非接触通信装置、通信方法及びロボット装置
【課題】連続する光通信を安定して行える通信方法を提供する。
【解決手段】非接触通信装置４０は、送信信号を光信号２０に変換し第１の方向２０ａに発光する発光素子７と、第１の方向２０ａと交差する第２の方向２ａに相対移動可能に設けられ、光信号２０を受信し受信信号を出力する複数の受光素子２と、複数の受光素子２からの受信信号を合成する合成部３と、を備え、光信号２０が受光素子２のうち少なくとも１つに受光される。
【解決手段】非接触通信装置４０は、送信信号を光信号２０に変換し第１の方向２０ａに発光する発光素子７と、第１の方向２０ａと交差する第２の方向２ａに相対移動可能に設けられ、光信号２０を受信し受信信号を出力する複数の受光素子２と、複数の受光素子２からの受信信号を合成する合成部３と、を備え、光信号２０が受光素子２のうち少なくとも１つに受光される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触通信装置、通信方法、及びロボット装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボットや生産装置において多機能化やインテリジェント化が求められている。多機能化やインテリジェント化には高速通信機能が不可欠だが、これら装置は回転部や直動部といった可動部を備えており、この可動部の制約が高速通信実現への妨げとなっている。
【０００３】
例えば、同軸ケーブルや差動ケーブルを可動部に用いると特性変動や劣化、断線等の問題が生じる。またスリップリングを使った可動部での通信では、滑り接触に伴う雑音や摩耗による寿命の短さが問題となっている。
【０００４】
これに対して、非接触通信により可動部での通信を実現しようとする試みが従来からなされている。例えば、光ロータリーコネクターや特許文献１では光軸と回転軸を一致させることで連続した通信を実現している。しかしこの手法は、回転軸中空構造にしてモーターシャフトや電力配線を通すことができなくなるため構造上の課題がある。
【０００５】
これに対して、レーザー素子やＬＥＤ素子等の発光素子とフォトダイオード等受光素子を複数組み合わせたることによる中空構造可能な非接触通信が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平８−５０８０９６号公報
【特許文献２】特開２００２−７５７６０号公報
【特許文献３】特開２００５−３０２９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２や特許文献３に記載の回転型の非接触通信方法が開示されている。この非接触通信方法では通信相手となる発光素子と受光素子のペアが次々と切り替わっている。しかし、発光素子と受光素子のペアが次々と切り替る際の課題について考慮されていない。例えば、受発光素子のペアが切り替わる際に信号が途切れたり、信号レベルが変動するために、安定した通信ができないという課題がある。そこで、連続する光通信を安定して行える方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］本適用例にかかる非接触通信装置は、送信信号を光信号に変換し第１の方向に発光する発光素子と、前記第１の方向と交差する第２の方向に相対移動可能に設けられ、前記光信号を受信し受信信号を出力する複数の受光素子と、前記複数の受光素子からの前記受信信号を合成する合成部と、を備え、前記光信号が前記受光素子のうち少なくとも１つに受光されることを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、発光素子が送信信号を光信号に変換し第１の方向に発光する。そして、複数の受光素子が第１の方向と交差する第２の方向に相対移動可能に設けられ、光信号を受信し受信信号を出力する。光信号は受光素子のうち少なくとも１つに受光される。そして、合成部が複数の受光素子からの受信信号を合成している。つまり、複数の受光素子が受光して出力する受信信号を合成部が合成している。従って、次々と発光素子と受光素子のペアが切り替わっても光信号が途切れないように通信することができる。その結果、連続する光通信を安定して行うことができる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例に記載の非接触通信装置において、前記発光素子に対する前記受光素子の相対位置を検出する位置センサーと、前記位置センサーが出力する位置情報を用いて前記発光素子の出力レベルを制御するための制御信号を生成する制御部と、前記制御信号に基づいて前記発光素子の出力レベルを変える可変利得部と、を備えることが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、位置センサーが発光素子に対する受光素子の相対位置を検出する。そして、制御部は、位置センサーが出力する位置情報を用いて発光素子の出力レベルを制御するための制御信号を生成する。次に、可変利得部が制御信号に基づいて発光素子の出力レベルを変えている。つまり、発光素子に対する受光素子の位置情報に基づいて可変利得部が発光素子の出力レベルを調整している。これにより、次々と発光素子と受光素子のペアが切り替わっても所定の出力レベルの信号にて通信を行うことができる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例に記載の非接触通信装置において、前記光信号が照射される範囲より狭い範囲に前記受光素子が複数配置されることが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、特定の発光素子が照射する光信号の範囲より狭い範囲に受光素子が複数配置されている。従って、特定の発光素子に対してペアとなる受光素子が次々と切り替わる際に、少なくとも１つの受光素子が光信号を受信する。従って、通信を途切れなく継続することができる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例に記載の非接触通信装置において、前記受光素子は１列に配置され、前記発光素子は複数設置され、隣り合う前記発光素子の距離は、前記受光素子の列の長さと前記光信号が照射される範囲の幅とを加えた長さより短い距離であることが好ましい。
【００１６】
本適用例によれば、受光素子は一列に配置されている。そして、発光素子は複数設置されている。隣り合う発光素子の距離は、受光素子の列の長さと光信号が照射される範囲の幅とを加えた長さより短い距離である。このとき、少なくとも１個の発光素子が照射する光信号を受光素子が受光することができる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例に記載の非接触通信装置において、前記受光素子は回転軸を中心とした第１の円周上に配置され、前記発光素子は前記回転軸を中心とし前記第１の円周と同じ直径の第２の円周上に配置されることが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、受光素子と発光素子はそれぞれ同じ回転軸と同じ直径を有する別々の円周上に配置されている。従って、受光素子と発光素子とが互いに回転しあっていても確実に対向する場所に位置できる為、確実に通信することができる。
【００１９】
［適用例６］上記適用例に記載の非接触通信装置において、前記受光素子に受光されない前記発光素子は発光を停止されることが好ましい。
【００２０】
本適用例によれば、受光素子とペアになっていない発光素子での発光を停止している。従って、発光素子の消費電力を低減させることができる。
【００２１】
［適用例７］本適用例にかかる通信方法は、発光素子が出力する光信号を受光素子が受信する通信方法であって、前記発光素子が前記光信号を出力する工程と、複数の前記受光素子が前記光信号を受光し前記光信号を電気信号に変換した受信信号を出力する工程と、複数の前記受信信号を合成した合成信号を生成する工程と、を有することを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、まず、発光素子が前記光信号を出力する。次に、複数の受光素子が光信号を受光して光信号を電気信号に変換した受信信号を出力する。次に、複数の前記受信信号を合成した合成信号を生成している。つまり、複数の光信号を合成することにより合成信号を生成している。従って、複数の受光素子が受光する光信号を用いて途切れることなく通信を継続することができる。その結果、連続する光通信を安定して行うことができる。
【００２３】
［適用例８］本適用例にかかるロボット装置は、上記記載の非接触通信装置と、可動部と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、ロボット装置は可動部と非接触通信装置とを備えている。そして、上記適用例に記載の非接触通信装置を用いて可動部において途切れのない安定した通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１にかかる非接触通信装置の構成を示すブロック図。
【図２】非接触通信装置の構成を示す概略斜視図。
【図３】発光素子と受光素子の配置構成を示す模式図。
【図４】実施形態２にかかる非接触通信装置の構成を示すブロック図。
【図５】発光素子と受光素子の配置関係を説明するための模式図。
【図６】第１発光素子〜第４発光素子と受光素子の配置を説明するための模式図。
【図７】相対位置検出センサーによって発光素子の出力レベルを制御する方法を説明するためのタイムチャート。
【図８】通信工程を示すフローチャート。
【図９】アーム先端に撮影カメラ装置を備えたロボットの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の特徴的な実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００２７】
（実施形態１）
本実施形態における非接触通信装置について、図１〜図３に従って説明する。図１は、実施形態１にかかる非接触通信装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、非接触通信装置４０は発光素子７と複数の受光素子２の組み合わせを備えている。発光素子７と接続して送信部８を備えている。送信部８は送信データ９を外部の装置から入力し、送信データ９を送信信号に変換する。そして、送信部８は送信信号を発光素子７に出力する。発光素子７は送信信号を光信号２０に変換して第１の方向２０ａへ射出する。光信号２０が照射される範囲には２つの受光素子２の幅より広い幅となっている。受光素子２は第１の方向２０ａと直交する第２の方向２ａへ移動可能となっている。従って、光信号２０は１〜２個の受光素子２を照射するようになっている。つまり、光信号２０は少なくとも１つの受光素子２に受光される。複数の受光素子２は光信号２０を受光し受信信号に変換する。合成部３は複数の受信信号を合成して１つの合成信号を生成し、受信部４に出力する。受信部４は合成信号を受信データ５に変換して外部の装置へ出力する。
【００２８】
図２は、本実施形態の非接触通信装置の構成を示す概略斜視図である。図２に示すように、非接触通信装置４０は円盤状の固定部１を備え、固定部１には複数の受光素子２が配置されている。一方、中心軸１１を中心に回転する回転軸１０と一緒に回転する円盤状の回転部６には発光素子７が配置されている。この斜視図では、発光素子７は受光素子２と相対する場所に位置し、回転部６の裏面側に隠れている。
【００２９】
図３は、本実施形態の発光素子と受光素子の配置構成を示す模式図である。図３（ａ）では固定部１に受光素子２が配置された面を示し、図３（ｂ）では回転部６に発光素子７が設置された面を示している。受光素子２と発光素子７とはそれぞれ同じ直径を有する第１の円周１２と第２の円周１３との上に配置されている。そして、第１の円周１２の中心と第２の円周１３の中心とは同一の中心軸１１上に設置されている。これにより、回転部６が回転しても発光素子７が移動する軌道は第１の円周１２と対向する場所になっている。そして、光信号２０は少なくとも１つの受光素子２に受光されるので、常に１つ以上の発光素子７と受光素子２のペアが次々と切り替わるように発光素子７と受光素子２との位置関係が維持される。
【００３０】
以上に述べたように、本実施形態にかかる非接触通信装置によれば、以下の効果を得ることができる。
発光素子７が送信信号を光信号２０に変換し第１の方向２０ａに発光する。そして、複数の受光素子２が第１の方向２０ａと直交する第２の方向２ａに相対移動可能に設けられている。受光素子２は光信号２０を受信し受信信号を出力する。光信号２０は受光素子２のうち少なくとも１つに受光される。そして、合成部３が複数の受光素子２からの受信信号を合成している。つまり、複数の受光素子２が受光して出力する受信信号を合成部３が合成している。従って、回転部６が回転して、次々と発光素子７と受光素子２のペアが切り替わっても光信号２０が途切れないように通信することができる。その結果、連続する光通信を安定して行うことができる。
【００３１】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本実施形態では回転部６側に発光素子７を、固定部１側に受光素子２を配置したが、この組み合わせは逆であって構わない。さらに、発光素子７と受光素子２を混合して配置することで容易に双方向通信を実現することができる。双方向通信を実現する場合に、発光素子７と受光素子２を同一の円周上に配置する方法の他に、直径の異なる同心円上に配置する方法も取ることができる。また、本実施形態では回転部６での非接触通信を例として挙げたが、例えば、水平移動する移動体同士での非接触通信にも適用することができる。
【００３２】
（実施形態２）
次に、さらなる本実施形態における特徴的な非接触通信装置について、図４〜図７に従って説明する。本実施形態が実施形態１と異なる点は受光素子２と発光素子７との相対位置を検出して発光を制御する点にある。尚、実施形態１と同様な部材についての説明は実施形態１と同じであり、説明を省略する。
【００３３】
図４は、本実施形態にかかる非接触通信装置の構成を示すブロック図である。非接触通信装置４１は送信部８を備え、送信部８は外部の装置から送信データ９を入力する。送信部８は送信データ９を送信信号に変換し可変利得部３１に出力する。送信信号は複数の可変利得部３１に分配され、可変利得部３１の出力は第１発光素子７ａ〜第４発光素子７ｄの各発光素子７に接続されている。発光素子７の個数は特に限定されないが分かりやすくするために４個としている。可変利得部３１は、それぞれ制御部３２と接続され、制御部３２からの制御信号に基づいて利得を変更する。これにより、可変利得部３１は発光素子７の出力レベルをかえる。制御部３２は位置センサーとしての相対位置検出センサー３３と接続されている。相対位置検出センサー３３は発光素子７と受光素子２との相対位置を検出する。そして、制御部３２は、相対位置検出センサー３３が出力する受光素子２と発光素子７との位置情報を用いて制御信号を決定する。
【００３４】
第１発光素子７ａ〜第４発光素子７ｄにより送信された光信号２０を複数の受光素子２が受光する。そして、受光素子２は受信信号を合成部３に出力する。合成部３は受信信号を合成した合成信号を生成し、受信部４に出力する。合成部３の出力は受信部４によって受信データ５に変換される。
【００３５】
尚、相対位置検出センサー３３は、回転角や直線距離を検出できれば良く、特に限定されないが、相対位置検出センサー３３にはエンコーダーやレゾルバー、ホール素子等を用いた装置を用いることができる。さらに、相対位置検出センサー３３には超音波やレーザー、容量測定、画像処理等による距離センサーを用いることもできる。その他にも、回転部６を回転させるモーターにパルス信号によって所定の角度で回転するステッピングモーターを用いることで、回転角を知る方式も用いることができる。
【００３６】
図５は、本実施形態にかかる発光素子と受光素子の配置関係を説明するための模式図である。図５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ時系列に発光素子７と受光素子２の相対位置が移動している様子を示している。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、第１発光素子７ａからの光信号２０が照射される範囲の幅Ｌ１よりも、複数の受光素子２の各々の間隔Ｌ２の方が狭く配置されている。換言すれば、光信号２０が照射される範囲より狭い範囲に受光素子２が複数配置されている。このように幅Ｌ１よりも間隔Ｌ２を狭くすることで、図５（ｂ）に示すように、発光素子７と受光素子２の相対位置がずれた場合に、少なくとも１つ以上の受光素子２が光信号２０の照射範囲内に存在することになり、途切れのない受光を実現することができる。このため、連続して安定した通信が可能となる。さらに受光素子２を狭い範囲に集めることができる。これにより、受光素子２と合成部３までの配線長を短くできる。
【００３８】
さらに、図５（ｃ）では、第１発光素子７ａと受光素子２の相対位置がさらにずれて、第１発光素子７ａの隣に位置する第２発光素子７ｂが受光素子２の列の一端先頭に現れている様子を示している。
【００３９】
ここでは、複数の受光素子２が一列に配置され、その列の長さをＬ３とする。光信号２０が照射される範囲の幅Ｌ１の半分の長さ（Ｌ１／２）まで第２発光素子７ｂが接近すると、受光素子２は光信号を受光することができることとする。その時に反対側の第１発光素子７ａもＬ１／２の距離以内にあれば、受光素子２は光信号２０を受光することができる。従って、受光素子２の列の長さＬ３に光信号２０の照射領域の幅Ｌ１を加えた間隔より、隣り合う発光素子７同士の間隔が短くなるように配置されていれば通信を途切れることなく継続することができる。
【００４０】
図６は、本実施形態の第１発光素子〜第４発光素子と受光素子の配置を説明するための模式図である。図６において、黒丸が発光素子７を表し、白丸が受光素子２を示している。回転部６と固定部１を重ねて描くことで発光素子７と受光素子２の相対位置関係をかわりやすく示している。また、発光素子７の周囲の図中ハッチングが施された照射領域２０ｂは光信号２０の照射される範囲を示している。
【００４１】
３つの受光素子２の列の長さは第１発光素子７ａ〜第４発光素子７ｄの各々の距離より狭く、かつ複数の光信号の照射領域２０ｂに同時に受光素子２が入る。このように配置することにより、通信を途切れることなく継続できる。さらに、発光素子７同士の距離や受光素子２列の長さを調整することで、できるだけ少ない数の受発光素子数で連続した通信を実現することができる。
【００４２】
図７は、相対位置検出センサーによって発光素子の出力レベルを制御する方法を説明するためのタイムチャートである。図７（ａ）〜（ｅ）の横軸は相対位置検出センサーによって検出された受光素子２と発光素子７との相対位置を表している。本実施形態では回転状の非接触通信を例示しているため、相対位置は回転角で表される。
【００４３】
図７（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図６で例示した３つの受光素子２からの受信信号のレベルを示している。図７（ｄ）は、比較例における発光素子７の出力レベルを制御しない場合での各受光素子２からの受信信号を合成した例を示している。図７（ｅ）は、発光素子７の出力レベルを制御した場合での各受光素子２からの受信信号を合成した例を示している。
【００４４】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、回転部６の回転角が進むに従って受信信号のレベルが変動する。受信信号のレベルは、発光素子７と受光素子２が正面に位置する回転角で極大になり、発光素子と受光素子が離れるに従って減衰する。すなわち、図７（ａ）では角度Ｐ１で，図７（ｂ）では角度Ｐ２で，図７（ｃ）では角度Ｐ３で、受信信号のレベルはそれぞれ極大になり、それが回転角に応じて繰り返される。
【００４５】
図７（ｄ）に示すように、一般に各受光素子２からの受信信号を合成したものは回転角と共に変動する。図７（ｄ）の比較例では、角度Ｐ１、角度Ｐ２、角度Ｐ３等の回転角で極大となり、角度Ｐ４の回転角で極小となる。このように合成された受信信号が変動することは、受信信号が受信部４によって受信データ５に変換される際にジッターを増大させデータ誤りを引き起こす要因となる。
【００４６】
ここで図７（ｄ）の受信信号レベルの変動は回転角に依存している。従って、図４に示したように、相対位置検出センサー３３で検出した回転角（受光素子２と発光素子７との相対角度）を基に制御部３２で各第１発光素子７ａ〜第４発光素子７ｄが発する光信号２０の利得を調整し、可変利得部３１が受光素子２の出力レベルを変えることにより、合成後の受信信号レベルの変動を抑制することができる。
【００４７】
図７に戻って、例えば、角度Ｐ１から角度Ｐ２の間の合成後の受信信号レベルの変動は、第１発光素子７ａ〜第４発光素子７ｄまでのうち２つの発光素子７からの光信号２０から生成されるので、その２つの発光素子７からの送信信号に図７（ｄ）の受信信号レベルの逆数に比例した利得を与えることで図７（ｅ）に示すように平坦な受信信号特性を得ることができる。ここで、２つの発光素子７の送信信号に与える利得は必ずしも等しいものでなくともよいが、発光素子７の寿命バラツキを抑えるためには互いに等しい利得制御を行うことがより望ましい。
【００４８】
また、上記で述べた通り総ての発光素子７からの光信号２０が受信信号に合成される訳ではない。すなわち、残りの発光素子７は発光していなくともよい。従って、図４の相対位置検出センサー３３で検出した回転角に応じて、合成後の受信信号に寄与しない発光素子７への送信信号レベルをゼロとする制御を行うことができる。
【００４９】
以上に述べたように、本実施形態にかかる非接触通信装置によれば、実施形態１での効果に加えて以下の効果を得ることができる。
【００５０】
受光素子２を狭い領域に集めることができるので、合成部３までの配線長を短くできるため、インピーダンスや遅延による不整合や、外乱の影響等を低減できるという効果がある。
【００５１】
また、発光素子７と受光素子２の合計数を減らすことができるため、素子の個数と消費電力を削減することができる為省資源な非接触通信装置４１にすることができる。さらに、発光素子７同士を互いに離して配置することができるため、発光素子７による発熱の影響を分散し効率よく放熱することができる。これにより、放熱機構を小型・軽量・低コストにできる。さらに、温度を低下させることにより、発光素子７の劣化を抑え寿命を延ばすことができる。
【００５２】
さらに、通信に寄与しない発光素子７の発光を停止することにより、消費電力を低減することが可能となる。さらに、発光素子７の寿命を延ばすことができ、放熱のための構造部品を小型軽量化できる、といった効果がある。
【００５３】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５４】
（受光信号を合成する通信方法）
次に、上述した複数の受信信号を合成する通信方法について、図８の通信工程を示すフローチャートにて説明する。
【００５５】
図８のステップＳ１は、発光素子が光信号を送信し出力する工程を示している。次のステップＳ２は、ステップＳ１で発光した光信号を複数の受光素子が受信する工程を示している。受光素子２は光信号２０を受信した後、光信号２０を電気信号に変換した受信信号を出力する。ステップＳ３は、複数の受光素子から出力される受信信号を合成する工程を示している。このステップでは、合成部３が複数の受信信号を合成した合成信号を生成する。合成の方法としては、電圧や電流等の信号加算、受信信号のエネルギーの電力加算等や、論理和加算も用いることができる。ステップＳ４は、合成された合成信号をデジタル値である受信データに変換する工程である。このステップでは受信部４が合成信号を受信データに変換する。受信データ５への変換は二値化コンパレータを用いる方法や、符号化方式と組み合わせた軟判定方式等を用いることができる。
【００５６】
以上に述べたように、本実施形態にかかる通信方法によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、まず、発光素子７が。光信号２０を出力している。次に、複数の受光素子２が光信号２０を受光して光信号２０を電気信号に変換した受信信号を出力する。次に、複数の受信信号を合成した合成信号を生成している。つまり、複数の光信号２０を合成することにより合成信号を生成している。従って、複数の受光素子２が受光する光信号２０を用いて途切れることなく通信を継続することができる。その結果、連続する光通信を安定して行うことができる。
【００５７】
（実施形態３）
次に、特徴的な非接触通信装置を活用したロボットの一実施形態について図９を用いて説明する。図９は、アーム先端に撮影カメラ装置を備えたロボットの構成を示す模式図である。
【００５８】
図９に示すように、ロボット装置２００は基台１００を備え、基台１００上に支持台１０２が設置されている。支持台１０２の内部には空洞が形成され、この空洞は支持板１０３により上下に分割されている。支持板１０３の下部には駆動部としての第１のモーター１０１が配置され、支持板１０３の上には第１のモーター１０１の出力軸に接続された第１減速機１０４が配置されている。本実施形態で用いる総てのモーターは、例としてステッピングモーターを採用することでモーターの出力軸の回転角度は判っているものとするが、ステッピングモーター以外のモーターとエンコーダーの組み合わせ等であっても構わない。
【００５９】
第１減速機１０４の第１出力軸１０５は、支持台１０２に空いた穴を通じて可動部としての第１アーム１１０に接続されている。支持台１０２には第１の非接触通信装置固定部１ａが固定され、第１非接触通信装置回転部６ａは第１出力軸１０５に固定されている。これにより、第１出力軸１０５が回転するとき、第１の非接触通信装置固定部１ａに対して第１非接触通信装置回転部６ａが回転移動する。そして、第１の非接触通信装置固定部１ａ及び第１非接触通信装置回転部６ａ等により非接触通信装置としての第１非接触通信装置４０ａが構成されている。第１の非接触通信装置固定部１ａと第１非接触通信装置回転部６ａの相対位置は、第１のモーター１０１から得られた回転角を第１減速機の減速比で割り算することで得られる。
【００６０】
第１アーム１１０には、バネ接触で回転機構に電力を供給できる第１のスリップリング１０６が固定されている。これによって通信だけでなく電力供給もケーブルを無くすことが可能となっている。
【００６１】
第１アーム１１０の回転先端側には第２のモーター１１１及び第２減速機１１２が固定されている。第２減速機１１２の第２出力軸１１３は、第１アーム１１０に空けられた軸穴を通して可動部としての第２アーム１２０に接続されている。第１アーム１１０には第２の非接触通信装置固定部１ｂが固定され、第２出力軸１１３には第２非接触通信装置回転部６ｂが固定されている。これにより、第２出力軸１１３が回転するとき、第２の非接触通信装置固定部１ｂに対して第２非接触通信装置回転部６ｂが回転移動する。そして、第２の非接触通信装置固定部１ｂ及び第２非接触通信装置回転部６ｂ等により非接触通信装置としての第２非接触通信装置４０ｂが構成されている。また、第２アーム１２０には第２のスリップリング１１４が固定されている。
【００６２】
第２アーム１２０の回転先端には昇降機構１２２が接続され、昇降機構１２２は昇降軸１２１を上下に駆動させることができる。昇降軸１２１の下端には第３のモーター１２３が固定されている。第３のモーター１２３は第３出力軸１２７を通じて可動部としてのフランジ１２５に接続されている。第３のモーター１２３には第３の非接触通信装置固定部１ｃが固定され、第３出力軸１２７には第３非接触通信装置回転部６ｃが固定されている。これにより、第３出力軸１２７が回転するとき、第３の非接触通信装置固定部１ｃに対して第３非接触通信装置回転部６ｃが回転移動する。そして、第３の非接触通信装置固定部１ｃ及び第３非接触通信装置回転部６ｃ等により非接触通信装置としての第３非接触通信装置４０ｃが構成されている。フランジ１２５には第３のスリップリング１２４が固定されている。第１非接触通信装置４０ａ〜第３非接触通信装置４０ｃが上記実施形態の非接触通信装置４０と同様な装置となっている。
【００６３】
フランジ１２５には、撮影装置１２６が固定されておりロボット装置２００の動きに応じた画像を撮影する。撮影された画像はデジタルデータに変換され、第３非接触通信装置４０ｃ〜第１非接触通信装置４０ａを通じてロボット装置２００の外部へと伝送される。第３非接触通信装置４０ｃ〜第１非接触通信装置４０ａは、互いに不連続通信を補償するための特別なメモリーや演算回路を用いずに連続通信を行うことができる。例えば、ＥｔｈｅｒＰＨＹ方式、ＲＳ−４２２方式、ＬＶＤＳ方式等を用いることができる。
【００６４】
以上に述べたように、本実施形態にかかるロボット装置２００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６５】
ロボット装置２００の可動部において、連続で安定した通信をより低コストに行うことができる。これにより、高速なデータ通信を必要とする撮影装置をアーム先端に取り付けた場合でも、配線量を減らすことができるためロボットアームを細く軽量にすることが可能となり、より高速にロボットアームを駆動することができる。
【００６６】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００６７】
２…受光素子、２ａ…第２の方向、３…合成部、７…発光素子、１２…第１の円周、１３…第２の円周、２０…光信号、２０ａ…第１の方向、３１…可変利得部、３２…制御部、３３…位置センサーとしての相対位置検出センサー、４０…非接触通信装置、４０ａ…非接触通信装置としての第１非接触通信装置、４０ｂ…非接触通信装置としての第２非接触通信装置、４０ｃ…非接触通信装置としての第３非接触通信装置、１１０…可動部としての第１アーム、１２０…可動部としての第２アーム、１２５…可動部としてのフランジ、２００…ロボット装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触通信装置、通信方法、及びロボット装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロボットや生産装置において多機能化やインテリジェント化が求められている。多機能化やインテリジェント化には高速通信機能が不可欠だが、これら装置は回転部や直動部といった可動部を備えており、この可動部の制約が高速通信実現への妨げとなっている。
【０００３】
例えば、同軸ケーブルや差動ケーブルを可動部に用いると特性変動や劣化、断線等の問題が生じる。またスリップリングを使った可動部での通信では、滑り接触に伴う雑音や摩耗による寿命の短さが問題となっている。
【０００４】
これに対して、非接触通信により可動部での通信を実現しようとする試みが従来からなされている。例えば、光ロータリーコネクターや特許文献１では光軸と回転軸を一致させることで連続した通信を実現している。しかしこの手法は、回転軸中空構造にしてモーターシャフトや電力配線を通すことができなくなるため構造上の課題がある。
【０００５】
これに対して、レーザー素子やＬＥＤ素子等の発光素子とフォトダイオード等受光素子を複数組み合わせたることによる中空構造可能な非接触通信が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平８−５０８０９６号公報
【特許文献２】特開２００２−７５７６０号公報
【特許文献３】特開２００５−３０２９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２や特許文献３に記載の回転型の非接触通信方法が開示されている。この非接触通信方法では通信相手となる発光素子と受光素子のペアが次々と切り替わっている。しかし、発光素子と受光素子のペアが次々と切り替る際の課題について考慮されていない。例えば、受発光素子のペアが切り替わる際に信号が途切れたり、信号レベルが変動するために、安定した通信ができないという課題がある。そこで、連続する光通信を安定して行える方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］本適用例にかかる非接触通信装置は、送信信号を光信号に変換し第１の方向に発光する発光素子と、前記第１の方向と交差する第２の方向に相対移動可能に設けられ、前記光信号を受信し受信信号を出力する複数の受光素子と、前記複数の受光素子からの前記受信信号を合成する合成部と、を備え、前記光信号が前記受光素子のうち少なくとも１つに受光されることを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、発光素子が送信信号を光信号に変換し第１の方向に発光する。そして、複数の受光素子が第１の方向と交差する第２の方向に相対移動可能に設けられ、光信号を受信し受信信号を出力する。光信号は受光素子のうち少なくとも１つに受光される。そして、合成部が複数の受光素子からの受信信号を合成している。つまり、複数の受光素子が受光して出力する受信信号を合成部が合成している。従って、次々と発光素子と受光素子のペアが切り替わっても光信号が途切れないように通信することができる。その結果、連続する光通信を安定して行うことができる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例に記載の非接触通信装置において、前記発光素子に対する前記受光素子の相対位置を検出する位置センサーと、前記位置センサーが出力する位置情報を用いて前記発光素子の出力レベルを制御するための制御信号を生成する制御部と、前記制御信号に基づいて前記発光素子の出力レベルを変える可変利得部と、を備えることが好ましい。
【００１２】
本適用例によれば、位置センサーが発光素子に対する受光素子の相対位置を検出する。そして、制御部は、位置センサーが出力する位置情報を用いて発光素子の出力レベルを制御するための制御信号を生成する。次に、可変利得部が制御信号に基づいて発光素子の出力レベルを変えている。つまり、発光素子に対する受光素子の位置情報に基づいて可変利得部が発光素子の出力レベルを調整している。これにより、次々と発光素子と受光素子のペアが切り替わっても所定の出力レベルの信号にて通信を行うことができる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例に記載の非接触通信装置において、前記光信号が照射される範囲より狭い範囲に前記受光素子が複数配置されることが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、特定の発光素子が照射する光信号の範囲より狭い範囲に受光素子が複数配置されている。従って、特定の発光素子に対してペアとなる受光素子が次々と切り替わる際に、少なくとも１つの受光素子が光信号を受信する。従って、通信を途切れなく継続することができる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例に記載の非接触通信装置において、前記受光素子は１列に配置され、前記発光素子は複数設置され、隣り合う前記発光素子の距離は、前記受光素子の列の長さと前記光信号が照射される範囲の幅とを加えた長さより短い距離であることが好ましい。
【００１６】
本適用例によれば、受光素子は一列に配置されている。そして、発光素子は複数設置されている。隣り合う発光素子の距離は、受光素子の列の長さと光信号が照射される範囲の幅とを加えた長さより短い距離である。このとき、少なくとも１個の発光素子が照射する光信号を受光素子が受光することができる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例に記載の非接触通信装置において、前記受光素子は回転軸を中心とした第１の円周上に配置され、前記発光素子は前記回転軸を中心とし前記第１の円周と同じ直径の第２の円周上に配置されることが好ましい。
【００１８】
本適用例によれば、受光素子と発光素子はそれぞれ同じ回転軸と同じ直径を有する別々の円周上に配置されている。従って、受光素子と発光素子とが互いに回転しあっていても確実に対向する場所に位置できる為、確実に通信することができる。
【００１９】
［適用例６］上記適用例に記載の非接触通信装置において、前記受光素子に受光されない前記発光素子は発光を停止されることが好ましい。
【００２０】
本適用例によれば、受光素子とペアになっていない発光素子での発光を停止している。従って、発光素子の消費電力を低減させることができる。
【００２１】
［適用例７］本適用例にかかる通信方法は、発光素子が出力する光信号を受光素子が受信する通信方法であって、前記発光素子が前記光信号を出力する工程と、複数の前記受光素子が前記光信号を受光し前記光信号を電気信号に変換した受信信号を出力する工程と、複数の前記受信信号を合成した合成信号を生成する工程と、を有することを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、まず、発光素子が前記光信号を出力する。次に、複数の受光素子が光信号を受光して光信号を電気信号に変換した受信信号を出力する。次に、複数の前記受信信号を合成した合成信号を生成している。つまり、複数の光信号を合成することにより合成信号を生成している。従って、複数の受光素子が受光する光信号を用いて途切れることなく通信を継続することができる。その結果、連続する光通信を安定して行うことができる。
【００２３】
［適用例８］本適用例にかかるロボット装置は、上記記載の非接触通信装置と、可動部と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、ロボット装置は可動部と非接触通信装置とを備えている。そして、上記適用例に記載の非接触通信装置を用いて可動部において途切れのない安定した通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１にかかる非接触通信装置の構成を示すブロック図。
【図２】非接触通信装置の構成を示す概略斜視図。
【図３】発光素子と受光素子の配置構成を示す模式図。
【図４】実施形態２にかかる非接触通信装置の構成を示すブロック図。
【図５】発光素子と受光素子の配置関係を説明するための模式図。
【図６】第１発光素子〜第４発光素子と受光素子の配置を説明するための模式図。
【図７】相対位置検出センサーによって発光素子の出力レベルを制御する方法を説明するためのタイムチャート。
【図８】通信工程を示すフローチャート。
【図９】アーム先端に撮影カメラ装置を備えたロボットの構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の特徴的な実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００２７】
（実施形態１）
本実施形態における非接触通信装置について、図１〜図３に従って説明する。図１は、実施形態１にかかる非接触通信装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、非接触通信装置４０は発光素子７と複数の受光素子２の組み合わせを備えている。発光素子７と接続して送信部８を備えている。送信部８は送信データ９を外部の装置から入力し、送信データ９を送信信号に変換する。そして、送信部８は送信信号を発光素子７に出力する。発光素子７は送信信号を光信号２０に変換して第１の方向２０ａへ射出する。光信号２０が照射される範囲には２つの受光素子２の幅より広い幅となっている。受光素子２は第１の方向２０ａと直交する第２の方向２ａへ移動可能となっている。従って、光信号２０は１〜２個の受光素子２を照射するようになっている。つまり、光信号２０は少なくとも１つの受光素子２に受光される。複数の受光素子２は光信号２０を受光し受信信号に変換する。合成部３は複数の受信信号を合成して１つの合成信号を生成し、受信部４に出力する。受信部４は合成信号を受信データ５に変換して外部の装置へ出力する。
【００２８】
図２は、本実施形態の非接触通信装置の構成を示す概略斜視図である。図２に示すように、非接触通信装置４０は円盤状の固定部１を備え、固定部１には複数の受光素子２が配置されている。一方、中心軸１１を中心に回転する回転軸１０と一緒に回転する円盤状の回転部６には発光素子７が配置されている。この斜視図では、発光素子７は受光素子２と相対する場所に位置し、回転部６の裏面側に隠れている。
【００２９】
図３は、本実施形態の発光素子と受光素子の配置構成を示す模式図である。図３（ａ）では固定部１に受光素子２が配置された面を示し、図３（ｂ）では回転部６に発光素子７が設置された面を示している。受光素子２と発光素子７とはそれぞれ同じ直径を有する第１の円周１２と第２の円周１３との上に配置されている。そして、第１の円周１２の中心と第２の円周１３の中心とは同一の中心軸１１上に設置されている。これにより、回転部６が回転しても発光素子７が移動する軌道は第１の円周１２と対向する場所になっている。そして、光信号２０は少なくとも１つの受光素子２に受光されるので、常に１つ以上の発光素子７と受光素子２のペアが次々と切り替わるように発光素子７と受光素子２との位置関係が維持される。
【００３０】
以上に述べたように、本実施形態にかかる非接触通信装置によれば、以下の効果を得ることができる。
発光素子７が送信信号を光信号２０に変換し第１の方向２０ａに発光する。そして、複数の受光素子２が第１の方向２０ａと直交する第２の方向２ａに相対移動可能に設けられている。受光素子２は光信号２０を受信し受信信号を出力する。光信号２０は受光素子２のうち少なくとも１つに受光される。そして、合成部３が複数の受光素子２からの受信信号を合成している。つまり、複数の受光素子２が受光して出力する受信信号を合成部３が合成している。従って、回転部６が回転して、次々と発光素子７と受光素子２のペアが切り替わっても光信号２０が途切れないように通信することができる。その結果、連続する光通信を安定して行うことができる。
【００３１】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本実施形態では回転部６側に発光素子７を、固定部１側に受光素子２を配置したが、この組み合わせは逆であって構わない。さらに、発光素子７と受光素子２を混合して配置することで容易に双方向通信を実現することができる。双方向通信を実現する場合に、発光素子７と受光素子２を同一の円周上に配置する方法の他に、直径の異なる同心円上に配置する方法も取ることができる。また、本実施形態では回転部６での非接触通信を例として挙げたが、例えば、水平移動する移動体同士での非接触通信にも適用することができる。
【００３２】
（実施形態２）
次に、さらなる本実施形態における特徴的な非接触通信装置について、図４〜図７に従って説明する。本実施形態が実施形態１と異なる点は受光素子２と発光素子７との相対位置を検出して発光を制御する点にある。尚、実施形態１と同様な部材についての説明は実施形態１と同じであり、説明を省略する。
【００３３】
図４は、本実施形態にかかる非接触通信装置の構成を示すブロック図である。非接触通信装置４１は送信部８を備え、送信部８は外部の装置から送信データ９を入力する。送信部８は送信データ９を送信信号に変換し可変利得部３１に出力する。送信信号は複数の可変利得部３１に分配され、可変利得部３１の出力は第１発光素子７ａ〜第４発光素子７ｄの各発光素子７に接続されている。発光素子７の個数は特に限定されないが分かりやすくするために４個としている。可変利得部３１は、それぞれ制御部３２と接続され、制御部３２からの制御信号に基づいて利得を変更する。これにより、可変利得部３１は発光素子７の出力レベルをかえる。制御部３２は位置センサーとしての相対位置検出センサー３３と接続されている。相対位置検出センサー３３は発光素子７と受光素子２との相対位置を検出する。そして、制御部３２は、相対位置検出センサー３３が出力する受光素子２と発光素子７との位置情報を用いて制御信号を決定する。
【００３４】
第１発光素子７ａ〜第４発光素子７ｄにより送信された光信号２０を複数の受光素子２が受光する。そして、受光素子２は受信信号を合成部３に出力する。合成部３は受信信号を合成した合成信号を生成し、受信部４に出力する。合成部３の出力は受信部４によって受信データ５に変換される。
【００３５】
尚、相対位置検出センサー３３は、回転角や直線距離を検出できれば良く、特に限定されないが、相対位置検出センサー３３にはエンコーダーやレゾルバー、ホール素子等を用いた装置を用いることができる。さらに、相対位置検出センサー３３には超音波やレーザー、容量測定、画像処理等による距離センサーを用いることもできる。その他にも、回転部６を回転させるモーターにパルス信号によって所定の角度で回転するステッピングモーターを用いることで、回転角を知る方式も用いることができる。
【００３６】
図５は、本実施形態にかかる発光素子と受光素子の配置関係を説明するための模式図である。図５（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ時系列に発光素子７と受光素子２の相対位置が移動している様子を示している。
【００３７】
図５（ａ）に示すように、第１発光素子７ａからの光信号２０が照射される範囲の幅Ｌ１よりも、複数の受光素子２の各々の間隔Ｌ２の方が狭く配置されている。換言すれば、光信号２０が照射される範囲より狭い範囲に受光素子２が複数配置されている。このように幅Ｌ１よりも間隔Ｌ２を狭くすることで、図５（ｂ）に示すように、発光素子７と受光素子２の相対位置がずれた場合に、少なくとも１つ以上の受光素子２が光信号２０の照射範囲内に存在することになり、途切れのない受光を実現することができる。このため、連続して安定した通信が可能となる。さらに受光素子２を狭い範囲に集めることができる。これにより、受光素子２と合成部３までの配線長を短くできる。
【００３８】
さらに、図５（ｃ）では、第１発光素子７ａと受光素子２の相対位置がさらにずれて、第１発光素子７ａの隣に位置する第２発光素子７ｂが受光素子２の列の一端先頭に現れている様子を示している。
【００３９】
ここでは、複数の受光素子２が一列に配置され、その列の長さをＬ３とする。光信号２０が照射される範囲の幅Ｌ１の半分の長さ（Ｌ１／２）まで第２発光素子７ｂが接近すると、受光素子２は光信号を受光することができることとする。その時に反対側の第１発光素子７ａもＬ１／２の距離以内にあれば、受光素子２は光信号２０を受光することができる。従って、受光素子２の列の長さＬ３に光信号２０の照射領域の幅Ｌ１を加えた間隔より、隣り合う発光素子７同士の間隔が短くなるように配置されていれば通信を途切れることなく継続することができる。
【００４０】
図６は、本実施形態の第１発光素子〜第４発光素子と受光素子の配置を説明するための模式図である。図６において、黒丸が発光素子７を表し、白丸が受光素子２を示している。回転部６と固定部１を重ねて描くことで発光素子７と受光素子２の相対位置関係をかわりやすく示している。また、発光素子７の周囲の図中ハッチングが施された照射領域２０ｂは光信号２０の照射される範囲を示している。
【００４１】
３つの受光素子２の列の長さは第１発光素子７ａ〜第４発光素子７ｄの各々の距離より狭く、かつ複数の光信号の照射領域２０ｂに同時に受光素子２が入る。このように配置することにより、通信を途切れることなく継続できる。さらに、発光素子７同士の距離や受光素子２列の長さを調整することで、できるだけ少ない数の受発光素子数で連続した通信を実現することができる。
【００４２】
図７は、相対位置検出センサーによって発光素子の出力レベルを制御する方法を説明するためのタイムチャートである。図７（ａ）〜（ｅ）の横軸は相対位置検出センサーによって検出された受光素子２と発光素子７との相対位置を表している。本実施形態では回転状の非接触通信を例示しているため、相対位置は回転角で表される。
【００４３】
図７（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図６で例示した３つの受光素子２からの受信信号のレベルを示している。図７（ｄ）は、比較例における発光素子７の出力レベルを制御しない場合での各受光素子２からの受信信号を合成した例を示している。図７（ｅ）は、発光素子７の出力レベルを制御した場合での各受光素子２からの受信信号を合成した例を示している。
【００４４】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、回転部６の回転角が進むに従って受信信号のレベルが変動する。受信信号のレベルは、発光素子７と受光素子２が正面に位置する回転角で極大になり、発光素子と受光素子が離れるに従って減衰する。すなわち、図７（ａ）では角度Ｐ１で，図７（ｂ）では角度Ｐ２で，図７（ｃ）では角度Ｐ３で、受信信号のレベルはそれぞれ極大になり、それが回転角に応じて繰り返される。
【００４５】
図７（ｄ）に示すように、一般に各受光素子２からの受信信号を合成したものは回転角と共に変動する。図７（ｄ）の比較例では、角度Ｐ１、角度Ｐ２、角度Ｐ３等の回転角で極大となり、角度Ｐ４の回転角で極小となる。このように合成された受信信号が変動することは、受信信号が受信部４によって受信データ５に変換される際にジッターを増大させデータ誤りを引き起こす要因となる。
【００４６】
ここで図７（ｄ）の受信信号レベルの変動は回転角に依存している。従って、図４に示したように、相対位置検出センサー３３で検出した回転角（受光素子２と発光素子７との相対角度）を基に制御部３２で各第１発光素子７ａ〜第４発光素子７ｄが発する光信号２０の利得を調整し、可変利得部３１が受光素子２の出力レベルを変えることにより、合成後の受信信号レベルの変動を抑制することができる。
【００４７】
図７に戻って、例えば、角度Ｐ１から角度Ｐ２の間の合成後の受信信号レベルの変動は、第１発光素子７ａ〜第４発光素子７ｄまでのうち２つの発光素子７からの光信号２０から生成されるので、その２つの発光素子７からの送信信号に図７（ｄ）の受信信号レベルの逆数に比例した利得を与えることで図７（ｅ）に示すように平坦な受信信号特性を得ることができる。ここで、２つの発光素子７の送信信号に与える利得は必ずしも等しいものでなくともよいが、発光素子７の寿命バラツキを抑えるためには互いに等しい利得制御を行うことがより望ましい。
【００４８】
また、上記で述べた通り総ての発光素子７からの光信号２０が受信信号に合成される訳ではない。すなわち、残りの発光素子７は発光していなくともよい。従って、図４の相対位置検出センサー３３で検出した回転角に応じて、合成後の受信信号に寄与しない発光素子７への送信信号レベルをゼロとする制御を行うことができる。
【００４９】
以上に述べたように、本実施形態にかかる非接触通信装置によれば、実施形態１での効果に加えて以下の効果を得ることができる。
【００５０】
受光素子２を狭い領域に集めることができるので、合成部３までの配線長を短くできるため、インピーダンスや遅延による不整合や、外乱の影響等を低減できるという効果がある。
【００５１】
また、発光素子７と受光素子２の合計数を減らすことができるため、素子の個数と消費電力を削減することができる為省資源な非接触通信装置４１にすることができる。さらに、発光素子７同士を互いに離して配置することができるため、発光素子７による発熱の影響を分散し効率よく放熱することができる。これにより、放熱機構を小型・軽量・低コストにできる。さらに、温度を低下させることにより、発光素子７の劣化を抑え寿命を延ばすことができる。
【００５２】
さらに、通信に寄与しない発光素子７の発光を停止することにより、消費電力を低減することが可能となる。さらに、発光素子７の寿命を延ばすことができ、放熱のための構造部品を小型軽量化できる、といった効果がある。
【００５３】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００５４】
（受光信号を合成する通信方法）
次に、上述した複数の受信信号を合成する通信方法について、図８の通信工程を示すフローチャートにて説明する。
【００５５】
図８のステップＳ１は、発光素子が光信号を送信し出力する工程を示している。次のステップＳ２は、ステップＳ１で発光した光信号を複数の受光素子が受信する工程を示している。受光素子２は光信号２０を受信した後、光信号２０を電気信号に変換した受信信号を出力する。ステップＳ３は、複数の受光素子から出力される受信信号を合成する工程を示している。このステップでは、合成部３が複数の受信信号を合成した合成信号を生成する。合成の方法としては、電圧や電流等の信号加算、受信信号のエネルギーの電力加算等や、論理和加算も用いることができる。ステップＳ４は、合成された合成信号をデジタル値である受信データに変換する工程である。このステップでは受信部４が合成信号を受信データに変換する。受信データ５への変換は二値化コンパレータを用いる方法や、符号化方式と組み合わせた軟判定方式等を用いることができる。
【００５６】
以上に述べたように、本実施形態にかかる通信方法によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、まず、発光素子７が。光信号２０を出力している。次に、複数の受光素子２が光信号２０を受光して光信号２０を電気信号に変換した受信信号を出力する。次に、複数の受信信号を合成した合成信号を生成している。つまり、複数の光信号２０を合成することにより合成信号を生成している。従って、複数の受光素子２が受光する光信号２０を用いて途切れることなく通信を継続することができる。その結果、連続する光通信を安定して行うことができる。
【００５７】
（実施形態３）
次に、特徴的な非接触通信装置を活用したロボットの一実施形態について図９を用いて説明する。図９は、アーム先端に撮影カメラ装置を備えたロボットの構成を示す模式図である。
【００５８】
図９に示すように、ロボット装置２００は基台１００を備え、基台１００上に支持台１０２が設置されている。支持台１０２の内部には空洞が形成され、この空洞は支持板１０３により上下に分割されている。支持板１０３の下部には駆動部としての第１のモーター１０１が配置され、支持板１０３の上には第１のモーター１０１の出力軸に接続された第１減速機１０４が配置されている。本実施形態で用いる総てのモーターは、例としてステッピングモーターを採用することでモーターの出力軸の回転角度は判っているものとするが、ステッピングモーター以外のモーターとエンコーダーの組み合わせ等であっても構わない。
【００５９】
第１減速機１０４の第１出力軸１０５は、支持台１０２に空いた穴を通じて可動部としての第１アーム１１０に接続されている。支持台１０２には第１の非接触通信装置固定部１ａが固定され、第１非接触通信装置回転部６ａは第１出力軸１０５に固定されている。これにより、第１出力軸１０５が回転するとき、第１の非接触通信装置固定部１ａに対して第１非接触通信装置回転部６ａが回転移動する。そして、第１の非接触通信装置固定部１ａ及び第１非接触通信装置回転部６ａ等により非接触通信装置としての第１非接触通信装置４０ａが構成されている。第１の非接触通信装置固定部１ａと第１非接触通信装置回転部６ａの相対位置は、第１のモーター１０１から得られた回転角を第１減速機の減速比で割り算することで得られる。
【００６０】
第１アーム１１０には、バネ接触で回転機構に電力を供給できる第１のスリップリング１０６が固定されている。これによって通信だけでなく電力供給もケーブルを無くすことが可能となっている。
【００６１】
第１アーム１１０の回転先端側には第２のモーター１１１及び第２減速機１１２が固定されている。第２減速機１１２の第２出力軸１１３は、第１アーム１１０に空けられた軸穴を通して可動部としての第２アーム１２０に接続されている。第１アーム１１０には第２の非接触通信装置固定部１ｂが固定され、第２出力軸１１３には第２非接触通信装置回転部６ｂが固定されている。これにより、第２出力軸１１３が回転するとき、第２の非接触通信装置固定部１ｂに対して第２非接触通信装置回転部６ｂが回転移動する。そして、第２の非接触通信装置固定部１ｂ及び第２非接触通信装置回転部６ｂ等により非接触通信装置としての第２非接触通信装置４０ｂが構成されている。また、第２アーム１２０には第２のスリップリング１１４が固定されている。
【００６２】
第２アーム１２０の回転先端には昇降機構１２２が接続され、昇降機構１２２は昇降軸１２１を上下に駆動させることができる。昇降軸１２１の下端には第３のモーター１２３が固定されている。第３のモーター１２３は第３出力軸１２７を通じて可動部としてのフランジ１２５に接続されている。第３のモーター１２３には第３の非接触通信装置固定部１ｃが固定され、第３出力軸１２７には第３非接触通信装置回転部６ｃが固定されている。これにより、第３出力軸１２７が回転するとき、第３の非接触通信装置固定部１ｃに対して第３非接触通信装置回転部６ｃが回転移動する。そして、第３の非接触通信装置固定部１ｃ及び第３非接触通信装置回転部６ｃ等により非接触通信装置としての第３非接触通信装置４０ｃが構成されている。フランジ１２５には第３のスリップリング１２４が固定されている。第１非接触通信装置４０ａ〜第３非接触通信装置４０ｃが上記実施形態の非接触通信装置４０と同様な装置となっている。
【００６３】
フランジ１２５には、撮影装置１２６が固定されておりロボット装置２００の動きに応じた画像を撮影する。撮影された画像はデジタルデータに変換され、第３非接触通信装置４０ｃ〜第１非接触通信装置４０ａを通じてロボット装置２００の外部へと伝送される。第３非接触通信装置４０ｃ〜第１非接触通信装置４０ａは、互いに不連続通信を補償するための特別なメモリーや演算回路を用いずに連続通信を行うことができる。例えば、ＥｔｈｅｒＰＨＹ方式、ＲＳ−４２２方式、ＬＶＤＳ方式等を用いることができる。
【００６４】
以上に述べたように、本実施形態にかかるロボット装置２００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００６５】
ロボット装置２００の可動部において、連続で安定した通信をより低コストに行うことができる。これにより、高速なデータ通信を必要とする撮影装置をアーム先端に取り付けた場合でも、配線量を減らすことができるためロボットアームを細く軽量にすることが可能となり、より高速にロボットアームを駆動することができる。
【００６６】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００６７】
２…受光素子、２ａ…第２の方向、３…合成部、７…発光素子、１２…第１の円周、１３…第２の円周、２０…光信号、２０ａ…第１の方向、３１…可変利得部、３２…制御部、３３…位置センサーとしての相対位置検出センサー、４０…非接触通信装置、４０ａ…非接触通信装置としての第１非接触通信装置、４０ｂ…非接触通信装置としての第２非接触通信装置、４０ｃ…非接触通信装置としての第３非接触通信装置、１１０…可動部としての第１アーム、１２０…可動部としての第２アーム、１２５…可動部としてのフランジ、２００…ロボット装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信信号を光信号に変換し第１の方向に発光する発光素子と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に相対移動可能に設けられ、前記光信号を受信し受信信号を出力する複数の受光素子と、
前記複数の受光素子からの前記受信信号を合成する合成部と、を備え、
前記光信号が前記受光素子のうち少なくとも１つに受光されることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触通信装置において、
前記発光素子に対する前記受光素子の相対位置を検出する位置センサーと、
前記位置センサーが出力する位置情報を用いて前記発光素子の出力レベルを制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御信号に基づいて前記発光素子の出力レベルを変える可変利得部と、を備えることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の非接触通信装置において、
前記光信号が照射される範囲より狭い範囲に前記受光素子が複数配置されることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触通信装置において、
前記受光素子は１列に配置され、
前記発光素子は複数設置され、隣り合う前記発光素子の距離は、前記受光素子の列の長さと前記光信号が照射される範囲の幅とを加えた長さより短い距離であることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の非接触通信装置において、
前記受光素子は回転軸を中心とした第１の円周上に配置され、
前記発光素子は前記回転軸を中心とし前記第１の円周と同じ直径の第２の円周上に配置されることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の非接触通信装置において、
前記受光素子に受光されない前記発光素子は発光を停止されることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項７】
発光素子が出力する光信号を受光素子が受信する通信方法であって、
前記発光素子が前記光信号を出力する工程と、
複数の前記受光素子が前記光信号を受光し前記光信号を電気信号に変換した受信信号を出力する工程と、
複数の前記受信信号を合成した合成信号を生成する工程と、を有することを特徴とする通信方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の非接触通信装置と、可動部と、を備えることを特徴とするロボット装置。
【請求項１】
送信信号を光信号に変換し第１の方向に発光する発光素子と、
前記第１の方向と交差する第２の方向に相対移動可能に設けられ、前記光信号を受信し受信信号を出力する複数の受光素子と、
前記複数の受光素子からの前記受信信号を合成する合成部と、を備え、
前記光信号が前記受光素子のうち少なくとも１つに受光されることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の非接触通信装置において、
前記発光素子に対する前記受光素子の相対位置を検出する位置センサーと、
前記位置センサーが出力する位置情報を用いて前記発光素子の出力レベルを制御するための制御信号を生成する制御部と、
前記制御信号に基づいて前記発光素子の出力レベルを変える可変利得部と、を備えることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の非接触通信装置において、
前記光信号が照射される範囲より狭い範囲に前記受光素子が複数配置されることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触通信装置において、
前記受光素子は１列に配置され、
前記発光素子は複数設置され、隣り合う前記発光素子の距離は、前記受光素子の列の長さと前記光信号が照射される範囲の幅とを加えた長さより短い距離であることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の非接触通信装置において、
前記受光素子は回転軸を中心とした第１の円周上に配置され、
前記発光素子は前記回転軸を中心とし前記第１の円周と同じ直径の第２の円周上に配置されることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の非接触通信装置において、
前記受光素子に受光されない前記発光素子は発光を停止されることを特徴とする非接触通信装置。
【請求項７】
発光素子が出力する光信号を受光素子が受信する通信方法であって、
前記発光素子が前記光信号を出力する工程と、
複数の前記受光素子が前記光信号を受光し前記光信号を電気信号に変換した受信信号を出力する工程と、
複数の前記受信信号を合成した合成信号を生成する工程と、を有することを特徴とする通信方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の非接触通信装置と、可動部と、を備えることを特徴とするロボット装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０９７４７（Ｐ２０１２−２０９７４７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３５８４（Ｐ２０１１−７３５８４）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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