JP2005125469A - Cover for head oscillation mechanism of humanoid robot - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、人型ロボットの、頭を支持する首フレームの、胴体に対する少なくともピッチ軸線周りの前後の傾動とヨー軸線周りの左右の回動とを行わせる首振り機構の、少なくとも基部を覆うカバーに関するものである。 The present invention provides a cover for covering at least the base of a swing mechanism that causes a neck frame of a humanoid robot to tilt forward and backward about the pitch axis and rotate left and right about the yaw axis with respect to the body of the neck frame that supports the head. It is about.
人型ロボットにおいて、頭を支持する首フレームにピッチ軸線周りの前後の傾動とヨー軸線周りの左右の回動とを行わせる首振り機構は、可動範囲が広いことからカバーする部材の構成が難しいため、従来は、カバーを設けないか、伸縮性のある布等をカバーとするか、例えば特許文献1に記載のようにヨー軸線周りの左右の回動を首フレームの軸線周りのものにして可動範囲を狭めてカバーするようにしていた。
しかしながら、カバーを全く設けないと、耐塵性能を確保することが困難であり、伸縮性のある布等をカバーとすると、美観上好ましくないうえに複数台のロボット間で形状を統一できないという問題があった。 However, if no cover is provided, it is difficult to ensure dust resistance, and using a stretchable cloth is not aesthetically pleasing, and the shape cannot be unified among multiple robots. there were.
そして可動範囲を狭めると、頭の動きが人と異なるため不自然に見えるという問題があった。 When the range of motion was narrowed, there was a problem that the movement of the head was different from that of humans and it seemed unnatural.
この発明は上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明の人型ロボットの首振り機構カバーは、人型ロボットの、頭を支持する首フレームの、胴体に対する、少なくともピッチ軸線周りの前後の傾動とヨー軸線周りの左右の回動とを行わせる首振り機構を覆うカバーにおいて、前記首フレームを挿通されてその首フレームの前記ピッチ軸線周りの傾動を許容する長孔を持ち前記首フレームと一緒に前記ヨー軸線周りに回動される第1カバー部材と、前記第1カバー部材の内側にその第1カバー部材に対し移動可能に配置されて前記長孔を内側から覆うとともに前記首フレームを挿通される孔を持ち前記首フレームに固定される第2カバー部材と、を具えることを特徴とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to advantageously solve the above-mentioned problems, and a swing mechanism cover of a humanoid robot according to the present invention is at least a pitch of a neck frame supporting a head of a humanoid robot with respect to a trunk. A cover that covers a swing mechanism that tilts back and forth around the axis and rotates left and right around the yaw axis, and has a slot that is inserted through the neck frame and allows the neck frame to tilt around the pitch axis. A first cover member that is rotated about the yaw axis together with the neck frame; and is disposed inside the first cover member so as to be movable with respect to the first cover member and covers the elongated hole from the inside. And a second cover member having a hole inserted through the neck frame and fixed to the neck frame.
かかるこの発明の人型ロボットの首振り機構カバーにあっては、第1カバー部材が、首振り機構の、頭を支持する首フレームを挿通されてその首フレームのピッチ軸線周りの前後の傾動を許容する長孔を持ち、その首フレームと一緒にヨー軸線周りに回動され、そして第2カバー部材が、前記第1カバー部材の内側にその第1カバー部材に対し移動可能に配置されて前記長孔を内側から覆うとともに前記首フレームを挿通される孔を持ち前記首フレームに固定されるので、首振り機構が首フレームをピッチ軸線周り前後に傾動させると、第1カバー部材の長孔が、その首フレームの前後の傾動を許容し、その首フレームに固定された第2カバー部材が、第1カバー部材の内側にてその第1カバー部材に対し移動しつつ第1カバー部材の長孔を内側から覆う。そして首振り機構が首フレームをその傾動状態でさらにヨー軸線周りに回動させると、第1カバー部材が、その首フレームと一緒にヨー軸線周りに回動される。 In the swing mechanism cover of the humanoid robot according to the present invention, the first cover member is inserted through the neck frame that supports the head of the swing mechanism and tilts forward and backward around the pitch axis of the neck frame. A perforating slot, pivoted about the yaw axis along with its neck frame, and a second cover member disposed inside said first cover member so as to be movable relative to said first cover member; Since the long hole is covered from the inside and has a hole through which the neck frame is inserted, and is fixed to the neck frame, when the swing mechanism tilts the neck frame back and forth around the pitch axis, the long hole of the first cover member The second cover member that is allowed to tilt forward and backward of the neck frame and the second cover member fixed to the neck frame moves relative to the first cover member inside the first cover member, and is a long hole in the first cover member The Cover from the side. When the swing mechanism further rotates the neck frame about the yaw axis in the tilted state, the first cover member is rotated about the yaw axis together with the neck frame.
従って、この発明の人型ロボットの首振り機構カバーによれば、各カバー部材を所定形状を維持するようにしても、首振り機構を覆いつつ、首フレームひいては頭の前後の傾動とその傾動状態での左右の回動とを首振り機構に許容するので、耐塵性能を確保しながら、美観を向上させるとともに複数台のロボット間で形状を統一でき、しかも可動範囲を狭めないので頭の動きを人と同様の自然なものとすることができる。 Therefore, according to the swing mechanism cover of the humanoid robot of the present invention, even if each cover member maintains the predetermined shape, the neck frame and thus the tilting of the head in front and back and the tilting state while covering the swing mechanism Since the swing mechanism allows left and right pivoting at the same time, it is possible to improve the aesthetics while ensuring dust resistance, to unify the shape among multiple robots, and to move the head because it does not narrow the movable range. It can be as natural as a person.
なお、この発明の人型ロボットの首振り機構カバーにおいては、前記首振り機構が、前記首フレームの、前記胴体に対するロール軸線周りの左右の傾動も行わせるものであって、前記首振り機構カバーが、前記首フレームを挿通されて前記胴体に対するその首フレームのロール軸線周りの左右の傾動および前記ピッチ軸線周りの傾動を許容する孔を持ち前記第1カバー部材の少なくとも下部を移動可能に外側から覆って前記胴体に固定される第3カバー部材を具えていても良く、このようにすれば、第3カバー部材が、首フレームを挿通されて胴体に対するその首フレームのロール軸線周りの左右の傾動およびピッチ軸線周りの前後の傾動を許容する孔を持ち、第1カバー部材の少なくとも下部を移動可能に外側から覆って胴体に固定されるので、上記効果を奏しつつ、頭の動きの自由度をさらに高めることができる。 In the swing mechanism cover of the humanoid robot according to the present invention, the swing mechanism also causes the neck frame to tilt left and right around the roll axis with respect to the body, and the swing mechanism cover Has a hole that is inserted through the neck frame and allows right and left tilting around the roll axis of the neck frame and tilting around the pitch axis with respect to the body, so that at least the lower part of the first cover member can be moved from the outside. A third cover member that covers and is fixed to the body may be provided, and in this way, the third cover member is inserted into the neck frame and tilted left and right around the roll axis of the neck frame with respect to the body. And a hole allowing tilting back and forth around the pitch axis, and at least the lower part of the first cover member is movably covered from the outside and fixed to the body. In, while exhibit the above effects, it is possible to further increase the degree of freedom of movement of the head.
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、この発明の人型ロボットの首振り機構カバーの第1実施例の外観を示す斜視図、図2(a),(b)は、その人型ロボットの全体を示す正面図および側面図、図3(a),(b)は、上記第1実施例のカバーをそのカバーが覆う首振り機構とともに示す正面側および側面側からそれぞれ見た断面図、そして図4は、カバーを除いた上記首振り機構の、図3(b)のA―A線に沿う断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the external appearance of the first embodiment of the swing mechanism cover of the humanoid robot according to the present invention, and FIGS. 2A and 2B are front views showing the entire humanoid robot. 3 (a) and 3 (b) are cross-sectional views seen from the front side and the side showing the cover of the first embodiment together with the swing mechanism covered by the cover, respectively, and FIG. It is sectional drawing which follows the AA line of FIG.3 (b) of the said swing mechanism except the cover.
図2(a),(b)に示すように、上記人型ロボットは胴体1の下に二本の脚2を具え、それらの脚2で既知の方法により倒立振り子的に動的バランスをとりながら歩行するものである。この人型ロボットはまた、胴体1のロボット自身から見て左右に腕3を具えるとともに、胴体1上に頭4を具え、その頭4を、ピッチ軸線P周りに前後に傾動させることができるとともに、その傾動状態のままヨー軸線Y周りに左右に回動させることができ、かかる頭4の前後の傾動および左右の回動は、図3(a),(b)および図4に示す如き首振り機構5が、頭4を支持する筒状の首フレーム6を介して行わせている。
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the humanoid robot has two
ここにおける首振り機構5は、首フレーム6を胴体1に対しピッチ軸線P周りに前後に傾動させる前後傾動部5aと、その前後傾動部5aを介して首フレーム6を胴体1に対しヨー軸線Y周りに左右に回動させる左右回動部5bとを有しており、前後傾動部5aは、首フレーム6を支持する上フレーム5cを、中フレーム5dでピッチ軸線P周りに回動可能に支持するとともに、その中フレーム5dに固定されたサーボモータ5eでハーモニックドライブ(商品名)5fを介して高減速比でピッチ軸線P周りに回動させ、左右回動部5bは、その中フレーム5dを、胴体1のカバー内の箱状の胴体フレーム1aの上面に突設された筒状の下フレーム5gでヨー軸線Y周りに回動可能に支持するとともに、その下フレーム5gの後方にて胴体フレーム1aに固定されたサーボモータ5hでベルト伝動機構5iとハーモニックドライブ5jを介して高減速比でヨー軸線Y周りに回動させるものである。
The
図中符号7で示す上記第1実施例のカバーは、この首振り機構5を覆うためのもので、図1〜図3に示すように、第1カバー部材7aと、第2カバー部材7bと、下部カバー部材7cとを具えており、ここで、第1カバー部材7aは、概略ドーム状をなしていて、その上部に、首フレーム6を挿通されてその首フレーム6の上記ピッチ軸線P周りの傾動を許容する長孔7dを持ち、首振り機構5の中フレーム5dに固定されて首フレーム6と一緒に上記ヨー軸線Y周りに回動される。また第2カバー部材7bは、概略弓形をなしていて、第1カバー部材7aの内側に、その第1カバー部材7aに対し上記長孔7dに沿って移動し得るように配置されて、その長孔7dを内側から覆うとともに、首フレーム6を挿通される孔7eを持ち、首フレーム6に固定されている。そして下部カバー部材7cは、この実施例では胴体フレーム1aの上面上に固定されて、下フレーム5gおよびサーボモータ5hを挿通されるとともに、第1カバー部材7aの下端の開口を下から覆っている。
The cover of the first embodiment indicated by
かかるこの第1実施例の首振り機構カバーにあっては、例えば図5および図6中矢印Fで示すように、首振り機構5が首フレーム6をピッチ軸線P周りに前方に傾動させると、第1カバー部材7aの長孔7dが、その首フレーム6の前方への傾動を許容し、その首フレーム6に固定された第2カバー部材7bが、第1カバー部材7aの内側にてその第1カバー部材7aに対し移動しつつ第1カバー部材7aの長孔7dを内側から覆い、下部カバー部材7cは胴体フレーム1aに固定されていて、図7に示すように第1カバー部材7aの下端の開口を覆っている。首振り機構5が図8に示すように首フレーム6をピッチ軸線P周りに後方に傾動させた場合も同様である。
In such a swing mechanism cover of the first embodiment, when the
そして例えば図9および図10中矢印Lで示すように、首振り機構5が首フレーム6を上記の傾動状態(図では前方への傾動状態)でさらにヨー軸線Y周りにロボット自身から見て左方へ回動させると、第1カバー部材7aおよび第2カバー部材7bが、その首フレーム6と一緒にヨー軸線Y周りに回動され、下部カバー部材7cは胴体フレーム1aに固定されている。首振り機構5が首フレーム6をヨー軸線Y周りに右方に回動させた場合も同様である。
For example, as shown by an arrow L in FIGS. 9 and 10, the
なお、首振り機構5は、図11に示すように、首フレーム6が上記のような傾動状態でなくヨー軸線Yに沿った直立状態となっていても、首フレーム6ひいては頭4をヨー軸線Y周りに左右(図では左方)に回動させることができ、その場合にもこの第1実施例の首振り機構カバー7は、図11に示すように首振り機構5を有効に覆っている。
As shown in FIG. 11, the
従って、この第1実施例の人型ロボットの首振り機構カバー7によれば、第1,第2および下部カバー部材7a〜7cを、所定形状を維持するように硬質プラスチック等で形成しても、首振り機構5を覆いつつ、首フレーム6ひいては頭4の前後の傾動とその傾動状態での左右の回動とを首振り機構5が行うことを許容する(可能にする)ので、耐塵性能を確保しながら、美観を向上させるとともに複数台のロボット間で形状を統一でき、しかも可動範囲を狭めないので、頭4の動きを人と同様の自然なものとすることができる。
Therefore, according to the
図12は、この発明の人型ロボットの首振り機構カバーの第2実施例を示す断面図であり、図中、先の実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。この第2実施例は、首振り機構5が上記構成の他にさらに、首フレーム6の、胴体1に対するロール軸線R周りの左右の傾動を行わせる左右傾動部5kを有する場合に適用されるものであり、この実施例2では、下部カバー部材7cは胴体フレーム1aに固定されていず、左右傾動部5kによって下フレーム5gと一緒に左右に傾動される。そして胴体1のカバー1bの上部が、首振り機構カバーの一部をなす第3カバー部材として、第1カバー部材7aの下部および下部カバー部材7cの外周部分を覆い、そのカバー1bの上部孔1cが、首フレーム6の前後左右の傾動および左右の回動およびそれに伴う第1,第2および下部カバー部材7a〜7cの移動を許容する。
FIG. 12 is a sectional view showing a second embodiment of the swing mechanism cover of the humanoid robot according to the present invention. In the figure, the same parts as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals. The second embodiment is applied to the case where the
従って、この第2実施例の人型ロボットの首振り機構カバー7によれば、第3カバー部材としてのカバー1bが、首フレーム6を挿通されて胴体1に対するその首フレーム6のロール軸線R周りの左右の傾動およびピッチ軸線P周りの前後の傾動を許容する孔1cを持ち、第1カバー部材7aの下部を移動可能に外側から覆って胴体1に固定されるので、先の第1実施例と同様の効果を奏しつつ、頭4の動きの自由度をさらに高めることができる。
Therefore, according to the
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上記例に限定されるものでなく、例えば、第1,第2カバー部材間や第2,下部カバー部材間等の隙間をやわらかい部材で埋めて、それらの隙間からの塵埃等の入り込みをさらに確実に防止するようにしても良く、またそれらの隙間をカバー部材同士の相対移動を可能にしつつ液密や気密に封止して、耐水性や気密性等をさらに向上させるようにしても良い。さらに、首振り機構の具体的構成も、上記例に限定されるものではない。 Although the present invention has been described based on the illustrated example, the present invention is not limited to the above example. For example, a gap between the first and second cover members and between the second and lower cover members is filled with a soft member. In addition, it may be possible to more reliably prevent dust and the like from entering between the gaps, and the gaps are sealed in a liquid-tight or air-tight manner while allowing the relative movement of the cover members. You may make it improve airtightness etc. further. Further, the specific configuration of the swing mechanism is not limited to the above example.
かくしてこの発明の人型ロボットの首振り機構カバーによれば、耐塵性能を確保しながら、美観を向上させるとともに複数台のロボット間で形状を統一でき、しかも可動範囲を狭めないので頭の動きを人と同様の自然なものとすることができる。 Thus, according to the swing mechanism cover of the humanoid robot of the present invention, it is possible to improve the aesthetics while ensuring dust resistance, to unify the shape among multiple robots, and to move the head because it does not narrow the movable range. It can be as natural as a person.
1 胴体
1a 胴体フレーム
1b カバー
1c 上部孔
2 脚
3 腕
4 頭
5 首振り機構
5a 前後傾動部
5b 左右回動部
5c 上フレーム
5d 中フレーム
5e,5h サーボモータ
5f,5j ハーモニックドライブ
5g 下フレーム
5i ベルト伝動機構
5k 左右傾動部
6 首フレーム
7 首振り機構カバー
7a 第1カバー部材
7b 第2カバー部材
7c 下部カバー部材
7d 長孔
7e 孔
P ピッチ軸線
R ロール軸線
Y ヨー軸線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Body
Claims (2)
前記首フレームを挿通されてその首フレームの前記ピッチ軸線周りの傾動を許容する長孔を持ち前記首フレームと一緒に前記ヨー軸線周りに回動される第1カバー部材と、
前記第1カバー部材の内側にその第1カバー部材に対し移動可能に配置されて前記長孔を内側から覆うとともに前記首フレームを挿通される孔を持ち前記首フレームに固定される第2カバー部材と、
を具えることを特徴とする、人型ロボットの首振り機構カバー。 In a cover that covers a swing mechanism for performing a tilting of the neck frame supporting the head of the humanoid robot with respect to the body at least around the pitch axis and turning left and right around the yaw axis,
A first cover member that is inserted through the neck frame and has a long hole that allows tilting of the neck frame around the pitch axis, and is rotated around the yaw axis together with the neck frame;
A second cover member, which is disposed inside the first cover member so as to be movable with respect to the first cover member, covers the elongated hole from the inside, has a hole inserted through the neck frame, and is fixed to the neck frame. When,
A swing mechanism cover for a humanoid robot, characterized by comprising:
前記首振り機構カバーは、前記首フレームを挿通されて前記胴体に対するその首フレームのロール軸線周りの左右の傾動および前記ピッチ軸線周りの傾動を許容する孔を持ち前記第1カバー部材の少なくとも下部を移動可能に外側から覆って前記胴体に固定される第3カバー部材を具えることを特徴とする、請求項1記載の人型ロボットの首部カバー。 The head swing mechanism also causes the neck frame to tilt left and right around the roll axis with respect to the body,
The swing mechanism cover has a hole that is inserted through the neck frame and allows right and left tilting around the roll axis of the neck frame and tilting around the pitch axis with respect to the body, and at least a lower portion of the first cover member. The neck cover of a humanoid robot according to claim 1, further comprising a third cover member that is movably covered and fixed to the body.
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