WO2013039204A1

WO2013039204A1 - トルク制限機構、駆動装置及びロボット装置

Info

Publication number: WO2013039204A1
Application number: PCT/JP2012/073636
Authority: WO
Inventors: 進牧野内; 正思岡田; 康大野; 明光蛯原
Original assignee: 株式会社ニコン
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-03-21

Abstract

　トルク制限機構は、回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達可能である。トルク制限機構は、回転駆動軸と被駆動軸とのうち少なくとも一方の回転軸の周面の少なくとも一部に対して接触可能に設けられ、回転軸の軸方向とは異なる方向に力が加えられた状態で回転軸に接触することによって回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達するベルト部を有する伝達部と、回転駆動軸と被駆動軸とに対して相対的な変位を生じさせる許容値が可変となるように、回転軸に対するベルト部の接触状態を調整可能な調整部とを備える。

Description

トルク制限機構、駆動装置及びロボット装置

　本発明は、トルク制限機構、駆動装置及びロボット装置に関する。
　本願は、２０１１年９月１５日に出願された日本特許出願２０１１－２０２０１７号、及び２０１１年９月２９日に出願された日本特許出願２０１１－２１４２７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　近年、例えば工業分野に限られず、医療や福祉などの広い産業分野において、作業者の負担軽減等を目的として、ロボット装置が用いられている。例えば、産業用ロボットやサービスロボットなど、人と協調作業を行うロボット装置が知られている。ロボット装置の構成として、例えば複数のアームが連結され、連結部を中心としてアームが回転する構成が知られている。各アームの連結部には、駆動力を伝達するトルク制限機構などの動力伝達機構が設けられている。

　このようなロボット装置には、重量物を支持したり、所定の位置へ移動したりなど、パワー及び精密さが求められる。そこで、ロボット装置のアームや連結部には高い剛性が不可欠となる。一方で、例えばロボット装置がアームを移動させながら動作を行う場合、アームの一部が他の部位等に衝突する場合が想定されうる。このような場合、衝突箇所に傷がついたり、アームや他の部位が破損したりする可能性がある。そのため、アームや連結部には一定の柔軟性が求められる。例えば、ロボット装置は、ロボットの腕（被駆動体）が何らかの物体に接触して、過大なトルクがロボットの腕にかかった場合に、接触した物体やロボット装置に損傷を与えないように、ロボットの腕の動作を停止する必要がある。従って、ロボット装置には、剛性及び柔軟性という相反的な性質を兼ね備えていることが求められている。

　このようなロボット装置を実現するため、例えば、アーム同士の連結部の動力伝達機構を機械構造的に柔軟にする構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。例えば、動力伝達機構として、トルクリミッタや磁性流体などを用いた構成が知られている。

　例えば、特許文献１に記載の技術では、ロボット装置は、駆動装置により回転する回転軸がトルク制限機構を介して、ロボットの腕に結合された出力軸に接続されている。このトルク制限機構は、予め設定された所定のトルク以上のトルクが駆動装置の回転軸と出力軸との間に発生した場合に、回転軸と出力軸との間にすべりを発生させることで、出力軸へのトルクの伝達を所定のトルク未満に制限する。

特開２００１－２４１４６２号公報

　しかしながら、例えば上記の動力伝達機構においては、大掛かりな装置やシール機構などが用いられるため、構造が複雑となり、大型化や重量化が避けられない場合がある。この場合、小型のロボット装置に対して適用することは困難である。

　また、ロボット装置は、例えば、駆動装置の回転方向やロボットの腕の姿勢などのようにロボットの動作に応じて、異なる大きさのトルクを出力軸に伝達する制御を行っている。しかしながら、このように出力軸に伝達するトルクの大きさが異なる場合に、上述のロボット装置は、すべりを発生させる許容値である所定のトルクが一定であるため、ロボットの動作に応じて滑りを発生させることができない。したがって、上述のロボット装置は、ロボットの動作に応じて被駆動体が物体と接触したことを正確に検出することが困難な場合がある。

　本発明の態様は、剛性及び柔軟性を備えるトルク制限機構、駆動装置及びロボット装置を提供することを目的とする。

　また、別の目的は、被駆動体が物体と接触したことを正確に検出することができる駆動装置、及びロボット装置を提供することにある。

　本発明の一態様に従えば、回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達可能なトルク制限機構であって、回転駆動軸と被駆動軸とのうち少なくとも一方の回転軸の周面の少なくとも一部に対して接触可能に設けられ、回転軸の軸方向とは異なる方向に力が加えられた状態で回転軸に接触することによって回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達するベルト部を有する伝達部と、回転駆動軸と被駆動軸とに対して相対的な変位を生じさせる許容値が可変となるように、回転軸に対するベルト部の接触状態を調整可能な調整部とを備えるトルク制限機構が提供される。

　また、本発明の別の態様に従えば、回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達可能なトルク制限機構であって、回転駆動軸と被駆動軸とのうち少なくとも一方の回転軸の周面の少なくとも一部に対して接触可能な可撓性のベルト部を有し、ベルト部を介して回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達する伝達手段と、回転駆動軸と被駆動軸とに対して相対的な変位を生じさせる許容値が可変となるように、回転軸に対するベルト部の接触状態を調整可能な駆動部を有する調整手段とを備えるトルク制限機構が提供される。

　また、本発明の別の態様に従えば、上記態様に従うトルク制限機構と、回転駆動軸を回転させる回転機構とを備える駆動装置が提供される。

　また、本発明の別の態様に従えば、上記態様に従う駆動装置を備えるロボット装置が提供される。

　また、本発明の別の態様に従えば、上記態様に従うトルク制限機構を備えるロボット装置が提供される。

　また、本発明の別の態様に従えば、回転駆動軸を回転させる回転機構と、被駆動軸に前記回転駆動軸の回転力を伝達し、前記回転駆動軸と前記被駆動軸とに対して相対的な変位を生じさせることが可能な回転力伝達部と、前記相対的な変位を生じさせる所定の許容値を調整可能な調整部と、を有するトルク制限機構と、前記回転駆動軸の回転位置を示す第１位置情報を検出する第１のエンコーダと、前記被駆動軸の回転位置を示す第２位置情報を検出する第２のエンコーダと、前記第１位置情報及び前記第２位置情報に基づいて、前記相対的な変位の有無を判定する制御部と、を備えることを特徴とする駆動装置が提供される。

　また、本発明の別の態様に従えば、上記の駆動装置を備えることを特徴とするロボット装置が提供される。

　本発明の態様によれば、剛性及び柔軟性を備えるトルク制限機構、駆動装置及びロボット装置を提供することができる。

　また、本発明の態様によれば、被駆動体が物体と接触したことを正確に検出することができる。

本発明の第一実施形態に係るロボット装置の構成を示す斜視図。本実施形態に係るロボット装置の一部の構成を示す図。本実施形態に係るロボット装置の一部の構成を示す図。本実施形態に係るロボット装置の一部の構成を示す図。本実施形態に係るトルク制限機構の構成を示す図。本実施形態におけるトルク制限機構の特性を示すグラフ。本実施形態におけるトルク制限機構の動作を示す図。本実施形態におけるトルク制限機構の動作を示す図。本実施形態におけるトルク制限機構の動作を示す図。本実施形態におけるトルク制限機構の動作を示す図。本実施形態におけるトルク制限機構の動作を示す図。本発明の第二実施形態に係るロボット装置の一部の構成を示す斜視図。本実施形態に係るトルク制限機構の構成を示す図。本発明の第三実施形態に係るロボット装置の一部の構成を示す斜視図。本実施形態に係るトルク制限機構の構成を示す図。本発明の変形例に係るトルク制限機構の構成を示す図。本発明の変形例に係るトルク制限機構の構成を示す図。本発明の変形例に係るトルク制限機構の構成を示す図。本発明の変形例に係るトルク制限機構の構成を示す図。本発明の変形例に係るトルク制限機構の構成を示す図。本発明の変形例に係るトルク制限機構の構成を示す図。本発明の変形例に係るトルク制限機構の構成を示す図。本発明の変形例に係るトルク制限機構の構成を示す図。本発明の変形例に係るトルク制限機構の構成を示す図。第四実施形態による駆動装置、及びロボット装置の構成を示す斜視図である。同実施形態におけるダブルエンコーダ部の構成を示す図である。同実施形態における駆動装置の構成を示す第１のブロック図である。同実施形態における駆動装置の構成を示す第２のブロック図である。同実施形態におけるトルク制限機構の一部の構成を示す第１の図である。同実施形態におけるトルク制限機構の一部の構成を示す第２の図である。本実施形態におけるトルク制限機構の断面構成を示す図である。本実施形態におけるトルク制限機構の動作を示す図である。本実施形態における駆動装置のトルク制御の一例を示す図である。本実施形態における駆動装置のトルク制御の一例を示す図である。本実施形態における駆動装置のすべり検出の一例を示す図である。本実施形態におけるトルク制限機構の別の構成を示す図である。

　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。ここでは、一例として、本実施形態による駆動装置をロボット装置に適用した場合について説明する。

［第一実施形態］
　図１は、本実施形態に係るロボット装置の一部の構成を示す図である。
　図１に示すように、ロボット装置１００は、第一アーム１０、第二アーム２０及び制御部ＣＯＮＴを有している。第一アーム１０及び第二アーム２０は、連結部３０において連結されている。回転機構４０及びトルク制限機構５０を備える駆動装置６０が連結部３０に設けられている。駆動装置６０は、連結部３０を基準として第二アーム２０を回転させる。制御部ＣＯＮＴは、第一アーム１０及び第二アーム２０を含めたロボット装置１００の動作を統括的に制御する。

　第一アーム１０は、基部１１及び軸受部１２を有している。
　本実施形態において、基部１１は、円柱状（中実）若しくは円筒状（中空）に形成されており、ロボット装置１００の骨格の一部を構成する。基部１１は、ロボット装置１００の不図示の軸部材に取り付けられており、その軸部材を中心として所定方向に回転移動するように設けられている。なお、第一アーム１０には、第一アーム１０の三次元的な位置及び姿勢を検出する不図示のセンサが設けられている。センサとしては、例えば第一アーム１０の回転角度等を検出するエンコーダなどの回転位置検出器が挙げられる。

　軸受部１２は、基部１１の端面１１ａに設けられている。軸受部１２は、第一軸受１２ａ、第二軸受１２ｂ及び第三軸受１２ｃを有している。第一軸受１２ａ、第二軸受１２ｂ及び第三軸受１２ｃは、一方向（例えばＺ方向）に並んで配置されている。

　第一軸受１２ａ及び第二軸受１２ｂは、端面１１ａ上に直接設けられている。第一軸受１２ａ及び第二軸受１２ｂは、端面１１ａに固定されている。第一軸受１２ａ及び第二軸受１２ｂは、互いの間に所定の間隔が設けられるように配置されている。第三軸受１２ｃは、第二軸受１２ｂから端面１１ａの外側へ伸びた接続部１１ｂを介して設けられている。

　図２は、第一アーム１０の構成を示す図である。図２においては、第二アーム２０の図示を省略している。
　図２に示すように、第一軸受１２ａには、貫通孔１３ａが設けられている。貫通孔１３ａは、Ｚ方向に第一軸受１２ａを貫通する。第二軸受１２ｂには、貫通孔１３ｂが設けられている。貫通孔１３ｂは、Ｚ方向に第二軸受１２ｂを貫通する。第三軸受１２ｃには、貫通孔１３ｃが設けられている。貫通孔１３ｃは、Ｚ方向に第三軸受１２ｃを貫通する。

　貫通孔１３ａ及び貫通孔１３ｂ及び貫通孔１３ｃは、例えば円形に形成されており、それぞれＺ方向視において重なる位置に配置されている。また、貫通孔１３ａ及び貫通孔１３ｂは、互いに等しい径を有するように形成されている。なお、貫通孔１３ａ、貫通孔１３ｂ及び貫通孔１３ｃのうち少なくとも一つの径やＺ方向視での形状が他と異なる構成であっても構わない。

　また、図１に示すように、第二アーム２０は、基部２１、軸受部２２及び被駆動軸２４を有している。
　本実施形態において、基部２１は、第一アーム１０の基部１１と同様、円柱状（中実）若しくは円筒状（中空）に形成されており、ロボット装置１００の骨格の一部を構成する。第二アーム２０には、第二アーム２０の三次元的な位置及び姿勢を検出する不図示のセンサが設けられている。センサとしては、例えば第二アーム２０の回転角度等を検出するエンコーダなどの回転位置検出器が挙げられる。

　軸受部２２は、基部２１の端面２１ａに設けられている。軸受部２２は、第四軸受２２ａ及び第五軸受２２ｂを有している。第四軸受２２ａ及び第五軸受２２ｂは、一方向（例えばＺ方向）に並んで配置されている。

　第四軸受２２ａ及び第五軸受２２ｂは、端面２１ａ上に直接設けられている。第四軸受２２ａ及び第五軸受２２ｂは、端面２１ａに固定されている。第二アーム２０の第四軸受２２ａ及び第五軸受２２ｂは、第一アーム１０の第一軸受１２ａと第二軸受１２ｂとの間に配置可能となるように、互いの間に所定の間隔を空けて配置されている。

　被駆動軸（回転軸）２４は、回転機構４０による回転力が伝達部５１によって伝達されることで回転する軸である。被駆動軸２４は、第四軸受２２ａの＋Ｚ側に第四軸受２２ａと一体的に設けられている。被駆動軸２４は、例えば円筒状に形成されており、軸線方向がＺ方向に平行になるように配置されている。被駆動軸２４の外周面２４ａは、ほぼ一周に亘って摩擦係数が均一になるように形成されている。

　図３は、第二アーム２０の構成を示す斜視図である。
　図３に示すように、第四軸受２２ａには、貫通孔２３ａが設けられている。貫通孔２３ａは、Ｚ方向に第四軸受２２ａを貫通する。第五軸受２２ｂには、貫通孔２３ｂが設けられている。貫通孔２３ｂは、Ｚ方向に第五軸受２２ｂを貫通する。被駆動軸２４には、貫通孔２３ｃが設けられている。貫通孔２３ｃは、被駆動軸２４をＺ方向に貫通する。

　貫通孔２３ａ、貫通孔２３ｂ及び貫通孔２３ｃは、例えば互いに等しい径を有する円形に形成されており、それぞれＺ方向視において重なる位置に配置されている。勿論、貫通孔２３ａ、貫通孔２３ｂ及び貫通孔２３ｃのうち少なくとも一つの径やＺ方向視での形状が他と異なる構成であっても構わない。

　図４は、連結部３０の構成を模式的に示す図である。図４においては、第一アーム１０の各部やカップリング４５、ベルト部５３については、内部が透過した状態となるように輪郭のみを示している。

　図４に示すように、連結部３０において、第一アーム１０及び第二アーム２０は、第一軸受１２ａと第二軸受１２ｂとの間に、第四軸受２２ａと第五軸受２２ｂとが配置された状態で連結される。この場合、＋Ｚ方向へ向けて、第一軸受１２ａ、第四軸受２２ａ、第五軸受２２ｂ、第二軸受１２ｂ及び第三軸受１２ｃの順に配置される。また、第一軸受１２ａの貫通孔２３ａ、第四軸受２２ａの貫通孔２３ａ、第五軸受２２ｂの貫通孔２３ｂ、第二軸受１２ｂの貫通孔１３ｂ及び第三軸受１２ｃの貫通孔１３ｃは、Ｚ方向に一列に並んで配置される。

　回転機構４０は、図１、図２及び図４に示すように、回転駆動源４１、回転駆動軸４２及びカップリング４５を有している。
　回転駆動源４１は、回転駆動軸（回転軸）４２に回転力を付与する。回転駆動源４１としては、例えばモーター装置などが用いられている。カップリング４５は、第二軸受１２ｂと第三軸受１２ｃとの間に配置されており、回転駆動源４１の駆動軸４１ａと回転駆動軸４２とを連結する。なお、回転駆動軸４２は、駆動軸４１ａ及びカップリング４５を介さずに直接的に回転駆動源４１と連結されてもよい。

　回転駆動軸４２は、貫通部４３及び拡径部４４を有している。貫通部４３は、円柱状に形成されており、長手方向がＺ方向に平行になるように配置されている。貫通部４３は、第一軸受１２ａの貫通孔１３ａ、第四軸受２２ａの貫通孔２３ａ、第五軸受２２ｂの貫通孔２３ｂ、第二軸受１２ｂの貫通孔１３ｂ及び第三軸受１２ｃの貫通孔１３ｃをそれぞれ貫通する。

　貫通部４３は、上記の各貫通孔を貫通して設けられることで、軸受部１２及び軸受部２２において第一アーム１０と第二アーム２０とを連結している。また、貫通部４３は、不図示の軸受部１２及び軸受部２２（すなわち、第一軸受１２ａ、第四軸受２２ａ、第五軸受２２ｂ、第二軸受１２ｂ及び第三軸受１２ｃ）によって、所定のＺ軸周りに独立して回転するように支持されている。

　拡径部４４は、貫通部４３の一部に設けられている。拡径部４４は、貫通部４３と中心軸が一致するように円筒状に形成されている。拡径部４４は、貫通部４３よりも径が大きく形成されている。本実施形態では、拡径部４４の径は、被駆動軸２４の径と同一となるように形成されている。

　拡径部４４の外周面４４ａは、ほぼ一周に亘って摩擦係数が均一になるように形成されている。拡径部４４は、外周面４４ａの摩擦係数が被駆動軸２４の外周面２４ａの摩擦係数と同一になるように形成されている。第一アーム１０と第二アーム２０とが連結された状態では、拡径部４４と被駆動軸２４とは、互いの中心軸が一致するようにＺ方向に並んで配置されている。

　トルク制限機構５０は、回転駆動軸４２の回転力を被駆動軸２４に伝達する。　
　図５は、トルク制限機構５０の構成を示す断面図である。
　図１、図３、図４及び図５に示すように、トルク制限機構５０は、伝達部５１及び調整部５２を有している。

　伝達部５１は、回転駆動軸４２の周面と被駆動軸２４の周面とのうち少なくとも一方に掛けられて、回転駆動軸４２の回転力を被駆動軸２４に伝達する。例えば、伝達部５１は、回転駆動軸４２と被駆動軸２４とのうち少なくとも一方の回転軸の周面（例、外周面や内周面）の少なくとも一部に対して接触可能に設けられる。その回転軸の軸方向（例えばＺ方向）とは異なる方向（例、回転軸の径方向など）に力（例、張力や押圧力など）が加えられた状態で伝達部５１が回転軸に接触することによって回転駆動軸４２の回転力が被駆動軸２４に伝達される。調整部５２は、伝達部５１と回転駆動軸４２及び被駆動軸２４との間の接触状態を調整する。

　伝達部５１は、ベルト部（湾曲部）５３を有している。ベルト部５３は、例えばステンレスなどの金属を用いて帯状に形成されている。ベルト部５３は、回転駆動軸４２の拡径部４４と被駆動軸２４との間に跨って掛けられている。例えば、ベルト部５３は、拡径部４４の外周面４４ａと、被駆動軸２４の外周面２４ａとに、それぞれ短手方向に半分ずつ均等に掛けられた状態となっている。ベルト部５３は、拡径部４４の外周面４４ａ及び被駆動軸２４の外周面２４ａに沿って湾曲された状態となっている。したがって、ベルト部５３は、拡径部４４の周面（例、外周面４４ａ又は内周面）及び被駆動軸２４の周面（例、外周面２４ａ又は内周面）に沿って曲げることが可能な可撓性を有する。このように、例えば、本実施形態におけるトルク制限機構５０は、回転機構４０によって回転駆動軸４２に生じる回転力をベルト部５３を介して被駆動軸２４に伝達する手段を有している。なお、ベルト部５３は、回転駆動軸４２（拡径部４４）及び被駆動軸２４のそれぞれに対して、少なくとも一部ずつが掛けられた状態であればよい。また、例えば、ベルト部５３は、回転駆動軸４２と被駆動軸２４とのうち少なくとも一方の回転軸の曲面状周面の少なくとも一部に沿って巻き付いた状態であればよい。回転軸に対するベルト部５３の実質的な巻き数は、例えば、約０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、又は２．０以上にできる。有効巻き付き角θは、例えば、約６０、８０、１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０、２６０、２８０、３００、３２０、３４０、３６０、３８０、４００、４２０、４４０、４６０、４８０、５００、５２０、５４０、５６０、５８０、６００、６２０、６４０、６６０、６８０、７００、又は７２０°以上にできる。

　ベルト部５３は、両端部（第一端部５３ａ及び第二端部５３ｂ）がＺ方向と直交する方向へ伸びるように折り曲げられている。ベルト部５３の折り曲げ部分（端部）である第一端部５３ａ及び第二端部５３ｂは、拡径部４４及び被駆動軸２４の周方向の基準位置Ｆを挟むように所定の隙間を空けて対向して配置されている。第一端部５３ａは、調整部５２の一部を介して端面２１ａから突出した支持部２１ｂの端面に接続されている。第二端部５３ｂは、第二アーム２０の端面２１ａから突出した支持部２１ｂの端面に固定されている。また、ベルト部５３の形状は、例えば、帯状又は線状などである。

　拡径部４４と被駆動軸２４とは同一の径を有しているため、拡径部４４の外周面４４ａと被駆動軸２４の外周面２４ａとの間では段差が発生することが無い。このため、伝達部５１と拡径部４４との間、及び、伝達部５１と被駆動軸２４との間には、ほぼ同一の張力及び摩擦力が発生することになる。

　また、調整部５２は、駆動素子（駆動部）５４を備えている。
　駆動素子５４は、ベルト部５３と外周面４４ａ及び２４ａとの間の接触状態を調整する。駆動素子５４としては、電歪素子（例えばピエゾ素子）や磁歪素子などの電気機械変換素子が用いられている。

　駆動素子５４は、電気信号が供給されることにより、所定の一方向に伸縮する構成である。駆動素子５４は、伸縮方向の一方の端部がベルト部５３の第一端部５３ａに接続されている。また、駆動素子５４の他方の端部は、第二アーム２０の端面２１ａから突出した支持部２１ｂに固定されている。したがって、駆動素子５４は、第一端部５３ａと支持部２１ｂとで挟まれた構成となっている。駆動素子５４のうち第一端部５３ａとの接続部分及び支持部２１ｂとの接続部分には、それぞれフレクシャ機構５４ａ及び５４ｂが形成されている。

　制御部ＣＯＮＴは駆動素子５４に接続されており、駆動素子５４に対して制御信号を供給可能になっている。制御部ＣＯＮＴは、駆動素子５４に印加する電圧を調整することにより、駆動素子５４の伸縮量を調整可能である。

　例えば、駆動素子５４が伸びると、ベルト部５３の第一端部５３ａが第二端部５３ｂに近づく方向に移動する。このため、ベルト部５３が回転駆動軸４２の拡径部４４及び被駆動軸２４に巻きつき、ベルト部５３に張力が加わる。駆動素子５４が縮むと、第一端部５３ａが第二端部５３ｂから離れる方向に移動する。このため、ベルト部５３が拡径部４４及び被駆動軸２４から離れて弛緩する。このように、例えば、ベルト部５３は、駆動素子５４の駆動（例、伸縮）によって回転駆動軸４２の径方向及び被駆動軸２４の径方向に力が加えられる。これによって、ベルト部５３と拡径部４４との間、及びベルト部５３と被駆動軸２４との間で、それぞれ摩擦力が生じる。代替的に、例えば、駆動素子５４を縮ませることによって、ベルト部５３が拡径部４４及び被駆動軸２４に巻きついて、ベルト部５３に張力が加わる構成にしてもよい。この場合、駆動素子５４が伸びることによって、ベルト部５３が拡径部４４及び被駆動軸２４から離れて弛緩するようにできる。例えば、調整部は、回転駆動軸４２や被駆動軸２４に巻き付けられるベルト部を駆動部に基づく張力によって締め付けたり緩めたりする。

　ベルト部５３に張力を加えることや、ベルト部５３を弛緩させることを調整部５２に行わせる場合において、第二端部５３ｂは第二アーム２０の端面２０ａに固定されたままであり、第一端部５３ａが第二端部５３ｂに対して近づく方向又は第二端部５３ｂから遠ざかる方向へ移動する。このように、ベルト部５３の第一端部５３ａはベルト部５３の張力を制御するための制御端として機能し、ベルト部５３の第二端部５３ｂはベルト部５３を第二アーム２０に固定させる固定端として機能する。

　本実施形態では、ベルト部５３が金属を用いて形成されているため、ベルト部５３を例えば放電加工などによって容易に作成することができる。また、ベルト部５３が金属を用いて形成される場合、ベルト部５３が導電性を有する構成となるため、ベルト部５３と拡径部４４（回転駆動軸４２）及び被駆動軸２４との間の摩擦によって発生する静電気がベルト部５３に帯電するのを抑制することができる。なお、伝達部５１の形状については、帯状の構成に限られず、例えば線状又は鎖状に形成されていても構わない。

　次に、本実施形態に係るトルク制限機構５０において、回転駆動軸４２から被駆動軸２４へ回転力を伝達し、被駆動軸２４にトルクを伝達させる原理を説明する。被駆動軸２４を駆動させる際には、拡径部４４及び被駆動軸２４に巻き掛けられたベルト部５３に有効張力を生じさせ、有効張力によって拡径部４４と被駆動軸２４とを連結する。拡径部４４と被駆動軸２４とがベルト部５３によって連結されることで、回転駆動軸４２から被駆動軸２４へとトルクが伝達可能となる。

　オイラーの摩擦ベルト理論により、回転駆動軸４２及び被駆動軸２４に巻き掛けられたベルト部５３の第一端部５３ａ側の張力（Ｔ１）及び第二端部５３ｂ側の張力（Ｔ２）が下記式（１）を満たすとき、ベルト部５３と拡径部４４との間、ベルト部５３と被駆動軸２４との間で、それぞれ摩擦力が生じる。このため、ベルト部５３と、拡径部４４の外周面４４ａ及び被駆動軸２４の外周面２４ａとの間は、それぞれ回転方向の力が作用し合う状態（接触状態）となる。なお、ここでいう摩擦力とは、静止摩擦力及び動摩擦力が含まれる。なお、本実施形態では、ベルト部５３が短手方向に等しい寸法ずつ拡径部４４及び被駆動軸２４に掛けられているため、生じる摩擦力の大きさは、ベルト部５３と外周面４４ａとの間、及び、ベルト部５３と外周面２４ａとの間で、ほぼ等しくなる。

　ベルト部５３は、外周面４４ａ及び外周面２４ａに対して接触状態となったときに、摩擦力によって回転駆動軸４２及び被駆動軸２４と共に移動する。この移動により、回転駆動軸４２から被駆動軸２４にトルクが伝達される。ただし、式（１）において、μはベルト部５３と外周面４４ａ及び外周面２４ａとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θはベルト部５３の有効巻き付き角（接触角度）である。有効巻き付け角θについては、図５に示すように、拡径部４４の外周面４４ａ及び被駆動軸２４の外周面２４ａのうちベルト部５３に対して接触状態となりうる部分の範囲である。

　このとき、トルクの伝達に寄与する有効張力は、（Ｔ１－Ｔ２）によって表される。上記式（１）に基づいて有効張力（Ｔ１－Ｔ２）を求めると、式（２）のようになる。式（２）は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。

　上記式（２）より、回転駆動軸４２から被駆動軸２４に伝達されるトルクは、例えば駆動素子５４の伸縮によってベルト部５３に生じる張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。式（２）の右辺のＴ１の係数部分は、ベルト部５３と拡径部４４との間における摩擦係数μ、ベルト部５３との間における摩擦係数μ、及び、ベルト部５３の有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。

　ここで、トルク制限機構５０においては、回転駆動軸４２とベルト部５３との間に働く力が、回転駆動軸４２の外周面４４ａとベルト部５３との間の最大静止摩擦力よりも小さい場合、回転駆動軸４２とベルト部５３との間には静止摩擦力が発生し、静止摩擦力によって回転駆動軸４２からベルト部５３にトルクが伝達される。

　一方、例えば回転駆動軸４２とベルト部５３との間に最大静止摩擦力以上の力が働くと、回転駆動軸４２とベルト部５３との間に滑りが生じる。すなわち、回転駆動軸４２とベルト部５３との間に、回転方向についての相対的な移動が発生する。この場合、回転駆動軸４２とベルト部５３との間には動摩擦力が働くため、その動摩擦力によって回転駆動軸４２からベルト部５３にトルクが伝達される。

　しかしながら、回転駆動軸４２の外周面４４ａとベルト部５３との間の動摩擦係数は、両者の静止摩擦力係数よりも小さいため、静止摩擦力によって伝達されるトルクに比べて、動摩擦力によって伝達されるトルクの大きさは小さくなる。例えば、回転駆動軸４２とベルト部５３との接触状態によっては、回転駆動軸４２がほぼ空回りに近い状態となる場合がある。したがって、回転駆動軸４２とベルト部５３との間に回転方向についての相対的な移動が発生する場合、回転駆動軸４２とベルト部５３との間に静止摩擦力が働く場合に比べて、伝達されるトルクの大きさが小さくなる。このため、トルクの伝達が制限されることになる。なお、例えば、トルク制限機構５０は、回転駆動軸４２とベルト部５３との間に対して所定の回転方向に滑りが生じた後、滑りが生じている所定の回転方向とは反対方向にトルクが生じるように、駆動素子５４を駆動させることによって滑りを止めることができる。このように、本実施形態におけるトルク制限機構５０は、上記のような相対的な変位（例、滑り）が生じた場合に、ブレーキ機能として変位を止めることが可能である。

　このように、トルク制限機構５０は、回転駆動軸４２の外周面４４ａとベルト部５３との間に働く力が最大静止摩擦力を超えない場合には、回転駆動軸４２のトルクをベルト部５３に伝達する。また、トルク制限機構５０は、外周面４４ａとベルト部５３との間に働く力が最大静止摩擦力を超える場合には、回転駆動軸４２からベルト部５３へのトルクの伝達を制限する。以上の説明は、被駆動軸２４とベルト部５３との間においても同様に適用される。

　このことを踏まえると、トルク制限機構５０は、回転駆動軸４２からベルト部５３へ伝達されるトルクの閾値（許容値）、及び、ベルト部５３から被駆動軸２４へ伝達されるトルクの閾値（許容値）、を超えるトルクの伝達を制限する機能を有しているといえる。ここで、上記閾値は、回転駆動軸４２の外周面４４ａとベルト部５３との間に働く力が最大静止摩擦力に等しくなるようなトルクの値である。

　図６は、摩擦係数μを変化させたときの有効巻き付き角θと係数部分の値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は有効巻き付き角θを示しており、グラフの縦軸は係数部分の値を示している。図６に示すように、例えば摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θが３００°以上のときに係数部分の値が０．８以上となっている。

　このことから、摩擦係数μが０．３の場合には、有効巻き付き角θを３００°以上とすることにより、駆動素子５４による張力Ｔ１の８０％以上の力が被駆動軸２４のトルクに寄与することがわかる。この巻き付き角（例、１８０°、２７０°、３６０°、３６０°以上）の他、図６のグラフから、例えばベルト部５３と、拡径部４４及び被駆動軸２４との間の摩擦係数を大きくするほど、係数部分の値が大きくなることが推定される。

　このように、伝達可能なトルクの大きさは駆動素子５４による張力Ｔ１によって一意に決定されることになる。例えば駆動素子５４に用いられるピエゾ素子などは、数ミリ程度の小型素子であっても、数百ニュートン以上の力を出すことができるので、幅広い範囲の大きさのトルクを伝達することができる。したがって、駆動素子５４は、回転駆動軸４２からベルト部５３へ伝達されるトルクの許容値、及び、ベルト部５３から被駆動軸２４へ伝達されるトルクの許容値をそれぞれ可変にする機能を有している。つまり、調整部５２は、回転駆動軸４２と被駆動軸２４との相対的な変位を生じさせるトルクの許容値を変更することが可能である。

　次に、ロボット装置１００の動作について説明する。
　まず、図７に示すように、ベルト部５３が回転駆動軸４２の拡径部４４の外周面４４ａと被駆動軸２４の外周面２４ａとに亘って掛けられた状態とする。この状態から、制御部ＣＯＮＴは、図８に示すように、ベルト部５３の第一端部５３ａが第二端部５３ｂ側に移動するように駆動素子５４を変形させる。この動作により、ベルト部５３が拡径部４４の外周面４４ａ及び被駆動軸２４の外周面２４ａに共に巻かれた状態で第一端部５３ａ側には張力Ｔ１が発生し、第二端部５３ｂ側には張力Ｔ２が発生する。したがって、ベルト部５３に有効張力（Ｔ１－Ｔ２）が発生し、ベルト部５３と拡径部４４との間、ベルト部５３と被駆動軸２４との間が、それぞれ接触状態となる。

　制御部ＣＯＮＴは、ベルト部５３に有効張力を発生させた状態を保持しつつ、回転機構４０の回転駆動源４１を作動させる。この動作により、ベルト部５３と拡径部４４の外周面４４ａとの間に摩擦力が発生し、ベルト部５３が外周面４４ａの周方向に引っ張られて移動しようとする。そして、ベルト部５３が移動しようとする際には、ベルト部５３と被駆動軸２４の外周面２４ａとの間に摩擦力が発生し、その摩擦力によって被駆動軸２４が外周面２４ａの周方向に回転する。

　したがって、図９に示すように、回転駆動軸４２（拡径部４４）の回転によってベルト部５３が移動すると共に、ベルト部５３の移動によって被駆動軸２４が外周面２４ａの周方向に回転する。このようにして、回転駆動軸４２（拡径部４４）の回転力が被駆動軸２４に伝達される。

　なお、この動作において、制御部ＣＯＮＴは、回転駆動軸４２及び被駆動軸２４の配置状態に応じて調整部５２による接触状態を調整する。ここで、配置状態とは、回転駆動軸４２及び被駆動軸２４の位置、姿勢及び相対的な位置関係のうち少なくとも一つを含む。なお、回転駆動軸４２と被駆動軸２４との間の相対的な位置関係は、第一アーム１０及び第二アーム２０の位置、姿勢及び相対的な位置関係に基づく。

　例えば、第二アーム２０を一定の速度で一定の角度だけ移動させようとする場合、連結部３０を基準として第二アーム２０に対して作用するモーメント（例、重力モーメント）の大きさによって、被駆動軸２４に対して伝達されるトルクの大きさを調整する必要が生じる。

　図１０及び図１１は、第一アーム１０と第二アーム２０との間の位置関係を模式的に示す図である。
　第二アーム２０が位置Ｐ１に配置されている場合（図１０参照）と、第二アーム２０が位置Ｐ２に配置されている場合（図１１参照）とでは、位置Ｐ２に配置されている場合の第二アーム２０の先端のモーメントＭ２の方が、位置Ｐ１に配置されている場合の第二アーム２０の先端のモーメントＭ１よりも大きい。

　したがって、第二アーム２０を一定の速度で一定の角度だけ移動させようとする場合において、位置Ｐ２に配置された第二アーム２０を移動させるときには、位置Ｐ１に配置された第二アーム２０を移動させるときに比べて、被駆動軸２４に伝達すべきトルクの大きさを大きくする必要がある。

　ここで、単に回転機構４０の回転駆動源４１の出力を大きくすると、回転駆動軸４２とベルト部５３、ベルト部５３と被駆動軸２４との接触状態によっては、トルクの許容値を超えてしまう場合がある。この場合、回転駆動軸４２からのトルクの伝達が制限されるため、トルクの許容値を大きくしておく必要がある。オイラーの摩擦ベルト理論に従うと、制御部ＣＯＮＴは、調整部５２を用いて張力Ｔ１及びＴ２を調整することで、トルクの許容値の大きさを調整可能である。

　本実施形態では、予め実験やシミュレーションなどを行い、第一アーム１０及び第二アーム２０の位置、姿勢及び相対的な位置関係に応じたトルクの許容値、すなわち、最適な有効巻き付き角θ、若しくは、最適な張力Ｔ１及び張力Ｔ２を予め算出し、算出したこれらの結果を駆動情報として例えば制御部ＣＯＮＴの記憶部などに記憶させておくようにする。

　その上で、制御部ＣＯＮＴは、第一アーム１０及び第二アーム２０に設けられたセンサにより、第一アーム１０の位置及び姿勢、第二アーム２０の位置及び姿勢を求め、このセンサによる結果と記憶された上記駆動情報とを用いて最適な有効巻き付き角θ、若しくは、最適な張力Ｔ１及び張力Ｔ２を決定する。

　このように、上記の動作において、駆動素子５４（調整部５２）は、ベルト部５３の張力を変えることによって接触状態を調整する。また、駆動素子５４（調整部５２）は、回転駆動軸４２及び被駆動軸２４のうち少なくとも一方（上記例においては、被駆動軸２４）に対する回転方向への外力に応じてベルト部５３（伝達部５１）の張力を調整する。この調整動作により、回転駆動軸４２からベルト部５３に、また、ベルト部５３から被駆動軸２４に伝達されるトルクの許容値を変更することができる。

　また、例えばベルト部５３と外周面４４ａ及び外周面２４ａとの間が接触状態である時に、第二アーム２０に対して衝撃などの外力が加えられる場合がある。これに対して、本実施形態におけるトルク制限機構５０は、衝突の衝撃による力がベルト部５３と外周面４４ａ及び外周面２４ａとの間の最大静止摩擦力（トルクの許容値）を超える場合に、被駆動軸２４とベルト部５３との間（又は回転駆動軸４２とベルト部５３との間）に相対的な変位（滑り）が生じ、トルクの伝達が制限されることになる。

　以上のように、本実施形態によれば、回転駆動軸４２の回転力を被駆動軸２４に伝達可能なトルク制限機構５０であって、回転駆動軸４２と被駆動軸２４とのうち少なくとも一方の回転軸に対して接触可能に設けられ、その回転軸の径方向に張力が加えられた状態で接触することによって回転駆動軸４２の回転力を被駆動軸２４に伝達する伝達部５１と、回転駆動軸４２と被駆動軸２４とに対して相対的な変位を生じさせる許容値が可変となるように、回転駆動軸４２と被駆動軸２４とのうち少なくとも一方に対する伝達部５１の接触状態を調整可能な調整部５２とを備える。そのため、オイラーの摩擦ベルト理論により、ベルト部５３の第一端部５３ａ側の張力によってトルクの許容値が一意に決定されることになる。したがって、幅広い範囲の大きさのトルクを被駆動軸２４に伝達させることができる。これにより、高い剛性を実現可能である。また、許容値を超えるトルクに対してはトルクの伝達を制限することができるので、外部の衝撃などに対して柔軟な構成を実現可能となる。これにより、剛性及び柔軟性を備える小型のトルク制限機構５０を提供することができる。

　更に、本実施形態に係るトルク制限機構５０は、トルクの許容値を可変とすることができるため、被駆動軸２４の動作に応じて最適なトルクの許容値を設定することができる。これにより、本実施形態に係るトルク制限機構５０は、被駆動軸２４に対して多彩な動作を行わせることができる。

　また、本実施形態に係る駆動装置６０は、剛性及び柔軟性を備え、被駆動軸２４に対して多彩な動作を行わせることができるトルク制限機構５０と、回転駆動軸４２を回転させる回転機構４０とを備えるので、幅広い分野に適用することができる。

　また、本実施形態に係るロボット装置１００は、剛性及び柔軟性を備えるトルク制限機構５０を動力伝達機構として備えるため、狭いスペースであっても適用することができ、パワー及び精密さに優れると共に、耐衝撃性に優れたものとなる。また、本実施形態に係るロボット装置１００は、幅広い分野に適用することができる。

　［第二実施形態］
　次に、本発明の第二実施形態を説明する。
　本実施形態では、ロボット装置におけるトルク制限機構が円筒状に形成された被駆動軸の内部に配置された構成となっている点で、第一実施形態とは異なっている。以下、相違点を中心に説明する。

　図１２は、本実施形態に係るロボット装置２００の一部の構成を示す図である。
　図１２に示すように、ロボット装置２００は、第一アーム２１０、第二アーム２２０及び制御部ＣＯＮＴを有している。第一アーム２１０及び第二アーム２２０は、連結部２３０において連結されている。

　連結部２３０には、回転機構２４０及びトルク制限機構２５０を有する駆動装置２６０が設けられている。駆動装置２６０は、連結部２３０を基準として第二アーム２２０を回転させる。制御部ＣＯＮＴは、第一アーム２１０及び第二アーム２２０を含めたロボット装置２００の動作を統括的に制御する。

　第一アーム２１０は、基部２１１、軸受部２１２（２１２ａ及び２１２ｂ）を有している。軸受部２１２は、基部２１１の端面２１１ａ上に設けられている。第二アーム２２０は、基部２２１、軸受部２２２及び被駆動軸２２４を有している。軸受部２２２（図１２において一転鎖線で示す）は、基部２２１の端面２２１ａ上に設けられている。

　第一アーム２１０の軸受部２１２ｂ及び第二アーム２２０の軸受部２２２は、回転機構２４０の回転駆動軸２４２を回転可能に支持する。なお、回転駆動軸２４２は、円筒状に形成されている。回転駆動軸２４２は、一方の端部が回転駆動源２４１に接続されており、他方の端部が上記軸受部２１２ｂ及び２２２に支持されている。回転駆動軸２４２は、回転駆動源２４１の回転力を受けて円周方向に回転可能となっている。

　第一アーム２１０の軸受部２１２ａは、被駆動軸２２４を回転可能に支持する。被駆動軸２２４は、円筒状に形成されており、軸受部２２２に固定されている。被駆動軸２２４は、内周面２２４ｂを有している。被駆動軸２２４の内周面２２４ｂは、回転駆動軸２４２の内周面２４２ｂと同一の径となるように形成されている。

　図１３は、トルク制限機構２５０の構成を示す図である。
　図１３に示すように、トルク制限機構２５０は、伝達部２５１及び調整部２５２を備えている。伝達部２５１はベルト部２５３を有している。ベルト部２５３は、帯状に形成されており、被駆動軸２２４の内周面２２４ｂ及び回転駆動軸２４２の内周面２４２ｂに沿って設けられている。したがって、伝達部２５１は、回転駆動軸２４２と被駆動軸２２４とのうち少なくとも一方の回転軸の内周面に巻き付いて、回転駆動軸２４２の回転力を被駆動軸２２４に伝達する。

　ベルト部２５３は、被駆動軸２２４の内周面２２４ｂ及び回転駆動軸２４２の内周面２４２ｂに接触可能に形成されている。例えば、ベルト部２５３は、内周面２２４ｂに沿って配置させたときに形状が崩れない程度の剛性を有すると共に、内周面２２４ｂに対して被駆動軸２２４の軸方向（例えばＺ方向）とは異なる方向（例、被駆動軸２２４の径方向など）に押圧させられたときに内周面２２４ｂの形状に従って変形し内周面２２４ｂとの間に摩擦力が生じる程度の弾性を有するように形成されている。また、例えば、ベルト部２５３は、内周面２４２ｂに沿って配置させたときに形状が崩れない程度の剛性を有すると共に、内周面２４２ｂに対して回転駆動軸２４２の軸方向（例えばＺ方向）とは異なる方向（例、回転駆動軸２４２の径方向など）に押圧させられたときに内周面２４２ｂの形状に従って変形し内周面２４２ｂとの間に摩擦力が生じる程度の弾性を有するように形成されている。

　このように、ベルト部２５３は、回転駆動軸２４２の内周面２４２ｂと被駆動軸２２４の内周面２２４ｂとの間に跨って当接されている。ベルト部２５３は、内周面２４２ｂ及び内周面２２４ｂに沿って湾曲された状態となっている。なお、ベルト部２５３は、回転駆動軸２４２（内周面２４２ｂ）及び被駆動軸２２４（内周面２２４ｂ）のそれぞれに対して、少なくとも一部ずつが接触された状態であればよい。

　回転駆動軸２４２の内周面２４２ｂと被駆動軸２２４の内周面２２４ｂとは同一の径を有しているため、内周面２４２ｂと内周面２２４ｂとの間では段差が発生することが無い。このため、ベルト部２５３と回転駆動軸２４２との間、及び、ベルト部２５３と被駆動軸２２４との間には、ほぼ同一の張力及び摩擦力が発生することになる。軸に対するベルト部２５３の実質的な巻き数は、例えば、約０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、又は１．０にできる。有効押し付け角θは、例えば、約６０、８０、１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０、２６０、２８０、３００、３２０、３４０、又は３６０にできる。

　ベルト部２５３は、両端部（第一端部２５３ａ及び第二端部２５３ｂ）が折り曲げられた状態になっている。第一端部２５３ａ及び第二端部２５３ｂは、それぞれ調整部２５２に接続されている。

　調整部２５２は、駆動素子２５４を備えている。
　駆動素子２５４としては、電歪素子（例えばピエゾ素子）や磁歪素子などの電気機械変換素子が用いられている。駆動素子２５４は、第一実施形態と同様、電気信号が供給されることにより、一方向に伸縮する構成である。駆動素子２５４は、伸縮方向（例、図１３においては上下方向）の一方の端部がベルト部２５３の第一端部２５３ａに接続されており、伸縮方向の他方の端部がベルト部２５３の第二端部２５３ｂに接続されている。

　駆動素子２５４に電気信号を供給すると、駆動素子２５４が収縮するように変形し、その変形による力が作用する。この力は、ベルト部２５３の第一端部２５３ａ及び第二端部２５３ｂを内周面２２４ｂ側（及び内周面２４２ｂ側）へ押圧する。このため、ベルト部２５３の第一端部２５３ａ及び第二端部２５３ｂは、基準位置Ｆから離れる方向に移動し、ベルト部２５３の全体が内周面２２４ｂ（及び内周面２４２ｂ側）に接触した状態となる。

　一方、この状態から駆動素子２５４に対する電気信号の供給が停止されると、駆動素子２５４が伸びるように変形する。この変形により、第一端部２５３ａ及び第二端部２５３ｂが基準位置Ｆに近づく方向に移動する。なお、本実施形態は、例えば、駆動素子２５４を伸ばすことによって、ベルト部２５３が内周面２４２ｂ及び内周面２２４ｂに押圧されて、ベルト部２５３に押圧力が加わる構成にしてもよい。そして、本実施形態は、駆動素子２５４が縮ませることによって、ベルト部２５３が内周面２４２ｂ及び内周面２２４ｂから離れて弛緩する構成にしてもよい。

　次に、被駆動軸２２４の駆動動作を説明する。
　本実施形態に係るトルク制限機構２５０において、被駆動軸２２４を駆動させる時に、被駆動軸２２４の内周面２２４ｂにベルト部２５３を押圧した状態で有効押圧力を生じさせ、その有効押圧力によって被駆動軸２２４にトルクを伝達する。

　オイラーの摩擦ベルト理論により、被駆動軸２２４に押圧されたベルト部２５３の第一端部２５３ａ側の押圧力Ｆ１及び第二端部２５３ｂ側の押圧力Ｆ２が下記式（３）を満たすとき、ベルト部２５３と被駆動軸２２４との間で摩擦力が生じ、ベルト部２５３と被駆動軸２２４との間が回転方向に対して力を作用し合う状態（接触状態）で被駆動軸２２４と共に移動する。ここでいう摩擦力とは、静止摩擦力及び動摩擦力が含まれる。この移動により、被駆動軸２２４にトルクが伝達される。ただし、式（３）において、μはベルト部２５３と被駆動軸２２４との間の見かけ上の摩擦係数であり、θは被駆動軸２２４の内周面２２４ｂのうち当接状態となっている部分の有効押し付け角（接触角度）である。

　このとき、トルクの伝達に寄与する有効押圧力は、（Ｆ１－Ｆ２）によって表される。上記式（３）に基づいて有効押圧力（Ｆ１－Ｆ２）を求めると、式（４）のようになる。式（４）は、Ｆ１を用いて有効押圧力を表す式である。

　上記式（４）より、被駆動軸２２４に伝達されるトルクは駆動素子２５４の押圧力Ｆ１によって一意に決定されることがわかる。式（４）の右辺のＦ１の係数部分は、ベルト部２５３と被駆動軸２２４との間の摩擦係数μ及びベルト部２５３の有効押し付け角θにそれぞれ依存する。
　ここで、トルク制限機構２５０においては、回転駆動軸２４２とベルト部２５３との間に働く力が、回転駆動軸２４２の内周面内周面２４２ｂとベルト部２５３との間の最大静止摩擦力よりも小さい場合、回転駆動軸２４２とベルト部２５３との間には静止摩擦力が発生し、その静止摩擦力によって回転駆動軸２４２からベルト部２５３にトルクが伝達される。

　一方、例えば回転駆動軸２４２とベルト部２５３との間に最大静止摩擦力以上の力が働くと、回転駆動軸２４２とベルト部２５３との間に滑りが生じる。すなわち、回転駆動軸２４２とベルト部２５３との間に、回転方向についての相対的な移動が発生する。この場合、回転駆動軸２４２とベルト部２５３との間には動摩擦力が働くため、その動摩擦力によって回転駆動軸２４２からベルト部２５３にトルクが伝達される。

　しかしながら、回転駆動軸２４２の内周面内周面２４２ｂとベルト部２５３との間の動摩擦係数は、両者の静止摩擦力係数よりも小さいため、静止摩擦力によって伝達されるトルクに比べて、動摩擦力によって伝達されるトルクの大きさは小さくなる。例えば、回転駆動軸２４２とベルト部２５３との接触状態によっては、回転駆動軸２４２がほぼ空回りに近い状態となる場合がある。したがって、回転駆動軸２４２とベルト部２５３との間に回転方向についての相対的な移動が発生する場合、回転駆動軸２４２とベルト部２５３との間に静止摩擦力が働く場合に比べて、伝達されるトルクの大きさが小さくなる。このため、トルクの伝達が制限されることになる。

　このように、トルク制限機構２５０は、回転駆動軸２４２の内周面内周面２４２ｂとベルト部２５３との間に働く力が最大静止摩擦力を超えない場合には、回転駆動軸２４２のトルクをベルト部２５３に伝達する。また、トルク制限機構２５０は、外周面内周面２４２ｂとベルト部２５３との間に働く力が最大静止摩擦力を超える場合には、回転駆動軸２４２からベルト部２５３へのトルクの伝達を制限する。以上の説明は、被駆動軸２２４とベルト部２５３との間においても同様に適用される。

　このことを踏まえると、トルク制限機構２５０は、回転駆動軸２４２からベルト部２５３へ伝達されるトルクの閾値（許容値）、及び、ベルト部２５３から被駆動軸２２４へ伝達されるトルクの閾値（許容値）、を超えるトルクの伝達を制限する機能を有しているといえる。ここで、上記閾値は、回転駆動軸２４２の内周面２４２ｂとベルト部５３との間に働く力が最大静止摩擦力に等しくなるようなトルクの値、又は被駆動軸２２４の内周面２２４ｂとベルト部５３との間に働く力が最大静止摩擦力に等しくなるようなトルクの値である。なお、調整部２５２は、回転駆動軸２４２と被駆動軸２２４との相対的な変位を生じさせるトルクの許容値を変更することが可能である。また、本実施形態における効果や機能は、上記の第一実施形態と同様である。

　次に、ロボット装置２００の動作について説明する。
　まず、ベルト部２５３が回転駆動軸２４２の内周面２４２ｂと被駆動軸２２４の内周面２２４ｂとに跨って配置された状態とする。この状態から、制御部ＣＯＮＴは、ベルト部２５３の第一端部２５３ａと第二端部２５３ｂとが近づくように駆動素子２５４を変形（収縮）させる。この動作により、ベルト部２５３が内周面２４２ｂ及び内周面２２４ｂに共に押し当てられた状態で第一端部２５３ａ側には押圧力Ｆ１が発生し、第二端部２５３ｂ側には押圧力Ｆ２が発生する。したがって、ベルト部２５３に有効張力（Ｆ１－Ｆ２）が発生する。

　制御部ＣＯＮＴは、ベルト部２５３に有効張力を発生させた状態を保持しつつ、回転機構２４０の回転駆動源２４１を作動させる。この動作により、ベルト部２５３と内周面２４２ｂとの間に摩擦力が発生し、ベルト部２５３が内周面２４２ｂの周方向に引っ張られて移動しようとする。加えて、ベルト部２５３が移動しようとする際には、ベルト部２５３と被駆動軸２２４の内周面２２４ｂとの間に摩擦力が発生し、その摩擦力によって被駆動軸２２４が内周面２２４ｂの周方向に回転する。

　したがって、回転駆動軸２４２の回転によってベルト部２５３が移動すると共に、ベルト部２５３の移動によって被駆動軸２２４が内周面２２４ｂの周方向に回転する。このようにして、回転駆動軸２４２の回転力が被駆動軸２２４に伝達される。

　上記の動作において、調整部２５２は、駆動素子２５４（伝達部２５１）の張力を変えることによって接触状態を調整する。また、駆動素子２５４（伝達部２５１）は、回転駆動軸２４２及び被駆動軸２２４のうち少なくとも一方（上記例においては、被駆動軸２２４）に対する回転方向への外力に応じて伝達部２５１の張力を調整する。この調整動作により、回転駆動軸２４２からベルト部２５３に、また、ベルト部２５３から被駆動軸２２４に伝達されるトルクの許容値を変更することができる。

　また、例えばベルト部２５３と内周面２４２ｂ及び内周面２２４ｂとの間が接触状態となっているときに、被駆動軸２２４に対して衝撃などの外力が加えられる場合がある。これに対して、本実施形態におけるトルク制限機構２５０は、衝突の衝撃による力がベルト部２５３と内内周面２４２ｂ及び内周面２２４ｂとの間の最大静止摩擦力（トルクの許容値）を超える場合には、被駆動軸２２４とベルト部２５３との間に相対的な変位（滑り）が生じ、トルクの伝達が制限されることになる。

　以上のように、本実施形態では、円筒状の被駆動軸２２４の内側にトルク制限機構２５０が配置されている場合であっても、オイラーの摩擦ベルト理論により、ベルト部２５３に付加する一方の押圧力によってトルクが一意に決定されることになる。したがって、小型のトルク制限機構２５０であっても、高いトルクを被駆動軸２２４に作用させることができる。これにより、高い剛性を実現可能である。また、許容値を超えるトルクに対してはそのトルクの伝達を制限することができるので、外部の衝撃などに対して柔軟な構成を実現可能となる。これにより、剛性及び柔軟性を備える小型のトルク制限機構２５０を提供することができる。また、本実施形態におけるトルク制限機構２５０は、少なくとも伝達部２５１を回転駆動軸２４２の内周面２４２ｂ又は被駆動軸２２４の内周面２２４ｂに配置することによって、グリースなどの流体による影響を低減できる。

　更に、本実施形態に係るトルク制限機構２５０は、トルクの許容値を可変とすることができるため、被駆動軸２２４の動作に応じて最適なトルクの許容値を設定することができる。これにより、被駆動軸２２４に対して多彩な動作を行わせることができる。

　また、本実施形態に係る駆動装置２６０は、剛性及び柔軟性を備え、被駆動軸２２４に対して多彩な動作を行わせることができるトルク制限機構２５０と、回転駆動軸２４２を回転させる回転機構２４０とを備えるので、幅広い分野に適用することができる。

　また、本実施形態に係るロボット装置２００は、剛性及び柔軟性を備える小型のトルク制限機構２５０を動力伝達機構として備えるため、狭いスペースであっても適用することができ、パワー及び精密さに優れると共に、耐衝撃性に優れたものとなる。

　［第三実施形態］
　次に、本発明の第三実施形態を説明する。
　図１４は、本実施形態に係るロボット装置３００の一部の構成を示す図である。
　図１４に示すように、ロボット装置３００は、第一アーム３１０、第二アーム３２０及び制御部ＣＯＮＴを有している。

　連結部３３０には、回転機構３４０及びトルク制限機構３５０を有する駆動装置３６０が設けられている。駆動装置３６０は、連結部３３０を基準として第二アーム３２０を回転させる。制御部ＣＯＮＴは、第一アーム３１０及び第二アーム３２０を含めたロボット装置３００の動作を統括的に制御する。

　第一アーム３１０は、基部３１１、軸受部３１２を有している。軸受部３１２は、基部３１１の端面３１１ａ上に設けられている。第二アーム３２０は、基部３２１及び軸受部３２２を有している。軸受部３２２は、基部３２１の端面３２１ａ上に設けられている。

　軸受部３１２及び軸受部３２２は、回転機構３４０の回転駆動軸３４２を回転可能に支持する。回転駆動軸３４２は、例えば円柱状若しくは円筒状に形成されている。回転駆動軸３４２は、一方の端部が回転駆動源３４１に接続されており、他方の端部が上記軸受部３１２及び３２２に支持されている。回転駆動軸３４２は、回転駆動源３４１の回転力を受けて円周方向に回転可能となっている。なお、トルク制限機構３５０は、上述の実施形態におけるトルク制限機構と同様である。

　図１５は、トルク制限機構３５０の構成を示す断面図である。
　図１４及び図１５に示すように、トルク制限機構３５０は、伝達部３５１及び調整部３５２を有している。伝達部３５１はベルト部３５３を有している。ベルト部３５３は、帯状に形成されており、回転駆動軸３４２の外周面３４２ａに掛けられている。ベルト部３５３は、回転駆動軸３４２の外周面３４２ａに沿って円筒状に湾曲された状態となっている。なお、ベルト部３５３は、回転駆動軸３４２（外周面３４２ａ）に対して、少なくとも一部が当接された状態であればよい。本実施形態では、ベルト部３５３が回転駆動軸３４２の回転力を直接基部３２１に伝達する構成となっている。回転駆動軸に対するベルト部３５３の実質的な巻き数は、例えば、約０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、又は２．０以上にできる。有効巻き付き角θは、例えば、約６０、８０、１００、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０、２４０、２６０、２８０、３００、３２０、３４０、３６０、３８０、４００、４２０、４４０、４６０、４８０、５００、５２０、５４０、５６０、５８０、６００、６２０、６４０、６６０、６８０、７００、又は７２０°以上にできる。

　ベルト部３５３は、両端部（第一端部５３ａ及び第二端部５３ｂ）が折り曲げられた状態になっている。第一端部３５３ａは、駆動素子３５４を介して端面３２１ａに接続されている。第二端部３５３ｂは、第二アーム３２０の基部３２１の端面３２１ａに固定されている。

　駆動素子３５４に電気信号を供給すると、駆動素子３５４が膨張するように変形し、その変形による力が作用する。この力は、ベルト部３５３の第一端部３５３ａを第二端部３５３ｂ側へ近づける方向に作用する。したがって、駆動素子３５４が伸びると、ベルト部３５３の第一端部（制御端）３５３ａが第二端部（固定端）３５３ｂに近づく方向に移動する。この動作により、ベルト部３５３が回転駆動軸３４２に巻きつき、ベルト部３５３に張力が加わる。一方、駆動素子３５４が縮むと、第一端部３５３ａが第二端部３５３ｂから離れる方向に移動する。このため、ベルト部３５３が回転駆動軸３４２から離れて弛緩する。

　したがって、トルク制限機構３５０の動作においては、まず、ベルト部３５３が回転駆動軸３４２の外周面３４２ａに掛けられた状態とする。この状態から、制御部ＣＯＮＴは、ベルト部３５３の第一端部３５３ａが第二端部３５３ｂ側に移動するように駆動素子３５４を変形させる。この動作により、ベルト部３５３が外周面３４２ａに巻かれた状態で第一端部３５３ａ側には張力Ｔ１が発生し、第二端部３５３ｂ側には張力Ｔ２が発生する。したがって、ベルト部３５３に有効張力（Ｔ１－Ｔ２）が発生し、ベルト部３５３と回転駆動軸３４２との間が接触状態となる。

　制御部ＣＯＮＴは、ベルト部３５３に有効張力を発生させた状態を保持しつつ、回転機構３４０の回転駆動源３４１を作動させる。この動作により、ベルト部３５３と回転駆動軸３４２との間に摩擦力が発生し、ベルト部３５３が外周面３４２ａの周方向に引っ張られて移動する。ベルト部３５３の移動によって第二アーム３２０が回転駆動軸３４２の外周面３４２ａの周方向に回転する。

　このようにして、回転駆動軸３４２の回転力がベルト部３５３に伝達され、ベルト部３５３が第二アーム３２０に直接トルクを伝達させる。したがって、本実施形態では、ベルト部３５３が被駆動軸を兼ねていることとなる。

　また、例えばベルト部３５３と外周面３４２ａとの間が接触状態となっているときに、第二アーム３２０に対して衝撃などの外力が加えられる場合がある。これに対して、本実施形態におけるトルク制限機構３５０は、衝突の衝撃による力がベルト部３５３と外周面３４２ａとの間の最大静止摩擦力（トルクの許容値）を超える場合には、回転駆動軸３４２とベルト部３５３との間に相対的な変位（滑り）が生じる。このため、トルクの伝達が制限されることになる。

　上記の動作において、調整部３５２は、ベルト部３５３の張力を変えることによって接触状態を調整する。この調整動作により、回転駆動軸３４２からベルト部３５３に伝達されるトルクの許容値を変更することができる。

　以上のように、本実施形態によれば、ベルト部３５３が被駆動軸を兼ねた構成とすることにより、被駆動軸を配置するスペースを省略することができる。これにより、小型のトルク制限機構３５０を得ることができる。

　本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
　例えば、上記実施形態においては、ベルト部５３、２５３、３５３の第一端部５３ａ、２５３ａ、３５３ａの張力Ｔ１、押圧力Ｆ１、張力Ｔ１を調整することにより、接触状態を調整する構成としたが、これに限られることは無い。例えば、オイラーの摩擦ベルト理論に従うと、有効巻き付き角（接触角度）θ又は有効押し付け角（接触角度）θを調整することで、被駆動軸２４、２２４及びベルト部３５３に伝達されるトルクの許容値の大きさを調整することができる。したがって、調整部５２、２５２、３５２が、ベルト部５３、２５３、３５３の有効巻き付け角θ又は有効押し付け角θを調整する構成を有していても構わない。

　また、上記第一実施形態の構成を例に挙げて説明すると、例えば図１６に示すように、調整部５２が付勢部５５を有する構成であっても構わない。付勢部５５は、バネ部材５５ａを有している。バネ部材５５ａは、第一端部５３ａに接続されており、他端が支持部材５５ｂに接続されている。バネ部材５５ａは、第一端部５３ａに対して駆動素子５４から引き離す方向に弾性力を作用させる。したがって、付勢部５５は、伝達部５１の張力が大きくなる方向に伝達部５１を付勢する付勢部５５を有する構成としても構わない。

　トルク制限機構５０において、駆動素子５４が縮むと、第一端部５３ａが第二端部５３ｂから離れる方向に移動し、ベルト部５３が拡径部４４及び被駆動軸２４から離れて弛緩する。このため、回転駆動軸４２と被駆動軸２４との間の連結が解除された状態となる。

　ここで、例えば駆動素子５４に対する電気信号の供給がトラブルなどにより停止した場合、駆動素子５４が縮み、回転駆動軸４２と被駆動軸２４との間の連結が解除された状態となるため、第二アーム２０がフリーの状態となってしまう。このため、第二アーム２０が重力方向に沿って落下し、他の部位に衝突したりする場合がある。

　これに対して、付勢部５５が設けられている場合、駆動素子５４が縮んだ場合でも、第一端部５３ａが第二端部５３ｂ側へ付勢されているため、その付勢力によってベルト部５３と外周面４４ａ及び外周面２４ａとの間の接触状態を維持することができる。このため、連結部３０における剛性を確保することができる。なお、付勢部を第三実施形態に係る構成に適用する場合、図１６に示す構成と同様の説明が可能である。

　また、図１７に示すように、上記第二実施形態の構成を例に挙げて説明すると、調整部２５２が付勢部２５５を有する構成であっても構わない。この場合、付勢部２５５は、バネ部材２５５ａ及びバネ部材２５５ｂを有している。バネ部材２５５ａは、第一端部２５３ａに接続されており、他端が支持部材２５５ｃに接続されている。

　バネ部材２５５ａは、第一端部２５３ａに対して駆動素子２５４から引き離す方向に弾性力を作用させる。バネ部材２５５ｂは、第二端部２５３ｂに接続されており、他端が支持部材２５５ｃに接続されている。バネ部材２５５ｂは、第二端部２５３ｂに対して駆動素子２５４から引き離す方向に弾性力を作用させる。したがって、バネ部材２５５ａ及びバネ部材２５５ｂは、第一端部２５３ａと第二端部２５３ｂとで駆動素子２５４を伸縮方向に引っ張るように付勢している。

　この構成においては、付勢部２５５により第一端部２５３ａ及び２５３ｂが外側へ付勢されているため、駆動素子２５４が伸びた場合であっても、付勢力によってベルト部２５３と内周面２２４ｂとの間の接触状態が維持されることになる。

　また、図１８に示すように、上記第一実施形態の構成を例に挙げて説明すると、駆動素子５４に電圧を印加可能な駆動素子制御回路（第一電圧源）５７と予備バッテリー（第二電圧源）５８とが設けられており、駆動素子５４の接続先を駆動素子制御回路５７と予備バッテリー５８との間で切り替える切替部５９が設けられた構成であっても構わない。

　この場合、制御部ＣＯＮＴは、例えば平常時には駆動素子５４の接続先を駆動素子制御回路５７としておき、何らかのトラブルなどにより駆動素子制御回路５７からの電気信号が遮断される場合には、切替部５９を用いて駆動素子５４の接続先を予備バッテリー５８に切り替えるようにすることができる。これにより、駆動素子制御回路５７からの電気信号が遮断される場合であっても、駆動素子５４が伸長した状態を維持することができるため、ベルト部５３と外周面４４ａ及び外周面２４ａとの間の接触状態を維持することができる。

　なお、切替部５９によって駆動素子５４の接続先を切り替える間の挙動について、上記構成において、圧電素子などの駆動素子５４は、一種のコンデンサーと考えることができる。図１８において、駆動素子５４を駆動素子制御回路５７からも予備バッテリー５８からも切断された状態にしたとき、駆動素子５４の電荷は以下の式に示すように、所定の放電時定数Ｔに従って減少していく。このため、理論的には駆動素子５４は、徐々に収縮していくことになる。
　Ｔ＝Ｃｄ・Ｒ
　（ただし、Ｃｄ：静電容量　Ｒ：絶縁抵抗）

　しかしながら、実際には、駆動素子５４の接続先を切り替えるのに要する時間はきわめて短く、放電時定数Ｔは１００秒程度のオーダーであるため、駆動素子５４が大きく収縮することは無く、駆動素子５４は遮断前の伸長した状態をほぼ保持する。このため、ベルト部５３と外周面４４ａ及び外周面２４ａとの間の接触状態は維持したままと考えることができる。

　また、上記第一実施形態においては、駆動素子５４が１つ設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。
　例えば、図１９に示すように、駆動素子５４が複数（例えば２つ）設けられた構成であっても構わない。

　図１９に示す構成では、ベルト部５３の第一端部５３ａに設けられた駆動素子５４に加えて、第二端部５３ｂにも駆動素子５６が設けられている。この駆動素子５６は、伸縮方向が駆動素子５４と同一方向となるように配置されている。また、駆動素子５６は、伸縮方向の一端が第二端部５３ｂに接続されており、他端が第二アーム２０の基部２１の端面２１ａに形成された突出部２１ｃに取り付けられている。

　この構成においては、図２０に示すように、回転駆動軸４２（拡径部４４）及び被駆動軸２４とは独立して、ベルト部５３を拡径部４４及び被駆動軸２４の回転方向に沿って移動させることができる。図２０では、駆動素子５４を伸長させ、駆動素子５６を収縮させた状態を例に挙げて示している。この場合、ベルト部５３は、図２０の時計回りの方向に移動する。なお、駆動素子５４を収縮させ、駆動素子５６を伸長させることにより、ベルト部５３を図２０の反時計回りの方向に移動させることができる。

　制御部ＣＯＮＴは、駆動素子５４及び駆動素子５６の伸縮量及び伸縮状態（伸長又は収縮）を制御することにより、ベルト部５３を所望の状態とすることができる。例えば、図２０に示すように、回転駆動軸４２（拡径部４４）及び被駆動軸２４が回転している場合においては、拡径部４４の外周面４４ａ及び被駆動軸２４の外周面２４ａの移動速度と、ベルト部５３の移動速度とを等しくすることにより、外周面４４ａ及び外周面２４ａと、ベルト部５３との間の相対速度をゼロにすることができる。

　例えば、ベルト部５３と外周面４４ａ及び外周面２４ａとの間が接触状態となっているときに、第二アーム２０に対して衝撃などの外力が加えられた場合、ベルト部５３と外周面２４ａとの間に滑りが生じることがある。この場合、ベルト部５３と外周面２４ａとの間に滑りが生じている間は、両者の間に動摩擦力が作用し、滑りが停止する瞬間から静止摩擦力が作用する。

　この静止摩擦力と動摩擦力とを比較した場合、静止摩擦力の方が大きい値となる。したがって、動摩擦力が作用する状態から、静止摩擦力が作用する状態に移るときには、ベルト部５３と外周面２４ａとの間の摩擦力が急激に大きくなる。第二アーム２０の動作状況や用途によっては、この摩擦力の急激な変動は、第二アーム２０に対して影響を及ぼす場合がある。

　そこで、第二アーム２０に対して外部からの衝撃など急激な付加変動が加えられた場合、ベルト部５３と外周面２４ａとの間の滑りを抑制するため、制御部ＣＯＮＴは、外周面２４ａの移動速度に等しい速度でベルト部５３を移動させながら、ベルト部５３を外周面２４ａに対して接触状態とする。

　この動作により、外周面２４ａとベルト部５３との間の相対速度がゼロの状態で、ベルト部５３と外周面２４ａとの間が接触状態となるため、ベルト部５３と外周面２４ａとの間には、静止摩擦力が働くことになる。その後、制御部ＣＯＮＴは、ベルト部５３を介して拡径部４４から被駆動軸２４へトルクを伝達させることで、外力による被駆動軸２４の回転を制動することができる。

　この場合、ベルト部５３と被駆動軸２４との間に相対的な滑りを生じさせること無く、トルクによって外力による回転を制動することができる。これにより、急激な負荷変動を受けた場合であっても、連結部３０の制動をより柔軟に行うことができる。

　また、上記各実施形態においては、トルク制限機構の少なくとも一部が第二アーム側に接続された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、トルク制限機構が外部の接続部に接続された状態であり、第二アームとは独立して設けられた構成であっても構わない。

　例えば、図２１に示すように、トルク制限機構５０が接続部５００によって被駆動軸２４側に一体的に固定されると共に、ベルト部５３が回転駆動軸４２との間でのみ接触状態となる構成であっても構わない。この構成においては、ベルト部５３は、被駆動軸２４との間では接触状態とはならない構成となっている。また、被駆動軸２４は、径方向への移動が規制されるように不図示の軸受によって支持された構成としてもよい。

　図２１に示す構成において、ベルト部５３と回転駆動軸４２との間が接触状態となっている場合、回転駆動軸４２が回転することにより、回転駆動軸４２のトルクはベルト部５３に伝達される。ベルト部５３に伝達されたトルクは、接続部５００を回転駆動軸４２の周方向に移動させる。接続部５００の移動により、被駆動軸２４が周方向に回転することになる。

　また、例えば、図２２に示すように、トルク制限機構５０が接続部５００によって回転駆動軸４２側に一体的に固定されると共に、ベルト部５３が被駆動軸２４との間でのみ接触状態となる構成であっても構わない。この構成においては、ベルト部５３は、回転駆動軸４２との間では接触状態とはならない構成となっている。また、回転駆動軸４２は、径方向への移動が規制されるように不図示の軸受によって支持された構成としてもよい。

　図２２に示す構成において、ベルト部５３と被駆動軸２４とが接触状態となっている場合、回転駆動軸４２が回転することにより、回転駆動軸４２に固定された接続部５００が周方向に移動する。この接続部５００の移動により、ベルト部５３に対して被駆動軸２４の周方向に沿ったトルクが伝達される。被駆動軸２４は、ベルト部５３に伝達されたトルクによって周方向に回転することになる。

　また、例えば図２３に示すように、トルク制限機構５０が接続部５００によって被駆動軸２４側に一体的に固定されると共に、ベルト部５３が回転駆動軸４２の少なくとも一部と被駆動軸２４の少なくとも一部との両方に亘って接触状態となる構成であっても構わない。つまり、トルク制限機構５０が被駆動軸２４に固定されると共に、ベルト部５３が回転駆動軸４２と被駆動軸２４とを共締めすることで接触状態となる構成であってもよい。また、図２４に示すように、トルク制限機構５０が接続部５００によって回転駆動軸４２側に一体的に固定されると共に、ベルト部５３が回転駆動軸４２と被駆動軸２４との両方に亘って接触状態となる構成であっても構わない。

　また、本実施形態におけるトルク制限機構は、複数の調整部及び複数の伝達部を備える構成であってもよい。この場合、例えば、複数の伝達部（又は複数の調整部）は、回転駆動軸と被駆動軸とのうち少なくとも一方に対して等間隔に配置してもよいし、回転駆動軸と被駆動軸とのうち少なくとも一方の中心軸に対して対称又は非対称に配置してもよい。

　［第四実施形態］
　次に、本発明の第四実施形態を説明する。

　図２５は、本実施形態による駆動装置２００１、及びロボット装置２１００の構成を示す斜視図である。
　図２５に示すように、ロボット装置２１００は、第一アーム２０１０、第二アーム２０２０及び駆動装置２００１を備えている。第一アーム２０１０及び第二アーム２０２０は、連結部２０３０において連結されている。連結部２０３０には、駆動装置２００１が設けられている。駆動装置２００１は、回転機構２０４０、トルク制限機構２０５０、ダブルエンコーダ部２０６０、及び制御部２０７０を有し、連結部２０３０を基準として第二アーム２０２０を回転させる。

　第一アーム２０１０は、基部２０１１及び軸受部２０１２を有している。
　本実施形態において、基部２０１１は、円柱状（中実）若しくは円筒状（中空）に形成されており、ロボット装置２１００の骨格の一部を構成する。基部２０１１は、ロボット装置２１００の不図示の回転軸に取り付けられており、その回転軸を中心として所定方向に回転移動するように設けられている。

　軸受部２０１２は、基部２０１１の端面２０１１ａに設けられている。軸受部２０１２は、例えば、第一軸受２０１２ａ及び、第二軸受２０１２ｂを有している。第一軸受２０１２ａ、及び第二軸受２０１２ｂは、一方向（例えばＺ方向）に並んで配置されている。
　第一軸受２０１２ａは、端面２０１１ａ上に直接設けられている。また、第二軸受２０１２ｂは、第一軸受２０１２ａから端面２０１１ａの外側へ伸びた減速機２０４３（例、ギヤ）を介して設けられている。

　第二アーム２０２０（被駆動体）は、基部２０２１、軸受部２０２２及び被駆動軸２０２４を有している。
　本実施形態において、基部２０２１は、第一アーム２０１０の基部２０１１と同様、円柱状（中実）若しくは円筒状（中空）に形成されており、ロボット装置２１００の骨格の一部を構成する。

　軸受部２０２２は、基部２０２１の端面２０２１ａに設けられている。軸受部２０２２は、第三軸受２０２２ａ及び第四軸受２０２２ｂを有している。第三軸受２０２２ａ及び第四軸受２０２２ｂは、一方向（例えば、Ｚ方向）に並んで配置されている。
　第三軸受２０２２ａ及び第四軸受２０２２ｂは、端面２０２１ａ上に直接設けられている。第二アーム２０２０の第三軸受２０２２ａ及び第四軸受２０２２ｂは、トルク制限機構２０５０が設置可能なように、互いの間に所定の間隔を空けて配置されている。

　被駆動軸２０２４（出力軸）は、回転機構２０４０による回転力が伝達されることで回転する軸である。被駆動軸２０２４は、第三軸受２０２２ａの＋Ｚ側に第三軸受２０２２ａと一体的に設けられている。被駆動軸２０２４は、例えば円筒状に形成されており、軸線方向がＺ方向に平行になるように配置されている。被駆動軸２０２４の外周面２０２４ａは、ほぼ一周に亘って摩擦係数が均一になるように形成されている。また、被駆動軸２０２４は、円筒状の内部に設けられた回転軸である後述するシャフト２０２４ｂ（図３０）を備えている。

　回転機構２０４０は、第二軸受２０１２ｂを介して減速機２０４３に連結されている。回転機構２０４０は、モータ２０４１、及び後述する回転駆動軸２０４２（図２９）を有しており、回転駆動軸２０４２を回転させて、被駆動軸２０２４を回転させることにより、第二アーム２０２０を駆動する。
　ダブルエンコーダ部２０６０は、例えば、回転機構２０４０に結合され、被駆動軸２０２４及び後述する回転駆動軸２０４２の回転位置情報（例えば、角度位置）を検出する。例えば、ダブルエンコーダ部２０６０は、第二アーム２０２０の三次元的な位置及び姿勢を検出する。ダブルエンコーダ部２０６０については、後述する。

　トルク制限機構２０５０は、例えば、第二アーム２０２０の第三軸受２０２２ａ及び第四軸受２０２２ｂに配置される。トルク制限機構２０５０は、第二アーム２０２０が接続される被駆動軸２０２４に回転駆動軸２０４２の回転力を伝達する伝達部２０５１、及び調整部２０５２を備えている。なお、伝達部２０５１は、所定のトルク許容値以上のトルクが回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間に生じた場合に、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４とに対して相対的な変位（例、すべり）を生じさせることが可能である。また、調整部２０５２は、伝達部２０５１に回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間の相対的な変位を生じさせる所定のトルク許容値を調整する。一例として、トルク制限機構２０５０は、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間に所定のトルク許容値以上のトルクが発生した場合に、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間に相対的な変位を生じさせる。ここで、所定のトルク許容値は、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間に相対的な変位が生じるトルクの閾値であり、制御部２０７０によって変更される。トルク制限機構２０５０の詳細については、後述する。
　制御部２０７０は、駆動装置２００１、すなわち回転機構２０４０、トルク制限機構２０５０、及びダブルエンコーダ部２０６０を統括的に制御する。制御部２０７０の詳細については、後述する。

　図２６は、同実施形態におけるダブルエンコーダ部２０６０の構成を示す図である。
　この図２６において、ダブルエンコーダ部２０６０は、第１のエンコーダ２０６１、及び第２のエンコーダ２０６２を備えている。
　第１のエンコーダ２０６１は、回転駆動軸２０４２の回転位置を示す第１位置情報を検出する。なお、第１のエンコーダ２０６１は、検出した位置情報を所定の補正値に基づいて補正した位置情報を第１位置情報として出力する。本実施形態における第１のエンコーダ２０６１は、反射ディスク２６１１と、基板２６１２に設置された受光素子２６１３及び磁気検出素子２６１４と、磁石２６１５とを備えている。
　反射ディスク２６１１は、モータ２０４１の中空状の回転駆動軸２０４２にねじ部２０６８を介して固定部材２０６３により固定されている。また、反射ディスク２６１１には、例えば、回転駆動軸２０４２における２０ビットの分解能の絶対位置情報（回転位置情報）を得るためのパターンが形成されている。

　受光素子２６１３が基板２６１２に配置されており、受光素子２６１３は上述した反射ディスク２６１１のパターンを読み取って第１位置検出信号を出力する。
　磁石２６１５は、回転駆動軸２０４２の多回転量を検出するために、反射ディスク２６１１の内側に備えられている。また、磁気検出素子２６１４が基板２６１２において磁石２６１５に対応する位置に配置されている。磁気検出素子２６１４は、磁石２６１５から発生される磁場を読み取って多回転検出信号を出力する。
　また、反射ディスク２６１１の磁石２６１５の裏側には、バックヨーク２６１６が配置されている。バックヨーク２６１６は、例えば、軟磁性体であり、磁石２６１５の磁気特性を安定させるように機能する。

　第２のエンコーダ２６２は、シャフト２２４ｂ（被駆動軸）の回転位置を示す第２位置情報を検出する。本実施形態では、第２のエンコーダ２０６２は、反射ディスク２６２１と、基板２６２２に設置された受光素子２６２３とを備えている。
　ここで、シャフト２０２４ｂは、第二アーム２０２０に連結されており、軸受け２０６６の内輪に挿入されている。また、この軸受け２０６６の外輪は、中空状の回転駆動軸２０４２の内側に挿入されている。

　反射ディスク２６２１は、軸受け２０６６の内輪にスリーブ２０６４を介して挿入されたシャフト２０２４ｂに装着され、ねじ部２０６７を介してナット２０６５により締め付けることにより軸受け２０６６に与圧がかけられている。反射ディスク２６２１には、例えば、反射ディスク２６１１と同様に、２０ビットの分解能の絶対位置情報（回転位置情報）を得るためのパターンが形成されている。
　受光素子２６２３が基板２６２２に配置されており、受光素子２６２３は上述した反射ディスク２６２１のパターンを読み取って第２位置検出信号を出力する。
　このように、本実施形態におけるダブルエンコーダ部２０６０は、同軸上に２段の反射ディスク（２６１１、２６２１）を配置する構成となっている。なお、基板２６１２及び基板２６２２は、固定部材２０６９により固定されている。

　次に、本実施形態における駆動装置２００１の構成について説明する。
　図２７及び図２８は、駆動装置２００１の構成を示すブロック図である。図２７及び図２８において、図２５及び図２６と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
　図２７及び図２８に示すように、駆動装置２００１は、回転機構２０４０、トルク制限機構２０５０、ダブルエンコーダ部２０６０、及び制御部２０７０を備えている。

　本実施形態において、一例として、回転駆動軸２０４２（出力軸）は、一端が第１のエンコーダ２０６１に接続され、他端が減速機２０４３を介してトルク制限機構２０５０に連結される。また、回転駆動軸２０４２は、中空状に形成された中空駆動軸である。また、被駆動軸２０２４の一部であるシャフト２０２４ｂは、中空駆動軸（回転駆動軸２０４２）の内側に少なくとも一部が配置され、一端が第二アーム２０２０及びトルク制限機構２０５０に連結され、他端が第２のエンコーダ２０６２に接続されている。

　回転機構２０４０のモータ２０４１（回転駆動源）は、中空駆動軸である回転駆動軸２０４２を回転させる。また、モータ２０４１によって生成された回転力は、減速機２０４３を介してトルク制限機構２０５０に伝達される。
　減速機２０４３（動力伝達部）は、例えば、回転駆動軸２０４２の回転数を５０分の１に減速するギヤである。減速機２０４３は、回転駆動軸２０４２の回転を減速して、後述する貫通部２０４２ａ（図２９）を介してトルク制限機構２０５０に伝達する。この実施形態において、減速機２０４３は、例えば、回転駆動軸２０４２が５０回転した場合に、貫通部２０４２ａ及び被駆動軸２０２４が１回転するように回転を減速する。

　トルク制限機構２０５０は、上述したように第二アーム２０２０が接続される被駆動軸２０２４（シャフト２０２４ｂ）に回転駆動軸２０４２の回転力を伝達し、所定のトルク許容値（所定の許容値）が回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０４との間に生じた場合に、すべり（相対的な変位）を生じさせる。すなわち、トルク制限機構２０５０は、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４とのうち少なくとも一方に所定の許容値以上のトルクが発生した場合に、相対的な変位（例、すべり）を生じさせる。なお、本実施形態では、被駆動軸２０２４は、例えば、ボルト（２０２５、２０２６）によって、第二アーム２０２０に固定されている。

　図２８に示すように、第１のエンコーダ２０６１は、受光素子２６１３、磁気検出素子２６１４、第１の位置検出部２６１７、及び補正値記憶部２６１８を備えている。
　受光素子２６１３は、反射ディスク２６１１（図２６）に形成されたパターンを検出して、回転駆動軸２０４２の絶対位置（回転位置）を示す信号である第１位置検出信号を出力する。
　磁気検出素子２６１４は、例えば、ホール素子であり、反射ディスク２６１１の内側に備えられている磁石２６１５の磁気を検出して電気信号に変換する。ここでは、磁気検出素子２６１４は、磁石２６１５の磁気を検出して回転駆動軸２０４２の多回転量（回転数）を検出するための多回転検出信号を出力する。

　補正値記憶部２６１８は、第１のエンコーダ２０６１が検出する第１位置情報を補正する所定の補正値を記憶している。この所定の補正値は、後述するトルク制限機構２０５０によるすべりを解消する復帰処理において、制御部２０７０によって変更される。
　第１の位置検出部２６１７は、受光素子２６１３が出力する第１位置検出信号と、磁気検出素子２６１４が出力する多回転検出信号とに基づいて、回転駆動軸２０４２の絶対位置（回転位置）の情報を示す第１位置情報を算出する。第１の位置検出部２６１７は、算出した第１位置情報を制御部２０７０に出力する。なお、第１の位置検出部２６１７は、この第１位置情報を算出する際に、算出した位置情報を補正値記憶部２６１８に記憶されている所定の補正値に基づいて補正を行い、補正した位置情報を第１位置情報として出力する。また、第１のエンコーダ２０６１は、多回転に対応しているため、第１位置情報は、多回転に対応した位置情報である。
　ここで、第１の位置検出部２６１７及び補正値記憶部２６１８は、例えば、基板２６１２上に設けられている。

　また、図２８に示すように、第２のエンコーダ２０６２は、受光素子２６２３、第２の位置検出部２６２４、及び補正値記憶部２６２５を備えている。
　受光素子２６２３は、反射ディスク２６２１（図２６）に形成されたパターンを検出して、被駆動軸２０２４の絶対位置（回転位置）を示す信号である第２位置検出信号を出力する。

　補正値記憶部２６２５は、第２のエンコーダ２０６２が検出する第２位置情報を補正する所定の補正値を予め記憶している。
　第２の位置検出部２６２４は、受光素子２６２３が出力する第２位置検出信号に基づいて、被駆動軸２０２４の絶対位置（回転位置）の情報を示す第２位置情報を算出する。第２の位置検出部２６２４は、算出した第２位置情報を制御部２０７０に出力する。なお、第２の位置検出部２６２４は、この第２位置情報を算出する際に、算出した位置情報を補正値記憶部２６２５に記憶されている所定の補正値に基づいて補正を行い、補正した位置情報を第２位置情報として出力する。
　ここで、第２の位置検出部２６２４及び補正値記憶部２６２５は、例えば、基板２６２２上に設けられている。

　制御部２０７０は、上述したように、回転機構２０４０、トルク制限機構２０５０、及びダブルエンコーダ部２０６０を統括的に制御する。例えば、制御部２０７０は、外部のロボット装置２１００を制御する制御装置から供給された制御指令に基づいて、回転機構２０４０の回転を制御する。また、例えば、制御部２０７０は、ダブルエンコーダ部２０６０が検出した位置情報（例えば、第１位置情報、第２位置情報など）を外部の制御装置に出力する。
　また、図２８に示すように、制御部２０７０は、すべり判定部２０７１、及び駆動制御部２０７２を備えている。

　すべり判定部２０７１は、第１のエンコーダ２０６１が検出した第１位置情報、及び第２のエンコーダ２０６２が検出した第２位置情報に基づいて、上述のトルク制限機構２０５０によるすべり（相対的な変位）の有無を判定する。ここで、トルク制限機構５０によるすべりは、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４とのうち少なくとも一方に所定の許容値以上のトルクが発生した場合に生じる。例えば、第二アーム２０２０に物体が接触した場合に、このトルク制限機構２０５０によるすべりが発生する。
　また、すべり判定部２０７１は、第１のエンコーダ２０６１が検出した第１位置情報から推定した被駆動軸２０２４の推定位置情報と、第２のエンコーダ２０６２が検出した第２位置情報とに基づいて、相対的な変位の有無を判定する。一例として、すべり判定部２０７１は、第１位置情報から推定した被駆動軸２０２４の推定位置情報と、第２のエンコーダ２０６２が検出した第２位置情報とを比較し、この２つの位置情報の差が所定の閾値以上になった場合に、トルク制限機構２０５０によるすべりが発生したと判定する。
　すべり判定部２０７１は、トルク制限機構２０５０による相対的な変位（例、すべり）の有無を判定した判定結果を駆動制御部７２に出力する。

　駆動制御部２０７２は、外部の制御装置から供給された制御指令と、ダブルエンコーダ部２０６０が検出した第１位置情報又は第２位置情報とに基づいて、回転機構２０４０、及びトルク制限機構２０５０の制御を行う。また、駆動制御部２０７２は、すべり判定部２０７１がトルク制限機構２０５０によるすべり（相対的な変位）が生じたと判定した場合に、回転機構２０４０による回転駆動軸２０４２の回転を制御する制御処理、及び、トルク制限機構２０５０によるすべりを解消する復帰処理を実行する。また、駆動制御部２０７２は、回転制御部２０７３、及びトルク許容値制御部２０７４を含んでいる。

　回転制御部２０７３は、モータ２０４１を駆動する不図示のドライブ回路（駆動回路）を含んでいる。回転制御部２０７３は、外部の制御装置から供給された制御指令と、ダブルエンコーダ部２０６０が検出した第１位置情報又は第２位置情報とに基づいて、回転機構２０４０のモータ４１の回転を制御する。回転制御部２０７３は、回転機構２０４０を制御することにより、第二アーム２０２０の位置、及び姿勢を制御する。

　また、回転制御部２０７３は、すべり判定部２０７１がトルク制限機構２０５０によるすべり（相対的な変位）が生じたと検出した場合に、回転機構２０４０による回転駆動軸２０４２の回転を制御する制御処理を行う。この制御処理とは、例えば、回転機構２０４０に対して回転駆動軸２０４２の回転を停止させる処理である。すなわち、回転制御部２０７３は、第二アーム２０２０に物体が接触又は衝突した場合に、物体やロボット装置２１００に損傷を与えないように、動作を停止する制御を行う。

　また、この制御処理は、トルク制限機構２０５０によるすべりを解消する復帰処理（変位復帰処理）を含んでいる。例えば、回転制御部２０７３は、すべり判定部２０７１がトルク制限機構２０５０によるすべり（相対的な変位）が生じたと検出した場合に、第１のエンコーダ２０６１と第２のエンコーダ２０６２との間にトルク制限機構２０５０のすべりにより生じた位置ずれを解消する復帰処理（変位復帰処理）を実行する。
　一例として、回転制御部２０７３は、復帰処理として、第２のエンコーダ２０６２が第２位置情報から推定した回転駆動軸２０４２の推定位置情報に、第１のエンコーダ２０６１が検出した第１位置情報が一致するように、補正値記憶部２０６１８に記憶されている所定の補正値を変更する処理を行う。回転制御部２０７３は、第１のエンコーダ２０６１が補正に使用するオフセット値を第１位置情報と第２位置情報とが一致するように変更する。これにより、回転制御部２０７３は、トルク制限機構２０５０のすべりにより生じた位置ずれを解消する。

　トルク許容値制御部２０７４は、トルク制限機構２０５０の調整部２０５２を駆動する不図示のドライブ回路（駆動回路）を含んでいる。トルク許容値制御部２０７４は、被駆動軸２０２４の動作状態に応じて、トルク制限機構２０５０の所定のトルク許容値を調整させる調整処理をトルク制限機構２０５０に行わせる。ここで、被駆動軸２０２４の動作状態とは、被駆動軸２０２４の動作方向、回転状態、及び姿勢などである。回転状態には、回転の加速中、減速中、定速運動中、又は停止中などが含まれる。また、被駆動軸２０２４の動作方向とは、例えば、重力方向（垂直方向又は鉛直方向）、水平方向などの方向を示す。なお、回転駆動軸２０４２（拡径部２０４４）と被駆動軸２０２４との間に生じるトルクの大きさ（又は、回転機構２０４０のモータ２０４１を回転するトルク）は、この動作状態に応じて、異なる大きさとなる。また、回転駆動軸２０４２（拡径部２０４４）と被駆動軸２０２４との間に生じるトルクの大きさとは、被駆動軸２０２４に伝達するトルクの大きさである。

　例えば、被駆動軸２０２４の動作状態が重力に逆らう方向である場合、回転制御部２０７３は、回転機構２０４０のモータ２０４１を回転するトルクを、動作状態が水平方向である場合よりも大きくする。そのため、トルク許容値制御部２０７４は、動作状態が重力に逆らう方向である場合に、トルク制限機構２０５０の調整部２０５２に対して、被駆動軸２０２４に伝達するトルクに応じて所定のトルク許容値を大きくする制御を行う。
　また、例えば、被駆動軸２０２４の動作状態が水平方向である場合、回転制御部２０７３は、回転機構２０４０のモータ２０４１を回転するトルクを、動作状態が重力に逆らう方向である場合よりも小さくする。そのため、トルク許容値制御部２０７４は、動作状態が水平方向である場合に、トルク制限機構２０５０の調整部２０５２に対して、被駆動軸２０２４に伝達するトルクに応じて所定のトルク許容値を小さくする制御を行う。
　このように、本実施形態では、トルク許容値制御部２０７４は、回転機構２０４０のモータ２０４１を回転するトルクの大きさに応じて、トルク制限機構２０５０の所定のトルク許容値を変更する制御を行う。

　次に、本実施形態におけるトルク制限機構２０５０の構成について説明する。
　図２９は、本実施形態におけるトルク制限機構２０５０の一部の構成を示す図である。
　図２９において、トルク制限機構２０５０における第一アーム２０１０側の構成を示す図であり、第二アーム２０２０の図示を省略している。
　図２９に示すように、第一軸受２０１２ａには、貫通孔２０１３ａが設けられている。貫通孔２０１３ａは、Ｚ方向に第一軸受２０１２ａを貫通する。第二軸受２０１２ｂには、貫通孔２０１３ｂが設けられている。貫通孔２０１３ｂは、Ｚ方向に第二軸受２０１２ｂを貫通する。

　貫通孔２０１３ａ、及び貫通孔２０１３ｂは、例えば円形に形成されており、それぞれＺ方向視において重なる位置に配置されている。また、貫通孔２０１３ａ及び貫通孔２０１３ｂは、互いに等しい径を有するように形成されていてもよいし、貫通孔２０１３ａ、及び貫通孔２０１３ｂのうち少なくとも一つの径やＺ方向視での形状が他と異なる構成であっても構わない。

　回転駆動軸２０４２は、減速機２０４３を介して結合される貫通部２０４２ａ及び拡径部２０４４を有している。貫通部４２ａは、円筒状（中空）に形成されており、長手方向がＺ方向に平行になるように配置されている。貫通部２０４２ａは、第一軸受２０１２ａの貫通孔２０１３ａ、第三軸受２０２２ａの貫通孔２０２３ａ、及び第四軸受２０２２ｂの貫通孔２０２３ｂをそれぞれ貫通する。
　貫通部２０４２ａは、上記の各貫通孔を貫通して設けられることで、軸受部２０１２及び軸受部２０２２において第一アーム２０１０と第二アーム２０２０とを連結している。また、貫通部２０４２ａは、不図示の軸受部２０１２及び軸受部２０２２（すなわち、第一軸受２０１２ａ、第三軸受２０２２ａ、第四軸受２０２２ｂ、及び第二軸受２０１２ｂ）によって、Ｚ軸周りに独立して回転するように支持されている。

　拡径部２０４４は、貫通部２０４２ａの一部に設けられている。拡径部２０４４は、貫通部２０４２ａと中心軸が一致するように円筒状に形成されている。拡径部２０４４は、貫通部２０４２ａよりも径が大きく形成されている。本実施形態では、拡径部２０４４の径は、被駆動軸２０２４の径と同一となるように形成されている。

　拡径部２０４４の外周面２０４４ａは、ほぼ一周に亘って摩擦係数が均一になるように形成されている。拡径部２０４４は、外周面２０４４ａの摩擦係数が被駆動軸２０２４の外周面２０２４ａの摩擦係数と同一になるように形成されている。第一アーム２０１０と第二アーム２０２０とが連結された状態では、拡径部２０４４と被駆動軸２０２４とは、中心軸が一致するようにＺ方向に並んで配置されている。
　なお、本実施形態では、貫通部２０４２ａ及び拡径部２０４４には、回転駆動軸２０４２の回転を減速機２０４３によって減速された回転が伝達される。

　図３０は、本実施形態におけるトルク制限機構２０５０の一部の構成を示す斜視図である。
　図３０において、トルク制限機構２０５０における第二アーム２０２０側の構成を示す図であり、第一アーム２０１０の図示を省略している。
　図３０に示すように、第四軸受２０２２ｂには、貫通孔２０２３ｂが設けられている。貫通孔２０２３ｂは、Ｚ方向に第四軸受２０２２ｂを貫通する。被駆動軸２０２４には、貫通孔２０２３ａが設けられている。貫通孔２０２３ａは、被駆動軸２０２４をＺ方向に貫通する。

　貫通孔２０２３ａ、及び貫通孔２０２３ｂは、例えば互いに等しい径を有する円形に形成されており、それぞれＺ方向視において重なる位置に配置されている。勿論、貫通孔２０２３ａ、及び貫通孔２０２３ｂのうち少なくとも一つの径やＺ方向視での形状が他と異なる構成であっても構わない。

　また、被駆動軸２０２４は、被駆動軸２０２４の内側にシャフト２０２４ｂを有している。シャフト２０２４ｂは、貫通孔２０２３ａ及び貫通孔２０２３ｂをＺ方向に貫通するように、第三軸受２０２２ａの＋Ｚ側に第三軸受２０２２ａと一体的に設けられている。シャフト２０２４ｂは、トルク制限機構２０５０の内部を貫通して、第２のエンコーダ２０６２に被駆動軸２０２４の回転を伝達する。

　図３１は、本実施形態におけるトルク制限機構２０５０の構成を示す断面図である。
　図２５、図２９、図３０及び図３１に示すように、トルク制限機構２０５０は、伝達部２０５１及び調整部２０５２を有している。

　伝達部２０５１（回転力伝達部）は、回転駆動軸（回転軸）２０４２の回転力を被駆動軸（回転軸）２０２４に伝達する。例えば、伝達部２０５１は、回転駆動軸２０４２の周面（例、外周面や内周面）及び被駆動軸２０２４の周面（例、外周面や内周面）のうち少なくとも一方の回転軸の周面（例、外周面や内周面）の少なくとも一部に対して接触可能に設けられ、その回転軸の軸方向（例えばＺ方向）とは異なる方向（例、回転軸の径方向など）に力（例、張力や押圧力など）が加えられた状態で回転軸に接触することによって回転駆動軸２０４２の回転力を被駆動軸２０２４に伝達する。なお、ここでは、回転駆動軸２０４２とは、減速機４３によって減速された回転駆動軸（貫通部２０４２ａ及び拡径部２０４４）を含んでいる。
　調整部２０５２は、伝達部２０５１における回転駆動軸２０４２及び被駆動軸２０２４のうち少なくとも一方に対する接触状態を制御することによって上述した所定の許容値を調整する。

　伝達部２０５１は、ベルト部（湾曲部）２０５３を有している。ベルト部２０５３は、例えばステンレスなどの金属を用いて帯状に形成されている。ベルト部２０５３は、回転駆動軸２０４２の拡径部２０４４と被駆動軸２０２４との間に跨って掛けられている。例えば、ベルト部２０５３は、拡径部２０４４の外周面２０４４ａと、被駆動軸２０２４の外周面２０２４ａとに、それぞれ短手方向に半分ずつ均等に掛けられた状態となっている。ベルト部５３は、拡径部４４の外周面２０４４ａ及び被駆動軸２０２４の外周面２０２４ａに沿って湾曲された状態となっている。したがって、ベルト部２０５３は、拡径部２０４４の周面（例、外周面２０４４ａ又は内周面）及び被駆動軸２０２４の周面（例、外周面２０２４ａ又は内周面）に沿って曲げることが可能な可撓性を有する。このように、例えば、本実施形態におけるトルク制限機構２０５０は、回転機構２０４０によって回転駆動軸２０４２に生じる回転力を、ベルト部２０５３を介して被駆動軸２０２４に伝達する手段を有している。なお、ベルト部２０５３は、回転駆動軸２０４２（拡径部２０４４）及び被駆動軸２０２４のそれぞれに対して、少なくとも一部ずつが掛けられた状態（巻き付き状態）であればよい。また、例えば、ベルト部２０５３は、回転駆動軸４２と被駆動軸２０２４とのうち少なくとも一方の回転軸の曲面状周面の少なくとも一部に沿って巻き付いた状態であればよい。

　ベルト部２０５３は、両端部（第一端部２０５３ａ及び第二端部２０５３ｂ）がＺ方向と直交する方向へ伸びるように折り曲げられている。ベルト部２０５３の折り曲げ部分（端部）である第一端部２０５３ａ及び第二端部２０５３ｂは、拡径部２０４４及び被駆動軸２０２４の周方向の基準位置Ｆを挟むように所定の隙間を空けて対向して配置されている。第一端部２０５３ａは、調整部２０５２の一部を介して端面２０２１ａから突出した支持部２０２１ｂの端面に接続されている。第二端部２０５３ｂは、第二アーム２０２０の基部２０２１の端面２０２１ａから突出した支持部２０２１ｂの端面に固定されている。また、ベルト部２０５３の形状は、例えば、帯状又は線状などである。

　拡径部２０４４と被駆動軸２０２４とは同一の径を有しているため、拡径部２０４４の外周面２０４４ａと被駆動軸２０２４の外周面２０２４ａとの間では段差が発生することが無い。このため、伝達部２０５１と拡径部２０４４との間、及び、伝達部２０５１と被駆動軸２０２４との間には、ほぼ同一の張力及び摩擦力が発生することになる。

　また、調整部２０５２は、駆動素子（駆動部）２０５４を備えている。
　駆動素子２０５４は、ベルト部２０５３と外周面２０４４ａ及び２０２４ａとの間の接触状態を調整する。駆動素子２０５４としては、例えば、電歪素子（例、ピエゾ素子）や磁歪素子などの電気機械変換素子が用いられている。

　駆動素子２０５４は、電気信号が供給されることにより、所定の一方向に伸縮する構成である。駆動素子２０５４は、伸縮方向の一方の端部がベルト部２０５３の第一端部２０５３ａに接続されている。また、駆動素子２０５４の他方の端部は、第二アーム２０２０の端面２０２１ａから突出した支持部２０２１ｂに固定されている。したがって、駆動素子２０５４は、第一端部２０５３ａと支持部２０２１ｂとで挟まれた構成となっている。駆動素子２０５４のうち第一端部２０５３ａとの接続部分及び支持部２０２１ｂとの接続部分には、それぞれフレクシャ機構２０５４ａ及び２０５４ｂが形成されている。

　制御部２０７０のトルク許容値制御部２０７４は、駆動素子２０５４に接続されており、駆動素子２０５４に対して制御信号を供給可能になっている。トルク許容値制御部２０７４は、駆動素子２０５４に印加する電圧を調整することにより、駆動素子２０５４の伸縮量を調整可能である。

　例えば、駆動素子２０５４が伸びると、ベルト部２０５３の第一端部２０５３ａが第二端部２０５３ｂに近づく方向に移動する。このため、ベルト部２０５３が回転駆動軸２０４２の拡径部２０４４及び被駆動軸２０２４に巻きつき、ベルト部２０５３に張力が加わる。駆動素子２０５４が縮むと、第一端部２０５３ａが第二端部２０５３ｂから離れる方向に移動する。このため、ベルト部２０５３が拡径部２０４４及び被駆動軸２０２４から離れて弛緩する。このように、例えば、ベルト部２０５３は、駆動素子２０５４の駆動（例、伸縮）によって回転駆動軸２０４２の径方向及び被駆動軸２０２４の径方向に力が加えられる。これによって、ベルト部２０５３と拡径部２０４４との間、及びベルト部２０５３と被駆動軸２０２４との間で、それぞれ摩擦力が生じる。なお、本実施形態は、例えば、駆動素子２０５４を縮ませることによって、ベルト部２０５３が拡径部２０４４及び被駆動軸２０２４に巻きついて、ベルト部２０５３に張力が加わる構成にしてもよい。そして、本実施形態は、駆動素子２０５４が伸びることによって、ベルト部２０５３が拡径部２０４４及び被駆動軸２０２４から離れて弛緩する構成にしてもよい。

　ベルト部２０５３に張力を加えることやベルト部２０５３を弛緩させることを調整部２０５２に行わせる場合において、第二端部２０５３ｂは第二アーム２０２０の端面２０２１ａに固定されたままであり、第一端部２０５３ａが第二端部２０５３ｂに対して近づく方向又は第二端部２０５３ｂから遠ざかる方向へ移動する。このように、ベルト部２０５３の第一端部２０５３ａはベルト部２０５３の張力を制御するための制御端として機能し、ベルト部２０５３の第二端部２０５３ｂはベルト部２０５３を第二アーム２０２０に固定させる固定端として機能する。

　本実施形態では、ベルト部２０５３が金属を用いて形成されているため、ベルト部２０５３を例えば放電加工などによって容易に作成することができる。また、ベルト部２０５３が金属を用いて形成される場合、ベルト部５３が導電性を有する構成となるため、ベルト部２０５３と拡径部２０４４（回転駆動軸２０４２）及び被駆動軸２０２４との間の摩擦によって発生する静電気がベルト部２０５３に帯電するのを抑制することができる。なお、伝達部２０５１の形状については、帯状の構成に限られず、例えば線状又は鎖状に形成されていても構わない。

　次に、本実施形態に係るトルク制限機構２０５０において、回転駆動軸２０４２から被駆動軸２０２４へ回転力を伝達し、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２４とに対して相対的な変位を生じさせる所定のトルク許容値を可変にさせる原理を説明する。被駆動軸２０２４を駆動させる際には、拡径部２０４４及び被駆動軸２０２４に巻き付いたベルト部２０５３に有効張力を生じさせ、その有効張力によって拡径部２０４４と被駆動軸２０２４とを連結する。拡径部２０４４と被駆動軸２０２４とがベルト部２０５３によって連結されることで、回転駆動軸２０４２から被駆動軸２０２４へとトルクが伝達可能となる。

　オイラーの摩擦ベルト理論により、回転駆動軸２０４２及び被駆動軸２０２４に巻き掛けられたベルト部２０５３の第一端部２０５３ａ側の張力（Ｔ１）及び第二端部２０５３ｂ側の張力（Ｔ２）が前述した式（１）を満たす場合に、ベルト部２０５３と拡径部２０４４との間、及びベルト部２０５３と被駆動軸２０２４との間で、それぞれ摩擦力が生じ、ベルト部２０５３が拡径部２０４４の外周面２０４４ａ及び被駆動軸２０２４の外周面２０２４ａに対して滑りを生じることの無い状態（接触状態）となる。なお、本実施形態では、ベルト部２０５３が短手方向に等しい寸法ずつ拡径部２０４４及び被駆動軸２０２４に掛けられているため、生じる摩擦力の大きさは、ベルト部２０５３と外周面２０４４ａとの間、及び、ベルト部２０５３と外周面２０２４ａとの間で、ほぼ等しくなる。

　ベルト部２０５３は、外周面２０４４ａ及び外周面２０２４ａに対して接触状態となったときに、摩擦力によって回転駆動軸２０４２及び被駆動軸２０２４と共に移動する。この移動により、回転駆動軸２０４２から被駆動軸２０２４にトルクが伝達される。ただし、式（１）において、μはベルト部２０５３と外周面２０４４ａ及び外周面２０２４ａとの間の見かけ上の摩擦係数であり、θはベルト部２０５３の有効巻き付き角（接触角度）である。有効巻き付け角θについては、図３１に示すように、拡径部２０４４の外周面２０４４ａ及び被駆動軸２０２４の外周面２０２４ａのうちベルト部２０５３に対して接触状態となりうる部分の範囲である。

　この場合、すべりの所定のトルク許容値に寄与する有効張力は、（Ｔ１－Ｔ２）によって表される。上記の式（１）に基づいて有効張力（Ｔ１－Ｔ２）を求めると、前述した式（２）のようになる。式（２）は、Ｔ１を用いて有効張力を表す式である。

　上記の式（２）より、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間にすべりが生じる所定のトルク許容値は、駆動素子２０５４の伸縮によってベルト部２０５３に生じる張力Ｔ１によって一意に決定されることがわかる。式（２）の右辺のＴ１の係数部分は、ベルト部２０５３と拡径部４４との間における摩擦係数μ、ベルト部２０５３との間における摩擦係数μ、及び、ベルト部２０５３の有効巻き付き角θにそれぞれ依存する。

　先の図６を用いて説明したように、上述のトルク許容値の大きさは駆動素子２０５４による張力Ｔ１によって一意に決定されることになる。したがって、トルク制限機構２０５０は、例えば、駆動素子２０５４に用いられるピエゾ素子などは、数ミリ程度の小型素子であっても、数百ニュートン以上の力を出すことができるので、非常に広い範囲においてトルク許容値を変更することができる。つまり、調整部２０５２は、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との相対的な変位を生じさせるトルクの許容値を変更することが可能である。

　次に、本実施形態における駆動装置２００１及びロボット装置２１００の動作について説明する。
　駆動装置１及びロボット装置２１００を動作させる場合、制御部２０７０のトルク許容値制御部２０７４は、まず、図３２に示すように、ベルト部２０５３の第一端部２０５３ａが第二端部２０５３ｂ側に移動するように駆動素子２０５４を変形させる。この動作により、ベルト部２０５３が拡径部２０４４の外周面２０４４ａ及び被駆動軸２０２４の外周面２０２４ａに共に巻き付いた状態で第一端部２０５３ａ側には張力Ｔ１が発生し、第二端部２０５３ｂ側には張力Ｔ２が発生する。したがって、ベルト部２０５３に有効張力（Ｔ１－Ｔ２）が発生し、ベルト部２０５３と拡径部２０４４との間、ベルト部２０５３と被駆動軸２０２４との間が、それぞれ接触状態となる。

　次に、制御部２０７０の回転制御部２０７３は、外部の制御装置から供給された制御指令と、ダブルエンコーダ部２０６０が検出した第１位置情報又は第２位置情報とに基づいて、回転機構２０４０のモータ２０４１の回転を制御し、回転駆動軸２０４２を回転させる。
　なお、この回転制御部２０７３が回転機構２０４０により回転駆動軸２０４２を回転させる際に、トルク許容値制御部２０７４は、被駆動軸２０２４の動作状態に応じて、トルク制限機構２０５０の所定のトルク許容値を調整させる調整処理をトルク制限機構２０５０に行わせる。

　回転制御部２０７３は、ベルト部２０５３に有効張力を発生させた状態を保持しつつ、回転機構２０４０のモータ２０４１を作動させる。この動作により、ベルト部２０５３と拡径部２０４４の外周面２０４４ａとの間に摩擦力が発生し、ベルト部２０５３が外周面２０４４ａの周方向に引っ張られて移動しようとする。加えて、ベルト部２０５３が移動しようとする際には、ベルト部２０５３と被駆動軸２０２４の外周面２０２４ａとの間に摩擦力が発生し、その摩擦力によって被駆動軸２０２４が外周面２０２４ａの周方向に回転する。

　したがって、回転駆動軸２０４２（拡径部２０４４）の回転によってベルト部２０５３が移動すると共に、ベルト部２０５３の移動によって被駆動軸２０２４が外周面２０２４ａの周方向に回転する。このようにして、回転駆動軸２０４２（拡径部２０４４）の回転力が被駆動軸２０２４に伝達される。これにより、第二アーム２０２０が駆動される。

　例えば、第二アーム２０２０を一定の速度で一定の角度だけ移動させようとする場合、連結部２０３０を基準として第二アーム２０２０に対して作用するモーメント（例、重力モーメント）の大きさによって、被駆動軸２０２４に対して伝達されるトルクの大きさを調整する必要が生じる。

　図３３Ａ、図３３Ｂは、第一アーム２０１０と第二アーム２０２０との間の位置関係を模式的に示す図である。
　第二アーム２０２０が位置Ｐ１に配置されている場合（図３３Ａ参照）と、第二アーム２０２０が位置Ｐ２に配置されている場合（図３３Ｂ参照）とでは、位置Ｐ２に配置されている場合の第二アーム２０２０の先端のモーメントＭ２の方が、位置Ｐ１に配置されている場合の第二アーム２０２０の先端のモーメントＭ１よりも大きい。

　したがって、第二アーム２０２０を一定の速度で一定の角度だけ移動させようとする場合において、位置Ｐ２に配置された第二アーム２０２０を移動させるときには、位置Ｐ１に配置された第二アーム２０２０を移動させるときに比べて、被駆動軸２０２４に伝達すべきトルクを大きくする必要がある。そのため、被駆動軸２０２４に伝達すべきトルクの大きさに応じて、トルク制限機構２０５０における所定のトルク許容値を大きくする必要がある。オイラーの摩擦ベルト理論に従うと、制御部２０７０は、調整部２０５２を用いて張力Ｔ１及びＴ２を調整することで、この所定のトルク許容値の大きさを調整可能である。
　なお、例えば、第二アーム２０２０を水平方向に移動させようとする場合には、上述の図３３Ａ及び図３３Ｂの場合に比べて、被駆動軸２０２４に伝達すべきトルクが小さくてよい。この場合、トルク制限機構２０５０における所定のトルク許容値を小さくする。

　本実施形態では、予め実験やシミュレーションなどを行い、第一アーム２０１０及び第二アーム２０２０の位置、姿勢及び相対的な位置関係に応じた最適な有効巻き付き角θ、若しくは、最適な張力Ｔ１及び張力Ｔ２を予め算出し、算出したこれらの結果を駆動情報として制御部２０７０の記憶部などに記憶させておくようにする。

　その上で、制御部２０７０は、第一アーム２０１０及び第二アーム２０２０に設けられたセンサにより、第一アーム２０１０の位置及び姿勢、第二アーム２０２０の位置及び姿勢を求め、このセンサによる結果と記憶された上記駆動情報とを用いて最適な有効巻き付き角θ、若しくは、最適な張力Ｔ１及び張力Ｔ２を決定する。

　このように、上記の動作において、調整部２０５２は、伝達部２０５１の張力を変えることによって接触状態を調整する。また、調整部２０５２は、回転駆動軸２０４２及び被駆動軸２０２４のうち少なくとも一方（上記例においては、被駆動軸２０２４）に対する回転方向への外力に応じて伝達部２０５１の張力を調整する。

　次に、本実施形態における駆動装置２００１が、トルク制限機構２０５０によって回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間に生じたすべり（相対的な変位）を検出する動作について説明する。

　例えば、第二アーム２０２０に物体が接触又は衝突して、トルク制限機構２０５０における所定のトルク許容値以上のトルクが回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間に加えられた場合に、トルク制限機構２０５０には、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間にすべりが発生する。
　図３４は、本実施形態における駆動装置１のすべり検出の一例を示す図である。
　図３４において、グラフの左側の縦軸は第１のエンコーダ２０６１の位置情報Ｐｉ（第１位置情報）を示し、右側の縦軸は第２のエンコーダ２０６２の位置情報Ｐｏ（第２位置情報）を示している。また、グラフの横軸は、時間ｔを示している。
　また、波形Ｗ１は、第１のエンコーダ２０６１が検出した第１位置情報Ｐｉの変位を示し、波形Ｗ２は、第２のエンコーダ２０６２が検出した第２位置情報Ｐｏの変位を示している。ここで、第２位置情報Ｐｏは、減速機２０４３のギヤ比ｎによって、（Ｐｏ＝Ｐｉ／ｎ）の関係が成り立つ。なお、本実施形態では、一例として、減速機２０４３のギヤ比ｎは、“５０”である。

　図３４では、時刻ｔ１において、第二アーム２０２０に物体が接触又は衝突して、トルク制限機構２０５０における所定のトルク許容値以上のトルクが回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間に加えられた一例である。時刻ｔ１において、波形Ｗ２が示すように、第二アーム２０２０が物体に接触しているため、被駆動軸２０２４の位置情報である第２位置情報Ｐｏは、変化しない状態となる。一方で、波形Ｗ１が示すように、トルク制限機構２０５０によるすべりが発生しているため、回転駆動軸２０４２の位置情報である第１位置情報Ｐｉは、接触又は衝突の前の状態と同様に変化し続ける。

　すべり判定部２０７１は、第１のエンコーダ２０６１が検出した第１位置情報、及び第２のエンコーダ２０６２が検出した第２位置情報に基づいて、上述のトルク制限機構２０５０によるすべり（相対的な変位）の有無を判定する。例えば、すべり判定部２０７１は、第１のエンコーダ２０６１が検出した第１位置情報Ｐｉから推定した被駆動軸２０２４の推定位置情報（Ｐｉ／ｎ）と、第２のエンコーダ２０６２が検出した第２位置情報Ｐｏとを比較する。すべり判定部２０７１は、第２位置情報Ｐｏと被駆動軸２０２４の推定位置情報（Ｐｉ／ｎ）との差が所定の閾値以上になった場合に、トルク制限機構２０５０によるすべりが発生したと判定する（時刻ｔ２参照）。また、すべり判定部２０７１は、この判定結果を駆動制御部２０７２の回転制御部２０７３に供給する。

　また、時刻ｔ２において、すべり判定部２０７１がトルク制限機構２０５０によるすべり（相対的な変位）が生じたと判定し、回転制御部２０７３は、この判定結果に基づいて、この判定結果をフィードバックすることによって回転機構２０４０における回転駆動軸２０４２の回転を制御する制御処理を行う。ここでは、一例として、回転制御部２０７３は、回転機構２０４０に対して回転駆動軸２０４２の回転を停止させる処理を制御処理として行う。すなわち、回転制御部２０７３は、第二アーム２０２０に物体が接触又は衝突した場合に、物体やロボット装置２１００に損傷を与えないように、第二アーム２０２０の動作を停止する制御を行う。

　また、回転制御部２０７３は、制御処理としてトルク制限機構２０５０によるすべりを解消する復帰処理（変位復帰処理）を行う。すなわち、回転制御部７３は、時刻ｔ２において、第１のエンコーダ２０６１と第２のエンコーダ２０６２との間にトルク制限機構２０５０のすべりにより生じた位置ずれを解消する復帰処理（変位復帰処理）を実行する。一例として、回転制御部２０７３は、復帰処理として、第２のエンコーダ２０６２が第２位置情報から推定した回転駆動軸２０４２の推定位置情報（ｎ・Ｐｏ）に、第１のエンコーダ２０６１が検出した第１位置情報Ｐｉが一致するように、補正値記憶部２６１８に記憶されている所定の補正値を変更する処理を行う。回転制御部２０７３は、まず、回転駆動軸２０４２の推定位置情報（ｎ・Ｐｏ）と第１位置情報Ｐｉとに基づいて、すべり量ΔＰ（＝Ｐｉ－ｎ・Ｐｏ）を算出する。回転制御部２０７３は、算出したすべり量ΔＰを所定の補正値として、補正値記憶部２６１８に記憶させる。これにより、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間のすべりが解消され、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間の相対的な位置関係が修復される（時刻ｔ３参照）。

　以上説明したように、本実施形態における駆動装置２００１は、回転機構２０４０が回転駆動軸を回転させ、第１のエンコーダ２０６１が回転駆動軸２０４２の回転位置を示す第１位置情報を検出し、第２のエンコーダ２０６２が被駆動軸２０２４の回転位置を示す第２位置情報を検出する。また、トルク制限機構２０５０は、第二アーム２０２０が接続される被駆動軸２０２４に回転駆動軸２０４２の回転力を伝達する伝達部２０５１と、調整部２０５２とを備えている。伝達部２０５１は、回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４とに対して相対的な変位（すべり）を生じさせることが可能であり、調整部２０５２は、相対的な変位（すべり）を生じさせる所定のトルク許容値を調整可能である。また、制御部２０７０（すべり判定部２０７１）は、第１のエンコーダ２０６１が検出した第１位置情報、及び第２のエンコーダ２０６２が検出した第２位置情報に基づいて、相対的な変位（すべり）の有無を判定する。

　これにより、被駆動体（例えば、第二アーム２０２０）が物体と接触した回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間にすべりを生じさせる所定のトルク許容値を調整できる。例えば、本実施形態における駆動装置２００１は、重力など特定方向に外力が働く場合であっても、この外力を考慮して、適切に上述の所定のトルク許容値を設定することができる。そのため、本実施形態における駆動装置２００１は、例えば、被駆動軸２０２４に伝達するトルクの大きさが異なる場合であっても被駆動体（例えば、第二アーム２０２０）が物体と接触したことを正確に検出することができる。すなわち、本実施形態における駆動装置２００１は、被駆動体（例えば、第二アーム２０２０）が物体と接触したことを適切に検出することができる。本実施形態における駆動装置２００１は、被駆動体（例えば、第二アーム２０２０）が物体と接触したことにより、接触した物体やロボット装置２１００が損傷を受けることを低減することができる。

　また、本実施形態において、制御部２０７０（許容値制御部２０７４）は、被駆動軸２０２４の動作状態に応じて、所定の許容値を調整させる調整処理をトルク制限機構２０５０に行わせる。
　例えば、図３３Ａ及び３３Ｂに示されるように、第二アーム２０２０の先端のモーメントの大きさ（被駆動軸２０２４に伝達すべきトルクの大きさ）に応じて、上述のすべりを発生させる所定の許容値を変更する。これにより、本実施形態における駆動装置２００１は、被駆動軸２０２４に伝達するトルクの大きさが異なる場合であっても被駆動体（例えば、第二アーム２０２０）が物体と接触したことを正確に検出することができる。よって、本実施形態における駆動装置２００１は、被駆動軸２０２４の動作状態に応じて、所定の許容値を適切に変更することができる。

　また、本実施形態において、制御部２０７０（回転制御部２０７３）は、相対的な変位（すべり）が生じた場合に、回転機構２０４０による回転駆動軸２０４２の回転をフルクローズド制御する制御処理を行う。これにより、被駆動体（例えば、第二アーム２０２０）が物体と接触した場合に、回転機構２０４０が適切に制御される。よって、本実施形態における駆動装置２００１は、被駆動体（例えば、第二アーム２０２０）が物体と接触したことにより、接触した物体やロボット装置２１００が損傷を受けることを低減することができる。

　また、本実施形態において、制御処理は、相対的な変位（すべり）を解消する復帰処理（変位復帰処理）を含む。
　これにより、本実施形態における駆動装置２００１は、被駆動体（例えば、第二アーム２０２０）が物体と接触したことを検出した後に、ロボット装置２１００の動作を再開（復帰）するフルクローズド制御を行うことができる。

　また、本実施形態において、第１のエンコーダ２０６１は、検出した位置情報を所定の補正値に基づいて補正した位置情報を第１位置情報として出力する。制御部２０７０（回転制御部２０７３）は、復帰処理（変位復帰処理）として、第２位置情報から推定した回転駆動軸２０４２の推定位置情報に第１位置情報が一致するように、所定の補正値を変更する処理を行う。
　これにより、所定の補正値を変更することにより、相対的な変位（すべり）を解消することができる。この場合、相対的な変位（すべり）を解消するために、回転機構２０４０を逆回転させる等の処理を必要しない。そのため、本実施形態における駆動装置２００１は、ロボット装置２１００の動作を再開するまでの時間を短縮することができる。

　また、本実施形態において、制御部２０７０（すべり判定部２０７１）は、第１位置情報から推定した被駆動軸２０２４の推定位置情報と、第２位置情報とに基づいて、相対的な変位（すべり）の有無を判定する。
　これにより、本実施形態における駆動装置２００１は、第１のエンコーダ２０６１と第２のエンコーダ２０６２とを用いて簡易な判定手段により、正確に回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間のすべり（相対的な変位）を判定することができる。

　また、本実施形態において、伝達部２０５１は、回転駆動軸２０４２及び被駆動軸２０２４のうち少なくとも一方の回転軸に対して接触可能に設けられる。また、伝達部２０５１は、回転駆動軸２０４２の周面及び被駆動軸２０２４の周面のうち少なくとも一方に対して張力が加えられた状態でその回転軸の周面に接触することによって回転駆動軸２０４２の回転力を被駆動軸２０２４に伝達する。例えば、伝達部２０５１は、回転軸の軸方向とは異なる方向に力が加えられた状態で回転軸に接触することによって回転駆動軸２０４２の回転力を被駆動軸２０２４に伝達する。調整部２０５２は、伝達部２０５１における回転駆動軸２０４２及び被駆動軸２０２４のうち少なくとも一方に対する接触状態を制御することによって所定の許容値を調整する。
　これにより、トルク制限機構２０５０は、例えば、調整部２０５２の駆動素子２０５４に用いられるピエゾ素子などが数ミリ程度の小型素子であっても、数百ニュートン以上の力を出すことができるので非常に広い範囲において、簡易な手段によりトルク許容値を変更することができる。また、トルク制限機構２０５０は、構成が簡易であり、小型化することができる。

　また、本実施形態において、回転駆動軸２０４２は、一端が第１のエンコーダ２０６１に接続され、他端が減速機２０４３（動力伝達部）を介してトルク制限機構２０５０に連結される。また、回転駆動軸２０４２は、中空状に形成された中空駆動軸である。被駆動軸２０２４は、中空駆動軸（回転駆動軸２０４２）の内側に少なくとも一部が配置され、一端が被駆動体（例えば、第二アーム２０２０）及びトルク制限機構２０５０に連結され、他端が第２のエンコーダ２０６２に接続される。
　これにより、回転機構２０４０が配置される回転駆動軸２０４２側に、第１のエンコーダ２０６１及び第２のエンコーダ２０６２を配置することができるため、第１のエンコーダ２０６１及び第２のエンコーダ２０６２と、回転機構２０４０とを一体構造にすることが可能である。そのため、駆動装置１を小型化することができる。また、被駆動軸２０２４側に第２のエンコーダ２０６２が配置されないため、第２のエンコーダ２０６２は、被駆動軸２０２４がさらされる油や汚れ等による誤検出を考慮する必要がない。そのため、本実施形態における駆動装置２００１は、第２のエンコーダ２０６２に光検出式のエンコーダを適用することができる。本実施形態における駆動装置２００１は、高精度に被駆動軸２０２４の位置情報を検出することができる。

　また、本実施形態において、ロボット装置２１００は、駆動装置２００１を備えている。
　これにより、本実施形態におけるロボット装置２１００は、被駆動体（例えば、第二アーム２０２０）が物体と接触したことを適切に検出することができる。したがって、本実施形態におけるロボット装置２１００は、被駆動体（例えば、第二アーム２０２０）が物体と接触したことにより、接触した物体やロボット装置２１００が損傷を受けることを低減することができる。

　また、本実施形態において、駆動装置１は、第１のエンコーダ２０６１、及び第２のエンコーダ２０６２を備えている。
　２つのエンコーダにより、回転駆動軸２０４２及び被駆動軸２０２４の位置情報を正確に検出することができるため、本実施形態における駆動装置２００１は、トルク制限機構２０５０によるすべりの検出だけでなく、被駆動軸２０２４の振動、反り、速度ムラなどを正確に検出することができる。

　なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
　例えば、上記の実施形態において、制御部２０７０（すべり判定部２０７１）は、第１位置情報から推定した被駆動軸２０２４の推定位置情報と、第２位置情報とに基づいて、相対的な変位（すべり）の有無を判定する形態を説明したが、これに限定されない。例えば、制御部２０７０（すべり判定部２０７１）は、第２位置情報から推定した回転駆動軸２０４２の推定位置情報と、第１位置情報とに基づいて、相対的な変位（すべり）の有無を判定する形態でもよい。
　これにより、駆動装置１は、第１のエンコーダ２０６１と第２のエンコーダ２０６２とを用いて簡易な判定手段により、正確に回転駆動軸２０４２と被駆動軸２０２４との間のすべり（相対的な変位）を判定することができる。
　また、制御部２０７０（すべり判定部２０７１）は、上述の第２位置情報から推定した回転駆動軸２０４２の推定位置情報を用いる判定方法と、第１位置情報から推定した被駆動軸２０２４の推定位置情報を用いる判定方法との両方の方法を組み合わせて、相対的な変位（すべり）の有無を判定する形態でもよい。

　また、上記の実施形態において、制御部２０７０（すべり判定部２０７１）は、第１位置情報Ｐｉと第２位置情報Ｐｏに基づいて算出されたすべり量ΔＰ（＝Ｐｉ－ｎ・Ｐｏ）によって、相対的な変位（すべり）の有無を判定する形態を説明したが、第１位置情報Ｐｉと第２位置情報Ｐｏとの比などの演算結果に基づいて、相対的な変位（すべり）の有無を判定する形態でもよい。

　また、上記の実施形態において、制御部２０７０（回転制御部２０７３）は、復帰処理（変位復帰処理）として、第２位置情報から推定した回転駆動軸の推定位置情報に第１位置情報が一致するように、所定の補正値を変更する処理を行う形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、制御部２０７０（回転制御部２０７３）は、復帰処理として、第１位置情報から推定した被駆動軸２０２４の推定位置情報に第２位置情報が一致するように、第２のエンコーダ２０６２の所定の補正値を変更する処理を行う形態でもよい。

　また、上記の実施形態において、トルク制限機構２０５０の調整部２０５２は、１つの駆動素子２０５４により、所定の許容値を調整する形態を説明したが、図３５に示すように、複数（例えば２つ）の駆動素子２０５４により、所定の許容値を調整する形態でもよい。この場合、図３５に示す構成では、ベルト部２０５３の第一端部２０５３ａに設けられた駆動素子２０５４に加えて、第二端部２０５３ｂにも駆動素子２０５６が設けられている。この駆動素子２０５６は、伸縮方向が駆動素子２０５４と同一方向となるように配置されている。また、駆動素子２０５６は、伸縮方向の一端が第二端部２０５３ｂに接続されており、他端が第二アーム２０２０の基部２０２１の端面２０２１ａに形成された突出部２０２１ｃに取り付けられている。

　また、上記の実施形態において、伝達部２０５１のベルト部２０５３は、回転駆動軸２０４２の拡径部２０４４と被駆動軸２０２４との間に跨って掛けられている形態を説明したが、ベルト部２０５３が、帯状に形成されており、被駆動軸２０２４の内周面に沿って設けられている形態でもよい。また、上記の実施形態において、伝達部２０５１がベルト部２０５３を備え、ベルト部２０５３の有効張力により、所定のトルク許容値を変更する形態を説明したが、所定のトルク許容値を変更可能な形態であれば他の形態でもよい。

　また、上記の実施形態においては、トルク制限機構２０５０の少なくとも一部が第二アーム２０２０に接続された構成を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、トルク制限機構２０５０が外部の接続部に接続された状態であり、第二アーム２０２０とは独立して設けられた形態であってもよい。
　また、上記の実施形態において、回転駆動軸２０４２が減速機２０４３を介してトルク制限機構２０５０に結合される形態を説明したが、減速機２０４３を備えない形態でもよい。また、第１のエンコーダ２０６１は、減速機２０４３を介して減速された回転駆動軸（貫通部２０４２ａ及び拡径部２０４４）に接続され、減速機２０４３を介して減速された回転位置情報を検出する形態でもよい。

　また、上記の実施形態において、第１のエンコーダ２０６１及び第２のエンコーダ２０６２は、受光素子（２６１３、２６２３）を用いた光学式のエンコーダである場合を説明したが、他の方式（例えば、磁気式等）のエンコーダを備える形態でもよい。
　また、上記の実施形態において、第１の位置検出部２６１７及び補正値記憶部２６１８は、基板２６１２上に設けられている形態を説明したが、制御部２０７０と同様に外部に設けられている形態でもよい。また、制御部２０７０が、第１の位置検出部２６１７及び補正値記憶部２６１８と一緒に、基板２６１２上に設けられている形態でもよい。
　また、上記の実施形態において、第２の位置検出部２６２４及び補正値記憶部２６２５は、基板２６２２上に設けられている形態を説明したが、制御部２０７０と同様に外部に設けられている形態でもよい。また、制御部２０７０が、第２の位置検出部２６２４及び補正値記憶部２６２５と一緒に、基板２６２２上に設けられている形態でもよい。

　上述の制御部２０７０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した制御部２０７０の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

ＣＯＮＴ…制御部　１０、２１０、３１０…第一アーム　２０、２２０、３２０　…第二アーム　２４、２２４…被駆動軸　３０、２３０、３３０…連結部　４０、２４０、３４０…回転機構　４１、２４１、３４１…回転駆動源　４２、２４２、３４２…回転駆動軸　４４…拡径部　５０、２５０、３５０…トルク制限機構　５１、２５１、３５１…伝達部　５２、２５２、３５２…調整部　５３、２５３、３５３…ベルト部　５３ａ、２５３ａ、３５３ａ…第一端部　５３ｂ、２５３ｂ、３５３ｂ…第二端部　５４、２５４、３５４…駆動素子　６０、２６０、３６０…駆動装置　１００、２００、３００…ロボット装置、２００１…駆動装置、２０２０…第二アーム、２０２４…被駆動軸、２０４０…回転機構、２０４２…回転駆動軸、２０４３…減速機、２０５０…トルク制限機構、２０５１…伝達部、２０５２…調整部、２０６１…第１のエンコーダ、２０６２…第２のエンコーダ、２０７０…制御部、２１００…ロボット装置

Claims

　回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達可能なトルク制限機構であって、
　前記回転駆動軸と前記被駆動軸とのうち少なくとも一方の回転軸の周面の少なくとも一部に対して接触可能に設けられ、前記回転軸の軸方向とは異なる方向に力が加えられた状態で前記回転軸に接触することによって前記回転駆動軸の回転力を前記被駆動軸に伝達するベルト部を有する伝達部と、
　前記回転駆動軸と前記被駆動軸とに対して相対的な変位を生じさせる許容値が可変となるように、前記回転軸に対する前記ベルト部の接触状態を調整可能な調整部と
　を備えるトルク制限機構。
　前記調整部は、前記伝達部に接続され前記接触状態を調整可能な駆動部を有する
　請求項１に記載のトルク制限機構。
　前記調整部は、前記伝達部に加えられる前記力を変えることによって前記接触状態を調整する
　請求項１又は請求項２に記載のトルク制限機構。
　前記調整部は、前記回転駆動軸及び前記被駆動軸のうち少なくとも一方に対する回転方向への外力に応じて前記伝達部の張力を調整する
　請求項２に記載のトルク制限機構。
　前記調整部は、前記伝達部に加えられる前記力が大きくなる方向に前記伝達部を付勢する付勢部を有する
　請求項３又は請求項４に記載のトルク制限機構。
　前記調整部は、前記回転軸の周面に対する前記伝達部の接触角度を変えることによって前記接触状態を調整する
　請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記調整部は、前記被駆動軸の動作に応じて前記接触状態を調整することによって、前記許容値を変更可能である
　請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記回転駆動軸は、周面を有し、
　前記伝達部は、前記周面に沿って湾曲する湾曲部を有する
　請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記調整部は、前記伝達部に接続された駆動部を有し、
　前記駆動部は、前記湾曲部の端部に接続されている
　請求項８に記載のトルク制限機構。
　前記調整部は、前記伝達部に接続された駆動部を有し、
　前記駆動部に電圧を印加可能な第一電圧源及び第二電圧源と、
　前記駆動部の接続先を前記第一電圧源と前記第二電圧源との間で切り替える切替部と
　を備える請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記調整部は、前記回転駆動軸及び前記被駆動軸の配置状態に応じて前記接触状態を調整し、
　前記配置状態は、前記回転駆動軸及び前記被駆動軸の位置、姿勢及び相対的な位置関係のうち少なくとも一つを含む
　請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記伝達部は、弾性変形可能に形成されている
　請求項１から請求項１１のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記伝達部は、線状、帯状及び鎖状のうちいずれかの形状に形成されている
　請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記伝達部は、金属を用いて形成されている
　請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記伝達部は、前記回転駆動軸と前記被駆動軸とに跨って接触可能に設けられている
　請求項１から請求項１４のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記回転駆動軸と前記被駆動軸とは、それぞれ軸線方向の端部同士が対向する位置に配置されており、
　前記伝達部は、対向する前記回転駆動軸の前記端部と前記被駆動軸の前記端部とに跨った部分に対して接触可能に設けられている
　請求項１から請求項１５のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記回転駆動軸と前記被駆動軸とは、同軸上に配置されている
　請求項１から請求項１６のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記回転駆動軸と前記被駆動軸とは、同一の径に形成されている
　請求項１７に記載のトルク制限機構。
　前記伝達部は、前記回転駆動軸及び前記被駆動軸のうち少なくとも一方の周面に巻かれており、
　前記伝達部のうち前記周面に巻かれた方向についての少なくとも一方の端部は、前記被駆動軸側に固定されている
　請求項１から請求項１８のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　前記伝達部は、前記回転駆動軸及び前記被駆動軸のうち一方の周面に巻き付いており、
　前記伝達部のうち前記周面に巻き付いた方向についての両端部は、前記回転駆動軸及び前記被駆動軸のうち他方に固定されている
　請求項１から請求項１８のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構。
　回転駆動軸の回転力を被駆動軸に伝達可能なトルク制限機構であって、
　前記回転駆動軸と前記被駆動軸とのうち少なくとも一方の回転軸の周面の少なくとも一部に対して接触可能な可撓性のベルト部を有し、前記ベルト部を介して前記回転駆動軸の回転力を前記被駆動軸に伝達する伝達手段と、
　前記回転駆動軸と前記被駆動軸とに対して相対的な変位を生じさせる許容値が可変となるように、前記回転軸に対する前記ベルト部の接触状態を調整可能な駆動部を有する調整手段と
　を備えるトルク制限機構。
　請求項１から請求項２１のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構と、
　前記回転駆動軸を回転させる回転機構と、
　を備える駆動装置。
　請求項２２に記載の駆動装置を備えるロボット装置。
　請求項１から請求項２１のうちいずれか一項に記載のトルク制限機構を備える
　ロボット装置。
　回転駆動軸を回転させる回転機構と、
　被駆動軸に前記回転駆動軸の回転力を伝達し、前記回転駆動軸と前記被駆動軸とに対して相対的な変位を生じさせることが可能な回転力伝達部と、前記相対的な変位を生じさせる所定の許容値を調整可能な調整部と、を有するトルク制限機構と、
　前記回転駆動軸の回転位置を示す第１位置情報を検出する第１のエンコーダと、
　前記被駆動軸の回転位置を示す第２位置情報を検出する第２のエンコーダと、
　前記第１位置情報及び前記第２位置情報に基づいて、前記相対的な変位の有無を判定する制御部と、
　を備えることを特徴とする駆動装置。
　前記制御部は、前記被駆動軸の動作状態に応じて、前記所定の許容値を調整させる調整処理を前記トルク制限機構に行わせる
　ことを特徴とする請求項２５に記載の駆動装置。
　前記制御部は、前記相対的な変位が生じた場合に、前記回転機構による前記回転駆動軸の回転を制御する制御処理を行う
　ことを特徴とする請求項２５又は請求項２６に記載の駆動装置。
　前記制御処理は、前記相対的な変位を解消する変位復帰処理を含む、
　ことを特徴とする請求項２７に記載の駆動装置。
　前記第１のエンコーダは、検出した位置情報を所定の補正値に基づいて補正した位置情報を前記第１位置情報として出力し、
　前記制御部は、
　前記変位復帰処理として、前記第２位置情報から推定した前記回転駆動軸の推定位置情報に前記第１位置情報が一致するように、前記所定の補正値を変更する処理を行う
　ことを特徴とする請求項２８に記載の駆動装置。
　前記制御部は、
　前記第１位置情報から推定した前記被駆動軸の推定位置情報と、前記第２位置情報とに基づいて、前記相対的な変位の有無を判定する
　ことを特徴とする請求項２５から請求項２９のいずれか一項に記載の駆動装置。
　前記制御部は、
　前記第２位置情報から推定した前記回転駆動軸の推定位置情報と、前記第１位置情報とに基づいて、前記相対的な変位の有無を判定する
　ことを特徴とする請求項２５から請求項３０のいずれか一項に記載の駆動装置。
　前記回転力伝達部は、前記回転駆動軸及び前記被駆動軸のうち少なくとも一方の回転軸に対して接触可能に設けられ、前記回転軸の軸方向とは異なる方向に力が加えられた状態で前記回転軸に接触することによって前記回転駆動軸の回転力を前記被駆動軸に伝達し、
　前記調整部は、前記回転力伝達部における前記回転駆動軸及び前記被駆動軸のうち少なくとも一方に対する接触状態を制御することによって前記所定の許容値を調整する、
　を備えることを特徴とする請求項２５から請求項３１のいずれか一項に記載の駆動装置。
　前記回転駆動軸は、一端が前記第１のエンコーダに接続され、他端が動力伝達部を介して前記トルク制限機構に連結され、中空状に形成された中空駆動軸であり、
　前記被駆動軸は、前記中空駆動軸の内側に少なくとも一部が配置され、一端が被駆動体及び前記トルク制限機構に連結され、他端が前記第２のエンコーダに接続される
　ことを特徴とする請求項２５から請求項３２のいずれか一項に記載の駆動装置。
　請求項２５から請求項３３のいずれか一項に記載の駆動装置を備えることを特徴とするロボット装置。