JP2002178278A - ロボットの口唇機構および口唇駆動方法 - Google Patents
ロボットの口唇機構および口唇駆動方法Info
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- JP2002178278A JP2002178278A JP2000377077A JP2000377077A JP2002178278A JP 2002178278 A JP2002178278 A JP 2002178278A JP 2000377077 A JP2000377077 A JP 2000377077A JP 2000377077 A JP2000377077 A JP 2000377077A JP 2002178278 A JP2002178278 A JP 2002178278A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 口唇と他の顔構成要素との自然なバランスを
保ちながら，多様で豊かな表情を表出することができる
ロボットの口唇機構を実現する。 【解決手段】 第１の回転軸１を，上唇部３の前端付近
に設け，上唇駆動モータ６により回転軸１を中心として
上唇部３と下唇部４の全体を回転させる。第２の回転軸
２を，上唇部３と下唇部４との後端側結合部分に設け，
下唇駆動モータ７により回転軸２を中心として上唇部３
に対して下唇部４を回転させる。
保ちながら，多様で豊かな表情を表出することができる
ロボットの口唇機構を実現する。 【解決手段】 第１の回転軸１を，上唇部３の前端付近
に設け，上唇駆動モータ６により回転軸１を中心として
上唇部３と下唇部４の全体を回転させる。第２の回転軸
２を，上唇部３と下唇部４との後端側結合部分に設け，
下唇駆動モータ７により回転軸２を中心として上唇部３
に対して下唇部４を回転させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，人間型ロボット
（ヒューマノイド）や動物型ロボットの口唇部分の構造
およびその駆動方法に関するものである。本機構によっ
て，２つの自由度のみの比較的簡易な構成で，多様な表
情を表出することができる。
（ヒューマノイド）や動物型ロボットの口唇部分の構造
およびその駆動方法に関するものである。本機構によっ
て，２つの自由度のみの比較的簡易な構成で，多様な表
情を表出することができる。
【０００２】
【従来の技術】図６は，本発明を適用する人間型ロボッ
トの例を示す。図６に示すような人間型ロボットまたは
動物型ロボットでは，簡単な機構で多様な表情を表出す
ることが望まれる。表情を変える際に，口唇の動作はも
っとも重要な役割を果たす。
トの例を示す。図６に示すような人間型ロボットまたは
動物型ロボットでは，簡単な機構で多様な表情を表出す
ることが望まれる。表情を変える際に，口唇の動作はも
っとも重要な役割を果たす。
【０００３】図７および図８は，従来の口唇機構の例を
示す。従来からある口唇部分の構造および駆動方法は，
おおむね次の２種類に分類される。第１は，図７に示す
ような１自由度方式であり，第２は，図８に示すような
同軸２自由度方式である。
示す。従来からある口唇部分の構造および駆動方法は，
おおむね次の２種類に分類される。第１は，図７に示す
ような１自由度方式であり，第２は，図８に示すような
同軸２自由度方式である。
【０００４】１自由度方式は，図７（Ａ）に示すよう
に，上唇部（あるいは上顎）３１をロボットの頭部に固
定し，下唇部（あるいは下顎）４１を上下させることに
より口唇を開閉させる方式である。
に，上唇部（あるいは上顎）３１をロボットの頭部に固
定し，下唇部（あるいは下顎）４１を上下させることに
より口唇を開閉させる方式である。
【０００５】同軸２自由度方式は，図８（Ａ）に示すよ
うに，上唇部（あるいは上顎）３２と下唇部（あるいは
下顎）４２とを同軸の２つの自由度で，それぞれ独立に
上下させる方式である。
うに，上唇部（あるいは上顎）３２と下唇部（あるいは
下顎）４２とを同軸の２つの自由度で，それぞれ独立に
上下させる方式である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】これら従来の方式に
は，それぞれ以下のような欠点がある。
は，それぞれ以下のような欠点がある。
【０００７】１自由度方式の場合，図７（Ｂ）〜（Ｄ）
に示すように，下唇を下げることによって，微笑み
（快）を表現することができるが，嫌悪や悲しみ（不
快）や驚きなどを表現することができない。
に示すように，下唇を下げることによって，微笑み
（快）を表現することができるが，嫌悪や悲しみ（不
快）や驚きなどを表現することができない。
【０００８】また，同軸２自由度方式の場合，上唇を上
げることによって嫌悪や悲しみ（不快）を表現すること
ができ，上下の唇を開くことによって驚きを表現するこ
とができるが，目や鼻といった他の顔構成要素との自然
な位置関係が崩れてしまう。すなわち，図８（Ｂ）〜
（Ｄ）に示すロボットの表情において，特に口を大きく
開いたときには，（Ｃ），（Ｄ）のように，上唇が鼻と
重なってしまうことがあり，表情としては，不自然なも
のになってしまう。
げることによって嫌悪や悲しみ（不快）を表現すること
ができ，上下の唇を開くことによって驚きを表現するこ
とができるが，目や鼻といった他の顔構成要素との自然
な位置関係が崩れてしまう。すなわち，図８（Ｂ）〜
（Ｄ）に示すロボットの表情において，特に口を大きく
開いたときには，（Ｃ），（Ｄ）のように，上唇が鼻と
重なってしまうことがあり，表情としては，不自然なも
のになってしまう。
【０００９】本発明は上記問題点の解決を図り，口唇と
他の顔構成要素との自然なバランスを保ちながら，多様
で豊かな表情を表出することができるロボットの口唇機
構を提供することを目的とする。
他の顔構成要素との自然なバランスを保ちながら，多様
で豊かな表情を表出することができるロボットの口唇機
構を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】図１は，本発明の原理を
説明する図である。図中，１，２は回転軸，３は上唇
部，４は下唇部，５は上顎部，６は上唇駆動モータ，７
は下唇駆動モータ，８は駆動用係合部を表す。
説明する図である。図中，１，２は回転軸，３は上唇
部，４は下唇部，５は上顎部，６は上唇駆動モータ，７
は下唇駆動モータ，８は駆動用係合部を表す。
【００１１】本発明では，頭部に可動する上唇部３と下
唇部４とを有するロボットにおいて，２つの自由度（回
転軸１，２）を，図１に示すように配置することによっ
て，従来の方式が持っている問題点を克服する。
唇部４とを有するロボットにおいて，２つの自由度（回
転軸１，２）を，図１に示すように配置することによっ
て，従来の方式が持っている問題点を克服する。
【００１２】すなわち，第１の回転軸１は，上唇部３の
前端付近に設けられ，上唇駆動モータ６は，回転軸１を
中心として上唇部３と下唇部４の全体を回転させる。第
２の回転軸２は，上唇部３と下唇部４との後端側結合部
分に設けられ，下唇駆動モータ７は，回転軸２を中心と
して上唇部３に対して下唇部４を回転させる。
前端付近に設けられ，上唇駆動モータ６は，回転軸１を
中心として上唇部３と下唇部４の全体を回転させる。第
２の回転軸２は，上唇部３と下唇部４との後端側結合部
分に設けられ，下唇駆動モータ７は，回転軸２を中心と
して上唇部３に対して下唇部４を回転させる。
【００１３】上唇駆動モータ６は，上唇部３と回転軸１
を介して結合される上顎部５の奥側に取り付けられ，駆
動用係合部８を介して，上唇部３と下唇部４との後端側
の結合部分を上下させる。
を介して結合される上顎部５の奥側に取り付けられ，駆
動用係合部８を介して，上唇部３と下唇部４との後端側
の結合部分を上下させる。
【００１４】下唇駆動モータ７の出力軸は回転軸２とし
て用いられ，下唇部４を回転軸２の周りで回転させる。
下唇駆動モータ７の出力軸と回転軸２とがベルトやギヤ
を介して結合する構造にしてもよい。
て用いられ，下唇部４を回転軸２の周りで回転させる。
下唇駆動モータ７の出力軸と回転軸２とがベルトやギヤ
を介して結合する構造にしてもよい。
【００１５】上唇駆動モータ６および下唇駆動モータ７
によって，例えば以下のような表情を表出させることが
できる。 (a) 上唇部３と下唇部４とを閉じたまま，口唇全体の向
きを上向きにする。 (b) 上唇部３と下唇部４とを閉じたまま，口唇全体の向
きを下向きにする。 (c) 口唇全体の向きを上向きにし，上唇部３と下唇部４
とを開く。 (d) 口唇全体の向きを下向きにし，上唇部３と下唇部４
とを開く。
によって，例えば以下のような表情を表出させることが
できる。 (a) 上唇部３と下唇部４とを閉じたまま，口唇全体の向
きを上向きにする。 (b) 上唇部３と下唇部４とを閉じたまま，口唇全体の向
きを下向きにする。 (c) 口唇全体の向きを上向きにし，上唇部３と下唇部４
とを開く。 (d) 口唇全体の向きを下向きにし，上唇部３と下唇部４
とを開く。
【００１６】これらの組み合わせによって，不自然さの
ない豊かな表情を作り出すことが可能になる。
ない豊かな表情を作り出すことが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図２は，本発明の実施の形態に係
る口唇機構の組み立て図，図３は，本発明の実施の形態
に係る口唇機構の分解図である。
る口唇機構の組み立て図，図３は，本発明の実施の形態
に係る口唇機構の分解図である。
【００１８】本発明では，上唇部３の回転軸１を唇の両
端部ではなく，上唇部３の前端付近（鼻の下あたり）に
配置する。これにより，上唇部３の前端部をほとんど動
かさずに，唇の両端部を上下させるような動作が実現す
る。
端部ではなく，上唇部３の前端付近（鼻の下あたり）に
配置する。これにより，上唇部３の前端部をほとんど動
かさずに，唇の両端部を上下させるような動作が実現す
る。
【００１９】また，下唇部４の回転軸２を唇の両端部に
配置し，この軸を上唇部３の両端部に連結させる。すな
わち上下の唇は，両端部を回転軸２として，開閉するこ
とができる。
配置し，この軸を上唇部３の両端部に連結させる。すな
わち上下の唇は，両端部を回転軸２として，開閉するこ
とができる。
【００２０】図２および図３に示す口唇部機構（自由度
の配置）についてさらに詳述する。上顎部５は，顔（頭
部）に固定され，その先端に上唇部３を接続するための
水平回転軸（回転軸１）を持つ。上顎部５の先端の回転
軸１に，上唇部３の前端付近が取り付けられる。ここで
前端付近とは，上唇部３を横から見たときに上唇部３全
体の中央より前端側の部分を意味する。上唇部３は，こ
の回転軸１を中心に回転できる。
の配置）についてさらに詳述する。上顎部５は，顔（頭
部）に固定され，その先端に上唇部３を接続するための
水平回転軸（回転軸１）を持つ。上顎部５の先端の回転
軸１に，上唇部３の前端付近が取り付けられる。ここで
前端付近とは，上唇部３を横から見たときに上唇部３全
体の中央より前端側の部分を意味する。上唇部３は，こ
の回転軸１を中心に回転できる。
【００２１】上唇部３は，その両端に下唇部４と連結す
るための水平回転軸（回転軸２）を持つ。上唇部３両端
の回転軸２に，下唇部４の両端部が取り付けられる。下
唇部４は，この回転軸２を中心に回転できる。
るための水平回転軸（回転軸２）を持つ。上唇部３両端
の回転軸２に，下唇部４の両端部が取り付けられる。下
唇部４は，この回転軸２を中心に回転できる。
【００２２】実際には，何らかの動力によって２つの自
由度（回転軸１，２）を駆動することになる。本実施の
形態では，片端に回転運動を出力する軸を持った電気モ
ータで構成される上唇駆動モータ６と下唇駆動モータ７
とを用いている。これに必要に応じて減速機を組み合わ
せることもできる。しかし，これら２つの自由度を駆動
できれば，電気モータに限らず，どのようなアクチュエ
ータを用いてもよく，またアクチュエータをどのような
位置に配置してもよい。
由度（回転軸１，２）を駆動することになる。本実施の
形態では，片端に回転運動を出力する軸を持った電気モ
ータで構成される上唇駆動モータ６と下唇駆動モータ７
とを用いている。これに必要に応じて減速機を組み合わ
せることもできる。しかし，これら２つの自由度を駆動
できれば，電気モータに限らず，どのようなアクチュエ
ータを用いてもよく，またアクチュエータをどのような
位置に配置してもよい。
【００２３】図４は，回転軸１の駆動方法の一例を示す
図であって，回転軸１を中心として上唇部３を回転させ
るための駆動用係合部８の構成例を示している。図４に
おいて，８ａは駆動側係合部であり，上唇駆動モータ６
のモータ出力軸９によって回転する。８ｂは被駆動側係
合部であり，上唇部３の後端部分に駆動側係合部８ａと
係合するように設けられている。
図であって，回転軸１を中心として上唇部３を回転させ
るための駆動用係合部８の構成例を示している。図４に
おいて，８ａは駆動側係合部であり，上唇駆動モータ６
のモータ出力軸９によって回転する。８ｂは被駆動側係
合部であり，上唇部３の後端部分に駆動側係合部８ａと
係合するように設けられている。
【００２４】図４（Ａ）の例では，駆動側係合部８ａ，
被駆動側係合部８ｂは，平歯車で構成され，平歯車が噛
み合わせられて，モータ出力軸９の回転が被駆動側へ伝
達されるようになっている。図４（Ｂ）の例では，駆動
側係合部８ａ，被駆動側係合部８ｂの双方または一方
が，ゴムなどの弾性体で構成され，駆動側係合部８ａと
被駆動側係合部８ｂとの間の摩擦力によって，モータ出
力軸９の回転が被駆動側へ伝達されるようになってい
る。なお，この例に限らず，ベルトその他を用いた駆動
力の伝達機構を用いてもよい。
被駆動側係合部８ｂは，平歯車で構成され，平歯車が噛
み合わせられて，モータ出力軸９の回転が被駆動側へ伝
達されるようになっている。図４（Ｂ）の例では，駆動
側係合部８ａ，被駆動側係合部８ｂの双方または一方
が，ゴムなどの弾性体で構成され，駆動側係合部８ａと
被駆動側係合部８ｂとの間の摩擦力によって，モータ出
力軸９の回転が被駆動側へ伝達されるようになってい
る。なお，この例に限らず，ベルトその他を用いた駆動
力の伝達機構を用いてもよい。
【００２５】なお，上唇部３の回転の大きさを制限する
ために，例えば図４（Ｂ）に示すように，被駆動側係合
部８ｂの上部および下部に突起等による係止部１０，１
１を形成してもよい。回転の大きさは，上唇駆動モータ
６の制御によって制限してもよい。
ために，例えば図４（Ｂ）に示すように，被駆動側係合
部８ｂの上部および下部に突起等による係止部１０，１
１を形成してもよい。回転の大きさは，上唇駆動モータ
６の制御によって制限してもよい。
【００２６】図５は，本発明を用いた場合の口唇動作の
例を示している。以上の機構によって，図５（Ａ）〜
（Ｃ）に示すように上下の唇を動かすことができ，快・
不快や驚きといった表情を，他の顔構成要素との自然な
位置関係を保ちながら，表出することができる。このと
きに，上唇が鼻と重なってしまうような不自然な表情に
なることはない。
例を示している。以上の機構によって，図５（Ａ）〜
（Ｃ）に示すように上下の唇を動かすことができ，快・
不快や驚きといった表情を，他の顔構成要素との自然な
位置関係を保ちながら，表出することができる。このと
きに，上唇が鼻と重なってしまうような不自然な表情に
なることはない。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
２つの自由度のみによる比較的簡易な構成で，他の顔構
成要素との自然なバランスを保ちながら，複雑な非言語
情報（快・不快や，驚きといった表情）を表出すること
ができるようになり，ロボットと人間のコミュニケーシ
ョンをより自然なものにすることが可能になる。
２つの自由度のみによる比較的簡易な構成で，他の顔構
成要素との自然なバランスを保ちながら，複雑な非言語
情報（快・不快や，驚きといった表情）を表出すること
ができるようになり，ロボットと人間のコミュニケーシ
ョンをより自然なものにすることが可能になる。
【００２８】また，ロボットが音声合成などによって発
声するような場合に，発声時における実際の人間の口の
動きに近い動きを実現することができ，ロボットとの会
話の際にリアリティさを持たせることができる。
声するような場合に，発声時における実際の人間の口の
動きに近い動きを実現することができ，ロボットとの会
話の際にリアリティさを持たせることができる。
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る口唇機構の組み立て
図である。
図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る口唇機構の分解図で
ある。
ある。
【図４】駆動用係合部の構成例を示す図である。
【図５】本発明を用いた場合の口唇動作を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明を適用する人間型ロボットの例を示す図
である。
である。
【図７】従来技術の口唇機構を示す図である。
【図８】従来技術の口唇機構を示す図である。
１，２ 回転軸 ３ 上唇部 ４ 下唇部 ５ 上顎部 ６ 上唇駆動モータ ７ 下唇駆動モータ ８ 駆動用係合部
Claims (3)
- 【請求項１】 可動する上唇部と下唇部とを有する人間
型ロボットまたは動物型ロボットの口唇機構であって，
上唇部の前端付近を回転中心として上唇部と下唇部の全
体を回転させる第１の駆動手段と，上唇部と下唇部との
後端側結合部分を回転中心として上唇部に対して下唇部
を回転させる第２の駆動手段とを備えたことを特徴とす
るロボットの口唇機構。 - 【請求項２】 前記第１の駆動手段は，上唇部の後端側
部分と係合する位置に設けられ，上唇部の後端側部分と
係合することにより，上唇部と下唇部の全体を駆動する
ことを特徴とするロボットの口唇機構。 - 【請求項３】 開閉する口唇機構を有する人間型ロボッ
トまたは動物型ロボットの上唇部と下唇部とを駆動する
ロボットの口唇駆動方法であって，口唇の向きを変える
際には，第１の駆動手段により，上唇部の前端付近を回
転中心として上唇部と下唇部の全体を回転させ，口唇を
開閉させる際には，第２の駆動手段により，上唇部と下
唇部との後端側結合部分を回転中心として上唇部に対し
て下唇部を回転させることを特徴とするロボットの口唇
駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000377077A JP3538637B2 (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | ロボットの口唇機構および口唇駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000377077A JP3538637B2 (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | ロボットの口唇機構および口唇駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002178278A true JP2002178278A (ja) | 2002-06-25 |
| JP3538637B2 JP3538637B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=18845851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000377077A Expired - Lifetime JP3538637B2 (ja) | 2000-12-12 | 2000-12-12 | ロボットの口唇機構および口唇駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3538637B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101026104B1 (ko) | 2008-09-26 | 2011-04-05 | 주식회사 로보스타 | 로봇의 안면부 감정표현 장치 |
| KR101095928B1 (ko) | 2009-05-11 | 2011-12-19 | 한국과학기술연구원 | 로봇의 입술구동장치 |
| TWI391171B (zh) * | 2009-12-30 | 2013-04-01 | Univ Southern Taiwan | 可產生表情變化的臉部裝置 |
| CN103341859A (zh) * | 2013-07-02 | 2013-10-09 | 上海大学 | 机器人嘴部五杆运动机构 |
| US20200206904A1 (en) * | 2017-09-15 | 2020-07-02 | Groove X, Inc. | Robot that acts comically, and structure thereof |
| CN112870733A (zh) * | 2020-01-23 | 2021-06-01 | 株式会社万代 | 构造体 |
| CN114833846A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-02 | 重庆理工大学 | 一种仿人表情机器人的嘴部机构 |
-
2000
- 2000-12-12 JP JP2000377077A patent/JP3538637B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101026104B1 (ko) | 2008-09-26 | 2011-04-05 | 주식회사 로보스타 | 로봇의 안면부 감정표현 장치 |
| KR101095928B1 (ko) | 2009-05-11 | 2011-12-19 | 한국과학기술연구원 | 로봇의 입술구동장치 |
| US8280553B2 (en) | 2009-05-11 | 2012-10-02 | Korea Institute Of Science And Technology | Lip moving device for use in robots |
| TWI391171B (zh) * | 2009-12-30 | 2013-04-01 | Univ Southern Taiwan | 可產生表情變化的臉部裝置 |
| CN103341859A (zh) * | 2013-07-02 | 2013-10-09 | 上海大学 | 机器人嘴部五杆运动机构 |
| US20200206904A1 (en) * | 2017-09-15 | 2020-07-02 | Groove X, Inc. | Robot that acts comically, and structure thereof |
| US11712796B2 (en) * | 2017-09-15 | 2023-08-01 | Groove X, Inc. | Robot that acts comically, and structure thereof |
| CN112870733A (zh) * | 2020-01-23 | 2021-06-01 | 株式会社万代 | 构造体 |
| CN114833846A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-08-02 | 重庆理工大学 | 一种仿人表情机器人的嘴部机构 |
| CN114833846B (zh) * | 2022-05-23 | 2023-08-11 | 重庆理工大学 | 一种仿人表情机器人的嘴部机构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3538637B2 (ja) | 2004-06-14 |
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