JP2021037569A - 人型ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】冷却効率を向上させることができる、人型ロボットを提供することを目的とする。【解決手段】人型ロボットの胴体を構成する、板状の骨格部材２０Ａと、板状の薄殻部材と、薄殻部材に接続されている電装機器と、を有する電装ユニット１３０と、骨格部材と薄殻部材を締結する締結部材３３と、を備え、電装ユニット１３０は、骨格部材と薄殻部材の間に空間ができるように配置されていて、締結部材３３は、薄殻部材の外方側の主面と、骨格部材の内方側の主面と密着させるように構成されている、人型ロボット。【選択図】図２

Description

本発明は、人型ロボットに関する。

人型ロボットの胴体上半部に集中搭載した複数の電装機器ユニットと、複数の冷却手段と、を有する人型ロボットの電装機器冷却構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている電装機器冷却構造では、胴体外から吸い込んで胴体内の前方から後方へ通流させ、胴体外殻の内方へ上下傾斜せずに送気する向きと内方へ斜め下方に送気する向きに送風するように構成されている、複数の冷却手段と、胴体外殻の後部に設けられ、胴体外殻の外方へ送気する向きに送風するように構成されている、複数の冷却手段と、を有している。

特許４７７６１５８号

本発明者は、上記特許文献１に開示されている人型ロボットの電装機器冷却構造とは異なる、新たな電装機器の冷却構造を有する、人型ロボットを想到した。本発明は、新規な電装機器の冷却構造を備える人型ロボットを提供することを目的とする。

本発明に係る人型ロボットは、人型ロボットの胴体を構成する、板状の骨格部材と、板状の薄殻部材と、前記薄殻部材に接続されている電装機器と、を有する電装ユニットと、前記骨格部材と前記薄殻部材を締結する締結部材と、を備え、前記電装ユニットは、前記骨格部材と前記薄殻部材の間に空間ができるように配置されていて、前記締結部材は、前記薄殻部材の外方側の主面と、前記骨格部材の内方側の主面と密着させるように構成されている。

これにより、薄殻部材の外方側の主面と骨格部材の内方側の主面と密着させることで、薄殻部材の主面と骨格部材の主面との接触面積を大きくすることができる。このため、電装機器が発生する熱を効率よく骨格部材に伝導させることができ、冷却効率を向上させることができる。

本発明の人型ロボットによれば、冷却効率を向上させることができる。

図１は、本実施の形態１に係る人型ロボットの概略構成を示す断面図である。 図２は、図１に示す人型ロボットの冷却構造体の概略構成を示す斜視図である。 図３は、図１に示す人型ロボットの胴体の骨格構造体の概略構成を示す斜視図である。 図４は、図１に示す人型ロボットの電装ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図５は、図４に示す電装ユニットに冷却ファンを取り付けた状態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。

（実施の形態１）
本実施の形態１に係る人型ロボットは、人型ロボットの胴体を構成する、板状の骨格部材と、板状の薄殻部材と、薄殻部材に接続されている電装機器と、を有する電装ユニットと、骨格部材と薄殻部材を締結する締結部材と、を備え、電装ユニットは、骨格部材と薄殻部材の間に空間ができるように配置されていて、締結部材は、薄殻部材の外方側の主面と、骨格部材の内方側の主面と密着させるように構成されている。

また、本実施の形態１に係る人型ロボットでは、胴体の外方から内方に、かつ、斜め上方に向かって送気するように構成されている、第１冷却ファンをさらに備えていてもよい。

また、本実施の形態１に係る人型ロボットでは、胴体の外方から内方へ、かつ、骨格部材の外方側の主面に向かって送気するように構成されている、第２冷却ファンをさらに備えていてもよい。

また、本実施の形態１に係る人型ロボットでは、電装ユニットは、一対の薄殻部材を有していて、かつ、一対の骨格部材の間に着脱可能に配置されていてもよい。

また、本実施の形態１に係る人型ロボットでは、電装ユニットの上端面には、貫通孔が設けられている蓋部材が配置されていてもよい。

また、本実施の形態１に係る人型ロボットでは、第１冷却ファン及び／又は第２冷却ファンは、電装ユニットに取り付けられていてもよい。

また、本実施の形態１に係る人型ロボットでは、胴体の後部には、胴体の内方から外方に向かって送気するように構成されている、第３冷却ファンが設けられていてもよい。

さらに、本実施の形態１に係る人型ロボットでは、骨格部材の前方に配置され、胴体の外方から内方に、かつ、水平方向に向かって送気するように構成されている、第４冷却ファンをさらに備え、第３冷却ファンは、第４冷却ファンよりも上方に位置するように配置されていてもよい。

以下、本実施の形態１に係る人型ロボットの一例について、図１〜図５を参照しながら説明する。

［人型ロボットの構成］
図１は、本実施の形態１に係る人型ロボットの概略構成を示す断面図である。なお、図１においては、人型ロボットにおける上下方向及び前後方向を図における上下方向及び前後方向として表している。また、図１に示す黒矢印は、冷却風の通流方向を示している。

図１に示すように、本実施の形態１に係る人型ロボット１００は、冷却構造体１１０及びカバー部材１１１、１１２を備えている。カバー部材１１１は、冷却構造体１１０の前面を覆うように配置されていて、カバー部材１１２は、冷却構造体１１０の後面を覆うように配置されている。すなわち、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、カバー部材１１１、１１２を冷却構造体１１０に取り付けることにより、内骨格構造を採用している。

次に、冷却構造体１１０の構成について、図１〜図５を参照しながら説明する。

図２は、図１に示す人型ロボットの冷却構造体の概略構成を示す斜視図である。図３は、図１に示す人型ロボットの胴体の骨格構造体の概略構成を示す斜視図である。図４は、図１に示す人型ロボットの電装ユニットの概略構成を示す斜視図である。図５は、図４に示す電装ユニットに冷却ファンを取り付けた状態を示す斜視図である。

なお、図２〜図５においては、人型ロボットにおける上下方向、前後方向、及び左右方向を図における上下方向、前後方向、及び左右方向として表している。

図１〜図５に示すように、冷却構造体１１０は、骨格構造体１２０と、第１冷却ファン１４１〜第４冷却ファン１４４が装着されている電装ユニット１３０と、を備えている。骨格構造体１２０は、一対の板状の骨格部材２０Ａ、２０Ｂと、第１部材２１〜第３部材２３と、を有している。骨格部材２０Ａ、２０Ｂと第１部材２１〜第３部材２３は、適宜な手段（例えば、締結部材（ボルトとナット等））により、締結されている（図３参照）。

一対の骨格部材２０Ａ、２０Ｂは、その主面を左右方向に向けるように配置されている。第１部材２１は、板状に形成されていて、骨格部材２０Ａ、２０Ｂの内側の主面（以下、内主面と称する）の上部に配置されている。第２部材２２は、円柱状に形成されていて、骨格部材２０Ａ、２０Ｂの内主面の上下方向における中央部分、かつ、前部に配置されている。第３部材２３は、板状に形成されていて、骨格部材２０Ａ、２０Ｂの内主面の下部に配置されている。

また、一対の骨格部材２０Ａ、２０Ｂの間には、電装ユニット１３０が配置されている（図２参照）。電装ユニット１３０は、骨格部材２０Ａ、２０Ｂの間の空間を挿通することができるように構成されている。換言すると、電装ユニット１３０は、左右方向の側面と骨格部材２０Ａ、２０Ｂの内主面との間に隙間（空間）が形成されるように構成されている。なお、当該隙間は、電装ユニット１３０を骨格部材２０Ａ、２０Ｂの間の空間内に容易に挿通（出し入れ）させる観点から、０．５ｍｍ以上であってもよい。また、後述するように、締結部材３３により、電装ユニット１３０の側面と骨格部材２０Ａ、２０Ｂの内主面を当接させる観点から、１．５ｍｍ以下であってもよい。

電装ユニット１３０は、第１電装ユニット１３１Ａと第２電装ユニット１３１Ｂを有している（図４参照）。なお、電装ユニット１３０は、２つ以上の電装ユニットを有する形態であってもよく、１つの電装ユニットを有する形態であってもよい。

第１電装ユニット１３１Ａは、一対の板状の薄殻部材３０Ａ、３０Ｂと、接続部材３５と、電装機器（電子機器）３１Ａと、を有している。同様に、第２電装ユニット１３１Ｂは、一対の板状の薄殻部材３０Ｃ、３０Ｄと、接続部材３５と、電装機器（電子機器）３１Ｂと、を有している。

一対の薄殻部材３０Ａ、３０Ｂは、その主面を左右方向に向けるように配置されていて、薄殻部材３０Ａ、３０Ｂのそれぞれの後端面を接続するように、接続部材３５が配置されている。換言すると、薄殻部材３０Ａ、３０Ｂと接続部材３５は、上下方向から見て、Ｕ字状に配置されている（図４参照）。

同様に、一対の薄殻部材３０Ｃ、３０Ｄは、その主面を左右方向に向けるように配置されていて、薄殻部材３０Ｃ、３０Ｄのそれぞれの後端面を接続するように、接続部材３５が配置されている。換言すると、薄殻部材３０Ａ、３０Ｂと接続部材３５は、上下方向から見て、Ｕ字状に配置されている（図４参照）。

薄殻部材３０Ａ、３０Ｂには、電子回路基板、モータドライバ基板、及び配線用基板等、人型ロボット１００を制御に必要な電装機器３１Ａが装着されている。同様に、薄殻部材３０Ｃ、３０Ｄには、電子回路基板、モータドライバ基板、及び配線用基板等、人型ロボット１００を制御に必要な電装機器３１Ｂが装着されている。

薄殻部材３０Ａ〜３０Ｄの上下の端部と左右の端部には、それぞれ、フランジ３が形成されている。薄殻部材３０Ａ、３０Ｂの上端部には、蓋部材３２が、薄殻部材３０Ａ、３０Ｂを跨ぐように配置されている。蓋部材３２は、適宜な手段（例えば、締結部材（ボルトとナット等））により、薄殻部材３０Ａ、３０Ｂの上端部に設けられているフランジ３、３に固定されている。また、蓋部材３２には、１以上の貫通孔３２ａが設けられている。

薄殻部材３０Ａ、３０Ｂ（第１電装ユニット１３１Ａ）の下端部は、適宜な手段（例えば、締結部材（ボルトとナット等））により、薄殻部材３０Ｃ、３０Ｄ（第２電装ユニット１３１Ｂ）の上端部に接続されている。

薄殻部材３０Ａ、３０Ｂの前端部には、短冊状の第１接続部材４１が取り付けられている。第１接続部材４１の前面には、第１冷却ファン１４１が装着されている。第１冷却ファン１４１は、胴体の外方から内方に、かつ、斜め上方に向かって送気できるように配置されている（図１参照）。また、第１接続部材４１の主面には、複数の貫通孔４１ａが設けられている。

薄殻部材３０Ａ、３０Ｂの後端部には、短冊状の第３接続部材４３が取り付けられている。第３接続部材４３の前面には、第３冷却ファン１４３が装着されている。第３冷却ファン１４３は、胴体の内方から外方に、かつ、水平方向に向かって送気できるように配置されている（図１参照）。

薄殻部材３０Ｃ、３０Ｄの前端部には、板状の第４接続部材４４が取り付けられている。第４接続部材４４の主面の中央部には、貫通孔４４ａが設けられている。第４冷却ファン１４４は、貫通孔４４ａを覆うように配置されていて、胴体の外方から内方に、かつ、水平方向に向かって送気するように構成されている。

また、第４接続部材４４の右端部には、板状の第２接続部材４２Ａが取り付けられている。第２接続部材４２Ａは、後面の右端部が骨格部材２０Ａの外側の主面（以下、外主面と称する）に向くように、Ｖ字状に屈曲（又は湾曲）するように形成されている。第２接続部材４２Ａの主面の右端部には、上下方向に並ぶように、２つの貫通孔が設けられていて、これらの貫通孔を覆うように、第２冷却ファン１４２Ａ、１４２Ｂが、それぞれ、配置されている。第２冷却ファン１４２Ａ、１４２Ｂは、胴体の外方から内方へ、かつ、骨格部材２０Ａの外主面に向かって送気するように構成されている。

同様に、第４接続部材４４の左端部には、第２接続部材４２Ｂが取り付けられている。第２接続部材４２Ｂは、後面の左端部が骨格部材２０Ｂの外主面に向くように、Ｖ字状に屈曲（又は湾曲）するように形成されている。第２接続部材４２Ｂの主面の左端部には、上下方向に並ぶように、２つの貫通孔が設けられていて、これらの貫通孔を覆うように、第２冷却ファン１４２Ｃ、１４２Ｄが、それぞれ、配置されている。第２冷却ファン１４２Ｃ、１４２Ｄは、胴体の外方から内方へ、かつ、骨格部材２０Ａの外主面に向かって送気するように構成されている。

なお、薄殻部材３０Ａ〜３０Ｄは、骨格部材２０Ａ、２０Ｂよりも、熱伝導率が小さくなるように構成されていてもよく、骨格部材２０Ａ、２０Ｂと同じ熱伝導率であってもよい。また、薄殻部材３０Ａ〜３０Ｄは、骨格部材２０Ａ、２０Ｂよりも、厚みが小さくなるように形成されていて、容易に外方に凸状に弾性変形することができるように構成されている。

そして、電装ユニット１３０は、一対の骨格部材２０Ａ、２０Ｂの間に配置され、締結部材３３により、骨格部材２０Ａ、２０Ｂに締結される。このとき、薄殻部材３０Ａ〜３０Ｄは、それぞれ、接続部材３５との接続部分を起点にして、締結部材３３により、外側に引っ張られ、弾性変形する。また、薄殻部材３０Ａ〜３０Ｄは、それぞれ、締結部材３３により、外側に引っ張られて、それぞれの主面は、外方に凸状に弾性変形する。

これにより、薄殻部材３０Ａ〜３０Ｄの外主面と骨格部材２０Ａ、２０Ｂの内主面を当接（密着）させることができ、これらの接触面積を大きくすることができる。

このように構成された、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、カバー部材１１１は、冷却構造体１１０の前面を覆うように配置されていて、カバー部材１１２は、冷却構造体１１０の後面を覆うように配置されている。

これにより、人型ロボット１００が転倒した場合、壁に衝突した場合等に、冷却構造体１１０の損傷を抑制することができる。

また、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、第１冷却ファン１４１が、胴体の外方から内方に、かつ、斜め上方に向かって送気できるように構成されている。これにより、冷却風を斜め上方に向けて通流させることができ、電装機器３１Ａを冷却した後の加熱された冷却風を人型ロボットの首から放出することができる。

また、電装ユニット１３０の上端部に配置されている、蓋部材３２には、貫通孔３２ａが設けられているため、加熱された冷却風を人型ロボットの首側に向けて通流させることができる。また、電装ユニット１３０の電装機器３１Ａ、３１Ｂから放出された熱を上方へ逃がしやすくすることができる。

また、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、第３冷却ファン１４３が、胴体の内方から外方に、かつ、水平方向に向かって送気できるように構成されている。これにより、胴体の外方から取り込んだ冷却風を容易に前方から後方に向けて通流させることができる。

また、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、第４冷却ファン１４４が、胴体の外方から内方に、かつ、水平方向に向かって送気するように構成されている。これにより、胴体の外方から取り込んだ冷却風を容易に前方から後方に向けて通流させることができる。

さらに、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、第３冷却ファン１４３が、第４冷却ファン１４４よりも上方に位置するように配置されている。

これにより、冷却風が、電装ユニット１３０内を下方から上方に向かって通流させることができる。このため、電装ユニット１３０の下側の後端部に位置する空気を冷却風の通流に沿って、移動させることができる。したがって、電装ユニット１３０内を効率よく冷却することができる。

また、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、電装ユニット１３０は、骨格部材２０Ａ、２０Ｂと薄殻部材３０Ａ〜３０Ｄの間に空間ができるように構成されていて、締結部材３３が、薄殻部材３０Ａ〜３０Ｄを外方に変形させて、薄殻部材３０Ａ〜３０Ｄの外主面と骨格部材２０Ａ、２０Ｂの内主面とを密着（当接）させるように構成されている。

これにより、薄殻部材３０Ａ〜３０Ｄの外主面と、骨格部材２０Ａ、２０Ｂの内主面との接触面積を大きくすることができる。このため、電装機器３１Ａ、３１Ｂが発生する熱を効率よく骨格部材２０Ａ、２０Ｂに伝導させることができる。

さらに、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、第２冷却ファン１４２Ａ〜１４２Ｄが、骨格部材２０Ａ、２０Ｂの外主面に向けて、冷却風を送気するように構成されている。これにより、骨格部材２０Ａ、２０Ｂを効率よく冷却することができる。このため、冷却効率を向上させることができる。

また、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、第１冷却ファン１４１〜第４冷却ファン１４４が電装ユニット１３０に装着されている。これにより、電装ユニット１３０と一体的に、骨格構造体１２０に取り付け、取り外しをすることができる。このため、メンテナンス作業を容易に実行することができ、作業時間を短縮することができる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の人型ロボットは、冷却効率を向上させることができるため、産業ロボットの分野において有用である。

３ フランジ
２０Ｂ 骨格部材
２０Ａ 骨格部材
２１ 第１部材
２２ 第２部材
２３ 第３部材
３０Ａ 薄殻部材
３０Ｂ 薄殻部材
３０Ｃ 薄殻部材
３１Ａ 電装機器
３１Ｂ 電装機器
３２ 蓋部材
３２ａ 貫通孔
３３ 締結部材
３５ 接続部材
４１ 第１接続部材
４１ａ 貫通孔
４２Ａ 第２接続部材
４２Ｂ 第２接続部材
４３ 第３接続部材
４４ 第４接続部材
４４ａ 貫通孔
１００ 人型ロボット
１１０ 冷却構造体
１１１ カバー部材
１１２ カバー部材
１２０ 骨格構造体
１３０ 電装ユニット
１３１Ａ 第１電装ユニット
１３１Ｂ 第２電装ユニット
１４１ 第１冷却ファン
１４２Ａ 第２冷却ファン
１４２Ｂ 第２冷却ファン
１４２Ｃ 第２冷却ファン
１４２Ｄ 第２冷却ファン
１４３ 第３冷却ファン
１４４ 第４冷却ファン

Claims (9)

1. 人型ロボットの胴体を構成する、板状の骨格部材と、
   板状の薄殻部材と、前記薄殻部材に接続されている電装機器と、を有する電装ユニットと、
   前記骨格部材と前記薄殻部材を締結する締結部材と、を備え、
   前記電装ユニットは、前記骨格部材と前記薄殻部材の間に空間ができるように配置されていて、
   前記締結部材は、前記薄殻部材の外方側の主面と、前記骨格部材の内方側の主面と密着させるように構成されている、人型ロボット。
2. 前記胴体の外方から内方に、かつ、斜め上方に向かって送気するように構成されている、第１冷却ファンをさらに備える、請求項１に記載の人型ロボット。
3. 前記胴体の外方から内方へ、かつ、前記骨格部材の外方側の主面に向かって送気するように構成されている、第２冷却ファンをさらに備える、請求項１又は２に記載の人型ロボット。
4. 前記電装ユニットは、一対の前記薄殻部材を有していて、かつ、一対の前記骨格部材の間に着脱可能に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の人型ロボット。
5. 前記電装ユニットの上端面には、貫通孔が設けられている蓋部材が配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の人型ロボット。
6. 前記第１冷却ファンは、前記電装ユニットに取り付けられている、請求項２に記載の人型ロボット。
7. 前記第２冷却ファンは、前記電装ユニットに取り付けられている、請求項３に記載の人型ロボット。
8. 前記胴体の後部には、前記胴体の内方から外方に向かって送気するように構成されている、第３冷却ファンが設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の人型ロボット。
9. 前記骨格部材の前方に配置され、前記胴体の外方から内方に、かつ、水平方向に向かって送気するように構成されている、第４冷却ファンをさらに備え、
   前記第３冷却ファンは、前記第４冷却ファンよりも上方に位置するように配置されている、請求項８に記載の人型ロボット。
   
   
   

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