JP7394254B1 - 人乗型ロボット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コックピット27を有する上半身12と、上半身12を支持する下半身13と、を有する人乗型ロボット10であって、コックピット27に設けられた座席28と、下半身13に設けられた踏み台86及び足掛け台142と、下半身13に設けられた前輪90及び後輪91と、下半身13に設けられて前輪90の向きを切り替える切替機構と、下半身13に設けられたパイプシャフト45と、を有し、踏み台86及び足掛け台142及び切替機構は、パイプシャフト45より前方の第1領域B1内に配置され、座席28及び後輪91は、パイプシャフト45より後方の第2領域B2内に配置されている、人乗型ロボット10を構成した。
【選択図】図12
Description
以下、人乗型ロボットに含まれるいくつかの実施形態を図面に基づいて説明する。人乗型ロボットの実施形態を説明するための図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
上半身12は、胴体15と、胴体15に設けられた右腕16及び左腕17と、胴体15に対して開閉可能に取り付けられたコックピット蓋18と、を有する。また、右腕16に着脱できる模型銃19が設けられている。
胴体15は、腹部板20、腹部前板21、前板22、右脇腹板23、左脇腹板24、背板25、及び床板26を有する。床板26は、略水平に設けられ、床板26の外縁に、腹部板20及び腹部前板21が、それぞれ接続されている。また、腹部板20及び腹部前板21とが接続されている。そして、前板22、右脇腹板23、左脇腹板24、及び背板25が、それぞれ腹部板20の上端に接続されている。腹部板20、前板22、右脇腹板23、左脇腹板24、背板25、及び床板26により取り囲まれた空間が、コックピット27である。
座席28は、コックピット27内に略水平に設けられており、利用者11が座る。座席28は、金属製、例えば、アルミニウム板製である。座席28の下部には、利用者11が装着するシートベルトが取り付けられている。なお、シートベルトは、便宜上、図示していない。
背板25は、座席28に座った利用者11の後方に位置する要素であり、背板25は、胴体15の一部を構成する。背板25は、金属製、例えば、アルミニウム製であり、背板25の内面には、図7(B)のように、利用者11が寄り掛かるためのウレタンクッション材143が取り付けられている。また、ウレタンクッション材143の内部には、振動モータ148が設けられている。振動モータ148は、電力が供給されて回転することにより、ウレタンクッション材143を振動させる電動モータである。他人が搭乗している人乗型ロボット10の模型銃19から発射された赤外線を、自分が搭乗している人乗型ロボット10で受けた、つまり、被弾した場合、自分が座っている座席28のウレタンクッション材143が、振動モータ148により振動される。これにより、利用者11は、自分が搭乗している人乗型ロボット10が被弾したことを体感できる。ウレタンクッション材143の両側に覗き窓149が設けられている。覗き窓149は、コックピット27から人乗型ロボット10の外部を目視する開口部としての役割りと、コックピット27と人乗型ロボット10の外部とをつなぐ通気口としての役割りと、を兼ねる。
図7(B)のように、コックピット蓋18は、背板25に蝶番147を介して取り付けられており、コックピット27の開口部を開閉するために設けられている。コックピット蓋18には、ラッチ152が設けられている。ラッチ152は、利用者がコックピット蓋18を手動で操作する場合に掴む取っ手である。コックピット蓋18と背板25とを接続する2本のダンパー150が設けられている。ダンパー150は、一例としてガススプリング機構であり、2本のダンパー150は、コックピット蓋18が、背板25に対し所定値を超える速度で作動されることを防止する。
右脇腹板23及び左脇腹板24は、腹部板20、背板25、前板22にそれぞれ接続されている。右脇腹板23及び左脇腹板24には、それぞれ換気口38が設けられている。
前板22及び腹部前板21は、それぞれ金属製、例えば、アルミニウム板製である。前板22は、右脇腹板23と左脇腹板24との間に設けられている。前板22は、覗き窓39を有する。覗き窓39は、コックピット27と、コックピット27から人乗型ロボット10の外部を目視する開口部としての役割りと、人乗型ロボット10の外部とをつなぐ通気口としての役割りとを兼ねる。腹部前板21は、腹部板20及び前板22に接続されている。腹部前板21は、前板22から前方へ突出して設けられている。腹部前板21の外面に、金属製のグリップ40が設けられている。利用者11は、グリップ40を手で握ってコックピット27へ出入りすることができる。
図5に示す旋回レバー29は、座席28に座った利用者11から見て座席28の左側に設けられている、旋回レバー29は、上半身12を下半身13に対して回転及び停止させるために操作される。旋回レバー29の下端は、作動シャフト41に連結されている。作動シャフト41は、略水平方向に沿って配置されており、旋回レバー29は、作動シャフト41を中心として所定角度の範囲内で前後方向に作動可能である。作動シャフト41を支持する構造は、後述する。利用者11が旋回レバー29を手動で操作すると、その操作力が旋回装置42に伝達されて、上半身12が下半身13に対し、図6に示すような水平面内で旋回される。旋回装置42の構成は後述する。
ハンドル30は、人乗型ロボット10の移動方向を切り替えるために、利用者11が手で操作する装置である。図5のように、ハンドル30は、ハンドルシャフト44の上端に固定されており、ハンドルシャフト44の長手方向の一部は、パイプシャフト45の内部に配置されている。また、床板26に2本の支柱46が固定されており、支柱46の上端にホルダ47が取り付けられている。ハンドルシャフト44は、ホルダ47及びパイプシャフト45により支持された状態で、回転が可能である。ハンドルシャフト44の下端にベベルギヤ48が固定されている。ハンドル30には、ハンドルレバー49が取り付けられている。利用者11は、図7(A)に示すハンドルレバー49を手で握り、ハンドル30を右回転、つまり、時計回りで回転させること、ハンドル30を左回転、つまり、反時計回りで回転させること、ハンドル30を停止させること、ができる。
アクセルペダル32は、コックピット27における座席28の前方であり、かつ、床板26の上に配置されている。利用者11がアクセルペダル32を足で踏むと、人乗型ロボット10を移動させることができる。
ブレーキペダル33は、コックピット27における座席28の前方であり、かつ、床板26の上に配置されている。ブレーキペダル33は、座席28に座った利用者から見て、アクセルペダル32の左側に配置されている。ブレーキペダル33は作動可能であり、ブレーキペダル33へ加えられた踏力が解除されると、ブレーキペダル33を元の位置へ戻すスプリングが設けられている。図5に示すように、2本のブレーキワイヤー52の第1端部が、ブレーキペダル33へ接続されており、ブレーキワイヤー52の第2端部がブレーキ装置へ接続されている。ブレーキワイヤー52の一部は、パイプシャフト45の内部へ通されている。なお、ブレーキ装置は、後述する。
図7(A)のように、コックピット27内における座席28の右側には、パーキングレバー34が設けられている。パーキングレバー34は、利用者11が手で動作して所定の範囲内で作動可能であり、所定の位置で停止させることができる。パーキングレバー34には、パーキングワイヤー53の第1端部が接続されており、パーキングワイヤー53の第2端部は、パーキングブレーキ装置へ接続されている。パーキングワイヤー53の長手方向の一部は、パイプシャフト45の内部へ配置されている。なお、パーキングブレーキ装置は、後述する。
図5のように、コックピット27内で座席28より前方にコントロールパネル31が設けられている。コントロールパネル31には、4個のトグルスイッチ54、スピードメータ55、電圧計56、ライフカウンタ57、ディスプレイ58、表示部59、等が設けられている。表示部59には、時計、温度計、湿度計が表示される。ライフカウンタ57は、自分が搭乗している人乗型ロボット10と、他の利用者が搭乗している人乗型ロボットとの間で対戦ゲームを行う場合に使用される。ライフカウンタ57は、自分が搭乗している人乗型ロボット10が被弾した回数に対応する残留ライフを表示する。残留ライフは、算用数字、例えば、“99”から“00”の範囲で表示される。残留ライフは、自分が搭乗している人乗型ロボット10が1回被弾する毎に、数字が“01”ずつ減少する。また、コックピット27内には、コントロールパネル31以外の箇所にトグルスイッチが3個設けられている。
左腕17には、図8に示すように、赤外線受光センサ66、スピーカ67、トグルスイッチ確認ランプ68が設けられている。赤外線受光センサ66は、他人が搭乗している人乗型ロボット10の模型銃19の赤外線LEDから発射される赤外線(ビーム砲)を受光する。スピーカ67は、自分の人乗型ロボット10の模型銃19から赤外線が発射されたことを示す効果音、他の人乗型ロボット10から発射された赤外線を、自分の人乗型ロボット10が受光した、つまり、被弾したことを示す爆発音、自分の人乗型ロボット10が被弾してライフカウンタ57が所定数まで低下したことを示す警告音、自分の人乗型ロボット10が爆破されて負け宣告を受けたことを効果音、等を発生する。トグルスイッチ確認ランプ68は、トグルスイッチ54がオンされると点灯され、トグルスイッチ54がオフされると消灯される。
右腕16には、模型銃19を取り付け及び取り外しすることができる。右腕16には、スピーカ69が設けられている。スピーカ69は、ブレーキペダル33が踏まれた場合の効果音、アクセルペダル32が踏まれた場合の効果音、つまり、人乗型ロボット10の走行音、等を発生する。
模型銃(ビーム砲)19は、右腕16に取り付け及び取り外しできる。模型銃19には、図8に示すように、赤外線LED(light-emitting diode:発光ダイオード)70、スピーカ71、小型カメラ72が取り付けられている。利用者11が、ビーム砲発射スイッチ51を操作すると、赤外線LED70から、赤外線が発射される。スピーカ71は、赤外線を発射する効果音、リセットボタン65が押された場合の効果音、人乗型ロボット10の走行音、ブレーキ音を発生する。小型カメラ72は、人乗型ロボット10の前方の映像を撮影する。
床板26を支持する構造が、図5、図9(A)、図9(B)に示されている。下半身13は、支持板73及びパイプシャフト45を有する。支持板73は、上板75及び下板76を重ねて構成されている。上板75及び下板76は、共に金属製、例えば、アルミニウム板製である。鉛直方向で、上板75は下板76の上に配置されている。支持板73は、略水平に設けられており、パイプシャフト45は、支持板73を鉛直方向に貫通するように設けられている。パイプシャフト45は、支持板73に固定され、パイプシャフト45の中心線A1は、図12のように、鉛直方向に沿って配置されている。
図5のように、旋回装置42は、床板26の上方に設けられている。旋回装置42は、作動シャフト41と、作動シャフト41に設けられたベベルギヤ79と、床板26に固定されたスリーブ80と、スリーブ80に設けられたベベルギヤ81と、を有する。作動シャフト41は、床板26に設けられたベアリング82によって略水平に支持され、かつ、回転可能である。スリーブ80は、取り付け孔78を中心として設けられており、パイプシャフト45の長手方向の一部は、取り付け孔78及びスリーブ80内に配置されている。そして、ベベルギヤ79とベベルギヤ81とが噛み合わされて、マイタギヤを構成している。
下半身13は、図1(A)、図1(B)のように、上半身12を支持しており、下半身13は、支持板73の他に、左下肢83及び右下肢84を有する。
支持板73は、左下肢83及び右下肢84の上に載せられ、かつ、左下肢83及び右下肢84へ固定されている。支持板73は、コックピット27に搭乗する利用者11を含む上半身12の荷重を、左下肢83及び右下肢84へ伝達する、具体的には、分散させる役割を果たす。また、支持板73は、上半身12をパイプシャフト45を中心として回転可能に支持する役割を果たす。
図1(A)、図1(B)、図2(A)、図2(B)に示すように、左下肢83及び右下肢84は、左右対称であり、基本的な構造は略同じであるため、便宜上、左下肢83について説明する。左下肢83は、大腿87、下腿88及び足(左足)89を有する。大腿87の上端が、支持板73に接続されている。下腿88は、大腿87の下に接続され、かつ、足89の上に接続されている。人乗型ロボット10を側面視すると、大腿87及び下腿88は、鉛直線に対して傾斜されている。大腿87と下腿88とが膝145を介して接続されており、左下肢83が側面視で屈曲された形状になっている。下腿88から前方へ突出された足掛け台142が設けられている。大腿87及び下腿88は、何れも金属製、例えば、アルミニウム製のフレームを有し、フレームに外板を取り付けて構成されている。外板は、例えば、FRP製である。
図4に示す操舵力伝達装置104は、ハンドル30の回転力を保持器97の回転力に変換する機構である。操舵力伝達装置104は、支持板73の下方空間から、足89の内部に亘って配置されている。操舵力伝達装置104は、図11に示す大径スプロケット105、2個の小径スプロケット106,107、チェーン108、図5及び図9(B)に示す中間シャフト109、図4、図5及び図10に示す伝達シャフト110、等を含む。大径スプロケット105のピッチ円直径は、2個の小径スプロケット106,107のそれぞれのピッチ円直径より大きい。大径スプロケット105は、保持器97の外周面に取り付けられており、保持器97及び大径スプロケット105は、中心線を中心として一体で回転できる。1個の小径スプロケット107は、底板93により支持された支持シャフト111を中心として回転可能である。保持器97、大径スプロケット105、ボールベアリング101、戸車98により、切替機構146が構成されている。
図2(A)、図2(B)のように、大腿87の周囲を囲む装飾片116が設けられている。装飾片116は、例えば、FRP製の板で構成されている。中間シャフト109の一部、中間シャフト109に設けられたベベルギヤ114,115、パイプシャフト45の下端部、ハンドルシャフト44の下端に設けられたベベルギヤ48、等の要素は、支持板73の下方に位置し、かつ、左下肢83と右下肢84との間に位置する。装飾片116の一部は、支持板73の下方に位置し、かつ、左下肢83と右下肢84との間に位置する要素が、人乗型ロボット10の周囲から見えないようにする、目隠しとしての役割を兼ねている。
図11のように、後輪91(左後輪91A)は、アクスルシャフト117に取り付けられており、アクスルシャフト117は、底板93に設けられたベアリング118により回転可能に支持されている。アクスルシャフト117には、ブレーキ円板119が取り付けられている。また、足89(左足89A)にはブレーキ装置120が設けられている。ブレーキワイヤー52の第2端部がブレーキ装置120へ接続されている。ブレーキワイヤー52の長手方向の一部は、左下肢83の大腿87、下腿88及び足89の内部に亘ってレイアウトされている。ブレーキ装置120はブレーキパッド121を有し、ブレーキペダル33に踏力が付加されると、ブレーキパッド121がブレーキ円板119に押し付けられ、後輪91(左後輪91A)へブレーキ力が付加される。ブレーキペダル33への踏力が解除されると、ブレーキパッド121がブレーキ円板119から離れ、後輪91(左後輪91A)へのブレーキ力が解除される。
図11のように、足89(左足)の底板93にモータマウント127が設けられ、移動モータ128がモータマウント127に設けられている。移動モータ128は、後輪91を回転させる駆動力源である。モータマウント127は、底板93の前後方向に移動できる構成であり、モータマウント127を底板93に固定する固定要素が設けられている。固定要素は、ボルト、ナットを含む。移動モータ128の出力は、例えば、1,360Wである。図10のように、移動モータ128に接続された電源ケーブル129が設けられ、電源ケーブル129は、図8に示す移動モータ用バッテリ63へ接続されている。電源ケーブル129の長手方向の一部は、図5に示すパイプシャフト45の内部、及び左下肢83の内部にレイアウトされている。
また、図8のように、アクセルペダル32の踏み込み量を検出して信号を出力するアクセルペダルスイッチ139が設けられている。ブレーキペダル33の踏み込みの有無を検出して信号を検出するブレーキペダルスイッチ140が設けられている。そして、人乗型ロボット10を制御する制御装置141が設けられている。制御装置141は、例えば、コックピット27に設けられている。制御装置141は、コントロールパネル31、アクセルペダルスイッチ139、ブレーキペダルスイッチ140、トグルスイッチ54、移動方向切替スイッチ50、ビーム砲発射スイッチ51、振動モータ148、スピーカ67,69,71、赤外線受光センサ66、トグルスイッチ確認ランプ68、小型カメラ72、赤外線LED70、電子回路用バッテリ60、ディスプレイ用バッテリ61、カメラ用バッテリ62、移動モータ用バッテリ63、振動モータ用バッテリ64、移動モータ128等へそれぞれ接続されている。
図12のように、人乗型ロボット10を側面視すると、中心線A1よりも前方に前輪90、移動モータ128、膝145、踏み台86、足掛け台142が配置されている。中心線A1よりも後方に、座席28、入力スプロケット135、出力スプロケット136、後輪91、デファレンシャル125、が配置されている。
人乗型ロボット10が使用場所14に停止されている状態において、図3(A)のように、利用者11は、使用場所14に立った状態から、足掛け台142へ片足を掛け、かつ、片手でグリップ40を握る。次に、踏み台86へ別の足を掛け、図3(B)のように、コックピット蓋18を手で開き、次いで、利用者11は、足掛け台142へ載せていた足を、図3(C)のように、コックピット27の中へ進入させる。その後、図3(D)のように、利用者11は全身をコックピット27へ進入させて座席28へ座り、かつ、コックピット蓋18を閉める。
図12のように、人乗型ロボット10を側面視すると、人乗型ロボット10は、中心線A1より前方の第1領域B1内に、前輪90、踏み台86、足掛け台142、切替機構146が配置されている。第1領域B1は、人乗型ロボット10の前後方向、具体的には、下半身13の前後方向C1において、中心線A1より前方の領域であり、かつ、足掛け台142の先端までの範囲を含む。第2領域B2は、下半身13の前後方向C1において、中心線A1より後方の領域であり、かつ、足89の後端までの範囲を含む。
人乗型ロボット10は、人乗型ロボットの一例である。上半身12は、上半身の一例である。下半身13は、下半身の一例である。コックピット27は、コックピットの一例である。胴体15は、胴体の一例である。座席28は、座席の一例である。踏み台86及び足掛け台142は、足載せ台の一例である。前輪90、左前輪90A、右前輪90Bは、前輪の一例である。後輪91、左後輪91A、右後輪91Bは、後輪の一例である。切替機構146は、切替機構の一例である。パイプシャフト45は、支持軸及びパイプシャフトの一例である。中心線A1は、中心線の一例である。ハンドル30は、ハンドルの一例である。ブレーキ装置120は、ブレーキ装置の一例である。電源ケーブル129は、電源ケーブルの一例である。ブレーキワイヤー52は、ブレーキワイヤーの一例である。移動モータ128は、電動モータの一例である。デファレンシャル125は、デファレンシャルの一例である。コックピット蓋18は、コックピット蓋の一例である。右腕16及び左腕17は、腕の一例である。模型銃19は、模型銃の一例である。旋回装置42は、旋回装置の一例である。第1領域B1は、第1領域の一例であり、第2領域B2は、第2領域の一例である。
Claims (5)
- 利用者が出入りできるコックピットを有する上半身と、前記上半身の下に設けられて前記上半身を支持する下半身と、を有する人乗型ロボットであって、
前記コックピットに設けられて利用者が座る座席と、
前記下半身に設けられて利用者が前記コックピットへ出入りする場合に足を載せる足載せ台と、
前記下半身の前後方向に間隔をおいて設けられ、かつ、使用場所に接地される前輪及び後輪と、
前記下半身に設けられて前記前輪の向きを切り替える切替機構と、
前記下半身に設けられて前記上半身を前記下半身に対して水平面内で旋回可能に支持する支持軸と、
を有し、
前記足載せ台及び前記前輪及び前記切替機構は、前記前後方向で前記支持軸より前方の第1領域内に配置され、
前記座席及び前記後輪は、前記前後方向で前記支持軸より後方の第2領域内に配置され、
前記支持軸は、鉛直方向の中心線を有するパイプシャフトであり、
前記下半身には、
前記前輪及び前記後輪へブレーキ力を付加するブレーキ装置と、
前記後輪を駆動する電動モータと、
が設けられ、
前記上半身には、
前記電動モータに電力を供給する電源と、
前記利用者により踏まれるブレーキペダルと、
が設けられ、
前記電源と前記電動モータとを接続して前記電源の電力を前記電動モータに供給する電源ケーブルの長手方向の一部、及び前記ブレーキペダルと前記ブレーキ装置とを接続して前記ブレーキ装置を作動させるブレーキワイヤーの長手方向の一部が、前記パイプシャフト内に配置されている、人乗型ロボット。 - 請求項1記載の人乗型ロボットであって、
前記コックピット内に設けられて利用者により操作されるハンドルと、
前記パイプシャフト内に長手方向の一部が配置され、かつ、前記ハンドルの回転力を前記切替機構へ伝達するハンドルシャフトと、
を有する、人乗型ロボット。 - 請求項1記載の人乗型ロボットであって、
前記後輪は、左後輪及び右後輪を備え、
前記下半身に設けられて前記電動モータの動力を前記左後輪及び前記右後輪へ分配し、かつ、前記左後輪の回転速度と前記右後輪の回転速度とに差が生じることを許容するデファレンシャルと、
を有し、
前記電動モータは、前記第1領域内に配置され、
前記デファレンシャルは、前記第2領域内に配置されている、人乗型ロボット。 - 請求項1記載の人乗型ロボットであって、
前記上半身は、
前記コックピットを形成する胴体と、
前記胴体に取り付けられて前記コックピットの開口部を開閉するコックピット蓋と、
前記胴体に取り付けられた腕と、
前記腕に取り付けられた模型銃と、
を備えている、人乗型ロボット。 - 請求項1記載の人乗型ロボットであって、
前記コックピット内に設けられて利用者により操作される旋回レバーと、
前記旋回レバーの操作力を前記上半身に伝達することにより、前記上半身を前記下半身に対して旋回させる旋回装置と、
を備えている、人乗型ロボット。
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