本発明は、水平方向に延びる軸回りに頭部を回動可能な人型ロボットに関するものである。
The present invention relates to a humanoid robot capable of rotating a head around an axis extending in a horizontal direction.
特許文献1に示されている従来の人型ロボットは、頭部駆動エアーシリンダを作動させることにより、胴部に対して頭部を前後に回動可能に構成されている。
The conventional humanoid robot shown in Patent Document 1 is configured to be able to turn the head back and forth with respect to the trunk by operating a head drive air cylinder.
特開平6−233871号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-233871
しかしながら、特許文献1に示された従来の人型ロボットは、頭部の動作が前後に回動するだけなので、人間が人型ロボットに接したとき、人型ロボットに対して人間に近い印象を受けないため親近感が湧き難いという問題があった。
However, since the conventional humanoid robot shown in Patent Document 1 only moves the head back and forth, when a human touches the humanoid robot, the humanoid robot has an impression close to that of a human. There was a problem that it was difficult to get a sense of familiarity because it was not received.
本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、頭部を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することで、人型ロボットに接したとき、人型ロボットに対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く人型ロボットを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve such problems, and is configured so that the head can be rotated not only in the vertical direction but also in the horizontal direction, so that when the humanoid robot is touched, The purpose is to provide a humanoid robot that feels more like a human being and feels familiar.
この目的を達成するために、本発明に係る人型ロボットは、水平方向に延びる第1の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、上下方向に延びる第2の軸回りに前記基部材が回動可能に頭部支持フレームに軸支され、前記基部材に対して前記頭部を前記第1の軸回りに相対回動させる第1の駆動装置が前記基部材によって支持され、前記頭部支持フレームに対して前記基部材を前記第2の軸回りに相対回動させる第2の駆動装置が前記頭部支持フレームによって支持されてなるものである。
In order to achieve this object, a humanoid robot according to the present invention has a second axis around a first axis that is supported by a base member so that the head can rotate about a first axis that extends in the horizontal direction and that extends in the vertical direction. The base member is pivotally supported by a head support frame so as to be rotatable, and a first driving device for rotating the head relative to the base member around the first axis is supported by the base member. And a second driving device for rotating the base member relative to the head support frame around the second axis is supported by the head support frame.
請求項2に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項1に記載の人型ロボットにおいて、胴部と脚部とをさらに備え、前記胴部は、該胴部の外表面部を構成する中空の胴殻部を備え、前記脚部は、該脚部の外表面部を構成する中空の脚殻部を備え、前記頭部支持フレームは、前記胴殻部と前記脚殻部とで囲まれる空間に配置され、かつ、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部と、これらの第一側面部の上端部同士を連結する第一上面部とを備え、前記基部材が前記第2の軸回りに回動可能に前記第一上面部に軸支され、前記左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されていることを特徴とするものである。
A humanoid robot according to a second aspect of the present invention is the humanoid robot according to the first aspect, further comprising a torso and a leg, and the torso constitutes an outer surface portion of the torso. A hollow shell portion, the leg portion including a hollow leg shell portion constituting an outer surface portion of the leg portion, and the head support frame is surrounded by the shell portion and the leg shell portion; And a pair of left and right first side surfaces facing each other substantially in parallel with an interval in the left and right direction, and a first upper surface portion connecting the upper ends of these first side surfaces The base member is pivotally supported by the first upper surface portion so as to be rotatable about the second axis, and a pair of left and right upper limbs are respectively supported by outer side surfaces of the pair of left and right first side surface portions. It is characterized by being.
請求項3に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項2に記載の人型ロボットにおいて、前記左右一対の第一側面部と前記第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、前記基部材が前記第一上面部によって軸支されていることを特徴とするものである。
請求項4に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項2または請求項3に記載の人型ロボットにおいて、前記脚部は、前記脚殻部の内側に配置される脚部フレームをさらに備え、前記頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えていることを特徴とするものである。
The humanoid robot according to a third aspect of the present invention is the humanoid robot according to the second aspect, wherein the pair of left and right first side surface portions and the first upper surface portion are configured by separate members, The base member is pivotally supported by the first upper surface portion.
A humanoid robot according to a fourth aspect of the present invention is the humanoid robot according to the second or third aspect, wherein the leg portion further includes a leg frame disposed inside the leg shell portion. The head support frame includes a pair of left and right second side surfaces whose inner side surfaces are substantially parallel to each other with a gap in the left and right direction and whose lower end portions are supported by the leg frame, and these second side surfaces. And a second upper surface portion that connects the lower end portions of the pair of left and right first side surface portions.
請求項5に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項4に記載の人型ロボットにおいて、前記左右一対の第一側面部の左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部の左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、前記第二上面部の左右方向中央部に前記左右一対の第一側面部が固定され、前記左右一対の第一側面部に対して前記左右一対の上肢を左右一対の第3の軸回りにそれぞれ個別に相対回動させる左右一対の第3の駆動装置が前記左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、前記第二上面部の直上にそれぞれ配置されていることを特徴とするものである。
The humanoid robot according to the invention described in claim 5 is the humanoid robot according to claim 4, wherein the distance between the outer surfaces in the left-right direction of the pair of left and right first side surfaces is the second pair of left and right. The distance between the outer side surfaces in the left-right direction of the side surface portion and the width of the second upper surface portion are set to be smaller than the width in the left-right direction. And a pair of left and right third drive devices for individually rotating the pair of left and right upper limbs around the pair of left and right third axes with respect to the pair of left and right first side surfaces, respectively. It is arranged on the outer side in the left-right direction of the side surface part and directly above the second upper surface part.
請求項6に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項2ないし請求項5のうち何れか一つに記載の人型ロボットにおいて、前記第2の駆動装置の駆動力が伝達されて前記頭部を前記第2の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、前記左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されていることを特徴とするものである。
請求項7に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項1ないし請求項6のうち何れか一つに記載の人型ロボットにおいて、前記基部材は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部と、これらの基部材側面部の下端部同士を連結する基部材下面部とを備え、前記頭部は、該頭部の外表面部を構成する中空の頭殻部と、該頭殻部を支持する頭部主フレームと、該頭部主フレームを支持する頭部副フレームとを備え、前記頭部副フレームは、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部と、これらの頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部とを備え、前記頭部主フレームは、その中央部の面部が前記連結面部の面部に当接された状態で前記連結面部に固定され、前記一対の頭部副フレーム側面部と前記一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、前記一対の頭部副フレーム側面部が前記第1の軸回りに回動可能に前記一対の基部材側面部に軸支されていることを特徴とするものである。
A humanoid robot according to a sixth aspect of the present invention is the humanoid robot according to any one of the second to fifth aspects, wherein the driving force of the second driving device is transmitted to the head. A driving force transmission mechanism for rotating the portion around the second axis is disposed in a space formed between the pair of left and right first side portions.
A humanoid robot according to a seventh aspect of the present invention is the humanoid robot according to any one of the first to sixth aspects, wherein the base members are spaced apart from each other in the horizontal direction. Are provided with a pair of base member side surface portions facing substantially parallel to each other and a base member lower surface portion connecting lower end portions of these base member side surface portions, and the head portion constitutes an outer surface portion of the head portion. A hollow scalp portion; a head main frame that supports the head shell portion; and a head sub frame that supports the head main frame, the head sub frame being spaced apart in the horizontal direction. A pair of head sub-frame side portions facing substantially parallel to each other, and connecting surface portions that connect corresponding side edges of these head sub-frame side portions; The connecting surface in a state where the center surface portion is in contact with the surface portion of the connecting surface portion. The pair of head sub-frame side surfaces and the pair of base member side surface portions are polymerized so that the inner side surfaces thereof are substantially parallel to each other. The portion is pivotally supported by the pair of base member side surface portions so as to be rotatable about the first axis.
請求項1記載の発明によれば、上下方向に延びる第2の軸回りに基部材が回動可能に頭部支持フレームの上部に軸支され、頭部支持フレームに対して基部材を第2の軸回りに第2の駆動装置により相対回動させるように構成されている。このため、頭部支持フレームに対して頭部を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することができるので、人間が人型ロボットに接したとき、人型ロボットに対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く。
また、請求項1記載の発明によれば、第1の駆動装置が基部材によって支持されている。このため、基部材に対して頭部が第1の軸回りに回動するとき、第1の駆動装置は頭部に連れ回されて移動することがないので、その分、第1の軸回りに頭部が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第1の駆動装置によって頭部を第1の軸回りに円滑に回動させることができると共に第1の駆動装置に必要な駆動力を小さくすることができる。
また、請求項1記載の発明によれば、第2の駆動装置が頭部支持フレームによって支持されている。このため、頭部支持フレームに対して基部材が頭部と共に第2の軸回りに回動するとき、第2の駆動装置は基部材および頭部に連れ回されて移動することがないので、その分、第2の軸回りに基部材および頭部が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第2の駆動装置によって基部材および頭部を第2の軸回りに円滑に回動させることができると共に第2の駆動装置に必要な駆動力を小さくすることができる。
According to the first aspect of the present invention, the base member is pivotally supported on the upper portion of the head support frame so as to be rotatable around the second axis extending in the vertical direction, and the second base member is supported with respect to the head support frame. The second drive device is configured to relatively rotate around the axis. For this reason, since the head can be configured to be able to rotate not only in the vertical direction but also in the horizontal direction with respect to the head support frame, when a human touches the humanoid robot, Impressive and close to humans.
According to the first aspect of the present invention, the first driving device is supported by the base member. For this reason, when the head rotates about the first axis with respect to the base member, the first drive device does not move by being rotated by the head. In addition, the inertial force when the head rotates can be reduced. As a result, the head can be smoothly rotated around the first axis by the first driving device, and the driving force required for the first driving device can be reduced.
According to the first aspect of the present invention, the second drive device is supported by the head support frame. For this reason, when the base member rotates around the second axis with the head relative to the head support frame, the second drive device does not move with the base member and the head. Accordingly, the inertial force when the base member and the head turn around the second axis can be reduced. As a result, the base member and the head can be smoothly rotated around the second axis by the second driving device, and the driving force required for the second driving device can be reduced.
請求項2記載の発明によれば、第1の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、基部材が第2の軸回りに回動可能に第一上面部に軸支され、左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されている。このため、本発明に係る人型ロボットの設計を一旦、完了した後に、該人型ロボットとは身長が異なる人型ロボットを新たに設計する際は、胴部の胴殻部の高さを変更すると共に、その変更に合わせて左右一対の第一側面部の上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なる人型ロボットを設計することができる。この結果、新たな設計の負担を軽減することができる。
請求項3記載の発明によれば、左右一対の第一側面部と第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、基部材が第一上面部によって軸支されている。このため、本発明に係る人型ロボットに関し、身長が異なる2種類以上の人型ロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各人型ロボット間で、基部材および第一上面部の各部材を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
According to the second aspect of the invention, the head is pivotally supported on the base member so as to be rotatable around the first axis, and the base member is pivotally supported on the first upper surface portion so as to be rotatable around the second axis. The pair of left and right upper limbs are respectively supported on the outer side surfaces of the pair of left and right first side portions. Therefore, after completing the design of the humanoid robot according to the present invention, when designing a new humanoid robot having a height different from that of the humanoid robot, the height of the trunk portion of the trunk is changed. In addition, it is possible to design humanoid robots having different heights by simple design changes by appropriately changing the vertical lengths of the pair of left and right first side surfaces in accordance with the change. As a result, the burden of new design can be reduced.
According to the third aspect of the present invention, the pair of left and right first side surface portions and the first upper surface portion are constituted by separate members, and the base member is pivotally supported by the first upper surface portion. For this reason, regarding the humanoid robot according to the present invention, when manufacturing two or more types of humanoid robots having different heights, each of the base member and the first upper surface portion between the two or more types of humanoid robots. Since the members can be shared, the manufacturing cost can be reduced accordingly.
請求項4記載の発明によれば、頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えている。このため、左右一対の第一側面部の上下方向の長さを変更するだけでなく、左右一対の第二側面部の上下方向の長さも適宜変更することができるので、身長が異なる人型ロボットを設計する際の設計自由度が増大する。
請求項5記載の発明によれば、左右一対の第一側面部の間隔が左右一対の第二側面部の間隔および第二上面部の幅より小さい寸法に設定され、第二上面部の左右方向中央部に左右一対の第一側面部が固定され、左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、第二上面部の直上に形成された空間に左右一対の第3の駆動装置がそれぞれ配置されている。このため、頭部および第1の駆動装置を支持する基部材を、第一上面部および左右一対の第一側面部を介して第二上面部および左右一対の第二側面部により強固に支持すると共に、胴殻部や脚殻部を外方に向かって不自然に突出させることなく各第3の駆動装置を胴殻部と脚殻部とで囲まれる空間に配置することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the head support frame is a pair of left and right second side portions whose inner side surfaces face each other substantially in parallel in the left-right direction and whose lower end portions are supported by the leg frame. And a second upper surface portion that connects the upper end portions of the second side surface portions and connects the lower end portions of the pair of left and right first side surface portions. For this reason, not only can the vertical lengths of the pair of left and right first side portions be changed, but also the vertical lengths of the pair of left and right second side portions can be appropriately changed. The degree of freedom in designing the design increases.
According to the fifth aspect of the present invention, the distance between the pair of left and right first side surfaces is set to be smaller than the distance between the pair of left and right second side surfaces and the width of the second upper surface, and the left and right direction of the second upper surface. A pair of left and right first side portions is fixed to the central portion, and a pair of left and right third driving devices is formed in a space formed laterally outward of the pair of left and right first side portions and immediately above the second upper surface portion. Are arranged respectively. For this reason, the base member that supports the head and the first drive device is firmly supported by the second upper surface portion and the pair of left and right second side portions via the first upper surface portion and the pair of left and right first side portions. At the same time, the third driving devices can be arranged in a space surrounded by the shell portion and the leg shell portion without causing the shell portion and the leg shell portion to unnaturally protrude outward.
請求項6記載の発明によれば、第2の駆動装置の駆動力が伝達されて基部材を第2の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されている。このため、該駆動力伝達機構を胴殻部と脚殻部とで囲まれる空間に配置するに際し、デッドスペースを有効に活用して配置することができ、胴殻部や脚殻部を外方に向かって不自然に突出させなくて済む。
請求項7記載の発明によれば、一対の頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部の面部に、頭殻部を支持する頭部主フレームの中央部の面部が当接された状態で頭部副フレームに頭部主フレームが固定されている。このため、頭殻部は、頭部主フレームを介して頭部副フレームにより強固に支持される。
また、請求項7記載の発明によれば、一対の頭部副フレーム側面部と一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部が第1の軸回りに回動可能に一対の基部材側面部に軸支される。このため、その軸支構造を構成する構成部材の軽量化と強固な軸支との相反する要求に応えることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the driving force transmission mechanism for transmitting the driving force of the second driving device and rotating the base member around the second axis is provided between the pair of left and right first side portions. It is arranged in the formed space. For this reason, when the driving force transmission mechanism is disposed in a space surrounded by the shell portion and the leg shell portion, the dead space can be effectively utilized, and the shell portion and the leg shell portion can be moved outward. It is not necessary to make it protrude unnaturally toward.
According to the seventh aspect of the present invention, the surface portion of the central portion of the head main frame that supports the skull portion is connected to the surface portion of the connecting surface portion that connects the corresponding side edges of the pair of head sub-frame side portions. The head main frame is fixed to the head sub-frame in the contact state. For this reason, the skull portion is firmly supported by the head sub-frame through the head main frame.
According to the seventh aspect of the present invention, a pair of head side sub-frame side surfaces and a pair of base member side surface portions are superposed so that their inner side surfaces are substantially parallel to each other. The head sub-frame side surface is pivotally supported by the pair of base member side surfaces so as to be rotatable about the first axis. For this reason, it is possible to meet the conflicting demands between the weight reduction of the constituent members constituting the shaft support structure and the strong shaft support.
本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部,胴殻部および脚殻部を透過して示す正面図である。1 is a front view showing a humanoid robot according to an embodiment of the present invention through its head shell, trunk shell, and leg shell.
本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部,胴殻部および脚殻部を透過すると共に右側の上肢を取り外して示す右側面図である。1 is a right side view showing a humanoid robot according to an embodiment of the present invention with its right upper limb removed while passing through its head shell, trunk shell, and leg shell. FIG.
図2で示した図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of figure shown in FIG.
本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部,胴殻部および脚殻部を取り外して示す左側面図である。1 is a left side view of a humanoid robot according to an embodiment of the present invention, with its head shell, trunk shell and leg shell removed.
本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部,胴殻部および脚殻部を取り外して示す背面図である。1 is a rear view showing a humanoid robot according to an embodiment of the present invention, with its head shell portion, trunk shell portion and leg shell portion removed. FIG.
本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部,胴殻部,脚殻部および車輪を取り外して示す平面図である。1 is a plan view showing a humanoid robot according to an embodiment of the present invention, with its head shell, trunk shell, leg shell and wheels removed. FIG.
本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部,胴殻部,脚殻部,脚部フレーム,車輪およびその他の一部の構成部材を取り外して斜め後方から見た状態を示す斜視図である。1 shows a state in which a humanoid robot according to an embodiment of the present invention is viewed from an obliquely rear side with its head shell, trunk shell, leg shell, leg frame, wheels and some other components removed. It is a perspective view.
図5で示した図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of figure shown in FIG.
図4で示した図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of figure shown in FIG.
図7で示した図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of figure shown in FIG.
図7で示した図の他の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the other part of the figure shown in FIG.
図8で示した図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of figure shown in FIG.
図7で示した図の他の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the other part of the figure shown in FIG.
車輪等が取り付けられた脚部フレームを上方から見た状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which looked at the leg part frame to which the wheel etc. were attached from upper direction.
車輪を駆動する電動モータおよび車輪カバー等が取り付けられた脚部を上方から見た状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which looked at the leg part to which the electric motor which drives a wheel, a wheel cover, etc. were attached from upper direction.
脚部を、その中心を通る鉛直方向の仮想平面で破断して示す断面図である。It is sectional drawing which fractures | ruptures and shows a leg part by the virtual plane of the perpendicular direction which passes the center.
本発明の実施の形態に係る人型ロボットに搭載された制御装置および該制御装置と関係する各種機器の概略の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the control apparatus mounted in the humanoid robot which concerns on embodiment of this invention, and the various apparatuses relevant to this control apparatus.
本発明の実施の形態の変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of embodiment of this invention.
以下、本発明に係る実施の形態を図1ないし図17を参照して詳細に説明する。図1および図2において符号1で示すものは、本実施の形態に係る人型ロボットである。図1は人型ロボット1を正面から見た状態を示し、図1,図5,図6,図7,図8,図14および図15において、矢印Lで示す方向は人型ロボット1の左方向を示し、矢印Rで示す方向は人型ロボット1の右方向を示す。また、図2,図3および図4において、矢印Fで示す方向は人型ロボット1の前方を示す。以下の説明で人型ロボット1の各構成部材に関して使用する前・後、左・右および上・下の語句は、各構成部材が人型ロボット1に組み付けられた状態において、人型ロボット1を正面から見たときの各構成部材の方向を指すものとする。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 indicate a humanoid robot according to the present embodiment. FIG. 1 shows a state in which the humanoid robot 1 is viewed from the front. In FIGS. 1, 5, 6, 7, 8, 14, and 15, the direction indicated by the arrow L is the left of the humanoid robot 1. The direction indicated by the arrow R indicates the right direction of the humanoid robot 1. 2, 3, and 4, the direction indicated by the arrow F indicates the front of the humanoid robot 1. In the following description, before and after using the respective components of the humanoid robot 1, the words “left”, “right”, and “upper” and “lower” refer to the humanoid robot 1 in a state where the respective components are assembled to the humanoid robot 1. It shall refer to the direction of each component when viewed from the front.
人型ロボット1は、頭部3と胴部5と脚部7とを備えている。頭部3は、該頭部3の外表面部を構成する中空の頭殻部9と、該頭殻部9を支持する頭部フレーム11とを備えている。胴部5は、該胴部5の外表面部を構成する中空の胴殻部13を備えている。脚部7は、該脚部7の外表面部を構成する中空の脚殻部15と、該脚殻部15の内側に配置される円板状の脚部フレーム17とを備えている。図16に示すように、脚殻部15は、脚部フレーム17の下面に当接された状態で、脚殻部15に穿設された複数の貫通孔に雄ねじ部材19がそれぞれ挿通され、脚部フレーム17に穿設され刻設された複数の雌ねじ孔20に各雄ねじ部材19がそれぞれ螺着されることで締結固定されている。胴殻部13の下縁部には互いに離間した位置に複数の雌ねじ部材(図示せず)が取り付けられ、これらの複数の雌ねじ部材に対応する脚殻部15の位置には貫通孔(図示せず)がそれぞれ穿設されている。胴殻部13と脚殻部15との前後左右の位置合わせを行いながら胴殻部13の下縁部を脚殻部15の上縁部に接合させた状態で、脚殻部15の前記各貫通孔に雄ねじ部材(図示せず)をそれぞれ挿通してこれらの雄ねじ部材を、対応する胴殻部13の前記各雌ねじ部材に螺着することで、胴殻部13が脚殻部15に締結固定される。胴殻部13と脚殻部15とで囲まれる空間には、基部材21を介して頭部3を支持する頭部支持フレーム23が配置されている。
The humanoid robot 1 includes a head 3, a trunk 5, and legs 7. The head 3 includes a hollow skull portion 9 that constitutes an outer surface portion of the head portion 3, and a head frame 11 that supports the skull portion 9. The body portion 5 includes a hollow shell portion 13 that constitutes an outer surface portion of the body portion 5. The leg portion 7 includes a hollow leg shell portion 15 that constitutes an outer surface portion of the leg portion 7, and a disc-like leg frame 17 that is disposed inside the leg shell portion 15. As shown in FIG. 16, the leg shell portion 15 is in contact with the lower surface of the leg frame 17, and the male screw members 19 are inserted through the plurality of through holes formed in the leg shell portion 15, respectively. Each male screw member 19 is fastened and fixed by being screwed into a plurality of female screw holes 20 drilled and cut in the part frame 17. A plurality of female screw members (not shown) are attached to the lower edge of the shell portion 13 at positions separated from each other, and through holes (not shown) are provided at the positions of the leg shell portions 15 corresponding to the plurality of female screw members. Z) are drilled. In the state where the lower edge part of the shell part 13 is joined to the upper edge part of the leg shell part 15 while aligning the front and rear, left and right of the shell part 13 and the leg shell part 15, Male thread members (not shown) are respectively inserted into the through holes, and these male thread members are screwed to the respective female thread members of the corresponding shell parts 13 so that the shell parts 13 are fastened to the leg shell parts 15. Fixed. A head support frame 23 that supports the head 3 via a base member 21 is disposed in a space surrounded by the shell portion 13 and the leg shell portion 15.
前記頭部フレーム11は、頭殻部9を支持する頭部主フレーム25と、該頭部主フレーム25を支持する頭部副フレーム27とを備えている。図1および図5に示すように、頭部主フレーム25は、略X字状に形成された板金からなる連結部材25aと、該連結部材25aによって一体的に連結された一対のフレーム片25b,25cとを備え、これらのフレーム片25b,25cは、頭部3を正面から見た状態で略X字状に形成されている。各フレーム片25b,25cは、横断面が略コ字状に形成された板金からなり、各フレーム片25b,25cのそれぞれの長手方向両端部に頭殻部9の内側面部が固定される。詳しくは、頭部3の頭殻部9は、顔面に相当する部分と、それ以外の本体部分とに二分割されており、該本体部分が各フレーム片25b,25cのそれぞれの長手方向両端部にねじ部材(図示せず)により締結固定されたのち、頭殻部9の前記本体部分に前記顔面に相当する部分がねじ部材(図示せず)により締結固定される。
The head frame 11 includes a head main frame 25 that supports the head shell portion 9, and a head sub-frame 27 that supports the head main frame 25. As shown in FIGS. 1 and 5, the head main frame 25 includes a connecting member 25a made of a sheet metal formed in a substantially X shape, and a pair of frame pieces 25b integrally connected by the connecting member 25a. 25c, and these frame pieces 25b and 25c are formed in a substantially X shape with the head 3 viewed from the front. Each frame piece 25b, 25c is made of a sheet metal having a substantially U-shaped cross section, and the inner side surface portion of the skull portion 9 is fixed to both ends in the longitudinal direction of each frame piece 25b, 25c. Specifically, the skull portion 9 of the head 3 is divided into a portion corresponding to the face and a main body portion other than the face portion, and the main body portions are both longitudinal ends of the frame pieces 25b and 25c. After being fastened and fixed by a screw member (not shown), a portion corresponding to the face is fastened and fixed to the main body portion of the skull 9 by a screw member (not shown).
前記頭部副フレーム27は、横断面が略コ字状に形成された板金からなり、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと、これらの頭部副フレーム側面部27a,27bの対応する側縁部同士を連結する連結面部27cとを備えている。図3および図4に示すように、頭部副フレーム27は、頭部副フレーム側面部27a,27bの長手方向中途部における複数の部位がそれぞれ円状に刳り貫かれることで軽量化が図られている。頭部主フレーム25は、その連結部材25aの中央部の面部が連結面部27cの面部に当接された状態で連結面部27cに結着されている。結着する方法は、例えば、溶接による溶着またはねじ部材による締結が挙げられる。
前記基部材21は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部21a,21bと、これらの基部材側面部21a,21bの下端部同士を連結する略矩形状の基部材下面部21cとを備えている。一対の基部材側面部21a,21bの下端部が複数のねじ部材29(図9および図10参照)によって基部材下面部21cの上面に締結固定されている。
なお、本実施の形態では、基部材21は、一対の基部材側面部21a,21bと基部材下面部21cとを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、一対の基部材側面部21a,21bと基部材下面部21cとが一体に形成された単一の部材として基部材21を構成してもよい。
The head sub-frame 27 is made of a sheet metal having a substantially U-shaped cross section, and a pair of head sub-frame side portions 27a and 27b whose inner side surfaces are opposed to each other in a horizontal direction with an interval in the horizontal direction. And a connecting surface portion 27c for connecting the corresponding side edge portions of the head sub-frame side surface portions 27a and 27b. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the head sub-frame 27 is reduced in weight by a plurality of portions in the middle in the longitudinal direction of the head sub-frame side surfaces 27 a and 27 b being respectively wound in a circular shape. ing. The head main frame 25 is bonded to the connecting surface portion 27c in a state where the central surface portion of the connecting member 25a is in contact with the surface portion of the connecting surface portion 27c. Examples of the binding method include welding by welding or fastening by a screw member.
The base member 21 includes a pair of base member side surface portions 21a and 21b whose inner side surfaces face each other in parallel with a gap in the horizontal direction, and substantially connects the lower end portions of these base member side surface portions 21a and 21b. And a rectangular base member lower surface portion 21c. The lower end portions of the pair of base member side surface portions 21a and 21b are fastened and fixed to the upper surface of the base member lower surface portion 21c by a plurality of screw members 29 (see FIGS. 9 and 10).
In the present embodiment, the base member 21 has been described as an example in which the pair of base member side surface portions 21a and 21b and the base member lower surface portion 21c are formed of separate members. The base member 21 may be configured as a single member in which the base member side surface portions 21a and 21b and the base member lower surface portion 21c are integrally formed.
前記一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと前記一対の基部材側面部21a,21bとがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの下端部が、水平方向に延びる仮想直線L1(図9および図10参照)に沿う軸回りに回動可能に一対の基部材側面部21a,21bの上端部に第一軸部材31を介して軸支されている。仮想直線L1は、第一軸部材31の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第1の軸」を構成する。
The pair of head sub-frames in a state where the pair of head sub-frame side surfaces 27a, 27b and the pair of base member side surface portions 21a, 21b are superposed so that the inner side surfaces thereof are substantially parallel to each other. The lower end portions of the side surface portions 27a and 27b are pivoted to the upper end portions of the pair of base member side surface portions 21a and 21b so as to be rotatable about an axis along a virtual straight line L1 (see FIGS. 9 and 10) extending in the horizontal direction. It is pivotally supported via a member 31. The virtual straight line L1 is a virtual straight line passing through the axis of the first shaft member 31, and constitutes the “first axis” in the present invention.
詳細には、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの各内側面と一対の基部材側面部21a,21bの各外側面とがそれぞれ対向するように、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの内側に一対の基部材側面部21a,21bが配置されている。この配置における一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの下端部と一対の基部材側面部21a,21bの上端部とには、仮想直線L1に沿って同軸に位置付けられる貫通孔がそれぞれ穿設されており、これらの貫通孔に第一軸部材31が挿通されている。一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分との構造は、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bに対して第一軸部材31が相対回動できないように構成されている。例えば、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状(例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状)に形成することで、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bに対して第一軸部材31が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分とにキー部材を介在させることで、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bに対して第一軸部材31が相対回動できないように構成することが挙げられる。
この結果、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと第一軸部材31とは、該第一軸部材31の軸芯回りに一体的に回動する。
Specifically, the pair of head sub-frame side portions 27a so that the inner side surfaces of the pair of head sub-frame side portions 27a and 27b and the outer side surfaces of the pair of base member side surface portions 21a and 21b face each other. , 27b, a pair of base member side surface portions 21a, 21b are disposed. A through hole positioned coaxially along the imaginary straight line L1 is drilled in the lower end of the pair of head side sub-frame side portions 27a and 27b and the upper end of the pair of base member side surface portions 21a and 21b in this arrangement. The first shaft member 31 is inserted through these through holes. The structure of the through-holes of the pair of head sub-frame side portions 27a and 27b and the portion of the first shaft member 31 that is inserted and positioned in the through-hole is as compared with the pair of head sub-frame side portions 27a and 27b. Thus, the first shaft member 31 is configured so as not to rotate relatively. For example, the shape of the through-holes of the pair of head sub-frame side portions 27a and 27b and the cross-sectional shape of the portion of the first shaft member 31 that is inserted and positioned in the through-hole are the same shape other than a perfect circle (For example, a regular polygon such as a regular square or a regular hexagon, a saw blade shape such as a serration or a spline, or a gear tooth shape) is formed first with respect to the pair of head subframe side portions 27a and 27b. For example, the shaft member 31 may be configured so as not to be relatively rotatable. As other means, a key member is interposed between the through hole of the pair of head sub-frame side surfaces 27a and 27b and the portion of the first shaft member 31 that is inserted and positioned in the through hole. For example, the first shaft member 31 may be configured not to rotate relative to the head sub-frame side surfaces 27a and 27b.
As a result, the pair of head sub-frame side surfaces 27 a and 27 b and the first shaft member 31 rotate integrally around the axis of the first shaft member 31.
これに対して、一対の基部材側面部21a,21bの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分とは、一対の基部材側面部21a,21bに対して第一軸部材31が該第一軸部材31の軸芯回りに相対回動できるように構成されている。
この結果、頭部副フレーム27は、第一軸部材31と共に該第一軸部材31の軸芯回りに基部材21に対して相対回動可能に構成されている。第一軸部材31の長手方向中間部には第一トーションばね32(図6参照)が組み付けられ、頭部3が水平方向を指向した状態で第一トーションばね32に作用するばね力が0となるように設定されている。
一方、頭部3が水平方向以外の上下方向を指向するように基部材21に対して第一軸部材31の軸芯回りに相対回動すると第一トーションばね32にばね力が発生し、該ばね力によって頭部3が水平方向を指向する方向に頭部フレーム11が付勢されるように構成されている。
On the other hand, the through holes of the pair of base member side surface portions 21a and 21b and the portion of the first shaft member 31 that is inserted and positioned in the through hole correspond to the pair of base member side surface portions 21a and 21b. The first shaft member 31 is configured to be relatively rotatable around the axis of the first shaft member 31.
As a result, the head sub-frame 27 is configured to be rotatable relative to the base member 21 around the axis of the first shaft member 31 together with the first shaft member 31. A first torsion spring 32 (see FIG. 6) is assembled to the middle portion in the longitudinal direction of the first shaft member 31, and the spring force acting on the first torsion spring 32 with the head 3 oriented in the horizontal direction is zero. It is set to be.
On the other hand, when the head 3 is relatively rotated around the axis of the first shaft member 31 with respect to the base member 21 so that the head 3 is directed in the vertical direction other than the horizontal direction, a spring force is generated in the first torsion spring 32, The head frame 11 is biased in a direction in which the head 3 is oriented in the horizontal direction by the spring force.
第一軸部材31の一端部には第一アーム部材33の一端部が一体的に結着され、該第一アーム部材33の他端部には第一回動軸35の一端部が第一アーム部材33に対して第一回動軸35の軸芯回りに相対回動可能に軸支されている。第一回動軸35の他端部には貫通孔が穿設され、該貫通孔には棒状の第一リンク部材37の長手方向中途部が摺動可能に挿通されている。第一リンク部材37は、長手方向全域に亘って外周部に雄ねじが刻設されたねじ軸39と、端面同士が互いに圧接された状態でねじ軸39の一端部に螺着されたナット41およびピロボールジョイント43とを備えている。該ナット41を緩めて、該ナット41とピロボールジョイント43との圧接状態を解除したのちピロボールジョイント43に対するねじ軸39の捩じ込み量を適宜調整することで第一リンク部材37の全長を所望の長さに変更することができるように構成されている。
One end of the first arm member 33 is integrally bonded to one end of the first shaft member 31, and one end of the first rotating shaft 35 is first connected to the other end of the first arm member 33. The arm member 33 is pivotally supported so as to be relatively rotatable about the axis of the first rotation shaft 35. A through hole is formed in the other end portion of the first rotation shaft 35, and a midway portion in the longitudinal direction of the rod-shaped first link member 37 is slidably inserted into the through hole. The first link member 37 includes a screw shaft 39 in which a male screw is engraved on the outer peripheral portion over the entire length direction, a nut 41 screwed to one end portion of the screw shaft 39 in a state where the end faces are pressed against each other, and A pillow ball joint 43 is provided. The nut 41 is loosened, the pressure contact state between the nut 41 and the pillow ball joint 43 is released, and then the screw shaft 39 is screwed into the pillow ball joint 43 by adjusting the amount of screw shaft 39 appropriately. The length can be changed.
ピロボールジョイント43は、内部に刻設された雌ねじ部がねじ軸39に螺着されたジョイント本体と、該ジョイント本体の一端部に相対回動可能に連結されたジョイントねじ部材とを備えている。該ジョイントねじ部材が連結されたジョイント本体の一端部には球面状の貫通孔が穿設され、該貫通孔と同一形状の球面状に形成された前記ジョイントねじ部材の一端部が嵌合されることでジョイント本体に対してジョイントねじ部材が相対回動可能に構成されている。ねじ軸39の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第一ばね部材45,45と、これらの第一ばね部材45,45の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第一ばね受座47,47とが挿入され、各第一ばね部材45の各他端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第二ばね受座49,49がねじ軸39の両端部にそれぞれ挿入されている。
The pillow ball joint 43 includes a joint main body in which a female screw portion carved therein is screwed to the screw shaft 39, and a joint screw member connected to one end portion of the joint main body so as to be relatively rotatable. A spherical through hole is formed in one end portion of the joint body to which the joint screw member is connected, and one end portion of the joint screw member formed in a spherical shape having the same shape as the through hole is fitted. Thus, the joint screw member is configured to be rotatable relative to the joint body. A pair of coil-shaped first spring members 45, 45 and a pair of spring loads at one end of the first spring members 45, 45 facing each other are provided on the outer periphery of the middle portion in the longitudinal direction of the screw shaft 39. A pair of annular second spring seats 49, 49 for receiving a spring load at each other end of each first spring member 45 is inserted into the annular first spring seats 47, 47. Inserted at both ends.
一対の第一ばね受座47,47の互いに対向する両端面によって第一回動軸35が挟まれた状態で押圧される。各第二ばね受座49のうちピロボールジョイント43の近傍に位置する一方の第二ばね受座49の押圧力(第一ばね部材45のばね荷重によって押圧された押圧力)は前記ナット41によって受けている。
一方、各第二ばね受座49のうち他方の第二ばね受座49の押圧力(第一ばね部材45のばね荷重によって押圧された押圧力)は、互いに圧接し合うようにねじ軸39の他端部に螺着された一対のナット41,41によって受けている。これらの一対の41,41は、これらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着されることで、ねじ軸39の長手方向に移動して脱落しないように構成されている。この結果、各第一ばね部材45のばね荷重が作用したとき、各第一ばね受座47は、第一リンク部材37に対して該第一リンク部材37の長手方向に第一回動軸35と共に相対移動可能に構成されている一方、各第二ばね受座49は、第一リンク部材37に対して相対移動が阻止される。
The pair of first spring seats 47 and 47 are pressed in a state in which the first rotation shaft 35 is sandwiched between the opposite end faces of each other. The pressing force of one of the second spring receiving seats 49 located near the pillow ball joint 43 (the pressing force pressed by the spring load of the first spring member 45) is received by the nut 41. ing.
On the other hand, of the second spring receiving seats 49, the pressing force of the other second spring receiving seat 49 (the pressing force pressed by the spring load of the first spring member 45) of the screw shaft 39 is in contact with each other. It is received by a pair of nuts 41 and 41 screwed to the other end. The pair of 41 and 41 are configured to be moved in the longitudinal direction of the screw shaft 39 so as not to fall off by being screwed so that their end faces are firmly pressed against each other. As a result, when the spring load of each first spring member 45 is applied, each first spring receiving seat 47 is moved in the longitudinal direction of the first link member 37 with respect to the first link member 37. The second spring seats 49 are prevented from moving relative to the first link member 37.
一対の基部材側面部21a,21bのうち基部材側面部21aには、複数のねじ部材51により略L字状のブラケット53が締結固定され、該ブラケット53には、複数のねじ部材により第一電動モータ55が締結固定されている。第一電動モータ55は、本発明でいう「第1の駆動装置」を構成する。該第一電動モータ55には、その回転軸の回転速度を減速する減速機が組み込まれ、該減速機の回転軸57の端部には第二アーム部材59の円板状の基部59a(図9参照)が一体的に結着されている。第一電動モータ55は、その回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。
第二アーム部材59の基部59aから半径方向に突出した凸部59bに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント43の前記ジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第一リンク部材37は、そのピロボールジョイント43を介して第二アーム部材59に相対回動可能に連結される。第一電動モータ55が駆動されると、第一トーションばね32の付勢力に抗して第一軸部材31が回動し、頭部3が水平方向以外の上下方向を指向するように頭部副フレーム27が第一軸部材31の軸芯回りを回動する。
A substantially L-shaped bracket 53 is fastened and fixed to the base member side surface portion 21a of the pair of base member side surface portions 21a and 21b by a plurality of screw members 51. An electric motor 55 is fastened and fixed. The first electric motor 55 constitutes a “first driving device” in the present invention. The first electric motor 55 incorporates a speed reducer that reduces the rotational speed of the rotating shaft, and the end of the rotating shaft 57 of the speed reducer has a disk-like base 59a (see FIG. 9) is integrally attached. The first electric motor 55 is configured such that its rotating shaft can rotate in either the forward direction or the reverse direction.
The male screw portion of the joint screw member of the pillow ball joint 43 is screwed to the female screw portion carved on the convex portion 59b protruding in the radial direction from the base portion 59a of the second arm member 59. As a result, the first link member 37 is connected to the second arm member 59 via the pillow ball joint 43 so as to be relatively rotatable. When the first electric motor 55 is driven, the first shaft member 31 rotates against the urging force of the first torsion spring 32 and the head 3 is oriented in the vertical direction other than the horizontal direction. The sub-frame 27 rotates around the axis of the first shaft member 31.
基部材21に対して第一軸部材31の軸芯回りに相対回動する頭部副フレーム27の回動角度範囲は、それぞれ基部材21に固定された第一規制部材60と第二規制部材61とにより一定の角度範囲に規制されている。具体的には、各規制部材60,61にそれぞれ設けられた緩衝部材62が頭部副フレーム27の連結面部27cの各面部にそれぞれ当接することで一定の角度範囲に規制されている。緩衝部材62は、ゴム部材またはその他の樹脂材からなる部材により構成されている。第一規制部材60は基部材21の基部材側面部21bに複数のねじ部材63(図3および図6参照)により締結固定され、第二規制部材61は基部材21の各基部材側面部21a,21bに複数のねじ部材65(図9および図10参照)により締結固定されている。
The rotation angle ranges of the head sub-frame 27 that rotates relative to the base member 21 around the axis of the first shaft member 31 are the first restriction member 60 and the second restriction member that are fixed to the base member 21, respectively. 61 is restricted to a certain angle range. Specifically, the buffer member 62 provided in each of the restricting members 60 and 61 is restricted to a certain angle range by coming into contact with each surface portion of the connecting surface portion 27 c of the head sub-frame 27. The buffer member 62 is configured by a member made of a rubber member or other resin material. The first regulating member 60 is fastened and fixed to the base member side surface portion 21b of the base member 21 by a plurality of screw members 63 (see FIGS. 3 and 6), and the second regulating member 61 is each base member side surface portion 21a of the base member 21. , 21b are fastened and fixed by a plurality of screw members 65 (see FIGS. 9 and 10).
前記頭部支持フレーム23は、基部材21を介して頭部3を支持する上側フレーム67と、該上側フレーム67を支持する下側フレーム69とを備えている。上側フレーム67は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部71L,71Rと、これらの第一側面部71L,71Rの上端部同士を連結する第一上面部73とを備えている。下側フレーム69は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレーム17によって下端部が支持される左右一対の第二側面部75L,75Rと、これらの第二側面部75L,75Rの上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部71L,71Rの各下端部がねじ部材により締結固定された第二上面部77とを備えている。このように、左右一対の第二側面部75L,75Rと第二上面部77とは互いに別個の部材で構成されている。このため、本実施の形態に係る人型ロボット1に関し、身長が異なる2種類以上の人型ロボットを製造すべく左右一対の第二側面部75L,75Rの上下方向の長さを適宜変更する場合に、それらの2種類以上の各人型ロボット間で、設計変更を要しない第二上面部77を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
各第二側面部75L,75Rの下端部は、該下端部に穿設された貫通孔に雄ねじ部材78がそれぞれ挿通され、脚部フレーム17に刻設された複数の雌ねじ孔79(図14および図15参照)に各雄ねじ部材78が螺着されることでそれぞれ締結固定されている。各第二側面部75L,75Rは、上下方向中途部が長円状に刳り貫かれると共に下部が逆U字状に切り欠かれることでそれぞれ軽量化が図られている。
The head support frame 23 includes an upper frame 67 that supports the head 3 via the base member 21 and a lower frame 69 that supports the upper frame 67. The upper frame 67 connects a pair of left and right first side surface portions 71L and 71R whose inner side surfaces face each other in parallel in the left-right direction and upper end portions of the first side surface portions 71L and 71R. One upper surface portion 73 is provided. The lower frame 69 has a pair of left and right second side surfaces 75L and 75R whose inner surfaces face each other substantially in parallel in the left-right direction and whose lower end is supported by the leg frame 17; The upper end portions of the two side surface portions 75L and 75R are connected to each other, and the lower end portions of the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R are provided with a second upper surface portion 77 fastened and fixed by a screw member. As described above, the pair of left and right second side surface portions 75L and 75R and the second upper surface portion 77 are configured by separate members. Therefore, with respect to the humanoid robot 1 according to the present embodiment, when the vertical lengths of the pair of left and right second side surface portions 75L and 75R are appropriately changed to produce two or more types of humanoid robots having different heights. In addition, since the second upper surface portion 77 that does not require a design change can be shared between the two or more types of humanoid robots, the manufacturing cost can be reduced accordingly.
At the lower end of each of the second side surface portions 75L and 75R, a male screw member 78 is inserted into a through hole formed in the lower end portion, and a plurality of female screw holes 79 (see FIG. 14 and FIG. 14) Each male screw member 78 is screwed and fixed to each other (see FIG. 15). Each of the second side surface portions 75L and 75R is reduced in weight by having the middle portion in the vertical direction penetrated in an oval shape and the lower portion is notched in an inverted U shape.
前記基部材下面部21cの下端面と前記第一上面部73の上端面とが互いに略平行になるように対向した状態で、基部材21が、上下方向に延びる仮想直線L2に沿う軸回りに回動可能に第一上面部73に第二軸部材80を介して軸支されている。仮想直線L2(図5、図8および図11参照)は、第二軸部材80(図11参照)の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第2の軸」を構成する。
詳細には、基部材下面部21cの下端面と第一上面部73の上端面とが互いに略平行になるように対向した状態で、基部材下面部21cと第一上面部73とには、同一の直線に沿って同軸に位置付けられる貫通孔がそれぞれ穿設されており、これらの貫通孔に前記第二軸部材80が挿通されている。基部材下面部21cの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分とは、基部材下面部21cに対して第二軸部材80が相対回動できないように構成されている。例えば、基部材下面部21cの貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状(例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状)に形成することで、基部材下面部21cに対して第二軸部材80が相対回動できないように構成構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、基部材下面部21cの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分とにキー部材を介在させることで、基部材下面部21cに対して第二軸部材80が相対回動できないように構成することが挙げられる。
この結果、基部材下面部21cと第二軸部材80とは、該第二軸部材80の軸芯回りに一体的に回動する。
In a state where the lower end surface of the base member lower surface portion 21c and the upper end surface of the first upper surface portion 73 face each other so as to be substantially parallel to each other, the base member 21 is around an axis along an imaginary straight line L2 extending in the vertical direction. The first upper surface portion 73 is pivotally supported via a second shaft member 80 so as to be rotatable. The virtual straight line L2 (see FIGS. 5, 8 and 11) is a virtual straight line passing through the axis of the second shaft member 80 (see FIG. 11), and constitutes the “second axis” in the present invention.
Specifically, in a state where the lower end surface of the base member lower surface portion 21c and the upper end surface of the first upper surface portion 73 face each other so as to be substantially parallel to each other, the base member lower surface portion 21c and the first upper surface portion 73 are Through holes positioned coaxially along the same straight line are formed, and the second shaft member 80 is inserted through these through holes. The through hole of the base member lower surface portion 21c and the portion of the second shaft member 80 that is inserted and positioned in the through hole are configured such that the second shaft member 80 cannot rotate relative to the base member lower surface portion 21c. Has been. For example, the shape of the through hole of the base member lower surface portion 21c and the cross-sectional shape of the portion of the second shaft member 80 that is inserted and positioned in the through hole are the same shape (for example, a regular square, A regular polygon such as a regular hexagon, a saw blade shape such as a serration or a spline, or a gear tooth shape) is formed so that the second shaft member 80 cannot rotate relative to the base member lower surface portion 21c. To do. As other means, a key member is interposed between the through hole of the base member lower surface portion 21c and the portion of the second shaft member 80 that is inserted and positioned in the through hole. For example, the second shaft member 80 may be configured so as not to be relatively rotatable.
As a result, the base member lower surface portion 21 c and the second shaft member 80 rotate integrally around the axis of the second shaft member 80.
これに対して、第一上面部73の貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分とは、第一上面部73に対して第二軸部材80が相対回動できるように構成されている。
この結果、基部材21は、第二軸部材80と共に該第二軸部材80の軸芯回りに上側フレーム67に対して相対回動可能に構成されている。第二軸部材80の長手方向中間部には第二トーションばね(図示せず)が組み付けられ、頭部3が正面を指向した状態で該第二トーションばねに作用するばね力が0となり、頭部3が正面以外の左右方向を向くように頭部支持フレーム23に対して相対回動すると前記第二トーションばねにばね力が発生し、該ばね力によって頭部3が正面を指向する方向に基部材21が付勢されるように構成されている。
In contrast, the through hole of the first upper surface portion 73 and the portion of the second shaft member 80 that is inserted into the through hole and positioned relative to the first upper surface portion 73 are rotated relative to the first upper surface portion 73. It is configured to be able to move.
As a result, the base member 21 is configured to be rotatable relative to the upper frame 67 around the axis of the second shaft member 80 together with the second shaft member 80. A second torsion spring (not shown) is assembled to the middle portion in the longitudinal direction of the second shaft member 80, and the spring force acting on the second torsion spring becomes 0 in a state where the head 3 faces the front. When the portion 3 is rotated relative to the head support frame 23 so as to face in the left / right direction other than the front, a spring force is generated in the second torsion spring, and the head 3 is directed in the direction of the front by the spring force. The base member 21 is configured to be biased.
第二軸部材80の下端部には第三アーム部材81の一端部が一体的に結着され、該第三アーム部材81の他端部には第二回動軸83の一端部が第三アーム部材81に対して第二回動軸83の軸芯回りに相対回動可能に軸支されている。第二回動軸83の他端部には貫通孔が穿設され、該貫通孔には棒状の第二リンク部材85の長手方向中途部が摺動可能に挿通されている。第三アーム部材81,第二回動軸83および第二リンク部材85は、本発明でいう「駆動力伝達機構」を構成する。第二リンク部材85の構成は、上述した第一リンク部材37と同様の構成を有しているので、第二リンク部材85の各構成部材の符号は新たに付与するものの、各構成部材の名称は第一リンク部材37と同じ名称を使用することとし、構成の詳細な説明は省略する。
第二リンク部材85のねじ軸87の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第二ばね部材89,89と、これらの第二ばね部材89,89の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第三ばね受座91,91とが挿入されている。一対の第二ばね部材89,89のうちピロボールジョイント93の近傍に位置する一方の第二ばね部材89とピロボールジョイント93との間のねじ軸87には、ナット95が螺着され、該ナット95によって前記一方の第二ばね部材89のばね荷重を受けている。
One end portion of the third arm member 81 is integrally bonded to the lower end portion of the second shaft member 80, and one end portion of the second rotation shaft 83 is connected to the third end portion of the third arm member 81. The arm member 81 is pivotally supported so as to be relatively rotatable about the axis of the second rotation shaft 83. A through hole is formed in the other end portion of the second rotating shaft 83, and a midway portion in the longitudinal direction of the rod-like second link member 85 is slidably inserted into the through hole. The third arm member 81, the second rotating shaft 83, and the second link member 85 constitute a “driving force transmission mechanism” in the present invention. Since the configuration of the second link member 85 has the same configuration as the first link member 37 described above, the reference numerals of the respective component members of the second link member 85 are newly given, but the names of the respective component members Uses the same name as the first link member 37, and a detailed description of the configuration is omitted.
A pair of coiled second spring members 89 and 89 and one end of each of the second spring members 89 and 89 facing each other are provided on the outer peripheral portion of the second link member 85 in the longitudinal direction of the screw shaft 87. A pair of annular third spring seats 91 and 91 for receiving a spring load are inserted. A nut 95 is screwed onto a screw shaft 87 between the second spring member 89 and the pillow ball joint 93 located in the vicinity of the pillow ball joint 93 of the pair of second spring members 89, 89. Thus, the spring load of the one second spring member 89 is received.
一対の第二ばね部材89,89のうち他方の第二ばね部材89における第三ばね受座91とは反対側の端部のばね荷重は、ねじ軸87に挿入された円環状の第四ばね受座97によって受け、ばね荷重によって押圧された第四ばね受座97の押圧力は、ねじ軸87に螺着された一対のナット95,95によって受けている。これらの一対のナット95,95は、それらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着され、ねじ軸87の長手方向に移動して脱落しないようにされている。この結果、各第二ばね部材89のばね荷重が作用したとき、各第三ばね受座91は、第二リンク部材85に対して該第二リンク部材85の長手方向に第二回動軸83と共に相対移動可能に構成されている一方、各ナット95は第二リンク部材85に対して相対移動が阻止され、第四ばね受座97は第二リンク部材85に対して相対移動が阻止される。
Of the pair of second spring members 89, 89, the spring load at the end of the other second spring member 89 opposite to the third spring seat 91 is an annular fourth spring inserted into the screw shaft 87. The pressing force of the fourth spring receiving seat 97 received by the receiving seat 97 and pressed by the spring load is received by a pair of nuts 95 and 95 screwed onto the screw shaft 87. The pair of nuts 95 and 95 are screwed so that their end faces are firmly pressed against each other, and are moved in the longitudinal direction of the screw shaft 87 so as not to fall off. As a result, when the spring load of each second spring member 89 is applied, each third spring seat 91 is moved in the longitudinal direction of the second link member 85 with respect to the second link member 85. The nut 95 is prevented from relative movement with respect to the second link member 85, and the fourth spring seat 97 is prevented from relative movement with respect to the second link member 85. .
また、図3および図4に示すように、第二上面部77にねじ部材99により固定されたブラケット101には、ねじ部材103により第二電動モータ105が固定されている。第二電動モータ105は、本発明でいう「第2の駆動装置」を構成する。該第二電動モータ105には、その回転軸の回転速度を減速する減速機が組み込まれている。第二電動モータ105は、その回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。
また、図11に示すように、減速機の回転軸107の端部には第四アーム部材109の一端部109aが一体的に結着され、第四アーム部材109の他端部109bに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント93のジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第二リンク部材85は、そのピロボールジョイント93を介して第四アーム部材109に相対回動可能に連結されている。第二電動モータ105が駆動されると、前記第二トーションばねの付勢力に抗して第二軸部材80が回動し、頭部3が正面以外の左右方向を指向するように基部材21が第二軸部材80の軸芯回りに回動する。第一上面部73に対して第二軸部材80の軸芯回りに相対回動する基部材21の回動角度範囲は、第一上面部73の後端部の突出形成された部位に固定された第三規制部材111により一定の角度範囲に規制されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the second electric motor 105 is fixed to the bracket 101 fixed to the second upper surface portion 77 by the screw member 99 by the screw member 103. The second electric motor 105 constitutes a “second driving device” in the present invention. The second electric motor 105 incorporates a speed reducer that decelerates the rotational speed of the rotating shaft. The second electric motor 105 is configured such that its rotating shaft can rotate in either the forward direction or the reverse direction.
Further, as shown in FIG. 11, one end 109a of the fourth arm member 109 is integrally connected to the end of the rotation shaft 107 of the speed reducer, and is engraved on the other end 109b of the fourth arm member 109. A male screw portion of a joint screw member of the pillow ball joint 93 is screwed to the female screw portion. As a result, the second link member 85 is connected to the fourth arm member 109 via the pillow ball joint 93 so as to be relatively rotatable. When the second electric motor 105 is driven, the second shaft member 80 rotates against the urging force of the second torsion spring, and the base member 21 is directed so that the head 3 is directed in the left-right direction other than the front. Rotates around the axis of the second shaft member 80. A rotation angle range of the base member 21 that rotates relative to the first upper surface portion 73 around the axis of the second shaft member 80 is fixed to a projecting portion of the rear end portion of the first upper surface portion 73. The third restriction member 111 restricts the angle range.
前記上側フレーム67の左右一対の第一側面部71L,71Rの左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部75L,75Rの左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部77の左右方向の幅より小さい寸法に設定されている。そして、第二上面部77の左右方向中央部に左右一対の第一側面部71L,71Rが固定されている。
図8に示すように、各第一側面部71L,71Rの外側面部には、左右方向に延びる一対のステー113L,113Rの各一端部が、溶接による溶着またはねじ部材による締結によりそれぞれ結着され、各ステー113L,113Rの各他端部に、前後方向に延びる第三軸部材115を介して左右一対の上肢117L,117Rの各一端部がそれぞれ軸支されている。詳細には、各第三軸部材115の一端部が、各第三軸部材115の軸芯回りに各ステー113L,113Rに対してそれぞれ相対回動可能に軸支され、各第三軸部材115の長手方向中途部には各上肢117L,117Rの各一端部がそれぞれ一体的に結着されている。図13に示す仮想直線L3は、各第三軸部材115の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第3の軸」をそれぞれ構成する。
The distance between the outer surfaces in the left-right direction of the pair of left and right first side surfaces 71L, 71R of the upper frame 67 is the distance between the outer surfaces in the left-right direction of the pair of left and right second side surfaces 75L, 75R. The size is set to be smaller than the width of the upper surface portion 77 in the left-right direction. A pair of left and right first side surface portions 71 </ b> L and 71 </ b> R are fixed to the center portion in the left and right direction of the second upper surface portion 77.
As shown in FIG. 8, one end portions of a pair of stays 113L, 113R extending in the left-right direction are respectively attached to the outer surface portions of the first side surface portions 71L, 71R by welding by welding or fastening by screw members. The other ends of the stays 113L and 113R are pivotally supported by the respective one ends of the pair of left and right upper limbs 117L and 117R via the third shaft member 115 extending in the front-rear direction. Specifically, one end portion of each third shaft member 115 is pivotally supported around the axis of each third shaft member 115 so as to be relatively rotatable with respect to each stay 113L, 113R, and each third shaft member 115 is supported. Each one end part of each upper limb 117L, 117R is integrally bound to the middle part in the longitudinal direction. The virtual straight line L3 shown in FIG. 13 is a virtual straight line passing through the axis of each third shaft member 115, and constitutes a “third axis” in the present invention.
各第三軸部材115の他端部には第四アーム部材119の一端部がそれぞれ一体的に結着され、各第四アーム部材119の各他端部には第四回動軸121の一端部が第四アーム部材119に対して第四回動軸121の軸芯回りに相対回動可能にそれぞれ軸支されている。各第四回動軸121の他端部には貫通孔がそれぞれ穿設され、各貫通孔には棒状の第三リンク部材123の長手方向中途部がそれぞれ挿通されている。各第三リンク部材123の構成は、上述した第一リンク部材37と同様の構成を有しているので、各第三リンク部材123の各構成部材の符号は新たに付与するものの、各構成部材の名称は第一リンク部材37と同じ名称を使用することとし、構成の詳細な説明は省略する。
One end of the fourth arm member 119 is integrally connected to the other end of each third shaft member 115, and one end of the fourth rotating shaft 121 is connected to each other end of each fourth arm member 119. The parts are pivotally supported by the fourth arm member 119 so as to be relatively rotatable about the axis of the fourth rotation shaft 121. A through hole is formed in the other end portion of each fourth rotating shaft 121, and a midway portion in the longitudinal direction of the rod-shaped third link member 123 is inserted in each through hole. Since the configuration of each third link member 123 has the same configuration as that of the first link member 37 described above, each component member of each third link member 123 is newly given a reference numeral, but each component member The same name as that of the first link member 37 is used, and detailed description of the configuration is omitted.
図12に示すように、各第三リンク部材123のねじ軸125の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第三ばね部材127,127と、これらの第三ばね部材127,127の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第五ばね受座129,129とがそれぞれ挿入されている。一対の第五ばね受座129,129のうちピロボールジョイント131の近傍に位置する一方の第三ばね部材127とピロボールジョイント131との間の各ねじ軸125には、ナット133がそれぞれ螺着され、該ナット133によって前記一方の第三ばね部材127のばね荷重を受けている。
一対の第三ばね部材127のうち他方の第三ばね部材127における第五ばね受座129とは反対側の端部のばね荷重は、ねじ軸125に螺着された一対のナット133,133によって受けている。これらの一対のナット133,133は、それらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着され、ねじ軸125の長手方向に移動して脱落しないようにされている。この結果、各第三ばね部材127,127のばね荷重が作用したとき、各第五ばね受座129は、第三リンク部材123に対して該第三リンク部材123の長手方向に相対移動可能に構成されている一方、各ナット133は第三リンク部材123に対して相対移動が阻止される。
As shown in FIG. 12, a pair of coiled third spring members 127, 127 and the third spring members 127, 127 are arranged on the outer periphery of the third link member 123 in the longitudinal direction of the screw shaft 125. A pair of annular fifth spring seats 129 and 129 for receiving a spring load at each of opposite ends of 127 are inserted. A nut 133 is screwed to each screw shaft 125 between the third spring member 127 and the pillow ball joint 131 located in the vicinity of the pillow ball joint 131 of the pair of fifth spring seats 129 and 129, respectively. The nut 133 receives the spring load of the one third spring member 127.
The spring load at the end of the other third spring member 127 opposite to the fifth spring seat 129 of the pair of third spring members 127 is caused by a pair of nuts 133 and 133 screwed to the screw shaft 125. is recieving. The pair of nuts 133 and 133 are screwed so that their end faces are firmly pressed against each other, and are moved in the longitudinal direction of the screw shaft 125 so as not to fall off. As a result, when the spring load of each of the third spring members 127 and 127 is applied, each fifth spring seat 129 can be moved relative to the third link member 123 in the longitudinal direction of the third link member 123. On the other hand, each nut 133 is prevented from moving relative to the third link member 123.
また、各ステー113L,113Rの長手方向中途部には、複数のねじ部材135により第三電動モータ137L,137Rがそれぞれ締結固定されている。各第三電動モータ137L,137Rは、本発明でいう「第3の駆動装置」を構成する。各第三電動モータ137L,137Rには、それらの回転軸の回転速度を減速する減速機がそれぞれ組み込まれている。各第三電動モータ137L,137Rは、それらの回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。図13に示すように、各減速機の回転軸139の各端部には第五アーム部材141の一端部141aがそれぞれ一体的に結着され、第五アーム部材141の他端部141bに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント131のジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第三リンク部材123は、そのピロボールジョイント131を介して第五アーム部材141に相対回動可能に連結されている。左右一対の第三電動モータ137L,137Rは、左右一対の第一側面部71L,71Rの左右方向外側方で、かつ、第二上面部77の直上にそれぞれ配置されている。
Further, the third electric motors 137L and 137R are fastened and fixed by a plurality of screw members 135 to the middle portions of the stays 113L and 113R in the longitudinal direction. Each of the third electric motors 137L and 137R constitutes a “third driving device” in the present invention. Each of the third electric motors 137L and 137R is incorporated with a speed reducer that reduces the rotational speed of the rotating shaft thereof. Each of the third electric motors 137L and 137R is configured such that the rotation shaft thereof can rotate in either the forward direction or the reverse direction. As shown in FIG. 13, one end portion 141a of the fifth arm member 141 is integrally connected to each end portion of the rotation shaft 139 of each reduction gear, and is cut into the other end portion 141b of the fifth arm member 141. A male screw portion of a joint screw member of the pillow ball joint 131 is screwed to the provided female screw portion. As a result, the third link member 123 is connected to the fifth arm member 141 via the pillow ball joint 131 so as to be relatively rotatable. The pair of left and right third electric motors 137 </ b> L and 137 </ b> R are respectively disposed on the outer side in the left and right direction of the pair of left and right first side surface portions 71 </ b> L and 71 </ b> R and immediately above the second upper surface portion 77.
図5および図6に示すように、各ステー113L,113Rにそれぞれ軸支された各上肢117L,117Rの各一端部とは反対側の各他端部には、左右一対の手部143L,143Rがそれぞれ取り付けられている。各手部143L,143Rは、手先側が半球状に形成され、手首145側が円錐台状にそれぞれ形成されており、各手部143L,143Rは、各手首145とそれぞれ一体に形成されている。各手首145に連なる各上肢117L,117Rの腕部147は、第三軸部材115側の端部の直径が手首145側の直径より小さい円錐台状に形成された第一腕部147aと該第一腕部147aに連なる円柱状の第二腕部147bとをそれぞれ備えている。
As shown in FIGS. 5 and 6, a pair of left and right hand portions 143L and 143R are provided at the other end portions of the upper limbs 117L and 117R that are pivotally supported by the stays 113L and 113R, respectively. Are attached to each. Each hand part 143L, 143R is formed in a hemispherical shape on the hand side, and the wrist 145 side is formed in a truncated cone shape, and each hand part 143L, 143R is formed integrally with each wrist 145, respectively. The arm portion 147 of each of the upper limbs 117L and 117R connected to each wrist 145 includes a first arm portion 147a formed in a truncated cone shape in which the diameter of the end portion on the third shaft member 115 side is smaller than the diameter on the wrist 145 side, and the first arm portion 147a. A columnar second arm portion 147b connected to the one arm portion 147a is provided.
各手部143L,143Rと各手首145とは、腕部147に対して該腕部147の長手方向に沿ってそれぞれ進退可能に構成されていると共に、各手部143L,143Rが各腕部147から離間する方向にコイル状のばね部材(図示せず)によって常にそれぞれ付勢されている。第一腕部147aとは反対側の各第二腕部147bの端部にはジョイント部材149の一端部がそれぞれ結着され、各ジョイント部材149の他端部に穿設された貫通孔に第三軸部材115の長手方向中途部が挿通されている。各ジョイント部材149の他端部の貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材115の部分とは、ジョイント部材149に対して第三軸部材115が相対回動できないように構成されている。例えば、各ジョイント部材149の前記貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材115の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状(例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状)に形成することで、ジョイント部材149に対して第三軸部材115が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、各ジョイント部材149の他端部の前記貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材115の部分とにキー部材を介在させることで、ジョイント部材149に対して第三軸部材115が相対回動できないように構成することが挙げられる。
Each hand part 143L, 143R and each wrist 145 are configured to be able to advance and retract along the longitudinal direction of the arm part 147 with respect to the arm part 147, and each hand part 143L, 143R corresponds to each arm part 147. Are always urged by coiled spring members (not shown) in a direction away from each other. One end portion of the joint member 149 is bonded to the end portion of each second arm portion 147b opposite to the first arm portion 147a, and a first through hole formed in the other end portion of each joint member 149. A midway portion in the longitudinal direction of the triaxial member 115 is inserted. The through hole at the other end of each joint member 149 and the portion of the third shaft member 115 that is inserted and positioned in the through hole are configured so that the third shaft member 115 cannot rotate relative to the joint member 149. It is configured. For example, the shape of the through hole of each joint member 149 and the cross-sectional shape of the portion of the third shaft member 115 that is inserted and positioned in the through hole are the same shape other than a perfect circle (for example, a regular square, The third shaft member 115 may be configured not to rotate relative to the joint member 149 by forming a regular polygon such as a regular hexagon, a saw blade shape such as a serration or a spline, or a gear tooth shape. Can be mentioned. As other means, a joint member 149 is provided by interposing a key member between the through hole at the other end of each joint member 149 and the portion of the third shaft member 115 that is inserted and positioned in the through hole. On the other hand, the third shaft member 115 may be configured so as not to be relatively rotatable.
この結果、ジョイント部材149と第三軸部材115とは、該第三軸部材115の軸芯回りに一体的に回動する。各ステー113L,113Rと各ジョイント部材149との間に位置する各第三軸部材115の長手方向中間部には第三トーションばね151(図6および図13参照)がそれぞれ組み付けられ、各上肢117L,117Rが水平方向を指向した状態で第三トーションばね151に作用するばね力が0となるようにそれぞれ設定されている。
一方、各上肢117L,117Rが水平方向以外の上下方向を指向するように各ステー113L,113Rに対して各第三軸部材115の軸芯回りにそれぞれ相対回動すると各第三トーションばね151にばね力がそれぞれ発生し、該ばね力によって各上肢117L,117Rが水平方向を指向する方向に各ジョイント部材149がそれぞれ付勢されるように構成されている。
各第三電動モータ137L,137Rが駆動されると、各第三トーションばね151の付勢力に抗して各第三軸部材115がそれぞれ回動し、各上肢117L,117Rが上下方向の何れかに向かう方向に各第三軸部材115の軸芯回りをそれぞれ回動するように構成されている。なお、胴殻部13の左右方向両側部には、各上肢117L,117Rが上下方向に回動する際に各上肢117L,117Rが移動する範囲を含む開口(図示せず)が形成されている。
各ステー113L,113Rに対して各第三軸部材115の軸芯回りに相対回動する各上肢117L,117Rの回動角度範囲は、各ステー113L,113Rにそれぞれ固定された第四規制部材(図示せず)により一定の角度範囲に規制されている。
図5および図6に示すように、各上肢117L,117Rの各手部143L,143Rの内部には、第四電動モータ153がそれぞれ配設され、該第四電動モータ153への通電をオンまたはオフするための操作スイッチ155が各第一腕部147aの内部に配設されている。各第四電動モータ153の回転軸には一体的に錘が結着されており、該回転軸の軸芯から偏芯した位置に該錘の重心が位置付けられている。
As a result, the joint member 149 and the third shaft member 115 rotate integrally around the axis of the third shaft member 115. A third torsion spring 151 (see FIGS. 6 and 13) is assembled to each middle shaft portion of each third shaft member 115 located between each stay 113L, 113R and each joint member 149, and each upper limb 117L. , 117R are set so that the spring force acting on the third torsion spring 151 becomes zero in a state where the horizontal direction is oriented.
On the other hand, when the upper limbs 117L and 117R are rotated relative to the stays 113L and 113R around the axis of the third shaft member 115 so that the upper and lower limbs 117L and 117R are directed in the vertical direction other than the horizontal direction, Each of the joint members 149 is configured to be urged in a direction in which each of the upper limbs 117L and 117R is directed in the horizontal direction.
When each third electric motor 137L, 137R is driven, each third shaft member 115 rotates against the urging force of each third torsion spring 151, and each upper limb 117L, 117R is either in the vertical direction. The third shaft member 115 is configured to rotate around the axis of the third shaft member 115 in the direction toward the center. Note that openings (not shown) including ranges in which the upper limbs 117L and 117R move when the upper limbs 117L and 117R rotate in the vertical direction are formed in both left and right sides of the trunk 13. .
The rotation angle ranges of the upper limbs 117L and 117R that rotate relative to the stays 113L and 113R around the axis of the third shaft member 115 are fourth restricting members (fixed to the stays 113L and 113R, respectively). (Not shown) is restricted to a certain angle range.
As shown in FIGS. 5 and 6, a fourth electric motor 153 is disposed inside each hand portion 143L, 143R of each upper limb 117L, 117R, and energization to the fourth electric motor 153 is turned on or off. An operation switch 155 for turning off is disposed inside each first arm portion 147a. A weight is integrally attached to the rotation shaft of each fourth electric motor 153, and the center of gravity of the weight is positioned at a position eccentric from the axis of the rotation shaft.
図14および図15に示すように、前記脚部フレーム17には、上方から見て脚部フレーム17の中心から等距離離間した位置で、脚部フレーム17の中心を囲むように4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dが等角度間隔に配置され、複数のねじ部材159によりそれぞれ締結固定されている。各第五電動モータ157a,157b,157c,157dには、それらの回転軸の回転速度を減速する減速機がそれぞれ組み込まれている。各第五電動モータ157a,157b,157c,157dは、それらの回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。各減速機の回転軸161(図8参照)の端部には、車輪163がそれぞれ一体的に結着されている。各車輪163が配設された脚部フレーム17の部位は、各車輪163との干渉を回避すべく矩形状に切り欠かれた切欠部17a(図14参照)が形成されている。各車輪163は、回転軸161が一体的に結着されたハブ165と、各ハブ165に一体的に結着された第一転動体167と第二転動体169とをそれぞれ備えている。第一転動体167と第二転動体169とは、互いに対向するように隣接配置されている。各車輪163の上方は、車輪カバー170(図15参照)によってそれぞれ覆われており、該車輪カバー170は、ねじ部材によって脚殻部15の上面部にそれぞれ締結固定されている。車輪カバー170が配設されることによって、各車輪163が地面を転動する際に掻き上げられる塵埃等が脚殻部15内に浸入する虞が低減される。
As shown in FIGS. 14 and 15, the leg frame 17 includes four fourth frames so as to surround the center of the leg frame 17 at a position equidistant from the center of the leg frame 17 when viewed from above. Five electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d are arranged at equal angular intervals and fastened and fixed by a plurality of screw members 159, respectively. Each of the fifth electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d is incorporated with a speed reducer that decelerates the rotational speed of the rotating shafts. The fifth electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d are configured such that their rotation shafts can rotate in either the forward direction or the reverse direction. Wheels 163 are integrally attached to the end of the rotation shaft 161 (see FIG. 8) of each reduction gear. A portion of the leg frame 17 in which each wheel 163 is disposed is formed with a notch 17a (see FIG. 14) that is notched in a rectangular shape so as to avoid interference with each wheel 163. Each wheel 163 includes a hub 165 to which the rotating shaft 161 is integrally bound, and a first rolling element 167 and a second rolling element 169 that are integrally bound to each hub 165. The first rolling element 167 and the second rolling element 169 are adjacently disposed so as to face each other. The upper part of each wheel 163 is covered with a wheel cover 170 (see FIG. 15), and the wheel cover 170 is fastened and fixed to the upper surface portion of the leg shell portion 15 by a screw member. By providing the wheel cover 170, the possibility that dust or the like scraped up when each wheel 163 rolls on the ground enters the leg shell portion 15 is reduced.
各転動体167,169は、回転軸161の軸芯回りの円周方向に等角度間隔に配列された9個の転動ローラ171と、これらの各転動ローラ171を回転可能に軸支すると共にハブ165に一体的に結着されたリテーナ173とをそれぞれ備えている。各転動ローラ171は、その軸芯に沿う方向の中央部の直径が最も大きく、両端部に近づくに連れて徐々に小さな直径になるような円筒状に形成されている。各車輪163において第一転動体167と第二転動体169とは、回転軸161の軸芯に沿う方向から見て、第一転動体167の各転動ローラ171の間に第二転動体169の各転動ローラ171の中央がそれぞれ位置付けられた状態で、互いに一体的に結着されている。すなわち、第一転動体167の転動ローラ171と第二転動体169の転動ローラ171とは、回転軸161の軸芯に沿う方向から見て該軸芯回りの円周方向の角度位置が40度ずれている。これによって、各車輪163は、回転軸161の軸芯に沿う方向から見てその軸芯回りの円周方向等角度位置に18個の転動ローラ171が配列されることになり、その分、該円周方向で隣り合う転動ローラ171間の距離が小さくなる。この結果、各車輪163が地面を転動して各転動ローラ171が順々に接地するとき、接地している転動ローラ171から次に接地する転動ローラ171への移行が速やかに行われるので、各車輪163が滑らかに地面を転動することができる。
Each of the rolling elements 167 and 169 supports nine rolling rollers 171 arranged at equal angular intervals in the circumferential direction around the axis of the rotating shaft 161 and rotatably supports these rolling rollers 171. And a retainer 173 integrally attached to the hub 165. Each rolling roller 171 is formed in a cylindrical shape having the largest diameter in the center along the axis and gradually becoming smaller as it approaches both ends. In each wheel 163, the first rolling element 167 and the second rolling element 169 are between the respective rolling rollers 171 of the first rolling element 167 when viewed from the direction along the axis of the rotating shaft 161. These rolling rollers 171 are integrally attached to each other with the center of each of the rolling rollers 171 positioned. That is, the rolling roller 171 of the first rolling element 167 and the rolling roller 171 of the second rolling element 169 have an angular position in the circumferential direction around the axis when viewed from the direction along the axis of the rotating shaft 161. It is 40 degrees off. As a result, each wheel 163 has 18 rolling rollers 171 arranged at equiangular positions in the circumferential direction around the axis when viewed from the direction along the axis of the rotating shaft 161. The distance between the rolling rollers 171 adjacent in the circumferential direction becomes small. As a result, when each wheel 163 rolls on the ground and each rolling roller 171 contacts the ground in turn, the transition from the grounded rolling roller 171 to the next rolling roller 171 promptly proceeds. Therefore, each wheel 163 can smoothly roll on the ground.
前記頭部支持フレーム23の前方で、かつ、脚部フレーム17の上面には、水平方向に間隔を隔てて互いに平行に左右一対の第一柱部材175,175が立設されている。これらの
脚部フレーム17に穿設された貫通孔176(図14および図15参照)に雄ねじ部材177(図3および図4参照)が脚部フレーム17の下面側から挿通され、各第一柱部材175の下端部に穿設され刻設された雌ねじ部に前記雄ねじ部材177がそれぞれ螺着されることで、脚部フレーム17の上面に各第一柱部材175が締結固定されている。各第一柱部材175の上端部には、後端部が下側フレーム69の第二上面部77の下面にねじ部材により締結固定された板状の棚部材179の下面部が突き当てられ、各第一柱部材175の上端部と棚部材179の下面部とがねじ部材により締結固定されている。一対の第一柱部材175,175は、棒状に形成されているので、それらの周囲にその他の部材を配置可能な空間を確保することができる。
棚部材179の上面には、人間の音声や人工的な各種の音を発生するスピーカー181が、ゴム部材またはその他の樹脂材からなる帯状の弾性バンド183により緊締されることで着脱可能に取り付けられている。
A pair of left and right first column members 175 and 175 are erected in front of the head support frame 23 and on the upper surface of the leg frame 17 in parallel with each other at an interval in the horizontal direction. these
A male screw member 177 (see FIGS. 3 and 4) is inserted into a through hole 176 (see FIGS. 14 and 15) drilled in the leg frame 17 from the lower surface side of the leg frame 17, and each first column member 175 is inserted. The first column members 175 are fastened and fixed to the upper surface of the leg frame 17 by screwing the male screw members 177 into the female screw portions drilled and cut in the lower end portion of the leg frame 17. The lower end portion of the plate-like shelf member 179 whose rear end portion is fastened and fixed to the lower surface of the second upper surface portion 77 of the lower frame 69 by a screw member is abutted against the upper end portion of each first column member 175, The upper end portion of each first column member 175 and the lower surface portion of the shelf member 179 are fastened and fixed by a screw member. Since the pair of first column members 175 and 175 are formed in a bar shape, a space in which other members can be arranged can be secured around them.
A speaker 181 that generates human voice and various artificial sounds is detachably attached to the upper surface of the shelf member 179 by being tightened by a belt-like elastic band 183 made of a rubber member or other resin material. ing.
図1および図2に示すように、頭部3の上部には、上下方向に延びる仮想直線に沿う軸回りに回動可能に丁髷185が軸支されており、該丁髷185の先端部には発光ダイオードからなる光源187が取り付けられている。前記丁髷185の回動は、上述した第一リンク部材37や第一電動モータ55等による頭部3の回動と同様に、専用のリンク部材や第六電動モータ189等を取り付けることで行わせている。前記光源187と同様の光源190が、頭殻部9の顔面の両目や両頬に相当する位置にもそれぞれ取り付けられている。
前記丁髷185の左右方向両側部のうち右側部には、人間の音声を集音する集音マイク191が配設されている。なお、該集音マイク191を配設する位置は、適宜、設定することができ、丁髷185に替えて両目の中間位置に相当する位置に配設してもよい。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a couch 185 is pivotally supported on the top of the head 3 so as to be rotatable about an axis along a virtual straight line extending in the vertical direction. A light source 187 made of a light emitting diode is attached. The clove 185 is rotated by attaching a dedicated link member, a sixth electric motor 189, or the like, similarly to the rotation of the head 3 by the first link member 37, the first electric motor 55, or the like. ing. A light source 190 similar to the light source 187 is attached to positions corresponding to both eyes and cheeks of the face of the skull 9.
A sound collecting microphone 191 that collects human voice is disposed on the right side of the left and right sides of the couch 185. Note that the position where the sound collecting microphone 191 is disposed can be set as appropriate, and the sound collecting microphone 191 may be disposed at a position corresponding to the middle position between the eyes instead of the couch 185.
また、脚部フレーム17の上面には、4本の第二柱部材193の下端部がねじ部材によりそれぞれ締結固定され、各第二柱部材193の上端部には、直方体状の筐体195が着脱可能に取り付けられている。該筐体195は、上方に向かって開放された開口を上部に有する筐体本体と、該筐体本体の開口を開閉可能に閉塞する蓋体とを備えている。該筐体195内には、図17に示す制御装置197と二次電池199とが配設されている。上述した各電動モータ55,105,137L,137R,153,157a,157b,157c,157d,189と、スピーカー181と、各操作スイッチ155と、各光源187,190と、集音マイク191と、二次電池199とは、それぞれ電線200を介して制御装置197に電気的に接続されている。制御装置197には、各種の判定を行うと共にその判定結果に基づく指令信号を発信する判定処理部201と、該判定処理部201から発信された指令信号を受信すると共に受信した指令信号に基づいて前記各電動モータ55等を作動させる動作処理部203と、各種のデータやプログラムが記憶された記憶部205とを備えている。
Further, the lower ends of the four second column members 193 are fastened and fixed to the upper surface of the leg frame 17 by screw members, respectively, and a rectangular parallelepiped casing 195 is formed at the upper end of each second column member 193. Removably attached. The housing 195 includes a housing main body having an opening opened upward, and a lid that closes the opening of the housing main body so that the opening can be opened and closed. In the housing 195, a control device 197 and a secondary battery 199 shown in FIG. Each of the electric motors 55, 105, 137L, 137R, 153, 157a, 157b, 157c, 157d, and 189, the speaker 181, the operation switches 155, the light sources 187 and 190, the sound collecting microphone 191, and the two The secondary batteries 199 are electrically connected to the control device 197 via the electric wires 200, respectively. The control device 197 performs various determinations and transmits a command signal based on the determination result, and receives the command signal transmitted from the determination processing unit 201 and based on the received command signal. An operation processing unit 203 that operates each of the electric motors 55 and the like, and a storage unit 205 that stores various data and programs are provided.
一方、胴部5の胴殻部13は、その後面部に開口が形成された胴殻部本体と、該開口を閉塞する蓋体とを備え、胴殻部本体に対して蓋体が着脱可能に取り付けられるように構成されている。胴殻部本体から蓋体を取り外した状態で、胴殻部13の後面部の開口を介して筐体195の蓋体を開いたのち、筐体195内の制御装置197や二次電池199を整備したり交換したりすることができる。
On the other hand, the trunk portion 13 of the trunk portion 5 includes a trunk portion main body having an opening formed in the rear surface portion thereof, and a lid that closes the opening, and the lid can be attached to and detached from the trunk portion main body. It is configured to be attached. With the lid removed from the shell main body, the lid of the housing 195 is opened through the opening in the rear surface of the shell 13, and then the control device 197 and the secondary battery 199 in the housing 195 are connected. Can be serviced or exchanged.
<人型ロボット1の作動>
次に、本実施の形態に係る人型ロボット1の作動の一例について図17のブロック図を参照しながら詳述する。
各手部143L,143Rのうち、例えば手部143Lを上肢117Lの腕部147の長手方向に沿って押すと、手部143Lと手首145とが該腕部147に対して相対移動することで、該腕部147内の操作スイッチ155がオンし、そのオン信号が判定処理部201に入力され、その信号に基づき手部143L内の第四電動モータ153を作動させるように判定処理部201から動作処理部203に指令信号を発信する。これにより、動作処理部203は手部143L内の第四電動モータ153を作動させ、その回転軸が錘と共に回転し、手部143Lが微振動を発生する。このようにして、第四電動モータ153の作動が、予め設定された時間だけ行われたか否かが判定処理部201で判定され、その時間が経過したと判定された場合は、第四電動モータ153の作動を停止させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に発信され、第四電動モータ153の作動が停止される。
なお、手部143Rを上肢117Rの腕部147の長手方向に沿って押した場合も同様に手部143Rが微振動を発生する。
<Operation of humanoid robot 1>
Next, an example of the operation of the humanoid robot 1 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the block diagram of FIG.
When the hand portion 143L is pushed along the longitudinal direction of the arm portion 147 of the upper limb 117L among the hand portions 143L and 143R, for example, the hand portion 143L and the wrist 145 move relative to the arm portion 147, The operation switch 155 in the arm portion 147 is turned on, the ON signal is input to the determination processing unit 201, and the determination processing unit 201 operates to operate the fourth electric motor 153 in the hand unit 143L based on the signal. A command signal is transmitted to the processing unit 203. As a result, the operation processing unit 203 operates the fourth electric motor 153 in the hand portion 143L, the rotation shaft thereof rotates with the weight, and the hand portion 143L generates a slight vibration. In this way, the determination processing unit 201 determines whether or not the operation of the fourth electric motor 153 has been performed for a preset time. If it is determined that the time has elapsed, the fourth electric motor A command signal for stopping the operation of 153 is transmitted from the determination processing unit 201 to the operation processing unit 203, and the operation of the fourth electric motor 153 is stopped.
In addition, when the hand portion 143R is pushed along the longitudinal direction of the arm portion 147 of the upper limb 117R, the hand portion 143R similarly generates a slight vibration.
次に、人型ロボット1に向かって人間が話しかけると、集音マイク191によって人間の音声が集音され、その音声信号が制御装置197の判定処理部201に入力される。人間が話しかけた言葉の内容が、制御装置197の記憶部205に予め記憶された言葉のデータと一致するか否かが判定処理部201で判定され、一致していると判定処理部201で判定された場合は、その言葉のデータに関連付けられた指令信号が判定処理部201から動作処理部203に発信される。例えば、判定処理部201から発信された信号が4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dの何れかを作動させるものである場合は、その指令信号に基づき動作処理部203が第五電動モータ157a,157b,157c,157dの何れかを作動させる。
Next, when a person speaks to the humanoid robot 1, a human voice is collected by the sound collecting microphone 191, and the voice signal is input to the determination processing unit 201 of the control device 197. The determination processing unit 201 determines whether or not the content of the words spoken by a person matches the word data stored in the storage unit 205 of the control device 197 in advance, and the determination processing unit 201 determines that they match. If so, a command signal associated with the word data is transmitted from the determination processing unit 201 to the operation processing unit 203. For example, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 is one that activates any of the four fifth electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d, the operation processing unit 203 uses the fifth signal based on the command signal. Any one of the electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d is operated.
例えば、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dうち、それらの回転軸の軸芯が同じ直線上にある2個の第五電動モータ157a,157cの各回転軸161だけが同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、人型ロボット1は前後方向に直進する。このとき、各第五電動モータ157b,157dの回転軸161にそれぞれ連結された2つの車輪163自体は地面を転動しないが、これらの2つの車輪163における第一転動体167と第二転動体169との転動ローラ171のうち地面に接地している転動ローラ171は地面を転動する。これと同様の原理で、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dうち、それらの回転軸の軸芯が同じ直線上にある2個の第五電動モータ157b,157dの各回転軸161だけが同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、人型ロボット1は左右方向に直進する。
For example, among the four fifth electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d, only the rotation shafts 161 of the two fifth electric motors 157a and 157c whose axis of rotation are on the same straight line are in the same direction. Are simultaneously rotated at the same speed, the humanoid robot 1 moves straight forward and backward. At this time, the two wheels 163 themselves connected to the rotation shafts 161 of the fifth electric motors 157b and 157d do not roll on the ground, but the first rolling element 167 and the second rolling element on these two wheels 163. The rolling roller 171 that is in contact with the ground among the rolling rollers 171 and 169 rolls on the ground. Based on the same principle, of the four fifth electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d, the rotation shafts of the two fifth electric motors 157b and 157d whose axes are on the same straight line. When only 161 rotates in the same direction at the same speed, the humanoid robot 1 goes straight in the left-right direction.
また、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dの動作でその他の態様としては、例えば、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dの全ての回転軸161が同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、人型ロボット1は、鉛直方向の軸芯O(図14および図15参照)回りに自転する。
さらにその他の態様としては、例えば、第五電動モータ157a,157bの各回転軸161が同じ方向に同じ速度で同時に回転すると共に、第五電動モータ157c,157dの各回転軸161が逆方向に同じ速度で同時に回転すると、人型ロボット1は斜め前後方向に直進する。
Further, as other aspects of the operation of the four fifth electric motors 157a, 157b, 157c, 157d, for example, all the rotating shafts 161 of the four fifth electric motors 157a, 157b, 157c, 157d are in the same direction. Are simultaneously rotated at the same speed, the humanoid robot 1 rotates around the vertical axis O (see FIGS. 14 and 15).
As another aspect, for example, the rotary shafts 161 of the fifth electric motors 157a and 157b rotate simultaneously at the same speed in the same direction, and the rotary shafts 161 of the fifth electric motors 157c and 157d are the same in the reverse direction. When rotating at the same time at a speed, the humanoid robot 1 goes straight in the diagonally forward / backward direction.
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が第一電動モータ55を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき動作処理部203が第一電動モータ55を作動させる。第一電動モータ55が作動すると、第一電動モータ55の駆動力が第二アーム部材59,第一リンク部材37,第一アーム部材33,第一軸部材31,頭部副フレーム27へとこれらの順に伝達されて頭部3が上下方向に揺動する。このとき、第一リンク部材37には一対の第一ばね部材45,45が挿入されているので、第一電動モータ55の駆動力が第一リンク部材37から第一アーム部材33に伝達されるときに一対の第一ばね部材45,45によって緩衝されて伝達される。このため、第一電動モータ55の駆動力が伝達される前記各部材が損傷する虞はなく、頭部3が衝撃的に揺動する虞もない。
Next, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of the words spoken by a human is to operate the first electric motor 55, the operation processing unit 203 is based on the command signal. 55 is activated. When the first electric motor 55 is activated, the driving force of the first electric motor 55 is transferred to the second arm member 59, the first link member 37, the first arm member 33, the first shaft member 31, and the head subframe 27. The head 3 is swung in the vertical direction. At this time, since the pair of first spring members 45, 45 are inserted into the first link member 37, the driving force of the first electric motor 55 is transmitted from the first link member 37 to the first arm member 33. Sometimes it is buffered and transmitted by the pair of first spring members 45, 45. For this reason, there is no possibility that the respective members to which the driving force of the first electric motor 55 is transmitted are damaged, and there is no possibility that the head 3 is shockedly swung.
頭部3が上下方向のうち例えば上方に向かって揺動すると、頭部副フレーム27の連結面部27cが第二規制部材61の緩衝部材62に当接し、これにより第一電動モータ55の回転が規制されることで該第一電動モータ55を流れる電流値が上昇する。この電流値は制御装置197の判定処理部201で監視されており、この電流値が、記憶部205に予め記憶された閾値を超えたか否かが判定処理部201で判定され、閾値を超えたと判定された場合は、第一電動モータ55を逆転させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に入力される。すると、第一電動モータ55が逆転して頭部3が下方に向かって揺動し、頭部副フレーム27の連結面部27cが第一規制部材60の緩衝部材62に当接し、これにより第一電動モータ55の回転が規制されることで該第一電動モータ55を流れる電流値が上昇する。この電流値も判定処理部201で監視されており、この電流値が、記憶部205に予め記憶された閾値を超えたか否かが判定処理部201で判定され、閾値を超えたと判定された場合は、第一電動モータ55を再度逆転させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に入力される。すると、第一電動モータ55が作動して頭部3が再び上方に向かって揺動する。このようにして、頭部3が上方と下方とに交互に揺動する動作が、予め設定された時間だけ行われたか否かが判定処理部201で判定され、その時間が経過したと判定された場合は、第一電動モータ55を停止させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に入力される。すると、第一電動モータ55の作動が停止され、そのときの頭部3の指向する上下方向の角度と水平方向との角度差に応じて第一トーションばね32のばね力が作用し、頭部3は略水平方向を指向する。
When the head 3 swings upward in the vertical direction, for example, the connecting surface portion 27c of the head sub-frame 27 comes into contact with the buffer member 62 of the second regulating member 61, whereby the rotation of the first electric motor 55 is performed. By being restricted, the value of the current flowing through the first electric motor 55 increases. This current value is monitored by the determination processing unit 201 of the control device 197, and it is determined by the determination processing unit 201 whether or not the current value exceeds a threshold value stored in advance in the storage unit 205. If it is determined, a command signal for reversing the first electric motor 55 is input from the determination processing unit 201 to the operation processing unit 203. Then, the first electric motor 55 rotates in the reverse direction, and the head 3 swings downward, and the connecting surface portion 27c of the head sub-frame 27 comes into contact with the buffer member 62 of the first restricting member 60. When the rotation of the electric motor 55 is restricted, the value of the current flowing through the first electric motor 55 increases. The current value is also monitored by the determination processing unit 201. When the current value exceeds a threshold value stored in advance in the storage unit 205, the determination processing unit 201 determines whether the current value is exceeded. A command signal for reversing the first electric motor 55 is input from the determination processing unit 201 to the operation processing unit 203. Then, the first electric motor 55 is actuated and the head 3 swings upward again. In this way, the determination processing unit 201 determines whether or not the motion of the head 3 swinging alternately upward and downward has been performed for a preset time, and it is determined that the time has elapsed. In this case, a command signal for stopping the first electric motor 55 is input from the determination processing unit 201 to the operation processing unit 203. Then, the operation of the first electric motor 55 is stopped, and the spring force of the first torsion spring 32 acts according to the angle difference between the vertical direction directed by the head 3 at that time and the horizontal direction. 3 points in a substantially horizontal direction.
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が第二電動モータ105を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が第二電動モータ105を作動させる。このときの頭部3の動作は左右方向に回動するものであり、さらにその回動角度範囲は1つの第三規制部材111により規制され、これらの点は、上述した第一電動モータ55の動作の説明とは若干異なる。しかし、これらの点を除けば、第二電動モータ105の駆動力が第二リンク部材85から第三アーム部材81に伝達されるときに一対の第二ばね部材89,89によって緩衝されて伝達される点は、上述した第一電動モータ55に関する動作と同様である。
また、第三規制部材111による回動角度範囲の規制に起因する第二電動モータ105の電流値の変動を判定処理部201で監視し、その監視結果に基づき第二電動モータ105を逆転させたり、頭部3が左方向と右方向とに交互に揺動する動作を、予め設定された時間だけ行わせたりする制御方法も、上述した第一電動モータ55の制御方法と同様である。また、第二電動モータ105が停止したとき、第二トーションばねのばね力により頭部3が正面を指向するように付勢される動作も上述した第一トーションばね32のばね力の作用に関する動作と同様である。
したがって、ここでの第二電動モータ105や該第二電動モータ105と関係する物に関する動作や制御方法についての詳細な説明は省略する。
Next, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of the words spoken by the human is to operate the second electric motor 105, the operation processing unit 203 of the control device 197 is based on the command signal. The second electric motor 105 is operated. The operation of the head 3 at this time rotates in the left-right direction, and the rotation angle range thereof is restricted by one third restriction member 111, and these points are the same as those of the first electric motor 55 described above. This is slightly different from the description of the operation. However, except these points, when the driving force of the second electric motor 105 is transmitted from the second link member 85 to the third arm member 81, it is buffered and transmitted by the pair of second spring members 89 and 89. This is the same as the operation related to the first electric motor 55 described above.
Further, the determination processing unit 201 monitors fluctuations in the current value of the second electric motor 105 caused by the restriction of the rotation angle range by the third restriction member 111, and reverses the second electric motor 105 based on the monitoring result. The control method for causing the head 3 to swing alternately in the left direction and the right direction only for a preset time is the same as the control method for the first electric motor 55 described above. Further, when the second electric motor 105 is stopped, the operation in which the head 3 is urged to face the front by the spring force of the second torsion spring is also related to the action of the spring force of the first torsion spring 32 described above. It is the same.
Therefore, the detailed description about the operation | movement and control method regarding the 2nd electric motor 105 here and the thing related to this 2nd electric motor 105 is abbreviate | omitted.
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が左右一対の第三電動モータ137L,137Rのうち少なくとも何れか一方の電動モータを作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が該電動モータを作動させる。
なお、各第三電動モータ137L,137Rの駆動力が各第三リンク部材123から各第四アーム部材119に伝達されるときに一対の第三ばね部材127,127によって緩衝されて伝達される点は、上述した第一電動モータ55や第二電動モータ105に関する動作と同様である。
また、前記第四規制部材による回動角度範囲の規制に起因する各第三電動モータ137L,137Rの電流値の変動を判定処理部201で監視し、その監視結果に基づき各第三電動モータ137L,137Rを逆転させたり、各上肢117L,117Rが上方と下方とに交互に揺動する動作を、予め設定された時間だけ行わせたりする制御方法も、上述した第一電動モータ55や第二電動モータ105の制御方法と同様である。
したがって、ここでの各第三電動モータ137L,137Rや各第三電動モータ137L,137Rと関係する物に関する動作や制御方法についても詳細な説明は省略する。
Next, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of the words spoken by a human is to operate at least one of the left and right third electric motors 137L and 137R, Based on the command signal, the operation processing unit 203 of the control device 197 operates the electric motor.
In addition, when the driving force of each 3rd electric motor 137L, 137R is transmitted to each 4th arm member 119 from each 3rd link member 123, it is buffered and transmitted by a pair of 3rd spring members 127,127. These are the same as the operations related to the first electric motor 55 and the second electric motor 105 described above.
In addition, the determination processing unit 201 monitors fluctuations in the current values of the third electric motors 137L and 137R due to the restriction of the rotation angle range by the fourth restriction member, and based on the monitoring result, the third electric motors 137L. , 137R, and a control method for causing each of the upper limbs 117L, 117R to alternately swing upward and downward for a preset time. This is the same as the control method of the electric motor 105.
Therefore, detailed description of operations and control methods related to the third electric motors 137L and 137R and the items related to the third electric motors 137L and 137R is omitted here.
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が、スピーカー181から人間の音声や人工的な各種の音を発生させるものである場合は、その指令信号に基づき、記憶部205に予め記憶された人間の音声や人工的な各種の音のデータから該当するデータを判定処理部201が選択し、その選択したデータの音声または音を制御装置197の動作処理部203がスピーカー181から発生させる。人間の音声をスピーカー181から発生させることで、人型ロボット1に向かって話しかけた人間と会話を行うことができる。
また、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が、各光源187,190のうち少なくとも何れか1つの光源を点灯または点滅させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が該当する光源を作動させる。
Next, when a signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of a word spoken by a human being causes a human voice or various artificial sounds to be generated from the speaker 181, based on the command signal. The determination processing unit 201 selects corresponding data from human voice and various types of artificial sound data stored in advance in the storage unit 205, and the voice or sound of the selected data is selected as an operation processing unit of the control device 197. 203 is generated from the speaker 181. By generating a human voice from the speaker 181, it is possible to have a conversation with a human who has spoken toward the humanoid robot 1.
Further, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of a word spoken by a human is to turn on or blink at least one of the light sources 187 and 190, the command signal Based on this, the operation processing unit 203 of the control device 197 activates the corresponding light source.
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が、丁髷185を回動させるための第六電動モータ189を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が第六電動モータ189を作動させる。
以上で、本実施の形態における人型ロボット1の作動に関する説明を終了する。
Next, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of the words spoken by the person is to operate the sixth electric motor 189 for rotating the couch 185, based on the command signal. The operation processing unit 203 of the control device 197 operates the sixth electric motor 189.
Above, the description regarding the action | operation of the humanoid robot 1 in this Embodiment is complete | finished.
上述したような本実施の形態によれば、上下方向に延びる第二軸部材80の軸芯回りに基部材21が回動可能に上側フレーム67の第一上面部73に軸支され、上側フレーム67に対して基部材21を第二軸部材80の軸芯回りに第二電動モータ105により相対回動させるように構成されている。このため、上側フレーム67に対して頭部3を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することができるので、人間が人型ロボット1に接したとき、人型ロボット1に対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く。
また、本実施の形態によれば、第一電動モータ55が基部材21によって支持されている。このため、基部材21に対して頭部3が第一軸部材31の軸芯回りに回動するとき、第一電動モータ55は頭部3に連れ回されて移動することがないので、その分、第一軸部材31の軸芯回りに頭部3が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第一電動モータ55によって頭部3を第一軸部材31の軸芯回りに円滑に回動させることができると共に第一電動モータ55に必要な駆動力を小さくすることができる。
また、本実施の形態によれば、第二電動モータ105がブラケット101を介して下側フレーム69の第二上面部77によって支持されている。このため、上側フレーム67に対して基部材21が頭部3と共に第二軸部材80の軸芯回りに回動するとき、第二電動モータ105は基部材21および頭部3に連れ回されて移動することがないので、その分、第二軸部材80の軸芯回りに基部材21および頭部3が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第二電動モータ105によって基部材21および頭部3を第二軸部材80の軸芯回りに円滑に回動させることができると共に第二電動モータ105に必要な駆動力を小さくすることができる。
According to this embodiment as described above, the base member 21 is pivotally supported on the first upper surface portion 73 of the upper frame 67 so as to be rotatable around the axis of the second shaft member 80 extending in the vertical direction, and the upper frame 67, the base member 21 is configured to be relatively rotated around the axis of the second shaft member 80 by the second electric motor 105. For this reason, the head 3 can be configured to be able to rotate not only in the vertical direction but also in the horizontal direction with respect to the upper frame 67, so that when a human touches the humanoid robot 1, It feels more like a human being and gives a sense of familiarity.
Further, according to the present embodiment, the first electric motor 55 is supported by the base member 21. For this reason, when the head 3 rotates about the axis of the first shaft member 31 with respect to the base member 21, the first electric motor 55 does not move along with the head 3. Thus, the inertial force when the head 3 rotates around the axis of the first shaft member 31 can be reduced. As a result, the head 3 can be smoothly rotated around the axis of the first shaft member 31 by the first electric motor 55 and the driving force required for the first electric motor 55 can be reduced.
Further, according to the present embodiment, the second electric motor 105 is supported by the second upper surface portion 77 of the lower frame 69 via the bracket 101. Therefore, when the base member 21 rotates about the axis of the second shaft member 80 together with the head 3 with respect to the upper frame 67, the second electric motor 105 is rotated by the base member 21 and the head 3. Since it does not move, the inertial force when the base member 21 and the head 3 rotate about the axis of the second shaft member 80 can be reduced accordingly. As a result, the base member 21 and the head 3 can be smoothly rotated around the axis of the second shaft member 80 by the second electric motor 105 and the driving force required for the second electric motor 105 can be reduced. Can do.
また、本実施の形態によれば、第一軸部材31の軸芯回りに頭部3が回動可能に基部材21に軸支され、基部材21が第二軸部材80の軸芯回りに回動可能に上側フレーム67の第一上面部73に軸支され、左右一対の第一側面部71L,71Rにおけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢117L,117Rがそれぞれ支持されている。このため、本実施の形態に係る人型ロボット1の設計を一旦、完了した後に、該人型ロボット1とは身長が異なる人型ロボットを新たに設計する際は、胴部5の胴殻部13の高さを変更すると共に、その変更に合わせて左右一対の第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なる人型ロボットを設計することができる。この結果、新たな設計の負担を軽減することができる。なお、第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを変更する際に、各第一側面部71L,71Rの上端からの各ステー113L,113Rの取り付け位置(例えば、上下方向の位置)は変更しなくてもよいが、変更することもできる。
また、本実施の形態によれば、左右一対の第一側面部71L,71Rと第一上面部73とは互いに別個の部材で構成され、基部材21が第一上面部73に軸支されている。このため、本実施の形態に係る人型ロボット1に関し、身長が異なる2種類以上の人型ロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各人型ロボット間で、設計変更を要しない基部材21および第一上面部73の各部材を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
Further, according to the present embodiment, the head 3 is pivotally supported by the base member 21 around the axis of the first shaft member 31, and the base member 21 is around the axis of the second shaft member 80. A pair of left and right upper limbs 117L and 117R are supported on the outer surfaces of the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R, respectively, so as to be pivotally supported by the first upper surface portion 73 of the upper frame 67. For this reason, when the design of the humanoid robot 1 according to the present embodiment is once completed, when a humanoid robot having a height different from that of the humanoid robot 1 is newly designed, the shell portion of the trunk portion 5 The humanoid robots having different heights are designed by simply changing the height of 13 and changing the lengths of the pair of left and right first side surfaces 71L and 71R in the vertical direction accordingly. be able to. As a result, the burden of new design can be reduced. In addition, when changing the length of the first side surface portions 71L and 71R in the vertical direction, the attachment position (for example, the vertical position) of the stays 113L and 113R from the upper ends of the first side surface portions 71L and 71R is changed. It does not have to be changed, but can be changed.
Further, according to the present embodiment, the pair of left and right first side surface portions 71 </ b> L and 71 </ b> R and the first upper surface portion 73 are configured by separate members, and the base member 21 is pivotally supported by the first upper surface portion 73. Yes. For this reason, in the case of manufacturing two or more types of humanoid robots having different heights with respect to the humanoid robot 1 according to the present embodiment, a design change is not required between the two or more types of humanoid robots. Since the members 21 and the first upper surface portion 73 can be shared, the manufacturing cost can be reduced accordingly.
また、本実施の形態によれば、頭部支持フレーム23は、さらに下側フレーム69を備え、該下側フレーム69は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に脚部フレーム17によって下端部が支持される左右一対の第二側面部75L,75Rと、これらの第二側面部75L,75Rの上端部同士を連結すると共に左右一対の第一側面部71L,71Rの各下端部が連接される第二上面部77とをさらに備えている。このため、左右一対の第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを変更するだけでなく、左右一対の第二側面部75L,75Rの上下方向の長さも適宜変更することができるので、身長が異なる人型ロボット1を設計する際の設計自由度が増大する。
また、本実施の形態によれば、左右一対の第一側面部71L,71Rの間隔が左右一対の第二側面部75L,75Rの間隔および第二上面部77の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、第二上面部77の左右方向中央部に左右一対の第一側面部71L,71Rが固定され、左右一対の第一側面部71L,71Rの左右方向外側方で、かつ、第二上面部77の直上に形成された空間に左右一対の第三電動モータ137L,137Rがそれぞれ配置されている。このため、頭部3および第一電動モータ55を支持する基部材21を、上側フレーム67を介して下側フレーム69により強固に支持すると共に、胴殻部13や脚殻部15を外方に向かって不自然に突出させることなく各第三電動モータ137L,137Rを胴殻部13と脚殻部15とで囲まれる空間に配置することができる。
In addition, according to the present embodiment, the head support frame 23 further includes the lower frame 69, and the lower frame 69 has inner surfaces facing each other substantially in parallel in the left-right direction and legs. The pair of left and right second side surface portions 75L and 75R whose lower end portions are supported by the part frame 17 are connected to the upper end portions of the second side surface portions 75L and 75R, and the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R And a second upper surface portion 77 to which each lower end portion is connected. For this reason, not only can the vertical length of the pair of left and right first side portions 71L and 71R be changed, but also the vertical length of the pair of left and right second side portions 75L and 75R can be changed accordingly. The degree of freedom in designing the humanoid robot 1 having different heights increases.
Further, according to the present embodiment, the distance between the pair of left and right first side surface parts 71L and 71R is smaller than the distance between the pair of left and right second side surface parts 75L and 75R and the width in the left and right direction of the second upper surface part 77. The pair of left and right first side surface portions 71L and 71R is fixed to the center portion of the second upper surface portion 77 in the left and right direction, and is located on the outer side in the left and right direction of the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R. A pair of left and right third electric motors 137L and 137R are arranged in a space formed immediately above the portion 77, respectively. For this reason, the base member 21 that supports the head 3 and the first electric motor 55 is firmly supported by the lower frame 69 via the upper frame 67, and the trunk portion 13 and the leg shell portion 15 are outward. The third electric motors 137L and 137R can be disposed in a space surrounded by the shell portion 13 and the leg shell portion 15 without causing the third electric motor 137L and 137R to protrude unnaturally.
また、本実施の形態によれば、第二電動モータ105の駆動力が伝達されて基部材21を頭部3と共に第二軸部材80の軸芯回りに回動させるための第三アーム部材81,第二回動軸83および第二リンク部材85が、左右一対の第一側面部71L,71Rの間に形成された空間に配置されている。このため、第三アーム部材81,第二回動軸83および第二リンク部材85を胴殻部13と脚殻部15とで囲まれる空間に配置するに際し、デッドスペースを有効に活用して配置することができ、胴殻部13や脚殻部15を外方に向かって不自然に突出させなくて済む。
また、本実施の形態によれば、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの対応する側縁部同士を連結する連結面部27cの面部に、頭殻部9を支持する頭部主フレーム25の連結部材25a中央部の面部が当接された状態で頭部副フレーム27に頭部主フレーム25が固定されている。このため、頭殻部9は、頭部主フレーム25を介して頭部副フレーム27により強固に支持される。
さらにまた、本実施の形態によれば、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと一対の基部材側面部21a,21bとがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bが第一軸部材31の軸芯回りに回動可能に一対の基部材側面部21a,21bに軸支される。このため、その軸支構造を構成する構成部材の軽量化と強固な軸支との相反する要求に応えることができる。
Further, according to the present embodiment, the third arm member 81 for transmitting the driving force of the second electric motor 105 and rotating the base member 21 around the axis of the second shaft member 80 together with the head 3. The second rotation shaft 83 and the second link member 85 are disposed in a space formed between the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R. For this reason, when the third arm member 81, the second rotation shaft 83, and the second link member 85 are disposed in a space surrounded by the shell portion 13 and the leg shell portion 15, the dead space is effectively utilized. It is not necessary to unnaturally protrude the shell portion 13 and the leg shell portion 15 outward.
Further, according to the present embodiment, the head main frame 25 that supports the skull portion 9 on the surface portion of the connecting surface portion 27c that connects the corresponding side edge portions of the pair of head sub-frame side surface portions 27a and 27b. The head main frame 25 is fixed to the head sub-frame 27 in a state where the surface portion of the central portion of the connecting member 25a is in contact. For this reason, the skull portion 9 is firmly supported by the head sub-frame 27 via the head main frame 25.
Furthermore, according to the present embodiment, the pair of head sub-frame side surfaces 27a and 27b and the pair of base member side surface portions 21a and 21b are superposed such that their inner surfaces are substantially parallel to each other. In this state, the pair of head sub-frame side surfaces 27 a and 27 b are pivotally supported by the pair of base member side surfaces 21 a and 21 b so as to be rotatable around the axis of the first shaft member 31. For this reason, it is possible to meet the conflicting demands between the weight reduction of the constituent members constituting the shaft support structure and the strong shaft support.
上述した実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と明細書との全体から読み取れる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更後の人型ロボットもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
例えば、上述した実施の形態では、胴殻部13と脚殻部15とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、胴殻部13を前後または左右に分割された一対の胴殻部片とすると共に脚殻部15も同様に前後または左右に分割された一対の脚殻部片とし、かつ、それぞれ一方の胴殻部片と脚殻部片とが一体に形成された単一の部材の胴脚殻部片とすると共に他方の胴殻部片と脚殻部片とが一体に形成された単一の部材の胴脚殻部片とする。そして、これら一対の胴脚殻部片を互いに接合してねじ部材により締結固定することで胴殻部と脚殻部とを有する胴脚殻部を構成するようにしてもよい。
The above-described embodiment is an example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the gist of the invention that can be read from the entirety of the claims and the specification, or Changes can be made as appropriate without departing from the concept, and such a changed humanoid robot is also included in the technical scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, an example in which the shell portion 13 and the leg shell portion 15 are configured by separate members has been shown, but instead, the shell portion 13 is divided into front and rear or left and right. A pair of shell shell pieces and a leg shell portion 15 are similarly formed as a pair of leg shell pieces that are divided into front and rear or left and right, and one shell shell piece and each leg shell piece are integrally formed. A single body trunk leg shell piece is formed in which the other trunk shell piece and the leg shell piece are integrally formed. The pair of trunk leg shell portions may be joined to each other and fastened and fixed by a screw member to constitute a trunk leg shell portion having a trunk shell portion and a leg shell portion.
また、上述した制御装置197による人型ロボット1の動作制御の説明では、
第一電動モータ55、第二電動モータ105、各第三電動モータ137L,137R、各第四電動モータ153、第五電動モータ157a,157b,157c,157d、スピーカー181、各光源187、190または第六電動モータ189の各制御対象物をそれぞれ個別に制御するように説明したが、これに替えて、人間が話しかけた言葉の内容に基づき、2つ以上の制御対象物を同時に作動させるように制御してもよい。
また、上述した実施の形態の人型ロボット1では、各電動モータ55,105,137L,137Rにより各リンク部材37,85,123を往復移動させる例を示したが、これに替えて、シリンダと該シリンダ内に進退可能に挿入されたピストンとを備え、人型ロボット1に備えた圧力源から供給される空気または作動油等の流体の圧力を利用して前記シリンダに対して前記ピストンを進退させる流体シリンダ装置により各リンク部材37,85,123をそれぞれ往復移動させるようにしてもよい。この場合は、各リンク部材37,85,123をそれぞれ往復移動させる各流体シリンダ装置が本発明でいう「第1の駆動装置」,「第2の駆動装置」,「第3の駆動装置」をそれぞれ構成する。
In the description of the operation control of the humanoid robot 1 by the control device 197 described above,
1st electric motor 55, 2nd electric motor 105, each 3rd electric motor 137L, 137R, each 4th electric motor 153, 5th electric motor 157a, 157b, 157c, 157d, speaker 181, each light source 187, 190 or 1st Although the description has been made so that each control object of the six electric motor 189 is individually controlled, instead of this, control is performed so that two or more control objects are operated simultaneously based on the contents of words spoken by humans. May be.
Further, in the humanoid robot 1 of the above-described embodiment, the example in which the link members 37, 85, 123 are reciprocated by the electric motors 55, 105, 137L, 137R has been shown. A piston inserted in the cylinder so as to be able to advance and retreat, and the piston is advanced and retracted with respect to the cylinder by using the pressure of fluid such as air or hydraulic oil supplied from a pressure source provided in the humanoid robot 1. The link members 37, 85, and 123 may be reciprocated by the fluid cylinder device. In this case, each fluid cylinder device that reciprocally moves each of the link members 37, 85, and 123 corresponds to the “first driving device”, “second driving device”, and “third driving device” in the present invention. Configure each.
また、上述した実施の形態の人型ロボット1では、上側フレーム67は、左右一対の第一側面部71L,71Rと第一上面部73とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、左右一対の第一側面部71L,71Rと第一上面部73とが一体に形成された単一の部材として上側フレーム67を構成してもよい。この場合は、身長が異なる2種類以上の人型ロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各人型ロボット間で、第一上面部73を共用することはできないものの、左右一対の第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なる人型ロボットを設計することができ、設計の負担が軽減されるという効果は奏することができるのは言うまでもない。
また、上述した実施の形態の人型ロボット1では、下側フレーム69は、左右一対の第二側面部75L,75Rと第二上面部77とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、左右一対の第二側面部75L,75Rと第二上面部77とが一体に形成された単一の部材として下側フレーム69を構成してもよい。この場合は、身長が異なる2種類以上の人型ロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各人型ロボット間で、第二上面部77を共用することはできないものの、左右一対の第二側面部75L,75Rの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なる人型ロボットを設計することができ、設計の負担が軽減されるという効果は奏することができるのは言うまでもない。
Further, in the humanoid robot 1 of the above-described embodiment, the upper frame 67 has shown an example in which the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R and the first upper surface portion 73 are configured by separate members. Instead, the upper frame 67 may be configured as a single member in which the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R and the first upper surface portion 73 are integrally formed. In this case, when manufacturing two or more types of humanoid robots having different heights, the first upper surface portion 73 cannot be shared between the two or more types of humanoid robots, but a pair of left and right first It is possible to design humanoid robots having different heights by simply changing the design of the side surfaces 71L and 71R in the vertical direction as appropriate, and the design burden can be reduced. Needless to say.
In the humanoid robot 1 according to the above-described embodiment, the lower frame 69 has an example in which the pair of left and right second side surface portions 75L and 75R and the second upper surface portion 77 are configured by separate members. Instead of this, the lower frame 69 may be configured as a single member in which the pair of left and right second side surface portions 75L and 75R and the second upper surface portion 77 are integrally formed. In this case, when two or more types of humanoid robots having different heights are manufactured, the second upper surface portion 77 cannot be shared between the two or more types of humanoid robots. It is possible to design humanoid robots having different heights by simply changing the design of the two side surfaces 75L and 75R in the vertical direction as appropriate, and the effect of reducing the design burden can be achieved. Needless to say.
また、上述した実施の形態の人型ロボット1では、上下方向の長さがそれぞれ適宜変更された左右一対の第一側面部71L,71Rと左右一対の第二側面部75L,75Rとに変更することで、身長が異なる人型ロボットを構成する例を示したが、これに替えて、図18に示すように、左右一対の第一側面部71L,71Rや左右一対の第二側面部75L,75Rに長さ変更構造をそれぞれ設けるようにしてもよい。長さ変更構造としては、第一側面部71Lを例にとって説明すると、該第一側面部71Lを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第一側面部片71L1,71L2とで構成し、2つの第一側面部片71L1,71L2を、それらの一部の面同士を互いに接合した状態で各雄ねじ部材211により締結固定している。これと同様に、第一側面部71Rを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第一側面部片71R1,71R2とで構成し、2つの第一側面部片71R1,71R2を、それらの一部の面同士を互いに接合した状態で各雄ねじ部材211により締結固定している。
Further, in the humanoid robot 1 of the above-described embodiment, the length in the vertical direction is changed to the pair of left and right first side portions 71L and 71R and the pair of left and right second side portions 75L and 75R, respectively. Thus, an example of configuring a humanoid robot with different heights has been shown, but instead of this, as shown in FIG. 18, a pair of left and right first side portions 71L, 71R and a pair of left and right second side portions 75L, You may make it provide length change structure in 75R, respectively. As the length changing structure, the first side surface portion 71L will be described as an example. The first side surface portion 71L is composed of a pair of male screw members 211 and 211 and two first side surface portion pieces 71L1 and 71L2. The two first side surface pieces 71L1 and 71L2 are fastened and fixed by the male screw members 211 in a state in which some of the surfaces are joined to each other. Similarly, the first side surface portion 71R is composed of a pair of male screw members 211, 211 and two first side surface portion pieces 71R1, 71R2, and the two first side surface portion pieces 71R1, 71R2 are It is fastened and fixed by each male screw member 211 in a state where some surfaces are joined to each other.
各第一側面部片71L1,71R1には各雄ねじ部材211が螺合される一対の雌ねじ孔213がそれぞれ形成され、各第一側面部片71L2,71R2には雄ねじ部材211が挿通可能で、かつ、各第一側面部片71L2,71R2の長手方向(上下方向)に長い長円形状の貫通孔215がそれぞれ穿設されている。各雄ねじ部材211を緩めて第一側面部片71L1,71L2同士と第一側面部片71R1,71R2同士とをそれらの長手方向(上下方向)に互いに相対移動させ所望の位置で位置決めした状態で各ねじ部材211を締め付けることで、各第一側面部71L,71Rの長さを容易に変更することができる。このような長さ変更構造によれば、身長が異なる人型ロボットを製造する度に、第一側面部71L,71R等を別個の部材に変更する必要がない。
Each first side surface piece 71L1, 71R1 is formed with a pair of female screw holes 213 into which each male screw member 211 is screwed. The first side surface piece 71L2, 71R2 can be inserted with the male screw member 211, and A long oval through-hole 215 is formed in the longitudinal direction (vertical direction) of each of the first side surface pieces 71L2 and 71R2. Each male screw member 211 is loosened and each of the first side face pieces 71L1 and 71L2 and the first side face piece 71R1 and 71R2 are moved relative to each other in the longitudinal direction (vertical direction) and positioned at a desired position. By tightening the screw member 211, the lengths of the first side surfaces 71L and 71R can be easily changed. According to such a length changing structure, it is not necessary to change the first side surface portions 71L, 71R, etc. to separate members each time a humanoid robot having a different height is manufactured.
なお、上述したような長さ変更構造は、図18に示すように、第二側面部75L,75Rにも同様に採用することができる。すなわち、第二側面部75Lを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第二側面部片75L1,75L2とで構成する一方、第二側面部75Rを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第二側面部片75R1,75R2とで構成する。各第二側面部片75L1,75R1には各雄ねじ部材211が螺合される一対の雌ねじ孔213がそれぞれ形成され、各第二側面部片75L2,75R2には雄ねじ部材211が挿通可能で、かつ、各第二側面部片75L2,75R2の長手方向(上下方向)に長い長円形状の貫通孔215がそれぞれ穿設されている。各雄ねじ部材211を緩めて第二側面部片75L1,75L2同士と第二側面部片75R1,75R2同士とをそれらの長手方向(上下方向)に互いに相対移動させ所望の位置で位置決めした状態で各ねじ部材211を締め付けることで、各第二側面部75L,75Rの長さを容易に変更することができる。
Note that the length changing structure as described above can be similarly applied to the second side surface portions 75L and 75R as shown in FIG. That is, the second side surface portion 75L is composed of a pair of male screw members 211, 211 and two second side surface portion pieces 75L1, 75L2, while the second side surface portion 75R is composed of a pair of male screw members 211, 211, It consists of two second side surface pieces 75R1 and 75R2. Each of the second side surface pieces 75L1, 75R1 is formed with a pair of female screw holes 213 into which the respective male screw members 211 are screwed. The male screw member 211 can be inserted into each of the second side surface pieces 75L2, 75R2. Each of the second side surface pieces 75L2 and 75R2 has an oblong through hole 215 that is long in the longitudinal direction (vertical direction). Each male screw member 211 is loosened and the second side surface piece 75L1, 75L2 and the second side surface piece 75R1, 75R2 are moved relative to each other in the longitudinal direction (vertical direction) and positioned at a desired position. By tightening the screw member 211, the lengths of the second side surface portions 75L and 75R can be easily changed.
また、上述した実施の形態の人型ロボット1では、人間が話しかけた言葉の内容に基づき制御装置197の判定処理部201から発信された信号が、スピーカー181から人間の音声や各種の音を発生させるものである場合は、その発生させる人間の音声や各種の音のデータを、記憶部205に予め記憶されたデータから判定処理部201が選択する例を示した。しかし、これに加えて、または、これに替えて、インターネットに接続可能な無線LAN機能を有するネットワーク機器を人型ロボット1に搭載し、外部のサーバーに予め記憶された人間の音声や各種の音のデータから該当するデータを前記インターネットを介して判定処理部201が選択し、その選択したデータの音声または音を制御装置197の動作処理部203がスピーカー181から発生させるようにしてもよい。これにより、人間の音声や各種の音のデータを記憶させる記憶部205の領域を削減または省略することができる一方、人間の音声や各種の音のデータ量が飛躍的に増加して、スピーカー181から発生させることができる人間の音声や各種の音の種類も飛躍的に増大する。この結果、人型ロボット1に接した人間に対して興味を一層引くことができる。
Further, in the humanoid robot 1 according to the above-described embodiment, a signal transmitted from the determination processing unit 201 of the control device 197 based on the content of a word spoken by a human generates a human voice and various sounds from the speaker 181. In this case, the determination processing unit 201 selects the human voice and various sound data to be generated from the data stored in the storage unit 205 in advance. However, in addition to or instead of this, a network device having a wireless LAN function connectable to the Internet is mounted on the humanoid robot 1, and human voices and various sounds stored in advance in an external server are installed. The determination processing unit 201 may select the corresponding data from the above data via the Internet, and the operation processing unit 203 of the control device 197 may generate the sound or sound of the selected data from the speaker 181. Thus, the area of the storage unit 205 for storing human voice and various sound data can be reduced or omitted, while the amount of human voice and various sound data increases dramatically, and the speaker 181 increases. The number of human voices and various kinds of sounds that can be generated from the sound will increase dramatically. As a result, it is possible to attract more interest to the human being in contact with the humanoid robot 1.
また、上述した実施の形態の人型ロボット1では、集音マイク191によって集音された音声が制御装置197の判定処理部201によって受信され、その受信された言葉の内容に基づいて、制御装置197の動作処理部203が各電動モータ55,105,137L,137R,157a,157b,157c,157d,189の何れかを作動させる例を示したが、これに替えて、人型ロボット1から離間した場所にある遠隔操縦装置(図示せず)のマイクに向かって人間が発した音声を人型ロボット1に配設された受信装置(図示せず)が無線で受信し、その受信した言葉の内容に基づいて、制御装置197の動作処理部203が各電動モータ55,105,137L,137R,157a,157b,157c,157d,189の何れかを作動させるようにしてもよい。
あるいは、人型ロボット1から離間した場所にある遠隔操縦装置の各種スイッチを人間が操作して発信した指令信号を人型ロボット1の受信装置が無線で受信し、その受信した指令信号に基づいて、制御装置197の動作処理部203が各電動モータ55,105,137L,137R,153,157a,157b,157c,157d,189の何れかを作動させるようにしてもよい。
Further, in the humanoid robot 1 of the above-described embodiment, the sound collected by the sound collecting microphone 191 is received by the determination processing unit 201 of the control device 197, and based on the content of the received word, the control device Although the example in which the operation processing unit 203 of 197 operates any of the electric motors 55, 105, 137 L, 137 R, 157 a, 157 b, 157 c, 157 d, and 189 has been shown, it is separated from the humanoid robot 1 instead. A receiving device (not shown) arranged in the humanoid robot 1 wirelessly receives a voice uttered by a human being toward a microphone of a remote control device (not shown) at the place where the received words are received. Based on the contents, the operation processing unit 203 of the control device 197 is connected to each of the electric motors 55, 105, 137L, 137R, 157a, 157b, 157c, 157d, 189. It may be actuated or Re.
Alternatively, the receiving device of the humanoid robot 1 wirelessly receives command signals transmitted by manipulating various switches of the remote control device located away from the humanoid robot 1, and based on the received command signals. The operation processing unit 203 of the control device 197 may operate any one of the electric motors 55, 105, 137L, 137R, 153, 157a, 157b, 157c, 157d, and 189.
1 人型ロボット
3 頭部
5 胴部
7 脚部
9 頭殻部
13 胴殻部
15 脚殻部
17 脚部フレーム
21 基部材
21a 基部材側面部
21b 基部材側面部
21c 基部材下面部
23 頭部支持フレーム
25 頭部主フレーム
27 頭部副フレーム
27a 頭部副フレーム側面部
27b 頭部副フレーム側面部
27c 連結面部
55 第一電動モータ(第1の駆動装置)
71L 第一側面部
71R 第一側面部
73 第一上面部
75L 第二側面部
75R 第二側面部
77 第二上面部
81 第三アーム部材(駆動力伝達機構)
83 第二回動軸(駆動力伝達機構)
85 第二リンク部材(駆動力伝達機構)
105 第二電動モータ(第2の駆動装置)
117L 上肢
117R 上肢
137L 第三電動モータ(第3の駆動装置)
137R 第三電動モータ(第3の駆動装置)
L1 仮想直線(第1の軸)
L2 仮想直線(第2の軸)
L3 仮想直線(第3の軸)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Humanoid robot 3 Head part 5 Torso part 7 Leg part 9 Skull part 13 Trunk part part 15 Leg shell part 17 Leg part frame 21 Base member 21a Base member side part 21b Base member side part 21c Base member lower surface part 23 Head Support frame 25 Head main frame 27 Head sub-frame 27 a Head sub-frame side surface 27 b Head sub-frame side surface 27 c Connecting surface portion 55 First electric motor (first driving device)
71L First side surface portion 71R First side surface portion 73 First upper surface portion 75L Second side surface portion 75R Second side surface portion 77 Second upper surface portion 81 Third arm member (driving force transmission mechanism)
83 Second rotating shaft (driving force transmission mechanism)
85 Second link member (driving force transmission mechanism)
105 Second electric motor (second driving device)
117L Upper limb 117R Upper limb 137L Third electric motor (third drive unit)
137R Third electric motor (third drive unit)
L1 virtual straight line (first axis)
L2 Virtual straight line (second axis)
L3 Virtual straight line (third axis)
本発明は、水平方向に延びる軸回りに頭部を回動可能なロボットの構造に関するものである。
The present invention is a head about an axis extending in the horizontal direction related to the structure of the rotatable robot.
特許文献1に示されている従来のロボットの構造は、頭部駆動エアーシリンダを作動させることにより、胴部に対して頭部を前後に回動可能に構成されている。
Structure of the conventional robot shown in Patent Document 1, by operating the head driving air cylinder, is configured to be rotatable back and forth the head with respect to the barrel.
特開平6−233871号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-233871
しかしながら、特許文献1に示された従来のロボットの構造は、頭部の動作が前後に回動するだけなので、人間がロボットに接したとき、ロボットに対して人間に近い印象を受けないため親近感が湧き難いという問題があった。
However, the structure of the conventional robot shown in Patent Document 1, because it only rotates around the operation of the head, when in contact with the human Gallo bot, the impression close to human respect robot There was a problem that it was difficult to get a sense of familiarity.
本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、頭部を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することで、ロボットに接したとき、ロボットに対してより人間に近い印象を受け親近感が湧くロボットの構造を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, it also to be rotatable in the horizontal direction but the head only vertical, when in contact with the robot, to the robot for the purpose of more that sense of closeness received a close impression humans is to provide a structure Yu black bot Te.
この目的を達成するために、本発明に係るロボットの構造は、水平方向に延びる第1の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、上下方向に延びる第2の軸回りに前記基部材が回動可能に頭部支持フレームに軸支され、前記基部材に対して前記頭部を前記第1の軸回りに相対回動させる第1の駆動装置が、前記第1の軸に対して直交する水平方向に離間した位置に位置付けられると共に、第1のブラケットを介して前記基部材に固定され、前記頭部支持フレームに対して前記基部材を前記第2の軸回りに相対回動させる第2の駆動装置が第2のブラケットを介して前記頭部支持フレームに固定されてなるものである。
To this end, the structure of the engagement Carlo bot to the invention, the first axis extending in a horizontal direction the head is rotatably supported to pivotally group member, a second vertically extending the base member around the axis is pivotally supported on the head support frame rotatably, a first driving device for relatively rotating the head in the first axis relative to the base material, wherein the It is positioned at a position spaced apart in the horizontal direction orthogonal to one axis, and is fixed to the base member via a first bracket, and the base member is fixed to the second axis with respect to the head support frame. A second driving device that is relatively rotated around the head is fixed to the head support frame via a second bracket .
請求項2に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項1に記載のロボットの構造において、前記第1の駆動装置は電動モータからなり、該電動モータと前記頭部とはリンク機構を介して連結され、前記リンク機構は、前記電動モータに一端部が連結される棒状のリンク部材を備え、前記電動モータの回転駆動力により前記リンク部材がその長手方向に沿う方向に移動することで前記リンク部材による押圧力が発生し、前記押圧力がばね部材を介して前記リンク部材から前記頭部に伝達されることで前記第1の軸回りに前記頭部が回動するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項3に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項1または請求項2に記載のロボットの構造において、前記基部材と前記頭部支持フレームとの間で前記第2の軸回りに付勢力が作用するトーションばねをさらに備え、前記頭部支持フレームと前記頭部とが正面を指向した正面指向状態では前記トーションばねに発生するばね力が0となる一方、前記正面指向状態にある前記頭部支持フレームおよび前記頭部のうち前記頭部のみが正面以外の左右方向を指向するように前記頭部支持フレームに対して相対回動すると前記トーションばねにばね力が発生し、該ばね力によって前記頭部が正面を指向する方向に前記基部材が付勢されて前記基部材および前記頭部が前記第2の軸回りに回動するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項4に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項1ないし請求項3のうち何れか一つに記載のロボットの構造において、胴部と脚部とをさらに備え、前記胴部は、該胴部の外表面部を構成する中空の胴殻部を備え、前記脚部は、該脚部の外表面部を構成する中空の脚殻部と、地面に接地して前記ロボットの重力を支持した状態で前記地面上を転動可能な車輪とを備え、前記頭部支持フレームは、前記胴殻部と前記脚殻部とで囲まれる空間に配置され、かつ、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部と、これらの第一側面部の上端部同士を連結する第一上面部とを備え、前記基部材が前記第2の軸回りに回動可能に前記第一上面部に軸支され、前記左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されていることを特徴とするものである。
A robot structure according to a second aspect of the present invention is the robot structure according to the first aspect, wherein the first driving device is an electric motor, and the electric motor and the head are connected via a link mechanism. The link mechanism includes a rod-like link member having one end connected to the electric motor, and the link member moves in a direction along its longitudinal direction by the rotational driving force of the electric motor. A pressing force is generated by the link member, and the pressing force is transmitted from the link member to the head via a spring member, so that the head rotates about the first axis. It is characterized by being.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a robot structure according to the first or second aspect, wherein the robot is attached around the second axis between the base member and the head support frame. A torsion spring to which a force acts, and in the front-oriented state in which the head support frame and the head are directed to the front, the spring force generated in the torsion spring is 0; When the head support frame and the head are rotated relative to the head support frame so that only the head of the head is directed in the left-right direction other than the front, a spring force is generated in the torsion spring, and the spring force The base member is biased in a direction in which the head is directed to the front, and the base member and the head are configured to rotate about the second axis. That.
Structure engagement Carlo bot to the invention described in claim 4 is the structure of the robot according to any one of claims 1 to 3, further comprising a body portion and a leg portion, said barrel The robot includes a hollow shell portion that constitutes an outer surface portion of the torso portion, and the leg portion contacts the ground with a hollow leg shell portion that constitutes the outer surface portion of the leg portion, and the robot A wheel capable of rolling on the ground while supporting the gravity of the head, the head support frame is disposed in a space surrounded by the shell portion and the leg shell portion, and in the left-right direction. A pair of left and right first side surfaces facing each other substantially parallel to each other with an interval, and a first upper surface portion connecting the upper ends of these first side surfaces, wherein the base member is the second Are pivotally supported by the first upper surface portion so as to be rotatable about the axis of the first outer side surface of the pair of left and right first side surface portions. It is characterized in that the pair of left and right upper limbs are supported respectively.
請求項5に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項4に記載のロボットの構造において、前記左右一対の第一側面部と前記第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、前記基部材が前記第一上面部によって軸支されていることを特徴とするものである。
請求項6に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項4または請求項5に記載のロボットの構造において、前記脚部は、前記脚殻部の内側に配置される脚部フレームをさらに備え、前記頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えていることを特徴とするものである。
Structure engagement Carlo bot to the invention described in claim 5, in the structure of the robot according to claim 4, together constituting a separate member from said first upper surface portion and the pair of right and left first side portion The base member is pivotally supported by the first upper surface portion.
Structure engagement Carlo bot to the invention described in claim 6 is the B structure bot according to claim 4 or claim 5, wherein the legs are legs frame disposed inside the Ashikara portion The head support frame further includes a pair of left and right second side surfaces whose inner surfaces face each other substantially in parallel with a gap in the left-right direction and whose lower end portions are supported by the leg frame, and The apparatus further includes a second upper surface portion that connects upper end portions of the second side surface portions and connects the lower end portions of the pair of left and right first side surface portions.
請求項7に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項6に記載のロボットの構造において、前記左右一対の第一側面部の左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部の左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、前記第二上面部の左右方向中央部に前記左右一対の第一側面部が固定され、前記左右一対の第一側面部に対して前記左右一対の上肢を左右一対の第3の軸回りにそれぞれ個別に相対回動させる左右一対の第3の駆動装置が前記左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、前記第二上面部の直上にそれぞれ配置されていることを特徴とするものである。
Structure engagement Carlo bot to the invention described in claim 7 is the B structure bot according to claim 6, the interval between the outer surface in the lateral direction of the pair of right and left first side portion, the right and left The pair of left and right first side surfaces is set to a size smaller than the distance between the outer side surfaces in the left and right direction of the second side surface portion and the width in the left and right direction of the second upper surface portion. And a pair of left and right third driving devices that individually rotate the pair of left and right upper limbs around a pair of left and right third axes with respect to the pair of left and right first side surfaces. The first side surface portion is disposed on the outer side in the left-right direction and directly above the second upper surface portion.
請求項8に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項4ないし請求項7のうち何れか一つに記載のロボットの構造において、前記第2の駆動装置の駆動力が伝達されて前記頭部を前記第2の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、前記左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されていることを特徴とするものである。
請求項9に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項1ないし請求項8のうち何れか一つに記載のロボットの構造において、前記基部材は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部と、これらの基部材側面部の下端部同士を連結する基部材下面部とを備え、前記頭部は、該頭部の外表面部を構成する中空の頭殻部と、該頭殻部を支持する頭部主フレームと、該頭部主フレームを支持する頭部副フレームとを備え、前記頭部副フレームは、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部と、これらの頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部とを備え、前記頭部主フレームは、その中央部の面部が前記連結面部の面部に当接された状態で前記連結面部に固定され、前記一対の頭部副フレーム側面部と前記一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、前記一対の頭部副フレーム側面部が前記第1の軸回りに回動可能に前記一対の基部材側面部に軸支されていることを特徴とするものである。
Structure engagement Carlo bot to the invention described in claim 8, in the structure of the robot according to any one of claims 4 to 7, the driving force of the second driving device is transmitted The drive force transmission mechanism for rotating the head about the second axis is disposed in a space formed between the pair of left and right first side portions.
Structure engagement Carlo bot to the invention described in claim 9, in Russia structure bot according to any one of claims 1 to 8, wherein the base member is spaced horizontally A pair of base member side surface portions whose inner side surfaces oppose each other substantially in parallel, and a base member lower surface portion that connects lower end portions of these base member side surface portions, and the head portion is an outer surface portion of the head portion. A hollow head shell portion, a head main frame that supports the head shell portion, and a head sub frame that supports the head main frame, wherein the head sub frame is spaced horizontally. A pair of head side sub-frame side parts whose inner side surfaces oppose each other substantially in parallel with each other, and a connecting surface part that connects corresponding side edges of these head side sub-frame side parts, The frame has the center surface portion in contact with the surface portion of the connecting surface portion. The pair of head sub-frames in a state where the pair of head sub-frame side surfaces and the pair of base member side surface portions are superposed so that the inner side surfaces thereof are substantially parallel to each other. The side surface portions are pivotally supported by the pair of base member side surface portions so as to be rotatable around the first axis.
請求項1記載の発明によれば、上下方向に延びる第2の軸回りに基部材が回動可能に頭部支持フレームの上部に軸支され、頭部支持フレームに対して基部材を第2の軸回りに第2の駆動装置により相対回動させるように構成されている。このため、頭部支持フレームに対して頭部を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することができるので、人間がロボットに接したとき、ロボットに対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く。
また、請求項1記載の発明によれば、第1の駆動装置が第1のブラケットを介して基部材に固定されている。このため、基部材に対して頭部が第1の軸回りに回動するとき、第1の駆動装置は頭部に連れ回されて移動することがないので、その分、第1の軸回りに頭部が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第1の駆動装置によって頭部を第1の軸回りに円滑に回動させることができると共に第1の駆動装置に必要な駆動力を小さくすることができる。
また、請求項1記載の発明によれば、第2の駆動装置が第2のブラケットを介して頭部支持フレームに固定されている。このため、頭部支持フレームに対して基部材が頭部と共に第2の軸回りに回動するとき、第2の駆動装置は基部材および頭部に連れ回されて移動することがないので、その分、第2の軸回りに基部材および頭部が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第2の駆動装置によって基部材および頭部を第2の軸回りに円滑に回動させることができると共に第2の駆動装置に必要な駆動力を小さくすることができる。
According to the first aspect of the present invention, the base member is pivotally supported on the upper portion of the head support frame so as to be rotatable around the second axis extending in the vertical direction, and the second base member is supported with respect to the head support frame. The second drive device is configured to relatively rotate around the axis. Therefore, it is possible also to be rotatable in the horizontal direction as well vertically the head relative to the head support frame, when in contact with human Gallo bots, more human respect robot Get a close impression and get close.
According to the first aspect of the present invention, the first driving device is fixed to the base member via the first bracket . For this reason, when the head rotates about the first axis with respect to the base member, the first drive device does not move by being rotated by the head. In addition, the inertial force when the head rotates can be reduced. As a result, the head can be smoothly rotated around the first axis by the first driving device, and the driving force required for the first driving device can be reduced.
According to the first aspect of the present invention, the second driving device is fixed to the head support frame via the second bracket . For this reason, when the base member rotates around the second axis with the head relative to the head support frame, the second drive device does not move with the base member and the head. Accordingly, the inertial force when the base member and the head turn around the second axis can be reduced. As a result, the base member and the head can be smoothly rotated around the second axis by the second driving device, and the driving force required for the second driving device can be reduced.
請求項2記載の発明によれば、第1の駆動装置は電動モータからなり、電動モータと頭部とはリンク機構を介して連結され、電動モータの回転動力によりリンク機構のリンク部材がその長手方向に沿う方向に移動してリンク部材による押圧力が発生し、そのリンク部材による押圧力がばね部材を介してリンク部材から頭部に伝達されることで第1の軸回りに頭部が回動するように構成されている。このため、電動モータの回転駆動力がリンク部材から頭部に伝達されるときにばね部材によって緩衝されて伝達される。この結果、電動モータの回転駆動力が伝達される各部材が損傷する虞はなく、頭部が衝撃的に揺動する虞もない。
請求項3記載の発明によれば、頭部のみが正面以外の左右方向を指向するように頭部支持フレームに対して相対回動するとトーションばねにばね力が発生し、該ばね力によって頭部が正面を指向する方向に基部材が付勢されて基部材および頭部が第2の軸回りに回動するように構成されている。このため、頭部を、電動によらず機械的に正面に指向させることができる。
請求項4記載の発明によれば、第1の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、基部材が第2の軸回りに回動可能に第一上面部に軸支され、左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されている。このため、本発明に係るロボットの構造の設計を一旦、完了した後に、該ロボットとは身長が異なるロボットの構造を新たに設計する際は、胴部の胴殻部の高さを変更すると共に、その変更に合わせて左右一対の第一側面部の上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットの構造を設計することができる。この結果、新たな設計の負担を軽減することができる。
請求項5記載の発明によれば、左右一対の第一側面部と第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、基部材が第一上面部によって軸支されている。このため、本発明に係るロボットの構造に関し、身長が異なる2種類以上のロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各ロボット間で、基部材および第一上面部の各部材を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
According to the second aspect of the present invention, the first drive device is constituted by an electric motor, the electric motor and the head are connected via the link mechanism, and the link member of the link mechanism has its longitudinal length by the rotational power of the electric motor. The pressing force by the link member is generated by moving in the direction along the direction, and the pressing force by the link member is transmitted from the link member to the head via the spring member, so that the head rotates around the first axis. It is configured to move. For this reason, when the rotational driving force of the electric motor is transmitted from the link member to the head, it is buffered and transmitted by the spring member. As a result, there is no possibility of damaging each member to which the rotational driving force of the electric motor is transmitted, and there is no possibility of the head swinging shockingly.
According to the third aspect of the present invention, when the head rotates relative to the head support frame so that only the head is directed in the left-right direction other than the front, a spring force is generated in the torsion spring, and the head is generated by the spring force. Is configured such that the base member is biased in a direction toward the front, and the base member and the head turn about the second axis. For this reason, the head can be mechanically directed to the front without using electric power.
According to the invention of claim 4 , the head is pivotally supported on the base member so as to be rotatable around the first axis, and the base member is pivotally supported on the first upper surface portion so as to be rotatable around the second axis. The pair of left and right upper limbs are respectively supported on the outer side surfaces of the pair of left and right first side portions. Therefore, the present invention once the structure of the design of the engagement Carlo bots, after completing, when tall and 該Ro bot newly designed structure of the different of Carlo bot of Dogara of the barrel high with changing the of can height by a simple design change of only appropriately changing the vertical length of the first side portion of the left and right in accordance with the change to design the structure of the different of Carlo bot. As a result, the burden of new design can be reduced.
According to the fifth aspect of the present invention, the pair of left and right first side surface portions and the first upper surface portion are configured by separate members, and the base member is pivotally supported by the first upper surface portion. Therefore, relates the structure of the engagement Carlo bot to the present invention, when the height to produce a two or more different robots, between those two or more of each robot, each of the base material and the first upper surface portion Since the members can be shared, the manufacturing cost can be reduced accordingly.
請求項6記載の発明によれば、頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えている。このため、左右一対の第一側面部の上下方向の長さを変更するだけでなく、左右一対の第二側面部の上下方向の長さも適宜変更することができるので、身長が異なるロボットの構造を設計する際の設計自由度が増大する。
請求項7記載の発明によれば、左右一対の第一側面部の間隔が左右一対の第二側面部の間隔および第二上面部の幅より小さい寸法に設定され、第二上面部の左右方向中央部に左右一対の第一側面部が固定され、左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、第二上面部の直上に形成された空間に左右一対の第3の駆動装置がそれぞれ配置されている。このため、頭部および第1の駆動装置を支持する基部材を、第一上面部および左右一対の第一側面部を介して第二上面部および左右一対の第二側面部により強固に支持すると共に、胴殻部や脚殻部を外方に向かって不自然に突出させることなく各第3の駆動装置を胴殻部と脚殻部とで囲まれる空間に配置することができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the head support frame has a pair of left and right second side surface portions whose inner side surfaces face each other substantially in parallel in the left-right direction and whose lower end portions are supported by the leg frame. And a second upper surface portion that connects the upper end portions of the second side surface portions and connects the lower end portions of the pair of left and right first side surface portions. Therefore, not only changes the vertical length of the first side portion of the right and left, it is possible to change the vertical length of the pair of left and right second side portions as appropriate, height is different Carlo Bot The degree of freedom in designing the structure is increased.
According to the seventh aspect of the present invention, the distance between the pair of left and right first side surface portions is set to be smaller than the distance between the pair of left and right second side surface portions and the width of the second upper surface portion, A pair of left and right first side portions is fixed to the central portion, and a pair of left and right third driving devices is formed in a space formed laterally outward of the pair of left and right first side portions and immediately above the second upper surface portion Are arranged respectively. For this reason, the base member that supports the head and the first drive device is firmly supported by the second upper surface portion and the pair of left and right second side portions via the first upper surface portion and the pair of left and right first side portions. At the same time, the third driving devices can be arranged in a space surrounded by the shell portion and the leg shell portion without causing the shell portion and the leg shell portion to unnaturally protrude outward.
請求項8記載の発明によれば、第2の駆動装置の駆動力が伝達されて基部材を第2の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されている。このため、該駆動力伝達機構を胴殻部と脚殻部とで囲まれる空間に配置するに際し、デッドスペースを有効に活用して配置することができ、胴殻部や脚殻部を外方に向かって不自然に突出させなくて済む。
請求項9記載の発明によれば、一対の頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部の面部に、頭殻部を支持する頭部主フレームの中央部の面部が当接された状態で頭部副フレームに頭部主フレームが固定されている。このため、頭殻部は、頭部主フレームを介して頭部副フレームにより強固に支持される。
また、請求項9記載の発明によれば、一対の頭部副フレーム側面部と一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部が第1の軸回りに回動可能に一対の基部材側面部に軸支される。このため、その軸支構造を構成する構成部材の軽量化と強固な軸支との相反する要求に応えることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, the driving force transmission mechanism for transmitting the driving force of the second driving device and rotating the base member around the second axis is provided between the pair of left and right first side portions. It is arranged in the formed space. For this reason, when the driving force transmission mechanism is disposed in a space surrounded by the shell portion and the leg shell portion, the dead space can be effectively utilized, and the shell portion and the leg shell portion can be moved outward. It is not necessary to make it protrude unnaturally toward.
According to invention of Claim 9, the surface part of the center part of the head main frame which supports a skull part on the surface part of the connection surface part which connects the corresponding side edge parts of a pair of head sub-frame side parts is provided. The head main frame is fixed to the head sub-frame in the contact state. For this reason, the skull portion is firmly supported by the head sub-frame through the head main frame.
According to the ninth aspect of the present invention, a pair of head side sub-frame side surfaces and a pair of base member side surface portions are superposed such that their inner side surfaces are substantially parallel to each other, The head sub-frame side surface is pivotally supported by the pair of base member side surfaces so as to be rotatable about the first axis. For this reason, it is possible to meet the conflicting demands between the weight reduction of the constituent members constituting the shaft support structure and the strong shaft support.
本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部,胴殻部および脚殻部を透過して示す正面図である。Engagement Carlo bot to the embodiment of the present invention, the Atamakara portion is a front view showing through the Dogara portion and Ashikara unit.
本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部,胴殻部および脚殻部を透過すると共に右側の上肢を取り外して示す右側面図である。Engagement Carlo bot to the embodiment of the present invention, the Atamakara portion, a right side view showing remove the right upper extremity as well as transmitting the Dogara portion and Ashikara unit.
図2で示した図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of figure shown in FIG.
本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部,胴殻部および脚殻部を取り外して示す左側面図である。Engagement Carlo bot to the embodiment of the present invention, the Atamakara portion, a left side view showing remove the Dogara portion and Ashikara unit.
本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部,胴殻部および脚殻部を取り外して示す背面図である。Engagement Carlo bot to the embodiment of the present invention, the Atamakara section, a rear view showing remove the Dogara portion and Ashikara unit.
本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部,胴殻部,脚殻部および車輪を取り外して示す平面図である。Engagement Carlo bot to the embodiment of the present invention, the Atamakara unit, Dogara portion is a plan view showing remove the Ashikara part and wheels.
本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部,胴殻部,脚殻部,脚部フレーム,車輪およびその他の一部の構成部材を取り外して斜め後方から見た状態を示す斜視図である。Engagement Carlo bot to the embodiment of the present invention, showing its Atamakara part, Dogara unit, Ashikara portion, the leg portion frame, a state seen obliquely from the rear and remove the wheel and other part of the component It is a perspective view.
図5で示した図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of figure shown in FIG.
図4で示した図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of figure shown in FIG.
図7で示した図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of figure shown in FIG.
図7で示した図の他の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the other part of the figure shown in FIG.
図8で示した図の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows a part of figure shown in FIG.
図7で示した図の他の一部を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the other part of the figure shown in FIG.
車輪等が取り付けられた脚部フレームを上方から見た状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which looked at the leg part frame to which the wheel etc. were attached from upper direction.
車輪を駆動する電動モータおよび車輪カバー等が取り付けられた脚部を上方から見た状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which looked at the leg part to which the electric motor which drives a wheel, a wheel cover, etc. were attached from upper direction.
脚部を、その中心を通る鉛直方向の仮想平面で破断して示す断面図である。It is sectional drawing which fractures | ruptures and shows a leg part by the virtual plane of the perpendicular direction which passes the center.
本発明の実施の形態に係るロボットに搭載された制御装置および該制御装置と関係する各種機器の概略の構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing a schematic configuration of the various devices related to onboard controller and control device in engagement Carlo bot to the embodiment of the present invention.
本発明の実施の形態の変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of embodiment of this invention.
以下、本発明に係る実施の形態を図1ないし図17を参照して詳細に説明する。図1および図2において符号1で示すものは、本実施の形態に係るロボットであって、大略、人間の姿態を模した人型のロボットである。図1はロボット1を正面から見た状態を示し、図1,図5,図6,図7,図8,図14および図15において、矢印Lで示す方向はロボット1の左方向を示し、矢印Rで示す方向はロボット1の右方向を示す。また、図2,図3および図4において、矢印Fで示す方向はロボット1の前方を示す。以下の説明でロボット1の各構成部材に関して使用する前・後、左・右および上・下の語句は、各構成部材がロボット1に組み付けられた状態において、ロボット1を正面から見たときの各構成部材の方向を指すものとする。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Those indicated by reference numeral 1 in FIGS. 1 and 2 is a robot according to this embodiment, generally a human humanoid robot that mimics figure. Figure 1 shows a state viewed robot 1 from the front, Fig. 1, 5, 6, 7, 8, 14 and 15, the leftward direction robot 1 indicated by the arrow L shown, the direction indicated by an arrow R indicates rightward of the robot 1. Further, in FIG. 2, 3 and 4, the direction indicated by an arrow F denotes the front of the robot 1. After-Before using for the following description Delo each component bot 1, left and right and upper and lower words, in a state assembled to each component Gallo bot 1, viewed robot 1 from the front The direction of each constituent member at the time is assumed.
ロボット1は、頭部3と胴部5と脚部7とを備えている。頭部3は、該頭部3の外表面部を構成する中空の頭殻部9と、該頭殻部9を支持する頭部フレーム11とを備えている。胴部5は、該胴部5の外表面部を構成する中空の胴殻部13を備えている。脚部7は、該脚部7の外表面部を構成する中空の脚殻部15と、該脚殻部15の内側に配置される円板状の脚部フレーム17と、後述する第五電動モータ157a,157b,157c,157dおよび車輪163とを備えている。図16に示すように、脚殻部15は、脚部フレーム17の下面に当接された状態で、脚殻部15に穿設された複数の貫通孔に雄ねじ部材19がそれぞれ挿通され、脚部フレーム17に穿設され刻設された複数の雌ねじ孔20に各雄ねじ部材19がそれぞれ螺着されることで締結固定されている。胴殻部13の下縁部には互いに離間した位置に複数の雌ねじ部材(図示せず)が取り付けられ、これらの複数の雌ねじ部材に対応する脚殻部15の位置には貫通孔(図示せず)がそれぞれ穿設されている。胴殻部13と脚殻部15との前後左右の位置合わせを行いながら胴殻部13の下縁部を脚殻部15の上縁部に接合させた状態で、脚殻部15の前記各貫通孔に雄ねじ部材(図示せず)をそれぞれ挿通してこれらの雄ねじ部材を、対応する胴殻部13の前記各雌ねじ部材に螺着することで、胴殻部13が脚殻部15に締結固定される。胴殻部13と脚殻部15とで囲まれる空間には、基部材21を介して頭部3を支持する頭部支持フレーム23が配置されている。
Robot 1, and a head portion 3 and the body 5 and the leg portion 7. The head 3 includes a hollow skull portion 9 that constitutes an outer surface portion of the head portion 3, and a head frame 11 that supports the skull portion 9. The body portion 5 includes a hollow shell portion 13 that constitutes an outer surface portion of the body portion 5. The leg portion 7 includes a hollow leg shell portion 15 constituting an outer surface portion of the leg portion 7, a disc-like leg frame 17 disposed inside the leg shell portion 15, and a fifth electric motor described later. Motors 157a, 157b, 157c, 157d and wheels 163 are provided. As shown in FIG. 16, the leg shell portion 15 is in contact with the lower surface of the leg frame 17, and the male screw members 19 are inserted through the plurality of through holes formed in the leg shell portion 15, respectively. Each male screw member 19 is fastened and fixed by being screwed into a plurality of female screw holes 20 drilled and cut in the part frame 17. A plurality of female screw members (not shown) are attached to the lower edge of the shell portion 13 at positions separated from each other, and through holes (not shown) are provided at the positions of the leg shell portions 15 corresponding to the plurality of female screw members. Z) are drilled. In the state where the lower edge part of the shell part 13 is joined to the upper edge part of the leg shell part 15 while aligning the front and rear, left and right of the shell part 13 and the leg shell part 15, Male thread members (not shown) are respectively inserted into the through holes, and these male thread members are screwed to the respective female thread members of the corresponding shell parts 13 so that the shell parts 13 are fastened to the leg shell parts 15. Fixed. A head support frame 23 that supports the head 3 via a base member 21 is disposed in a space surrounded by the shell portion 13 and the leg shell portion 15.
前記頭部フレーム11は、頭殻部9を支持する頭部主フレーム25と、該頭部主フレーム25を支持する頭部副フレーム27とを備えている。図1および図5に示すように、頭部主フレーム25は、略X字状に形成された板金からなる連結部材25aと、該連結部材25aによって一体的に連結された一対のフレーム片25b,25cとを備え、これらのフレーム片25b,25cは、頭部3を正面から見た状態で略X字状に形成されている。各フレーム片25b,25cは、横断面が略コ字状に形成された板金からなり、各フレーム片25b,25cのそれぞれの長手方向両端部に頭殻部9の内側面部が固定される。詳しくは、頭部3の頭殻部9は、顔面に相当する部分と、それ以外の本体部分とに二分割されており、該本体部分が各フレーム片25b,25cのそれぞれの長手方向両端部にねじ部材(図示せず)により締結固定されたのち、頭殻部9の前記本体部分に前記顔面に相当する部分がねじ部材(図示せず)により締結固定される。
The head frame 11 includes a head main frame 25 that supports the head shell portion 9, and a head sub-frame 27 that supports the head main frame 25. As shown in FIGS. 1 and 5, the head main frame 25 includes a connecting member 25a made of a sheet metal formed in a substantially X shape, and a pair of frame pieces 25b integrally connected by the connecting member 25a. 25c, and these frame pieces 25b and 25c are formed in a substantially X shape with the head 3 viewed from the front. Each frame piece 25b, 25c is made of a sheet metal having a substantially U-shaped cross section, and the inner side surface portion of the skull portion 9 is fixed to both ends in the longitudinal direction of each frame piece 25b, 25c. Specifically, the skull portion 9 of the head 3 is divided into a portion corresponding to the face and a main body portion other than the face portion, and the main body portions are both longitudinal ends of the frame pieces 25b and 25c. After being fastened and fixed by a screw member (not shown), a portion corresponding to the face is fastened and fixed to the main body portion of the skull 9 by a screw member (not shown).
前記頭部副フレーム27は、横断面が略コ字状に形成された板金からなり、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと、これらの頭部副フレーム側面部27a,27bの対応する側縁部同士を連結する連結面部27cとを備えている。図3および図4に示すように、頭部副フレーム27は、頭部副フレーム側面部27a,27bの長手方向中途部における複数の部位がそれぞれ円状に刳り貫かれることで軽量化が図られている。頭部主フレーム25は、その連結部材25aの中央部の面部が連結面部27cの面部に当接された状態で連結面部27cに結着されている。結着する方法は、例えば、溶接による溶着またはねじ部材による締結が挙げられる。
前記基部材21は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部21a,21bと、これらの基部材側面部21a,21bの下端部同士を連結する略矩形状の基部材下面部21cとを備えている。一対の基部材側面部21a,21bの下端部が複数のねじ部材29(図9および図10参照)によって基部材下面部21cの上面に締結固定されている。
なお、本実施の形態では、基部材21は、一対の基部材側面部21a,21bと基部材下面部21cとを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、一対の基部材側面部21a,21bと基部材下面部21cとが一体に形成された単一の部材として基部材21を構成してもよい。
The head sub-frame 27 is made of a sheet metal having a substantially U-shaped cross section, and a pair of head sub-frame side portions 27a and 27b whose inner side surfaces are opposed to each other in a horizontal direction with an interval in the horizontal direction. And a connecting surface portion 27c for connecting the corresponding side edge portions of the head sub-frame side surface portions 27a and 27b. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the head sub-frame 27 is reduced in weight by a plurality of portions in the middle in the longitudinal direction of the head sub-frame side surfaces 27 a and 27 b being respectively wound in a circular shape. ing. The head main frame 25 is bonded to the connecting surface portion 27c in a state where the central surface portion of the connecting member 25a is in contact with the surface portion of the connecting surface portion 27c. Examples of the binding method include welding by welding or fastening by a screw member.
The base member 21 includes a pair of base member side surface portions 21a and 21b whose inner side surfaces face each other in parallel with a gap in the horizontal direction, and substantially connects the lower end portions of these base member side surface portions 21a and 21b. And a rectangular base member lower surface portion 21c. The lower end portions of the pair of base member side surface portions 21a and 21b are fastened and fixed to the upper surface of the base member lower surface portion 21c by a plurality of screw members 29 (see FIGS. 9 and 10).
In the present embodiment, the base member 21 has been described as an example in which the pair of base member side surface portions 21a and 21b and the base member lower surface portion 21c are formed of separate members. The base member 21 may be configured as a single member in which the base member side surface portions 21a and 21b and the base member lower surface portion 21c are integrally formed.
前記一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと前記一対の基部材側面部21a,21bとがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの下端部が、水平方向に延びる仮想直線L1(図9および図10参照)に沿う軸回りに回動可能に一対の基部材側面部21a,21bの上端部に第一軸部材31を介して軸支されている。仮想直線L1は、第一軸部材31の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第1の軸」を構成する。
The pair of head sub-frames in a state where the pair of head sub-frame side surfaces 27a, 27b and the pair of base member side surface portions 21a, 21b are superposed so that the inner side surfaces thereof are substantially parallel to each other. The lower end portions of the side surface portions 27a and 27b are pivoted to the upper end portions of the pair of base member side surface portions 21a and 21b so as to be rotatable about an axis along a virtual straight line L1 (see FIGS. 9 and 10) extending in the horizontal direction. It is pivotally supported via a member 31. The virtual straight line L1 is a virtual straight line passing through the axis of the first shaft member 31, and constitutes the “first axis” in the present invention.
詳細には、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの各内側面と一対の基部材側面部21a,21bの各外側面とがそれぞれ対向するように、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの内側に一対の基部材側面部21a,21bが配置されている。この配置における一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの下端部と一対の基部材側面部21a,21bの上端部とには、仮想直線L1に沿って同軸に位置付けられる貫通孔がそれぞれ穿設されており、これらの貫通孔に第一軸部材31が挿通されている。一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分との構造は、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bに対して第一軸部材31が相対回動できないように構成されている。例えば、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状(例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状)に形成することで、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bに対して第一軸部材31が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分とにキー部材を介在させることで、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bに対して第一軸部材31が相対回動できないように構成することが挙げられる。
この結果、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと第一軸部材31とは、該第一軸部材31の軸芯回りに一体的に回動する。
Specifically, the pair of head sub-frame side portions 27a so that the inner side surfaces of the pair of head sub-frame side portions 27a and 27b and the outer side surfaces of the pair of base member side surface portions 21a and 21b face each other. , 27b, a pair of base member side surface portions 21a, 21b are disposed. A through hole positioned coaxially along the imaginary straight line L1 is drilled in the lower end of the pair of head side sub-frame side portions 27a and 27b and the upper end of the pair of base member side surface portions 21a and 21b in this arrangement. The first shaft member 31 is inserted through these through holes. The structure of the through-holes of the pair of head sub-frame side portions 27a and 27b and the portion of the first shaft member 31 that is inserted and positioned in the through-hole is as compared with the pair of head sub-frame side portions 27a and 27b. Thus, the first shaft member 31 is configured so as not to rotate relatively. For example, the shape of the through-holes of the pair of head sub-frame side portions 27a and 27b and the cross-sectional shape of the portion of the first shaft member 31 that is inserted and positioned in the through-hole are the same shape other than a perfect circle (For example, a regular polygon such as a regular square or a regular hexagon, a saw blade shape such as a serration or a spline, or a gear tooth shape) is formed first with respect to the pair of head subframe side portions 27a and 27b. For example, the shaft member 31 may be configured so as not to be relatively rotatable. As other means, a key member is interposed between the through hole of the pair of head sub-frame side surfaces 27a and 27b and the portion of the first shaft member 31 that is inserted and positioned in the through hole. For example, the first shaft member 31 may be configured not to rotate relative to the head sub-frame side surfaces 27a and 27b.
As a result, the pair of head sub-frame side surfaces 27 a and 27 b and the first shaft member 31 rotate integrally around the axis of the first shaft member 31.
これに対して、一対の基部材側面部21a,21bの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分とは、一対の基部材側面部21a,21bに対して第一軸部材31が該第一軸部材31の軸芯回りに相対回動できるように構成されている。
この結果、頭部副フレーム27は、第一軸部材31と共に該第一軸部材31の軸芯回りに基部材21に対して相対回動可能に構成されている。第一軸部材31の長手方向中間部には第一トーションばね32(図6参照)が組み付けられ、頭部3が水平方向を指向した状態で第一トーションばね32に作用するばね力が0となるように設定されている。
一方、頭部3が水平方向以外の上下方向を指向するように基部材21に対して第一軸部材31の軸芯回りに相対回動すると第一トーションばね32にばね力が発生し、該ばね力によって頭部3が水平方向を指向する方向に頭部フレーム11が付勢されるように構成されている。
On the other hand, the through holes of the pair of base member side surface portions 21a and 21b and the portion of the first shaft member 31 that is inserted and positioned in the through hole correspond to the pair of base member side surface portions 21a and 21b. The first shaft member 31 is configured to be relatively rotatable around the axis of the first shaft member 31.
As a result, the head sub-frame 27 is configured to be rotatable relative to the base member 21 around the axis of the first shaft member 31 together with the first shaft member 31. A first torsion spring 32 (see FIG. 6) is assembled to the middle portion in the longitudinal direction of the first shaft member 31, and the spring force acting on the first torsion spring 32 with the head 3 oriented in the horizontal direction is zero. It is set to be.
On the other hand, when the head 3 is relatively rotated around the axis of the first shaft member 31 with respect to the base member 21 so that the head 3 is directed in the vertical direction other than the horizontal direction, a spring force is generated in the first torsion spring 32, The head frame 11 is biased in a direction in which the head 3 is oriented in the horizontal direction by the spring force.
第一軸部材31の一端部には第一アーム部材33の一端部が一体的に結着され、該第一アーム部材33の他端部には第一回動軸35の一端部が第一アーム部材33に対して第一回動軸35の軸芯回りに相対回動可能に軸支されている。第一アーム部材33は、本発明でいう「リンク機構」を構成する。第一回動軸35の他端部には貫通孔が穿設され、該貫通孔には棒状の第一リンク部材37の長手方向中途部が摺動可能に挿通されている。第一リンク部材37は、本発明でいう「リンク機構」および「リンク部材」を構成する。第一リンク部材37は、長手方向全域に亘って外周部に雄ねじが刻設されたねじ軸39と、端面同士が互いに圧接された状態でねじ軸39の一端部に螺着されたナット41およびピロボールジョイント43とを備えている。該ナット41を緩めて、該ナット41とピロボールジョイント43との圧接状態を解除したのちピロボールジョイント43に対するねじ軸39の捩じ込み量を適宜調整することで第一リンク部材37の全長を所望の長さに変更することができるように構成されている。
One end of the first arm member 33 is integrally bonded to one end of the first shaft member 31, and one end of the first rotating shaft 35 is first connected to the other end of the first arm member 33. The arm member 33 is pivotally supported so as to be relatively rotatable about the axis of the first rotation shaft 35. The first arm member 33 constitutes a “link mechanism” in the present invention. A through hole is formed in the other end portion of the first rotation shaft 35, and a midway portion in the longitudinal direction of the rod-shaped first link member 37 is slidably inserted into the through hole. The first link member 37 constitutes “link mechanism” and “link member” in the present invention. The first link member 37 includes a screw shaft 39 in which a male screw is engraved on the outer peripheral portion over the entire length direction, a nut 41 screwed to one end portion of the screw shaft 39 in a state where the end faces are pressed against each other, and A pillow ball joint 43 is provided. The nut 41 is loosened, the pressure contact state between the nut 41 and the pillow ball joint 43 is released, and then the screw shaft 39 is screwed into the pillow ball joint 43 by adjusting the amount of screw shaft 39 appropriately. The length can be changed.
ピロボールジョイント43は、内部に刻設された雌ねじ部がねじ軸39に螺着されたジョイント本体と、該ジョイント本体の一端部に相対回動可能に連結されたジョイントねじ部材とを備えている。該ジョイントねじ部材が連結されたジョイント本体の一端部には球面状の貫通孔が穿設され、該貫通孔と同一形状の球面状に形成された前記ジョイントねじ部材の一端部が嵌合されることでジョイント本体に対してジョイントねじ部材が相対回動可能に構成されている。ねじ軸39の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第一ばね部材45,45と、これらの第一ばね部材45,45の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第一ばね受座47,47とが挿入され、各第一ばね部材45の各他端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第二ばね受座49,49がねじ軸39の両端部にそれぞれ挿入されている。第一ばね部材45は、本発明でいう「ばね部材」を構成する。
The pillow ball joint 43 includes a joint main body in which a female screw portion carved therein is screwed to the screw shaft 39, and a joint screw member connected to one end portion of the joint main body so as to be relatively rotatable. A spherical through hole is formed in one end portion of the joint body to which the joint screw member is connected, and one end portion of the joint screw member formed in a spherical shape having the same shape as the through hole is fitted. Thus, the joint screw member is configured to be rotatable relative to the joint body. A pair of coil-shaped first spring members 45, 45 and a pair of spring loads at one end of the first spring members 45, 45 facing each other are provided on the outer periphery of the middle portion in the longitudinal direction of the screw shaft 39. A pair of annular second spring seats 49, 49 for receiving a spring load at each other end of each first spring member 45 is inserted into the annular first spring seats 47, 47. Inserted at both ends. The first spring member 45 constitutes a “spring member” in the present invention.
一対の第一ばね受座47,47の互いに対向する両端面によって第一回動軸35が挟まれた状態で押圧される。各第二ばね受座49のうちピロボールジョイント43の近傍に位置する一方の第二ばね受座49の押圧力(第一ばね部材45のばね荷重によって押圧された押圧力)は前記ナット41によって受けている。
一方、各第二ばね受座49のうち他方の第二ばね受座49の押圧力(第一ばね部材45のばね荷重によって押圧された押圧力)は、互いに圧接し合うようにねじ軸39の他端部に螺着された一対のナット41,41によって受けている。これらの一対の41,41は、これらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着されることで、ねじ軸39の長手方向に移動して脱落しないように構成されている。この結果、各第一ばね部材45のばね荷重が作用したとき、各第一ばね受座47は、第一リンク部材37に対して該第一リンク部材37の長手方向に第一回動軸35と共に相対移動可能に構成されている一方、各第二ばね受座49は、第一リンク部材37に対して相対移動が阻止される。
The pair of first spring seats 47 and 47 are pressed in a state in which the first rotation shaft 35 is sandwiched between the opposite end faces of each other. The pressing force of one of the second spring receiving seats 49 located near the pillow ball joint 43 (the pressing force pressed by the spring load of the first spring member 45) is received by the nut 41. ing.
On the other hand, of the second spring receiving seats 49, the pressing force of the other second spring receiving seat 49 (the pressing force pressed by the spring load of the first spring member 45) of the screw shaft 39 is in contact with each other. It is received by a pair of nuts 41 and 41 screwed to the other end. The pair of 41 and 41 are configured to be moved in the longitudinal direction of the screw shaft 39 so as not to fall off by being screwed so that their end faces are firmly pressed against each other. As a result, when the spring load of each first spring member 45 is applied, each first spring receiving seat 47 is moved in the longitudinal direction of the first link member 37 with respect to the first link member 37. The second spring seats 49 are prevented from moving relative to the first link member 37.
一対の基部材側面部21a,21bのうち基部材側面部21aには、複数のねじ部材51により略L字状のブラケット53が締結固定され、該ブラケット53には、複数のねじ部材により第一電動モータ55が締結固定されている。ブラケット53は、本発明でいう「第1のブラケット」を構成し、第一電動モータ55は、本発明でいう「第1の駆動装置」および「電動モータ」を構成する。該第一電動モータ55には、その回転軸の回転速度を減速する減速機が組み込まれ、該減速機の回転軸57の端部には第二アーム部材59の円板状の基部59a(図9参照)が一体的に結着されている。第二アーム部材59は、本発明でいう「リンク機構」を構成する。第一電動モータ55は、その回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。
第二アーム部材59の基部59aから半径方向に突出した凸部59bに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント43の前記ジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第一リンク部材37は、そのピロボールジョイント43を介して第二アーム部材59に相対回動可能に連結される。第一電動モータ55が駆動されると、第一トーションばね32の付勢力に抗して第一軸部材31が回動し、頭部3が水平方向以外の上下方向を指向するように頭部副フレーム27が第一軸部材31の軸芯回りを回動する。
A substantially L-shaped bracket 53 is fastened and fixed to the base member side surface portion 21a of the pair of base member side surface portions 21a and 21b by a plurality of screw members 51. An electric motor 55 is fastened and fixed. The bracket 53 constitutes a “first bracket” according to the present invention, and the first electric motor 55 constitutes a “first drive device” and an “electric motor” according to the present invention. The first electric motor 55 incorporates a speed reducer that reduces the rotational speed of the rotating shaft, and the end of the rotating shaft 57 of the speed reducer has a disk-like base 59a (see FIG. 9) is integrally attached. The second arm member 59 constitutes a “link mechanism” in the present invention. The first electric motor 55 is configured such that its rotating shaft can rotate in either the forward direction or the reverse direction.
The male screw portion of the joint screw member of the pillow ball joint 43 is screwed to the female screw portion carved on the convex portion 59b protruding in the radial direction from the base portion 59a of the second arm member 59. As a result, the first link member 37 is connected to the second arm member 59 via the pillow ball joint 43 so as to be relatively rotatable. When the first electric motor 55 is driven, the first shaft member 31 rotates against the urging force of the first torsion spring 32 and the head 3 is oriented in the vertical direction other than the horizontal direction. The sub-frame 27 rotates around the axis of the first shaft member 31.
基部材21に対して第一軸部材31の軸芯回りに相対回動する頭部副フレーム27の回動角度範囲は、それぞれ基部材21に固定された第一規制部材60と第二規制部材61とにより一定の角度範囲に規制されている。具体的には、各規制部材60,61にそれぞれ設けられた緩衝部材62が頭部副フレーム27の連結面部27cの各面部にそれぞれ当接することで一定の角度範囲に規制されている。緩衝部材62は、ゴム部材またはその他の樹脂材からなる部材により構成されている。第一規制部材60は基部材21の基部材側面部21bに複数のねじ部材63(図3および図6参照)により締結固定され、第二規制部材61は基部材21の各基部材側面部21a,21bに複数のねじ部材65(図9および図10参照)により締結固定されている。
The rotation angle ranges of the head sub-frame 27 that rotates relative to the base member 21 around the axis of the first shaft member 31 are the first restriction member 60 and the second restriction member that are fixed to the base member 21, respectively. 61 is restricted to a certain angle range. Specifically, the buffer member 62 provided in each of the restricting members 60 and 61 is restricted to a certain angle range by coming into contact with each surface portion of the connecting surface portion 27 c of the head sub-frame 27. The buffer member 62 is configured by a member made of a rubber member or other resin material. The first regulating member 60 is fastened and fixed to the base member side surface portion 21b of the base member 21 by a plurality of screw members 63 (see FIGS. 3 and 6), and the second regulating member 61 is each base member side surface portion 21a of the base member 21. , 21b are fastened and fixed by a plurality of screw members 65 (see FIGS. 9 and 10).
前記頭部支持フレーム23は、基部材21を介して頭部3を支持する上側フレーム67と、該上側フレーム67を支持する下側フレーム69とを備えている。上側フレーム67は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部71L,71Rと、これらの第一側面部71L,71Rの上端部同士を連結する第一上面部73とを備えている。下側フレーム69は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレーム17によって下端部が支持される左右一対の第二側面部75L,75Rと、これらの第二側面部75L,75Rの上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部71L,71Rの各下端部がねじ部材により締結固定された第二上面部77とを備えている。このように、左右一対の第二側面部75L,75Rと第二上面部77とは互いに別個の部材で構成されている。このため、本実施の形態に係るロボット1の構造に関し、身長が異なる2種類以上のロボットを製造すべく左右一対の第二側面部75L,75Rの上下方向の長さを適宜変更する場合に、それらの2種類以上の各ロボット間で、設計変更を要しない第二上面部77を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
各第二側面部75L,75Rの下端部は、該下端部に穿設された貫通孔に雄ねじ部材78がそれぞれ挿通され、脚部フレーム17に刻設された複数の雌ねじ孔79(図14および図15参照)に各雄ねじ部材78が螺着されることでそれぞれ締結固定されている。各第二側面部75L,75Rは、上下方向中途部が長円状に刳り貫かれると共に下部が逆U字状に切り欠かれることでそれぞれ軽量化が図られている。
The head support frame 23 includes an upper frame 67 that supports the head 3 via the base member 21 and a lower frame 69 that supports the upper frame 67. The upper frame 67 connects a pair of left and right first side surface portions 71L and 71R whose inner side surfaces face each other in parallel in the left-right direction and upper end portions of the first side surface portions 71L and 71R. One upper surface portion 73 is provided. The lower frame 69 has a pair of left and right second side surfaces 75L and 75R whose inner surfaces face each other substantially in parallel in the left-right direction and whose lower end is supported by the leg frame 17; The upper end portions of the two side surface portions 75L and 75R are connected to each other, and the lower end portions of the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R are provided with a second upper surface portion 77 fastened and fixed by a screw member. As described above, the pair of left and right second side surface portions 75L and 75R and the second upper surface portion 77 are configured by separate members. Therefore, it relates the structure of the engagement Carlo bot 1 in this embodiment, height of the right and left pair so as to produce two or more different robots second side portion 75L, appropriately changing the vertical length of the 75R If, between those two or more of each robot, it is possible to share the second upper surface portion 77 does not require design changes, correspondingly, it is possible to reduce the manufacturing cost.
At the lower end of each of the second side surface portions 75L and 75R, a male screw member 78 is inserted into a through hole formed in the lower end portion, and a plurality of female screw holes 79 (see FIG. 14 and FIG. 14) Each male screw member 78 is screwed and fixed to each other (see FIG. 15). Each of the second side surface portions 75L and 75R is reduced in weight by having the middle portion in the vertical direction penetrated in an oval shape and the lower portion is notched in an inverted U shape.
前記基部材下面部21cの下端面と前記第一上面部73の上端面とが互いに略平行になるように対向した状態で、基部材21が、上下方向に延びる仮想直線L2に沿う軸回りに回動可能に第一上面部73に第二軸部材80を介して軸支されている。仮想直線L2(図5、図8および図11参照)は、第二軸部材80(図11参照)の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第2の軸」を構成する。
詳細には、基部材下面部21cの下端面と第一上面部73の上端面とが互いに略平行になるように対向した状態で、基部材下面部21cと第一上面部73とには、同一の直線に沿って同軸に位置付けられる貫通孔がそれぞれ穿設されており、これらの貫通孔に前記第二軸部材80が挿通されている。基部材下面部21cの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分とは、基部材下面部21cに対して第二軸部材80が相対回動できないように構成されている。例えば、基部材下面部21cの貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状(例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状)に形成することで、基部材下面部21cに対して第二軸部材80が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、基部材下面部21cの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分とにキー部材を介在させることで、基部材下面部21cに対して第二軸部材80が相対回動できないように構成することが挙げられる。
この結果、基部材下面部21cと第二軸部材80とは、該第二軸部材80の軸芯回りに一体的に回動する。
In a state where the lower end surface of the base member lower surface portion 21c and the upper end surface of the first upper surface portion 73 face each other so as to be substantially parallel to each other, the base member 21 is around an axis along an imaginary straight line L2 extending in the vertical direction. The first upper surface portion 73 is pivotally supported via a second shaft member 80 so as to be rotatable. The virtual straight line L2 (see FIGS. 5, 8 and 11) is a virtual straight line passing through the axis of the second shaft member 80 (see FIG. 11), and constitutes the “second axis” in the present invention.
Specifically, in a state where the lower end surface of the base member lower surface portion 21c and the upper end surface of the first upper surface portion 73 face each other so as to be substantially parallel to each other, the base member lower surface portion 21c and the first upper surface portion 73 are Through holes positioned coaxially along the same straight line are formed, and the second shaft member 80 is inserted through these through holes. The through hole of the base member lower surface portion 21c and the portion of the second shaft member 80 that is inserted and positioned in the through hole are configured such that the second shaft member 80 cannot rotate relative to the base member lower surface portion 21c. Has been. For example, the shape of the through hole of the base member lower surface portion 21c and the cross-sectional shape of the portion of the second shaft member 80 that is inserted and positioned in the through hole are the same shape (for example, a regular square, regular polygon of regular hexagon, etc., by forming the tooth shape) of the saw blade shape or gear serrations or splines, formed configuration as the second shaft member 80 relative to the base member bottom surface portion 21c is unable to relative rotation Can be mentioned. As other means, a key member is interposed between the through hole of the base member lower surface portion 21c and the portion of the second shaft member 80 that is inserted and positioned in the through hole. For example, the second shaft member 80 may be configured so as not to be relatively rotatable.
As a result, the base member lower surface portion 21 c and the second shaft member 80 rotate integrally around the axis of the second shaft member 80.
これに対して、第一上面部73の貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分とは、第一上面部73に対して第二軸部材80が相対回動できるように構成されている。
この結果、基部材21は、第二軸部材80と共に該第二軸部材80の軸芯回りに上側フレーム67に対して相対回動可能に構成されている。第二軸部材80の長手方向中間部には第二トーションばね(図示せず)が組み付けられ、頭部3が正面を指向した状態で該第二トーションばねに作用するばね力が0となり、頭部3が正面以外の左右方向を向くように頭部支持フレーム23に対して相対回動すると前記第二トーションばねにばね力が発生し、該ばね力によって頭部3が正面を指向する方向に基部材21が付勢されるように構成されている。第二トーションばねは、本発明でいう「トーションばね」を構成する。
In contrast, the through hole of the first upper surface portion 73 and the portion of the second shaft member 80 that is inserted into the through hole and positioned relative to the first upper surface portion 73 are rotated relative to the first upper surface portion 73. It is configured to be able to move.
As a result, the base member 21 is configured to be rotatable relative to the upper frame 67 around the axis of the second shaft member 80 together with the second shaft member 80. A second torsion spring (not shown) is assembled to the middle portion in the longitudinal direction of the second shaft member 80, and the spring force acting on the second torsion spring becomes 0 in a state where the head 3 faces the front. When the portion 3 is rotated relative to the head support frame 23 so as to face in the left / right direction other than the front, a spring force is generated in the second torsion spring, and the head 3 is directed in the direction of the front by the spring force. The base member 21 is configured to be biased. The second torsion spring constitutes the “torsion spring” in the present invention.
第二軸部材80の下端部には第三アーム部材81の一端部が一体的に結着され、該第三アーム部材81の他端部には第二回動軸83の一端部が第三アーム部材81に対して第二回動軸83の軸芯回りに相対回動可能に軸支されている。第二回動軸83の他端部には貫通孔が穿設され、該貫通孔には棒状の第二リンク部材85の長手方向中途部が摺動可能に挿通されている。第三アーム部材81,第二回動軸83および第二リンク部材85は、本発明でいう「駆動力伝達機構」を構成する。第二リンク部材85の構成は、上述した第一リンク部材37と同様の構成を有しているので、第二リンク部材85の各構成部材の符号は新たに付与するものの、各構成部材の名称は第一リンク部材37と同じ名称を使用することとし、構成の詳細な説明は省略する。
第二リンク部材85のねじ軸87の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第二ばね部材89,89と、これらの第二ばね部材89,89の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第三ばね受座91,91とが挿入されている。一対の第二ばね部材89,89のうちピロボールジョイント93の近傍に位置する一方の第二ばね部材89とピロボールジョイント93との間のねじ軸87には、ナット95が螺着され、該ナット95によって前記一方の第二ばね部材89のばね荷重を受けている。
One end portion of the third arm member 81 is integrally bonded to the lower end portion of the second shaft member 80, and one end portion of the second rotation shaft 83 is connected to the third end portion of the third arm member 81. The arm member 81 is pivotally supported so as to be relatively rotatable about the axis of the second rotation shaft 83. A through hole is formed in the other end portion of the second rotating shaft 83, and a midway portion in the longitudinal direction of the rod-like second link member 85 is slidably inserted into the through hole. The third arm member 81, the second rotating shaft 83, and the second link member 85 constitute a “driving force transmission mechanism” in the present invention. Since the configuration of the second link member 85 has the same configuration as the first link member 37 described above, the reference numerals of the respective component members of the second link member 85 are newly given, but the names of the respective component members Uses the same name as the first link member 37, and a detailed description of the configuration is omitted.
A pair of coiled second spring members 89 and 89 and one end of each of the second spring members 89 and 89 facing each other are provided on the outer peripheral portion of the second link member 85 in the longitudinal direction of the screw shaft 87. A pair of annular third spring seats 91 and 91 for receiving a spring load are inserted. A nut 95 is screwed onto a screw shaft 87 between the second spring member 89 and the pillow ball joint 93 located in the vicinity of the pillow ball joint 93 of the pair of second spring members 89, 89. Thus, the spring load of the one second spring member 89 is received.
一対の第二ばね部材89,89のうち他方の第二ばね部材89における第三ばね受座91とは反対側の端部のばね荷重は、ねじ軸87に挿入された円環状の第四ばね受座97によって受け、ばね荷重によって押圧された第四ばね受座97の押圧力は、ねじ軸87に螺着された一対のナット95,95によって受けている。これらの一対のナット95,95は、それらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着され、ねじ軸87の長手方向に移動して脱落しないようにされている。この結果、各第二ばね部材89のばね荷重が作用したとき、各第三ばね受座91は、第二リンク部材85に対して該第二リンク部材85の長手方向に第二回動軸83と共に相対移動可能に構成されている一方、各ナット95は第二リンク部材85に対して相対移動が阻止され、第四ばね受座97は第二リンク部材85に対して相対移動が阻止される。
Of the pair of second spring members 89, 89, the spring load at the end of the other second spring member 89 opposite to the third spring seat 91 is an annular fourth spring inserted into the screw shaft 87. The pressing force of the fourth spring receiving seat 97 received by the receiving seat 97 and pressed by the spring load is received by a pair of nuts 95 and 95 screwed onto the screw shaft 87. The pair of nuts 95 and 95 are screwed so that their end faces are firmly pressed against each other, and are moved in the longitudinal direction of the screw shaft 87 so as not to fall off. As a result, when the spring load of each second spring member 89 is applied, each third spring seat 91 is moved in the longitudinal direction of the second link member 85 with respect to the second link member 85. The nut 95 is prevented from relative movement with respect to the second link member 85, and the fourth spring seat 97 is prevented from relative movement with respect to the second link member 85. .
また、図3および図4に示すように、第二上面部77にねじ部材99により固定されたブラケット101には、ねじ部材103により第二電動モータ105が固定されている。ブラケット101は、本発明でいう「第2のブラケット」を構成し、第二電動モータ105は、本発明でいう「第2の駆動装置」を構成する。該第二電動モータ105には、その回転軸の回転速度を減速する減速機が組み込まれている。第二電動モータ105は、その回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。
また、図11に示すように、減速機の回転軸107の端部には第四アーム部材109の一端部109aが一体的に結着され、第四アーム部材109の他端部109bに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント93のジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第二リンク部材85は、そのピロボールジョイント93を介して第四アーム部材109に相対回動可能に連結されている。第二電動モータ105が駆動されると、前記第二トーションばねの付勢力に抗して第二軸部材80が回動し、頭部3が正面以外の左右方向を指向するように基部材21が第二軸部材80の軸芯回りに回動する。第一上面部73に対して第二軸部材80の軸芯回りに相対回動する基部材21の回動角度範囲は、第一上面部73の後端部の突出形成された部位に固定された第三規制部材111により一定の角度範囲に規制されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the second electric motor 105 is fixed to the bracket 101 fixed to the second upper surface portion 77 by the screw member 99 by the screw member 103. The bracket 101 constitutes a “second bracket” in the present invention, and the second electric motor 105 constitutes a “second drive device” in the present invention. The second electric motor 105 incorporates a speed reducer that decelerates the rotational speed of the rotating shaft. The second electric motor 105 is configured such that its rotating shaft can rotate in either the forward direction or the reverse direction.
Further, as shown in FIG. 11, one end 109a of the fourth arm member 109 is integrally connected to the end of the rotation shaft 107 of the speed reducer, and is engraved on the other end 109b of the fourth arm member 109. A male screw portion of a joint screw member of the pillow ball joint 93 is screwed to the female screw portion. As a result, the second link member 85 is connected to the fourth arm member 109 via the pillow ball joint 93 so as to be relatively rotatable. When the second electric motor 105 is driven, the second shaft member 80 rotates against the urging force of the second torsion spring, and the base member 21 is directed so that the head 3 is directed in the left-right direction other than the front. Rotates around the axis of the second shaft member 80. A rotation angle range of the base member 21 that rotates relative to the first upper surface portion 73 around the axis of the second shaft member 80 is fixed to a projecting portion of the rear end portion of the first upper surface portion 73. The third restriction member 111 restricts the angle range.
前記上側フレーム67の左右一対の第一側面部71L,71Rの左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部75L,75Rの左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部77の左右方向の幅より小さい寸法に設定されている。そして、第二上面部77の左右方向中央部に左右一対の第一側面部71L,71Rが固定されている。
図8に示すように、各第一側面部71L,71Rの外側面部には、左右方向に延びる一対のステー113L,113Rの各一端部が、溶接による溶着またはねじ部材による締結によりそれぞれ結着され、各ステー113L,113Rの各他端部に、前後方向に延びる第三軸部材115を介して左右一対の上肢117L,117Rの各一端部がそれぞれ軸支されている。詳細には、各第三軸部材115の一端部が、各第三軸部材115の軸芯回りに各ステー113L,113Rに対してそれぞれ相対回動可能に軸支され、各第三軸部材115の長手方向中途部には各上肢117L,117Rの各一端部がそれぞれ一体的に結着されている。図13に示す仮想直線L3は、各第三軸部材115の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第3の軸」をそれぞれ構成する。
The distance between the outer surfaces in the left-right direction of the pair of left and right first side surfaces 71L, 71R of the upper frame 67 is the distance between the outer surfaces in the left-right direction of the pair of left and right second side surfaces 75L, 75R. The size is set to be smaller than the width of the upper surface portion 77 in the left-right direction. A pair of left and right first side surface portions 71 </ b> L and 71 </ b> R are fixed to the center portion in the left and right direction of the second upper surface portion 77.
As shown in FIG. 8, one end portions of a pair of stays 113L, 113R extending in the left-right direction are respectively attached to the outer surface portions of the first side surface portions 71L, 71R by welding by welding or fastening by screw members. The other ends of the stays 113L and 113R are pivotally supported by the respective one ends of the pair of left and right upper limbs 117L and 117R via the third shaft member 115 extending in the front-rear direction. Specifically, one end portion of each third shaft member 115 is pivotally supported around the axis of each third shaft member 115 so as to be relatively rotatable with respect to each stay 113L, 113R, and each third shaft member 115 is supported. Each one end part of each upper limb 117L, 117R is integrally bound to the middle part in the longitudinal direction. The virtual straight line L3 shown in FIG. 13 is a virtual straight line passing through the axis of each third shaft member 115, and constitutes a “third axis” in the present invention.
各第三軸部材115の他端部には第四アーム部材119の一端部がそれぞれ一体的に結着され、各第四アーム部材119の各他端部には第四回動軸121の一端部が第四アーム部材119に対して第四回動軸121の軸芯回りに相対回動可能にそれぞれ軸支されている。各第四回動軸121の他端部には貫通孔がそれぞれ穿設され、各貫通孔には棒状の第三リンク部材123の長手方向中途部がそれぞれ挿通されている。各第三リンク部材123の構成は、上述した第一リンク部材37と同様の構成を有しているので、各第三リンク部材123の各構成部材の符号は新たに付与するものの、各構成部材の名称は第一リンク部材37と同じ名称を使用することとし、構成の詳細な説明は省略する。
One end of the fourth arm member 119 is integrally connected to the other end of each third shaft member 115, and one end of the fourth rotating shaft 121 is connected to each other end of each fourth arm member 119. The parts are pivotally supported by the fourth arm member 119 so as to be relatively rotatable about the axis of the fourth rotation shaft 121. A through hole is formed in the other end portion of each fourth rotating shaft 121, and a midway portion in the longitudinal direction of the rod-shaped third link member 123 is inserted in each through hole. Since the configuration of each third link member 123 has the same configuration as that of the first link member 37 described above, each component member of each third link member 123 is newly given a reference numeral, but each component member The same name as that of the first link member 37 is used, and detailed description of the configuration is omitted.
図12に示すように、各第三リンク部材123のねじ軸125の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第三ばね部材127,127と、これらの第三ばね部材127,127の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第五ばね受座129,129とがそれぞれ挿入されている。一対の第五ばね受座129,129のうちピロボールジョイント131の近傍に位置する一方の第三ばね部材127とピロボールジョイント131との間の各ねじ軸125には、ナット133がそれぞれ螺着され、該ナット133によって前記一方の第三ばね部材127のばね荷重を受けている。
一対の第三ばね部材127のうち他方の第三ばね部材127における第五ばね受座129とは反対側の端部のばね荷重は、ねじ軸125に螺着された一対のナット133,133によって受けている。これらの一対のナット133,133は、それらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着され、ねじ軸125の長手方向に移動して脱落しないようにされている。この結果、各第三ばね部材127,127のばね荷重が作用したとき、各第五ばね受座129は、第三リンク部材123に対して該第三リンク部材123の長手方向に相対移動可能に構成されている一方、各ナット133は第三リンク部材123に対して相対移動が阻止される。
As shown in FIG. 12, a pair of coiled third spring members 127, 127 and the third spring members 127, 127 are arranged on the outer periphery of the third link member 123 in the longitudinal direction of the screw shaft 125. A pair of annular fifth spring seats 129 and 129 for receiving a spring load at each of opposite ends of 127 are inserted. A nut 133 is screwed to each screw shaft 125 between the third spring member 127 and the pillow ball joint 131 located in the vicinity of the pillow ball joint 131 of the pair of fifth spring seats 129 and 129, respectively. The nut 133 receives the spring load of the one third spring member 127.
The spring load at the end of the other third spring member 127 opposite to the fifth spring seat 129 of the pair of third spring members 127 is caused by a pair of nuts 133 and 133 screwed to the screw shaft 125. is recieving. The pair of nuts 133 and 133 are screwed so that their end faces are firmly pressed against each other, and are moved in the longitudinal direction of the screw shaft 125 so as not to fall off. As a result, when the spring load of each of the third spring members 127 and 127 is applied, each fifth spring seat 129 can be moved relative to the third link member 123 in the longitudinal direction of the third link member 123. On the other hand, each nut 133 is prevented from moving relative to the third link member 123.
また、各ステー113L,113Rの長手方向中途部には、複数のねじ部材135により第三電動モータ137L,137Rがそれぞれ締結固定されている。各第三電動モータ137L,137Rは、本発明でいう「第3の駆動装置」を構成する。各第三電動モータ137L,137Rには、それらの回転軸の回転速度を減速する減速機がそれぞれ組み込まれている。各第三電動モータ137L,137Rは、それらの回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。図13に示すように、各減速機の回転軸139の各端部には第五アーム部材141の一端部141aがそれぞれ一体的に結着され、第五アーム部材141の他端部141bに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント131のジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第三リンク部材123は、そのピロボールジョイント131を介して第五アーム部材141に相対回動可能に連結されている。左右一対の第三電動モータ137L,137Rは、左右一対の第一側面部71L,71Rの左右方向外側方で、かつ、第二上面部77の直上にそれぞれ配置されている。
Further, the third electric motors 137L and 137R are fastened and fixed by a plurality of screw members 135 to the middle portions of the stays 113L and 113R in the longitudinal direction. Each of the third electric motors 137L and 137R constitutes a “third driving device” in the present invention. Each of the third electric motors 137L and 137R is incorporated with a speed reducer that reduces the rotational speed of the rotating shaft thereof. Each of the third electric motors 137L and 137R is configured such that the rotation shaft thereof can rotate in either the forward direction or the reverse direction. As shown in FIG. 13, one end portion 141a of the fifth arm member 141 is integrally connected to each end portion of the rotation shaft 139 of each reduction gear, and is cut into the other end portion 141b of the fifth arm member 141. A male screw portion of a joint screw member of the pillow ball joint 131 is screwed to the provided female screw portion. As a result, the third link member 123 is connected to the fifth arm member 141 via the pillow ball joint 131 so as to be relatively rotatable. The pair of left and right third electric motors 137 </ b> L and 137 </ b> R are respectively disposed on the outer side in the left and right direction of the pair of left and right first side surface portions 71 </ b> L and 71 </ b> R and immediately above the second upper surface portion 77.
図5および図6に示すように、各ステー113L,113Rにそれぞれ軸支された各上肢117L,117Rの各一端部とは反対側の各他端部には、左右一対の手部143L,143Rがそれぞれ取り付けられている。各手部143L,143Rは、手先側が半球状に形成され、手首145側が円錐台状にそれぞれ形成されており、各手部143L,143Rは、各手首145とそれぞれ一体に形成されている。各手首145に連なる各上肢117L,117Rの腕部147は、第三軸部材115側の端部の直径が手首145側の直径より小さい円錐台状に形成された第一腕部147aと該第一腕部147aに連なる円柱状の第二腕部147bとをそれぞれ備えている。
As shown in FIGS. 5 and 6, a pair of left and right hand portions 143L and 143R are provided at the other end portions of the upper limbs 117L and 117R that are pivotally supported by the stays 113L and 113R, respectively. Are attached to each. Each hand part 143L, 143R is formed in a hemispherical shape on the hand side, and the wrist 145 side is formed in a truncated cone shape, and each hand part 143L, 143R is formed integrally with each wrist 145, respectively. The arm portion 147 of each of the upper limbs 117L and 117R connected to each wrist 145 includes a first arm portion 147a formed in a truncated cone shape in which the diameter of the end portion on the third shaft member 115 side is smaller than the diameter on the wrist 145 side, and the first arm portion 147a. A columnar second arm portion 147b connected to the one arm portion 147a is provided.
各手部143L,143Rと各手首145とは、腕部147に対して該腕部147の長手方向に沿ってそれぞれ進退可能に構成されていると共に、各手部143L,143Rが各腕部147から離間する方向にコイル状のばね部材(図示せず)によって常にそれぞれ付勢されている。第一腕部147aとは反対側の各第二腕部147bの端部にはジョイント部材149の一端部がそれぞれ結着され、各ジョイント部材149の他端部に穿設された貫通孔に第三軸部材115の長手方向中途部が挿通されている。各ジョイント部材149の他端部の貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材115の部分とは、ジョイント部材149に対して第三軸部材115が相対回動できないように構成されている。例えば、各ジョイント部材149の前記貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材115の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状(例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状)に形成することで、ジョイント部材149に対して第三軸部材115が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、各ジョイント部材149の他端部の前記貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材115の部分とにキー部材を介在させることで、ジョイント部材149に対して第三軸部材115が相対回動できないように構成することが挙げられる。
Each hand part 143L, 143R and each wrist 145 are configured to be able to advance and retract along the longitudinal direction of the arm part 147 with respect to the arm part 147, and each hand part 143L, 143R corresponds to each arm part 147. Are always urged by coiled spring members (not shown) in a direction away from each other. One end portion of the joint member 149 is bonded to the end portion of each second arm portion 147b opposite to the first arm portion 147a, and a first through hole formed in the other end portion of each joint member 149. A midway portion in the longitudinal direction of the triaxial member 115 is inserted. The through hole at the other end of each joint member 149 and the portion of the third shaft member 115 that is inserted and positioned in the through hole are configured so that the third shaft member 115 cannot rotate relative to the joint member 149. It is configured. For example, the shape of the through hole of each joint member 149 and the cross-sectional shape of the portion of the third shaft member 115 that is inserted and positioned in the through hole are the same shape other than a perfect circle (for example, a regular square, The third shaft member 115 may be configured not to rotate relative to the joint member 149 by forming a regular polygon such as a regular hexagon, a saw blade shape such as a serration or a spline, or a gear tooth shape. Can be mentioned. As other means, a joint member 149 is provided by interposing a key member between the through hole at the other end of each joint member 149 and the portion of the third shaft member 115 that is inserted and positioned in the through hole. On the other hand, the third shaft member 115 may be configured so as not to be relatively rotatable.
この結果、ジョイント部材149と第三軸部材115とは、該第三軸部材115の軸芯回りに一体的に回動する。各ステー113L,113Rと各ジョイント部材149との間に位置する各第三軸部材115の長手方向中間部には第三トーションばね151(図6および図13参照)がそれぞれ組み付けられ、各上肢117L,117Rが水平方向を指向した状態で第三トーションばね151に作用するばね力が0となるようにそれぞれ設定されている。
一方、各上肢117L,117Rが水平方向以外の上下方向を指向するように各ステー113L,113Rに対して各第三軸部材115の軸芯回りにそれぞれ相対回動すると各第三トーションばね151にばね力がそれぞれ発生し、該ばね力によって各上肢117L,117Rが水平方向を指向する方向に各ジョイント部材149がそれぞれ付勢されるように構成されている。
各第三電動モータ137L,137Rが駆動されると、各第三トーションばね151の付勢力に抗して各第三軸部材115がそれぞれ回動し、各上肢117L,117Rが上下方向の何れかに向かう方向に各第三軸部材115の軸芯回りをそれぞれ回動するように構成されている。なお、胴殻部13の左右方向両側部には、各上肢117L,117Rが上下方向に回動する際に各上肢117L,117Rが移動する範囲を含む開口(図示せず)が形成されている。
各ステー113L,113Rに対して各第三軸部材115の軸芯回りに相対回動する各上肢117L,117Rの回動角度範囲は、各ステー113L,113Rにそれぞれ固定された第四規制部材(図示せず)により一定の角度範囲に規制されている。
図5および図6に示すように、各上肢117L,117Rの各手部143L,143Rの内部には、第四電動モータ153がそれぞれ配設され、該第四電動モータ153への通電をオンまたはオフするための操作スイッチ155が各第一腕部147aの内部に配設されている。各第四電動モータ153の回転軸には一体的に錘が結着されており、該回転軸の軸芯から偏芯した位置に該錘の重心が位置付けられている。
As a result, the joint member 149 and the third shaft member 115 rotate integrally around the axis of the third shaft member 115. A third torsion spring 151 (see FIGS. 6 and 13) is assembled to each middle shaft portion of each third shaft member 115 located between each stay 113L, 113R and each joint member 149, and each upper limb 117L. , 117R are set so that the spring force acting on the third torsion spring 151 becomes zero in a state where the horizontal direction is oriented.
On the other hand, when the upper limbs 117L and 117R are rotated relative to the stays 113L and 113R around the axis of the third shaft member 115 so that the upper and lower limbs 117L and 117R are directed in the vertical direction other than the horizontal direction, Each of the joint members 149 is configured to be urged in a direction in which each of the upper limbs 117L and 117R is directed in the horizontal direction.
When each third electric motor 137L, 137R is driven, each third shaft member 115 rotates against the urging force of each third torsion spring 151, and each upper limb 117L, 117R is either in the vertical direction. The third shaft member 115 is configured to rotate around the axis of the third shaft member 115 in the direction toward the center. Note that openings (not shown) including ranges in which the upper limbs 117L and 117R move when the upper limbs 117L and 117R rotate in the vertical direction are formed in both left and right sides of the trunk 13. .
The rotation angle ranges of the upper limbs 117L and 117R that rotate relative to the stays 113L and 113R around the axis of the third shaft member 115 are fourth restricting members (fixed to the stays 113L and 113R, respectively). (Not shown) is restricted to a certain angle range.
As shown in FIGS. 5 and 6, a fourth electric motor 153 is disposed inside each hand portion 143L, 143R of each upper limb 117L, 117R, and energization to the fourth electric motor 153 is turned on or off. An operation switch 155 for turning off is disposed inside each first arm portion 147a. A weight is integrally attached to the rotation shaft of each fourth electric motor 153, and the center of gravity of the weight is positioned at a position eccentric from the axis of the rotation shaft.
図14および図15に示すように、前記脚部フレーム17には、上方から見て脚部フレーム17の中心から等距離離間した位置で、脚部フレーム17の中心を囲むように4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dが等角度間隔に配置され、複数のねじ部材159によりそれぞれ締結固定されている。各第五電動モータ157a,157b,157c,157dには、それらの回転軸の回転速度を減速する減速機がそれぞれ組み込まれている。各第五電動モータ157a,157b,157c,157dは、それらの回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。各減速機の回転軸161(図8参照)の端部には、車輪163がそれぞれ一体的に結着されている。各車輪163が配設された脚部フレーム17の部位は、各車輪163との干渉を回避すべく矩形状に切り欠かれた切欠部17a(図14参照)が形成されている。各車輪163は、回転軸161が一体的に結着されたハブ165と、各ハブ165に一体的に結着された第一転動体167と第二転動体169とをそれぞれ備えている。第一転動体167と第二転動体169とは、互いに対向するように隣接配置されている。各車輪163の上方は、車輪カバー170(図15参照)によってそれぞれ覆われており、該車輪カバー170は、ねじ部材によって脚殻部15の上面部にそれぞれ締結固定されている。車輪カバー170が配設されることによって、各車輪163が地面を転動する際に掻き上げられる塵埃等が脚殻部15内に浸入する虞が低減される。
As shown in FIGS. 14 and 15, the leg frame 17 includes four fourth frames so as to surround the center of the leg frame 17 at a position equidistant from the center of the leg frame 17 when viewed from above. Five electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d are arranged at equal angular intervals and fastened and fixed by a plurality of screw members 159, respectively. Each of the fifth electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d is incorporated with a speed reducer that decelerates the rotational speed of the rotating shafts. The fifth electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d are configured such that their rotation shafts can rotate in either the forward direction or the reverse direction. Wheels 163 are integrally attached to the end of the rotation shaft 161 (see FIG. 8) of each reduction gear. A portion of the leg frame 17 in which each wheel 163 is disposed is formed with a notch 17a (see FIG. 14) that is notched in a rectangular shape so as to avoid interference with each wheel 163. Each wheel 163 includes a hub 165 to which the rotating shaft 161 is integrally bound, and a first rolling element 167 and a second rolling element 169 that are integrally bound to each hub 165. The first rolling element 167 and the second rolling element 169 are adjacently disposed so as to face each other. The upper part of each wheel 163 is covered with a wheel cover 170 (see FIG. 15), and the wheel cover 170 is fastened and fixed to the upper surface portion of the leg shell portion 15 by a screw member. By providing the wheel cover 170, the possibility that dust or the like scraped up when each wheel 163 rolls on the ground enters the leg shell portion 15 is reduced.
各転動体167,169は、回転軸161の軸芯回りの円周方向に等角度間隔に配列された9個の転動ローラ171と、これらの各転動ローラ171を回転可能に軸支すると共にハブ165に一体的に結着されたリテーナ173とをそれぞれ備えている。各転動ローラ171は、その軸芯に沿う方向の中央部の直径が最も大きく、両端部に近づくに連れて徐々に小さな直径になるような円筒状に形成されている。各車輪163において第一転動体167と第二転動体169とは、回転軸161の軸芯に沿う方向から見て、第一転動体167の各転動ローラ171の間に第二転動体169の各転動ローラ171の中央がそれぞれ位置付けられた状態で、互いに一体的に結着されている。すなわち、第一転動体167の転動ローラ171と第二転動体169の転動ローラ171とは、回転軸161の軸芯に沿う方向から見て該軸芯回りの円周方向の角度位置が40度ずれている。これによって、各車輪163は、回転軸161の軸芯に沿う方向から見てその軸芯回りの円周方向等角度位置に18個の転動ローラ171が配列されることになり、その分、該円周方向で隣り合う転動ローラ171間の距離が小さくなる。この結果、各車輪163が地面を転動して各転動ローラ171が順々に接地するとき、接地している転動ローラ171から次に接地する転動ローラ171への移行が速やかに行われるので、各車輪163が滑らかに地面を転動することができる。
Each of the rolling elements 167 and 169 supports nine rolling rollers 171 arranged at equal angular intervals in the circumferential direction around the axis of the rotating shaft 161 and rotatably supports these rolling rollers 171. And a retainer 173 integrally attached to the hub 165. Each rolling roller 171 is formed in a cylindrical shape having the largest diameter in the center along the axis and gradually becoming smaller as it approaches both ends. In each wheel 163, the first rolling element 167 and the second rolling element 169 are between the respective rolling rollers 171 of the first rolling element 167 when viewed from the direction along the axis of the rotating shaft 161. These rolling rollers 171 are integrally attached to each other with the center of each of the rolling rollers 171 positioned. That is, the rolling roller 171 of the first rolling element 167 and the rolling roller 171 of the second rolling element 169 have an angular position in the circumferential direction around the axis when viewed from the direction along the axis of the rotating shaft 161. It is 40 degrees off. As a result, each wheel 163 has 18 rolling rollers 171 arranged at equiangular positions in the circumferential direction around the axis when viewed from the direction along the axis of the rotating shaft 161. The distance between the rolling rollers 171 adjacent in the circumferential direction becomes small. As a result, when each wheel 163 rolls on the ground and each rolling roller 171 contacts the ground in turn, the transition from the grounded rolling roller 171 to the next rolling roller 171 promptly proceeds. Therefore, each wheel 163 can smoothly roll on the ground.
前記頭部支持フレーム23の前方で、かつ、脚部フレーム17の上面には、水平方向に間隔を隔てて互いに平行に左右一対の第一柱部材175,175が立設されている。これらの
脚部フレーム17に穿設された貫通孔176(図14および図15参照)に雄ねじ部材177(図3および図4参照)が脚部フレーム17の下面側から挿通され、各第一柱部材175の下端部に穿設され刻設された雌ねじ部に前記雄ねじ部材177がそれぞれ螺着されることで、脚部フレーム17の上面に各第一柱部材175が締結固定されている。各第一柱部材175の上端部には、後端部が下側フレーム69の第二上面部77の下面にねじ部材により締結固定された板状の棚部材179の下面部が突き当てられ、各第一柱部材175の上端部と棚部材179の下面部とがねじ部材により締結固定されている。一対の第一柱部材175,175は、棒状に形成されているので、それらの周囲にその他の部材を配置可能な空間を確保することができる。
棚部材179の上面には、人間の音声や人工的な各種の音を発生するスピーカー181が、ゴム部材またはその他の樹脂材からなる帯状の弾性バンド183により緊締されることで着脱可能に取り付けられている。
A pair of left and right first column members 175 and 175 are erected in front of the head support frame 23 and on the upper surface of the leg frame 17 in parallel with each other at an interval in the horizontal direction. these
A male screw member 177 (see FIGS. 3 and 4) is inserted into a through hole 176 (see FIGS. 14 and 15) drilled in the leg frame 17 from the lower surface side of the leg frame 17, and each first column member 175 is inserted. The first column members 175 are fastened and fixed to the upper surface of the leg frame 17 by screwing the male screw members 177 into the female screw portions drilled and cut in the lower end portion of the leg frame 17. The lower end portion of the plate-like shelf member 179 whose rear end portion is fastened and fixed to the lower surface of the second upper surface portion 77 of the lower frame 69 by a screw member is abutted against the upper end portion of each first column member 175, The upper end portion of each first column member 175 and the lower surface portion of the shelf member 179 are fastened and fixed by a screw member. Since the pair of first column members 175 and 175 are formed in a bar shape, a space in which other members can be arranged can be secured around them.
A speaker 181 that generates human voice and various artificial sounds is detachably attached to the upper surface of the shelf member 179 by being tightened by a belt-like elastic band 183 made of a rubber member or other resin material. ing.
図1および図2に示すように、頭部3の上部には、上下方向に延びる仮想直線に沿う軸回りに回動可能に丁髷185が軸支されており、該丁髷185の先端部には発光ダイオードからなる光源187が取り付けられている。前記丁髷185の回動は、上述した第一リンク部材37や第一電動モータ55等による頭部3の回動と同様に、専用のリンク部材や第六電動モータ189等を取り付けることで行わせている。前記光源187と同様の光源190が、頭殻部9の顔面の両目や両頬に相当する位置にもそれぞれ取り付けられている。
前記丁髷185の左右方向両側部のうち右側部には、人間の音声を集音する集音マイク191が配設されている。なお、該集音マイク191を配設する位置は、適宜、設定することができ、丁髷185に替えて両目の中間位置に相当する位置に配設してもよい。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a couch 185 is pivotally supported on the top of the head 3 so as to be rotatable about an axis along a virtual straight line extending in the vertical direction. A light source 187 made of a light emitting diode is attached. The clove 185 is rotated by attaching a dedicated link member, a sixth electric motor 189, or the like, similarly to the rotation of the head 3 by the first link member 37, the first electric motor 55, or the like. ing. A light source 190 similar to the light source 187 is attached to positions corresponding to both eyes and cheeks of the face of the skull 9.
A sound collecting microphone 191 that collects human voice is disposed on the right side of the left and right sides of the couch 185. Note that the position where the sound collecting microphone 191 is disposed can be set as appropriate, and the sound collecting microphone 191 may be disposed at a position corresponding to the middle position between the eyes instead of the couch 185.
また、脚部フレーム17の上面には、4本の第二柱部材193の下端部がねじ部材によりそれぞれ締結固定され、各第二柱部材193の上端部には、直方体状の筐体195が着脱可能に取り付けられている。該筐体195は、上方に向かって開放された開口を上部に有する筐体本体と、該筐体本体の開口を開閉可能に閉塞する蓋体とを備えている。該筐体195内には、図17に示す制御装置197と二次電池199とが配設されている。上述した各電動モータ55,105,137L,137R,153,157a,157b,157c,157d,189と、スピーカー181と、各操作スイッチ155と、各光源187,190と、集音マイク191と、二次電池199とは、それぞれ電線200を介して制御装置197に電気的に接続されている。制御装置197には、各種の判定を行うと共にその判定結果に基づく指令信号を発信する判定処理部201と、該判定処理部201から発信された指令信号を受信すると共に受信した指令信号に基づいて前記各電動モータ55等を作動させる動作処理部203と、各種のデータやプログラムが記憶された記憶部205とを備えている。
Further, the lower ends of the four second column members 193 are fastened and fixed to the upper surface of the leg frame 17 by screw members, respectively, and a rectangular parallelepiped casing 195 is formed at the upper end of each second column member 193. Removably attached. The housing 195 includes a housing main body having an opening opened upward, and a lid that closes the opening of the housing main body so that the opening can be opened and closed. In the housing 195, a control device 197 and a secondary battery 199 shown in FIG. Each of the electric motors 55, 105, 137L, 137R, 153, 157a, 157b, 157c, 157d, and 189, the speaker 181, the operation switches 155, the light sources 187 and 190, the sound collecting microphone 191, and the two The secondary batteries 199 are electrically connected to the control device 197 via the electric wires 200, respectively. The control device 197 performs various determinations and transmits a command signal based on the determination result, and receives the command signal transmitted from the determination processing unit 201 and based on the received command signal. An operation processing unit 203 that operates each of the electric motors 55 and the like, and a storage unit 205 that stores various data and programs are provided.
一方、胴部5の胴殻部13は、その後面部に開口が形成された胴殻部本体と、該開口を閉塞する蓋体とを備え、胴殻部本体に対して蓋体が着脱可能に取り付けられるように構成されている。胴殻部本体から蓋体を取り外した状態で、胴殻部13の後面部の開口を介して筐体195の蓋体を開いたのち、筐体195内の制御装置197や二次電池199を整備したり交換したりすることができる。
On the other hand, the trunk portion 13 of the trunk portion 5 includes a trunk portion main body having an opening formed in the rear surface portion thereof, and a lid that closes the opening, and the lid can be attached to and detached from the trunk portion main body. It is configured to be attached. With the lid removed from the shell main body, the lid of the housing 195 is opened through the opening in the rear surface of the shell 13, and then the control device 197 and the secondary battery 199 in the housing 195 are connected. Can be serviced or exchanged.
<ロボット1の作動>
次に、本実施の形態に係るロボット1の作動の一例について図17のブロック図を参照しながら詳述する。
各手部143L,143Rのうち、例えば手部143Lを上肢117Lの腕部147の長手方向に沿って押すと、手部143Lと手首145とが該腕部147に対して相対移動することで、該腕部147内の操作スイッチ155がオンし、そのオン信号が判定処理部201に入力され、その信号に基づき手部143L内の第四電動モータ153を作動させるように判定処理部201から動作処理部203に指令信号を発信する。これにより、動作処理部203は手部143L内の第四電動モータ153を作動させ、その回転軸が錘と共に回転し、手部143Lが微振動を発生する。このようにして、第四電動モータ153の作動が、予め設定された時間だけ行われたか否かが判定処理部201で判定され、その時間が経過したと判定された場合は、第四電動モータ153の作動を停止させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に発信され、第四電動モータ153の作動が停止される。
なお、手部143Rを上肢117Rの腕部147の長手方向に沿って押した場合も同様に手部143Rが微振動を発生する。
<Operation of the robot 1>
Next, the present embodiment an example of the working engagement Carlo bot 1 will be described in detail with reference to the block diagram of FIG. 17.
When the hand portion 143L is pushed along the longitudinal direction of the arm portion 147 of the upper limb 117L among the hand portions 143L and 143R, for example, the hand portion 143L and the wrist 145 move relative to the arm portion 147, The operation switch 155 in the arm portion 147 is turned on, the ON signal is input to the determination processing unit 201, and the determination processing unit 201 operates to operate the fourth electric motor 153 in the hand unit 143L based on the signal. A command signal is transmitted to the processing unit 203. As a result, the operation processing unit 203 operates the fourth electric motor 153 in the hand portion 143L, the rotation shaft thereof rotates with the weight, and the hand portion 143L generates a slight vibration. In this way, the determination processing unit 201 determines whether or not the operation of the fourth electric motor 153 has been performed for a preset time. If it is determined that the time has elapsed, the fourth electric motor A command signal for stopping the operation of 153 is transmitted from the determination processing unit 201 to the operation processing unit 203, and the operation of the fourth electric motor 153 is stopped.
In addition, when the hand portion 143R is pushed along the longitudinal direction of the arm portion 147 of the upper limb 117R, the hand portion 143R similarly generates a slight vibration.
次に、ロボット1に向かって人間が話しかけると、集音マイク191によって人間の音声が集音され、その音声信号が制御装置197の判定処理部201に入力される。人間が話しかけた言葉の内容が、制御装置197の記憶部205に予め記憶された言葉のデータと一致するか否かが判定処理部201で判定され、一致していると判定処理部201で判定された場合は、その言葉のデータに関連付けられた指令信号が判定処理部201から動作処理部203に発信される。例えば、判定処理部201から発信された信号が4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dの何れかを作動させるものである場合は、その指令信号に基づき動作処理部203が第五電動モータ157a,157b,157c,157dの何れかを作動させる。
Next, when the person speaks toward the robot 1, the human voice is collected by the sound collecting microphone 191, the voice signal is input to the determination processing unit 201 of the controller 197. The determination processing unit 201 determines whether or not the content of the words spoken by a person matches the word data stored in the storage unit 205 of the control device 197 in advance, and the determination processing unit 201 determines that they match. If so, a command signal associated with the word data is transmitted from the determination processing unit 201 to the operation processing unit 203. For example, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 is one that activates any of the four fifth electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d, the operation processing unit 203 uses the fifth signal based on the command signal. Any one of the electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d is operated.
例えば、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dうち、それらの回転軸の軸芯が同じ直線上にある2個の第五電動モータ157a,157cの各回転軸161だけが同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット1は前後方向に直進する。このとき、各第五電動モータ157b,157dの回転軸161にそれぞれ連結された2つの車輪163自体は地面を転動しないが、これらの2つの車輪163における第一転動体167と第二転動体169との転動ローラ171のうち地面に接地している転動ローラ171は地面を転動する。これと同様の原理で、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dうち、それらの回転軸の軸芯が同じ直線上にある2個の第五電動モータ157b,157dの各回転軸161だけが同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット1は左右方向に直進する。
For example, among the four fifth electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d, only the rotation shafts 161 of the two fifth electric motors 157a and 157c whose axis of rotation are on the same straight line are in the same direction. When simultaneously rotated at the same speed, the robot 1 moves straight in the front-rear direction. At this time, the two wheels 163 themselves connected to the rotation shafts 161 of the fifth electric motors 157b and 157d do not roll on the ground, but the first rolling element 167 and the second rolling element on these two wheels 163. The rolling roller 171 that is in contact with the ground among the rolling rollers 171 and 169 rolls on the ground. Based on the same principle, of the four fifth electric motors 157a, 157b, 157c, and 157d, the rotation shafts of the two fifth electric motors 157b and 157d whose axes are on the same straight line. If only 161 rotates simultaneously at the same speed in the same direction, the robot 1 moves straight in the lateral direction.
また、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dの動作でその他の態様としては、例えば、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dの全ての回転軸161が同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット1は、鉛直方向の軸芯O(図14および図15参照)回りに自転する。
さらにその他の態様としては、例えば、第五電動モータ157a,157bの各回転軸161が同じ方向に同じ速度で同時に回転すると共に、第五電動モータ157c,157dの各回転軸161が逆方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット1は斜め前後方向に直進する。
Further, as other aspects of the operation of the four fifth electric motors 157a, 157b, 157c, 157d, for example, all the rotating shafts 161 of the four fifth electric motors 157a, 157b, 157c, 157d are in the same direction. When simultaneously rotated at the same speed, the robot 1 rotates the axis O in the vertical direction (see FIGS. 14 and 15) around.
As another aspect, for example, the rotary shafts 161 of the fifth electric motors 157a and 157b rotate simultaneously at the same speed in the same direction, and the rotary shafts 161 of the fifth electric motors 157c and 157d are the same in the reverse direction. When simultaneously rotated at a speed, the robot 1 moves straight obliquely front-rear direction.
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が第一電動モータ55を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき動作処理部203が第一電動モータ55を作動させる。第一電動モータ55が作動すると、第一電動モータ55の駆動力が第二アーム部材59,第一リンク部材37,第一アーム部材33,第一軸部材31,頭部副フレーム27へとこれらの順に伝達されて頭部3が上下方向に揺動する。このとき、第一リンク部材37には一対の第一ばね部材45,45が挿入されているので、第一電動モータ55の駆動力が第一リンク部材37から第一アーム部材33に伝達されるときに一対の第一ばね部材45,45によって緩衝されて伝達される。このため、第一電動モータ55の駆動力が伝達される前記各部材が損傷する虞はなく、頭部3が衝撃的に揺動する虞もない。
Next, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of the words spoken by a human is to operate the first electric motor 55, the operation processing unit 203 is based on the command signal. 55 is activated. When the first electric motor 55 is activated, the driving force of the first electric motor 55 is transferred to the second arm member 59, the first link member 37, the first arm member 33, the first shaft member 31, and the head subframe 27. The head 3 is swung in the vertical direction. At this time, since the pair of first spring members 45, 45 are inserted into the first link member 37, the driving force of the first electric motor 55 is transmitted from the first link member 37 to the first arm member 33. Sometimes it is buffered and transmitted by the pair of first spring members 45, 45. For this reason, there is no possibility that the respective members to which the driving force of the first electric motor 55 is transmitted are damaged, and there is no possibility that the head 3 is shockedly swung.
頭部3が上下方向のうち例えば上方に向かって揺動すると、頭部副フレーム27の連結面部27cが第二規制部材61の緩衝部材62に当接し、これにより第一電動モータ55の回転が規制されることで該第一電動モータ55を流れる電流値が上昇する。この電流値は制御装置197の判定処理部201で監視されており、この電流値が、記憶部205に予め記憶された閾値を超えたか否かが判定処理部201で判定され、閾値を超えたと判定された場合は、第一電動モータ55を逆転させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に入力される。すると、第一電動モータ55が逆転して頭部3が下方に向かって揺動し、頭部副フレーム27の連結面部27cが第一規制部材60の緩衝部材62に当接し、これにより第一電動モータ55の回転が規制されることで該第一電動モータ55を流れる電流値が上昇する。この電流値も判定処理部201で監視されており、この電流値が、記憶部205に予め記憶された閾値を超えたか否かが判定処理部201で判定され、閾値を超えたと判定された場合は、第一電動モータ55を再度逆転させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に入力される。すると、第一電動モータ55が作動して頭部3が再び上方に向かって揺動する。このようにして、頭部3が上方と下方とに交互に揺動する動作が、予め設定された時間だけ行われたか否かが判定処理部201で判定され、その時間が経過したと判定された場合は、第一電動モータ55を停止させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に入力される。すると、第一電動モータ55の作動が停止され、そのときの頭部3の指向する上下方向の角度と水平方向との角度差に応じて第一トーションばね32のばね力が作用し、頭部3は略水平方向を指向する。
When the head 3 swings upward in the vertical direction, for example, the connecting surface portion 27c of the head sub-frame 27 comes into contact with the buffer member 62 of the second regulating member 61, whereby the rotation of the first electric motor 55 is performed. By being restricted, the value of the current flowing through the first electric motor 55 increases. This current value is monitored by the determination processing unit 201 of the control device 197, and it is determined by the determination processing unit 201 whether or not the current value exceeds a threshold value stored in advance in the storage unit 205. If it is determined, a command signal for reversing the first electric motor 55 is input from the determination processing unit 201 to the operation processing unit 203. Then, the first electric motor 55 rotates in the reverse direction, and the head 3 swings downward, and the connecting surface portion 27c of the head sub-frame 27 comes into contact with the buffer member 62 of the first restricting member 60. When the rotation of the electric motor 55 is restricted, the value of the current flowing through the first electric motor 55 increases. The current value is also monitored by the determination processing unit 201. When the current value exceeds a threshold value stored in advance in the storage unit 205, the determination processing unit 201 determines whether the current value is exceeded. A command signal for reversing the first electric motor 55 is input from the determination processing unit 201 to the operation processing unit 203. Then, the first electric motor 55 is actuated and the head 3 swings upward again. In this way, the determination processing unit 201 determines whether or not the motion of the head 3 swinging alternately upward and downward has been performed for a preset time, and it is determined that the time has elapsed. In this case, a command signal for stopping the first electric motor 55 is input from the determination processing unit 201 to the operation processing unit 203. Then, the operation of the first electric motor 55 is stopped, and the spring force of the first torsion spring 32 acts according to the angle difference between the vertical direction directed by the head 3 at that time and the horizontal direction. 3 points in a substantially horizontal direction.
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が第二電動モータ105を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が第二電動モータ105を作動させる。このときの頭部3の動作は左右方向に回動するものであり、さらにその回動角度範囲は1つの第三規制部材111により規制され、これらの点は、上述した第一電動モータ55の動作の説明とは若干異なる。しかし、これらの点を除けば、第二電動モータ105の駆動力が第二リンク部材85から第三アーム部材81に伝達されるときに一対の第二ばね部材89,89によって緩衝されて伝達される点は、上述した第一電動モータ55に関する動作と同様である。
また、第三規制部材111による回動角度範囲の規制に起因する第二電動モータ105の電流値の変動を判定処理部201で監視し、その監視結果に基づき第二電動モータ105を逆転させたり、頭部3が左方向と右方向とに交互に揺動する動作を、予め設定された時間だけ行わせたりする制御方法も、上述した第一電動モータ55の制御方法と同様である。また、第二電動モータ105が停止したとき、第二トーションばねのばね力により頭部3が正面を指向するように付勢される動作も上述した第一トーションばね32のばね力の作用に関する動作と同様である。
したがって、ここでの第二電動モータ105や該第二電動モータ105と関係する物に関する動作や制御方法についての詳細な説明は省略する。
Next, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of the words spoken by the human is to operate the second electric motor 105, the operation processing unit 203 of the control device 197 is based on the command signal. The second electric motor 105 is operated. The operation of the head 3 at this time rotates in the left-right direction, and the rotation angle range thereof is restricted by one third restriction member 111, and these points are the same as those of the first electric motor 55 described above. This is slightly different from the description of the operation. However, except these points, when the driving force of the second electric motor 105 is transmitted from the second link member 85 to the third arm member 81, it is buffered and transmitted by the pair of second spring members 89 and 89. This is the same as the operation related to the first electric motor 55 described above.
Further, the determination processing unit 201 monitors fluctuations in the current value of the second electric motor 105 caused by the restriction of the rotation angle range by the third restriction member 111, and reverses the second electric motor 105 based on the monitoring result. The control method for causing the head 3 to swing alternately in the left direction and the right direction only for a preset time is the same as the control method for the first electric motor 55 described above. Further, when the second electric motor 105 is stopped, the operation in which the head 3 is urged to face the front by the spring force of the second torsion spring is also related to the action of the spring force of the first torsion spring 32 described above. It is the same.
Therefore, the detailed description about the operation | movement and control method regarding the 2nd electric motor 105 here and the thing related to this 2nd electric motor 105 is abbreviate | omitted.
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が左右一対の第三電動モータ137L,137Rのうち少なくとも何れか一方の電動モータを作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が該電動モータを作動させる。
なお、各第三電動モータ137L,137Rの駆動力が各第三リンク部材123から各第四アーム部材119に伝達されるときに一対の第三ばね部材127,127によって緩衝されて伝達される点は、上述した第一電動モータ55や第二電動モータ105に関する動作と同様である。
また、前記第四規制部材による回動角度範囲の規制に起因する各第三電動モータ137L,137Rの電流値の変動を判定処理部201で監視し、その監視結果に基づき各第三電動モータ137L,137Rを逆転させたり、各上肢117L,117Rが上方と下方とに交互に揺動する動作を、予め設定された時間だけ行わせたりする制御方法も、上述した第一電動モータ55や第二電動モータ105の制御方法と同様である。
したがって、ここでの各第三電動モータ137L,137Rや各第三電動モータ137L,137Rと関係する物に関する動作や制御方法についても詳細な説明は省略する。
Next, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of the words spoken by a human is to operate at least one of the left and right third electric motors 137L and 137R, Based on the command signal, the operation processing unit 203 of the control device 197 operates the electric motor.
In addition, when the driving force of each 3rd electric motor 137L, 137R is transmitted to each 4th arm member 119 from each 3rd link member 123, it is buffered and transmitted by a pair of 3rd spring members 127,127. These are the same as the operations related to the first electric motor 55 and the second electric motor 105 described above.
In addition, the determination processing unit 201 monitors fluctuations in the current values of the third electric motors 137L and 137R due to the restriction of the rotation angle range by the fourth restriction member, and based on the monitoring result, the third electric motors 137L. , 137R, and a control method for causing each of the upper limbs 117L, 117R to alternately swing upward and downward for a preset time. This is the same as the control method of the electric motor 105.
Therefore, detailed description of operations and control methods related to the third electric motors 137L and 137R and the items related to the third electric motors 137L and 137R is omitted here.
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が、スピーカー181から人間の音声や人工的な各種の音を発生させるものである場合は、その指令信号に基づき、記憶部205に予め記憶された人間の音声や人工的な各種の音のデータから該当するデータを判定処理部201が選択し、その選択したデータの音声または音を制御装置197の動作処理部203がスピーカー181から発生させる。人間の音声をスピーカー181から発生させることで、ロボット1に向かって話しかけた人間と会話を行うことができる。
また、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が、各光源187,190のうち少なくとも何れか1つの光源を点灯または点滅させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が該当する光源を作動させる。
Next, when a signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of a word spoken by a human being causes a human voice or various artificial sounds to be generated from the speaker 181, based on the command signal. The determination processing unit 201 selects corresponding data from human voice and various types of artificial sound data stored in advance in the storage unit 205, and the voice or sound of the selected data is selected as an operation processing unit of the control device 197. 203 is generated from the speaker 181. By generating the human voice from the speaker 181, it is possible to perform human and conversation spoke toward the robot 1.
Further, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of a word spoken by a human is to turn on or blink at least one of the light sources 187 and 190, the command signal Based on this, the operation processing unit 203 of the control device 197 activates the corresponding light source.
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が、丁髷185を回動させるための第六電動モータ189を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が第六電動モータ189を作動させる。
以上で、本実施の形態におけるロボット1の作動に関する説明を終了する。
Next, when the signal transmitted from the determination processing unit 201 based on the content of the words spoken by the person is to operate the sixth electric motor 189 for rotating the couch 185, based on the command signal. The operation processing unit 203 of the control device 197 operates the sixth electric motor 189.
This is the end of the description of the operation of Carlo bot 1 put in this embodiment.
上述したような本実施の形態によれば、上下方向に延びる第二軸部材80の軸芯回りに基部材21が回動可能に上側フレーム67の第一上面部73に軸支され、上側フレーム67に対して基部材21を第二軸部材80の軸芯回りに第二電動モータ105により相対回動させるように構成されている。このため、上側フレーム67に対して頭部3を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することができるので、人間がロボット1に接したとき、ロボット1に対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く。
また、本実施の形態によれば、第一電動モータ55が基部材21によって支持されている。このため、基部材21に対して頭部3が第一軸部材31の軸芯回りに回動するとき、第一電動モータ55は頭部3に連れ回されて移動することがないので、その分、第一軸部材31の軸芯回りに頭部3が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第一電動モータ55によって頭部3を第一軸部材31の軸芯回りに円滑に回動させることができると共に第一電動モータ55に必要な駆動力を小さくすることができる。
また、本実施の形態によれば、第二電動モータ105がブラケット101を介して下側フレーム69の第二上面部77によって支持されている。このため、上側フレーム67に対して基部材21が頭部3と共に第二軸部材80の軸芯回りに回動するとき、第二電動モータ105は基部材21および頭部3に連れ回されて移動することがないので、その分、第二軸部材80の軸芯回りに基部材21および頭部3が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第二電動モータ105によって基部材21および頭部3を第二軸部材80の軸芯回りに円滑に回動させることができると共に第二電動モータ105に必要な駆動力を小さくすることができる。
According to this embodiment as described above, the base member 21 is pivotally supported on the first upper surface portion 73 of the upper frame 67 so as to be rotatable around the axis of the second shaft member 80 extending in the vertical direction, and the upper frame 67, the base member 21 is configured to be relatively rotated around the axis of the second shaft member 80 by the second electric motor 105. Therefore, it is possible also to be rotatable in the horizontal direction but the head 3 relative to the upper frame 67 by vertical, when in contact with human Gallo bot 1, than against the robot 1 Impressive and close to humans.
Further, according to the present embodiment, the first electric motor 55 is supported by the base member 21. For this reason, when the head 3 rotates about the axis of the first shaft member 31 with respect to the base member 21, the first electric motor 55 does not move along with the head 3. Thus, the inertial force when the head 3 rotates around the axis of the first shaft member 31 can be reduced. As a result, the head 3 can be smoothly rotated around the axis of the first shaft member 31 by the first electric motor 55 and the driving force required for the first electric motor 55 can be reduced.
Further, according to the present embodiment, the second electric motor 105 is supported by the second upper surface portion 77 of the lower frame 69 via the bracket 101. Therefore, when the base member 21 rotates about the axis of the second shaft member 80 together with the head 3 with respect to the upper frame 67, the second electric motor 105 is rotated by the base member 21 and the head 3. Since it does not move, the inertial force when the base member 21 and the head 3 rotate about the axis of the second shaft member 80 can be reduced accordingly. As a result, the base member 21 and the head 3 can be smoothly rotated around the axis of the second shaft member 80 by the second electric motor 105 and the driving force required for the second electric motor 105 can be reduced. Can do.
また、本実施の形態によれば、第一軸部材31の軸芯回りに頭部3が回動可能に基部材21に軸支され、基部材21が第二軸部材80の軸芯回りに回動可能に上側フレーム67の第一上面部73に軸支され、左右一対の第一側面部71L,71Rにおけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢117L,117Rがそれぞれ支持されている。このため、本実施の形態に係るロボット1の構造の設計を一旦、完了した後に、該ロボット1とは身長が異なるロボットを新たに設計する際は、胴部5の胴殻部13の高さを変更すると共に、その変更に合わせて左右一対の第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットを設計することができる。この結果、新たな設計の負担を軽減することができる。なお、第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを変更する際に、各第一側面部71L,71Rの上端からの各ステー113L,113Rの取り付け位置(例えば、上下方向の位置)は変更しなくてもよいが、変更することもできる。
また、本実施の形態によれば、左右一対の第一側面部71L,71Rと第一上面部73とは互いに別個の部材で構成され、基部材21が第一上面部73に軸支されている。このため、本実施の形態に係るロボット1に関し、身長が異なる2種類以上のロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各ロボット間で、設計変更を要しない基部材21および第一上面部73の各部材を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
Further, according to the present embodiment, the head 3 is pivotally supported by the base member 21 around the axis of the first shaft member 31, and the base member 21 is around the axis of the second shaft member 80. A pair of left and right upper limbs 117L and 117R are supported on the outer surfaces of the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R, respectively, so as to be pivotally supported by the first upper surface portion 73 of the upper frame 67. Therefore, the present embodiment once the design of the structure of the engagement Carlo bot 1, after the completion, when the height from the 該Ro bot 1 is newly designed different of Carlo bot Dogara of the body portion 5 with changing the height of the parts 13, designed changes to the combined pair of the first side portion 71L, height by a simple design change of only appropriately changing the vertical length of the 71R is a different of Carlo bot can do. As a result, the burden of new design can be reduced. In addition, when changing the length of the first side surface portions 71L and 71R in the vertical direction, the attachment position (for example, the vertical position) of the stays 113L and 113R from the upper ends of the first side surface portions 71L and 71R is changed. It does not have to be changed, but can be changed.
Further, according to the present embodiment, the pair of left and right first side surface portions 71 </ b> L and 71 </ b> R and the first upper surface portion 73 are configured by separate members, and the base member 21 is pivotally supported by the first upper surface portion 73. Yes. Therefore, relates engaging Carlo bot 1 in this embodiment, in the production of the two or more different robots height, between their two or more of each robot does not require design changes group members 21 And since each member of the 1st upper surface part 73 can be shared, manufacturing cost can be made cheap by that much.
また、本実施の形態によれば、頭部支持フレーム23は、さらに下側フレーム69を備え、該下側フレーム69は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に脚部フレーム17によって下端部が支持される左右一対の第二側面部75L,75Rと、これらの第二側面部75L,75Rの上端部同士を連結すると共に左右一対の第一側面部71L,71Rの各下端部が連接される第二上面部77とをさらに備えている。このため、左右一対の第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを変更するだけでなく、左右一対の第二側面部75L,75Rの上下方向の長さも適宜変更することができるので、身長が異なるロボット1を設計する際の設計自由度が増大する。
また、本実施の形態によれば、左右一対の第一側面部71L,71Rの間隔が左右一対の第二側面部75L,75Rの間隔および第二上面部77の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、第二上面部77の左右方向中央部に左右一対の第一側面部71L,71Rが固定され、左右一対の第一側面部71L,71Rの左右方向外側方で、かつ、第二上面部77の直上に形成された空間に左右一対の第三電動モータ137L,137Rがそれぞれ配置されている。このため、頭部3および第一電動モータ55を支持する基部材21を、上側フレーム67を介して下側フレーム69により強固に支持すると共に、胴殻部13や脚殻部15を外方に向かって不自然に突出させることなく各第三電動モータ137L,137Rを胴殻部13と脚殻部15とで囲まれる空間に配置することができる。
In addition, according to the present embodiment, the head support frame 23 further includes the lower frame 69, and the lower frame 69 has inner surfaces facing each other substantially in parallel in the left-right direction and legs. The pair of left and right second side surface portions 75L and 75R whose lower end portions are supported by the part frame 17 are connected to the upper end portions of the second side surface portions 75L and 75R, and the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R And a second upper surface portion 77 to which each lower end portion is connected. For this reason, not only can the vertical length of the pair of left and right first side portions 71L and 71R be changed, but also the vertical length of the pair of left and right second side portions 75L and 75R can be changed accordingly. Height is to increase the degree of freedom of design when designing the different of Carlo bot 1.
Further, according to the present embodiment, the distance between the pair of left and right first side surface parts 71L and 71R is smaller than the distance between the pair of left and right second side surface parts 75L and 75R and the width in the left and right direction of the second upper surface part 77. The pair of left and right first side surface portions 71L and 71R is fixed to the center portion of the second upper surface portion 77 in the left and right direction, and is located on the outer side in the left and right direction of the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R. A pair of left and right third electric motors 137L and 137R are arranged in a space formed immediately above the portion 77, respectively. For this reason, the base member 21 that supports the head 3 and the first electric motor 55 is firmly supported by the lower frame 69 via the upper frame 67, and the trunk portion 13 and the leg shell portion 15 are outward. The third electric motors 137L and 137R can be disposed in a space surrounded by the shell portion 13 and the leg shell portion 15 without causing the third electric motor 137L and 137R to protrude unnaturally.
また、本実施の形態によれば、第二電動モータ105の駆動力が伝達されて基部材21を頭部3と共に第二軸部材80の軸芯回りに回動させるための第三アーム部材81,第二回動軸83および第二リンク部材85が、左右一対の第一側面部71L,71Rの間に形成された空間に配置されている。このため、第三アーム部材81,第二回動軸83および第二リンク部材85を胴殻部13と脚殻部15とで囲まれる空間に配置するに際し、デッドスペースを有効に活用して配置することができ、胴殻部13や脚殻部15を外方に向かって不自然に突出させなくて済む。
また、本実施の形態によれば、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの対応する側縁部同士を連結する連結面部27cの面部に、頭殻部9を支持する頭部主フレーム25の連結部材25a中央部の面部が当接された状態で頭部副フレーム27に頭部主フレーム25が固定されている。このため、頭殻部9は、頭部主フレーム25を介して頭部副フレーム27により強固に支持される。
さらにまた、本実施の形態によれば、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと一対の基部材側面部21a,21bとがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bが第一軸部材31の軸芯回りに回動可能に一対の基部材側面部21a,21bに軸支される。このため、その軸支構造を構成する構成部材の軽量化と強固な軸支との相反する要求に応えることができる。
Further, according to the present embodiment, the third arm member 81 for transmitting the driving force of the second electric motor 105 and rotating the base member 21 around the axis of the second shaft member 80 together with the head 3. The second rotation shaft 83 and the second link member 85 are disposed in a space formed between the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R. For this reason, when the third arm member 81, the second rotation shaft 83, and the second link member 85 are disposed in a space surrounded by the shell portion 13 and the leg shell portion 15, the dead space is effectively utilized. It is not necessary to unnaturally protrude the shell portion 13 and the leg shell portion 15 outward.
Further, according to the present embodiment, the head main frame 25 that supports the skull portion 9 on the surface portion of the connecting surface portion 27c that connects the corresponding side edge portions of the pair of head sub-frame side surface portions 27a and 27b. The head main frame 25 is fixed to the head sub-frame 27 in a state where the surface portion of the central portion of the connecting member 25a is in contact. For this reason, the skull portion 9 is firmly supported by the head sub-frame 27 via the head main frame 25.
Furthermore, according to the present embodiment, the pair of head sub-frame side surfaces 27a and 27b and the pair of base member side surface portions 21a and 21b are superposed such that their inner surfaces are substantially parallel to each other. In this state, the pair of head sub-frame side surfaces 27 a and 27 b are pivotally supported by the pair of base member side surfaces 21 a and 21 b so as to be rotatable around the axis of the first shaft member 31. For this reason, it is possible to meet the conflicting demands between the weight reduction of the constituent members constituting the shaft support structure and the strong shaft support.
上述した実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と明細書との全体から読み取れる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更後のロボットもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
例えば、上述した実施の形態では、胴殻部13と脚殻部15とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、胴殻部13を前後または左右に分割された一対の胴殻部片とすると共に脚殻部15も同様に前後または左右に分割された一対の脚殻部片とし、かつ、それぞれ一方の胴殻部片と脚殻部片とが一体に形成された単一の部材の胴脚殻部片とすると共に他方の胴殻部片と脚殻部片とが一体に形成された単一の部材の胴脚殻部片とする。そして、これら一対の胴脚殻部片を互いに接合してねじ部材により締結固定することで胴殻部と脚殻部とを有する胴脚殻部を構成するようにしてもよい。
The above-described embodiment is an example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the gist of the invention that can be read from the entire claims and the specification or but various modifications can be made, without departing the spirit, the robot after such changes are also intended to be within the technical scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, an example in which the shell portion 13 and the leg shell portion 15 are configured by separate members has been shown, but instead, the shell portion 13 is divided into front and rear or left and right. A pair of shell shell pieces and a leg shell portion 15 are similarly formed as a pair of leg shell pieces that are divided into front and rear or left and right, and one shell shell piece and each leg shell piece are integrally formed. A single body trunk leg shell piece is formed in which the other trunk shell piece and the leg shell piece are integrally formed. The pair of trunk leg shell portions may be joined to each other and fastened and fixed by a screw member to constitute a trunk leg shell portion having a trunk shell portion and a leg shell portion.
また、上述した制御装置197によるロボット1の動作制御の説明では、第一電動モータ55、第二電動モータ105、各第三電動モータ137L,137R、各第四電動モータ153、第五電動モータ157a,157b,157c,157d、スピーカー181、各光源187、190または第六電動モータ189の各制御対象物をそれぞれ個別に制御するように説明したが、これに替えて、人間が話しかけた言葉の内容に基づき、2つ以上の制御対象物を同時に作動させるように制御してもよい。
また、上述した実施の形態のロボット1では、各電動モータ55,105,137L,137Rにより各リンク部材37,85,123を往復移動させる例を示したが、これに替えて、シリンダと該シリンダ内に進退可能に挿入されたピストンとを備え、ロボット1に備えた圧力源から供給される空気または作動油等の流体の圧力を利用して前記シリンダに対して前記ピストンを進退させる流体シリンダ装置により各リンク部材37,85,123をそれぞれ往復移動させるようにしてもよい。この場合は、各リンク部材37,85,123をそれぞれ往復移動させる各流体シリンダ装置が本発明でいう「第1の駆動装置」,「第2の駆動装置」,「第3の駆動装置」をそれぞれ構成する。
In the description of the operation control of the I Carlo bot 1 to the controller 197 described above, the first electric motor 55, the second electric motor 105, the third electric motor 137L, 137R, the fourth electric motor 153, fifth It has been explained that each control object of the electric motors 157a, 157b, 157c, 157d, the speaker 181, each light source 187, 190 or the sixth electric motor 189 is individually controlled. You may control based on the content of a word so that two or more control objects may be actuated simultaneously.
Further, in the robot 1 of the above-described embodiment, the electric motors 55,105,137L, an example is shown for reciprocating the link members 37,85,123 by 137R, instead of this, the cylinder and the a piston inserted so as to be retractable into the cylinder, the fluid utilizing the pressure of a fluid such as air or hydraulic fluid supplied from a pressure source with the robot 1 is moved forward and backward with the piston relative to the cylinder Each link member 37, 85, 123 may be reciprocated by a cylinder device. In this case, each fluid cylinder device that reciprocally moves each of the link members 37, 85, and 123 corresponds to the “first driving device”, “second driving device”, and “third driving device” in the present invention. Configure each.
また、上述した実施の形態のロボット1では、上側フレーム67は、左右一対の第一側面部71L,71Rと第一上面部73とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、左右一対の第一側面部71L,71Rと第一上面部73とが一体に形成された単一の部材として上側フレーム67を構成してもよい。この場合は、身長が異なる2種類以上のロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各ロボット間で、第一上面部73を共用することはできないものの、左右一対の第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットを設計することができ、設計の負担が軽減されるという効果は奏することができるのは言うまでもない。
また、上述した実施の形態のロボット1では、下側フレーム69は、左右一対の第二側面部75L,75Rと第二上面部77とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、左右一対の第二側面部75L,75Rと第二上面部77とが一体に形成された単一の部材として下側フレーム69を構成してもよい。この場合は、身長が異なる2種類以上のロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各ロボット間で、第二上面部77を共用することはできないものの、左右一対の第二側面部75L,75Rの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットを設計することができ、設計の負担が軽減されるという効果は奏することができるのは言うまでもない。
Further, in the robot 1 of the above-described embodiment, the upper frame 67, a pair of right and left first side portion 71L, an example is shown which constitutes a separate member from each other and the first upper surface portion 73 and 71R, which Instead, the upper frame 67 may be configured as a single member in which the pair of left and right first side surface portions 71L and 71R and the first upper surface portion 73 are integrally formed. In this case, if the height to produce a two or more different robots, between those two or more of each robot, although it is impossible to share the first upper surface portion 73, a pair of left and right first side parts 71L, can height by a simple design change of only changing appropriately the vertical length of the 71R to design a different of Carlo bot, can be obtained the effect that the burden of design is mitigated Needless to say.
Further, in the robot 1 of the above-described embodiment, the lower frame 69, a pair of left and right second side portions 75L, although an example of configuration in a separate member 75R and a second top portion 77 to each other, Instead, the lower frame 69 may be configured as a single member in which the pair of left and right second side surface portions 75L and 75R and the second upper surface portion 77 are integrally formed. In this case, if the height to produce a two or more different robots, between those two or more of each robot, although it is impossible to share the second top surface portion 77, a pair of left and right second side parts 75L, can height by a simple design change of only changing appropriately the vertical length of the 75R to design a different of Carlo bot, can be obtained the effect that the burden of design is mitigated Needless to say.
また、上述した実施の形態のロボット1では、上下方向の長さがそれぞれ適宜変更された左右一対の第一側面部71L,71Rと左右一対の第二側面部75L,75Rとに変更することで、身長が異なるロボットを構成する例を示したが、これに替えて、図18に示すように、左右一対の第一側面部71L,71Rや左右一対の第二側面部75L,75Rに長さ変更構造をそれぞれ設けるようにしてもよい。長さ変更構造としては、第一側面部71Lを例にとって説明すると、該第一側面部71Lを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第一側面部片71L1,71L2とで構成し、2つの第一側面部片71L1,71L2を、それらの一部の面同士を互いに接合した状態で各雄ねじ部材211により締結固定している。これと同様に、第一側面部71Rを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第一側面部片71R1,71R2とで構成し、2つの第一側面部片71R1,71R2を、それらの一部の面同士を互いに接合した状態で各雄ねじ部材211により締結固定している。
Further, in the robot 1 of the above-described embodiment, changing the vertical length of the left and right pair that are appropriately changed each first side portion 71L, 71R and left and right pair of second side portions 75L, on the 75R in, but height has an example of configuring the different of Carlo bot, instead, as shown in FIG. 18, a pair of right and left first side portion 71L, 71R and a pair of left and right second side portions 75L, 75R Each may be provided with a length changing structure. As the length changing structure, the first side surface portion 71L will be described as an example. The first side surface portion 71L is composed of a pair of male screw members 211 and 211 and two first side surface portion pieces 71L1 and 71L2. The two first side surface pieces 71L1 and 71L2 are fastened and fixed by the male screw members 211 in a state in which some of the surfaces are joined to each other. Similarly, the first side surface portion 71R is composed of a pair of male screw members 211, 211 and two first side surface portion pieces 71R1, 71R2, and the two first side surface portion pieces 71R1, 71R2 are It is fastened and fixed by each male screw member 211 in a state where some surfaces are joined to each other.
各第一側面部片71L1,71R1には各雄ねじ部材211が螺合される一対の雌ねじ孔213がそれぞれ形成され、各第一側面部片71L2,71R2には雄ねじ部材211が挿通可能で、かつ、各第一側面部片71L2,71R2の長手方向(上下方向)に長い長円形状の貫通孔215がそれぞれ穿設されている。各雄ねじ部材211を緩めて第一側面部片71L1,71L2同士と第一側面部片71R1,71R2同士とをそれらの長手方向(上下方向)に互いに相対移動させ所望の位置で位置決めした状態で各ねじ部材211を締め付けることで、各第一側面部71L,71Rの長さを容易に変更することができる。このような長さ変更構造によれば、身長が異なるロボットを製造する度に、第一側面部71L,71R等を別個の部材に変更する必要がない。
Each first side surface piece 71L1, 71R1 is formed with a pair of female screw holes 213 into which each male screw member 211 is screwed. The first side surface piece 71L2, 71R2 can be inserted with the male screw member 211, and A long oval through-hole 215 is formed in the longitudinal direction (vertical direction) of each of the first side surface pieces 71L2 and 71R2. Each male screw member 211 is loosened and each of the first side face pieces 71L1 and 71L2 and the first side face piece 71R1 and 71R2 are moved relative to each other in the longitudinal direction (vertical direction) and positioned at a desired position. By tightening the screw member 211, the lengths of the first side surfaces 71L and 71R can be easily changed. According to such a length modification structure, each time to produce a different of Carlo bot, there is no need to change the first side portion 71L, the 71R or the like in a separate member height.
なお、上述したような長さ変更構造は、図18に示すように、第二側面部75L,75Rにも同様に採用することができる。すなわち、第二側面部75Lを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第二側面部片75L1,75L2とで構成する一方、第二側面部75Rを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第二側面部片75R1,75R2とで構成する。各第二側面部片75L1,75R1には各雄ねじ部材211が螺合される一対の雌ねじ孔213がそれぞれ形成され、各第二側面部片75L2,75R2には雄ねじ部材211が挿通可能で、かつ、各第二側面部片75L2,75R2の長手方向(上下方向)に長い長円形状の貫通孔215がそれぞれ穿設されている。各雄ねじ部材211を緩めて第二側面部片75L1,75L2同士と第二側面部片75R1,75R2同士とをそれらの長手方向(上下方向)に互いに相対移動させ所望の位置で位置決めした状態で各ねじ部材211を締め付けることで、各第二側面部75L,75Rの長さを容易に変更することができる。
Note that the length changing structure as described above can be similarly applied to the second side surface portions 75L and 75R as shown in FIG. That is, the second side surface portion 75L is composed of a pair of male screw members 211, 211 and two second side surface portion pieces 75L1, 75L2, while the second side surface portion 75R is composed of a pair of male screw members 211, 211, It consists of two second side surface pieces 75R1 and 75R2. Each of the second side surface pieces 75L1, 75R1 is formed with a pair of female screw holes 213 into which the respective male screw members 211 are screwed. The male screw member 211 can be inserted into each of the second side surface pieces 75L2, 75R2. Each of the second side surface pieces 75L2 and 75R2 has an oblong through hole 215 that is long in the longitudinal direction (vertical direction). Each male screw member 211 is loosened and the second side surface piece 75L1, 75L2 and the second side surface piece 75R1, 75R2 are moved relative to each other in the longitudinal direction (vertical direction) and positioned at a desired position. By tightening the screw member 211, the lengths of the second side surface portions 75L and 75R can be easily changed.
また、上述した実施の形態のロボット1では、人間が話しかけた言葉の内容に基づき制御装置197の判定処理部201から発信された信号が、スピーカー181から人間の音声や各種の音を発生させるものである場合は、その発生させる人間の音声や各種の音のデータを、記憶部205に予め記憶されたデータから判定処理部201が選択する例を示した。しかし、これに加えて、または、これに替えて、インターネットに接続可能な無線LAN機能を有するネットワーク機器をロボット1に搭載し、外部のサーバーに予め記憶された人間の音声や各種の音のデータから該当するデータを前記インターネットを介して判定処理部201が選択し、その選択したデータの音声または音を制御装置197の動作処理部203がスピーカー181から発生させるようにしてもよい。これにより、人間の音声や各種の音のデータを記憶させる記憶部205の領域を削減または省略することができる一方、人間の音声や各種の音のデータ量が飛躍的に増加して、スピーカー181から発生させることができる人間の音声や各種の音の種類も飛躍的に増大する。この結果、ロボット1に接した人間に対して興味を一層引くことができる。
Further, in the robot 1 of the above-described embodiment, signal transmitted from the determination processing unit 201 of the control device 197 based on the contents of the human spoke words causes the speaker 181 to generate a human voice or various sounds In the case where it is a thing, the example in which the determination processing unit 201 selects the data of the human voice and various sounds to be generated from the data stored in advance in the storage unit 205 is shown. However, in addition to or in place to, a network device having a wireless LAN function that can connect to the Internet and installed in the robot 1, of the human pre-stored in the external server of the voice and various sounds Corresponding data may be selected from the data by the determination processing unit 201 via the Internet, and the operation processing unit 203 of the control device 197 may generate the sound or sound of the selected data from the speaker 181. Thus, the area of the storage unit 205 for storing human voice and various sound data can be reduced or omitted, while the amount of human voice and various sound data increases dramatically, and the speaker 181 increases. The number of human voices and various kinds of sounds that can be generated from the sound will increase dramatically. As a result, it is possible to more interest to a human in contact with the robot 1.
また、上述した実施の形態のロボット1では、集音マイク191によって集音された音声が制御装置197の判定処理部201によって受信され、その受信された言葉の内容に基づいて、制御装置197の動作処理部203が各電動モータ55,105,137L,137R,157a,157b,157c,157d,189の何れかを作動させる例を示したが、これに替えて、ロボット1から離間した場所にある遠隔操縦装置(図示せず)のマイクに向かって人間が発した音声をロボット1に配設された受信装置(図示せず)が無線で受信し、その受信した言葉の内容に基づいて、制御装置197の動作処理部203が各電動モータ55,105,137L,137R,157a,157b,157c,157d,189の何れかを作動させるようにしてもよい。
あるいは、ロボット1から離間した場所にある遠隔操縦装置の各種スイッチを人間が操作して発信した指令信号をロボット1の受信装置が無線で受信し、その受信した指令信号に基づいて、制御装置197の動作処理部203が各電動モータ55,105,137L,137R,153,157a,157b,157c,157d,189の何れかを作動させるようにしてもよい。
Further, in the robot 1 of the above-described embodiment, it sound collected by the sound collecting microphone 191 is received by the determination processing section 201 of the control unit 197, based on the content of the received words, the control unit 197 operation processing unit 203 is the electric motors 55,105,137L of, 137R, 157a, 157b, the location 157c, an example is shown for actuating one of 157d, 189, instead of this, apart from the robot 1 remote control apparatus receiver humans is disposed a sound emitted to the robot 1 into the microphone (not shown) (not shown) is received by the wireless in, based on the content of the word of the received Then, the operation processing unit 203 of the control device 197 operates any one of the electric motors 55, 105, 137L, 137R, 157a, 157b, 157c, 157d, and 189. It may be allowed.
Alternatively, received by the command signal the various switches human remote control apparatus is originated by operating at the location spaced from the robot 1 receiver of the robot 1 is wireless, in accordance with a command signal which the received control The operation processing unit 203 of the device 197 may operate any one of the electric motors 55, 105, 137L, 137R, 153, 157a, 157b, 157c, 157d, and 189.
1 ロボット
3 頭部
5 胴部
7 脚部
9 頭殻部
13 胴殻部
15 脚殻部
17 脚部フレーム
21 基部材
21a 基部材側面部
21b 基部材側面部
21c 基部材下面部
23 頭部支持フレーム
25 頭部主フレーム
27 頭部副フレーム
27a 頭部副フレーム側面部
27b 頭部副フレーム側面部
27c 連結面部
33 第一アーム部材(リンク機構)
37 第一リンク部材(リンク機構,リンク部材)
45 第一ばね部材(ばね部材)
53 ブラケット(第1のブラケット)
55 第一電動モータ(第1の駆動装置,電動モータ)
59 第二アーム部材(リンク機構)
71L 第一側面部
71R 第一側面部
73 第一上面部
75L 第二側面部
75R 第二側面部
77 第二上面部
81 第三アーム部材(駆動力伝達機構)
83 第二回動軸(駆動力伝達機構)
85 第二リンク部材(駆動力伝達機構)
101 ブラケット(第2のブラケット)
105 第二電動モータ(第2の駆動装置)
117L 上肢
117R 上肢
137L 第三電動モータ(第3の駆動装置)
137R 第三電動モータ(第3の駆動装置)
163 車輪
L1 仮想直線(第1の軸)
L2 仮想直線(第2の軸)
L3 仮想直線(第3の軸)
1 robot <br/> 3 head 5 barrel 7 leg portion 9 Atamakara portion 13 Dogara portion 15 Ashikara portion 17 leg portion frame 21 group members 21a base member side portion 21b base member side portion 21c base member lower surface portion 23 Head Support Frame 25 Head Main Frame 27 Head Subframe 27a Head Subframe Side 27b Head Subframe Side 27c Connection Surface
33 First arm member (link mechanism)
37 First link member (link mechanism, link member)
45 First spring member (spring member)
53 Bracket (first bracket)
55 1st electric motor (1st drive device , electric motor )
59 Second arm member (link mechanism)
71L First side surface portion 71R First side surface portion 73 First upper surface portion 75L Second side surface portion 75R Second side surface portion 77 Second upper surface portion 81 Third arm member (driving force transmission mechanism)
83 Second rotating shaft (driving force transmission mechanism)
85 Second link member (driving force transmission mechanism)
101 Bracket (second bracket)
105 Second electric motor (second driving device)
117L Upper limb 117R Upper limb 137L Third electric motor (third drive unit)
137R Third electric motor (third drive unit)
163 Wheel L1 Virtual straight line (first axis)
L2 Virtual straight line (second axis)
L3 Virtual straight line (third axis)