JP4539838B2

JP4539838B2 - 搭乗型ロボットの座席の姿勢保持方法

Info

Publication number: JP4539838B2
Application number: JP2004348940A
Authority: JP
Inventors: 一中山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-12-01
Also published as: JP2006150568A

Description

本発明は、人が搭乗するための座席と、該座席に連結される脚部とを有し、脚部を屈伸させることにより、座席を昇降させる搭乗型ロボットの座席の姿勢保持方法に関するものである。

一般に、図４及び図５に示すように、搭乗型ロボット５０は、人が搭乗するための座席２と、該座席２に連結される一対の脚部３、３とを有しており、これら一対の脚部３、３を、上下方向略中間部で屈曲させることにより、座席２を、その姿勢を保持しながら人が乗降できる位置まで降下、停止させて、人の乗降を行うようにしている。そして、この搭乗型ロボット５０は、人を座席２に搭乗させ最上位に上昇させた状態で、一対の脚部３、３の作動により歩行できる構成となっている。

そこで、上述した搭乗型ロボット５０において、各脚部３、３を屈伸させて、座席２をその姿勢を保持しながら昇降させる構成について、図４及び図５に基いて説明する。
図４及び図５に示すように、各脚部３は、上部フレーム１０及び下部フレーム１１を有している。この下部フレーム１１の下端は、第１モータ４の出力軸４ａに接続されると共に、下部フレーム１１の上端は、第２モータ５本体に接続されている。また、上部フレーム１０の下端は、第２モータ５の出力軸５ａに接続されると共に、上部フレーム１０の上端は、第３モータ６本体に接続されている。さらに、第３モータ６の出力軸６ａは、座席２の側壁に接続されている。

そして、まず、座席２を降下させて、図４の状態から図５の状態にする搭乗型ロボット５０の作用を説明する。
図４及び図５に示すように、第１モータ４の出力軸４ａを時計回り方向に、第２モータ５の出力軸５ａを反時計回り方向に駆動させると、第２モータ５本体が、後方に回動すると共に、上部フレーム１０及び下部フレーム１１が、第２モータ５を支点に閉じる方向に回動する。さらに、座席２が降下している間、第３モータ６の出力軸６ａは、時計回り方向に駆動されており、その姿勢が保持されている。そして、座席２が地面と近接した位置まで降下すると、座席２の姿勢を保持するため、第１〜第３モータ４〜６の出力軸４ａ〜６ａがロックされて、図５の状態となる。

次に、座席２を上昇させて、図５の状態から図４の状態にする搭乗型ロボット５０の作用を説明する。
図４及び図５に示すように、第１モータ４の出力軸４ａを反時計回り方向に、第２モータ５の出力軸５ａを時計回り方向に駆動させると、第２モータ５本体が、第１モータ４を支点に前方に回動すると共に、上部フレーム１０及び下部フレーム１１が、第２モータ５を支点に開く方向に回動する。さらに、座席２が上昇している間、第３モータ６の出力軸６ａは、反時計回り方向に駆動されており、その姿勢が保持されている。そして、上部フレーム１０及び下部フレーム１１が直列に立設されると共に、座席２が最上位まで上昇すると、第１〜第３モータ４〜６の出力軸４ａ〜６ａがロックされて、図４の状態となる。

しかしながら、特に、図５の状態、すなわち、座席２が人が乗降できる位置まで降下した状態では、座席２の姿勢を保持して停止させる必要があるが、人が乗降する際、人が座席２に手を沿えながら腰を下ろそうとするため、座席２に外力が作用して、作用した荷重が第１〜第３モータ４〜６の許容トルクよりも大きくなり、座席２の姿勢が崩れる虞があった。また、図５の状態において、第１〜第３モータ４〜６への電力の供給が遮断されると、座席２の姿勢を保持することができなくなるという問題点があった。

そこで、特許文献１には、二脚歩行式人型ロボットの各関節部に、各関節部の揺動部分を機械的駆動限界位置を抑止するためのストッパ機構が備えられており、各関節部の揺動部分がストッパ機構により確実に機械的駆動限界位置で停止されて、各関節部が機械的駆動限界位置を越えて揺動することを防ぐことが開示されている。
特開２００４−１８８５３０号公報

しかしながら、特許文献１の発明におけるストッパ機構は、各関節部が機械的駆動限界位置を越えて揺動することを防ぐために設けられているだけであり、このストッパ機構を搭乗型ロボットに採用した場合に、搭乗型ロボットの座席の降下位置において、座席をその姿勢を安定的に保持して停止させることは不可能である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、人が搭乗できる位置付近まで降下させた座席に外力が作用したり、アクチュエータへの電力の供給が遮断された場合でも、座席の姿勢を保持させて停止させることができる搭乗型ロボットの座席の姿勢保持方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に記載した搭乗型ロボットの座席の姿勢保持方法の発明は、人が搭乗するための座席と、該座席に連結される脚部とを有する搭乗型ロボットで、前記脚部を屈曲させて、前記座席を人が乗降できる位置まで降下させて停止させる座席の姿勢保持方法において、まず、前記座席、及び前記脚部を構成する互いに連結された複数のフレームをそれぞれ回動させる複数のアクチュエータを駆動させて、前記座席を、その姿勢を保持しながら前記脚部を前記各フレームの連結位置で屈曲させると共に、人が乗降できる位置付近まで降下させ、その後、前記複数のアクチュエータへの電力の供給を遮断し、前記座席の自重によって前記各フレームをストッパ機構に当接させて、前記座席をその姿勢を保持して停止させることを特徴とするものである。

搭乗型ロボットは、座席を降下させる際には、まず、複数のアクチェータを駆動させれば、座席は、その姿勢が保持されながら、脚部が各フレームの連結位置で屈曲されて、人が乗降できる位置付近まで降下される。そして、その位置において複数のアクチュエータへの電力の供給が遮断された場合でも、座席は、その自重と保持手段とが協働することにより、姿勢が保持された状態で停止される。また、搭乗型ロボットでは、ストッパ機構により、座席の自重による自身の回動、及び座席の自重による各フレームの回動がそれぞれ規制され、座席の姿勢が保持される。

請求項１に記載した搭乗型ロボットの座席の姿勢保持方法の発明では、まず、座席、及び脚部を構成する互いに連結された複数のフレームをそれぞれ回動させる複数のアクチュエータを駆動させれば、座席は、その姿勢が保持されながら、脚部が各フレームの連結位置で屈曲されて、人が乗降できる位置付近まで降下される。そして、その位置において、複数のアクチュエータへの電力の供給を遮断して、座席の自重によって各フレームをストッパ機構に当接させることで、座席の姿勢を保持して停止される。

本発明によれば、人が搭乗できる位置付近まで降下させた座席に外力が作用したり、アクチュエータへの電力の供給が遮断された場合でも、座席の姿勢を保持させて停止させることが可能な搭乗型ロボットの姿勢保持方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図１〜図３に基いて詳細に説明する。従来例と同一部品又は相当する部品については、同じ符号を付けて説明する。
本発明の実施の形態に係る搭乗型ロボット１は、図１〜図３に示すように、人が搭乗するための座席２と、該座席２の底部から下方に延設される一対の脚部３、３とを有しており、この一対の脚部３、３のそれぞれを上下方向略中間部で屈伸させることにより、座席２を、その姿勢を保持した状態で昇降させると共に、人を座席２に搭乗させ最上位に上昇させた状態で、一対の脚部３、３の作動により歩行できる構成となっている。

そして、上述の搭乗型ロボット１において、一対の脚部３、３のそれぞれを、その上下方向略中間部で屈伸させて、座席２を昇降させる構成を図１〜図３に基いて説明する。
一対の脚部３、３は、座席２の底部から下方に向けてそれぞれ延設されている。これら一対の脚部３、３の両側面間の幅Ｗは、座席２の幅Ｙよりも短く設定されている。また、各脚部３、３にはそれぞれ、下から順に第１〜第３モータ（アクチュエータ）４〜６が配設されている。
図１〜図３に示すように、各脚部３は、上部フレーム１０と、この上部フレーム１０の下端に第２モータ５を介して連結された下部フレーム１１と、この下部フレーム１１の下端に第１モータ４を介して連結された足フレーム１２とから構成されている。上部フレーム１０は、対向する一対の左右フレーム１０ａ、１０ｂで構成されている。下部フレーム１１は、上部フレーム１０の左右フレーム１０ａ、１０ｂの内側に位置し、対向する一対の左右フレーム１１ａ、１１ｂで構成されている。また、足フレーム１２は、地面に当接されるように水平方向に延び、その上方には、第１モータ４が取付金具１３を介して固定されている。
また、下部フレーム１１の下端は第１モータ４の出力軸４ａに接続されており、詳細には、下部フレーム１１の右フレーム１１ａの下端が第１モータ４の出力軸４ａに接続されると共に、左フレーム１１ｂの下端が第１モータ４本体に連結される軸部に回動自在に支持されている。また、下部フレーム１１の上端、すなわち、左右フレーム１１ａ、１１ｂのそれぞれの上端が、第２モータ５本体に接続されている。
これにより、第１モータ４が駆動されると、下部フレーム１１及び第２モータ５が、第１モータ４を支点に回動するようになる。

また、上部フレーム１０の下端は第２モータ５の出力軸５ａに接続されており、詳細には、上部フレーム１０の右フレーム１０ａの下端が第２モータ５の出力軸５ａに接続されると共に、左フレーム１０ｂの下端が第２モータ５本体に回動自在に支持されている。この上部フレーム１０の上端、すなわち、左右フレーム１０ａ、１０ｂのそれぞれの上端が、第３モータ６本体に接続されている。
これにより、第２モータ５が駆動されると、上部フレーム１０及び第３モータ６が、第２モータ５を支点に回動するようになる。

座席２の底部で、その内部には、上部フレーム１０の上端に接続された第３モータ６が配され、その出力軸６ａが座席２の一側壁に接続されており、第３モータ６が駆動されると、座席２が第３モータ６の出力軸６ａを支点に回動するようになる。

次に、本発明の実施の形態に係る搭乗型ロボット１に備えた保持手段であるストッパ機構１５を、図１〜図３に基いて説明する。
このストッパ機構１５は、座席２の自重による上部フレーム１０及び下部フレーム１１のそれぞれの回動を規制するための第１〜第３ストッパ２１〜２３を有しており、また、座席２の自重による座席２自身の回動を規制するため、座席２に設けた切欠き部２６の後端面２６ｂを、上部フレーム１０の後端面２５に直接当接させて、座席２自身の回動を規制するように構成されている。
具体的には、次のように構成されている。図１及び図３に示すように、足フレーム１２の後方には、足フレーム１２の上面から第１ストッパ２１が上方に突設されている。この第１ストッパ２１の上面は、略水平方向に延びる水平面２１ａに形成されている。
下部フレーム１１の下部には、図１及び図２に示すように、その左右フレーム１１ａ、１１ｂを掛け渡すように、板材をコ字状に折り曲げて構成した第２ストッパ２２が備えられている。この第２ストッパ２２は、その後面が左右フレーム１１ａ、１１ｂの後端面から後方に突設されるように、左右フレーム１１ａ、１１ｂに固着されている。この第２ストッパ２２の後面は、後斜上方に傾斜する傾斜面２２ａに形成されている。
そして、第１ストッパ２１及び第２ストッパ２２は、下部フレーム１１が時計周り方向に回動した際、第１ストッパ２１の水平面２１ａと第２ストッパ２２の傾斜面２２ａとが当接される所定位置にそれぞれ設けられている。

また、下部フレーム１１の上部には、図１及び図２に示すように、その左右フレーム１１ａ、１１ｂを掛け渡すように、板材をコ字状に折り曲げて構成した第３ストッパ２３が備えられている。この第３ストッパ２３は、その前面が左右フレーム１１ａ、１１ｂの前端面から前方に突設されるように、左右フレーム１１ａ、１１ｂに固着されている。この第３ストッパ２３の前面の上部は、前斜下方に傾斜する傾斜面２３ａに形成されている。

また、図１に示すように、座席２を構成する両側壁の底面で、その後端には、内側に切欠かれた切欠き部２６が設けられている。この切欠き部２６の上面は、前斜上方に傾斜する傾斜面２６ａに形成されている。

次に、本発明の実施の形態に係る搭乗型ロボット１の作用を説明する。
まず、座席２を、図１の状態からその姿勢を保持しながら、図３の人が乗降できる位置まで降下させて、その状態を保持して停止させる方法を説明する。
第１モータ４の出力軸４ａを時計回り方向に、第２モータ５の出力軸５ａを反時計回り方向に駆動させると、第２モータ５本体が、第１モータ４を支点に後方に回動すると同時に、上部フレーム１０及び下部フレーム１１が、第２モータ５を支点に閉じる方向に回動する。さらに、上部フレーム１０及び下部フレーム１１が閉じる方向に回動される間、第３モータ６の出力軸６ａは、時計回り方向に駆動されて、座席２全体が前方に傾くのを防ぎ、その姿勢を保持した状態で降下するようになる。

そして、座席２の下端が地面に近接した位置まで降下して、第１〜第３モータ４〜６への電力の供給が遮断されると、図３に示すように、座席２の自重によって、下部フレーム１１の第２ストッパ２２の傾斜面２２ａが、足フレーム１２の第１ストッパ２１の水平面２１ａに当接して、座席２の自重による下部フレーム１１の時計回り方向の回動が規制される。また、座席２の自重によって、上部フレーム１０を構成する左右フレーム１０ａ、１０ｂの前端面２７、２７が、下部フレーム１１の第３ストッパ２３の傾斜面２３ａに当接して、座席２の自重による上部フレーム１０の反時計回り方向の回動が規制される。さらには、座席２の自重によって、座席２の両側壁に設けた切欠き部２６、２６の傾斜面２６ａ、２６ａの後端を結ぶ後端面２６ｂが、上部フレーム１０を構成する左右フレーム１０ａ、１０ｂの後端面２５、２５に当接して、座席２の自重による座席２自身の時計回り方向の回動が規制される。

次に、座席２を、図３の状態から図１の状態まで上昇させる方法について説明する。
降下時とは逆方向で、第１モータ４の出力軸４ａを反時計回り方向に、第２モータ５の出力軸５ａを時計回り方向に駆動させると、第２モータ５本体が、第１モータ４を支点に前方に回動すると同時に、上部フレーム１０及び下部フレーム１１が、第２モータ５を支点に開く方向に回動する。さらに、上部フレーム１０及び下部フレーム１１が開く方向に回動される間、第３モータ６の出力軸６ａは、反時計回り方向に駆動されて、座席２全体が後方に傾くのを防ぎ、その姿勢を保持した状態で上昇するようになる。この時、第１〜第３ストッパ２１〜２３及び座席２に設けた切欠き部２６は、座席２の上昇動作に何等影響を及ぼすことはない。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、第１〜第３モータ４〜６をそれぞれ駆動させて、図１の状態における座席２をその姿勢を保持させながら、図３に示すように、人が搭乗できる位置付近まで降下させた後、第１〜第３モータ４〜６への電力の供給が遮断される。そして、座席２の自重により、下部フレーム１１に設けた第２ストッパ２２の傾斜面２２ａが、足フレーム１２に設けた第１ストッパ２１の水平面２１ａに当接しつつ下部フレーム１１の時計回り方向の回動が規制される。また、座席２の自重により、上部フレーム１０を構成する左右フレーム１０ａ、１０ｂの前端面２７、２７が、下部フレーム１１に設けた第３ストッパ２３の傾斜面２３ａに当接しつつ上部フレーム１０の反時計回り方向の回動が規制される。さらには、座席２の自重により、座席２の両側壁に設けた切欠き部２６、２６の傾斜面２６ａ、２６ａの後端を結ぶ後端面２６ｂが、上部フレーム１０を構成する左右フレーム１０ａ、１０ｂの後端面２５、２５に当接することにより、座席２自身の時計回り方向の回動が規制される。
これにより、座席２は、人が乗降できる位置まで降下した時点で、外力が作用したり、第１〜第３モータ４〜６への電力の供給が遮断された場合でも、その姿勢を保持して停止される。

図１は、本発明の実施の形態に係る搭乗型ロボットの側面図で、座席が最も上昇した状態を示す側面図である。図２は、図１の正面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る搭乗型ロボットの側面図で、座席が最も降下した状態を示す側面図である。図４は、従来の搭乗型ロボットの側面を模式的に示した図で、座席が最も上昇した状態を示す模式図である。図５は、従来の搭乗型ロボットの側面を模式的に示した図で、座席が最も降下した状態を示す模式図である。

符号の説明

１搭乗型ロボット、２座席、３脚部、４第１モータ（アクチュエータ）、５第２モータ（アクチュエータ）、６第３モータ（アクチュエータ）、１０上部フレーム、１１下部フレーム、１２足フレーム、１５ストッパ機構（保持手段）、２１第１ストッパ、２１ａ水平面、２２第２ストッパ、２２ａ傾斜面、２３第３ストッパ、２３ａ傾斜面、２５後端面、２６切欠き部、２６ｂ後端面、２７前端面

Claims

人が搭乗するための座席と、該座席に連結される脚部とを有する搭乗型ロボットで、前記脚部を屈曲させて、前記座席を人が乗降できる位置まで降下させて停止させる座席の姿勢保持方法において、
まず、前記座席、及び前記脚部を構成する互いに連結された複数のフレームをそれぞれ回動させる複数のアクチュエータを駆動させて、前記座席を、その姿勢を保持しながら前記脚部を前記各フレームの連結位置で屈曲させると共に、人が乗降できる位置付近まで降下させ、その後、前記複数のアクチュエータへの電力の供給を遮断し、前記座席の自重によって前記各フレームをストッパ機構に当接させて、前記座席をその姿勢を保持して停止させることを特徴とする搭乗型ロボットの座席の姿勢保持方法。