JP2002154084A - Head of robot - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの頭部に
関し、特に視覚手段を内蔵したロボットの頭部に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot head, and more particularly to a robot head incorporating visual means.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の人型ロボットにおいて、パン方向
(垂直軸回り)とチルト方向(水平軸回り)との運動を
行う支持台上にITVカメラを載置してなる視覚装置を
胴体上に固定すると共に、その視野角範囲が透明のアク
リル樹脂などで形成されたカバーによって視覚装置の全
体を覆ったものが知られている。2. Description of the Related Art In a conventional humanoid robot, a visual device having an ITV camera mounted on a support base that moves in a pan direction (around a vertical axis) and a tilt direction (around a horizontal axis) is mounted on a body. It is known that the visual device is fixed and the entire visual device is covered with a cover whose viewing angle range is formed of a transparent acrylic resin or the like.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
構成によると、カバーにおける視野角範囲の部分は一般
に曲面とされるが、アクリル樹脂を用いて曲面の厚さを
均一に成型することは困難なため、アクリル樹脂製のカ
バーを胴体に固定し、このカバー内に設けたカメラで撮
像すると、透過光の屈折率が視線の移動と共に変化して
しまい、画像に歪みが生ずることを避けられなかった。However, according to the above-mentioned conventional structure, the portion of the cover in the range of the viewing angle is generally curved, but it is difficult to mold the curved surface uniformly using acrylic resin. Therefore, when an acrylic resin cover is fixed to the body and an image is taken by a camera provided in the cover, the refractive index of the transmitted light changes with the movement of the line of sight, and it is inevitable that the image is distorted. Was.
【0004】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
視線移動に伴う画像歪みの発生を防止することができる
ように改良されたロボットの頭部を提供することにあ
る。[0004] The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main objects are as follows.
It is an object of the present invention to provide a robot head improved so as to prevent the occurrence of image distortion due to the movement of the line of sight.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、請求項1の発明では、ロボット(1)の頭部
(2)において、垂直軸回りで回動自在な第1の支持台
(8)を首部(6)に結合し、水平軸回りで回動自在な
第2の支持台(17)を第1の支持台に結合し、第2の
支持台に視覚手段(実施の形態中のカメラ18)を取り
付けると共に、駆動手段(実施の形態中の第1、第2ロ
ータリーアクチュエータ11・14)を含むこれら第
1、第2の支持台及び視覚手段の全体を覆う頭部を、第
2の支持台と実質的に一体をなすステー(22)に結合
するものとした。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a first support base rotatable about a vertical axis is provided at a head (2) of a robot (1). (8) is connected to the neck (6), a second support (17) rotatable about a horizontal axis is connected to the first support, and visual means (embodiment) is connected to the second support. The camera 18) is attached, and the head covering the entirety of the first and second support bases and the visual means including the driving means (the first and second rotary actuators 11 and 14 in the embodiment) is attached. The stay is coupled to a stay (22) which is substantially integral with the second support.
【0006】このようにすれば、視覚手段と頭部とが一
体動作となるので、視線の動きと頭部の動きとが常に一
致することとなる。従って、頭部を透明アクリル樹脂で
形成した場合でも、透明アクリル樹脂の厚さの不均一に
基因する画像歪みを生ずる心配がない。[0006] In this way, the visual means and the head are operated integrally, so that the movement of the line of sight always coincides with the movement of the head. Therefore, even when the head is made of a transparent acrylic resin, there is no fear of causing image distortion due to uneven thickness of the transparent acrylic resin.
【0007】また請求項2の発明においては、上記の構
成に加えて、視覚手段の受光部(実施の形態中のレンズ
部23)と略同径の孔(5)を備えたバイザー(4)を
設けることとした。これにより、受光部のみを外方へ露
出させることができるので、カメラの撮像部に迷光が進
入することを防止し得る。In the invention according to claim 2, in addition to the above-mentioned structure, a visor (4) provided with a hole (5) having substantially the same diameter as the light receiving portion (the lens portion 23 in the embodiment) of the visual means. Was decided. Accordingly, only the light receiving unit can be exposed to the outside, so that stray light can be prevented from entering the imaging unit of the camera.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して本発
明について詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【0009】図1は、本発明が適用される人型ロボット
の上半身を示している。このロボット1は、フルフェー
スのヘルメット様の形態をなす頭部2が胴体3上に載置
されている。そして頭部2の前面を覆うバイザー4に設
けられた孔5から、カメラのレンズ部のみが覗いてい
る。FIG. 1 shows the upper body of a humanoid robot to which the present invention is applied. The robot 1 has a head 2 in a full-face helmet-like form mounted on a body 3. Then, only the lens portion of the camera is seen through the hole 5 provided in the visor 4 covering the front surface of the head 2.
【0010】図2〜図4を参照してロボット1の頭部2
についてさらに詳しく説明する。Referring to FIGS. 2 to 4, the head 2 of the robot 1 will be described.
Will be described in more detail.
【0011】頭部2を支持する首部6は、胴体3に固定
される。この首部6は、その軸線を垂直方向に延在させ
ており、その上端には、ラジアル、スラスト、及びモー
メント荷重を支持する軸受7を介して第1支持台8が垂
直軸回りで回動自在に支持されている。そして、さらに
その上には、大径コグドプーリ9が回転不能に固着され
ている。A neck 6 supporting the head 2 is fixed to the body 3. The neck 6 has its axis extending in the vertical direction, and at the upper end thereof, a first support base 8 is rotatable about a vertical axis via a bearing 7 that supports radial, thrust, and moment loads. It is supported by. Further, a large-diameter cogged pulley 9 is fixed thereon so as not to rotate.
【0012】第1支持台8は、一対の垂直部8Vとこれ
らの下端同士を連結する水平部8Hとからなり、水平部
8Hに上記の軸受7が設けられている。そしてその後部
に一体結合されたブラケット10上に、例えば減速機付
き電動機などのような第1ロータリーアクチュエータ1
1が固定されている。なお、第1支持台8における一対
の垂直部8Vの上端同士間もプレート8Pで連結されて
おり、その上面にロータリーアクチュエータ用の制御回
路(図示せず)などが載置される。The first support 8 comprises a pair of vertical portions 8V and a horizontal portion 8H connecting the lower ends thereof. The bearing 7 is provided on the horizontal portion 8H. A first rotary actuator 1 such as, for example, an electric motor with a speed reducer is mounted on a bracket 10 integrally connected to the rear portion.
1 is fixed. The upper ends of the pair of vertical portions 8V of the first support 8 are also connected by a plate 8P, and a control circuit (not shown) for a rotary actuator is mounted on the upper surface thereof.
【0013】第1ロータリーアクチュエータ11の出力
軸には、小径コグドプーリ12が固着されている。この
小径コグドプーリ12と上記大径コグドプーリ9との間
には、無端コグドベルト13が巻き掛けられている。こ
れにより、第1ロータリーアクチュエータ11を駆動す
ると、小径コグドプーリ12が大径コグドプーリ9の周
囲を公転することとなり、これによって第1支持台8が
首部6を中心に回転することとなる。この回転角度は、
例えば第1ロータリーアクチュエータ11の出力軸と一
体回転するロータリーエンコーダなどの出力によって制
御される。A small-diameter cogged pulley 12 is fixed to the output shaft of the first rotary actuator 11. An endless cogged belt 13 is wound between the small-diameter cogged pulley 12 and the large-diameter cogged pulley 9. As a result, when the first rotary actuator 11 is driven, the small-diameter cogged pulley 12 revolves around the large-diameter cogged pulley 9, whereby the first support 8 rotates about the neck 6. This rotation angle is
For example, it is controlled by the output of a rotary encoder that rotates integrally with the output shaft of the first rotary actuator 11.
【0014】第1支持台8における正面から向かって左
側の垂直部8Vの内面には、第1ロータリーアクチュエ
ータ11と実質的に同一構造の第2ロータリーアクチュ
エータ14が、その軸線を水平方向に延在させた状態で
固定されている。また両方の垂直部8Vには、第2ロー
タリーアクチュエータ14の軸線と平行をなす一対の支
持軸15が、それぞれラジアル軸受16をもって同一軸
線上に枢着されている。そしてこれら一対の支持軸15
の内端同士間には、第2支持台17が固定されている。
この第2支持台17の前面には、左右一対のカメラ18
が取り付けられている。A second rotary actuator 14 having substantially the same structure as the first rotary actuator 11 extends horizontally on the inner surface of the vertical portion 8V on the left side of the first support base 8 from the front. It is fixed in the state where it was made to be. A pair of support shafts 15 that are parallel to the axis of the second rotary actuator 14 are respectively pivotally mounted on both vertical portions 8V on the same axis with radial bearings 16. The pair of support shafts 15
The second support table 17 is fixed between the inner ends of the second support table.
A pair of left and right cameras 18 are provided on the front surface of the second support base 17.
Is attached.
【0015】正面から向かって左側の支持軸15と第2
ロータリーアクチュエータ14の出力軸との間は、前記
第1ロータリーアクチュエータ11と同様に、径違いの
コグドプーリ19・20と無端コグドベルト21とで相
互に連結されており、第2ロータリーアクチュエータ1
4を駆動すると、第2支持台17が水平方向に延在する
支持軸15を中心に回動するようにされている。The support shaft 15 on the left side from the front and the second
Similarly to the first rotary actuator 11, between the output shaft of the rotary actuator 14 and the coaxial pulleys 19 and 20 having different diameters and the endless cog belt 21 are connected to each other.
When the fourth support 4 is driven, the second support base 17 rotates around a support shaft 15 extending in the horizontal direction.
【0016】一対の支持軸15の外端には、頭部2を支
持するためのステー22がそれぞれ固着されている。そ
してステー22には、頭部2が固定されている。すなわ
ち、第2支持台17と頭部2とが支持軸15回りについ
て一体的に回動するようにされている。At the outer ends of the pair of support shafts 15, stays 22 for supporting the head 2 are fixed. The head 2 is fixed to the stay 22. That is, the second support 17 and the head 2 are integrally rotated about the support shaft 15.
【0017】そして前記した通り、カメラ18のレンズ
部23のみが覗く孔5が設けられたバイザー4で頭部2
の前側が覆われ、さらにその前面に、例えば透明のアク
リル樹脂で曲面に形成されたシールド24が設けられて
いる。As described above, the visor 4 provided with the hole 5 through which only the lens portion 23 of the camera 18 can be seen is used.
Is covered with a shield 24 formed on the front surface thereof with a curved surface made of, for example, transparent acrylic resin.
【0018】さて、上記の如き構成のロボット1の頭部
2においては、第1ロータリーアクチュエータ11を駆
動すると、第1支持台8が垂直軸回りで回動する。これ
により、カメラ18はパン方向にその視線を移動させ
る。そして第2ロータリーアクチュエータ14を駆動す
ると、第2支持台17が水平軸回りで回動し、カメラ1
8の視線はチルト方向について移動する。これら第1、
第2両支持台8・17の回動運動を適宜に連動させるこ
とにより、カメラ18の視線をパン、チルトの両方向に
ついて自由に移動させることができる。ここで、頭部2
は第2支持台17と実質的に一体をなしているので、頭
部2に一体結合された透明アクリル樹脂からなるシール
ド24の部分も視線の向きと同一方向を向くように運動
する。In the head 2 of the robot 1 configured as described above, when the first rotary actuator 11 is driven, the first support 8 rotates around the vertical axis. Thereby, the camera 18 moves its line of sight in the pan direction. When the second rotary actuator 14 is driven, the second support 17 rotates about a horizontal axis, and the camera 1
The line of sight 8 moves in the tilt direction. These first,
By appropriately interlocking the rotational movements of the second support bases 8 and 17, the line of sight of the camera 18 can be freely moved in both pan and tilt directions. Here, head 2
Is substantially integral with the second support 17, so that the portion of the shield 24 made of transparent acrylic resin and integrally connected to the head 2 also moves so as to face the same direction as the line of sight.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上詳述した如く本発明の請求項1の構
成によれば、視覚手段としてのカメラと頭部のシールド
とが一体動作となるので、アクリル樹脂製シールド上に
おける視線の通る部位が変動しないことから、アクリル
樹脂部分の厚さの不均一に基因する画像歪みを生ぜずに
済み、視線精度を向上する上に大きな効果が得られる。As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, since the camera as the visual means and the shield of the head are operated integrally, the site where the line of sight passes on the acrylic resin shield. Does not fluctuate, so that image distortion due to unevenness in the thickness of the acrylic resin portion can be avoided, and a great effect can be obtained in improving the visual line accuracy.
【0020】そして請求項2の構成によれば、受光孔
(レンズ)のみを外方へ露出させることができるので、
撮像部への迷光進入を防止することが可能となり、画像
データの精度を向上する上に大きな効果が得られる。According to the second aspect of the present invention, only the light receiving hole (lens) can be exposed to the outside.
It is possible to prevent stray light from entering the imaging unit, and a great effect can be obtained in improving the accuracy of image data.
【図1】本発明が適用される人型ロボットの上半身の斜
視図FIG. 1 is a perspective view of the upper body of a humanoid robot to which the present invention is applied.
【図2】本発明による頭部の一部切除して示す正面図FIG. 2 is a front view showing a part of the head according to the present invention cut away.
【図3】本発明による頭部の左側面図FIG. 3 is a left side view of the head according to the present invention.
【図4】本発明による頭部の一部切除して示す背面図FIG. 4 is a rear view showing the head according to the present invention with a part of the head removed.
1 ロボット 2 頭部 4 バイザー 5 孔 8 第1支持台 11 第1ロータリーアクチュエータ 14 第2ロータリーアクチュエータ 17 第2支持台 18 カメラ 22 ステー 23 レンズ部 Reference Signs List 1 robot 2 head 4 visor 5 hole 8 first support 11 first rotary actuator 14 second rotary actuator 17 second support 18 camera 22 stay 23 lens unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // G03B 15/00 G03B 15/00 P Fターム(参考) 2C150 CA01 CA02 CA04 DA24 DA25 DA26 DA27 DA28 EB01 ED42 ED52 EF07 EF16 EF23 EF33 EH06 EH08 2H083 AA01 3F059 AA17 DB02 DB09 DE08 FB22 3F060 BA07 GA05 GA13 GB02 HA35──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (reference) // G03B 15/00 G03B 15/00 PF term (reference) 2C150 CA01 CA02 CA04 DA24 DA25 DA26 DA27 DA28 EB01 ED42 ED52 EF07 EF16 EF23 EF33 EH06 EH08 2H083 AA01 3F059 AA17 DB02 DB09 DE08 FB22 3F060 BA07 GA05 GA13 GB02 HA35
Claims (2)
合した第1の支持台と、 水平軸回りで回動自在なように前記第1の支持台に結合
した第2の支持台と、該第2の支持台に取り付けられた
視覚手段と、 前記第1、第2の支持台及びこれらを駆動するための駆
動手段と前記視覚手段との全体を覆うカバーとを有する
と共に、 前記カバーが、前記第2の支持台と実質的に一体をなす
ステーに結合されることを特徴とするロボットの頭部。A first support coupled to the neck so as to be rotatable about a vertical axis; and a second support coupled to the first support so as to be rotatable about a horizontal axis. And a visual means attached to the second support base; and a cover for covering the entirety of the first and second support bases, a driving means for driving them, and the visual means, The head of the robot, wherein the cover is coupled to a stay substantially integral with the second support.
えたバイザーが設けられることを特徴とする請求項1に
記載のロボットの頭部。2. The robot head according to claim 1, further comprising a visor provided with a hole having substantially the same diameter as a light receiving hole of the visual unit.
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