JP2003326490A - ロボット用付加的支持構造 - Google Patents

ロボット用付加的支持構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 付加的支持構造による手の重量増を回避して
手や腕の駆動系の余分な負担を無くし駆動系を簡易かつ
小型なものとするとともに、手の形状や機能設計の自由
度を高めてロボットの機能を高めることにある。 【解決手段】 ロボット１の体を支持する付加的支持構
造において、ロボット１の腕２の、手３が設けられた先
端部の関節２ｃ付近の部位に配設されて、そのロボット
１を支持する床面等の面に当接する当接部材７と、腕３
の、当接部材７が設けられた部位から基端部までの部分
とを具えてなることを特徴とする、ロボット用付加的支
持構造である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ロボットの体を
支持する脚と足や車輪等の支持構造の他に付加的に設け
られてロボットの転倒時や起き上がり時等にそのロボッ
トの体を支持する付加的支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】人型ロボット等のロボットでは一般に、
腕の先端部に、物を掴むグリッパや加工を行うツール等
である手を設けられており、ロボットの転倒時や起き上
がり時には、従来はその手が、そのロボットを支持する
床面や地面等の面に当接して腕と共働でそのロボットの
体を支持する。従って、従来のロボットでは手と腕とが
付加的支持構造として機能している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の付加的支持構造では、物を掴んだり加工を行ったり
する手の機能を損なわないようにするために、手にその
機能上必要となる以上の強度を与えたり、手が具えるセ
ンサのための保護部材を設けたりする必要があって、手
が重量増になって手や腕の駆動系に余分な負担がかかる
とともに、手の形状や機能設計の自由度が損なわれるい
う問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】こ
の発明は、上記課題を有利に解決した支持構造を提供す
ることを目的とするものであり、この発明のロボット用
付加的支持構造は、ロボットの体を支持する付加的支持
構造において、前記ロボットの腕の先端部もしくは中間
部の関節付近または脚の中間部の関節付近の部位に配設
されて、そのロボットを支持する面に当接する当接部材
と、前記腕または脚の、前記当接部材が配設された部位
から基端部までの部分と、を具えてなることを特徴とす
るものである。
【０００５】かかるこの発明のロボット用付加的支持構
造にあっては、ロボットの転倒時には、そのロボット
が、転倒方向に腕または脚を突き出すとともに当接部材
の付近の関節を作動させて、その関節よりも先に位置す
る、手や、先端部寄りの腕部分または脚部分を、そのロ
ボットを支持する床面や地面等の面から離れる方向に折
り曲げて退避させることで、当接部材が床面や地面等の
面に当接して、手首や肘や膝を突いたような状態とな
り、その当接部材と、その当接部材が配設された部位か
ら基端部までの腕部分または脚部分とが共働してロボッ
トの体を支持する。そしてその後の起き上がり時には、
その支持構造による支持状態でロボットが、脚と足ある
いは他の手段を作動させることにより体を起こす。
【０００６】またロボットが、自立し得る角度以上に体
を傾けて作業する場合にも、体を傾ける方向に腕または
脚を突き出すとともに当接部材の付近の関節を作動させ
て、その関節よりも先に位置する、手や、先端部寄りの
腕部分または脚部分を、そのロボットを支持する壁面や
台の側面等の面から離れる方向に折り曲げて退避させる
ことで、当接部材が壁面や台の側面等の面に当接して、
手首や肘や膝を突いたような状態となり、その当接部材
と、その当接部材の付近の関節から基端部までの腕部分
とが共働してロボットの体を支持する。そしてその後の
起き上がり時には、その支持構造による支持状態でロボ
ットが、脚と足あるいは他の手段を作動させることによ
り体を起こす。
【０００７】従って、この発明のロボット用付加的支持
構造によれば、手にその機能上必要となる以上の強度を
与えたり、手が具えるセンサのための保護部材を設けた
りしなくても手の機能を発揮させることができるので、
手の重量増を回避して手や腕の駆動系の余分な負担を無
くし駆動系を簡易かつ小型なものとし得るとともに、手
の形状や機能設計の自由度を高めてロボットの機能を高
めることができる。
【０００８】なお、この発明のロボット用付加的支持構
造においては、前記当接部材は、前記腕の先端部の関節
付近の部位に配設されていると好ましい。当接部材が腕
の先端部の関節付近の部位に配設されていれば、ロボッ
トを支持する面に当接部材が当接するまでの体の落下高
さを減らして衝撃力を減少させ、支持構造の高剛性化に
よる重量増を少なくすることができるからである。
【０００９】また、この発明のロボット用付加的支持構
造においては、前記当接部材は、滑り止め部材を具えて
いると好ましい。当接部材が滑り止め部材を具えていれ
ば、転倒した後や体を大きく傾けた後の起き上がり時
に、ロボットを支持する面に対して当接部材が滑るのを
防止して、脚と腕とを併せて使って起き上がる動作をよ
り容易なものにし得るからである。
【００１０】さらに、この発明のロボット用付加的支持
構造においては、前記支持構造は、緩衝手段を具えてい
ると好ましい。支持構造が緩衝手段を具えていれば、転
倒時等の衝撃力を吸収して体の各部の損傷を防止するこ
とができるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここ
に、図１は、この発明のロボット用付加的支持構造の一
実施例を具えるロボットを示す斜視図、図２（ａ），
（ｂ）は、そのロボットの腕の先端部の上記実施例のロ
ボット用付加的支持構造を手首を曲げた手とともに示す
正面図及び側面図、図３は、上記ロボットの腕の先端部
を手首を曲げた手とともに示す斜視図、図４は、上記ロ
ボットの腕の先端部の上記実施例のロボット用付加的支
持構造を手首を伸ばした手とともに示す側面図、図５
は、上記ロボットの腕の先端部を手首を伸ばした手とと
もに示す斜視図であり、図中、符号１は上記ロボット、
２はそのロボット１の腕、３はその腕２の先端部に設け
られた手、４はそのロボット１の脚、５はその脚４の先
端部に設けられた足、６はそのロボットの胴、そして７
は上記実施例のロボット用付加的支持構造の当接部材を
それぞれ示す。
【００１２】このロボット１は、図１に示すように、腕
２の基端部と中間部と先端部とに関節２ａ，２ｂ，２ｃ
をそれぞれ有するとともに、脚４の基端部と中間部と先
端部とに関節４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ有し、物を掴
むグリッパとして機能する手３は関節２ｃを介して腕２
の先端部に結合され、足５は関節４ｃを介して脚４の先
端部に結合され、腕２の基端部は関節２ａを介して胴６
の肩部に結合され、脚４の基端部は関節４ａを介して胴
６の腰部に結合されており、上記各関節は少なくとも１
自由度の回動が可能なように駆動手段を設けられて構成
されている。
【００１３】そしてこの実施例のロボット用付加的支持
構造はその構成部材として上記当接部材７を、図２に示
すように、両方の腕２の先端部の関節２ｃ付近の、概ね
腕２の軸線上の部位に固着されて具えており、その当接
部材７は、図４および図５に示すように、手首を伸ばし
た状態にすると、手３で隠れるようにされている。
【００１４】ここにおける当接部材７は、細畝状に凹凸
が設けられたゴム板によって形成されており、そのゴム
板の摩擦係数の高さによって滑り止め部材としても機能
し、またそのゴム板の弾性的性状によって緩衝手段とし
ても機能する。
【００１５】さらにこの実施例のロボット用付加的支持
構造は、当接部材７が両方の腕２の先端部に設けられて
いることから、両方の腕２の全体をその支持構造の構成
部材として具えている。
【００１６】かかる実施例のロボット用付加的支持構造
にあっては、ロボット１の転倒時には、そのロボット１
が、図６および図７に示すように、転倒方向に両方の腕
２を突き出すとともに当接部材７の付近の関節２ｃを作
動させて、その関節２ｃよりも先に位置する手３を、そ
のロボット１を支持する床面や地面等の面８から離れる
方向に折り曲げて退避させることで、図８および、その
図８の当接部材７付近を拡大した図９に示すように、両
方の腕２の当接部材７が床面や地面等の面８に当接し
て、手首を突いたような状態となり、その当接部材７
と、その当接部材７の付近の関節２ｃから基端部までの
腕部分である両腕２全体とが共働してそのロボット１の
体を支持する。
【００１７】そしてその後の起き上がり時には、その支
持構造による支持状態で、ロボット１が、図１０に示す
ように、関節４ａ〜４ｃの作動により脚４および足５を
屈曲させ、次いでそれらを胴６の前で伸ばして行くこと
により体を起こす。
【００１８】また、図示しないがロボット１が、自立し
得る角度以上に体を傾けて手３で作業をする等の場合に
も、体を傾ける方向に腕２を突き出すとともに当接部材
７の付近の関節２ｃを作動させて、その関節２ｃよりも
先に位置する手３を、そのロボット１を支持する壁面や
台の側面等の面から離れる方向に折り曲げて退避させる
ことで、当接部材７が壁面や台の側面等の面に当接し
て、手首を突いたような状態となり、その当接部材７
と、その当接部材７の付近の関節２ｃから基端部までの
腕部分である両腕２全体とが共働してロボット１の体を
支持する。そしてその後の起き上がり時には、その支持
構造による支持状態でロボット１が、上記と同様に脚４
と足５を作動させることにより体を起こす。
【００１９】従って、この実施例のロボット用付加的支
持構造によれば、手３にその機能上必要となる以上の強
度を与えたり、手３が具える図示しない触覚センサ等の
センサのための保護部材を設けたりしなくても手３のグ
リッパとしての機能を発揮させることができるので、手
３の重量増を回避して手や腕の駆動系の余分な負担を無
くし駆動系を簡易かつ小型なものとし得るとともに、手
３の形状や機能設計の自由度を高めてロボット１の機能
を高めることができる。
【００２０】しかも、この実施例のロボット用付加的支
持構造によれば、当接部材７が、腕２の先端部の関節２
ｃ付近に配設されているので、腕２を転倒方向や体を傾
ける方向に突き出すことで、ロボット１を支持する面８
に当接部材７が当接するまでの体の落下高さを減らして
衝撃力を減少させ、支持構造の高剛性化による重量増を
少なくすることができる。
【００２１】また、この実施例のロボット用付加的支持
構造によれば、当接部材７が、滑り止め部材を兼ねてい
るので、転倒した後や体を大きく傾けた後の起き上がり
時にロボット１を支持する面８に対して当接部材７が滑
るのを防止して、脚４と腕２とを併せて使って起き上が
る動作をより容易なものにすることができる。
【００２２】さらに、この実施例のロボット用付加的支
持構造によれば、当接部材７が、緩衝手段を兼ねている
ので、転倒時等の衝撃力を吸収してロボット１の体の各
部の損傷を防止することができる。
【００２３】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、例えば当接部材
７は腕２の中間部の関節２ｂ付近や脚４の中間部の関節
４ｂ付近の部位に設けられていても良く、それらの場合
に当接部材７は、上記実施例の場合に手３を折り曲げる
のと同様、腕２の関節２ｂよりも先端部寄りの部分や脚
４の関節４ｂよりも先端部寄りの部分をそれらの関節で
折り曲げると出現するようにしても良い。また当接部材
は、別途の開閉手段でカバーを開くと出現するようにし
ても良い。
【００２４】さらに、手３は加工を行うツール等の機能
を持つものでも良い。また、滑り止め部材は当接部材と
別個に腕や脚に例えば出入り可能に設けても良く、緩衝
手段も当接部材と別個に例えば当接部材の裏側あるいは
腕や脚の基端部等に設けても良い。そしてこの発明にお
けるロボットは、本来の支持構造として脚と足でなく車
輪やクローラ等を持つものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のロボット用付加的支持構造の一実
施例を具えるロボットを示す斜視図である。
【図２】 （ａ），（ｂ）は、そのロボットの腕の先端
部の上記実施例のロボット用付加的支持構造を手首を曲
げた手とともに示す正面図及び側面図である。
【図３】 上記ロボットの腕の先端部を手首を曲げた手
とともに示す斜視図である。
【図４】 上記ロボットの腕の先端部の上記実施例のロ
ボット用付加的支持構造を手首を伸ばした手とともに示
す側面図である。
【図５】 上記ロボットの腕の先端部を手首を伸ばした
手とともに示す斜視図である。
【図６】 上記ロボットの付加的の上記実施例のロボッ
ト用付加的支持構造の準備状態を示す斜視図である。
【図７】 上記ロボットの付加的の上記実施例のロボッ
ト用付加的支持構造の状態を示す斜視図である。
【図８】 上記ロボットの付加的の上記実施例のロボッ
ト用付加的支持構造の状態を示す側面図である。
【図９】 図８の当接部材付近を拡大して示す説明図で
ある。
【図１０】 上記ロボットの起き上がり時の状態を示す
側面図である。
【符号の説明】
１ ロボット ２ 腕 ２ａ，２ｂ，２ｃ 関節 ３ 手 ４ 脚 ４ａ，４ｂ，４ｃ 関節 ５ 足 ６ 胴 ７ 当接部材 ８ 床面や地面等の面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石崎 雅一 東京都北区滝野川１−３−11 川田工業株 式会社内 (72)発明者 大沢 忠明 東京都北区滝野川１−３−11 川田工業株 式会社内 (72)発明者 赤地 一彦 東京都北区滝野川１−３−11 川田工業株 式会社内 (72)発明者 金子 健二 茨城県つくば市東１丁目１番地１ 独立行 政法人産業技術総合研究所つくばセンター 内 (72)発明者 金広 文男 茨城県つくば市東１丁目１番地１ 独立行 政法人産業技術総合研究所つくばセンター 内 (72)発明者 藤原 清司 茨城県つくば市東１丁目１番地１ 独立行 政法人産業技術総合研究所つくばセンター 内 Ｆターム(参考） 3C007 CS08 CX00 CX09 CY00 CY13 CY32 CY36 WA03 WA13

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロボットの体を支持する付加的支持構造
    において、 前記ロボットの腕の先端部もしくは中間部の関節付近ま
    たは脚の中間部の関節付近の部位に配設されて、そのロ
    ボットを支持する面に当接する当接部材と、 前記腕または脚の、前記当接部材が配設された部位から
    基端部までの部分と、を具えてなることを特徴とする、
    ロボット用付加的支持構造。
  2. 【請求項２】 前記当接部材は、前記腕の先端部の関節
    付近の部位に配設されていることを特徴とする、請求項
    １記載のロボット用付加的支持構造。
  3. 【請求項３】 前記当接部材は、滑り止め部材を具えて
    いることを特徴とする、請求項１または２記載のロボッ
    ト用付加的支持構造。
  4. 【請求項４】 前記支持構造は、緩衝手段を具えている
    ことを特徴とする、請求項１から３までの何れか記載の
    ロボット用付加的支持構造。
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