JP6868841B2 - 電動装置 - Google Patents

Description

本開示は、アームを備えた電動装置に関する。

１つまたは複数のアームの先端に接続されたエンドエフェクタを用いて様々な動作を行う電動装置（例えばロボットハンド装置）が開発されている。そのような電動装置は、例えば工場における物品の運搬などの各種の作業に利用されている。

特許文献１は、回転可能な複数の関節を介して複数のアームを直列に連結した垂直多関節型のロボット装置を開示している。このロボット装置では、各関節における回転機構、およびアームの先端のエンドエフェクタに、ケーブルを介して電力が供給される。

特開２０１５−１０４７６４号公報

従来技術では、アームの可動部分にケーブルが存在するので、エンドエフェクタの可動域が制約される。さらに、アームの回転動作を行う際に、回転機構への負荷を低減することが望ましい。

本開示は、係る課題を解決し得る新規な構造を備えた電動装置を提供する。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る電動装置は、
第１の方向に延びた第１のアームと、
前記第１のアームに支持された第２のアームと、
前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
前記第１の方向と異なる第２の方向に延び、前記第１のアームを支持する支持体と、
前記第２の方向に平行な回転軸の周りに前記支持体を回転させる回転機構と、
を備え、
前記第１のアームは、送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給し、
前記支持体を回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構が、前記支持体を回転させる。

本開示の他の態様に係る電動装置は、
支持体と、
前記支持体に支持され、回転軸の周りに回転する回転機構と、
第１の方向に延び、前記回転機構に連結され、前記回転軸の周りに回転する第１のア−ムと、
前記第１のアームに支持された第２のアームと、
前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
を備え、
前記第１のアームは、送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給し、
前記第１のアームを回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構が、前記第１のアームを回転させる。

これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は、記録媒体で実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本開示の一態様によれば、第１のアームと第２のアームとの間、または支持体とアームとの間で、送電アンテナおよび受電アンテナを用いた無線電力伝送が行われる。このため、エンドエフェクタの可動域の制約を削減することが出来る。さらに、支持体または第１のアームを回転させるとき、第２のアームの重心を回転軸に近づけてから回転動作が開始される。このため、回転に必要なトルクを低減させることができる。

垂直多関節型のロボットの一例（比較例１）を模式的に示す図である。 比較例１において、アーム２１０が折りたたまれてハンド２７０が支持体２５０に近づいた状態の例を示す図である。 比較例１の課題を示す図である。 アームを伸縮させる機構を備えたロボットの一例（比較例２）を模式的に示す図である。 比較例２の課題を示す図である。 支持体２５０が延びる方向にアーム２１０を移動させる機構を備えたロボットの一例（比較例３）を模式的に示す図である。 比較例３の課題を示す図である。 本開示の実施形態１における電動装置１００の構成を模式的に示す図である。 本開示の実施形態１における電動装置１００の他の配置例を示す図である。 第１のアーム１０および第２のアーム２０の構成をより詳細に示す図である。 リニアアクチュエータ３０の構成例を示す図である。 リニアアクチュエータ３０の他の構成例を示す図である。 実施形態１における送電コイル１２ａおよび受電コイル２２ａの配置関係を示す図である。 送電コイル１２ａの送電面と受電コイル２２ａの受電面とが水平面に平行（すなわち、重力の方向に垂直）である例を示す図である。 図８Ａに示す構成において第２のアーム２０を伸ばしたときの影響を模式的に示す図である。 荷重による力のモーメントの方向を示す第１の図である。 荷重による力のモーメントの方向を示す第１の図である。 図８Ｂに示す構成において第２のアーム２０を伸ばしたときの影響を模式的に示す図である。 図９Ａおよび図９Ｄのそれぞれの構成における第２のアーム２０の引き出し量に対する結合係数の変化の例を示す図である。 電動装置１００の他の例を示す図である。 電動装置１００の回路構成の一例を示すブロック図である。 電動装置１００の回路構成の他の例を示す図である。 送電アンテナ１２および受電アンテナ２２の等価回路を示す図である。 インバータ回路１４ａの構成例を示す図である。 インバータ回路１４ａの他の構成例を示す図である。 整流回路２４ａの構成例を示す図である。 本開示の実施形態２における電動装置１００の構成を示す図である。 本開示の実施形態２における電動装置１００の他の配置例を示す図である。 実施形態２における支持体５０およびアーム１０の構成をより詳細に示す図である。 実施形態２の構成においてアーム１０に加わる荷重が変化したときの影響を示す図である。 実施形態２の変形例の構成においてアーム１０に加わる荷重が変化したときの影響を示す図である。 実施形態２の変形例を示す図である。 図２０に示す電動装置１００の構成を示すブロック図である。 第２の回転機構６０Ａを有する電動装置１００の一例を示す図である。 第２のアーム２０が、関節（回転機構）６０Ｂ、６０Ｃを介して連結された複数の部分を含む例を示す図である。 第２のアーム２０が、関節６０Ｂを介して連結された複数の部分を含み、先端部において伸縮機構を有する例を示す図である。 第２のアーム２０が、関節６０Ｂ、６０Ｃを介して連結された複数の部分を含む他の例を示す図である。 第１のアームと第２のアーム２０との間の伸縮機構がなく、第２のアーム２０が、関節６０Ｂ、６０Ｃを有する例を示す図である。 本開示の実施形態３における電動装置１００の構成を模式的に示す図である。 実施形態３における動作を模式的に示す概念図である。 実施形態３において、制御回路１５０が電動装置１００に出す指示の手順を示すフローチャートである。 本開示の実施形態４における電動装置１００の構成を模式的に示す図である。 本開示の他の実施形態を示す図である。 実施形態３における電動装置１００の配置の向きを変更した例を示す図である。 図２９Ａの構成例における荷重による力のモーメントの向きを表す図である。 実施形態４における電動装置１００の配置の向きを変更した例を示す図である。 図３０Ａの構成例における荷重による力のモーメントの向きを表す図である。

（本開示の基礎となった知見）
本開示の実施形態を説明する前に、本開示の基礎となった知見を説明する。

本発明者らは、背景技術の欄において説明した従来のロボット装置に関し、以下の課題が生じることを見出した。

図１Ａは、垂直多関節型のロボットの一例（比較例１）を模式的に示す図である。このロボットは、支持体２５０と、支持体２５０に支持された２つのアーム２１０と、アーム２１０の先端に接続されたハンド（エンドエフェクタ）２７０とを備えている。支持体２５０、２つのアーム２１０、およびハンド２７０は、回転可能な複数の関節２３０を介して直列に連結されている。支持体２５０は、回転機構２６０に支持され、鉛直方向の軸の周りに回転することができる。各関節２３０およびハンド２７０におけるモータには、不図示の電源からケーブルを介して電力が供給される。

このような垂直多関節型のロボットは、各関節２３０を回転させてアーム２１０を折りたたむことにより、ハンド２７０を移動させることができる。図１Ｂは、アーム２１０が折りたたまれてハンド２７０が支持体２５０に近づいた状態の例を示している。この際、折りたたまれたアーム２１０が形成する折りたたみ領域が発生する。これにより、設置に必要な空間が大きくなり、その結果、ハンド２７０の可動域が制限され得るという課題がある。

図１Ｃは、この課題を示す図である。図示される例では、ハンド２７０は、棚の中にある物品を掴んで他の位置に移動させようとしている。棚の奥にハンド２７０を侵入させようとすると、アーム２１０の折りたたみ領域と棚板とが干渉する。この干渉により、ハンド２７０を棚の最深部まで到達させることができない。これではアーム２１０の長さを十分に活かすことができない。

このような課題を解決するために、回転機構ではなく、直動機構によってハンド２７０を前後方向に移動させる構成が考えられる。

図２Ａは、そのような構成を有するロボットの一例（比較例２）を模式的に示す図である。このロボットは、２つのアーム２１０が、関節（回転機構）ではなく、リニアアクチュエータ（直動機構）を介して連結されている。これにより、アーム２１０を伸縮させ、ハンド２７０を前後方向に移動させることができる。アーム２１０内のリニアアクチュエータおよび先端のハンド２７０には、不図示の電源から延びるケーブル２８０によって電力が供給される。ケーブル２８０は、電力以外にも、例えばリニアアクチュエータおよびハンド２７０内のモータを制御するための制御信号も伝送する。

このような伸縮可能なアームの機構を導入することにより、アーム２１０を棚板と干渉させることなく、ハンド２７０を棚の最深部まで到達させることができる。しかし、この比較例の構造では、図２Ｂに示すように、アーム２１０を縮めたときに、ケーブル２８０と棚板とが干渉するおそれがある。さらに、ケーブル２８０の屈曲を繰り返すことにより、ケーブル２８０が劣化したり断線したりするおそれがある。

同様の課題は、図３Ａに示す構成においても発生する。

図３Ａは、支持体２５０が延びる方向にアーム２１０を移動させる機構を備えたロボットの一例（比較例３）を模式的に示す図である。このロボットは、支持体２５０に支持されたアーム２１０を、支持体２５０が延びる方向に移動させるリニアアクチュエータを有している。これにより、アーム２１０を上下方向に移動させることができる。この例でも、不図示の電源からリニアアクチュエータおよびハンド２７０に電力を供給するケーブル２８０が設けられている。

このような直動型のアーム機構を導入することにより、棚の開口面に対して平行にハンド２７０を移動させることができる。すなわち、棚との距離を保ったまま、ハンド２７０の位置決めを１自由度で行うことができる。しかし、この例でも、図３Ｂに示すように、ケーブル２８０と床との干渉が生じ得る。ケーブル２８０の干渉および屈曲を繰り返すことに伴い、ケーブル２８０の劣化および断線の問題が生じ得る。

本発明者らは、比較例１〜３における上記の課題を見出し、これらの課題を解決するための構成を検討した。本発明者らは、２つのアーム２１０が連結される箇所、または支持体２５０とアーム２１０とが連結される箇所からケーブルを排除することにより、上記の課題を解決できることを見出した。

以上の考察に基づき、本発明者らは、以下に説明する本開示の各態様を想到するに至った。

本開示の一態様に係る電動装置は、
第１の方向に延びた第１のア−ムと、
前記第１のアームに支持された第２のアームと、
前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させる第１のリニアアクチュエータと、
を備え、
前記第１のアームは、第１の送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、第１の受電アンテナを有し、
前記第１の送電アンテナは、前記第１の受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記第１の受電アンテナは、前記第１の受電アンテナに電気的に接続された負荷へ、前記供給された電力を供給する。

上記態様によれば、
前記第１のアームは、第１の送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、第１の受電アンテナを有し、
前記第１の送電アンテナは、前記第１の受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記第１の受電アンテナは、前記第１の受電アンテナに電気的に接続された負荷へ、前記供給された電力を供給する。

これにより、第１のアームと第２のアームとの間で電力を伝送するケーブルを排除できる。その結果、エンドエフェクタの可動域の制約を削減することが出来る。また、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明したように、アームの可動部分にケーブルが存在するため、ケーブルと他の物体（例えば棚、地面など）との干渉、または、ケーブルの劣化もしくは断線の問題を解決できる。したがって、定期的にケーブルを交換するなどのメンテナンスを不要にできる、または、その頻度を少なくすることができる。

本開示の他の態様に係る電動装置は、
第１の方向に延びたアームと、
前記第１の方向と異なる第２の方向に延び、前記アームを支持する支持体と、
前記支持体および前記アームの少なくとも一方に設けられ、前記アームを前記第２の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
を備え、
前記支持体は、送電アンテナを有し、
前記アームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ、前記供給された電力を供給する。

上記態様によれば、
前記支持体は、送電アンテナを有し、
前記アームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ、前記供給された電力を供給する。

これにより、支持体とアームとの間で電力を伝送するケーブルを排除できる。その結果、エンドエフェクタの可動域の制約を削減することが出来る。また、図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明したケーブルの劣化または断線の問題を解決できる。したがって、定期的にケーブルを交換するなどのメンテナンスを不要にできる、または、その頻度を少なくすることができる。

本開示の他の態様に係る電動装置は、
第１の方向に延びた第１のアームと、
前記第１のアームに支持された第２のアームと、
前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
前記第１の方向と異なる第２の方向に延び、前記第１のアームを支持する支持体と、
前記第２の方向に平行な回転軸の周りに前記支持体を回転させる回転機構と、
を備え、
前記第１のアームは、送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給し、
前記支持体を回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構が、前記支持体を回転させる。

上記態様によれば、
前記第１のアームは、送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給する。

これにより、第１のアームと第２のアームとの間で電力を伝送するケーブルを排除できる。その結果、エンドエフェクタの可動域の制約を削減することが出来る。また、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明したケーブルの劣化または断線の問題を回避できる。したがって、定期的にケーブルを交換するなどのメンテナンスを不要にできる、または、その頻度を少なくすることができる。

さらに、上記態様によれば、
前記支持体を回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構が、前記支持体を回転させる。

これにより、回転に必要な加減速トルクが小さくなるため、回転機構（モータ等）への負荷を小さくすることができる。また、第２のアームおよびその先端に設けられるエンドエフェクタの回転に要するスペースを小さくすることができる。

本開示の他の態様に係る電動装置は、
支持体と、
前記支持体に支持され、回転軸の周りに回転する回転機構と、
第１の方向に延び、前記回転機構に連結され、前記回転軸の周りに回転する第１のア−ムと、
前記第１のアームに支持された第２のアームと、
前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
を備え、
前記第１のアームは、送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給し、
前記第１のアームを回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構が、前記第１のアームを回転させる。

上記態様によれば、
前記第１のアームは、送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給する。

これにより、第１のアームと第２のアームとの間で電力を伝送するケーブルを排除できる。その結果、エンドエフェクタの可動域の制約を削減することが出来る。また、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明したケーブルの劣化または断線の問題を解決できる。したがって、定期的にケーブルを交換するなどのメンテナンスを不要にできる、または、その頻度を少なくすることができる。

さらに、上記態様によれば、
前記第１のアームを回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構が、前記第１のアームを回転させる。

これにより、回転に必要な加減速トルクが小さくなるため、回転機構（モータ等）への負荷を小さくすることができる。また、第２のアームおよびその先端に設けられるエンドエフェクタの回転に要するスペースを小さくすることができる。

以下、本開示のより具体的な実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する構成要素については、同じ参照符号を付している。

（実施形態１）
図４は、本開示の実施形態１における電動装置１００の構成を模式的に示す図である。電動装置１００は、例えば工場内で物品の運搬に使用されるロボットハンド装置である。

以下の説明では、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向を示すＸＹＺ座標を用いる。水平面に平行にＸ軸およびＹ軸を設定し、鉛直方向にＺ軸を設定する。図示されている座標系は、説明の便宜のために設定されており、本開示の実施形態における装置が実際に使用される際の配置および向きを制限するものではない。また、図面に示されている構造物の全体または一部分の形状および大きさも、現実の形状および大きさを制限するものではない。

本実施形態の電動装置１００は、第１の方向（図４の例ではＹ方向）に延びた第１のア−ム１０と、第１のアーム１０に支持された第２のアーム２０と、不図示のリニアアクチュエータ（直動機構）とを備えている。リニアアクチュエータは、後述するように、第１のアーム１０または第２のアーム２０に設けられる。リニアアクチュエータは第２のアーム２０を第１のアーム１０に対して第１の方向（Ｙ方向）に移動させる。これにより、アーム１０、２０の全長を伸縮させることができる。以下の説明において、第１のアームを「固定アーム」、第２のアームを「移動アーム」と称することがある。

第１のアーム１０は、送電アンテナ１２を有し、第２のアーム２０は、受電アンテナ２２を有する。送電アンテナ１２から受電アンテナ２２に、非接触で電力が供給される。本実施形態においては、第１のアーム１０と第２のアーム２０との間はケーブルで接続されていない。

電動装置１００は、第１のアーム１０を支持する支持体５０をさらに備えている。支持体５０は、第１の方向（Ｙ方向）とは異なる第２の方向（図４の例ではＺ方向）に延びている。第１の方向と第２の方向とは、直交していなくてもよい。支持体５０は、回転機構６０に支持されている。回転機構６０は、モータを含み、モータの回転力により、支持体５０を第２の方向（Ｚ方向）に平行な軸の周りに回転させる。これにより、エンドエフェクタ９０を、支持体５０を中心に回転移動させることができる。

第２のアーム２０の先端には、エンドエフェクタ９０が取り付けられている。エンドエフェクタ９０は、第２のアーム２０における受電アンテナ２２に電気的に接続されている。本実施形態におけるエンドエフェクタ９０はロボットハンドであり、物品を掴む機構を有している。エンドエフェクタ９０は、物を掴む機構以外にも、他の機構、例えばエンドエフェクタ９０を回転させる機構または伸縮させる機構を有していてもよい。エンドエフェクタ９０は、ハンドに限らず、例えばドリルであってもよい。エンドエフェクタ９０は、モータなどの動力装置以外にも、例えばカメラ、センサ、光源などの他の装置を含んでいてもよい。エンドエフェクタ９０は、電力で動作する機器であれば、どのようなものであってもよい。エンドエフェクタ９０は、第２のアーム２０から取り外して他のエンドエフェクタと交換することができる。

エンドエフェクタ９０は、本開示における負荷の一例である。本明細書において「負荷」とは、電力によって動作するあらゆる機器を意味する。「負荷」には、例えばモータ、カメラ（撮像素子）、光源、二次電池、および電子回路（例えば電力変換回路またはマイクロコントローラ）などの機器が含まれる。本明細書において、「受電アンテナに電気的に接続された負荷」とは、受電アンテナよりも後段（先端側）に接続され、受電アンテナからの電力を受け取ることのできる機器の全体またはその一部を意味する。

電動装置１００は、送電回路１４と受電回路２４とをさらに備えている。送電回路１４は、不図示の電源と送電アンテナ１２との間にケーブル８０を介して接続されている。受電回路２４は、受電アンテナ２２とエンドエフェクタ９０との間にケーブル８０を介して接続されている。送電回路１４は、送電アンテナ１２に交流電力を供給するインバータ回路を含む。受電回路２４は、受電アンテナ２２から供給された交流電力を直流電力に変換してエンドエフェクタ９０に出力する整流回路（整流器）を含む。送電回路１４および受電回路２４の構成については後述する。

本実施形態における送電アンテナ１２および受電アンテナ２２は、電力を非接触で伝送する要素である。送電アンテナ１２は送電コイルを含み、受電アンテナ２２は受電コイルを含む。送電コイルと受電コイルとの間の電磁結合により、送電コイルから受電コイルに非接触で電力が伝送される。より具体的には、送電コイルと受電コイルとの間の磁界結合（電磁誘導または共振磁界結合）により、送電コイルから受電コイルに非接触で電力が伝送される。送電コイルには、送電回路１４内のインバータ回路から交流電力が供給される。この交流電力によって送電コイルから発生する磁界により、受電コイルに電力が伝送される。

なお、送電アンテナおよび受電アンテナは、磁界結合の代わりに電界結合（容量結合）によって電力を非接触で伝送してもよい。電界結合による無線電力伝送では、各アンテナは、一対の平板状の電極と、インダクタおよびキャパシタを含む共振回路とを備え得る。一対の送電電極と一対の受電電極とを対向させ、一対の送電電極に交流電力を供給することにより、一対の受電電極に非接触で電力を伝送することができる。

受電アンテナ２２は、送電アンテナ１２から供給された電力を、受電回路２４を介してエンドエフェクタ９０に供給する。これにより、エンドエフェクタ９０内の複数のモータが駆動され、動作が可能になる。

図４に示す電動装置１００では、アーム１０、２０が延びる方向（第１の方向）は水平面に平行で、支持体５０が延びる方向（第２の方向）は水平面に垂直であるが、このような構成に限定されない。例えば図５に示すように、第１の方向が水平面に垂直で、第２の方向が水平面に平行であってもよい。

図６は、第１のアーム１０および第２のアーム２０の構成をより詳細に示す図である。以下の説明では、第１のアーム１０と第２のアーム２０とをまとめて伸縮アーム１１０と称することがある。伸縮アーム１１０は、エンドエフェクタ９０および支持体５０とは独立して単独で流通し得る。すなわち、本開示の電動装置は、支持体５０、回転機構６０、およびエンドエフェクタ９０を備えていなくてもよい。

図６に示すように、本実施形態における第１のアーム１０は、送電回路１４と、送電回路１４に接続された送電コイル１２ａとを有する。第２のアーム２０は、受電コイル２２ａと、受電コイル２２ａに接続された受電回路２４とを有する。送電コイル１２ａは、受電コイル２２ａに比べて、第１の方向（Ｙ方向）および第２の方向（Ｚ方向）に長い形状の巻線を有する。送電コイル１２ａが受電コイル２２ａよりもＹ方向に長い巻線を有することにより、第２のアーム２０がＹ方向に移動しても、送電コイル１２ａと受電コイル２２ａとの対向状態が維持される。これにより、アーム１０、２０の伸縮動作を行っている間も電力伝送が可能である。なお、図６では、第１の方向（Ｙ方向）の受電コイル２２ａの長さが、第１の方向（Ｙ方向）の送電コイル１２ａの長さより短いが、同じ長さでもよい。

図６には示されていないが、第１のアーム１０または第２のアーム２０は、第１のアーム１０に対して第２のアーム２０をＹ方向に移動させるリニアアクチュエータを有する。以下、リニアアクチュエータの構成例を説明する。

図７Ａは、リニアアクチュエータ３０の構成例を示す図である。この例におけるリニアアクチュエータ３０は、第１のアーム１０に設けられている。リニアアクチュエータ３０は、モータ３２と、ボールねじ３４とを有する。ボールねじ３４の先端は第２のアーム２０の一端に接続されている。モータの回転力が複数のギアを介してボールねじ３４に伝わり、ボールねじ３４が回転する。ボールねじ３４の回転に伴い、第２のアーム２０が第１の方向に移動する。このようなリニアアクチュエータ３０は、第２のアーム２０に設けられていてもよい。

図７Ｂは、リニアアクチュエータ３０の他の構成例を示す図である。この例におけるリニアアクチュエータ３０は、モータ３２と、ラックアンドピニオン（ラック３６およびピニオン３８）とを有する。ラック３６は第１のアーム１０の内側側面に設けられ、モータ３２およびピニオン３８は第２のアーム２０の一端に設けられている。モータ３２の回転力がピニオン３８に伝わり、ピニオン３８が回転することにより、ラック３６に対して第２のアーム２０が第１の方向に移動する。図７Ｂに示す例のように、リニアアクチュエータ３０を構成する複数の部品の一部が第１のアーム１０に設けられ、他の一部が第２のアーム２０に設けられていてもよい。このような形態も、第１のアーム１０または第２のアーム２０がリニアアクチュエータ３０を有する形態に該当する。

これらの構造以外にも、例えばモータとベルトとを用いて同様の機能を実現することができる。リニアアクチュエータ３０は特定の構造に限定されず、任意の構造を有していてよい。

図８Ａは、本実施形態における送電コイル１２ａおよび受電コイル２２ａの配置関係を示す図である。図８Ａでは、送電コイル１２ａの大きさは、受電コイル２２ａの大きさより大きい。なお、図８Ａでは、送電コイル１２ａの大きさは、受電コイル２２ａの大きさより大きいとしたが、送電コイル１２ａの大きさ及び受電コイル２２ａの大きさの関係は、上記の関係に限定されない。ここで、送電コイル１２ａの外周で囲まれる面を「送電面」と称し、受電コイル２２ａの外周で囲まれる面を「受電面」と称する。本実施形態では、送電コイル１２ａおよび受電コイル２２ａは、送電面および受電面が、第２のアーム２０に加わる荷重の方向（図８Ａの例ではＺ軸の負方向）に平行になるように配置されている。荷重の方向は、電動装置１００の設置の態様によって異なる。例えば、図４の配置では、荷重の方向は第２の方向に一致するが、図５の配置では、荷重の方向は第１の方向に一致する。

通常の環境では、荷重の方向は重力の方向（鉛直下向き）に一致する。しかし、重力場以外の外場（例えば電場または磁場）が働いている環境のもとでは、それらの外力を合成した力の方向が荷重の方向である。重力が殆ど働かず、電場または磁場が働いている宇宙空間で使用されるロボットに本実施形態の構成を適用する場合は、その電場または磁場による力の方向と、送電面および受電面とが平行になるように各コイルが配置される。

図８Ｂは、送電コイル１２ａの送電面と受電コイル２２ａの受電面とが水平面に平行（すなわち、重力の方向に垂直）である例を示す図である。なお、図８Ｂには、第１アーム１０および第２アーム２０について、コイルが設けられている側面のみが示されている。この例のようにコイル１２ａ、２２ａを配置してもよいが、図８Ａに示すようにコイル１２ａ、２２ａを配置することにより、電力伝送をより安定に行うことができる。この効果について、図９Ａ〜図１０を参照しながら説明する。

図９Ａは、図８Ａに示す構成において第２のアーム２０を伸ばしたときの影響を模式的に示す図である。図９Ａの左側の図は、第１のアーム１０および第２のアーム２０をＹ軸の負方向側から見たときの様子を示している。図９Ａの右側の図は、第２のアーム２０を伸ばしたときのコイル１２ａ、２２ａの配置関係の変化を示している。第２のアーム２０がＹ方向に移動すると、第２のアーム２０に加わる荷重により、第２のアーム２０が傾く。この傾きは、第２のアーム２０を伸ばすほど、また、エンドエフェクタ９０が保持する物品が重いほど大きくなる。

図９Ｂおよび図９Ｃは、荷重によって生じる力のモーメントの方向を示している。図９Ｂは、伸縮アームをＸ軸の正方向から見たときの様子を示している。図９Ｃは、伸縮アームをＺ軸の正方向から見たときの様子を示している。モーメントの方向は、当該モーメントが発生する点から荷重が加わる位置までの位置ベクトルと、荷重のベクトルとの外積によって定まる。アーム２０の先端にあるエンドエフェクタ９０に荷重が加わると、図９Ｂおよび図９Ｃに示すように、力のモーメントが−Ｘ方向に発生する。本実施形態では、送電コイル１２ａの送電面と受電コイル２２ａの受電面とが、上記モーメントの方向に垂直になるように各コイルが配置されている。言い換えれば、送電面と受電面とが荷重（重力）の方向に平行になるように各コイルが配置されている。このように配置することにより、荷重による力のモーメントは、受電コイル２２ａを受電面に垂直な軸の周りに回転させるように作用する。その結果、コイル間の対向状態にはそれほど影響しない。

このように、図９Ａに示す構成では、第２のアーム２０が傾いた場合でも、送電コイル１２ａと受電コイル２２ａとの距離が殆ど変化しない。このため、コイル１２ａ、２２ａ間の結合係数の変動を抑制することができる。

図９Ｄは、図８Ｂに示す構成において第２のアーム２０を伸ばしたときの影響を模式的に示す図である。図９Ｄの左側の図は、第１のアーム１０および第２のアーム２０をＹ軸の負方向側から見たときの様子を示している。図９Ｄの右側の図は、第２のアーム２０を伸ばしたときのコイル１２ａ、２２ａの配置関係の変化を示している。この構成では、第２のアーム２０を伸ばすと、第２のアーム２０に加わる荷重により、送電コイル１２ａと受電コイル２２ａとの距離が部分的に変化する。これに伴い、送電コイル１２ａと受電コイル２２ａとの間の結合係数が変化する。

図１０は、図９Ａおよび図９Ｄのそれぞれの構成における第２のアーム２０の引き出し量に対する結合係数の変化の例を示す図である。図１０において、破線は図９Ｄに示す構成における結合係数の変化を示し、実線は図９Ａに示す構成における結合係数の変化を示している。図９Ｄの構成では、アーム２０の引き出し量が大きくなると、コイル１２ａ、２２ａの間の距離が全体的に小さくなるため、結合係数が増加する。この例とは逆に、アーム２０の引き出し量が大きくなるほどコイル間の距離が大きくなり、結合係数が低下する場合もある。これに対して、図９Ａの構成では、アーム２０の引き出し量が大きくなっても結合係数が殆ど変化しない。

このように、図９Ａに示すように、送電面と受電面とが第２のアーム２０の荷重の方向に平行になる配置にすることにより、アーム２０の伸縮に伴う結合係数の変化を抑制できる。このため、より安定した電力伝送が可能である。

図９Ａおよび図９Ｄに示す構成例では、送電コイル１２ａが外側にあり、受電コイル２２ａが内側にある。送電コイル１２ａの外側には金属のシールドが存在するため、電磁ノイズの放射を抑制できる。これらの構成とは逆に、受電コイル２２ａが外側にあり、送電コイル１２ａが内側にあってもよい。

図１１は、そのような構成を有する電動装置１００の例を示す図である。この例では、第２のアーム２０が、第１のアーム１０の外側表面に対向する部分を有し、その部分に受電コイル２２ａが設けられている。このため、受電コイル２２ａが送電コイル１２ａの外側において送電コイル１２ａと対向している。図１１の例では、図９Ｄの例と同様、送電面と受電面とが水平面に平行（荷重の方向に垂直）である。しかし、この場合も、送電面と受電面とが水平面に垂直（荷重の方向に平行）になる配置にすることで、より安定した電力伝送が可能である。

次に、本実施形態における電動装置１００の回路構成を説明する。

図１２Ａは、電動装置１００の回路構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の電動装置１００は、送電装置と受電装置とを備えた無線電力伝送システムであると考えることができる。第１のアーム１０が送電装置に相当し、第２のアーム２０が受電装置に相当する。図１２Ａの例では、第１のアーム１０がリニアアクチュエータ３０におけるモータを有している。以下の説明では、リニアアクチュエータ３０のモータを、単にリニアアクチュエータ３０と称することがある。

第１のアーム１０は、送電回路１４と、送電アンテナ１２と、リニアアクチュエータ３０とを有している。送電回路１４は、インバータ回路１４ａと、パルス出力回路１４ｂと、送電制御回路１４ｃと、送電側受信器１４ｄとを有している。パルス出力回路１４ｂは、例えばゲートドライバ回路であり、送電制御回路１４ｃからの指示に応答してインバータ回路１４ａの複数のスイッチング素子にパルス信号を供給する。送電制御回路１４ｃは、例えばマイクロコントローラ（マイコン）などの、メモリとプロセッサとを有する集積回路である。メモリに格納されたコンピュータプログラムをプロセッサが実行することにより、パルス出力回路１４ｂおよびリニアアクチュエータ３０などの制御を行う。

インバータ回路１４ａおよびリニアアクチュエータ３０は、外部の電源５に接続され、電源５から直流電力を受ける。インバータ回路１４ａは供給された直流電力を交流電力に変換して出力する。リニアアクチュエータ３０は、供給された直流電力によって駆動され、第２のアーム２０を移動させる。

第２のアーム２０における受電回路２４は、整流回路２４ａと、受電制御回路２４ｂと、受電側送信器２４ｃとを有している。整流回路２４ａは、例えば単相全波整流回路または単相半波整流回路等の公知の整流回路である。整流回路２４ａは、受電アンテナ２２から出力された交流電力を直流電力に変換して出力する。受電制御回路２４ｂは、整流回路２４ａから出力された直流電圧の値を測定し、受電側送信器２４ｃに送信の指示を出す。

受電側送信器２４ｃは、送電側受信器１４ｄに、電力伝送に必要な情報を送信する。そのような情報は、例えばエンドエフェクタ９０に供給される電力または電圧の値を示す情報であり得る。その情報を受けて、送電制御回路１４ｃは、例えば一定の電圧がエンドエフェクタ９０に供給されるように維持するフィードバック制御を行う。受電側送信器２４ｃと送電側受信器１４ｄとの間の通信は、例えば振幅変調または無線ＬＡＮなどの公知の方法で行うことができる。振幅変調による通信を行う場合、受電側送信器２４ｃは、整流回路２４ａの前段または後段に接続された負荷変調回路を含み得る。送電側受信器１４ｄは、例えばインバータ回路１４ａと送電アンテナ１２との間の電圧の振幅の変化に基づいて情報を読み取る復調回路を有し得る。

エンドエフェクタ（負荷）９０は、この例では、蓄電装置９１と、動力装置９２とを有する。蓄電装置９１は、二次電池またはキャパシタであり、供給された電力を蓄える。動力装置９２は、１つまたは複数のモータを含む。蓄電装置９１は、不要であれば省略してもよい。

図１２Ｂは、電動装置１００の他の構成例を示す図である。この例では、リニアアクチュエータ３０のモータが、第２のアーム２０に搭載されている。リニアアクチュエータ３０には、整流回路２４ａから出力された直流電力が供給される。これにより、リニアアクチュエータ３０は、第１のアーム１０に対して第２のアーム２０を移動させる。

以下、各構成要素をより詳細に説明する。

図１３は、送電アンテナ１２および受電アンテナ２２の等価回路を示す図である。送電アンテナ１２および受電アンテナ２２の各々は、図１３に示すようなコイル及びキャパシタを含む共振回路の構成を有する。各アンテナは、直列共振回路に限らず、並列共振回路であってもよい。コイル１２ａ、２２ａは、例えば、回路基板上に形成された平面コイルもしくは積層コイル、または、銅線、リッツ線、もしくはツイスト線などを用いた巻き線コイルであり得る。各キャパシタには、例えばチップ形状またはリード形状を有するあらゆるタイプのキャパシタを利用できる。空気を介した２配線間の容量を各キャパシタとして機能させることも可能である。各コイルが有する自己共振特性をこれらのキャパシタの代わりに用いてもよい。

共振回路の共振周波数ｆ０は、典型的には、電力伝送時の伝送周波数ｆに一致するように設定される。共振回路の各々の共振周波数ｆ０は、伝送周波数ｆに厳密に一致していなくてもよい。共振周波数ｆ０は、例えば、伝送周波数ｆの５０〜１５０％程度の範囲内の値に設定されていてもよい。電力伝送の周波数ｆは、例えば５０Ｈｚ〜３００ＧＨｚ、より好ましくは２０ｋＨｚ〜１０ＧＨｚ、さらに好ましくは２０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚ、さらに好ましくは２０ｋＨｚ〜１ＭＨｚに設定され得る。

直流電源５は、例えば、商用電源、一次電池、二次電池、太陽電池、燃料電池、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）電源、高容量のキャパシタ（例えば電気二重層キャパシタ）、商用電源に接続された電圧変換器などの任意の電源であってよい。

図１４Ａは、インバータ回路１４ａの構成例を示す図である。インバータ回路１４ａは、パルス出力回路１４ｂから供給されたパルス信号に応じて導通／非導通の状態を変化させる複数のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を有する。各スイッチング素子の導通／非導通の状態を変化させることにより、入力された直流電力を交流電力に変換することができる。図１４Ａに示す例では、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を含むフルブリッジ型のインバータ回路が用いられている。この例では、各スイッチング素子はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの他の種類のスイッチング素子を用いてもよい。

図１４Ａに示す例では、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のうち、スイッチング素子Ｓ１およびＳ４（第１スイッチング素子対と称する。）は、供給された直流電圧と同じ極性の電圧を導通時に出力する。一方、スイッチング素子Ｓ２およびＳ３（第２スイッチング素子対と称する。）は、供給された直流電圧と逆の極性の電圧を導通時に出力する。パルス出力回路１４ｂは、制御回路１４ｃからの指示に従い、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のゲートにパルス信号を供給する。この際、第１スイッチング素子対（Ｓ１およびＳ４）に供給する２つのパルス信号の位相差、および第２スイッチング素子対（Ｓ２およびＳ３）に供給する２つのパルス信号の位相差を調整することにより、出力される電圧の振幅を制御することができる。

図１４Ｂは、インバータ回路１４ａの他の構成例を示す図である。この例におけるインバータ回路１４ａは、ハーフブリッジ型のインバータ回路である。ハーフブリッジ型のインバータ回路を用いる場合には、前述の位相制御は適用できない。この場合には、各スイッチング素子に入力されるパルス信号のデューティ比を制御することによって出力電圧の振幅を制御できる。

図１４Ｂに示すインバータ回路１４ａは、２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２と２つのキャパシタとを含むハーフブリッジ型のインバータ回路である。２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２と、２つのキャパシタＣ１、Ｃ２とは、並列に接続されている。送電アンテナ１２の一端は２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の間の点に接続され、他端は２つのキャパシタＣ１、Ｃ２の間の点に接続されている。

制御回路１４ｃおよびパルス出力回路１４ｂは、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２を交互にオンにするように、パルス信号を各スイッチング素子に供給する。これにより、直流電力が交流電力に変換される。

この例では、パルス信号のデューティ比（即ち、１周期のうち、オンにする期間の割合）を調整することにより、出力電圧Ｖの出力時間比（即ち、１周期のうち、ゼロではない値をとる期間の割合）を調整できる。これにより、送電アンテナ１２に入力される交流電力の電圧の振幅を調整することができる。このようなデューティ制御は、図１４Ａに示すようなフルブリッジ型のインバータ回路を用いた場合も同様に適用できる。

図１５は、整流回路２４ａの構成例を模式的に示す図である。この例では、整流回路２４ａは、ダイオードブリッジと平滑コンデンサとを含む全波整流回路である。整流回路２４ａは、他の整流器の構成を有していてもよい。整流回路２４ａは、受け取った交流エネルギを負荷であるエンドエフェクタ９０が利用可能な直流エネルギに変換して出力する。

本実施形態によれば、第１のアーム１０と第２のアーム２０との間の可動部で、非接触で電力が伝送される。このため、電力を伝送するケーブルを排除することができる。その結果、エンドエフェクタの可動域の制約を削減することが出来る。また、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明したケーブルの劣化または断線の問題を解決することができる。

（実施形態２）
図１６は、本開示の実施形態２における電動装置１００の構成を示す図である。本実施形態の電動装置１００は、アームを伸縮させる機構の代わりに、アーム１０を支持体５０が延びる方向に沿って移動させる機構を備えている点で、実施形態１とは異なる。

電動装置１００は、第１の方向（図示される例ではＹ方向）に延びたアーム１０と、第１の方向とは異なる第２の方向に延び、アーム１０を支持する支持体５０と、支持体５０またはアーム１０に設けられ、アーム１０を第２の方向に移動させるリニアアクチュエータ４０とを備えている。支持体５０は、送電アンテナ５２と、送電アンテナ５２に接続された送電回路５４とを有している。送電回路５４は、交流電力を送電アンテナ５２に供給するインバータ回路を含む。アーム１０は、受電アンテナ１３と、受電アンテナ１３に接続された受電回路１６とを有している。受電回路１６は、受電アンテナ１３が受け取った交流電力を直流電力に変換してエンドエフェクタ（負荷）９０に供給する整流回路を有する。受電アンテナ１３とエンドエフェクタ９０とはケーブル８０で接続されている。

本実施形態では、支持体５０における送電アンテナ５２が、アーム１０における受電アンテナ１３に非接触で電力を供給する。受電アンテナ１３は、受電回路１６を介して受電アンテナ１３に電気的に接続されたエンドエフェクタ９０へ、供給された電力を供給する。

送電アンテナ５２は、送電コイル５２ａを含み、受電アンテナ１３は、受電コイル１３ａを含む。送電アンテナ５２および受電アンテナ１３の構成は、実施形態１における送電アンテナ１２および受電アンテナ２２の構成と同様である。すなわち、送電コイル５２ａは、受電コイル１３ａに電磁的に結合して受電コイル１３ａに非接触で電力を供給する。送電コイル５２ａの外周で囲まれる送電面および受電コイル１３ａの外周で囲まれる受電面は、アーム１０に加わる荷重の方向に平行である。

送電アンテナ５２に接続された送電回路５４および受電アンテナ１３に接続された受電回路１６の構成は、実施形態１における送電回路１４および受電回路２４の構成とそれぞれ同じである。送電回路５４は、外部の電源と送電アンテナ５２との間に接続されたインバータ回路を有する。インバータ回路から送電アンテナ５２に交流電力が供給される。受電回路１６は、受電アンテナ１３とエンドエフェクタ９０との間に接続された整流回路を有する。整流回路からエンドエフェクタ９０に、ケーブル８０を介して直流電力が供給される。

本実施形態では、アーム１０が延びる方向（第１の方向）が水平方向に平行であり、支持体５０が延びる方向（第２の方向）が鉛直方向に平行である。しかし、このような構成に限定されず、例えば図１７に示すように、第１の方向が鉛直方向に平行で、第２の方向が水平方向に平行であってもよい。

図１８は、支持体５０およびアーム１０の構成をより詳細に示す図である。図示されるように、支持体５０における送電コイル５２ａは、アーム１０における受電コイル１３ａよりも、第２の方向（この例ではＺ方向）に長い形状の巻線を有する。これにより、リニアアクチュエータ４０がアーム１０を第２の方向に移動させても送電コイル５２ａと受電コイル１３ａとの対向状態が維持される。

リニアアクチュエータ４０は、支持体５０に設けられていてもよいし、アーム１０に設けられていてもよい。リニアアクチュエータ４０を構成する複数の部品の一部が支持体５０に設けられ、他の一部がアーム１０に設けられていてもよい。リニアアクチュエータ４０におけるモータが支持体５０に設けられている場合、外部の直流電源から出力された直流電力が、送電回路５４だけでなくリニアアクチュエータ４０にも供給される。リニアアクチュエータ４０におけるモータがアーム１０に設けられている場合、受電回路１６から出力された直流電力が、エンドエフェクタ９０だけでなくリニアアクチュエータ４０にも供給される。

本実施形態における送電コイル５２ａおよび受電コイル１３ａは、実施形態１と同様、送電コイル５２ａの送電面および受電コイル１３ａの受電面が、アーム１０に加わる荷重の方向に平行になるように配置されている。これにより、結合係数の変動を抑制することができる。

図１９Ａおよび図１９Ｂは、この効果を説明するための図である。図１９Ａは、本実施形態の構成においてアーム１０に加わる荷重が変化したときの影響を示している。図１９Ｂは、本実施形態の変形例の構成においてアーム１０に加わる荷重が変化したときの影響を示している。図１９Ａの例のように、送電面および受電面が荷重による力のモーメントの方向に垂直であれば、エンドエフェクタ９０が重量物を保持している場合でも、コイル間の対向状態が崩れにくいため、結合係数の変化を抑制できる。一方、図１９Ｂの例のように、送電面および受電面が荷重による力のモーメントの方向に平行である場合、エンドエフェクタ９０が重量物を保持すると、コイル間の対向状態が崩れやすいため、結合係数の変化が比較的大きくなる。

次に、本実施形態の変形例を説明する。

図２０は、本実施形態の変形例を示す図である。図示される電動装置１００は、図１６に示す構成に加えて、実施形態１のように、アームが伸縮する機構をさらに備えている。この電動装置１００は、実施形態１と同様、先端にエンドエフェクタ９０が設けられた第２のアーム２０と、第２のアーム２０を第１のアーム１０に対して第１の方向（この例ではＹ方向）に移動させるリニアアクチュエータ３０を備えている。これにより、エンドエフェクタ９０を第２の方向（Ｚ方向）だけでなく、第１の方向（Ｙ方向）にも移動させることができる。

本実施形態では、第１のアーム１０が、受電アンテナ１３と、送電アンテナ１２と、これらの間に接続された受電回路１６および送電回路１４とを有している。第２のアーム２０は、受電アンテナ２２とエンドエフェクタ９０（負荷）との間に接続された受電回路２４を有している。

図２１は、図２０に示す電動装置１００の構成を示すブロック図である。この例では、第１のアーム１０が、受電回路１６および送電回路１４の両方を備えている。受電回路１６は、受電アンテナ１３とリニアアクチュエータ３０との間に接続された整流回路１６ａと、受電制御回路１６ｂと、受電側送信器１６ｃとを有している。受電回路１６の構成は、第２のアーム２０における受電回路２４と同様である。送電回路１４は、整流回路１６ａと送電アンテナ１２との間に接続されたインバータ回路１４ａと、パルス出力回路１４ｂと、送電制御回路１４ｃと、送電側受信器１４ｄとを有している。送電回路１４の構成は、支持体５０における送電回路５４の構成と同様である。この例では、第１のアーム１０におけるリニアアクチュエータ３０のモータは、整流回路１６ａから出力された直流電力によって動作し、第２のアーム２０をＹ方向に移動させる。

図２１の構成例では、第２のアーム２０を第１の方向（Ｙ方向）に移動させるリニアアクチュエータ３０が第１のアーム１０に設けられているが、図１２Ｂを参照して説明したように、第２のアーム２０がリニアアクチュエータ３０を有していてもよい。その場合、受電アンテナ２２とリニアアクチュエータ３０との間、かつ受電アンテナ２２と負荷（エンドエフェクタ９０）との間に整流回路２４ａが接続される。同様に、第１のアーム１０を第２の方向（Ｚ方向）に移動させるリニアアクチュエータ４０は、第１のアーム１０に設けられていてもよい。その場合、リニアアクチュエータ４０は、リニアアクチュエータ３０と同様、整流回路１６ａの後段に接続され、整流回路１６ａからの直流電力によって動作する。

図２１からわかるように、本実施形態の電動装置１００は、多段接続の無線電力伝送システムであるといえる。支持体５０は送電装置に相当し、第１のアーム１０は、送電および受電を行う中継装置に相当し、第２のアーム２０は受電装置に相当する。

本実施形態の電動装置１００は、図２０に示すように、第２の方向（Ｚ方向）に平行な軸の周りに支持体５０、第１のアーム１０、第２のアーム２０、およびエンドエフェクタ９０を回転させる回転機構６０を備えている。図２１にはこの回転機構６０の図示が省略されているが、回転機構６０についても、送電アンテナおよび受電アンテナを介した無線電力伝送が適用され得る。回転機構６０も、電源５からの電力によって駆動される。

電動装置１００は、回転機構６０に加えて、または回転機構６０に代えて、支持体５０に支持された第２の回転機構をさらに備えていてもよい。そのような第２の回転機構は、例えば第１のアーム１０を、第２の方向（図２０の例ではＺ方向）に平行な軸、および第１および第２の方向の両方に垂直な軸（図２０の例ではＸ方向）の少なくとも一方の軸の周りに回転させるモータを備える。これにより、エンドエフェクタ９０の移動の自由度をさらに高めることができる。

図２２は、そのような第２の回転機構６０Ａを有する電動装置１００の一例を模式的に示す図である。この例における電動装置１００は、Ｘ方向の回転軸の周りに第１のアーム１０を回転させる第２の回転機構６０Ａを有している。これにより、アーム１０、２０、およびエンドエフェクタ９０を、上下方向にも移動させることができる。

以上の実施形態では、第２のアーム２０は１段のアームであるが、連結された複数段のアームを第２のアーム２０としてもよい。そのような第２のアーム２０は、位置および姿勢を決めるための１つ以上の関節が付加される。自由度を大きくするため、６軸または７軸といった多くの関節を設けた構成も可能である。以下、そのような構成の例を説明する。

図２３Ａは、第２のアーム２０が、関節（回転機構）６０Ｂ、６０Ｃを介して連結された複数の部分を含む例を示している。図２３Ｂは、第２のアーム２０が、関節６０Ｂを介して連結された複数の部分を含み、先端部において伸縮機構を有する例を示している。図２３Ｃは、第２のアーム２０が、関節６０Ｂ、６０Ｃを介して連結された複数の部分を含む他の例を示している。図２３Ｃの例では、関節６０Ｃの軸の方向が図２３Ａの例とは異なっている。図２３Ｄは、第１のアームと第２のアーム２０との間の伸縮機構がないが、第２のアーム２０が、関節６０Ｂ、６０Ｃを有する例を示している。これらのいずれの構成においても、エンドエフェクタ９０の移動の自由度を大きく向上させることができる。これらの例では、第２のアーム２０の内部で複数段の無線電力伝送が行われ得る。複数段の無線電力伝送は、例えば図２１に示す第１のアーム１０のような中継装置を、複数個連続させた構造を有する。

このように、エンドエフェクタ９０は、第１のアーム１０に直接連結されたアームの部分に接続されている必要はなく、第２のアーム２０を構成する複数のアーム部分の先端に設けられ得る。

（実施形態３）
次に、本開示の実施形態３を説明する。本実施形態の電動装置は、実施形態１と同様、アームを支持体に対して回転させる回転機構と、アームを伸縮させる直動機構とを備えている。本実施形態においては、アームの先端のエンドエフェクタを回転移動させる際に、まずアームを縮めてから、回転移動を行う。これにより、回転に必要なトルクを低減し、消費電力を抑えることができる。

物体が回転動作を行うときの慣性モーメントは、その物体の各部分の質量と、その部分から回転軸までの距離の２乗との積を、物体全体にわたって積分した値である。したがって、アームを伸ばした状態で回転させる場合、アームを縮めた状態で回転させる場合よりも、慣性モーメントが大きくなる。その結果、アームの重心が中心から離れるほど、大きな加減速トルクが必要となり、モータへの負荷が大きくなる。また、回転のために広いスペースが必要となる。

このような課題を解決するため、本実施形態では、アームの重心を中心軸に近づけてから回転を開始する制御が行われる。これにより、モータへの負荷を小さくし、空間的にもコンパクトな移動が可能となる。

図２４は、本実施形態における電動装置１００の構成を模式的に示す図である。この電動装置１００は、実施形態１における電動装置１００と同様の構造を有している。すなわち、電動装置１００は、第１の方向に延びた第１のアーム１０と、第１のアーム１０に支持された第２のアーム２０と、第１のアーム１０または第２のアーム２０に設けられ、第２のアーム２０を第１のアーム１０に対して第１の方向に移動させるリニアアクチュエータ３０と、第１の方向と異なる第２の方向に延び、第１のアーム１０を支持する支持体５０と、第２の方向に平行な回転軸の周りに支持体５０を回転させる回転機構６０とを備えている。回転機構６０は、モータを有し、モータの回転によって支持体５０を回転させる。第１のアーム１０は、送電アンテナを有し、第２のアームは、受電アンテナを有する。送電アンテナは、受電アンテナへ非接触で電力を供給する。受電アンテナは、受電アンテナに電気的に接続された負荷へ供給された電力を供給する。

本実施形態の電動装置１００が実施形態１の電動装置１００と異なる点は、回転機構６０およびリニアアクチュエータ３０の動作にある。電動装置１００は、支持体５０を回転させるとき、まず、リニアアクチュエータ３０が、第２のアーム２０の重心を、上記回転軸に近づける。すなわち、図２４に示す配置では、リニアアクチュエータ３０は、第２のアーム２０を−Ｙ方向に移動させる。その後、回転機構６０が、支持体５０を所望の角度だけ回転させる。その後、リニアアクチュエータ３０が、第２のアーム２０の重心を当該回転軸から遠ざけてエンドエフェクタ９０を所望の位置にまで到達させる。

上記の動作を実現するために、電動装置１００は、リニアアクチュエータ３０および回転機構６０におけるそれぞれのモータに電気的に接続された制御回路１５０を有する。制御回路１５０は、各モータを制御する制御信号を出力し、上記の動作をリニアアクチュエータ３０および回転機構６０に実行させる。制御回路１５０は、例えばマイコンなどの、メモリおよびプロセッサを備えた集積回路であり得る。なお、制御回路１５０は、電動装置１００とは独立した他の装置に設けられていてもよい。そのような外部の制御回路１５０から、リニアアクチュエータ３０および回転機構６０に、有線または無線で当該制御信号が送られてもよい。

図２５は、本実施形態における上記動作を模式的に示す概念図である。図中のＯ点は、回転軸の位置を示し、Ａ点はエンドエフェクタ９０の初期位置を示している。図２５は、エンドエフェクタ９０をＡ点から、回転軸を中心とする同一半径の円周上のＢ点まで移動させる場合のエンドエフェクタ９０の軌跡を示している。当然のことながら、Ａ点とＢ点とで、Ｏ点からの距離が異なっていてもよい。図２５において、黒丸がエンドエフェクタ９０の位置を示している。初期状態においてＡ点にあったエンドエフェクタ９０は、アーム２０を縮めることにより、Ａ’点に移動する。次に、Ｏ点の周りを回転し、Ｂ’点に移動する。そして、アーム２０を伸ばすことにより、Ｂ点に移動する。

図２６は、上記動作において、制御回路１５０が電動装置１００に出す指示の手順を示すフローチャートである。ここでは、エンドエフェクタ９０がハンドであり、ハンドが物品を掴んでから所定の位置に移動して当該物品を離すまでの動作を説明する。この動作は、制御回路１５０のメモリに格納されたコンピュータプログラムを、プロセッサが実行することによって実現され得る。

制御回路１５０は、まず、エンドエフェクタ９０に、物を掴む指示を出す（ステップＳ１０１）。この指示は、例えば制御回路１５０からエンドエフェクタ９０内の各モータに有線または無線で送られる制御信号によって行われる。エンドエフェクタ９０が物を掴むと、制御回路１５０は、移動アーム２０を所定量だけ縮めるようにリニアアクチュエータ３０に指示する。移動アーム２０を縮める量は、要求される動作速度、回転機構６０のモータの性能、および設置場所の空間的な余裕に応じて適宜決定される。次に、制御回路１５０は、アーム１０、２０を、所定の角度だけ回転させるように回転機構６０に指示する（ステップＳ１０３）。回転量は、Ｏ点からＡ点までの線分と、Ｏ点からＢ点までの線分とがなす角度に設定される。次に、制御回路１５０は、移動アーム２０を、目的の長さまで伸ばすようにリニアアクチュエータ３０に指示する（ステップＳ１０４）。エンドエフェクタ９０がＢ点に到達すると、制御回路１５０は、エンドエフェクタ９０に、物を離すように指示する（ステップＳ１０５）。

以上の動作により、本実施形態の電動装置１００は、回転機構６０におけるモータへの負荷を小さくし、空間的にコンパクトにエンドエフェクタ９０を移動させることができる。

本実施形態のように、先端を縮めてから回転させて再度伸ばすという制御を行う場合、リニアアクチュエータ３０による伸縮動作の頻度が高くなる。図２Ａおよび図２Ｂに示す比較例のように、伸縮動作が行われる箇所にケーブルが存在する場合、伸縮時のケーブルを保持するケーブルベア（登録商標）等を設ける必要がある。しかし、そのような構成では、伸縮の度にケーブルが屈曲を繰り返すことになり、ケーブルの劣化および断線に繋がる。このため、定期的にケーブルを交換するなどのメンテナンスが必要になる。これに対し、本実施形態では、伸縮部に無線電力伝送システムを適用し、ケーブルを排除することができる。このため、ケーブルの劣化および断線の問題を解決できる。

（実施形態４）
図２７は、本開示の実施形態４における電動装置１００の構成を模式的に示す図である。この電動装置１００は、回転機構６０が支持体５０の根元ではなく、支持体５０と第１のアーム１０との連結部に設けられている点で、実施形態３の電動装置とは異なっている。本実施形態における電動装置１００は、支持体５０と、支持体５０に支持され、回転軸の周りに回転する回転機構６０と、第１の方向に延び、回転機構６０に連結され、上記回転軸の周りに回転する第１のア−ム１０と、第１のアーム１０に支持された第２のアーム２０と、第１のアーム１０または第２のアーム２０に設けられ、第２のアーム２０を第１のアーム１０に対して第１の方向に移動させるリニアアクチュエータ３０とを備えている。各構成要素の構造は、実施形態３におけるものと同じである。

本実施形態では、図２７に示すように、回転機構６０により、エンドエフェクタ９０を、上下に回転移動させることができる。

本実施形態においても、アーム１０、２０の回転動作を行う際に、実施形態３で説明した課題が生じる。このため、本実施形態においても、実施形態３と同様の制御が行われる。すなわち、第１のアームを回転させるとき、まず、リニアアクチュエータ３０が、第２のアーム２０の重心を回転軸に近づけ、その後、回転機構６０が、第１のアーム１０を回転させる。そして、リニアアクチュエータ３０が、第２のアーム２０の重心を回転軸から遠ざける。このような動作は、制御回路１５０が回転機構６０およびリニアアクチュエータ３０のモータを制御することによって実現される。

本実施形態においても、回転動作を行う際に、一旦第２のアーム２０を縮めてから回転が行われる。このため、回転機構６０におけるモータへの負荷を小さくし、空間的にコンパクトにエンドエフェクタ９０を移動させることができる。

なお、本実施形態においても、実施形態３と同様に、支持体５０を回転させる回転機構６０を設けてもよい。その場合、各回転機構６０の回転動作を行う際に、上記の制御を行うことで、どの回転動作についても、低負荷かつ省スペースの動作が可能になる。

次に、本開示の他の実施形態を例示する。

図２８は、本開示の他の実施形態を示す図である。この実施形態における電動装置は、第１の方向に延びるアーム１０と、第１の方向とは異なる第２の方向に延び、アーム１０を支持する支持体５０と、支持体５０を第２の方向に平行な回転軸の周りに回転させる回転機構６０と、アーム１０の重心を、第１の方向に移動させるリニアアクチュエータ３０とを備えている。リニアアクチュエータ３０は、支持体５０またはアーム１０に設けられる。この実施形態でも、支持体５０とアーム１０との間は、送電アンテナと受電アンテナとによる無線電力伝送が行われる。

この実施形態においても、アーム１０を回転させるとき、まずリニアアクチュエータ３０が、アーム１０の重心を、回転機構６０の回転軸に近づける。そして、回転機構６０が、支持体５０を回転させる。その後、リニアアクチュエータ３０が、アーム１０の重心を、回転機構６０の回転軸から遠ざける。

このような動作により、本実施形態においても、回転機構６０のモータへの負荷を低減し、省スペースの移動が可能である。

図２９Ａは、実施形態３における電動装置１００の配置の向きを変更した例を示す図である。この例では、電動装置１００が壁面に設置されており、水平面に平行なＹ軸に平行な回転軸の周りにアーム１０、２０を回転させることができる。

図２９Ｂは、この例における荷重による力のモーメントの向きを表す図である。図２９Ｂの左側に示すように、アーム１０、２０がＸ軸の正方向側に振れているとき、荷重による力のモーメントの向きは、＋Ｙ方向である。逆に、図２９Ｂの右側に示すように、アーム１０、２０がＸ軸の負方向側に振れているとき、荷重による力のモーメントの向きは、−Ｙ方向である。このモーメントによる送電コイルと受電コイルとの結合係数への影響を抑えるために、この例では、送電コイルの送電面および受電コイルの受電面が、ＸＺ面に平行になるように配置されている。

図３０Ａは、実施形態４における電動装置１００の配置の向きを変更した例を示す図である。この例では、電動装置１００が壁面に設置されており、水平面に平行なＸ軸に平行な回転軸の周りにアーム１０、２０を回転させることができる。

図３０Ｂは、この例における荷重による力のモーメントの向きを表す図である。図３０Ｂの左側に示すように、アーム１０、２０がＹ軸の負方向側に振れているとき、荷重による力のモーメントの向きは、＋Ｘ方向である。逆に、図３０Ｂの右側に示すように、アーム１０、２０がＹ軸の正方向側に振れているとき、荷重による力のモーメントの向きは、−Ｘ方向である。このモーメントによる送電コイルと受電コイルとの結合係数への影響を抑えるために、この例でも、送電コイルの送電面および受電コイルの受電面が、ＺＹ面面に平行になるように配置されている。

以上のように、本開示は、以下の項目に記載の電動装置および制御方法を含む。

［項目１］
第１の方向に延びた第１のア−ムと、
前記第１のアームに支持された第２のアームと、
前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させる第１のリニアアクチュエータと、
を備え、
前記第１のアームは、第１の送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、第１の受電アンテナを有し、
前記第１の送電アンテナは、前記第１の受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記第１の受電アンテナは、前記第１の受電アンテナに電気的に接続された負荷へ、前記供給された電力を供給する、
電動装置。

［項目２］
前記第１の送電アンテナは、第１の送電コイルを含み、
前記第１の受電アンテナは、第１の受電コイルを含み、
前記第１の送電コイルは、前記第１の受電コイルに電磁的に結合して前記第１の受電コイルに非接触で前記電力を供給する、
項目１に記載の電動装置。

［項目３］
前記第１の送電コイルは、前記第１の送電コイルの外周で囲まれる第１の送電面を有し、
前記第１の受電コイルは、前記第１の受電コイルの外周で囲まれる第１の受電面を有し、
前記第１の送電面および前記第１の受電面は、前記第２のアームに加わる荷重の方向に平行である、
項目２に記載の電動装置。

［項目４］
前記第１の方向と異なる第２の方向に延び、前記第１のアームを支持する支持体をさらに備えた、
項目１から３のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目５］
前記支持体または前記第１のアームに設けられ、前記第１のアームを前記第２の方向に移動させる第２のリニアアクチュエータをさらに備え、
前記支持体は、第２の送電アンテナを有し、
前記第１のアームは、第２の受電アンテナをさらに有し、
前記第２の送電アンテナは、前記第２の受電アンテナへ非接触で電力を供給する、
項目４に記載の電動装置。

［項目６］
前記第２の送電アンテナは、第２の送電コイルを含み、
前記第２の受電アンテナは、第２の受電コイルを含み、
前記第２の送電コイルは、前記第２の受電コイルに電磁的に結合して前記第２の受電コイルに非接触で電力を供給する、
項目５に記載の電動装置。

［項目７］
前記第２の送電コイルは、前記第２の送電コイルの外周で囲まれる第２の送電面を有し、
前記第２の受電コイルは、前記第２の受電コイルの外周で囲まれる第２の受電面を有し、
前記第２の送電面および前記第２の受電面は、前記第１のアームに加わる荷重の方向に平行である、
項目６に記載の電動装置。

［項目８］
前記第１のアームが前記第１のリニアアクチュエータを有し、
前記第１のアームは、
前記第２の受電アンテナと前記第１のリニアアクチュエータとの間に接続された第１の整流回路と、
前記第１の整流回路と前記第１の送電アンテナとの間に接続された第１のインバータ回路と、
をさらに有し、
前記第２のアームは、前記第１の受電アンテナと前記負荷との間に接続された第２の整流回路をさらに有する、
項目５から７のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目９］
前記第２のアームが前記第１のリニアアクチュエータを有し、
前記第２のアームは、前記第１の受電アンテナと前記第１のリニアアクチュエータとの間、かつ前記第１の受電アンテナと前記負荷との間に接続された整流回路をさらに有する、
項目５から７のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目１０］
前記第２の方向に平行な軸の周りに前記支持体を回転させる第１の回転機構をさらに有する、項目５から９のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目１１］
前記支持体に支持され、前記第１のアームを、前記第２の方向に平行な軸、および前記第１および第２の方向の両方に垂直な軸の少なくとも一方の軸の周りに回転させる第２の回転機構をさらに備える、項目５から１０のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目１２］
第２のアームの先端に配置されたエンドエフェクタをさらに備え、
前記負荷は、前記エンドエフェクタである、項目１から１１のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目１３］
第１の方向に延びたアームと、
前記第１の方向と異なる第２の方向に延び、前記アームを支持する支持体と、
前記支持体および前記アームの少なくとも一方に設けられ、前記アームを前記第２の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
を備え、
前記支持体は、送電アンテナを有し、
前記アームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ、前記供給された電力を供給する、
電動装置。

［項目１４］
前記送電アンテナは、送電コイルを含み、
前記受電アンテナは、受電コイルを含み、
前記送電コイルは、前記受電コイルに電磁的に結合して前記受電コイルに非接触で電力を供給する、
項目１３に記載の電動装置。

［項目１５］
前記送電コイルは、前記送電コイルの外周で囲まれる送電面を有し、
前記受電コイルは、前記受電コイルの外周で囲まれる受電面を有し、
前記送電面および前記受電面は、前記アームに加わる荷重の方向に平行である、
項目１４に記載の電動装置。

［項目１６］
前記支持体は、前記送電アンテナに接続されたインバータ回路をさらに有し、
前記アームは、前記受電アンテナと前記負荷との間に接続された整流回路をさらに有する、
項目１３から１５のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目１７］
前記第２の方向に平行な軸の周りに前記支持体を回転させる第１の回転機構をさらに備える、
項目１３から１６のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目１８］
前記支持体に支持され、前記アームを、前記第２の方向に平行な軸、および前記第１および第２の方向の両方に垂直な軸の少なくとも一方の軸の周りに回転させる第２の回転機構をさらに有する、項目１３から１７のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目１９］
前記アームの先端に配置されたエンドエフェクタをさらに備え、
前記負荷は、前記エンドエフェクタである、項目１３から１８のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目２０］
第１の方向に延びた第１のアームと、
前記第１のアームに支持された第２のアームと、
前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
前記第１の方向と異なる第２の方向に延び、前記第１のアームを支持する支持体と、
前記第２の方向に平行な回転軸の周りに前記支持体を回転させる回転機構と、
を備え、
前記第１のアームは、送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給し、
前記支持体を回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構が、前記支持体を回転させる、
電動装置。

［項目２１］
前記支持体を回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構が、前記支持体を回転させ、
その後、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの前記重心を前記回転軸から遠ざける、
項目２０に記載の電動装置。

［項目２２］
前記リニアアクチュエータおよび前記回転機構を制御する制御回路をさらに備え、
前記支持体を回転させるとき、
前記制御回路は、
まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構を制御して、前記支持体を回転させる、
項目２０または２１に記載の電動装置。

［項目２３］
前記支持体を回転させるとき、
前記制御回路は、
まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構を制御して、前記支持体を回転させ、
その後、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの前記重心を前記回転軸から遠ざける、
項目２２に記載の電動装置。

［項目２４］
前記回転機構は、モータを有し、前記モータの回転によって前記支持体を回転させる、項目２０から２３のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目２５］
支持体と、
前記支持体に支持され、回転軸の周りに回転する回転機構と、
第１の方向に延び、前記回転機構に連結され、前記回転軸の周りに回転する第１のア−ムと、
前記第１のアームに支持された第２のアームと、
前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
を備え、
前記第１のアームは、送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給し、
前記第１のアームを回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構が、前記第１のアームを回転させる、
電動装置。

［項目２６］
前記第１のアームを回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構が、前記第１のアームを回転させ、
その後、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの前記重心を前記回転軸から遠ざける、
項目２５に記載の電動装置。

［項目２７］
前記リニアアクチュエータおよび前記回転機構を制御する制御回路をさらに備え、
前記第１のアームを回転させるとき、
前記制御回路は、
まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構を制御して、前記第１のアームを回転させる、
項目２５または２６に記載の電動装置。

［項目２８］
前記第１のアームを回転させるとき、
前記制御回路は、
まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構を制御して、前記第１のアームを回転させ、
その後、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの前記重心を前記回転軸から遠ざける、
項目２７に記載の電動装置。

［項目２９］
前記回転機構は、モータを有し、前記モータの回転によって前記第２のアームを回転させる、項目２５から２８のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目３０］
前記送電アンテナは、送電コイルを含み、
前記受電アンテナは、受電コイルを含み、
前記送電コイルは、前記受電コイルに電磁的に結合して前記受電コイルに非接触で電力を供給する、
項目２０から２９のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目３１］
前記送電コイルは、前記送電コイルの外周で囲まれる送電面を有し、
前記受電コイルは、前記受電コイルの外周で囲まれる受電面を有し、
前記送電面および前記受電面は、前記第２のアームに加わる荷重の方向に平行である、
項目３０に記載の電動装置。

［項目３２］
前記第１のアームは、前記送電アンテナに接続されたインバータ回路をさらに有し、
前記第２のアームは、前記受電アンテナと前記負荷との間に接続された整流回路をさらに有する、
項目２０から３１のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目３３］
第２のアームの先端に配置されたエンドエフェクタをさらに備え、
前記負荷は、前記エンドエフェクタである、項目２０から３２のいずれか１項に記載の電動装置。

［項目３４］
送電アンテナを有し、第１の方向に延びた第１のアームと、
受電アンテナを有し、前記第１のアームに支持された第２のアームと、
前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
前記第１の方向と異なる第２の方向に延び、前記第１のアームを支持する支持体と、
前記第２の方向に平行な回転軸の周りに前記支持体を回転させる回転機構と、
を備え、
前記送電アンテナが前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナが前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給する、
電動装置の制御方法であって、
前記支持体を回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構を制御して、前記支持体を回転させる、
電動装置の制御方法。

［項目３５］
支持体と、
前記支持体に支持され、回転軸の周りに回転する回転機構と、
第１の方向に延び、前記回転機構に連結され、前記回転軸の周りに回転する第１のア−ムと、
前記第１のアームに支持された第２のアームと、
前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
を備え、
前記第１のアームは、送電アンテナを有し、
前記第２のアームは、受電アンテナを有し、
前記送電アンテナは、前記受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
前記受電アンテナは、前記受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給する、
電動装置の制御方法であって、
前記第１のアームを回転させるとき、
まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
その後、前記回転機構を制御して、前記第１のアームを回転させる、
電動装置の制御方法。

［項目３６］
前記支持体を回転させた後、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの前記重心を前記回転軸から遠ざける、項目３４または３５に記載の電動装置の制御方法。

本開示の技術は、例えば工場などで用いられるロボットなどの電動装置に利用できる。

５ 電源
１０ 第１のアーム（固定アーム）
１２ 第１の送電アンテナ
１２ａ 第１の送電コイル
１３ 第２の受電アンテナ
１３ａ 第２の送電コイル
１４ 送電回路
１４ａ インバータ回路
１４ｂ 送電制御回路
１４ｃ 送電側受信器
１６ 受電回路
１６ａ 整流回路
１６ｂ 受電制御回路
１６ｃ 受電側送信器
２０ 第２のアーム（移動アーム）
２２ 第１の受電アンテナ
２２ａ 第１の受電コイル
２４ 受電回路
２４ａ 整流回路
２４ｂ 受電制御回路
２４ｃ 受電側送信器
３０ 第１のリニアアクチュエータ
３２ モータ
３４ ボールねじ
４０ 第２のリニアアクチュエータ
５０ 支持体
５２ 第２の送電アンテナ
５２ａ 第２の送電コイル
５４ 送電回路
６０、６０Ａ，６０Ｂ、６０Ｃ 回転機構
８０ ケーブル
９０ エンドエフェクタ（負荷）
１００ 電動装置
１１０ 伸縮アーム
１２０ 直動アーム
１５０ 制御回路
２１０ アーム
２３０ 関節
２５０ 支持体
２６０ 回転機構
２７０ ハンド（エンドエフェクタ）
２８０ ケーブル

Claims (16)

1. 第１の方向に延びた第１のアームと、
   前記第１のアームに支持された第２のアームと、
   前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
   前記第１の方向と異なる第２の方向に延び、前記第１のアームを支持する支持体と、
   前記第２の方向に平行な回転軸の周りに前記支持体を回転させる回転機構と、
   を備え、
   前記第１のアームは、第１の送電アンテナを有し、
   前記第２のアームは、第１の受電アンテナを有し、
   前記第１の送電アンテナは、前記第１の受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
   前記第１の受電アンテナは、前記第１の受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給し、
   前記支持体は、第２の送電アンテナを有し、
   前記第１のアームは、第２の受電アンテナと、前記第２の受電アンテナに接続された第１の整流回路と、前記第１の整流回路と前記第１の送電アンテナとの間に接続されたインバータ回路と、をさらに有し、
   前記第２のアームは、前記第１の受電アンテナと前記負荷との間に接続された第２の整流回路をさらに有し、
   前記リニアアクチュエータは、前記第１の整流回路または前記第２の整流回路から出力された電力によって駆動され、
   前記第２の送電アンテナは、前記第２の受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
   前記第１の送電アンテナは、前記インバータ回路から供給された電力を前記第１の受電アンテナに供給し、
   前記支持体を回転させるとき、
   まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
   その後、前記回転機構が、前記支持体を回転させる、
   電動装置。
2. 前記支持体を回転させるとき、
   まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
   その後、前記回転機構が、前記支持体を回転させ、
   その後、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの前記重心を前記回転軸から遠ざける、
   請求項１に記載の電動装置。
3. 前記リニアアクチュエータおよび前記回転機構を制御する制御回路をさらに備え、
   前記支持体を回転させるとき、
   前記制御回路は、
   まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
   その後、前記回転機構を制御して、前記支持体を回転させる、
   請求項１または２に記載の電動装置。
4. 前記支持体を回転させるとき、
   前記制御回路は、
   まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
   その後、前記回転機構を制御して、前記支持体を回転させ、
   その後、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの前記重心を前記回転軸から遠ざける、
   請求項３に記載の電動装置。
5. 前記回転機構は、モータを有し、前記モータの回転によって前記支持体を回転させる、請求項１から４のいずれか１項に記載の電動装置。
6. 支持体と、
   前記支持体に支持され、回転軸の周りに回転する回転機構と、
   第１の方向に延び、前記回転機構に連結され、前記回転軸の周りに回転する第１のア−ムと、
   前記第１のアームに支持された第２のアームと、
   前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
   を備え、
   前記第１のアームは、第１の送電アンテナを有し、
   前記第２のアームは、第１の受電アンテナを有し、
   前記第１の送電アンテナは、前記第１の受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
   前記第１の受電アンテナは、前記第１の受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給し、
   前記支持体は、第２の送電アンテナを有し、
   前記第１のアームは、第２の受電アンテナと、前記第２の受電アンテナに接続された第１の整流回路と、前記第１の整流回路と前記第１の送電アンテナとの間に接続されたインバータ回路と、をさらに有し、
   前記第２のアームは、前記第１の受電アンテナと前記負荷との間に接続された第２の整流回路をさらに有し、
   前記リニアアクチュエータは、前記第１の整流回路または前記第２の整流回路から出力された電力によって駆動され、
   前記第２の送電アンテナは、前記第２の受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
   前記第１の送電アンテナは、前記インバータ回路から供給された電力を前記第１の受電アンテナに供給し、
   前記第１のアームを回転させるとき、
   まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
   その後、前記回転機構が、前記第１のアームを回転させる、
   電動装置。
7. 前記第１のアームを回転させるとき、
   まず、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
   その後、前記回転機構が、前記第１のアームを回転させ、
   その後、前記リニアアクチュエータが、前記第２のアームの前記重心を前記回転軸から遠ざける、
   請求項６に記載の電動装置。
8. 前記リニアアクチュエータおよび前記回転機構を制御する制御回路をさらに備え、
   前記第１のアームを回転させるとき、
   前記制御回路は、
   まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
   その後、前記回転機構を制御して、前記第１のアームを回転させる、
   請求項６または７に記載の電動装置。
9. 前記第１のアームを回転させるとき、
   前記制御回路は、
   まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
   その後、前記回転機構を制御して、前記第１のアームを回転させ、
   その後、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの前記重心を前記回転軸から遠ざける、
   請求項８に記載の電動装置。
10. 前記回転機構は、モータを有し、前記モータの回転によって前記第２のアームを回転させる、請求項６から９のいずれか１項に記載の電動装置。
11. 前記第１の送電アンテナは、送電コイルを含み、
    前記第１の受電アンテナは、受電コイルを含み、
    前記送電コイルは、前記受電コイルに電磁的に結合して前記受電コイルに非接触で電力を供給する、
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の電動装置。
12. 前記送電コイルは、前記送電コイルの外周で囲まれる送電面を有し、
    前記受電コイルは、前記受電コイルの外周で囲まれる受電面を有し、
    前記送電面および前記受電面は、前記第２のアームに加わる荷重の方向に平行である、
    請求項１１に記載の電動装置。
13. 前記第２のアームの先端に配置されたエンドエフェクタをさらに備え、
    前記負荷は、前記エンドエフェクタである、請求項１から１２のいずれか１項に記載の電動装置。
14. 第１の送電アンテナを有し、第１の方向に延びた第１のアームと、
    第１の受電アンテナを有し、前記第１のアームに支持された第２のアームと、
    前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
    前記第１の方向と異なる第２の方向に延び、前記第１のアームを支持する支持体と、
    前記第２の方向に平行な回転軸の周りに前記支持体を回転させる回転機構と、
    を備え、
    前記第１の送電アンテナが前記第１の受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
    前記第１の受電アンテナが前記第１の受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給し、
    前記支持体は、第２の送電アンテナを有し、
    前記第１のアームは、第２の受電アンテナと、前記第２の受電アンテナに接続された第１の整流回路と、前記第１の整流回路と前記第１の送電アンテナとの間に接続されたインバータ回路と、をさらに有し、
    前記第２のアームは、前記第１の受電アンテナと前記負荷との間に接続された第２の整流回路をさらに有し、
    前記リニアアクチュエータは、前記第１の整流回路または前記第２の整流回路から出力された電力によって駆動され、
    前記第２の送電アンテナは、前記第２の受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
    前記第１の送電アンテナは、前記インバータ回路から供給された電力を前記第１の受電アンテナに供給する、
    電動装置の制御方法であって、
    前記支持体を回転させるとき、
    まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
    その後、前記回転機構を制御して、前記支持体を回転させる、
    電動装置の制御方法。
15. 支持体と、
    前記支持体に支持され、回転軸の周りに回転する回転機構と、
    第１の方向に延び、前記回転機構に連結され、前記回転軸の周りに回転する第１のア−ムと、
    前記第１のアームに支持された第２のアームと、
    前記第１のアームまたは前記第２のアームに設けられ、前記第２のアームを前記第１のアームに対して前記第１の方向に移動させるリニアアクチュエータと、
    を備え、
    前記第１のアームは、第１の送電アンテナを有し、
    前記第２のアームは、第１の受電アンテナを有し、
    前記第１の送電アンテナは、前記第１の受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
    前記第１の受電アンテナは、前記第１の受電アンテナに電気的に接続された負荷へ前記供給された電力を供給し、
    前記支持体は、第２の送電アンテナを有し、
    前記第１のアームは、第２の受電アンテナと、前記第２の受電アンテナに接続された第１の整流回路と、前記第１の整流回路と前記第１の送電アンテナとの間に接続されたインバータ回路と、をさらに有し、
    前記第２のアームは、前記第１の受電アンテナと前記負荷との間に接続された第２の整流回路をさらに有し、
    前記リニアアクチュエータは、前記第１の整流回路または前記第２の整流回路から出力された電力によって駆動され、
    前記第２の送電アンテナは、前記第２の受電アンテナへ非接触で電力を供給し、
    前記第１の送電アンテナは、前記インバータ回路から供給された電力を前記第１の受電アンテナに供給する、
    電動装置の制御方法であって、
    前記第１のアームを回転させるとき、
    まず、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの重心を前記回転軸に近づけ、
    その後、前記回転機構を制御して、前記第１のアームを回転させる、
    電動装置の制御方法。
16. 前記支持体を回転させた後、前記リニアアクチュエータを制御して、前記第２のアームの前記重心を前記回転軸から遠ざける、請求項１４に記載の電動装置の制御方法。

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