JP6442457B2 - Robot structure - Google Patents
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Description
本発明は、水平方向に延びる軸回りに頭部を回動可能なロボットの構造に関するものである。 The present invention is a head about an axis extending in the horizontal direction related to the structure of the rotatable robot.
特許文献1に示されている従来のロボットの構造は、頭部駆動エアーシリンダを作動させることにより、胴部に対して頭部を前後に回動可能に構成されている。
Structure of the conventional robot shown in
しかしながら、特許文献1に示された従来のロボットの構造は、頭部の動作が前後に回動するだけなので、人間がロボットに接したとき、ロボットに対して人間に近い印象を受けないため親近感が湧き難いという問題があった。
However, the structure of the conventional robot shown in
本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、頭部を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することで、ロボットに接したとき、ロボットに対してより人間に近い印象を受け親近感が湧くロボットの構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve such a problem, it also to be rotatable in the horizontal direction but the head only vertical, when in contact with the robot, to the robot for the purpose of more that sense of closeness received a close impression humans is to provide a structure Yu black bot Te.
この目的を達成するために、本発明に係るロボットの構造は、水平方向に延びる第1の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、上下方向に延びる第2の軸回りに前記基部材が回動可能に頭部支持フレームに軸支され、前記基部材に対して前記頭部を前記第1の軸回りに相対回動させる第1の駆動装置が、前記第1の軸に対して直交する水平方向に離間した位置に位置付けられると共に、第1のブラケットを介して前記基部材に固定され、前記頭部支持フレームに対して前記基部材を前記第2の軸回りに相対回動させる第2の駆動装置が第2のブラケットを介して前記頭部支持フレームに固定され、前記第1の駆動装置は電動モータからなり、該電動モータと前記頭部とはリンク機構を介して連結され、前記リンク機構は、前記電動モータに一端部が連結される棒状のリンク部材を備え、前記電動モータの回転駆動力により前記リンク部材がその長手方向に沿う方向に移動することで前記リンク部材による押圧力が発生し、前記押圧力がばね部材を介して前記リンク部材から前記頭部に伝達されることで前記第1の軸回りに前記頭部が回動するように構成されたものである。 In order to achieve this object, the structure of the robot according to the present invention is such that the head is pivotally supported by the base member so as to be rotatable about the first axis extending in the horizontal direction and the second axis extending in the vertical direction. The base member is pivotally supported by a head support frame so as to be pivotable, and a first drive device for rotating the head relative to the base member around the first axis is configured as follows. It is positioned at a position separated in a horizontal direction perpendicular to the axis, and is fixed to the base member via a first bracket, and the base member is rotated around the second axis with respect to the head support frame. A second drive device for relative rotation is fixed to the head support frame via a second bracket , the first drive device is composed of an electric motor, and the electric motor and the head have a link mechanism. The link mechanism is connected to the electric motor. The link member is moved in a direction along the longitudinal direction by the rotational driving force of the electric motor to generate a pressing force by the link member, and the pressing force Is transmitted from the link member to the head via a spring member, so that the head rotates around the first axis .
請求項2に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項1に記載のロボットの構造において、胴部と脚部とをさらに備え、前記胴部は、該胴部の外表面部を構成する中空の胴殻部を備え、前記脚部は、該脚部の外表面部を構成する中空の脚殻部と、地面に接地して前記ロボットの重力を支持した状態で前記地面上を転動可能な車輪とを備え、前記頭部支持フレームは、前記胴殻部と前記脚殻部とで囲まれる空間に配置され、かつ、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部と、これらの第一側面部の上端部同士を連結する第一上面部とを備え、前記基部材が前記第2の軸回りに回動可能に前記第一上面部に軸支され、前記左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されていることを特徴とするものである。
Structure of robot according to the invention described in 請 Motomeko 2, in the structure of the robot according to
請求項3に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項2に記載のロボットの構造において、前記左右一対の第一側面部と前記第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、前記基部材が前記第一上面部によって軸支されていることを特徴とするものである。
請求項4に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項2または請求項3に記載のロボットの構造において、前記脚部は、前記脚殻部の内側に配置される脚部フレームをさらに備え、前記頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えていることを特徴とするものである。
A robot structure according to a third aspect of the present invention is the robot structure according to the second aspect, wherein the pair of left and right first side surface portions and the first upper surface portion are configured by separate members, The base member is pivotally supported by the first upper surface portion.
A robot structure according to a fourth aspect of the present invention is the robot structure according to the second or third aspect , wherein the leg portion further includes a leg frame disposed inside the leg shell portion. The head support frame includes a pair of left and right second side surfaces whose inner side surfaces are substantially parallel to each other with a gap in the left and right direction and whose lower end portions are supported by the leg frame, and these second side surfaces. And a second upper surface portion that connects the lower end portions of the pair of left and right first side surface portions.
請求項5に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項4に記載のロボットの構造において、前記左右一対の第一側面部の左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部の左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、前記第二上面部の左右方向中央部に前記左右一対の第一側面部が固定され、前記左右一対の第一側面部に対して前記左右一対の上肢を左右一対の第3の軸回りにそれぞれ個別に相対回動させる左右一対の第3の駆動装置が前記左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、前記第二上面部の直上にそれぞれ配置されていることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the robot according to the fourth aspect, wherein the distance between the outer surfaces in the left-right direction of the pair of left and right first side surfaces is the second pair of left and right second sides. The distance between the outer side surfaces in the left-right direction of the side surface portion and the width of the second upper surface portion are set to be smaller than the width in the left-right direction. And a pair of left and right third drive devices for individually rotating the pair of left and right upper limbs around the pair of left and right third axes with respect to the pair of left and right first side surfaces, respectively. It is arranged on the outer side in the left-right direction of the side surface part and directly above the second upper surface part.
請求項6に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項2ないし請求項5のうち何れか一つに記載のロボットの構造において、前記第2の駆動装置の駆動力が伝達されて前記頭部を前記第2の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、前記左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されていることを特徴とするものである。
請求項7に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項1ないし請求項6のうち何れか一つに記載のロボットの構造において、前記基部材は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部と、これらの基部材側面部の下端部同士を連結する基部材下面部とを備え、前記頭部は、該頭部の外表面部を構成する中空の頭殻部と、該頭殻部を支持する頭部主フレームと、該頭部主フレームを支持する頭部副フレームとを備え、前記頭部副フレームは、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部と、これらの頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部とを備え、前記頭部主フレームは、その中央部の面部が前記連結面部の面部に当接された状態で前記連結面部に固定され、前記一対の頭部副フレーム側面部と前記一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、前記一対の頭部副フレーム側面部が前記第1の軸回りに回動可能に前記一対の基部材側面部に軸支されていることを特徴とするものである。
Structure of robot according to the invention described in claim 6, claim in 2 and structure of a robot according to any one of
A robot structure according to a seventh aspect of the present invention is the robot structure according to any one of the first to sixth aspects, wherein the base members are spaced apart from each other in the horizontal direction. Are provided with a pair of base member side surface portions facing substantially parallel to each other and a base member lower surface portion connecting lower end portions of these base member side surface portions, and the head portion constitutes an outer surface portion of the head portion. A hollow scalp portion; a head main frame that supports the head shell portion; and a head sub frame that supports the head main frame, the head sub frame being spaced apart in the horizontal direction. A pair of head sub-frame side portions facing substantially parallel to each other, and connecting surface portions that connect corresponding side edges of these head sub-frame side portions; The continuous surface portion is in contact with the surface portion of the connecting surface portion. The pair of head sub-frames in a state where the pair of head sub-frame side surfaces and the pair of base member side surface portions are superposed so that the inner side surfaces thereof are substantially parallel to each other. The side surface portions are pivotally supported by the pair of base member side surface portions so as to be rotatable around the first axis.
請求項1記載の発明によれば、上下方向に延びる第2の軸回りに基部材が回動可能に頭部支持フレームの上部に軸支され、頭部支持フレームに対して基部材を第2の軸回りに第2の駆動装置により相対回動させるように構成されている。このため、頭部支持フレームに対して頭部を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することができるので、人間がロボットに接したとき、ロボットに対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く。
また、請求項1記載の発明によれば、第1の駆動装置が第1のブラケットを介して基部材に固定されている。このため、基部材に対して頭部が第1の軸回りに回動するとき、第1の駆動装置は頭部に連れ回されて移動することがないので、その分、第1の軸回りに頭部が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第1の駆動装置によって頭部を第1の軸回りに円滑に回動させることができると共に第1の駆動装置に必要な駆動力を小さくすることができる。
また、請求項1記載の発明によれば、第2の駆動装置が第2のブラケットを介して頭部支持フレームに固定されている。このため、頭部支持フレームに対して基部材が頭部と共に第2の軸回りに回動するとき、第2の駆動装置は基部材および頭部に連れ回されて移動することがないので、その分、第2の軸回りに基部材および頭部が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第2の駆動装置によって基部材および頭部を第2の軸回りに円滑に回動させることができると共に第2の駆動装置に必要な駆動力を小さくすることができる。
According to the first aspect of the present invention, the base member is pivotally supported on the upper portion of the head support frame so as to be rotatable around the second axis extending in the vertical direction, and the second base member is supported with respect to the head support frame. The second drive device is configured to relatively rotate around the axis. For this reason, the head can be configured to be able to rotate not only in the vertical direction but also in the horizontal direction with respect to the head support frame. A sense of familiarity is received.
According to the first aspect of the present invention, the first driving device is fixed to the base member via the first bracket. For this reason, when the head rotates about the first axis with respect to the base member, the first drive device does not move by being rotated by the head. In addition, the inertial force when the head rotates can be reduced. As a result, the head can be smoothly rotated around the first axis by the first driving device, and the driving force required for the first driving device can be reduced.
According to the first aspect of the present invention, the second driving device is fixed to the head support frame via the second bracket. For this reason, when the base member rotates around the second axis with the head relative to the head support frame, the second drive device does not move with the base member and the head. Accordingly, the inertial force when the base member and the head turn around the second axis can be reduced. As a result, the base member and the head can be smoothly rotated around the second axis by the second driving device, and the driving force required for the second driving device can be reduced.
また、請求項1記載の発明によれば、第1の駆動装置は電動モータからなり、電動モータと頭部とはリンク機構を介して連結され、電動モータの回転動力によりリンク機構のリンク部材がその長手方向に沿う方向に移動してリンク部材による押圧力が発生し、そのリンク部材による押圧力がばね部材を介してリンク部材から頭部に伝達されることで第1の軸回りに頭部が回動するように構成されている。このため、電動モータの回転駆動力がリンク部材から頭部に伝達されるときにばね部材によって緩衝されて伝達される。この結果、電動モータの回転駆動力が伝達される各部材が損傷する虞はなく、頭部が衝撃的に揺動する虞もない。
請求項2記載の発明によれば、第1の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、基部材が第2の軸回りに回動可能に第一上面部に軸支され、左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されている。このため、本発明に係るロボットの構造の設計を一旦、完了した後に、該ロボットとは身長が異なるロボットの構造を新たに設計する際は、胴部の胴殻部の高さを変更すると共に、その変更に合わせて左右一対の第一側面部の上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットの構造を設計することができる。この結果、新たな設計の負担を軽減することができる。
請求項3記載の発明によれば、左右一対の第一側面部と第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、基部材が第一上面部によって軸支されている。このため、本発明に係るロボットの構造に関し、身長が異なる2種類以上のロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各ロボット間で、基部材および第一上面部の各部材を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
Further, according to the first aspect of the invention, the first driving device comprises an electric motor, the electric motor and the head is connected via a link mechanism, the link member of the link mechanism by the rotation power of the electric motor Moving in the direction along the longitudinal direction, a pressing force is generated by the link member, and the pressing force by the link member is transmitted from the link member to the head via the spring member, so that the head is rotated around the first axis. Is configured to rotate. For this reason, when the rotational driving force of the electric motor is transmitted from the link member to the head, it is buffered and transmitted by the spring member. As a result, there is no possibility of damaging each member to which the rotational driving force of the electric motor is transmitted, and there is no possibility of the head swinging shockingly.
According to the invention 請 Motomeko 2, wherein the head in the first axis is rotatably supported on the rotatable base member, the base member axis to the first upper surface portion to be rotatable in the second axis A pair of left and right upper limbs are respectively supported by outer side surfaces of the pair of left and right first side surface portions. For this reason, after completing the design of the robot structure according to the present invention, when designing a new robot structure having a height different from that of the robot, the height of the shell part of the trunk part is changed. According to the change, it is possible to design a structure of a robot with different heights by a simple design change by appropriately changing the vertical lengths of the pair of left and right first side portions. As a result, the burden of new design can be reduced.
According to the third aspect of the present invention, the first upper surface portion and the first side portion of the pair are mutually configured in a separate member, a group member is pivotally supported by the first top surface portion. For this reason, regarding the structure of the robot according to the present invention, when two or more types of robots having different heights are manufactured, the base member and each member of the first upper surface portion are shared between the two or more types of robots. Therefore, the manufacturing cost can be reduced accordingly.
請求項4記載の発明によれば、頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えている。このため、左右一対の第一側面部の上下方向の長さを変更するだけでなく、左右一対の第二側面部の上下方向の長さも適宜変更することができるので、身長が異なるロボットの構造を設計する際の設計自由度が増大する。
請求項5記載の発明によれば、左右一対の第一側面部の間隔が左右一対の第二側面部の間隔および第二上面部の幅より小さい寸法に設定され、第二上面部の左右方向中央部に左右一対の第一側面部が固定され、左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、第二上面部の直上に形成された空間に左右一対の第3の駆動装置がそれぞれ配置されている。このため、頭部および第1の駆動装置を支持する基部材を、第一上面部および左右一対の第一側面部を介して第二上面部および左右一対の第二側面部により強固に支持すると共に、胴殻部や脚殻部を外方に向かって不自然に突出させることなく各第3の駆動装置を胴殻部と脚殻部とで囲まれる空間に配置することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the head support frame is a pair of left and right second side portions whose inner side surfaces face each other substantially in parallel in the left-right direction and whose lower end portions are supported by the leg frame. And a second upper surface portion that connects the upper end portions of the second side surface portions and connects the lower end portions of the pair of left and right first side surface portions. For this reason, not only can the vertical length of the pair of left and right first side portions be changed, but also the vertical length of the pair of left and right second side portions can be changed as appropriate. The degree of freedom in designing the design increases.
According to the fifth aspect of the present invention, the distance between the pair of left and right first side surfaces is set to be smaller than the distance between the pair of left and right second side surfaces and the width of the second upper surface, and A pair of left and right first side portions is fixed to the central portion, and a pair of left and right third driving devices is formed in a space formed laterally outward of the pair of left and right first side portions and immediately above the second upper surface portion. Are arranged respectively. For this reason, the base member that supports the head and the first drive device is firmly supported by the second upper surface portion and the pair of left and right second side portions via the first upper surface portion and the pair of left and right first side portions. At the same time, the third driving devices can be arranged in a space surrounded by the shell portion and the leg shell portion without causing the shell portion and the leg shell portion to unnaturally protrude outward.
請求項6記載の発明によれば、第2の駆動装置の駆動力が伝達されて基部材を第2の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されている。このため、該駆動力伝達機構を胴殻部と脚殻部とで囲まれる空間に配置するに際し、デッドスペースを有効に活用して配置することができ、胴殻部や脚殻部を外方に向かって不自然に突出させなくて済む。
請求項7記載の発明によれば、一対の頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部の面部に、頭殻部を支持する頭部主フレームの中央部の面部が当接された状態で頭部副フレームに頭部主フレームが固定されている。このため、頭殻部は、頭部主フレームを介して頭部副フレームにより強固に支持される。
また、請求項7記載の発明によれば、一対の頭部副フレーム側面部と一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部が第1の軸回りに回動可能に一対の基部材側面部に軸支される。このため、その軸支構造を構成する構成部材の軽量化と強固な軸支との相反する要求に応えることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the driving force transmission mechanism for transmitting the driving force of the second driving device and rotating the base member around the second axis is provided between the pair of left and right first side portions. It is arranged in the formed space. For this reason, when the driving force transmission mechanism is disposed in a space surrounded by the shell portion and the leg shell portion, the dead space can be effectively utilized, and the shell portion and the leg shell portion can be moved outward. It is not necessary to make it protrude unnaturally toward.
According to the seventh aspect of the present invention, the surface portion of the central portion of the head main frame that supports the skull portion is connected to the surface portion of the connecting surface portion that connects the corresponding side edges of the pair of head sub-frame side portions. The head main frame is fixed to the head sub-frame in the contact state. For this reason, the skull portion is firmly supported by the head sub-frame through the head main frame.
According to the seventh aspect of the present invention, a pair of head side sub-frame side surfaces and a pair of base member side surface portions are superposed so that their inner side surfaces are substantially parallel to each other. The head sub-frame side surface is pivotally supported by the pair of base member side surfaces so as to be rotatable about the first axis. For this reason, it is possible to meet the conflicting demands between the weight reduction of the constituent members constituting the shaft support structure and the strong shaft support.
以下、本発明に係る実施の形態を図1ないし図17を参照して詳細に説明する。図1および図2において符号1で示すものは、本実施の形態に係るロボットであって、大略、人間の姿態を模した人型のロボットである。図1はロボット1を正面から見た状態を示し、図1,図5,図6,図7,図8,図14および図15において、矢印Lで示す方向はロボット1の左方向を示し、矢印Rで示す方向はロボット1の右方向を示す。また、図2,図3および図4において、矢印Fで示す方向はロボット1の前方を示す。以下の説明でロボット1の各構成部材に関して使用する前・後、左・右および上・下の語句は、各構成部材がロボット1に組み付けられた状態において、ロボット1を正面から見たときの各構成部材の方向を指すものとする。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. Those indicated by
ロボット1は、頭部3と胴部5と脚部7とを備えている。頭部3は、該頭部3の外表面部を構成する中空の頭殻部9と、該頭殻部9を支持する頭部フレーム11とを備えている。胴部5は、該胴部5の外表面部を構成する中空の胴殻部13を備えている。脚部7は、該脚部7の外表面部を構成する中空の脚殻部15と、該脚殻部15の内側に配置される円板状の脚部フレーム17と、後述する第五電動モータ157a,157b,157c,157dおよび車輪163とを備えている。図16に示すように、脚殻部15は、脚部フレーム17の下面に当接された状態で、脚殻部15に穿設された複数の貫通孔に雄ねじ部材19がそれぞれ挿通され、脚部フレーム17に穿設され刻設された複数の雌ねじ孔20に各雄ねじ部材19がそれぞれ螺着されることで締結固定されている。胴殻部13の下縁部には互いに離間した位置に複数の雌ねじ部材(図示せず)が取り付けられ、これらの複数の雌ねじ部材に対応する脚殻部15の位置には貫通孔(図示せず)がそれぞれ穿設されている。胴殻部13と脚殻部15との前後左右の位置合わせを行いながら胴殻部13の下縁部を脚殻部15の上縁部に接合させた状態で、脚殻部15の前記各貫通孔に雄ねじ部材(図示せず)をそれぞれ挿通してこれらの雄ねじ部材を、対応する胴殻部13の前記各雌ねじ部材に螺着することで、胴殻部13が脚殻部15に締結固定される。胴殻部13と脚殻部15とで囲まれる空間には、基部材21を介して頭部3を支持する頭部支持フレーム23が配置されている。
前記頭部フレーム11は、頭殻部9を支持する頭部主フレーム25と、該頭部主フレーム25を支持する頭部副フレーム27とを備えている。図1および図5に示すように、頭部主フレーム25は、略X字状に形成された板金からなる連結部材25aと、該連結部材25aによって一体的に連結された一対のフレーム片25b,25cとを備え、これらのフレーム片25b,25cは、頭部3を正面から見た状態で略X字状に形成されている。各フレーム片25b,25cは、横断面が略コ字状に形成された板金からなり、各フレーム片25b,25cのそれぞれの長手方向両端部に頭殻部9の内側面部が固定される。詳しくは、頭部3の頭殻部9は、顔面に相当する部分と、それ以外の本体部分とに二分割されており、該本体部分が各フレーム片25b,25cのそれぞれの長手方向両端部にねじ部材(図示せず)により締結固定されたのち、頭殻部9の前記本体部分に前記顔面に相当する部分がねじ部材(図示せず)により締結固定される。
The
前記頭部副フレーム27は、横断面が略コ字状に形成された板金からなり、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと、これらの頭部副フレーム側面部27a,27bの対応する側縁部同士を連結する連結面部27cとを備えている。図3および図4に示すように、頭部副フレーム27は、頭部副フレーム側面部27a,27bの長手方向中途部における複数の部位がそれぞれ円状に刳り貫かれることで軽量化が図られている。頭部主フレーム25は、その連結部材25aの中央部の面部が連結面部27cの面部に当接された状態で連結面部27cに結着されている。結着する方法は、例えば、溶接による溶着またはねじ部材による締結が挙げられる。
前記基部材21は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部21a,21bと、これらの基部材側面部21a,21bの下端部同士を連結する略矩形状の基部材下面部21cとを備えている。一対の基部材側面部21a,21bの下端部が複数のねじ部材29(図9および図10参照)によって基部材下面部21cの上面に締結固定されている。
なお、本実施の形態では、基部材21は、一対の基部材側面部21a,21bと基部材下面部21cとを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、一対の基部材側面部21a,21bと基部材下面部21cとが一体に形成された単一の部材として基部材21を構成してもよい。
The
The
In the present embodiment, the
前記一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと前記一対の基部材側面部21a,21bとがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの下端部が、水平方向に延びる仮想直線L1(図9および図10参照)に沿う軸回りに回動可能に一対の基部材側面部21a,21bの上端部に第一軸部材31を介して軸支されている。仮想直線L1は、第一軸部材31の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第1の軸」を構成する。
The pair of head sub-frames in a state where the pair of head
詳細には、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの各内側面と一対の基部材側面部21a,21bの各外側面とがそれぞれ対向するように、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの内側に一対の基部材側面部21a,21bが配置されている。この配置における一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの下端部と一対の基部材側面部21a,21bの上端部とには、仮想直線L1に沿って同軸に位置付けられる貫通孔がそれぞれ穿設されており、これらの貫通孔に第一軸部材31が挿通されている。一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分との構造は、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bに対して第一軸部材31が相対回動できないように構成されている。例えば、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状(例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状)に形成することで、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bに対して第一軸部材31が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分とにキー部材を介在させることで、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bに対して第一軸部材31が相対回動できないように構成することが挙げられる。
この結果、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと第一軸部材31とは、該第一軸部材31の軸芯回りに一体的に回動する。
Specifically, the pair of head
As a result, the pair of head sub-frame side surfaces 27 a and 27 b and the
これに対して、一対の基部材側面部21a,21bの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材31の部分とは、一対の基部材側面部21a,21bに対して第一軸部材31が該第一軸部材31の軸芯回りに相対回動できるように構成されている。
この結果、頭部副フレーム27は、第一軸部材31と共に該第一軸部材31の軸芯回りに基部材21に対して相対回動可能に構成されている。第一軸部材31の長手方向中間部には第一トーションばね32(図6参照)が組み付けられ、頭部3が水平方向を指向した状態で第一トーションばね32に作用するばね力が0となるように設定されている。
一方、頭部3が水平方向以外の上下方向を指向するように基部材21に対して第一軸部材31の軸芯回りに相対回動すると第一トーションばね32にばね力が発生し、該ばね力によって頭部3が水平方向を指向する方向に頭部フレーム11が付勢されるように構成されている。
On the other hand, the through holes of the pair of base member
As a result, the
On the other hand, when the
第一軸部材31の一端部には第一アーム部材33の一端部が一体的に結着され、該第一アーム部材33の他端部には第一回動軸35の一端部が第一アーム部材33に対して第一回動軸35の軸芯回りに相対回動可能に軸支されている。第一アーム部材33は、本発明でいう「リンク機構」を構成する。第一回動軸35の他端部には貫通孔が穿設され、該貫通孔には棒状の第一リンク部材37の長手方向中途部が摺動可能に挿通されている。第一リンク部材37は、本発明でいう「リンク機構」および「リンク部材」を構成する。第一リンク部材37は、長手方向全域に亘って外周部に雄ねじが刻設されたねじ軸39と、端面同士が互いに圧接された状態でねじ軸39の一端部に螺着されたナット41およびピロボールジョイント43とを備えている。該ナット41を緩めて、該ナット41とピロボールジョイント43との圧接状態を解除したのちピロボールジョイント43に対するねじ軸39の捩じ込み量を適宜調整することで第一リンク部材37の全長を所望の長さに変更することができるように構成されている。
One end of the
ピロボールジョイント43は、内部に刻設された雌ねじ部がねじ軸39に螺着されたジョイント本体と、該ジョイント本体の一端部に相対回動可能に連結されたジョイントねじ部材とを備えている。該ジョイントねじ部材が連結されたジョイント本体の一端部には球面状の貫通孔が穿設され、該貫通孔と同一形状の球面状に形成された前記ジョイントねじ部材の一端部が嵌合されることでジョイント本体に対してジョイントねじ部材が相対回動可能に構成されている。ねじ軸39の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第一ばね部材45,45と、これらの第一ばね部材45,45の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第一ばね受座47,47とが挿入され、各第一ばね部材45の各他端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第二ばね受座49,49がねじ軸39の両端部にそれぞれ挿入されている。第一ばね部材45は、本発明でいう「ばね部材」を構成する。
The pillow ball joint 43 includes a joint main body in which a female screw portion carved therein is screwed to the
一対の第一ばね受座47,47の互いに対向する両端面によって第一回動軸35が挟まれた状態で押圧される。各第二ばね受座49のうちピロボールジョイント43の近傍に位置する一方の第二ばね受座49の押圧力(第一ばね部材45のばね荷重によって押圧された押圧力)は前記ナット41によって受けている。
一方、各第二ばね受座49のうち他方の第二ばね受座49の押圧力(第一ばね部材45のばね荷重によって押圧された押圧力)は、互いに圧接し合うようにねじ軸39の他端部に螺着された一対のナット41,41によって受けている。これらの一対の41,41は、これらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着されることで、ねじ軸39の長手方向に移動して脱落しないように構成されている。この結果、各第一ばね部材45のばね荷重が作用したとき、各第一ばね受座47は、第一リンク部材37に対して該第一リンク部材37の長手方向に第一回動軸35と共に相対移動可能に構成されている一方、各第二ばね受座49は、第一リンク部材37に対して相対移動が阻止される。
The pair of first spring seats 47 and 47 are pressed in a state in which the
On the other hand, of the second
一対の基部材側面部21a,21bのうち基部材側面部21aには、複数のねじ部材51により略L字状のブラケット53が締結固定され、該ブラケット53には、複数のねじ部材により第一電動モータ55が締結固定されている。ブラケット53は、本発明でいう「第1のブラケット」を構成し、第一電動モータ55は、本発明でいう「第1の駆動装置」および「電動モータ」を構成する。該第一電動モータ55には、その回転軸の回転速度を減速する減速機が組み込まれ、該減速機の回転軸57の端部には第二アーム部材59の円板状の基部59a(図9参照)が一体的に結着されている。第二アーム部材59は、本発明でいう「リンク機構」を構成する。第一電動モータ55は、その回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。
第二アーム部材59の基部59aから半径方向に突出した凸部59bに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント43の前記ジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第一リンク部材37は、そのピロボールジョイント43を介して第二アーム部材59に相対回動可能に連結される。第一電動モータ55が駆動されると、第一トーションばね32の付勢力に抗して第一軸部材31が回動し、頭部3が水平方向以外の上下方向を指向するように頭部副フレーム27が第一軸部材31の軸芯回りを回動する。
A substantially L-shaped
The male screw portion of the joint screw member of the pillow ball joint 43 is screwed to the female screw portion carved on the
基部材21に対して第一軸部材31の軸芯回りに相対回動する頭部副フレーム27の回動角度範囲は、それぞれ基部材21に固定された第一規制部材60と第二規制部材61とにより一定の角度範囲に規制されている。具体的には、各規制部材60,61にそれぞれ設けられた緩衝部材62が頭部副フレーム27の連結面部27cの各面部にそれぞれ当接することで一定の角度範囲に規制されている。緩衝部材62は、ゴム部材またはその他の樹脂材からなる部材により構成されている。第一規制部材60は基部材21の基部材側面部21bに複数のねじ部材63(図3および図6参照)により締結固定され、第二規制部材61は基部材21の各基部材側面部21a,21bに複数のねじ部材65(図9および図10参照)により締結固定されている。
The rotation angle ranges of the
前記頭部支持フレーム23は、基部材21を介して頭部3を支持する上側フレーム67と、該上側フレーム67を支持する下側フレーム69とを備えている。上側フレーム67は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部71L,71Rと、これらの第一側面部71L,71Rの上端部同士を連結する第一上面部73とを備えている。下側フレーム69は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレーム17によって下端部が支持される左右一対の第二側面部75L,75Rと、これらの第二側面部75L,75Rの上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部71L,71Rの各下端部がねじ部材により締結固定された第二上面部77とを備えている。このように、左右一対の第二側面部75L,75Rと第二上面部77とは互いに別個の部材で構成されている。このため、本実施の形態に係るロボット1の構造に関し、身長が異なる2種類以上のロボットを製造すべく左右一対の第二側面部75L,75Rの上下方向の長さを適宜変更する場合に、それらの2種類以上の各ロボット間で、設計変更を要しない第二上面部77を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
各第二側面部75L,75Rの下端部は、該下端部に穿設された貫通孔に雄ねじ部材78がそれぞれ挿通され、脚部フレーム17に刻設された複数の雌ねじ孔79(図14および図15参照)に各雄ねじ部材78が螺着されることでそれぞれ締結固定されている。各第二側面部75L,75Rは、上下方向中途部が長円状に刳り貫かれると共に下部が逆U字状に切り欠かれることでそれぞれ軽量化が図られている。
The
At the lower end of each of the second
前記基部材下面部21cの下端面と前記第一上面部73の上端面とが互いに略平行になるように対向した状態で、基部材21が、上下方向に延びる仮想直線L2に沿う軸回りに回動可能に第一上面部73に第二軸部材80を介して軸支されている。仮想直線L2(図5、図8および図11参照)は、第二軸部材80(図11参照)の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第2の軸」を構成する。
詳細には、基部材下面部21cの下端面と第一上面部73の上端面とが互いに略平行になるように対向した状態で、基部材下面部21cと第一上面部73とには、同一の直線に沿って同軸に位置付けられる貫通孔がそれぞれ穿設されており、これらの貫通孔に前記第二軸部材80が挿通されている。基部材下面部21cの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分とは、基部材下面部21cに対して第二軸部材80が相対回動できないように構成されている。例えば、基部材下面部21cの貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状(例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状)に形成することで、基部材下面部21cに対して第二軸部材80が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、基部材下面部21cの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分とにキー部材を介在させることで、基部材下面部21cに対して第二軸部材80が相対回動できないように構成することが挙げられる。
この結果、基部材下面部21cと第二軸部材80とは、該第二軸部材80の軸芯回りに一体的に回動する。
In a state where the lower end surface of the base member
Specifically, in a state where the lower end surface of the base member
As a result, the base member
これに対して、第一上面部73の貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材80の部分とは、第一上面部73に対して第二軸部材80が相対回動できるように構成されている。
この結果、基部材21は、第二軸部材80と共に該第二軸部材80の軸芯回りに上側フレーム67に対して相対回動可能に構成されている。第二軸部材80の長手方向中間部には第二トーションばね(図示せず)が組み付けられ、頭部3が正面を指向した状態で該第二トーションばねに作用するばね力が0となり、頭部3が正面以外の左右方向を向くように頭部支持フレーム23に対して相対回動すると前記第二トーションばねにばね力が発生し、該ばね力によって頭部3が正面を指向する方向に基部材21が付勢されるように構成されている。第二トーションばねは、本発明でいう「トーションばね」を構成する。
In contrast, the through hole of the first
As a result, the
第二軸部材80の下端部には第三アーム部材81の一端部が一体的に結着され、該第三アーム部材81の他端部には第二回動軸83の一端部が第三アーム部材81に対して第二回動軸83の軸芯回りに相対回動可能に軸支されている。第二回動軸83の他端部には貫通孔が穿設され、該貫通孔には棒状の第二リンク部材85の長手方向中途部が摺動可能に挿通されている。第三アーム部材81,第二回動軸83および第二リンク部材85は、本発明でいう「駆動力伝達機構」を構成する。第二リンク部材85の構成は、上述した第一リンク部材37と同様の構成を有しているので、第二リンク部材85の各構成部材の符号は新たに付与するものの、各構成部材の名称は第一リンク部材37と同じ名称を使用することとし、構成の詳細な説明は省略する。
第二リンク部材85のねじ軸87の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第二ばね部材89,89と、これらの第二ばね部材89,89の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第三ばね受座91,91とが挿入されている。一対の第二ばね部材89,89のうちピロボールジョイント93の近傍に位置する一方の第二ばね部材89とピロボールジョイント93との間のねじ軸87には、ナット95が螺着され、該ナット95によって前記一方の第二ばね部材89のばね荷重を受けている。
One end portion of the
A pair of coiled
一対の第二ばね部材89,89のうち他方の第二ばね部材89における第三ばね受座91とは反対側の端部のばね荷重は、ねじ軸87に挿入された円環状の第四ばね受座97によって受け、ばね荷重によって押圧された第四ばね受座97の押圧力は、ねじ軸87に螺着された一対のナット95,95によって受けている。これらの一対のナット95,95は、それらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着され、ねじ軸87の長手方向に移動して脱落しないようにされている。この結果、各第二ばね部材89のばね荷重が作用したとき、各第三ばね受座91は、第二リンク部材85に対して該第二リンク部材85の長手方向に第二回動軸83と共に相対移動可能に構成されている一方、各ナット95は第二リンク部材85に対して相対移動が阻止され、第四ばね受座97は第二リンク部材85に対して相対移動が阻止される。
Of the pair of
また、図3および図4に示すように、第二上面部77にねじ部材99により固定されたブラケット101には、ねじ部材103により第二電動モータ105が固定されている。ブラケット101は、本発明でいう「第2のブラケット」を構成し、第二電動モータ105は、本発明でいう「第2の駆動装置」を構成する。該第二電動モータ105には、その回転軸の回転速度を減速する減速機が組み込まれている。第二電動モータ105は、その回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。
また、図11に示すように、減速機の回転軸107の端部には第四アーム部材109の一端部109aが一体的に結着され、第四アーム部材109の他端部109bに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント93のジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第二リンク部材85は、そのピロボールジョイント93を介して第四アーム部材109に相対回動可能に連結されている。第二電動モータ105が駆動されると、前記第二トーションばねの付勢力に抗して第二軸部材80が回動し、頭部3が正面以外の左右方向を指向するように基部材21が第二軸部材80の軸芯回りに回動する。第一上面部73に対して第二軸部材80の軸芯回りに相対回動する基部材21の回動角度範囲は、第一上面部73の後端部の突出形成された部位に固定された第三規制部材111により一定の角度範囲に規制されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the second
Further, as shown in FIG. 11, one
前記上側フレーム67の左右一対の第一側面部71L,71Rの左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部75L,75Rの左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部77の左右方向の幅より小さい寸法に設定されている。そして、第二上面部77の左右方向中央部に左右一対の第一側面部71L,71Rが固定されている。
図8に示すように、各第一側面部71L,71Rの外側面部には、左右方向に延びる一対のステー113L,113Rの各一端部が、溶接による溶着またはねじ部材による締結によりそれぞれ結着され、各ステー113L,113Rの各他端部に、前後方向に延びる第三軸部材115を介して左右一対の上肢117L,117Rの各一端部がそれぞれ軸支されている。詳細には、各第三軸部材115の一端部が、各第三軸部材115の軸芯回りに各ステー113L,113Rに対してそれぞれ相対回動可能に軸支され、各第三軸部材115の長手方向中途部には各上肢117L,117Rの各一端部がそれぞれ一体的に結着されている。図13に示す仮想直線L3は、各第三軸部材115の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第3の軸」をそれぞれ構成する。
The distance between the outer surfaces in the left-right direction of the pair of left and right first side surfaces 71L, 71R of the
As shown in FIG. 8, one end portions of a pair of
各第三軸部材115の他端部には第四アーム部材119の一端部がそれぞれ一体的に結着され、各第四アーム部材119の各他端部には第四回動軸121の一端部が第四アーム部材119に対して第四回動軸121の軸芯回りに相対回動可能にそれぞれ軸支されている。各第四回動軸121の他端部には貫通孔がそれぞれ穿設され、各貫通孔には棒状の第三リンク部材123の長手方向中途部がそれぞれ挿通されている。各第三リンク部材123の構成は、上述した第一リンク部材37と同様の構成を有しているので、各第三リンク部材123の各構成部材の符号は新たに付与するものの、各構成部材の名称は第一リンク部材37と同じ名称を使用することとし、構成の詳細な説明は省略する。
One end of the
図12に示すように、各第三リンク部材123のねじ軸125の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第三ばね部材127,127と、これらの第三ばね部材127,127の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第五ばね受座129,129とがそれぞれ挿入されている。一対の第五ばね受座129,129のうちピロボールジョイント131の近傍に位置する一方の第三ばね部材127とピロボールジョイント131との間の各ねじ軸125には、ナット133がそれぞれ螺着され、該ナット133によって前記一方の第三ばね部材127のばね荷重を受けている。
一対の第三ばね部材127のうち他方の第三ばね部材127における第五ばね受座129とは反対側の端部のばね荷重は、ねじ軸125に螺着された一対のナット133,133によって受けている。これらの一対のナット133,133は、それらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着され、ねじ軸125の長手方向に移動して脱落しないようにされている。この結果、各第三ばね部材127,127のばね荷重が作用したとき、各第五ばね受座129は、第三リンク部材123に対して該第三リンク部材123の長手方向に相対移動可能に構成されている一方、各ナット133は第三リンク部材123に対して相対移動が阻止される。
As shown in FIG. 12, a pair of coiled
The spring load at the end of the other
また、各ステー113L,113Rの長手方向中途部には、複数のねじ部材135により第三電動モータ137L,137Rがそれぞれ締結固定されている。各第三電動モータ137L,137Rは、本発明でいう「第3の駆動装置」を構成する。各第三電動モータ137L,137Rには、それらの回転軸の回転速度を減速する減速機がそれぞれ組み込まれている。各第三電動モータ137L,137Rは、それらの回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。図13に示すように、各減速機の回転軸139の各端部には第五アーム部材141の一端部141aがそれぞれ一体的に結着され、第五アーム部材141の他端部141bに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント131のジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第三リンク部材123は、そのピロボールジョイント131を介して第五アーム部材141に相対回動可能に連結されている。左右一対の第三電動モータ137L,137Rは、左右一対の第一側面部71L,71Rの左右方向外側方で、かつ、第二上面部77の直上にそれぞれ配置されている。
Further, the third
図5および図6に示すように、各ステー113L,113Rにそれぞれ軸支された各上肢117L,117Rの各一端部とは反対側の各他端部には、左右一対の手部143L,143Rがそれぞれ取り付けられている。各手部143L,143Rは、手先側が半球状に形成され、手首145側が円錐台状にそれぞれ形成されており、各手部143L,143Rは、各手首145とそれぞれ一体に形成されている。各手首145に連なる各上肢117L,117Rの腕部147は、第三軸部材115側の端部の直径が手首145側の直径より小さい円錐台状に形成された第一腕部147aと該第一腕部147aに連なる円柱状の第二腕部147bとをそれぞれ備えている。
As shown in FIGS. 5 and 6, a pair of left and
各手部143L,143Rと各手首145とは、腕部147に対して該腕部147の長手方向に沿ってそれぞれ進退可能に構成されていると共に、各手部143L,143Rが各腕部147から離間する方向にコイル状のばね部材(図示せず)によって常にそれぞれ付勢されている。第一腕部147aとは反対側の各第二腕部147bの端部にはジョイント部材149の一端部がそれぞれ結着され、各ジョイント部材149の他端部に穿設された貫通孔に第三軸部材115の長手方向中途部が挿通されている。各ジョイント部材149の他端部の貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材115の部分とは、ジョイント部材149に対して第三軸部材115が相対回動できないように構成されている。例えば、各ジョイント部材149の前記貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材115の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状(例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状)に形成することで、ジョイント部材149に対して第三軸部材115が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、各ジョイント部材149の他端部の前記貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材115の部分とにキー部材を介在させることで、ジョイント部材149に対して第三軸部材115が相対回動できないように構成することが挙げられる。
Each
この結果、ジョイント部材149と第三軸部材115とは、該第三軸部材115の軸芯回りに一体的に回動する。各ステー113L,113Rと各ジョイント部材149との間に位置する各第三軸部材115の長手方向中間部には第三トーションばね151(図6および図13参照)がそれぞれ組み付けられ、各上肢117L,117Rが水平方向を指向した状態で第三トーションばね151に作用するばね力が0となるようにそれぞれ設定されている。
一方、各上肢117L,117Rが水平方向以外の上下方向を指向するように各ステー113L,113Rに対して各第三軸部材115の軸芯回りにそれぞれ相対回動すると各第三トーションばね151にばね力がそれぞれ発生し、該ばね力によって各上肢117L,117Rが水平方向を指向する方向に各ジョイント部材149がそれぞれ付勢されるように構成されている。
各第三電動モータ137L,137Rが駆動されると、各第三トーションばね151の付勢力に抗して各第三軸部材115がそれぞれ回動し、各上肢117L,117Rが上下方向の何れかに向かう方向に各第三軸部材115の軸芯回りをそれぞれ回動するように構成されている。なお、胴殻部13の左右方向両側部には、各上肢117L,117Rが上下方向に回動する際に各上肢117L,117Rが移動する範囲を含む開口(図示せず)が形成されている。
各ステー113L,113Rに対して各第三軸部材115の軸芯回りに相対回動する各上肢117L,117Rの回動角度範囲は、各ステー113L,113Rにそれぞれ固定された第四規制部材(図示せず)により一定の角度範囲に規制されている。
図5および図6に示すように、各上肢117L,117Rの各手部143L,143Rの内部には、第四電動モータ153がそれぞれ配設され、該第四電動モータ153への通電をオンまたはオフするための操作スイッチ155が各第一腕部147aの内部に配設されている。各第四電動モータ153の回転軸には一体的に錘が結着されており、該回転軸の軸芯から偏芯した位置に該錘の重心が位置付けられている。
As a result, the
On the other hand, when the
When each third
The rotation angle ranges of the
As shown in FIGS. 5 and 6, a fourth
図14および図15に示すように、前記脚部フレーム17には、上方から見て脚部フレーム17の中心から等距離離間した位置で、脚部フレーム17の中心を囲むように4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dが等角度間隔に配置され、複数のねじ部材159によりそれぞれ締結固定されている。各第五電動モータ157a,157b,157c,157dには、それらの回転軸の回転速度を減速する減速機がそれぞれ組み込まれている。各第五電動モータ157a,157b,157c,157dは、それらの回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。各減速機の回転軸161(図8参照)の端部には、車輪163がそれぞれ一体的に結着されている。各車輪163が配設された脚部フレーム17の部位は、各車輪163との干渉を回避すべく矩形状に切り欠かれた切欠部17a(図14参照)が形成されている。各車輪163は、回転軸161が一体的に結着されたハブ165と、各ハブ165に一体的に結着された第一転動体167と第二転動体169とをそれぞれ備えている。第一転動体167と第二転動体169とは、互いに対向するように隣接配置されている。各車輪163の上方は、車輪カバー170(図15参照)によってそれぞれ覆われており、該車輪カバー170は、ねじ部材によって脚殻部15の上面部にそれぞれ締結固定されている。車輪カバー170が配設されることによって、各車輪163が地面を転動する際に掻き上げられる塵埃等が脚殻部15内に浸入する虞が低減される。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
各転動体167,169は、回転軸161の軸芯回りの円周方向に等角度間隔に配列された9個の転動ローラ171と、これらの各転動ローラ171を回転可能に軸支すると共にハブ165に一体的に結着されたリテーナ173とをそれぞれ備えている。各転動ローラ171は、その軸芯に沿う方向の中央部の直径が最も大きく、両端部に近づくに連れて徐々に小さな直径になるような円筒状に形成されている。各車輪163において第一転動体167と第二転動体169とは、回転軸161の軸芯に沿う方向から見て、第一転動体167の各転動ローラ171の間に第二転動体169の各転動ローラ171の中央がそれぞれ位置付けられた状態で、互いに一体的に結着されている。すなわち、第一転動体167の転動ローラ171と第二転動体169の転動ローラ171とは、回転軸161の軸芯に沿う方向から見て該軸芯回りの円周方向の角度位置が40度ずれている。これによって、各車輪163は、回転軸161の軸芯に沿う方向から見てその軸芯回りの円周方向等角度位置に18個の転動ローラ171が配列されることになり、その分、該円周方向で隣り合う転動ローラ171間の距離が小さくなる。この結果、各車輪163が地面を転動して各転動ローラ171が順々に接地するとき、接地している転動ローラ171から次に接地する転動ローラ171への移行が速やかに行われるので、各車輪163が滑らかに地面を転動することができる。
Each of the rolling
前記頭部支持フレーム23の前方で、かつ、脚部フレーム17の上面には、水平方向に間隔を隔てて互いに平行に左右一対の第一柱部材175,175が立設されている。これらの
脚部フレーム17に穿設された貫通孔176(図14および図15参照)に雄ねじ部材177(図3および図4参照)が脚部フレーム17の下面側から挿通され、各第一柱部材175の下端部に穿設され刻設された雌ねじ部に前記雄ねじ部材177がそれぞれ螺着されることで、脚部フレーム17の上面に各第一柱部材175が締結固定されている。各第一柱部材175の上端部には、後端部が下側フレーム69の第二上面部77の下面にねじ部材により締結固定された板状の棚部材179の下面部が突き当てられ、各第一柱部材175の上端部と棚部材179の下面部とがねじ部材により締結固定されている。一対の第一柱部材175,175は、棒状に形成されているので、それらの周囲にその他の部材を配置可能な空間を確保することができる。
棚部材179の上面には、人間の音声や人工的な各種の音を発生するスピーカー181が、ゴム部材またはその他の樹脂材からなる帯状の弾性バンド183により緊締されることで着脱可能に取り付けられている。
A pair of left and right
A male screw member 177 (see FIGS. 3 and 4) is inserted into a through hole 176 (see FIGS. 14 and 15) drilled in the
A
図1および図2に示すように、頭部3の上部には、上下方向に延びる仮想直線に沿う軸回りに回動可能に丁髷185が軸支されており、該丁髷185の先端部には発光ダイオードからなる光源187が取り付けられている。前記丁髷185の回動は、上述した第一リンク部材37や第一電動モータ55等による頭部3の回動と同様に、専用のリンク部材や第六電動モータ189等を取り付けることで行わせている。前記光源187と同様の光源190が、頭殻部9の顔面の両目や両頬に相当する位置にもそれぞれ取り付けられている。
前記丁髷185の左右方向両側部のうち右側部には、人間の音声を集音する集音マイク191が配設されている。なお、該集音マイク191を配設する位置は、適宜、設定することができ、丁髷185に替えて両目の中間位置に相当する位置に配設してもよい。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a
A
また、脚部フレーム17の上面には、4本の第二柱部材193の下端部がねじ部材によりそれぞれ締結固定され、各第二柱部材193の上端部には、直方体状の筐体195が着脱可能に取り付けられている。該筐体195は、上方に向かって開放された開口を上部に有する筐体本体と、該筐体本体の開口を開閉可能に閉塞する蓋体とを備えている。該筐体195内には、図17に示す制御装置197と二次電池199とが配設されている。上述した各電動モータ55,105,137L,137R,153,157a,157b,157c,157d,189と、スピーカー181と、各操作スイッチ155と、各光源187,190と、集音マイク191と、二次電池199とは、それぞれ電線200を介して制御装置197に電気的に接続されている。制御装置197には、各種の判定を行うと共にその判定結果に基づく指令信号を発信する判定処理部201と、該判定処理部201から発信された指令信号を受信すると共に受信した指令信号に基づいて前記各電動モータ55等を作動させる動作処理部203と、各種のデータやプログラムが記憶された記憶部205とを備えている。
Further, the lower ends of the four
一方、胴部5の胴殻部13は、その後面部に開口が形成された胴殻部本体と、該開口を閉塞する蓋体とを備え、胴殻部本体に対して蓋体が着脱可能に取り付けられるように構成されている。胴殻部本体から蓋体を取り外した状態で、胴殻部13の後面部の開口を介して筐体195の蓋体を開いたのち、筐体195内の制御装置197や二次電池199を整備したり交換したりすることができる。
On the other hand, the
<ロボット1の作動>
次に、本実施の形態に係るロボット1の作動の一例について図17のブロック図を参照しながら詳述する。
各手部143L,143Rのうち、例えば手部143Lを上肢117Lの腕部147の長手方向に沿って押すと、手部143Lと手首145とが該腕部147に対して相対移動することで、該腕部147内の操作スイッチ155がオンし、そのオン信号が判定処理部201に入力され、その信号に基づき手部143L内の第四電動モータ153を作動させるように判定処理部201から動作処理部203に指令信号を発信する。これにより、動作処理部203は手部143L内の第四電動モータ153を作動させ、その回転軸が錘と共に回転し、手部143Lが微振動を発生する。このようにして、第四電動モータ153の作動が、予め設定された時間だけ行われたか否かが判定処理部201で判定され、その時間が経過したと判定された場合は、第四電動モータ153の作動を停止させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に発信され、第四電動モータ153の作動が停止される。
なお、手部143Rを上肢117Rの腕部147の長手方向に沿って押した場合も同様に手部143Rが微振動を発生する。
<Operation of the
Next, the present embodiment an example of the working
When the
In addition, when the
次に、ロボット1に向かって人間が話しかけると、集音マイク191によって人間の音声が集音され、その音声信号が制御装置197の判定処理部201に入力される。人間が話しかけた言葉の内容が、制御装置197の記憶部205に予め記憶された言葉のデータと一致するか否かが判定処理部201で判定され、一致していると判定処理部201で判定された場合は、その言葉のデータに関連付けられた指令信号が判定処理部201から動作処理部203に発信される。例えば、判定処理部201から発信された信号が4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dの何れかを作動させるものである場合は、その指令信号に基づき動作処理部203が第五電動モータ157a,157b,157c,157dの何れかを作動させる。
Next, when the person speaks toward the
例えば、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dうち、それらの回転軸の軸芯が同じ直線上にある2個の第五電動モータ157a,157cの各回転軸161だけが同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット1は前後方向に直進する。このとき、各第五電動モータ157b,157dの回転軸161にそれぞれ連結された2つの車輪163自体は地面を転動しないが、これらの2つの車輪163における第一転動体167と第二転動体169との転動ローラ171のうち地面に接地している転動ローラ171は地面を転動する。これと同様の原理で、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dうち、それらの回転軸の軸芯が同じ直線上にある2個の第五電動モータ157b,157dの各回転軸161だけが同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット1は左右方向に直進する。
For example, among the four fifth
また、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dの動作でその他の態様としては、例えば、4個の第五電動モータ157a,157b,157c,157dの全ての回転軸161が同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット1は、鉛直方向の軸芯O(図14および図15参照)回りに自転する。
さらにその他の態様としては、例えば、第五電動モータ157a,157bの各回転軸161が同じ方向に同じ速度で同時に回転すると共に、第五電動モータ157c,157dの各回転軸161が逆方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット1は斜め前後方向に直進する。
Further, as other aspects of the operation of the four fifth
As another aspect, for example, the
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が第一電動モータ55を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき動作処理部203が第一電動モータ55を作動させる。第一電動モータ55が作動すると、第一電動モータ55の駆動力が第二アーム部材59,第一リンク部材37,第一アーム部材33,第一軸部材31,頭部副フレーム27へとこれらの順に伝達されて頭部3が上下方向に揺動する。このとき、第一リンク部材37には一対の第一ばね部材45,45が挿入されているので、第一電動モータ55の駆動力が第一リンク部材37から第一アーム部材33に伝達されるときに一対の第一ばね部材45,45によって緩衝されて伝達される。このため、第一電動モータ55の駆動力が伝達される前記各部材が損傷する虞はなく、頭部3が衝撃的に揺動する虞もない。
Next, when the signal transmitted from the
頭部3が上下方向のうち例えば上方に向かって揺動すると、頭部副フレーム27の連結面部27cが第二規制部材61の緩衝部材62に当接し、これにより第一電動モータ55の回転が規制されることで該第一電動モータ55を流れる電流値が上昇する。この電流値は制御装置197の判定処理部201で監視されており、この電流値が、記憶部205に予め記憶された閾値を超えたか否かが判定処理部201で判定され、閾値を超えたと判定された場合は、第一電動モータ55を逆転させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に入力される。すると、第一電動モータ55が逆転して頭部3が下方に向かって揺動し、頭部副フレーム27の連結面部27cが第一規制部材60の緩衝部材62に当接し、これにより第一電動モータ55の回転が規制されることで該第一電動モータ55を流れる電流値が上昇する。この電流値も判定処理部201で監視されており、この電流値が、記憶部205に予め記憶された閾値を超えたか否かが判定処理部201で判定され、閾値を超えたと判定された場合は、第一電動モータ55を再度逆転させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に入力される。すると、第一電動モータ55が作動して頭部3が再び上方に向かって揺動する。このようにして、頭部3が上方と下方とに交互に揺動する動作が、予め設定された時間だけ行われたか否かが判定処理部201で判定され、その時間が経過したと判定された場合は、第一電動モータ55を停止させる指令信号が判定処理部201から動作処理部203に入力される。すると、第一電動モータ55の作動が停止され、そのときの頭部3の指向する上下方向の角度と水平方向との角度差に応じて第一トーションばね32のばね力が作用し、頭部3は略水平方向を指向する。
When the
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が第二電動モータ105を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が第二電動モータ105を作動させる。このときの頭部3の動作は左右方向に回動するものであり、さらにその回動角度範囲は1つの第三規制部材111により規制され、これらの点は、上述した第一電動モータ55の動作の説明とは若干異なる。しかし、これらの点を除けば、第二電動モータ105の駆動力が第二リンク部材85から第三アーム部材81に伝達されるときに一対の第二ばね部材89,89によって緩衝されて伝達される点は、上述した第一電動モータ55に関する動作と同様である。
また、第三規制部材111による回動角度範囲の規制に起因する第二電動モータ105の電流値の変動を判定処理部201で監視し、その監視結果に基づき第二電動モータ105を逆転させたり、頭部3が左方向と右方向とに交互に揺動する動作を、予め設定された時間だけ行わせたりする制御方法も、上述した第一電動モータ55の制御方法と同様である。また、第二電動モータ105が停止したとき、第二トーションばねのばね力により頭部3が正面を指向するように付勢される動作も上述した第一トーションばね32のばね力の作用に関する動作と同様である。
したがって、ここでの第二電動モータ105や該第二電動モータ105と関係する物に関する動作や制御方法についての詳細な説明は省略する。
Next, when the signal transmitted from the
Further, the
Therefore, the detailed description about the operation | movement and control method regarding the 2nd
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が左右一対の第三電動モータ137L,137Rのうち少なくとも何れか一方の電動モータを作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が該電動モータを作動させる。
なお、各第三電動モータ137L,137Rの駆動力が各第三リンク部材123から各第四アーム部材119に伝達されるときに一対の第三ばね部材127,127によって緩衝されて伝達される点は、上述した第一電動モータ55や第二電動モータ105に関する動作と同様である。
また、前記第四規制部材による回動角度範囲の規制に起因する各第三電動モータ137L,137Rの電流値の変動を判定処理部201で監視し、その監視結果に基づき各第三電動モータ137L,137Rを逆転させたり、各上肢117L,117Rが上方と下方とに交互に揺動する動作を、予め設定された時間だけ行わせたりする制御方法も、上述した第一電動モータ55や第二電動モータ105の制御方法と同様である。
したがって、ここでの各第三電動モータ137L,137Rや各第三電動モータ137L,137Rと関係する物に関する動作や制御方法についても詳細な説明は省略する。
Next, when the signal transmitted from the
In addition, when the driving force of each 3rd
In addition, the
Therefore, detailed description of operations and control methods related to the third
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が、スピーカー181から人間の音声や人工的な各種の音を発生させるものである場合は、その指令信号に基づき、記憶部205に予め記憶された人間の音声や人工的な各種の音のデータから該当するデータを判定処理部201が選択し、その選択したデータの音声または音を制御装置197の動作処理部203がスピーカー181から発生させる。人間の音声をスピーカー181から発生させることで、ロボット1に向かって話しかけた人間と会話を行うことができる。
また、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が、各光源187,190のうち少なくとも何れか1つの光源を点灯または点滅させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が該当する光源を作動させる。
Next, when a signal transmitted from the
Further, when the signal transmitted from the
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部201から発信された信号が、丁髷185を回動させるための第六電動モータ189を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置197の動作処理部203が第六電動モータ189を作動させる。
以上で、本実施の形態におけるロボット1の作動に関する説明を終了する。
Next, when the signal transmitted from the
This is the end of the description of the operation of
上述したような本実施の形態によれば、上下方向に延びる第二軸部材80の軸芯回りに基部材21が回動可能に上側フレーム67の第一上面部73に軸支され、上側フレーム67に対して基部材21を第二軸部材80の軸芯回りに第二電動モータ105により相対回動させるように構成されている。このため、上側フレーム67に対して頭部3を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することができるので、人間がロボット1に接したとき、ロボット1に対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く。
また、本実施の形態によれば、第一電動モータ55が基部材21によって支持されている。このため、基部材21に対して頭部3が第一軸部材31の軸芯回りに回動するとき、第一電動モータ55は頭部3に連れ回されて移動することがないので、その分、第一軸部材31の軸芯回りに頭部3が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第一電動モータ55によって頭部3を第一軸部材31の軸芯回りに円滑に回動させることができると共に第一電動モータ55に必要な駆動力を小さくすることができる。
また、本実施の形態によれば、第二電動モータ105がブラケット101を介して下側フレーム69の第二上面部77によって支持されている。このため、上側フレーム67に対して基部材21が頭部3と共に第二軸部材80の軸芯回りに回動するとき、第二電動モータ105は基部材21および頭部3に連れ回されて移動することがないので、その分、第二軸部材80の軸芯回りに基部材21および頭部3が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第二電動モータ105によって基部材21および頭部3を第二軸部材80の軸芯回りに円滑に回動させることができると共に第二電動モータ105に必要な駆動力を小さくすることができる。
According to the present embodiment as described above, the
Further, according to the present embodiment, the first
Further, according to the present embodiment, the second
また、本実施の形態によれば、第一軸部材31の軸芯回りに頭部3が回動可能に基部材21に軸支され、基部材21が第二軸部材80の軸芯回りに回動可能に上側フレーム67の第一上面部73に軸支され、左右一対の第一側面部71L,71Rにおけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢117L,117Rがそれぞれ支持されている。このため、本実施の形態に係るロボット1の構造の設計を一旦、完了した後に、該ロボット1とは身長が異なるロボットを新たに設計する際は、胴部5の胴殻部13の高さを変更すると共に、その変更に合わせて左右一対の第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットを設計することができる。この結果、新たな設計の負担を軽減することができる。なお、第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを変更する際に、各第一側面部71L,71Rの上端からの各ステー113L,113Rの取り付け位置(例えば、上下方向の位置)は変更しなくてもよいが、変更することもできる。
また、本実施の形態によれば、左右一対の第一側面部71L,71Rと第一上面部73とは互いに別個の部材で構成され、基部材21が第一上面部73に軸支されている。このため、本実施の形態に係るロボット1に関し、身長が異なる2種類以上のロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各ロボット間で、設計変更を要しない基部材21および第一上面部73の各部材を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
Further, according to the present embodiment, the
Further, according to the present embodiment, the pair of left and right first side surface portions 71 </ b> L and 71 </ b> R and the first
また、本実施の形態によれば、頭部支持フレーム23は、さらに下側フレーム69を備え、該下側フレーム69は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に脚部フレーム17によって下端部が支持される左右一対の第二側面部75L,75Rと、これらの第二側面部75L,75Rの上端部同士を連結すると共に左右一対の第一側面部71L,71Rの各下端部が連接される第二上面部77とをさらに備えている。このため、左右一対の第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを変更するだけでなく、左右一対の第二側面部75L,75Rの上下方向の長さも適宜変更することができるので、身長が異なるロボット1を設計する際の設計自由度が増大する。
また、本実施の形態によれば、左右一対の第一側面部71L,71Rの間隔が左右一対の第二側面部75L,75Rの間隔および第二上面部77の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、第二上面部77の左右方向中央部に左右一対の第一側面部71L,71Rが固定され、左右一対の第一側面部71L,71Rの左右方向外側方で、かつ、第二上面部77の直上に形成された空間に左右一対の第三電動モータ137L,137Rがそれぞれ配置されている。このため、頭部3および第一電動モータ55を支持する基部材21を、上側フレーム67を介して下側フレーム69により強固に支持すると共に、胴殻部13や脚殻部15を外方に向かって不自然に突出させることなく各第三電動モータ137L,137Rを胴殻部13と脚殻部15とで囲まれる空間に配置することができる。
In addition, according to the present embodiment, the
Further, according to the present embodiment, the distance between the pair of left and right first
また、本実施の形態によれば、第二電動モータ105の駆動力が伝達されて基部材21を頭部3と共に第二軸部材80の軸芯回りに回動させるための第三アーム部材81,第二回動軸83および第二リンク部材85が、左右一対の第一側面部71L,71Rの間に形成された空間に配置されている。このため、第三アーム部材81,第二回動軸83および第二リンク部材85を胴殻部13と脚殻部15とで囲まれる空間に配置するに際し、デッドスペースを有効に活用して配置することができ、胴殻部13や脚殻部15を外方に向かって不自然に突出させなくて済む。
また、本実施の形態によれば、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bの対応する側縁部同士を連結する連結面部27cの面部に、頭殻部9を支持する頭部主フレーム25の連結部材25a中央部の面部が当接された状態で頭部副フレーム27に頭部主フレーム25が固定されている。このため、頭殻部9は、頭部主フレーム25を介して頭部副フレーム27により強固に支持される。
さらにまた、本実施の形態によれば、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bと一対の基部材側面部21a,21bとがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部27a,27bが第一軸部材31の軸芯回りに回動可能に一対の基部材側面部21a,21bに軸支される。このため、その軸支構造を構成する構成部材の軽量化と強固な軸支との相反する要求に応えることができる。
Further, according to the present embodiment, the
Further, according to the present embodiment, the head
Furthermore, according to the present embodiment, the pair of head sub-frame side surfaces 27a and 27b and the pair of base member
上述した実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と明細書との全体から読み取れる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更後のロボットもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
例えば、上述した実施の形態では、胴殻部13と脚殻部15とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、胴殻部13を前後または左右に分割された一対の胴殻部片とすると共に脚殻部15も同様に前後または左右に分割された一対の脚殻部片とし、かつ、それぞれ一方の胴殻部片と脚殻部片とが一体に形成された単一の部材の胴脚殻部片とすると共に他方の胴殻部片と脚殻部片とが一体に形成された単一の部材の胴脚殻部片とする。そして、これら一対の胴脚殻部片を互いに接合してねじ部材により締結固定することで胴殻部と脚殻部とを有する胴脚殻部を構成するようにしてもよい。
The above-described embodiment is an example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the gist of the invention that can be read from the entirety of the claims and the specification, or but various modifications can be made, without departing the spirit, the robot after such changes are also intended to be within the technical scope of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, an example in which the
また、上述した制御装置197によるロボット1の動作制御の説明では、第一電動モータ55、第二電動モータ105、各第三電動モータ137L,137R、各第四電動モータ153、第五電動モータ157a,157b,157c,157d、スピーカー181、各光源187、190または第六電動モータ189の各制御対象物をそれぞれ個別に制御するように説明したが、これに替えて、人間が話しかけた言葉の内容に基づき、2つ以上の制御対象物を同時に作動させるように制御してもよい。
また、上述した実施の形態のロボット1では、各電動モータ55,105,137L,137Rにより各リンク部材37,85,123を往復移動させる例を示したが、これに替えて、シリンダと該シリンダ内に進退可能に挿入されたピストンとを備え、ロボット1に備えた圧力源から供給される空気または作動油等の流体の圧力を利用して前記シリンダに対して前記ピストンを進退させる流体シリンダ装置により各リンク部材37,85,123をそれぞれ往復移動させるようにしてもよい。この場合は、各リンク部材37,85,123をそれぞれ往復移動させる各流体シリンダ装置が本発明でいう「第1の駆動装置」,「第2の駆動装置」,「第3の駆動装置」をそれぞれ構成する。
In the description of the operation control of the
Further, in the
また、上述した実施の形態のロボット1では、上側フレーム67は、左右一対の第一側面部71L,71Rと第一上面部73とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、左右一対の第一側面部71L,71Rと第一上面部73とが一体に形成された単一の部材として上側フレーム67を構成してもよい。この場合は、身長が異なる2種類以上のロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各ロボット間で、第一上面部73を共用することはできないものの、左右一対の第一側面部71L,71Rの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットを設計することができ、設計の負担が軽減されるという効果は奏することができるのは言うまでもない。
また、上述した実施の形態のロボット1では、下側フレーム69は、左右一対の第二側面部75L,75Rと第二上面部77とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、左右一対の第二側面部75L,75Rと第二上面部77とが一体に形成された単一の部材として下側フレーム69を構成してもよい。この場合は、身長が異なる2種類以上のロボットを製造する場合に、それらの2種類以上の各ロボット間で、第二上面部77を共用することはできないものの、左右一対の第二側面部75L,75Rの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットを設計することができ、設計の負担が軽減されるという効果は奏することができるのは言うまでもない。
Further, in the
Further, in the
また、上述した実施の形態のロボット1では、上下方向の長さがそれぞれ適宜変更された左右一対の第一側面部71L,71Rと左右一対の第二側面部75L,75Rとに変更することで、身長が異なるロボットを構成する例を示したが、これに替えて、図18に示すように、左右一対の第一側面部71L,71Rや左右一対の第二側面部75L,75Rに長さ変更構造をそれぞれ設けるようにしてもよい。長さ変更構造としては、第一側面部71Lを例にとって説明すると、該第一側面部71Lを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第一側面部片71L1,71L2とで構成し、2つの第一側面部片71L1,71L2を、それらの一部の面同士を互いに接合した状態で各雄ねじ部材211により締結固定している。これと同様に、第一側面部71Rを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第一側面部片71R1,71R2とで構成し、2つの第一側面部片71R1,71R2を、それらの一部の面同士を互いに接合した状態で各雄ねじ部材211により締結固定している。
Further, in the
各第一側面部片71L1,71R1には各雄ねじ部材211が螺合される一対の雌ねじ孔213がそれぞれ形成され、各第一側面部片71L2,71R2には雄ねじ部材211が挿通可能で、かつ、各第一側面部片71L2,71R2の長手方向(上下方向)に長い長円形状の貫通孔215がそれぞれ穿設されている。各雄ねじ部材211を緩めて第一側面部片71L1,71L2同士と第一側面部片71R1,71R2同士とをそれらの長手方向(上下方向)に互いに相対移動させ所望の位置で位置決めした状態で各ねじ部材211を締め付けることで、各第一側面部71L,71Rの長さを容易に変更することができる。このような長さ変更構造によれば、身長が異なるロボットを製造する度に、第一側面部71L,71R等を別個の部材に変更する必要がない。
Each first side surface piece 71L1, 71R1 is formed with a pair of female screw holes 213 into which each
なお、上述したような長さ変更構造は、図18に示すように、第二側面部75L,75Rにも同様に採用することができる。すなわち、第二側面部75Lを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第二側面部片75L1,75L2とで構成する一方、第二側面部75Rを、一対の雄ねじ部材211,211と、2つの第二側面部片75R1,75R2とで構成する。各第二側面部片75L1,75R1には各雄ねじ部材211が螺合される一対の雌ねじ孔213がそれぞれ形成され、各第二側面部片75L2,75R2には雄ねじ部材211が挿通可能で、かつ、各第二側面部片75L2,75R2の長手方向(上下方向)に長い長円形状の貫通孔215がそれぞれ穿設されている。各雄ねじ部材211を緩めて第二側面部片75L1,75L2同士と第二側面部片75R1,75R2同士とをそれらの長手方向(上下方向)に互いに相対移動させ所望の位置で位置決めした状態で各ねじ部材211を締め付けることで、各第二側面部75L,75Rの長さを容易に変更することができる。
Note that the length changing structure as described above can be similarly applied to the second
また、上述した実施の形態のロボット1では、人間が話しかけた言葉の内容に基づき制御装置197の判定処理部201から発信された信号が、スピーカー181から人間の音声や各種の音を発生させるものである場合は、その発生させる人間の音声や各種の音のデータを、記憶部205に予め記憶されたデータから判定処理部201が選択する例を示した。しかし、これに加えて、または、これに替えて、インターネットに接続可能な無線LAN機能を有するネットワーク機器をロボット1に搭載し、外部のサーバーに予め記憶された人間の音声や各種の音のデータから該当するデータを前記インターネットを介して判定処理部201が選択し、その選択したデータの音声または音を制御装置197の動作処理部203がスピーカー181から発生させるようにしてもよい。これにより、人間の音声や各種の音のデータを記憶させる記憶部205の領域を削減または省略することができる一方、人間の音声や各種の音のデータ量が飛躍的に増加して、スピーカー181から発生させることができる人間の音声や各種の音の種類も飛躍的に増大する。この結果、ロボット1に接した人間に対して興味を一層引くことができる。
Further, in the
また、上述した実施の形態のロボット1では、集音マイク191によって集音された音声が制御装置197の判定処理部201によって受信され、その受信された言葉の内容に基づいて、制御装置197の動作処理部203が各電動モータ55,105,137L,137R,157a,157b,157c,157d,189の何れかを作動させる例を示したが、これに替えて、ロボット1から離間した場所にある遠隔操縦装置(図示せず)のマイクに向かって人間が発した音声をロボット1に配設された受信装置(図示せず)が無線で受信し、その受信した言葉の内容に基づいて、制御装置197の動作処理部203が各電動モータ55,105,137L,137R,157a,157b,157c,157d,189の何れかを作動させるようにしてもよい。
あるいは、ロボット1から離間した場所にある遠隔操縦装置の各種スイッチを人間が操作して発信した指令信号をロボット1の受信装置が無線で受信し、その受信した指令信号に基づいて、制御装置197の動作処理部203が各電動モータ55,105,137L,137R,153,157a,157b,157c,157d,189の何れかを作動させるようにしてもよい。
Further, in the
Alternatively, received by the command signal the various switches human remote control apparatus is originated by operating at the location spaced from the
1 ロボット
3 頭部
5 胴部
7 脚部
9 頭殻部
13 胴殻部
15 脚殻部
17 脚部フレーム
21 基部材
21a 基部材側面部
21b 基部材側面部
21c 基部材下面部
23 頭部支持フレーム
25 頭部主フレーム
27 頭部副フレーム
27a 頭部副フレーム側面部
27b 頭部副フレーム側面部
27c 連結面部
33 第一アーム部材(リンク機構)
37 第一リンク部材(リンク機構,リンク部材)
45 第一ばね部材(ばね部材)
53 ブラケット(第1のブラケット)
55 第一電動モータ(第1の駆動装置,電動モータ)
59 第二アーム部材(リンク機構)
71L 第一側面部
71R 第一側面部
73 第一上面部
75L 第二側面部
75R 第二側面部
77 第二上面部
81 第三アーム部材(駆動力伝達機構)
83 第二回動軸(駆動力伝達機構)
85 第二リンク部材(駆動力伝達機構)
101 ブラケット(第2のブラケット)
105 第二電動モータ(第2の駆動装置)
117L 上肢
117R 上肢
137L 第三電動モータ(第3の駆動装置)
137R 第三電動モータ(第3の駆動装置)
163 車輪
L1 仮想直線(第1の軸)
L2 仮想直線(第2の軸)
L3 仮想直線(第3の軸)
1 robot <br/> 3
33 First arm member (link mechanism)
37 First link member (link mechanism, link member)
45 First spring member (spring member)
53 Bracket (first bracket)
55 1st electric motor (1st drive device , electric motor )
59 Second arm member (link mechanism)
71L First
83 Second rotating shaft (driving force transmission mechanism)
85 Second link member (driving force transmission mechanism)
101 Bracket (second bracket)
105 Second electric motor (second driving device)
137R Third electric motor (third drive unit)
163 Wheel L1 Virtual straight line (first axis)
L2 Virtual straight line (second axis)
L3 Virtual straight line (third axis)
Claims (7)
上下方向に延びる第2の軸回りに前記基部材が回動可能に頭部支持フレームに軸支され、
前記基部材に対して前記頭部を前記第1の軸回りに相対回動させる第1の駆動装置が、前記第1の軸に対して直交する水平方向に離間した位置に位置付けられると共に、第1のブラケットを介して前記基部材に固定され、
前記頭部支持フレームに対して前記基部材を前記第2の軸回りに相対回動させる第2の駆動装置が第2のブラケットを介して前記頭部支持フレームに固定され、
前記第1の駆動装置は電動モータからなり、該電動モータと前記頭部とはリンク機構を介して連結され、
前記リンク機構は、前記電動モータに一端部が連結される棒状のリンク部材を備え、
前記電動モータの回転駆動力により前記リンク部材がその長手方向に沿う方向に移動することで前記リンク部材による押圧力が発生し、
前記押圧力がばね部材を介して前記リンク部材から前記頭部に伝達されることで前記第1の軸回りに前記頭部が回動するように構成されたロボットの構造。 The head is pivotally supported by the base member so as to be rotatable around a first axis extending in the horizontal direction,
The base member is pivotally supported by the head support frame so as to be rotatable around a second axis extending in the vertical direction,
A first driving device for rotating the head relative to the base member around the first axis is positioned at a position separated in a horizontal direction perpendicular to the first axis, and Fixed to the base member via one bracket,
A second drive device for rotating the base member relative to the head support frame around the second axis is fixed to the head support frame via a second bracket ;
The first driving device is an electric motor, and the electric motor and the head are connected via a link mechanism,
The link mechanism includes a rod-shaped link member having one end connected to the electric motor,
The link member moves in a direction along its longitudinal direction by the rotational driving force of the electric motor, so that a pressing force is generated by the link member,
A structure of a robot configured to rotate the head around the first axis when the pressing force is transmitted from the link member to the head via a spring member .
胴部と脚部とをさらに備え、
前記胴部は、該胴部の外表面部を構成する中空の胴殻部を備え、
前記脚部は、該脚部の外表面部を構成する中空の脚殻部と、地面に接地して前記ロボットの重力を支持した状態で前記地面上を転動可能な車輪とを備え、
前記頭部支持フレームは、前記胴殻部と前記脚殻部とで囲まれる空間に配置され、かつ、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部と、これらの第一側面部の上端部同士を連結する第一上面部とを備え、
前記基部材が前記第2の軸回りに回動可能に前記第一上面部に軸支され、
前記左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されていることを特徴とするロボットの構造。 The structure of the robot according to claim 1 ,
It further comprises a torso and legs,
The trunk portion includes a hollow shell portion constituting an outer surface portion of the trunk portion,
The leg portion includes a hollow leg shell portion that constitutes an outer surface portion of the leg portion, and a wheel that can roll on the ground while being in contact with the ground and supporting the gravity of the robot,
The head support frame is disposed in a space surrounded by the shell portion and the leg shell portion, and a pair of left and right first side portions whose inner sides face each other substantially in parallel with an interval in the left-right direction. And a first upper surface portion connecting the upper end portions of these first side surface portions,
The base member is pivotally supported on the first upper surface so as to be rotatable about the second axis;
A robot structure characterized in that a pair of left and right upper limbs are respectively supported on outer side surfaces of the pair of left and right first side portions.
前記左右一対の第一側面部と前記第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、
前記基部材が前記第一上面部によって軸支されていることを特徴とするロボットの構造。 The structure of the robot according to claim 2 ,
The pair of left and right first side portions and the first upper surface portion are composed of separate members,
A structure of a robot, wherein the base member is pivotally supported by the first upper surface portion.
前記脚部は、前記脚殻部の内側に配置される脚部フレームをさらに備え、
前記頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えていることを特徴とするロボットの構造。 In the structure of the robot according to claim 2 or claim 3 ,
The leg portion further includes a leg frame disposed inside the leg shell portion,
The head support frame includes a pair of left and right second side portions whose inner sides face each other substantially in parallel in a left-right direction and whose lower end portions are supported by the leg frame, and these second side portions. And a second upper surface portion connected to the lower end portions of the pair of left and right first side surface portions.
前記左右一対の第一側面部の左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部の左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、
前記第二上面部の左右方向中央部に前記左右一対の第一側面部が固定され、
前記左右一対の第一側面部に対して前記左右一対の上肢を左右一対の第3の軸回りにそれぞれ個別に相対回動させる左右一対の第3の駆動装置が前記左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、前記第二上面部の直上にそれぞれ配置されていることを特徴とするロボットの構造。 The structure of the robot according to claim 4 ,
The distance between the outer surfaces in the left-right direction of the pair of left and right first side portions is smaller than the distance between the outer surfaces in the left-right direction of the pair of left and right second side portions and the width in the left-right direction of the second upper surface portion. Set to
The pair of left and right first side surfaces is fixed to the center in the left-right direction of the second upper surface,
A pair of left and right third driving devices for individually rotating the pair of left and right upper limbs around the pair of left and right third axes with respect to the pair of left and right first side portions respectively. The robot structure is disposed on the outer side in the left-right direction and directly above the second upper surface portion.
前記第2の駆動装置の駆動力が伝達されて前記頭部を前記第2の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、前記左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されていることを特徴とするロボットの構造。 In the structure of the robot according to any one of claims 2 to 5 ,
A driving force transmission mechanism for transmitting the driving force of the second driving device and rotating the head about the second axis is disposed in a space formed between the pair of left and right first side portions. The structure of the robot characterized by being.
前記基部材は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部と、これらの基部材側面部の下端部同士を連結する基部材下面部とを備え、
前記頭部は、該頭部の外表面部を構成する中空の頭殻部と、該頭殻部を支持する頭部主フレームと、該頭部主フレームを支持する頭部副フレームとを備え、
前記頭部副フレームは、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部と、これらの頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部とを備え、
前記頭部主フレームは、その中央部の面部が前記連結面部の面部に当接された状態で前記連結面部に固定され、
前記一対の頭部副フレーム側面部と前記一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、前記一対の頭部副フレーム側面部が前記第1の軸回りに回動可能に前記一対の基部材側面部に軸支されていることを特徴とするロボットの構造。 In the structure of the robot according to any one of claims 1 to 6 ,
The base member includes a pair of base member side surface portions whose inner side surfaces face each other in parallel in a horizontal direction, and a base member lower surface portion that connects lower end portions of these base member side surface portions,
The head includes a hollow skull part that forms an outer surface part of the head part, a head main frame that supports the head shell part, and a head subframe that supports the head main frame. ,
The head sub-frame connects a pair of head sub-frame side portions whose inner surfaces face each other in parallel in a horizontal direction and corresponding side edges of the head sub-frame side portions. And a connecting surface portion
The head main frame is fixed to the connection surface portion in a state where the surface portion of the central portion is in contact with the surface portion of the connection surface portion,
In a state where the pair of head sub-frame side surfaces and the pair of base member side surface portions are superposed so that the inner side surfaces thereof are substantially parallel to each other, the pair of head sub-frame side surfaces is the first A robot structure characterized in that it is pivotally supported on the side surfaces of the pair of base members so as to be rotatable about one axis.
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