JPWO2017154425A1 - robot - Google Patents
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Abstract
ロボット（１）は、体幹部（１２）と左上腕部（１３ｂ）とを可動に接続する左肩部（９１ｂ）を備えている。そして、左肩部（９１ｂ）は、左上腕部（１３ｂ）を当該左肩部（９１ｂ）に係止する受容部（９１ｂｖ）を含んでいる。 The robot (1) includes a left shoulder (91b) that movably connects the trunk (12) and the left upper arm (13b). The left shoulder portion (91b) includes a receiving portion (91bv) that locks the left upper arm portion (13b) to the left shoulder portion (91b).
Description
本発明は、関節部材を備えたロボットに関する。 The present invention relates to a robot provided with a joint member.
近年、人または動物の形状を模したロボットの開発が活発化しており、当該ロボットの構造について、様々な工夫がなされている。例えば、特許文献１には、上肢を上方に持ち上げた状態を長時間維持することを一目的としたロボットが開示されている。
In recent years, development of robots that imitate the shape of humans or animals has become active, and various ideas have been made on the structure of the robots. For example,
ところで、ロボットのある部位（例：腕部，以下に述べる第２部位）に大きい外力が印加された場合には、当該部位（第２部位）と別の部位（例：体幹部，以下に述べる第１部位）とを可動に接続する関節部材（例：肩部）が破損してしまう可能性が考えられる。しかしながら、特許文献１では、関節部材の破損を防止するための工夫については、特に考慮されていない。
By the way, when a large external force is applied to a certain part of the robot (example: arm, second part described below), the part (second part) is different from the part (second part) (example: trunk, described below). There is a possibility that the joint member (for example, the shoulder portion) that movably connects the first portion) may be damaged. However, in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも確実に関節部材の破損を防止することが可能なロボットを実現することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to realize a robot that can prevent damage to a joint member more reliably than in the past.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るロボットは、当該ロボットの第１部位と第２部位とを可動に接続する関節部材を備え、上記関節部材は、上記第２部位を当該関節部材に係止する係止構造体を含んでいる。 In order to solve the above-described problem, a robot according to one embodiment of the present invention includes a joint member that movably connects a first part and a second part of the robot, and the joint member includes the second part. A locking structure for locking to the joint member is included.
本発明の一態様に係るロボットによれば、従来よりも確実に関節部材の破損を防止することが可能となるという効果を奏する。 According to the robot according to one aspect of the present invention, it is possible to prevent the joint member from being damaged more reliably than in the past.
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。本実施形態では、２足歩行型のヒューマノイドタイプのロボット１を例示して説明を行う。但し、本発明の一態様に係るロボットは、ヒューマノイドタイプに限定されず、複数の筐体（リンク部材）と、各筐体を接続する関節（接続部）とを有するものであればよい。従って、例えば４足型の動物タイプまたは多足型の昆虫タイプのロボットも本発明の技術的範囲に含まれる。
Hereinafter,
（ロボット１の概要）
はじめに、図２を参照して、本実施形態のロボット１の概略的な構成について述べる。図２はロボット１の外観を示す図である。なお、ロボット１は、ユーザによって携帯可能なロボットであってよい。(Overview of robot 1)
First, the schematic configuration of the
ロボット１は、複数の筐体（リンク部材）によって構成されている。なお、本発明の一態様において「リンク部材」とは、関節部材（接続部）によって互いに可動に接続される部材（筐体）を意味し、末端の部材も含まれる。ロボット１の場合には、例えば以下に述べる頭部１１および体幹部１２等がそれぞれリンク部材である。
The
ロボット１は、頭部１１、体幹部１２（第１部位）、右腕部１５ａ、左腕部１５ｂ（腕部，第２部位）、右脚部１８ａ、左脚部１８ｂ、首部１９、挟持部２０、右肩部９１ａ、および左肩部９１ｂ（肩関節部，関節部材）を備えている。首部１９は、頭部１１と体幹部１２とを可動に接続する関節部材である。また、体幹部１２には、以下に述べる右腕部１５ａ、左腕部１５ｂ、右脚部１８ａ、および左脚部１８ｂがそれぞれ接続されている。
The
右腕部１５ａは、右上腕部１３ａおよび右前腕部１４ａを総称的に表す部材である。なお、右肩部９１ａは、体幹部１２と右上腕部１３ａ（換言すれば右腕部１５ａ）とを可動に接続する関節部材である。また、左腕部１５ｂは、左上腕部１３ｂおよび左前腕部１４ｂを総称的に表す部材である。なお、左肩部９１ｂは、体幹部１２と左上腕部１３ｂ（換言すれば左腕部１５ｂ）とを可動に接続する関節部材である。左肩部９１ｂおよびその周辺の構成については、後により詳細に述べる（図１を参照）。
The
右脚部１８ａは、右腿部１６ａおよび右足部１７ａを総称的に表す部材である。また、左脚部１８ｂは、左腿部１６ｂおよび左足部１７ｂを総称的に表す部材である。なお、ロボット１の各部位を接続する関節のうち、首部１９、右肩部９１ａ、および左肩部９１ｂ以外の関節については、説明および図示を省略する。
The
なお、ロボット１において、頭部１１の正面の向きはあらかじめ規定されている。頭部１１は、正面を向いた位置から所定の駆動範囲内において可動であるように構成されている。ここで、頭部１１の正面をユーザにより容易に認識させるために、頭部１１の正面には、眼球または口などの部位を模したパーツを設けてもよい。なお、上述の「左」および「右」という言葉は、頭部１１の正面の向きを基準とした位置関係を示すものであることに留意されたい。
In the
挟持部２０は、体幹部１２の部位のうち、正面側の部位に設けられている。また、挟持部２０は、下方向に伸張している。ここで、下方向とは、頭部１１から体幹部１２に向かう方向を意味する。なお、下方向とは逆の方向を、上方向と称する。下方向に伸張する挟持部２０が設けられることにより、ロボット１を収納するための収納部（例：ユーザの衣服の胸ポケット）に、ロボット１を収納した場合に、当該収納部の一部分を、挟持部２０と体幹部１２との間に挟み込むことができる。従って、挟持部２０によって体幹部１２を挟持しつつ、ロボット１を収納部に収納できる。
The clamping
また、挟持部２０は、ロボット１のデザイン性を向上させるために、首部１９において少なくとも一部分が固定されたエプロン（前掛け）状の形状を有している。但し、挟持部２０は、当該挟持部２０によって体幹部１２を挟持しつつ、ロボット１を収納部に収納できるように形成されていればよく、その形状はエプロン状に限定されない。
Further, in order to improve the design of the
なお、ロボット１の各部位は、不図示の駆動部（駆動機構）によって駆動される。本実施形態における駆動部は、例えばサーボモータである。但し、駆動部は、サーボモータのみに限定されず、空圧シリンダ、油圧シリンダ、またはリニアアクチュエータ等の自動制御が可能なアクチュエータであってもよい。
Each part of the
より具体的には、ロボット１の各関節部位（例：首部１９、右肩部９１ａ、左肩部９１ｂ）には、各部位を駆動する駆動部が設けられている。一例として、これらの駆動部は、３次元直交座標系（図２のｘｙｚ直交座標系）のいずれかの方向軸を回転軸として、当該回転軸の周りを所定の角度範囲（例えば±９０°）内において回転可能であってよい。但し、駆動部の回転軸は、必ずしもｘ軸・ｙ軸・ｚ軸のみに限定されなくともよい。つまり、ロボット１の仕様に応じて、駆動部の回転軸の方向は適宜設定されてよい。
More specifically, each joint part of the robot 1 (for example, the
なお、ｘ軸方向の周りの回転をロール、ｙ軸方向の周りの回転をピッチ、ｚ軸方向の周りの回転をヨーとそれぞれ称する。ここで、ｘ軸方向の正の向きは、上述の正面方向である。また、ｙ軸方向の正の向きは、右腕部１５ａから左腕部１５ｂに向かう方向である。また、ｚ軸方向の正の向きは、上述の上方向である。
The rotation around the x-axis direction is called a roll, the rotation around the y-axis direction is called a pitch, and the rotation around the z-axis direction is called a yaw. Here, the positive direction in the x-axis direction is the above-described front direction. The positive direction in the y-axis direction is a direction from the
一例として、首部１９には、（ｉ）ロール回転する駆動部、（ｉｉ）ピッチ回転する駆動部、および、（ｉｉｉ）ヨー回転する駆動部が、頭部１１を駆動する駆動部として設けられている。これら３つの駆動部が設けられていることにより、頭部１１を、正面を向いた位置から所定の駆動範囲内において、３次元的に駆動させることができる。
As an example, the
そして、右肩部９１ａには、ピッチ回転する駆動部が、右上腕部１３ａを駆動する駆動部として設けられている。また、左肩部９１ｂには、ピッチ回転する駆動部が、左上腕部１３ｂを駆動する駆動部として設けられている。なお、右前腕部１４ａ、左前腕部１４ｂ、右腿部１６ａ、左腿部１６ｂ、右足部１７ａ、および左足部１７ｂのそれぞれを駆動する駆動部については、説明を省略する。
The
駆動部の動作は、ロボット１の動作を統括的に制御する不図示の制御部によって制御されてよい。この制御部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であってよい。また、制御部は、不図示の入力部（例：タッチパネル、押しボタン、リモコン等）に対して、ユーザが施した入力操作を取得し、当該入力操作に応じて駆動部を動作させてよい。
The operation of the drive unit may be controlled by a control unit (not shown) that comprehensively controls the operation of the
制御部によって、駆動部の動作を制御する（より具体的には、各駆動部の回転角を制御する）ことにより、ロボット１の姿勢を制御することができる。なお、制御部は、各駆動部の回転角を取得し、当該回転角に基づいてロボット１の現在の姿勢を検出することもできる。また、制御部は、各駆動部を駆動させることにより、ロボット１に歩行動作等の自立動作を行わせることもできる。
The posture of the
なお、ロボット１にマイクおよびスピーカ等の部材（音声入出力部）を設けてもよい。この場合、ロボット１に音声認識機能をさらに付加することにより、当該ロボット１を、ユーザとの音声会話が可能なコミュニケーションロボットとして機能させることができる。また、ロボット１に無線通信機能をさらに付加してもよい。例えば、ロボット１に無線信号（電波）の送受信を行うためのアンテナを設けてもよい。これにより、ロボット１を携帯端末（携帯電話機）としてさらに機能させることもできる。
The
（左肩部９１ｂおよびその周辺の詳細な構成）
続いて、図１を参照して、ロボット１の左肩部９１ｂおよびその周辺の構成について、より詳細に述べる。なお、右肩部９１ａおよびその周辺の構成は、以下に述べる左肩部９１ｂの場合と同様であるため、説明を省略する。なお、図１において、（ａ）は、ロボット１の左肩部９１ｂおよびその周辺の構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）の領域Ｄにおける断面を概略的に示す図である。(Detailed configuration of
Next, the configuration of the
ここで、図１の（ｂ）に示されるように、左上腕部１３ｂの上下方向の面のうち、上側の面を、外側面１３ｂｕ（第２面）と称する。この外側面１３ｂｕは、左上腕部１３ｂの上下方向の面のうち、ユーザによって視認され易い面である。また、左上腕部１３ｂの面のうち、外側面１３ｂｕとは反対側に位置する面を、内側面１３ｂｌ（第１面）と称する。この内側面１３ｂｌは、左上腕部１３ｂの上下方向の面のうち、ユーザによって視認され難い面である。
Here, as shown in FIG. 1B, the upper surface of the upper and lower surfaces of the left
左肩部９１ｂと体幹部１２とは、締結部材であるネジ８１によって互いに結合（締結）されている。なお、締結部材はネジに限定されず、締結部材としてボルトおよびナットが使用されてもよい。
The
また、内側面１３ｂｌには、左肩部９１ｂと体幹部１２とを締結するネジ８２（結合部材）が設けられている。このように、内側面１３ｂｌは、ネジ８２によって左肩部９１ｂに対して強固に固定されている。なお、上述の第１面とは、左上腕部１３ｂの面のうち、ネジ８２によって締結されている面を意味する。本実施形態では、第１面は、ロボット１の体軸側に位置する左上腕部１３ｂの内側面１３ｂｌである。
Further, the inner side surface 13bl is provided with a screw 82 (coupling member) for fastening the
また、第２面は、左上腕部１３ｂの面のうち、以下に述べる受容部９１ｂｖ（係止構造体）によって係止される面を意味する。本実施形態では、第２面は、上述の内側面１３ｂｌとは反対側に位置する外側面１３ｂｕである。但し、本発明の一態様に係るロボットにおいて、第２面は、必ずしも第１面とは反対側に位置する面でなくともよい。
The second surface means a surface that is locked by a receiving portion 91bv (locking structure) described below among the surfaces of the left
外側面１３ｂｕには、フック１３ｂｖ（係止爪）が設けられている。また、左肩部９１ｂは、フック１３ｂｖを係止させる（受け入れる）部材として、受容部９１ｂｖを含んでいる。この受容部９１ｂｖには、フック１３ｂｖを受け入れるための凹状の空間が形成されている。また、受容部９１ｂｖにおいて、凹状の空間に比べて、左上腕部１３ｂにより近い側には、凹状の空間に入り込んだフック１３ｂｖを保持するための突出部（凸部）が形成されている。このように、受容部９１ｂｖは、フック１３ｂｖと係合する係止溝として機能する。受容部９１ｂｖが設けられることにより、フック１３ｂｖが設けられた外側面１３ｂｕを、左肩部９１ｂに対して着脱可能に構成することができる。
A hook 13bv (locking claw) is provided on the outer side surface 13bu. Further, the
また、左肩部９１ｂは、比較的高い弾性を有する材料（弾性材料）によって製作されることが好ましい。一例として、左肩部９１ｂの材料は、ポリオキシメチレン（polyoxymethylene，ＰＯＭ）、ポリカーボネート（polycarbonate，ＰＣ）、またはアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（acrylonitrile-butadiene-styrene，ＡＢＳ）等の樹脂材料であってよい。但し、左肩部９１ｂの材料は、ある程度の機械的強度および所定の弾性を有する弾性材料であればよく、これらに限定されない。左肩部９１ｂの材料は、ロボット１の機械的強度および弾性を考慮し、ロボット１の設計者によって適宜選択されてよい。
Moreover, it is preferable that the
なお、左腕部１５ｂ（すなわち、左上腕部１３ｂおよび左前腕部１４ｂ）は、左肩部９１ｂに比べて十分に弾性が低い材料（非弾性材料，換言すれば剛性が十分に高い材料）によって製作されてよい。左腕部１５ｂの材料は、例えばポリブチレンテレフタレート（polybutylene terephthalate，ＰＢＴ）等の樹脂材料である。
Note that the
但し、左肩部９１ｂは、左腕部１５ｂに比べて低い弾性を有するように製作されていればよい。従って、左肩部９１ｂおよび左腕部１５ｂのそれぞれの形状を工夫すれば、左肩部９１ｂおよび左腕部１５ｂを同一の材料によって製作することもできる。
However, the
（フック１３ｂｖおよび左肩部９１ｂの利点）
続いて、図３を参照し、フック１３ｂｖおよび左肩部９１ｂの利点について述べる。なお、図３では、簡単のために、フック１３ｂｖおよび左肩部９１ｂの周辺の一部の部材以外については図示を省略している。この点については、以降の各図面も同様である。(Advantages of hook 13bv and left
Next, the advantages of the hook 13bv and the
図３の（ａ）は、ロボット１において外側面１３ｂｕに外力が印加された場合を示す概略図である。一例として、この外力は、（ｉ）ロボット１が歩行中に外側面１３ｂｕが障害物に衝突し、外側面１３ｂｕが当該障害物から受ける力、（ｉｉ）ロボット１が歩行中に床に転倒し、外側面１３ｂｕが当該床から受ける力、（ｉｉｉ）机の上に配置されていたロボット１が床に落下し、外側面１３ｂｕが当該床から受ける力、または、（ｉｖ）ユーザがロボット１を把持した場合に、外側面１３ｂｕがユーザの手から受ける力、のいずれかであってよい。但し、外力の態様はこれらに限定されない。なお、図３の（ａ）のＡ１−Ａ２矢視図については後述する（図７を参照）。
FIG. 3A is a schematic diagram showing a case where an external force is applied to the outer side surface 13bu in the
図３の（ｂ）は、外側面１３ｂｕが上記外力を受けた結果を示す概略図である。上述のように、左肩部９１ｂは、弾性材料によって製作されている。このため、外側面１３ｂｕが外力を受けた場合、左肩部９１ｂは、当該外力の影響を受けて弾性変形（以下、単に変形とも称する）する。その結果、受容部９１ｂｖが変形し、受容部９１ｂｖに係止していたフック１３ｂｖが、受容部９１ｂｖから容易に外れる（離れる）。このように、フック１３ｂｖと受容部９１ｂｖとの係合が外れることにより、左腕部１５ｂと左肩部９１ｂとの係止状態が解除される。
FIG. 3B is a schematic view showing a result of the outer surface 13bu receiving the external force. As described above, the
以上のように、外側面１３ｂｕが外力を受けた場合に、外側面１３ｂｕを左肩部９１ｂからスムーズに外すことにより、外側面１３ｂｕから左肩部９１ｂへ伝わる力（衝撃）を十分に小さくすることができる。また、左肩部９１ｂ自体が弾性変形することより、外力により左肩部９１ｂが破損することを防止することもできる。それゆえ、左肩部９１ｂの破損を好適に防止できる。
As described above, when the outer surface 13bu receives an external force, the force (impact) transmitted from the outer surface 13bu to the
また、上述のように、内側面１３ｂｌは、ネジ８２によって左肩部９１ｂに結合されている。このため、外側面１３ｂｕが外力を受けた場合であっても、内側面１３ｂｌは左肩部９１ｂから離れない。従って、左腕部１５ｂと左肩部９１ｂとの係止状態が解除された場合であっても、ネジ８２によって左肩部９１ｂから左腕部１５ｂが脱落することを防止することができる。なお、この点については、後述する蝶番８５（結合部材）についても同様である。
Further, as described above, the inner side surface 13bl is coupled to the
なお、図３の（ｂ）に示されるように、外側面１３ｂｕが左肩部９１ｂから外れた場合には、ロボット１の外観は、左上腕部１３ｂが、左肩部９１ｂからあたかも脱臼したかのようなものとなる。また、ユーザは、手動でフック１３ｂｖを受容部９１ｂｖに再び係止させることができるので、外側面１３ｂｕを左肩部９１ｂに容易に再装着できる。
As shown in FIG. 3B, when the outer surface 13bu is detached from the
以上のように、ロボット１によれば、左肩部９１ｂの破損を防止することができる。なお、本願の発明者による実験の結果、左肩部９１ｂの材料をＰＯＭ（弾性材料）として、上記外力の大きさを４ｋｇｆとした場合に、外側面１３ｂｕが左肩部９１ｂからスムーズに外れ、左肩部９１ｂが破損しないことが確認された。
As described above, according to the
（参考例）
続いて、左肩部９１ｂの材料を弾性材料とすることの利点をより明確に説明するために、ロボット１の参考例としてのロボット１０１について述べる。ロボット１０１は、ロボット１の左肩部９１ｂを、左肩部１９１ｂに置き換えた部材である。左肩部１９１ｂは、非弾性材料によって製造されているという点で、左肩部９１ｂと異なる。なお、左肩部１９１ｂにおける受容部を、受容部１９１ｂｖと称する。(Reference example)
Next, a
図４は、ロボット１０１において、外側面１３ｂｕが、図３の（ａ）と同様の外力を受けた結果を示す概略図である。上述のように、左肩部１９１ｂは、非弾性材料によって製作されている。このため、外側面１３ｂｕが外力を受けた場合に、左肩部９１ｂにおける当該外力の影響による変形（弾性変形）は生じないか、生じたとしてもごくわずかである。このため、受容部１９１ｂｖにおいても変形はほぼ生じない。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a result of the outer surface 13bu receiving the same external force as in FIG. As described above, the
従って、外側面１３ｂｕが外力を受けた場合に、フック１３ｂｖが受容部１９１ｂｖから外れる時に、外側面１３ｂｕから左肩部１９１ｂへかなり大きい力（衝撃）が伝わってしまう。その結果、左肩部１９１ｂが破損する可能性が生じる。
Accordingly, when the outer surface 13bu receives an external force, a considerably large force (impact) is transmitted from the outer surface 13bu to the
なお、本願の発明者による実験の結果、左肩部１９１ｂの材料をＰＢＴ（非弾性材料）として、上記外力の大きさを４ｋｇｆとした場合に、外側面１３ｂｕが左肩部１９１ｂから離れた時に、左肩部１９１ｂが破損してしまうことが確認された。
As a result of experiments by the inventors of the present application, when the material of the
但し、本発明の一態様に係るロボットにおいて、左肩部（関節部材）の材料は、非弾性材料であってもよいことに留意されたい。例えば、後述する実施形態２において述べる構成（フックを受容部からより容易に外すことが可能な構成）を採用することにより、左肩部の材料が非弾性材料であっても、当該左肩部の破損を防止できるためである。 Note that in the robot according to one aspect of the present invention, the material of the left shoulder (joint member) may be an inelastic material. For example, by adopting the configuration described in Embodiment 2 (a configuration in which the hook can be easily removed from the receiving portion), even if the material of the left shoulder is an inelastic material, the left shoulder is broken. It is because it can prevent.
（ロボット１の効果）
（１）以上のように、本実施形態のロボット１では、左肩部９１ｂに、左上腕部１３ｂを当該左肩部９１ｂに係止する受容部９１ｂｖが設けられている。このため、外側面１３ｂｕが外力を受けた場合に、左肩部９１ｂの破損を防止することができる。従って、ロボット１において、左上腕部１３ｂが本来回転しない方向（例：ピッチ回転以外の方向）の外力が外側面１３ｂｕに印加された場合に、フック１３ｂｖが受容部９１ｂｖから外れるように構成することにより、左肩部９１ｂの破損を特に効果的に防止できる。(Effect of robot 1)
(1) As described above, in the
また、外力に対する左肩部９１ｂの耐力は、左肩部９１ｂの材料（換言すれば左肩部９１ｂの弾性）を変更することによって、適宜調整（変更）できる。また、受容部９１ｂｖに対するフック１３ｂｖの掛り量（受容部９１ｂｖに入り込むフック１３ｂｖの長さ）を変更することによっても、適宜調整できる。さらに、後述するように、フック１３ｂｖまたは受容部９１ｂｖの少なくともいずれかの形状を変更することによっても、外力に対する左肩部９１ｂの耐力を調整できる。
Moreover, the proof stress of the
なお、本実施形態では、体幹部１２と左上腕部１３ｂとを接続する左肩部９１ｂの破損を防止するための構造について説明したが、当該構造は、左肩部９１ｂ以外の任意の接続部についても適用可能である。例えば、首部１９についても、同様の構造により破損を防止することができる。また、不図示のその他の関節部（例：手首、足首、および膝関節等）についても同様である。
In the present embodiment, the structure for preventing breakage of the
（２）ところで、従来のロボットでは、左上腕部の外側面についても、内側面と同様に、ネジ（締結部材）によって左肩部に対して固定されている構成が一般的であった。すなわち、左上腕部および左肩部を強固に固定することにより（換言すれば、左上腕部および左肩部の剛性を高めて）、ロボットの機械的強度を確保することが一般的であった。しかしながら、当該構成では、ユーザによって視認され易い外側面にネジが露出してしまう。このため、ロボットのデザイン性を確保したい場合には、外側面に露出したネジを覆い隠すためのカバー構造を設ける必要がある。従って、ロボットの部品数が増加し、また、当該カバー構造を設けるためのスペースを確保する必要がある。 (2) By the way, in the conventional robot, the configuration in which the outer side surface of the left upper arm portion is fixed to the left shoulder portion by a screw (fastening member) as well as the inner side surface is common. That is, it is common to secure the mechanical strength of the robot by firmly fixing the left upper arm and the left shoulder (in other words, increasing the rigidity of the left upper arm and the left shoulder). However, in the said structure, a screw will be exposed to the outer side surface which is easy to be visually recognized by the user. For this reason, when it is desired to ensure the design of the robot, it is necessary to provide a cover structure for covering the screws exposed on the outer surface. Therefore, the number of parts of the robot increases, and it is necessary to secure a space for providing the cover structure.
他方、本実施形態のロボット１では、外側面１３ｂｕにはネジを設ける必要がないため、カバー構造を設けることなく、ロボットのデザイン性を確保することができる。また、当該カバー構造を設ける必要もないので、ロボットの部品数、および、各部材を設けるためのスペースが厳しく制限されている小型ロボットの場合には、特に有益である。
On the other hand, in the
但し、ロボット１において、内側面１３ｂｌに外力が印加されるケースが想定される場合には、外側面１３ｂｕにネジを設け、内側面１３ｂｌにフック１３ｂｖを設けてもよい。この場合、受容部９１ｂｖは、左肩部９１ｂの下方に設けられることとなる。
However, in the
（３）なお、ロボット１に無線通信機能を付加する場合には、左肩部９１ｂの材料としては、非金属材料（例：樹脂材料）を用いることが好ましい。非金属材料は、金属材料に比べて、電磁波の遮蔽性能が十分に低く、無線の通信特性に影響をほとんど及ぼさないためである。非金属材料を用いることにより、無線通信機能に悪影響を及ぼすことなく、ロボット１の破損を防止できる。
(3) When a wireless communication function is added to the
但し、ロボット１に無線通信機能を付加しない場合には、左肩部９１ｂの材料として金属材料を用いてもよい。例えば、板厚が十分に薄い金属板（例：アルミニウム薄板）は、ある程度高い弾性を有するので、当該金属板を用いて左肩部９１ｂを製造してもよい。
However, when the wireless communication function is not added to the
〔変形例〕
なお、本発明の一態様に係るロボットにおいて、内側面１３ｂｌと左肩部９１ｂとを結合する結合部材は、ネジ８２に限定されない。図５は、実施形態１のロボット１の変形例としてのロボット１ａの概略的な構成を示す図である。[Modification]
Note that in the robot according to one embodiment of the present invention, the coupling member that couples the inner side surface 13bl and the
ロボット１ａは、実施形態１のロボット１において、ネジ８２を蝶番８５に置き換えた構成である。蝶番８５は、左肩部９１ｂに左上腕部１３ｂを回動可能に連結する部材である。蝶番８５は、所定の回転軸の周り（例：ｙ軸の周り、すなわちピッチ方向）に回転自在である。
The
ロボット１ａによれば、左上腕部１３ｂに外力が印加され、左肩部９１ｂと左上腕部１３ｂとの係止状態が解除された場合に、蝶番８５によって左上腕部１３ｂが回動する。これにより、左上腕部１３ｂから左肩部９１ｂへ伝わる力（衝撃）を十分に小さくすることができるため、左肩部９１ｂの破損を防止できる。
According to the
但し、ロボット１ａにおいては、蝶番８５によって左上腕部１３ｂが回動するため、当該回動による衝撃の大部分がフック１３ｂｖに伝わる。このため、フック１３ｂｖの機械的強度をある程度大きく設定しておく必要がある。
However, in the
なお、蝶番８５として、バネ蝶番を用いることにより、左上腕部１３ｂが容易に回動することを避けることができる。バネ蝶番によれば、上記外力がある程度大きくなるまでは当該バネ蝶番が回動しないためである。これにより、外力が小さい場合に、フック１３ｂｖに印加される機械的な負荷を低減できる。
In addition, it can avoid that the left
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。[Embodiment 2]
The following describes Embodiment 2 of the present invention with reference to FIG. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the above embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
上述したように、外力に対する左肩部９１ｂの耐力を調整するための一方法としては、フック１３ｂｖまたは受容部９１ｂｖの少なくともいずれかの形状を変更することが挙げられる。本実施形態では、受容部９１ｂｖの形状のバリエーションについて述べる。図６の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、受容部９１ｂｖの形状のバリーションを示す図である。なお、上述のロボット１・１ａとの区別のため、図６の（ａ）および（ｂ）のロボットをそれぞれ、ロボット２ａおよびロボット２ｂと称する。
As described above, one method for adjusting the strength of the
（ロボット２ａ）
図６の（ａ）に示されるように、ロボット２ａでは、受容部９１ｂｖの突出部は、上面から下面に向かうにつれて、幅がより広くなるテーパ形状として製作されている。すなわち、上記突出部には、テーパ面である傾斜面９２ｂｖ（内壁面）が設けられている。(
As shown in FIG. 6A, in the
換言すれば、上述の係止溝は、当該係止溝の底面に繋がる傾斜面９２ｂｖを含むように形成されている。そして、傾斜面９２ｂｖは、係止溝の底面に向かって、当該係止溝の幅が小さくなるように傾斜している。 In other words, the above-mentioned locking groove is formed so as to include an inclined surface 92bv connected to the bottom surface of the locking groove. The inclined surface 92bv is inclined so that the width of the locking groove becomes smaller toward the bottom surface of the locking groove.
なお、傾斜面９２ｂｖの傾斜角は、フック１３ｂｖの下部のテーパ形状（下面から上面に向かうにつれて、幅がより広くなる形状）のテーパ面の傾斜角とほぼ同じに設定されている。 Note that the inclination angle of the inclined surface 92bv is set to be substantially the same as the inclination angle of the tapered surface of the lower portion of the hook 13bv (the shape whose width becomes wider from the lower surface to the upper surface).
なお、上述の図１の（ｂ）に示されるように、ロボット１では、受容部９１ｂｖの突出部は、当該ロボットの正面から見た断面形状が、略直角三角形状であった。このように、ロボット２ａにおける受容部９１ｂｖの突出部の形状は、ロボット１と大きく異なる。
As shown in FIG. 1B described above, in the
傾斜面９２ｂｖが設けられることにより、外側面１３ｂｕが外力を受けた場合に、フック１３ｂｖを受容部９１ｂｖからより容易に外すことができる。このため、左肩部９１ｂの破損をより確実に防止することができる。また、フック１３ｂｖの破損をより確実に防止することもできる。
By providing the inclined surface 92bv, the hook 13bv can be more easily detached from the receiving portion 91bv when the outer surface 13bu receives an external force. For this reason, it is possible to more reliably prevent the
（ロボット２ｂ）
また、図６の（ｂ）に示されるように、ロボット２ｂでは、受容部９１ｂｖの突出部は、ロボット２ｂの正面から見た断面形状が、略円形状となるように形成されている。但し、当該断面形状は、略円形状に限定されず、例えば略楕円形状であってもよい。すなわち、突出部には、曲面９３ｂｖが設けられていればよい。(
Further, as shown in FIG. 6B, in the
ロボット２ｂでは、曲面９３ｂｖが設けられることにより、フック１３ｂｖの下部のテーパ面は、曲面９３ｂｖにおいてのみ受容部９１ｂｖの突出部と接触する。つまり、フック１３ｂｖを、受容部９１ｂｖの突出部に対して線接触させることができる。なお、上述のロボット２ａでは、フック１３ｂｖの下部のテーパ面は、受容部９１ｂｖの突出部に対して面接触していた。
In the
従って、ロボット２ｂによれば、上述のロボット２ａに比べて、フック１３ｂｖと受容部９１ｂｖの突出部との接触面積を減少させることができるので、外側面１３ｂｕが外力を受けた場合に、フック１３ｂｖを受容部９１ｂｖからさらに容易に外すことができる。このため、左肩部９１ｂの破損をさらに確実に防止することができる。また、フック１３ｂｖの破損をさらに確実に防止することもできる。
Therefore, according to the
〔実施形態３〕
続いて、本発明の実施形態３について、図７に基づいて説明する。なお、上述の各実施形態のロボットとの区別のため、本実施形態のロボットを、ロボット３と称する。本実施形態では、フック１３ｂｖの個数のバリエーションについて述べる。[Embodiment 3]
Next,
図７の（ａ）は、実施形態１のロボット１における、上述の図３の（ａ）のＡ１−Ａ２矢視における断面を概略的に示す図である。なお、図７の（ａ）では、簡単のため、ネジ８２等の図示を省略している。図７の（ａ）に示されるように、ロボット１では、フック１３ｂｖの個数は１つであった。但し、以下に述べるように、フック１３ｂｖの個数は１つに限定されない。
FIG. 7A is a diagram schematically showing a cross section of the
図７の（ｂ）は、本実施形態のロボット３における、図７の（ａ）と同様の概略図である。図７の（ｂ）に示されるように、ロボット３では、フック１３ｂｖの個数は２つであり、２つのフック１３ｂｖはそれぞれ離間して配置されている。また、ロボット３では、２つのフック１３ｂｖのそれぞれに対応するように、２つの受容部９１ｂｖが設けられている。
FIG. 7B is a schematic view similar to FIG. 7A in the
ロボット３では、フック１３ｂｖの個数を２つにすることにより、フック１３ｂｖのそれぞれに印加される力（負荷）を、ロボット１（フック１３ｂｖの個数が１つである場合）に比べて低減することができる。このため、フック１３ｂｖに要求される機械的強度が低くなるため、ロボット１に比べてフック１３ｂｖを小型化することができる。
In the
このように、ロボット３では、比較的大型のフック１３ｂｖを設ける必要がなく、フック１３ｂｖが配置可能である位置が、ロボット１に比べて制限されない。すなわち、フック１３ｂｖの配置の自由度を向上させることができる。
Thus, in the
なお、ロボット３において、フック１３ｂｖの個数は、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。すなわち、本発明の一態様に係るロボットにおいて、フックの個数は単数であってもよいし複数であってもよい。
In the
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るロボット（１）は、当該ロボットの第１部位（体幹部１２）と第２部位（左上腕部１３ｂ）とを可動に接続する関節部材（左肩部９１ｂ）を備え、上記関節部材は、上記第２部位を当該関節部材に係止する係止構造体（受容部９１ｂｖ）を含んでいることを特徴としている。[Summary]
A robot (1) according to
上記の構成では、第２部位に外力が加えられた場合、関節部材の係止構造体と第２部位との係止状態が解除されることにより、第２部位から関節部材へ伝わる力（衝撃）を小さくすることができる。従って、関節部材の破損を従来よりも確実に防止できる。 In the above configuration, when an external force is applied to the second part, the force (impact transmitted from the second part to the joint member is released by releasing the locking state between the locking structure of the joint member and the second part. ) Can be reduced. Therefore, damage to the joint member can be prevented more reliably than before.
本発明の態様２に係るロボットは、上記態様１において、上記関節部材は、弾性材料からなっていてもよい。上記の構成では、第２部位に外力が加えられた場合、当該外力の影響を受けて関節部材（係止構造体）が弾性変形することより、係止構造体と第２部位との係止状態が解除され易くなる。また、関節部材自体が弾性変形することより、外力により関節部材が破損することを防止することができる。従って、関節部材の破損を好適に防止できる。
In the robot according to aspect 2 of the present invention, in the
本発明の態様３に係るロボットは、上記態様１または２において、上記関節部材と上記第２部位とを結合する結合部材（ネジ８２）をさらに備え、上記結合部材は、上記第２部位の第１面（内側面１３ｂｌ）側を上記関節部材に結合し、上記係止構造体は、上記第１面とは異なる上記第２部位の第２面（外側面１３ｂｕ）側を係止してもよい。
The robot according to
上記の構成では、第２部位は、第１面側が結合部材によって関節部材に結合され、第１面とは異なる第２面側が係止構造体に係止される。従って、係止構造体と第２部位との係止状態が解除された場合であっても、結合部材によって関節部材から第２部位が脱落することを防止できる。 In the above configuration, the second portion of the second portion is coupled to the joint member on the first surface side by the coupling member, and the second surface side different from the first surface is locked to the locking structure. Therefore, even when the locking state between the locking structure and the second part is released, it is possible to prevent the second part from dropping from the joint member by the coupling member.
本発明の態様４に係るロボットは、上記態様１または２において、上記第１面は、上記ロボットの体軸側に位置する上記第２部位の内側面（１３ｂｌ）であり、上記第２面は、上記内側面とは反対側に位置する上記第２部位の外側面（１３ｂｕ）であってもよい。
In the robot according to aspect 4 of the present invention, in the
上記の構成では、第２部位の外側面側が係止構造体に係止されるため、ユーザによって視認され易い面である第２部位の外側面側に結合部材（例：ネジ）が露出することがない。従って、ロボットのデザイン性を向上させることができるとともに、従来のように外側面に露出した結合部材を覆い隠すためのカバー構造を設ける必要性がないため、ロボットの部品数を減少させることができる。 In the above configuration, since the outer surface side of the second part is locked to the locking structure, the coupling member (eg, screw) is exposed on the outer surface side of the second part, which is a surface that is easily visible by the user. There is no. Therefore, the design of the robot can be improved and the number of parts of the robot can be reduced because there is no need to provide a cover structure for concealing the coupling member exposed to the outer surface as in the conventional case. .
本発明の態様５に係るロボットは、上記態様３または４において、上記結合部材は、上記関節部材に上記第２部位を回動可能に連結する蝶番（８５）であってもよい。上記の構成によれば、蝶番によって関節部材に第２部位が連結されているため、係止構造体と第２部位との係止状態が解除された場合であっても、関節部材から第２部位が脱落することを防止することができる。また、外力により関節部材と第２部位との係止状態が解除された場合、蝶番によって第２部位が回動することにより、第２部位から関節部材へ伝わる力（衝撃）をさらに小さくすることができる。
In the robot according to aspect 5 of the present invention, in the
本発明の態様６に係るロボットは、上記態様１から５のいずれか１つにおいて、上記係止構造体は、上記第２部位に設けられた係止爪（フック１３ｂｖ）と係合する係止溝であってもよい。上記の構成では、第２部位に外力が加えられた場合、係止爪と係止溝との係合が外れることにより、関節部材と第２部位との係止状態が解除される。この結果、第２部位から関節部材へ伝わる力（衝撃）を小さくすることができる。従って、第２部位を係止する係止構造体を関節部材に容易に設けることができる。
The robot according to Aspect 6 of the present invention is the robot according to any one of
本発明の態様７に係るロボットは、上記態様１から６のいずれか１つにおいて、上記係止溝は、当該係止溝の底面に繋がる内壁面（傾斜面９２ｂｖ）を含み、上記内壁面は、上記底面に向かって上記係止溝の幅が小さくなるように傾斜していてもよい。上記の構成では、内壁面が傾斜していることにより、第２部位に外力が加えられた場合に、係止爪を係止溝からより容易に外すことができる。従って、関節部材の破損を好適に防止できる。
The robot according to aspect 7 of the present invention is the robot according to any one of the
本発明の態様８に係るロボットは、上記態様１から７のいずれか１つにおいて、上記関節部材は、上記ロボットの肩関節部（左肩部９１ｂ）を構成し、上記第２部位は、上記肩関節部に連結される上記ロボットの腕部（左腕部１５ｂ）を構成してもよい。上記の構成では、ロボットの腕部が外力を受けた場合、肩関節部と腕部との係止状態が解除されることにより、腕部から肩関節部へ伝わる力（衝撃）を小さくできる。
A robot according to an eighth aspect of the present invention is the robot according to any one of the first to seventh aspects, wherein the joint member constitutes a shoulder joint (
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成できる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Embodiments are also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
１，１ａ，２ａ，２ｂ，３ ロボット、 １２ 体幹部（第１部位）、
１３ｂ 左上腕部（第２部位）、 １３ｂｌ 内側面（第１面）
１３ｂｕ 外側面（第２面）、 １３ｂｖ フック（係止爪）、
１５ｂ 左腕部（腕部）、 ８２ ネジ（結合部材）、
８５ 蝶番（結合部材）、 ９１ｂ 左肩部（関節部材，肩関節部）、
９１ｂｖ 受容部（係止構造体）、９２ｂｖ 傾斜面（内壁面）1, 1a, 2a, 2b, 3 robot, 12 trunk (first part),
13b Left upper arm (second part), 13bl inner side (first side)
13bu outer surface (second surface), 13bv hook (locking claw),
15b Left arm part (arm part), 82 Screw (coupling member),
85 Hinge (joint member), 91b Left shoulder (joint member, shoulder joint),
91 bv receiving part (locking structure), 92 bv inclined surface (inner wall surface)
Claims (8)
上記関節部材は、上記第２部位を当該関節部材に係止する係止構造体を含んでいることを特徴とするロボット。A joint member movably connecting the first part and the second part of the robot;
The said joint member contains the latching structure which latches the said 2nd site | part to the said joint member, The robot characterized by the above-mentioned.
上記結合部材は、上記第２部位の第１面側を上記関節部材に結合し、
上記係止構造体は、上記第１面とは異なる上記第２部位の第２面側を係止することを特徴とする請求項１または２に記載のロボット。A coupling member that couples the joint member and the second part;
The coupling member couples the first surface side of the second part to the joint member,
The robot according to claim 1, wherein the locking structure locks a second surface side of the second part different from the first surface.
上記第２面は、上記内側面とは反対側に位置する上記第２部位の外側面であることを特徴とする請求項３に記載のロボット。The first surface is an inner surface of the second part located on the body axis side of the robot,
The robot according to claim 3, wherein the second surface is an outer surface of the second part located on the opposite side to the inner surface.
上記内壁面は、上記底面に向かって上記係止溝の幅が小さくなるように傾斜していることを特徴とする請求項６に記載のロボット。The locking groove includes an inner wall surface connected to the bottom surface of the locking groove,
The robot according to claim 6, wherein the inner wall surface is inclined so that the width of the locking groove becomes smaller toward the bottom surface.
上記第２部位は、上記肩関節部に連結される上記ロボットの腕部を構成することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載のロボット。The joint member constitutes a shoulder joint of the robot,
The robot according to any one of claims 1 to 7, wherein the second portion constitutes an arm portion of the robot connected to the shoulder joint portion.
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