JP6785849B2

JP6785849B2 - 形態変形ロボット

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Publication number: JP6785849B2
Application number: JP2018518350A
Authority: JP
Inventors: 賢司石田
Original assignee: Brave Robotics
Current assignee: Brave Robotics
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2020-11-18
Anticipated expiration: 2037-05-18
Also published as: EP3459831A1; JPWO2017200038A1; CN109562801B; CN109562801A; US20190118106A1; US10773177B2; EP3459831A4; WO2017200038A1

Description

本発明は、乗り物型の形態から人型の形態等に相互に形態を変化させることが可能な形態変形ロボットに関する。

従来、玩具等の分野において、車両型の形態から人型の形態等に自在に形態を変化させることが可能な形態変形ロボットがある（例えば、特許文献１乃至特許文献４参照）。これらのロボットは、車両形態を構成する複数の構成部材を分離可能に構成し、分離した各構成部材の配置及び姿勢を再構成することで、人型形態に変形している。

特許文献１から特許文献４の技術においては、車両形態から人間形態に変形する際、車両形態において水平方向に長い操縦席を、姿勢を変更し垂直方向に長くなるように構成している。これは、車両では操縦席が前後に長い構成が一般的である一方、人間は胴が上下方向に長いことが自然であることに起因する。

しかしながら、操縦席の姿勢を形態変形前後で大きく変形してしまうと、形態変形ロボットを玩具にとどまらず、実際に操縦席内部に人間が乗り込む場合に、操縦席の姿勢が大幅に異なり、形態変形の前後及び途中において、操縦席に乗り込む操縦者の姿勢を維持することが困難になるという問題が生ずる。

特開２００９−１８９５２１号公報特開２００９−２１９７１４号公報特開２０１３−２４４１９８号公報特開２０１５−１３０９３６号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、操縦席の姿勢を変化させずに車両形態と人型形態との間の姿勢変形が可能な形態変形ロボットを提供することにある。

上記課題を達成するため本発明にかかる形態変形ロボット（１）は、車両形態（１Ｃ）と人型形態（１Ｈ）とを取りうる形態変形ロボット（１）であって、車両形態（１Ｃ）において、前方の中央に位置する前方中央部（１１）と、前方中央部（１１）の側方に位置する前方右側部（１２Ｒ）及び前方左側部（１２Ｌ）と、を備える前方部（１０）と、前方中央部（１１）の後方に位置し座席（２１Ｓ）が配置される操縦室（２１）と、操縦室（２１Ｓ）の側方に位置する右ドア部（２２Ｒ）及び左ドア部（２２Ｌ）と、を備える中央部（２０）と、操縦室（２１）の後方の上側に位置する後方上部（３１）と、後方上部（３１）の下方に位置する後方右下部（３２Ｒ）及び後方左下部（３２Ｌ）から成る後方下部（３２）と、を備える後方部（３０）と、を有し、人型形態（１Ｈ）において、前方部（１０）の前方中央部（１１）は、頭部を構成し、前方右側部（１２Ｒ）及び前方左側部（１２Ｌ）は、胸部を構成し、中央部（２０）の右ドア部（２２Ｒ）及び左ドア部（２２Ｌ）は、左右の腕部を構成し、後方部（３０）の後方上部（３１）は、腰部を構成し、後方右下部（３２Ｒ）及び後方左下部（３２Ｌ）は、左右の足部を構成し、操縦室（２１）を備える中央部（２０）と後方部（３０）の後方上部（３１）とは、前後方向に配設される前方リンク（５１）と後方リンク（５２）により連結され、前方リンク（５１）及び後方リンク（５２）の操縦室側連接点（５１ａ，５２ａ）から後方上部側連接点（５１ｂ，５２ｂ）までの各距離は同一に設定され、かつ、前方リンク（５１）及び後方リンク（５２）の操縦室側連接点（５１ａ，５２ａ）と後方上部側連接点（５１ｂ，５２ｂ）とを結ぶ各線が互いに平行に配設され、後方上部（３１）と後方下部（３２）とは、上下方向に対称または略対称に配設される上方リンク群（６１）と下方リンク群（６２）とにより連結され、車両形態（１Ｃ）と人型形態（１Ｈ）との間の変形を行う際には、上方リンク群（６１）と下方リンク群（６２）とを対称に駆動して後方上部（３１）と後方下部（３２）とを水平に保持するとともに、前方リンク（５１）又は後方リンク（５２）を駆動することによって、操縦室（２１）の前記座席（２１Ｓ）の座面（２１Ｓａ）が車両形態（１Ｃ）と人型形態（１Ｈ）のいずれの形態においても同じ傾斜角を保持するよう構成されることを特徴とする。

このように、車両形態（１Ｃ）と人型形態（１Ｍ）のいずれの形態においても、座席（２１Ｓ）の座面（２１Ｓ）が同じ傾斜角となるように構成すれば、操縦席である前方中央部（１１）の姿勢を変化させずに車両形態（１Ｃ）と人型形態（１Ｈ）との間の姿勢変形が可能な形態変形ロボット（１）を提供することができる。つまり、後方上部（３１）と後方下部（３２）とを連結する上方リンク群（６１）と下方リンク群（６２）を上下方向に対称または略対称に配設し、車両形態（１Ｃ）と人型形態（１Ｈ）との間の変形を行う際には、上方リンク群（６１）と下方リンク群（６２）とを対称に駆動することによって、後方上部（３１）と後方下部（３２）とを水平に保持することができる。そして、操縦室（２１）と後方上部（３１）とを連結する前方リンク（５１）と後方リンク（５２）の操縦室側連接点（５１ａ，５２ａ）から後方上部側連接点（５１ｂ，５２ｂ）までの各距離を同一に設定し、かつ、前方リンク（５１）及び後方リンク（５２）の操縦室側連接点（５１ａ，５２ａ）と後方上部側連接点（５１ｂ，５２ｂ）とを結ぶ各線を互いに平行に配設すれば、前方リンク（５１）の操縦室側連接点（５１ａ）と後方上部側連接点（５１ｂ）及び後方リンク（５２）の操縦室側連接点（５２ａ）と後方上部側連接点（５２ｂ）の４点が並行四辺形を構成することとなり、車両形態（１Ｃ）から人型形態（１Ｈ）のいずれの形態でも、また、形態変形の途中の形態においても、操縦室（２１）の座席（２１Ｓ）の座面（２１Ｓａ）の姿勢を同じ傾斜角に保つことができる。

また、上記構成の形態変形ロボット（１）において、上方リンク群（６１）と下方リンク群（６２）の間に共通の基台（７０）を配置し、基台（７０）の上下には、上方リンク群（６１）と下方リンク群（６２）とを対称に駆動する上方リンク群駆動モータ（６１Ｍ）と下方リンク群駆動モータ（６２Ｍ）をそれぞれ設け、上方リンク群（６１）は、上方リンク群駆動モータ（６１Ｍ）によって直接駆動される上方第一リンク（６１ａ）と、上方第一リンク（６１ａ）に一端が連結され、他端が後方下部（３２）に連結された上方第二リンク（６１ｂ）と、一端が上方第二リンク（６１ｂ）の他端と共に後方上部（３１）に連結され、他端が基台（７０）に連結された上方第三リンク（６１ｃ）と、を有し、下方リンク群（６２）は、下方リンク群駆動モータ（６２Ｍ）によって直接駆動される下方第一リンク（６２ａ）と、下方第一リンク（６２ａ）に一端が連結され、他端が後方下部（３２）に連結された下方第二リンク（６２ｂ）と、一端が下方第二リンク（６２ｂ）の他端と共に後方下部（３２）に連結され、他端が基台（７０）に連結された下方第三リンク（６２ｃ）と、を有していることとしてもよい。

このように、後方上部（３１）と後方下部（３２）とを連結する上方リンク群（６１）と下方リンク群（６２）との間に共通の基台（７０）を設け、この基台（７０）の上下に配される上方リンク群（６１）と下方リンク群（６２）を共通の基台（７０）と共にそれぞれ平行四辺形を成す上方第一リンク〜上方第三リンク（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ）と下方第一リンク〜下方第三リンク（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ）によってそれぞれ構成し、基台（７０）の上下に設けられた上方リンク群駆動モータ（６１Ｍ）と下方リンク群駆動モータ（６２Ｍ）によって上方第一リンク（６１ａ）と下方第一リンク（６２ａ）をそれぞれ対称に駆動すれば、いかなる形態においても、後方上部（３１）は、後方下部（３２）に対して常に水平を維持する。したがって、この後方上部（３１）に前方リンク（５１）と後方リンク（５２）を介して連結された操縦室（２１）の座席（２１Ｓ）の座面（２１Ｓａ）の姿勢は、車両形態（１Ｃ）から人型形態（１Ｈ）のいずれの形態でも、また、形態変形の途中の形態においても、常に同じ傾斜角に保持される。

また、上記構成の形態変形ロボット（１）において、車両形態（１Ｃ）から人型形態（１Ｈ）に変形する場合、前方中央部（１１）は、操縦室（２１）の前方に配設される前方窓部（２１Ｆ）の上に移動し、前方右側部（１２Ｒ）及び前方左側部（１２Ｌ）は、互いに近接する方向に移動することとしてもよい。

このように、人型形態（１Ｈ）の頭部となる前方中央部（１１）を前方窓部（２１Ｆ）に移動させた後、人型形態（１Ｈ）の胸部を構成する場合に前方右側部（１２Ｒ）及び前方左側部（１２Ｌ）を水平方向に動かすのみとしている。このため、人型形態（１Ｈ）の頭部及び胸部を構成する際に、座席（２１Ｓ）の座面（２１Ｓａ）の姿勢は影響を受けないため、座面（２１Ｓａ）を同じ傾斜角に保ったまま、形態変形を完了することができる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態の対応する構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかる形態変形ロボットによれば、操縦席の姿勢を変化させずに車両形態と人型形態との間の姿勢変形を可能とすることができる。

形態変形ロボットの車両形態を示す側面図である。形態変形ロボットの車両形態を示す斜視図である。形態変形ロボットの人型形態を示す斜視図である。形態変形時の説明図であり、前方部及び中央部と後方部との位置関係を示す側面図であり、図４Ａが車両形態、図４Ｂが途中形態、図４Ｃが操縦室の搭載状態を示す図である。形態変形時の説明図であり、操縦室の搭載状態を示す斜視図である。形態変形時の説明図であり、後方上部と後方下部との位置関係を示す側面図であり、図６Ａが車両形態、図６Ｂが途中形態、図６Ｃが人型形態の状態を示す図である。形態変形時の説明図であり、人型形態の頭部を移動する様子を説明する側面図である。形態変形時の説明図であり、人型形態の頭部及び胸部を移動する様子を説明する斜視図であり、図８Ａが頭部構成時、図８Ｂが胸部構成時の説明図である。

以下、添付図面を参照して本実施形態を詳細に説明する。まず、図１乃至図３を用いて形態変形ロボット１の形態変形前後の外観と、各部名称を説明する。図１は、形態変形ロボット１の車両形態１Ｃを示す側面図である。図１においては、ドア部２２を開放した状態を示している。

図１に示すように、形態変形ロボット１が車両形態１Ｃを取っている場合、前照灯Ｌｆや前輪Ｗｆを含み前方に位置する前方部１０と、ドア部２２や座席２１Ｓを含み前後方向の中央に位置する中央部２０と、背面灯Ｌｒや後輪Ｗｒを含み後方に位置する後方部３０に分けられる。

図２は、形態変形ロボット１の車両形態１Ｃを示す斜視図である。図２に示すように、車両形態１Ｃにおいて、前方部１０は、前方中央部１１と、前方中央部１１の側方に配置される前方側部１２とを有する。前方中央部１１は、前方の中央に位置し、車両のナンバープレートＮＰが配置される。前方側部１２は、前方右側部１２Ｒ及び前方左側部１２Ｌから構成され、前照灯Ｌｆを有する。

中央部２０は、幅方向中央に配置される操縦室２１と、操縦室２１に出入りするためのドア部２２とを有する。操縦室２１は、前面に透明又は半透明の前方窓部２１Ｆが形成され、操縦者が乗り込む座席２１Ｓから前方が視認可能となっている。座席２１Ｓには座面２１Ｓａが形成されている。操縦室２１には、左右の側方に位置するドア部２２が開放することで操縦者が乗り込めるようになっている。ドア部２２は、右ドア部２２Ｒと左ドア部２２Ｌとから構成され、不図示のモータにより外側方向に開放することができる。

後方部３０は、操縦室２１の後方の上側に位置する後方上部３１と、後方上部３１の下方に位置する後方下部３２を有する。後方下部３２は、後方右下部３２Ｒ及び後方左下部３２Ｌとから構成され、いずれも後輪Ｗｒが配置される。

図３は、形態変形ロボット１の人型形態１Ｈを示す斜視図である。図３に示すように、形態変形ロボット１が人型形態１Ｈを取っている場合、車両形態１Ｃにおける前方中央部１１は、回動軸１１Ｘを中心に起き上がって、操縦室２１の前方に配置される前方窓部２１Ｆの上に移動する。これにより、顔１１ａを有する人型形態１Ｈの頭部となる。また、前方右側部１２Ｒ及び前方左側部１２Ｌは、人型形態１Ｈでは、顔１１ａの前方に移動し、胸部を構成する。

なお、前述のように、人型形態１Ｈにおいて胸部を構成する前方右側部１２Ｒ及び前方左側部１２Ｌは、それぞれ前輪Ｗｆを有する。ここで、前輪Ｗｆは、人型形態１Ｈにおいても回転駆動可能に構成し、姿勢制御のためのいわゆるリアクションホイールとして機能する。

車両形態１Ｃにおける右ドア部２２Ｒ及び左ドア部２２Ｌは、人型形態１Ｈにおいては、左右の腕部を構成する。左右のドア部２２は、操縦室２１との間に設けられる不図示のモータにより、前述のように、操縦室２１に対して開放するように移動する。さらに、人型形態１Ｈでは、ドア部２２は、複数の部材に分離し、それらの接合部にある不図示のリンク及びモータにより、自在に動く。本実施形態では、車両形態１Ｃにおけるドア部２２は、人型形態１Ｈにおける肩部２２ａ、上腕部２２ｂ、肘部２２ｃ、前腕部２２ｄ及び指部２２ｅに分離し、動作する。

また、車両形態１Ｃにおける後方上部３１は、人型形態１Ｈにおける腰部を構成し、車両形態１Ｃにおける後方右下部３２Ｒ及び後方左下部３２Ｌは、人型形態１Ｈにおける左右の足部を構成する。

次に、図４乃至図８を用いて、車両形態１Ｃから人型形態１Ｈへの形態変形時の各部の動きを説明する。まず、前方部１０及び中央部２０が、後方部３０から立ち上がるための構成を説明する。図４は、形態変形時の説明図であり、前方部１０及び中央部２０と後方部３０との位置関係を示す側面図であり、図４Ａが車両形態１Ｃ、図４Ｂが途中形態、図４Ｃが操縦室の搭載状態を示す図である。

図４に示すように、操縦室２１と後方上部３１とは、前後方向に配設される２つのリンクによって連結されている。図４においては、リンクの動作の説明のために、前方リンク５１と後方リンク５２との一対のみを示すが、本実施形態の形態変形ロボット１では、左右方向に二対の前方リンク５１及び後方リンク５２が配設される。複数対の前後方向のリンクを付帯することで、後方上部３１に対する操縦室２１の取り付け強度を増すことができる。

前方リンク５１には、操縦室２１に対する連接点である操縦室側連接点５１ａと、後方上部３１に対する連接点である後方上部側連接点５１ｂとを有する。また、後方リンク５２には、操縦室２１に対する連接点である操縦室側連接点５２ａと、後方上部３１に対する連接点である後方上部側連接点５２ｂとを有する。

ここで、前方リンク５１の操縦室側連接点５１ａと後方上部側連接点５１ｂの距離は、後方リンク５２の操縦室側連接点５２ａと後方上部側連接点５２ｂの距離と同一に構成される。また、前方リンク５１の操縦室側連接点５１ａ及び後方上部側連接点５１ｂを結ぶ線と、後方リンク５２の操縦室側連接点５２ａ及び後方上部側連接点５２ｂを結ぶ線は、互いに平行となるように、前方リンク５１と後方リンク５２が配設される。

また、後方上部側連接点５２ｂを回動軸として扇状ギヤ５２ｇが後方リンク５２と一体的に配設される。さらに、後方上部３１には、扇状ギヤ５２ｇを駆動するための後方リンク駆動モータ５２Ｍが配設される。

この構成による形態変形時の動作を説明する。まず、図４Ａに示すように、車両形態１Ｃにおいて、前方リンク５１及び後方リンク５２は、車両の前後方向に延びる状態となっている。この状態では、前方部１０、中央部２０及び後方部３０が、この順序で前方から後方に並んでいる。

図４Ｂに示すように、後方リンク駆動モータ５２Ｍが、図中反時計回りにモータ軸を回転すると、当該モータ軸に対して噛合う扇状ギヤ５２ｇが、時計回りに回動する。すると、扇状ギヤ５２ｇと一体である後方リンク５２が時計回りに回動するとともに、操縦室側連接点５２ａの移動によって、操縦室２１及び操縦室２１の前方にある前方部１０が上方に持ち上げられる。操縦室２１が上方に移動することによって、操縦室２１に連接する前方リンク５１も図中時計回りに回動する。これにより、前方部１０及び操縦室２１を含む中央部２０は、後方部３０に対して上方に持ち上げられることとなる。

図４Ｃに示すように、前方部１０及び中央部２０が、後方部３０の上方に位置するまで移動すると、後方リンク駆動モータ５２Ｍは、扇状ギヤ５２ｇの駆動を停止する。これにより、前方部１０及び中央部２０が、前方リンク５１及び後方リンク５２により、後方部３０に対して上方に保持され、操縦室２１が後方部３０の上部に搭載される。

このように、操縦室２１の座席２１Ｓの座面２１Ｓａは、車両形態１Ｃから、操縦室２１の後方部３０搭載状態において、いずれの状態においても、同じ傾斜角を保っている。これは、前方リンク５１の操縦室側連接点５１ａと後方リンク５２の操縦室側連接点５２ａとを結ぶ線分と、前方リンク５１の後方上部側連接点５１ｂと後方リンク５２の後方上部側連接点５２ｂとを結ぶ線分とが、形態変形時に平行を保ちつつ移動し、いずれの形態でも、車両形態１Ｃの座面２１Ｓａの角度を維持することができるためである。

図５は、形態変形時の説明図であり、操縦室２１の搭載状態を示す斜視図である。図５は、図４Ｃの状態の斜視図である。図５に示すように、操縦室２１を後方部３０上に搭載した状態においては、前方部１０は車両形態１Ｃと同じ状態である。すなわち、前方中央部１１の左右に、前方右側部１２Ｒ及び前方左側部１２Ｌが隣接した状態である。また、後方部３０も車両形態１Ｃと同じ状態である。すなわち、後方下部３２の上に後方上部３１が当接した状態で搭載されている。

一方、中央部２０は、操縦室２１の前方部１０に対する位置関係は、車両形態１Ｃと変わらないが、操縦室２１の左右に配置される右ドア部２２Ｒ及び左ドア部２２Ｌは、操縦室２１から離間した状態となっている。

図６は、形態変形時の説明図であり、後方上部３１と後方下部３２との位置関係を示す側面図であり、図６Ａが操縦室２１の搭載状態、図６Ｂが途中形態、図６Ｃが人型形態１Ｈの状態を示す図である。説明のため、同図においては、前方部１０及び中央部２０を省略している。図６Ａは、図４Ｃ及び図５と略同じ状態を示す。

図６に示すように、後方上部３１と後方右下部３２Ｒ及び後方左下部３２Ｌとは、上下方向に略対称に配設される２つのリンク群により互いに連結される。具体的には、基台７０の上方に上方リンク群６１が配設され、基台７０の下方に下方リンク群６２が配設される。また、基台７０の上端には、上方リンク群６１を駆動する上方リンク群駆動モータ６１Ｍが配設され、基台７０の下端には、下方リンク群６２を駆動する下方リンク群駆動モータ６２Ｍが配設される。

上方リンク群６１は、本実施形態においては、上方リンク群駆動モータ６１Ｍによって直接駆動される上方第一リンク６１ａと、上方第一リンク６１ａに対して一方端部が連結される上方第二リンク６１ｂと、上方第二リンク６１ｂに対して一方端部が連結される上方第三リンク６１ｃと、を有する。そして、上方第三リンク６１ｃの他方端部は基台７０に連結されるため、上方リンク群駆動モータ６１Ｍ、上方第一リンク６１ａ、上方第二リンク６１ｂ、上方第三リンク６１ｃと基台７０とは、互いに直列的に連結している。また、上方第二リンク６１ｂは、後方上部３１に対して連結している。

下方リンク群６２は、本実施形態においては、下方リンク群駆動モータ６２Ｍによって直接駆動される下方第一リンク６２ａと、下方第一リンク６２ａに対して一方端部が連結される下方第二リンク６２ｂと、下方第二リンク６２ｂに対して一方端部が連結される下方第三リンク６２ｃと、を有する。そして、下方第三リンク６２ｃの他方端部は基台７０に連結されるため、下方リンク群駆動モータ６２Ｍ、下方第一リンク６２ａ、下方第二リンク６２ｂ、下方第三リンク６２ｃと基台７０とは、互いに直列的に連結している。そして、下方第二リンク６２ｂは、後方下部３２に対して連結している。

このように、上方リンク群６１と下方リンク群６２とは基台７０を境に上下に略対称に設けられ、車両形態１Ｃと人型形態１Ｈとの間の変形を行う際には、以下のように、上方リンク群６１と下方リンク群６２とを対称に駆動する。

図６Ａに示すように、後方上部３１が後方下部３２に当接している状態において、上方リンク群６１及び下方リンク群６２はいずれも、基台７０の上下において、水平に折り畳まれている。このため、後方上部３１と後方下部３２は当接することができる。

図６Ｂに示すように、基台７０に配設される上方リンク群駆動モータ６１Ｍ及び下方リンク群駆動モータ６２Ｍは、同時に図中矢印方向に駆動する。これにより、上方リンク群６１は基台７０に対して上方に、下方リンク群６２は基台７０に対して下方に延びる。

これにより、上方第二リンク６１ｂに連結された後方上部３１は基台７０に対して相対的に上昇し、下方第二リンク６２ｂに連結された後方下部３２は基台７０に対して相対的に下降することとなる。実際には、基台７０は、後方上部３１及び後方下部３２のいずれからも独立した位置に固定されているため、後方下部３２は地面に設置されたままで移動せず、基台７０が上昇し、後方上部３１がさらに上昇することとなる。

図６Ｃに示すように、上方リンク群６１の上方第一リンク６１ａ及び上方第三リンク６１ｃが鉛直方向に延びると、後方上部３１が最も高い位置になる。このとき、上方リンク群駆動モータ６１Ｍを停止する。この場合、下方リンク群６２は、上方リンク群６１と対称に駆動されるため、下方リンク群６２の下方第一リンク６２ａ及び下方第三リンク６２ｃは鉛直方向に延びることとなる。

この場合、後方上部３１と後方下部３２とが最も離間する。そして、腰部を構成する後方上部３１が最も高い位置に移動し、足部となる後方右下部３２Ｒ及び後方左下部３２Ｌとが最も離れる。このとき、上方リンク群６１が人型形態１Ｈの大腿部を構成し、下方リンク群６２が人型形態１Ｈの下腿部の一部を構成し、基台７０が膝部を構成することとなる。これにより、人型形態１Ｈの立ち上がった状態を構成することとなる。

ここで、車両形態１Ｃと同様の状態であった後方部３０が人型形態１Ｈに変形する場合、後方上部３１に連結される上方リンク群６１と後方下部３２に連結される下方リンク群６２とを上下対称に駆動する。そして、上方第一リンク６１ａ及び下方第一リンク６２ａと、上方第三リンク６１ｃ及び下方第三リンク６２ｃとは、いずれも略同様の連接点間距離である。これにより、後方上部３１は、後方右下部３２Ｒ及び後方左下部３２Ｌに対して、水平を保ったまま上昇することとなる。

なお、本実施形態では、下方第一リンク６２ａをＬ字状に形成し、上方第一リンク６１ａと異なる構成とし、上方リンク群６１と下方リンク群６２とを上下略対称に構成したが、これに限るものではない。すなわち、下方第一リンクの構成を、上方第一リンク６１ａと同様にＩ字状に構成し、上方リンク群６１と下方リンク群６２とを上下対称に構成してもよい。

図７は、形態変形時の説明図であり、人型形態１Ｈの頭部を移動する様子を説明する側面図である。図７に示すように、前方中央部１１は、回動軸１１Ｘを中心に図中矢印方向に回動し、前方窓部２１Ｆ上に移動する。このとき、前方中央部１１の顔１１ａが現れ、頭部が構成される。

図８は、形態変形時の説明図であり、人型形態１Ｈの頭部及び胸部を移動する様子を説明する斜視図であり、図８Ａが頭部構成時、図８Ｂが胸部構成時の説明図である。図８Ａは、図７と同じ状態を示す。

図８Ａに示すように、上述のように、前方中央部１１が回動軸１１Ｘを中心に上方に回動し、前方窓部２１Ｆの上に移動すると、顔１１ａが現れる。すると、前方右側部１２Ｒと前方左側部１２Ｌとの間で、前方中央部１１があった場所に間隙が生じる。その後、不図示のモータによって、図８Ｂに示すように、前方右側部１２Ｒ及び前方左側部１２Ｌが、互いに近接する方向に移動する。これにより、形態変形ロボット１の人型形態１Ｈが完成する。

以上のように、本実施形態の形態変形ロボット１においては、車両形態１Ｃと人型形態１Ｈのいずれの形態においても、座席２１Ｓの座面２１Ｓａが同じ傾斜角となるように構成する。これにより、操縦席である前方中央部１１の姿勢を変化させずに車両形態１Ｃと人型形態１Ｈとの間の姿勢変形を可能にする。

また、本実施形態では、前方リンク５１と後方リンク５２との互いの連接点５１ａ〜５１ｂ，５２ａ〜５２ｂを結ぶ線が互いに平行となるように配設し、前方リンク５１の操縦室側連接点５１ａと後方上部側連接点５１ｂとの距離が、後方リンク５２の操縦室側連接点５２ａと後方上部側連接点５２ｂとの距離と同一になるように構成する。これにより、操縦室側連接点５１ａ、後方上部側連接点５１ｂ、操縦室側連接点５２ａ及び後方上部側連接点５２ｂの４点によって平行四辺形を構成することとなり、車両形態１Ｃから人型形態１Ｈのいずれの形態でも、また形態変形の途中の形態においても、前方中央部１１の座席２１Ｓの座面２１Ｓａの姿勢を同じ傾斜角に保つことができる。

また、後方上部３１と後方右下部３２Ｒ及び後方左下部３２Ｌとは、車両形態１Ｃと人型形態１Ｈのいずれの形態においても、水平となることとする。これによれば、形態変形の前後において、座席２１Ｓの座面２１Ｓａの姿勢を水平に保つことができる。

また、本実施形態では、車両形態１Ｃと人型形態１Ｈとの間の変形を行う際に、上方リンク群６１と下方リンク群６２とを対称に駆動する。これによれば、地面に当接する後方右下部３２Ｒ及び後方左下部３２Ｌに対して、後方上部３１が鉛直方向に移動することとなる。このため、形態変形の途中の形態においても、後方上部３１の姿勢を後方右下部３２Ｒ及び後方左下部３２Ｌに対して平行に保ち、この結果、後方上部３１に対して傾斜角を保って配設される操縦室２１の座席２１Ｓの座面２１Ｓａの姿勢を、変形前後にわたって、同じ傾斜角に保つことができる。

また、本実施形態では、人型形態１Ｈの頭部となる前方中央部１１を前方窓部２１Ｆに移動させた後、人型形態１Ｈの胸部を構成する場合に、前方右側部１２Ｒ及び前方左側部１２Ｌを水平方向に動かすのみとしている。このため、人型形態１Ｈの頭部及び胸部を構成する際に、座席２１Ｓの座面２１Ｓａの姿勢は影響を受けないため、座面２１Ｓａを同じ傾斜角に保ったまま、形態変形を完了することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

Claims

車両形態と人型形態とを取りうる形態変形ロボットであって、
前記車両形態において、
前方の中央に位置する前方中央部と、前記前方中央部の側方に位置する前方右側部及び前方左側部と、を備える前方部と、
前記前方右側部及び前方左側部それぞれに設けた前輪と、
前記前方中央部の後方に位置し座席が配置される操縦室と、前記操縦室の側方に位置する右ドア部及び左ドア部と、を備える中央部と、
前記操縦室の後方の上側に位置する後方上部と、前記後方上部の下方に位置する後方右下部及び後方左下部から成る後方下部と、を備える後方部と、を有し、
前記人型形態において、
前記前方部の前記前方中央部は、頭部を構成し、前記前方右側部及び前記前方左側部は、胸部を構成し、
前記中央部の前記右ドア部及び前記左ドア部は、左右の腕部を構成し、
前記後方部の前記後方上部は、腰部を構成し、前記後方右下部及び前記後方左下部は、左右の足部を構成し、
前記操縦室を備える前記中央部と前記後方部の前記後方上部とは、前後方向に配設される前方リンクと後方リンクにより連結され、前記前方リンクの操縦室側連接点から後方上部側連接点までの距離と前記後方リンクの操縦室側連接点から後方上部側連接点までの距離とは互いに同一に設定され、かつ、前記前方リンク及び前記後方リンクの操縦室側連接点と前記後方上部側連接点とを結ぶ各線が互いに平行に配設され、
前記後方上部と前記後方下部とは、上下方向に対称または略対称に配設される上方リンク群と下方リンク群とにより連結され、
前記車両形態において、前記前方リンクと前記後方リンクは、それらの全体が前記中央部と前記後方上部の内部に収容されて車両の前後方向に延びており、
前記車両形態と前記人型形態との間の変形を行う際には、前記上方リンク群と前記下方リンク群とを対称に駆動して前記後方上部と前記後方下部とを水平に保持するとともに、
前記前方リンク又は前記後方リンクを駆動することによって、前記操縦室の前記座席の座面が前記車両形態と前記人型形態のいずれの形態においても同じ傾斜角を保持するよう構成され、
前記前輪は、前記人型形態においても回転駆動可能に構成されて姿勢制御のためのリアクションホイールとして機能する
ことを特徴とする形態変形ロボット。
前記上方リンク群と前記下方リンク群は、これらの間に共通の基台を有し、
前記基台の上下には、前記上方リンク群と前記下方リンク群とを対称に駆動する上方リンク群駆動モータと下方リンク群駆動モータがそれぞれ設けられ、
前記上方リンク群は、
前記上方リンク群駆動モータによって直接駆動される上方第一リンクと、
前記上方第一リンクに一端が連結され、他端が前記後方上部に連結された上方第二リンクと、
一端が前記上方第二リンクの他端と共に前記後方上部に連結され、他端が前記基台に連結された上方第三リンクと、
を有し、
前記下方リンク群は、前記下方リンク群駆動モータによって直接駆動される下方第一リンクと、
前記下方第一リンクに一端が連結され、他端が前記後方下部に連結された下方第二リンクと、
一端が前記下方第二リンクの他端と共に前記後方下部に連結され、他端が前記基台に連結された下方第三リンクと、
を有している、
ことを特徴とする請求項１に記載の形態変形ロボット。
前記車両形態から前記人型形態に変形する場合、
前記前方中央部は、前記操縦室の前方に配設される前方窓部の上に移動し、
前記前方右側部及び前記前方左側部は、互いに近接する方向に移動する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の形態変形ロボット。