路、８３ａ，８３ｂは副制御回路、８４ａ
〜８４ｃは主制御回路８２と副制御回路８３ａ，８３ｂ
の電源回路、８５ａ〜８５ｃは主制御回路８２、副制御
回路８３ａ，８３ｂの通信用インタフェース回路、８６
ａ〜８６ｄは関節６７ｂ，６７ｃ部分における通信用カ
プラ（通信手段）、８７ａ〜８７ｅは電動機６８ａ〜６
８ｅの駆動回路、８８は外部周辺装置、８９は主制御回
路８２に接続された外部周辺装置８８用インタフェース
回路である。

【００９８】ロボット装置６５は３個のユニット６０ａ
〜６０ｃによって構成されている。上記ユニット６０ａ
〜６０ｃは関節６７ｂ，６７ｃの部分において着脱でき
るように構成されており、同部分には非接触で給電を行
うための分離型トランス６４ａ〜６４ｄが設けられてい
る。このロボット装置６５は、関節６７ａ〜６７ｅを有
する５軸のマニピュレータ型ロボット装置で、関節６７
ａの駆動機構となる電動機６８ａ等と主制御回路８２と
電動機駆動回路８７ａはユニット６０ａに搭載され、関
節６７ｂおよび６７ｃの駆動機構となる電動機６８ｂ，
６８ｃ等と副制御回路８３ａと電動機駆動回路８７ｂ，
８７ｃはユニット６０ｂに搭載され、関節６７ｄおよび
６７ｅの駆動機構となる電動機６８ｄ，６８ｅ等と副制
御回路８３ｂと電動機駆動回路８７ｄ，８７ｅはユニッ
ト６０ｃに搭載されている。

【００９９】図２は上記ユニット６０ａ〜６０ｃのう
ち、ユニット６０ｂの構造を示すもので、ユニット６０
ａのリンク６６ａとユニット６０ｂのリンク６６ｂを結
合する関節６７ｂには、同関節の駆動機構となる電動機
６８ｂとエンコーダ６９ｂと減速機７０ｂと軸受機構７
１ｂが設けられており、関節６７ｂの回転軸線上に、非
接触給電を行う分離型トランス６４ａ，６４ｂが配置さ
れている。分離型トランスの一次側６４ａはリンク６６
ａ側に固定されており、二次側６４ｂはリンク６６ｂ側
に固定されている。リンク６６ｂ，６６ｃを結合する関
節６７ｃも同様の構造になっている。一般に、上記のよ
うな回転部に配置される分離型トランスには、ポットコ
ア形状のコアを用いたもの（図示せず）などがある。後
述するように電動機６８ｂ，６８ｃを駆動する駆動制御
装置６３ａは、リンク６６ｂの上に配置されている。

【０１００】次に動作について説明する。主制御回路８
２は、ロボット装置６５が所定の動作を行うための電動
機６８ａ〜６８ｅの位置指令を生成し、電動機６８ａに
ついては電動機駆動回路８７ａを介して直接制御を行
い、電動機６８ｂ〜６８ｅについては、通信用インタフ
ェース８５ａを介して副制御回路８３ａ，８３ｂに各電
動機の位置指令を伝送するとともに、インタフェース回
路８９を介して外部周辺装置を管理する。副制御回路８
３ａは通信用インタフェース８５ｂを介して電動機６８
ｂと６８ｃの位置指令を受信し、電動機駆動回路８７
ｂ，８７ｃを介して電動機６８ｂと６８ｃを制御する。
同様に副制御回路８３ｂは電動機駆動回路８７ｄ，８７
ｅを介して電動機６８ｄ、６８ｅを制御するとともに、
ハンド駆動回路８１を介してハンド装置８０を駆動す
る。主制御回路８２と副制御回路８３ａ，８３ｂの通信
は、各通信用インタフェース回路８５ａ〜８５ｃに接続
されたシリアル伝送路を介して双方向に行われる。同シ
リアル伝送路には関節６７ｂ，６７ｃの部分に、光学式
あるいは電磁誘導式等の方式で非接触に信号伝送を行う
通信用カプラ８６ａ〜８６ｄが設けられ、これを用いて
通信が行われる。

【０１０１】次に給電動作について説明する。ロボット
装置６５には商用電源７２が接続され、該電源７２から
の電力は、ノイズフィルタ７３を経て整流ダイオード７
４、平滑コンデンサ７５ａに入力されて整流平滑され
る。電動機駆動回路８７ａ〜８７ｅの電源電圧が上記整
流平滑出力電圧の場合には該出力電圧が直接利用され、
電動機駆動回路８７ａ〜８７ｅの電源電圧が上記整流平
滑出力電圧と異なる場合には、図３に示すように、上記
整流平滑出力電圧を電動機駆動回路８７ａ〜８７ｅの電
源電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ７６、および平
滑コンデンサ７５ｂが利用される。ユニット６０ａに搭
載された機器への給電は上記整流平滑出力から直接行わ
れる。ユニット６０ｂへの給電は、高周波駆動回路７７
ａと、分離型トランス６４ａ，６４ｂと、高周波整流ダ
イオード７８ａとを介してユニット６０ａから非接触で
行われる。高周波駆動回路７７ａが分離型トランスの一
次側６４ａを高周波駆動すると、上記一次側６４ａと電
磁結合した二次側６４ｂに高周波交流電圧が誘起され、
該誘起電圧を高周波整流ダイオード７８ａによって整流
する。フィルタ回路７９ａは上記整流出力電圧に生じる
高周波の電圧リプルを低減し、該フィルタ回路７９ａの
出力は、ユニット６０ｂに搭載された機器に給電され
る。ユニット６０ｃへの給電についても、ユニット６０
ｂの場合と同様に高周波駆動回路７７ｂと、分離型トラ
ンス６４ｃ，６４ｄと、高周波整流ダイオード７８ｂと
を介して、ユニット６０ｂから非接触で行われる。ここ
で、ユニット６０ａ〜６０ｃへの上記給電電力は、直接
には各ユニットに搭載された電動機駆動回路８７ａ〜８
７ｅに供給される電力で、主制御回路８２および副制御
回路８３ａ，８３ｂには、電源回路８４ａ〜８４ｃを介
して所定の電圧に変換して供給される。

【０１０２】なお、上述の説明では本発明の実施例とし
て５軸マニピュレータ型のロボット装置を示し、３分割
できるユニット構成として、各ユニットに１〜２個の関
節駆動機構を搭載し、各ユニットに内蔵された主または
副制御回路によって１〜２個の関節駆動機構を制御する
構成としたが、本発明はロボット装置をマニピュレータ
型ロボット装置に限定するものではなく、複数のリンク
と該リンクを結合する関節を有し、該関節の駆動機構と
制御装置を上記リンクの一部または全部に分散配置して
ユニット構成されたロボット装置であればよい。

【０１０３】実施例２．図４は請求項２の発明の一実施
例によるロボット装置のブロック図である。このロボッ
ト装置は、前述の実施例１のロボット装置における非接
触給電部に、若干の変更を加えたものである。図４にお
いて、９０ａ〜９０ｄ、９１ａ〜９１ｄは分離型トラン
スの一次側６４ａと二次側６４ｂを駆動するスイッチ素
子、９２ａ〜９２ｄ、９３ａ〜９３ｄは各スイッチ素子
９０ａ〜９０ｄ、９１ａ〜９１ｄに逆並列接続されたダ
イオードである。その他の構成は実施例１と同様であ
る。

【０１０４】次に動作について説明する。ここでは非接
触給電部分の動作についてのみ説明する。まず、ユニッ
ト６０ａ側からユニット６０ｂ側へ電力を伝送する場合
は、ユニット６０ｂ側のスイッチ素子９１ａ〜９１ｄを
すべてターンオフさせ、ユニット６０ａ側のスイッチ素
子９０ａ〜９０ｄを駆動する。スイッチ素子９０ａ，９
０ｄ、およびスイッチ素子９０ｂ，９０ｃを対にして、
逆位相で交互にターンオンとターンオフを繰り返すと、
分離型トランスの一次側６４ａには交流電圧が印加さ
れ、一次側６４ａと電磁結合された二次側６４ｂには一
次側と同周波数の交流電圧が誘起される。上記誘起電圧
はダイオード９３ａ〜９３ｄとコンデンサ７５ｃによっ
て整流平滑されてユニット６０ｂに給電される。

【０１０５】次に、ユニット６０ｂに搭載された駆動機
構からの回生電力や、図示しない他のユニットからの電
力流入によりコンデンサ７５ｃの電圧が上昇して、ユニ
ット６０ｂからユニット６０ａ側への電力伝送が必要と
なった場合の動作について説明する。この場合は、ユニ
ット６０ａ側のスイッチ素子９０ａ〜９０ｄをすべてタ
ーンオフさせ、ユニット６０ｂ側のスイッチ素子９１ａ
〜９１ｄを上記の場合と同様に、スイッチ素子９１ａ，
９１ｄ、およびスイッチ素子９１ｂ，９１ｃを対にして
駆動すればよい。

【０１０６】なお、図４に示した実施例では、分離型ト
ランスの駆動回路をフルブリッジ構成としたが、本発明
は駆動回路の構成をこれに限定するものではなく、中間
電圧源とハーフブリッジを用いた構成でも、スイッチ素
子を２個用いたプッシュプル構成でも、スイッチ素子を
１個用いたシングルエンド構成でもよい。

【０１０７】実施例３．図５は請求項３の発明の一実施
例によるロボット装置の関節部分の構成図である。この
ロボット装置は、前述の実施例１のロボット装置におけ
る関節部分を若干変更したものである。図５において、
９４はサーキュラ・スプライン、９５はフレックススプ
ライン、９６はウェーブジェネレータ、９７はウェーブ
ジェネレータ９６に取り付けられた入力回転軸歯車、９
８は軸受機構７１ｂに取り付けられた回転フランジ、９
９ａ，９９ｂは各々分離型トランス６４ａ，６４ｂのコ
イル、１００は分離型トランスの二次側６４ｂを固定す
るためにリンク６６ｂに設けられた固定部材、１０１
ａ，１０１ｂはウェーブジェネレータ９６および入力回
転軸歯車９７を回転支持する軸受機構である。サーキュ
ラ・スプライン９４、フレックススプライン９５、ウェ
ーブジェネレータ９６によって構成される減速機７０ｂ
は、周知のようにシルクハット型のハーモニックドライ
ブ装置で、減速機７０ｂの中心部分には、大口径の中空
部分が設けられている。

【０１０８】非接触給電を行う分離型トランス６４ａ，
６４ｂは上記減速機７０ｂの中空部に、該減速機７０ｂ
と回転軸が一致するように配置されており、該分離型ト
ランスの一次側６４ａはリンク６６ａに、二次側６４ｂ
は固定部材１００によりリンク６６ｂに取り付けられて
いる。分離型トランス６４ａ，６４ｂは回転対称形状に
構成されており、リンク６６ａと６６ｂの位置に関係な
くほぼ一定の電磁結合状態になる。コイル９９ａ，９９
ｂは各々ユニット６０ａに搭載された高周波駆動回路７
７ａ（図５に図示せず）、６０ｂに搭載された高周波整
流ダイオード７８ａ（図５に図示せず）に接続されてい
る。また、分離型トランス６４ａ，６４ｂの中心部には
通信用カプラ８６ａ，８６ｂが装着されている。関節６
７ｂは以上のように構成されているので、リンク６６ａ
と回転フランジ９８の取り付けを行うだけで、ユニット
６０ａとユニット６０ｂの組立を行うことができ、配線
等の結線が不要となる。その他の構成は実施例１と同様
である。

【０１０９】次に動作について説明する。ウェーブジェ
ネレータ９６と入力回転軸歯車９７は軸受機構１０１
ａ，１０１ｂによって回転支持されており、図示しない
電動機および動力伝達機構によって回転駆動されると、
軸受機構７１ｂによって回転支持された回転フランジ９
８が、フレックススプライン９５によって駆動される。
リンク６６ａとリンク６６ｂは、各々回転フランジ９８
とサーキュラ・スプライン９４に取り付けられており、
入力回転軸歯車９７を回転駆動することで関節６７ｂが
駆動される。

【０１１０】実施例４．図６は請求項４の発明の一実施
例によるロボット装置の分離型トランスの構成図であ
る。このロボット装置は、前述の実施例１のロボット装
置６５の関節６７ｂの部分に用いる非接触給電用の分離
型トランス６４ａ，６４ｂを、図６に示すように構成し
たものである。図６において、１０２ａ，１０２ｂは各
々分離型トランス６４ａ，６４ｂのコアである。分離型
トランス６４ａ，６４ｂはポットコアのような回転対称
な形状のコア１０２ａ，１０２ｂによって構成され、図
示しない回転支持機構によって配置された関節６７ｂの
回転軸とほぼ同軸上で回転するように支持されている。
ここでは、コア１０２ａ，１０２ｂの対向するコア断面
の面積には差が設けられている。その他の構成は実施例
１と同様である。

【０１１１】次に動作について説明する。図２、図５に
示したように、分離型トランスの一次側６４ａ，６４ｂ
は別のリンク６６ａ，６６ｂ側に取り付けられるため、
関節６７ｂの回転軸と全く同軸上でコア１０２ａ，１０
２ｂが回転するためには、極めて高精度の部品精度や取
付精度が必要となる。この点、本実施例では、コア１０
２ａ，１０２ｂの対向するコア断面の面積には差が設け
られており、コア１０２ａの対向断面はコア１０２ｂの
対向断面に含まれる。従って、分離型トランス６４ａ，
６４ｂの回転軸と関節６７ｂの回転軸に多少の差が生じ
ても、上記対向コア断面の断面積差に含まれる範囲であ
れば、分離型トランス６４ａ，６４ｂの電磁結合状態は
関節６７の回動状態に関係なく一定となる。

【０１１２】なお、この実施例では、コア１０２ａの対
向断面はコア１０２ｂの対向断面に含まれる構成となっ
ているが、この発明は上記実施例のように限定されるも
のではなく、対向するコア断面の面積に差が設けられて
いて、対向部において片側の断面が他方の断面に含まれ
るようになっていればよく、例えば図７に示すようなコ
ア構成でもよい。同図において、コア１０２ａは、外径
がコア１０２ｂよりも大きい円板形状のコアで構成さ
れ、コイル９９ａはコア１０２ａ上の所定の位置に成形
され固定されている。

【０１１３】実施例５．図８は請求項５の発明の一実施
例によるロボット装置のブロック図である。このロボッ
ト装置は、前述の実施例１のロボット装置におけるユニ
ット６０ａを図８に示すように変更したものである。図
８において、１０３はバッテリーや太陽電池あるいは車
載用ＤＣ発電機等の外部直流電源、１０３ａは外部直流
電源の入力端子、１０４は外部直流電源１０３を入力電
源とするＤＣ／ＤＣコンバータである。その他の構成は
実施例１と同様である。

【０１１４】次に動作について説明する。商用電源７２
を電源としてロボット装置６５を動作させる場合は、商
用電源７２から供給される電力が、ノイズフィルタ７３
を経て整流ダイオード７４、平滑コンデンサ７５ａに入
力され、整流平滑されて直流電力となり、電動機駆動回
路８７ａ〜８７ｅの電源電圧に変換するＤＣ／ＤＣコン
バータ７６および平滑コンデンサ７５ｂを介して、ユニ
ット６０ａに供給される。

【０１１５】一方、外部直流電源１０３を電源としてロ
ボット装置６５を動作させる場合は、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１０４が外部直流電源１０３の電源電圧を検出し、
該電圧を電動機駆動回路８７ａ〜８７ｅの電源電圧に変
換してコンデンサ７５ｂへ供給する。

【０１１６】なお、上記実施例では商用電源７２の整流
平滑出力を電動機駆動回路８７ａ〜８７ｅの電源電圧に
変換するＤＣ／ＤＣコンバータ７６と、外部直流電源１
０３の電源電圧を電動機駆動回路８７ａ〜８７ｅの電源
電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１０４を別回路と
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例え
ば外部直流電源１０３をコンデンサ７５ａに入力し、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ７６によって電動機駆動回路８７ａ
〜８７ｅの電源電圧に変換してもよい。

【０１１７】実施例６．図９は請求項６の発明の一実施
例のロボット装置の構成を示すブロック図である。この
ロボット装置は、前述の実施例１のロボット装置におけ
るユニット６０ａを、図９に示すように変更したもので
ある。図９において、１０５は商用電源７２の異常を検
出する電源異常検出回路（異常検出回路）、１０６はユ
ニット６０ａに内蔵されたバッテリー（電力蓄積手
段）、１０７はバッテリー１０６の充放電回路（電力変
換手段）である。その他の構成は実施例１と同様であ
る。

【０１１８】次に動作について説明する。通常は商用電
源７２を電源としてロボット装置６５が動作し、商用電
源７２から供給される電力がノイズフィルタ７３を経て
整流ダイオード７４、平滑コンデンサ７５ａに入力され
て整流平滑されて直流電力となり、電動機駆動回路８７
ａ〜８７ｅの電源電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ
７６および平滑コンデンサ７５ｂを介してユニット６０
ａに供給され、充放電回路１０７はＤＣ／ＤＣコンバー
タ７６の出力からバッテリー１０６を必要に応じて充電
する。

【０１１９】一方、商用電源７２に異常が発生した時
は、電源異常検出回路１０５が、コンデンサ７５ａの両
端電圧が通常運転中に所定の電圧値以下になったことを
検出して、電源異常を示す異常検出信号を発生する。充
放電回路１０７は、上記異常検出信号が発生すると、運
転モードが充電動作から放電動作に切り替わり、バッテ
リー１０６よりコンデンサ７５ｂに電力を供給する。

【０１２０】なお、上記実施例では、電力蓄積手段にバ
ッテリーを用いたが、本発明は電力蓄積手段をこれに限
定するものではなく、例えばフライホイール方式の電力
蓄積装置でもよいし、超電導電力貯蔵装置のようなもの
でもよい。

【０１２１】実施例７．図１０は請求項７の発明の一実
施例によるロボット装置の動作シーケンスの一部を示す
フローチャートである。このロボット装置は、前述の実
施例６のロボット装置に、電源異常時の対応機能を加え
たものであり、ロボット装置の外面的な構成は実施例６
と同様である。電源異常時の制御シーケンス（これは主
制御回路等の制御手段に備わっている）のみ説明する
と、まず、ステップＳＴ１０１で電源異常の検出の有無
が判断され、異常が検出されるとステップＳＴ１０２に
進んでロボット装置が作業中であるかどうかを判断す
る。作業中でない場合は、ステップＳＴ１０６にて直ち
にロボット装置を予め設定された退避姿勢になるように
動作させ、作業中の場合はステップＳＴ１０３に進んで
ハンド装置がワークを把持しているかどうかを判断す
る。ワークを把持していない場合はステップＳＴ１０５
にて直ちに実行中の作業を中断し、実行した作業ステッ
プを記憶退避させる。また、ワークを把持している場合
は、ステップＳＴ１０４にてワークを予め設定された退
避場所へ置き、次にステップＳＴ１０５にて実行中の作
業を中断して実行した作業ステップを記憶退避させる。
作業ステップの記憶退避が完了すると、ステップＳＴ１
０６にてロボット装置を予め設定された退避姿勢になる
ように動作させ、ステップＳＴ１０７で不要な電力消費
機器を停止して待機または停止する。ついで、ステップ
ＳＴ１０８で電源が回復したかどうかを判断し、回復し
ていない場合は、ステップＳＴ１０７に戻ってそのまま
待機または停止状態を維持し、電源が回復している場合
は、ステップＳＴ１０９に進んで先に記憶退避した作業
ステップの情報を復元して作業に復帰し、ステップＳＴ
１０１に戻る。

【０１２２】なお、上記実施例ではハンド装置を有する
ロボット装置としたが、本発明はロボット装置をこれに
限定するものではなく、塗装やバリ取り等の他の作業を
行うロボット装置でもよいのは言うまでもない。

【０１２３】実施例８．図１１は請求項８の発明の一実
施例によるロボット装置のリンクの構成を示す図であ
る。このロボット装置は、前述の実施例１のロボット装
置６５のユニット６０ｂのリンク６６ｂを図１１に示す
ように構成したものである。図１１において、１０８は
リンク６６ｂの上面に一体に成形された閉断面構造部で
ある。該閉断面構造部１０８は、駆動制御装置６３ａが
内部に装着され得るようにトンネル形に構成されてい
る。この実施例の動作については先の実施例１と同様で
あるので説明を省略する。このリンク６６ｂは閉断面構
造部１０８を有しているので、リンク６６ｂの剛性が高
まる上、その内部に駆動制御装置６３ａを内蔵している
ので、同駆動制御装置６３ａを保護する効果がある。

【０１２４】実施例９．図１２は請求項９の発明の一実
施例によるロボット装置のリンクの構成を示す図であ
る。このロボット装置は、前述の実施例１のロボット装
置６５のユニット６０ｂのリンク６６ｂを図１２に示す
ように構成したものである。図１２において、１０９は
リンク６６ｂに設けられ熱伝導流体が充填されて密閉さ
れた中空構造部、１１０ａ，１１０ｂは熱伝導流体の流
路、１１１は内部に上記熱伝導流体の流路を有する放熱
フィンであり、中空構造部１０９の内部に駆動制御装置
６３ａが配置されている。

【０１２５】次に動作について説明する。駆動制御装置
６３ａによって図示しない関節駆動機構を動作させる
と、駆動制御装置６３ａ自体の損失により発熱が生じ
る。生じた熱は中空構造部１０９の内部に充填された熱
伝導流体に伝達されるが、中空構造部１０９と流路１１
０ａ，１１０ｂと内部に流路を有する放熱フィン１１１
は上記熱伝導流体の循環流路を形成しているため、中空
構造部１０９にある熱伝導流体と放熱フィン１１１にあ
る熱伝導流体に温度差があると、図１２中の矢印Ａおよ
びＢで示したような熱伝導流体の対流が生じる。この結
果、駆動制御装置６３ａで生じた熱は放熱フィン１１１
より大気中に効率よく放出される。

【０１２６】実施例１０．図１３は請求項１０の発明の
一実施例によるロボット装置のに対応したロボット装置
は、リンクの構成を示す図である。このロボット装置
は、前述の実施例１のロボット装置６５のユニット６０
ｂのリンク６６ｂを図１３に示すように構成したもので
ある。図１３において、１１２はリンク６６ｂ上に設け
られた電気絶縁層である。リンク６６ｂは例えばアルミ
材のような熱良伝導性材料で形成されており、該リンク
６６ｂに設けられた電気絶縁層１１２上に、駆動制御装
置６３ａの電気部品および配線部材が実装されている。
また、駆動制御装置６３ａが配置された付近のリンク６
６ｂには放熱フィン１１１が設けられている。

【０１２７】次に動作について説明する。リンク６６ｂ
に形成した電気絶縁層１１２上に駆動制御装置６３ａの
電気部品および配線部材が配置されており、駆動制御装
置６３ａが配置された付近のリンク６６ｂには放熱フィ
ン１１１が設けられているので、駆動制御装置６３ａ自
体の損失により生じた熱は、電気絶縁層１１２、放熱フ
ィン１１１を通して効率的に放出される。

【０１２８】実施例１１．図１４は請求項１１の発明の
一実施例によるロボット装置の関節部分の構成図であ
る。このロボット装置は、前述の実施例１のロボット装
置６５の関節６７ｂの駆動機構を図１４に示すように構
成したものである。図１４において、１１３はリンク６
６ｂ側に配置された電動機の固定子、１１４はリンク６
６ａ側に配置された電動機の回転子、１１５は回転子１
１４に所定の着磁処理を施されて配置された永久磁石、
１１６は回転子１１４の磁路となるロータカップ、１１
７ａ、１１７ｂはリンク６６ａを軸受機構７１ｂに取り
付けるボルトである。

【０１２９】次に動作について説明する。リンク６６ａ
をボルト１１７ａ，１１７ｂおよび図示しないボルトに
よって軸受機構７１ｂに取り付けると、リンク６６ｂに
設けられた固定子１１３とリンク６６ａに設けられた回
転子１１４が図１４に示す如く所定の位置に組み合わせ
られる。この関節の駆動機構は減速機を用いず電動機で
直接駆動するもので、周知のダイレクトドライブ機構で
ある。この実施例では、固定子１１３の巻線仕様か、ま
たは永久磁石１１５の厚み、あるいは固定子１１３およ
び永久磁石１１５の長さの異なるユニットを組み合わせ
ることで、関節６７ｂを駆動する電動機の容量を自由に
設定できる。

【０１３０】実施例１２．図１５は請求項１２の発明の
一実施例によるロボット装置の一部の構成を示す図であ
る。このロボット装置は、前述の実施例１のロボット装
置６５のユニット６０ａ〜６０ｃの構造を図１５に示す
ように構成したものであり、図１５は関節６７ｂと６７
ｃの部分を主に示している。同図において、１１８ａは
ユニット６０ａの外表面と回転子１１４ａの外表面に設
けられた一体の構造物、１１８ｂはユニット６０ｂの外
表面と固定子１１３ａおよび回転子１１４ｂの外表面に
設けられた一体の構造物、１１８ｃはユニット６０ｃの
外表面と固定子１１３ｂの外表面に設けられた一体の構
造物である。

【０１３１】次に動作について説明する。ユニット単
体、例えばユニット６０ｂを例に説明すると、ユニット
６０ｂの外表面と固定子１１３ａおよび回転子１１４ｂ
の外表面は、例えば樹脂モールド等の処理によって一体
の構造物で覆われており、ユニット６０ｂに搭載される
機器はユニット外部の環境と完全に隔離される。ユニッ
ト６０ａとユニット６０ｂの取り付けは、関節６７ｂの
軸受機構７１ｂに互いのユニット６０ａ，６０ｂをボル
ト１１７ａ〜１１７ｄおよび図示しないボルトによって
取り付けることで行われる。ユニット６０ｂとユニット
６０ｃの取り付けも同様に行われ、関節６７ｃの軸受機
構７１ｃに互いのユニット６０ｂ，６０ｃをボルト１１
７ｅ〜１１７ｈおよび図示しないボルトによって取り付
ける。このため、上記ユニットを組み合わせて構成され
る図示しないロボット装置においては、該ロボット装置
の内部機器が該ロボット装置の作業環境と完全に隔離さ
れる。

【０１３２】なお、上記実施例では、関節を駆動する電
動機の固定子および回転子とユニットの外表面を一体の
構造物で被覆したが、本発明はこのような構成に限定さ
れるものではなく、外表面のみならず内部構造物のすべ
てを樹脂等によりモールドしてもよいし、ロボット装置
の内部機器が該ロボットの作業環境と隔離できれば、ロ
ボット装置の構造部材が露出していてもよい。

【０１３３】実施例１３．図１６は請求項１３の発明の
一実施例によるロボット装置の電動機の構成を示す図で
ある。このロボット装置では、関節の駆動機構として減
速機が用いられずに電動機が直接用いられている。図１
６では電動機の磁気回路のみが示されており、（ａ）は
電動機回転軸を含む縦断面図、（ｂ）は回転軸に垂直な
横断面図である。図において、１２１は回転子鉄心、１
２２は電機子鉄心、１２３は回転子鉄心１２１に接続さ
れ回転自在に支持された回転軸、１２４ａ〜１２４ｈは
電機子鉄心１２２に巻かれた電機子コイル（伝送手
段）、１２５ａ〜１２５ｆは回転子鉄心１２１に巻かれ
た回転子コイル（伝送手段）である。

【０１３４】次に動作について説明する。本実施例で
は、電動機の方式として可変リラクタンス電動機（ある
いはスイッチドリラクタンス電動機とも呼ばれる）を用
いており、その動作についてまず説明する。いま図１６
（ｂ）の状態では、電機子コイル１２４ａと１２４ｅに
励磁電流が流され、これにより矢印で示した磁気回路が
発生し、回転子鉄心１２１は図の位置で安定している。
次に電機子コイル１２４ａ，１２４ｅに流す励磁電流を
減らしながら、電機子コイル１２４ｄ，１２４ｈに励磁
電流を流すと、回転子鉄心１２１と電機子鉄心１２２の
間に働く電磁吸引力により、回転子鉄心１２１は図にお
いて時計回りに回転する。このように励磁電流を流す電
機子コイルを順次切り替えていけば、それに同期して回
転子鉄心１２１およびそれに接続された回転子軸１２３
が回転する。

【０１３５】一方、励磁電流が変化して回転子鉄心１２
１上の磁気回路を流れる磁束の大きさが変化すると、そ
の磁気回路に鎖交する回転子コイルに誘導電流が流れ
る。たとえば、図１６（ｂ）に示した状態の磁気回路の
磁束が変化すると、回転子コイル１２５ａ，１２５ｄの
コイルに誘導電流が発生する。

【０１３６】この誘導電流をとりだして整流すれば、回
転子軸１２３上で電源を得ることができ、電動機内部で
非接触の電力給電を行うことができる。また、上記誘導
電流に伝達したい信号成分が重畳されるように電機子コ
イルに励磁電流を流せば、電動機内部で非接触の信号伝
達を行うことができる。

【０１３７】なお、この実施例では、電動機として誘導
歯のない可変リラクタンス電動機を用いているが、誘導
歯がある可変リラクタンス電動機（ＶＲ型ステッピング
電動機、ＶＲ型ダイレクトドライブ電動機など）にも用
いることができるのは言うまでもない。また、これらの
可変リラクタンス電動機に永久磁石によりバイアス磁界
を加えた電動機（ＨＢ型ステッピング電動機、ＨＢ型ダ
イレクトドライブ電動機など）にも同様に用いることが
できることも明らかである。

【０１３８】実施例１４．図１７は請求項１４の発明の
一実施例によるロボット装置の関節構造の構成を示す断
面図である。図において、１３３は電動機からの駆動入
力軸、１３４はウオームギヤ減速機、１３５はウオー
ム、１３６は中空のウオームホイール、１３８は中空の
駆動リンク側コア、１３９は中空の被駆動リンク側コ
ア、１４０は駆動リンク側光送受信装置、１４１は被駆
動リンク側光送受信装置である。ここでは、ウオームホ
イール１３６は主軸受内輪１９と固定され、被駆動リン
ク１７も主軸受内輪１９と固定されている。また、駆動
リンク側コア１３８及び駆動リンク側光送受信装置１４
０は駆動リンク１６に固定されており、被駆動リンク側
コア１３９及び被駆動リンク側光送受信装置１４１は被
駆動リンク１７に固定されている。また、駆動リンク側
コア１３８と被駆動リンク側コア１３９はあるギャップ
を隔てて対向しており、非接触で電力伝送を行う高周波
トランスを構成している。ここではウオームホイール１
３６から被駆動リンク１７までの回転関節軸１８中心が
中空構造とされ、この中空部分に電力を非接触伝送する
高周波トランスを構成するコアおよび信号伝送用の光送
受信装置が設けられている。

【０１３９】次に動作について説明する。駆動リンク１
６に固定された電動機（図示しない）の出力は駆動入力
軸１３３に固定されたウオーム１３５を回転させ、ウオ
ームホイール１３６に減速された出力が現れる。このウ
オームホイール１３６は主軸受内輪１９と固定され、被
駆動リンク１７も主軸受内輪１９と固定されているか
ら、被駆動リンク１７は回転関節軸１８回りを回動す
る。また、信号は駆動リンク側光送受信装置１４０と被
駆動リンク側光送受信装置１４１との間で非接触伝送さ
れる。このように、電力供給ケーブル、信号伝送ケーブ
ルなどが駆動リンク側と被駆動リンク側の間に無いた
め、たとえば被駆動リンク固定ボルト３０を取り外すこ
とにより、簡単に駆動リンク側と被駆動リンク側を分離
することができる。

【０１４０】実施例１５．図１８は請求項１５の発明の
一実施例によるロボット装置の関節構造の構成を示す断
面図である。この実施例では、ウオームホイール１３６
が主軸受外輪２０に固定され、被駆動リンク１７も主軸
受外輪２０に固定されている。それ以外は実施例１４と
同じである。

【０１４１】次に動作について説明する。この実施例の
ロボットにおける関節構造では、ウオームホイール１３
６が主軸受外輪２０と固定され、被駆動リンク１７が主
軸受外輪２０と固定されている以外、実施例１４と同じ
構成であるから、実施例１４と同じ動作をする。よっ
て、電力供給ケーブル、信号伝送ケーブルなどが駆動リ
ンク側と被駆動リンク側の間に無いため、たとえば被駆
動リンク固定ボルト３０を取り外すことにより、簡単に
駆動リンク側と被駆動リンク側を分離することができ
る。

【０１４２】実施例１６．図１９は請求項１６の発明の
一実施例によるロボット装置の関節構造の構成を示す断
面図である。図において、１３７はコア１３８、１３９
を固定する中空円筒部、１４２は防塵，防油用のシール
である。その他の構成は図１７に示す実施例１４と同じ
である。

【０１４３】次に動作について説明する。駆動リンク１
６に固定された駆動リンク側コア１３８と被駆動リンク
１７に固定されたウオームホイール１３６の間に防塵，
防油用のシール１４２を設けたため、ウオームギヤ減速
機１３４のウオーム１３５とウオームホイール１３６と
の間のグリースや駆動リンク１６内で発生する塵などの
影響から、駆動リンク側コア１３８、被駆動リンク側コ
ア１３９、駆動リンク側光送受信装置１４０、被駆動リ
ンク側光送受信装置１４１を保護することができる。

【０１４４】実施例１７．駆動リンク１６に固定された
中空円筒部１３７と被駆動リンク１７に固定されたウオ
ームホイール１３６の間に防塵，防油用のシールを設け
た場合も実施例１６と同様の効果を奏する。

【０１４５】実施例１８．図２０は請求項１７の発明の
一実施例によるロボット装置の関節構造の構成を示す断
面図である。図において、１４３は防塵，防油用のシー
ルである。その他の構成は図１８に示す実施例１５と同
様である。

【０１４６】次に動作について説明する。主軸受内輪１
９と主軸受外輪２０との間の被駆動リンク１７側の部分
に防塵，防油用のシール１４３を設けたため、主軸受の
グリースなどの影響から、駆動リンク側コア１３８、被
駆動リンク側コア１３９、駆動リンク側光送受信装置１
４０、被駆動リンク側光送受信装置１４１を保護するこ
とができる。

【０１４７】実施例１９．被駆動リンク１７に固定され
た中空コア１３９と、主軸受内輪１９との間に防塵，防
油用のシールを設けた場合も実施例１８と同様の効果を
奏する。

【０１４８】実施例２０．図２１は請求項１８の発明の
一実施例によるロボット装置の関節部分の構成を示す図
で、図において、３３は関節を駆動する電動機、３４は
電動機３３の回転位置を検出するエンコーダ、３５は電
動機軸、３６は減速機で入力側が電動機軸３５に、出力
側が軸受内輪４０に結合されている。３７は軸受外輪、
３８は減速機３６を格納し軸受外輪３７が取り付けられ
るハウジング、３９は電動機３３をハウジング３８に取
り付けるためのブラケットであり、以上の電動機３３、
減速機３６、軸受３７，４０、ハウジング３８を主要な
構成として、関節ユニット３８Ａが構成されている。ま
た、ハウジング３８は上位リンク４７と、軸受内輪４０
は下位リンク４８とそれぞれ結合されている。

【０１４９】次に動作について説明する。まず、関節に
対して所定の回転動作を行わせるために、関節を駆動す
る電動機３３に駆動電流が供給され、エンコーダ３４で
検出された電動機軸３５の回転位置に応じて電動機３３
の駆動電流が外部回路によって制御される。電動機軸３
５が回転すると、電動機３３のトルクは減速機３６およ
び軸受内輪４０を介して下位リンク４８に伝達され、上
位リンク４７に対して下位リンク４８は回転動作を行
う。このとき、関節に対して並列に配置された２個の電
動機３３は全く同じ動作を行うので、並列に結合された
関節ユニット３８Ａは１個の関節ユニットのように動作
する。

【０１５０】実施例２１．図２２は請求項１８の発明の
別の実施例によるロボット装置の関節ユニット３８Ｂの
みを示す図で、図において、３３は関節を駆動する電動
機、３４は電動機３３の回転位置を検出するエンコー
ダ、３５は電動機軸、３６は減速機で入力側が電動機軸
３５に、出力側が軸受内輪４０に結合されている。３７
は軸受外輪、３８は減速機３６を格納し軸受外輪３７が
取り付けられるハウジング、３９は電動機３３をハウジ
ング３８に取り付けるためのブラケット、４１は関節ユ
ニット３８Ｂを上位リンクと接続するための取付板Ａ、
４２は関節ユニット３８Ｂを下位リンクと接続するため
の取付板Ｂである。４３は上位リンク側と下位リンク側
とを電気的に接続する配線Ａで、上位リンクとはコネク
タＡ４５、下位リンクとはコネクタＢ４６を介してそれ
ぞれ接続され、４４は上位リンク側と電動機３３やエン
コーダ３４とを電気的に接続する配線Ｂである。以上の
電動機３３、減速機３６、軸受３７，４０、ハウジング
３８、取付板Ａ４１、取付板Ｂ４２、および配線Ａ４
３、配線Ｂ４４を主要な構成として、関節ユニット３８
Ｂが構成されている。

【０１５１】図２３は図２２に示した関節ユニット３８
Ｂを使用したロボット装置の関節部分を示す図で、上位
リンク４７の端部と下位リンク４８の端部を２個の関節
ユニット３８Ｂで挟み込むように並列に配置し、配線Ａ
４３を、上位リンク４７とはコネクタＡ４５を介して、
下位リンク４８とはコネクタＢ４６を介してそれぞれ結
合することにより、関節部を構成している。

【０１５２】次に動作について説明する。まず、関節に
対して所定の回転動作を行わせるために、関節を駆動す
る電動機３３に駆動電流が供給され、エンコーダ３４で
検出された電動機軸３５の回転位置に応じて電動機の駆
動電流が外部回路によって制御される。電動機軸３５が
回転すると、電動機３３のトルクは減速機３６、軸受内
輪４０および取付板Ｂ４６を介して下位リンク４８に伝
達され、上位リンク４７に対して下位リンク４８は回転
動作を行う。このとき、関節に対して並列に配置された
２個の電動機３３は全く同じ動作を行うので、並列に結
合された関節ユニット３８Ｂは１個の関節ユニットのよ
うに動作する。

【０１５３】実施例２２．図２４、図２５は請求項１９
の発明の一実施例によるロボット装置の構成を示す図で
ある。図において、１５１は長さ、トルク等それぞれ異
なった種類のユニット群、１５２は動作パターンに最適
なユニット構成を求める処理部、１５３は求められたユ
ニット構成に従ってユニットを組み立てていくユニット
交換手段としての組み立てロボット、１５４は選択され
たユニットによって構成され、動作パターンに従い作業
を行うロボットベース部分、そして１５５は動作パター
ンに沿って移動されるワークである。

【０１５４】次に動作について説明する。いま図２５に
示す動作パターンｃが与えられたとする。これは、点Ａ
にあるワーク１５５を点Ｂまで直線ｃに沿って移動させ
るというものである。この動作を行わせるために、処理
部１５２において、ユニット群１５１から最適なユニッ
ト構成を選択し、組み立てロボット１５３によってベー
ス１５４にそれらを取り付けていき、ロボット装置を構
成する。

【０１５５】その場合の動作を述べる。なお、各ユニッ
トはその関節接合部分では組み立て性を考慮して非接触
の給電方式で接続されるものとする。

【０１５６】まず、ワーク１５５を掴むためのハンドが
先端に必要となり、ワーク１５５の形状や硬さなどの特
徴から適当なハンドが選択される。次にユニット構成で
あるが、まず各ユニットの接続が非接触給電であるため
給電効率を考慮すると、接続箇所はできるだけ少ない方
が好ましい。また、各関節に係る負荷を考えると、移動
に対して余分ななユニットの長さ成分は極力小さく抑え
たい。これらをまとめると、ユニットの選択基準は次の
ようにまとめられる。

【０１５７】（１）ワーク１５５を掴めるハンド、
（２）ユニット数はできるだけ少なく、（３）ベース１
５４からの距離が最も遠くなる点Ａにおける作業が可能
な組み合わせで、全長としてできるだけ短く。

【０１５８】これらの基準によって図２４に示すユニッ
ト群１５１から選択されたユニット構成を図２６に示
す。

【０１５９】本実施例では、上記（１）から（３）の選
定条件によってユニット構成を選択したが、この他に、
例えば各ユニット毎に構成部品またはユニット自体の消
耗度合いや寿命に関する情報を記憶表示できる手段を設
けておき、それらをユニット構成の評価関数として使用
しても何等差し支えない。

【０１６０】また、各ユニットの制御部分である、サブ
コントローラにそれぞれの長さや重さ、トルクなどのメ
カ情報を記憶させておきそれらをユニット構成の評価関
数として使用しても何等差し支えない。

【０１６１】実施例２３．図２７（ａ）、（ｂ）は請求
項２０の発明の一実施例によるロボット装置の構成を示
す図である。図において、１５６は実際の作業を行う作
業ロボット、１５７は作業ロボット１５６が作業を行う
作業場所、１５８はユニット群１５１から作業パターン
に応じた構成を選択し、作業ロボット１５６のユニット
構成を組み替える組み立てロボット１５３を備えた組み
立て場所で、１８０は作業場所１５７と交換場所１５８
との間に配設された軌条で、この上を作業ロボット１５
６が移動できるようになっている。

【０１６２】次に動作について説明する。作業ロボット
１５６は作業場所１５７においてある動作パターン
（ア）に沿った作業を行っている。いまその作業を終了
し、次の別の動作パターン（イ）に沿った作業を開始し
ようとする。

【０１６３】この時、動作パターン（イ）は動作パター
ン（ア）とは明らかに異なる作業であり、適したユニッ
ト構成も異なったものになることが容易に予想される。
ここで、作業ロボット１５６は、動作パターン（イ）に
適したユニット構成に変更するため、あらかじめ場所１
５７と場所１５８との間に設置された軌条１８０に沿っ
て場所１５８に移動する。

【０１６４】場所１５８には、複数のユニットを備えた
ユニット群１５１と、それらから作業に適したユニット
構成を算出する処理部１５２と、得られた構成に基づい
て作業ロボット１５６を再構成する組み立てロボット１
５３が備えられている。ここで、動作パターン（イ）に
対してある条件において最適なユニット構成が算出さ
れ、その結果に基づいて組み立てロボット１５３は作業
ロボット１５６を再構成する。

【０１６５】新たに再構成された作業ロボット１５６
は、再び軌条１８０に沿って作業場所１５７に移動し、
新たな動作パターン（イ）に沿った作業を開始する。そ
してまた別の作業に移る際には、上記の動作を繰り返す
ことによって、常に動作に最適なユニット構成によって
作業を行うことができる。

【０１６６】本実施例において、作業ロボット１５６の
場所１５７から場所１５８への移動は、その手段を何等
限定するものではなく、作業ロボット１５６に軌条によ
らない自走手段を設けても一切差し支えない。

【０１６７】本実施例では、再構成の際、作業ロボット
１５６が場所間を移動したが、作業環境によっては、組
み立てロボット１５３が自走手段や軌条に沿って場所間
を移動し、ユニットの再構成を行っても何等差し支える
ものではない。

【０１６８】実施例２４．図２８は請求項２１の発明の
一実施例によるロボット装置の構成を示す図である。図
において、１５９はメインプロセッサ（制御手段）、１
６０はサブプロセッサ、そして１６１は電源スイッチで
ある。

【０１６９】図２８に示すロボット装置は、各ユニット
に位置指令を送るメインプロセッサ１５９と、メインプ
ロセッサ１５９からの指令をもとに各ユニットを制御す
るサブプロセッサ１６０ａ〜ｃ（記憶手段・検知手段）
によって構成されている。メインプロセッサ１５９が外
部からの電源を受け、各サブプロセッサ１６０ａ〜ｃに
は、順次給電機構を通して給電される。

【０１７０】このような構造の場合、メインプロセッサ
１５９は各サブプロセッサ１６０ａ〜ｃとの情報のやり
取りにおいて、それぞれのサブプロセッサ１６０ａ〜ｃ
を区別して認識する必要がある。それは、ロボットとし
て駆動される前、つまり電源が立ち上がる前か、あるい
は立ち上がった瞬間には認識されていなければならな
い。

【０１７１】本実施例では、電源を立ち上げる際、まず
給電回路におけるスイッチ１６１ａをＯＮの状態とし、
サブプロセッサ１６０ａを起動させる。ここで、サブプ
ロセッサ１６０ａがまず認識される。そして、認識が完
了され次第スイッチ１６１ｂをＯＮの状態にする。する
と今度はサブプロセッサ１６０ｂが起動され、認識され
る。同様な動作によって次にサブプロセッサ１６０ｃも
認識され、全体として電源の立ち上げ時に自動的にすべ
てのサブプロセッサ１６０のＩＤの認識ができたことに
なる。

【０１７２】実施例２５．図２９は請求項２１の発明の
別の実施例によるロボット装置の構成を示す図である。
図において、１６２は給電手段、そして１６３は検知器
である。

【０１７３】図２９に示すロボット装置は、各ユニット
に位置指令を送るメインプロセッサ１５９と、メインプ
ロセッサ１５９からの指令をもとに各ユニットを制御す
るサブプロセッサ１６０によって構成されている。メイ
ンプロセッサ１５９が外部からの電源を受け、各サブプ
ロセッサ１６０には、順次給電機構１６２を通して給電
される。本実施例では、この給電の際の給電効率を積極
的に利用するものである。

【０１７４】各ユニットに、給電されてきた電力値の絶
対量を測定できる検知機１６３を設ける。使用する給電
部の給電効率をαとすると、メインプロセッサ１５９に
おける電力量Ｐ０に対して、メインプロセッサ側から数
えてｎ番目のサブプロセッサ１６０での電力量Ｐｎは、
Ｐｎ＝ｎαＰ０で表すことができる。つまり、このＰｎ
の値を知ればそのサブプロセッサ１６０の位置を知るこ
とができ、それによってＩＤを設定することができる。

【０１７５】実施例２６．図３０、図３１は請求項２２
の発明の一実施例によるロボット装置の動作内容を説明
するための図である。図において、横軸は時間（sec
）、縦軸は速度(rad/sec）を表し、各関節の時間によ
る速度変化を示している。なお、それぞれグラフは上か
ら順に第一軸、第二軸、第三軸のグラフである。このロ
ボット装置は、任意の点からある目標点までの移動に際
し、到達時間や精度は保ちつつ、全体としての電力消費
が小さくなる各関節の動作パターンを自動生成する制御
手段を備えている。

【０１７６】次に動作について説明する。このロボット
装置では、ある位置より任意の位置に向けての移動を行
う際、まず各軸毎の移動量に対する最短時間移動パター
ンを計算する。これは各軸の駆動用電動機の実力値を無
駄なく発揮したものであり、図３０がこの動作パターン
の一例である。この場合、動き始めから例えば図３０に
おける第一軸の加速終了時間までは、全軸が同時に目一
杯の加速を行っており、全体として消費する電力が非常
に大きな領域となる。

【０１７７】本実施例では、各軸の動作パターンはその
ままで、各軸の動き始めから停止するまでの時間のちょ
うど半分の時間を各軸揃える。これによって、加減速動
作パターン形状は再計算することなく、全体としての電
力消費の時間変位をある程度平均化することができる。
本実施例における動作パターンを図３１に示す。

【０１７８】本実施例の場合、第二軸が最も移動時間を
要するため、第一軸と第三軸の動作パターンを時間軸上
で移動させることになる。具体的には、第二軸の移動時
間の中点ｔ２／２に第一軸のｔ１／２と第三軸のｔ３／
２を合わせる形となる。こうすると、まず第一軸のみが
加速され（領域ａ）、加速が終了し第一軸のみの等速運
動になる（領域ｂ）。そして第三軸が加速し（領域ｃ）
途中から第一軸との二軸同時加速となる（領域ｄ）。そ
の後第一軸のみの加速となり（領域ｅ）、最後は全軸が
等速の状態になる（領域ｆ）。減速時はこれとまったく
順序が反対となる。この動作パターンであれば、全体と
しての移動時間や精度は劣化せずに、各電動機の実力を
無駄なく使った上で、全体の消費電力変位を平均化する
ことができる。

【０１７９】実施例２７．図３２は請求項２３の発明の
一実施例によるロボット装置のトルク−時間の変化を表
す図である。図において、横軸は時間、縦軸はある軸に
対するトルクの大きさを表す。このロボット装置を構成
する各ユニットは、通電時間や実効トルクなどの動作履
歴を記憶する記憶手段と、構成する機構部品の消耗度合
いを検知する検知手段とを備えている。

【０１８０】次に動作について説明する。前記した実施
例２２（請求項１９）に係るロボット装置では、複数の
ユニット群１５１の中から、作業・動作パターンに最適
なユニット構成を選択し、ロボットを構成している。そ
こで、本実施例では、ユニットを選択する評価関数とし
て、各ユニットの動作履歴を用いている。全体の構成は
実施例２２と同様であるので、説明は省略する。

【０１８１】サブプロセッサ１６０は、メインプロセッ
サ１５９からの位置指令を受け、関節駆動制御を行う。
その際、動作パターンや刻々変化するロボット装置の姿
勢によって、各関節にかかる負荷は変化しそれに応じて
トルクも変化する。そのためユニット毎の使用度や消耗
度を計るためには、単なる通電時間を記録するだけでは
不十分であることが分かる。

【０１８２】そこで本実施例では、サブプロセッサ１６
０にトルク時間積を計算記憶させる手段を設け、それを
各ユニットの履歴としてユニット選択の評価関数として
用いるている。

【０１８３】具体的には、時間ｔの間のトルク履歴をΔ
ｔによって細分化し、Δｔ毎のトルク面積を近似計算す
る。そしてそれらの総和をもって、時間ｔに対するトル
ク時間積としてサブプロセッサ１６０上に記憶させる。

【０１８４】このように、ユニットが動作を行う毎にト
ルク時間積を計算し、累積していくことにより、ユニッ
トのトータルのトルク時間積を得ることができる。サブ
プロセッサ１６０は常にこの累積トルク時間積を監視
し、請求項１９の発明に係るユニットの最適構成を考え
る上での評価関数として最適構成計算部１５２に情報を
送ったり、またユーザがトルク時間積としてのユニット
の寿命を定めておき、動作中において累積トルク時間積
がその限界値に近づくか、あるいは越えた場合に警告を
発するようにして、動作精度の向上をはかるとともに、
安全性を確保する。

【０１８５】本実施例においては、動作履歴としてトル
ク時間積を用いたが、これは例えば実効トルクであって
も何等差し支えない。また、寿命を検出する手段とし
て、例えばＤＣ電動機における整流子や減速機などの機
械構成部品の消耗度合いを調べる手段を設け、そこから
の情報によって判断しても何等差し支えない。

【０１８６】実施例２８．図３３は請求項２４の発明の
一実施例によるロボット装置の構成を示す図である。図
３３において、図４９に示した従来例と同一要素には同
一符号を付して説明を省略する。この実施例ではサブコ
ントローラが３個の場合について記述しているが、複数
個あればいくつでもよい。図３４はこの実施例のロボッ
ト装置におけるサブコントローラの動作を示すフローチ
ャートである。図３５はシリアルネットワーク型通信路
の構成図である。図３５において、１６６は主コントロ
ーラのデータ送信ドライバー、１６７は主コントローラ
のデータ受信レシーバー、１６８はサブコントローラの
データ送信ドライバー、１６９はサブコントローラのデ
ータ受信レシーバー、Ｒは終端抵抗である。このロボッ
ト装置は、すべてのサブコントローラが指令値の受信を
完了したことを検出した時点で、それらの指令値を有効
とする機能を備えている。

【０１８７】次に動作について説明する。図３３におい
て、まず、従来のものと同様に主コントローラ５１は、
特定の時点でアクチュエータ５４ａ〜５４ｃが同時にと
るべき位置指令値を計算し、シリアルネットワーク通信
路５５から各サブコントローラ５２に送信する。このと
き、本実施例では、従来とは異なり、あるサブコントロ
ーラに対して送信しているデータは、他のサブコントロ
ーラでも同時に受信される。

【０１８８】図３４のフローチャートに示すように、ま
ず、ステップＳＴ２０１でサブコントローラ５２が送信
データを受信すると、ステップＳＴ２０２で自己への指
令値が受信データの中に含まれているかどうかをチェッ
クする。自己への指令値が含まれている場合、ステップ
ＳＴ２０３に進んで、その指令値を仮の指令値として保
存する。次にステップＳＴ２０４で受信データにはどの
サブコントローラへの指令値が含まれているか記録す
る。そして、ステップＳＴ２０５ですべてのサブコント
ローラへの指令値が送信されたかどうかをチェックす
る。すべてのコントローラへの送信が完了していること
が検出された場合、ステップＳＴ２０６で仮の指令値と
して保存しておいた指令値を、正規の指令値として有効
とし、ステップＳＴ２０７でその指令値でサーボ制御を
開始する。ステップＳＴ２０５ですべてのコントローラ
への送信が完了していることが検出されない場合は、ス
テップＳＴ２０１に戻って再び送信データが送られてく
るのを待つ。

【０１８９】図３５は、シリアルネットワーク通信路の
構成図の一例である。ネットワークはこの場合はＲＳ４
８５規格のものであり、送信と受信は同一の通信線を利
用する。図において、主コントローラの送信するデータ
はデータ送信ドライバ１６６を経由して、シリアルネッ
トワーク型通信路５に入る。この送信データはサブコン
トローラ用データ受信レシーバ１６９を経由してすべて
のサブコントローラに受信される。また、参考までにサ
ブコントローラから主コントローラにデータを送信する
必要が生じた場合は、サブコントローラ用データ送信ド
ライバ１６８を経由して、シリアルネットワーク型通信
路５５に入り、主コントローラ用データ受信レシーバ１
６７を経由して主コントローラに受信される。

【０１９０】以上のように、実施例２８によればすべて
のサブコントローラが指令値の受信を完了した時点で、
各々のサブコントローラは主コントローラから送られた
指令値を同時に有効とすることができる。

【０１９１】実施例２９．上記実施例２８では、シリア
ルネットワーク型通信路としてＲＳ４８５規格のものを
示したが、図３６に示すように、主コントローラから見
て送信と受信を独立した通信線を用いることもできる。
図において、１７０および１７１はオアゲートである。
主コントローラからの送信データは、各サブコントロー
ラに同時に送られる。また、サブコントローラ５２ａ〜
５２ｃからのデータはオアゲート１７０または１７１を
経由して主コントローラへ送信させることもできる。

【０１９２】実施例３０．上記実施例２９では、シリア
ルネットワーク型通信路として電気的に直接接続されて
いるものを用いたが、図３７に示すように、途中に非接
触な接続手段を設けてもよい。図において、１７２が非
接触接続手段である。例えば、光学式、磁気式、電波式
等いずれでもよい。

【０１９３】実施例３１．図３８は請求項２５の発明の
一実施例のロボット装置における通信タイミングの一例
を示す説明図である。この実施例では、サブコントロー
ラが３個の場合について記述しているが、複数個あれば
いくらでもよい。主コントローラ５１が指令値生成を完
了した後、時刻ｔ２にサブコントローラ５２ａに対する
指令値を送信する。サブコントローラ５２ａはデータ受
信後、自らに対する指令値が送信されたことを記録する
と共に、その指令値を仮の指令値として保存する。ま
た、この送信データは他のすべてのサブコントローラで
も受信され、サブコントローラ２ａへの指令値が送信さ
れたことを記録する。

【０１９４】次に、時刻ｔ４に主コントローラ５１はサ
ブコントローラ５２ｂに対する指令値を送信する。サブ
コントローラ５２ｂは自らに対する指令値が送信された
ことを記録すると共に、その指令値を仮の指令値として
保存する。また同様にこの送信データは他のすべてのサ
ブコントローラでも受信され、サブコントローラ５２ｂ
への指令値が送信されたことを記録する。

【０１９５】さらに時刻ｔ６からｔ７にかけてサブコン
トローラ２ｃに対する指令値が送信される。サブコント
ローラ５２ｃは自らに対する指令値が送信されたことを
記録すると共に、その指令値を仮の指令値として保存す
る。また、この送信データは他のすべてのサブコントロ
ーラでも受信され、サブコントローラ５２ｃへの指令値
が送信されたことを記録する。そして各サブコントロー
ラはこの時点で、すべてのサブコントローラに対して指
令値が送信されたことを検出するので、予め送られて仮
の指令値として保存しておいた指令値を正規の指令値と
して有効とし、その指令値に基づいてサーボ制御を行
う。

【０１９６】図３９は主コントローラからの送信データ
フォーマット例である。１７３ａはどのサブコントロー
ラに対する指令値かを示すアドレスであり、１７３ｂが
指令値である。各サブコントローラはこのデータを受信
後解析することにより、どのサブコントローラに対する
指令値であるか判断でき、自己への指令値である場合そ
の指令値を仮の指令値として保存することができる。

【０１９７】以上のように、実施例３１によれば、主コ
ントローラから送られてきた指令値をすべてのサブコン
トローラで同時に有効とすることができる。

【０１９８】実施例３２．図４０は請求項２６の発明の
一実施例のロボット装置における通信タイミングの一例
を示す説明図である。主コントローラ５１が指令値生成
を完了した後、すべてのサブコントローラに対する指令
値を含んだ一つのデータを生成し、それを時刻ｔ２から
ｔ３にかけて送信する。各サブコントローラはそのデー
タを受信し、まず、自らに対する指令値を仮の指令値と
して保存し、他のすべてのサブコントローラに対する指
令値が含まれているかチェックする。すべての指令値が
含まれている場合、仮の指令値を正規の指令値として有
効としその指令値に基づいてサーボ制御を行う。

【０１９９】図４１は主コントローラからの送信データ
フォーマット例である。１７４ａは次の１７４ｂがどの
サブコントローラに対する指令値であるかを示すアドレ
スであり、１７４ｂが前述したように指令値である。同
様に、１７４ｄおよび１６ｆは指令値であり、１７４ｃ
および１７４ｅはそれぞれ１７４ｄおよび１７４ｆがど
のサブコントローラに対しての指令値であるかを示すア
ドレスである。すなわち、このデータにはすべてのサブ
コントローラに対する指令値が含まれていることがわか
る。各サブコントローラはこのデータを受信後解析する
ことにより、自己への指令値を保存するとともに、他の
すべてのサブコントローラに対する指令値も含まれてい
るかチェックすることができる。

【０２００】以上のように、実施例３２によれば、主コ
ントローラから送られてきた指令値を、時刻ｔ３におい
てすべてのサブコントローラで同時に有効とすることが
できる。

【０２０１】実施例３３．図４２は請求項２７の発明の
一実施例のロボット装置における通信タイミングの一例
を示す説明図である。この実施例では、サブコントロー
ラが３個の場合について記述しているが、複数個あれば
いくらでもよい。図４３はサブコントローラの動作を示
すフローチャートである。主コントローラ５１が指令値
生成を完了した後、時刻ｔ２からｔ７にかけて各サブコ
ントローラ５２に対して指令値を順に送信する。各サブ
コントローラは、自らに対する指令値を受信したらそれ
を仮の指令値として保存する（ステップＳＴ３０１〜ス
テップＳＴ３０３）。このとき、他のサブコントローラ
に対する指令値は無視して良い。主コントローラは各サ
ブコントローラへの指令値の送信を完了した後、時刻ｔ
８からｔ９にかけてすべてのサブコントローラを対象と
して同期コマンドを送信する。同期コマンドは予め定め
られたパターンを持ち、すべてのサブコントローラが受
信する。各サブコントローラはこのこのコマンドを受信
後直ちに、予め保存しておいた仮の指令値を正規の指令
値として有効とし、その指令値に基づいてサーボ制御を
行う（ステップＳＴ３０４〜ステップＳＴ３０６）。

【０２０２】以上のように、実施例３３によれば、主コ
ントローラから送られてきた指令値をすべのサブコント
ローラで同時に有効とすることができる。

【０２０３】実施例３４．実施例３３では、主コントロ
ーラは各サブコントローラに対して、順に指令値を送信
したが、実施例３２のように、すべてのサブコントロー
ラに対する指令値を含んだ一つのコマンドを送信し、そ
の後同期コマンドを送信するようにしてもよい。

【０２０４】実施例３５．図４４は請求項２８の発明の
一実施例のロボット装置における動作タイミングを示す
説明図である。この実施例ではサブコントローラが３個
の場合について記述しているが、複数個あればいくらで
もよい。主コントローラ５１が指令値生成を完了した
後、まず時刻ｔ２からｔ３にかけてサブコントローラ５
２ａに対する指令値を送信する。サブコントローラ５２
ａはこのデータ受信後、予め定められた時間ΔＴａ経過
した後にこの指令値を有効にする。次に、サブコントロ
ーラ５２ｂに対して時刻ｔ４からｔ５にかけて指令値を
送信する。サブコントローラ５２ｂはこのデータ受信
後、予め定められた時間ΔＴｂ経過した後に有効にす
る。同様にサブコントローラ２ｃは指令値受信後、予め
定められた時間△Ｔｃ経過した後に有効にする。

【０２０５】今、時刻ｔ３から△Ｔａ経過した時刻と、
時刻ｔ５から△Ｔｂ経過した時刻と、時刻ｔ７から△Ｔ
ｃ経過した時刻を同一時刻ｔ８になるように、送信時間
を考慮して定めておくと、３つのサブコントローラに対
する指令値を時刻ｔ８において同時に有効とすることが
できる。

【０２０６】以上のように実施例３５によれば、主コン
トローラから送られてきた指令値をすべてのサブコント
ローラが同一時刻において有効とすることができる。

【０２０７】実施例３６．実施例３５では、最後に指令
値を送信されるサブコントローラ２ｃもデータ受信後予
め定められた時間△Ｔｃ経過後にその指令値を有効にす
るようにしたが、最後に指令値を受け取るサブコントロ
ーラは受信後直ちに有効とし、他のサブコントローラが
自己の指令値を有効とする時刻をこの最後のサブコント
ローラが受信を完了する時刻に一致させておくことによ
り、主コントローラが指令値生成完了後、より短時間で
指令値を有効とすることもできる。

【０２０８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ロボット装置
を構成するユニットに内蔵した駆動制御装置間で制御情
報の通信を行ってロボット装置を駆動し、関節に設けた
非接触給電手段により配線やコネクタを用いることなく
隣接するユニット間の電力供給を行うように構成したの
で、設置性や機動性に優れ、ロボット装置を構成するユ
ニットの交換が容易で、用途に適したロボット装置を容
易に構成でき、ロボット装置の信頼性、保守性、組立性
が向上するという効果がある。

【０２０９】請求項２の発明によれば、双方向に電力供
給可能な電力供給手段を設けるように構成したので、ロ
ボット装置を構成するユニット間の電力供給を双方向に
行うことができ、駆動機構から回生電力が発生した場合
は外部電源側に位置する隣接したユニットへ電力を回生
することができるのでユニット内に回生電力を処理する
回路が不要となるとともに、電力を有効に利用でき、ロ
ボット装置の駆動効率が高くなるという効果がある。

【０２１０】請求項３の発明によれば、ユニットを構成
する関節の駆動機構の中空部に非接触の電力供給手段を
配置するように構成したので、関節部分の小型化が容易
で、ユニット間の接合が容易にでき、非接触給電装置が
高効率になるという効果がある。

【０２１１】請求項４の発明によれば、分離型トランス
を用いて隣接するユニット間の電力供給を非接触に行
い、対向するコア断面部分において、各々のユニットの
位置に関係なく片側のコア断面を他方のコア断面に含ま
れるように構成したので、給電部品の高い加工精度や組
立精度が不要となり、ロボット装置が安価にできるだけ
でなく、非接触給電装置の動作が安定するという効果が
ある。

【０２１２】請求項５の発明によれば、商用電源を電力
供給源として動作させる場合は、コンバータ装置により
整流平滑して直接または変換器を介して直流電力を駆動
制御装置に供給し、バッテリーや太陽電池等の外部直流
電源を電力供給源として動作させる場合は、入力電圧を
商用電源用のコンバータ装置の出力電圧に変換して共通
直流母線により駆動制御装置へ電力供給を行うように構
成したので、商用電源への接続が困難な場所でも容易に
駆動することができ、様々な作業環境に対応できるとい
う効果がある。

【０２１３】請求項６の発明によれば、通常時は外部電
源からロボット装置の電力供給を行うと同時に少なくと
も一つのユニット設けられた電力蓄積手段に電力を蓄積
し、外部電源の異常検出手段により電源異常が検出され
た場合、電力蓄積手段から各ユニットへ電力供給を行う
ように構成したので、停電等の電源異常時にも安定して
動作させることができるという効果がある。

【０２１４】請求項７の発明によれば、外部電源の異常
時に、予め設定された退避動作を行った後、各ユニット
の消費電力を最小に保って待機するか、または停止する
制御シーケンスを設けるように構成したので、停電等の
電源異常時にも安定して動作させることができ、電源復
帰時にロボット装置の初期設定等が不要で、容易に作業
復帰できるという効果がある。

【０２１５】請求項８の発明によれば、ユニットを構成
するリンクに閉断面構造部を設け、その内部に駆動制御
装置を配置するように構成したので、ロボット装置を構
成するユニットの骨格構造を、コントローラを内蔵した
一体型ロボットに適した軽量かつ高剛性にでき、ロボッ
ト装置と外部との接触あるいは衝突に対してコントロー
ラの高い保護性能が得られるという効果がある。

【０２１６】請求項９の発明によれば、ユニットを構成
するリンクの一部に、内部に熱伝導流体が充填されて密
閉された中空構造部を設け、この中空構造部の内部に駆
動制御装置の一部または全部を配置し、リンクの一部ま
たは全部に放熱手段を設けるように構成したので、駆動
制御装置で生じた熱を熱伝導性流体の対流等により、リ
ンクに設けられた放熱手段から効率的に放出することが
でき、高い放熱特性が得られ、ユニットの小型化が容易
になるという効果がある。

【０２１７】請求項１０の発明によれば、リンクの構造
部材が熱良伝導性材料で形成され、表面の一部または全
部に電気絶縁性となる処理が施されており、同部分上に
駆動制御装置を構成する電気部品と配線部材が高密度に
実装されるように構成したので、高い放熱特性が得ら
れ、ユニットの小型化が容易になるという効果がある。

【０２１８】請求項１１の発明によれば、隣接するユニ
ットの関節部分において、片側のユニットに配置された
電動機の固定子と、他方のユニットに配置された電動機
の回転子によって関節の駆動機構の動力源となる電動機
を形成するように構成したので、ユニットの組み合わせ
に適した電動機容量の駆動機構を構成できるとともに、
ロボット装置の組立が容易にでき低価格になるという効
果がある。

【０２１９】請求項１２の発明によれば、固定子または
回転子とユニットの外表面に一体の構造物を設けるよう
に構成したので、ロボット装置の内部構造を外界から隔
絶することができ、ロボット装置の高い耐水、耐油、耐
湿性および防爆性が得られるという効果がある。

【０２２０】請求項１３の発明によれば、駆動機構とし
て設けた電動機の内部の磁気回路を利用して電力給電お
よび信号伝送を行うように構成したので、特に電力給電
および信号伝達用の部品を用いなくても、電力給電およ
び信号伝達を行うことができる。

【０２２１】請求項１４の発明によれば、回転関節軸中
心に大きな中空スペースを持つように構成したので、こ
の中空部分に電力を伝送する高周波トランスを構成する
コア及び信号伝送用の光送受信装置を設けることことが
でき、非接触で電力及び信号の伝送を行うことができ
る。したがって、ケーブルなどの曲げ疲労による断線を
無くすことができると共に、簡単に駆動リンク側と被駆
動リンク側を分離することができ、保守性、組立性、信
頼性に優れたロボット装置を得ることができるという効
果がある。

【０２２２】請求項１５の発明によれば、回転関節軸中
心に大きな中空スペースを持つように構成したので、こ
の中空部分に電力を伝送する高周波トランスを構成する
コア及び信号伝送用の光送受信装置を設けることことが
でき、非接触で電力及び信号の伝送を行うことができ
る。したがって、ケーブルなどの曲げ疲労による断線を
無くすことができると共に、簡単に駆動リンク側と被駆
動リンク側を分離することができ、保守性、組立性、信
頼性に優れたロボット装置を得ることができるという効
果がある。

【０２２３】請求項１６の発明によれば、駆動リンクに
固定されたコアとウオームホイールの間あるいは中空円
筒部とウオームホイールの間に防塵，防油用のシールを
設けるように構成したので、ウオームギヤ減速機のウオ
ームとウオームホイールとの間のグリースや駆動リンク
内で発生する塵などの影響から、駆動リンク側コア、被
駆動リンク側コア、駆動リンク側光送受信装置、被駆動
リンク側光送受信装置を保護することができ、より信頼
性の高いロボット装置を得ることができるという効果が
ある。

【０２２４】請求項１７の発明によれば、主軸受内輪と
主軸受外輪との間の被駆動リンク側の部分に、あるいは
被駆動リンクに固定されたコアと主軸受内輪との間に防
塵，防油用のシールを設けるように構成したので、主軸
受のグリースなどの影響から、駆動リンク側コア、被駆
動リンク側コア、駆動リンク側光送受信装置、被駆動リ
ンク側光送受信装置を保護することができ、より信頼性
の高い請求項１５の関節構造を持つロボット装置を得る
ことができるという効果がある。

【０２２５】請求項１８の発明によれば、関節１箇所に
対して２個の関節ユニットを並列に配置するように構成
したので、トルクや剛性の大きな関節ユニットを新たに
設けることなく、同一の関節ユニット２個で必要なトル
クや剛性を実現できる。従って、１台のロボット装置あ
るいは品種の異なるロボット装置の関節を、従来よりも
少ない品種の関節ユニットで構成することが可能とな
り、関節毎に最初から個別に設計する手間が省ける他、
関節ユニットの調達も容易になるので低コスト化も期待
できるという効果がある。

【０２２６】請求項１９の発明によれば、作業プログラ
ムに最適なユニット構成を求める処理部と、その結果を
もとにユニット構成を自動生成するユニット交換手段を
備えるように構成したので、電動機容量や電力など動作
における無駄な部分を極めて少なくでき、また、動作範
囲においても省スペース化が図られる。また、作業プロ
グラムの作成さえすれば、作業場における無人化が可能
になるという効果がある。

【０２２７】請求項２０の発明によれば、組み立て場所
と実際の作業場所との間を作業ロボット、あるいはユニ
ット交換手段が行き来できるように構成したので、短い
周期で変化する作業動作パターンに対して、人為的に構
成変更する必要がなく、作業効率が格段に向上するとい
う効果がある。

【０２２８】請求項２１の発明によれば、ロボット電源
立ち上げ時に、各ユニットのＩＤが自動設定できるよう
に構成したので、ＩＤ設定スイッチなどの設備を設ける
必要がなく、ユニットの小型化が可能となり、また、操
作性も向上する。また、複数ユニットからの最適構成を
選択する際も、それぞれのＩＤ設定が必要なくなり、ユ
ニット構成設定が容易になるという効果がある。

【０２２９】請求項２２の発明によれば、各関節の動作
パターンを操作して、全体の電力消費を小さくするよう
に構成したので、制御回路などに影響を及ぼす発熱量の
減少を図れるという効果がある。

【０２３０】請求項２３の発明によれば、各ユニットに
それぞれの動作履歴を記憶させ、最適なユニット構成を
選択する上で、ユニットの寿命を考慮するように構成し
たので、作業の精度や安全性の確保が可能になる。ま
た、ユニットの交換時期などがそれぞれの実働履歴によ
って得ることができるため、結果的にユニット寿命の長
期化などにつながるという効果がある。

【０２３１】請求項２４の発明によれば、すべてのサブ
コントローラが指令値の受信を完了したことを検出した
時点で、それらの指令値を同時に有効とするように構成
したので、低速で安価なシリアルネットワーク型通信路
を用いても、すべてのサブコントローラに対する指令値
が同時に有効となり、高速動作時でも高い軌跡精度を実
現できるという効果がある。

【０２３２】請求項２５の発明によれば、主コントロー
ラから各サブコントローラに順に指令値を送信し、すべ
てのサブコントローラが指令値の受信を完了したことを
検出した時点で、それらの指令値を同時に有効とするよ
うに構成したので、低速で安価なシリアルネットワーク
型通信路を用いても、すべてのサブコントローラに対す
る指令値が同時に有効となり、高速動作時でも高い軌跡
精度を実現できるという効果がある。

【０２３３】請求項２６の発明によれば、主コントロー
ラからすべてのサブコントローラが同時に受信すべき一
つのデータを送り、そのデータの中にすべてのサブコン
トローラに対する指令値を含めておき、すべてのサブコ
ントローラが指令値の受信を完了したことを検出した時
点で、それらの指令値を同時に有効とするように構成し
たので、低速で安価なシリアルネットワーク型通信路を
用いても、すべてのサブコントローラに対する指令値が
同時に有効となり、高速動作時でも高い軌跡精度を実現
できるという効果がある。

【０２３４】請求項２７の発明によれば、すべてのサブ
コントローラに対して指令値を送信した後、すべてのサ
ブコントローラが同時に受信する同期コマンドを主コン
トローラが発信し、各サブコントローラがその同期コマ
ンドを受信を完了した時点で、指令値を同時に有効にす
るように構成したので、低速で安価なシリアルネットワ
ーク型通信路を用いても、すべてのサブコントローラに
対する指令値が同時に有効となり、高速動作時でも高い
軌跡精度を実現できるという効果がある。

【０２３５】請求項２８の発明によれば、各サブコント
ローラが自分に対する指令値を受信完了してから、予め
定められた時間の後にその指令値を有効にするように構
成したので、低速で安価なシリアルネットワーク型通信
路を用いても、すべてのサブコントローラに対する指令
値が同時に有効とすることが可能となり、高速動作時で
も高い軌跡精度を実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明に対応した実施例１のロボッ
ト装置を示す構成図であり、（ａ）は組立斜視図、
（ｂ）はユニット毎に分解した斜視図である。

【図２】図１に示されたロボット装置の一部の構成を
示す断面図である。

【図３】図１に示されたロボット装置の内部構成を示
すブロック図である。

【図４】請求項２の発明に対応した実施例２のロボッ
ト装置における非接触給電部の構成を示す回路図であ
る。

【図５】請求項３の発明に対応した実施例３のロボッ
ト装置における関節部分の構造を示す断面図である。

【図６】請求項４の発明に対応した実施例４のロボッ
ト装置における非接触給電用の分離型トランスの構造を
示す断面図である。

【図７】請求項４の発明に対応した実施例４のロボッ
ト装置における非接触給電用の分離型トランスの変形例
の構造を示す断面図である。

【図８】請求項５の発明に対応した実施例５のロボッ
ト装置におけるユニットの構成の一部を示すブロック図
である。

【図９】請求項６の発明に対応した実施例６のロボッ
ト装置におけるユニットの構成の一部を示すブロック図
である。

【図１０】請求項７の発明に対応した実施例７のロボ
ット装置の制御シーケンスの一部の一例を示すフローチ
ャートである。

【図１１】請求項８の発明に対応した実施例８のロボ
ット装置におけるリンクの構造を示す斜視図である。

【図１２】請求項９の発明に対応した実施例９のロボ
ット装置におけるリンクの構造を示す斜視図である。

【図１３】請求項１０の発明に対応した実施例１０の
ロボット装置におけるリンクの構造を示す斜視図であ
る。

【図１４】請求項１１の発明に対応した実施例１１の
ロボット装置における関節部分の構造を示す断面図であ
る。

【図１５】請求項１２の発明に対応した実施例１２の
ロボット装置におけるユニットの構造を示す断面図であ
る。

【図１６】請求項１３の発明に対応した実施例１３の
ロボット装置の関節駆動機構としての電動機の構成図で
あり、（ａ）は電動機回転軸を含む縦断面図、（ｂ）は
回転軸に垂直な横断面図である。

【図１７】請求項１４の発明に対応した実施例１４の
ロボット装置の関節構造の断面図である。

【図１８】請求項１５の発明に対応した実施例１５の
ロボット装置の関節部分の断面図である。

【図１９】請求項１６の発明に対応した実施例１６の
ロボット装置の関節部分の断面図である。

【図２０】請求項１７の発明に対応した実施例１８の
ロボット装置の関節部分の断面図である。

【図２１】請求項１８の発明に対応した実施例２０の
ロボット装置の関節部分を示す断面図である。

【図２２】請求項１８の発明に対応した実施例２１の
ロボット装置の関節ユニットを示す図である。

【図２３】請求項１８の発明に対応した実施例２１の
ロボット装置の関節部分を示す図である。

【図２４】請求項１９の発明に対応した実施例２２の
ロボット装置の全体構成を示す概略図である。

【図２５】実施例２２に係るロボット装置における動
作パターンの一例を示す図である。

【図２６】実施例２２に係るロボット装置の作業ロボ
ットの全体図である。

【図２７】請求項２０の発明に対応した実施例２３の
ロボット装置の全体構成を示す図であり、（ａ）は組み
立て場所の構成要素を示す図、（ｂ）は組み立て場所と
作業場所を含めた構成を示す図である。

【図２８】請求項２１の発明に対応した実施例２４の
ロボット装置の電源立ち上げ方法の説明に用いるブロッ
ク図である。

【図２９】請求項２１の発明に対応した実施例２５の
ロボット装置のユニットＩＤ認識方法の説明に用いるブ
ロック図である。

【図３０】請求項２２の発明に対応した実施例２６の
ロボット装置の説明に用いる図で、従来または実施例２
６に係る処理を行う前の各軸の動作パターンを示す特性
図である。

【図３１】実施例２６のロボット装置の各軸の動作パ
ターンを示す特性図である。

【図３２】請求項２３の発明に対応した実施例２７の
ロボット装置のトルク−時間変化の一例を示す特性図で
ある。

【図３３】請求項２４の発明に対応した実施例２８の
ロボット装置の構成を示すブロック図である。

【図３４】実施例２８のロボット装置におけるサブコ
ントローラの動作を示すフローチャートである。

【図３５】実施例２８のロボット装置におけるシリア
ルネットワーク型通信路の構成図である。

【図３６】請求項２４の発明に対応した実施例２９の
ロボット装置におけるシリアルネットワーク型通信路の
構成図である。

【図３７】請求項２４の発明に対応した実施例３０の
ロボット装置におけるシリアルネットワーク型通信路の
構成図である。

【図３８】請求項２５の発明に対応した実施例３１の
ロボット装置における通信タイミングを示す説明図であ
る。

【図３９】実施例３１のロボット装置における送信デ
ータフォーマットの構成図である。

【図４０】請求項２６の発明に対応した実施例３２の
ロボット装置における通信タイミングを示す説明図であ
る。

【図４１】実施例３２のロボット装置における送信デ
ータフォーマットの構成図である。

【図４２】請求項２７の発明に対応した実施例３３の
ロボット装置における通信タイミングを示す説明図であ
る。

【図４３】実施例３３のロボット装置におけるサブコ
ントローラの動作を示すフローチャートである。

【図４４】請求項２８の発明に対応した実施例３５の
ロボット装置における動作タイミングを示す説明図であ
る。

【図４５】従来のロボット装置を構成する一つのユニ
ットの構造を示す図である。

【図４６】従来のロボット装置等に用いられる電動機
制御システムの構成を示す図である。

【図４７】従来のロボット装置の関節構造の一例を示
す断面図である。

【図４８】従来のロボット装置の関節部分を示す図で
ある。

【図４９】従来のロボット装置の構成を示すブロック
図である。

【図５０】従来のロボット装置の通信タイミングを示
す説明図である。

【図５１】従来のロボット装置の送信データフォーマ
ットの構成図である。

【符号の説明】

１６駆動リンク、１７被駆動リンク、１８回転関
節軸、１９主軸受内輪、２０主軸受外輪、３３電
動機（駆動機構）、３８Ａ，３８Ｂ関節ユニット、５
１主コントローラ、５２ａ〜５２ｃサブコントロー
ラ、５５シリアルネットワーク型通信路、６０ａ〜６
０ｃユニット、６２，６３ａ，６３ｂ駆動制御装置、
６４ａ，６４ｂ分離型トランス（電源供給手段）、６
６ａ〜６６ｃリンク、６７ａ〜６７ｅ関節、６８ａ
〜６８ｅ電動機（駆動機構）、７２商用電源、７２
ａ入力端子、７６ＤＣ／ＤＣコバータ（コンバータ
装置）、８６ａ〜８６ｄ通信用カプラ（通信手段）、
１０２ａ，１０２ｂ分離型トランスのコア、１０３
外部直流電源、１０３ａ入力端子、１０４ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ、１０５電源異常検出回路（異常検出手
段）、１０６バッテリー（電力蓄積手段）、１０７
充放電回路（電力変換手段）、１０８閉断面構造部、
１０９密閉された中空構造部、１１１放熱フィン
（放熱手段）、１１２電気絶縁層、１１３固定子、
１１４回転子、１１８ａ〜１１８ｃ外表面に設けられ
た一体の構造物、１２４ａ〜１２４ｈ電機子コイル
（伝送手段）、１２５ａ〜１２５ｆ回転子コイル（伝
送手段）、１３４ウオームギヤ減速機、１３６ウオ
ームホイール、１３７中空円筒部、１３８駆動リン
ク側コア、１３９被駆動リンク側コア、１４０駆動
リンク側光送受信装置、１４１被駆動リンク側光送受
信装置、１４２，１４３防塵，防油用のシール、１５
２処理部、１５３組み立て用ロボット（ユニット交
換手段）、１５４ロボットベース部、１５６作業ロボ
ット、１５７作業場所、１５８組み立て場所、１５
９メインプロセッサ（制御手段）、１６０ａ〜１６０
ｃサブプロセッサ（記憶手段、検知手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松山二郎尼崎市塚口本町八丁目１番１号三菱電機株式会社産業システム研究所内 (72)発明者佐竹彰尼崎市塚口本町八丁目１番１号三菱電機株式会社産業システム研究所内 (72)発明者橋丘豊尼崎市塚口本町八丁目１番１号三菱電機株式会社産業システム研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のリンクとリンクを結合する関節を
有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制御
装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆動
機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作り、
これらユニットを複数連結することで構成したロボット
装置において、前記隣接するユニットには、それら各ユ
ニットに搭載された前記駆動制御装置間の通信を行う通
信手段と、隣接するユニット間で電力供給を非接触で行
う電力供給手段とが設けられ、前記通信手段および電力
供給手段が前記関節に配置されていることを特徴とする
ロボット装置。
【請求項２】前記電力供給手段が、前記隣接するユニ
ット間で電力を双方向に供給可能に構成されていること
を特徴とする請求項１記載のロボット装置。
【請求項３】前記ユニットを構成する関節の駆動機構
が中空部を有し、該中空部に前記電力供給手段が備えら
れていることを特徴とする請求項１記載のロボット装
置。
【請求項４】前記電力供給手段が分離型トランスを用
いて構成され、該分離型トランスの対向するコアの断面
積に差を設け、片側のコアの断面が他方のコア断面に含
まれるように構成されていることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載のロボット装置。
【請求項５】複数のリンクとリンクを結合する関節を
有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制御
装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆動
機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作り、
これらユニットを複数連結することで構成したロボット
装置において、少なくとも一つのユニットに商用電源の
入力端子と、外部直流電源の入力端子と、前記商用電源
を整流平滑して直接または変換器を介して前記駆動制御
装置の直流母線に出力するコンバータ装置と、前記外部
直流電源の入力電圧を前記コンバータ装置の出力電圧に
変換して共通直流母線に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ
とを備えたことを特徴とするロボット装置。
【請求項６】複数のリンクと該リンクを結合する関節
を有し、該関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制御
装置を前記リンクの一部または全部に分散配置してユニ
ット構成されたロボット装置において、少なくとも一つ
のユニットに電力蓄積手段と、外部電源の異常検出手段
と、通常時には外部電源から前記電力蓄積手段へ電力を
供給し、外部電源異常時には前記電力蓄積手段から各ユ
ニットへの給電を行う電力変換手段を備えたことを特徴
とするロボット装置。
【請求項７】前記外部電源の異常時に、予め設定され
た退避動作を行った後、各ユニットの消費電力を最小に
保って待機するか、または停止する制御シーケンスを有
する制御手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の
ロボット装置。
【請求項８】複数のリンクとリンクを結合する関節を
有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制御
装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆動
機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作り、
これらユニットを複数連結することで構成したロボット
装置において、前記少なくとも一つのユニットを構成す
るリンクが、一部または全部に一体に成形された閉断面
構造部を有し、該閉断面構造部の内部に前記駆動制御装
置が配置されていることを特徴とするロボット装置。
【請求項９】複数のリンクとリンクを結合する関節を
有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制御
装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆動
機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作り、
これらユニットを複数連結することで構成したロボット
装置において、前記少なくとも一つのユニットを構成す
るリンクの一部に、内部に熱伝導流体が充填されて密閉
された中空構造部を設け、該中空構造部の内部に前記駆
動制御装置の一部または全部を配置し、前記リンクの一
部または全部に放熱手段を設けたことを特徴とするロボ
ット装置。
【請求項１０】複数のリンクとリンクを結合する関節
を有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制
御装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆
動機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作
り、これらユニットを複数連結することで構成したロボ
ット装置において、前記少なくとも一つのユニットを構
成するリンクが熱良伝導性材料で形成され、かつ表面の
一部または全部に電気絶縁層が形成され、該電気絶縁層
上に前記駆動制御装置を構成する電気部品と配線部材の
一部または全部が配置されていることを特徴とするロボ
ット装置。
【請求項１１】複数のリンクとリンクを結合する関節
を有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制
御装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆
動機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作
り、これらユニットを複数連結することで構成したロボ
ット装置において、前記少なくとも一組の隣接するユニ
ットのリンク同士を結合する関節の駆動機構に電動機が
配され、該電動機の固定子が一方のユニットに配置さ
れ、回転子が他方のユニットに配置されていることを特
徴とするロボット装置。
【請求項１２】前記一方のユニットが、該ユニットの
外表面と前記固定子の外表面に一体に設けられた構造物
を有し、前記他方のユニットが、該ユニットの外表面と
前記回転子の外表面に一体に設けられた構造物を有する
ことを特徴とする請求項１１記載のロボット装置。
【請求項１３】複数のリンクとリンクを結合する関節
を有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制
御装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆
動機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作
り、これらユニットを複数連結することで構成したロボ
ット装置において、前記駆動機構として減速機構を用い
ず直接前記関節を駆動する電動機が設けられ、該電動機
の内部の磁気回路を利用して電力給電および信号伝送を
行う伝送手段を備えたことを特徴とするロボット装置
【請求項１４】複数のリンクとリンクを結合する関節
を有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制
御装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆
動機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作
り、これらユニットを複数連結することで構成したロボ
ット装置において、前記駆動機構の減速機としてウオー
ムギヤ減速機が用いられ、前記関節の主軸受内輪と前記
ウオームギヤ減速機のウオームホイールおよび被駆動リ
ンクが連結されると共に、ウオームホイールから被駆動
リンクまでの回転関節軸中心が中空構造とされ、この中
空部分に電力を非接触伝送する高周波トランスを構成す
るコアおよび信号伝送用の光送受信装置が設けられ、一
方のコアおよび光送受信装置が駆動リンクに固定され、
他方のコアおよび光送受信装置が被駆動リンクに固定さ
れていることを特徴とするロボット装置。
【請求項１５】複数のリンクとリンクを結合する関節
を有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制
御装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆
動機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作
り、これらユニットを複数連結することで構成したロボ
ット装置において、前記駆動機構の減速機として、前記
関節の主軸受外輪とウオームホイールおよび被駆動リン
クが連結されたウォームギヤ減速機を設け、前記ウオー
ムホイールから被駆動リンクまでの回転関節軸中心が中
空構造とされ、この中空部分に電力を非接触伝送する高
周波トランスを構成するコアおよび信号伝送用の光送受
信装置が設けられ、一方のコアおよび光送受信装置が駆
動リンクに固定され、他方のコアおよび光送受信装置が
被駆動リンクに固定された関節構造を持つことを特徴と
するロボット装置。
【請求項１６】前記駆動リンクに固定されたコアと前
記ウオームホイールとの間、または前記コアを固定する
中空円筒部と前記ウオームホイールとの間に、防塵，防
油用のシールを設けたことを特徴とする請求項１４項記
載のロボット装置。
【請求項１７】前記関節の主軸受内輪と主軸受外輪と
の間の被駆動リンク側の部分、あるいは被駆動リンクに
固定されたコアと前記主軸受内輪との間に、防塵，防油
用のシールを設けたことを特徴とする請求項１５項記載
のロボット装置。
【請求項１８】複数のリンクと該リンクを結合する関
節とを有するロボット装置において、電動機と減速機お
よび前記複数の隣接するリンクの相対的な回転運動を案
内する軸受を一体の関節ユニットとして構成し、該関節
ユニットを隣接する前記リンク間に２個並列に配置結合
したことを特徴とするロボット装置。
【請求項１９】複数のリンクとリンクを結合する関節
を有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制
御装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆
動機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作
り、これらユニットを複数連結することで構成したロボ
ット装置において、作業プログラムに最適なユニット構
成を求める処理部と、該処理部によって決められたユニ
ット構成を自動生成して作業ロボットを組み立てるユニ
ット交換手段とを備えたことを特徴とするロボット装
置。
【請求項２０】それぞれ別の自由度、形状、駆動力を
もつユニットを複数格納した組み立て場所と、作業場所
との間を、前記作業ロボットまたはユニット交換手段の
どちらかが移動可能に構成されていることを特徴とする
請求項１９記載のロボット装置。
【請求項２１】複数のリンクとリンクを結合する関節
を有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制
御装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆
動機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作
り、これらユニットを複数連結することで構成したロボ
ット装置において、前記ユニットを組み立て電源を立ち
上げる際に、ロボットベース部に近いユニットから順次
電源を立ち上げることにより、各ユニットのＩＤを自動
的に認識する制御手段を備えたことを特徴とするロボッ
ト装置。
【請求項２２】複数のリンクとリンクを結合する関節
を有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制
御装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆
動機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作
り、これらユニットを複数連結することで構成したロボ
ット装置において、任意の点からある目標点までの移動
に際し、到達時間や精度は保ちつつ、全体としての電力
消費が小さくなる各関節の動作パターンを自動生成する
制御手段を備えていることを特徴とするロボット装置。
【請求項２３】複数のリンクとリンクを結合する関節
を有し、前記関節の駆動機構および該駆動機構の駆動制
御装置を各リンクに分散配置して、前記リンクと前記駆
動機構および駆動制御装置とでそれぞれユニットを作
り、これらユニットを複数連結することで構成したロボ
ット装置において、前記各ユニットが、通電時間や実効
トルクなどの動作履歴を記憶する記憶手段と、構成する
機構部品の消耗度合いを検知する検知手段とを備えてい
ることを特徴とするロボット装置。
【請求項２４】複数のアクチュエータに対する位置、
速度、電流およびトルクのうち少なくとも一つの指令値
を生成する主コントローラと、その指令値に追従するよ
うにサーボ制御を行う複数のサブコントローラとが、シ
リアルネットワーク型通信路で接続されたロボット装置
において、すべての前記サブコントローラが指令値の受
信を完了したことを検出した時点で、それらの指令値を
有効とすることを特徴とするロボット装置。
【請求項２５】前記主コントローラは、前記各サブコ
ントローラに順に指令値を送信することを特徴とする請
求項２４記載のロボット装置。
【請求項２６】前記主コントローラは、すべての前記
サブコントローラが同時に受信すべき一つのデータを送
り、そのデータの中に、すべての前記サブコントローラ
に対する指令値を含めることを特徴とする請求項２４記
載のロボット装置。
【請求項２７】複数のアクチュエータに対する位置、
速度、電流およびトルクのうち少なくとも一つの指令値
を生成する主コントローラと、その指令値に追従するよ
うにサーボ制御を行う複数のサブコントローラとが、シ
リアルネットワーク型通信路で接続されたロボット装置
において、前記主コントローラが、すべての前記サブコ
ントローラに予め指令値を送信し、その後、すべてのサ
ブコントローラが同時に受信すべき同期コマンドを発信
し、各サブコントローラがその同期コマンドの受信を完
了した時点で、予め送信されていた指令値を有効とする
ことを特徴とするロボット装置。
【請求項２８】複数のアクチュエータに対する位置、
速度、電流およびトルクのうち少なくとも一つの指令値
を生成する主コントローラと、その指令値に追従するよ
うにサーボ制御を行う複数のサブコントローラとが、シ
リアルネットワーク型通信路で接続されたロボット装置
において、前記各サブコントローラが指令値を受信完了
してから、各サブコントローラ毎に予め定められた時間
経過後に、その指令値を有効にすることを特徴とするロ
ボット装置。