(57)【要約】【課題】出力軸の回転角度誤差を低減させる。【解決手段】駆動モータ（２６）の回転軸に連結されたピニオンギア（２６ａ）と、出力軸（２９）に連結された、ピニオンギア（２６ａ）よりも歯数が多く、ピニオンギア（２６ａ）と直接または中間ギアを介して連動して回転するギア（２７ｃ）と、を備え、ピニオンギア（２６ａ）の回転角度を検知する回転角度センサ（２８）をさらに備える。【選択図】図１
2018094643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータの動力の伝達により出力軸の回転を制御する動力伝達機構であって、
上記駆動モータの回転軸に連結された第１のギアと、
上記出力軸に連結された、上記第１のギアよりも歯数が多く、上記第１のギアと直接または中間ギアを介して連動して回転する第２のギアと、を備え、
上記第１のギアの回転角度を検知する回転角度検知部をさらに備えることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
上記中間ギアは、前段のギアからの動力の伝達を受ける入力側歯車と、当該入力側歯車よりも歯数が少なく、上記入力側歯車が受けた動力を後段のギアに送る出力側歯車とが一体化したギアであることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達機構。
【請求項３】
上記第１のギアの回転数を検知する回転数検知部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の動力伝達機構。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか１項に記載の動力伝達機構が所定の関節に設けられていることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動モータの動力の伝達により出力軸の回転を制御する動力伝達機構、および該動力伝達機構が所定の関節に設けられているロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人型や動物型のロボット玩具（以下、単に「ロボット」という）に種々の動きを行わせる場合、関節を介して２つのアーム（腕）あるいは２つのレッグ（脚）などの各構造物間の回転角度を変化させている。すなわち、ロボットは、頭部（ヘッド）、首部（ネック）、胴体部（ボディ）、アーム、およびレッグなどの複数の剛性を有する構造体同士が関節となる複数の回転軸で回動自在に制御されて、所望の姿勢を有するようにされる。そして、アームあるいはレッグなどの構造体に駆動機構が組み込まれる。特許文献１には、上述したような構造体に減速駆動機構が組み込まれたロボット玩具が開示されている。
【０００３】
図７の（ａ）は、上記従来のロボット玩具に関し、アーム１２１、１２３とその関節１２２をクローズアップしたものを示している。同図に示すように、回転軸となる出力軸１２９で連結される２つのアーム１２１、１２３の一方であるアーム１２３には、動力を発生させる駆動モータ１２６を含む減速駆動機構１２０が設けられている。
【０００４】
この減速駆動機構１２０は、駆動モータ１２６の回転力を所望の回転数に減速しトルク力を生じさせる減速歯車列１２７、アーム１２１、１２３の状態をモニタし、動作に伴い変化する角度情報を得るための回転角度センサ１２８などを備えている。そして、その角度情報をモニタしつつ次の動作指示に基づき２つのアーム間の角度を所定速度で変化させ所望の動作を行わせるようにしている。
【０００５】
図７の（ａ）に示すアーム１２３の内部構造を示したものが図７の（ｂ）である。上述した回転角度センサ１２８はギア１２７ｃの出力軸１２９の同軸上に設けられ、ギア１２７ｃの回転角度を検出しており、回転角度センサ１２８は磁性体と磁気センサとで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３７２０６号公報（２００６年１２月１４日公開）
【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、上記従来技術では、ギア１２７ｃの角度情報の検出精度は同軸上にある回転角度センサ１２８自体の検出精度、および個体ばらつきに依存しており一定の誤差を生じるという問題点がある。この誤差はギア１２７ｃの回転角度調整に影響を与え、アーム１２１、１２３の回転角度にも誤差を生じる。より具体的には、回転角度センサ１２８の検出誤差を１°と仮定した場合、同軸上にあるギア１２７ｃおよびアーム１２１、１２３の角度誤差（ずれ量）も１°となる。従って、ギア１２７ｃの回転角度誤差を低減させる方策が必要となる。
【０００８】
本発明は、以上の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、出力軸の回転角度誤差を低減させることができる動力伝達機構などを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る動力伝達機構は、駆動モータの動力の伝達により出力軸の回転を制御する動力伝達機構であって、上記駆動モータの回転軸に連結された第１のギアと、上記出力軸に連結された、上記第１のギアよりも歯数が多く、上記第１のギアと直接または中間ギアを介して連動して回転する第２のギアと、を備え、上記第１のギアの回転角度を検知する回転角度検知部をさらに備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係る動力伝達機構によれば、出力軸の回転角度誤差を低減させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る前脚の関節の構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す第２アーム２３の内部構造（動力伝達機構）を示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係るロボットの概要構成を示す図である。
【図３】上記実施形態１に係る動力伝達機構における動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る前脚の関節の構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す第２アーム２３の内部構造（動力伝達機構）を示す図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施形態３に係る前脚の関節の構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す第２アーム２３の内部構造（動力伝達機構）を示す図である。
【図６】上記実施形態３に係る動力伝達機構における動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】（ａ）は、従来のロボットにおける前脚の関節の構造を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すアーム１２３の内部構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、次の通りである。以下、説明の便宜上、特定の項目にて説明した構成と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付記し、その説明を省略する場合がある。
【００１３】
〔ロボットの概要構成〕
まず、図２に基づき、本発明の実施の一形態に係るロボットの概要構成について説明する。図２は、ロボットの概要構成を示す図である。同図に示すようにロボットは犬や猫などの４本足で歩く動物を模した４足歩行式のロボットである。なお、本実施形態では、本発明を適用可能なロボットの例として、４足歩行式のロボットを採用した場合について説明するが、ロボットの種類はこれに限定されず、人を模した２足歩行式のロボットにも本発明を適用することができる。また、本発明は、人の上半身だけを模したロボットや、アームのみで構成されて作業を行う産業用ロボットなど、回転関節を持つロボットに広く適用することができる。但し、本発明の適用範囲はロボットの関節部分に特に限定されるものでなく、ロボットの動力を伝達する他の部分、さらにはロボット以外の機器の動力伝達機構にも適用できる。
【００１４】
同図に示すように、本実施形態のロボットは、頭部１０、首部１１、胴体１２、首部関節１３、前脚第１関節１４、後脚第１関節１５、第１アーム２１、前脚第２関節（関節部分）２２、第２アーム２３、第１レッグ３１、後脚第２関節３２、および第２レッグ３３で構成されている。本実施形態のロボットの動作は、現時点における関節の状態（回転角度）に対し、所望の姿勢における関節の状態（回転角度）を算出し、複数の関節を所望の状態まで所定の速度で回動駆動することにより行われる。
【００１５】
〔実施形態１〕
次に、図１に基づき、本発明の実施形態１に係る動力伝達機構の構造について説明する。図１の（ａ）は、本発明の実施形態１に係る前脚の関節の構造を示す図である。また、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示す第２アーム２３の内部構造（動力伝達機構）を示す図である。
【００１６】
図１の（ａ）に示す本実施形態の前脚第２関節２２には、第１アーム２１と第２アーム２３とのなす角度を変化させるため、第２アーム２３の側に、駆動モータ２６、ギア（第２のギア）２７ｃ、および回転角度センサ（回転角度検知部）２８などから構成される動力伝達機構が内蔵されている。そして、ギア２７ｃの出力軸２９が係合される第１アーム２１に対し、第２アーム２３が相対的に回動するように構成されている。本実施形態の動力伝達機構は、駆動モータ２６の動力の伝達により出力軸２９の回転を制御するロボットの関節部分に係る動力伝達機構である。
【００１７】
本発明の一実施形態に係るロボットでは、上述した首部関節１３、前脚第１関節１４、前脚第２関節２２、後脚第１関節１５、および後脚第２関節３２の各関節に、図１の（ａ）に示すような動力伝達機構が組み込まれて回動駆動されることでロボットの姿勢を所望の状態に変化させることができるようになっている。
【００１８】
なお、本実施形態においては、第１アーム２１と第２アーム２３との間には１軸に回動自在とされる前脚第２関節２２が設けられるものとして説明するが、例えば、前脚第２関節２２の軸と直交する回動軸を有するように別の動力伝達機構をもたせ、第１アーム２１と第２アーム２３との間の姿勢の自由度を増やすようにしても良い。
【００１９】
次に、本実施形態の動力伝達機構は、図１の（ｂ）に示すように、駆動モータ２６の回転軸に連結されたピニオンギア（第１のギア）２６ａと、出力軸２９に連結された、ピニオンギア２６ａよりも歯数が多く、ピニオンギア２６ａと直接歯車が噛みあって連動して回転するギア２７ｃと、を備え、ピニオンギア２６ａの回転角度を検知する回転角度センサ２８をさらに備えている。ピニオンギア２６ａは、小口径の円形歯車で構成され、ギア２７ｃは、大口径の平歯車で構成されている。
【００２０】
前脚第２関節２２における回転軸となる出力軸２９で連結される２つの第１アーム２１および第２アーム２３の一方である第２アーム２３の内部には動力を発生させる駆動モータ２６とその同軸上に配置されたピニオンギア２６ａが設けられている。ピニオンギア２６ａ（駆動モータ２６）の回転力を所望の回転数に減速しトルク力を生じさせるため、ピニオンギア２６ａおよびギア２７ｃの歯車を直接噛み合わせることで、本実施形態の動力伝達機構が構成されている。回転角度センサ２８は、ピニオンギア２６ａの同軸上に配置されたＤ字状係合軸部２７ｄに対して同軸上に連結しており、ピニオンギア２６ａの回転角度情報をモニタしている。
【００２１】
回転角度センサ２８は、着磁された磁性体と、該磁性体の回転に伴う磁束の変化を電圧の変化として検知する磁気センサとから構成されている。また、磁気センサは、例えば、磁束の変化を電圧の変化として出力するホール素子などの磁気検知素子から構成されている。さらに処理部５０が回転角度センサ２８および駆動モータ２６のそれぞれに接続されている。処理部５０は、回転角度センサ２８の検出結果を処理する機能、および駆動モータ２６の駆動を制御する機能などを有している。
【００２２】
本実施形態の動力伝達機構の構造は、出力軸２９に連結されたギア２７ｃではなく、駆動モータ２６の回転軸に連結されたピニオンギア２６ａの回転角度を検知する回転角度センサ２８を設けている点で、図７に示す従来の動力伝達機構の構造と異なっている。換言すれば、本実施形態の動力伝達機構は、第１アーム２１および第２アーム２３の回転角度に直接寄与する出力軸２９の回転に係るギア２７ｃの回転角度をモニタするのではなく、ギア２７ｃよりも歯数が少ない、駆動モータ２６の回転に係るピニオンギア２６ａの回転角度をモニタする点で従来技術と異なっている。
【００２３】
図２の（ｂ）に示す動力伝達機構において、ピニオンギア２６ａを任意の角度で回転させた場合、回転角度にギア比を乗算した角度だけギア２７ｃが回転する。式で示すと「ピニオンギア２６ａの歯数：ギア２７ｃの歯数＝ギア２７ｃの回転角度：ピニオンギア２６ａの回転角度」・・・式（１）となる。
【００２４】
ピニオンギア２６ａの同軸上に連結している回転角度センサ２８が検出したピニオンギア２６ａの回転角度を用いて処理部５０がピニオンギア２６ａの回転角度（駆動モータ２６の回転角度）を調整する。このため、例えば、回転角度センサ２８の検出誤差が例えば、１°であったと仮定した場合、ピニオンギア２６ａの調整角度が本来の目標角度に対して１°ずれる（回転する）が、ギア２７ｃの角度誤差（ずれ量）は上記式（１）により「ギア２７ｃの角度誤差＝（ピニオンギア２６ａの歯数÷ギア２７ｃの歯数）×１°」となる。
【００２５】
前提としてピニオンギア２６ａの歯数＜ギア２７ｃの歯数であるため、ギア２７ｃの角度誤差は１°（ピニオンギア２６ａの角度誤差）よりも軽減され、ギア２７ｃの回転角度調整の精度がギア比の分だけ高くなる。この結果、図２の（ａ）に示す第１アーム２１および第２アーム２３の回転角度の誤差を１°よりも軽減することができる。
【００２６】
（動力伝達機構の効果）
上述した動力伝達機構によれば、ピニオンギア２６ａは駆動モータ２６の回転軸に連結され、ギア２７ｃは、出力軸２９に連結されている。また、ギア２７ｃの歯数は、ピニオンギア２６ａよりも多い。さらに、回転角度センサ２８は、ピニオンギア２６ａの回転角度を検知するようになっている。これにより、出力軸２９の回転角度誤差は、回転角度センサ２８が検知するピニオンギア２６ａの回転角度の誤差と比較して、ピニオンギア２６ａおよびギア２７ｃに係るギア比の分だけ小さくなる。このため、出力軸２９の回転角度誤差を低減させることができる。
【００２７】
（動力伝達機構の動作）
次に、図３に基づき、本実施形態の動力伝達機構の動作の流れについて説明する。図３は、上記動力伝達機構における動作の流れを示すフローチャートである。ステップＳ（以下、「ステップ」は省略する）１１では、処理部５０により回転角度センサ２８からピニオンギア２６ａの現在の角度位置を検出してＳ１２に進む。Ｓ１２では、Ｓ１１での結果からギア２７ｃの現在の角度位置を以下の様に算出し、Ｓ１３に進む。前提として上記式（１）が満たされることからギア２７ｃの角度位置は、「ギア２７ｃの角度位置＝（ピニオンギア２６ａの歯数÷ギア２７ｃの歯数）×ピニオンギア２６ａの角度位置」・・・式（２）と算出することができる。
【００２８】
Ｓ１３では、処理部５０が、図２の（ａ）に示す前脚第２関節２２をどのように動かすかを判断し、ギア２７ｃをどの角度位置まで回転させるかを決定し、Ｓ１４に進む。Ｓ１４では、処理部５０が、Ｓ１３で決定した角度位置をＳ１２の式（２）に代入することで、ピニオンギア２６ａの目標角度位置を算出し、Ｓ１５に進む。
【００２９】
Ｓ１５では、Ｓ１１の結果（ピニオンギア２６ａの現在角度位置）と、Ｓ１４の結果（ピニオンギア２６ａの目標角度位置）を処理部５０が駆動モータ２６に入力して、Ｓ１６に進む。Ｓ１６では、駆動モータ２６がＳ１５の入力データをもとに制御パラメータを設定してＳ１７に進む。ここで、制御パラメータとは、処理部５０で演算した結果に基づいて駆動モータ２６を駆動するためのパラメータのことである。なお、モータの駆動方式によって、制御パラメータの種類は異なるが、具体的には、制御パラメータとして、駆動電圧、駆動電流、およびパルス信号などを例示することができる。また、上記制御パラメータによって駆動する時間やタイミングなども、制御パラメータとして含めることができる。
【００３０】
Ｓ１７では、駆動モータ２６の回転を開始してＳ１８に進む。Ｓ１８では、回転角度センサ２８によりピニオンギア２６ａの角度位置を検出し、Ｓ１９に進む。Ｓ１９では、処理部５０が、ピニオンギア２６ａが目標の角度位置に達したかを確認する。その結果、ピニオンギア２６ａが目標の角度位置に達していない場合（Ｎｏ）は、Ｓ１８に戻る。
【００３１】
一方、ピニオンギア２６ａが目標の角度位置に達した場合（ＹＥＳ）は、Ｓ２０に進む。ここでＳ１８およびＳ１９のルーチンをピニオンギア２６ａが目標の角度位置に達するまで繰り返し行う。Ｓ２０では、処理部５０が、駆動モータ２６の回転を停止させてＥＮＤとなる。
【００３２】
ピニオンギア２６ａを任意の角度で回転させた場合、回転角度にギア比を乗算した角度だけギア２７ｃが回転する。これを式で示すと上記式（１）となる。回転角度センサ２８が検出したピニオンギア２６ａの回転角度を用いて処理部５０がピニオンギア２６ａの角度位置（駆動モータ２６の角度位置）を調整する。
【００３３】
ここで回転角度センサ２８には一定の検出誤差が有るため、図３のＳ１１およびＳ１８におけるピニオンギア２６ａの角度位置に一定の検出誤差（ズレ量）が発生する。このズレ量を上記式（２）の「回転角度」に置き換えて式をたてると、「ギア２７ｃのズレ量＝（ピニオンギア２６ａの歯数÷ギア２７ｃの歯数）×ピニオンギア２６ａのズレ量」・・・式（３）となる。
【００３４】
例えば、回転角度センサ２８の検出誤差（ピニオンギア２６ａのズレ量）を２°、ピニオンギア２６ａの歯数を３０、ギア２７ｃの歯数を６０とすると、上記式（３）よりギア２７ｃのズレ量は１°となる。これにより、従来の技術では回転角度センサ２８の検出誤差がそのままギア２７ｃのズレ量に反映されていたが、本実施形態の動力伝達機構ではギア２７ｃのズレ量を軽減する（上記の例では２°から１°に軽減する）ことができる。
【００３５】
（補足事項）
上述したギアの種類は平行軸、交差軸、および食い違い軸の何れでも本実施形態の動力伝達機構の実現が可能である。但し、各ギアの形状は必ず円形でなければならず、楕円形やラック（回転運動を直線運動に変える）形状などといった非円形ギアでは実現できない。なお、ギアが３つ以上で構成される動力伝達機構では初段と最終段を除く中段のギアがラック形状（直線状のギア）であっても問題ない。また、増速駆動機構（トルクを落として速度を得る方式）では本発明の一態様に係る動力伝達機構を実現することはできない。
【００３６】
次に、回転角度センサ２８の種類は検出対象となるギアが静止中にあってもその絶対角度が分かるものでなければならない。例えば、インクリメンタル型ロータリエンコーダは回転中のみ回転角度に応じたパルスが出力され測定開始点からのパルスを積算する計数計測法であるため採用できないが、アブソリュート型ロータリエンコーダは回転有無に関わらず、回転角度に応じた位置の信号がコードで出力されるため採用できる。また、磁気センサ、ロータリーポテンシオメータでも実現可能である。
【００３７】
〔実施形態２〕
次に、図４に基づき本発明の実施形態２に係る動力伝達機構の構造について説明する。図４の（ａ）は、本発明の実施形態２に係る前脚の関節の構造を示す図である。一方、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）に示す第２アーム２３の内部構造（動力伝達機構）を示す図である。
【００３８】
上述した実施形態１ではギア２７ｃおよびピニオンギア２６ａの歯車が直接噛み合っていたが、本実施形態ではその間にギア（中間ギア）２７ａとギア（中間ギア）２７ｂとを組み込んでいる点で異なっている。なお、本実施形態では、ピニオンギア２６ａとギア２７ｃとの間に介在させる中間ギアの数は、２つとなっているが、中間ギアの数はこれに限定されない。中間ギアの数は、動力伝達機構のサイズが大きくなりすぎない範囲で、減速率の向上を考慮して適切な数に設定すれば良い。
【００３９】
上記の構成によれば、駆動モータ２６による駆動力は、ピニオンギア２６ａからギア２７ａ、ギア２７ｂ、およびギア２７ｃの順に次々と伝達されるとともに減速され、最終のギア２７ｃの回転軸が動力伝達機構の出力軸２９となされる。
【００４０】
ギア２７ａは、前段のギアからの動力の伝達を受ける入力側歯車２７１ａと、入力側歯車２７１ａよりも歯数が少なく、入力側歯車２７１ａが受けた動力を後段のギアに送る出力側歯車２７２ａとが一体化したギアである。なお、前段のギアとは動力の発生源側にあるギアのことであり、後段のギアとは、動力の出力側にあるギアのことである。
【００４１】
また、ギア２７ｂは、前段のギアからの動力の伝達を受ける入力側歯車２７１ｂと、入力側歯車２７１ｂよりも歯数が少なく、入力側歯車２７１ｂが受けた動力を後段のギアに送る出力側歯車２７２ｂとが一体化したギアである。これらのギアを中間ギアとして用いているため、本実施形態の動力伝達機構は、非常に減速率の良い機構になっている。
【００４２】
一般的にロボットの関節にモータを使用する場合、回転角度範囲が３６０度以内で狭く、駆動トルクを大きくすることが必要な場合が多いので、中間ギアを用いてしっかりと減速させることが望ましい。しかしながら、コスト・スペース等の課題から減速が十分確保できない場合もある。その意味で、本実施形態ではギア２７ａおよびギア２７ｂを追加して、減速率を向上させている。
【００４３】
また、本実施形態の動力伝達機構では、図４の（ｂ）に示すようにギア２７ａおよびギア２７ｂに設けられた大小の平歯車を互い違いになるように配設して、ギア２７ａ、ギア２７ｂ、およびギア２７ｃの回転軸受の間隔を小さくして薄型化できるようにしている。
【００４４】
実施形態１で説明した式（２）を本実施形態で求めると以下のようになる。まず、各ギアの入力歯車（入力側歯車）の歯数と出力歯車（出力側歯車）の歯数とを下記の表１に示すように記号化する。例えば、ピニオンギア２６ａの歯数を「２６ａｏ」と記号化する。ここで末尾の記号「ｏ」は、出力を示し、記号「ｉ」は、入力を示す。
【００４５】
【表１】
2018094643.tif 000003
【００４６】
そうすると、ギア２７ｃの角度位置は、「ギア２７ｃの角度位置＝（２６ａｏ÷２７ａｉ）×（２７ａｏ÷２７ｂｉ）×（２７ｂｏ÷２７ｃｉ）×ピニオンギア２６ａの角度位置」・・・式（４）で求められる。
【００４７】
（動力伝達機構の動作）
本実施形態の動力伝達機構の動作は、概ね、実施形態１の図３で説明した動作と同様であるが、実施形態１のＳ１２およびＳ１４で使用した式（２）は、上記式（４）で置き換えて考えれば良い。
【００４８】
（動力伝達機構の効果）
上述した実施形態１の式（３）は、本実施形態では、下記の式（５）に置き換えられる。このとき下記記号の意味は表１を参照されたい。ギア２７ｃのズレ量は、「ギア２７ｃのズレ量＝（２６ａｏ÷２７ａｉ）×（２７ａｏ÷２７ｂｉ）×（２７ｂｏ÷２７ｃｉ）×ピニオンギア２６ａのズレ量」・・・式（５）となる。
【００４９】
上述した本実施形態の動力伝達機構によれば、ピニオンギア２６ａとギア２７ｃとの間に中間ギア（ギア２７ａおよびギア２７ｂ）を介在させているため、実施形態１におけるピニオンギア２６ａとギア２７ｃとを直接噛み合せた場合と比較して減速率を向上させることができる。
【００５０】
〔実施形態３〕
次に、図５に基づき本発明の実施形態３に係る動力伝達機構の構造について説明する。図５の（ａ）は、本発明の実施形態３に係る前脚の関節の構造を示す図である。一方、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）に示す第２アーム２３の内部構造（動力伝達機構）を示す図である。
【００５１】
上述した実施形態１および２では、場合によっては下記の実用的な課題があるため、本実施形態では実施形態２の動力伝達機構に対して新たな構成（後述する回転角度センサ３０参照）を追加している。上記の課題を実施形態２の動力伝達機構に基づいて説明する。
【００５２】
実施形態２の動力伝達機構では、図４の（ｂ）に示すように、ピニオンギア２６ａ、ギア２７ａ、ギア２７ｂおよびギア２７ｃのそれぞれがお互いに歯車の歯数が異なっている動力伝達機構を構成している。したがって、仮にピニオンギア２６ａからギア２７ｃまでのトータルギア比が４倍であればギア２７ｃを１回転させるためにピニオンギア２６ａを４回転させる必要がある。ここで問題となるのが、回転角度センサ２８はピニオンギア２６ａの角度位置を３６０°の回転角度範囲で検出することができるが、それ自体が何回転目にあるか、すなわち０°、３６０°、７２０°、１０８０°、および１４４０°のどこに位置するかを把握することができないことである。これではギア２７ｃを目標角度に回転させることができない。
【００５３】
本実施形態では上記の課題を解決するためにギア２７ｃ側に回転角度センサ（回転数検知部）３０を設けている。具体的には図５の（ｂ）に示すようにギア２７ｃと同軸上にＤ字状係合軸部２７ｅを配置し、同じく同軸上に回転角度センサ３０を連結している。また、本実施形態では、処理部５０が回転角度センサ２８、回転角度センサ３０および駆動モータ２６のそれぞれに接続されている。
【００５４】
処理部５０は、回転角度センサ３０により検知したギア２７ｃの回転角度と、ピニオンギア２６ａからギア２７ａまでのトータルのギア比とから、ピニオンギア２６ａが何回転した位置にあるかを特定する。これによりピニオンギア２６ａが何回転した位置にあるのかをギア２７ｃの角度位置を直接検出することで置き換えて把握することができる。換言すれば、本実施形態の動力伝達機構によれば、回転角度センサ３０により、ピニオンギア２６ａが何回転したか（ピニオンギア２６ａの回転数）を検知するために設置されている。
【００５５】
（動力伝達機構の動作）
本実施形態の動力伝達機構の動作は、概ね、実施形態１の図３で説明した動作と同様であるが、Ｓ１１８にて回転角度センサ３０によってピニオンギア２６ａの回転数を検出する（ピニオンギア２６ａが何回転目かを特定する）とともに、Ｓ１１９にて回転角度センサ２８によってピニオンギア２６ａの角度位置を検出している点で異なっている。Ｓ１１１からＳ１１７までの動作は、図３で説明したＳ１１〜Ｓ１７までの動作と同様である。また、Ｓ１２０およびＳ１２１の動作は、それぞれ図３で説明したＳ１９およびＳ２０の動作と同様である。実施形態１で使用した式（２）は、上記の実施形態２で説明した式（４）で置き換えて考えれば良い。
【００５６】
（動力伝達機構の効果）
上述した実施形態１の式（３）は、上記の実施形態２で説明した式（５）に置き換えて考えれば良い。すなわち、ギア２７ｃのズレ量は、「ギア２７ｃのズレ量＝（２６ａｏ÷２７ａｉ）×（２７ａｏ÷２７ｂｉ）×（２７ｂｏ÷２７ｃｉ）×ピニオンギア２６ａのズレ量」で求めることができる。なお、上記記号の意味は表１を参照されたい。
【００５７】
本実施形態の動力伝達機構によれば、回転角度センサ３０により、ピニオンギア２６ａが何回転したか（ピニオンギア２６ａの回転数）を検知することができる。
【００５８】
（補足事項）
本実施形態のようなロボットの関節部分の角度制御において問題となるのが電源起動時における原点移動である。ロボットの電源を起動した際に関節部分が予め決められた原点角度に移動する必要がある。ロボットが起動中であればピニオンギア２６ａの回転数を所定の記憶部（不図示）に記憶させることも可能だが、一度電源がオフされると当該関節部分は手動で自由に回転させることができるためどの角度位置に回転しているか分からなくなってしまう。このため、電源起動時、関節部分を回転させる前の静止状態で現在のギア２７ｃの絶対角度を検出する必要がある。
【００５９】
そこで、本実施形態ではギア２７ｃの回転角度が検出できる回転角度センサ３０を、ギア２７ｃと同軸上に配置している。回転角度センサ３０は、ピニオンギア２６ａが何回転したか（ピニオンギア２６ａの回転数）を検知すれば良いだけので、ピニオンギア２６ａと同軸上に配置されている回転角度センサ２８と比較して精度の低いものであっても、全体の検知精度には影響しない。
【００６０】
例えば、本実施形態の動力伝達機構のように、ピニオンギア２６ａからギア２７ｃまでのトータルギア比が４倍であるならば、回転角度センサ３０は３６０度を４つに分割した範囲のどの範囲に位置しているのかだけが検知できる精度があれば、最終の出力軸２９の回転位置が検知可能となり、その精度は回転角度センサ３０の精度によらず、上述した式（５）で示される計算式による。
【００６１】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る動力伝達機構は、駆動モータ（２６）の動力の伝達により出力軸（２９）の回転を制御する動力伝達機構であって、上記駆動モータの回転軸に連結された第１のギア（ピニオンギア２６ａ）と、上記出力軸に連結された、上記第１のギアよりも歯数が多く、上記第１のギアと直接または中間ギアを介して連動して回転する第２のギア（ギア２７ｃ）と、を備え、上記第１のギアの回転角度を検知する回転角度検知部（回転角度センサ２８）をさらに備える構成である。
【００６２】
上記構成によれば、第１のギアは駆動モータの回転軸に連結され、第２のギアは、出力軸に連結されている。また、第２のギアの歯数は、第１のギアよりも多い。さらに、回転角度検知部は、第１のギアの回転角度を検知するようになっている。これにより、出力軸の回転角度誤差は、回転角度検知部が検知する第１のギアの回転角度の誤差と比較して、第１のギアおよび第２のギアに係るギア比、または、第１のギア、中間ギア、および第２のギアに係るトータルギア比の分だけ小さくなる。このため、出力軸の回転角度誤差を低減させることができる。
【００６３】
本発明の態様２に係る動力伝達機構は、上記態様１において、上記中間ギア（ギア２７ａ、ギア２７ｂ）は、前段のギアからの動力の伝達を受ける入力側歯車と、当該入力側歯車よりも歯数が少なく、上記入力側歯車が受けた動力を後段のギアに送る出力側歯車とが一体化したギアであることが好ましい。上記構成によれば、中間ギアは、前段のギアからの動力の伝達を受ける入力側歯車と、当該入力側歯車よりも歯数が少なく、上記入力側歯車が受けた動力を後段のギアに送る出力側歯車とが一体化したギアとなっている。このため、第１のギアと第２のギアとの間に中間ギアを介在させた場合に減速率を向上させることができる。
【００６４】
本発明の態様３に係る動力伝達機構は、上記態様１または２において、上記第１のギアの回転数を検知する回転数検知部（回転角度センサ３０）をさらに備えていても良い。上記構成によれば、回転数検知部により、第１のギアの回転数を検知することができる。
【００６５】
本発明の態様４に係るロボットは、上記態様１〜３の何れかの動力伝達機構が所定の関節に設けられていることが好ましい。上記構成によれば、出力軸の回転角度誤差を低減させることができるロボットを実現できる。
【００６６】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１３    首部関節
１４    前脚第１関節
１５    後脚第１関節
２２    前脚第２関節（関節部分）
２６    駆動モータ
２６ａ  ピニオンギア（第１のギア）
２７ａ  ギア（中間ギア）
２７ｂ  ギア（中間ギア）
２７ｃ  ギア（第２のギア）
２８    回転角度センサ（回転角度検知部）
２９    出力軸
３０    回転角度センサ（回転数検知部）
３２    後脚第２関節
２７１ａ  入力側歯車
２７２ａ  出力側歯車
２７１ｂ  入力側歯車
２７２ｂ  出力側歯車
【図１】
2018094643.tif 000004
【図２】
2018094643.tif 000005
【図３】
2018094643.tif 000006
【図４】
2018094643.tif 000007
【図５】
2018094643.tif 000008
【図６】
2018094643.tif 000009
【図７】
2018094643.tif 000010