TWI630995B - Humanoid robot - Google Patents

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TWI630995B
TWI630995B TW106109368A TW106109368A TWI630995B TW I630995 B TWI630995 B TW I630995B TW 106109368 A TW106109368 A TW 106109368A TW 106109368 A TW106109368 A TW 106109368A TW I630995 B TWI630995 B TW I630995B
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一野瀬亮子
中村亮介
山本晃弘
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日立製作所股份有限公司
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Abstract

提供一種人形機器人，其降低電源阻斷、離 心力或外力等發生時跌倒的可能性，且持續運作的機率較高。
人形機器人(1)，係具備：胴體部 (11)、頭部(10)、一端連接於胴體部(11)之上部之左右的左臂(12L)及右臂(12R)、一端連接於胴體部(11)之下部之左右的左腳(13L)及右腳(13R)、設在左腳(13L)及右腳(13R)之另一端的左行進部(14L)及右行進部(14R)。左行進部(14L)，係在進行方向前側具有左驅動輪(101L)且在進行方向後側具有左從動輪(102L)，右行進部(14R)，係在進行方向前側具有右驅動輪(101R)且在進行方向後側具有右從動輪(102R)，左驅動輪(101L)、右驅動輪(101R)、左從動輪(102L)、及右從動輪(102R)係觸地來移動。

Description

人形機器人
本發明係關於人形機器人。
作為人形機器，已知有例如專利文獻1所記載的技術。於專利文獻1，揭示有一種人形機器人，其具備：可驅動地安裝於腳部之前端的車輪、由在該車輪與胴體之間並列安裝的彈簧及避震器所成的緩衝裝置、以及安裝在該緩衝裝置與胴體之間的致動器。而且，記載有一種人形機器人，其緩衝裝置與致動器係串連連接，藉由在人形機器人的胴體所搭載的傾斜感測器來檢測出機器人相對於重力方向的傾斜角度與角速度，且具有控制裝置，其根據所檢測出的傾斜角度與角速度來沿著人形機器人的目標角度與目標角速度來控制致動器。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-45973號公報
但是專利文獻1中，完全沒有考量到電源阻斷、超過控制極限的離心力或外力等發生時的對應。因此，在電源阻斷、超過控制極限之離心力或外力等發生時，會有機器人跌倒，且無法維持運作的可能性。
於是，本發明，係提供一種人形機器人，其降低電源阻斷、離心力或外力等發生時跌倒的可能性，而持續運作的機率較高。
為了解決上述課題，本發明的人形機器人，其特徵為，具備：胴體部、設在前述胴體部之上部的頭部、一端連接於前述胴體部之上部之左右的左臂及右臂、一端連接於前述胴體部之下部之左右的左腳及右腳、設在前述左腳及右腳之另一端的左行進部及右行進部，前述左行進部，係於進行方向前側具有左驅動輪，且於進行方向後側具有可被動變更進行方向的左從動輪，前述右行進部，係於進行方向前側具有右驅動輪，且於進行方向後側具有可被動變更進行方向的右從動輪，前述左驅動輪、右驅動輪、左從動輪、及右從動輪係觸地來移動。
根據本發明，可提供一種人形機器人，其降 低電源阻斷、離心力或外力等發生時跌倒的可能性，而持續運作的機率較高。
上述以外的課題、構造及效果，係由以下實施形態的說明而明瞭。
1‧‧‧人形機器人
10‧‧‧頭部
11‧‧‧胴體部
12L‧‧‧左臂
12R‧‧‧右臂
13L‧‧‧左腳
13R‧‧‧右腳
14L‧‧‧左行進部
14R‧‧‧右行進部
100L‧‧‧左夾爪
100R‧‧‧右夾爪
101L‧‧‧左驅動輪
101R‧‧‧右驅動輪
102L‧‧‧左從動輪
102R‧‧‧右從動輪
103L‧‧‧左鉤環
103R‧‧‧右鉤環
104‧‧‧後方確認用攝影機
105L‧‧‧左滑行墊片
105R‧‧‧右滑行墊片
106L‧‧‧左手端車輪
106R‧‧‧右手端車輪
107‧‧‧周圍環境測定用感測器
J1‧‧‧頭部滾動軸
J2‧‧‧頭部俯仰軸
J3‧‧‧頭部搖擺軸
J4L‧‧‧左肩俯仰軸
J4R‧‧‧右肩俯仰軸
J5L‧‧‧左肩滾動軸
J5R‧‧‧右肩滾動軸
J6L‧‧‧左上臂搖擺軸
J6R‧‧‧右上臂搖擺軸
J7L‧‧‧左肘俯仰軸
J7R‧‧‧右肘俯仰軸
J8L‧‧‧左手腕搖擺軸
J8R‧‧‧右手腕搖擺軸
J9L‧‧‧左夾爪軸
J9R‧‧‧右夾爪軸
J10L‧‧‧左股關節俯仰軸
J10R‧‧‧右股關節俯仰軸
J11L‧‧‧左膝俯仰軸
J11R‧‧‧右膝俯仰軸
J12L‧‧‧左腳踝俯仰軸
J12R‧‧‧右腳踝俯仰軸
P10‧‧‧胴保護殼
P11L‧‧‧左肩保護殼
P11R‧‧‧右肩保護殼
P12L‧‧‧左肘保護殼
P12R‧‧‧右肘保護殼
P13L‧‧‧左腰保護殼
P13R‧‧‧右腰保護殼
P14L‧‧‧左膝保護殼
P14R‧‧‧右膝保護殼
P15L‧‧‧左腳保護殼
P15R‧‧‧右腳保護殼
100H‧‧‧內部狀態表示用LED
圖1為關於本發明之一實施例之實施例1之人形機器人的前方立體圖。
圖2為實施例1之人形機器人的後方立體圖。
圖3為表示實施例1之人形機器人之關節自由度的示意圖。
圖4為表示實施例1的人形機器人往左旋轉行進之樣子的立體圖。
圖5為表示實施例1的人形機器人往右旋轉行進之樣子的立體圖。
圖6為表示安裝於實施例1之人形機器人之保護殼位置的前方立體圖。
圖7為表示安裝於實施例1之人形機器人之保護殼位置的後方立體圖。
圖8為表示實施例1之人形機器人之內部狀態表示用LED之搭載位置的立體圖。
圖9為表示實施例1的人形機器人在伏身狀態的側視圖。
圖10為實施例1的人形機器人從伏身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖。
圖11為實施例1的人形機器人從伏身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖。
圖12為實施例1的人形機器人從伏身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖。
圖13為實施例1的人形機器人從伏身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖。
圖14為實施例1的人形機器人從伏身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖。
圖15為表示實施例1的人形機器人從伏身狀態回歸到站立姿勢之狀態的側視圖。
圖16為表示實施例1的人形機器人在仰身狀態的側面圖。
圖17為實施例1的人形機器人從仰身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖。
圖18為實施例1的人形機器人從仰身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖。
圖19為實施例1的人形機器人從仰身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖。
圖20為實施例1的人形機器人從仰身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖。
圖21為實施例1的人形機器人從仰身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖。
圖22為表示實施例1的人形機器人從仰身狀態回歸到站立姿勢之狀態的側視圖。
圖23為表示實施例1的人形機器人往橫向跌倒之狀態的立體圖。
圖24為實施例1的人形機器人從橫向跌倒之狀態移行至伏身狀態之中途階段的立體圖。
圖25為表示實施例1的人形機器人從橫向跌倒之狀態移行到伏身狀態的立體圖。
以下，使用圖式針對本發明的實施例進行說明。
[實施例1]
圖1為關於本發明之一實施例之實施例1之人形機器人的前方立體圖，圖2為人形機器人的後方立體圖。又，以下的說明中，以人形機器人1的進行方向為X軸、以重力方向為Z軸、以橫方向為Y軸。且分別將繞X軸的旋轉定義為滾動(Roll)、將繞Y軸的旋轉定義為俯仰(Pitch)、將繞Z軸的旋轉定義為搖擺(Yaw)。
如圖1所示般，人形機器人1，係由以下所構成：頭部10、胴體部11、在胴體部11之重力方向上部的左右所設置的左臂12L與右臂12R、在胴體部11之重力方向下部的左右所設置的左腳13L與右腳13R、在左腳 13L之重力方向下端部所設置的左行進部14L、以及在右腳13R之重力方向下部所設置的右行進部14R。於頭部10搭載有攝影機或麥克風等之感測器。於胴體部11的內部，雖未圖示但搭載有控制單元及進行姿勢量測的感測器，來控制人形機器人1的全身動作。作為感測器，例如使用有陀螺儀感測器，測量相對於重力方向的角度及角速度。
在胴體部11的上部，且相當於連接頭部10與胴體部11之頸部部分的前方，搭載有周圍環境測定用感測器107，周圍環境測定用感測器107係測量與周圍物體之間的距離。且，如圖2所示般，於胴體部11的背面上部左右設有形成環狀的左鉤環103L及右鉤環103R。該等左鉤環103L及右鉤環103R，係在例如搬運人形機器人1之際作為提把來利用，且，在整備人形機器人1之際利用來吊在整備用架子上。此外，左鉤環103L及右鉤環103R，係在例如人形機器人1往背面側跌倒之際，緩和該衝撃。左鉤環103L及右鉤環103R，以用來緩和衝撃的柔軟素材構成為佳。
在左鉤環103L及右鉤環103R之對胴體部11的安裝部，係藉由安裝未圖示的彈簧而使左鉤環103L及右鉤環103R變得更柔軟，可進一步緩和衝撃。在胴體部11的背面，且在左鉤環103L及右鉤環103R之間，搭載有後方確認用攝影機104。後方確認用攝影機104，係例如人形機器人1在引導人之際，用來確認後方而使用。左 鉤環103L及右鉤環103R，係以不阻礙後方確認用攝影機104之視野的角度來安裝。
如圖1所示般，在人形機器人1之胴體部11之重力方向上部的左右端，分別連接有左臂12L與右臂12R，左臂12L與右臂12R，係在各自的前端部具備例如用來抓住東西的左夾爪100L及右夾爪100R。且，在左臂12L與右臂12R的前端部亦具備左手端車輪106L及右手端車輪106R，例如在手部接觸地面進行相對運動的情況可減輕摩擦，特別是在後述之從仰身狀態往站立姿勢的移行動作時有效。在左夾爪100L與右夾爪100R，分別設有左手端車輪106L與右手端車輪106R，藉此可兼具把持功能性與從仰身狀態往站立姿勢之平滑的移行動作。
於左腳13L與右腳13R的下方前端部，透過於上下方向動作的緩衝裝置而具備左行進部14L及右行進部14R。左行進部14L及右行進部14R，係分別對人形機器人1的進行方向在前方具備左驅動輪101L及右驅動輪101R，且在後方具備左從動輪102L及右從動輪102R。左從動輪102L及右從動輪102R，係例如使用偏置腳輪等，以不阻礙左驅動輪101L及右驅動輪101R之運動的方式動作。藉由在胴體部11連接有左腳13L與右腳13R的構造，而使足跡較小且機動性佳，可藉由以左驅動輪101L及右驅動輪101R來行進而敏捷地移動，藉由具備左從動輪102L及右從動輪102R，可降低電源阻斷或無法預測之意外發生時的跌倒可能性，可實現持續運作機率較高的人 形機器人1。
如圖2所示般，於左行進部14L及右行進部14R的後方上端部，分別具備左滑行墊片105L及右滑行墊片105R。左滑行墊片105L及右滑行墊片105R，係由摩擦係數較小的材質所構成，例如在人形機器人1仰身跌倒的情況，會與地面接觸而降低運動之際與地面的摩擦抵抗。
圖3為表示人形機器人1之關節自由度的示意圖。如圖3所示般，頭部10，係具備：頭部滾動軸J1、頭部俯仰軸J2、及頭部搖擺軸J3的3個自由度。左右的臂12L、12R，係連接於胴體部11之重力方向上部的左右端部，且分別從根部由左肩俯仰軸J4L、右肩俯仰軸J4R、左肩滾動軸J5L、右肩滾動軸J5R、左上臂搖擺軸J6L、右上臂搖擺軸J6R、左肘俯仰軸J7L、右肘俯仰軸J7R、左手腕搖擺軸J8L、右手腕搖擺軸J8R所成，此外在此之後具備左夾爪軸J9L、右夾爪軸J9R及左手端車輪106L、右手端車輪106R。
且，於胴體部11之重力方向下部的左右端部，連接有左腳13L與右腳13R，且分別以左股關節俯仰軸J10L、右股關節俯仰軸J10R、左膝俯仰軸J11L、右膝俯仰軸J11R、左腳踝俯仰軸J12L、右腳踝俯仰軸J12R所構成，各自具備3個俯仰自由度。在左腳13L和右腳13R與胴體部11之連接部的相反側端部，分別具備左行進部14L與右行進部14R(圖1)。本實施例的人形機器人 1，係由上述般的自由度所構成，關於地面上的移動係藉由左驅動輪101L及右驅動輪101R的驅動來進行，關於加減速或左右的重心移動係使上述自由度的關節之任一者適當地動作來進行。
圖4為表示人形機器人1往左旋轉行進之樣子的立體圖，圖5為表示人形機器人往右旋轉行進之樣子的立體圖。在往左右方向旋轉行進之際，會發生旋轉半徑與行進速度所致的離心力，維持站立姿勢來行進時穩定範圍會變小。在此，如圖4所示般，在往左旋轉行進的情況，係使左腳13L在Z方向的長度比右腳13R還短地適當控制上述各關節，藉此使人形機器人1全體往左側傾斜，使重心從站立姿勢變位至左側。藉此使穩定範圍變廣，可降低無法預測之意外發生時的跌倒可能性。
且，如圖5所示般，在往右旋轉行進的情況，係使右腳13R在Z方向的長度比左腳13L還短地適當控制上述各關節，藉此使人形機器人1全體往右側傾斜，使重心從站立姿勢變位至右側。藉此使穩定範圍變廣，可降低無法預測之意外發生時的跌倒可能性。
圖6為表示安裝於人形機器人1之保護殼之位置的前方立體圖，圖7為表示安裝於人形機器人1之保護殼之位置的後方立體圖。安裝於人形機器人1的保護殼，係假如人形機器人1跌倒之際，會緩和與地面接觸所致的衝撃。
如圖6所示般，在人形機器人1往前方跌倒 的情況，係藉由胴保護殼P10、以及設置在左右之膝部的左膝保護殼P14L及右膝保護殼P14R來緩和衝撃。
在人形機器人1往左方向跌倒的情況，係藉由左肩保護殼P11L、左肘保護殼P12L、及左腳保護殼P15L來緩和衝撃。且，因手臂的姿勢而有著左臂12L被胴體部11與地面夾住而有破損之虞，故藉由具備左腰保護殼P13L，可防止胴體部11與左臂12L直接接觸，可緩和衝撃。
同樣地，在人形機器人1往右方向跌倒的情況，係藉由右肩保護殼P11R、右肘保護殼P12R及右腳保護殼P15R來緩和衝撃。且，因手臂的姿勢而有著右臂12R被胴體部11與地面夾住而破損之虞，故藉由具備右腰保護殼P13R，可防止胴體部11與右臂12R直接接觸，可緩和衝撃。
如圖7所示般，在人形機器人1往後方跌倒的情況，左鉤環103L及右鉤環103R會緩和與地面接觸的衝撃。且，左滑行墊片105L及右滑行墊片105R亦與地面接觸，藉此防止人形機器人1的遮罩面與地面接觸，可防止遮罩面的破損、受傷。該等保護殼，係由例如橡膠等之可緩和衝撃的材質所形成，即使受到複數衝撃亦不會破損或性能大幅劣化，而可緩和衝撃。
且，以任一個保護殼為頂點，使人形機器人1的遮罩面構成為不會比連接各個頂點的面還要往外側超出，故即使是人形機器人1往斜方向跌倒的情況，亦能防 止與地面接觸所致之遮罩面的破損、受傷等，可保持美觀。
圖8為表示人形機器人1之內部狀態表示用LED之搭載位置的立體圖。以例如橡膠等所形成的保護殼，係比較容易使LED等的光透過，故在保護殼的內側搭載內部狀態表示用LED 100H，藉由變化發光時機或發光顏色等，可容易從外部目視確認或掌握人形機器人1的內部狀態。
且，內部狀態表示用LED 100H係實裝於保護殼的內側，故因接觸所致之破損的擔憂亦較少。且，在後述之人形機器人1從跌倒狀態復歸至站立姿勢之際，人形機器人1將處於正常動作中的情況藉由內部狀態表示用LED 100H的發光模式來表示，藉此可對於擔心人形機器人1是否因跌倒而故障之感到不安之周圍的人告知並沒有故障，而可賦予安心感。圖8為表示在胴保護殼P10的內側設置內部狀態表示用LED 100H的例子，但並不限定於此，亦可為在其他保護殼的內側設置內部狀態表示用LED 100H的構造。
圖9為表示人形機器人1為伏身狀態的側視圖，圖10~圖14為人形機器人1從伏身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖，圖15為表示人形機器人1從伏身狀態復歸到站立姿勢之狀態的側視圖。以圖9~圖15的順序，人形機器人1，係從伏身狀態移行至站立姿勢。往站立姿勢的復歸動作係以左右對稱來進行，故圖9~圖 15僅表示人形機器人1之左側的側視圖。
如圖9所示般，藉由在人形機器人1之胴體部11內所搭載之進行姿勢測量的感測器，檢測出相對於重力方向傾斜既定角度以上時，胴體部11內所搭載的控制單元(未圖示)係驅動上述圖3所示的各軸，使左臂12L及右臂12R分別往腳方向伸出，脖子、腰、左腳13L、右腳13R亦成為伸長的狀態。因此，人形機器人1，係在伏身跌倒之後瞬間，只有胴保護殼P10、左膝保護殼P14L、及右膝保護殼P14R與地面接觸。
接著，移行至圖10所示的姿勢。搭載於胴體部11內的控制單元(未圖示)，係以既定角度驅動左肩俯仰軸J4L、右肩俯仰軸J4R、左肘俯仰軸J7L、及右肘俯仰軸J7R，來使左手端車輪106L及右手端車輪106R觸地。且，控制單元(未圖示)，係適當驅動左臂12L及右臂12R的各軸，使左手端車輪106L及右手端車輪106R之旋轉軸的朝向與Y軸平行。
接著如圖11所示般，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係驅動左肩俯仰軸J4L及右肩俯仰軸J4R，使左手端車輪106L、右手端車輪106R、左膝保護殼P14L、及右膝保護殼P14R移行至觸地的姿勢。
接著如圖12所示般，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係使左臂12L與右臂12R往伸展的方向，驅動左肩俯仰軸J4L、右肩俯仰軸 J4R、左肘俯仰軸J7L、及右肘俯仰軸J7R。與此同時，搭載於胴體部11內的控制單元(未圖示)，係使左腳13L與右腳13R往縮起的方向，驅動左股關節俯仰軸J10L、右股關節俯仰軸J10R、左膝俯仰軸J11L、右膝俯仰軸J11R、左腳踝俯仰軸J12L、及右腳踝俯仰軸J12R。在此姿勢中，左手端車輪106L、右手端車輪106R、左膝保護殼P14L、及右膝保護殼P14R觸地。
接著如圖13所示般，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係往使左手端車輪106L與左膝保護殼P14L之觸地點接近的方向，且使右手端車輪106R與右膝保護殼P14R之觸地點接近的方向，分別驅動左肩俯仰軸J4L及右肩俯仰軸J4R。以左膝保護殼P14L及右膝保護殼P14R的觸地點為中心，在圖13繞右使人形機器人1全體旋轉，進行該動作直到左驅動輪101L及右驅動輪101R觸地為止。
接著，如圖14所示般，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係使左從動輪102L及右從動輪102R觸地的方式，以左驅動輪101L及右驅動輪101R的觸地點為中心，使人形機器人1全體在圖14繞右旋轉地驅動左股關節俯仰軸J10L及右股關節俯仰軸J10R。此時，亦可輔助地變更左臂12L的姿勢。在只有左驅動輪101L、右驅動輪101R、左從動輪102L、及右從動輪102R觸地之後，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係以既定角度驅動左腳13L 及右腳13R各自之上述圖3所示的關節軸，而如圖15所示般使人形機器人1移行至站立姿勢。藉此，人形機器人1，從伏身狀態往站立姿勢的復歸結束。
又，由於伏身姿勢(伏身狀態)係不會有跌倒之虞的穩定姿勢，故在電池殘量減少的情況係緊急回避地採用此姿勢為佳。於是，當電池殘量減少至成為無法動作之程度的情況，藉由來自搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)的指令，反向實行上述圖9~圖15所示之從伏身站起的程序，而移行至伏身狀態，藉此可移行至省電模式、或是進行電源OFF。
圖16為表示人形機器人1為仰身狀態的側視圖，圖17~圖21為人形機器人1從仰身狀態移行至站立姿勢之中途階段的側視圖，圖22為表示人形機器人1從仰身狀態復歸到站立姿勢之狀態的側視圖。以圖16~圖22的順序，人形機器人1，係從仰身狀態移行至站立姿勢。在此往站立姿勢的復歸動作亦以左右對稱來進行，故圖16~圖22僅表示人形機器人1之左側的側視圖。
如圖16所示般，藉由在人形機器人1之胴體部11內所搭載之進行姿勢測量的感測器，檢測出相對於重力方向傾斜既定角度以上時，胴體部11內所搭載的控制單元(未圖示)係驅動上述圖3所示的各軸，使左臂12L及右臂12R往腳方向伸出，脖子、腰、左腳13L、右腳13R亦成為伸長的狀態。因此，人形機器人1，係在仰身跌倒之後瞬間，只有左鉤環103L、右鉤環103R、左滑 行墊片105L、右滑行墊片105R、左從動輪102L、及右從動輪102R與地面接觸。
接著，如圖17所示般，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係以既定角度驅動左肩俯仰軸J4L、右肩俯仰軸J4R、左肘俯仰軸J7L、及右肘俯仰軸J7R，而移行至使左手端車輪106L及右手端車輪106R接觸地面的準備姿勢。
接著，如圖18所示般，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係驅動左肩俯仰軸J4L、右肩俯仰軸J4R、左肘俯仰軸J7L、及右肘俯仰軸J7R，而以左手端車輪106L及右手端車輪106R按壓地面，抬起胴體部11。
接著，如圖19所示般，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係使左腳13L及右腳13R往縮起的方向，驅動左股關節俯仰軸J10L、右股關節俯仰軸J10R、左膝俯仰軸J11L、右膝俯仰軸J11R、左腳踝俯仰軸J12L、及右腳踝俯仰軸J12R。接著，如圖20所示般，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係驅動左肩俯仰軸J4L、左肩俯仰軸J4R、左肘俯仰軸J7L、及右肘俯仰軸J7R，而以左手端車輪106L、右手端車輪106R按壓地面，並以左從動輪102L及右從動輪102R為中心在圖20往左繞使人形機器人1全體旋轉。如圖21所示般，在人形機器人1全體旋轉之後，只有左驅動輪101L、右驅動輪101R、左從動 輪102L、及右從動輪102R與地面接觸。之後，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係以既定角度驅動左腳13L及右腳13R各自之上述圖3所示的關節軸，而如圖22所示般移行至站立姿勢。藉此，人形機器人1，從仰身狀態往站立姿勢的復歸結束。
圖23為表示人形機器人1橫向跌倒之狀態的立體圖，圖24為表示人形機器人1從橫向跌倒之狀態移行至伏身狀態之中途階段的立體圖，圖25為表示人形機器人1從橫向跌倒之狀態移行到伏身狀態之後狀態的立體圖。人形機器人1，為了從橫向跌倒的狀態移行至站立姿勢，係先經過伏身姿勢。亦即，以圖23~圖25所示的順序而從橫向成為伏身狀態，並以圖9~圖15所示的順序移行至站立姿勢。在以左側面為下方來跌倒的情況，係與以右側面為下方來跌倒之情況的動作成為左右對稱，故在此僅說明以左側為下方來跌倒之情況的動作。
如圖23所示般，藉由在人形機器人1之胴體部11內所搭載之進行姿勢測量的感測器，檢測出相對於重力方向傾斜既定角度以上時，胴體部11內所搭載的控制單元(未圖示)係驅動上述圖3所示的各軸，使左臂12L及右臂12R分別往腳方向伸出，脖子、腰、左腳13L、右腳13R亦成為伸長的狀態。而且，搭載於胴體部11內的控制單元(未圖示)，為了迴避左臂12L被夾在胴體部11與地面之間成為無法動作的情況，係驅動左肩俯仰軸J4L及左肘俯仰軸J7L來將左臂12L往後拉。因 此，人形機器人1，在以左側為下方橫向跌倒之後瞬間，係以左腳保護殼P15L、左肩保護殼P11L、及左肘保護殼P12L接觸地面。
接著，如圖24所示般，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係驅動右股關節俯仰軸J10R與右膝俯仰軸J11R使右膝往人形機器人1的機體前方伸出。藉此使重心移動至機體前方(X方向)，故機體會繞Z軸旋轉。此時，左肩保護殼P11L、胴保護殼P10、左膝保護殼P14L會與地面接觸(觸地)。之後，搭載於人形機器人1之胴體部11內的控制單元(未圖示)，係將上述圖3所示的各軸回到與圖23同樣的角度。藉此，如圖25所示般，人形機器人1移行至伏身狀態。藉由以上所述，人形機器人1，從橫向跌倒的狀態往伏身狀態的移行結束。即使是以右側面為下方來跌倒的情況，亦左右相反地來進行同樣的動作來移行至伏身狀態。之後，如圖9~圖15所示般，人形機器人1從伏身狀態往站立姿勢復歸。
如以上所述，不管人形機器人1在跌倒時是成為伏身、仰身、橫向之任一者的狀態，均可復歸至站立姿勢，可持續運作。且，不管跌倒時成為伏身、仰身、橫向之任一者的狀態，均只有以任何一個保護殼與地面接觸，故緩和跌倒時的衝撃來防止性能劣化，防止遮罩的破損或受傷，可持續運作。
根據本實施例，對於足跡較小且可敏捷地運 作的人形機器人(人形的機器人)因無法預測的意外而跌倒，產生性能劣化或遮罩面的損傷，有著成為無法持續運作之情況的課題，藉由左從動輪102L、右從動輪102R、左腳13L、及右腳13R的長度控制而可減低跌倒可能性。且，即使是人形機器人跌倒的情況，藉由各部的保護殼、左鉤環103L、及右鉤環103R來緩和衝撃來抑制性能劣化，防止遮罩面的破損、傷害等而保持美觀，並藉由各軸的驅動來復歸至站立姿勢而可持續運作，可提供持續運作機率高的人形機器人。
又，本發明並不限定於上述的實施例，還包含有各種變形例。例如，上述的實施例係用來易於理解本發明而進行的詳細說明者，並不一定限定在具備已說明之所有的構造者。

Claims (8)

  1. 一種人形機器人，其特徵為，具備：胴體部、設在前述胴體部之上部的頭部、一端連接於前述胴體部之上部之左右的左臂及右臂、一端連接於前述胴體部之下部之左右的左腳及右腳、設在前述左腳及右腳之另一端的左行進部及右行進部，前述左行進部，係於進行方向前側具有左驅動輪，且於進行方向後側具有可被動變更進行方向的左從動輪，前述右行進部，係於進行方向前側具有右驅動輪，且於進行方向後側具有可被動變更進行方向的右從動輪，前述左驅動輪、右驅動輪、左從動輪、及右從動輪係觸地來移動，前述左腳及右腳，係分別從前述胴體部側朝向前述左行進部及右行進部，具備股關節俯仰軸、膝俯仰軸、及腳踝俯仰軸的至少3個俯仰自由度，因應旋轉行進的方向，分別驅動前述股關節俯仰軸、前述膝俯仰軸、前述腳踝俯仰軸，使前述左腳與前述右腳之垂直方向的長度相對變化，來將重心變位至前述旋轉行進方向側。
  2. 如請求項1所述之人形機器人，其中，前述左臂及右臂，係分別從前述胴體部側朝向前端部側，具備肩俯仰軸、肘俯仰軸的至少2個俯仰自由度。
  3. 如請求項2所述之人形機器人，其中，在前述左臂及右臂的前端部，各自具有左手端車輪及右手端車輪。
  4. 如請求項1所述之人形機器人，其具備：左肩保護殼，其安裝成在前述左臂的一端與前述胴體部連接之連接部附近往外側伸出；右肩保護殼，其安裝成在前述右臂的一端與前述胴體部連接之連接部附近往外側伸出；左肘保護殼及右肘保護殼，其分別安裝在前述左臂及右臂之長度方向的中間部附近；環狀的左鉤環及右鉤環，其分別設在前述胴體部之背面上部的左右方；胴保護殼，其安裝於前述胴體部的前面部分；左膝保護殼及右膝保護殼，其分別安裝成在前述左腳及右腳之長度方向的中間部附近往前方突出；左腳保護殼及右腳保護殼，其分別安裝在前述左腳及右腳之外側的側面；以及左腰保護殼及右腰保護殼，其安裝在前述胴體部的左右側面。
  5. 如請求項4所述之人形機器人，其中，前述左肩保護殼、右肩保護殼、左肘保護殼、右肘保護殼、胴保護殼、左腳保護殼、右腳保護殼、左腰保護殼、右腰保護殼、左鉤環、及右鉤環，係由可緩和衝撃的材質所構成。
  6. 如請求項5所述之人形機器人，其中，在前述左肩保護殼、右肩保護殼、左肘保護殼、右肘保護殼、胴保護殼、左腳保護殼、右腳保護殼、左腰保護殼、及右腰保護殼之中至少1個保護殼的內側，具有發光體，將人形機器人的內部狀態，藉由從前述發光體發出並穿透前述保護殼的穿透光來表示。
  7. 如請求項6所述之人形機器人，其中，前述發光體，係因應前述人形機器人的內部狀態，使發光時機及/或發光顏色變化。
  8. 如請求項1所述之人形機器人，其中，前述左驅動輪與前述左從動輪係互相偏置配置，且前述右驅動輪與前述右從動輪係互相偏置配置。
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