JP2005161437A - 人型ロボットの尻構造 - Google Patents

Abstract

【課題】人型ロボットの転倒時に関節軸や電子部品が損傷を受けるのを有効に防止し、これにより人型ロボットに転倒時に特に修理や部品交換を行うことなしにその後も作業等を継続させ得るようにすることにある。
【解決手段】人型ロボットの転倒時に接地点として用いる尻の構造において、前記尻に、少なくとも股関節から背の下端部までに亘る尻カバー１４を設け、前記尻カバー１４に衝撃吸収手段としてゲル材１４ｃと低反発性発泡ウレタン１４ｂと合成樹脂製ベース板材１４ａとを設けたことを特徴とする、人型ロボットの尻構造である。
【選択図】図１

Description

この発明は、人型ロボットの転倒時に接地点として用いられる尻構造に関するものである。

人型ロボットにおいては、転倒は望ましくないが、避けられない場合がある。そして転倒した場合、何ら緩衝手段がないと関節軸や電子部品が損傷を受ける可能性がある。

そこで、かかる損傷防止のため従来、例えば特許文献１に記載のように、人型ロボットの転倒時の衝撃を膝パッドと手とで分散させて受けるようにしたものや、例えば特許文献２に記載のように、ベース板材にパッド状衝撃緩衝部材を張ったモジュールを全身に設けたものが知られている。
特開２００１−６２７６０号公報 特開２００１−２３９４７９号公報

しかしながら、人型ロボットが後ろ向きに転倒する場合には通常、背が接地点となり、衝撃を分散させられないため、特許文献１記載のような構成では対応できないという問題があり、また特許文献２記載の構成では、モジュールがベース板材に薄いパッド状衝撃緩衝部材を張っただけなので、子供以下の大きさの小型ロボットや軽量ロボット以外は転倒時の衝撃を十分に吸収できないという問題があった。

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尻構造は、人型ロボットの転倒時に接地点として用いる尻の構造において、前記尻に、少なくとも股関節から背の下端部までに亘る尻カバーを設け、前記尻カバーに衝撃吸収手段を設けたことを特徴とするものである。

かかる人型ロボットの尻構造によれば、人型ロボットの転倒時に接地点として、一般に関節軸や電子部品が存在しない尻を用い、その尻を衝撃吸収に特化させるためにそこに少なくとも股関節から背の下端部までを覆う尻カバーを設け、その尻カバーに衝撃吸収手段を設けたから、転倒時に尻カバーで衝撃を十分に吸収し得て、関節軸や電子部品が損傷を受けるのを有効に防止することができ、これにより人型ロボットに、転倒時に特に修理や部品交換を行うことなしにその後も作業等を継続させることができる。

なお、この発明の人型ロボットの尻構造においては、前記衝撃吸収手段は、ゲル材を含むものでもよく、このようにすれば、ゲル材は衝撃吸収（ダンピング）機能が特に高いので、人型ロボットの転倒時に尻カバーで衝撃をより良く吸収することができ、転倒後の弾みも防止することができる。

また、この発明の人型ロボットの尻構造においては、前記衝撃吸収手段は、低反発性発泡ウレタンを含むものでも良く、このようにすれば、低反発性発泡ウレタンは比重も小さく、衝撃吸収特性がゲル材とは異なるので、ゲル材と組み合わせた場合にゲル材で取りきれなかった衝撃を吸収することができ、衝撃吸収（ダンピング）機能も高いので、転倒後の弾みも防止することができる。

そしてこの発明の人型ロボットの尻構造においては、前記衝撃吸収手段は、ゲル材および／または低反発性発泡ウレタンに加えて、合成樹脂製ベース板材を含むものでも良く、このようにすれば、合成樹脂製ベース板材でゲル材や低反発性発泡ウレタンを所定の尻形状に支持し得るとともに、合成樹脂製ベース板材自体の弾性で、最終的に構造部に作用する衝撃力を軽減することができる。

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（ａ），（ｂ）は、この発明の人型ロボットの尻構造の一実施例における尻カバーを示す背面図および図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図２は、その実施例の人型ロボットの尻構造における尻カバーを示す斜視図、図３（ａ），（ｂ）は、上記人型ロボットの全体を示す正面図および側面図、図４は、上記人型ロボットのフレーム構造を示す、図３（ｂ）と同じ側から見た側面図である。

図３（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を具えている。

ここにおける胴体１は、腰の部分で互いに前後および左右回動可能に連結された上半部１ａと下半部１ｂとからなり、図４に示すように、上記胴体上半部１ａのフレームは、アルミニウム合金の鋳造で形成された胴体外殻５と、その胴体外殻５に装着されたタワーバー６および左右二本のパイプフレーム７とを具えてなり、図３（ｂ）に示すように、前後二分割式の胴体上半部カバー８の内側に配置されていて、その胴体外殻５の内部および後部左右側部は図示しない電装機器の搭載スペースとなっている。

また、上記胴体下半部１ｂのフレーム１２は、正面から見て略逆Ｔ字状をなすようにアルミニウム合金の鋳造で形成されており、図３（ｂ）に示すように、胴体下半部前カバー１３と、尻カバー１４とで覆われていて、そのフレーム１２のＴ字の腕の部分に相当する左右側部は、図示しない二つのバッテリユニットの搭載スペースとなっている。

また上記人型ロボットの股関節は、各脚２の上端部を胴体１の上下方向に延在するヨー軸周りに回動させる脚付根ヨー軸駆動機構と、各脚２の上端部を胴体１の左右方向に延在するピッチ軸周りに揺動させる脚付根ピッチ軸駆動機構と、各脚２の上端部を胴体１の前後方向に延在するロール軸周りに揺動させる脚付根ロール軸駆動機構との三つを有しており、上記フレーム１２の中央部内には、その股関節の駆動機構の一つである脚付根ヨー軸駆動機構のモータが搭載され、上記フレーム１２の上記左右側部内には、その脚付根ヨー軸駆動機構の減速機が搭載されている。

しかしてこの実施例の人型ロボットの尻構造は、上記人型ロボットの転倒時に尻を接地点として用いるために、図３（ｂ）に示すように、尻に相当する上記胴体下半部１ｂの後部の図４に示す如き上記フレーム１２の後部１２ａに、上記股関節の脚付根ヨー軸駆動機構から背の中央部に相当する胴体下半部１ｂの上端部に亘って延在する上記尻カバー１４を設けている。

そしてこの実施例の人型ロボットの尻構造では、上記尻カバー１４が衝撃吸収手段として、図１に示すように、上記フレーム１２の後部１２ａを収用する凹部を持つ合成樹脂（例えば、ポリカーボネートやカイダック等）製ベース板材１４ａと、その合成樹脂製ベース板材１４ａの外側に接着された枕状の低反発性発泡ウレタン１４ｂと、その低反発性発泡ウレタン１４ｂの外側に下面側から上端部まで接着された厚板状のゲル材（例えば、株式会社ジェルテックの販売する緩衝材「ＮＰゲル」（商品名）１４ｃとを有し、それらベース板材１４ａの内側（凹部側）周辺部と低反発性発泡ウレタン１４ｂとゲル材１４ｃとを、軟質合成樹脂製の被覆材１４ｄが外側から覆っている。

なお、図１中、符号１４ｅは、胴体１の上半部１ａを下半部１ｂに対し、腰の部分で前後および左右に回動させる腰駆動機構のカバーを装着する凸部、１４ｆ，１４ｇは、フレーム１２の後部１２ａに尻カバー１４を簡単に装着するためのねじ部、１４ｈは、フレーム１２の後部１２ａに尻カバー１４を簡単に装着するための掛合部をそれぞれ示す。

かかる実施例の人型ロボットの尻構造によれば、人型ロボットの転倒時に接地点として、関節軸や電子部品が存在しない尻を用い、その尻を衝撃吸収に特化させるためにそこに股関節から背の下端部までを覆う尻カバー１４を設け、その尻カバー１４に衝撃吸収手段としてゲル材１４ｃと低反発性発泡ウレタン１４ｂと合成樹脂製ベース板材１４ａとを設けたから、転倒時に尻カバー１４で衝撃を十分に吸収し得て、関節軸や電子部品が損傷を受けるのを有効に防止することができ、これにより人型ロボットに、転倒時に特に修理や部品交換を行うことなしにその後も作業等を継続させることができる。

しかも、この実施例の人型ロボットの尻構造によれば、衝撃吸収手段はゲル材１４ｃを含み、ゲル材１４ｃは衝撃吸収（ダンピング）機能が特に高いので、人型ロボットの転倒時に尻カバー１４で衝撃をより良く吸収することができ、転倒後の弾みも防止することができる。

また、この実施例の人型ロボットの尻構造によれば、衝撃吸収手段は低反発性発泡ウレタン１４ｂを含み、低反発性発泡ウレタン１４ｂは比重も小さく、衝撃吸収特性がゲル材１４ｃとは異なるので、ゲル材１４ｃで取りきれなかった衝撃を吸収することができ、衝撃吸収（ダンピング）機能も高いので、転倒後の弾みも防止することができる。

さらにこの実施例の人型ロボットの尻構造によれば、衝撃吸収手段は、ゲル材１４ｃおよび低反発性発泡ウレタン１４ｂに加えて、合成樹脂製ベース板材１４ａを含むので、合成樹脂製ベース板材１４ａでゲル材１４ｃおよび低反発性発泡ウレタン１４ｂを所定の尻形状に支持し得るとともに、合成樹脂製ベース板材１４ａ自体の弾性で、最終的に構造部に作用する衝撃力を軽減することができる。

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、この発明の尻構造における尻カバー１４は、ゲル材１４ｃおよび低反発性発泡ウレタン１４ｂのいずれか一方、あるいはそれと合成樹脂製ベース板材１４ａとの組合せを具えるものであっても良い。また、尻カバー１４は、胴体１の上半身まで延在するものであっても良い。

かくしてこの発明の人型ロボットの尻構造によれば、人型ロボットの転倒時に接地点として、一般に関節軸や電子部品が存在しない尻を用い、その尻を衝撃吸収に特化させるためにそこに少なくとも股関節から背の下端部までを覆う尻カバーを設け、その尻カバーに衝撃吸収手段を設けたから、転倒時に尻カバーで衝撃を十分に吸収し得て、関節軸や電子部品が損傷を受けるのを有効に防止することができ、これにより人型ロボットに、転倒時に特に修理や部品交換を行うことなしにその後も作業等を継続させることができる。

（ａ），（ｂ）は、この発明の人型ロボットの尻構造の一実施例における尻カバーを示す背面図および図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 上記実施例の人型ロボットの尻構造における尻カバーを示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、上記人型ロボットの全体を示す正面図および側面図である。 上記人型ロボットのフレーム構造を示す、図３（ｂ）と同じ側から見た側面図である。

符号の説明

１ 胴体
１ａ 胴体上半部
１ｂ 胴体下半部
２ 脚
３ 腕
４ 頭
５ 胴体外殻
６ タワーバー
７ パイプフレーム
８ 胴体上半部カバー
１２ 胴体下半部用フレーム
１２ａ 胴体下半部用フレーム後部
１３ 胴体下半部前カバー
１４ 尻カバー
１４ａ 合成樹脂製ベース板材
１４ｂ 低反発性発泡ウレタン
１４ｃ ゲル材
１４ｄ 軟質合成樹脂製の被覆材
１４ｅ 凸部
１４ｆ，１４ｇ ねじ部
１４ｈ 掛合部

Claims (4)

1. 人型ロボットの転倒時に接地点として用いる尻の構造において、
   前記尻に、少なくとも股関節から背の下端部までに亘る尻カバーを設け、
   前記尻カバーに衝撃吸収手段を設けたことを特徴とする、人型ロボットの尻構造。
2. 前記衝撃吸収手段は、ゲル材を含むことを特徴とする、請求項１記載の人型ロボットの尻構造。
3. 前記衝撃吸収手段は、低反発性発泡ウレタンを含むことを特徴とする、請求項１または２記載の人型ロボットの尻構造。
4. 前記衝撃吸収手段は、合成樹脂製ベース板材を含むことを特徴とする、請求項２または３記載の人型ロボットの尻構造。

Images