JP2021049633A - ロボット、入力ユニット、遠隔操作装置およびロボット遠隔操作システム - Google Patents

ロボット、入力ユニット、遠隔操作装置およびロボット遠隔操作システム Download PDF

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Noboru Kawaguchi
昇 川口
平野　正樹
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Abstract

【課題】車輪を使用して移動し２本の腕を有する従来のロボットは、２本の腕部を使用して細かな作業をさせることが難しい。【解決手段】ロボット１は、２本の腕部１０と、腕部が回転可能に接続する胴体部１１と、車輪の回転により移動する車両部９と、車両部９に対する位置を変更可能に胴体部１１を支持する、一端が車両部９に接続する胴体支持アーム１２と、車両部９に設けられて、方位回転軸の回りの回転と仰角回転軸の回りの回転とを含む少なくとも２回転自由度で回転可能に、胴体支持アーム１２を車両部に接続するアーム接続部１４と、胴体部１１を通る胴体回転軸の回りの回転と、胴体傾斜回転軸の回りの回転とを含む少なくとも２回転自由度で回転可能に、胴体部１１を胴体支持アーム１２に接続する胴体接続部１３とを備える。【選択図】 図１

Description

本開示は、車輪を使用して移動し二本の腕部を有するロボット、ロボットを遠隔操作する指示を操作者が入力する入力ユニット、この入力ユニットを備えた遠隔操作装置およびロボット遠隔操作システムに関する。
人間と同様に歩くことができ、両腕を動かせる人型ロボットが開発されている（例えば、特許文献１参照）。人型ロボットは、建物の中で人間と同様な動作をさせる場合には適している。しかし、屋外の不整地で作業させる場合には、人型ロボットは適していない。不整地では、２本足で歩くことは難しい。不整地では、ロボットは車輪またはクローラ（キャタピラ）などで移動することが望ましい。
クローラで移動する２本の腕部を持つロボットが開発されている（例えば、特許文献２から４）。従来のクローラで移動する２本の腕部を持つロボットでは、２本の腕部が離れて設けられている。そのため、従来のロボットは、２本の腕部を使用して、人間がするような細かな作業をすることは難しいと推測される。
何らかの装置を手および足を使用して操作する場合に、足により操作の指示を入力する足入力装置として、前後方向の移動、左右への回転および傾動（踏込方向）という３自由度を持たせ、１個の入力装置で３種類の操作指示を与えることができる足入力装置がある（特許文献５参照）。この足入力装置は、射撃をするゲーム機に適用されている。
国際公開ＷＯ２０１８／０７４１０１ 特許第４５０９７５３号 特許第３９４４１７１号 特許第４５８５１３２号 特開平７−２０００８８
車輪を使用して移動し、２本の腕部を使用して細かな作業をするロボットが望まれる。車輪を使用して移動し、２本の腕部を使用して細かな作業をするロボットを遠隔操作する場合には、２人で操作する必要がある。例えば、ロボットを移動させるための遠隔操作を１人が実施し、腕部の遠隔操作を別の１人が実施する。遠隔操作を２人で実施するのは、作業効率上は望ましくない。また、２人がタイミングを合わせて遠隔操作することが難しい場合がある。
本開示は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、車輪を使用して移動し、２本の腕部を使用して細かな作業ができるロボットを得ることを目的とする。
また、車輪を使用して移動し、２本の腕部を使用して細かな作業をするロボットを１人で遠隔操作できるようにする入力ユニットを得ることを目的とする。
本開示に係るロボットは、２本の腕部と、腕部が回転可能に接続する胴体部と、車輪の回転により移動する車両部と、車両部に対する位置を変更可能に胴体部を支持する、一端が車両部に接続する胴体支持アームと、車両部に設けられて、車両部と交差する方位回転軸の回りの回転と方位回転軸および胴体支持アームと交差する仰角回転軸の回りの回転とを含む少なくとも２回転自由度で回転可能に、胴体支持アームを車両部に接続するアーム接続部と、胴体部を通る胴体回転軸の回りの回転と、仰角回転軸に略平行な胴体傾斜回転軸の回りの回転とを含む少なくとも２回転自由度で回転可能に、胴体部を胴体支持アームに接続する胴体接続部とを備えたものである。
本開示に係る入力ユニットは、操作者の足を載せる足載置部と、足載置部の前後方向に傾斜可能に、かつ足載置部の左右方向に傾斜可能に、かつ足載置部と交差する足交差回転軸の回りに回転可能に、足載置部を支持する回転支持部と、足載置部の前後方向の傾斜角度である前後傾斜角、足載置部の左右方向の傾斜角度である左右傾斜角および足交差回転軸の回りの回転角度である足回転角を検出する角度検出部とを備え、前後傾斜角、左右傾斜角および足回転角が、ロボットが有する胴体接続部、アーム接続部、車両部の何れか少なくとも１つを含む被操作部の少なくとも一部である操作対象部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前後傾斜角、左右傾斜角および足回転角に基づき制御信号生成部が制御信号を生成するものである。
本開示に係るロボットによれば、車輪を使用して移動し、２本の腕部を使用して細かな作業ができる。
本開示に係る入力ユニットによれば、車輪を使用して移動し、２本の腕部を使用して細かな作業をするロボットを１人で遠隔操作できる。
実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムの構成概要図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置の正面図および右側面図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの斜視図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの正面図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの右側面図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの背面図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの平面図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの腕部を有する部分を拡大した斜視図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの腕部を有する部分を拡大した正面図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの腕部を有する部分を拡大した右側面図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの腕部を有する部分を拡大した背面図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの腕部を有する部分を拡大した平面図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの別の姿勢での斜視図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの別の姿勢での腕部を有する部分を拡大した斜視図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する回転軸を説明する図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの腕部を拡大した正面図、右側面図、背面図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの腕部を拡大した斜視図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置が有する足入力装置の構造を説明する図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置が有する足入力装置で使用する足入力ユニットの斜視図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置が有する足入力装置で使用する足入力ユニットの構造を説明する足載置部を除いた状態での図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置が有する足入力装置で使用する足入力ユニットの構造を説明する断面図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置が有する足入力装置で使用する足入力ユニットで入力される動作と検出される角度の関係を説明する図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムの機能構成を説明するブロック図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置が有する足入力装置で入力される角度とロボットの動きを対応付ける指示動作対応データを説明する図である。 実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置が有する足入力装置の変形例を説明する平面図である。 実施の形態２に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの斜視図である。 実施の形態２に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの正面図である。 実施の形態２に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの右側面図である。 実施の形態２に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの背面図である。 実施の形態２に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの平面図である。 実施の形態２に係るロボット遠隔操作システムの機能構成を説明するブロック図である。 実施の形態２に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置が有する足入力装置で入力される角度とロボットの動きを対応付ける指示動作対応データを説明する図である。 実施の形態３に係るロボット遠隔操作システムの機能構成を説明するブロック図である。 実施の形態３に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置が有する足入力装置で入力される角度とロボットの動きを対応付ける指示動作対応データを説明する図である。 実施の形態４に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの正面図である。 実施の形態４に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの右側面図である。 実施の形態４に係るロボット遠隔操作システムの機能構成を説明するブロック図である。 実施の形態４に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置の正面図および右側面図である。 実施の形態４に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置が有する上体入力装置の正面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの斜視図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの正面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの右側面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの背面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの左側面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの平面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットのヒューマノイド部の斜視図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットのヒューマノイド部の正面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットのヒューマノイド部の右側面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットのヒューマノイド部の背面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットのヒューマノイド部の左側面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットのヒューマノイド部の平面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットのヒューマノイド部の底面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する回転軸を説明する図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの別の姿勢１での斜視図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの別の姿勢２での斜視図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの別の姿勢３での斜視図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの別の姿勢４での斜視図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの別の姿勢５での斜視図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する腕部の斜視図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する腕部の別の斜視図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する腕部の正面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する腕部の右側面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する腕部の背面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する腕部の左側面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する腕部の平面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する腕部の底面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットの腕部が有する回転軸を説明する図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する手首関節部の構造を説明する断面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する手部の斜視図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する手部の別の斜視図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する手部の正面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する手部の右側面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する手部の背面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する手部の左側面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する手部の平面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムで遠隔操作されるロボットが有する手部の底面図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムの機能構成を説明するブロック図である。 実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムでロボットを遠隔操作する遠隔操作装置が有する足入力装置で入力される角度とロボットの動きを対応付ける指示動作対応データを説明する図である。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムの構成概要図である。ロボット遠隔操作システム１００は、クローラ移動ロボット（ロボットと略す）１、オペレータ９０が装着するヘッドマウントディスプレイ２、遠隔操作装置３、現場カメラ４を主に有して構成される。オペレータ９０は、ロボット１を遠隔操作する操作者である。ロボット１は、２本の腕部を有してクローラ（キャタピラ）で移動するタイプのロボットである。現場カメラ４は、ロボット１の上部に搭載されて、ロボット１が活動する現場の画像を撮影する。現場カメラ４が撮影した画像は、ヘッドマウントディスプレイ２に表示される。
遠隔操作装置３では、オペレータ９０が操作指示を入力するための入力装置や制御演算装置が電動車イス５に搭載される。オペレータ９０は、電動車イス５に座って操作指示を入力する。操作指示とは、ロボット１の各部の動きについてのオペレータ９０の指示である。操作指示の例は、右手を上げる、前進するなどである。実際にロボット１を動かす信号は、操作指示から生成された制御信号である。制御信号は、アクチュエータの長さを例えば３０ｃｍにする、肘関節のサーボモータを３０度回転させるなどの、実際にロボット１を動かす信号である。制御信号により、アクチュエータや肘関節のサーボモータなどは、制御される。制御信号は、操作指示から生成される。
オペレータ９０は、電動車イス５に座って足および手を使用してロボット１を遠隔操作する。入力装置として、足操作入力装置６、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂ、マイク８を有する。遠隔操作装置３は、オペレータ９０が入力した操作指示から、ロボット１を制御する制御信号を生成する。足操作入力装置６は、オペレータ９０が足で操作指示を入力する。指示読取カメラ７Ａ、７Ｂは、オペレータ９０の上半身を撮影する。遠隔操作装置３が、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂが撮影した画像を画像解析して、ロボット１の腕部に対する操作指示を読み取る。遠隔操作装置３が、読み取った操作指示から制御信号を生成する。
マイク８は、ヘッドマウントディスプレイ２に取り付けられる。マイク８は、オペレータ９０の口に近い位置に設けられる。つまり、マイク８は、オペレータ９０が発する音声を入力できる位置に設けられる。遠隔操作装置３は、入力装置により入力された操作指示からロボット１を遠隔操作する制御信号を生成する。なお、オペレータ９０が居る場所を指令所と呼ぶ。
図２を参照して、ロボット１を遠隔操作する遠隔操作装置３の構成を説明する。遠隔操作装置３が有する制御演算装置６０は、例えば電動車イス５の背もたれの後側に搭載される。電動車イス５には、オペレータ９０が座る。オペレータ９０の足元には、足入力装置６が設置される。オペレータ９０は、足を使用して腕以外のロボット１の部分を遠隔操作するための指示を入力する。電動車イス５の前方上側の左右には、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂが設置される。指示読取カメラ７Ａ、７Ｂが、オペレータ９０の上半身を撮影する。遠隔操作装置３は、撮影した画像から腕部１０についてオペレータ９０が入力する操作指示を読み取る。
オペレータ９０は、頭部にヘッドマウントディスプレイ２を装着する。ヘッドマウントディスプレイ２には、現場カメラ４が撮影した画像が表示される。また、ヘッドマウントディスプレイ２にはヘッドホンが付属しており、オペレータ９０は、現場の音声を聞くことができる。現場の音声をヘッドホンに出力しないようにもできる。マイク８から、オペレータ９０は、音声によりロボット１を停止や動作させる指示を入力することもできる。
制御演算装置６０は、ＣＰＵ８１、メモリ部８２などを含む電子計算機により実装される。メモリ部８２は、ＣＰＵ８１で実行されるプログラムやデータを記憶する。データには、処理に使用するデータあるいは処理の結果で得られるデータなどが含まれる。メモリ部８２は、フラッシュメモリのような半導体メモリおよびハードディスクである。メモリ部８２は、揮発性の記憶装置および不揮発性の記憶装置を含む。
図３から図１４を参照して、ロボット１の構造を説明する。図３から図７は、ロボット１の全体の斜視図、正面図、右側面図、背面図、平面図である。図８から図１２は、ロボット１の腕部を有する部分を拡大した斜視図、正面図、右側面図、背面図、平面図である。図１３は、ロボット１の別の姿勢での斜視図である。図１４は、ロボット１の腕部１０を有する部分を拡大した別の姿勢での斜視図である。図３から図１２に示す姿勢をロボット１がとる状態を、ロボット１の基準状態と呼ぶ。
ロボット１は、車両部９、２本の腕部１０、胴体部１１、胴体支持アーム１２、胴体接続部１３、アーム接続部１４を有する。車両部９は、クローラで移動するタイプの車両である。車両部９は、小型のパワーショベルが有するようなクローラを有する。腕部１０は、人の腕と同様な形状である。腕部１０は、５本指の手部２６（符号を図１６に示す）を有する。腕部１０については、後で説明する。胴体部１１は、２本の腕部１０がその上部に接続する。胴体部１１と２本の腕部１０は、人間の胴体と腕と同様な位置関係および同様な大きさを有している。そのため、ロボット１は、人間と同様な細かな作業が可能である。
胴体支持アーム１２は、車両部９から伸びて胴体部１１を支持する。胴体支持アーム１２は、車両部９に対する位置を変更可能に胴体部１１を支持する。胴体支持アーム１２は、両端に設けられた円筒状の部分と、円筒状の部分をつなぐ部分を有する。胴体支持アーム１２の上側の円筒状の部分に、胴体接続部１３が設けられる。胴体接続部１３は、胴体部１１を胴体支持アーム１２に２回転自由度で回転可能に接続する。胴体支持アーム１２の下側の円筒状の部分に、アーム接続部１４が設けられる。アーム接続部１４は、胴体支持アーム１２を車両部９に２回転自由度で回転可能に接続する。胴体支持アーム１２は、胴体部１１を作業に適した位置および姿勢で配置することができる。胴体支持アーム１２の長さは、ロボット１が作業する位置の想定する高さや、車両部９が近づける場所から想定する最大距離などを考慮して決める。
車両部９は、その左右にクローラ移動部１５が設けられている。左側をクローラ移動部１５Ｌ、右側をクローラ移動部１５Ｒと表記する。左右を特定しない場合は、クローラ移動部１５と表記する。車両部９が有する左右で２個ある他の構成要素に関しても、同様に添え字ＬまたはＲを付加して表記する。クローラ移動部１５は、駆動される車輪１６と、車輪１６にかけ渡されたクローラ１７を有する。車輪１６は、例えば５軸の車輪１６が前後に並んで配置される。クローラ１７は、金属製の板がつなげられた輪状である。クローラ１７を構成する金属製の板材には、回転方向に直交する方向に突起が設けられている。水などが前後に流れやすいように、クローラ１７には中央部に間隔をあけて２列の突起を設けている。車輪１６が回転するとクローラ１７も回転する。クローラ１７が、地面などに接触する。地面などに接触しながらクローラ１７が回転することで、車両部９が移動する。そのため、地面などに凸凹があっても車両部９は移動できる。左右のクローラ移動部１５Ｌ、１５Ｒは、互いに独立に動く。例えば、右側のクローラ移動部１５Ｒを前進させ、左側のクローラ移動部１５Ｌを後進させることができる。車両部９の上面の後方には、電源となるバッテリ１８を搭載している。
胴体部１１は、肩フレーム１９、胴上部２０、胴下部２１を有する。胴上部２０および胴下部２１を、胴本体部と呼ぶ。肩フレーム１９は円柱状である。肩フレーム１９の左右の端に、２本の腕部１０が接続する。肩フレーム１９は、２本の腕部１０が接続する腕接続部である。胴上部２０は、肩フレーム１９が貫通する部分を有する。胴上部２０は、肩フレーム１９を回転可能に保持する。胴上部２０と肩フレーム１９とが回転可能に接続する部分を、肩フレーム回転部２２と呼ぶ。肩フレーム回転部２２を回転させる回転軸を肩フレーム回転軸と呼ぶ。胴上部２０は、肩フレーム１９が貫通する部分の下側にも存在する。胴下部２１は、胴上部２０の下側に回転可能に接続する。胴上部２０と胴下部２１とが回転可能に接続する部分を、胴体交差回転部２３と呼ぶ。胴体交差回転部２３を回転させる回転軸を胴体交差回転軸と呼ぶ。肩フレーム回転軸と胴体交差回転軸は、直交する。胴下部２１には、下側から胴体支持アーム１２が回転可能に接続する。胴体交差回転軸は、肩フレーム回転軸および胴下部２１と交差する。
肩フレーム１９の胴下部２１に対する角度は、２回転自由度で変更できる。肩フレーム回転部２２は、肩フレーム１９を胴上部２０に回転可能に接続する。さらに、胴体交差回転部２３が、肩フレーム回転部２２とは直交する方向で、胴上部２０を胴下部２１に回転可能に接続する。肩フレーム回転部２２と胴体交差回転部２３は、胴体支持アーム１２に対する胴体部１１の姿勢を変更する姿勢変更部である。肩フレーム回転部２２は、胴上部２０に対して肩フレーム１９を回転させる腕接続部回転部である。なお、ねじれの関係にある２つの部材（厳密にはその中心線）が直交するとは、一方を平行移動させて同一平面上に存在するようにした状態で直交することを意味する。
胴体交差回転部２３は、肩フレーム１９および胴上部２０を、胴体支持アーム１２が延在する方向とは異なる方向に向けることができる。そのため、肩フレーム１９および２本の腕部１０を、作業に適した角度に胴体支持アーム１２に対して傾けることができる。肩フレーム回転部２２は、現場カメラ４、肩フレーム１９および２本の腕部１０を、胴上部２０が向く方向とは異なる方向に向けることができる。そのため、例えば、上を向いた腕部１０を遠隔操作する場合でも、オペレータ９０は腕を前に出して腕部１０を遠隔操作できる。胴体交差回転部２３および肩フレーム回転部２２があるので、ロボット１が胴体部１１を傾けた姿勢をとる場合や、人間では向けることができにくい方向に腕部１０を向ける場合でも、オペレータ９０は自然な姿勢でロボット１を遠隔操作できる。
胴上部２０は、上部輪部２０Ａ、水平円柱２０Ｂ、胴連結フレーム２０Ｃを有する。上部輪部２０Ａは、肩フレーム１９が貫通する円筒状の部分である。上部輪部２０Ａが有する貫通穴に肩フレーム１９が回転可能に挿入されている。上部輪部２０Ａと肩フレーム１９とが、肩フレーム回転部２２を構成する。肩フレーム１９を上部輪部２０Ａに対して回転させ、また回転角度を維持するためのモータやギアは、肩フレーム１９の内部に設けられている。他の回転可能に接続する部分に関しても同様である。
水平円柱２０Ｂは、上部輪部２０Ａの下側に存在し、上部輪部２０Ａよりも前方に突き出た円筒状の部材である。胴連結フレーム２０Ｃは、上部輪部２０Ａと水平円柱２０Ｂとをその背面側で接続する。上部輪部２０Ａの背面側に、基準状態で上下方向に胴連結フレーム２０Ｃが接続する。胴連結フレーム２０Ｃの下端で、前側に水平円柱２０Ｂが出ている。肩フレーム１９と水平円柱２０Ｂとは、直交する。
胴下部２１は、正面輪部２１Ａと、垂直円柱２１Ｂとを有する。胴下部２１の上部に存在する正面輪部２１Ａは、ロボット１の正面方向から見ると輪状である。正面輪部２１Ａが有する輪の中に、水平円柱２０Ｂが回転可能に挿入されて、胴体交差回転部２３を構成する。垂直円柱２１Ｂは、正面輪部２１Ａの下側に垂直に設けられた円柱状の部分である。基準状態では、垂直円柱２１Ｂは上下方向に延在する。
胴体接続部１３は、胴下部２１すなわち垂直円柱２１Ｂを２回転自由度で回転可能に胴体支持アーム１２の上部に接続する。胴体接続部１３は、上部円柱１３Ａ、回転軸保持ヨーク１３Ｂおよび回転軸部材１３Ｃを有する。上部円柱１３Ａは、外形が円柱状であり、上面に垂直円柱２１Ｂが回転可能に挿入される接続穴部を有する。回転軸保持ヨーク１３Ｂは、上部円柱１３Ａの下側に接続する。回転軸部材１３Ｃは、回転軸保持ヨーク１３Ｂに回転可能に保持される軸部材である。回転軸保持ヨーク１３Ｂは、回転軸部材１３Ｃを挟んで保持する２枚の板状の部材が上部で連結したような形状である。ここで、ヨークとは、他の部材を回転可能に保持する穴または突起が設けられた互いに対向する部材である。ヨークに設けられた穴に保持される部材を、軸部材と呼ぶ。
胴下部２１が有する垂直円柱２１Ｂが、胴体接続部１３が有する上部円柱１３Ａに回転可能に挿入されている。つまり、垂直円柱２１Ｂは胴体部１１を通る胴体回転軸の回りに回転可能である。回転軸部材１３Ｃは、胴体支持アーム１２の上部に設けられた貫通穴に回転可能に挿入される。回転軸部材１３Ｃを通る回転軸を、胴体傾斜回転軸と呼ぶ。胴体傾斜回転軸は、胴体回転軸および胴体支持アーム１２に対して垂直な回転軸である。
胴体支持アーム１２は、上部輪部１２Ａ、アーム部１２Ｂ、下部輪部１２Ｃ、転動部１２Ｄを有する。上部輪部１２Ａおよび下部輪部１２Ｃは、外形が円柱状である。上部輪部１２Ａの円柱の半径は、下部輪部１２Ｃの円柱の半径よりも小さい。上部輪部１２Ａおよび下部輪部１２Ｃには、側面（円柱の端面）に貫通穴が設けられる。上部輪部１２Ａの貫通穴の方が、下部輪部１２Ｃの貫通穴よりも径が小さい。上部輪部１２Ａに、胴体傾斜回転軸となる回転軸部材１３Ｃが回転可能に挿入される。そうすることで、胴下部２１は、胴体支持アーム１２に対して仰角を変更できる。下部輪部１２Ｃの貫通穴に、仰角回転軸となる回転軸部材１４Ｃが挿入される。そうすることで、胴体支持アーム１２は車両部９に対して仰角を変更できる。アーム部１２Ｂは、上部輪部１２Ａと下部輪部１２Ｃを結ぶ部材である。アーム部１２Ｂは、側面から見ると、上部輪部１２Ａと下部輪部１２Ｃとを連結する３枚の板材である。アーム部１２Ｂは、正面から見ると長方形である。アーム部１２Ｂの外形は、略台形の側面を有する柱体である。下部輪部１２Ｃのアーム接続部１４の側の側面には、円筒面の外面を有する転動部１２Ｄが接続する。
アーム接続部１４は、台座部１４Ａ、回転軸保持ヨーク１４Ｂ、回転軸部材１４Ｃ、駆動モータ１４Ｄ、駆動ベルト１４Ｅを有する。アーム接続部１４は、２回転自由度で回転可能に胴体支持アーム１２を車両部９に接続する。アーム接続部１４では、車両部９に垂直な方位回転軸と、方位回転軸および胴体支持アーム１２に垂直な仰角回転軸の回りに回転可能である。台座部１４Ａは、径が異なる２個の円柱が中心を合わせて回転可能に重ねられた形状である。台座部１４Ａでは、大きな径の円筒が車両部９の上面に設けられ、小さな径の円筒に回転軸保持ヨーク１４Ｂが接続する。２個の円柱の中心軸が、方位回転軸である。台座部１４Ａは、方位回転軸の回りに回転可能に車両部９に支持される。台座部１４Ａの上面には、転動部１２Ｄが転動する転動窪み１４Ｇが設けられる。転動窪み１４Ｇは、転動部１２Ｄと同じ曲率半径の円筒面を有する窪みである。
回転軸保持ヨーク１４Ｂは、回転軸部材１４Ｃを保持する２枚の板状の部材である。回転軸保持ヨーク１４Ｂは、台座部１４Ａに垂直にかつ枚の板状の部材が互いに平行に台座部１４Ａの上面と接続する。回転軸保持ヨーク１４Ｂで挟まれる部分の台座部１４Ａの上面に、転動窪み１４Ｇが設けられる。回転軸保持ヨーク１４Ｂが保持する回転軸部材１４Ｃが、下部輪部１２Ｃに設けられた貫通穴に挿入される。また、転動部１２Ｄが転動窪み１４Ｇの中で転動可能に収容される。このようなアーム接続部１４により、胴体支持アーム１２は、仰角回転軸の回りに回転できる。
駆動モータ１４Ｄは、台座部１４Ａの後方に配置される。駆動モータ１４Ｄが駆動ベルト１４Ｅを回転させることで、台座部１４Ａおよび支持アーム１２を回転させる。
ロボット１の姿勢を表現するため、３種類の直交座標系を使用する。３種類の直交座標系は、車両部９を基準とする第１の座標系、胴体接続部１３を基準とする第２の座標系、肩フレーム１９および現場カメラ４を基準とする第３の座標系である。車両部９を基準とする第１のＸＹＺ座標系を、以下のように定義する。第１のＸＹＺ座標系により、車両部９に対する胴体支持アーム１２および胴体接続部１３の位置を表現する。
Ｘ１軸:車両部９の左右方向に平行な軸。
Ｙ１軸:車両部９の前後方向に平行な軸。
Ｚ１軸:車両部９の高さ方向に平行な軸。方位回転軸。
Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸は、互いに直交する。方位回転軸および仰角回転軸の交点を、第１のＸＹＺ座標系の原点とする。なお、仰角回転軸は、Ｘ１軸およびＹ１軸を含むＸ１Ｙ１平面に平行な軸である。右方をＸ１軸の正の向きとし、前方を１軸の正の向きとし、上方をＺ１軸の正の向きとする。Ｘ１軸およびＹ１軸は、車両部９の上面に平行である。Ｚ１軸は、車両部９の上面と直交する。
胴体接続部１３を基準とする第２のＸＹＺ座標系を以下のように定義する。第２のＸＹＺ座標系により、胴体接続部１３に対する肩フレーム１９の位置を表現する。
Ｘ２軸:胴体接続部１３が有する胴体傾斜回転軸に平行な軸。
Ｙ２軸:Ｘ２軸およびＺ２軸に直交する軸。
Ｚ２軸:胴体接続部１３が有する胴体回転軸に平行な軸。
Ｘ２軸、Ｙ２軸、Ｚ２軸は、互いに直交する。胴体傾斜回転軸および胴体回転軸の交点を、第２のＸＹＺ座標系の原点とする。基準状態では、Ｘ１軸とＸ２軸、Ｙ１軸とＹ２軸、Ｚ１軸とＺ２軸は、それぞれ互いに平行である。基準状態での車両部９の右方をＸ２軸の正の向きとし、前方をＹ２軸の正の向きとし、上方をＺ２軸の正の向きとする。
肩フレーム１９および現場カメラ４を基準とする第３のＸＹＺ座標系を、以下のように定義する。第３のＸＹＺ座標系により、肩フレーム１９に対する腕部１０の位置を表現する。
Ｘ３軸:肩フレーム回転部２２が有する肩フレーム回転軸に平行な軸。
Ｙ３軸:Ｘ３軸およびＺ３軸に直交する軸。
Ｚ３軸:肩フレーム１９に対して現場カメラ４が延在する方向に平行な軸。
Ｘ３軸、Ｙ３軸、Ｚ３軸は、互いに直交する。肩フレーム回転軸に直交して肩フレーム１９の中央を通る平面と肩フレーム回転軸との交点を、第３のＸＹＺ座標系の原点とする。基準状態での肩フレーム１９の右方をＸ３軸の正の向きとし、前方をＹ３軸の正の向きとし、上方をＺ３軸の正の向きとする。
現場カメラ４は、肩フレーム１９の上に固定されている。基準状態で現場カメラ４は、Ｙ３軸に平行な方向を向く。現場カメラを、肩フレームに対して回転可能にしてもよい。現場カメラは、カメラ接続部により肩フレーム１９に回転可能に接続されてもよい。現場カメラの回転軸は、例えばＺ３軸に平行にする。現場カメラの回転軸は、Ｚ３軸に平行でなくてもよい。現場カメラの回転軸は、面対称である肩フレーム１９の対称面上に存在すればよい。現場カメラの回転軸が延在する方向は、Ｚ３軸との角度が決められた範囲内であればよい。現場カメラの光軸の方向が、対称面上で変化できるように、現場カメラを上下方向にも回転可能に肩フレームに接続してもよい。
図１５を参照して、ロボット１が有する回転軸について説明する。ロボット１は、以下に示す６個の回転軸を有する。
ＡＺ１軸：アーム接続部１４での方位回転軸。
ＥＬ１軸：アーム接続部１４での仰角回転軸。
ＥＬ２軸：胴体接続部１３での胴体傾斜回転軸。
ＡＺ２軸：胴体接続部１３での胴体回転軸。
ＸＥＬ軸：胴体交差回転部２３での胴体交差回転軸
ＥＬ３軸：肩フレーム回転部２２での肩フレーム回転軸
ＡＺ１軸は、Ｚ１軸に平行である。ＥＬ１軸は、ＡＺ１軸と直交し、Ｘ２軸に平行である。ＥＬ２軸は、ＡＺ１軸と直交し、ＥＬ１軸およびＸ２軸に平行である。ＡＺ２軸は、ＥＬ２軸およびＸ２軸と直交し、Ｚ２軸に平行である。ＸＥＬ軸は、ＡＺ２軸およびＺ２軸と直交し、Ｙ２軸に平行である。ＥＬ３軸は、ＡＺ２軸およびＸＥＬ軸と直交する。ＥＬ３軸は、Ｘ３軸と平行である。
ＡＺ１軸は、Ｚ１軸に平行でなくてもよい。ＡＺ１軸は、Ｘ１Ｙ１平面と交差していればよい。ＡＺ１軸とＥＬ１軸は、直交でなくてもよく、交差していればよい。ＥＬ１軸とＥＬ２軸は、角度差が小さければ平行でなくてもよい。ＥＬ１軸とＥＬ２軸の角度差は、決められた範囲（ゼロ度を含む）内にあればよい。２本の直線の角度差がゼロ度を含む決められた範囲内である場合に、２本の直線は略平行であるという。なお、ねじれの関係にある２本の直線の角度差は、一方の直線を平行移動させて２本の直線が同じ平面上にある場合での角度差である。ＡＺ２軸とＥＬ２軸は、直交でなくてもよく、交差していればよい。ＥＬ３軸は、ＡＺ２軸およびＸＥＬ軸と交差していればよい。
ロボット１が有する６個の回転軸の回りの回転角度を以下のように定義する。
θAZ1：ＡＺ１軸すなわち方位回転軸の回りの回転角度。
θEL1：ＥＬ１軸すなわち仰角回転軸の回りの回転角度。
θEL2：ＥＬ２軸すなわち胴体傾斜回転軸の回りの回転角度。
θAZ2：ＡＺ２軸すなわち胴体回転軸の回りの回転角度。
θXEL：ＸＥＬ軸すなわち胴体交差回転軸の回りの回転角度。
θEL3：ＥＬ３軸すなわち肩フレーム回転軸の回りの回転角度。
θAZ1は、Ｘ１Ｙ１平面に射影した胴体支持アーム１２とＹ１軸とがなす角度である。θAZ1を、方位角と呼ぶ。上から見て胴体支持アーム１２がＹ１軸に対して右に位置する場合に、θAZ1＞０である。
θEL1は、胴体支持アーム１２とＸ１Ｙ１平面とがなす角度である。θEL1を、仰角と呼ぶ。胴体支持アーム１２がＸ１Ｙ１平面よりも上に位置する場合に、θEL1＞である。なお、胴体支持アーム１２がＸ１Ｙ１平面と直交する場合に、θEL1＝９０度である。θEL1＞９０度では、胴体部１１の前面が斜め上を向くことになる。
θEL2は、胴下部２１と胴体支持アーム１２との間の角度である。θEL2を、胴体傾斜回転角と呼ぶ。θEL1＜９０度であり、かつθEL2＞０である場合に、胴下部２１が胴体支持アーム１３よりも上に位置する。Ｚ２軸とＺ１軸との間の角度は、９０−(θEL1＋θEL2)になる。
θAZ2を、胴体回転角と呼ぶ。胴上部２０が存在する側から見て、Ｙ２軸の正の方向に対して胴下部２１の正面方向が右に位置する場合に、θAZ2＞０である。Ｙ２軸の正の方向は、胴体接続部１３が有する上部円柱１３Ａの正面方向である。胴下部２１の正面方向は、水平円柱２０Ｂが突出する方向である。上部円柱１３Ａの正面方向は、回転軸保持ヨーク１３Ｂがカタカナの「コ」の字状に見える方向である。
θXELは、肩フレーム１９とＸ２Ｙ２平面とがなす角度である。θXELを、胴体交差回転角と呼ぶ。右の腕部１０が接続する側で肩フレーム１９が下がる場合に、θXEL＞０である。
θEL3は、現場カメラ４からＸ３軸に下ろした垂線とＺ３軸との間の角度である。θEL3を、肩フレーム回転角と呼ぶ。Ｘ３軸の正の方から見て、現場カメラ４がＺ３軸よりも右に位置する場合に、θEL3＞０である。
図１６および図１７を参照して、腕部１０の構造を説明する。図１６は、腕部を拡大した正面図、右側面図、背面図である。図１７は、腕部を拡大した斜視図である。２本の腕部１０は、胴上部２０の上部の左右にそれぞれ接続する。腕部１０は、上腕部２４、前腕部２５および手部２６が直列に胴上部２０に接続する。腕部１０は、肩関節部２７、肘関節部２８および手首関節部２９を有する。肩関節部２７は、上腕部２４を２回転自由度で回転可能に胴上部２０に接続する。肘関節部２８は、前腕部２５を２回転自由度で回転可能に上腕部２４に接続する。手首関節部２９は、手部２６を３回転自由度で回転可能に前腕部２５に接続する。肩関節部２７は、腕部１０が肩フレーム１９に接続する箇所である。２個の肩関節部２７を結ぶ直線は、肩フレーム回転軸と平行である。なお、厳密に平行でなくてもよく、略平行であればよい。肩フレーム回転軸を、腕接続部回転軸とも呼ぶ。
腕部１０では、肩関節部２７、肘関節部２８および手首関節部２９は、その関節部での回転自由度の次数と同数のリンクにより駆動される。リンクは、可変長リンクまたは一端が移動する固定長リンクである。肩関節部２７は、２本の可変長リンクで駆動される。肘関節部２８は、１端がリニアアクチュエータにより移動する２本固定長リンクで駆動される。手首関節部２９は、３本の可変長リンクで駆動される。肘関節部を可変長リンクで駆動するようにしてもよい。肩関節部および肘関節部の何れか一方または両方を、３回転自由度で駆動されるようにしてもよい。
ロボット１は、可変長リンクをそれぞれ有する肩主アクチュエータ３０および肩補助アクチュエータ３１を有する。肩主アクチュエータ３０および肩補助アクチュエータ３１は、肩関節部２７の回転角度を変更し維持するためのものである。肩主アクチュエータ３０は、可変長リンクである肩主リンク３０Ｌ、肩主リンク３０Ｌの長さを変更する力を発生するモータ３０Ｍを有する。肩補助アクチュエータ３１は、可変長リンクである肩補助リンク３１Ｌ、肩補助リンク３１Ｌの長さを変更する力を発生するモータ３１Ｍを有する。アクチュエータは、ネジ機構を利用するものでも、油圧を利用するものでもよい。
肩主リンク３０Ｌの一端は、肩フレーム１９に設けられた肩リンク支持フレーム１９Ａの前側に接続する。肩リンク支持フレーム１９Ａは、肩フレーム１９の下側の左右に１個ずつ設ける。肩リンク支持フレーム１９Ａは、側面から見ると底辺を有しない長方形の上側の角を斜めに切った形状である。肩リンク支持フレーム１９Ａは、一定の幅を有する板状部材を折り曲げたような形状である。肩リンク支持フレーム１９Ａの前側に、肩主リンク３０Ｌの一端を２回転自由度で回転可能に取り付けられる肩主リンク取付部Ｊ１が設けられる。肩リンク支持フレーム１９Ａの後ろ側に、肩補助リンク３１Ｌの一端を２回転自由度で回転可能に取り付けられる肩補助リンク取付部Ｊ２が設けられる。
肩主リンク３０Ｌの他端は、上腕部２４に２回転自由度で回転可能に接続する。肩補助リンク３１Ｌの他端は、肩主リンク３０Ｌに２回転自由度で回転可能に接続する。肩主リンク３０Ｌおよび肩補助リンク３１Ｌは、軸回りの１回転自由度を有する。軸回りの１回転自由度とは、リンクの両端で軸の回りの回転角度が異なるようにできることを意味する。他の可変長リンクおよび固定長リンクも、軸回りの１回転自由度を有する。
上腕部２４には、肩主リンク３０Ｌが取り付けられる上腕リンク取付部Ｊ３が設けられる。上腕リンク取付部Ｊ３と肩関節部２７の間の距離は、予め決められており、変化しない。肩主リンク３０Ｌには、肩補助リンク３１Ｌが取り付けられる肩主リンク補助リンク取付部Ｊ４が設けられる。上腕リンク取付部Ｊ３と肩主リンク補助リンク取付部Ｊ４の間の距離は、予め決められており、変化しない。
肩主リンク３０Ｌおよび肩補助リンク３１Ｌの長さを決めると、肩関節部２７に対する上腕部２４の接続角度を決めることができる。肩主リンク３０Ｌおよび肩補助リンク３１Ｌの長さをどちらも長くすると、上腕部２４が上に移動する。肩主リンク３０Ｌおよび肩補助リンク３１Ｌの長さをどちらも短くすると、上腕部２４が下に移動する。肩主リンク３０Ｌだけを長くすると、上腕部２４が後側に移動する。肩補助リンク３１Ｌだけを長くすると、上腕部２４が前側に移動する。
腕部１０は、肘関節部２８の回転角度を変更し維持するために、肘内側リンク３２Ｌ、肘外側リンク３３Ｌ、肘内側アクチュエータ３２および肘外側アクチュエータ３３を有する。腕部１０の内側は、胴体部１１に近い側である。腕部１０の外側は、胴体部１１から遠い側である。肘内側リンク３２Ｌおよび肘外側リンク３３Ｌは、固定長のリンクである。肘内側アクチュエータ３２および肘外側アクチュエータ３３は、移動部材３２Ｄおよび移動部材３３Ｄをそれぞれ移動させるリニアアクチュエータである。移動部材３２Ｄに、肘内側リンク３２Ｌの他端が接続する。移動部材３３Ｄに、肘外側リンク３３Ｌの他端が接続する。肘内側アクチュエータ３２および肘外側アクチュエータ３３は、上腕部２４に設けられる。
肘内側リンク３２Ｌの一端は、前腕部２５に２回転自由度で回転可能に接続する。前腕部２５には、肘内側リンク３２Ｌの一端が回転可能に取り付けられる前腕リンク取付部Ｊ５が設けられる。肘内側リンク３２Ｌの他端は、移動部材３２Ｄに回転可能に取り付けられる。移動部材３２Ｄには、肘内側リンク３２Ｌの他端が回転可能に取り付けられる上腕内側リンク取付部Ｊ６が設けられる。移動部材３２Ｄは、肘内側アクチュエータ３２により移動する。
肘外側リンク３３Ｌの一端は、肘内側リンク３２Ｌに２回転自由度で回転可能に取り付けられる。肘内側リンク３２Ｌには、肘外側リンク３３Ｌの一端が回転可能に取り付けられる肘内側リンク外側リンク取付部Ｊ７が設けられる。肘外側リンク３３Ｌの他端は、移動部材３３Ｄに回転可能に取り付けられる。移動部材３３Ｄには、肘外側リンク３２Ｌの他端が回転可能に取り付けられる上腕外側リンク取付部Ｊ８が設けられる。移動部材３３Ｄは、肘外側アクチュエータ３３により移動する。
前腕リンク取付部Ｊ５は、肘関節部２８から決められた距離の位置に前腕部２５に設けられる。肘内側リンク外側リンク取付部Ｊ７は、前腕リンク取付部Ｊ５から決められた距離の位置に肘内側リンク３２Ｌに設けられる。モータ３２Ｍは、移動部材３２Ｄの位置を移動させる力を発生する。モータ３３Ｍは、移動部材３３Ｄの位置を移動させる力を発生する。
移動部材３２Ｄおよび移動部材３３Ｄの位置が決まると、肘関節部２８の角度が決まる。移動部材３２Ｄおよび移動部材３３Ｄを肩関節部２７の方に移動させると、前腕部２５が上に移動する。移動部材３２Ｄおよび移動部材３３Ｄを肘関節部２８の方に移動させると、前腕部２５が下に移動する。移動部材３２Ｄだけを肩関節部２７の方に移動させると、前腕部２５が肩フレーム１９の中央の方へ斜め上に移動する。移動部材３２Ｄだけを肘関節部２８の方に移動させると、前腕部２５が肩フレーム１９の外側の方へ斜め下に移動する。移動部材３３Ｄだけを肩関節部２７の方に移動させると、前腕部２５が肩フレーム１９の外側の方へ斜め上に移動する。移動部材３３Ｄだけを肘関節部２８の方に移動させると、前腕部２５が肩フレーム１９の中央の方へ斜め下に移動する。
腕部１０は、手首関節部２９の回転角度を変更し維持するために、可変長リンクをそれぞれ有する前腕正面アクチュエータ３４、前腕外側アクチュエータ３５および前腕内側アクチュエータ３６を有する。
３本の可変長リンクである前腕正面リンク３４Ｌ、前腕外側リンク３５Ｌおよび前腕内側リンク３６Ｌは、一端が前腕部２５に２回転自由度で回転可能に接続し、他端が手部２６に２回転自由度で回転可能に接続する。
前腕部２５は、手首関節部２９から決められた距離の位置に３方向の突起を有する。前腕部２５が延在する方向に垂直な平面において、突起の間の角度は、９０度、９０度、１８０度である。９０度の角度で他の突起に挟まれた突起に、前腕正面リンク取付部Ｊ９が設けられる。前腕正面リンク取付部Ｊ９が設けられた突起よりも前腕部２５において外側に位置する突起に、前腕外側リンク取付部Ｊ１０が設けられる。内側に位置する突起には、前腕内側リンク取付部Ｊ１１が設けられる。前腕正面リンク取付部Ｊ９は、基準状態で回転軸保持ヨーク１３Ｂと対向する位置に設けられる。
板状の手部２６には、手首関節部２９を中心にして等距離の位置に、手正面リンク取付部Ｊ１２、手外側リンク取付部Ｊ１３および手内側リンク取付部Ｊ１４が設けられる。手正面リンク取付部Ｊ１２、手外側リンク取付部Ｊ１３および手内側リンク取付部Ｊ１４は、手首関節部２９を結ぶ線分が互いに１２０度の角度を有する位置に設けられる。基準状態では、手正面リンク取付部Ｊ１２は、前腕部２５および前腕正面リンク取付部Ｊ９が存在する平面上に存在する位置に設けられる。
前腕正面リンク取付部Ｊ９には、前腕正面リンク３４Ｌの一端が回転可能に取り付けられる。手正面リンク取付部Ｊ１２には、前腕正面リンク３４Ｌの他端が回転可能に取り付けられる。前腕外側リンク取付部Ｊ１０には、前腕外側リンク３５Ｌの一端が回転可能に取り付けられる。手外側リンク取付部Ｊ１３には、前腕外側リンク３５Ｌの他端が回転可能に取り付けられる。前腕内側リンク取付部Ｊ１１には、前腕内側リンク３６Ｌの一端が回転可能に取り付けられる。手内側リンク取付部Ｊ１４には、前腕内側リンク３６Ｌの他端が回転可能に取り付けられる。前腕正面リンク取付部Ｊ９、前腕外側リンク取付部Ｊ１０および前腕内側リンク取付部Ｊ１１は、前腕部２５に設けられる。手正面リンク取付部Ｊ１２、手外側リンク取付部Ｊ１３および手内側リンク取付部Ｊ１４は、手部２６に設けられる。
前腕正面リンク３４Ｌ、前腕外側リンク３５Ｌおよび前腕内側リンク３６Ｌの長さを決めると、手首関節部２９の角度が決まる。手首関節部２９は、手部２６を前腕部２５に対して２回転自由度で傾けることができ、かつ前腕部２５が延在する方向の回りを回転させることもできる。
手部２６は、人間の手と同様な形状で５本指である。５本の指のそれぞれは、３個の指関節部を有する。なお、手部は少なくとも３本の指部を有すればよい。手部２５を含む腕部１０の構造は、特許文献１で開示されている人型ロボットが有する上肢部と同様である。手部２６の構造および制御方法は、周知の技術を使用する。そのため、手部については、詳しくは説明しない。
図１８を参照して、足入力装置６の構造を説明する。図１８(A)に足入力装置６の平面図を、図１８(B)に正面図を、図１８(C)に右側面図を示す。足入力装置６は、ベース板４１、脚部４２、足入力ユニット４３１、４３２、４３３、４３４を有する。足入力ユニット４３１、４３２、４３３、４３４は、ベース板４１の上面に固定される。２個の脚部４２は、ベース板４１の両側に接続し、ベース板４１を支持する。足入力装置６を電動車イス５に搭載する場合には、脚部４２が電動車イス５と接触する。足入力ユニット４３は、オペレータ９０の左足の側から足入力ユニット４３１、４３２、４３３、４３４と、番号をつける。一般的に足入力ユニット４３を意味する場合には、添え字ｊ(ｊは、１,２,３,４のどれか)を付加しない符号４３を使用する。
図１９から図２１を参照して、足入力ユニット４３の構造を説明する。図１９は、足入力装置６で使用する足入力ユニット４３の斜視図である。図１９(A)に、足載置部も含めた足入力ユニット４３の斜視図を示す。図１９(B)に、足載置部を透視した足入力ユニット４３の斜視図を示す。図２０は、足入力ユニットの構造を説明する足載置部を除いた状態での図である。図２０(A)は、足入力ユニットの斜視図である。図２０(B)が、足入力ユニットの正面図であり、図２０(A)に示す矢視方向Ｃから見た図である。図２０(C)が、足入力ユニットの右側面図であり、図２０(A)に示す矢視方向Ｄから見た図である。図２１は、足入力ユニットの断面図である。図２１(A)は、図２０(C)に示すＡ−Ａ断面での断面図である。図２１(B)は、図２０(B)に示すＢ−Ｂ断面での断面図である。
足入力装置６に関して、以下のようにＸＹＺ座標を定義する。Ｘ軸は、足入力ユニット４３１、４３２、４３３、４３４が並ぶ方向である。番号が小さい足入力ユニット４３ｊから大きい番号に向かう方向をＸ軸の正の向きとする。Ｚ軸は高さ方向であり、高さが高くなる方向をＺ軸の正の向きとする。Ｙ軸は、Ｘ軸およびＹ軸と直交する方向である。足入力ユニット４３にオペレータ９０が足を載せた際に、つま先側の方向をＹ軸の正の向きとする。
足入力ユニット４３は、３軸のジンバル構造を有する。足入力ユニット４３は、足載置部４４、十字部材４５、Ｙ軸保持部材４６、Ｘ軸保持部材４７、垂直回転軸４８、垂直軸保持部材４９、前後傾斜角計測部５０、左右傾斜角計測部５１および回転角計測部５２を有する。足載置部４４は、オペレータ９０が足を載せる板状の部材である。足載置部４４は、オペレータ９０の足が入る凹部を設けている。サンダルのように、足の甲にひっかけるストラップを足載置部４４に設けてもよい。足載置部４４は、オペレータ９０が足を載せることができれば板状でなくてもよい。
十字部材４５は、直交する回転軸であるＸ軸およびＹ軸になる２本の円柱が十字状に組み合わさった部材である。Ｙ軸保持部材４６は、Ｙ軸を回転可能に上側から保持する部材である。Ｙ軸保持部材４６は、足載置部４４の下側に接続する。Ｘ軸保持部材４７は、Ｘ軸を回転可能に下側から保持する部材である。Ｙ軸保持部材４６およびＸ軸保持部材４７は、直方体状の外形を有する。Ｙ軸保持部材４６はＹ軸となる円柱を回転可能に保持する２枚の対向する板材と、２枚の板材をつなぐ板材とを有する。Ｘ軸保持部材４７はＸ軸となる円柱を回転可能に保持する２枚の対向する板材と、２枚の板材をつなぐ板材とを有する。Ｚ軸の方向から見ると、Ｙ軸保持部材４６とＸ軸保持部材４７は直交する。
垂直回転軸４８は、Ｘ軸保持部材４７の下面に垂直に接続する。垂直回転軸４８は、足載置部４４と交差する回転軸である。垂直軸保持部材４９は、垂直回転軸４８を回転可能に保持する。垂直軸保持部材４９は、垂直回転軸４８の下に存在する板状の部材である。垂直軸保持部材４９に設けられた貫通穴に、垂直回転軸４８の下端の部分が回転可能に挿入される。垂直回転軸４８と垂直軸保持部材４９の間には、回転を円滑にするベアリングが設けられている。十字部材４５、Ｙ軸保持部材４６、Ｘ軸保持部材４７、垂直回転軸４８および垂直軸保持部材４９は、足載置部を支持する回転支持部である。回転支持部は、３回転自由度で回転可能に足載置部を支持する。３回転自由度で回転可能とは、足載置部の前後方向に傾斜可能であり、かつ足載置部の左右方向に傾斜可能であり、かつ足載置部と交差する回転軸の回りに回転可能であることである。
足載置部４４は、その前後方向において前部が低くなるように傾くことができ、かつ後部が低くなるように傾くことができるように回転支持部に支持される。足載置部４４は、その左右方向において左側が低くなるように傾くことができ、かつ右側が低くなるように傾くことができるように回転支持部に支持される。足載置部４４は、垂直回転軸の回りの回転に関して、左回転も右回転もできるように回転支持部に支持される。
垂直軸保持部材４９は、垂直回転軸４８をベース板４１に対して垂直に回転可能に保持する。前後傾斜角計測部５０は、Ｘ軸の回りの回転により足載置部４４が前後方向に傾斜する角度である前後傾斜角を計測する。左右傾斜角計測部５１は、Ｙ軸の回りの回転により足載置部４４が左右方向に傾斜する角度である左右傾斜角を計測する。回転角計測部５２は、足載置部４４が垂直回転軸４８の回りに回転する角度である足回転角を計測する。
前後傾斜角および左右傾斜角では、足載置部４４が水平な状態（ベース板４１に対して平行な状態）での角度がゼロ度である。前後傾斜角および左右傾斜角は、正負の値をとることができる。足回転角では、足載置部４４が前方を向く状態での角度をゼロ度とする。足回転角は、正負の値をとることができる。
前後傾斜角計測部５０、左右傾斜角計測部５１および回転角計測部５２は、前後傾斜角、左右傾斜角および足回転角を検出する角度検出部である。前後傾斜角計測部５０、左右傾斜角計測部５１および回転角計測部５２のそれぞれは、ポテンショメータである。ポテンショメータは、検出する回転変位に比例する電圧を発生する。前後傾斜角計測部５０、左右傾斜角計測部５１および回転角計測部５２は、３軸ジャイロセンサを使用するものでもよい。３軸ジャイロセンサを使用する場合には、足載置部の裏面などに３軸ジャイロセンサを設置する。
中央の２個の足入力ユニット４３２、４３３では、左右傾斜角および足回転角をロボット１の遠隔操作に使用しない。足入力ユニット４３２、４３３では、左右に傾斜しないようにストッパを付加し、垂直回転軸４８の回りに回転しないようにストッパを付加している。なお、足入力ユニット４３２、４３３を、足載置部４４が左右に傾斜できず、垂直回転軸４８の回りに回転もできない構造にしてもよい。
前後傾斜角計測部５０が計測する前後傾斜角は、変数δELで表す。水平である場合にδEL＝０度とし、前側が低くなる場合をδEL＞０とする。
左右傾斜角計測部５１が計測する左右傾斜角は、変数δXELで表す。水平である場合にδXEL＝０度とし、右側が低くなる場合をδXEL＞０とする。
回転角計測部５２が計測する足回転角は、変数δAZで表す。足載置部４４が前方(Ｙ軸方向)を向く場合をδAZ＝０度とし、時計回り(右回り)の回転をδAZ＞０とする。
図２２は足入力ユニットで入力される動作と検出する角度の関係を説明する図である。図２２(A)に、δEL＞０が検出される状態を示す。図２２(Ｂ)に、δXEL＞０が検出される状態を示す。図２２(Ｃ)に、δAZ＞０が検出される状態を示す。
足入力ユニット４３１が計測する前後傾斜角、左右傾斜角、足回転角をδEL1、δXEL1、δAZ1とする。足入力ユニット４３２、４３３、４３４についても、δEL2、δXEL2、δAZ2、δEL3、δXEL3、δAZ3、δEL4、δXEL4、δAZ4と表現する。
足入力ユニット４３ｊが計測する前後傾斜角δELj、左右傾斜角δXELj、足回転角δAZjは、ロボット１の駆動機構または回転軸のどれかに割り当てられて、ロボット１を駆動機構を駆動させる、あるいは回転軸を回転させる。
図２３を参照して、遠隔操作装置３のソフトウェア構成を説明する。図２３は、実施の形態１に係るロボット遠隔操作システムの機能構成を説明するブロック図である。制御演算装置６０は、通信回線８３を介してロボット１と接続される。制御演算装置６０とロボット１は、通信回線８３を介して互いに通信する。通信回線８３により、制御演算装置６０からロボット１を制御する制御信号が送られる。ロボット１からは、現場カメラ４が撮影した画像や音声などが送られる。通信回線８３は、有線回線でも無線回線でもよく、公衆回線でも専用回線でもよい。通信回線８３には、用途に合わせた通信回線を使用する。ロボット１と制御演算装置６０との間の距離は、任意である。距離は、何千ｋｍも離れていてもよいし、１ｍでもよい。ヘッドマウントディスプレイ２、足入力装置６および指示読取カメラ７Ａ、７Ｂと制御演算装置６０との間は、ＬＡＮ８４で結ぶ。この明細書における遠隔操作とは、遠隔で機械を操作する方法で機械を制御（操作）するという意味である。遠隔操作する際には、遠隔操作される機械に操作指示または制御信号を送信する。ロボット１と制御演算装置６０の実際の距離は、遠隔でなくてもよい。足入力装置６と制御演算装置６０とを、ＬＡＮ１０を介さないで接続してもよい。
ロボット１は、現場カメラ４、胴体支持アーム１２などの骨格部７１、アーム接続部１４などの関節部７２、車両部９、モータ７３、アクチュエータ７４、制御部７５および通信部７６を、主に有して構成される。
骨格部７１は、胴体支持アーム１２、胴下部２１、胴上部２０、肩フレーム１９、上腕部２４、前腕部２５および手部２６である。関節部７２は、アーム接続部１４、胴体接続部１３、胴体交差回転部２３、肩フレーム回転部２２、肩関節部２７、肘関節部２８および手首関節部２９である。
モータ７３は、アーム接続部１４、胴体接続部１３、胴体交差回転部２３および肩フレーム回転部２２を、回転および静止させる動力を発生させる。アクチュエータ７４は、腕部１０の関節部を回転および静止させる動力を発生させる。アクチュエータ７４は、肩主アクチュエータ３０などである。
遠隔操作されるロボットにおいて、遠隔操作される部位を被操作部と呼ぶ。ロボット１では、アーム接続部１４、胴体接続部１３、胴体交差回転部２３、肩フレーム回転部２２、肩関節部２７、肘関節部２８、手首関節部２９および手部２６が被操作部になる。操作指示により遠隔操作されるロボットの１の部位を、操作対象部と呼ぶ。操作指示は、足入力ユニット４３などの入力ユニットまたは入力装置により入力される。操作対象部は、被操作部の少なくとも一部である。
制御部７５は、制御演算装置６０からの制御信号を基にモータ７３およびアクチュエータ７４を制御する。制御部７５は、内部に記憶部７７を有する。記憶部７７は、制御信号などを記憶する。通信部７６は、制御演算装置６０と双方向に通信する。
制御演算装置６０は、通信部６１、構造データ記憶部６２、状態データ記憶部６３、操作指示生成部６４、足入力装置インターフェイス部６５、音声処理部６６および制御信号生成部６７を主に有して構成される。足入力装置インターフェイス部は、図および以後の説明では、足入力装置ＩＦ部と表記する。通信部６１は、ロボット１などと通信する。構造データ記憶部６２は、ロボット１を遠隔操作中には変化しないデータを記憶する。状態データ記憶部６３は、現場カメラ４や指示読取カメラ７Ａ、７Ｂが撮影した画像や、操作指示データ(後で説明する)などの変化するデータを記憶する。構造データ記憶部６２には、指示動作対応データ６５Ｐを記憶しておく。指示動作対応データ６５Ｐは、足入力装置６で検出する角度と、ロボット１の動作の対応を表現するデータである。
操作指示データ生成部６４は、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂが撮影した画像を画像解析して操作指示データを生成する。生成される操作指示データは、腕部１０がすべき動作を指示するデータである。足入力装置ＩＦ部６５は、足入力装置６が検出する前後傾斜角などを受信して、状態データ記憶部６３に書き込む。制御信号生成部６７は、状態データ記憶部６３を参照して操作指示データおよび前後傾斜角などに基づき制御信号を生成する。
構造データ記憶部６２および状態データ記憶部６３は、ハードウェアとしてはメモリ部８２に対応する。通信部６１、操作指示データ生成部６４、足入力装置ＩＦ部６５、音声処理部６６および制御信号生成部６７は、メモリ部８２に記憶した専用プログラムをＣＰＵ８１で実行させることにより実現する。
操作指示データ生成部６４は、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂが撮影した画像からオペレータ９０の腕の姿勢を読取る。腕の姿勢とは、特徴点の互いの位置関係を意味する。特徴点は、胴体、肩、肘、手首などに設定される。操作指示データ生成部６４は、２個の画像から特徴点を抽出し、オペレータ９０の体格から決まる特徴点間の距離も利用して、特徴点の３次元位置を決める。
操作指示データ生成部６４は、特徴点の３次元位置から関節部７２の接続角度を決めて、操作指示データとする。操作指示データは、状態データ記憶部６３に書き込まれる。構造データ記憶部６２は、オペレータ９０の体格に関するデータ、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂの位置や撮影方向などを記憶する。なお、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂの撮影方向を変更できる場合は、その撮影方向は状態データ記憶部６３に記憶する。制御信号生成部６７は、構造データ記憶部６２および状態データ記憶部６３を参照して制御信号を生成する。
現場カメラ４が肩フレーム１９に対して回転可能な場合は、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂがオペレータ９０の頭部を含んで撮影し、頭部が向く方向に現場カメラ４を向ける操作指示データを生成する。その場合には、現場カメラ４は、頭部を含んでオペレータ９０を撮影する操作者撮影カメラである。操作指示データ生成部６４は、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂで撮影された操作者画像を画像解析して、オペレータ９０の頭部が向く方向である頭部指向方向を抽出する画像解析部である。制御信号生成部６７は、頭部指向方向に現場カメラ４が向くようにカメラ接続部を制御する制御信号を生成するカメラ制御部である。
足入力装置ＩＦ部６５は、足入力装置６が検出する前後傾斜角などを、決められた周期で取り込んで状態データ記憶部６３に書き込む。制御信号生成部６７は、足入力装置ＩＦ部６５が書き込んだデータから構造データ記憶部６２を参照して制御信号を生成する。足入力装置６が検出する前後傾斜角などは、制御信号生成部６７に入力される。制御信号生成部６７は、状態データ記憶部６３に格納された前後傾斜角などに基づき制御信号を生成する。
足入力装置６が検出する角度情報とロボット１の各部の動作との対応は、以下のようになる。中央の二つの足入力ユニット４３２、４３３により、車両部９を駆動するように遠隔操作する。両端の２つの足入力ユニット４３１、４３４により、アーム接続部１４、胴体接続部１３、肩フレーム回転部２２、胴体交差回転部２３を遠隔操作する。アーム接続部１４、胴体接続部１４、肩フレーム回転部２２および胴体交差回転部２３を、胴体回転駆動部と呼ぶ。足入力ユニット４３１により、アーム接続部１４および肩フレーム回転部２２を遠隔操作する操作指示を入力する。足入力ユニット４３４により、胴体接続部１３および胴体交差回転部２３を遠隔操作する操作指示を入力する。肩フレーム回転部２２は、姿勢変更部の１回転自由度を変更する。胴体交差回転部２３は、姿勢変更部の他の１回転自由度を変更する。
(ア)δEL1により、胴体接続部１３の胴体傾斜角を変更する。つまり、δEL1により、ＥＬ２軸すなわち胴体傾斜回転軸の回りの回転角度であるθEL2を変更する。δEL1＝０である場合に、θEL2＝０であり、胴下部２１と胴体支持アーム１２とが同じ方向を向く。δEL1＞０である場合に、θEL2＜０である。θEL1＜９０度、かつθEL2＜０である場合に、胴下部２１が胴体支持アーム１２よりも下に位置する。δEL1＜０である場合に、θEL2＞０である。θEL1＜９０度、かつθEL2＞０である場合に、胴下部２１が胴体支持アーム１２よりも上に位置する。δEL1とθEL2とが比例する。δEL1とθEL2との間の比例係数は、適切に決める。他の角度に関しても、比例係数は適切に決める。
(イ)δAZ1により、胴体接続部１３の胴体回転角を変更する。つまり、δAZ1により、ＡＺ２軸すなわち胴体回転軸の回りの回転角度であるθAZ2を変更する。δAZ1＝０である場合に、θAZ2＝０である。θAZ2＝０である場合に、胴上部２０が存在する側から見て、胴下部２１の正面方向が、胴体接続部１３が有する上部円柱１３Ａの正面方向と同じ方向になる。δAZ1＞０である場合に、θAZ2＞０である。θAZ2＞０である場合に、胴下部２１の正面方向が、胴体接続部１３が有する上部円柱１３Ａの正面方向よりも右側に位置する。δAZ1＜０である場合に、θAZ2＜０である。θAZ2＜０である場合に、胴下部２１の正面方向が、胴体接続部１３が有する上部円柱１３Ａの正面方向よりも左側に位置する。δAZ1とθAZ2とが比例する。
(ウ)δXEL1により、肩フレーム１９と胴上部２０との間の角度（肩フレーム回転角）を変更する。つまり、δXEL1により、ＥＬ３軸すなわち肩フレーム回転軸の回りの回転角度であるθEL3を変更する。δXEL1とθEL3とが比例する。δXEL1＝０である場合に、θEL3＝０である。θEL3＝０である場合に、肩フレーム１９と胴上部２０との間の角度は、基準状態における基準角度である。基準状態では腕部１０が鉛直下向きに向いており、肩フレーム１９と胴上部２０との間の基準角度は、腕部１０を鉛直下向きに向ける角度である。δXEL1＞０である場合に、θEL3＞０である。θEL3＞０である場合に、肩フレーム１９と胴上部２０との間の角度は、基準角度よりも小さい。基準角度よりも小さい場合に、腕部１０が胴上部２０よりも前側に存在する。δXEL1＜０である場合に、θEL3＜０である。θEL3＜０である場合に、肩フレーム１９と胴上部２０との間の角度は、基準角度よりも大きい。基準角度よりも大きい場合に、腕部１０が胴上部２０よりも後ろ側に存在する。
(エ)δEL2により、左のクローラ移動部１５Ｌの前進または停止または後進を遠隔操作する。δEL2＝０である場合に、クローラ移動部１５Ｌの車軸１６Ｌにブレーキがかけられて、クローラ１７Ｌは回転しない。δEL2＞０である場合に、|δEL2|に応じた速度で、クローラ１７Ｌが前進する方向に回転する。δEL2＜０である場合に、|δEL2|に応じた速度で、クローラ１７Ｌが後進する方向に回転する。
δAZ2およびδXEL2は、ロボット１を遠隔操作する上で使用しない。
(オ)δEL3により、右のクローラ移動部１５Ｒの前進または停止または後進を遠隔操作する。δEL3＝０である場合に、右のクローラ移動部１５Ｒの車軸１６Ｒにブレーキがかけられて、クローラ１７Ｒは回転しない。δEL3＞０である場合に、|δEL3|に応じた速度で、クローラ１７Ｒが前進する方向に回転する。δEL3＜０である場合に、|δEL3|に応じた速度で、クローラ１７Ｒが後進する方向に回転する。
δAZ3およびδXEL3は、ロボット１を遠隔操作する上で使用しない。
(カ)δEL4により、胴体支持アーム１２の仰角を変更する。つまり、δEL4により、ＥＬ１軸すなわち仰角回転軸の回りの回転角度であるθEL1を変更する。δEL4と９０−θEL1とが比例する。δEL4＝０である場合に、θEL1＝９０度である。θEL1＝９０度である場合に、胴体支持アーム１２は、車両部９の上面に垂直である。δEL4＞０である場合に、θEL1＜９０度であり、胴体支持アーム１２は前方に傾く。δEL4＜０である場合に、θEL1＞９０度であり、胴体支持アーム１２は後方に傾く。
(キ)δAZ4により、胴体支持アーム１２の方位角を変更する。つまり、δAZ4により、ＡＺ１軸すなわち方位回転軸の回りの回転角度であるθAZ1を変更する。δAZ4とθAZ1とが比例する。δAZ4＝０である場合に、θAZ1＝０であり、胴体支持アーム１２が車両部９の真正面を向く。|θAZ1|＜９０度である場合に、胴体支持アーム１２は、車両部９の前方に向いている。δAZ4＞０である場合に、θAZ1＞０であり、胴体支持アーム１２は右に回転する。δAZ4＜０である場合に、θAZ1＜０であり、胴体支持アーム１２は左に回転する。
(ク)δXEL4により、胴体交差回転部２３において胴上部２０の胴下部２１に対する回転角度（胴体交差回転角）を変更する。つまり、δXEL4により、ＸＥＬ軸すなわち胴体交差回転軸の回りの回転角度であるθXELを変更する。δXEL4とθXELとが比例する。δXEL4＝０である場合に、θXEL＝０である。θXEL＝０である場合に、胴上部２０と胴下部２１が１直線上に延在し、肩フレーム１９と胴下部２１とは直交する。δXEL4＞０である場合に、θXEL＞０である。θXEL＞０である場合に、胴体部１１を前から見て、胴上部２０が胴下部２１よりも右側に位置する。肩フレーム１９の右側が下がる。δXEL4＜０である場合に、θXEL＜０である。θXEL＜０である場合に、胴体部１１を前から見て、胴上部２０が胴下部２１よりも左側に位置する。肩フレーム１９の左側が下がる。
この実施の形態１では、足入力ユニット４３１は、胴体接続部１３を操作対象部とする胴体操作ユニットである。足入力ユニット４３１は、姿勢変更部の１回転自由度も操作対象部に含む。足入力ユニット４３２は、クローラ移動部１５Ｌを操作対象部とする左走行部操作ユニットである。足入力ユニット４３３は、クローラ移動部１５Ｒを操作対象部とする右走行部操作ユニットである。足入力ユニット４３４は、アーム接続部１４を操作対象部とするアーム操作ユニットである。足入力ユニット４３４は、姿勢変更部の他の１回転自由度も操作対象部に含む。
上で説明した足入力装置６で検出する角度とロボット１の動作との対応は、指示動作対応データ６５Ｐとして構造データ記憶部６２に記憶されている。指示動作対応データ６５Ｐには、比例係数も記憶する。指示動作対応データ６５Ｐを変更することで、ロボット１の制御方法を容易に変更することができる。図２４に、実施の形態１での指示動作対応データ６５Ｐを示す。比例係数は、足入力ユニット４３で検出する角度範囲と、操作対象部の制御範囲に応じて決める。足入力ユニット４３で検出する角度と、制御される角度または速度の間の関係を、折れ線や２次関数などで近似してもよい。
足入力装置６によるクローラ移動部１５Ｌ、１５Ｒの遠隔操作方法を説明する。車両部９を前進させる場合には、オペレータ９０は左足を足入力ユニット４３２に載せ、右足を足入力ユニット４３３に載せる。両足をつま先側が低くなるように踏み込む。両足でつま先側の高さが同じように低くなるようにする。そうすることで、クローラ移動部１５Ｌ、１５Ｒが同じ速度で前進する方向に移動して、車両部９は前進する。かかと側が低くなるように、両足で同じように踏み込むと、クローラ移動部１５Ｌ、１５Ｒが同じ速度で後進する方向に移動して、車両部９は後進する。
車両部９にゆるやかな左回転をさせる場合は、右足と左足でつま先側が低くなるように踏み込むが、右足が左足よりもつま先がより低くなるようにする。クローラ移動部１５Ｒが、クローラ移動部１５Ｌよりも速く前進するので、車両部９は前進しながら左に回転する。回転の速さは、クローラ移動部１５Ｒ、１５Ｌの速度差が大きいほど速くなる。
左回転する場合で説明したが、右回転させる場合は、左足の踏み込み量を大きくすればよい。
前後移動なしで、その場所で車両部９を左回転させる場合には、右足はつま先が低くなるように踏み込み、左足はかかとが低くなるように踏み込む。そうすることで、クローラ移動部１５Ｒは前進し、クローラ移動部１５Ｌは後進する。その結果、車両部９は、前後移動なしで左回転する。前後移動なしで車両部９を右回転させることもできる。
足入力装置６により、胴体回転駆動部を遠隔操作する方法を説明する。車両部９を停止または定速で移動させている状態で、左足で足入力ユニット４３１を操作して、胴体接続部１３および肩フレーム回転部２２を遠隔操作する。右足で足入力ユニット４３４を操作して、アーム接続部１４と胴体交差回転部２３を遠隔操作する。
左足を足入力ユニット４３１の足載置部４４に載せて、つま先が低くなるように踏み込むと、胴体部１１が胴体支持アーム１２に対して前側に傾斜する。左足をかかとが低くなるように踏み込むと、胴体部１１が胴体支持アーム１２に対して後側に傾斜する。左足のつま先を左側に回転させると、胴体部１１が胴体回転軸の回りに胴体支持アーム１２に対して左へ回転する。つま先を右側に回転させると、胴体部１１が胴体支持アーム１２に対して右へ回転する。左足を左側の側面が低くなるように傾けると、肩フレーム回転部２２が胴上部２０に対して上側に回転する。左足を右側の側面が低くなるように傾けると、肩フレーム回転部２２が胴上部２０に対して下側に回転する。
左足の前後方向の傾斜角度と足回転角の変化と、胴体部１１の胴体支持アーム１２に対する動きが、左足を動かした方向に胴体部１１が動くような関係（動きの相似関係と呼ぶ）にあるので、オペレータ９０が操作しやすい。
右足を足入力ユニット４３４の足載置部４４に載せて、つま先が低くなるように踏み込むと、胴体支持アーム１２が車両部９に対して前側に傾斜する。右足をかかとが低くなるように踏み込むと、胴体支持アーム１２が車両部９に対して後側に傾斜する。右足のつま先を左側に回転させると、胴体支持アーム１２が車両部９に対して左へ回転する。つま先を右側に回転させると、胴体支持アーム１２が車両部９に対して右へ回転する。右足を左側の側面が低くなるように傾けると、胴体交差回転部２３が左の腕部１０が低くなるように回転する。右足を右側の側面が低くなるように傾けると、胴体交差回転部２３が右の腕部１０が低くなるように回転する。
右足の前後方向の傾斜角度と足回転角の変化と、胴体支持アーム１２の車両部に対する動きが、動きの相似関係にあるので、オペレータ９０が操作しやすい。
左足の左右方向の傾斜角度の変化により胴体部１１を回転させてもよい。同様に、右足左右方向の傾斜角度の変化により胴体支持アーム１２を回転させてもよい。左足で胴体支持アーム１２を操作し、右足で胴体部１１を操作してもよい。
音声処理部６６は、音声認識部６８と音声制御部６９とを有する。音声認識部６８は、オペレータ９０の音声から予め決められた特定の語句を抽出する。オペレータ９０の音声は、マイク８から入力される。音声制御部６９は、抽出した語句に応じた操作指示データを生成する。音声制御部６９が生成した操作指示データは、状態データ記憶部６３に書き込まれる。制御信号生成部６７は、状態データ記憶部６３を参照して操作指示データに応じた制御信号を生成する。
特定の語句は、例えば、ストップ、右、左、上、下、キープ、キープ解除などである。語句と、語句から生成される操作指示データの対応は、例えば、以下のようになる。
ストップからは、ロボット１の動作を停止させる操作指示データが生成される。右、左、上、下からは、手部２６を決められた移動距離だけ右、左、上、下の指示された方向に移動させる操作指示データが生成される。キープからは、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂからの操作指示の読取を停止して、腕部１０を静止させる操作指示データが生成される。キープ解除からは、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂからの操作指示の読取を開始する操作指示データが生成される。
右、左、上、下などの移動させる語句は、移動対象を指示する語句とともに使用してもよい。その場合には、移動対象を指示する語句も、音声認識できる特定の語句に含める。移動対象を指示する語句は、例えば、右手、左手、右肘、左肘などである。
音声認識部６８は、上記とは異なる語句を認識できたり、上記の語句の中で認識しない語句があったりしてもよい。音声制御部６９は、音声認識部６８が抽出した語句に応じてロボット１を停止または動作させることができれば、どのようなものでもよい。
図示していないが、電動車イス５には、その移動を制御する操縦桿などが設けられている。オペレータ９０は電動車イス５の操縦を開始する前には、キープと発声する。そうすると、腕部１０がその時点の状態を保持して、オペレータ９０が腕を動かしてもロボット１Ｃの腕部１０は動かなくなる。その状態で、オペレータ９０は電動車イス５を操縦桿などで操縦して所望の位置へ移動させる。その後、オペレータ９０が腕部１０を操作する姿勢を取った後に、キープ解除と発声する。オペレータ９０は、腕部１０の遠隔操作を再開できる。電動車イス５は、オペレータ９０を乗せて移動する操作者移動部である。
動作を説明する。オペレータ９０が電動車イス５に座り、ロボット１の遠隔操作を開始する。オペレータ９０が両腕を動かすと、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂが両腕の動きを読み取り、ロボット１の２本の腕部が、オペレータ９０の両腕の動きに応じて移動する。オペレータ９０は、両腕を動かしながら、足を使って足入力装置６から車両部９、アーム接続部１４、胴体接続部１３、肩フレーム回転部２２および胴体交差回転部２３を遠隔操作できる。
足入力装置６により車両部９を遠隔操作して、胴体部１１および腕部１０を作業する位置に移動させる。足入力装置６により、胴体回転駆動部を遠隔操作して、胴体部１１および腕部１０を作業に適した位置に配置し、作業に適した姿勢を取らせる。胴体回転駆動部および腕部１０を遠隔操作して、ロボット１を遠隔操作して作業をする。ロボット１および遠隔操作装置３では、このような遠隔操作を１人のオペレータ９０で実施できる。１人でのロボットの遠隔操作を可能とすることで、省人化の効果が大きい。
足入力装置６を備えない遠隔操作システムでは、ロボット１を遠隔操作するには、２人のオペレータ９０が必要である。例えば、ロボット１の腕部および手部を１人が遠隔操作し、車両部９および胴体部１１などをもう１人が遠隔操作する。足入力装置６を備えない遠隔操作システムにおいて１人で遠隔操作する場合には、車両部で移動している状態では、腕部を使うことができないなどの操作上の制約が非常に多くなる。
これに対して、遠隔操作装置３を使用する場合には、ロボット１を１人のオペレータで制約を少なくして遠隔操作できる。今まで２人のオペレータが必要だった操作を、１人で実行できる。その結果、人員削減、省力化、操作自由度の向上などのメリットが生まれる。２人作業の場合は、２人の操作のタイミング合わせなどが難しい場合があり、ロボットを遠隔操作する上で、オペレータの負担が大きい。本開示に係るロボット遠隔操作システムによれば、１人でロボットを遠隔操作できる。１人作業となることで、オペレータは自分のペースで作業できるようになり、作業品質が向上することが期待される。遠隔操作システムを１つに統合したことで、システムが簡素化されて、製造コストも低減できる。
特に、対象物を把持した状態で、クローラを有する車両部で移動させたい場合など、ロボット側と車両部側の遠隔操作のタイミングを、１人のオペレータが適切に決めることができる。その結果、さまざまな遠隔操作の作業環境において、オペレータの負担を少なくして効率的に遠隔操作ができるようになる。
本開示に係る遠隔操作システムでは、予期しない事象が発生する状況でも、その状況に適した動作をロボットが取れるように、オペレータの判断により高度な遠隔操作が可能である。人工知能技術を応用した自律型のロボットでは対応できないような多様な環境において、本開示に係るロボット遠隔操作システムによれば、オペレータが非常に臨機応変な作業指示ができるようになる。
オペレータ９０は、電動車イス５に着座した状態で足および手を使用して、ロボットを遠隔操作する。状況に応じて、オペレータ自身が移動した方が円滑な操縦が可能であると想定される場合には、入力装置からオペレータが離れることなく、自由に場所を移動しながら、遠隔操作できる。例えば、ロボットとの位置関係、距離関係などを補正しながら、ロボットを遠隔操作できる。また、無線の電波状態の変化などに応じて、電波状態がよい位置にオペレータが移動することができる。限られたエリアの中に制約されることなく、自由に移動しながら、ロボットの遠隔操作が可能となる。従来の遠隔操作システムでは、オペレータが自由に動き回ることはできない。オペレータが移動したことを把握するための位置センサーの検出範囲内でだけ、オペレータが移動することを許容している。
オペレータ９０はヘッドマウントディスプレイ２を装着して、現場カメラ４が撮影する画像を見ながらロボット１を遠隔操作できる。現場カメラ４が撮影する画像は、ロボット１の位置にオペレータ９０が居る場合に、オペレータ９０が見る画像である。現場の状況を視覚的に把握しながら、ロボット１を遠隔操作できる。現場の音声をオペレータ９０が聞くことができ、現場の状況をより正確に、オペレータ９０が把握できる。
音声によりロボット１を遠隔操作することもでき、足や手の動きでは入力しにくい微小な動きなどもロボット１にさせることができる。また、音声により、足や手の動きによる遠隔操作の一時停止などもできる。つまり、音声によってもロボットを遠隔操作できるようにしているので、オペレータの意図通りの操作をロボットにさせることがより容易になる場合がある。
本開示に係るロボットの遠隔操作システムの適用先は、非常に多岐にわたる。例えば、以下が考えられる。
・人命に係る危険作業において人間の代替作業を必要とされる分野。
・省人化を要求される分野。介護分野や農業分野など。
・テレワークの実現を図る遠隔操作事業分野。
例えば、以下のような作業に使用することが期待される。
・地雷、爆弾などを処理する作業。
・テロ対応時の人命に関わる危険な作業。
・事故が発生した原子力発電所での作業。
・化学物質等での長時間作業が不可能な作業環境での作業。塗装作業など。
上に例を示したどの作業も、ロボットだけでは対応できないような作業である。ロボットが人工知能を有していたとしても、ロボットだけでは対応することは難しい。これらの作業では、作業内容を予め決めることができない。予測不可能な事態が発生し、臨機応変な判断が必要となる作業である。そのような作業では、人の判断を利用する遠隔操作が必要である。両手を使用する細かい作業まで、人がロボットを遠隔操作できるようになれば、社会的に非常に有益である。本開示に係るロボットの遠隔操作システムは、両手を使用する細かい作業まで、人がロボットを遠隔操作できるようにするものである。
また、重要施設などを警備する分野でも、ロボットの遠隔操作システムは活用できる。無人通信局での、２４時間警備などに適用できる。必要な場合に、人によりロボットを遠隔操作することで、例えば、監視、警備業務での業務の質を向上させることができる。
足入力装置６から入力する動作と、ロボット１の動きとの対応関係は変更してもよい。例えば、４個の中の両側の足入力ユニット４３１、４３４で車両部９を遠隔操作してもよい。足入力ユニット４３１でアーム接続部１４を操作して、足入力ユニット４３４で胴体接続部１３を操作してもよい。足入力ユニット４３１で胴体交差回転部２３を操作し、足入力ユニット４３４で肩フレーム回転部２２を操作してもよい。足入力ユニット４３１で姿勢変更部の１回転自由度を変更するように遠隔操作し、足入力ユニット４３４で姿勢変更部の１回転自由度を変更するように遠隔操作してもよい。姿勢変更部の少なくとも１回転自由度を、足入力ユニット４３１、４３４とは異なる足入力ユニットで遠隔操作するようにしてもよい。
足入力ユニットは、前後傾斜角、左右傾斜角、足回転角のどれか１個または２個だけを検出するものを使用してもよい。足入力ユニットを使用する遠隔操作装置は、ロボット以外を遠隔操作するために使用してもよい。その場合には、操作対象を制御する制御装置に、足入力ユニットが検出する角度情報を入力すればよい。足入力ユニットが検出する角度情報とは、前後傾斜角、左右傾斜角および足回転角の何れか少なくとも１つである。
前後傾斜角および左右傾斜角を検出する足入力ユニットでは、回転支持部は足載置部を前後方向に傾斜可能に、かつ左右方向に傾斜可能に支持する。前後傾斜角および足回転角を検出する足入力ユニットでは、回転支持部は足載置部を前後方向に傾斜可能に、かつ足交差回転軸の回りに回転可能に支持する。左右傾斜角および足回転角を検出する足入力ユニットでは、回転支持部は足載置部を左右方向に傾斜可能に、かつ足交差回転軸の回りに回転可能に支持する。
前後傾斜角を検出する足入力ユニットでは、回転支持部は足載置部を前後方向に傾斜可能に支持する。左右傾斜角を検出する足入力ユニットでは、回転支持部は足載置部を左右方向に傾斜可能に支持する。足回転角を検出する足入力ユニットでは、回転支持部は足載置部を足交差回転軸の回りに回転可能に支持する。
前後傾斜角、左右傾斜角および足回転角を検出できる足入力ユニットを使用し、検出しない角度情報に関しては傾斜または回転しないように、回転支持部にロックをかけてもよい。検出しない角度情報に関しては傾斜または回転できる構造を有さず、前後傾斜角、左右傾斜角および足回転角の中の１個または２個の角度情報を検出できる構造を有する足入力ユニットを使用してもよい。２個の角度情報を検出できる足入力ユニットを使用して、検出しない角度情報に関しては傾斜または回転できないようにロックをかけてもよい。
足入力ユニットは、３個以下でも５個以上でもよい。遠隔操作に必要な個数の足入力ユニットを、備えればよい。遠隔操作に必要な足入力ユニットの個数は、ロボット１の動きの中でオペレータが足で遠隔操作する部位の個数と、１個の足入力ユニットで遠隔操作できる部位の数などに応じて決めればよい。足入力ユニットの配置は横１列でなくてもよく、２列にしたり、１列でも中央を前に出したり、後ろに配置したりしてもよい。図２５に、４個の足入力ユニットの配置の変形例を示す。図２５(A)は、２個を２列の正方形状に配置した場合である。図２５(B)は、両端の２個の足入力ユニットを前に出した場合である。図２５(C)は、中央の２個の足入力ユニットを前に出した場合である。図２５に示す以外の配置で、足入力ユニットを配置してもよい。
ロボット１が有する胴体接続部、アーム接続部、車両部、胴体交差回転部および肩フレーム回転部を足入力装置で遠隔操作したが、一部は足入力装置による遠隔操作の対象から除外してもよい。胴体接続部、アーム接続部、車両部および姿勢変更部の何れか少なくとも一つを含む被操作部を足入力装置で遠隔操作すればよい。なお、姿勢変更部は、胴体交差回転部および肩フレーム回転部を有する。足入力装置が有する足入力ユニットは、被操作部の少なくとも一部である操作対象部を遠隔操作する。足入力ユニットの操作対象部をオペレータが変更する操作対象切替部を備えるようにしてもよい。姿勢変更部を有しないロボットを足入力装置で遠隔操作する場合には、胴体接続部、アーム接続部および車両部の何れか少なくとも一つを被操作部が含むことになる。
姿勢変更部は、胴体交差回転部および肩フレーム回転部のどちらか一方だけを有するものでもよい。ロボットは、姿勢変更部を備えなくてもよい。ロボットが姿勢変更部を備えない場合は、足入力装置が検出する角度信号に基づき遠隔操作される被操作部は、胴体接続部、アーム接続部および車両部の何れか少なくとも一つを含むことになる。ロボットは、少なくとも２本の腕部、肩フレーム、胴本体部および肩フレーム回転部を有し、車両部を有さないようにしてもよい。車両部を有さないロボットでは、胴本体部の下側に存在して胴本体部が接続する部材を胴基部と呼ぶ。腕部、肩フレーム、胴本体部、胴体交差回転部および肩フレーム回転部の少なくとも一つは、実施の形態１に示す構造とは異なる構造を有するものでもよい。
ロボットが通常の道路を移動する場合には、車両部はクローラを使用しない通常の自動車でもよい。車両部は、車輪を使用して車輪の回転により移動する車両であればよい。
遠隔操作装置は、電動車イスではなく、電動以外の動力源による車イス、人が動かす車イスに搭載されてもよい。車イスではなく、オープンカーなどの車両に搭載してもよい。電動車イスとは異なる車両も、オペレータを乗せて移動する操作者移動部である。遠隔操作装置は、移動する手段を備えないイスに搭載してもよい。
遠隔操作装置は、腕部を遠隔操作する機能を有しなくてもよい。足入力装置を有して、オペレータが足でロボットを遠隔操作するようにしてもよい。
腕部を遠隔操作するために、オペレータが腕部に装着するような入力装置を使用してもよい。また、他の方法で腕部を遠隔操作する操作指示を、オペレータが入力するようにしてもよい。
以上のことは、他の実施の形態でも当てはまる。
実施の形態２．
実施の形態２は、ロボット１が大きな段差を乗り越えて移動できるように、クローラの前側にクローラに対する角度が変更可能なサブクローラを備えるように、実施の形態１を変更した場合である。図２６から図３０を参照して、実施の形態２に係るロボット１Ａの構造を説明する。図２６から図３０は、ロボット１Ａの全体の斜視図、正面図、右側面図、背面図および平面図である。図２６から図３０について、実施の形態１の場合の図２から図７と異なる点を説明する。
車両部９Ａは、左右のクローラ移動部１５の外側かつ前側にそれぞれ１個のサブクローラ移動部３７を有する。サブクローラ移動部３７は、隣接するクローラ移動部１５と連動して停止および移動する副走行部である。サブクローラ移動部３７は、車輪３８、サブクローラ３９およびサブクローラ角度変更部４０を有する。車輪３８は、少なくとも２個の車輪軸により駆動される。サブクローラ移動部３７の１個の車輪軸は、クローラ移動部１５が有する車輪１６と共通である。残りの車輪軸は、車輪３８だけを駆動する。サブクローラ３９は、車輪３８にかけ渡される。サブクローラ３９も、クローラ１７と同様に、金属製の板がつなげられた輪状である。車輪３８が回転すると、サブクローラ３９が回転する。サブクローラ角度変更部４０は、サブクローラ３９のクローラ１７に対する上下方向の角度を変更する。
左のサブクローラ移動部３７Ｌおよびクローラ移動部１５Ｌは、連動して動く。連動して動くとは、車輪３８Ｌが車輪１６Ｌと連動して停止および回転することである。右のサブクローラ移動部３７Ｒおよびクローラ移動部１５Ｒは、連動して動く。連動して動くとは、車輪３８Ｒが車輪１６Ｒと連動して停止および回転することである。クローラ移動部１５Ｌおよびサブクローラ移動部３７Ｌと、クローラ移動部１５Ｒおよびサブクローラ移動部３７Ｒとは、互いに独立に駆動できる。サブクローラ角度変更部４０Ｌとサブクローラ角度変更部４０Ｒは、互いに独立に駆動できる。サブクローラ角度変更部４０Ｌは、サブクローラ３９Ｌのクローラ１７Ｌに対する上下方向の角度を変更する左副走行部角度変更部である。サブクローラ３９Ｌのクローラ１７Ｌに対する上下方向の角度は、サブクローラ移動部３７Ｌのクローラ移動部１５Ｌに対する上下方向の角度である。サブクローラ角度変更部４０Ｒは、サブクローラ３９Ｒのクローラ１７Ｒに対する上下方向の角度を変更する右副走行部角度変更部である。サブクローラ３９Ｒのクローラ１７Ｒに対する上下方向の角度は、サブクローラ移動部３７Ｒのクローラ移動部１５Ｒに対する上下方向の角度である。サブクローラ３９Ｌのクローラ１７Ｌに対する角度とサブクローラ３９Ｒのクローラ１７Ｒに対する角度は、異なる角度にできる。
車両部９Ａが大きな段差を登る際には、サブクローラ３９をクローラ１７に対して上げる。そうすることで、段差の上面にサブクローラ３９が接触して、サブクローラ３９が段差の上で前進し、クローラ１７が段差の下側で前進して、車両部９Ａが段差を登ることができる。車両部９Ａが大きな段差を降りる際には、サブクローラ３９をクローラ１７に対して下げる。そうすることで、段差の下側の面にサブクローラ３９が接触して、サブクローラ３９が段差の下側の面で前進し、クローラ１７が段差の上で前進して、車両部９Ａが段差を降りることができる。なお、車両部９Ａを後進させて段差の登り降りができるように、クローラ１７の後側にもサブクローラ移動部を設けてもよい。サブクローラ移動部はクローラ移動部の少なくとも前側に設ければよい。
図３１を参照して、ロボット遠隔操作システム１００Ａが有する遠隔操作装置３Ａのソフトウェア構成を説明する。図３１は、実施の形態２に係るロボット遠隔操作システムの機能構成を説明するブロック図である。図３１について、実施の形態１の場合の図２３とは異なる点を説明する。
ロボット１Ａは、サブクローラ移動部３７も有する車両部９Ａを有する。足入力装置６Ａが有する足入力ユニット４３２、４３３では、前後傾斜角および足回転角をロボット１Ａの遠隔操作に使用し、左右傾斜角をロボット１Ａの遠隔操作に使用しない。足入力ユニット４３２、４３３では、左右に傾斜しないようにストッパを付加している。足入力ユニット４３２、４３３を、前後に傾斜かつ回転ができ、左右には傾斜できない構造にしてもよい。
制御演算装置６０Ａは、構造データ記憶部６２Ａ、状態データ記憶部６３Ａ、足入力装置ＩＦ部６５Ａ、音声処理部６６Ａおよび制御信号生成部６７Ａを変更している。構造データ記憶部６２Ａは、サブクローラ駆動部３７を含むロボット１Ａの構造データと、指示動作対応データ６５Ｑを記憶する。状態データ記憶部６３Ａは、サブクローラ駆動部３７に対する操作指示なども記憶する。足入力装置ＩＦ部６５Ａは、足入力ユニット４３２、４３３から入力されるδAZ2、δAZ3も処理するように変更する。制御信号生成部６７Ａは、サブクローラ駆動部３７への制御信号も生成する。音声処理部６６Ａが有する音声制御部６９Ａは、サブクローラ駆動部３７への操作指示データも作成する。
足入力装置６Ａが検出する角度情報とロボット１Ａの各部の動作との対応は、図３２に示すようになる。図３２には、指示動作対応データ６５Ｑの内容を示す。中央の二つの足入力ユニット４３２、４３３により、車両部９Ａを駆動するように遠隔操作する。両端の２つの足入力ユニット４３１、４３４でのロボット１Ａの制御方法は、実施の形態１の場合と同じである。
足入力ユニット４３２、４３３により入力されるδEL2、δAZ2、δEL3、δAZ3に対するロボット１Ａの動作は、以下のようになる。
(エ２)δEL2により、左のクローラ移動部１５Ｌおよびサブクローラ移動部３７Ｌの前進または停止または後進を遠隔操作する。δEL2＝０である場合に、クローラ移動部１５Ｌの車軸１６Ｌおよびサブクローラ移動部３７Ｌの車軸３８Ｌにブレーキがかけられて、クローラ１７Ｌおよびサブクローラ３９Ｌは回転しない。δEL2＞０である場合に、|δEL2|に応じた速度で、クローラ１７Ｌおよびサブクローラ３９Ｌが前進する方向に回転する。δEL2＜０である場合に、|δEL2|に応じた速度で、クローラ１７Ｌおよびサブクローラ３９Ｌが後進する方向に回転する。
(ケ)δAZ2により、左のサブクローラ角度変更部４０Ｌを遠隔操作する。δAZ2＝０である場合に、サブクローラ３９Ｌの下面がクローラ１７Ｌの下面と同一平面になるように、サブクローラ角度変更部４０Ｌを遠隔操作する。地面の凸凹により、クローラ１７Ｌおよびサブクローラ３９Ｌの下面の一部が平面から外れる場合も、クローラ１７Ｌの下面とサブクローラ３９Ｌの下面とが同一平面にあるとする。右のクローラ１７Ｒおよびサブクローラ３９Ｒに関しても同様である。δAZ2＞０である場合に、|δAZ2|に応じた角度で、サブクローラ３９Ｌの下面がクローラ１７Ｌの下面よりも上に位置するように、サブクローラ角度変更部４０Ｌを遠隔操作する。δAZ2＜０である場合に、|δAZ2|に応じた角度で、サブクローラ３９Ｌの下面がクローラ１７Ｌの下面よりも下に位置するように、サブクローラ角度変更部４０Ｌを遠隔操作する。
(オ２)δEL3により、右のクローラ移動部１５Ｒおよびサブクローラ移動部３７Ｒの前進または停止または後進を遠隔操作する。δEL3＝０である場合に、クローラ移動部１５Ｒの車軸１６Ｒおよびサブクローラ移動部３７Ｒの車軸３８Ｒにブレーキがかけられて、クローラ１７Ｒおよびサブクローラ３９Ｒは回転しない。δEL3＞０である場合に、|δEL3|に応じた速度で、クローラ１７Ｒおよびサブクローラ３９Ｒが前進する方向に回転する。δEL3＜０である場合に、|δEL3|に応じた速度で、クローラ１７Ｒおよびサブクローラ３９Ｒが後進する方向に回転する。
(コ)δAZ3により、右のサブクローラ角度変更部４０Ｒを遠隔操作する。δAZ3＝０である場合に、サブクローラ３９Ｒの下面がクローラ１７Ｒの下面と同一平面になるように、サブクローラ角度変更部４０Ｒを遠隔操作する。δAZ3＞０である場合に、|δAZ3|に応じた角度で、サブクローラ３９Ｒの下面がクローラ１７Ｒの下面よりも上に位置するように、サブクローラ角度変更部４０Ｒを遠隔操作する。δAZ3＜０である場合に、|δAZ3|に応じた角度で、サブクローラ３９Ｒの下面がクローラ１７Ｒの下面よりも下に位置するように、サブクローラ角度変更部４０Ｒを遠隔操作する。
この実施の形態２では、足入力ユニット４３１は、胴体接続部１３を操作対象部とする胴体操作ユニットである。足入力ユニット４３１は、姿勢変更部の１回転自由度も操作対象部に含む。足入力ユニット４３２は、クローラ移動部１５Ｌ、サブクローラ移動部３７Ｌおよびサブクローラ角度変更部４０Ｌを操作対象部とする左走行部操作ユニットである。足入力ユニット４３３は、クローラ移動部１５Ｒ、サブクローラ移動部３７Ｒおよびサブクローラ角度変更部４０Ｒを操作対象部とする右走行部操作ユニットである。足入力ユニット４３４は、アーム接続部１４を操作対象部とするアーム操作ユニットである。足入力ユニット４３４は、姿勢変更部の他の１回転自由度も操作対象部に含む。
ロボット１Ａは、遠隔操作装置３Ａにより、実施の形態１の場合と同様に遠隔操作できる。サブクローラ駆動部３７を有する場合でも、ロボット１Ａを１人で遠隔操作できる。ロボット１Ａはサブクローラ駆動部３７も有するので、ロボット１が乗り越えられないような段差がある場所でも移動できる。左右のサブクローラ角度変更部４０Ｌ、４０Ｒを異なる角度を取らせることができるので、地面の凹凸の状態に応じてより適切に車両部９Ａが移動できる。
左走行部操作ユニットである足入力ユニット４３２により、クローラ移動部１５Ｌおよびサブクローラ移動部３７Ｌの前後への移動と、サブクローラ３９Ｌのクローラ１７Ｌに対する角度を変更することに関して、遠隔操作ができる。右走行部操作ユニットである足入力ユニット４３３により、クローラ移動部１５Ｒおよびサブクローラ移動部３７Ｒの前後への移動と、サブクローラ３９Ｒのクローラ１７Ｒに対する角度を変更することに関して、遠隔操作ができる。左走行部操作ユニットを右走行部操作ユニットの左側に配置しているので、左走行部操作ユニットを左足で操作し、右走行部操作ユニットを右足で操作できる。そのため、左右のクローラ移動部１５およびサブクローラ移動部３７を容易に操作できる。
実施の形態３．
実施の形態３は、車両部９Ａを１個の足入力ユニットで遠隔操作し、肩フレーム回転部および胴体交差回転部を１個の足入力ユニットで遠隔操作するように、実施の形態２を変更した場合である。実施の形態３でも、実施の形態２の場合と同じロボット１Ａを、遠隔操作の対象とする。
図３３を参照して、ロボット遠隔操作システム１００Ｂが有する遠隔操作装置３Ｂのソフトウェア構成を説明する。図３３は、実施の形態３に係るロボット遠隔操作システムの機能構成を説明するブロック図である。図３３について、実施の形態２の場合の図３１とは異なる点を説明する。
足入力装置６Ｂが有する足入力ユニット４３１により、胴体接続部１３を遠隔操作する。足入力ユニット４３２により、肩フレーム回転部２２および胴体交差回転部２３を遠隔操作する。足入力ユニット４３３により、車両部９Ａを遠隔操作する。足入力ユニット４３４により、アーム接続部１４を遠隔操作する。足入力ユニット４３１、４３４では、前後傾斜角および足回転角をロボット１Ａの遠隔操作に使用し、左右傾斜角は遠隔操作に使用しない。足入力ユニット４３２では、前後傾斜角および左右傾斜角をロボット１Ａの遠隔操作に使用し、足回転角は遠隔操作に使用しない。足入力ユニット４３１、４３４では、左右に傾斜しないようにストッパを付加している。足入力ユニット４３２では、垂直回転軸４８の回りに回転しないようにストッパを付加している。
足入力装置６Ｂが検出する角度情報とロボット１Ａの各部の動作との対応は、以下のようになる。足入力ユニット４３１では、実施の形態１および２の場合と同様に、前後傾斜角δEL1により、胴体接続部１３の胴体傾斜角を遠隔操作する。足回転角δAZ1により、胴体接続部１３の胴体回転角を遠隔操作する。左右傾斜角δXEL1は、使用しない。
足入力ユニット４３２により、以下に示すように、肩フレーム回転部２２および胴体交差回転部２３を遠隔操作する。
(エ３)δEL2により、肩フレーム回転部２２を遠隔操作する。つまり、δEL2により、ＥＬ３軸すなわち肩フレーム回転軸の回りの回転角度である肩フレーム回転角θEL3を変更する。δEL2とθEL3とが比例する。δEL2＝０である場合に、θEL3＝０である。θEL3＝０である場合に、肩フレーム１９と胴上部２０との間の角度は、基準状態における基準角度である。基準状態では腕部１０が鉛直下向きに向いており、肩フレーム１９と胴上部２０との間の基準角度は、腕部１０を鉛直下向きに向ける角度である。δEL2＞０である場合に、θEL3＞０である。θEL3＞０である場合に、肩フレーム１９と胴上部２０との間の角度は、基準角度よりも小さい。基準角度よりも小さい場合に、腕部１０が胴上部２０よりも前側に存在する。δEL2＜０である場合に、θEL3＜０である。θEL3＜０である場合に、肩フレーム１９と胴上部２０との間の角度は、基準角度よりも大きい。基準角度よりも大きい場合に、腕部１０が胴上部２０よりも後ろ側に存在する。
(サ)δXEL2により、胴体交差回転部２３を遠隔操作する。つまり、δXEL2により、ＸＥＬ軸すなわち胴体交差回転軸の回りの回転角度である胴体交差回転角θXELを変更する。δXEL2とθXELとが比例する。δXEL2＝０である場合に、θXEL＝０である。θXEL＝０である場合に、胴上部２０と胴下部２１とが１直線上に延在する。δXEL2＞０である場合に、θXEL＞０である。θXEL＞０である場合に、胴体部１１を前から見て、胴上部２０が胴下部２１よりも右側に位置する。肩フレーム１９の右側が下がる。δXEL2＜０である場合に、θXEL＜０である。θXEL＜０である場合に、胴体部１１を前から見て、胴上部２０が胴下部２１よりも左側に位置する。肩フレーム１９の左側が下がる。
足入力ユニット４３３により、車両部９Ａを遠隔操作する。車両部９Ａを遠隔操作するとは、クローラ移動部１５Ｌ、１５Ｒ、サブクローラ移動部３７Ｌ、３７Ｒおよびサブクローラ角度変更部４０Ｌ、４０Ｒを遠隔操作することである。足入力ユニット４３３の操作対象部は、クローラ移動部１５Ｌ、１５Ｒ、サブクローラ移動部３７Ｌ、３７Ｒおよびサブクローラ角度変更部４０Ｌ、４０Ｒである。
(オ３)δEL3により、車両部９Ａの移動速度を遠隔操作する。車両部９Ａの移動速度とは、クローラ移動部１５Ｌ、１５Ｒの回転速度の平均値ＣＲAVである。なお、サブクローラ移動部３７Ｌは、クローラ移動部１５Ｌと同じ回転速度ＣＲＬで回転する。サブクローラ移動部３７Ｒは、クローラ移動部１５Ｒと同じ回転速度ＣＲＲで回転する。δEL3＝０である場合に、ＣＲAV＝０である。δEL3＞である場合に、ＣＲAV＞０であり、|ＣＲAV|は|δEL3|に応じた値になる。ＣＲAV＞０である場合に、車両部９Ａは前進する。δEL3＜０である場合に、ＣＲAV＜０であり、|ＣＲAV|は|δEL3|に応じた値になる。ＣＲAV＜０である場合に、車両部９Ａは後進する。
(コ２)δAZ3により、車両部９Ａの移動方向を遠隔操作する。車両部９Ａの移動方向とは、クローラ移動部１５Ｌ、１５Ｒの回転速度の差分ＣＲDFである。クローラ移動部１５Ｌ、１５Ｒの回転速度ＣＲＬ、ＣＲＲは、以下のようになる。
ＣＲＬ＝ＣＲAV＋ＣＲDF
ＣＲＲ＝ＣＲAV−ＣＲDF
δAZ3＝０である場合に、ＣＲDF＝０である。ＣＲDF＝０である場合に、ＣＲＬ＝ＣＲＲとなる。車両部９Ａは、前または後ろに直進する。δAZ3＞０である場合に、ＣＲDF＞０であり、|ＣＲDF|は|δAZ3|に応じた値になる。ＣＲDF＞０である場合に、車両部９Ａは右に曲がる。δAZ3＜０である場合に、ＣＲDF＜０であり、|ＣＲDF|は|δAZ3|に応じた値になる。ＣＲDF＜０である場合に、車両部９Ａは左に曲がる。
サブクローラ移動部３７Ｌの回転速度は、クローラ移動部１５Ｌの回転速度と同じである。サブクローラ移動部３７Ｒの回転速度は、クローラ移動部１５Ｒの回転速度と同じである。差分ＣＲDFは、サブクローラ移動部３７Ｌの回転速度とサブクローラ移動部３７Ｒの回転速度の差分でもある。
(シ)δXEL3により、サブクローラ角度変更部４０Ｌ、４０Ｒを遠隔操作する。サブクローラ移動部３７Ｌのクローラ移動部１５Ｌに対する角度と、サブクローラ移動部３７Ｒのクローラ移動部１５Ｒに対する角度は、一律に同じ角度になるように遠隔操作される。δXEL3＝０である場合に、サブクローラ３９Ｌ、３９Ｒの下面がクローラ１７Ｌ、１７Ｒの下面と同一平面になるように、サブクローラ角度変更部４０Ｌ、４０Ｒを遠隔操作する。δXEL3＞０である場合に、|δXEL3|に応じた角度で、サブクローラ３９Ｌ、３９Ｒの下面がクローラ１７Ｌ、１７Ｒの下面よりも上に位置するように、サブクローラ角度変更部４０Ｌ、４０Ｒを遠隔操作する。δXEL3＜０である場合に、|δXEL3|に応じた角度で、サブクローラ３９Ｌ、３９Ｒの下面がクローラ１７Ｌ、１７Ｒの下面よりも下に位置するように、サブクローラ角度変更部４０Ｌ、４０Ｒを遠隔操作する。
足入力ユニット４３３および他の足入力ユニット４３を使用して、サブクローラ角度変更部４０Ｌとサブクローラ角度変更部４０Ｒを個別に操作してもよい。車両部が移動方向を制御する装置を有する場合は、足入力ユニット４３３が検出する足回転角あるいは左右傾斜角により、車両部が移動方向を制御する装置を制御してもよい。
足入力ユニット４３４では、実施の形態１および２の場合と同様に、δEL4により、アーム接続部１４の仰角を遠隔操作する。δAZ4により、アーム接続部１４の方位角を遠隔操作する。δXEL4は、使用しない。
この実施の形態３では、足入力ユニット４３１は、胴体接続部１３を操作対象部とする胴体操作ユニットである。足入力ユニット４３２は、姿勢変更部を操作対象部とする姿勢操作ユニットである。足入力ユニット４３３は、車両部９Ａを操作対象部とする車両操作ユニットである。足入力ユニット４３４は、アーム接続部１４を操作対象部とするアーム操作ユニットである。クローラを使用しない車両部を操作対象部とする１個の足入力ユニット４３である車両操作ユニットを備えるようにしてもよい。
制御演算装置６０Ｂは、構造データ記憶部６２Ｂ、足入力装置ＩＦ部６５Ｂおよび制御信号生成部６７Ｂを変更している。構造データ記憶部６２Ｂは、指示動作対応データ６５Ｒを記憶する。足入力装置ＩＦ部６５Ｂは、足入力ユニット４３１、４３２、４３４が計測するδXEL1、δAZ2、δXEL4を処理せず、足入力ユニット４３２、４３３が計測するδXEL2、δXEL3を処理するように変更する。制御信号生成部６７Ｂは、指示動作対応データ６５Ｒを参照して、胴体接続部１３、アーム接続部１４、車両部９Ａおよび姿勢変更部を制御する制御信号を生成する。指示動作対応データ６５Ｒの内容を、図３４に示す。
実施の形態３の遠隔操作装置３Ｂでも、オペレータ９０は１人でロボット１Ａを遠隔操作できる。オペレータ９０は、一方の足だけで車両部９Ａを遠隔操作できる。足を前後方向に傾けることで、車両部９Ａの前進または停止または後進を遠隔操作できる。足を回転させることで、左回転または右回転の移動方向を遠隔操作できる。回転の曲率半径は、前後傾斜角と足回転角の比により決まる。車両部９Ａを前後には移動させない場合に、回転の曲率半径は最小になる。足回転角が大きい場合に、回転の速度が速くなる。足載置部４４に載せたを左右方向に傾けることで、サブクローラ３９のクローラ１７に対する上下方向の角度を変更できる。サブクローラ３９Ｌのクローラ１７Ｌに対する角度とサブクローラ３９Ｒのクローラ１７Ｒに対する角度とは、同じ角度になる。
遠隔操作装置３Ｂでは、動きの相似関係を持たせて操作対象部を遠隔操作するので、遠隔操作しやすい。オペレータ９０が、足をつま先が下がるように踏み込むと、現場カメラ４が下を向く方向に肩フレーム回転部が回転する。足をかかとが下がるように踏み込むと、現場カメラ４が上を向く方向に肩フレーム回転部が回転する。左側が下になるように足を傾けると、胴上部および肩フレームの左側が下がる。右側が下になるように足を傾けると、胴上部および肩フレームの右側が下がる。
実施の形態４．
実施の形態４は、操作者が装着する上体入力装置により腕部を遠隔操作する操作指示を入力するように、実施の形態２を変更した場合である。また、現場カメラ４が肩フレーム１９に回転可能に接続されている。指示読取カメラがオペレータの頭部を撮影した画像からは、現場カメラ４の撮影方向を変更する操作指示を生成する。
図３５と図３６を参照して、ロボット１Ｃの構造を説明する。図３５は、実施の形態４で遠隔操作されるロボット１Ｃの斜視図である。図３６は、ロボット１Ｃの右側面図である。ロボット１Ｃは、現場カメラ４を肩フレーム１９に回転可能に接続するカメラ接続部４Ｃを有する。カメラ接続部４Ｃは、現場カメラ４をＺ３軸の回りに回転可能に肩フレーム１９に接続する。
図３７を参照して、ロボット遠隔操作システム１００Ｃが有する遠隔操作装置３Ｃのソフトウェア構成を説明する。図３７は、実施の形態４に係るロボット遠隔操作システムの機能構成を説明するブロック図である。図３７について、実施の形態２の場合の図３１とは異なる点を説明する。
ロボット１Ｃが有するモータ７３Ｃには、カメラ接続部４Ｃを回転させるモータも含まれる。
遠隔操作装置３Ｃは、オペレータ９０が装着する上体入力装置５３を有する。上体入力装置５３を装着したオペレータ９０が腕を動かすと、上体入力装置５３の各部はオペレータ９０の腕の動きに応じて動く。上体入力装置５３は、上体入力装置５３の決められた複数の点の間の距離の変化を計測する。決められた複数の点の間の距離の変化から、ロボット１Ａの腕部１０を動かす操作指示が生成される。腕部１０を動かす操作指示とは、より具体的には、右および左の腕部１０での、肩関節部２７、肘関節部２８および手首関節部２９の回転角度を決める操作指示である。上体入力装置５３は、ＬＡＮ１０に接続される。上体入力装置５３を、ＬＡＮ１０を介さないで制御演算装置６０Ｃに接続してもよい。
制御演算装置６０Ｃは、上体入力装置インターフェイス部(図および以後の説明では、上体入力装置ＩＦ部と表記する)７０を有する。また、制御演算装置６０Ｃは、構造データ記憶部６２Ｃ、状態データ記憶部６３Ｃ、操作指示データ生成部６４Ｃ、音声処理部６６Ｃおよび制御信号生成部６７Ｃを変更している。上体入力装置ＩＦ部７０は、上体入力装置５３が計測したデータを、決められた周期で取り込んで状態データ記憶部６３Ｃに書き込む。操作指示データ生成部６４Ｃは、上体入力装置５３が計測したデータも参照して制御信号を生成する。
構造データ記憶部６２Ｃは、カメラ接続部４Ｃを含むロボット１Ｃの構造データと、上体入力装置５３の構造データと、操作指示生成用データ７０Ｐも記憶する。操作指示生成用データ７０Ｐは、上体入力装置５３が計測したデータからロボット１Ｃの腕部１０を動かす操作指示を生成する際に使用される定数である。状態データ記憶部６３Ｃは、カメラ接続部４Ｃの状態を表すデータおよび上体入力装置５３が計測したデータも記憶する。
操作指示データ生成部６４Ｃは、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂが撮影した画像を画像解析してカメラ接続部４Ｃを操作する操作指示データを生成する。操作指示データ生成部６４Ｃは、画像解析によりオペレータ９０の顔（頭部）が向く方向を抽出する。そして、操作指示データ生成部６４Ｃは、現場カメラ４がオペレータ９０の顔が向いている方向を向くような操作指示データを生成する。
操作指示データ生成部６４Ｃは、操作指示生成用データ７０Ｐおよび状態データ記憶部６３Ｃを参照して、腕部１０への操作指示データを生成する。腕部１０への操作指示データの生成方法は、後で説明する。
音声処理部６６Ｃが有する音声制御部６９Ｃは、ストップなどの語句に応じて、カメラ接続部４Ｃへの操作指示データも生成して、状態データ記憶部６３Ｃに書き込む。制御信号生成部６７Ｃは、操カメラ接続部４Ｃへの操作指示データからカメラ接続部４Ｃを制御する制御信号を生成する。音声処理部６６Ｃが、カメラ接続部４Ｃを音声で遠隔操作しないようにしてもよい。
制御信号生成部６７Ｃは、実施の形態２の場合と同様に、足入力装置６Ａが計測する前後傾斜角などに基づき車両部９Ａおよび胴体回転駆動部を制御する制御信号を生成する。制御信号生成部６７Ｃは、カメラ接続部４Ｃおよび腕部１０への操作指示データに基づき、カメラ接続部４Ｃおよび腕部１０を制御する制御信号を生成する。
図３８および図３９を参照して、上体入力装置５３の構造を説明する。図３８は、実施の形態４の遠隔操作装置の正面図および右側面図である。図３９は、上体入力装置５３の正面図である。図３９では、上体入力装置５３は、腕に装着される部分はオペレータ９０の左腕に装着される側だけを示す。上体入力装置５３は、イス取付部５４、肘装着部５５、手装着部５６、肩関節計測部５７、肘関節計測部５８および手首関節計測部５９を有する。イス取付部５４は、上体入力装置５３を電動車イス５に取り付ける部材である。イス取付部５４は、取り付けるイスに応じた形状を有する。取り付けるイスを変更する場合には、イス取付部５４だけを変更すればよい。肘装着部５５は、上体入力装置５３をオペレータ９０の肘付近に装着する部材である。手装着部５６は、上体入力装置５３をオペレータ９０の手に装着する部材である。手装着部５６は、オペレータ９０の手首関節の接続角度を計測できるように、手首関節から十分な距離を有する手装着部５６の箇所をオペレータ９０の手に装着する。
肩関節計測部５７は、ロボット１Ｃの肩関節部２７を駆動する操作指示を生成するためのデータを計測する。肘関節計測部５８は、ロボット１Ｃの肘関節部２８を駆動する操作指示を生成するためのデータを計測する。手首関節計測部５９は、ロボット１Ｃの手首関節部２９を駆動する操作指示を生成するためのデータを計測する。肩関節計測部５７、肘関節計測部５８および手首関節計測部５９は、イス取付部５４に直列に接続する。
肩関節計測部５７は、胴体構造部５７Ａ、上腕構造部５７Ｂ、肩計測関節５７Ｃ、肩主変位計５７Ｄおよび肩補助変位計５７Ｅを有する。胴体構造部５７Ａは、オペレータ９０の胴体に相当する部材である。胴体構造部５７Ａは、オペレータ９０の上体に近接して配置される。上腕構造部５７Ｂは、オペレータ９０の上腕に相当する部材である。肩計測関節５７Ｃは、上腕構造部５７Ｂを胴体構造部５７Ａに、肩関節部２７と同じ回転自由度で回転可能に接続する。同じ回転自由度とは、回転軸の数と関節の両側の部材に対する回転軸の方向がすべて同じという意味である。肩計測関節５７Ｃは、２回転自由度を有する。
肩主変位計５７Ｄおよび肩補助変位計５７Ｅは、両端の間の長さが変更可能で長さを計測できる直線変位計である。直線変位計は、基準状態での長さからの変化を計測して出力する。肩主変位計５７Ｄおよび肩補助変位計５７Ｅのそれぞれは、一端が胴体構造部５７Ａに接続され、他端が上腕構造部５７Ｂに接続される。
胴体構造部５７Ａは、イス取付部５４に近い部分でほぼ垂直に延在する部分と、ほぼ水平に延在する部分とを有する部材である。水平に延在する部分の端に、肩計測関節５７Ｃが設けられる。垂直に延在する部分に、肩主変位計取付部Ｋ１および肩補助変位計取付部Ｋ２が設けられる。肩主変位計取付部Ｋ１には、肩主変位計５７Ｄの一端が３回転自由度で回転可能に取り付けられる。肩補助変位計取付部Ｋ２には、肩補助変位計５７Ｅの一端が３回転自由度で回転可能に取り付けられる。
上腕構造部５７Ｂは、棒状の部材である。上腕構造部５７Ｂには、肩計測関節５７Ｃから決められた距離の位置に、上腕主変位計取付部Ｋ３が設けられる。上腕主変位計取付部Ｋ３に、肩主変位計５７Ｄの他端が２回転自由度で回転可能に取り付けられる。肩主変位計５７Ｄには、肩計測関節５７Ｃから決められた距離の位置に、上腕補助変位計取付部Ｋ４が設けられる。上腕補助変位計取付部Ｋ４に、肩補助変位計５７Ｅの他端が２回転自由度で回転可能に取り付けられる。
肩主変位計５７Ｄは、一端および他端が少なくとも２回転自由度で接続され、５回転自由度を有すればよい。肩主変位計５７Ｄに軸回りの１回転自由度を持たせ、一端および他端を２回転自由度で接続してもよい。肩補助変位計５７Ｅおよび他の直線変位計に関しても同様である。
肘関節計測部５８は、上腕構造部５７Ｂ、前腕構造部５８Ａ、肘計測関節５８Ｂ、肘内側変位計５８Ｃおよび肘外側変位計５８Ｄを有する。前腕構造部５８Ａは、オペレータ９０の前腕に相当する部材である。肘計測関節５８Ｂは、前腕構造部５８Ａを上腕構造部５７Ｂに、肘関節部２８と同じ回転自由度で回転可能に接続する。肘計測関節５８Ｂは、上腕構造部５７Ｂの回りの回転と、前腕構造部５８Ｂと上腕構造部５７Ｂとの角度を変更する２回転自由度を有する。
肘内側変位計５８Ｃおよび肘外側変位計５８Ｄも、直線変位計である。肘内側変位計５８Ｃおよび肘外側変位計５８Ｄのそれぞれは、一端が上腕構造部５７Ｂに接続され、他端が前腕構造部５８Ａに接続される。
上腕構造部５７Ｂは、主要な部分である棒状の部分と、棒状の部分に直交する直交部材を有する。直交部材は、肘計測関節５７Ｃから決められた距離の位置に設けられる。直交部材の内側の端に、上腕内側変位計取付部Ｋ６が設けられる。直交部材の外側の端に、上腕外側変位計取付部Ｋ８が設けられる。上腕内側変位計取付部Ｋ６には、肘内側変位計５８Ｃの一端が２回転自由度で回転可能に取り付けられる。上腕外側変位計取付部Ｋ８には、肘外側変位計５８Ｄの一端が２回転自由度で回転可能に取り付けられる。
前腕構造部５８Ａは、棒状の部材である。前腕構造部５８Ａは、主要な部分である棒状の部分と、棒状の部分に直交する直交部材を有する。直交部材は、肘計測関節５７Ｃから決められた距離の位置に設けられる。直交部材の内側の端に、前腕内側変位計取付部Ｋ５が設けられる。直交部材の外側の端に、前腕外側変位計取付部Ｋ７が設けられる。前腕内側変位計取付部Ｋ５には、肘内側変位計５８Ｃの他端が２回転自由度で回転可能に取り付けられる。前腕外側変位計取付部Ｋ７には、肘外側変位計５８Ｄの他端が２回転自由度で回転可能に取り付けられる。
手首関節計測部５９は、前腕構造部５８Ａ、手構造部５９Ａ、手首計測関節５９Ｂ、手首正面変位計５９Ｃ、手首外側変位計５９Ｄおよび手首内側変位計５９Ｅを有する。手構造部５９Ａは、板状の部材である。手構造部５９Ａは、オペレータ９０の手首関節に近い部分の手に相当する。手首計測関節５９Ｂは、手構造部５９Ａを前腕構造部５８Ａに、手首関節部２９と同じ回転自由度で回転可能に接続する。手首計測関節５９Ｂは、３回転自由度を有する。
手首正面変位計５９Ｃ、手首外側変位計５９Ｄ、および手首内側変位計５９Ｅも、直線変位計である。手首正面変位計５９Ｃ、手首外側変位計５９Ｄ、および手首内側変位計５９Ｅのそれぞれは、一端が前腕構造部５８Ａに接続され、他端が手構造部５９Ａに接続される。
前腕構造部５８Ａは、手首計測関節５９Ｂから決められた距離の位置に３方向の突起を有する。突起の間の角度は、９０度、９０度、１８０度である。９０度の角度で他の突起に挟まれた突起に、前腕正面変位計取付部Ｋ９が設けられる。前腕正面変位計取付部Ｋ９が設けられた突起よりも前腕構造部５８Ａにおいて外側に位置する突起に、前腕外側変位計取付部Ｋ１０が設けられる。外側とは、オペレータ９０の体から遠い側である。内側に位置する突起には、前腕内側変位計取付部Ｋ１１が設けられる。
板状の手構造部５９Ａには、手首計測関節５９Ｂを中心にして等距離の位置に、手正面変位計取付部Ｋ１２、手外側変位計取付部Ｋ１３および手内側変位計取付部Ｋ１４が設けられる。手正面変位計取付部Ｋ１２、手外側変位計取付部Ｋ１３および手内側変位計取付部Ｋ１４は、手首計測関節５９Ｂを結ぶ線分が互いに１２０度の角度を有する位置に設けられる。前腕構造部５８Ａおよび前腕正面変位計取付部Ｋ９が存在する平面上に手正面変位計取付部Ｋ１２が存在する場合に、ロボット１Ａの手首関節部２９が基準状態になるように、上体入力装置５３はオペレータ９０に装着される。
２組の上腕構造部５７Ｂ、前腕構造部５８Ａおよび手構造部５９Ａは、直列に胴体構造部５７Ａに接続される。１組の上腕構造部５７Ｂ、前腕構造部５８Ａおよび手構造部５９Ａは、肘装着部５５および手装着部５６により、オペレータ９０の右または左の腕に装着される。
前腕正面変位計取付部Ｋ９、前腕外側変位計取付部Ｋ１０、前腕内側変位計取付部Ｋ１１、手正面変位計取付部Ｋ１２、手外側変位計取付部Ｋ１３および手内側変位計取付部Ｋ１４の間での互いの位置関係は、前腕正面リンク取付部Ｊ９、前腕外側リンク取付部Ｊ１０、前腕内側リンク取付部Ｊ１１、手正面リンク取付部Ｊ１２、手外側リンク取付部Ｊ１３および手内側リンク取付部Ｊ１４の間での位置関係と同様である。
手首正面変位計５９Ｃは、一端が前腕正面変位計取付部Ｋ９に２回転自由度で回転可能に取り付けられ、他端が手正面変位計取付部Ｋ１２に２回転自由度で回転可能に取り付けられる。手首外側変位計５９Ｄは、一端が前腕外側変位計取付部Ｋ１０に２回転自由度で回転可能に取り付けられ、他端が手外側変位計取付部Ｋ１３に２回転自由度で回転可能に取り付けられる。手首内側変位計５９Ｅは、一端が前腕内側変位計取付部Ｋ１１に２回転自由度で回転可能に取り付けられ、他端が手内側変位計取付部Ｋ１４に２回転自由度で回転可能に取り付けられる。
操作指示データ生成部６４Ｃが、腕部１０への操作指示データを生成する方法を説明する。操作指示データ生成部６４Ｃは、肩関節部２７を駆動する肩主アクチュエータ３０および肩補助アクチュエータ３１への操作指示データを、肩主変位計５７Ｄおよび肩補助変位計５７Ｅが計測する長さの変化の値であるリンク長変位と、操作指示生成用データ７０Ｐに記憶されたパラメータとに基づき作成する。
肩関節部２７における操作指示データを生成する処理を説明するため、以下の変数を定義する。
ΔＬM1：肩主変位計５７Ｄが計測するリンク長変位。
ΔＬM2：肩補助変位計５７Ｅが計測するリンク長変位。
ＬA1：操作指示データとなる肩主アクチュエータ３０の長さ。
ＬA2：操作指示データとなる肩補助アクチュエータ３１の長さ。
操作指示生成用データ７０Ｐに記憶されたパラメータを、以下の変数で表現する。
ＬA10：肩主アクチュエータ３０の基準状態での長さ。
ＬA20：肩補助アクチュエータ３１の基準状態での長さ。
α11：ΔＬM1とＬA1の間の比例係数。
α12：ΔＬM2とＬA1の間の比例係数。
α21：ΔＬM1とＬA2の間の比例係数。
α22：ΔＬM2とＬA2の間の比例係数。
α11などの値は、肩主アクチュエータ３０および肩補助アクチュエータ３１の配置と、肩主変位計５７Ｄと肩補助変位計５７Ｅの配置を考慮して決める。
操作指示データ生成部６４Ｃは、肩主アクチュエータ３０への操作指示データＬA1と、肩補助アクチュエータ３１への操作指示データＬA2を、以下の式で計算する。
ＬA1＝α11・ΔＬM1＋α12・ΔＬM2＋ＬA10
ＬA2＝α21・ΔＬM1＋α22・ΔＬM2＋ＬA20
肘関節部２８における操作指示データを生成する処理を説明するため、以下の変数を定義する。
ΔＬM3：肘内側変位計５８Ｃが計測するリンク長変位。
ΔＬM4：肘外側変位計５８Ｄが計測するリンク長変位。
ＬA3：肘内側アクチュエータ３２での移動部材３２Ｄの位置。
ＬA4：肘外側アクチュエータ３３での移動部材３３Ｄの位置。
肘関節部２８における操作指示データを生成するために使用するパラメータは、以下である。
ＬA30：肘内側アクチュエータ３２での移動部材３２Ｄの基準状態での位置。
ＬA40：肘外側アクチュエータ３３での移動部材３３Ｄの基準状態での位置。
α33：ΔＬM3とＬA3との間の比例係数。
α34：ΔＬM4とＬA3との間の比例係数。
α43：ΔＬM3とＬA4との間の比例係数。
α44：ΔＬM4とＬA4との間の比例係数。
α33などの値は、肘内側アクチュエータ３２および肘外側アクチュエータ３３の配置と、肘内側アクチュエータ３２および肘外側アクチュエータ３３の配置を考慮して決める。
操作指示データ生成部６４Ｃは、肘内側アクチュエータ３２への操作指示データＬA3および肘外側アクチュエータ３３のへの操作指示データＬA3を、以下の式で計算する。
ＬA3＝α33・ΔＬM3＋α34・ΔＬM4＋ＬA30
ＬA4＝α43・ΔＬM3＋α44・ΔＬM4＋ＬA40
手首関節部２９における操作指示データを生成する処理を説明するため、以下の変数を定義する。
ΔＬM5：手首正面変位計５９Ｃが計測するリンク長変位。
ΔＬM6：手首外側変位計５９Ｄが計測するリンク長変位。
ΔＬM7：手首内側変位計５９Ｅが計測するリンク長変位。
ＬA5：前腕正面アクチュエータ３４の長さ。
ＬA6：前腕外側アクチュエータ３５の長さ。
ＬA7：前腕内側アクチュエータ３６の長さ。
手首関節部２９における操作指示データを生成するために使用するパラメータは、以下である。
ＬA50：前腕正面アクチュエータ３４の基準状態での長さ。
ＬA60：前腕外側アクチュエータ３５の基準状態での長さ。
ＬA70：前腕内側アクチュエータ３６の基準状態での長さ。
α55：ΔＬM5とＬA5との間の比例係数。
α56：ΔＬM6とＬA5との間の比例係数。
α57：ΔＬM7とＬA5との間の比例係数。
α65：ΔＬM5とＬA6との間の比例係数。
α66：ΔＬM6とＬA6との間の比例係数。
α67：ΔＬM7とＬA6との間の比例係数。
α75：ΔＬM5とＬA7との間の比例係数。
α76：ΔＬM6とＬA7との間の比例係数。
α77：ΔＬM7とＬA7との間の比例係数。
α55などの値は、前腕正面アクチュエータ３４、前腕外側アクチュエータ３５および前腕内側アクチュエータ３６の配置と、手首正面変位計５９Ｃ、手首外側変位計５９Ｄおよび手首内側変位計５９Ｅの配置を考慮して決める。
操作指示データ生成部６４Ｃは、肘内側アクチュエータ３２への操作指示データＬA3および肘外側アクチュエータ３３のへの操作指示データＬA3を、以下の式で計算する。
ＬA5＝α55・ΔＬM5＋α56・ΔＬM6＋α57・ΔＬM7＋ＬA50
ＬA6＝α65・ΔＬM5＋α66・ΔＬM6＋α67・ΔＬM7＋ＬA60
ＬA7＝α75・ΔＬM5＋α76・ΔＬM6＋α77・ΔＬM7＋ＬA70
比例係数α11などの値を適切に決めておけば、簡単な計算で直線変位計が計測するリンク長変位から各関節部への操作指示データを計算できる。関節部の角度を計算する必要がなく、計算量を少なくして、各関節部を駆動する各アクチュエータへの操作指示データを計算できる。
比例係数は常に同じでなくてもよく、リンク長変位の大きさにより異なる値の比例係数を使用するようにしてもよい。リンク長変位の２次の項も考慮して、操作指示データを計算するようにしてもよい。他の関節部での直線変位計が計測するリンク長変位を使用して、操作指示データを計算するようにしてもよい。例えば、肘内側アクチュエータ３２への操作指示データであるＬA3を計算するのに、肩主変位計５７Ｄが計測するΔＬA1を使用してもよい。
肩主変位計５７Ｄ、肩補助変位計５７Ｅ、肘内側変位計５８Ｃ、肘外側変位計５８Ｄ、手首正面変位計５９Ｃ、手首外側変位計５９Ｄおよび手首内側変位計５９Ｅは、リンク長変位を計測する計測可変長リンクである。計測可変長リンクは、５回転自由度を有するものである。一端および他端が２回転自由度で取り付けられ、軸回りの１回転自由度を有する計測可変長リンクを使用してもよい。
動作を説明する。オペレータ９０が電動車イス５に座り、上体入力装置５３を装着する。オペレータ９０が、ロボット１の遠隔操作を開始する。オペレータ９０は、足入力装置６Ａにより、実施の形態２と同様にして、車両部９Ａおよび胴体回転駆動部を遠隔操作する。
オペレータ９０が腕を動かすと、肩主変位計５７Ｄ、肩補助変位計５７Ｅ、肘内側変位計５８Ｃ、肘外側変位計５８Ｄ、手首正面変位計５９Ｃ、手首外側変位計５９Ｄおよび手首内側変位計５９Ｅは、リンク長変位を計測する。操作指示データ生成部６４Ｃは、計測されたリンク長変位に基づき、操作指示生成用データ７０Ｐを参照して腕部１０への操作指示データを生成する。制御信号生成部６７Ｃは、腕部１０への操作指示データに基づき、腕部１０を制御する制御信号を生成する。制御信号により制御されて、ロボット１の腕部１０は、オペレータ９０の腕と同様に動く。
制御信号生成部６７Ｃは、肩関節計測部５７が有する計測可変長リンクが計測する長さの変化であるリンク長変位から肩関節部２７を制御する制御信号を生成し、肘関節計測部５８が有する計測可変長リンクが計測するリンク長変位から肘関節部２８を制御する制御信号を生成し、手首関節計測部５９が有する計測可変長リンクが計測するリンク長変位から手首関節部２９を制御する制御信号を生成する腕制御信号生成部である。
オペレータ９０が自分の頭部を向ける方向を変化させると、指示読取カメラ７Ａ、７Ｂがオペレータ９０の頭部を含む画像を撮影する。指示読取カメラ７Ａ、７Ｂが撮影した画像を画像解析して、操作指示データ生成部６４Ｃがカメラ接続部４Ｃへの操作指示データを生成する。制御信号生成部６７Ｃは、カメラ接続部４Ｃへの操作指示データに基づきカメラ制御部４Ｃを制御する制御信号を生成する。制御信号により制御されて、現場カメラ４の撮影方向は、オペレータ９０の頭部が向く方向に変更される。
この実施の形態４の遠隔操作装置３Ｃでも、オペレータ９０は１人でロボット１Ａを遠隔操作できる。実施の形態２と同様な効果が得られる。
上体入力装置は、肩関節部での接続角度である肩関節角度を計測する肩関節計測部、肘関節部での接続角度である肘関節角度を計測する肘関節計測部および手首関節部の接続角度である肩関節角度を計測する肩関節計測部を備えるものでもよい。その場合には、制御信号生成部は、肩関節角度に基づき肩関節部２７を制御する制御信号を生成し、肘関節角度に基づき肘関節部２８を制御する制御信号を生成し、手首関節角度に基づき手首関節部２９を制御する制御信号を生成する腕制御信号生成部である。
実施の形態５．
実施の形態５は、車両部、腕部、胴体部、胴体支持アーム、胴体接続部、アーム接続部、カメラ部を変更したロボットを操縦するように実施の形態１を変更した場合である。ロボット１Ｐおよび現場カメラ４Ｐ以外の部分は、実施の形態１の場合と同様である。なお、遠隔操作装置３Ｐは、ロボット１Ｐに対応するために変更している。ロボット１Ｐは、車両部９Ｐ、車両部９Ｐに搭載されるヒューマノイド部１ＨＰを有する。ヒューマノイド部１ＨＰは、アーム接続部１４Ｐを含んで２本の腕部１０Ｐが存在する側のロボット１Ｐの部分である。ヒューマノイド部１ＨＰは、２本の腕部１０Ｐを含む。ヒューマノイド部１ＨＰは、車両部９Ｐに対して位置と姿勢を変更できる。
図４０から図５２を参照して、ロボット１Ｐの構造を説明する。図４０から図４５は、ロボット１Ｐの全体の斜視図、正面図、右側面図、背面図、左側面図および平面図である。図４６から図５２は、ヒューマノイド部１ＨＰの斜視図、正面図、右側面図、背面図、左側面図、平面図および底面図である。図４０から図５２に示す姿勢をロボット１Ｐがとる状態を、ロボット１Ｐの基準状態と呼ぶ。
ロボット１Ｐは、車両部９Ｐ、頭部４ＡＰ、２本の腕部１０Ｐ、胴体部１１Ｐ、胴体支持アーム１２Ｐ、胴体接続部１３Ｐおよびアーム接続部１４Ｐを有する。車両部９Ｐは、クローラ移動部１５Ｌ、１５Ｒの側面および前後面を覆うクローラカバー９ＰＡ有する。車両部９Ｐの上面後方には、バッテリ１８を収納するバッテリ収納部９ＰＢが設けられる。
ヒューマノイド部１ＨＰは、頭部４ＡＰ、２本の腕部１０Ｐ、胴体部１１Ｐ、胴体支持アーム１２Ｐ、胴体接続部１３Ｐおよびアーム接続部１４Ｐを含む。
腕部１０Ｐは、人の腕と同様な形状である。腕部１０Ｐの構造は、後で説明する。胴体部１１Ｐは、２本の腕部１０Ｐがその上部に接続する。胴体部１１Ｐと２本の腕部１０Ｐは、人間の胴体と腕と同様な位置関係および同様な大きさを有している。そのため、ロボット１Ｐは、人間と同様な細かな作業が可能である。胴体部１１Ｐの下側には、胴体支持アーム１２Ｐが接続する。胴体支持アーム１２Ｐを移動させると、車両部９Ｐに対する胴体部１１Ｐの位置を変更できる。
胴体部１１Ｐは、腕接続部１９Ｐ、胴上部２０Ｐ、胴下部２１Ｐおよび胴体交差回転部２３Ｐを有する。腕接続部１９Ｐには、２本の腕部１０Ｐが接続する。胴下部２１Ｐには、胴体支持アーム１２Ｐが接続する。胴上部２０Ｐは、腕接続部１９Ｐと胴下部２１Ｐの間に存在する。胴体交差回転部２３Ｐは、胴上部２０Ｐを胴下部２１Ｐに対して回転させる。腕接続部１９Ｐは、胴上部２０Ｐにより回転可能に支持される。
ロボット１Ｐは、車両部９Ｐの下端から頭部４ＡＰの上端までの高さが約１．８ｍ、車両部９Ｐの前後方向の長さが約１．４ｍ、腕接続部１９Ｐおよび腕部１０Ｐの最小の横幅は約０．５５ｍである。重量は、ヒューマノイド部１ＨＰだけで約１５０ｋｇ、ロボット１Ｐ全体で約３００ｋｇである。腕部１０Ｐを水平に伸ばした状態で、片手で約３ｋｇ、両手で約６ｋｇの重量の物体を把持できる。腕部１０Ｐを鉛直下方に伸ばした状態では、片手で約１０ｋｇ、両手で約２０ｋｇの重量の物体を把持できる。物体を把持した状態で、胴体支持アーム１２Ｐを移動させることができる。
図５３を参照して、ロボット１Ｐが有する回転軸について説明する。ロボット１Ｐは、以下に示す６個の回転軸を有する。ＥＬ３軸の替わりにＡＺ３軸を有する点で、ロボット１Ｐはロボット１と異なる。
ＡＺ１軸：アーム接続部１４Ｐでの方位回転軸。
ＥＬ１軸：アーム接続部１４Ｐでの仰角回転軸。
ＥＬ２軸：胴体接続部１３Ｐでの胴体傾斜回転軸。
ＡＺ２軸：胴体接続部１３Ｐでの胴体回転軸。
ＸＥＬ軸：胴体交差回転部２３Ｐでの胴体交差回転軸
ＡＺ３軸：腕接続部１９Ｐを回転させる回転軸。腕接続部回転軸と呼ぶ。
ＡＺ２軸とＸＥＬ軸は同じ平面上で交差し、ＡＺ３軸がＡＺ２軸とＸＥＬ軸の交点を通る。つまり、胴体部１１Ｐが有する３個の回転軸ＡＺ２軸、ＸＥＬ軸およびＡＺ３軸は１点で交差する。基準状態では、胴上部２０Ｐが胴下部２１Ｐの真上に存在し、ＡＺ２軸とＡＺ３軸が同じ直線上に存在する。ＸＥＬ軸は、ＡＺ２軸が存在する平面と直交し、ＡＺ３軸が存在する平面と直交する。ＸＥＬ軸が回転すると、ＡＺ２軸とＡＺ３軸が交差するようになる。ＡＺ２軸、ＸＥＬ軸およびＡＺ３軸は１点で交差しなくてもよい。
ロボット１ＰはＡＺ３軸を有するので、ロボット１Ｐでは、ＸＥＬ軸の向きを腕接続部１９Ｐに対して変更できる。基準状態では、ＸＥＬ軸を回転させると、腕接続部１９Ｐが前後方向に回転する。ＡＺ３軸を９０度回転させた状態では、ＸＥＬ軸を回転させると、腕接続部１９Ｐがその左右のどちらかが高くなるように回転する。ＡＺ３軸を４５度回転させた状態では、ＸＥＬ軸を回転させると、腕接続部１９Ｐがその左右のどちらかが高くなるように回転し、かつ前後方向にも回転する。ＡＺ１軸とＡＺ３軸を反対方向に同じ角度だけ回転させると、胴体部１１Ｐにおいて腕接続部１９Ｐが向く方向を変化させずＸＥＬ軸の回転により腕接続部１９Ｐが回転する方向を変更できる。
実施の形態５でのアーム接続部１４Ｐおよび胴体接続部１３Ｐでの６個の回転軸の配置は、１本の腕部を有する一般の産業用ロボットの回転軸の配置と同じである。アーム接続部１４Ｐおよび胴体接続部１３Ｐの制御は、一般の産業ロボットと同様に制御することができる。
実施の形態５では、腕接続部１９Ｐを基準とする第３のＸＹＺ座標系を以下のように定義する。
Ｘ３軸:腕部１０Ｐがそれぞれ接続する腕接続部１９Ｐの２箇所を通る直線に平行な軸。
Ｙ３軸:Ｘ３軸およびＺ３軸に直交する軸。
Ｚ３軸:Ｘ３軸およびＹ３軸に直交する軸。ＡＺ３軸と同じ方向の軸。
Ｘ３軸およびＹ３軸に平行なＸ３Ｙ３平面は、ＡＺ３軸と直交し、ＸＥＬ軸と平行である。ＡＺ３軸の回りに腕接続部１９Ｐが回転すると、ＸＥＬ軸とＸ３軸とがなす角度が変化する。
ロボット１Ｐが有する６個の回転軸の回りの回転角度は、ロボット１の場合と同様である。ただし、θEL3の替わりに以下のθAZ3を、以下のように定義する。
θAZ3：ＡＺ３軸すなわち腕接続部回転軸の回りの回転角度。
θAZ3は、Ｘ３軸とＸＥＬ軸との間の角度である。θAZ3を、腕接続部回転角と呼ぶ。Ｚ３軸の正の方から見て、右の腕部１０Ｐが腕接続部１９Ｐに接続する箇所がＸＥＬ軸よりも後ろにある場合に、θAZ3＞０である。
図４７などに示すように、頭部４ＡＰは、腕接続部１９Ｐの上側に接続する。頭部接続部４ＡＰＣは、頭部４ＡＰを腕接続部１９Ｐに対して３回転自由度で回転可能に接続する。頭部４ＡＰは、板状である。頭部４ＡＰの前側で高さ方向のほぼ中間の位置に、数ｃｍ程度の間隔を空けて２個の現場カメラ４Ｐを搭載している。２個の現場カメラ４Ｐの視差を計算することで、物体などへの距離を把握できる。基準状態では、頭部４ＡＰはＺ３軸の方向を向く。現場カメラ４ＰはＹ３軸の方向を向く。頭部接続部４ＡＰＣは、胴体部１１Ｐに対する角度を変更可能に、現場カメラ４Ｐを胴体部１１Ｐに接続する。現場カメラ４Ｐは、胴体部１１Ｐに搭載される。
頭部接続部４ＡＰＣは、頭部４ＡＰをＸ３軸の回りに例えば−９０度から９０度、Ｙ３軸の回りに例えば−３０度から３０度、Ｚ３軸の回りに例えば−９０度から９０度、回転させることができる。基準状態では、Ｘ３軸、Ｙ３軸、Ｚ３軸の回りの回転角度は、いずれも０度である。頭部４ＡＰを上に向ける場合に、Ｘ３軸の角度は正である。頭部４ＡＰを左に傾ける場合に、Ｙ３軸の角度は正である。Ｚ３軸の回転は、上から見て時計回りの場合に、Ｚ３軸の回りの回転角度が正である。
腕接続部１９Ｐは、円盤状の胴接続部１９ＰＡ(図４９に図示)、外形が直方体状である２個の腕回転部１９ＰＢ、厚い板状の腕接続構造部１９ＰＣを有する。胴接続部１９ＰＡは、胴上部２０Ｐに回転可能に支持される。腕接続構造部１９ＰＣは、胴接続部１９ＰＡの上側に垂直に接続する。腕接続構造部１９ＰＣの両側の主面は、左右方向を向く。腕接続構造部１９ＰＣの両側の主面の前側の部分に、それぞれ直方体状の腕回転部１９ＰＢが接続する。腕回転部１９ＰＢは、腕部１０Ｐを回転させる機構を収納する。腕接続構造部１９ＰＣの下を向く側面の後側の部分に、円盤状の胴接続部１９ＰＡが接続する。
２本の腕部１０Ｐは、腕接続部１９Ｐを回転させるＡＺ３軸よりも前に存在する。そのため、腕接続部１９Ｐが回転する場合に、腕部１０Ｐが回転を妨げることはない。
胴上部２０Ｐは、腕接続部回転部２０ＰＡと、回転軸接続ヨーク２０ＰＢとを有する。腕接続部回転部２０ＰＡは、胴接続部１９ＰＡの下方に存在し、胴接続部１９ＰＡを回転可能に支持する。腕接続部回転部２０ＰＡは、円柱状である。腕接続部回転部２０ＰＡは、胴接続部１９ＰＡをＡＺ３軸の回りに回転させる。ＡＺ３軸は、Ｘ３軸と交差する軸である。Ｘ３軸は、２本の腕部１０Ｐのそれぞれが接続する腕接続部１９Ｐの２箇所を結ぶ直線に平行な軸である。腕接続部回転部２０ＰＡは、胴上部２０Ｐに対して腕接続部１９ＰをＡＺ３軸の回りに回転させる。
回転軸接続ヨーク２０ＰＢは、胴体交差回転部２３Ｐが有する回転軸部材２３ＰＡに腕接続部回転部２０ＰＡを接続する部材である。回転軸接続ヨーク２０ＰＢは、回転軸部材２３ＰＡが貫通して接続する２枚の対向する板状の部分と、２枚の板の上部を接続する板状の部分を有する形状である。回転軸接続ヨーク２０ＰＢの上部の板状の部分の上側に、腕接続部回転部２０ＰＡが接続する。回転軸接続ヨーク２０ＰＢは、回転軸部材２３ＰＡが回転すると、回転軸部材２３ＰＡと共に回転する。
胴下部２１Ｐは、回転軸保持ヨーク２１ＰＡと、垂直円柱部２１ＰＢとを有する。回転軸保持ヨーク２１ＰＡは、回転軸部材２３ＰＡを回転可能に保持する。回転軸保持ヨーク２１ＰＡは、２枚の対向する板状の部分と、２枚の板の下部を接続する板状の部分とを有する形状である。２枚の対向する板状の部分が、回転軸部材２３ＰＡを回転可能に支持する。垂直円柱部２１ＰＢは、回転軸保持ヨーク２１ＰＡの下側に接続する円柱状の部材である。
胴体交差回転部２３Ｐは、回転軸部材２３ＰＡ、回転軸ギア２３ＰＢ、モータ２３ＰＣ、駆動ギア２３ＰＤおよびギアカバー２３ＰＥを有する。回転軸部材２３ＰＡは、ＸＥＬ軸を構成する部材である。ＸＥＬ軸は、基準状態ではＸ１軸およびＸ２軸に平行である。回転軸部材２３ＰＡは、回転軸保持ヨーク２１ＰＡに回転可能に保持される。回転軸部材２３ＰＡには、胴上部２０Ｐが有する回転軸接続ヨーク２０ＰＢが接続する。回転軸部材２３ＰＡが回転すると、胴上部２０Ｐも回転する。回転軸ギア２３ＰＢは、回転軸部材２３ＰＡに固定されたギアである。回転軸ギア２３ＰＢは、回転軸部材２３ＰＡにおいて右の腕部１０Ｐが存在する側に存在する。モータ２３ＰＣは、回転軸ギア２３ＰＢを回転させる動力を発生させる。モータ２３ＰＣは、回転軸保持ヨーク２１ＰＡの内側の上に載置される。駆動ギア２３ＰＤは、モータ２３ＰＣが回転することで回転するギアである。駆動ギア２３ＰＤは、回転軸ギア２３ＰＢと噛み合う。駆動ギア２３ＰＤが回転すると、回転軸ギア２３ＰＢも回転する。ギアカバー２３ＰＥは、回転軸ギア２３ＰＢおよび駆動ギア２３ＰＤを覆うカバーである。
胴体支持アーム１２Ｐは、２枚の側板１２ＰＡと、側板１２ＰＡを連結する連結板１２ＰＢとを有する。２枚の側板１２ＰＡの上端部には、胴体接続部１３Ｐの回転軸部材１３ＰＣが回転可能に保持される。２枚の側板１２ＰＡの下端部には、アーム接続部１４Ｐの回転軸部材１４ＰＣが接続する。胴体支持アーム１２Ｐは、胴体部１１Ｐを車両部９Ｐに対して決められた位置に配置する。胴体支持アーム１２Ｐは、人間では脚の部分に対応する。
胴体接続部１３Ｐは、胴体部１１Ｐを２回転自由度で回転可能に胴体支持アーム１２Ｐに接続する。胴体接続部１３Ｐは、ＡＺ２軸およびＥＬ２軸の回りに回転可能に胴体部１１Ｐを胴体支持アーム１２Ｐに接続する。胴体接続部１３Ｐは、胴体支持アーム１２Ｐに対する胴体部１１Ｐの角度を変更する。胴体接続部１３Ｐは、人間では腰の部分に対応する。
胴体接続部１３Ｐは、胴体回転部１３ＰＡ、回転軸接続ヨーク１３ＰＢ、回転軸部材１３ＰＣ、回転軸ギア１３ＰＤ、モータ１３ＰＥ、駆動ギア１３ＰＦおよびギアカバー１３ＰＧを有する。胴体回転部１３ＰＡは、外形が円筒状である。胴体回転部１３ＰＡは、ＡＺ２軸の回りに回転可能に垂直円柱部２１ＰＢを支持する。垂直円柱部２１ＰＢは、胴下部２１Ｐの最も下に位置する円柱状の部分である。胴体回転部１３ＰＡの内部には、垂直円柱部２１ＰＢを回転させるためのモータやギアが存在する。回転軸接続ヨーク１３ＰＢは、胴体回転部１３ＰＡの下側に接続する。回転軸接続ヨーク１３ＰＢは、２枚の対向する板状の部分と、２枚の板の上部を接続する板状の部分を有する形状である。回転軸接続ヨーク１３ＰＢの上部の板状の部分の上側に、胴体回転部１３ＰＡが接続する。回転軸接続ヨーク１３ＰＢの２枚の対向する板状の部分は、回転軸部材１３ＰＣに接続する。回転軸接続ヨーク１３ＰＢは、その下側が前方に出ている。基準状態では、胴体回転部１３ＰＡは胴体支持アーム１２Ｐよりも背面側に位置する。回転軸部材１３ＰＣが回転すると、回転軸接続ヨーク１３ＰＢおよび胴体回転部１３ＰＡが共に回転する。回転軸部材１３ＰＣには、回転軸ギア１３ＰＤが接続する。回転軸ギア１３ＰＤは、回転軸部材１３ＰＣにおいて右の腕部１０Ｐが存在する側に存在する。モータ１３ＰＥは、回転軸ギア１３ＰＤを回転させる動力を発生する。モータ１３ＰＤは、胴体支持アーム１２Ｐの連結板１２ＰＢの上側に載置される。駆動ギア１３ＰＦは、モータ１３ＰＤにより駆動されるギアである。駆動ギア１３ＰＦは回転軸ギア１３ＰＤと噛み合う。駆動ギア１３ＰＦが回転すると、回転軸ギア１３ＰＤが回転する。回転軸ギア１３ＰＤが回転すると、回転軸部材１３ＰＣおよび胴体接続部１３Ｐの胴体１１Ｐ側の部材が回転する。
アーム接続部１４Ｐは、胴体支持アーム１２Ｐを２回転自由度で回転可能に車両部９Ｐに接続する。アーム接続部１４Ｐは、胴体支持アーム１２ＰをＡＺ１軸およびＥＬ１軸の回りに回転可能に車両部９Ｐに接続する。ＡＺ１軸は、車両部９Ｐの高さ方向に平行な回転軸である。ＥＬ１軸は、胴体支持アーム１２ＰとＡＺ１軸とがなす角度を変更する回転軸である。アーム接続部１４Ｐは、アーム回転部１４ＰＡ、アーム基部１４ＰＢ、回転軸保持ヨーク１４ＰＣ、回転軸部材１４ＰＤ、回転軸ギア１４ＰＥ、モータ１４ＰＦ、駆動ギア１４ＰＧおよびギアカバー１４ＰＨを有する。アーム回転部１４ＰＡは、外形がフランジを有する円筒状である。アーム回転部１４ＰＡは、車両部９Ｐの上面に設けられた窪みに設置される。アーム回転部１４ＰＡの円筒状の部分が、車両部９Ｐの内部に入る。アーム回転部１４ＰＡのフランジが、車両部９Ｐの窪みの底面の上に出る。アーム回転部１４ＰＡは、その上に存在するアーム基部１４ＰＢをＡＺ１軸の回りに回転可能に支持する。アーム回転部１４ＰＡは、アーム基部１４ＰＢを回転させるためのモータやギアを収納する。アーム基部１４ＰＢは、円盤状の部材の上に略長方形の板材が接続した部材である。アーム基部１４ＰＢの円盤状の部材が、アーム回転部１４ＰＡに回転可能に支持される。
回転軸保持ヨーク１４ＰＣは、アーム基部１４ＰＢの上側に接続した２枚の対向する板材である。回転軸保持ヨーク１４ＰＣは、回転軸部材１４ＰＤを回転可能に保持する。回転軸ギア１４ＰＥは、回転軸部材１４ＰＤに接続する。回転軸ギア１４ＰＥは、回転軸部材１４ＰＤにおいて右の腕部１０Ｐが存在する側に存在する。モータ１４ＰＦは、回転軸ギア１４ＰＥを回転させる動力を発生する。モータ１４ＰＦは、アーム基部１４ＰＢに載置される。駆動ギア１４ＰＧは、モータ１４ＰＦの回転により駆動する。駆動ギア１４ＰＧは回転軸ギア１４ＰＥと噛み合う。駆動ギア１４ＰＧが回転すると、回転軸ギア１４ＰＥおよび回転軸部材１４ＰＤが回転する。ギアカバー１４ＰＨは、回転軸ギア１４ＰＥおよび駆動ギア１４Ｐを覆うカバーである。
アーム接続部１４Ｐでは、ＡＺ１軸の回りに例えば−１６０度から１８０度の範囲で回転可能である。ＥＬ１軸の回りには、例えば−７０度から９５度の範囲で回転可能である。ここで、ＡＺ１軸の回りの回転角度は、ヒューマノイド部１ＨＰが向く方向が車両部９Ｐの向く方向と平行になる場合に、０度とする。ＡＺ１軸の角度は、上から見て時計回りに回転する場合に、角度を正とする。胴体支持アーム１２Ｐが車両部９Ｐの上面と直交する場合に、ＥＬ１軸の回りの回転角度を０度とする。胴体支持アーム１２Ｐが前に傾く場合に、ＥＬ１軸の角度を正とする。
胴体接続部１３Ｐでは、ＥＬ２軸の回りに例えば−１０５度から１５０度の範囲で回転可能である。ＡＺ２軸の回りには、例えば−９５度から９５度の範囲で回転可能である。ここで、ＥＬ２軸の回りの回転角度は、胴体支持アーム１２Ｐが延在する方向とＡＺ２軸の方向とが平行になる場合に、０度とする。胴下部２１Ｐが胴体支持アーム１２Ｐに対して前に傾く場合に、ＥＬ２軸の角度を正とする。ＡＺ２軸の回りの回転角度は、胴体部１１Ｐが向く方向が胴体支持アーム１２Ｐの向く方向と平行になる場合に、０度とする。上から見て時計回りに胴体部１１Ｐが回転する場合に、ＡＺ２軸の角度を正とする。
胴体交差回転部２３Ｐでは、ＸＥＬ軸の回りに例えば−９５度から９５度の範囲で回転可能である。ここで、ＸＥＬ軸の回りの回転角度は、ＡＺ３軸がＡＺ２軸と平行になる場合に、０度とする。基準状態では、ＸＥＬ軸の角度は０度である。胴上部２０Ｐが胴下部２１Ｐよりも前側に移動する場合に、ＸＥＬ軸の角度を正とする。
腕接続部回転部２０ＰＡでは、ＡＺ３軸の回りに例えば−１８５度から１８５度の範囲で回転可能である。腕接続部１９Ｐが向く方法と胴上部２０Ｐが向く方向と同じになる場合に、ＡＺ３軸の回りの回転角度を０度とする。上から見て時計回りに腕接続部１９Ｐが回転する場合に、ＡＺ３軸の角度を正とする。
図５４から図５８は、ロボット１Ｐの別の姿勢１から５での斜視図である。図５４に示す別の姿勢１は、ヒューマノイド部１ＨＰが、車両部９Ｐの前端付近で車両部９Ｐの上面よりも少し高い位置にある物体を両方の手部２６Ｐでつかもうとしている姿勢である。図５５に示す別の姿勢２は、別の姿勢１をＡＺ３軸の回りに９０度回転させた姿勢である。別の姿勢１および２では、胴体支持アーム１２Ｐが背面側に傾き、胴体接続部１３Ｐは車両部９Ｐの上面に対してほぼ平行である。胴下部２１Ｐが上を向き、胴上部２０Ｐおよび腕接続部１９Ｐが図５４における左側を向いている。腕部１０Ｐは、上腕部２４Ｐが水平に対して約１５度の角度で斜め後ろ下に向き、肘関節部２８Ｐが約３５度の角度をとり、前腕部２５Ｐが斜め前下に向く。手部２６Ｐは、５本の指部が伸びた状態である。
図５６に示す別の姿勢３は、車両部９Ｐの前端から１．５ｍ程度離れて車両部９Ｐの上面より少し高い位置にある物体を両手でつかもうとしている姿勢である。胴体支持アーム１２Ｐが車両部９Ｐの上面に対して約３０度の角度で前方斜め上を向く。胴体接続部１３Ｐおよび胴体部１１Ｐは、別の姿勢１と同じ回転角度である。腕部１０Ｐは、上腕部２４Ｐが下を向き、肘関節部２８Ｐが約９０度の角度である。前腕部２５Ｐおよび手部２６Ｐは、前方を向く。図５７に示す別の姿勢４は、別の姿勢３からＡＺ２軸を９０度回転させた姿勢である。別の姿勢４では、上腕部２４Ｐが水平な方向を向く。
図５８に示す別の姿勢５は、車両部９Ｐの前端から２．０ｍ程度離れて車両部９Ｐの下端より少し高い位置にある物体を両手でつかもうとしている姿勢である。胴体支持アーム１２Ｐは車両部９Ｐの上面に対して下方約１０度の角度の方向を向き、胴体接続部１３Ｐおよび胴体部１１Ｐは下方約２０度の方向を向く。腕部１０Ｐは、車両部９Ｐの上面にほぼ平行な方向を向く。胴体支持アーム１２Ｐ、胴体部１１Ｐおよび腕部１０Ｐが、直列に連なる。
図５４から図５８に示すように、ロボット１Ｐでは、２本の腕部１０Ｐを車両部９Ｐに対して大きく動かすことができ、作業に適した方向に２本の腕部１０Ｐを向けることができる。障害物などがある場合などは、障害物などを避けるような姿勢を、ロボット１Ｐは取ることができる。つまり、把持または操作する対象へのアプローチの自由度が高く、障害物などのために作業難易度が高い場合でも、ロボット１Ｐは柔軟に対応可能である。また、アプローチする駆動範囲も拡大できて、より広範囲な空間で作業することが可能となる。胴体支持アーム１２Ｐにより、腕接続部１９Ｐの位置を決められた範囲の３次元空間内の任意の位置に配置できる。さらに、２本の腕部１０Ｐの位置を、腕接続部１９Ｐに対して決められた範囲の３次元空間内の任意の位置に配置できる。
図５４から図５８に示す別の姿勢では、カメラ部４Ｐの視野に手部２６Ｐが入らない。頭部接続部４ＡＰＣを制御することで、手部２６Ｐが存在する方向にカメラ部４Ｐを向けることができる。
図５９から図６６を参照して、腕部１０Ｐの構造を説明する。図５９は、腕部１０Ｐの斜視図である。図６０は、腕部１０Ｐの別の斜視図である。図６１から図６６は、腕部１０Ｐの正面図、右側面図、背面図、左側面図、平面図および底面図である。
腕部１０Ｐは、腕基部２４ＡＰ、上腕部２４Ｐ、前腕部２５Ｐおよび手部２６Ｐが直列に接続する。腕基部２４ＡＰは、腕接続部１９Ｐに回転可能に支持される。上腕部２４Ｐは、肩関節部２７Ｐにより腕基部２４ＡＰに２回転自由度で回転可能に接続する。前腕部２５Ｐは、肘関節部２８Ｐにより上腕部２４Ｐに２回転自由度で回転可能に接続する。手部２６Ｐは、手首関節部２９Ｐにより前腕部２５Ｐに２回転自由度で回転可能に接続する。
図６７を参照して、腕部１０Ｐが有する回転軸について説明する。図６７(A)は腕部１０Ｐの左側面図であり、図６７(B)は腕部１０Ｐの正面図である。
腕部１０Ｐは、以下に示す７個の回転軸を有する。
ＡＺ４軸：腕部１０Ｐを腕接続部１９Ｐに対して回転させる回転軸。腕基部２４ＡＰを通り、腕基部２４ＡＰを回転させる回転軸。ＡＺ４軸を、腕基部回転軸と呼ぶ。
ＥＬ４軸：上腕部２４Ｐと腕基部２４ＡＰとがなす角度を変更させる回転軸。ＥＬ４軸は、ＡＺ４軸と直交する。
ＡＺ５軸：上腕部２４Ｐを通り、かつ上腕部２４Ｐを回転させる回転軸。ＡＺ５軸は、ＥＬ４軸と直交する。ＡＺ５軸を、上腕部回転軸と呼ぶ。
ＥＬ５軸：前腕部２５Ｐと上腕部２４Ｐがなす角度を変更させる回転軸。ＥＬ５軸は、ＡＺ５軸と直交する。
ＡＺ６軸：前腕部２５Ｐを通り、かつ前腕部２５Ｐを回転させる回転軸。ＡＺ６軸は、ＥＬ５軸と直交する。ＡＺ６軸を、前腕部回転軸と呼ぶ。
ＥＬ６軸：手部２６Ｐと前腕部２５Ｐとがなす角度を、ＡＺ６軸およびＸＥＬ２軸を含む平面（前後方向回転平面）において回転させる回転軸。ＥＬ６軸は、ＡＺ６軸およびＸＥＬ２軸と直交する。
ＸＥＬ２軸：手部２６Ｐと前腕部２５Ｐとがなす角度を、ＡＺ６軸およびＥＬ６軸を含む平面（左右方向回転平面）において回転させる回転軸。ＸＥＬ２軸は、ＡＺ６軸およびＥＬ６軸と直交する。
ＡＺ４軸は、腕基部２４ＡＰを腕接続部１９Ｐに対して回転させる回転軸である。ＥＬ４軸とＡＺ５軸は、肩関節部２７Ｐにおいて腕基部２４ＡＰと上腕部２４Ｐとの接続角度を変更する回転軸である。ＥＬ５軸とＡＺ６軸は、肘関節部２８Ｐにおいて上腕部２４Ｐと前腕部２５Ｐとの接続角度を変更する回転軸である。ＥＬ６軸とＸＥＬ２軸は、手首関節部２９Ｐにおいて前腕部２５Ｐと手部２６Ｐとの接続角度を変更する回転軸である。前後方向回転平面および左右方向回転平面は、前腕部２５Ｐを通る互いに直交する２平面である。
腕基部２４ＡＰは、円柱状である。腕基部２４ＡＰは、腕回転部１９ＰＢに設けられた穴に回転可能に挿入される。腕回転部１９ＰＢには、背面側からモータ１９Ｄが挿入される。腕回転部１９ＰＢの内部には、モータ１９Ｄが出す回転トルクを腕基部２４ＡＰに伝えるウォームギア機構が収納される。腕基部２４ＡＰの端部には、図示しないウォームホイールが設けられる。ウォームホイールは、モータ１９Ｄの回転により回転する図示しないウォームと噛み合う。モータ１９Ｄおよびウォームが回転すると、ウォームホイールおよび腕基部２４ＡＰおよび腕部１０Ｐが回転する。腕部１０Ｐは、ヒューマノイド部１ＨＰの前後方向に回転する。腕基部２４ＡＰの肩関節部２７Ｐ側の端には、フランジが設けられる。腕基部２４ＡＰのフランジに、肩関節部２７Ｐが接続する。腕基部２４ＡＰは、ＡＺ４軸の回りを回転する。ＡＺ４軸は、円柱状である腕基部２４ＡＰの中心を通る。腕回転部１９ＰＢに設けられた穴と、この穴に回転可能に挿入される腕基部２４ＡＰは、腕基部２４ＡＰを胴体部１１Ｐに少なくとも１回転自由度で回転可能に接続する腕基部関節部である。
腕基部２４ＡＰの回転可能範囲は、例えば−３５度から１８０度の範囲である。ここで、腕基部２４ＡＰがＡＺ４軸の回りに回転する角度（ＡＺ４軸の角度と略す）は、上腕部２４Ｐが下を向く場合にＡＺ４軸の角度を０度とし、上腕部２４Ｐが前方に回転する場合に、ＡＺ４軸の角度を正とする。腕基部２４ＡＰの回転により、上腕部２４Ｐを前方に上げて真上に向けることができる。また、上腕部２４Ｐを真下から後ろに３５度まで回転できる。
肩関節部２７Ｐは、上腕部２４Ｐを２回転自由度で回転可能に腕基部２４ＡＰに接続する。肩関節部２７Ｐは、上腕部２４Ｐを通る上腕部回転軸（ＡＺ５軸）の回りの回転と、上腕部２４Ｐと腕基部２４ＡＰとがなす角度を変更する回転軸（ＥＬ４軸）の回りの回転とを可能にする。ＡＺ５軸の回りの回転は、上腕部２４Ｐを含めて前腕部２５Ｐを回転させる。ＡＺ５軸の回りに上腕部２４Ｐを回転させる場合には、肘関節部２８Ｐで前腕部２５Ｐを捻り回転させる場合よりも、構造が簡単になる。
肩関節部２７Ｐは、ＥＬ４軸の回りの１回転自由度で上腕部２４Ｐを回転可能に上腕基部２４ＡＰに接続すると考えてもよい。上腕部回転軸（ＡＺ５軸）の回りに上腕部２４Ｐを回転可能にする機構は、肩関節部２７Ｐではなく、上腕部２４Ｐに設けられていると考えてもよい。そのように考える場合には、肩関節部２７Ｐは、上腕部２４Ｐを上腕基部２４ＡＰに少なくとも１回転自由度で回転可能に接続する。また、上腕部２４Ｐを通る上腕部回転軸の回りに上腕部２４Ｐは回転可能である。
肩関節部２７Ｐでは、ＥＬ４軸の回りの回転可能範囲は、例えば−１０度から７５度である。ここで、肩関節部２７ＰにおけるＥＬ４軸の回転角度は、上腕部２４Ｐが腕基部２４ＡＰと直交する場合に角度を０度とする。上腕部２４Ｐと腕基部２４ＡＰとの間の角度が小さくなる、すなわち上腕部２４Ｐが胴体部１１Ｐから離れるように回転する場合に、ＥＬ４軸の角度を正とする。肩関節部２４Ｐでは、基準状態では上腕部２４Ｐを横方向の外側に７５度まで上げることができ、上腕部２４Ｐが胴体部１１Ｐに近づく方向には、１０度まで回転できる。
ＡＺ５軸の回りの回転可能範囲は、例えば−９０度から２０度である。ここで、ＡＺ５軸の回りの回転角度は、基準状態で０度であり、上腕部２４Ｐが胴体部１１Ｐの側に回転する場合に角度を負とする。上腕部２４Ｐを通るＡ５軸の回りの回転により、上腕部２４Ｐを下に向けて肘関節部２８Ｐを９０度に曲げた状態では、前腕部２５Ｐを腕接続部１９Ｐの前面に平行になるまで内側に回転でき、外側には腕接続部１９Ｐの正面方向に対して２０度まで回転できる。
肘関節部２８Ｐは、前腕部２５Ｐを２回転自由度で回転可能に上腕部２４Ｐに接続する。肘関節部２８Ｐは、前腕部２５Ｐを通る前腕部回転軸（ＡＺ６軸）の回りの回転と、前腕部２５Ｐと上腕部２４Ｐとがなす角度を変更する回転軸（ＥＬ５軸）の回りの回転とを可能とする。ＡＺ６軸の回りの回転は、前腕部２５Ｐを含めて手部２６Ｐを回転させる。ＡＺ６軸の回りに前腕部２５Ｐを回転させる場合には、手首関節部２９Ｐで手部２６Ｐを捻り回転できるようにする場合よりも、構造が簡単になる。
肘関節部２８Ｐは、ＥＬ５軸の回りの１回転自由度で前腕部２５Ｐを回転可能に上腕部２４Ｐに接続すると考えてもよい。前腕部回転軸（ＡＺ６軸）の回りに前腕部２５Ｐを回転可能にする機構は、肘関節部２８Ｐではなく、前腕部２５Ｐに設けられていると考えてもよい。そのように考える場合には、肘関節部２８Ｐは、前腕部２５Ｐを上腕部２４Ｐに少なくとも１回転自由度で回転可能に接続する。また、前腕部２５Ｐを通る前腕部回転軸の回りに前腕部２５Ｐは回転可能である。
ＥＬ５軸の回りの回転可能範囲は、例えば１０度から１２５度である。ここで、ＥＬ５軸の回りの回転角度は、前腕部２５Ｐと上腕部２４Ｐとが同一直線に存在する場合を０度とする。つまり、上腕部２４Ｐを肘関節部２８Ｐよりも前腕部２５Ｐの側に延長した直線と前腕部２５Ｐとがなす角度が、ＥＬ５軸の回りの回転角度である。前腕部２５Ｐが上腕部２４Ｐの前側に存在する場合に、ＥＬ５軸の回りの回転角度を正とする。肘関節部２８Ｐは、前腕部２５Ｐと上腕部２４Ｐとがなす角度が約１７０度から約５５度である範囲で、曲げ伸ばしできる。
肘関節部２８Ｐでは、ＡＺ６軸の回りの回転可能範囲は、例えば−１００度から１００度までである。基準状態では、前後方向回転平面がＸ３軸と平行になる。ＡＺ６軸の回りの回転角度は、基準状態ではＡＺ６軸の角度を０度とする。前後回転平面が外側に傾く場合に、ＡＺ６軸の角度を正とする。
手首関節部２９Ｐは、手部２６Ｐを２回転自由度で回転可能に前腕部２５Ｐに接続する。手首関節部２９Ｐは、２軸ジンバルである。手首関節部２９Ｐは、前後方向回転平面および左右方向回転平面のそれぞれで前腕部２５Ｐと手部２６Ｐとがなす角度を変更できる。前後方向回転平面および左右方向回転平面は、どちらも前腕部２５Ｐを含む平面であり、互いに直交する。ＥＬ６軸は、前後方向回転平面に直交する。ＥＬ６軸は、前後方向回転平面において手部２６Ｐの回転を可能にする回転軸である。ＸＥＬ２軸は、左右方向回転平面に直交する。ＸＥＬ２軸は、左右方向回転平面において手部２６Ｐの回転を可能にする回転軸である。前後方向回転平面が、ＡＺ６軸を含む第１前腕平面である。左右方向回転平面が、ＡＺ６軸を含み前後方向回転平面と直交する第２前腕平面である。前後方向回転平面および左右方向回転平面は、直交しなくともよく、交差していればよい。
手首関節部２９Ｐでは、前後方向回転平面では、手部２６Ｐを例えば−４５度から６０度まで回転でき、左右方向回転平面では、手部２６Ｐを例えば−６０度から６０度まで回転できる。ＥＬ６軸およびＸＥＬ２軸の回りの回転角度は、手部２６Ｐと前腕部２５Ｐが同一の直線上に存在する場合に、角度を０度とする。前後方向回転平面で手部２６Ｐが前側に存在する場合に、ＥＬ６軸の角度を正とする。左右方向回転平面で手部２６Ｐが外側に存在する場合に、ＸＥＬ２軸の角度を正とする。
腕基部関節部は、２回転自由度を有してもよい。肩関節部２７Ｐは、１回転自由度あるいは３回転自由度を有してもよい。肘関節部２８Ｐは、１回転自由度あるいは３回転自由度を有してもよい。手首関節部２９Ｐは、１回転自由度あるいは３回転自由度を有してもよい。腕基部関節部の回転自由度、肩関節部２７Ｐの回転自由度、肘関節部２８Ｐの回転自由度、手首関節部２９Ｐの回転自由度の合計は、６回転自由度あるいは８回転自由度でもよい。
肩関節部２７Ｐは、肩関節構造部２７ＰＡ、モータ２７ＰＢ、モータ設置部２７ＰＣおよび回転軸部材２７ＰＤを有する。回転軸部材２７ＰＤは、ＥＬ４軸に平行な棒状の部材である。回転軸部材２７ＰＤに、上腕部２４Ｐが接続する。回転軸部材２７ＰＤが回転すると、上腕部２４ＰがＥＬ４軸の回りを回転する。上腕部２４Ｐを、ＡＺ５軸の回りに回転させる機構は、上腕部２４Ｐに設けられる。
肩関節構造部２７ＰＡおよびモータ設置部２７ＰＣは、回転軸部材２７ＰＤを回転可能に保持する部材である。回転軸部材２７ＰＤは、肩関節構造部２７ＰＡに垂直である。肩関節構造部２７ＰＡは、フランジを有する円筒と、腕接続部１９Ｐ側に接続した直方体とを有する形状である。肩関節構造部２７ＰＡの円筒を前方から見ると、フランジの部分は、円の対向する部分を直線で切り取った形状である。モータ設置部２７ＰＣも、フランジを有する円筒状の形状である。フランジは、肩関節構造部２７ＰＡおよびモータ設置部２７ＰＣで同じ形状である。肩関節構造部２７ＰＡの円筒のフランジおよびモータ設置部２７ＰＣのフランジは、互いに接合する。モータ設置部２７ＰＣには、その内部にモータ２７ＰＢが設置される。モータ２７ＰＢは、回転軸部材２７ＰＤを回転させる動力を発生する。モータ設置部２７ＰＣの内部には、モータ２７ＰＢの回転トルクを回転軸部材２７ＰＤに伝えるギアも収納される。
上腕部２４Ｐは、関節接続部２４ＰＡ、中間円筒部２４ＰＢ、フタ２４ＰＣおよび下側円柱２４ＰＤを有する。関節接続部２４ＰＡは、肩関節部２７Ｐが有する回転軸部材２７ＰＤと接続する四角い棒状の部分を有する部材である。回転軸部材２７ＰＤと関節接続部２４ＰＡは、一体に形成される。関節接続部２４ＰＡは、四角い棒状の部分の下側に円柱状の部分を有する。円柱状の部分は、中間円筒部２４ＰＢの内部に回転可能に挿入される。中間円筒部２４ＰＢが関節接続部２４ＰＡに対して回転することで、上腕部２４ＰがＡＺ５軸の回りを回転する。
関節接続部２４ＰＡは、肩関節構造部２７ＰＡに設けられた開口を通る。肩関節構造部２７ＰＡに設けられた開口は、基準状態では下側を向く。関節接続部２４ＰＡの角棒の部分が開口と接触することで、肩関節部２７Ｐの左右方向の回転角度が制限される。肩関節部２７Ｐは、上腕部２７Ｐを下に向けた状態から左右方向の外側に回転させる場合は、上腕部２７Ｐが水平に近い角度になるまで回転できる。
中間円筒部２４ＰＢには、背面側に開口が設けられる。背面側の開口は、中間円筒部２４ＰＢの内部のモータなどをメンテナンスなどするために設けている。フタ２４ＰＣは、中間円筒部２４ＰＢの開口をふさぐ。中間円筒部２４Ｐの上側の内部には、関節接続部２４ＰＡに対して中間円筒部２４ＰＢを回転させるモータやギアが収納される。肘関節部２８Ｐで使用するモータ２４ＰＥ（図示せず）も、中間円筒部２４Ｐの下側の内部に収納される。モータ２４ＰＥの回転軸は、中間円筒部２４Ｐの下側から外部に出る。
下側円柱２４ＰＤは、中間円筒部２４ＰＢの下側に接続する。下側円柱２４ＰＤは、中間円筒部２４Ｐよりも径が小さい円筒である。関節接続部２４ＰＡ、中間円筒部２４ＰＢおよび下側円柱２４ＰＤは、１本の直線上に存在する。下側円柱２４ＰＤは、肘関節部２８Ｐが有する回転軸保持ヨーク２８ＰＡに接続する。
肘関節部２８Ｐは、２回転自由度で前腕部２５Ｐを上腕部２４Ｐに接続する。肘関節部２８Ｐは、前腕部２５Ｐを通る前腕部回転軸（ＡＺ６軸）の回りの回転と、上腕部２４Ｐと前腕部２５Ｐとがなす角度を変更する回転とを可能にする。肘関節部２８Ｐは、回転軸保持ヨーク２８ＰＡ、回転軸部材２８ＰＢ、ウォームホイール２８ＰＣ、ウォーム２８ＰＤ、ギア部２８ＰＥ、モータ２８ＰＦ、ギア部２８ＰＧ、モータ収納部２８ＰＨおよびギアカバー２８ＰＪを有する。ウォームギア機構を使用しているので、肘関節部２８Ｐにおいて前腕部２５Ｐと上腕部２４Ｐとがなす角度は、電力の供給が途絶えた場合でも維持できる。
回転軸部材２８ＰＢは、前腕部２５Ｐと上腕部２４Ｐとの間の角度を変更する回転軸（ＥＬ５軸）を構成する部材である。回転軸部材２８ＰＢに前腕部２５Ｐが接続する。回転軸部材２８ＰＢは、上腕部２４Ｐに対して直交する方向に延在する。回転軸保持ヨーク２８ＰＡは、回転軸部材２８ＰＢを回転可能に保持する。回転軸保持ヨーク２８ＰＡは、回転軸部材２８ＰＢが貫通する２枚の対向する板状の部分と、２枚の板の上部を接続する板状の部分を有する形状である。回転軸保持ヨーク２８ＰＡは、上側の板状の部分で下側円柱２４ＰＤに接続する。
図６４に示すように、ウォームホイール２８ＰＣ、ウォーム２８ＰＤおよびギア部２８ＰＥは、上腕部２４Ｐの内部に収納されたモータ２４ＰＥにより回転軸部材２８ＰＢを回転させる機構を構成する。ウォームホイール２８ＰＣは、回転軸部材２８ＰＢに取り付けられている。ウォームホイール２８ＰＣが回転することで、回転軸部材２８ＰＢが回転する。ウォームホイール２８ＰＣは、肘関節部２８Ｐの左右方向の外側に存在する。ギア部２８ＰＥは、モータ２４ＰＥの回転により回転する。ギア部２８ＰＥは、中間円筒部２４ＰＢの下面に平行に設置される。ギア部２８ＰＥは、モータ２４ＰＥの回転軸と噛み合うギアと、ウォーム２８ＰＤと噛み合うギアとを有する。ウォーム２８ＰＤは、中間円筒部２４ＰＢが延在する方向に存在する。ウォーム２８ＰＤは、中間円筒部２４ＰＢに近い側でギア部２８ＰＥと噛み合う。また、中間円筒部２４ＰＢから遠い側で、ウォーム２８ＰＤはウォームホイール２８ＰＣと噛み合う。ギアカバー２８ＰＪは、ウォームホイール２８ＰＣ、ウォーム２８ＰＤおよびギア部２８ＰＥを覆うカバーである。
モータ２４ＰＥが回転すると、モータ２４ＰＥの回転がギア部２８ＰＥによりウォーム２８ＰＤに伝えられて、ウォーム２８ＰＤが回転する。ウォーム２８ＰＤが回転すると、ウォームホイール２８ＰＣおよび回転軸部材２８ＰＢが回転して、前腕部２５Ｐと上腕部２４Ｐとがなす角度が変化する。
図６３に示すように、モータ２８ＰＦ、ギア部２８ＰＧおよびモータ収納部２８ＰＨは、前腕部２５Ｐに設けられる。モータ２８ＰＦ、ギア部２８ＰＧおよびモータ収納部２８ＰＨは、肘関節部２８Ｐの前腕部２５Ｐを通る前腕部回転軸の回りに前腕部２５Ｐを回転させる機構を構成する。モータ２８ＰＦは、前腕部２５Ｐを回転させる動力を発生する。ギア部２８ＰＧは、モータ２８ＰＦの回転により前腕部２５Ｐを回転させるためのギアである。モータ収納部２８ＰＨは、モータ２８ＰＦを収納する。ギア部２８ＰＧの外形は、フランジを有する円筒状である。モータ収納部２８ＰＨは、ギア部２８ＰＧの手首側に接続する。モータ収納部２８ＰＨは、モータ２８ＰＦを挟む２個の側面と、側面をつなぐ底面を有する部材である。ギア部２８ＰＧは、モータ２８ＰＦと前腕基部２５ＰＢ（後述）の間に存在する。ギア部２８ＰＧの内部には、回転軸接続部２５ＰＡ（後述）、ギア機構およびモータ２８ＰＦの回転軸が存在する。ギア機構は、モータ２８ＰＦの回転により、前腕基部２５ＰＢを回転軸接続部２５ＰＡに対して回転させる機構である。
前腕部２５Ｐは、回転軸接続部２５ＰＡ、前腕基部２５ＰＢ、前腕骨部２５ＰＣ、アクチュエータ構造部２５ＰＤ、ねじ棒保持部２５ＰＥおよびねじ棒保持部２５ＰＦを有する。回転軸接続部２５ＰＡは、回転軸部材２８ＰＢともに回転する部材である。回転軸接続部２５ＰＡと回転軸部材２８ＰＢは、一体に形成する。回転軸接続部２５ＰＡは、関節接続部２４ＰＡと同様な形状を有する。回転軸接続部２５ＰＡの形状は、肘関節部２８Ｐの回転軸部材２８ＰＢと接続する円柱状の部分と、円柱状の部分の下側に接続する円筒状の部分とを有する形状である。前腕基部２５ＰＢは、フランジを有する円筒状の形状である。前腕基部２５ＰＢの上面の円形の開口に、回転軸接続部２５ＰＡの円筒状の部分が回転可能に挿入される。前腕基部２５ＰＢのフランジとギア部２８ＰＧのフランジとが接合されるギア部２８ＰＧは、前腕基部２５ＰＢよりも手部２６Ｐの側に存在する。モータ２８ＰＦが回転すると、ギア部２８ＰＧの内部に設けられたギア機構により、前腕基部２５ＰＢが回転軸接続部２５ＰＡに対して回転する。
前腕骨部２５ＰＣは、前腕基部２５ＰＢの手部２６Ｐの側に接続する角柱状の部材である。前腕骨部２５ＰＣの先端に、手首関節部２９Ｐが設けられる。前腕基部２５ＰＢの下側には、外形が円筒状のギア部２８ＰＧが接続する。前腕骨部２５ＰＣは、ギア部２８ＰＧを貫通して手首側に延在する。
アクチュエータ構造部２５ＰＤは、手首関節部２９Ｐの接続角度を変更する２個のアクチュエータを設置するための構造部材である。アクチュエータ構造部２５ＰＤは、前腕骨部２５ＰＣに固定される。アクチュエータ構造部２５ＰＤが固定される面は、基準状態において前腕骨部２５ＰＣの前側を向く面である。アクチュエータ構造部２５ＰＤは、手首関節部２９Ｐの半分の断面がＴ字状であり、肘関節部２８Ｐ側がＴの縦棒だけである形状を有する部材である。Ｔの縦棒だけの部分（縦板部）は、外形が円筒状のギア部２８ＰＧの外側およびフランジに接続する。ねじ棒保持部２５ＰＥは、アクチュエータ構造部２５ＰＤの断面がＴ字状である手部２６Ｐ側の端部に取り付けられる。ねじ棒保持部２５ＰＦは、アクチュエータ構造部２５ＰＤの縦板部の端部および前腕基部２５ＰＢのフランジに接続する。ねじ棒保持部２５ＰＥおよびねじ棒保持部２５ＰＦの間に、２本のねじ棒が回転可能に保持される。
手首関節部２９Ｐは、２回転自由度で手部２６Ｐを前腕部２５Ｐに接続する。手首関節部２９Ｐは、交線が前腕部２５Ｐを通る直交する２平面のそれぞれにおいて、手部２６Ｐと前腕部２５Ｐとの間の角度を変更する。交線が前腕部２５Ｐを通る直交する２平面は、前後方向回転平面および左右方向回転平面である。前後方向回転平面および左右方向回転平面は、アクチュエータ構造部２５ＰＤにより決まる平面に対して４５度の角度をなす。図６８に、手首関節部２５Ｐの断面図を示す。図６８は、図６４に示すＡ−Ａ断面での断面図である。
手首関節部２９Ｐは、Ｔ字部材２９ＰＡ、Ｔ字部材保持ヨーク２９ＰＢ、Ｔ字部材保持部２９ＰＣおよび手首基部２９ＰＤを有する。Ｔ字部材２９ＰＡは、２回転自由度の接続を可能とするＴ字状の部材である。Ｔ字部材２９ＰＡは、前腕骨部２５ＰＣと手首基部２９ＰＤとを２回転自由度で接続する。Ｔ字部材保持ヨーク２９ＰＢは、前腕骨部２５ＰＣの先端に設けられる。Ｔ字部材保持部２９ＰＣは、手首基部２９ＰＤに設けられる。Ｔ字部材２９ＰＡのＴの横棒がＥＬ６軸になり、Ｔの縦棒がＸＥＬ２軸になる。Ｔ字部材保持ヨーク２９ＰＢは、２枚の対向する板材と、前腕骨部２５ＰＣ側で２枚の板材をつなぐ板材とを有する部材である。Ｔ字部材保持ヨーク２９ＰＢは、Ｔ字部材２９ＰＡのＴの横棒の両端を回転可能に保持する。ベアリング２９ＰＥ（図６８に図示）は、Ｔ字部材保持ヨーク２９ＰＢとＴ字部材２９ＰＡとの間に存在して、両者を回転可能にする。Ｔ字部材保持部２９ＰＣは、Ｔ字部材２９ＰＡのＴの縦棒を回転可能に保持する部材である。ベアリング２９ＰＦ（図６８に図示）は、Ｔ字部材保持部２９ＰＣとＴ字部材２９ＰＡとの間に存在して、両者を回転可能にする。Ｔ字部材保持部２９ＰＣは、等脚台形のような断面を有する部材である。Ｔ字部材保持部２９ＰＣの台形の下底側の側面に、Ｔ字部材２９ＰＡが挿入される。手首基部２９ＰＤは、円盤状の部材である。手部２６Ｐが存在する側とは反対側の手首基部２９ＰＤの面に、Ｔ字部材保持部２９ＰＣが接続する。
Ｔ字部材保持部２９ＰＣには、前腕外側アクチュエータ３５Ｐおよび前腕内側アクチュエータ３６Ｐが有する固定長リンクの他端が回転可能に接続する。
前腕外側アクチュエータ３５Ｐおよび前腕内側アクチュエータ３６Ｐは、手首関節部２９Ｐでの回転角度を変更する。前腕外側アクチュエータ３５Ｐと前腕内側アクチュエータ３６Ｐは、同様な形状である。前腕外側アクチュエータ３５Ｐおよび前腕内側アクチュエータ３６Ｐは、それぞれ移動部材と、移動部材に一端が接続する固定長リンクを有する。２本の固定長リンクの他端が手首関節部２９Ｐに接続する。手首関節部２９Ｐは、一端が移動部材により移動する２本の固定長リンクにより駆動される。前腕外側アクチュエータ３５Ｐおよび前腕内側アクチュエータ３６Ｐは、前腕部２５Ｐに設けられる。
前腕外側アクチュエータ３５Ｐの構造を説明する。前腕外側アクチュエータ３５Ｐは、ねじ棒３５ＰＡ、移動部材３５ＰＢ、レール３５ＰＣ、リンク３５ＰＤ、モータ設置板３５ＰＥ、モータ３５ＰＦ、ベルト３５ＰＧ、プーリ３５ＰＨおよびプーリ３５ＰＪを有する。ねじ棒３５ＰＡの両端は、ねじ棒保持部２５ＰＥおよびねじ棒保持部２５ＰＦに回転可能に保持される。ねじ棒保持部２５ＰＥおよびねじ棒保持部２５ＰＦでは、ねじ棒３５ＰＡを保持する部分に直方体状の部材を設けている。移動部材３５ＰＢは、ねじ棒３５ＰＡの雄ねじに噛み合う雌ねじが設けられた貫通穴を有する。レール３５ＰＣは、アクチュエータ構造部２５ＰＤの縦板部の側面に、ねじ棒３５ＰＡと平行に設けられる。移動部材３５ＰＢは、レール３５ＰＣを挟む部分を有する。移動部材３５ＰＢはレール３５ＰＣを挟むので、ねじ棒３５ＰＡが回転すると、移動部材３５ＰＢが回転することなくねじ棒３５ＰＡに沿って移動する。
モータ設置板３５ＰＥは、手部２６Ｐ側に存在するねじ棒保持部２５ＰＥに設けられる。モータ設置板３５ＰＥは、前腕部２５Ｐが延在する方向に対して略垂直に設けられる。モータ設置板３５ＰＥに垂直に、かつねじ棒３５ＰＡに平行に、モータ３５ＰＦがモータ設置板３５Ｐに取り付けられる。ねじ棒３５ＰＡおよびモータ３５ＰＦの回転軸は、モータ設置板３５Ｐに設けられた開口を通る。ベルト３５ＰＧ、プーリ３５ＰＨおよびプーリ３５ＰＪは、モータ３５ＰＦの回転をねじ棒３５ＰＡに伝える。プーリ３５ＰＨは、ねじ棒３５ＰＡに取り付けられる。プーリ３５ＰＪは、モータ３５ＰＦの回転軸に取り付けられる。ベルト３５ＰＧは、プーリ３５ＰＨおよびプーリ３５ＰＪにかけ渡される。モータ設置板３５Ｐのモータ３５ＰＦが存在しない側に、プーリ３５ＰＨ、プーリ３５ＰＪおよびベルト３５ＰＧが設けられる。ベルト３５ＰＧにより連結されているので、モータ３５ＰＦの回転軸が回転すると、ねじ棒３５ＰＡが回転する。
移動部材３５ＰＢは、ねじ棒３５ＰＡが延在する方向から見ると、１個の角を共有して直交する２個の長方形を組み合わせて、共有する角を凹な円弧面により除いたような形状である。移動部材３５ＰＢの２個の長方形の部分の厚さは、同じである。別の言い方をすると、移動部材３５ＰＢは、２個の直方体を連結部材で結合したような形状を有する部材である。連結部材は、凹な円弧状の側面と２個の直交する平面とを有する形状を有する部材である。移動部材３５ＰＢの１個の長方体には、ねじ棒３５ＰＡが貫通する。もう１個の長方体は、レール３５ＰＣを挟む。レール３５ＰＣを挟む側の直方体の部分にリンク３５ＰＤの一端が２回転自由度で回転可能に接続する。リンク３５ＰＤの長さは、一定で変化しない。リンク３５ＰＤは、ねじれを可能とする１回転自由度を有する。
リンク３５ＰＤの一端が移動部材３５ＰＢに回転可能に接続する箇所を、前腕外側リンク取付部Ｊ１０Ｐと呼ぶ。前腕外側リンク取付部Ｊ１０Ｐは、実施の形態１の移動部材３Ｄに設けられる上腕外側リンク取付部Ｊ８と同様な構造である。前腕外側リンク取付部Ｊ１０Ｐは、２軸ジンバルである。前腕外側リンク取付部Ｊ１０Ｐでは、移動部材３５ＰＢに回転可能に設けられたヨークがリンク３５ＰＤの一端に設けられた軸部材を回転可能に保持する。前腕外側リンク取付部Ｊ１０Ｐのヨークは、アクチュエータ構造部２５ＰＤの縦板部に垂直に設けられる。
リンク３５ＰＤの他端は、手部２６Ｐ（厳密には、Ｔ字部材保持部２９ＰＣ）に２回転自由度で回転可能に接続する。リンク３５ＰＤの一端が手部２６Ｐに接続する箇所を、手外側リンク取付部Ｊ１３Ｐと呼ぶ。手外側リンク取付部Ｊ１３Ｐは、前腕外側リンク取付部Ｊ１０Ｐと同様な構造である。
前腕内側アクチュエータ３６Ｐは、ねじ棒３６ＰＡ、移動部材３６ＰＢ、レール３６ＰＣ、リンク３６ＰＤ、モータ設置板３６ＰＥ、モータ３６ＰＦ、ベルト３６ＰＧ、プーリ３６ＰＨおよびプーリ３６ＰＪを有する。リンク３６ＰＤの一端は、前腕内側リンク取付部Ｊ１１Ｐにより、２回転自由度で回転可能に移動部材３６ＰＤに接続する。リンク３６ＰＤの他端は、手内側リンク取付部Ｊ１４Ｐにより、２回転自由度で回転可能に移動部材３６ＰＤに接続する。
前腕内側アクチュエータ３６Ｐは、前腕外側アクチュエータ３５Ｐと同様な構造を有する。前腕内側アクチュエータ３６Ｐについては、詳細な構造の説明を省略する。
前腕部２５Ｐの裏側に、モータ３５ＰＦ、モータ２８ＰＦおよびモータ３６ＰＦを並行して配置している。そうすることで、前腕部２５Ｐの幅および厚みを小さくできる。
腕部１０Ｐでは、ギア駆動による関節部とリンク駆動による関節部とを組み合わせるハイブリッド方式の駆動方式を採用している。２回転自由度を持たせる肩関節部では、１回転自由度は、上腕部を通り上腕部を回転させる。２回転自由度を有する肘関節部では、１回転自由度は、前腕部を通り前腕部を回転させる。そのため、腕部１０Ｐをコンパクトにでき、駆動範囲を人間と同等以上にできる。ハイブリッド駆動方式は、必要なパワーを出すことができ、かつ静かである。また、関節部を高精度に駆動することが可能になる。
図６９から図７６を参照して、手部２６Ｐの構造を説明する。図６９は、手部２６Ｐの斜視図である。図７０は、手部２６Ｐの別の方向から見た斜視図である。図７１から図７６は、手部２６Ｐの正面図、右側面図、背面図、左側面図、平面図および底面図である。図６９から図７６では、親指部９３を手の平側に回転移動させた状態を示している。
手部２６Ｐは、人間の手と同様に５本指である。手部２６Ｐは、手首取付部９１、手基部９２、親指部９３、第１指部９４、第２指部９５、第３指部９６および第４指部９７を有する。手首取付部９１は、手部２６Ｐを手首関節部２９Ｐに接続する。手基部９２は、手の平に相当する。手基部９２から５本の指部が出る。親指部９３は親指に対応し、第１指部９４が人差し指に対応し、第４指部９７が小指に対応する。第１指部９４、第２指部９５、第３指部９６および第４指部９７は、並行して延在する。手基部９２から第１指部９４などの指先に向かう方向を指先方向と呼ぶ。第１指部９４、第２指部９５、第３指部９６および第４指部９７が並ぶ方向を手幅方向と呼ぶ。第１指部９４、第２指部９５、第３指部９６および第４指部９７のそれぞれを、普通指部と呼ぶ。手部２６Ｐは、４本の普通指部と１本の親指部を有する。４本の普通指部は、ほぼ同じ方向を向いて並ぶ。
親指部９３は、指先方向に平行な回転軸の回りを回転可能である。第１指部９４、第２指部９５、第３指部９６および第４指部９７は、手幅方向に平行な回転軸を有する指関節部の回りに曲げることができる。手幅方向は、手首関節部２９Ｐにおける前後方向回転面に平行である。指先方向は、前後方向回転面に対して、約１７度の角度で外側に開いている。
手首取付部９１は、折れ曲がった板材である。手首取付部９１は、取付板部９１Ａおよび手接続部９１Ｂを有する。手首関節部２９Ｐ側の取付板部９１Ａは、手首基部２９ＰＤと接続する。手首基部２９ＰＤと取付板部９１Ａの間に、別の部材がある。手首基部２９ＰＤと取付板部９１Ａの間の部材は、無くてもよい。手接続部９１Ｂは、手基部９２の手の甲側に接続する。なお、普通指部が曲がる側を手の平側と呼び、その反対側を手の甲側と呼ぶ。手部２６Ｐでは、手の平側を正面とし、手の甲側を裏面とする。
手基部９２は、手基部フレーム９２Ａ、掌肉部９２Ｂ、親指基部フレーム９２Ｃおよび凸平面部９２Ｄを有する。手基部９２は、手の平に相当する部分である。手基部フレーム９２Ａは、４本の普通指部が有する指関節部を回転させるためモータなどを収納する。手基部フレーム９２Ａは、外形が略長方形である。手基部フレーム９２Ａは、手の甲側に４個の開口があり、両側面にもそれぞれ１個の開口がある。手基部フレーム９２Ａは、指先側に段差を有する。第２指部９５が接続する部分が手首取付部９１から最も遠く、第３指部９６、第４指部９７が接続する部分では少しずつ近くなる。第１指部９４が接続する部分と、第３指部９５が接続する部分とでは、手首取付部９１からの距離が同じぐらいである。
手基部フレーム９２Ａの手の平側に、掌肉部９２Ｂがある。掌肉部９２Ｂは、物体などを手部２６Ｐで把持しやすくするための窪みなどを有する形状である。掌肉部９２Ｂは、樹脂製であり、適度な弾力を持たせる。掌肉部９２Ｂは、普通指部の指元の部分、親指基部フレーム９２Ｃの手の平側にも存在する。親指基部フレーム９２Ｃは、親指部９３を回転させる機構などを収納する。親指基部フレーム９２Ｃは、手基部フレーム９２Ａの手首側に接続する。親指基部フレーム９２Ｃは、手基部フレーム９２Ａよりも厚い。手の平側で、親指基部フレーム９２Ｃと手基部フレーム９２Ａの間には段差がある。掌肉部９２Ｂは、この段差を滑らかにつなぐ曲面形状を有する。
掌肉部９２Ｂには、第１指部９４、第２指部９５および第３指部９６の指の付け根の少し手首側に、それぞれ１個の凸平面部９２Ｄが設けられる。凸平面部９２Ｄは、周囲の掌肉部９２Ｂよりも３ｍｍ程度出ている。凸平面部９２Ｄは、幅が５ｍｍ程度で長さが１５ｍｍ程度の略長方形の平面形状で、周囲から突出している。凸平面部９２Ｄは、第１指部９４、第２指部９５および第３指部９６のそれぞれを曲げた時に指先が接触する位置に設けている。凸平面部９２Ｄを設けているので、指先と掌肉部９２Ｂの間に薄い紙などを把持できる。
親指基部フレーム９２Ｃは、第３指部９６および第４指部９７の根元のあたりでは、手基部フレーム９２Ａよりも厚い。親指基部フレーム９２Ｃは、第１指部９４および第２指部９５の根元のあたりでは、手基部フレーム９２Ａよりも薄い。親指基部フレーム９２Ｃが有する厚みが小さい部分は、指先方向の長さも短くなっている。親指基部フレーム９２Ｃと手基部フレーム９２Ａの間に、親指部９３の親指元部９３Ａが回転可能に接続する。親指元部９３Ａは、手幅方向に回転可能である。親指基部フレーム９２Ｃの内部には、親指元部９３Ａを回転させるためのモータおよびウォームギア機構が収納されている。
親指部９３は、親指元部９３Ａ、親指回転関節部９３Ｄ、第２指節部９３Ｂ、爪部９３Ｃ、第２指関節部９３Ｅおよびモータ９３Ｇを有する。指先方向から見ると、親指元部９３Ａは長方形の１個の角を切り取った略５角形の形状である。親指元部９３Ａの厚さは一定であり、親指元部９３Ａは略５角柱の外形を有する。親指回転関節部９３Ｄは、親指元部９３Ａを親指基部フレーム９２Ｃに対して回転可能に接続する。親指部９３は、伸ばした４本の普通指部と略同一平面にある位置から、手基部９２に対向する位置まで回転できる。
第２指節部９３Ｂは、親指元部９３Ａの手の平側かつ親指基部フレーム９２Ｃから遠い側に、親指元部９３Ａに接続する。第２指関節部９３Ｅは、第２指節部９３Ｂを親指元部９３Ａに回転可能に接続する。モータ９３Ｇは、第２指関節部９３Ｅを回転させる動力を発生する。モータ９３Ｇが発生する動力は、ウォームギア機構により伝えられて、第２指関節部９３Ｅを回転させる。
第１指部９４、第２指部９５、第３指部９６および第４指部９７は、同様な構造である。図では、符号が付けやすい、第１指部９４または第４指部９７に符号をつける。ここでは、第１指部９４の構造を説明する。第１指部９４は、第１指節部９４Ａ、第２指節部９４Ｂ、爪部９４Ｃ、第１指関節部９４Ｄ、第２指関節部９４Ｅ、モータ９４Ｇ、アイドラギア９４Ｈおよびアイドラギア９４Ｊを有する。第２指節部９４Ｂは、人間の指において指先から２個の指節に相当する長さを有する。第２指節部９４Ｂの腹側の面は、２個の指節部が微小な角度を有して接続している状態の形状である。
第１指部９４は、手基部９２に近い側からウォーム収納部９４Ｆ、第１指節部９４Ａおよび第２指節部９４Ｂが直列に接続する。ウォーム収納部９４Ｆは、手基部９２に対して指先方向に接続する。ウォーム収納部９４Ｆと第１指節部９４Ａの間には、第１指関節部９４Ｄが存在する。第１指関節部９４Ｄは、第１指節部９４Ａをウォーム収納部９４Ｆに回転可能に接続する。第１指節部９４Ａと第２指節部９４Ｂの間には、第２指関節部９４Ｅが存在する。第２指関節部９４Ｅは、第２指節部９４Ｂを第１指節部９４Ａに回転可能に接続する。第１指関節部９４Ｄと第２指関節部９４Ｅは、連動して同じ方向に回転する。そうすることで、１本の普通指部あたり１個のモータで２個の指関節部を曲げ伸ばしできる。第２指関節部９４Ｅの回転角度の第１指関節部９４Ｄの回転角度に対する比の値は、例えば５０％である。
第１指関節部９４Ｄおよび第２指関節部９４Ｅを曲げると、第２指節部９４Ｂの指先が第１指部９４の付け根の付近に設けられた凸平面部９２Ｄに接触する。第２指部９５、第３指部９６に関しても、指先がその指の付け根の近くの凸平面部９２Ｄに接触する。そのため、第１指部９４、第２指部９５、第３指部９６の何れか少なくとも１本の普通指部の指先と凸平面部９２Ｄの間で、薄い紙などを持つことができる。第１指部９４を最も伸ばした状態では、第１指関節部９４Ｄは約１７０度に開き、第２指関節部９４Ｅは約１７５度で開く。
ウォーム収納部９４Ｆは、手首関節部２９Ｐ側から見ると長方形の形状である。ウォーム収納部９４Ｆは指先方向に延在して、第１指関節部９４Ｄよりも指先側にまで伸びる。第１指節部９４Ａは、略直方体の形状である。第１指節部９４Ａの根元の手の甲側および手首関節部２９Ｐ側にはウォーム収納部９４Ｆが存在する。第２指節部９４Ｂは、指先側の面が斜めになった略直方体の形状である。第２指節部９４Ｂの指先には、指先方向および手幅方向に微小な格子状の突起が設けられている。第２指節部９４Ｂの指先の手の甲側には、爪部９４Ｃが設けられる。
モータ９４Ｇは、第１指関節部９４Ｄと第２指関節部９４Ｅを回転させる動力を発生させる。モータ９４Ｇは、手基部フレーム９２Ａの内部に存在する。モータ９４Ｇが発生する動力を第１指関節部９４Ｄに伝えるためのウォームギア機構は、ウォーム収納部９４Ｆの内部に存在する。第１指節部９４Ａには、２個のアイドラギア９４Ｈおよびアイドラギア９４Ｊが設けられる。アイドラギア９４Ｈおよびアイドラギア９４Ｊは、第１指関節部９４Ｄの回転軸に設けられたギアの回転を、第２指関節部９４Ｅの回転軸に設けられたギアに伝える。手部２６Ｐでは、親指部９３に２個のモータ、４本の普通指部に各１個のモータを備える。
手部２６Ｐでは、親指部９３、第１指部９４、第２指部９５、第３指部９６および第４指部９７を、それぞれ独立に曲げ伸ばしできる。親指部９３は、手基部９２の側面の位置から手基部９２と対向する位置に回転移動できる。親指部９３を手基部９２の側面の位置にして、５本の指部および手基部９２を水平に上に向けると、大きな物体をその上に載せることができる。親指部９３を基部９２と対向する位置にすると、手基部９２または普通指部と親指部９３との間で、物体をつかむことができる。
手部２６Ｐでは、指関節部を駆動するためのすべての機構が手部２６Ｐの内部に設けられている。そのため、手部２６Ｐだけを取外してメンテナンスや故障の修理などができる。手部２６Ｐでは、指関節部および親指回転関節部ではウォームギア機構を利用している。そのため、電力の供給が停止した場合でも、指関節部および親指回転関節部では、電力の供給が停止した時点での角度を維持できる。そのため、停電が発生した際にロボット１Ｐが物体を把持していた場合も、ロボット１Ｐは物体を手から離すようなことはない。
図７７を参照して、遠隔操作装置３Ｐのソフトウェア構成を説明する。図７７は、実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムの機能構成を説明するブロック図である。制御演算装置６０Ｐは、ロボット１Ｐを遠隔制御するために、構造データ記憶部６２Ｐ、状態データ記憶部６３Ｐ、操作指示データ生成部６４Ｐを変更している。
ロボット１Ｐは、現場カメラ４Ｐ、胴体支持アーム１２Ｐなどの骨格部７１Ｐ、アーム接続部１４Ｐなどの関節部７２Ｐ、車両部９Ｐ、モータ７３Ｐ、アクチュエータ７４Ｐ、制御部７５Ｐおよび通信部７６を、主に有して構成される。
骨格部７１Ｐは、胴体支持アーム１２Ｐ、胴下部２１Ｐ、胴上部２０Ｐ、腕接続部１９Ｐ、上腕部２４Ｐ、前腕部２５Ｐ、手部２６Ｐである。関節部７２Ｐは、アーム接続部１４Ｐ、胴体接続部１３Ｐ、胴体交差回転部２３Ｐ、腕接続部回転部２０ＰＡ、肩関節部２７Ｐ、肘関節部２８Ｐおよび手首関節部２９Ｐである。
ロボット１Ｐの被操作部は、アーム接続部１４Ｐ、胴体接続部１３Ｐ、胴体交差回転部２３Ｐ、腕接続部回転部２０ＰＡ、肩関節部２７Ｐ、肘関節部２８Ｐ、手首関節部２９Ｐおよび手部２６Ｐである。
モータ７３Ｐは、アーム接続部１４Ｐ、胴体接続部１３Ｐ、胴体交差回転部２３Ｐ、腕接続部回転部２０ＰＡ、手首関節部２９Ｐ以外の腕部１０Ｐの関節部、および手部２６Ｐの指関節部を、回転させる動力を発生させる。アクチュエータ７４Ｐは、前腕外側アクチュエータ３５Ｐおよび前腕内側アクチュエータ３６Ｐであり、手首関節部２９Ｐを回転および静止させる。
制御部７５Ｐは、制御演算装置６０Ｐからの制御信号を基にモータ７３Ｐおよびアクチュエータ７４Ｐを制御する。
構造データ記憶部６２Ｐは、ロボット１Ｐの構造を表現する構造データを記憶する。構造データ記憶部６２Ｐには、指示動作対応データ６５ＰＰを記憶しておく。指示動作対応データ６５ＰＰは、足入力装置６で検出する角度と、ロボット１Ｐの動作の対応を表現するデータである。状態データ記憶部６３Ｐは、ロボット１Ｐの状態を表す状態データを記憶する。操作指示データ生成部６４Ｐは、ロボット１Ｐの被操作部を制御する操作指示データを生成する。
図７８に、実施の形態５での指示動作対応データ６５ＰＰを示す。指示動作対応データ６５ＰＰでは、δXEL1を使用しない。車両部９Ｐが移動していない場合に、δAZ3をＡＺ３軸の回りの回転角度であるθAZ3に対応させる。車両部９Ｐが移動していない場合かどうかは、オペレータ９０が操作する何らかのスイッチの状態により判断する。
この実施の形態５では、足入力ユニット４３１は、胴体接続部１３Ｐを操作対象部とする胴体操作ユニットである。足入力ユニット４３２は、クローラ移動部１５Ｌを操作対象部とする左走行部操作ユニットである。足入力ユニット４３３は、クローラ移動部１５Ｒを操作対象部とする右走行部操作ユニットである。足入力ユニット４３３は、姿勢変更部の腕接続部回転部２０ＰＡも操作対象部に含む。足入力ユニット４３４は、アーム接続部１４を操作対象部とするアーム操作ユニットである。足入力ユニット４３４は、姿勢変更部の胴体交差回転部２３Ｐも操作対象部に含む。
実施の形態５に係るロボット遠隔操作システムによれば、実施の形態１の場合と同様に、ロボット１Ｐを１人のオペレータ９０が遠隔操作できる。
指示動作対応データでは、θAZ3を、δXEL1に対応させてもよい。θAZ3を、δAZ2に対応させてもよい。θAZ2とθAZ3とを同じ角度だけ反対方向に回転させる操作を、δAZ2またはδAZ3に対応させてもよい。ロボット１Ｐの車両部９Ｐ、アーム支持部１４Ｐ、胴体支持部１３Ｐ、胴体部１１Ｐを操作できれば、指示動作対応データはどのように定義してもよい。車両部がサブクローラを有するものでもよい。
実施の形態４に係るロボット遠隔操作システムで使用するような上体入力装置により、腕部１０Ｐを遠隔操作するようにしてもよい。上体入力装置は、腕基部関節部および肩関節部での接続角度である肩関節角度を計測する肩関節計測部、肘関節部および上腕回転軸での接続角度である肘関節角度を計測する肘関節計測部、手首関節部および前腕部回転軸の接続角度である手首関節角度を計測する手首関節計測部および腕制御信号生成部を備えるものであればよい。肩関節計測部が有する肩計測関節は、腕基部関節部および肩関節部と同じ回転自由度で回転可能に上腕構造部を胴体構造部に接続する。肘関節計測部が有する肘計測関節は、肘関節部および上腕回転軸と同じ回転自由度で回転可能に前腕構造部を上腕構造部に接続する。手首関節計測部が有する手首計測関節は、手首関節部および前腕部回転軸と同じ回転自由度で回転可能に手構造部を前腕構造部に接続する。腕制御信号生成部は、肩関節角度に基づき腕基部関節部および肩関節部を制御する制御信号を生成し、肘関節角度に基づき上腕部回転軸の回りの回転および肘関節部を制御する制御信号を生成し、手首関節角度に基づき前腕部回転軸の回りの回転および手首関節部を制御する制御信号を生成する。
腕制御信号生成部である制御信号生成部は、肩関節角度に基づき腕基部関節部および肩関節部２７Ｐを制御する制御信号を生成し、肘関節角度に基づき上腕部回転軸の回りの回転および肘関節部２８Ｐを制御する制御信号を生成し、手首関節角度に基づき前腕部回転軸の回りの回転および手首関節部２９Ｐを制御する制御信号を生成するようにすればよい。
各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の変形や一部の構成要素を省略すること、あるいは一部の構成要素の省略や変形をした各実施の形態の自由な組み合わせが可能である。
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｐ ロボット遠隔操作システム
１、１Ａ、１Ｃ、１Ｐ クローラ移動ロボット（ロボット）
１ＨＰ ヒューマノイド部
２ ヘッドマウントディスプレイ
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｐ 遠隔操作装置
４、４Ｐ 現場カメラ（カメラ部）
４Ｃ カメラ接続部
４ＡＰ 頭部
４ＡＰＣ 頭部接続部

５ 電動車イス（操作者移動部）
６ 足入力装置
７Ａ、７Ｂ 指示読取カメラ
８ マイク
９、９Ａ、９Ｐ 車両部
９ＰＡ クローラカバー
９ＰＢ バッテリ収納部
１０、１０Ｐ 腕部
１１、１１Ｐ 胴体部
１２、１２Ｐ 胴体支持アーム
１２Ａ 上部輪部
１２Ｂ アーム部
１２Ｃ 下部輪部
１２Ｄ 転動部
１２ＰＡ 側板
１２ＰＢ 連結板
１３、１３Ｐ 胴体接続部
１３Ａ 上部円柱
１３Ｂ 回転軸保持ヨーク
１３Ｃ 回転軸部材
１３ＰＡ 胴体回転部
１３ＰＢ 回転軸接続ヨーク
１３ＰＣ 回転軸部材
１３ＰＤ 回転軸ギア
１３ＰＥ モータ
１３ＰＦ 駆動ギア
１３ＰＧ ギアカバー
１４、１４Ｐ アーム接続部
１４Ａ 台座部
１４Ｂ 回転軸保持ヨーク
１４Ｃ 回転軸部材
１４Ｄ 駆動モータ
１４Ｅ 駆動ベルト
１４Ｇ 転動窪み
１４ＰＡ アーム回転部
１４ＰＢ アーム基部
１４ＰＣ 回転軸保持ヨーク
１４ＰＤ 回転軸部材
１４ＰＥ 回転軸ギア
１４ＰＦ モータ
１４ＰＧ 駆動ギア
１４ＰＨ ギアカバー
１５、１５Ｌ、１５Ｒ クローラ移動部（走行部）
１６ 車輪
１７、１７Ｌ、１７Ｒ クローラ
１８ バッテリ
１９ 肩フレーム（腕接続部）
１９Ａ 肩リンク支持フレーム
１９Ｐ 腕接続部
１９ＰＡ 胴接続部
１９ＰＢ 腕回転部
１９ＰＣ 腕接続構造部
１９ＰＤ モータ
１９ＰＥ ウォームホイール
１９ＰＦ ウォーム
２０、２０Ｐ 胴上部
２０Ａ 上部輪部
２０Ｂ 水平円柱
２０Ｃ 胴連結フレーム
２０ＰＡ 腕接続部回転部
２０ＰＢ 回転軸接続ヨーク
２１、２１Ｐ 胴下部
２１Ａ 正面輪部
２１Ｂ 垂直円柱
２１ＰＡ 回転軸保持ヨーク
２１ＰＢ 垂直円柱部
２２ 肩フレーム回転部
２３、２３Ｐ 胴体交差回転部
２３ＰＡ 回転軸部材
２３ＰＢ 回転軸ギア
２３ＰＣ モータ
２３ＰＤ 駆動ギア
２３ＰＥ ギアカバー
２４、２４Ｐ 上腕部
２４ＰＡ 関節接続部
２４ＰＢ 中間円筒部
２４ＰＣ フタ
２４ＰＤ 下側円柱
２４ＰＥ モータ
２４ＡＰ 腕基部
２５、２５Ｐ 前腕部
２５ＰＡ 回転軸接続部
２５ＰＢ 前腕基部
２５ＰＣ 前腕骨部
２５ＰＤ アクチュエータ構造部
２５ＰＥ ねじ棒保持部
２５ＰＦ ねじ棒保持部
２６、２６Ｐ 手部
２７、２７Ｐ 肩関節部
２７ＰＡ 肩関節構造部
２７ＰＢ モータ
２７ＰＣ モータ設置部
２７ＰＤ 回転軸部材
２７ＰＥ 開口
２８、２８Ｐ 肘関節部
２８ＰＡ 回転軸保持ヨーク
２８ＰＢ 回転軸部材
２８ＰＣ ウォームホイール
２８ＰＤ ウォーム
２８ＰＥ ギア部
２８ＰＦ モータ
２８ＰＧ ギア部
２８ＰＪ ギアカバー
２９、２９Ｐ 手首関節部
２９ＰＡ Ｔ字部材
２９ＰＢ Ｔ字部材保持ヨーク
２９ＰＣ Ｔ字部材保持部
２９ＰＤ 手首基部
２９ＰＥ ベアリング
２９ＰＦ ベアリング
３０ 肩主アクチュエータ
３０Ｌ 肩主リンク
３０Ｍ モータ
３１ 肩補助アクチュエータ
３１Ｌ 肩補助リンク
３１Ｍ モータ
３２ 肘内側アクチュエータ
３２Ｄ 移動部材
３２Ｌ 肘内側リンク
３２Ｍ モータ
３３ 肘外側アクチュエータ
３３Ｄ 移動部材
３３Ｌ 肘外側リンク
３３Ｍ モータ
３４ 前腕正面アクチュエータ
３４Ｌ 前腕正面リンク
３４Ｍ モータ
３５、３５Ｐ 前腕外側アクチュエータ
３５Ｌ 前腕外側リンク
３５Ｍ モータ
３５ＰＡ ねじ棒
３５ＰＢ 移動部材
３５ＰＣ レール
３５ＰＤ リンク
３５ＰＥ モータ設置板
３５ＰＦ モータ
３５ＰＧ ベルト
３５ＰＨ プーリ
３５ＰＪ プーリ
３６、３６Ｐ 前腕内側アクチュエータ
３６Ｌ 前腕内側リンク
３６Ｍ モータ
３６ＰＡ ねじ棒
３６ＰＢ 移動部材
３６ＰＣ レール
３６ＰＤ リンク
３６ＰＥ モータ設置板
３６ＰＦ モータ
３６ＰＧ ベルト
３６ＰＨ プーリ
３６ＰＪ プーリ
３７、３７Ｌ、３７Ｒ サブクローラ移動部（副走行部）
３８ 車輪
３９、３９Ｌ、３９Ｒ サブクローラ
４０ サブクローラ角度変更部
４０Ｌ サブクローラ角度変更部（左副走行部角度変更部）
４０Ｒ サブクローラ角度変更部（右副走行部角度変更部）

４１ ベース板
４２ 脚部
４３、４３１、４３２、４３３、４３４ 足入力ユニット（入力ユニット）
４４ 足載置部
４５ 十字部材
４６ Ｙ軸保持部材
４７ Ｘ軸保持部材
４８ 垂直回転軸
４９ 垂直軸保持部材
５０ 前後傾斜角計測部
５１ 左右傾斜角計測部
５２ 回転角計測部

５３ 上体入力装置
５４ イス取付部
５５ 肘装着部
５６ 手装着部
５７ 肩関節計測部
５７Ａ 胴体構造部
５７Ｂ 上腕構造部
５７Ｃ 肩計測関節
５７Ｄ 肩主変位計
５７Ｅ 肩補助変位計
５８ 肘関節計測部
５８Ａ 前腕構造部
５８Ｂ 肘計測関節
５８Ｃ 肘内側変位計
５８Ｄ 肘外側変位計
５９ 手首関節計測部
５９Ａ 手構造部
５９Ｂ 手首計測関節
５９Ｃ 手首正面変位計
５９Ｄ 手首外側変位計
５９Ｅ 手首内側変位計

６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｐ 制御演算装置
６１ 通信部
６２、６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｐ 構造データ記憶部
６３、６３Ａ、６３Ｃ、６３Ｐ 状態データ記憶部
６４、６４Ｃ、６４Ｐ 操作指示データ生成部
６５、６５Ａ、６５Ｂ 足入力装置インターフェイス部(足入力装置ＩＦ部)
６５Ｐ、６５Ｑ、６５ＰＰ 指示動作対応データ
６６、６６Ａ、６６Ｃ 音声処理部
６７、６７Ａ、６７Ｂ、６７Ｃ、６７Ｐ 制御信号生成部
６８ 音声認識部
６９、６９Ａ、６９Ｃ 音声制御部
７０ 上体入力装置インターフェイス部(上体入力装置ＩＦ部)
７０Ｐ 操作指示生成用データ

７１、７１Ｐ 骨格部
７２、７２Ｐ 関節部
７３、７３Ｃ、７３Ｐ モータ
７４、７４Ｐ アクチュエータ
７５、７５Ｐ 制御部
７６ 通信部
７７、７７Ｐ 記憶部

８１ ＣＰＵ
８２ メモリ部
８３ 通信回線
８４ ＬＡＮ

９０ オペレータ（操作者）

９１ 手首取付部
９１Ａ 取付板部
９１Ｂ 手接続部
９２ 手基部
９２Ａ 手基部フレーム
９２Ｂ 掌肉部
９２Ｃ 親指基部フレーム
９２Ｄ 凸平面部
９２Ｅ モータ
９２Ｆ ギア機構
９３ 親指部
９３Ａ 親指元部
９３Ｄ 親指回転関節部
９４ 第１指部
９５ 第２指部
９６ 第３指部
９７ 第４指部
９４Ａ、９５Ａ、９６Ａ、９７Ａ 第１指節部
９３Ｂ、９４Ｂ、９５Ｂ、９６Ｂ、９７Ｂ 第２指節部
９３Ｃ、９４Ｃ、９５Ｃ、９６Ｃ、９７Ｃ 爪部
９４Ｄ、９５Ｄ、９６Ｄ、９７Ｄ 第１指関節部
９３Ｅ、９４Ｅ、９５Ｅ、９６Ｅ、９７Ｅ 第２指関節部
９４Ｆ、９５Ｆ、９６Ｆ、９７Ｆ ウォーム収納部
９４Ｇ、９５Ｇ、９６Ｇ、９７Ｇ モータ
９４Ｈ、９５Ｈ、９６Ｈ、９７Ｈ アイドラギア
９４Ｊ、９５Ｊ、９６Ｊ、９７Ｊ アイドラギア

Ｊ１ 肩主リンク取付部
Ｊ２ 肩補助リンク取付部
Ｊ３ 上腕リンク取付部
Ｊ４ 肩主リンク補助リンク取付部
Ｊ５ 前腕リンク取付部
Ｊ６ 上腕内側リンク取付部
Ｊ７ 肘内側リンク外側リンク取付部
Ｊ８ 上腕外側リンク取付部
Ｊ９ 前腕正面リンク取付部
Ｊ１０、Ｊ１０Ｐ 前腕外側リンク取付部
Ｊ１１、Ｊ１１Ｐ 前腕内側リンク取付部
Ｊ１２ 手正面リンク取付部
Ｊ１３、Ｊ１３Ｐ 手外側リンク取付部
Ｊ１３ＰＡ 回転ヨーク
Ｊ１３ＰＢ ベアリング
Ｊ１３ＰＣ ベアリング
Ｊ１４、Ｊ１４Ｐ 手内側リンク取付部
Ｊ１４ＰＡ 回転ヨーク
Ｊ１４ＰＢ ベアリング
Ｊ１４ＰＣ ベアリング

Ｋ１ 肩主変位計取付部
Ｋ２ 肩補助変位計取付部
Ｋ３ 上腕主変位計取付部
Ｋ４ 上腕補助変位計取付部
Ｋ５ 前腕内側変位計取付部
Ｋ６ 上腕内側変位計取付部
Ｋ７ 前腕外側変位計取付部
Ｋ８ 上腕外側変位計取付部
Ｋ９ 前腕正面変位計取付部
Ｋ１０ 前腕外側変位計取付部
Ｋ１１ 前腕内側変位計取付部
Ｋ１２ 手正面変位計取付部
Ｋ１３ 手外側変位計取付部
Ｋ１４ 手内側変位計取付部

Claims (56)

  1. ２本の腕部と、
    前記腕部が回転可能に接続する胴体部と、
    車輪の回転により移動する車両部と、
    前記車両部に対する位置を変更可能に前記胴体部を支持する、一端が前記車両部に接続する胴体支持アームと、
    前記車両部に設けられて、前記車両部と交差する方位回転軸の回りの回転と前記方位回転軸および前記胴体支持アームと交差する仰角回転軸の回りの回転とを含む少なくとも２回転自由度で回転可能に、前記胴体支持アームを前記車両部に接続するアーム接続部と、
    前記胴体部を通る胴体回転軸の回りの回転と、前記仰角回転軸に略平行な胴体傾斜回転軸の回りの回転とを含む少なくとも２回転自由度で回転可能に、前記胴体部を前記胴体支持アームに接続する胴体接続部とを備えたロボット。
  2. 前記胴体部の前記胴体支持アームに対する姿勢を変更する姿勢変更部を備えた請求項１に記載のロボット。
  3. 前記胴体部が、２本の前記腕部が接続する腕接続部と、前記腕接続部が接続する胴上部と、前記胴体支持アームに接続する胴下部とを有し、
    前記姿勢変更部が、
    ２本の前記腕部が前記腕接続部と接続する箇所を通る直線と略平行な腕接続部回転軸の回りに、前記胴上部に対して前記腕接続部を回転させる腕接続部回転部と、
    前記腕接続部回転軸および前記胴体回転軸と交差する胴体交差回転軸の回りに、前記胴下部に対して前記胴上部を回転させる胴体交差回転部とを有する、請求項２に記載のロボット。
  4. 前記胴体部が、２本の前記腕部が接続する腕接続部と、前記腕接続部が接続する胴上部と、前記胴体支持アームに接続する胴下部とを有し、
    前記姿勢変更部が、
    前記胴体回転軸と交差する胴体交差回転軸の回りに、前記胴下部に対して前記胴上部を回転させる胴体交差回転部と、
    前記胴体交差回転軸と交差し、２本の前記腕部が前記腕接続部と接続する箇所を通る直線と交差する腕接続部回転軸の回りに、前記胴上部に対して前記腕接続部を回転させる腕接続部回転部とを有する、請求項２に記載のロボット。
  5. 前記胴体回転軸および前記胴体交差回転軸が同じ平面上において交差し、
    前記腕接続部回転軸が、前記胴体回転軸および前記胴体交差回転軸の交点を通る、請求項４に記載のロボット。
  6. 前記車両部は、左右にそれぞれ設けられた、前後に配置された少なくとも２個の前記車輪と、前記車輪にかけ渡され前記車輪の回転により回転する輪状のクローラとを有する走行部を有する、請求項１から請求項５の何れか１項に記載のロボット。
  7. 前記車両部は、
    左右の前記走行部の少なくとも前側にそれぞれ設けられた、前後に配置された少なくとも２個の前記車輪と、前記車輪にかけ渡され前記車輪の回転により回転する輪状のサブクローラとを有し、隣接する前記走行部と連動して前記車輪が停止および回転する副走行部と、
    左の前記副走行部の左の前記走行部に対する上下方向の角度を変更する左副走行部角度変更部と、
    右の前記副走行部の右の前記走行部に対する上下方向の角度を変更する左副走行部角度変更部とを有する、請求項６に記載のロボット。
  8. 前記車両部は、
    左右にそれぞれ設けられた、前後に配置された少なくとも２個の前記車輪と、前記車輪にかけ渡され前記車輪の回転により回転する輪状のクローラとを有する走行部と、
    左右の前記走行部の少なくとも前側にそれぞれ設けられた、前後に配置された少なくとも２個の前記車輪と、前記車輪にかけ渡され前記車輪の回転により回転する輪状のサブクローラとを有し、隣接する前記走行部と連動して前記車輪が停止および回転する副走行部と、
    左の前記副走行部の左の前記走行部に対する上下方向の角度を変更する左副走行部角度変更部と、
    右の前記副走行部の右の前記走行部に対する上下方向の角度を変更する右副走行部角度変更部とを有する、請求項３または請求項４に記載のロボット。
  9. 前記腕部は、直列に接続された上腕部、前腕部および手部と、前記上腕部を前記胴体部に少なくとも２回転自由度で回転可能に接続する肩関節部、前記前腕部を前記上腕部に少なくとも２回転自由度で回転可能に接続する肘関節部および前記手部を前記前腕部に少なくとも２回転自由度で回転可能に接続する手首関節部とを有する、請求項１から請求項８の何れか１項に記載のロボット。
  10. 前記肩関節部、前記肘関節部および前記手首関節部が、その関節部での回転自由度の次数と同数の可変長リンクまたは一端が移動する固定長リンクにより駆動される、請求項９に記載のロボット。
  11. 前記肩関節部が２回転自由度であり、かつ前記肘関節部が２回転自由度であり、かつ前記手首関節部が３回転自由度である、請求項１０に記載のロボット。
  12. 前記腕部は、直列に接続された腕基部、上腕部、前腕部および手部と、前記腕基部を前記胴体部に少なくとも１回転自由度で回転可能に接続する腕基部関節部、前記上腕部を前記腕基部に少なくとも１回転自由度で回転可能に接続する肩関節部、前記前腕部を前記上腕部に少なくとも１回転自由度で回転可能に接続する肘関節部および前記手部を前記前腕部に少なくとも２回転自由度で回転可能に接続する手首関節部とを有し、
    前記上腕部を通る上腕部回転軸の回りに前記上腕部は回転可能であり、
    前記前腕部を通る前腕部回転軸の回りに前記前腕部は回転可能である、請求項１から請求項８の何れか１項に記載のロボット。
  13. 前記腕基部関節部は、前記腕基部を通る腕基部回転軸の回りに前記腕基部を回転させる１回転自由度を有し、
    前記肩関節部は、前記腕基部と前記上腕部がなす角度を変更する１回転自由度を有し、
    前記肘関節部は、前記上腕部と前記前腕部がなす角度を変更する１回転自由度を有し、
    前記手首関節部は、前記前腕部回転軸を含む平面である第１前腕平面において前記手部と前記前腕部がなす角度を変更し、前記前腕部回転軸を含み、前記第１前腕平面と交差する平面である第２前腕平面において前記手部と前記前腕部がなす角度を変更する、請求項１２に記載のロボット。
  14. 前記手首関節部が、前記前腕部に設けられたアクチュエータにより移動する移動部材に一端が接続する２本の固定長リンクにより駆動される、請求項１３に記載のロボット。
  15. 直列に接続された上腕部、前腕部および手部と、前記上腕部を前記胴体部に少なくとも２回転自由度で回転可能に接続する肩関節部、前記前腕部を前記上腕部に少なくとも２回転自由度で回転可能に接続する肘関節部および前記手部を前記前腕部に少なくとも２回転自由度で回転可能に接続する手首関節部とを有する、２本の腕部と、
    ２本の前記腕部が回転可能に接続する腕接続部と、前記腕接続部が接続する胴本体部とを有する、胴体部と、
    ２本の前記腕部が前記腕接続部と接続する箇所を通る直線と略平行な腕接続部回転軸の回りに、前記胴本体部に対して前記腕接続部を回転させる腕接続部回転部とを備えたロボット。
  16. 前記胴本体部が、前記腕接続部が接続する胴上部と、前記胴上部の下側に接続する胴下部と、前記腕接続部回転軸および前記胴下部に交差する胴体交差回転軸の回りに、前記胴下部に対して前記胴上部を回転させる胴体交差回転部とを有する、請求項１５に記載のロボット。
  17. 前記肩関節部、前記肘関節部および前記手首関節部が、その関節部での回転自由度の次数と同数の可変長リンクまたは一端が移動する固定長リンクにより駆動される、請求項１５または請求項１６に記載のロボット。
  18. 前記肩関節部が２回転自由度であり、かつ前記肘関節部が２回転自由度であり、かつ前記手首関節部が３回転自由度である、請求項１７に記載のロボット。
  19. 腕基部、上腕部、前腕部および手部と、前記腕基部を前記胴体部に少なくとも１回転自由度で回転可能に接続する腕基部関節部、前記上腕部を前記腕基部に少なくとも１回転自由度で回転可能に接続する肩関節部、前記前腕部を前記上腕部に少なくとも１回転自由度で回転可能に接続する肘関節部および前記手部を前記前腕部に少なくとも２回転自由度で回転可能に接続する手首関節部とを有し、前記上腕部を通る上腕部回転軸の回りに前記上腕部は回転可能であり、前記前腕部を通る前腕部回転軸の回りに前記前腕部は回転可能である、２本の腕部と、
    ２本の前記腕部が接続する腕接続部、前記腕接続部が接続する胴上部、前記胴上部の下側に接続する胴下部および前記胴下部の下側に接続する胴基部を有する胴体部と、
    ２本の前記腕部が前記腕接続部と接続する箇所を通る直線と交差する腕接続部回転軸の回りに前記胴上部に対して前記腕接続部を回転させる腕接続部回転部、前記腕接続部回転軸と交差する胴体交差回転軸の回りに前記胴下部に対して前記胴上部を回転させる胴体交差回転部、および前記胴体交差回転軸と交差する胴体回転軸の回りに前記胴基部に対して前記胴下部を回転させる胴体回転部を有する姿勢変更部とを備えたロボット。
  20. 前記胴体部に搭載されたカメラ部と、
    前記胴体部に対する角度を変更可能に、前記カメラ部を前記胴体部に接続するカメラ接続部とを備えた、請求項１から請求項１９の何れか１項に記載のロボット。
  21. 操作者の足を載せる足載置部と、
    前記足載置部の前後方向に傾斜可能に、かつ前記足載置部と交差する足交差回転軸の回りに回転可能に、前記足載置部を支持する回転支持部と、
    前記足載置部の前後方向の傾斜角度である前後傾斜角および前記足交差回転軸の回りの回転角度である足回転角を検出する角度検出部とを備え、
    前記前後傾斜角および前記足回転角が、請求項１から請求項１４の何れか１項に記載のロボットが有する前記胴体接続部、前記アーム接続部、前記車両部の何れか少なくとも１つを含む被操作部の少なくとも一部である操作対象部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前記前後傾斜角および前記足回転角に基づき前記制御信号生成部が前記制御信号を生成する、入力ユニット。
  22. 操作者の足を載せる足載置部と、
    前記足載置部の前後方向に傾斜可能に、かつ前記足載置部の左右方向に傾斜可能に、かつ前記足載置部と交差する足交差回転軸の回りに回転可能に、前記足載置部を支持する回転支持部と、
    前記足載置部の前後方向の傾斜角度である前後傾斜角、前記足載置部の左右方向の傾斜角度である左右傾斜角および前記足交差回転軸の回りの回転角度である足回転角を検出する角度検出部とを備え、
    前記前後傾斜角、前記左右傾斜角および前記足回転角が、請求項１から請求項１４の何れか１項に記載のロボットが有する前記胴体接続部、前記アーム接続部、前記車両部の何れか少なくとも１つを含む被操作部の少なくとも一部である操作対象部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前記前後傾斜角、前記左右傾斜角および前記足回転角に基づき前記制御信号生成部が前記制御信号を生成する、入力ユニット。
  23. 操作者の足を載せる足載置部と、
    前記足載置部の左右方向に傾斜可能に、かつ前記足載置部と交差する足交差回転軸の回りに回転可能に、前記足載置部を支持する回転支持部と、
    前記足載置部の左右方向の傾斜角度である左右傾斜角および前記足交差回転軸の回りの回転角度である足回転角を検出する角度検出部とを備え、
    前記左右傾斜角および前記足回転角が、請求項１から請求項１４の何れか１項に記載のロボットが有する前記胴体接続部、前記アーム接続部、前記車両部の何れか少なくとも１つを含む被操作部の少なくとも一部である操作対象部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前記左右傾斜角および前記足回転角に基づき前記制御信号生成部が前記制御信号を生成する、入力ユニット。
  24. 操作者の足を載せる足載置部と、
    前記足載置部の前後方向に傾斜可能に、かつ前記足載置部の左右方向に傾斜可能に、前記足載置部を支持する回転支持部と、
    前記足載置部の前後方向の傾斜角度である前後傾斜角および前記足載置部の左右方向の傾斜角度である左右傾斜角を検出する角度検出部とを備え、
    前記前後傾斜角および前記左右傾斜角が、請求項１から請求項１４の何れか１項に記載のロボットが有する前記胴体接続部、前記アーム接続部、前記車両部の何れか少なくとも１つを含む被操作部の少なくとも一部である操作対象部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前記前後傾斜角および前記左右傾斜角に基づき前記制御信号生成部が前記制御信号を生成する、入力ユニット。
  25. 操作者の足を載せる足載置部と、
    前記足載置部の前後方向に傾斜可能に、前記足載置部を支持する回転支持部と、
    前記足載置部の前後方向の傾斜角度である前後傾斜角を検出する角度検出部とを備え、
    前記前後傾斜角が、請求項１から請求項１４の何れか１項に記載のロボットが有する前記胴体接続部、前記アーム接続部、前記車両部の何れか少なくとも１つを含む被操作部の少なくとも一部である操作対象部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前記前後傾斜角に基づき前記制御信号生成部が前記制御信号を生成する、入力ユニット。
  26. 操作者の足を載せる足載置部と、
    前記足載置部と交差する足交差回転軸の回りに回転可能に、前記足載置部を支持する回転支持部と、
    前記足交差回転軸の回りの回転角度である足回転角を検出する角度検出部とを備え、
    前記足回転角が、請求項１から請求項１４の何れか１項に記載のロボットが有する前記胴体接続部、前記アーム接続部、前記車両部の何れか少なくとも１つを含む被操作部の少なくとも一部である操作対象部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前記足回転角に基づき前記制御信号生成部が前記制御信号を生成する、入力ユニット。
  27. 操作者の足を載せる足載置部と、
    前記足載置部の左右方向に傾斜可能に、前記足載置部を支持する回転支持部と、
    前記足載置部の左右方向の傾斜角度である左右傾斜角を検出する角度検出部とを備え、
    前記左右傾斜角が、請求項１から請求項１４の何れか１項に記載のロボットが有する前記胴体接続部、前記アーム接続部、前記車両部の何れか少なくとも１つを含む被操作部の少なくとも一部である操作対象部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前記左右傾斜角に基づき前記制御信号生成部が前記制御信号を生成する、入力ユニット。
  28. 前記ロボットは請求項２から請求項５、請求項８の何れか１項に記載のロボットであり、
    前記被操作部が、前記ロボットが有する前記胴体接続部、前記アーム接続部、前記車両部、前記姿勢変更部の何れか少なくとも１つを含む、請求項２１から請求項２７の何れか１項記載の入力ユニット。
  29. 操作者の足を載せる足載置部と、
    前記足載置部の前後方向に傾斜可能に、かつ前記足載置部の左右方向に傾斜可能に、かつ前記足載置部と交差する足交差回転軸の回りに回転可能に、前記足載置部を支持する回転支持部と、
    前記足載置部の前後方向の傾斜角度である前後傾斜角、前記足載置部の左右方向の傾斜角度である左右傾斜角および前記足交差回転軸の回りの回転角度である足回転角を検出する角度検出部とを備え、
    前記前後傾斜角、前記左右傾斜角および前記足回転角が、操作対象を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前記前後傾斜角、前記左右傾斜角および前記足回転角に基づき前記制御信号生成部が前記制御信号を生成する、入力ユニット。
  30. 操作者の足を載せる足載置部と、
    前記足載置部の左右方向に傾斜可能に、かつ前記足載置部と交差する足交差回転軸の回りに回転可能に、前記足載置部を支持する回転支持部と、
    前記足載置部の左右方向の傾斜角度である左右傾斜角および前記足交差回転軸の回りの回転角度である足回転角を検出する角度検出部とを備え、
    前記左右傾斜角および前記足回転角が、操作対象を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前記左右傾斜角および前記足回転角に基づき前記制御信号生成部が前記制御信号を生成する、入力ユニット。
  31. 操作者の足を載せる足載置部と、
    前記足載置部の前後方向に傾斜可能に、かつ前記足載置部の左右方向に傾斜可能に、前記足載置部を支持する回転支持部と、
    前記足載置部の前後方向の傾斜角度である前後傾斜角および前記足載置部の左右方向の傾斜角度である左右傾斜角を検出する角度検出部とを備え、
    前記前後傾斜角および前記左右傾斜角が、操作対象を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前記前後傾斜角および前記左右傾斜角に基づき前記制御信号生成部が前記制御信号を生成する、入力ユニット。
  32. 操作者の足を載せる足載置部と、
    前記足載置部の左右方向に傾斜可能に、前記足載置部を支持する回転支持部と、
    前記足載置部の左右方向の傾斜角度である左右傾斜角を検出する角度検出部とを備え、
    前記左右傾斜角が、操作対象を制御する制御信号を生成する制御信号生成部に入力され、前記左右傾斜角に基づき前記制御信号生成部が前記制御信号を生成する、入力ユニット。
  33. 請求項２９から請求項３２の何れか１項に記載の入力ユニットと、
    前記操作対象を制御する前記制御信号を生成する前記制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  34. 請求項２１から請求項２８の何れか１項に記載の入力ユニットと、
    前記ロボットが有する前記操作対象部を制御する前記制御信号を生成する前記制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  35. 前記被操作部が有する複数の前記操作対象部を切り替えて、前記入力ユニットが制御することを可能にする操作対象切替部を備えた、請求項３４に記載の遠隔操作装置。
  36. 前記アーム接続部を前記操作対象部とする、請求項２１または請求項２２に記載の入力ユニットであるアーム操作ユニットと、
    前記胴体接続部を前記操作対象部とする、請求項２１または請求項２２に記載の入力ユニットである胴体操作ユニットと、
    前記仰角回転軸の回りに前記胴体支持アームを回転させる前記制御信号を前記アーム操作ユニットが計測する前記前後傾斜角に基づき生成し、かつ
    前記方位回転軸の回りに前記胴体支持アームを回転させる前記制御信号を前記アーム操作ユニットが計測する前記足回転角に基づき生成し、かつ
    前記胴体傾斜回転軸の回りに前記胴体部を回転させる前記制御信号を前記胴体操作ユニットが計測する前記前後傾斜角に基づき生成し、かつ
    前記胴体回転軸の回りに前記胴体部を回転させる前記制御信号を前記胴体操作ユニットが計測する前記足回転角に基づき生成する前記制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  37. 前記ロボットは、請求項８に記載のロボットであり、
    前記アーム操作ユニットは、前記アーム接続部および前記姿勢変更部の１回転自由度を前記操作対象部とする、請求項２２に従属する場合の請求項２８に記載の入力ユニットであり、
    前記胴体操作ユニットは、前記胴体接続部および前記姿勢変更部の他の１回転自由度を前記操作対象部とする、請求項２２に従属する場合の請求項２８に記載の入力ユニットであり、
    前記制御信号生成部は、前記姿勢変更部の１回転自由度を変更する前記制御信号を前記アーム操作ユニットが計測する前記左右傾斜角に基づき生成し、かつ
    前記姿勢変更部の他の１回転自由度を変更する前記制御信号を前記胴体操作ユニットが計測する前記左右傾斜角に基づき生成する、請求項３６に記載の遠隔操作装置。
  38. 請求項８に記載のロボットが有する前記姿勢変更部を前記操作対象部とする、請求項２２または請求項２３に従属する場合の請求項２８に記載の入力ユニットである姿勢操作ユニットを備え、
    前記腕接続部回転軸の回りに前記腕接続部を回転させる前記制御信号を前記姿勢操作ユニットが計測する前記前後傾斜角に基づき生成し、かつ
    前記胴体交差回転軸の回りに前記腕接続部を回転させる前記制御信号を前記姿勢操作ユニットが計測する前記左右傾斜角に基づき生成する前記制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  39. 前記車両部を前記操作対象部とする、請求項２１または請求項２２に記載の入力ユニットである車両操作ユニットと、
    前記車両部の前進または停止または後進を制御する前記制御信号を前記車両操作ユニットが計測する前記前後傾斜角に基づき生成し、かつ
    前記車両部の移動方向を制御する前記制御信号を前記車両操作ユニットが計測する前記足回転角に基づき生成する、前記制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  40. 請求項６から請求項８の何れか１項に記載の前記ロボットが有する左の前記走行部を前記操作対象部とする、請求項２１、請求項２２、請求項２４、請求項２５の何れか１項に記載の入力ユニットである左走行部操作ユニットと、
    右の前記走行部を前記操作対象部とする、請求項２１、請求項２２、請求項２４、請求項２５の何れか１項に記載の入力ユニットである右走行部操作ユニットと、
    前記左走行部を前進または停止または後進させる前記制御信号を前記左走行部操作ユニットが計測する前記前後傾斜角に基づき生成し、かつ
    前記右走行部を前進または停止または後進させる前記制御信号を前記右走行部操作ユニットが計測する前記前後傾斜角に基づき生成する前記制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  41. 請求項７または請求項８に記載のロボットが有する前記左副走行部角度変更部および左の前記走行部および前記副走行部を前記操作対象部とする、請求項２１または請求項２２に記載の入力ユニットである左走行部操作ユニットと、
    前記右副走行部角度変更部および右の前記走行部および前記副走行部を前記操作対象部とする、請求項２１または請求項２２に記載の入力ユニットである右走行部操作ユニット、
    左の前記走行部および前記副走行部を前進または停止または後進させる前記制御信号を前記左走行部操作ユニットが計測する前記前後傾斜角に基づき生成し、かつ
    前記左副走行部角度変更部を制御する前記制御信号を前記左走行部操作ユニットが計測する前記足回転角に基づき生成し、かつ
    右の前記走行部および右の前記副走行部を前進または停止または後進させる前記制御信号を前記右走行部操作ユニットが計測する前記前後傾斜角に基づき生成し、かつ
    前記右副走行部角度変更部を制御する前記制御信号を前記右走行部操作ユニットが計測する前記足回転角に基づき生成する前記制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  42. 請求項６から請求項８の何れか１項に記載のロボットが有する左右の前記走行部を前記操作対象部とする、請求項２１または請求項２２に記載の入力ユニットである車両操作ユニットと、
    左右の前記走行部を前進または停止または後進させる前記制御信号を前記車両操作ユニットが計測する前記前後傾斜角に基づき生成し、かつ
    左の前記走行部の回転速度と右の前記走行部の回転速度の差分を変更する前記制御信号を前記車両操作ユニットが計測する前記足回転角に基づき生成する前記制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  43. 請求項７または請求項８に記載の前記ロボットが有する前記左副走行部角度変更部、前記右副走行部角度変更部および左右の前記走行部および前記副走行部を前記操作対象部とする、請求項２２に記載の入力ユニットである車両操作ユニットと、
    左右の前記走行部および前記副走行部を前進または停止または後進させる前記制御信号を前記車両操作ユニットが計測する前記前後傾斜角に基づき生成し、かつ
    左の前記走行部および前記副走行部の回転速度と右の前記走行部および前記副走行部の回転速度の差分を変更する前記制御信号を前記車両操作ユニットが計測する前記足回転角に基づき生成し、かつ
    前記左副走行部角度変更部および前記右副走行部角度変更部の角度を一律に変更する前記制御信号を前記車両操作ユニットが計測する前記左右傾斜角に基づき生成する前記制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  44. 前記左走行部操作ユニットを前記右走行部操作ユニットの左側に配置している、請求項４０または請求項４１に記載の遠隔操作装置。
  45. 前記ロボットは、請求項１から請求項１４の何れか１項に従属する場合の請求項２０に記載のロボットであり、
    前記操作者の頭部を含んで前記操作者を撮影する操作者撮影カメラと、
    前記操作者撮影カメラで撮影された操作者画像を画像解析して前記頭部が向く方向である頭部指向方向を抽出する画像解析部と、
    抽出された前記頭部指向方向に前記カメラ部が向くように前記カメラ接続部を制御する制御信号を生成するカメラ制御部とを備えた、請求項３６から請求項４４の何れか１項に記載の遠隔操作装置。
  46. 操作者の頭部を含んで前記操作者を撮影する操作者撮影カメラと、
    前記操作者撮影カメラで撮影された操作者画像を画像解析して前記頭部が向く方向である頭部指向方向を抽出する画像解析部と、
    抽出された前記頭部指向方向に、請求項２０に記載のロボットが有する前記カメラ部が向くように前記カメラ接続部を制御する制御信号を生成するカメラ制御部とを備えた遠隔操作装置。
  47. 前記ロボットは、請求項９から請求項１１の何れか１項に記載のロボットであり、
    前記操作者の上体に近接して配置される胴体構造部と、
    前記操作者の２本の腕のそれぞれに装着される、前記胴体構造部に直列に接続する２組の上腕構造部、前腕構造部および手構造部と、
    前記上腕構造部を前記胴体構造部に前記肩関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する肩計測関節、前記前腕構造部を前記上腕構造部に前記肘関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する肘計測関節および前記手構造部を前記前腕構造部に前記手首関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する手首計測関節と、
    前記肩計測関節での接続角度である肩関節角度を計測する肩関節計測部、前記肘計測関節での接続角度である肘関節角度を計測する肘関節計測部および前記手首計測関節での接続角度である手首関節角度を計測する手首関節計測部と、
    前記肩関節角度に基づき前記肩関節部を制御する制御信号を生成し、前記肘関節角度に基づき前記肘関節部を制御する制御信号を生成し、前記手首関節角度に基づき前記手首関節部を制御する制御信号を生成する腕制御信号生成部とを備えた、請求項３６から請求項４６の何れか１項に記載の遠隔操作装置。
  48. 操作者の上体に近接して配置される胴体構造部と、
    前記操作者の２本の腕のそれぞれに装着される、前記胴体構造部に直列に接続する２組の上腕構造部、前腕構造部および手構造部と、
    前記上腕構造部を前記胴体構造部に、請求項９から請求項１１、請求項１５から請求項１８の何れか１項に記載のロボットが有する前記肩関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する肩計測関節、前記前腕構造部を前記上腕構造部に前記肘関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する肘計測関節および前記手構造部を前記前腕構造部に前記手首関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する手首計測関節と、
    前記肩計測関節での接続角度である肩関節角度を計測する肩関節計測部、前記肘計測関節での接続角度である肘関節角度を計測する肘関節計測部および前記手首計測関節での接続角度である手首関節角度を計測する手首関節計測部と、
    前記肩関節角度に基づき前記肩関節部を制御する制御信号を生成し、前記肘関節角度に基づき前記肘関節部を制御する制御信号を生成し、前記手首関節角度に基づき前記手首関節部を制御する制御信号を生成する腕制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  49. 前記ロボットは、請求項１２に記載のロボットであり、
    前記操作者の上体に近接して配置される胴体構造部と、
    前記操作者の２本の腕のそれぞれに装着される、前記胴体構造部に直列に接続する２組の上腕構造部、前腕構造部および手構造部と、
    前記腕基部関節部および前記肩関節部と同じ回転自由度で回転可能に前記上腕構造部を前記胴体構造部に接続する肩計測関節、前記肘関節部および前記上腕回転軸と同じ回転自由度で回転可能に前記前腕構造部を前記上腕構造部に接続する肘計測関節および前記手首関節部および前記前腕部回転軸と同じ回転自由度で回転可能に前記手構造部を前記前腕構造部に接続する手首計測関節と、
    前記肩計測関節での接続角度である肩関節角度を計測する肩関節計測部、前記肘計測関節での接続角度である肘関節角度を計測する肘関節計測部および前記手首計測関節での接続角度である手首関節角度を計測する手首関節計測部と、
    前記肩関節角度に基づき前記腕基部関節部および前記肩関節部を制御する制御信号を生成し、前記肘関節角度に基づき前記上腕部回転軸の回りの回転および前記肘関節部を制御する制御信号を生成し、前記手首関節角度に基づき前記前腕部回転軸の回りの回転および前記手首関節部を制御する制御信号を生成する腕制御信号生成部とを備えた、請求項３６から請求項４６の何れか１項に記載の遠隔操作装置。
  50. 操作者の上体に近接して配置される胴体構造部と、
    前記操作者の２本の腕のそれぞれに装着される、前記胴体構造部に直列に接続する２組の上腕構造部、前腕構造部および手構造部と、
    請求項１２または請求項１９に記載のロボットが有する前記腕基部関節部および前記肩関節部と同じ回転自由度で回転可能に前記上腕構造部を前記胴体構造部に接続する肩計測関節、前記肘関節部および前記上腕回転軸と同じ回転自由度で回転可能に前記前腕構造部を前記上腕構造部に接続する肘計測関節および前記手首関節部および前記前腕部回転軸と同じ回転自由度で回転可能に前記手構造部を前記前腕構造部に接続する手首計測関節と、
    前記肩計測関節での接続角度である肩関節角度を計測する肩関節計測部、前記肘計測関節での接続角度である肘関節角度を計測する肘関節計測部および前記手首計測関節での接続角度である手首関節角度を計測する手首関節計測部と、
    前記肩関節角度に基づき前記腕基部関節部および前記肩関節部を制御する制御信号を生成し、前記肘関節角度に基づき前記上腕部回転軸の回りの回転および前記肘関節部を制御する制御信号を生成し、前記手首関節角度に基づき前記前腕部回転軸の回りの回転および前記手首関節部を制御する制御信号を生成する腕制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  51. 前記ロボットは、請求項１０または請求項１１に記載のロボットであり、
    前記操作者の上体に近接して配置される胴体構造部と、
    前記操作者の２本の腕のそれぞれに装着される、前記胴体構造部に直列に接続する２組の上腕構造部、前腕構造部および手構造部と、
    前記上腕構造部を前記胴体構造部に前記肩関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する肩計測関節、前記前腕構造部を前記上腕構造部に前記肘関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する肘計測関節および前記手構造部を前記前腕構造部に前記手首関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する手首計測関節と、
    一端が前記胴体構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、他端が前記上腕構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、少なくとも５回転自由度を有する、両端の間の長さが変更可能で前記長さおよび前記長さの変化の値であるリンク長変位を計測できる計測可変長リンクを、前記肩関節部を駆動する前記可変長リンクと同じ数だけ有する肩関節計測部と、
    一端が前記上腕構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、他端が前記前腕構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、少なくとも５回転自由度を有する前記計測可変長リンクを、前記肘関節部を駆動する前記可変長リンクと同じ数だけ有する肘関節計測部と、 一端が前記前腕構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、他端が前記手構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、少なくとも５回転自由度を有する前記計測可変長リンクを、前記手首関節部を駆動する前記可変長リンクと同じ数だけ有する手首関節計測部と、
    前記肩関節計測部が有する前記計測可変長リンクが計測する前記リンク長変位から前記肩関節部を制御する制御信号を生成し、前記肘関節計測部が有する前記計測可変長リンクが計測する前記リンク長変位から前記肘関節部を制御する制御信号を生成し、前記手首関節計測部が有する前記計測可変長リンクが計測する前記リンク長変位から前記手首関節部を制御する制御信号を生成する腕制御信号生成部とを備えた、請求項３６から請求項４６の何れか１項に記載の遠隔操作装置。
  52. 操作者の上体に近接して配置される胴体構造部と、
    前記操作者の２本の腕のそれぞれに装着される、前記胴体構造部に直列に接続する２組の上腕構造部、前腕構造部および手構造部と、
    前記上腕構造部を前記胴体構造部に、請求項１０または請求項１１に記載のロボットが有する前記肩関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する肩計測関節、前記前腕構造部を前記上腕構造部に前記肘関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する肘計測関節および前記手構造部を前記前腕構造部に前記手首関節部と同じ回転自由度で回転可能に接続する手首計測関節と、
    一端が前記胴体構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、他端が前記上腕構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、少なくとも５回転自由度を有する、両端の間の長さが変更可能で前記長さおよび前記長さの変化の値であるリンク長変位を計測できる計測可変長リンクを、前記肩関節部を駆動する前記可変長リンクと同じ数だけ有する肩関節計測部と、
    一端が前記上腕構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、他端が前記前腕構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、少なくとも５回転自由度を有する前記計測可変長リンクを、前記肘関節部を駆動する前記可変長リンクと同じ数だけ有する肘関節計測部と、 一端が前記前腕構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、他端が前記手構造部に少なくとも２回転自由度で接続され、少なくとも５回転自由度を有する前記計測可変長リンクを、前記手首関節部を駆動する前記可変長リンクと同じ数だけ有する手首関節計測部と、
    前記肩関節計測部が有する前記計測可変長リンクが計測する前記リンク長変位から前記肩関節部を制御する制御信号を生成し、前記肘関節計測部が有する前記計測可変長リンクが計測する前記リンク長変位から前記肘関節部を制御する制御信号を生成し、前記手首関節計測部が有する前記計測可変長リンクが計測する前記リンク長変位から前記手首関節部を制御する制御信号を生成する腕制御信号生成部とを備えた遠隔操作装置。
  53. 前記操作者が発する音声が入力できる位置に配置されたマイクと、
    前記マイクから入力される前記音声から予め決められた語句を抽出する音声認識部と、 前記音声認識部が抽出した前記語句に応じて前記ロボットを停止または動作させる音声制御部とを備えた、請求項３４から請求項５２の何れか１項に記載の遠隔操作装置。
  54. 前記操作者を乗せて移動する操作者移動部を備えた、請求項３４から請求項５３の何れか１項に記載の遠隔操作装置。
  55. 前記操作者移動部が電動車イスである、請求項５４に記載の遠隔操作装置。
  56. 請求項１から請求項２０の何れか１項に記載のロボットと、
    前記ロボットを制御する、前記ロボットと通信回線で接続された、請求項３４から請求項５５の何れか１項に記載の遠隔操作装置とを備えたロボット遠隔操作システム。
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