CN114340854B - 蓄电池容纳结构和人型机器人 - Google Patents

Abstract

配置在人型机器人(1)上的电池容纳结构(100)具有：蓄电池模块(80)的容纳部(110，120)，其配置在所述人型机器人的躯体(40)的封装(41)内，且向作为侧方的第1方向打开；固定部(130，140)，其将所述蓄电池模块固定在所述容纳部中；和所述蓄电池模块的拉出空间(150，160)，其在所述躯体的所述封装内相对于所述容纳部位于所述第1方向；所述拉出空间在上方和下方的至少一个方向上打开，从而能够使所述蓄电池模块出入。

Description

蓄电池容纳结构和人型机器人

相关申请的相互引用

本申请主张于2019年9月2日向日本专利厅申请的日本特愿2019-159764号的优先权，通过参照其整体而作为本申请的一部分进行引用。

技术领域

本公开涉及蓄电池容纳结构和人型机器人。

背景技术

现有技术中，已知搭载蓄电池作为电源且双脚步行的人型机器人。例如，专利文献1公开了一种双脚步行机器人，其在主体部的搭载了电池。双脚步行机器人在主体部的封装面板内具有电池的保持装置。

现有技术文献

专利文献

【专利文献1】日本特开2012-125869号公报

发明内容

像专利文献1的双脚步行机器人那样，电池容纳在封装面板内时，为了更换电池需要拆装封装面板。因此，电池的更换需要操作和时间。

因此，本公开的目的在于，提供一种蓄电池容纳结构和人型机器人，其容易进行电池等蓄电池模块的更换。

为了实现上述目的，本公开的一个方式的电池容纳结构配置在人型机器人上，具有：蓄电池模块的容纳部，其配置在所述人型机器人的躯体的封装内，且向作为侧方的第1方向打开；固定部，其将所述蓄电池模块固定在所述容纳部中；以及所述蓄电池模块的拉出空间，其在所述躯体的所述封装内相对于所述容纳部位于所述第1方向，所述拉出空间向上方和下方的至少一个方向打开，从而能够使所述蓄电池模块出入。

本公开的一个方式的人型机器人具有本公开的一个方式的蓄电池容纳结构和所述躯体。

根据本公开的技术，能够使蓄电池模块的更换容易。

附图说明

图1是从前部观察实施方式的人型机器人的一例的立体图。

图2是从背部观察实施方式的人型机器人的从头部到下躯体部的结构的一例的立体图。

图3是从背部观察实施方式的人型机器人的下躯体部的构成的一例的立体图。

图4是透过封装体而从背部观察图3的下躯体部的后视图。

图5是表示沿图4的下躯体部的V-V线剖面的剖面侧视图。

标记说明

1人型机器人

30上躯体部

40下躯体部

41外壳体

70关节

80蓄电池模块

100蓄电池容纳结构

110、120容纳部

111、121第1卡合部

112、122第2卡合部

130、140固定部

150、160拉出空间

具体实施方式

以下参照附图说明本公开的实施方式。另外，以下说明的实施的方式均表示概括性的或具体的例子。此外，以下的实施方式中的结构要素中，对于表示最上位概念的独立权利要求所没有记载的结构要素，作为可选的结构要素进行说明。此外，后附的附图中的各图为示意图，不一定严密进行图示。进而，在各图中，对实质上相同的构成要素使用相同的符号，有时省略或简化重复的说明。此外，在本说明书和权利要求书中，“装置”不仅可以表示1个装置，也可以表示多个装置组成的系统。

<人型机器人的结构>

图1是从前部观察实施方式的人型机器人1的一例的立体图。图2是从背部观察实施方式的人型机器人1的从头部10到下躯体部40的构成一例的立体图。另外，在图2中，以上躯体部30的封装体31的一部分被切开的状态进行展示。如图1和图2所示，实施方式的人型机器人1具有头部10、颈部20、上躯体部30、下躯体部40、腕部50和腿部60。人型机器人1也被称为类人机器人或双脚步行机器人等，构成为能够通过控制腿部60的驱动来进行双脚步行。进而，人型机器人1通过驱动腕部50和腿部60，使腕部50的前端的手部和腿部60的前端的脚部移动，能够与人类同样地进行作业等动作。

腕部50和腿部60具有多个连杆和使多个连杆可弯曲地连接的关节。相邻的连杆经由关节相对于彼此弯曲，由此腕部50和腿部60进行弯曲动作。上躯体部30和下躯体部40经由关节70可弯曲地连接。上躯体部30能够相对于下躯体部40进行前屈动作、后屈动作和左右的旋转动作。下躯体部40对应于人类的骨盆，关节70对应于人类的腰。驱动装置设置在各关节，驱动该关节的弯曲动作和旋转动作。驱动装置具有伺服电机等电机和制动器等驱动源。驱动装置通过接受其动作的控制，使连杆以期望的弯曲方向和弯曲角度弯曲，或使上躯体部30以期望的弯曲方向、弯曲角度、旋转方向和旋转角度进行弯曲和旋转。

下躯体部40被封装体41覆盖。例如，封装体41为板状的盖。人型机器人1在下躯体部40的封装体41的内侧具有蓄电池模块80、和容纳蓄电池模块80的蓄电池容纳结构100。蓄电池模块80和蓄电池容纳结构100配置在下躯体部40的背部侧，具体而言配置的关节70的背部侧。蓄电池容纳结构100容纳2个蓄电池模块80。蓄电池容纳结构100在下躯体部40的左右方向上相对于下躯体部40的中央的两侧，各容纳1个蓄电池模块80。

在此，上躯体部30和下躯体部40的背部分别对应于人型机器人1的背和臀部，是直立状态的人型机器人1的上躯体部30的后屈方向的部分。上躯体部30和下躯体部40的前部对应于人型机器人1的胸部和副部。进而，以直立状态的人型机器人1位基准，将后屈方向作为后方向BD，前屈方向作为前方向FD，将相对于前方向FD的右侧方作为右方向RD，相对于前方向FD的左侧方作为左方向LD。

蓄电池模块80蓄积电力，向人型机器人1的驱动装置等以电力为动力源的装置供给电力。蓄电池模块80通过与人型机器人1的外部电源连接来接受电力供给，蓄积该电力。蓄电池模块80包括1个以上蓄电池。蓄电池模块80可以包括一体化的1个以上蓄电池，也可以包括分离的1个以上蓄电池。蓄电池也称作二次电池，是能够进行电力的充放电的电池。蓄电池可以由铅蓄电池、锂离子二次电池、镍氢蓄电池或镍镉蓄电池等构成。在本实施方式中，蓄电池模块80包括层压型电池，其为被层压包装材料覆盖的蓄电池，具有例如长条的长方体状的形状。这样的蓄电池模块80允许一定的变形。另外，蓄电池模块80所包括的蓄电池并不限定于层压电池，也可以是刚性的封装覆盖的蓄电池等任何电池。

<蓄电池容纳构造的结构>

对蓄电池容纳结构100的结构进行说明。图3是从背部观察实施方式的人型机器人1的下躯体部40的结构的一例的立体图。图4是透过封装体41从背部观察图3的下躯体部40的后视图。图5是表示沿图4的下躯体部40的V-V线剖面的剖面侧视图。另外，图3和图5表示蓄电池模块80相对于蓄电池容纳结构100配置或拉出途中的状态。

如图3～图5所示，下躯体部40在封装体41内具有骨架42。骨架42构成为与关节70和腿部60连接。封装体41覆盖骨架42的侧方周围，即，覆盖骨架42的前方向FD、后方向BD、左方向LD和右方向RD的周围。

蓄电池容纳结构100在下躯体部40的封装体41中，包括配置在作为下躯体部40的背部侧的骨架42的背部(后方向BD)的2个容纳部110和120。容纳部110和120配置在下躯体部40的左右方向上相对于下躯体部40的中央的两侧。容纳部110配置在右方向RD，容纳部120配置在左方向LD。容纳部110和120配置在相对于下躯体部40在右方向RD和左方向LD上均等的位置上，但并不限定于此。

容纳部110和120分别构成为向着作为第1方向的后方向BD打开，容纳蓄电池模块80。容纳部110包括第1卡合部111和第2卡合部112，它们能够从上方和下方与容纳的蓄电池模块80卡合。容纳部120包括第1卡合部121和第2卡合部122，它们能够从上方和下方与容纳的蓄电池模块80卡合。这样的容纳部110和120可以例如如图5所示，由横向的U字形的板状构件构成。各卡合部111、112、121和122具有沿左右方向延伸且向后方向BD突出的板状的形状。由此，容纳部110和120分别向后方向BD、左方向LD和右方向RD打开。此外，如图4所示，位于下侧的卡合部112和122也可以具有纵向的U字形的板状形状，从而也能够从左右侧向与蓄电池模块80卡合。另外，“上方”和“上方向”是从腿部60朝向头部10的方向，“下方”和“下方向”是从头部10朝向腿部60的方向。

此外，蓄电池容纳结构100在封装体41中包括分别配置在容纳部110和120中的固定部130和140。固定部130和140分别将容纳在容纳部110和120中的蓄电池模块80固定在该容纳部中。

在本实施方式中，固定部130和140包括可拆装地将蓄电池模块80固定在容纳部110和120中的带状的面紧固件，但只要是能够进行上述固定的构成即可。面紧固件的例子有Velcro(注册商标)等。带状的面紧固件通过卷绕在蓄电池模块80的外表面上来将该蓄电池模块80固定在容纳部110和120中。在本实施方式中，面紧固件构成的固定部130和140分别配置在相对于容纳部110和120沿上下方向排列的2处，且沿侧向延伸，从2处固定蓄电池模块80。然而，固定部130和140的数量、位置和延伸方向只要能够固定蓄电池模块80，则没有特别限定。

此外，蓄电池容纳结构100在封装体41内包括拉出空间150和160。拉出空间150和160分别相对于容纳部110和120位于后方向BD，形成在容纳部110和120于封装体41之间。拉出空间150和160分别为用于将蓄电池模块80相对于容纳部110和120容纳和拉出的空间。拉出空间150和160向上方和下方的至少一个方向打开，从而蓄电池模块80能够在封装体41中进出，在本实施方式中是向上方打开。例如，通过使人型机器人1将上躯体部30前屈，拉出空间150和160的上方的空间没有障碍物。

此外，拉出空间150和160分别具有能够包含蓄电池模块80的大小。具体而言，拉出空间150和160分别具有如下的大小：长度方向为上下方向的姿态的蓄电池模块80能够从上方插入拉出空间150和160。拉出空间150和160分别在前方向FD、后方向BD、左方向LD和右方向RD具有上述大小。拉出空间150和160分别如后述那样，优选具有如下的程度大小：用户的手或手指能够将插入拉出空间150和160的蓄电池模块80在容纳部110和120配置或卸下。

另外，这样的拉出空间150和160可以是通过增大封装体41的尺寸来为蓄电池容纳结构100形成的空间，也可以是利用封装体41内的空余空间形成的空间。本实施方式为后者。在本实施方式的人型机器人1中，上躯体部30也与下躯体部40同样地被封装体31覆盖，封装体31相对于头部10向后方向BD的突出量大于封装体31相对于头部10向前方向FD的突出量。因此，下躯体部40的封装体41向后方向BD的突出量也同样大于封装体41向前方向FD的突出量。因而，容易在封装体41内确保骨架42的背部处的空余空间。

另外，本实施方式的人型机器人1具有蓄电池模块80作为用于电路基板等电气单元的控制用电源，具有其他蓄电池模块(未图示)作为用于关节的驱动装置等的动力用电源。作为控制用电源的蓄电池模块80为小型的蓄电池模块，比作为动力用电源的蓄电池模块小。因为容易更换而优选这样的小型蓄电池模块80。进而，人型机器人1在上躯体部30的封装体31内的背部中具有作为动力用电源的蓄电池模块。因此，封装体31的后方向BD的突出量大于封装体31的前方向FD的突出量。

<蓄电池模块的配置和卸下动作>

对蓄电池模块80相对于蓄电池容纳结构100的容纳部110和120的配置和卸下动作进行说明。另外，相对于容纳部110和120的配置和卸下动作相同，因此仅对容纳部110进行说明，省略对容纳部120的说明。

在容纳部110中配置蓄电池模块80的情况下，作业者等使用者如图2和图5所示，从上躯体部30的封装体31与下躯体部40的封装体41的间隙将蓄电池模块80插入拉出空间150内。此时，蓄电池模块80以其长度方向为上下方向的姿态向下方插入。另外，使用者可以预先使人型机器人1的上躯体部30相对于下躯体部40前屈。由此，使用者能够从上方将蓄电池模块80插入拉出空间150内，插入动作变得容易。进而，后续的动作也变得容易。

进而，使用者以蓄电池模块80的下部比上部更向前方向FD突出的倾斜状态使蓄电池模块80下降，将蓄电池模块80的下部搭载在容纳部110的第2卡合部112上。

进而，使用者将蓄电池模块80的上部向前方向FD推，由此将蓄电池模块80推至第1卡合部111与第2卡合部112之间。由此，蓄电池模块80的上部和下部分别与第1卡合部111和第2卡合部112在它们的内侧卡合，蓄电池模块80被容纳部110保持。

进而，使用者从上方将自己的手或手指插入拉出空间150内，将2个固定部130卷绕在蓄电池模块80的外表面上进行紧固。固定部130构成为通过面紧固件进行紧固，因此固定部130容易紧固。

进而，使用者将蓄电池模块80的端子(未图示)与人型机器人1的端子(未图示)连接，蓄电池模块80与人型机器人1电连接。

接着，在从容纳部110卸下蓄电池模块80的情况下，使用者从上方将自己的手或手指插入封装体41内的拉出空间150内，解除蓄电池模块80的端子(未图示)的连接。进而，使用者松开固定部130对蓄电池模块80的紧固。固定部130构成为通过面紧固件进行紧固，因此固定部130的紧固容易松开。另外，使用者可以预先使上躯体部30相对于下躯体部40前屈。由此，使用者能够容易地进行上述动作和后续的动作。

进而，使用者抓握蓄电池模块80的上部，向后方向BD拉拽，使该上部与容纳部110的第1卡合部111的卡合解除。由此，蓄电池模块80的上部从容纳部110向后方向BD拉出至拉出空间150内。蓄电池模块80处于蓄电池模块80的上部比下部更向后方向BD突出的倾斜姿态。

进而，使用者通过使抓握的蓄电池模块80上升，从容纳部110和拉出空间150将蓄电池模块80取出至封装体41的上方。

如上所述，使用者能够不伴随下躯体部40的封装体41的拆装而进行蓄电池模块80在容纳部110的配置和卸下。

<效果等>

实施方式的蓄电池容纳结构100包括：蓄电池模块80的容纳部110和120，它们配置在人型机器人1的下躯体部40的封装体41内，且向着作为侧方的第1方向打开；固定部130和140，它们将蓄电池模块80固定在容纳部110和120中；以及蓄电池模块80的拉出空间150和160，它们在封装体41内相对于容纳部110和120位于第1方向。进而，拉出空间150和160向上方和下方的至少一个方向打开，从而蓄电池模块80能够进出。

根据上述结构，人型机器人1的使用者能够从上方或下方将自己的手或手指插入封装体41内的拉出空间150或160，解除固定部130或140对容纳部110或120所容纳的蓄电池模块80的固定，将蓄电池模块80向第1方向拉出。由此，使用者能够将蓄电池模块80拉出至拉出空间150或160内。进而，使用者能够通过将蓄电池模块80向上方或下方拉出，从而将蓄电池模块80从拉出空间150或160取出至封装体41的外部。此外，使用者能够从拉出空间150或160的上方或下方的封装体41的外部，将蓄电池模块80插入拉出空间150或160内。进而，使用者能够通过使蓄电池模块80向与第1方向相反的方向移动来将其容纳在容纳部110或120中。而且，使用者能够将自己的手或手指插入拉出空间150或160，通过固定部130或140将蓄电池模块80固定在容纳部110或120中。因而，使用者能够不拆装封装体41而容易地进行蓄电池模块80相对于容纳部110和120的取出和配置，即更换。

此外，容纳部110和120配置在下躯体部40的背部侧，第1方向可以是从下躯体部40的前部朝向背部的方向。根据上述结构，使用者能够通过从下躯体部40的背部侧接触，从而进行蓄电池模块80相对于容纳部110和120的更换。此外，在人型机器人1中，下躯体部40的背部侧容易确保用于容纳部110和120、以及拉出空间150和160的空间。因而，蓄电池容纳结构100容易进行配置。

此外，容纳部110和120可以包括第1卡合部111和121以及第2卡合部112和122，它们能够从上方和下方与蓄电池模块80卡合。根据上述结构，能够通过将蓄电池模块80与第1卡合部111或121以及第2卡合部112或122卡合来使容纳部110或120容纳保持蓄电池模块80。因而，用于将蓄电池模块80容纳在容纳部110和120中的使用者的动作只是将2个卡合部与蓄电池模块80的卡合动作即可，能够得到简化。由此，能够缩小使用者配置和取出蓄电池模块80所需的拉出空间150和160的大小。另外，第1卡合部111和121以及第2卡合部112和122可以构成为与蓄电池模块80紧密地卡合或嵌合，也可以构成为松散地卡合或嵌合。

此外，蓄电池容纳结构100至少包括2个容纳部110和120，容纳部110和120可以配置在下躯体部40的左右方向上相对于下躯体部40的中央的两侧。根据上述结构，能够将至少2个蓄电池模块80相对于人型机器人1的中心轴沿左右方向均等配置。因而，抑制人型机器人1的重心处于左右方向上偏移的位置，提高人型机器人1的重心的平衡。

此外，人型机器人1包括经由关节70连接的上躯体部30和下躯体部40，容纳部110和120以及拉出空间150和160在下躯体部40的封装体41内配置在关节70的背部侧，拉出空间150和160可以向上方打开。根据上述结构，可以通过使上躯体部30相对于下躯体部40前屈，使拉出空间150和160的上方不存在上躯体部30等障碍物。因而，蓄电池模块80相对于容纳部110和120的更换动作变得容易。

此外，固定部130和140包括可拆装地将蓄电池模块80固定在容纳部110和120中的面紧固件。根据上述结构，蓄电池模块80的固定和解除固定的动作变得简洁。

此外，拉出空间150和160可以具有能够包含蓄电池模块80的大小。根据上述结构，蓄电池模块80经由拉出空间150和160相对于容纳部110和120的配置和取出动作变得容易。

此外，实施方式的人型机器人1具有蓄电池容纳结构100和下躯体部40。根据上述结构，可得到与实施方式的蓄电池容纳结构100相同的效果。

(其他实施方式)

以上对本公开的实施方式的例子进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式。即，能够在本公开的范围内进行各种变形和改良。例如，对实施方式施加了各种变形和将不同的实施方式中的结构要素组合构筑的方式，也包含在本公开的范围内。

例如，实施方式的蓄电池容纳结构100配置在人型机器人1的下躯体部40中，但并不限定于此。例如，蓄电池容纳结构100可以配置在上躯体部30中，也可以配置在头部10、颈部20、腕部50或腿部60等其他部位。蓄电池容纳结构100可以配置在人型机器人1的任何位置。

此外，实施方式的蓄电池容纳结构100包括2个容纳部110和120以及2个拉出空间150和160，但不限定于此。蓄电池容纳结构100可以包括1个容纳部，也可以包括3个以上容纳部。拉出空间的数量可以与容纳部的数量相同或不同。例如，1个拉出空间可以兼用作2个以上容纳部的拉出空间。

此外，在实施方式的蓄电池容纳结构100中，拉出空间150和160向上方打开，但并不限定于此。拉出空间150和160的打开方向只要是如下的方向即可：能够不伴随封装体41的拆装而从拉出空间150和160向封装体41的外部或其相反方向取出或插入蓄电池模块80。例如，拉出空间150和160可以向下方和侧方等沿着封装体41的内表面的方向打开。此外，拉出空间150和160的打开方向的数量也不限定于1个，可以为2个以上。

此外，在实施方式的蓄电池容纳结构100中，容纳部110和120分别具有板状的第1卡合部111和121以及第2卡合部112和122，但卡合部的形状和数量并不限定于此。例如，容纳部110和120的卡合部的形状和数量只要是能够为了固定部130和140的固定动作而至少暂时性保持蓄电池模块80的形状和数量即可。另外，通过卡合部与蓄电池模块80的卡合或嵌合，在蓄电池模块80固定在容纳部110和120中的情况下，也可以省略固定部130和140。

Claims (8)

1.一种蓄电池容纳结构，其特征在于，

该蓄电池容纳结构配置在人型机器人中，其具有：

蓄电池模块的容纳部，其配置在所述人型机器人的躯体的封装内，且向作为侧方的第1方向打开；

固定部，其将所述蓄电池模块固定在所述容纳部中；以及

所述蓄电池模块的拉出空间，其在所述躯体的所述封装内相对于所述容纳部位于所述第1方向，

所述拉出空间向上方和下方的至少一个方向打开，从而能够使所述蓄电池模块出入。

2.根据权利要求1所述的蓄电池容纳结构，其特征在于，

所述容纳部配置在所述躯体的背部侧，

所述第1方向为从所述躯体的前部朝向背部的方向。

3.根据权利要求1或2所述的蓄电池容纳结构，其特征在于，

所述容纳部包括第1卡合部和第2卡合部，它们能够从上方和下方与所述蓄电池模块卡合。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的蓄电池容纳结构，其特征在于，

至少包括2个所述容纳部，

所述至少2个容纳部配置在所述躯体的左右方向上相对于所述躯体的中央的两侧。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的蓄电池容纳结构，其特征在于，

所述躯体包括经由关节连接的上躯体部和下躯体部，

所述容纳部和所述拉出空间在所述下躯体部的封装内配置在所述关节的背部侧，

所述拉出空间向上方打开。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的蓄电池容纳结构，其特征在于，

所述固定部包括面紧固件，其将所述蓄电池模块可拆装地固定在所述容纳部中。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的蓄电池容纳结构，其特征在于，

所述拉出空间具有能够包含蓄电池模块的大小。

8.一种人型机器人，其特征在于，

具有：

权利要求1～7中任一项所述的蓄电池容纳结构；以及

所述躯体。