JP3653488B2 - ロボットの構体構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットの構体構造、たとえば動物を象った構体の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボット、たとえば猫のような四肢を持つ動物を象った構体に縫いぐるみを被せることによって製作されるロボットにおいて、その胴体部分は頭部や尾部などに比べて体積が大きい。そのため、その胴体部分を利用して構体の動作を制御するための動作制御用電気ユニットを配備することが有利である。そして、胴体部分に動作制御用電気ユニットを配備した場合、そのメンテナンスを容易に行うことができるようにするためには、その胴体部分を形成している構体を複数のモジュールに分割し、それぞれのモジュールを容易に着脱することができるようになっていることが望ましい。
一方、従来は、構体を複数のモジュールに分割し、それぞれのモジュールをねじ止めして連結することが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、構体を形成する複数のモジュールをねじ止めして連結するという構成を採用すると、それらのモジュールを連結して構体を形成する際にねじ止めという煩わしい作業を行うことを余儀なくされるだけでなく、胴体部分に配備した動作制御用電気ユニットのメンテナンスを行う際に、モジュール同士の連結箇所のねじをいちいち取り外さねばならないといった煩わしい作業が必要になる。このことから、従来のロボットには、構体の組立てラインが煩雑になるという問題や、メンテナンス作業性が悪いという問題があった。
【０００４】
本発明は以上の問題に鑑みてなされたものであり、構体の組立性を改善して組立ラインを整備しやすくすることと、構体の組立分解作業を容易にすること、とが可能なロボットの構体構造を提供することを目的とする。
【０００５】
また、構体の組立分解作業からねじ止め作業やねじの取外し作業をなくしてその組立分解作業を容易にすることが可能なロボットの構体構造を提供することを目的とする。
【０００６】
さらに、本発明は、四肢動物ロボットの胴体部分の組立性を改善してその組立分解作業を容易にすることが可能なロボットの構体構造を提供することを目的とする。
【０００７】
さらに、本発明は、複数に分割されたモジュールのうちの１つのモジュールを取り外すだけで、動作制御用電気ユニットのメンテナンスが可能になるロボットの構体構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るロボットの構体構造は、複数のモジュールに分割されたロボットの構体に具備されている複数の上記モジュールが、基体モジュールと、その基体モジュールに取り付けられて間隔を隔てた位置に相対向して配備される第１及び第２の２つのモジュールと、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向空間内に配備される中間モジュールとに区別されている。そして、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向方向に延びるガイド溝部とこのガイド溝に案内される凸条とを有し、これらのガイド溝部と凸条とのうちの一方が上記基体モジュールに具備され、他方が第１及び第２の２つの上記モジュールにそれぞれ具備されてなる２つのスライド機構を備え、第１及び第２の２つの上記モジュールが２つの上記スライド機構を介して対向方向にスライド可能に上記基体モジュールに取り付けられていると共に、上記中間モジュールは、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向面に沿ってこれら第１及び第２の２つの上記モジュールの対向空間に嵌め込まれ、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向空間に対する上記中間モジュールの嵌脱方向で挿抜可能な凸部と凹部とを有し、これらの凹部と凸部のうちの一方が第１及び第２の２つの上記モジュールに具備され、他方が中間モジュールの一端部と他端部に具備されてなる２つのモジュール連結機構を備え、第１及び第２の２つの上記モジュールと上記中間モジュールとが、２つのモジュール連結機構を介し、第１及び第２の２つの上記モジュールのスライド方向で係合した状態で連結され、上記基体モジュールに、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向空間に臨んで開放される凹所が具備されている。
【０００９】
この発明によれば、基体モジュールにスライド可能に取り付けられた第１及び第２の２つのモジュールが中間モジュールにモジュール連結機構を介し連結されてそれら３つのモジュールが一体化される。
【００１０】
本発明では、上記基体モジュールに、第１及び第２の２つの上記モジュールのそれぞれに具備された当り面に当接することによりそれらのモジュールの最小対向間隔を定める受面が備わっていることが望ましい。
【００１１】
これによれば、第１及び第２の２つのモジュールのそれぞれの当り面を基体モジュールの受面に当接させるだけで、２つのモジュールが基体モジュールに対して位置規制される。そのため、中間モジュールを２つのモジュールの対向空間内に配備する作業が容易になる。
【００１２】
本発明では、上記モジュール連結機構が、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向空間に対する上記中間モジュールの嵌脱方向で挿抜可能な凸部と凹部とを備えている。
【００１３】
これによれば、基体モジュールに取り付けられた２つのモジュールの対向空間に中間モジュールを嵌合するという操作を行うだけで、モジュール連結機構を介して中間モジュールとその両側の２つのモジュールとが連結される。また、中間モジュールをその両側の２つのモジュールの間から抜き出すだけでその中間モジュールだけを基体モジュールから離脱させることが可能である。
【００１４】
本発明では、上記中間モジュールの一端部と他端部とが各別の上記モジュール連結機構を介して第１モジュールと第２モジュールとにそれぞれ連結されていると共に、上記モジュール連結機構の凸部と凹部とが上記中間モジュールと第１及び第２の２つの上記モジュールとに振り分けて具備されている。これによれば、モジュール連結機構が、中間モジュールや第１及び第２のモジュールに対して別部品を構成しないので、部品点数を増やさずに安価にロボットの構体構造を提供することができるようになる。
【００１５】
本発明では、上記基体モジュールに、第１及び第２の２つの上記モジュール間の対向空間に臨んで開放される凹所が具備されており、この凹所は、当該ロボットの動作制御用電気ユニットを配備するためのスペースであることが望ましい。これによれば、中間モジュールを取り外すだけで、その対向空間に臨む上記スペースが第１及び第２の２つのモジュールの間の対向空間に露出する。そのため、上記スペースに動作制御用電気ユニットを配備しておくことによって、メンテナンスを中間モジュールを取り外すだけで行うことができるようになる。
【００１６】
本発明では、上記スライド機構が上記対向方向に延びるガイド溝部とこのガイド溝に案内される凸条とを有し、これらのガイド溝部と凸条とのうちの一方が基体モジュールに具備され、他方が第１及び第２の２つのモジュールに具備されている。これによれば、スライド機構が、基体モジュールや第１及び第２の各モジュールに対して別部品を構成しないので、部品点数を増やさずに安価にロボットの構体構造を提供することができるようになる。
【００１７】
本発明では、上記当り面が第１及び第２の２つのモジュールの内向き端面によって形成され、上記受面が、上記ガイド溝の内側端部に具備されていることが望ましい。これによれば、第１及び第２の２つのモジュールを基体モジュールに取り付ける際に、当り面が受面に当接したか否かを、手の感触だけでなく目で見て確認することができるので、２つのモジュールを適正位置に確実に基体モジュールに取り付けることが可能になる。
【００１８】
本発明では、上記基体モジュールと第１及び第２の２つの上記モジュールと上記中間モジュールとが、四肢動物を象った上記構体の胴体部分を形成しているものであってもよい。これによれば、猫ロボットなどの動物ロボットにおいて、上記した各作用が発揮されるようになる。
【００１９】
本発明では、上記基体モジュールによって上記胴体の下半部が形成され、上記第１及び第２の２つの上記モジュールと上記中間モジュールとによって上記胴体の上半部が形成されていることが望ましい。これによれば、中間モジュールを取り外して胴体の上方から動作制御用電気ユニットなどのメンテナンスを容易に行うことができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用したロボットの一例である猫ロボットの構体１００を示した概略側面図、図２は基体モジュール１０の概略斜視図、図３は第１モジュール３０を斜め下方から見て示した概略斜視図、図４は第２モジュール４０を斜め下方から見て示した概略斜視図、図５は中間モジュール５０の概略正面図、図６は基体モジュール１０に第１及び第２の各モジュール３０，４０を取り付けた状態での概略部分平面図、図７は第１及び第２の各モジュール３０，４０が取り付けられた基体モジュール１０に中間モジュール５０を取り付けた状態での一部破断部分側面図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う部分の概略拡大断面図である。
【００２１】
図１に示した猫ロボットの構体１００は、実際の生きた猫の外観を象って製作した被覆材（不図示）で包み込まれるものであって、猫ロボットを保形する役割などを担っている。この構体１００は、胴体１１０に、首部１２０や頭部１３０、尻尾１６０のほか、前後の脚部１４０，１５０が前後に揺動することができるように回動軸１４４，１５４を介して取り付けられてなる。また、それらの脚部１４０，１５０には関節部１４１，１４３，１５１，１５２，１５３があり、これらの関節部１４１，１４３，１５１，１５２，１５３の作用で、実際の生きた猫の脚と同様の動きが行われるようになっている。なお、この猫ロボットは内蔵した電池を動力源として動作する。
【００２２】
胴体１１０は複数のモジュールを組み合わせることによって形作られている。具体的には、図２に示した基体モジュール１０と、図１に示した第１及び第２のモジュール３０，４０と、図１に示した中間モジュール５０と、図１に示した左右一対ずつの脚取付け用の前後のモジュール６０，７０とに分割されている（左側のモジュール６０，７０は図に現れない）。
【００２３】
図２のように、基体モジュール１０は、前後に長い平坦な上面１１の前後方向中央部に上部が開放した凹所１２を有し、その凹所１２を挟む前後両側に左右一対ずつの前後方向に延びるガイド溝部１３，１４を有している。また、前側ガイド溝部１３の内側端部と後側ガイド溝部１４の前側端部とのそれぞれに、それらのガイド溝部１３，１４の左右両側に張り出した受面１５，１６（図２及び図６参照）が備わっている。さらに、上記凹所１２の左右両側のそれぞれにねじ孔１８を有する取付部１７が一体に設けられている。
【００２４】
図１のように、第１モジュール３０は、胴体１１０の肩部とそれに続く部分を形作っている。図３のように、この第１モジュール３０は、平坦な下面３１に前後に長い左右一対のリブ３２を有し、これらのリブ３２の下端に左右方向内向きに突き出た凸条３３が一体に備わっている。図例では、リブ３２や凸条３３が凹入部３４によって前後に分割されているけれども、この点は、リブ３２や凸条３３を前後方向に連続した形に形成しておいてもよい。また、第１モジュール３０の内向き端面の一部分によって、図２に示した受面１５に対する当り面３５が形成されている。そして、第１モジュール３０の内向き端面の他部に、この内向き端面から後方へ突き出た横長の突出部３６が具備され、この突出部３６に図６及び図７のように凹部３７が形成されている。
【００２５】
図１のように、第２モジュール４０は、胴体１１０の後部とそれに続く部分を形作っている。図４のように、この第２モジュール４０は、平坦な下面４１に前後に長い左右一対のリブ４２を有し、これらのリブ４２の下端に左右方向内向きに突き出た凸条４３が一体に備わっている。図例では、凸条４３が凹入部４４によって前後に分割されているけれども、この点は、凸条４３を前後方向に連続した形に形成しておいてもよい。また、第２モジュール４０の内向き端面の一部分によって、図６に示した受面１６に対する当り面４５が形成されている。そして、第２モジュール４０の内向き端面の他部に、この内向き端面から前方へ突き出た横長の突出部４６が具備され、この突出部４６に図６及び図７のように凹部４７が形成されている。
【００２６】
図３で説明した第１モジュール３０は、左右の凸条３３を図２に示した基体モジュール１０の左右の前側ガイド溝１３に嵌合させて後方へ押込みスライドさせ、その当り面３５を受面１５に当接させることによって、基体モジュール１０に取り付けられる。また、左右の凸条３３と左右の前側ガイド溝１３とは、圧入状に嵌合されるようになっている。そのため、基体モジュール１０に取り付けられた第１モジュール３０は容易に位置ずれしない。この場合、上記したように、リブ３２や凸条３３を凹入部３４によって前後に分割しておくと、リブ３２や凸条３３が適度な弾性を発揮してそれらが前側ガイド溝１３の形成箇所を弾圧挟持するので、第１モジュール３０を基体モジュール１０に取り付ける際に、第１モジュール３０を円滑に後方へ押込みスライドさせて取り付けることができるにもかかわらず、取り付けた状態での第１モジュール３０の位置ずれが阻止されるという作用が発揮される。
【００２７】
図４で説明した第２モジュール４０も、同様に、左右の凸条４３を図２に示した基体モジュール１０の左右の後側ガイド溝１４に嵌合させて前方へ押込みスライドさせ、その当り面４５を受面１６（図６参照）に当接させることによって、基体モジュール１０に取り付けられる。また、左右の凸条４３と左右の後側ガイド溝１４とは、圧入状に嵌合されるようになっている。そのため、基体モジュール１０に取り付けられた第１モジュール３０は容易に位置ずれしない。この場合、上記したように、凸条４３を凹入部４４によって前後に分割しておくと、リブ４２や凸条４３が適度な弾性を発揮してそれらが後側ガイド溝１４の形成箇所を弾圧挟持するので、第２モジュール４０を基体モジュール１０に取り付ける際に、第２モジュール３０を円滑に前方へ押込みスライドさせて取り付けることができるにもかかわらず、取り付けた状態での第２モジュール４０の位置ずれが阻止されるという作用が発揮される。
【００２８】
図１のように中間モジュール５０は、胴体１００の中間部分を形作っている。図５及び図７から類推できるように、中間モジュール５０は、鞍形の内殻５１の上側に同じく鞍形の外殻５２を被せて両者をビス５３で結合してなる。そして、内殻５１の前後方向両端に一体に設けられている円弧状のリブ５４，５５の左右方向中央部に下向きの舌片でなる凸部５６，５７が備わっている。この中間モジュール５０は、図６のように基体モジュール１０に取り付けられた第１及び第２の２つのモジュール３０，４０の対向空間Ｓに上方から嵌め込まれ、しかも、上記前後の凸部５６，５７が、第１及び第２の２つのモジュール３０，４０のそれぞれの凹部３７，４７に嵌入されている。このため、２つのモジュール３０，４０と中間モジュール５０とが、前後方向すなわち２つのモジュール３０，４０の対向方向で係合した状態で連結されている。この中間モジュール５０は、図１に示した取付ねじ５８によって図２、図６及び図７に示した取付部１７に固定されている。
【００２９】
一方、図２に示した基体モジュール２には、図１のように左右一対ずつの脚取付け用の前後のモジュール６０，７０が複数箇所でねじ止めされている。図１において６１，７１は取付ねじ、図２において６２，７２は取付ねじ６１，７１がねじ込まれるねじ孔を示している。
【００３０】
以上説明した実施形態において、基体モジュール１０の前側ガイド溝部１３と第１モジュール３０の凸部３３とによって前側のスライド機構８１が形成され、基体モジュール１０の後側ガイド溝部１４と第２モジュール４０の凸部４３とによって後側のスライド機構８２が形成されている（図２〜図４、図８参照）。また、中間モジュール５０の前側の凸部５６と第１モジュール３０の凹部３７とによって前側のモジュール連結機構８３が形成され、中間モジュール５０の後側の凸部５７と第２モジュール４０の凹部４７とによって後側のモジュール連結機構８４が形成されている（図７参照）。
【００３１】
この実施形態で説明したロボットでは、基体モジュール１０の前側の受面１５に第１モジュール３０の当り面３５が当接し、かつ、基体モジュール１０の後側の受面１６に第２モジュール４０の当り面４５が当接することによって、それらの２つのモジュール３０，４０の最小対向間隔が定まり、しかも、それら２つのモジュール３０，４０が適正位置に配備されるようになっている。そして、２つのモジュール３０，４０の対向空間Ｓの上方からその対向空間Ｓに中間モジュール５０を嵌め込むという操作を行うだけで、中間モジュール５０の凸部５６，５７が第１及び第２の２つのモジュール３０，４０の凹部３７，４７に各別に嵌合して、２つのモジュール３０，４０と中間モジュール５０とが上記対向方向で係合した状態で連結され、これら３つのモジュール３０，４０，５０が基体モジュール１０に対して固定される。そのため、胴体１００の組立てに際して３つのモジュール３０，４０，５０のそれぞれを基体モジュール１０にねじ止めするという煩わしい作業を行う必要がない。
【００３２】
また、基体モジュール１０の中央部の凹所１２は、各種の必要な電気電子部品を搭載した配線基板（不図示）を配置するスペースとして利用することができ、しかも、この凹所１２は中間モジュール５０を上記対向空間Ｓの上方へ持ち上げて取り外すことによって第１及び第２のモジュール３０，４０の対向空間Ｓに露出する。そのため、この凹所１２に上記配線基板などを含む動作制御用電気ユニット（不図示）を収容しておくことにより、中間モジュール５０を取り外すだけでその動作制御用電気ユニットのメンテナンスを行うことが可能になる。
【００３３】
この実施形態では、中間モジュール５０を取付ねじ５８で基体モジュール１０に結合するように構成してあるため、この取付ねじ５８だけで中間モジュール５０とその中間モジュール５０に連結された第１及び第２の２つのモジュール３０，４０が基体モジュール１０に動かないように結合される。この取付ねじ５８を外すだけで、３つのモジュール３０，４０，５０を基体モジュール１０から取り外して分解することも可能である。
【００３４】
図１で判るように、この実施形態では、基体モジュール１０（図２参照）と第１及び第２の２つのモジュール３０，４０と中間モジュール５０とが、四肢動物である猫を象った構体１００の胴体１１０を形成している。また、基体モジュール１０や脚取付用の前後のモジュール６０，７０によって胴体１１０の下半部が形成されている。
【００３５】
この実施形態では、スライド機構８１，８２において、ガイド溝部１３，１４を基体モジュール１０に設け、凸条３３，４３を第１モジュール３０又は第２モジュール４０側に設けたけれども、この点は、ガイド溝部を第１モジュール又は第２モジュール側に設け、凸条を基体モジュールに設けてもよい。また、モジュール連結機構８３，８４において、凸部５６，５７を中間モジュール５０に設け、凹部３７，４７を第１モジュール３０又は第２モジュール４０側に設けたけれども、この点は、凸部を第１モジュール又は第２モジュール側に設け、凹部を中間モジュールに設けてもよい。
【００３６】
この実施形態では、動物ロボットの一例である猫ロボットに本発明を適用した事例を説明したけれども、本発明は、動物ロボット以外のロボット、たとえば人間を模したロボットや植物を模したロボットの構体構造にも適用することが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、構体を形成している複数のモジュールが基体モジュールと、その基体モジュールに取り付けられて間隔を隔てた位置に相対向して配備される第１及び第２の２つのモジュールと、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向空間内に配備される中間モジュールとに区別されていて、第１及び第２の２つの上記モジュールがスライド機構を介して対向方向にスライド可能に取り付けられていると共に、これら２つのモジュールと上記中間モジュールとが、モジュール連結機構を介し、上記対向方向で係合した状態で連結されており、モジュールの連結箇所に多くのねじ止め箇所がないので、構体の組立性を改善して組立ラインが整備しやすくなるという効果が奏される。また、構体の組立分解作業も容易になる。さらに、複数に分割されたモジュールのうちの１つのモジュール（中間モジュール）を取り外すだけで、動作制御用電気ユニットのメンテナンスを可能にする構成にすることも可能になるので、そのような構成を採用することによって四肢や首、頭が動くロボットの初期性能を容易に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用したロボットの構体を示した概略側面図である。
【図２】 基体モジュールの概略斜視図である。
【図３】 第１モジュールを斜め下方から見て示した概略斜視図である。
【図４】 第２モジュールを斜め下方から見て示した概略斜視図である。
【図５】 中間モジュールの概略正面図である。
【図６】 基体モジュールに第１及び第２の各モジュールを取り付けた状態での概略部分平面図である。
【図７】 第１及び第２の各モジュールが取り付けられた基体モジュールに中間モジュールを取り付けた状態での一部破断部分側面図である。
【図８】 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う部分の概略拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 基体モジュール
１２ 凹所（スペース）
１３，１４ ガイド溝部
１５，１６ 受面
３０ 第１モジュール
３３，４３ 凸条
３５，４５ 当り面
３７，４７ 凹部
４０ 第２モジュール
５０ 中間モジュール
５６，５７ 凸部
８１，８２ スライド機構
８３，８４ モジュール連結機構
１００ 構体
１１０ 胴体（胴体部分）
Ｓ 対向空間

Claims (6)

1. 複数のモジュールに分割されたロボットの構体において、
   複数の上記モジュールが、基体モジュールと、その基体モジュールに取り付けられて間隔を隔てた位置に相対向して配備される第１及び第２の２つのモジュールと、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向空間内に配備される中間モジュールとに区別されていて、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向方向に延びるガイド溝部とこのガイド溝に案内される凸条とを有し、これらのガイド溝部と凸条とのうちの一方が上記基体モジュールに具備され、他方が第１及び第２の２つの上記モジュールにそれぞれ具備されてなる２つのスライド機構を備え、第１及び第２の２つの上記モジュールが２つの上記スライド機構を介して対向方向にスライド可能に上記基体モジュールに取り付けられていると共に、上記中間モジュールは、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向面に沿ってこれら第１及び第２の２つの上記モジュールの対向空間に嵌め込まれ、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向空間に対する上記中間モジュールの嵌脱方向で挿抜可能な凸部と凹部とを有し、これらの凹部と凸部のうちの一方が第１及び第２の２つの上記モジュールに具備され、他方が中間モジュールの一端部と他端部に具備されてなる２つのモジュール連結機構を備え、第１及び第２の２つの上記モジュールと上記中間モジュールとが、２つのモジュール連結機構を介し、第１及び第２の２つの上記モジュールのスライド方向で係合した状態で連結され、上記基体モジュールに、第１及び第２の２つの上記モジュールの対向空間に臨んで開放される凹所が具備されていることを特徴とするロボットの構体構造。
2. 上記基体モジュールに、第１及び第２の２つの上記モジュールのそれぞれに具備された当り面に当接することによりそれらのモジュールの最小対向間隔を定める受面が備わっている請求項１に記載したロボットの構体構造。
3. 上記凹所は、当該ロボットの動作制御用電気ユニットを配備するためのスペースである請求項１又は請求項２に記載したロボットの構体構造。
4. 上記当り面が第１及び第２の２つのモジュールの内向き端面によって形成され、上記受面が、上記ガイド溝の内側端部に具備されている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載したロボットの構体構造。
5. 上記基体モジュールと第１及び第２の２つの上記モジュールと上記中間モジュールとが、四肢動物を象った上記構体の胴体部分を形成している請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載したロボットの構体構造。
6. 上記基体モジュールによって上記胴体の下半部が形成され、上記第１及び第２の２つの上記モジュールと上記中間モジュールとによって上記胴体の上半部が形成されている請求項５に記載したロボットの構体構造。

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