CN110520257B - 具有柔软外皮的机器人 - Google Patents

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CN110520257B CN201880021134.8A CN201880021134A CN110520257B CN 110520257 B CN110520257 B CN 110520257B CN 201880021134 A CN201880021134 A CN 201880021134A CN 110520257 B CN110520257 B CN 110520257B
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Abstract

本发明的某一方案的机器人具备以覆盖第一部位(例如头部)和第二部位(例如躯干部)的方式进行包覆的柔软的外皮(314)。外皮(314)包括具有伸缩性的基材(520)。在基材(520)的分别抵接于第一部位和第二部位的区域之间(例如头部抵接区域(550)与腹部抵接区域(552)之间、头部抵接区域(550)与背部抵接区域(554)之间),设有与这些抵接区域相比伸缩性大的伸缩提高区域(550)~(554)。

Description

具有柔软外皮的机器人
技术领域
本发明涉及包覆机器人的外皮及其安装构造。
背景技术
类人机器人、宠物机器人等提供与人类的交流、慰藉的行为自主型机器人的开发已有进展(例如参照专利文献1)。可以想象,这样的机器人会通过基于周围状况自主学习而使行为进化,成为近似于生命体的存在。不久的将来,可能会为用户带来如同宠物般的慰藉。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-323219号公报
发明内容
发明所要解决的问题
若要使机器人感觉像生物,其手感是重要的。让人忍不住想要触摸的东西会促使用户进行身体接触,抱有像对宠物那样的喜爱。为了实现这种手感,可以考虑用外皮包覆机器人。但是,如果外皮像人偶装那样的话,会伴随机器人的动作因不自然的褶皱等而产生外观上的不协调感。因此,优选使外皮与机器人的外表面贴合,但这样一来该外皮也会成为阻碍机器人的动作的主要原因。
本发明是基于上述问题认知而完成的发明,其目的之一在于提供适合机器人的外皮构造。
用于解决问题的方案
本发明的某一方案是以能相对位移的方式连接第一部位和第二部位的机器人。该机器人具备以覆盖第一部位和第二部位的方式包覆的柔软的外皮。外皮包括具有伸缩性的基材。在基材中的分别抵接于第一部位和第二部位的区域之间,设有与该区域相比伸缩性大的伸缩提高区域。
发明效果
根据本发明,能为机器人提供合适的外皮构造。
附图说明
图1是表示实施方式的机器人的外观的图。
图2是概略地表示机器人的构造的剖面图。
图3是以框架为中心来表示机器人的构造的侧视图。
图4是机器人系统的结构图。
图5是情感地图的概念图。
图6是机器人的硬件结构图。
图7是机器人系统的功能框图。
图8是表示外皮装接于机器人的状态的图。
图9是表示从机器人上取下了外皮的状态的图。
图10是仅表示外皮的图。
图11是外皮的展开图。
图12是基材的裁切图。
图13是表示基材上的伸缩提高区域的局部放大图。
图14是表示外皮的背面(内表面)的图。
图15是表示外皮的安装方法的图。
图16是图15的(c)的B部分放大图,是表示外皮的固定方法的图。
图17是表示变形例的形成于外皮的基材的空隙形态的图。
图18是表示变形例的形成于外皮的基材的空隙形态的图。
图19是表示其他变形例的外皮的固定方法的图。
图20是表示从其他变形例的机器人上取下了外皮的状态的图。
图21是仅表示外皮的图。
图22表示外皮装接于机器人的状态的图。
图23是表示其他变形例的外皮及其固定方法的图。
图24是表示其他变形例的外皮的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是,在以下的说明中,为了方便,有时以图示的状态为基准来表现各构造的位置关系。此外,对于以下的实施方式及其变形例,有时候会对大致相同的构成要素标注相同的附图标记并适当省略其说明。
图1是表示实施方式的机器人100的外观的图。图1的(a)是主视图。图 1的(b)是侧视图。
机器人100是基于外部环境和内部状态来决定行为、举动(姿势(gesture)) 的行为自主型机器人。外部环境通过摄像头、热敏传感器(thermo sensor)等各种传感器来识别。内部状态被量化为表现机器人100的情感的各种参数。
机器人100以房屋内行动为前提,例如,以主人家的房屋内为行动范围。以下,将与机器人100有关联的人称为“用户”,将作为机器人100所属的家庭的成员的用户称为“主人”。
机器人100的主体104具有整体上圆润的形状,包括由柔软而具有弹性的材料形成的外皮314。可以给机器人100着装。通过采用圆润而柔软的手感好的主体104,机器人100提供给用户安心感和舒服的触感。该外皮314及其安装构造的详细情况在后文加以叙述。
机器人100总重量在15千克以下,优选10千克以下,进一步优选5千克以下。机器人100的身高在1.2米以下,优选0.7米以下。用户耗费与抱起小婴同等的力气就能抱起机器人100。
机器人100具备用于进行三轮行进的三个轮子。如图所示,包括一对前轮 102(左轮102a、右轮102b)和一个后轮103。前轮102为驱动轮,后轮103为从动轮。前轮102不具有转向机构,但能独立控制旋转速度、旋转方向。后轮 103由所谓的全向轮(omni wheel)构成,能自由旋转以便使机器人100向前后左右移动。机器人100能通过使右轮102b的转速大于左轮102a来进行左转或逆时针旋转。机器人100能通过使左轮102a的转速大于右轮102b来进行右转或顺时针旋转。
前轮102和后轮103能通过后述的驱动机构(转动机构、连杆机构)而完全收纳于主体104。行进时各轮子的大部分隐藏在主体104中,而当各轮子完全收纳于主体104时,机器人100会变为不可移动的状态。即,随着轮子的收纳动作,主体104下降而就座于地面F。在该就座状态下,形成于主体104的底部的平坦状的就座面108(接地底面)与地面F抵接。
机器人100具有两只手106。手106不具有抓持物体的功能。手106能进行抬起、摆动、颤动等简单的动作。两只手106都能独立控制。
机器人100的头部正面(面部)设有两只眼睛110。眼睛110内置有高分辨率摄像头402。眼睛110还能通过液晶元件或有机EL元件来进行图像显示。机器人100还能内置扬声器来发出简单的声音。在机器人100的头顶部安装有角 112。
本实施方式的机器人100在角112中内置有全景摄像头400(第一摄像头)。全景摄像头400能通过鱼眼镜头一次性拍摄上下左右所有方位(360度:特别是机器人100上方的大致整个区域)。内置于眼睛110的高分辨率摄像头402(第二摄像头)只能拍摄机器人100的正面方向。全景摄像头400拍摄范围大,但其分辨率低于高分辨率摄像头402。
除此之外,机器人100内置有:将周边温度分布成像的温度传感器(热敏传感器)、具有多个麦克风的麦克风阵列、能测定测量对象的形状的形状测定传感器(深度传感器)、超声波传感器等各种传感器。
图2是概略地表示机器人100的构造的剖面图。图3是以框架为中心来表示机器人100的构造的侧视图。图2对应于图3的A-A剖面。
如图2所示,机器人100的主体104包括:基础框架308、主体框架310、一对轮罩312以及外皮314。基础框架308包含金属,构成主体104的核心并且支承内部机构。基础框架308通过多个侧板336将上板332和下板334上下连结而构成。在多个侧板336间设有足够的间隔以便能透气。在基础框架308的内侧容纳有电池118、控制电路342以及各种致动器等。
主体框架310包含树脂材料,包括头部框架316和躯干部框架318。头部框架316呈中空半球状,形成机器人100的头部骨架。躯干部框架318呈有起伏的筒状,形成机器人100的躯干部骨架。躯干部框架318与基础框架308固定为一体。头部框架316经由内部机构和接头330等连接于上板332,以可相对位移的方式组装于躯干部框架318。
头部框架316设有偏转(yaw)轴321、俯仰(pitch)轴322和滚转(roll) 轴323这三个轴以及旋转驱动各轴的致动器324、325。致动器324包括用于驱动偏转轴321的伺服马达。致动器325包括用于分别驱动俯仰轴322和滚转轴 323的多个伺服马达。为了进行摆头动作而驱动偏转轴321,为了进行点头动作、抬头动作以及低头视动作而驱动俯仰轴322,为了进行歪头动作而驱动滚转轴 323。头部框架316的上部固定有支承于偏转轴321的板326。
以从下方支承头部框架316及其内部机构的方式设有金属制的基板328。基板328经由接头330与上板332(基础框架308)连结。基板328设有支承台335,支承致动器324、325和桥接(crosslink)机构329(伸缩(pantograph机构)。桥接机构329将致动器325、326上下连结,能使它们之间的间隔发生变化。
更详细而言,致动器325的滚转轴323经由省略图示的齿轮机构与支承台 335连结。致动器325的俯仰轴322与桥接机构329的下端部连结。另一方面,在桥接机构329的上端部固定有致动器324。致动器324的偏转轴321与板326 连结。需要说明的是,致动器325设有用于伸缩驱动桥接机构329的省略图示的旋转驱动机构。
通过这样的结构,使滚转轴323旋转,由此能使致动器325与头部框架316 一体旋转(rolling:滚转运动),能实现歪头的动作。此外,通过使俯仰轴322 旋转,能使桥接机构329与头部框架316一体旋转(pitching:俯仰运动),能实现点头动作等。通过使偏转轴321旋转,能使板326与头部框架316一体旋转 (yawing:偏转运动),能实现摆头动作。而且,通过使桥接机构329伸缩,能实现头部的伸缩动作。
躯干部框架318容纳基础框架308和轮子驱动机构370。图3中还示出了轮子驱动机构370包括前轮驱动机构374和后轮驱动机构376。躯干部框架318的上半部380以使主体104的轮廓带有弧度的方式形成为平滑的曲面形状。上半部380形成为宽度朝向与颈部对应的上部逐渐变窄。躯干部框架318的下半部 382为了在其与轮罩312之间形成前轮102的收纳空间S而宽度变窄。上半部 380与下半部382的边界为起伏形状。
构成下半部382的左右侧壁相互平行,贯穿前轮驱动机构374的后述的转动轴378对其进行支承。设有下板334,以便关闭下半部382的下端开口部。换而言之,基础框架308固定于躯干部框架318的下端部并由其支撑。
一对轮罩312设置为从左右覆盖躯干部框架318的下半部382。轮罩312包含树脂,以形成与躯干部框架318的上半部380连续的平滑的外表面(曲面) 的方式被组装。轮罩312的上端部沿着上半部380的下端部被连结。由此,在下半部382的侧壁与轮罩312之间形成有朝向下方敞开的收纳空间S。
外皮314包含聚氨酯海绵,从外侧覆盖主体框架310。手106与外皮314一体形成。在外皮314的上端部设有开口部390。角112的下端部经由开口部390 连接于头部框架316。角112具有作为关节发挥功能的接头机构401。在对角112 施加过大负荷时,通过接头机构500的脱臼作用释放该负荷,防止角112破损。此外,与控制电路342相连的(电源线130、信号线132)贯通接头机构500与全景摄像头400连接。
前轮驱动机构374包括:旋转驱动机构,用于使前轮102旋转;以及收纳动作机构,用于使前轮102从收纳空间S进退。即,前轮驱动机构374包括转动轴378和致动器379。前轮102在其中心部具有直驱马达(以下记为“DD马达”)396。DD马达396具有外转子结构,定子固定于轮轴398,转子同轴状地固定于前轮102的轮毂397。轮轴398经由臂350与转动轴378一体化。在躯干部框架318的下部侧壁,埋设有贯通转动轴378且可转动地对其进行支承的轴承352。轴承352设有用于气密性地密封躯干部框架318的内外的密封构造(轴封)。通过致动器379的驱动,能从收纳空间S向外部进退驱动前轮102。
后轮驱动机构376包括转动轴354和致动器356。两条臂358从转动轴354 伸出,在其顶端一体地设有轮轴360。后轮103可旋转地支承于轮轴360。在躯干部框架318的下部侧壁,埋设有贯通转动轴354且可转动地对其进行支承的省略图示的轴承。该轴承也设有轴封构造。通过致动器356的驱动,能从收纳空间S向外部进退驱动后轮103。
收起轮子时,致动器379、356向一个方向被驱动。此时,臂350以转动轴 378为中心转动,前轮102从地面F上升。此外,臂358以转动轴354为中心转动,后轮103从地面F上升。由此,主体104降下,就座面108与地面F相接。由此,实现机器人100坐下的状态。通过反向驱动致动器379、356,能使各轮子从收纳空间S伸出,使机器人站起来。
用于驱动手106的驱动机构包括埋设于外皮314的金属线134和其驱动电路340(通电电路)。在本实施方式中,金属线134包括形状记忆合金线,被加热时收缩硬变,被缓慢加热时舒张伸长。从金属线134的两端引出的引线与驱动电路340连接。当驱动电路340的开关接通时,金属线134(形状记忆合金线) 通电。
金属线134以从外皮314向手106延伸的方式被模制(mold)或编入。引线从金属线134的两端引出至躯干部框架318的内侧。金属线134既可以在外皮314的左右各设置一根,也可以并列设置多根。通过对金属线134通电能抬起手106,通过切断通电能放下手106。
机器人100通过控制俯仰轴322的旋转角度,能调整视线(参照虚线箭头) 的角度。需要说明的是,在本实施方式中为了方便说明,将通过俯仰轴322和眼睛110的假想直线的方向设为视线的方向。高分辨率摄像头402的光轴与视线一致。此外,为了便于后述的计算处理,设定为连接全景摄像头400和俯仰轴322的直线与视线呈直角。
头部框架316经由基板328和接头330等与躯干部框架318连结。如图所示,由于在头部框架316与躯干部框架318之间在上下方向上确保了足够的间隔,因此能将以俯仰轴322为中心的头部框架316的可动范围(旋转范围)设置得大。在本实施方式中,将该可动范围设为90度,从视线呈水平的状态向上向下各45度。即,机器人100的视线向上的角度(仰视角)的极限值为45度,视线向下的角度(俯视角)的极限值也为45度。
图4是机器人系统300的结构图。
机器人系统300包括:机器人100、服务器200以及多个外部传感器114。在房屋内预先设置多个外部传感器114(外部传感器114a、114b、……114n)。外部传感器114既可以固定在房屋的墙面上,也可以放置在地上。服务器200 中录入了外部传感器114的位置坐标。位置坐标在被假定为机器人100的行动范围的房屋内被定义为x、y坐标。
基于由机器人100的内置传感器和多个外部传感器114获取的信息,来决定机器人100的基本行为。
外部传感器114定期发送包含外部传感器114的ID(以下,称为“信标ID”) 的无线信号(以下,称为“机器人搜索信号”)。机器人100在接收到机器人搜索信号时会回复包含信标ID的无线信号(以下,称为“机器人应答信号”)。服务器200测量从外部传感器114发送机器人搜索信号开始到接收到机器人应答信号为止的时间,来测量出从外部传感器114到机器人100的距离。通过测量多个外部传感器114与机器人100的各自距离,来确定机器人100的位置坐标。
图5是情感地图116的概念图。
情感地图116是储存于服务器200的数据表。机器人100根据情感地图116 来作出行为选择。情感地图116表示机器人100对场所的好恶情感的程度。情感地图116的x轴和y轴表示二维空间坐标。z轴表示好恶情感的程度。z值为正值时表示对该场所的好感高,z值为负值时表示厌恶该场所。
在情感地图116中,坐标P1是作为机器人100的行动范围而由服务器200 管理的屋内空间中好感高的地点(以下,称为“好感地点”)。好感地点可以是沙发的背面、桌子下等“安全场所”,也可以是像客厅这种经常聚人的场所、热闹的场所。此外,也可以是曾经被轻抚或触碰过的场所。机器人100喜欢怎样的场所的定义是任意的,但一般而言理想的是将小孩或狗、猫等小动物喜欢的场所设定为好感地点。
坐标P2是厌恶感高的地点(以下,称为“厌恶地点”)。厌恶地点可以是电视机附近等声音大的场所、浴缸和洗面台这种经常被弄湿的场所、密闭空间、暗处、会勾起被用户粗暴对待的不愉快记忆的场所等。机器人100厌恶怎样的场所的定义也是任意的,但一般而言理想的是将小孩或狗、猫等小动物害怕的场所设定为厌恶地点。
坐标Q表示机器人100的当前位置。服务器200根据由多个外部传感器114 定期发送的机器人搜索信号和与之对应的机器人应答信号,来确定机器人100 的位置坐标。例如,在信标ID=1的外部传感器114和信标ID=2的外部传感器114分别检测到机器人100时,求出机器人100与两个外部传感器114的距离,并据此求出机器人100的位置坐标。在被赋予了情感地图116的情况下,机器人100会向靠近好感地点(坐标P1)的方向、远离厌恶地点(坐标P2)的方向移动。
情感地图116会动态变化。当机器人100到达坐标P1时,坐标P1处的z 值(好感)会随时间降低。由此,机器人100能模拟出到达好感地点(坐标P1) 而“情感得到满足”且不久后会对该场所产生“厌倦”这样的生物行为。同样,坐标P2处的厌恶感也会随时间而减轻。随着时间推移,会产生新的好感地点、厌恶地点,由此机器人100会作出新的行为选择。机器人100对新的好感地点有“兴趣”,会不断地作出行为选择。
情感地图116作为机器人100的内部状态而体现出情感的起伏。机器人100 会靠近好感地点而避开厌恶地点,暂时停留在好感地点,不久会进行下一行为。通过这样的控制,能将机器人100的行为选择设计成人类/生物式的行为选择。
需要说明的是,影响机器人100的行为的地图(以下,统称为“行为地图”) 不限于图5所示的类型的情感地图116。例如,能定义好奇、躲避恐惧的情绪、寻求安心的情绪以及寻求安静或昏暗、凉爽或温暖等肉体的舒适的情绪等各种行为地图。并且,可以通过对多个行为地图各自的z值进行加权平均,来决定机器人100的目的地点。
机器人100除了行为地图之外,还可以具有表示各种情感、感觉的程度的参数。例如,在寂寞这样的情感参数值变高时,可以将评估安心的场所的行为地图的加权系数设定得大,并通过到达目标地点来降低该情感参数值。同样,在表示无聊这样的感觉的参数的值变高时,将评估满足好奇心的场所的行为地图的加权系数设定得大即可。
图6是机器人100的硬件结构图。
机器人100包括:内部传感器128、通信器126、存储装置124、处理器122、驱动机构120以及电池118。驱动机构120包括上述的轮子驱动机构370。处理器122和存储装置124包含于控制电路342。各单元通过电源线130和信号线 132而相互连接。电池118经由电源线130向各单元供电。各单元通过信号线 132来收发控制信号。电池118为锂离子二次电池等二次电池,是机器人100的动力源。
内部传感器128是内置于机器人100的各种传感器的集合体。具体而言,是摄像头(全景摄像头)、麦克风阵列、测距传感器(红外线传感器)、热敏传感器、触摸传感器、加速度传感器、嗅觉传感器、触摸传感器等。触摸传感器设置于外皮314与主体框架310之间,检测用户的触摸。嗅觉传感器是一种已知的传感器,其应用了电阻因作为气味源的分子的吸附而变化的原理。
通信器126是以服务器200、外部传感器114、用户持有的便携设备等各种外部设备为对象来进行无线通信的通信模块。存储装置124由非易失性内存以及易失性内存构成,存储计算机程序、各种设定信息。处理器122是计算机程序的执行部。驱动机构120是控制内部机构的致动器。除此之外,还搭载有显示器、扬声器等。
处理器122在经由通信器126与服务器200、外部传感器114进行通信的同时,进行机器人100的行为选择。由内部传感器128获取的各种外部信息也会影响行为选择。驱动机构120主要控制轮子(前轮102)和头部(头部框架316)。驱动机构120通过改变两个前轮102各自的旋转速度、旋转方向,来改变机器人100的移动方向、移动速度。此外,驱动机构120也能使轮子(前轮102和后轮103)升降。当轮子上升时,轮子完全收纳在主体104中,机器人100通过就座面108与地面抵接,变为就座状态。此外,驱动机构120经由金属线134 控制手106。
图7是机器人系统300的功能框图。
如上所述,机器人系统300包括:机器人100、服务器200以及多个外部传感器114。机器人100和服务器200的各构成要素由硬件和软件来实现,其中,硬件包括中央处理器(CentralProcessingUnit:CPU)和各种协处理器等计算器、内存(memory)和存储器(storage)等存储装置、将这些装置连结起来的有线或无线的通信线,软件储存于存储装置,将处理命令提供给运算器。计算机程序可以由设备驱动程序、操作系统、位于它们的上位层的各种应用程序以及为这些程序提供共通功能的程序库构成。以下所说明的各区组不表示硬件单元的结构,而表示功能单元的区组。机器人100的部分功能可以由服务器200来实现,服务器200的部分或全部功能也可以由机器人100来实现。
(服务器200)
服务器200包括:通信部204、数据处理部202以及数据储存部206。通信部204负责与外部传感器114和机器人100的通信处理。数据储存部206储存各种数据。数据处理部202基于由通信部204获取到的数据和储存在数据储存部206的数据来执行各种处理。数据处理部202也作为通信部204和数据储存部206的接口来发挥功能。
数据储存部206包括:动作储存部232、地图储存部216以及个人数据储存部218。机器人100具有多个动作模式(motion)。定义有抖动手、蛇行接近主人、歪头注视主人等各种各样的动作。
动作储存部232储存对动作的控制内容进行定义的“动作文件”。各动作通过动作ID来识别。动作文件也被下载到机器人100的动作储存部160。执行哪一动作有时由服务器200来决定,有时由机器人100来决定。
机器人100的很多动作构成为包括多个单位动作的复合动作。例如,在机器人100接近主人时,可以表现为转向主人的单位动作、一边抬手一边接近的单位动作、一边晃动身体一边接近的单位动作以及一边举起双手一边坐下的单位动作的组合。通过这样的四个动作的组合,会实现“接近主人、中途抬手、最后晃动身体坐下”的动作。动作文件中,与时间轴建立关联地定义了设于机器人100的致动器的旋转角度、角速度等。依据动作文件(致动器控制信息),随着时间经过来控制各致动器,由此实现各种动作。
以下,将选择哪个动作、为了实现动作而进行的各致动器的输出调整等与机器人100的行为控制有关的设定统称为“行为特性”。机器人100的行为特性由动作选择算法、动作的选择概率、动作文件等来定义。
地图储存部216除了储存多个行为地图,也储存表示椅子、桌子等障碍物的配置状况的地图。个人数据储存部218储存用户,特别是主人的信息。具体而言,储存表示对用户的亲密度和用户的身体特征/行为特征的重要信息。也可以储存年龄、性别等其他属性信息。
机器人100根据每个用户具有亲密度这样的内部参数。机器人100在识别出抱起自己、打招呼等对自己示好的行为时,对该用户的亲密度会提高。对与机器人100无关的用户、动粗的用户、见面频率低的用户的亲密度会降低。
数据处理部202包括:位置管理部208、地图管理部210、识别部212、动作控制部222、亲密度管理部220以及状态管理部244。位置管理部208通过用图4说明过的方法来确定机器人100的位置坐标。位置管理部208也可以实时追踪用户的位置坐标。
状态管理部224管理充电率、内部温度、处理器122的处理负荷等表示各种物理状态的各种内部参数。状态管理部224包括情感管理部234。情感管理部 234对表示机器人100的情感(寂寞、好奇心、认可欲等)的各种情感参数进行管理。这些情感参数始终波动。多个行为地图的重要度根据情感参数而发生变化,机器人100的移动目标地点根据行为地图而发生变化,情感参数随着机器人100的移动、时间推移而发生变化。
例如,在表示寂寞的情感参数高时,情感管理部234将评价安心场所的行为地图的加权系数设定得大。当机器人100到达该行为地图中能消除寂寞的地点时,情感管理部234降低表示寂寞的情感参数。此外,各种情感参数也随着后述的应对行为而发生变化。例如,当被主人“抱抱”时,表示寂寞的情感参数降低,当长期看不到主人时,表示寂寞的情感参数一点一点地增加。
地图管理部210通过与图5关联地进行过说明的方法,针对多个行动地图改变各坐标的参数。地图管理部210既可以选择多个行为地图中的任一个,也可以对多个行为地图的z值进行加权平均。例如,行为地图A中坐标R1、坐标 R2处的z值为4和3,行为地图B中坐标R1、坐标R2处的z值为-1和3。在简单平均的情况下,坐标R1的合计z值为4-1=3,坐标R2的合计z值为3 +3=6,因此,机器人100会前往坐标R2的方向,而不是坐标R1的方向。在使行为地图A五倍着重于行为地图B时,坐标R1的合计z值为4×5-1=19,坐标R2的合计z值为3×5+3=18,因此,机器人100会前往坐标R1的方向。
识别部212识别外部环境。外部环境的识别包括基于温度、湿度的气候、季节的识别;基于光量、温度的隐蔽处(安全地带)的识别等多种识别。机器人100的识别部156通过内部传感器128获取各种环境信息,在对其进行一次处理后转发至服务器200的识别部212。
具体而言,机器人100的识别部156从图像中提取与移动物体特别是人物、动物对应的图像区域,从提取出的图像区域中提取“特征向量”作为表示移动物体的身体特征、行为特征的特征量的集合。特征向量分量(特征量)是对各种身体/行为特征进行量化后的数值。例如,人的眼睛的横向宽度被数值化为0~ 1的范围,形成一个特征向量分量。从人物的拍摄图像中提取特征向量的方法是已知的面部识别技术的应用。机器人100将特征向量发送至服务器200。
服务器200的识别部212还包括人物识别部214和应对识别部228。
人物识别部214将从由机器人100的内置摄像头拍摄到的拍摄图像中提取出的特征向量与预先录入至个人数据储存部218的用户(集群)的特征向量进行比较,由此判定拍摄到的用户与哪位人物对应(用户识别处理)。人物识别部 214包括表情识别部230。表情识别部230通过对用户的表情进行图像识别来推测用户的情感。需要说明的是,人物识别部214也对人物以外的移动物体例如作为宠物的猫、狗进行用户识别处理。
应对识别部228识别机器人100所受到的各种应对行为,并将其分类为愉快/不愉快行为。应对识别部228还通过识别主人对机器人100的行为的应对行为,分类为肯定/否定反应。愉快/不愉快行为根据用户的应对行为对生物而言是舒服的还是不愉快的来判别。例如,对于机器人100而言,被抱起是愉快行为,被踢是不愉快行为。根据用户的应对行为表现出了用户的愉快情感还是不愉快情感,来判别肯定/否定反应。例如,被抱起是表示用户的愉快情感的肯定反应,被踢是表示用户的不愉快情感的否定反应。
动作控制部222与机器人100的动作控制部150相互配合,决定机器人100 的动作。动作控制部222基于地图管理部210所作出的行为地图选择,制定机器人100的移动目标地点和移动至该移动目标地点的移动路线。动作控制部222 可以制定多条移动路线并在此基础上选择任一条移动路线。
动作控制部222从动作储存部232的多个动作中选择机器人100的动作。各动作根据不同的状况与选择概率建立对应。例如,定义了以下的选择方法:在从主人处受到愉快行为时有20%的概率执行动作A,在气温为30度以上时有 5%的概率执行动作B。在行为地图中决定移动目标地点、移动路线,并根据后述的各种事件选择动作。
亲密度管理部220管理每个用户的亲密度。如上所述,亲密度作为个人数据的一部分被录入个人数据储存部218。在检测到愉快行为时,亲密度管理部 220会增加对该主人的亲密度。在检测到不愉快行为时亲密度会下降。此外,长时间未见到的主人的亲密度会逐渐下降。
(机器人100)
机器人100包括:通信部142、数据处理部136、数据储存部148、内部传感器128以及驱动机构120。通信部142与通信器126(参照图6)对应,负责与外部传感器114、服务器200及其他机器人100的通信处理。数据储存部148 储存各种数据。数据储存部148与存储装置124(参照图6)对应。数据处理部 136基于由通信部142获取到的数据和储存在数据储存部148的数据来执行各种处理。数据处理部136与处理器122和由处理器122执行的计算机程序对应。数据处理部136也作为通信部142、内部传感器128、驱动机构120以及数据储存部148的接口来发挥功能。
数据储存部148包括定义机器人100的各种动作的动作储存部160。各种动作文件从服务器200的动作储存部232下载到动作储存部160。通过动作ID来识别动作。为了表现收起前轮102并坐下、抬起手106、通过使两个前轮102反转或仅使单侧的前轮102旋转来使机器人100作出旋转行为、通过在收起前轮102的状态下使前轮102旋转来颤动、在远离用户时一度停止并回头等各种各样的动作,在动作文件中按时序定义有各种致动器(驱动机构120)的动作定时、动作时间、动作方向等。
数据储存部148也可以从地图储存部216和个人数据储存部218下载各种数据。
内部传感器128是各种传感器的集合体。内部传感器128包括:麦克风阵列404、摄像头410、温度传感器406以及形状测定传感器408。麦克风阵列404 是组合多个麦克风而成的单元,是检测声音的声音传感器。麦克风阵列404只要是能检测声音并检测声源方向的设备即可。麦克风阵列404内置于头部框架 316。声源与各麦克风的距离不一致,因此集音的时间点会有偏差。因此,能根据各麦克风中的声音强度和相位来确定声源的位置。机器人100通过麦克风阵列404检测声源的位置,特别是声源的方向。
摄像头410是拍摄外部的设备。摄像头410包括全景摄像头400和高分辨率摄像头402。温度传感器406检测外部环境的温度分布并将其成像。形状测定传感器408是红外线深度传感器,其通过从发射器(projector)照射近红外线并用近红外线摄像头检测近红外线的反射光来读取对象物体的深度,进而读取凹凸形状。
数据处理部136包括:识别部156、动作控制部150以及传感器控制部152。动作控制部150与服务器200的动作控制部222共同决定机器人100的移动方向。可以是,由服务器200来决定基于行为地图的移动,由机器人100来决定躲避障碍物等的即时移动。驱动机构120按照动作控制部150的指示来驱动前轮102,由此使机器人100前往移动目标地点。
动作控制部150与服务器200的动作控制部222相互配合来决定机器人100 的动作。可以是,部分动作由服务器200来决定,其他动作由机器人100来决定。此外,也可以是,由机器人100来决定动作,但在机器人100的处理负荷高时由服务器200来决定动作。也可以是,由服务器200来决定基础动作,由机器人100来决定追加动作。根据机器人系统300的规格来设计在服务器200 和机器人100中如何分担动作的决定处理即可。
机器人100的动作控制部150与服务器200的动作控制部222一起决定机器人100的移动方向。可以是,由服务器200来决定基于行为地图的移动,由机器人100的动作控制部150来决定躲避障碍物等的即时移动。驱动机构120 按照动作控制部150的指示来驱动前轮102,由此使机器人100前往移动目标地点。
机器人100的动作控制部150指示驱动机构120执行选定的动作。驱动机构120根据动作文件来控制各致动器。
动作控制部150既能在亲密度高的用户接近时执行抬起双手106的动作来作为求“抱抱”的举动,也能在厌倦了“抱抱”时通过在收起左右前轮102的状态下交替反复进行反向旋转和停止来表现厌恶拥抱的动作。驱动机构120按照动作控制部150的指示来驱动前轮102、手106、头部(头部框架316),由此使机器人100表现出各种各样的动作。
传感器控制部152控制内部传感器128。具体而言,控制高分辨率摄像头 402、温度传感器406以及形状测定传感器408的测量方向。搭载于机器人100 的头部的高分辨率摄像头402、温度传感器406以及形状测定传感器408的测量方向根据头部框架316的方向而发生变化。传感器控制部152控制高分辨率摄像头402的摄像方向(就是说,根据该摄像方向控制头部的动作)。传感器控制部152和摄像头410作为“摄像部”发挥功能。
机器人100的识别部156对获取自内部传感器128的外部信息进行解释。识别部156能进行视觉识别(视觉部)、气味识别(嗅觉部)、声音识别(听觉部)以及触觉识别(触觉部)。
识别部156通过内置的全景摄像头来定期拍摄外界,检测人、宠物等移动物体。识别部156包括特征提取部146。特征提取部146从移动物体的拍摄图像中提取特征向量。如上所述,特征向量是表示移动物体的身体特征和行为特征的参数(特征量)的集合。在检测到移动物体时,嗅觉传感器、内置的收音麦克风、温度传感器等会提取身体特征、行为特征。这些特征也被量化为特征向量分量。
机器人系统300基于根据大量的图像信息、其他传感信息而获取到的身体特征和行为特征,将高频率出现的用户归类为“主人”。例如长胡子的移动物体 (用户)经常在清晨活动(早起)且不常穿红衣服,则能得出早起且长胡子且不怎么穿红衣服的集群(用户)这样的第一简档。另一方面,在戴眼镜的移动物体常穿裙子但该移动物体不长胡子的情况下,能得出戴眼镜且穿裙子但绝对不长胡子的集群(用户)这样的第二简档。以上只是简单设例,但通过上述的方法,会形成与父亲对应的第一简档和与母亲对应的第二简档,机器人100会认识到这个家至少有两位用户(主人)。
不过,机器人100不需要识别第一简档为“父亲”。归根结底,只要能识别出“长胡子且常早起且很少穿红衣服的集群”这样的人物形象即可。按每个简档定义了为简档赋予特征的特征向量。
在完成了这种集群分析的状态下,机器人100会重新识别移动物体(用户)。此时,服务器200的人物识别部214基于新的移动物体的特征向量来执行用户识别处理,判断移动物体与哪个简档(集群)对应。例如,在检测到长胡子的移动物体时,该移动物体是父亲的概率较高。如果该移动物体在清晨行动,更能确定其为父亲。另一方面,在检测到戴眼镜的移动物体时,则该移动物体也有可能是母亲。如果该移动物体不长胡子,由于既不是母亲也不是父亲,因此判定为是未进行过集群分析的新人物。
可以同时并行地执行基于特征提取的集群(简档)的形成(集群分析)、向伴随特征提取的集群的套用。
包括检测、分析、判定的一系列识别处理之中,机器人100的识别部156 进行识别所需的信息的取舍选择、提取,判定等解释处理则由服务器200的识别部212来执行。识别处理既可以仅由过服务器200的识别部212来进行,也可以仅由机器人100的识别部156来进行,还可以如上所述双方分工来执行上述识别处理。
在机器人100受到强烈的冲击时,识别部156通过内置的加速度传感器识别出该情况,服务器200的应对识别部228识别出邻近的用户作出了“粗暴行为”。在用户抓住角112提起机器人100时,可以识别为粗暴行为。在处于与机器人100正对的状态下的用户以特定音域和特定频带发声时,服务器200的应对识别部228可以识别为对自己进行了“打招呼行为”。此外,在检测到体温级别的温度时识别为用户进行了“接触行为”,在已作出接触识别的状态下检测到向上方的加速度时识别为被“抱抱”。可以检测用户提起主体104时的物理接触,也可以通过施加给轮子102的负荷降低来识别拥抱。总之,机器人100通过内部传感器128以物理信息的形式获取用户的行为,服务器200的应对识别部228 判定愉快/不愉快,服务器200的识别部212执行基于特征向量的用户识别处理。
服务器200的应对识别部228识别用户对机器人100的各种应对。各种应对行为中的一部分典型的应对行为与愉快或不愉快、肯定或否定建立对应。一般而言作为愉快行为的应对行为几乎都为肯定反应,作为不愉快行为的应对行为几乎都为否定反应。愉快/不愉快行为与亲密度关联,肯定/否定反应会影响机器人100的行为选择。
根据由识别部156识别出的应对行为,服务器200的亲密度管理部220使针对用户的亲密度改变。原则上讲,对进行过愉快行为的用户的亲密度会变高,对进行过不愉快行为的用户的亲密度会降低。
根据被移动物体(用户)施以怎样的行为,对用户的亲密度会发生变化。
机器人100可以对经常遇到的人、经常接触的人、经常打招呼的人设定较高的亲密度。另一方面,对很少遇到的人、很少接触的人、粗暴的人、大声呵斥的人的亲密度会降低。机器人100也基于由传感器(视觉、触觉、听觉)检测到的各种外界信息来改变每个用户的亲密度。
实际的机器人100会按照行为地图来自主作出复杂的行为选择。机器人100 会在基于寂寞程度、无聊程度、好奇等各种参数而受到多个行为地图的影响的同时作出行为。当排除了行为地图的影响时,或者当处于行为地图的影响小的内部状态时,原则上讲,机器人100会接近亲密度高的人,远离亲密度低的人。
接着,对外皮314及其安装构造进行说明。
图8是表示外皮314装接于机器人100的状态的图。图9是表示从机器人 100上取下了外皮314的状态的图。图10是仅表示外皮314的图。各图的(a) 是右视图,(b)是主视图,(c)是后视图。需要说明的是,机器人100的外观大致左右对称。
如图8所示,在主体框架310上以包覆的方式装接有外皮314。在外皮314 的上部正面设有用于露出头部框架316的面部区域500的圆形的开口部502。外皮314向机器人100的正面侧和背面侧延伸,还固定于躯干部框架318。虽然轮罩312在本实施方式中露出,但也可以由外皮314将其覆盖。外皮314由后述的嵌合构造固定于主体框架310。需要说明的是,在本实施方式中,躯干部框架 318(更详细而言,其正面部和背面部)对应于“第一部位”,头部框架316对应于“第二部位”。此外,主体框架310对应于“主体“,面部区域500对应于“露出部”。
如图9所示,在头部框架316和躯干部框架318,分别设有用于使外皮314 局部嵌合的多个嵌合槽。即,在头部框架316的正面,以包围面部区域500的方式设有圆弧状的嵌合槽504、506、508。另一方面,在躯干部框架318的正面下部设有长条状的嵌合槽510,在背面下端部设有圆弧状的嵌合槽512。在躯干部框架318的背面下部设有用于容纳后轮103的容纳口377,在该容纳口377的周围形成有嵌合槽512。这些嵌合槽504~512作为“凹状嵌合部”发挥功能。
如图10所示,外皮314构成为将具有伸缩性的基材520容纳到布袋522,整体包含手感良好的柔软材料。布袋522是将聚酯纤维等手感光滑的布材缝制成袋装而制成的,在装接到机器人100时将无纺布(无纺布)设置在成为外侧的面的内侧。通过在基材520与布袋522之间夹入无纺布,与不夹入无纺布的情况相比会实现柔软且光滑的感触。外皮314包括:包覆头部框架316的袋状部524、从袋状部524的左右侧面向下方延伸的一对手部526、从袋状部524的正面向下方延伸的延伸部528以及从袋状部524的背面向下方延伸的延伸部530。在本实施方式中,布袋522对应于覆盖基材520的“覆盖片”。此外,延伸部528 对应于“第一延伸部”,延伸部530对应于“第二延伸部”。
袋状部524通过包覆头部框架316,作为与主体框架310卡合的“卡合部”发挥功能。在袋状部524的正面形成有开口部502,在顶部形成有开口部390。在袋状部524的内表面,以包围开口部502的方式设有圆弧状的嵌合构件534、 536、538。另一方面,在延伸部528的下部内表面设有长条状的嵌合构件,在延伸部530的下部内表面设有圆弧状的嵌合构件542。这些嵌合构件534~542 沿着外皮314的周缘部设置,作为用于将外皮314固定于主体框架310的“安装构件”发挥功能。
嵌合构件534~538具有分别与头部框架316的嵌合槽504~508互补的形状。嵌合构件540、542分别具有与躯干部框架318的嵌合槽510、512互补的形状。嵌合构件534~542包含树脂等硬质材料,通过将它们分别与嵌合槽504~ 512嵌合而将外皮314固定在主体框架310。该固定构造的详细情况在后文加以叙述。
返回图8,当在主体框架310上包覆外皮314时,两者之间会产生抵接区域 (紧贴区域)。在图8中示出头部抵接区域550、腹部抵接区域552以及背部抵接区域554。主体框架310与外皮314会在这些抵接区域相互紧贴。但是,由于头部框架316会相对于躯干部框架318转动和伸缩,因此外皮314的抵接区域之间会发生三维变形。换而言之,由于存在抵接区域,抵接区域之间容易发生扭曲。在本实施方式中,在外皮314上的各抵接区域之间设有使基材520的伸缩性局部提高的伸缩提高区域,使得即使发生这种扭曲也不会对机器人100的动作造成妨碍。伸缩提高区域设定于拉伸应力、压缩应力、扭转应力或剪切应力随着机器人100的动作而较大地作用的部分。
即,如图10所示,在基材520上的头部抵接区域550与腹部抵接区域552 之间设有伸缩提高区域556,在头部抵接区域550与背部抵接区域554之间设有伸缩提高区域558。外皮314在远离伸缩提高区域的位置处分别紧贴于头部框架 316和躯干部框架318。此外,对于手部526,由于随着手106的动作必然会有伸缩,因此设有伸缩提高区域560。用于实现这些伸缩提高区域的具体结构在后文加以详细叙述。
图11是外皮314的展开图。图11的(a)表示沿着特定的裁切线展开外皮 314的状态,图11的(b)表示与之对应的基材520的展开状态。图12是基材 520的裁切图。图13是表示基材520上的伸缩提高区域的局部放大图。图13的 (a)表示伸缩提高区域的一部分,图13的(b)表示构成伸缩提高区域的空隙单元,图13的(c)表示拉力作用于空隙单元的状态。图14是表示外皮314的背面(内表面)的图。
如图11的(a)所示,外皮314通过将基材520容纳到外形大致相同(相似形状)的布袋522而构成。外皮314具有正面对应部562、右侧面对应部564、左侧面对应部566以及背面对应部568、568。正面对应部562包覆机器人100 的躯干部正面。背面对应部568包覆机器人100的躯干部背面。右侧面对应部 564和左侧面对应部566形成一双手106。由各对应部的上部形成袋状部524。
通过连接右侧面对应部564和左侧面对应部566彼此的顶边S1并连接一对背面对应部568彼此的端边S2,形成图10所示的外皮314。此时,由正面对应部562的上边S3、右侧面对应部564的上边S4以及左侧面对应部566的上边 S5形成开口部502。需要说明的是,在图示的例子中,背面对应部568被一分为二,分割位置不限于此,也可以在邻接的任意两个对应部的边界处进行分割。
如图11的(b)所示,基材520具有:容纳于正面对应部562的正面对应区域572、容纳于右侧面对应部564的右侧面对应区域574、容纳于左侧面对应部566的左侧面对应区域576以及容纳于一对背面对应部568的一对背面对应区域578。边界线L1~L6对应于制作基材520时的裁切线。需要说明的是,在图示的例子中,背面对应区域被一分为二,但分割位置不限于此,也可以在邻接的任意两个对应区域的边界处进行分割。考虑到基材520的变形,将基材520 形成得稍小。由此,在将外皮314装接于主体框架310时,外皮314紧贴于主体框架310的外轮廓,形成美丽的外观。
如图12所示,通过沿着图示的裁切线切割基材片570而得到基材520的各对应区域,基材片570包含多孔泡沫材料。采用连泡式泡沫材料作为多孔泡沫材料。基材片570虽然在本实施方式中包含聚氨酯海绵,但也可以包含具有伸缩性的其他材料。在基材片570的各对应区域,预先通过由冲切实现的打孔加工(冲压加工)而形成有伸缩提高区域556~560。
各伸缩提高区域构成为将许多空隙最恰当地配置在各对应区域。在本实施方式中如图13的(a)所示,将规定截面形状的空隙单元Su规则地配置在各对应区域的纵横方向。各空隙单元Su在基材520的厚度方向上贯通各对应区域。在本实施方式中,将空隙单元Su设为截面Y形。如图13的(b)所示,空隙单元Su在Y形(三岔状)的切缝Sb的三个顶端部具有圆孔Sr。圆孔Sr的直径比切缝Sb的宽度大。
根据这种结构,即使由于机器人100的动作而导致对基材520产生了拉力 (参照双点划线箭头),通过如图13的(c)所示各空隙单元Su从其中心向三个方向扩开,也能使各对应区域延伸(参照单点划线箭头)而吸收该力。如图13的(a)所示,空隙单元Su的切缝相对于拉伸方向倾斜。换而言之,例如通过横向拉伸,具有被斜向剪切的切入角度。此外,许多的空隙单元Su的配置角度相对于拉伸方向倾斜。此外,由于设有空隙,变形所需的力与不设置空隙的情况相比更小。其结果是,能减小驱动头部框架316所需的力矩。此外,由于在基材520上设有空隙,因此不易产生随变形而来的褶皱(起伏的状态)。
如图14所示,在外皮314的背侧(内侧)配设有嵌合构件534~542。嵌合构件534~538粘贴或缝合于外皮314的上边S3~S5的稍稍内侧。嵌合构件540 在正面对应部562的下端附近位置处被容纳于布袋522。嵌合构件542以跨过两个背面对应部568的方式在它们的下端附近位置处被容纳于布袋522。
图15是表示外皮314的安装方法的图。图15的(a)~(d)是表示外皮 314向主体框架310的安装过程。图16是图15的(c)的B部分放大图,是表示外皮314的固定方法的图。图16的(a)表示固定前状态,图16的(b)表示固定状态。
按以下顺序进行外皮314的安装。首先,如图15的(a)所示,从主体框架310的上方覆盖外皮314。此时,如图15的(b)所示,使延伸部528与延伸部530的间隔处于稍稍扩大的状态,向袋状部524的内侧插入头部框架316。
这样一来,在头部框架316容纳于袋状部524之后,使嵌合构件534~538 分别嵌合至嵌合槽504~508。当变为图15(c)所示的状态时,能以头部框架 316与袋状部524的抵接部为支点对延伸部528、530施加向延伸方向的张力。通过在对两个延伸部施加了张力的状态下使嵌合构件540、542分别嵌合于嵌合槽510、512,如图15的(d)所示,能将外皮314固定于主体框架310。
如图16的(a)所示,在延伸部530,容纳部525隔着狭小部(小径部)形成于布袋522的顶端部,在该容纳部525容纳有嵌合构件542。也就是说,嵌合构件542被缝入布袋522的顶端部而处于缝袋状态,以该狭小部为界,基材520 与嵌合构件542被分离。该狭小部在布袋522的内表面侧形成凹部527。
另一方面,嵌合槽512形成于突条515,突条515形成于躯干部框架318的外表面。在将延伸部530固定于躯干部框架318时,使容纳于容纳部525的状态下的嵌合构件542嵌合至嵌合槽512(参照双点划线箭头)。此时,如图16的(b)所示,呈突条515的上侧的壁进入凹部527的形态,嵌合构件542与嵌合槽512紧紧嵌合。嵌合构件542通过嵌合槽512(突条515)被卡定在延伸部530 的延伸方向,因此能对外皮314持续施加适度的张力。需要说明的是,嵌合构件540与嵌合槽510的嵌合构造和嵌合构件542与嵌合槽512的嵌合构造相同,延伸部528的安装构造也与延伸部530的安装构造相同。
根据这种安装构造,能使外皮314的头部抵接区域550紧贴于头部框架316,使腹部抵接区域552和背部抵接区域554紧贴于躯干部框架318。由于嵌合构件 542在延伸部530的周缘部的大致整个范围延伸,并且嵌合构件54也在延伸部 528的周缘部的大致整个范围延伸,因此不会在安装外皮314时产生局部的应力集中,能防止布袋522老化、损坏。
以上,基于实施方式,对机器人100及其外皮构造进行了说明。根据本实施方式,外皮314包含具有一定厚度的柔软材料,因此能在用户触摸或者拥抱时给予柔软且舒适的触感。此外,通过具备外皮314,也能在受到摔倒、碰撞等冲击时保护机器人。此外,即使在人与机器人100意外发生碰撞的情况下,也能通过具备柔软的外皮314来缓和对人造成的冲击。
在将外皮314装接于主体框架310时,能以包覆头部框架316的袋状部524 为支点对延伸部528、530施加适度的张力。并且,通过使设于两个延伸部的嵌合构件540、542嵌合至躯干部框架318的嵌合槽510、512,能维持该张力。特别是,由于使这些嵌合构件和嵌合槽具有较大的宽度,在与两个延伸部的延伸方向成直角的方向上具有一定的长度,因此容易对延伸部整体施加均衡的张力。通过该张力,能使外皮314具有相对于主体框架310的适度的贴合感。特别是通过将嵌合构件534~542沿着外皮的周缘部配置,能使外皮314的整体与主体框架310贴合。由此,能防止或抑制在机器人100作出动作时外皮314发生不自然的变形,能将外皮314自然而然地看作机器人100的一部分。根据这种嵌合构造,能将外皮314以适当的状态装接于机器人100的适当的位置。因此,能防止机器人100在外皮314装接不良的状态下驱动各部。也就是说,能防止由于外皮314的装接不良而导致对机器人100施加意料之外的负荷。
此外,根据本实施方式,仅通过使袋状部524包覆头部框架316并使嵌合构件534~542嵌合至躯干部框架318的简单操作,就能完成外皮314的装接。由此,由于用户能容易地拆装外皮314,因此,当外皮314被弄脏,能通过用户自行更换或清洗来保持清洁。
此外,根据本实施方式,在外皮314的基材520的与机器人100的头部和躯干部的各抵接区域之间设有伸缩提高区域。由此,即使在机器人100活动头部时也能维持外皮314的贴合感并且能抑制工作力矩增大。此外,通过使伸缩提高区域跟随头部的位移良好地伸缩,能抑制在外皮314产生褶皱的情况。由于基材520本身包含多孔泡沫材料,因此整体具有一定的伸缩性,而通过在伸缩提高区域处进一步提高其伸缩性,能将外皮314的考虑到了机器人100的可动部的伸缩特性最优化。而且,通过将基材520容纳于布袋522,能使配置于基材520的许多空隙变得不明显。其结果是,机器人100能维持没有不协调感的外观。
[变形例]
在上述实施方式中,示出了空隙单元Su的形状及其配置结构的一个例子。在变形例中,也能采用与其不同的结构。
图17和图18是表示变形例的形成于外皮的基材的空隙形态的图。图17的 (a)~(d)表示第一~第四变形例,图18的(a)~(d)表示第五~第八变形例。
在第一变形例中,空隙单元Su1包括较大的圆孔(图17的(a))。在第二变形例中,空隙单元Su2包括较小的圆孔(图17的(b))。这些变形例只是圆孔的大小有差别,而圆形本身难以扩大,因此与上述实施方式相比,基材难以得到充分的拉伸。但是,通过基材包含多孔泡沫材料,预计会通过与该材料自身的空隙的协同效果而产生一定效果。
在第三变形例中,空隙单元Su3包括较长的直线状的切缝和设于该切缝的两端的圆孔(图17的(c))。在第四变形例中,空隙单元Su4包括较短的直线状的切缝和设于该切缝的两端的圆孔(图17的(d))。在这些变形例中,基材在与该切缝垂直的方向上容易拉伸,但在沿着切缝的方向上难以拉伸。因此,体现出基材向一个方向伸缩的方向性,根据外皮的拉伸方向可能会无法充分吸收该力。
在第五变形例中,空隙单元Su5为十字状的切缝,在切缝的顶端设有圆孔 (图18的(a))。在第六变形例中,空隙单元Su6为X形的切缝,在切缝的顶端设有圆孔(图18的(b))。在这些变形例中,两个切缝垂直相交而形成空隙单元。以两个切缝的交点为空隙单元的中心,整体形成辐射状的切缝。对于基材的伸缩性,根据第五变形例,助长了纵横方向的伸缩,根据第六变形例,助长了倾斜45度和135度方向的伸缩。不过,第五变形例和第六变形例都体现出了两个方向的方向性。
在第七变形例中,空隙单元Su7为Y形(三岔状)的切缝,在切缝的顶端设有圆孔(图18的(c))。左右邻接的列之间,空隙单元Su7的Y字的朝向上下颠倒。并且,许多空隙单元Su7排列配置于基材的纵横方向。通过这种结构,能将基材所负荷的纵横方向的拉伸应力通过各空隙单元Su7分散到三个方向。即,与第五、第六变形例相比,切缝张开的方向的自由度进一步提高。
在第八变形例中,空隙单元Su8采用了与第七变形例相同的结构,但对于该空隙单元Su8的排列,邻接的列在纵向相互错开而配置成交错状(图18的(d))。由此,对于基材所负荷的纵横方向的拉伸应力,空隙单元Su8的排列呈斜角,能将该拉伸应力在基材整体上分散到三个方向。
在以上的第一~第八变形例之中,就基材的伸缩性而言,可以说第八变形例的自由度最高。上述实施方式增大了该第八变形例的切缝的宽度(参照图13)。由此,抑制了外皮314折皱时切缝的对置面彼此摩擦的情况,进一步提高了伸缩性。
如上所述,对于设于基材的空隙单元,能采用各种各样的形状。空隙单元的形状基于假定的位移方向采用最合适的形状即可。在本实施方式的机器人100 的情况下,由于是组合了转动和伸缩的多自由度的情况,因此伸缩方向的自由度越大越好,优选采用上述实施方式、图18所示的变形例的辐射状的切缝。并且,对于该空隙单元的分布,与如第五~第七变形例那样在纵横方向上排列相比,优选如上述实施方式、第八变形例那样稍微错开地配置。
此外,在上述实施方式中,例示出在外皮的延伸部安装嵌合构件作为“安装构件”并使其与主体框架的嵌合槽嵌合的构造。在变形例中,也可以不采用这种嵌合构造而采用将安装于延伸部的规定宽度的安装构件卡在主体框架的端部的结构。或者也可以使用螺钉、挂钩等其他构件将安装构件固定于主体框架。
图19是表示其他变形例的外皮314的固定方法的图。图19的(a)表示固定前状态,图19的(b)表示固定状态。在本变形例中,如图19的(a)所示,在延伸部630,在布袋522的顶端部内侧形成有容纳部525,容纳有嵌合构件542。也就是说,嵌合构件542在布袋522的顶端部内侧处于缝袋状态。在将延伸部 630固定于躯干部框架318时,将容纳于容纳部525的状态下的嵌合构件542卡在躯干部框架318的下端部615(参照双点划线箭头)。即,使嵌合构件542以凹凸嵌合之外的形态与躯干部框架318卡合。
如此时,图19的(b)所示,由嵌合构件542和基材520形成的角部内侧卡在躯干部框架318的下端角部,对嵌合构件542与躯干部框架318之间作用适度的抵接力(参照单点划线箭头)。由此,与上述实施方式相同,能在延伸部 630的延伸方向上施加适度的张力。
需要说明的是,本发明不限定于上述实施方式、变形例,可以在不脱离技术精神的范围内对构成要素进行变形来具体化。也可以通过适当组合上述实施方式、变形例中所公开的多个构成要素来形成各种发明。此外,也可以从上述实施方式、变形例中所示的全部构成要素中去掉若干构成要素。
对机器人系统300包括一个机器人100和一个服务器200、多个外部传感器 114的情况进行了说明,但机器人100的部分功能可以由服务器200来实现,服务器200的部分或全部功能也可以分配给机器人100。既可以是一个服务器200 控制多个机器人100,也可以是多个服务器200协同控制一个以上的机器人100。
机器人100、服务器200以外的第三装置也可以承担部分功能。图6中所说明的机器人100的各功能和服务器200的各功能的集合体也可以整体作为一个“机器人”来掌握。关于怎样为一个或多个硬件分配实现本发明所需的多个功能,只要鉴于各硬件的处理能力、机器人系统300所要求的规格等来决定即可。
如上所述,“狭义的机器人”是不包括服务器200的机器人100,而“广义的机器人”是机器人系统300。服务器200的很多功能将来也有可能会集成至机器人100。
在上述实施方式中示出了在机器人的头部和躯干部分别设置外皮所紧贴的抵接区域并在基材上的两个抵接区域之间设置伸缩提高区域的例子。在变形例中,也可以在机器人的躯干部和手臂部分别设置外皮所紧贴的抵接区域(紧贴区域)并在基材上的两抵接区域之间设置伸缩提高区域。具体而言,除了上述实施方式的结构,还可以设置构成机器人的手臂的手臂部框架。并且,也可以使外皮分别与躯干部框架和手臂部框架紧贴并使空隙单元分布在位于两框架间的基材部分。
上述实施方式和变形例所示的空隙单元只是例示,也可以采用与它们的形状、大小不同的空隙单元。例如,可以采用从中心向五个方向、六个方向或更多的方向延伸的辐射状的空隙单元并根据空隙单元的分布形成伸缩提高区域。
在上述实施方式和变形例中,示出了许多空隙单元采用一种形状和大小的例子。在变形例中,可以设定大小、形状不同的多种空隙单元来作为空隙单元,适当地配置在伸缩提高区域。例如,可以将上述实施方式的空隙单元与变形例一~八的任一个的空隙单元组合进行配置。或者,也可以将变形例一~八的任意多个空隙单元组合进行配置。
在上述实施方式中,例示出了在外皮314设置袋状部524并使其包覆头部框架316从而卡合的结构。在变形例中,也可以通过将非袋状的外皮的部分卡在主体框架的规定部位(端部等)从而卡合并以该卡合部为支点对延伸部施加张力。“卡合部”可以包括嵌合构造、卡挂构造等各种各样的构造。“袋状部”只要是通过包覆机器人的特定部位(一部分)而与该特定部位卡合并通过该特定部位进行支承的构造即可。
在上述实施方式中,嵌合构件包含硬质材料,但如果不会从嵌合槽脱落则不需要硬质,例如也可以采用橡胶等弹性构件。
在上述实施方式中,外皮的基材包含聚氨酯海绵,但例如也可以采用橡胶海绵等其他海绵。橡胶海绵例如可以在橡胶中混入发泡剂、软化剂等进行硫化而得到。
在上述实施方式中,外皮314包含柔软材料,但例如也可以包含能发生某一程度弹性变形的树脂材料等。安装构件可以安装于远离外皮的周缘部的位置。
在上述实施方式中,如图14所示将嵌合构件534~538安装于外皮的内表面,将嵌合构件540、542容纳于外皮的端部。即,例示出了将嵌合构件534~ 538安装于布袋522的表面并将嵌合构件540、542容纳于布袋522的结构。在变形例中,与之相反,可以将嵌合构件534~538容纳于外皮并将嵌合构件540、 542安装于外皮的表面。或者,也可以将嵌合构件534~542全部容纳于外皮或全部安装于外皮的表面。
在上述实施方式中,例示出了作为从外皮314露出的露出部而使面部区域 500露出的结构。在变形例中,例如可以将机器人的手掌、脚背等区域作为“露出部”露出。在为宠物机器人等的情况下,可以将其尾巴等区域作为“露出部”露出。
在上述实施方式中并未叙述,但也可以通过使基材的规定区域的厚度相对减小来实现伸缩提高区域。此外,也可以将基材构成为层状,使伸缩提高区域与其他区域具有厚度方向的差异。
在上述实施方式中,空隙单元包括切缝和其顶端的圆孔,但也可以采用比切缝的宽度大的方孔。可以对该方孔的角部实施倒角(C倒角、R倒角)。也可以根据基材(多孔材料)的强度而省略圆孔、方孔。与孔相比,通过采用切缝,能减少基材的凹凸感,能提高手感。
在上述实施方式中,例示出了将基材容纳于布袋的结构。在变形例中,也可以将布料粘贴至基材的表面。
在上述实施方式中,在图12中示出了空隙单元的分布的一个例子,但该分布能根据构成基材的多孔材料的特性(伸缩性、柔软性等)、伸缩提高区域所覆盖的可动部(关节等)的可动方向、可动范围等来适当地设定。
在上述实施方式中并未叙述,但也可以通过使伸缩提高区域和其他区域处的多孔泡沫材料种类不同,使伸缩提高区域的空隙率相对增大。也可以结合空隙率相对大的材料和空隙率相对小的材料来构成基材。在该情况下,可以采用使切缝、孔不贯通的结构。
在上述实施方式中并未叙述,但也可以由高回弹材料(高回弹聚氨酯等) 形成基材的伸缩提高区域并由低回弹材料(低回弹聚氨酯等)构成其他区域。或者,也可以层叠高回弹材料和低回弹材料来形成伸缩提高区域。
在上述实施方式中并未叙述,但也可以在基材的抵接区域的内表面设置例如橡胶等防滑构件,也可以施设防滑用的涂层。
在上述实施方式中并未叙述,但在图16等的结构中,也可以使嵌合构件包括磁铁并使嵌合槽包括磁性构件。由此,能稳定地保持嵌合构件与嵌合槽的嵌合状态。
在上述实施方式中并未叙述,但也可以设置检测嵌合构件与嵌合槽的嵌合的传感器。例如,可以在嵌合构件设置磁铁,另一方面在嵌合槽的附近配置包括霍尔元件等的磁传感器(非接触传感器),检测嵌合构件与嵌合槽的拆装(是否嵌合)。机器人100可以通过该嵌合检测来判定外皮314的装接。
在上述实施方式和变形例中并未叙述,但也可以将“外皮”理解为包括机器人的“服装”的概念。
在上述实施方式和变形例中示出了机器人的一个方案,但上述外皮构造的技术思想也能应用于除此以外的类人机器人、宠物机器人等。也可以以机器人的任意连接部(关节)为界设定“第一部位”和“第二部位”。并且,也可以在外皮的基材上设置与各部位的“抵接区域(紧贴区域)”并在与第一部位的抵接区域和与第二部位的抵接区域之间(连接部对应区域、关节部对应区域)设置“伸缩提高区域”。上述外皮构造除了能应用于机器人的主体(肢体),还能应用于指关节等。
如上述实施方式,优选的是,空隙单元包含辐射状的切缝,可以包括V形, Y形或十字状的切缝。在辐射方向为从中心向六个方向的情况下,可以理解为包括两个Y形的切缝者包括三个V形的切缝。在辐射方向为从中心向八个方向的情况下,可以理解为包括两个十字状的切缝或包括四个V形的切缝。
在上述实施方式和变形例中,采用了基材包含多孔泡沫材料的结构,但也可以采用具有伸缩性的其他材料。例如,基材也可以包含橡胶等弹性体。不过,从抑制用于伸缩的负荷、抑制对机器人的动作阻力的观点出发,优选海绵等柔软的多孔材料。
在上述实施方式中,没有特别提及基材520和将基材520内包的布袋522 的材质,但优选即使基材520与布袋522随着机器人100的驱动发生摩擦也不易产生静电的材质。
图20~图22是表示其他变形例的外皮及其固定方法的图。图20是表示从机器人上取下外皮的状态的图。图21是仅表示外皮的图。图22是表示外皮装接于机器人的状态的图。各图的(a)是右视图,(b)是主视图,(c)是后视图。
在本变形例中,外皮714向主体框架710的固定构造与上述实施方式不同。如图20所示,在头部框架716的前表面设有圆形的开口部717,组装有面部构件712。面部构件712呈与开口部717互补的圆板状,其前表面形成面部区域。由面部构件712与开口部717的间隙形成环状的嵌合凹部706。在头部框架716 上的面部构件712的下方位置设有一对嵌合孔708。这些嵌合凹部706和嵌合孔 708构成用于将外皮714固定于头部框架716的固定构造。
在躯干部框架718的后部下方,向后方突出设置有一对突起720。突起720 中,其顶端形成为直径稍大的圆板状,具有按钮形态。在躯干部框架718的下表面设有一对魔术贴722。这些突起720和魔术贴722构成用于将外皮714固定至躯干部框架718的固定构造。
如图21所示,缝合外皮主体728和弹性装接部730而构成外皮714。外皮主体728与上述实施方式同样构成为将基材520容纳于布袋522。沿着外皮主体 728的开口部502缝合穿线部740。通过拉动插通至该穿线部740的绳线742的两端,能将开口部502收紧到适当的大小。
在外皮主体728,沿着开口部502的下部还缝合有紧固件750。紧固件750 包含硬质树脂,是具有与面部构件712的周缘大致相同的曲率的长条状的构件。在紧固件750的中间部设有一对突起752。这些突起752能与上述一对嵌合孔 708嵌合。如图21的(b)所示,紧固件750以使其外径侧(凸侧)沿着开口部 502方式设置。在本实施方式中,一对嵌合孔708作为“凹状嵌合部“发挥功能,一对突起752(紧固件750)作为“嵌合构件”发挥功能。
弹性装接部730在下方连结外皮主体728的前后的延伸部528、延伸部530。弹性装接部730与外皮主体728同样包含柔软材料,构成外皮714的底部。此外,弹性装接部730也可以包含伸缩性与外皮主体728不同的柔软材料(海绵等)。在弹性装接部730,在与容纳口377对应的位置设有开口部731。在弹性装接部730的后部下方形成有一对孔734。孔734具有按钮孔那样的小形状,但由于弹性装接部730是柔软的,因此能在宽度方向上按扁。上述一对突起720 能分别插通这些孔734。在弹性装接部730的底部上表面设有一对魔术贴732,能分别装接上述一对魔术贴722。
在将外皮714安装于主体框架710时,从外皮714的侧部开口部(由外皮主体728和弹性装接部730包围的左右开口部中的任意一方)插入头部框架716。然后,在头部框架716被容纳于袋状部524之后,使突起752与嵌合孔708嵌合,将紧固件750组装至头部框架716。此时,使紧固件750从如图21的(b) 所示的状态向开口部502的内侧上下颠倒并且卷起开口部502周边。由此,如图22所示,以被卷入布袋522而不会向外部露出的方式安装紧固件750。然后,通过拉动绳线742将开口部502适度收紧,使其开口端缘与嵌合凹部706嵌合。由此,如图所示,外皮714紧紧固定于头部框架716,并且能使面部构件712的面部区域完美地露出。在本实施方式中,嵌合凹部706作为“凹状嵌合部”发挥功能,外皮714的开口部502(周缘部)作为“嵌合构件(嵌合部分)”发挥功能。
接着,将弹性装接部730固定于躯干部框架718的底面。此时,使一对突起720插通各自对应的孔734。在将突起720插通于孔734之后,孔734由于弹力恢复到原来的小形状。由此,突起720的头部以按钮形态卡在孔734的周边,防止从躯干部框架718脱离。此外,将一对魔术贴732安装于各自对应的魔术贴722。这样一来,能将外皮714合适地固定于主体框架710。
在本变形例中,采用由外皮714覆盖机器人的底部的结构,故意使轮子收起后的落座状态不稳定。由此,机器人在落座状态下移动手、头时,身体会自然晃动,会使人感觉像生物一样。此外,机器人的底部变得柔软,用户抱起时的感触变好。
需要说明的是,在本变形例中,采用了通过紧固绳线742将外皮714的开口部502调整为适当大小来与嵌合凹部706嵌合的结构。在其他变形例中,也可以通过绑带、其他固定方法将外皮714的开口部502周边固定于嵌合凹部706。在本变形例中,示出了紧固件750及其向外皮714的固定方法的一个例子,但也可以采用除此之外的方法。例如,也可以采用弧状以外的形状作为紧固件的形状。也可以将紧固件设为分割型,采用将外皮714的一部分(开口部502附近等)夹入第一紧固件与第二紧固件之间的构造。也可以采用使紧固件与外皮 714的一部分嵌合的构造。设于紧固件的突起的位置(设置突起的面)也能适当设定。
本变形例的机器人也能表现为如下所述。
该机器人具备包覆主体的外皮。所述外皮具备外皮主体和包含具有伸缩性的柔软材料的弹性装接部。所述外皮主体包括通过包覆所述主体而与所述主体卡合的卡合部和从所述卡合部向相互相反侧延伸的第一延伸部、第二延伸部。所述弹性装接部以使第一延伸部和第二延伸部相连的方式进行设置。所述主体容纳于由所述弹性装接部、所述第一延伸部以及所述第二延伸部包围的空间。所述外皮主体也可以包括由硬质材料形成的安装构件(嵌合构件)。通过将所述安装构件固定于所述主体而将所述外皮固定于所述主体。
图23是表示其他变形例的外皮及其固定方法的图。图23的(a)表示安装主体框架和外皮之前的状态,图23的(b)表示安装了两者的状态。
在本变形例中,在头部框架716的顶部设有引导件760。引导件760在固定外皮714时进行定位。引导件760呈有起伏的圆筒状,沿着外周面形成有环状的嵌合部762。引导件760包含具有挠性的树脂材料,在将角112组装至头部框架716时也发挥密封功能。如图23的(a)所示使引导件760插通开口部390 并且使外皮714包覆头部框架716。由此,如图23的(b)所示,开口部390与嵌合部762嵌合,能将外皮714定位且固定于头部框架716。
根据本变形例,通过设置引导件760,能将外皮714紧紧固定在头顶部,能防止外皮714干扰角112。需要说明的是,在其他变形例中,也可以将引导件 760设置为与外皮714一体而不是与头部框架716一体。然后,也可以将角112 插通于该引导件760,并且将外皮714组装至头部框架716。
图24是表示其他变形例的外皮的图。图24的(a)~(c)表示外皮的变化。图24的(d)~(f)表示外皮的纵剖面。(d)对应于(a),(e)对应于(b), (f)对应于(c)。
在上述实施方式中,例示出了葫芦型的外皮,但如图24的(a)和(d)所示,也可以采用例如短筒型的外皮770。或者,也可以采用图24的(b)和(e) 所示的蛋型的外皮772、图24(c)和(f)所示的矩形的外皮774。如图24的 (d)~(f)所示,通过改变基材(海绵等)的形状,即使不改变主体框架710,也能装接各种各样的形状的外皮来改变机器人的外观。也可以配合主体框架的形状、手臂部的形状来适当改变外皮的形状。
此外,如图24的(d)所示,也可以将触摸传感器771和无线发射器773 设于外皮的内部并将它们连接起来。而且,可以将各触摸传感器771中的检测信号发送至机器人的通信部142。如图24的(f)所示,可以将马达等致动器777a、 777b设于外皮的内部。也可以将无线通信器设于各致动器。数据处理部136能与该无线通信器进行通信来控制驱动对象(手臂部777a、777b等)。
在上述实施方式中并未叙述,但也可以采用能在机器人的外皮上装接衣服,且假定用户基本上不会拆装外皮的结构。并且,也可以具备在外皮被强行取下的情况下机器人会检测到该情况的功能。例如,也可以设置检测内部温度的传感器。在内部温度急剧下降的情况下(每单位时间的温度下降率为规定值以上的情况),数据处理部136可以判定为外皮被取下。
或者,在与机器人的动作关联的致动器的负荷异常降低的情况下,数据处理部136可以判定为外皮被取下。例如,设置检测马达的驱动扭矩的传感器,在机器人的规定动作时的驱动扭矩低于判定基准值的情况下,可以判定为外皮被取下。或者,也可以将光传感器设于外皮的内侧也就是主体框架310的表面。在外皮被正常装接的情况下光传感器设于被外皮遮盖的部位。在检测到的光强度高于判定基准值的情况下,数据处理部136可以判定为外皮被取下。
这样一来,在检测到外皮的脱离的情况下,发生表示该情况的事件,可以执行规定的处理。数据处理部136可以在机器人的下一次动作开始时执行检查各部是否正常运行的处理。可以在未正常运行的情况下输出警报。此外,也可以记录表示检测到外皮的脱离的日志。也可以与其他机器人进行通信,拍摄该机器人(自己)的形象,留下记录。
在上述实施方式中并未叙述,但当基材的厚度变大时,内置的触摸传感器可能会难以检测用户的触摸。因此,可以在外皮内(海绵等基材内或基材与布袋之间等)单独配设传感器并将其检测值通过无线、有线发送至数据处理部136。
在上述实施方式中并未叙述,但可以将能无线控制的致动器配设于外皮内 (基材内)。可以将单独的电池配设于外皮内(基材内)。可以在外皮内(基材内)设置缩胀体以进行空气的给排。可以根据空气压的供给或排出使缩胀体膨胀收缩,以期能改变外皮的形状。
在上述实施方式中并未叙述,但为了固定弹性装接部730和躯干部框架718 的底面,可以在弹性装接部730的面向躯干部框架718面上设置如图21的紧固件750那样与躯干部框架718的表面形状互补的形状的紧固件,通过使设于紧固件的突起与设于躯干部框架718侧的嵌合孔嵌合来进行固定。由于柔软材料位于紧固件的外侧,因此触感不变。
本实施方式的机器人包含树脂等硬质材料和布等柔软的材料。为了组合硬质材料和柔软材料来形成外观,适当利用使用了长尺寸状的树脂材料的嵌合构造、由突起和嵌合孔实现的嵌合构造、像收缩袋口那样收紧固定的构造等。
在图20所示的变形例中并未叙述,但也可以使头部框架716与面部构件712 的连接部的形状呈侧面视直线状。通过采用这种结构,头部框架716的开口部 717的加工(切割)变得容易。此外,在拉动绳线742的两端收紧开口部502时,向从头部框架716脱离的方向的力也不易作用于面部构件712,安装外皮714时的操作性提高。
在上述实施方式中并未叙述,但也可以在主体框架的规定部位设置吸气口和排气口,外部空气向内部流通。由此,能冷却内部的发热部件。并且,也可以在外皮(基材)的与吸气口和排气口对应的部分(或吸气口和排气口附近) 分别配置相对多的空隙。或者,也可以将每个空隙的面积相对增大。由此,能促进主体框架的透气。

Claims (10)

1.一种机器人,其第一部位和第二部位以能相对位移的方式被连接,其特征在于,具备:
柔软的外皮,所述外皮以覆盖所述第一部位和所述第二部位的方式进行包覆,
所述外皮包括具有伸缩性的基材,
在所述基材中的分别抵接于所述第一部位和所述第二部位的区域之间,设有与所述区域相比伸缩性大的伸缩提高区域,
所述基材包含具有空隙的多孔泡沫材料,
所述伸缩提高区域通过使所述基材的空隙率相对增大来实现。
2.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,
所述外皮在远离所述伸缩提高区域的位置处分别紧贴或固定于所述第一部位和所述第二部位。
3.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于,
所述空隙包括在所述基材的厚度方向上贯通形成的多个孔或切缝。
4.根据权利要求3所述的机器人,其特征在于,
所述伸缩提高区域通过包括辐射状的切缝的空隙单元的分布来实现。
5.根据权利要求4所述的机器人,其特征在于,
在所述辐射状的切缝的各顶端部贯通形成有圆孔。
6.根据权利要求4或5所述的机器人,其特征在于,
所述空隙单元包括十字状或Y形的切缝。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人,其特征在于,
所述外皮具有覆盖所述基材的覆盖片。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人,其特征在于,
所述第一部位是躯干部,所述第二部位是头部。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的机器人,其特征在于,
所述第一部位是躯干部,所述第二部位是手臂部。
10.一种外皮,其以覆盖机器人的第一部位和第二部位的方式进行包覆,所述第二部位以能相对于所述第一部位进行位移的方式与所述第一部位连接,其特征在于,
所述外皮包括具有伸缩性的基材,
在所述基材中的分别抵接于所述第一部位和所述第二部位的区域之间,设有伸缩性比所述区域大的伸缩提高区域,
所述基材包含具有空隙的多孔泡沫材料,
所述伸缩提高区域通过使所述基材的空隙率相对增大来实现。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD916209S1 (en) * 2017-04-10 2021-04-13 Groove X, Inc. Clothing for robot
KR102595853B1 (ko) * 2019-03-11 2023-10-30 삼성전자주식회사 탄성체 외피를 포함하는 로봇 장치
CN109893867A (zh) * 2019-03-29 2019-06-18 福建蓝帽子互动娱乐科技股份有限公司 一种仿真人偶的触摸感应结构
KR20190116190A (ko) * 2019-09-23 2019-10-14 엘지전자 주식회사 로봇

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003117257A (ja) * 2001-10-12 2003-04-22 Omron Corp ロボット用外皮被着構造および該構造を備えたロボット
JP2005013391A (ja) * 2003-06-25 2005-01-20 Takara Co Ltd 作動玩具
CN101322878A (zh) * 2007-06-13 2008-12-17 中国科学院自动化研究所 微小型可浮潜玩具机器鱼
CN101563424A (zh) * 2006-12-15 2009-10-21 陶氏康宁东丽株式会社 人造外皮用有机硅弹性体组合物
JP2010137288A (ja) * 2008-12-09 2010-06-24 Tokai Rubber Ind Ltd 連結部の被覆材

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4294240A (en) * 1977-07-14 1981-10-13 Minnesota Mining And Manufacturing Company Perforated closed cell padding material
JP2000323219A (ja) 1999-05-10 2000-11-24 Sony Corp 接続装置及びロボットシステム
US6544094B1 (en) * 2000-08-03 2003-04-08 Hasbro, Inc. Toy with skin coupled to movable part
US20030106493A1 (en) * 2001-12-07 2003-06-12 Christian Joann F.C. Shield for a robot arm
US6685533B1 (en) * 2002-07-24 2004-02-03 In Bong Lee Reproducible doll
US7186212B1 (en) * 2003-05-14 2007-03-06 Mcmullen Matthew Full size fully articulated doll with selectively displayed alterative faces
FR2889033B1 (fr) * 2005-07-29 2007-12-28 Salomon Sa Vetement ajuste
ATE524784T1 (de) * 2005-09-30 2011-09-15 Irobot Corp Begleitroboter für persönliche interaktion
US8084117B2 (en) * 2005-11-29 2011-12-27 Haresh Lalvani Multi-directional and variably expanded sheet material surfaces
US8486507B2 (en) * 2009-06-26 2013-07-16 Cryovac, Inc. Expandable foam sheet that locks in expanded configuration
US8568642B2 (en) * 2010-12-16 2013-10-29 Disney Enterprises, Inc. Method of fabricating a robotics skin system having integral actuation points
GB2500711A (en) * 2012-03-30 2013-10-02 Philip Michael Peter Beglan Structure of changeable shape
US9216361B2 (en) * 2012-04-18 2015-12-22 Disney Enterprises, Inc. Robotic and other skins with a subsurface reinforcement layer at a selectable depth
US8888553B2 (en) * 2012-04-28 2014-11-18 Matthew McMullen Doll head having a magnetically adjustable facial contour and method of assembling same
US10137616B2 (en) * 2013-09-30 2018-11-27 Disney Enterprises, Inc. Fabricating lightweight skin systems for large scale robotic characters
US9592455B2 (en) * 2014-11-20 2017-03-14 Creative Things, LLC System and method of providing posable feature controls in a toy
US10118320B2 (en) * 2015-05-18 2018-11-06 Disney Enterprises, Inc. Biomimetic skin for an animatronic figure and other applications
USD916209S1 (en) * 2017-04-10 2021-04-13 Groove X, Inc. Clothing for robot
CN110418114B (zh) 2019-08-20 2021-11-16 京东方科技集团股份有限公司 一种对象跟踪方法、装置、电子设备及存储介质

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003117257A (ja) * 2001-10-12 2003-04-22 Omron Corp ロボット用外皮被着構造および該構造を備えたロボット
JP2005013391A (ja) * 2003-06-25 2005-01-20 Takara Co Ltd 作動玩具
CN101563424A (zh) * 2006-12-15 2009-10-21 陶氏康宁东丽株式会社 人造外皮用有机硅弹性体组合物
CN101322878A (zh) * 2007-06-13 2008-12-17 中国科学院自动化研究所 微小型可浮潜玩具机器鱼
JP2010137288A (ja) * 2008-12-09 2010-06-24 Tokai Rubber Ind Ltd 連結部の被覆材

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Publication number Publication date
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