JP2005199385A

JP2005199385A - Robot

Info

Publication number: JP2005199385A
Application number: JP2004008157A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Nagamatsu; 良之永松; Mikio Oshima; 幹男大島; Kengo Nagamitsu; 健吾永満
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-07-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot excellent in design, weight saving, productivity, safety, water proofing property, and flame resistance. <P>SOLUTION: The arms 3 and legs 4 of the robot 1 operating with the arms 3 and the legs 4, or the entire robot 1 are covered with covers 5, 6 made of a soft material such as a cloth. As a material of the covers 5, 6 something that has water proofing property or flame resistance is used to cover the entire robot 1 without leaving a clearance. Furthermore, copper, metal foil such as aluminum, or something netted is attached to the whole region or a part of the inner side of the covers 5, 6 while its softness is maintained. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、本体に、腕や脚を備えて動作するいわゆる人間型のロボットに関するものである。 The present invention relates to a so-called humanoid robot that operates with arms and legs on a main body.

近年、ロボットは、旋回ベース上に多関節アームを搭載した産業用ロボットのみでなく、腕や脚を供えた人間型のロボットも多く提案されている（例えば、特許文献１参照）。図４は、両腕を備え自律走行する人間型のロボットの従来の構成例である。
図４において、ロボット１は、本体２と、前記本体２の上部両側に設け、人と同じように関節部を有し動作する腕３と、前記本体２の下部に設けた脚４とを備えるとともに、前記本体２と脚４を一体的に覆うボディカバー５Ａと、両方の腕２を各関節部で分割して覆うアームカバー６Ａとを備えて構成されている。
前記ボディカバー５Ａと、アームカバー６Ａは、ＦＲＰ等のプラスチックで作られており、ケーブル７を含むロボットの内部機構を保護している。
前記腕３の内部には、モータ（図示せず）が配置され、ケーブル７が通っているが、各関節部では、回転角度分の余裕を加味した長さのケーブル７が、外にはみ出ており、アームカバー６Ａの形状は、それに対応して大きくなっている。
次に、このような腕３や脚４を有し動作するロボット１は、人と共存することも目的としているため、安全上、アームカバー６Ａに圧力センサ８が取り付けられており、万一誤動作などして、腕が人や物に接触すると、ロボット１の動作が停止するようになっている。
また、腕３の先端部に設けられたハンド９によって、物を掴んだり、認識したりするため、手のひらに圧力センサ１０、温度センサ１１が取り付けられており、その上から、ゴムシート１２を貼り付けて保護している。
このように、従来のロボット１は、ロボットを覆うカバーがＦＲＰ等のプラスチックで作られており、各部で分割された構造となって、ロボットの内部機構を保護しているのである。
特開２００２−１５４０７７号公報 In recent years, not only industrial robots equipped with articulated arms on a turning base but also many humanoid robots with arms and legs have been proposed (see, for example, Patent Document 1). FIG. 4 is a conventional configuration example of a humanoid robot having both arms and autonomously traveling.
In FIG. 4, the robot 1 includes a main body 2, an arm 3 that is provided on both upper sides of the main body 2, operates with a joint portion like a person, and a leg 4 provided at the lower portion of the main body 2. In addition, a body cover 5A that integrally covers the main body 2 and the legs 4 and an arm cover 6A that covers both the arms 2 by dividing each arm 2 at each joint portion are provided.
The body cover 5A and the arm cover 6A are made of plastic such as FRP, and protect the internal mechanism of the robot including the cable 7.
A motor (not shown) is arranged inside the arm 3 and the cable 7 passes therethrough, but at each joint part, the cable 7 having a length in consideration of a margin for the rotation angle protrudes outside. The shape of the arm cover 6A is correspondingly large.
Next, since the robot 1 operating with the arms 3 and the legs 4 is also intended to coexist with humans, the pressure sensor 8 is attached to the arm cover 6A for safety, and malfunctions should occur. For example, when the arm comes in contact with a person or an object, the operation of the robot 1 is stopped.
In addition, a pressure sensor 10 and a temperature sensor 11 are attached to the palm of the hand for gripping or recognizing an object by a hand 9 provided at the tip of the arm 3, and a rubber sheet 12 is pasted thereon. It is attached and protected.
Thus, in the conventional robot 1, the cover that covers the robot is made of plastic such as FRP, and has a structure divided at each part to protect the internal mechanism of the robot.
JP 2002-154077 A

このような、両腕を備え自律走行を行うロボットは、安全性やデザインに優れていれば、製造分野における物の搬送用としてだけではなく、掃除、案内、買物サポートなど種々の用途に適用できる。このことから、特にロボットを覆うカバーのデザインは重要であり、ロボット全体を覆う継ぎ目のない一体型のカバー、もしくは腕３を覆う一体型のアームカバーが、理想的なデザインとされる。
しかしながら、このような従来技術においては、次のような問題がある。
(1) カバーは、ＦＲＰ等のプラスチックで作られており、腕３は人と同じように関節部を有し動作するため、各関節部で分割したカバー構成にしなければならない。また、各関節部のケーブル長の余裕に対応した形状になっているため大きく、形状も複雑で加工に手間が掛かる。
(2) ロボットは内部に搭載したバッテリにより自律走行および動作を行うため、軽量化を図ることで、バッテリ寿命を長くしたいが、このロボットカバーによって、かなりの質量増加となってしまう。
(3) 用途によっては、ロボットを屋外や高温環境などで使用したい場合があり、その際ロボットに、防水性能あるいは難燃性能を追加したいが、ロボットのカバーは、各関節部で分割された構造であるため、回転する関節部のシールを行うことがたいへん難しい。
(4) さらに、モータ等のケーブルが腕からはみ出ており、これをアームカバーで覆っているが、プラスチック製であるため、外部からの電磁波ノイズの侵入を防止することができず、誤動作等を引き起こす恐れがある。
(5) ロボットには、万一腕が人や物に接触すると、ロボットの動作が停止するようにアームカバーに圧力センサが取り付けられているが、プラスチック製カバーは硬いため、けがをする恐れがある。さらに危険事項として考えられる、アーム関節部への巻き込まれに対しても、前述のように、関節部が回転するため、ここにセンサを配置することが難しく、防止策がなされていない。
(6) ロボットハンドは、特に人と触れ合う部分であり、安全性、デザイン、質感を重視したハンドカバーによって保護するべきであるが、アーム部同様、関節部のケーブルが有るため、コンパクトにすることができず、手のひらに取り付けたセンサ上に、ゴムシートを貼り付けただけである。金属製ロボットハンドが剥き出しであり、人と触れ合う部分としてのデザインおよび安全性の確保が不十分である。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、デザイン、軽量化、生産性、安全性、防水性、難燃性などに優れたロボットを提供することを目的とするものである。 Such a robot that has both arms and runs autonomously can be applied not only for transporting goods in the manufacturing field but also for various uses such as cleaning, guidance, shopping support, etc., as long as it is excellent in safety and design. . For this reason, the design of the cover that covers the robot is particularly important, and a seamless integrated cover that covers the entire robot or an integrated arm cover that covers the arm 3 is an ideal design.
However, such conventional techniques have the following problems.
(1) The cover is made of plastic such as FRP, and the arm 3 has a joint portion and operates in the same manner as a person. Therefore, the cover must be divided at each joint portion. Moreover, since it has a shape corresponding to the margin of the cable length of each joint part, it is large, the shape is complicated, and processing takes time.
(2) Since the robot autonomously runs and operates with a battery mounted inside, it is desired to extend the battery life by reducing the weight, but this robot cover increases the mass considerably.
(3) Depending on the application, you may want to use the robot outdoors or in a high-temperature environment. In that case, you want to add waterproof performance or flame resistance to the robot, but the cover of the robot has a structure that is divided at each joint. Therefore, it is very difficult to seal the rotating joint.
(4) Further, the cable of the motor etc. protrudes from the arm and is covered with the arm cover, but since it is made of plastic, it cannot prevent the electromagnetic noise from entering from the outside, and malfunctions etc. May cause.
(5) The robot has a pressure sensor attached to the arm cover so that if the arm comes in contact with a person or an object, the operation of the robot stops, but the plastic cover is hard, so there is a risk of injury. is there. Further, even if the arm is involved in the arm joint, which is considered as a dangerous matter, as described above, the joint rotates, so that it is difficult to place the sensor here, and no preventive measures are taken.
(6) The robot hand is a part that touches people in particular, and should be protected by a hand cover that emphasizes safety, design, and texture. The rubber sheet is simply pasted on the sensor attached to the palm of the hand. The metal robot hand is bare, and the design and safety as a part in contact with people are insufficient.
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a robot that is excellent in design, weight reduction, productivity, safety, waterproofness, flame retardancy, and the like. .

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１および２に記載の発明は、腕や脚を備え動作するロボットの、腕や脚などの部分、もしくはロボット全体を、布等の軟質素材で構成されたカバーで覆うようにするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記カバーの材質として、防水性あるいは難燃性を有するものを使用し、ロボット全体を隙間なく覆うようにするものである。
また、請求項４に記載の発明は、軟質を保ちつつ、前記カバー内側の全域もしくは部分的に、銅、アルミニウム等の金属製の箔もしくは網状に編んだものを、取り付けるようにするものである。
また、請求項５に記載の発明は、軟質素材製のカバーの内側もしくは外側に、圧力センサ、温度センサ等の各種センサを取り付けるようにするものである。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
According to the first and second aspects of the present invention, a part of the robot operating with arms and legs, such as the arms and legs, or the whole robot is covered with a cover made of a soft material such as cloth. is there.
According to a third aspect of the present invention, a material having waterproofness or flame retardancy is used as the material of the cover so as to cover the entire robot without any gaps.
Further, the invention according to claim 4 is to attach a metal foil such as copper or aluminum or a braided material such as aluminum, all over or partially inside the cover while maintaining softness. .
According to the fifth aspect of the present invention, various sensors such as a pressure sensor and a temperature sensor are attached to the inside or the outside of the cover made of a soft material.

請求項１および２に記載の発明によると、コンパクトでデザインに優れ、十分な安全性を確保したロボットにすることができ、人と共存するさまざまな用途にも適用できる。
請求項３に記載の発明によると、ロボットを容易に、防水性、難燃性のものにすることができ、屋外や高温環境でも使用でき、救助、監視、案内、買物サポートなど、さらに使用する用途が広がる。
請求項４に記載の発明によると、柔軟性アームカバーとしての機能を損なうことなく、金属シールドによって、外部からの電磁波ノイズを防止することができ、信頼性の高いロボットにすることができる。
請求項５に記載の発明によると、アーム部、ハンド部、およびボディ部に、各種センサを容易に取り付けることができ、応力、温度などのさまざまな情報が得られ、さらに安全で、機能が充実したロボットにすることができる。 According to the first and second aspects of the invention, the robot can be compact and excellent in design, and can secure a sufficient safety, and can be applied to various uses that coexist with humans.
According to the invention described in claim 3, the robot can be easily made waterproof and flame retardant, can be used outdoors or in a high temperature environment, and is further used for rescue, monitoring, guidance, shopping support, etc. Applications are expanded.
According to the fourth aspect of the present invention, electromagnetic noise from the outside can be prevented by the metal shield without impairing the function as the flexible arm cover, and a highly reliable robot can be obtained.
According to the invention described in claim 5, various sensors can be easily attached to the arm portion, the hand portion, and the body portion, and various information such as stress and temperature can be obtained. Can be made robot.

以下、本発明の実施の形態を、図を基にして説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１実施例におけるロボットの構成を示す図で、（ａ）は側面図で、（ｂ）は正面図である。
図において、ロボット１は、本体２と、前記本体２の両側の例えば上部に設けた腕３と、前記本体２の下部に設けた脚４とを備えており、ロボットの構成自体は、従来技術におけるロボットと同じである。
図１において、６は一体型のアームカバーで、軟質素材の布で作られている。この軟質素材については、用途に応じて、防水性素材、難燃性素材、あるいはスポンジ、ゴム等の伸縮性、弾力性を有するものを使用する。この第１実施例では、アームカバー６とプラスチック製ボディカバー５とを別に構成して、面ファスナ（図示せず）により取り付けているが、デザインによっては、腕３を含むロボット全体に、人間の服のような形状、素材の一体型のカバーを着せることもできる。
布、スポンジ、ゴム等の軟質素材であれば、腕や脚の関節部の動きに対応でき、ケーブル長の余裕も、自然に押さえつけてまとまるため、一体構成のアームカバー６にすることができる。これにより、アームカバー６を小さく薄くでき、軽量化を図れ、デザインを活かしたものにすることができる。従来のように、時間のかかる機械加工を行う必要がなく、また、軽量化によってバッテリ寿命も長くすることができる。
また、ロボットのカバーの軟性を保ちつつ、銅、アルミニウム等の金属製の箔もしくは網状に編んだものを、カバー内側の全域、もしくはケーブルがはみ出る箇所などの電磁波ノイズ・シールドが必要な部分のみに取り付けることで、外部からのノイズを防止することができる。
さらに、スポンジ、ゴム等の弾力性を有する素材を用いれば、万一誤動作などして、腕が人に当たった場合でも、けがをする恐れがない。また、圧力センサ１０一体型のアームカバーの方に取り付けることによって、一本化でき、アーム関節部への巻き込まれに対しても、センサが機能するため安全である。
このように、軟質素材製のアームカバー６には、圧力センサ１０、温度センサ１１など各種センサの取り付けが容易に行え、デザイン、センサ仕様などによって、ロボットのカバーの内側、外側のどちらにも配置することができる。
ハンド９についても、同様に軟質素材で作られたハンドカバー１３で覆い、このハンドカバー１３に圧力センサ１０、温度センサ１１を取り付けており、安全でコンパクトな形状にできる。このハンドカバー１３は、デザインやメンテナンス性により、アームカバー６と一体に構成したり、また、面ファスナ等を用いて分割構成にすることもできる。 1A and 1B are diagrams showing a configuration of a robot in a first embodiment of the present invention, where FIG. 1A is a side view and FIG. 1B is a front view.
In the figure, a robot 1 includes a main body 2, arms 3 provided on, for example, the upper sides of both sides of the main body 2, and legs 4 provided on the lower portion of the main body 2. It is the same as the robot in
In FIG. 1, 6 is an integrated arm cover, which is made of a soft cloth. As this soft material, a waterproof material, a flame retardant material, or a material having elasticity and elasticity such as sponge or rubber is used depending on the application. In this first embodiment, the arm cover 6 and the plastic body cover 5 are separately configured and attached by hook-and-loop fasteners (not shown). However, depending on the design, the entire robot including the arms 3 may be covered with human clothes. It is also possible to put on an integrated cover of the shape and material.
If it is a soft material such as cloth, sponge, rubber, etc., it can cope with the movement of the joint part of the arm and leg, and the margin of the cable length is naturally pressed down, so that the arm cover 6 having an integrated structure can be obtained. Thereby, the arm cover 6 can be made small and thin, weight reduction can be achieved, and the design can be utilized. It is not necessary to perform time-consuming machining as in the prior art, and the battery life can be extended by reducing the weight.
In addition, while maintaining the softness of the robot cover, copper foil, aluminum, or other metal foil or braided material is used only for areas that require electromagnetic noise shielding such as the entire area inside the cover or where cables protrude. By attaching, external noise can be prevented.
Furthermore, if an elastic material such as sponge or rubber is used, there is no risk of injury even if the arm hits a person due to malfunction. Moreover, it can be unified by attaching it to the arm cover integrated with the pressure sensor 10, and it is safe because the sensor functions even when it is caught in the arm joint.
As described above, the arm cover 6 made of a soft material can be easily mounted with various sensors such as the pressure sensor 10 and the temperature sensor 11, and is arranged on either the inner side or the outer side of the robot cover depending on the design, sensor specifications, and the like. can do.
Similarly, the hand 9 is also covered with a hand cover 13 made of a soft material, and the pressure sensor 10 and the temperature sensor 11 are attached to the hand cover 13, so that the hand 9 can be formed into a safe and compact shape. The hand cover 13 can be configured integrally with the arm cover 6 or can be divided using a surface fastener or the like depending on the design and maintainability.

図２は、本発明の第２実施例におけるロボットの腕とアームカバーを示す部分正面図である。
本実施例においては、前述した一体型のアームカバー６にて腕を覆い、Ｏリング１４を用いてボディカバー５とのシールを、また、防水ファスナ１５を用いてハンドカバー１３とのシールを行っている。この構成であれば、ロボット１を防水性としたい場合でも、従来のように各関節部をシールする必要がなく、一体型のアームカバー６に防水性素材を用いるだけで、容易に行うことができる。
同様に、一体型のアームカバー６の素材として難燃性素材を用い、難燃性ファスナによって、ハンドカバー１３との取り付けを行えば、ロボット１を難燃仕様とすることができる。 FIG. 2 is a partial front view showing the arm and arm cover of the robot in the second embodiment of the present invention.
In this embodiment, the arm is covered with the integrated arm cover 6 described above, and the O-ring 14 is used to seal the body cover 5, and the waterproof fastener 15 is used to seal the hand cover 13. Yes. With this configuration, even if it is desired to make the robot 1 waterproof, it is not necessary to seal each joint portion as in the prior art, and it can be easily performed by using a waterproof material for the integrated arm cover 6. it can.
Similarly, if a flame retardant material is used as the material of the integrated arm cover 6 and the hand cover 13 is attached by a flame retardant fastener, the robot 1 can be flame retardant.

図３は、本発明の第３実施例におけるロボットの腕とアームカバーを示す図で、（ａ）は部分側面図で、（ｂ）は部分正面図である。
本実施例においては、腕３に圧力センサ１０を取り付けて、その上からアームカバー６を被せた構成となっている。従来のアームカバー６Ａは、ＦＲＰ等の硬いプラスチックで作られていたため、腕３側には、圧力センサ８を配置することができなかったが、軟質素材製のアームカバー６であれば、アームカバー６の上から人や物が接触した場合でも圧力センサ１０が機能するため、同様に、安全でデザインを活かしたものにすることができる。 3A and 3B are views showing a robot arm and an arm cover according to a third embodiment of the present invention. FIG. 3A is a partial side view, and FIG. 3B is a partial front view.
In this embodiment, the pressure sensor 10 is attached to the arm 3 and the arm cover 6 is put on the pressure sensor 10. Since the conventional arm cover 6A is made of hard plastic such as FRP, the pressure sensor 8 cannot be arranged on the arm 3 side. However, if the arm cover 6 is made of a soft material, the arm cover Since the pressure sensor 10 functions even when a person or an object comes in contact with the top of 6, it can be made safe and take advantage of the design.

ロボットの胴体、腕、ハンドなどを覆うカバーを、軟質素材で製作し一体構成にして、これに各種センサを取り付けることにより、安全性、デザインに優れたロボットにすることができるため、製造分野における物の搬送用としてだけでなく、人と共存する、掃除、案内、監視、救助、および買物サポートなど種々の用途に適用することができる。 The cover that covers the body, arms, hands, etc. of the robot is made of a soft material and made into an integral structure, and by attaching various sensors to it, it can be made a robot with excellent safety and design, so in the manufacturing field The present invention can be applied to various uses such as cleaning, guidance, monitoring, rescue, and shopping support coexisting with people as well as for transporting goods.

本発明の第１実施例におけるロボットの構成を示す図で、（ａ）は側面図で、（ｂ）は正面図である。It is a figure which shows the structure of the robot in 1st Example of this invention, (a) is a side view, (b) is a front view. 本発明の第２実施例におけるロボットの腕とアームカバーを示す部分正面図である。It is a partial front view which shows the arm and arm cover of the robot in 2nd Example of this invention. 本発明の第３実施例におけるロボットの腕とアームカバーを示す図で、（ａ）は部分側面図で、（ｂ）は部分正面図である。It is a figure which shows the arm and arm cover of the robot in 3rd Example of this invention, (a) is a partial side view, (b) is a partial front view. 従来技術におけるロボットの構成を示す図で、（ａ）は側面図で、（ｂ）は正面図である。It is a figure which shows the structure of the robot in a prior art, (a) is a side view, (b) is a front view.

Explanation of symbols

１ロボット
２本体
３腕
４脚
５，５Ａボディカバー
６，６Ａアームカバー
７ケーブル
８圧力センサ
９ハンド
１０圧力センサ
１１温度センサ
１２ゴムシート
１３ハンドカバー
１４Ｏリング
１５防水ファスナー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot 2 Main body 3 Arm 4 Leg 5, 5A Body cover 6, 6A Arm cover 7 Cable 8 Pressure sensor 9 Hand 10 Pressure sensor 11 Temperature sensor 12 Rubber sheet 13 Hand cover 14 O-ring 15 Waterproof fastener

Claims

In a robot comprising a main body, an arm provided on both sides of the main body and having an articulated portion like a person, and a leg provided at the lower part of the main body, at least the arm and the leg are made of a soft material. A robot characterized by being covered with a cover.

The robot according to claim 1, wherein the cover made of a soft material is made of cloth.

The robot according to claim 1, wherein the cover is made of a waterproof or flame-retardant material and covers the entire robot without any gap.

4. The method according to claim 1, wherein a metal foil such as copper or aluminum or a braided material is attached to at least a part of the inside of the cover while maintaining the softness of the cover. The robot described.

The robot according to any one of claims 1 to 4, wherein various sensors such as a pressure sensor and a temperature sensor are attached to the inside or the outside of the soft material cover.