JP4055667B2 - 搭乗型ロボット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットに関するものである。詳しくは、人が搭乗して歩行する搭乗型ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人が搭乗した状態で歩行する搭乗型ロボットが知られている。搭乗型ロボットは、搭乗者が座る座席と、一対の脚リンクを備えている。各脚リンクは、上腿と、上腿に対して膝関節によって回転可能に接続された下腿と、下腿に対して足首関節によって回転可能に接続された足先を有している。各上腿の上端は、座席に対して股関節によって回転可能に接続されている。搭乗型ロボットは、例えば、特許文献１に記載されている。
ロボットが立ったままだと、座席が高すぎて乗降が難しい。このため、乗降時には、脚を曲げてしゃがみ、座席を低くする必要がある。
また、搭乗型ロボット（以下「ロボット」と略す）は、背が低いことが望ましい。背が高いロボットは、人に威圧感を与えるし、屋内等を歩行することができない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１３６９５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
人間の膝関節は、上腿に対してその延長線よりも下腿が後方側にしか回転しない。ロボットが人間のようにしゃがむと、膝関節と上腿は前方に移動する。前方に移動した膝関節と上腿は、座席の前方に突き出され、これらが乗降時の邪魔になる。
また、背が低いロボットがしゃがむと、前方に移動した膝関節や上腿が座席に座っている搭乗者の足先、あるいは搭乗者の足先を載せるフットレスト等と干渉する。このため、ロボットは、それ以上しゃがめない。従って、座席を低くすることができず、乗降が容易でない。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、乗降が容易な搭乗型ロボットを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用と効果】
上記課題を解決するために創作された人が搭乗した状態で歩行する搭乗型のロボットは、搭乗者が座る座席と一対の脚リンクを備えている。各脚リンクは、上腿と、上腿に対して膝関節によって回転可能に接続された下腿と、下腿に対して足首関節によって回転可能に接続された足先を有している。各上腿の上端は、座席に対して股関節によって回転可能に接続されている。膝関節は、上腿に対してその延長線よりも下腿が前方側に回転することを許容する。また、搭乗者の乗降時に、座席からおろした垂線よりも後方側に一対の上腿の双方を回転させ、かつ、上腿の延長線よりも前方側に一対の下腿の双方を回転させることによって、ロボットをしゃがませる。
上記のロボットの膝関節は、上腿に対してその延長線よりも下腿が前方側に回転することを許容する。このため、ロボットがしゃがむと、膝関節や上腿は後方側に移動する。したがって、ロボットがしゃがんで搭乗者が乗降するときに、膝関節や上腿が邪魔になることがない。よって、乗降が容易に行える。
【０００７】
股関節の回転中心は、搭乗者の足先高さよりも高い位置にあることが好ましい。
上記のロボットの股関節の回転中心は、搭乗者の足先高さよりも高い位置にある。このため、ロボットの背が低く、人に威圧感を与えることが防止されているし、屋内等を歩行することができる。そして、このロボットの膝関節は、上腿に対してその延長線よりも下腿が前方側に回転することを許容する。このため、ロボットがしゃがむと、膝関節や上腿は後方側に移動する。したがって、ロボットがしゃがんでも膝関節や上腿が搭乗者の足先等と干渉することがない。よって、ロボットがしゃがむと、座席が十分に低くなり、乗降が容易に行える。
【０００８】
上記のロボットにおいて、股関節が、座席からの垂線に対して上腿が前後双方に回転することを許容し、膝関節が、上腿の延長線に対して下腿が前後双方に回転することを許容することが好ましい。
また、上腿に対してその延長線よりも前方側に下腿を回転させて歩行する第１歩行（鳥足状態）と、上腿に対してその延長線よりも後方側に下腿を回転させて歩行する第２歩行（人足状態）を切り替え可能であることが好ましい。
このように構成されているロボットは、歩行する環境に、より柔軟に対応できる。
【発明の実施の形態】
後述する実施例の主要な特徴を記載する。
（形態１）ロボットは人が搭乗した状態で２足歩行する搭乗型であり、右脚と左脚からなる脚部と、脚部の上に設けられた座席部を備えている。
（形態２）右脚と左脚は、股関節で座席部と接続されている。また、右脚と左脚は、股関節に接続された上腿、上腿に膝関節で接続された下腿、下腿に足首関節で接続された足先を有している。
（形態３）右脚と左脚は、人の脚のように曲がることもできるし、鳥の脚のように曲がることもできる。
【０００９】
【実施例】
本発明のロボット１０に係る一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示されているように、搭乗型のロボット１０は、脚部１２と、脚部１２の上に設けられた座席部１００を備えている。座席部１００には、搭乗者７５が搭乗する。なお、図２では、搭乗者７５の図示が省略されている。また、図１、図２では、説明の便宜上、ｘ、ｙ、ｚの３軸からなる座標系を設定している。ｘ軸はロボット１０の前後方向に延びている。ｙ軸はロボット１０の左右方向に延びている。ｚ軸はロボット１０の上下方向に延びている。
【００１０】
脚部１２は、右脚１４と左脚１５から構成されている。右脚１４は、右股関節１６、右上腿１８、右膝関節２０、右下腿２２、右足首関節２４、右足先２６を備えている。
図３、図４に良く示されているように、右股関節１６は、股ヨーク２８、股クロスシャフト３０、股ｘ軸回り駆動機構３２、股ｙ軸回り駆動機構３３、股ｚ軸回り駆動機構３４等を備えている。股ヨーク２８は、下方に向かって開いた略コ字状に形成されている。図４に良く示されているように、股クロスシャフト３０は、十字状に形成されている。股ヨーク２８と右上腿１８は、股クロスシャフト３０を介して接続されている。右上腿１８は、２枚の板状の部材で構成されている。股クロスシャフト３０は、股ヨーク２８と右上腿１８に対して回転することができる。従って、右上腿１８は、股ヨーク２８に対して、ｘ軸回りとｙ軸回りの角度が可変である。
【００１１】
股ｘ軸回り駆動機構は３２は、股ｘ軸モータ４０、股ｘ軸モータ側プーリ３８、股関節側ｘ軸プーリ４３、ベルト３９を備えている。股ｘ軸モータ４０は、ヨーク２８に固定されている。股ｘ軸モータ側プーリ３８は、股ｘ軸モータ４０の駆動軸４０ａに取付けられている。股関節側ｘ軸プーリ４３は、股クロスシャフト３０に固定されている。ベルト３９は、股ｘ軸モータ側プーリ３８と股関節側ｘ軸プーリ４３に巻付けられている。股ｘ軸モータ４０が回転して股ｘ軸モータ側プーリ３８が回転すると、ベルト３９を介して股関節側ｘ軸プーリ４３も回転する。股関節側ｘ軸プーリ４３が回転すると、それに固定されている股クロスシャフト３０のｘ軸回りの角度が変化する。このため、右股関節１６のｘ軸回りの関節角が変化する。股ｘ軸モータ４０を正転したり逆転したりすることにより、右上腿１８が右側に持ち上げられたり、左側に持ち上げられたりする。
【００１２】
股ｙ軸回り駆動機構は３３は、股ｙ軸モータ４６、股ｙ軸モータ側プーリ４９、股関節側ｙ軸プーリ５０、ベルト５２を備えている。股ｙ軸モータ４６は右上腿１８に固定されている。股ｙ軸モータ側プーリ４９は、股ｙ軸モータ４６の駆動軸に取付けられている。股関節側ｙ軸プーリ５０は、股クロスシャフト３０に固定されている。ベルト５２は、股ｙ軸モータ側プーリ４９と股関節側ｙ軸プーリ５０に巻付けられている。股ｙ軸モータ４６が回転すると、股ｙ軸モータ側プーリ４９が回転する。股ｙ軸モータ側プーリ４９が回転すると、ベルト５２を介して股関節側ｙ軸プーリ５０が回転する。股関節側ｙ軸プーリ５０の回転にともなって、股クロスシャフト３０のｙ軸回りの角度が変化する。従って、右股関節１６のｙ軸回りの関節角が変化する。股ｙ軸モータ４６を正転したり逆転したりすることにより、右上腿１８を右股関節１６回りに前方側に持ち上げたり、後方側に持ち上げたりすることができる。これに対して、人間の股関節は、上腿を前方側に持ち上げることはできるが、後方側に持ち上げることはできない。
【００１３】
図３に良く示されているように、股ｚ軸回り駆動機構は３４は、股ｚ軸モータ５４、股ｚ軸モータ側プーリ５６、股関節側ｚ軸プーリ５８、ベルト６０等を備えている。股ｚ軸モータ５４はブラケット６２を介して腰部材６４に固定されている。詳しくは後述するが、腰部材６４は、座席部１００と結合されている。股ｚ軸モータ側プーリ５６は、股ｚ軸モータ５４の駆動軸に取付けられている。股関節側ｚ軸プーリ５８は、シャフト６６によって股ヨーク２８と連結されている。このため、股ヨーク２８は、股関節側ｚ軸プーリ５８とともにｚ軸回りに回転する。シャフト６６は、腰部材６４内に設けられているベアリング（図示省略）によって、回転可能に支持されている。ベルト６０は、股ｚ軸モータ側プーリ５６と股関節側ｚ軸プーリ５８に巻付けられている。股ｚ軸モータ５４が回転すると、股ｚ軸モータ側プーリ５６が回転する。股ｚ軸モータ側プーリ５６が回転すると、ベルト５２を介して股関節側ｚ軸プーリ５８が回転する。股関節側ｚ軸プーリ５８の回転にともなって股ヨーク２８は回転し、それとともに右股関節１６のｚ軸回りの関節角が変化する。股ｚ軸モータ５４が正転したり逆転したりすると、右股関節１６のｚ軸回りの関節角が一方向に変化したり、他方向に変化したりする。右股関節１６のｚ軸回りの関節角が一方向に変化したり、他方向に変化したりすると、右脚１４が内股になったり、外股になったりする。
【００１４】
右膝関節２０は、シャフト７０と膝関節駆動機構７２を備えている。シャフト７０は、右上腿１８と右下腿２２をｙ軸回りに回転可能に接続している。右下腿２２は、２枚の板状の部材から構成されている。
膝関節駆動機構７２は、膝モータ７４、膝モータ側プーリ７８、膝関節側プーリ７６、ベルト７９を有している。膝モータ７４は、右上腿１８に固定されている。膝モータ側プーリ７８は、膝モータ７４の駆動軸に取付けられている。膝関節側プーリ７６は、右下腿２２に固定されている。ベルト７９は、膝モータ側プーリ７８と膝関節側プーリ７６に巻付けられている。膝モータ４６が回転すると、膝モータ側プーリ７８が回転する。膝モータ側プーリ７８が回転すると、ベルト７９を介して膝関節側プーリ７６が回転する。膝関節側プーリ７６が回転すると、右膝関節２０のｙ軸回りの関節角が変化する。
膝モータ７４を正転したり逆転したりすることにより、右下腿２２を右膝関節２０回りに前方側に持ち上げたり、後方側に持ち上げたりすることができる。これに対して、人間の下腿は後方側に持ち上げることができるのみで、前方側に持ち上げることができない。右下腿２２を右膝関節２０回りに前方側に持ち上げると、右上腿１８と右下腿２２は前方側に向かって開いた状態（右上腿１８の延長線よりも前方側に、右下腿２２が右膝関節２０回りに回転した状態）になる。以下においては、この状態を「鳥足状態」と呼ぶ。また、人間のように、右上腿１８と右下腿２２が後方側に向かって開いた状態（右上腿１８の延長線よりも後方側に、右下腿２２が右膝関節２０回りに回転した状態）を「人足状態」と呼ぶ。本ロボット１０は、脚１４、１５を鳥足状態にも、人足状態にもすることもできる。
【００１５】
右足首関節２４は、足首ヨーク８０、足首クロスシャフト８２、足首ｘ軸回り駆動機構８３、足首ｙ軸回り駆動機構８４を備えている。足首ヨーク８０は、上方に向かって開いた略コ字状に形成されている。足首クロスシャフト８２は、股クロスシャフト３０と同様に十字状に形成されている。足首ヨーク８０と右下腿２２は、足首クロスシャフト８２を介して接続されている。足首ヨーク８０には、右足先２６が固定されている。このように右下腿２２と右足先２６が右足首関節２４を介して接続されているので、足先２６は右下腿２２に対して、ｘ軸回りとｙ軸回りの角度が可変とされている。
【００１６】
足首ｘ軸回り駆動機構は８３は、足首ｘ軸モータ８８、足首ｘ軸モータ側プーリ８５、足首関節側ｘ軸プーリ８７、ベルト８６を備えている。足首ｘ軸モータ８８は、右下腿２２に固定されている。足首ｘ軸モータ側プーリ８５は、足首ｘ軸モータ８８の駆動軸に取付けられている。足首関節側ｘ軸プーリ８７は、足首クロスシャフト８２に固定されている。ベルト８６は、足首ｘ軸モータ側プーリ８５と足首関節側ｘ軸プーリ８７に巻付けられている。足首ｘ軸モータ８８が回転すると、足首ｘ軸モータ側プーリ８５が回転する。足首ｘ軸モータ側プーリ８６が回転すると、ベルト８６を介して足首関節側ｘ軸プーリ８７が回転する。足首関節側ｘ軸プーリ８７が回転すると、足首クロスシャフト８２とともに足首ヨーク８０のｘ軸回りの角度が変化する。このため、足首ｘ軸モータ８８が正転したり逆転したりすると、右足先２６のつま先が上を向いたり下を向いたりする。
【００１７】
足首ｙ軸回り駆動機構は８４は、足首ｙ軸モータ８９、足首ｙ軸モータ側プーリ９０、足首関節側ｙ軸プーリ９１、ベルト９２を備えている。足首ｙ軸モータ８９は右下腿２２に固定されている。足首ｙ軸モータ側プーリ９０は、足首ｙ軸モータ８９の駆動軸に取付けられている。足首関節側ｙ軸プーリ９１は、足首クロスシャフト８２に対して固定されている。ベルト９２は、足首ｙ軸モータ側プーリ９０と足首関節側ｙ軸プーリ９１に巻付けられている。足首ｙ軸モータ８９が回転すると、足首ｙ軸モータ側プーリ９０が回転する。足首ｙ軸モータ側プーリ９０が回転すると、ベルト９２を介して足首関節側ｙ軸プーリ９１が回転する。足首関節側ｙ軸プーリ９１が回転すると、足首クロスシャフト８２とともに右足首ヨーク８０のｙ軸回りの角度が変化する。足首ｙ軸モータ８９が正転したり逆転したりすると、右足先２６のつま先が右をむいたり左を向いたりする。
【００１８】
図２に良く示されているように、左脚１５は、左股関節１３、左上腿１７、左膝関節２５、左下腿１９、左足首関節２１、左足先２３を備えている。左脚１５の構成は右脚１４と同様なので、これ以上の説明は省略する。
【００１９】
図１、図２に示されているように、座席部１００は、第１フレーム１０２、第２フレーム１０４、座席１０６、右操作部１０８、左操作部１１０等を備えている。第１フレーム１０２と第２フレーム１０４は、パイプ状の部材を曲げ成形したものである。図１に良く示されているように、第１フレーム１０２は、座席１０６の座面の下面と、背当ての後面に沿う形状に形成されている。第２フレーム１０４は、第１フレーム１０２と結合されており、座席１０６の左右と前方下部に配置される。
図２に良く示されているように、第１フレーム１０２は、座席１０６の下方で、ブラケット１１２を介して腰部材６４と結合されている。座席１０６は、結合部材１１４を介してブラケット１１２と結合されている。
【００２０】
図１に良く示されているように、第２フレーム１０４には、座席１０６に座った搭乗者７５の肘関節よりも高く配置される転落防止部１０４ｂが設けられている。転落防止部１０４ｂが設けられていることにより、搭乗者７５が座席１０６の横方向に転落してしまうのが防止されている。
座席１０６の背当て後方には、第１フレーム１０２に固定されて、箱状の収容部１２０が２つ設けられている。収容部には、ロボット１０の動作を制御するコントローラや、バッテリー等が収容されている。
【００２１】
右操作部１０８は、基台部１０８ａとスティック１０８ｂを有している。左操作部１１０は、基台部１１０ａとスティック１１０ｂを有している。基台部１０８ａ、１１０ａは、第２フレーム１０４に固定されているとともに、それぞれセンサ１０８ｃ、１１０ｃを内蔵している。センサ１０８ｃ、１１０ｃは、操作された（倒された）ことによるスティック１０８ｂ、１１０ｂのストロークを検出する。搭乗者７５は、右手でスティック１０８ｂを操作し、左手でスティック１１０ｂを操作してロボット１０を操縦する。ストロークを検出したセンサ１０８ｃ、１１０ｃは、操作信号をコントローラに送信する。コントローラは、受信した操作信号を所定の制御プログラムに従って処理し、制御信号をモータ４０、４６、５４、７４、８８、８９に送信する。モータ４０、４６、５４、７４、８８、８９が制御信号に従って回転すると、ロボット１０は搭乗者７５が操縦したとおりに動作する。
【００２２】
スティック１０８ｂ、１１０ｂを倒れない（ストロークを持たない）ようにし、センサ１０８ｃ、１１０ｃをスティック１０８ｂ、１１０ｂに入力される力を検出するタイプ（フォースセンサ）とすることもできる。この場合、搭乗者７５の腕を安定させるために、手首や肘の載置部を第２フレームに固定することが好ましい。このように構成すると、ロボット１０が歩行することによって搭乗者７５が揺すられても、その動きがスティック１０８ｂ、１１０ｂに入力されるのを抑制することができる。このため、ロボット１０の操縦が容易になる。
【００２３】
図２に良く示されているように、第２フレーム１０４には、左右方向に延びる棒状のフットレスト１０４ａが設けられている。搭乗者７５は、足先をフットレスト１０４ａに載せておくことにより、自身の姿勢を安定させることができる。第２フレーム１０４のフットレスト１０４ａのさらに下方には、接地部１０４ｃが設けられている（接地部１０４ｃの機能については、後述には説明する）。
【００２４】
ロボット１０に搭乗者７５が乗り降りする場合には、座席１０６を低くする必要がある。この場合、足首関節２１、２４と股関節１３、１６ができるだけ前後方向に離れないように、すなわち、立った姿勢からロボット１０がそのまま腰を落とすようにしゃがむのが望ましい。なぜならば、足首関節２１、２４と股関節１３、１６が前後方向に離れ、座席部１００の重心が足先２３、２６よりも前に移動したり、後に移動したりするとロボット１０が前方、あるいは後方に転倒してしまうからである。
また、座席部１００の重心と股関節１３、１６の前後方向距離は、できるだけ小さいことが好ましい。座席部１００の重心と股関節１３、１６の前後方向距離が大きいと、ロボットが直立したり歩行したりしゃがんだりするときに脚１４、１５の各関節に大きな回転モーメントが作用する。このため、各関節を駆動するのに大きなパワーと電力が必要になる。
【００２５】
足首関節２１、２４と股関節１３、１６が前後方向に離れないようにし、かつ脚１４、１５を人足状態にしてロボット１０をしゃがませると、膝関節２０、２５や上腿１７、１８がフットレスト１０４ａと干渉する。フットレスト１０４ａを設けなくても、搭乗者７５の足先が膝関節２０、２５や上腿１７、１８と干渉する。この状態が図５に図示されている。よって、座席１０６をそれ以上低くすることができず、乗り降りが不便である。
【００２６】
膝関節２０、２５や上腿１７、１８がフットレスト１０４ａと干渉するのを防止するためには、フットレスト１０４ａをより高く配置すればよい。しかしながら、フットレスト１０４ａをより高く配置すると、それとともに座席１０６もより高く配置しなければならない。すると、ロボット１０の背が高くなってしまい、屋内、電車、バス、乗用車等の中で使用することができなくなってしまう。また、背が高いロボット１０は人に威圧感を与えてしまう。
【００２７】
脚１４、１５を鳥足状態にすると、ロボットをしゃがませても、膝関節２０、２５や上腿１７、１８はフットレスト１０４ａと干渉しない。図６は、この状態を図示している。膝関節２０、２５や上腿１７、１８がフットレスト１０４ａと干渉しないと、乗り降りが容易な高さまで座席１０６を低くすることができる。乗り降りが容易な座席１０６の座面の高さは、地面から４０〜６０ｃｍ程度である。第２フレーム１０４に設けられている接地部１０４ｃは、ロボット１０の動作がオフにされたり、不具合が発生したりしてロボット１０がさらに深くしゃがんだ場合に接地し、ロボット１０を安定させる。
【００２８】
図７に示されているように、ロボット１０が脚１４、１５を人足状態にして階段等の段差を昇るために脚１４、１５を高く持ち上げると、膝関節２０、２５とフットレスト１０４ａが干渉（図７のＡ）してしまう。これに対して、図８に示されているように、脚１４、１５を鳥足状態にすると、フットレスト１０４ａと干渉することなく、脚１４、１５を高く持ち上げることができる。よって、ロボット１０は、脚１４、１５を鳥足状態にすることにより、大きい段差を昇ることができる。
図９に示されているように、ロボット１０が脚１４、１５を鳥足状態にして段差を降りると、下腿１９、２２が段差と干渉（図９のＢ）する。図１０に示されているように、脚１４、１５を人足状態にして段差を降りると、下腿１９、２２と段差との干渉を避けることができる。このように、脚１４、１５を鳥足状態にしたり、人足状態にしたりするのを切り替えることにより、ロボット１０は地面の段差により柔軟に対応することができる。
【００２９】
図１１に示されているように、搭乗者７５が雨風を避けるためや、ロボット１０が転倒したときに搭乗者７５を保護するために、座席部１００を覆うキャビン１５０を設けることもできる。キャビン１５０は、本体１５０ａと、本体１５０ａに対して開閉可能なキャノピィ１５０ｂを備えている。キャノピィ１５０ｂは透明である。図１１はキャノピィ１５０ｂが閉じた状態、図１２は開いた状態を図示している。
【００３０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
従って、例えば、以下に記載するように構成することもできる。
【００３１】
（１）本発明は、背が高いロボット（例えば、股関節が搭乗者の足先高さよりも低い位置にある）にも適用できる。背が高いロボットが搭乗者を乗降させるために人足状態でしゃがむと、膝関節や上腿が乗降の邪魔になる。鳥足状態でしゃがむと、膝関節や上腿は、乗降の邪魔にならない。
【００３２】
（２）本発明を適用するのは、２足歩行型のロボットに限られない。例えば、前脚と後脚を備える４足歩行型のロボットに適用することもできる。先端部分に搭乗する４足歩行型ロボットの場合、前脚を鳥足状態にしてしゃがむことにより、前脚と搭乗者との干渉を避けることができる。また、４足歩行型ロボットでは、前脚を鳥足状態、後脚を人足状態にすることにより、狭いスペースにしゃがむことができる。
【００３３】
（３）２足歩行型ロボットで、一方の脚を鳥足状態、他方の足を人足状態にしてひざまずかせると、ひざまずいたロボットがより安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るロボットの側面図。
【図２】図１のII−II線矢視図。
【図３】実施例に係る股関節部分の詳細図。
【図４】図３のIV−IV線断面図。
【図５】実施例に係るロボットが人足状態でしゃがんだ側面図。
【図６】実施例に係るロボットが鳥足状態でしゃがんだ側面図。
【図７】実施例に係るロボットが人足状態で段差を昇っている状態の模式図。
【図８】実施例に係るロボットが鳥足状態で段差を昇っている状態の模式図。
【図９】実施例に係るロボットが鳥足状態で段差を降りている状態の模式図。
【図１０】実施例に係るロボットが人足状態で段差を降りている状態の模式図。
【図１１】実施例に係るキャビンを備えるロボットの模式図（キャノピィが閉じた状態）。
【図１２】実施例に係るキャビンを備えるロボットの模式図（キャノピィが開いた状態）。
【符号の説明】
１０：ロボット
１２：脚部
１３：左股関節
１４：右脚
１５：左脚
１６：右股関節
１７：左上腿
１８：右上腿
１９：左下腿
２０：右膝関節
２１：左足首関節
２２：右下腿
２３：左足先
２４：右足首関節
２５：左膝関節
２６：右足先
２８：股ヨーク
３０：股クロスシャフト
３２：股ｘ軸回り駆動機構
３３：股ｙ軸回り駆動機構
３４：股ｚ軸回り駆動機構
３８：股ｘ軸モータ側プーリ
３９：ベルト
４０：股ｘ軸モータ４０、４０ａ：駆動軸
４３：股関節側ｘ軸プーリ４３
４６：股ｙ軸モータ
４９：股ｙ軸モータ側プーリ
５０：股関節側ｙ軸プーリ
５２：ベルト
５４：股ｚ軸モータ
５６：股ｚ軸モータ側プーリ
５８：股関節側ｚ軸プーリ
６０：ベルト
６２：ブラケット
６４：腰部材
６６：ヨーク
７０：シャフト
７２：膝関節駆動機構
７４：膝モータ
７５：搭乗者
７６：膝関節側プーリ
７８：膝モータ側プーリ
７９：ベルト
８０：足首ヨーク
８２：足首クロスシャフト
８３：足首ｘ軸回り駆動機構
８４：足首ｙ軸回り駆動機構
８５：足首ｘ軸モータ側プーリ
８６：ベルト
８７：足首関節側ｘ軸プーリ
８８：足首ｘ軸モータ
８９：足首ｙ軸モータ
９０：足首ｙ軸モータ側プーリ
９１：足首関節側ｙ軸プーリ
９２：ベルト
１００：座席部
１０２：第１フレーム
１０４：第２フレーム、１０４ａ：フットレスト、１０４ｂ：転落防止部、１０４ｃ：接地部
１０６：座席
１０８：右操作部、１０８ａ：基台部、１０８ｂ：スティック、１０８ｃ：センサ
１１０：左操作部、１１０ａ：基台部、１１０ｂ：スティック、１１０ｃ：センサ
１１２：ブラケット
１１４：結合部材
１２０：収容部
１５０：キャビン、１５０ａ：本体、１５０ｂ：キャノピィ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットに関するものである。詳しくは、人が搭乗して歩行する搭乗型ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人が搭乗した状態で歩行する搭乗型ロボットが知られている。搭乗型ロボットは、搭乗者が座る座席と、一対の脚リンクを備えている。各脚リンクは、上腿と、上腿に対して膝関節によって回転可能に接続された下腿と、下腿に対して足首関節によって回転可能に接続された足先を有している。各上腿の上端は、座席に対して股関節によって回転可能に接続されている。搭乗型ロボットは、例えば、特許文献１に記載されている。
ロボットが立ったままだと、座席が高すぎて乗降が難しい。このため、乗降時には、脚を曲げてしゃがみ、座席を低くする必要がある。
また、搭乗型ロボット（以下「ロボット」と略す）は、背が低いことが望ましい。背が高いロボットは、人に威圧感を与えるし、屋内等を歩行することができない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１３６９５７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
人間の膝関節は、上腿に対してその延長線よりも下腿が後方側にしか回転しない。ロボットが人間のようにしゃがむと、膝関節と上腿は前方に移動する。前方に移動した膝関節と上腿は、座席の前方に突き出され、これらが乗降時の邪魔になる。
また、背が低いロボットがしゃがむと、前方に移動した膝関節や上腿が座席に座っている搭乗者の足先、あるいは搭乗者の足先を載せるフットレスト等と干渉する。このため、ロボットは、それ以上しゃがめない。従って、座席を低くすることができず、乗降が容易でない。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、乗降が容易な搭乗型ロボットを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用と効果】
上記課題を解決するために創作された人が搭乗した状態で歩行する搭乗型のロボットは、搭乗者が座る座席と一対の脚リンクを備えている。各脚リンクは、上腿と、上腿に対して膝関節によって回転可能に接続された下腿と、下腿に対して足首関節によって回転可能に接続された足先を有している。各上腿の上端は、座席に対して股関節によって回転可能に接続されている。膝関節は、上腿に対してその延長線よりも下腿が前方側に回転することを許容する。また、搭乗者の乗降時に、座席からおろした垂線よりも後方側に一対の上腿の双方を回転させ、かつ、上腿の延長線よりも前方側に一対の下腿の双方を回転させることによって、ロボットをしゃがませる。
上記のロボットの膝関節は、上腿に対してその延長線よりも下腿が前方側に回転することを許容する。このため、ロボットがしゃがむと、膝関節や上腿は後方側に移動する。したがって、ロボットがしゃがんで搭乗者が乗降するときに、膝関節や上腿が邪魔になることがない。よって、乗降が容易に行える。
【０００７】
股関節の回転中心は、搭乗者の足先高さよりも高い位置にあることが好ましい。
上記のロボットの股関節の回転中心は、搭乗者の足先高さよりも高い位置にある。このため、ロボットの背が低く、人に威圧感を与えることが防止されているし、屋内等を歩行することができる。そして、このロボットの膝関節は、上腿に対してその延長線よりも下腿が前方側に回転することを許容する。このため、ロボットがしゃがむと、膝関節や上腿は後方側に移動する。したがって、ロボットがしゃがんでも膝関節や上腿が搭乗者の足先等と干渉することがない。よって、ロボットがしゃがむと、座席が十分に低くなり、乗降が容易に行える。
【０００８】
上記のロボットにおいて、股関節が、座席からの垂線に対して上腿が前後双方に回転することを許容し、膝関節が、上腿の延長線に対して下腿が前後双方に回転することを許容することが好ましい。
また、上腿に対してその延長線よりも前方側に下腿を回転させて歩行する第１歩行（鳥足状態）と、上腿に対してその延長線よりも後方側に下腿を回転させて歩行する第２歩行（人足状態）を切り替え可能であることが好ましい。
このように構成されているロボットは、歩行する環境に、より柔軟に対応できる。
【発明の実施の形態】
後述する実施例の主要な特徴を記載する。
（形態１）ロボットは人が搭乗した状態で２足歩行する搭乗型であり、右脚と左脚からなる脚部と、脚部の上に設けられた座席部を備えている。
（形態２）右脚と左脚は、股関節で座席部と接続されている。また、右脚と左脚は、股関節に接続された上腿、上腿に膝関節で接続された下腿、下腿に足首関節で接続された足先を有している。
（形態３）右脚と左脚は、人の脚のように曲がることもできるし、鳥の脚のように曲がることもできる。
【０００９】
【実施例】
本発明のロボット１０に係る一実施例について、図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示されているように、搭乗型のロボット１０は、脚部１２と、脚部１２の上に設けられた座席部１００を備えている。座席部１００には、搭乗者７５が搭乗する。なお、図２では、搭乗者７５の図示が省略されている。また、図１、図２では、説明の便宜上、ｘ、ｙ、ｚの３軸からなる座標系を設定している。ｘ軸はロボット１０の前後方向に延びている。ｙ軸はロボット１０の左右方向に延びている。ｚ軸はロボット１０の上下方向に延びている。
【００１０】
脚部１２は、右脚１４と左脚１５から構成されている。右脚１４は、右股関節１６、右上腿１８、右膝関節２０、右下腿２２、右足首関節２４、右足先２６を備えている。
図３、図４に良く示されているように、右股関節１６は、股ヨーク２８、股クロスシャフト３０、股ｘ軸回り駆動機構３２、股ｙ軸回り駆動機構３３、股ｚ軸回り駆動機構３４等を備えている。股ヨーク２８は、下方に向かって開いた略コ字状に形成されている。図４に良く示されているように、股クロスシャフト３０は、十字状に形成されている。股ヨーク２８と右上腿１８は、股クロスシャフト３０を介して接続されている。右上腿１８は、２枚の板状の部材で構成されている。股クロスシャフト３０は、股ヨーク２８と右上腿１８に対して回転することができる。従って、右上腿１８は、股ヨーク２８に対して、ｘ軸回りとｙ軸回りの角度が可変である。
【００１１】
股ｘ軸回り駆動機構は３２は、股ｘ軸モータ４０、股ｘ軸モータ側プーリ３８、股関節側ｘ軸プーリ４３、ベルト３９を備えている。股ｘ軸モータ４０は、ヨーク２８に固定されている。股ｘ軸モータ側プーリ３８は、股ｘ軸モータ４０の駆動軸４０ａに取付けられている。股関節側ｘ軸プーリ４３は、股クロスシャフト３０に固定されている。ベルト３９は、股ｘ軸モータ側プーリ３８と股関節側ｘ軸プーリ４３に巻付けられている。股ｘ軸モータ４０が回転して股ｘ軸モータ側プーリ３８が回転すると、ベルト３９を介して股関節側ｘ軸プーリ４３も回転する。股関節側ｘ軸プーリ４３が回転すると、それに固定されている股クロスシャフト３０のｘ軸回りの角度が変化する。このため、右股関節１６のｘ軸回りの関節角が変化する。股ｘ軸モータ４０を正転したり逆転したりすることにより、右上腿１８が右側に持ち上げられたり、左側に持ち上げられたりする。
【００１２】
股ｙ軸回り駆動機構は３３は、股ｙ軸モータ４６、股ｙ軸モータ側プーリ４９、股関節側ｙ軸プーリ５０、ベルト５２を備えている。股ｙ軸モータ４６は右上腿１８に固定されている。股ｙ軸モータ側プーリ４９は、股ｙ軸モータ４６の駆動軸に取付けられている。股関節側ｙ軸プーリ５０は、股クロスシャフト３０に固定されている。ベルト５２は、股ｙ軸モータ側プーリ４９と股関節側ｙ軸プーリ５０に巻付けられている。股ｙ軸モータ４６が回転すると、股ｙ軸モータ側プーリ４９が回転する。股ｙ軸モータ側プーリ４９が回転すると、ベルト５２を介して股関節側ｙ軸プーリ５０が回転する。股関節側ｙ軸プーリ５０の回転にともなって、股クロスシャフト３０のｙ軸回りの角度が変化する。従って、右股関節１６のｙ軸回りの関節角が変化する。股ｙ軸モータ４６を正転したり逆転したりすることにより、右上腿１８を右股関節１６回りに前方側に持ち上げたり、後方側に持ち上げたりすることができる。これに対して、人間の股関節は、上腿を前方側に持ち上げることはできるが、後方側に持ち上げることはできない。
【００１３】
図３に良く示されているように、股ｚ軸回り駆動機構は３４は、股ｚ軸モータ５４、股ｚ軸モータ側プーリ５６、股関節側ｚ軸プーリ５８、ベルト６０等を備えている。股ｚ軸モータ５４はブラケット６２を介して腰部材６４に固定されている。詳しくは後述するが、腰部材６４は、座席部１００と結合されている。股ｚ軸モータ側プーリ５６は、股ｚ軸モータ５４の駆動軸に取付けられている。股関節側ｚ軸プーリ５８は、シャフト６６によって股ヨーク２８と連結されている。このため、股ヨーク２８は、股関節側ｚ軸プーリ５８とともにｚ軸回りに回転する。シャフト６６は、腰部材６４内に設けられているベアリング（図示省略）によって、回転可能に支持されている。ベルト６０は、股ｚ軸モータ側プーリ５６と股関節側ｚ軸プーリ５８に巻付けられている。股ｚ軸モータ５４が回転すると、股ｚ軸モータ側プーリ５６が回転する。股ｚ軸モータ側プーリ５６が回転すると、ベルト５２を介して股関節側ｚ軸プーリ５８が回転する。股関節側ｚ軸プーリ５８の回転にともなって股ヨーク２８は回転し、それとともに右股関節１６のｚ軸回りの関節角が変化する。股ｚ軸モータ５４が正転したり逆転したりすると、右股関節１６のｚ軸回りの関節角が一方向に変化したり、他方向に変化したりする。右股関節１６のｚ軸回りの関節角が一方向に変化したり、他方向に変化したりすると、右脚１４が内股になったり、外股になったりする。
【００１４】
右膝関節２０は、シャフト７０と膝関節駆動機構７２を備えている。シャフト７０は、右上腿１８と右下腿２２をｙ軸回りに回転可能に接続している。右下腿２２は、２枚の板状の部材から構成されている。
膝関節駆動機構７２は、膝モータ７４、膝モータ側プーリ７８、膝関節側プーリ７６、ベルト７９を有している。膝モータ７４は、右上腿１８に固定されている。膝モータ側プーリ７８は、膝モータ７４の駆動軸に取付けられている。膝関節側プーリ７６は、右下腿２２に固定されている。ベルト７９は、膝モータ側プーリ７８と膝関節側プーリ７６に巻付けられている。膝モータ４６が回転すると、膝モータ側プーリ７８が回転する。膝モータ側プーリ７８が回転すると、ベルト７９を介して膝関節側プーリ７６が回転する。膝関節側プーリ７６が回転すると、右膝関節２０のｙ軸回りの関節角が変化する。
膝モータ７４を正転したり逆転したりすることにより、右下腿２２を右膝関節２０回りに前方側に持ち上げたり、後方側に持ち上げたりすることができる。これに対して、人間の下腿は後方側に持ち上げることができるのみで、前方側に持ち上げることができない。右下腿２２を右膝関節２０回りに前方側に持ち上げると、右上腿１８と右下腿２２は前方側に向かって開いた状態（右上腿１８の延長線よりも前方側に、右下腿２２が右膝関節２０回りに回転した状態）になる。以下においては、この状態を「鳥足状態」と呼ぶ。また、人間のように、右上腿１８と右下腿２２が後方側に向かって開いた状態（右上腿１８の延長線よりも後方側に、右下腿２２が右膝関節２０回りに回転した状態）を「人足状態」と呼ぶ。本ロボット１０は、脚１４、１５を鳥足状態にも、人足状態にもすることもできる。
【００１５】
右足首関節２４は、足首ヨーク８０、足首クロスシャフト８２、足首ｘ軸回り駆動機構８３、足首ｙ軸回り駆動機構８４を備えている。足首ヨーク８０は、上方に向かって開いた略コ字状に形成されている。足首クロスシャフト８２は、股クロスシャフト３０と同様に十字状に形成されている。足首ヨーク８０と右下腿２２は、足首クロスシャフト８２を介して接続されている。足首ヨーク８０には、右足先２６が固定されている。このように右下腿２２と右足先２６が右足首関節２４を介して接続されているので、足先２６は右下腿２２に対して、ｘ軸回りとｙ軸回りの角度が可変とされている。
【００１６】
足首ｘ軸回り駆動機構は８３は、足首ｘ軸モータ８８、足首ｘ軸モータ側プーリ８５、足首関節側ｘ軸プーリ８７、ベルト８６を備えている。足首ｘ軸モータ８８は、右下腿２２に固定されている。足首ｘ軸モータ側プーリ８５は、足首ｘ軸モータ８８の駆動軸に取付けられている。足首関節側ｘ軸プーリ８７は、足首クロスシャフト８２に固定されている。ベルト８６は、足首ｘ軸モータ側プーリ８５と足首関節側ｘ軸プーリ８７に巻付けられている。足首ｘ軸モータ８８が回転すると、足首ｘ軸モータ側プーリ８５が回転する。足首ｘ軸モータ側プーリ８６が回転すると、ベルト８６を介して足首関節側ｘ軸プーリ８７が回転する。足首関節側ｘ軸プーリ８７が回転すると、足首クロスシャフト８２とともに足首ヨーク８０のｘ軸回りの角度が変化する。このため、足首ｘ軸モータ８８が正転したり逆転したりすると、右足先２６のつま先が上を向いたり下を向いたりする。
【００１７】
足首ｙ軸回り駆動機構は８４は、足首ｙ軸モータ８９、足首ｙ軸モータ側プーリ９０、足首関節側ｙ軸プーリ９１、ベルト９２を備えている。足首ｙ軸モータ８９は右下腿２２に固定されている。足首ｙ軸モータ側プーリ９０は、足首ｙ軸モータ８９の駆動軸に取付けられている。足首関節側ｙ軸プーリ９１は、足首クロスシャフト８２に対して固定されている。ベルト９２は、足首ｙ軸モータ側プーリ９０と足首関節側ｙ軸プーリ９１に巻付けられている。足首ｙ軸モータ８９が回転すると、足首ｙ軸モータ側プーリ９０が回転する。足首ｙ軸モータ側プーリ９０が回転すると、ベルト９２を介して足首関節側ｙ軸プーリ９１が回転する。足首関節側ｙ軸プーリ９１が回転すると、足首クロスシャフト８２とともに右足首ヨーク８０のｙ軸回りの角度が変化する。足首ｙ軸モータ８９が正転したり逆転したりすると、右足先２６のつま先が右をむいたり左を向いたりする。
【００１８】
図２に良く示されているように、左脚１５は、左股関節１３、左上腿１７、左膝関節２５、左下腿１９、左足首関節２１、左足先２３を備えている。左脚１５の構成は右脚１４と同様なので、これ以上の説明は省略する。
【００１９】
図１、図２に示されているように、座席部１００は、第１フレーム１０２、第２フレーム１０４、座席１０６、右操作部１０８、左操作部１１０等を備えている。第１フレーム１０２と第２フレーム１０４は、パイプ状の部材を曲げ成形したものである。図１に良く示されているように、第１フレーム１０２は、座席１０６の座面の下面と、背当ての後面に沿う形状に形成されている。第２フレーム１０４は、第１フレーム１０２と結合されており、座席１０６の左右と前方下部に配置される。
図２に良く示されているように、第１フレーム１０２は、座席１０６の下方で、ブラケット１１２を介して腰部材６４と結合されている。座席１０６は、結合部材１１４を介してブラケット１１２と結合されている。
【００２０】
図１に良く示されているように、第２フレーム１０４には、座席１０６に座った搭乗者７５の肘関節よりも高く配置される転落防止部１０４ｂが設けられている。転落防止部１０４ｂが設けられていることにより、搭乗者７５が座席１０６の横方向に転落してしまうのが防止されている。
座席１０６の背当て後方には、第１フレーム１０２に固定されて、箱状の収容部１２０が２つ設けられている。収容部には、ロボット１０の動作を制御するコントローラや、バッテリー等が収容されている。
【００２１】
右操作部１０８は、基台部１０８ａとスティック１０８ｂを有している。左操作部１１０は、基台部１１０ａとスティック１１０ｂを有している。基台部１０８ａ、１１０ａは、第２フレーム１０４に固定されているとともに、それぞれセンサ１０８ｃ、１１０ｃを内蔵している。センサ１０８ｃ、１１０ｃは、操作された（倒された）ことによるスティック１０８ｂ、１１０ｂのストロークを検出する。搭乗者７５は、右手でスティック１０８ｂを操作し、左手でスティック１１０ｂを操作してロボット１０を操縦する。ストロークを検出したセンサ１０８ｃ、１１０ｃは、操作信号をコントローラに送信する。コントローラは、受信した操作信号を所定の制御プログラムに従って処理し、制御信号をモータ４０、４６、５４、７４、８８、８９に送信する。モータ４０、４６、５４、７４、８８、８９が制御信号に従って回転すると、ロボット１０は搭乗者７５が操縦したとおりに動作する。
【００２２】
スティック１０８ｂ、１１０ｂを倒れない（ストロークを持たない）ようにし、センサ１０８ｃ、１１０ｃをスティック１０８ｂ、１１０ｂに入力される力を検出するタイプ（フォースセンサ）とすることもできる。この場合、搭乗者７５の腕を安定させるために、手首や肘の載置部を第２フレームに固定することが好ましい。このように構成すると、ロボット１０が歩行することによって搭乗者７５が揺すられても、その動きがスティック１０８ｂ、１１０ｂに入力されるのを抑制することができる。このため、ロボット１０の操縦が容易になる。
【００２３】
図２に良く示されているように、第２フレーム１０４には、左右方向に延びる棒状のフットレスト１０４ａが設けられている。搭乗者７５は、足先をフットレスト１０４ａに載せておくことにより、自身の姿勢を安定させることができる。第２フレーム１０４のフットレスト１０４ａのさらに下方には、接地部１０４ｃが設けられている（接地部１０４ｃの機能については、後述には説明する）。
【００２４】
ロボット１０に搭乗者７５が乗り降りする場合には、座席１０６を低くする必要がある。この場合、足首関節２１、２４と股関節１３、１６ができるだけ前後方向に離れないように、すなわち、立った姿勢からロボット１０がそのまま腰を落とすようにしゃがむのが望ましい。なぜならば、足首関節２１、２４と股関節１３、１６が前後方向に離れ、座席部１００の重心が足先２３、２６よりも前に移動したり、後に移動したりするとロボット１０が前方、あるいは後方に転倒してしまうからである。
また、座席部１００の重心と股関節１３、１６の前後方向距離は、できるだけ小さいことが好ましい。座席部１００の重心と股関節１３、１６の前後方向距離が大きいと、ロボットが直立したり歩行したりしゃがんだりするときに脚１４、１５の各関節に大きな回転モーメントが作用する。このため、各関節を駆動するのに大きなパワーと電力が必要になる。
【００２５】
足首関節２１、２４と股関節１３、１６が前後方向に離れないようにし、かつ脚１４、１５を人足状態にしてロボット１０をしゃがませると、膝関節２０、２５や上腿１７、１８がフットレスト１０４ａと干渉する。フットレスト１０４ａを設けなくても、搭乗者７５の足先が膝関節２０、２５や上腿１７、１８と干渉する。この状態が図５に図示されている。よって、座席１０６をそれ以上低くすることができず、乗り降りが不便である。
【００２６】
膝関節２０、２５や上腿１７、１８がフットレスト１０４ａと干渉するのを防止するためには、フットレスト１０４ａをより高く配置すればよい。しかしながら、フットレスト１０４ａをより高く配置すると、それとともに座席１０６もより高く配置しなければならない。すると、ロボット１０の背が高くなってしまい、屋内、電車、バス、乗用車等の中で使用することができなくなってしまう。また、背が高いロボット１０は人に威圧感を与えてしまう。
【００２７】
脚１４、１５を鳥足状態にすると、ロボットをしゃがませても、膝関節２０、２５や上腿１７、１８はフットレスト１０４ａと干渉しない。図６は、この状態を図示している。膝関節２０、２５や上腿１７、１８がフットレスト１０４ａと干渉しないと、乗り降りが容易な高さまで座席１０６を低くすることができる。乗り降りが容易な座席１０６の座面の高さは、地面から４０〜６０ｃｍ程度である。第２フレーム１０４に設けられている接地部１０４ｃは、ロボット１０の動作がオフにされたり、不具合が発生したりしてロボット１０がさらに深くしゃがんだ場合に接地し、ロボット１０を安定させる。
【００２８】
図７に示されているように、ロボット１０が脚１４、１５を人足状態にして階段等の段差を昇るために脚１４、１５を高く持ち上げると、膝関節２０、２５とフットレスト１０４ａが干渉（図７のＡ）してしまう。これに対して、図８に示されているように、脚１４、１５を鳥足状態にすると、フットレスト１０４ａと干渉することなく、脚１４、１５を高く持ち上げることができる。よって、ロボット１０は、脚１４、１５を鳥足状態にすることにより、大きい段差を昇ることができる。
図９に示されているように、ロボット１０が脚１４、１５を鳥足状態にして段差を降りると、下腿１９、２２が段差と干渉（図９のＢ）する。図１０に示されているように、脚１４、１５を人足状態にして段差を降りると、下腿１９、２２と段差との干渉を避けることができる。このように、脚１４、１５を鳥足状態にしたり、人足状態にしたりするのを切り替えることにより、ロボット１０は地面の段差により柔軟に対応することができる。
【００２９】
図１１に示されているように、搭乗者７５が雨風を避けるためや、ロボット１０が転倒したときに搭乗者７５を保護するために、座席部１００を覆うキャビン１５０を設けることもできる。キャビン１５０は、本体１５０ａと、本体１５０ａに対して開閉可能なキャノピィ１５０ｂを備えている。キャノピィ１５０ｂは透明である。図１１はキャノピィ１５０ｂが閉じた状態、図１２は開いた状態を図示している。
【００３０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
従って、例えば、以下に記載するように構成することもできる。
【００３１】
（１）本発明は、背が高いロボット（例えば、股関節が搭乗者の足先高さよりも低い位置にある）にも適用できる。背が高いロボットが搭乗者を乗降させるために人足状態でしゃがむと、膝関節や上腿が乗降の邪魔になる。鳥足状態でしゃがむと、膝関節や上腿は、乗降の邪魔にならない。
【００３２】
（２）本発明を適用するのは、２足歩行型のロボットに限られない。例えば、前脚と後脚を備える４足歩行型のロボットに適用することもできる。先端部分に搭乗する４足歩行型ロボットの場合、前脚を鳥足状態にしてしゃがむことにより、前脚と搭乗者との干渉を避けることができる。また、４足歩行型ロボットでは、前脚を鳥足状態、後脚を人足状態にすることにより、狭いスペースにしゃがむことができる。
【００３３】
（３）２足歩行型ロボットで、一方の脚を鳥足状態、他方の足を人足状態にしてひざまずかせると、ひざまずいたロボットがより安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るロボットの側面図。
【図２】図１のII−II線矢視図。
【図３】実施例に係る股関節部分の詳細図。
【図４】図３のIV−IV線断面図。
【図５】実施例に係るロボットが人足状態でしゃがんだ側面図。
【図６】実施例に係るロボットが鳥足状態でしゃがんだ側面図。
【図７】実施例に係るロボットが人足状態で段差を昇っている状態の模式図。
【図８】実施例に係るロボットが鳥足状態で段差を昇っている状態の模式図。
【図９】実施例に係るロボットが鳥足状態で段差を降りている状態の模式図。
【図１０】実施例に係るロボットが人足状態で段差を降りている状態の模式図。
【図１１】実施例に係るキャビンを備えるロボットの模式図（キャノピィが閉じた状態）。
【図１２】実施例に係るキャビンを備えるロボットの模式図（キャノピィが開いた状態）。
【符号の説明】
１０：ロボット
１２：脚部
１３：左股関節
１４：右脚
１５：左脚
１６：右股関節
１７：左上腿
１８：右上腿
１９：左下腿
２０：右膝関節
２１：左足首関節
２２：右下腿
２３：左足先
２４：右足首関節
２５：左膝関節
２６：右足先
２８：股ヨーク
３０：股クロスシャフト
３２：股ｘ軸回り駆動機構
３３：股ｙ軸回り駆動機構
３４：股ｚ軸回り駆動機構
３８：股ｘ軸モータ側プーリ
３９：ベルト
４０：股ｘ軸モータ４０、４０ａ：駆動軸
４３：股関節側ｘ軸プーリ４３
４６：股ｙ軸モータ
４９：股ｙ軸モータ側プーリ
５０：股関節側ｙ軸プーリ
５２：ベルト
５４：股ｚ軸モータ
５６：股ｚ軸モータ側プーリ
５８：股関節側ｚ軸プーリ
６０：ベルト
６２：ブラケット
６４：腰部材
６６：ヨーク
７０：シャフト
７２：膝関節駆動機構
７４：膝モータ
７５：搭乗者
７６：膝関節側プーリ
７８：膝モータ側プーリ
７９：ベルト
８０：足首ヨーク
８２：足首クロスシャフト
８３：足首ｘ軸回り駆動機構
８４：足首ｙ軸回り駆動機構
８５：足首ｘ軸モータ側プーリ
８６：ベルト
８７：足首関節側ｘ軸プーリ
８８：足首ｘ軸モータ
８９：足首ｙ軸モータ
９０：足首ｙ軸モータ側プーリ
９１：足首関節側ｙ軸プーリ
９２：ベルト
１００：座席部
１０２：第１フレーム
１０４：第２フレーム、１０４ａ：フットレスト、１０４ｂ：転落防止部、１０４ｃ：接地部
１０６：座席
１０８：右操作部、１０８ａ：基台部、１０８ｂ：スティック、１０８ｃ：センサ
１１０：左操作部、１１０ａ：基台部、１１０ｂ：スティック、１１０ｃ：センサ
１１２：ブラケット
１１４：結合部材
１２０：収容部
１５０：キャビン、１５０ａ：本体、１５０ｂ：キャノピィ
Claims (3)
- 人が搭乗した状態で歩行するロボットであり、搭乗者が座る座席と一対の脚リンクを備えており、
各脚リンクは、上腿と、上腿に対して膝関節によって回転可能に接続された下腿と、下腿に対して足首関節によって回転可能に接続された足先を有し、
各上腿の上端は、座席に対して股関節によって回転可能に接続されており、
膝関節は、上腿に対してその延長線よりも前方側に下腿が回転することを許容し、
搭乗者の乗降時に、座席からおろした垂線よりも後方側に一対の上腿の双方を回転させ、かつ、上腿の延長線よりも前方側に一対の下腿の双方を回転させることによって、ロボットをしゃがませることを特徴とする搭乗型ロボット。 - 前記股関節の回転中心が、搭乗者の足先高さよりも高い位置にあることを特徴とする請求項１に記載の搭乗型ロボット。
- 上腿に対してその延長線よりも前方側に下腿を回転させて歩行する第１歩行と、上腿に対してその延長線よりも後方側に下腿を回転させて歩行する第２歩行を切り替え可能な請求項１又は２に記載の搭乗型ロボット。
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