WO2024071170A1 - ヒータモジュール、およびロボット - Google Patents

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WO2024071170A1
WO2024071170A1 PCT/JP2023/035073 JP2023035073W WO2024071170A1 WO 2024071170 A1 WO2024071170 A1 WO 2024071170A1 JP 2023035073 W JP2023035073 W JP 2023035073W WO 2024071170 A1 WO2024071170 A1 WO 2024071170A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
robot
heater
user
control unit
sensor
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/035073
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
聖 鶴田
健吾 山内
理人 福島
裕介 清水
Original Assignee
日東電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日東電工株式会社 filed Critical 日東電工株式会社
Publication of WO2024071170A1 publication Critical patent/WO2024071170A1/ja

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H11/00Self-movable toy figures
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs

Definitions

  • the present invention relates to a heater module and a robot.
  • Heaters that generate heat in response to an applied voltage or current are known.
  • the above-mentioned cloth heater is disclosed as being made of a fabric formed by weaving conductive threads and electrode threads (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention aims to provide a heater module and robot that can reduce the transmission of heat from a heater to an object to be protected when the heater is placed around the object to be protected.
  • the heater module includes an object to be protected, a flexible heater that is disposed around the object to be protected and generates heat in response to an applied voltage or current, and an insulating member that is disposed between the object to be protected and the heater.
  • the present invention provides a heater module and robot that can reduce the transmission of heat from a heater to an object to be protected when the heater is placed around the object to be protected.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a robot including a heater module according to an embodiment
  • FIG. 2 is a side view of the robot of FIG. 1
  • 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • 1A and 1B are diagrams illustrating a configuration of a heater module according to an embodiment
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a camera according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a vital sensor according to an embodiment.
  • 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration of a control unit according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a functional configuration of a control unit according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a robot including a heater module according to an embodiment
  • FIG. 2 is a side view of the robot of FIG. 1
  • 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • 1A and 1B are diagrams
  • 11A and 11B are diagrams illustrating a configuration of a heater module according to a first modified example.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating a configuration of a heater module according to a second modified example.
  • 13A and 13B are diagrams illustrating a configuration of a heater module according to a third modified example.
  • Fig. 1 is a perspective view illustrating the robot 100 according to the embodiment.
  • Fig. 2 is a side view of the robot 100.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in Fig. 2.
  • the robot 100 has an exterior member 10 and is a robot that can be driven by supplied electricity.
  • the robot 100 can come into contact with a user as a "person.”
  • the robot 100 can interact with the user to provide comfort to the user.
  • the robot 100 exemplified in this specification is a doll-type communication robot modeled after a bear cub.
  • the robot 100 is manufactured with a size and weight suitable for a user to hold in its arms.
  • the user refers to the user (operator) of the robot 100.
  • Representative examples of users include working people living alone, seniors whose children have become independent, and frail elderly people who are the subject of home medical care. Note that the user may include not only the user of the robot 100, but also those who simply come into contact with the robot 100, such as the manager of the robot 100.
  • the robot 100 has a camera 11 that outputs information regarding a user touching or approaching the robot 100, and a heater 19 that varies the surface temperature of the robot 100.
  • the robot 100 also has a control unit 13 that controls the operation of the heater 19 based on the output of the camera 11. For example, the control unit 13 turns on the heater 19 when the camera 11 acquires information regarding a user touching or approaching the robot 100, and turns off the heater 19 when the camera 11 does not acquire information regarding a user touching or approaching the robot 100. This allows the heater 19 to be turned on only when a user touches or approaches the robot 100, thereby reducing the power consumption of the robot 100.
  • the control unit 13 causes the heater 19 to start an operation of varying the surface temperature of the robot 100.
  • the predetermined temperature may include a temperature that stimulates the user's thermoreceptors.
  • Thermoreceptors refer to tactile receptors in the skin. When the thermoreceptors are stimulated by warmth, the user feels comfortable, relaxes both physically and mentally, and can reduce stress.
  • the predetermined temperature may be 32°C or higher and 43°C or lower.
  • thermoreceptors of the user who is touching or approaching the robot 100 are stimulated, and the user can be given a sense of healing.
  • the predetermined temperature may also be 32°C or higher and 40°C or lower. Lowering the upper limit temperature provides a soothing sensation to the user, reduces power consumption, and prevents the user from suffering low-temperature burns if the user comes into contact with the robot 100 for a long period of time.
  • the heater module 300 of the robot 100 includes an exterior member 10.
  • the exterior member 10 has a heater 19 and an insulating member 50.
  • the heater 19 is a flexible fabric heater that is disposed around the object to be protected and contains conductive fibers that generate heat in response to an applied voltage or current.
  • the insulating member 50 is disposed between the object to be protected and the heater 19. The configuration of the heater module 300 will be described in detail later with reference to FIG. 4.
  • the control unit 13 may use the heater 19 to control the surface temperature of at least one of the abdomen 191, back 192, armpits 193, head 2, and buttocks 194 of the robot 100.
  • the abdomen 191, back 192, armpits 193, head 2, and buttocks 194 are parts of the robot 100 that are easily touched by the user when the user interacts with the robot 100. Therefore, by controlling the operation of the heater 19 so that the surface temperatures of these parts reach a temperature that stimulates the user's thermoreceptors, the robot 100 can more easily provide comfort to the user.
  • the robot 100 has a torso 1, a head 2, arms 3, and legs 4.
  • the head 2 has a right eye 2a, a left eye 2b, a mouth 2c, a right cheek 2d, and a left cheek 2e.
  • the arms 3 include a right arm 3a and a left arm 3b, and the legs 4 include a right leg 4a and a left leg 4b.
  • the torso 1 corresponds to the robot body.
  • Each of the head 2, arms 3, and legs 4 corresponds to a driver that is connected to the robot body so as to be displaceable relative to the robot body.
  • the arms 3 are configured to be displaceable relative to the torso 1.
  • the right arm 3a and the left arm 3b are displaced and come into contact with the user's neck, torso, etc. as if hugging the user.
  • This action makes the user feel a sense of closeness to the robot 100, promoting interaction between the user and the robot 100.
  • interaction with the user refers to actions in which the user and the robot 100 come into contact with each other (actions of contact), such as stroking, tapping (touching), and hugging (embracing each other).
  • the torso 1, head 2, arms 3, and legs 4 are all covered with exterior members 10.
  • the exterior members on the torso 1 and the arms 3 are integrated, and the exterior members on the head 2 and legs 4 are separate from the exterior members on the torso 1 and arms 3.
  • this is not limited to the above configuration, and for example, only the parts of the robot 100 that are likely to be touched by the user may be covered with the exterior members 10.
  • at least one of the exterior members 10 on each of the torso 1, head 2, arms 3, and legs 4 may be separate from the other exterior members.
  • the parts of the head 2, arms 3, and legs 4 that do not displace may not include components such as sensors inside, and may be composed only of the exterior members 10.
  • the robot 100 has a camera 11, a tactile sensor 12, a control unit 13, a vital sensor 14, a battery 15, a first capacitance sensor 21, and a second capacitance sensor 31 inside the exterior member 10.
  • the robot 100 also has a tactile sensor 12, a control unit 13, a vital sensor 14, and a battery 15 inside the exterior member 10 in the torso 1.
  • the robot 100 also has a camera 11 and a first capacitance sensor 21 inside the exterior member 10 in the head 2, and a second capacitance sensor 31 inside the exterior member 10 in the arm 3.
  • the robot 100 also has a display 24, a speaker 25, and a light 26 inside the exterior member 10 in the head 2.
  • the robot 100 also has a display 24 inside the exterior member 10 in the right eye 2a and left eye 2b.
  • the robot 100 has a speaker 25 inside the exterior member 10 in the mouth 2c, and a light 26 inside the exterior member 10 in the right cheek 2d and left cheek 2e.
  • the robot 100 also has a robot temperature sensor 18 and a user temperature sensor 20.
  • the robot temperature sensor 18 is placed between the exterior of the exterior member 10 on the torso 1 and the cloth material. It is preferable that the robot temperature sensor 18 is placed preferentially in areas that the user is likely to touch. For example, examples of areas that the user is likely to touch include the abdomen 191, back 192, armpits 193, head 2, and buttocks 194. In the example shown in Figures 1 and 2, the robot temperature sensor 18 is placed in the abdomen 191.
  • the user temperature sensor 20 is placed on the chest of the robot 100 inside the exterior member 10 on the torso 1.
  • the robot 100 has a torso frame 16 and a torso mounting base 17 on the inside of the exterior member 10 in the torso 1.
  • the robot 100 also has a head frame 22 and a head mounting base 23 on the inside of the exterior member 10 in the head 2.
  • the robot 100 further has a right arm frame 32a and a right arm mounting base 33 on the inside of the exterior member 10 in the right arm 3a, and a left arm frame 32b on the inside of the exterior member 10 in the left arm 3b.
  • the robot 100 has a right leg frame 42a on the inside of the exterior member 10 in the right leg 4a, and a left leg frame 42b on the inside of the exterior member 10 in the left leg 4b.
  • the torso frame 16, head frame 22, right arm frame 32a, left arm frame 32b, right leg frame 42a, and left leg frame 42b are each structures formed by combining multiple columnar members.
  • the torso support platform 17, head support platform 23, and right arm support platform 33 are plate-like members having a support surface.
  • the torso support platform 17 is fixed to the torso frame 16, the head support platform 23 is fixed to the head frame 22, and the right arm support platform 33 is fixed to the right arm frame 32a.
  • the torso frame 16, head frame 22, right arm frame 32a, left arm frame 32b, right leg frame 42a, and left leg frame 42b may be formed in a box shape including multiple plate-like members.
  • the right arm frame 32a is connected to the torso frame 16 via a right arm connecting mechanism 34a, and is driven by a right arm servo motor 35a, so that it can be displaced relative to the torso frame 16. As the right arm frame 32a is displaced, the right arm 3a is displaced relative to the torso 1.
  • the right arm connecting mechanism 34a preferably has, for example, a reducer that increases the output torque of the right arm servo motor 35a.
  • the right arm frame 32a is composed of a multi-joint robot arm including multiple frame members and multiple connecting mechanisms.
  • the right arm frame 32a has a right shoulder frame F1a, a right right arm frame F2a, a right elbow frame F3a, and a right forearm frame F4a.
  • the torso frame 16, right shoulder frame F1a, right right arm frame F2a, right elbow frame F3a, and right forearm frame F4a are each connected to each other via a connecting mechanism.
  • Right arm servo motor 35a is a general term for multiple servo motors.
  • right arm servo motor 35a has a right shoulder servo motor M1a, a right right arm servo motor M2a, a right elbow servo motor M3a, and a right forearm servo motor M4a.
  • the right shoulder servo motor M1a rotates the right shoulder frame F1a around a rotation axis perpendicular to the torso frame 16.
  • the right right arm servo motor M2a rotates the right right arm frame F2a around a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the right shoulder frame F1a.
  • the right elbow servo motor M3a rotates the right elbow frame F3a around a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the right right arm frame F2a.
  • the right forearm servo motor M4a rotates the right forearm frame F4a around a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the right elbow frame F3a.
  • the left arm frame 32b is connected to the torso frame 16 via a left arm connecting mechanism 34b, and is driven by a left arm servo motor 35b, so that it can be displaced relative to the torso frame 16. As the left arm frame 32b is displaced, the left arm 3b is displaced relative to the torso 1.
  • the left arm connecting mechanism 34b preferably has, for example, a reducer that increases the output torque of the left arm servo motor 35b.
  • the left arm frame 32b is composed of a multi-joint robot arm including multiple frame members and multiple connecting mechanisms.
  • the left arm frame 32b has a left shoulder frame F1b, a left upper arm frame F2b, a left elbow frame F3b, and a left forearm frame F4b.
  • the torso frame 16, the left shoulder frame F1b, the left upper arm frame F2b, the left elbow frame F3b, and the left forearm frame F4b are each connected to one another via a connecting mechanism.
  • Left arm servo motor 35b is a general term for multiple servo motors.
  • left arm servo motor 35b has a left shoulder servo motor M1b, a left upper arm servo motor M2b, a left elbow servo motor M3b, and a left forearm servo motor M4b.
  • the left shoulder servo motor M1b rotates the left shoulder frame F1b around a rotation axis perpendicular to the torso frame 16.
  • the left upper arm servo motor M2b rotates the left upper arm frame F2b around a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the left shoulder frame F1b.
  • the left elbow servo motor M3b rotates the left elbow frame F3b around a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the left upper arm frame F2b.
  • the left forearm servo motor M4b rotates the left forearm frame F4b around a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the left elbow frame F3b.
  • the arm 3 has four joints, allowing the robot 100 to perform movements with a higher level of realism.
  • the head frame 22 is connected to the torso frame 16 via a head connection mechanism 27, and is driven by a head servomotor 35c, allowing it to be displaced relative to the torso frame 16. As the head frame 22 is displaced, the head 2 is displaced relative to the torso 1.
  • the head connection mechanism 27 preferably has, for example, a reducer that increases the output torque of the head servomotor 35c.
  • the head frame 22 has a neck frame F1c and a face frame F2c.
  • the torso frame 16, the neck frame F1c, and the face frame F2c are each connected to each other via a connecting mechanism.
  • Head servo motor 35c is a general term for multiple servo motors.
  • the head servo motor 35c has a neck servo motor M1c and a face servo motor M2c.
  • the neck servo motor M1c rotates the neck frame F1c around a rotation axis perpendicular to the torso frame 16.
  • the face servo motor M2c rotates the face frame F2c around a rotation axis perpendicular to the rotation axis of the neck frame F1c.
  • the robot 100 can achieve more realistic movements.
  • the right leg frame 42a is connected to the torso frame 16 via a right leg connecting mechanism 44a, and has a right leg wheel 41a on the bottom side.
  • the robot 100 has two right leg wheels 41a in the front-to-rear direction of the right leg frame 42a.
  • the right leg wheel 41a is driven by the right leg servo motor 35d and can rotate around an axis of rotation perpendicular to the front-to-rear direction of the right leg frame 42a.
  • the rotation of the right leg wheel 41a enables the robot 100 to run.
  • the right leg connecting mechanism 44a preferably has a reducer that increases the output torque of the right leg servo motor 35d, for example.
  • the left leg frame 42b is connected to the torso frame 16 via a left leg connecting mechanism 44b, and has a left leg wheel 41b on the bottom side.
  • the robot 100 has two left leg wheels 41b in the front-to-rear direction of the left leg frame 42b.
  • the left leg wheel 41b is driven by the left leg servo motor 35e and can rotate around an axis of rotation perpendicular to the front-to-rear direction of the left leg frame 42b.
  • the rotation of the left leg wheel 41b enables the robot 100 to run.
  • the left leg connecting mechanism 44b preferably has a reducer that increases the output torque of the left leg servo motor 35e, for example.
  • the robot 100 moves forward or backward by simultaneously rolling the right leg wheel 41a and the left leg wheel 41b forward or backward.
  • the robot 100 turns right or left by braking either the right leg wheel 41a or the left leg wheel 41b and rolling the other forward or backward. In this way, the legs 4 allow the robot 100 to achieve more realistic movements.
  • the tactile sensor 12, the control unit 13, the vital sensor 14, and the battery 15 are fixed to the torso mounting base 17.
  • the control unit 13 and the battery 15 are fixed to the side of the torso mounting base 17 opposite to the side to which the tactile sensor 12 and the vital sensor 14 are fixed.
  • the arrangement of the control unit 13 and the battery 15 here is based on the available space on the torso mounting base 17, and is not necessarily limited to the above.
  • the center of gravity of the robot 100 will be lowered because the battery 15 is heavier than the other components.
  • a low center of gravity of the robot 100 is preferable because at least one of the position and posture of the robot 100 is stabilized, and at least one of charging and replacing the battery 15 is easier to perform.
  • the first capacitance sensor 21 is fixed to the head mounting base 23, and the second capacitance sensor 31 is fixed to the right arm mounting base 33.
  • the robot temperature sensor 18 is fixed in connection with or in contact with the heater 19 depending on the sensing method. Alternatively, the robot temperature sensor 18 may be fixed away from the heater 19.
  • the display 24 has a right eye display 24a and a left eye display 24b.
  • the right eye display 24a, the left eye display 24b and the speaker 25 are fixed to the head frame 22.
  • the light 26 has a right cheek light 26a and a left cheek light 26b.
  • the right cheek light 26a and the left cheek light 26b are fixed to the head frame 22.
  • the tactile sensor 12, control unit 13, vital sensor 14, battery 15, first capacitance sensor 21, second capacitance sensor 31, etc. can be fixed with screws or adhesive members, etc.
  • the robot temperature sensor 18, right eye display 24a, left eye display 24b, speaker 25, right cheek light 26a, left cheek light 26b, etc. can also be fixed with screws or adhesive members, etc.
  • the materials used for the torso frame 16, torso mounting platform 17, head frame 22, head mounting platform 23, right arm frame 32a, right arm mounting platform 33, and left arm frame 32b and resin or metal materials can be used.
  • a metal material such as aluminum for the torso frame 16, right arm frame 32a, and left arm frame 32b.
  • a resin material for these parts in order to reduce the weight of the robot 100.
  • the control unit 13 is communicatively connected to each of the camera 11, tactile sensor 12, vital sensor 14, first capacitance sensor 21, second capacitance sensor 31, right arm servo motor 35a, and left arm servo motor 35b, either by wire or wirelessly.
  • the control unit 13 is also communicatively connected to each of the heater 19, robot temperature sensor 18, user temperature sensor 20, head servo motor 35c, right leg servo motor 35d, and left leg servo motor 35e, either by wire or wirelessly.
  • the control unit 13 is also communicatively connected to each of the right eye display 24a, left eye display 24b, speaker 25, right cheek light 26a, and left cheek light 26b, either by wire or wirelessly.
  • the camera 11 is an image sensor that outputs captured images of the area around the robot 100 to the control unit 13.
  • the camera 11 is an example of a capture unit that captures an image of the user.
  • the camera 11 is an example of a detection unit that obtains information regarding the user's contact with or approach to the robot 100.
  • the camera 11 is disposed at a position on the inside of the exterior member 10 that corresponds to the nose 5 of the bear cub.
  • the camera 11 can be fixed to the robot 100 by an adhesive material or the like. The configuration of the camera 11 will be described in detail later with reference to FIG. 5.
  • the tactile sensor 12 is a sensor element that detects information sensed by the sense of touch in the human hand, etc., converts it into a tactile signal, which is an electrical signal, and outputs it to the control unit 13.
  • the tactile sensor 12 converts information about pressure or vibration caused by a user touching the robot 100 into a tactile signal using a piezoelectric element and outputs it to the control unit 13.
  • the tactile signal output from the tactile sensor 12 is used to detect the contact or presence of the user 200 with the robot 100.
  • the vital sensor 14 is an example of an electromagnetic wave sensor that uses electromagnetic waves to obtain biometric information of the user.
  • the vital sensor 14 will be described in detail later with reference to FIG. 6.
  • the first capacitance sensor 21 and the second capacitance sensor 31 are sensor elements that detect when a user has come into contact with or near the robot 100 based on a change in capacitance and output a capacitance signal to the control unit 13.
  • the first capacitance sensor 21 is preferably a rigid sensor that does not have flexibility in terms of stabilizing the exterior member 10. Since the arm 3 is a part that is easily touched by the user, the second capacitance sensor 31 is preferably a flexible sensor that includes conductive thread or the like in terms of improving the feel.
  • the capacitance signals output from the first capacitance sensor 21 and the second capacitance sensor 31 are used to detect the proximity or presence of a user to the robot 100.
  • the robot temperature sensor 18 is a sensor element that outputs a temperature detection signal related to the surface temperature of the robot 100 to the control unit 13.
  • the robot temperature sensor 18 is configured as an electric circuit that outputs a temperature detection signal corresponding to a change in the electrical resistance value of a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater (a change in the current flowing through the heater 19) to the control unit 13.
  • the robot temperature sensor 18 may be configured to include a contact type temperature sensor that is fixed in contact with the heater 19 and outputs a temperature detection signal to the control unit 13. Examples of the contact type temperature sensor include a thermistor, a thermocouple, or a platinum resistance thermometer.
  • the robot temperature sensor 18 may be configured to include a non-contact thermometer that is fixed away from the heater 19 and outputs a temperature detection signal to the control unit 13. Examples of the non-contact thermometer include a radiation thermometer.
  • the temperature detection signal output from the robot temperature sensor 18 corresponds to information related to the surface temperature of the robot 100.
  • the temperature detection signal from the robot temperature sensor 18 is used to detect the surface temperature of the robot 100.
  • the heater 19 is an example of a variable part that changes the surface temperature of the robot.
  • the heater 19 is flexible and may be, for example, an electric heating wire such as a nichrome wire that can utilize Joule heat. If the heater 19 is a heater that includes conductive fibers such as fibrous silver wires, it can be configured as a heater with excellent flexibility and can be arranged to follow the surface shape of the robot 100, which is more preferable. If the heater including conductive fibers is cloth-like, it can cover a wide area of the surface area of the robot 100 that the user may touch, which is more preferable.
  • the heater 19 may be configured as a PTC (Positive Temperature Coefficient) heater that can adjust its own temperature regardless of the temperature of the air around the robot 100 (ambient temperature).
  • PTC Physical Temperature Coefficient
  • the heater 19 may be configured in combination with a heater that utilizes exhaust heat inside the robot 100 by connecting a thermally conductive member that transfers exhaust heat from the battery 15, exhaust heat from various sensors, or exhaust heat from the control unit 13 described below.
  • the variable part may use heat generated by a heater such as heater 19, or may utilize heat generated by a heating element such as control unit 13 or servo motor 35 disposed inside exterior member 10.
  • the variable part is not limited to one that increases the surface temperature of the robot by heating, and may also be one that decreases the surface temperature of the robot by cooling.
  • a Peltier element, a blower fan, etc. can be used as the variable part that decreases the surface temperature of the robot by cooling.
  • the user temperature sensor 20 is a sensor element that outputs information about the user's surface temperature.
  • the user temperature sensor 20 is a sensor element that outputs a temperature detection signal about the user's surface temperature to the control unit 13.
  • the user temperature sensor 20 may include a non-contact thermometer such as a radiation thermometer. By including the non-contact thermometer in the user temperature sensor 20, the surface temperature of the robot 100 can be set to a predetermined temperature before the user touches the robot 100. In addition, since the temperature is detected non-contact, measurement errors caused by the flow of the user's heat to the thermometer when the user touches the robot 100, as occurs with contact-type thermometers, are eliminated, and highly accurate temperature detection is possible.
  • the user's surface temperature can be detected by the user temperature sensor 20 arranged inside the exterior member 10 of the robot 100.
  • the user temperature sensor 20 By arranging the user temperature sensor 20 inside the exterior member 10, the user does not need to visually recognize the user temperature sensor 20.
  • the robot 100 can acquire information about the user's surface temperature while reducing the user's sense of restraint and resistance.
  • the temperature detection signal output from the user temperature sensor 20 corresponds to information related to the user's surface temperature.
  • the temperature detection signal from the user temperature sensor 20 is used to detect the user's surface temperature.
  • the user temperature sensor 20 may be configured to include a contact-type temperature sensor such as a PTC heater, a thermistor, a thermocouple, or a platinum resistance thermometer.
  • the user temperature sensor 20 may also be an infrared camera that detects heat rays, i.e., infrared rays, emitted by the user.
  • the information related to the user's surface temperature may be thermography, which is an image that illustrates the heat distribution.
  • the right eye display 24a and the left eye display 24b are display modules that display character strings or images such as letters, numbers, and symbols in response to commands from the control unit 13.
  • the right eye display 24a and the left eye display 24b are, for example, configured with liquid crystal display modules.
  • the character strings or images displayed on the right eye display 24a and the left eye display 24b are used to express the emotions of the robot 100. For example, when the robot 100 has not yet warmed up to the target temperature for providing warmth, it can display an image such as a "thermometer” or "hourglass” on the right eye display 24a or left eye display 24b, enabling it to take action to temporarily avoid contact with the user.
  • the speaker 25 is a speaker unit that amplifies the audio signal from the control unit 13 and outputs the sound.
  • the sound output from the speaker 25 is the words or cries of the robot 100, and is used to express the emotions of the robot 100. For example, if the robot 100 has not yet warmed up to the target temperature for providing warmth, it can temporarily avoid contact with the user by making sounds such as "Please wait a moment" or "It's still cold” from the speaker 25.
  • the right cheek light 26a and the left cheek light 26b are light modules that blink or change color in response to an on/off signal from the control unit 13.
  • the right cheek light 26a and the left cheek light 26b are, for example, configured as LED (Light Emitting Diode) light modules.
  • the blinking or color change of the right cheek light 26a and the left cheek light 26b is used to express the emotions of the robot 100. For example, if the robot 100 has not warmed up to the target temperature for providing warmth, the right cheek light 26a and the left cheek light 26b blink blue to imply that it is cold, thereby enabling the robot 100 to take action to temporarily avoid contact with the user.
  • the battery 15 is a power source that supplies power to the camera 11, tactile sensor 12, control unit 13, vital sensor 14, first capacitance sensor 21, second capacitance sensor 31, right arm servo motor 35a, and left arm servo motor 35b.
  • the battery 15 also supplies power to the heater 19, robot temperature sensor 18, user temperature sensor 20, head servo motor 35c, right leg servo motor 35d, and left leg servo motor 35e.
  • the battery 15 also supplies power to the right eye display 24a, left eye display 24b, speaker 25, right cheek light 26a, and left cheek light 26b.
  • Various secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium polymer batteries can be used for the battery 15.
  • the various sensors in the robot 100 such as the tactile sensor 12, vital sensor 14, robot temperature sensor 18, user temperature sensor 20, first capacitance sensor 21, and second capacitance sensor 31, are not essential components.
  • the robot 100 needs to have at least the camera 11 (or human presence sensor), heater 19, and control unit 13. The installation positions of these can also be changed as appropriate.
  • the various sensors, such as the camera 11 (or human presence sensor) and robot temperature sensor 18, may be placed outside the robot 100 and transmit necessary information to the robot 100 or an external device via wireless communication.
  • the robot 100 does not necessarily have to have the control unit 13 inside the exterior member 10, and the control unit 13 can also wirelessly communicate with each device from outside the exterior member 10.
  • the battery 15 can also supply power to each component from outside the exterior member 10.
  • a configuration in which the head 2, arms 3, and legs 4 are displaceable is exemplified, but this is not limited to the above, and at least one of the head 2, arms 3, and legs 4 may be displaceable.
  • the arms 3 are configured as a four-axis articulated robot arm, but may also be configured as a six-axis articulated robot arm. It is preferable that an end effector such as a hand can be connected to the arms 3.
  • the legs 4 are configured as wheels, but may also be configured as crawlers, legs, or the like.
  • the configuration and shape of the robot 100 are not limited to those exemplified in this embodiment, and can be modified as appropriate according to the user's preferences and the manner in which the robot 100 is used.
  • the robot 100 may have a form other than that of a baby bear, or a humanoid form such as a humanoid.
  • the robot 100 may also have the form of a mobile device such as a drone or vehicle that has at least one of an arm, a display, a speaker, and a light.
  • Fig. 4 is a diagram illustrating the configuration of the heater module 300.
  • Fig. 4 is a schematic cross-section of the exterior member 10 of the robot 100 cut along a plane perpendicular to the direction in which the exterior member 10 extends.
  • the heater module 300 has a heater 19, a supply unit 51, a heat insulating member 50, and a protected object 52.
  • the heater 19 is a flexible cloth heater containing conductive fibers that generate heat in response to an applied voltage or current, as described in the description of Figures 1 to 3.
  • the heater 19 has, for example, a cloth formed by weaving conductive threads, and electrode parts formed of electrode threads and provided at intervals on the cloth.
  • the heater 19 is provided so as to cover the surface of the heat insulating member 50.
  • the exterior member 10 is formed to include the heater 19 and the heat insulating member 50.
  • the heater 19 is made of a flexible material so that the user of the robot 100 feels comfortable when touching the robot 100.
  • the heater 19 has elasticity from the viewpoint of easily providing the heater 19 to the robot 100 and providing the heater 19 in close contact with the surface of the robot 100.
  • the supply unit 51 is an electric circuit that supplies an applied voltage or an applied current to the heater 19 via wiring 511.
  • the heater 19 generates heat in response to the applied voltage or applied current supplied from the supply unit 51.
  • the supply unit 51 is mounted on a mounting board 61. Note that the supply unit 51 is not an essential component of the heater module 300.
  • the heater module 300 may be configured such that an applied voltage or an applied current is supplied to the heater 19 from an external device.
  • the heat insulating member 50 is disposed between the object to be protected and the heater 19, and blocks heat transfer from the heater 19 to the object to be protected.
  • the material of the heat insulating member 50 may be an organic material such as urethane foam, rubber, resin, or fiber.
  • the heat insulating member 50 is preferably made of a flexible material so that the user of the robot 100 can feel comfortable when touching the robot 100.
  • the heat conductivity of the heat insulating member 50 can be set to 0.3 W/mK or less. By setting the heat conductivity of the heat insulating member 50 to 0.3 W/mK or less, the transfer of heat generated from the heater 19 can be prevented, and malfunction of the object to be protected can be prevented.
  • the heat conductivity of the heat insulating member 50 is preferably 0.1 W/mK or less, and more preferably 0.05 W/mK or less.
  • the following procedures (1) and (2) are used as an example to measure the heat conductivity of the heat insulating member 50.
  • (1) A measurement sample was cut out to a size of 40 mm x 40 mm and a thickness of 5 mm.
  • the measurement sample was measured by the unsteady plane heat source method. Note that, in order to bring the measurement sample into close contact with the sensor part of the thermal conductivity measuring device TRIDENT, a pressure of 1 kPa was applied from above the measurement sample.
  • the heat insulating member 50 may have flexibility by including at least one of an elastic body and a porous body.
  • the elastic body includes a gel.
  • the gel may be filled in a sealed container to form the exterior member 10.
  • the porous body includes cotton.
  • the heat insulating member 50 has flexibility by including at least one of an elastic body and a porous body, so that the user who comes into contact with the robot 100 can feel the softness of the robot 100. This reduces the sense of restraint or resistance, and promotes communication between the user and the robot 100.
  • the heat insulating member 50 may have a compressive stress of 1.5 N/ mm2 or less when compressed by 30%.
  • the 30% compression refers to a state in which the exterior member 10 is compressed to a thickness of 30% of the thickness of the exterior member 10 in the original uncompressed state.
  • the thickness of the heat insulating member 50 in the original uncompressed state can be, for example, 10 mm or more and 50 mm or less.
  • the compressive stress of the heat insulating member 50 when compressed by 30% is preferably 1.0 N/mm2 or less, more preferably 0.4 N/ mm2 or less, and even more preferably 0.1 N/mm2 or less .
  • the following procedures (1) and (2) were used as an example to measure the compressive stress.
  • (1) A measurement sample was cut to a size of 10 mm x 10 mm and a thickness of 10 mm.
  • (2) Using an EZ-test EZ-S manufactured by Shimadzu Corporation, the compressive stress of the measurement sample was measured when it was compressed by 30% of its total length. The pressing speed was 0.5 mm/min.
  • Table 1 shows the measurement results and the judgment results of thermal conductivity and 30% compressive stress.
  • the judgment of thermal conductivity was 0.3 W/mK or more as “x”, 0.3 to 0.1 W/mK as " ⁇ ", 0.1 W/mK to 0.05 W/mK as “ ⁇ ”, and 0.05 W/mK or less as " ⁇ ”.
  • the judgment of 30% compressive stress was 1.5 N/mm 2 or more as "x”, 1.5 N/mm 2 to 1.0 N/mm 2 as " ⁇ ”, 1.0 N/mm 2 to 0.1 N/mm 2 as " ⁇ ”, and 0.1 N/mm 2 or less as " ⁇ ”. Samples with the judgment results of both thermal conductivity and 30% compressive stress as "x" were deemed unusable. On the other hand, samples other than the unusable samples were deemed usable.
  • the object to be protected 52 is disposed inside the exterior member 10.
  • the object to be protected 52 includes a drive unit 521, an electric circuit 522, and a processor 523.
  • the object to be protected 52 may include at least one of a drive unit, an electric circuit, an electronic circuit, and a processor that operate the robot 100.
  • the object to be protected 52 may also include components other than the drive unit 521, the electric circuit 522, and the processor 523.
  • the supply unit 51 may be included in the object to be protected 52.
  • the drive unit 521 is a servo motor that drives the arms 3, legs 4, etc. of the robot 100.
  • the electric circuit 522 and the processor 523 are an electric circuit, a CPU (Central Processing Unit), etc. included in the control unit 13.
  • the electric circuit 522 and the processor 523 are mounted on a mounting board 61.
  • the drive unit 521 and the mounting board 61 are fixed to the frame 60 by adhesive members, screw members, etc. However, they may also be fixed directly to the insulating member 50.
  • the insulating member 50 can block the heat generated by the heater 19, thereby reducing the transfer of heat from the heater 19 to the object to be protected 52.
  • This makes it possible to provide a heater module 300 and a robot 100 having the heater module 300 that can reduce the transfer of heat from the heater 19 to the object to be protected 52 when the heater 19 is disposed around the object to be protected 52.
  • By reducing the transfer of heat from the heater 19 to the object to be protected 52 it is possible to prevent damage or failure of the object to be protected 52 due to heat.
  • ⁇ Configuration example of camera 11> 5 is a diagram showing an example of the configuration of the camera 11.
  • the camera 11 has a photographing light source 201, a wavelength filter 202, a lens 203, and an image sensor 204.
  • the camera 11 is camouflaged so as to be difficult to see from outside the robot 100, and is placed near the surface of the robot 100.
  • the light source 201 for photography irradiates the user 200 with irradiation light L of a predetermined peak wavelength.
  • the predetermined peak wavelength is non-visible light such as near-infrared light.
  • the wavelength filter 202 is an optical element that transmits light of a wavelength close to the peak wavelength of the irradiation light L from the light source 201 for photography.
  • the lens 203 forms an image of the user 200, etc. on the imaging surface of the imaging element 204 using the reflected light R of the irradiation light L from the light source 201 for photography by the user 200, etc.
  • the imaging element 204 outputs a captured image Im, which is an image formed by the lens 203, to the control unit 13.
  • a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) can be used as the imaging element.
  • the captured image may be either a still image or a video image.
  • the captured image Im output by the camera 11 corresponds to information regarding the user 200 coming into contact with or approaching the robot 100.
  • an image of the user 200 is included in the captured image Im.
  • the control unit 13 that receives the captured image Im from the camera 11 can detect the user 200 included in the captured image Im, for example by performing image processing on the captured image Im, and detect that the user 200 has come into contact with or approached the robot 100.
  • the wavelength filter 202 is arranged to camouflage the lens 203 and the image sensor 204 so that they are difficult to see from the outside of the robot 100.
  • the camera 11 photographs the user 200 using light from the photographing light source 201 that is reflected by the user 200 and transmitted through the wavelength filter 202.
  • the nose 5 is a part that the user 200 has less chance of touching compared to the torso 1, head 2, arms 3, etc.
  • the user 200 is less likely to touch the camera 11. This can reduce the discomfort of the touch caused by the surface of the camera 11 being harder than the surface of the exterior member 10 when the user 200 touches the robot 100. Even if the user 200 touches the nose 5, the touch of the nose 5 is not very unnatural even if it feels different from the torso 1, head 2, arms 3, etc., so the discomfort of the touch can be reduced.
  • the position where the camera 11 is placed is not limited to the nose part 5, but may be other parts such as the mouth or eyes, as long as the same effect as the above-mentioned placement on the nose part 5 is obtained.
  • the camera 11 is not limited to being placed inside the exterior member 10, but may be placed outside the exterior member 10. When the camera 11 is placed outside the exterior member 10, it is not necessarily required to camouflage the camera 11 so that it is difficult to see, and therefore the camera 11 does not need to have a wavelength filter 202 for camouflage.
  • the camera 11 may be configured as a TOF (Time Of Flight) camera that outputs a distance image of the periphery of the robot 100 to the control unit 13. Therefore, the captured image Im output from the camera 11 may include a three-dimensional captured image (distance image) in addition to or instead of the two-dimensional captured image.
  • the captured image Im may be used to detect contact or approach of the user 200, detect the distance from the robot 100 to the user 200, authenticate the user 200, or estimate the emotions or behavior of the user 200.
  • the robot 100 may have multiple cameras 11 at multiple parts of the robot 100 for different purposes.
  • the robot 100 may also have a human sensor such as an ultrasonic sensor, an infrared sensor, a millimeter wave radar, a LiDAR (Light Detection And Raging), or a pyroelectric sensor as a detection unit.
  • a human sensor such as an ultrasonic sensor, an infrared sensor, a millimeter wave radar, a LiDAR (Light Detection And Raging), or a pyroelectric sensor as a detection unit.
  • ⁇ Configuration example of vital sensor 14> 6 is a diagram illustrating an example of the configuration of the vital sensor 14.
  • the vital sensor 14 is a microwave Doppler sensor including a microwave emitting unit 141 and a microwave receiving unit 142.
  • Microwaves are an example of electromagnetic waves.
  • the vital sensor 14 emits a microwave emitted wave Ms from the inside of the exterior member 10 toward the user 200 using the microwave emitter 141.
  • the vital sensor 14 also receives a reflected wave Mr, which is the emitted wave Ms reflected by the user 200, using the microwave receiver 142.
  • the vital sensor 14 uses the Doppler effect to non-contact detect minute displacements occurring on the body surface of the user 200 due to factors such as the beating of the heart of the user 200, from the difference in frequency between the emitted wave Ms and the reflected wave Mr.
  • the vital sensor 14 can obtain information such as heart rate, breathing, pulse wave, blood pressure, and pulse pressure as bioinformation of the user 200 from the detected minute displacements, and output these to the control unit 13.
  • the bioinformation includes at least one of pulse, blood pressure, heart rate, and breathing.
  • the breathing information includes breathing rate, rhythm, breathing depth, etc.
  • the pulse wave includes pulse, pulse interval R-R, pulse wave waveform, pulse wave propagation velocity, etc.
  • the vital sensor 14 is not limited to a microwave Doppler sensor, but may be one that detects minute displacements occurring on the body surface by utilizing changes in the coupling between the human body and an antenna, or may be one that utilizes electromagnetic waves other than microwaves, such as near-infrared light.
  • the vital sensor 14 may also be a millimeter wave radar, microwave radar, etc.
  • the vital sensor 14 also has a non-contact thermometer that detects infrared rays, etc. emitted by the user 200.
  • the vital sensor 14 detects the biometric information of the user 200, including information on at least one of the heart rate (pulse), breathing, blood pressure, and body temperature.
  • the vital sensor 14 may also include multiple vital sensors that can detect multiple types of biometric information, such as heart rate, breathing, pulse wave, blood pressure, and pulse pressure, by type, and detect multiple types of biometric information.
  • the vital sensor 14 is provided inside the exterior member 10, the user 200 cannot see the vital sensor 14. This reduces the user's 200 resistance to having their biometric information detected, making it possible to acquire the biometric information smoothly.
  • the vital sensor 14 can acquire biometric information without contact, it can acquire biometric information even if the user 200 moves to a certain extent, unlike a contact-type sensor that requires the user 200 to be in contact with the same place for a certain period of time.
  • the robot 100 can acquire biometric information while being held by the user 200 and in contact with or close to the user 200. This allows the robot 100 to acquire highly reliable biometric information with reduced noise.
  • control unit 13 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of the control unit 13.
  • the control unit 13 is constructed by a computer and has a CPU 131, a read only memory (ROM) 132, and a random access memory (RAM) 133.
  • the control unit 13 also has a hard disk drive/solid state drive (HDD/SSD) 134, a device connection I/F (Interface) 135, and a communication I/F 136. These are connected to each other via a system bus A so as to be able to communicate with each other.
  • HDD/SSD hard disk drive/solid state drive
  • I/F Interface
  • the CPU 131 executes control processing including various types of calculation processing.
  • the ROM 132 stores programs used to drive the CPU 131, such as the IPL (Initial Program Loader).
  • the RAM 133 is used as a work area for the CPU 131.
  • the HDD/SSD 134 stores various information such as programs, captured images acquired by the camera 11, biological information acquired by the vital sensor 14, and detection information from various sensors such as tactile signals acquired by the tactile sensor 12.
  • the device connection I/F 135 is an interface for connecting the control unit 13 to various external devices.
  • the external devices here include the camera 11, the tactile sensor 12, the vital sensor 14, the first capacitance sensor 21, the second capacitance sensor 31, the robot temperature sensor 18, the user temperature sensor 20, the servo motor 35, the battery 15, the heater 19, etc.
  • the heater 19 is connected to the control unit 13 via the supply unit 51 shown in FIG. 4.
  • servo motor 35 is a collective term for right arm servo motor 35a, left arm servo motor 35b, head servo motor 35c, right leg servo motor 35d, and left leg servo motor 35e.
  • the communication I/F 136 is an interface for communicating with an external device via a communication network or the like.
  • the control unit 13 connects to the Internet via the communication I/F 136 and communicates with an external device via the Internet.
  • CPU 131 may be realized by electric or electronic circuits.
  • Example of functional configuration 8 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the control unit 13.
  • the control unit 13 has an acquisition unit 101, a communication control unit 102, a storage unit 103, an authentication unit 104, a registration unit 105, a start control unit 106, a motor control unit 107, an approach detection unit 108, and an output unit 109.
  • the control unit 13 further has a heater control unit 110. Note that the control unit 13 may further have functional configuration units other than those described above.
  • the control unit 13 can realize the functions of the acquisition unit 101 and the output unit 109 by the device connection I/F 135, etc., and can realize the functions of the communication control unit 102 by the communication I/F 136, etc.
  • the control unit 13 can also realize the functions of the storage unit 103 and the registration unit 105 by a non-volatile memory such as the HDD/SSD 134.
  • the control unit 13 can also realize the functions of the authentication unit 104, the start control unit 106, the motor control unit 107, the approach detection unit 108, and the heater control unit 110 by a processor such as the CPU 131 executing processing defined in a program stored in a non-volatile memory such as the ROM 132.
  • Some of the above functions of the control unit 13 may be realized by an external device such as a PC or a server, or may be realized by distributed processing between the control unit 13 and the external device.
  • the acquisition unit 101 acquires a captured image Im of the user 200 (see FIG. 5, etc.) from the camera 11 by controlling communication between the control unit 13 and the camera 11.
  • the acquisition unit 101 also acquires a tactile signal S from the tactile sensor 12 by controlling communication between the control unit 13 and the tactile sensor 12.
  • the acquisition unit 101 also acquires biometric information B of the user 200 from the vital sensor 14 by controlling communication between the control unit 13 and the vital sensor 14.
  • the acquisition unit 101 also acquires a first capacitance signal C1 from the first capacitance sensor 21 by controlling communication between the control unit 13 and the first capacitance sensor 21.
  • the acquisition unit 101 also acquires a second capacitance signal C2 from the second capacitance sensor 31 by controlling communication between the control unit 13 and the second capacitance sensor 31.
  • the acquisition unit 101 also acquires robot temperature information T1 from the robot temperature sensor 18 by controlling communication between the control unit 13 and the robot temperature sensor 18.
  • the robot temperature information T1 corresponds to the temperature detection signal output from the robot temperature sensor 18.
  • the acquisition unit 101 also acquires user temperature information T2 from the user temperature sensor 20 by controlling communication between the control unit 13 and the user temperature sensor 20.
  • the user temperature information T2 corresponds to the temperature detection signal output from the user temperature sensor 20.
  • the communication control unit 102 controls communication with an external device via a communication network or the like.
  • the communication control unit 102 can transmit the captured image Im acquired by the camera 11, the biometric information B acquired by the vital sensor 14, the tactile signal S acquired by the tactile sensor 12, etc., to the external device via the communication network.
  • the storage unit 103 stores the biometric information B acquired by the vital sensor 14.
  • the storage unit 103 continuously stores the acquired biometric information B while the acquisition unit 101 is acquiring the biometric information B from the vital sensor 14.
  • the storage unit 103 can also store information obtained from the image Im captured by the camera 11, the tactile signal S from the tactile sensor 12, the first capacitance signal C1 from the first capacitance sensor 21, and the second capacitance signal C2 from the second capacitance sensor 31.
  • the storage unit 103 may store information related to the temperature or temperature range that stimulates the thermoreceptors of the user 200.
  • Information related to the temperature range that stimulates the thermoreceptors of the user 200 is information such as 32°C or higher and 43°C or lower.
  • the authentication unit 104 performs personal authentication of the user 200 based on the image Im of the user 200 captured by the camera 11. For example, the authentication unit 104 performs face authentication by referring to the registration information 150 of the face image pre-registered in the registration unit 105 based on the captured image Im including the face of the user 200 captured by the camera 11. This makes it possible to associate the user 200 currently in contact with or in close proximity to the robot 100 with pre-registered personal information, and to associate the biometric information B acquired by the vital sensor 14 with the personal information. Furthermore, the control unit 13 can also control the vital sensor 14 to stop starting acquisition of biometric information if the face image included in the captured image Im is not registered in the registration unit 105.
  • the start control unit 106 causes the vital sensor 14 to start acquiring biometric information B.
  • the start control unit 106 turns on a switch or the like that supplies power from the battery 15 to the vital sensor 14. This causes the start control unit 106 to cause the vital sensor 14 to start acquiring biometric information B.
  • the approach detection unit 108 detects the contact or approach of the user 200 to the robot 100 based on the captured image Im by the camera 11, etc. For example, the approach detection unit 108 detects the user 200 included in the captured image Im by processing the captured image Im input via the acquisition unit 101. Specifically, the approach detection unit 108 detects a moving object using a plurality of captured images Im. When the object satisfies a predetermined condition indicating the characteristics of the "user", the approach detection unit 108 can detect that the user 200 has contacted or approached the robot 100 by detecting that the captured image Im includes the user 200.
  • the condition indicating the characteristics of the "user” includes a condition that determines the shape of the object, the way the object moves, etc.
  • the approach detection unit 108 outputs approach information M1 regarding the contact or approach of the user 200 to the heater control unit 110.
  • the approach detection unit 108 may output the approach information M1 to the motor control unit 107.
  • the method of detecting that the user 200 has come into contact with or approached the robot 100 by the camera 11 is not limited to the above.
  • the approach detection unit 108 may detect that the user 200 is included in the captured image Im by analyzing the captured image Im using a deep neural network (DNN) or the like.
  • the approach detection unit 108 may also detect that the user 200 has come into contact with or approached the robot 100 by detecting the distance from the robot 100 to the user 200 based on the captured image Im by the camera 11.
  • DNN deep neural network
  • the approach detection unit 108 may detect that the user 200 has come into contact with or approached the robot 100 based on the output of the user temperature sensor 20. For example, if the user temperature sensor 20 includes an infrared camera, the user temperature sensor 20 detects infrared rays as heat rays emitted from the user 200. Based on this detection result, the approach detection unit 108 can detect that the user 200 has come into contact with or approached the robot 100. In this case, the user temperature sensor 20 corresponds to the detection unit. That is, the user temperature sensor 20 can output information regarding the user 200 having come into contact with or approached the robot 100, as well as output information regarding the surface temperature of the user 200.
  • the motor control unit 107 controls the operation of the servo motor 35 by outputting a command N1 to the servo motor 35 via the output unit 109.
  • the motor control unit 107 may cause the robot 100 to perform the following actions (a) to (c) based on the approach information M1 from the approach detection unit 108, thereby temporarily avoiding contact with the user.
  • (a) Move the leg 4 to make the robot 100 move backward.
  • (b) The arm 3 is moved to cause the robot 100 to flap its hands.
  • the head 2 and arms 3 are moved to make the robot 100 dance.
  • the heater control unit 110 controls the operation of the heater 19 based on the output of the camera 11 so that the surface temperature of the robot 100 becomes a predetermined temperature.
  • the heater control unit 110 controls the operation of the heater 19 by outputting a command N2 to the heater 19 via the output unit 109. For example, when information regarding the user 200 touching or approaching the robot 100 is output from the camera 11, the heater control unit 110 causes the heater 19 to start an operation to vary the surface temperature of the robot 100. Based on the output from the approach detection unit 108, the heater control unit 110 can detect that information regarding the user 200 touching or approaching the robot 100 has been output from the camera 11.
  • the heater control unit 110 acquires the robot temperature information T1 output from the robot temperature sensor 18 via the acquisition unit 101. When the robot surface temperature is lower than the target temperature, the heater control unit 110 heats the surface of the robot 100 with the heater 19. In this way, the heater control unit 110 can increase the surface temperature of the robot 100 and bring the surface temperature of the robot 100 closer to the target temperature.
  • the target temperature corresponds to a predetermined temperature, and is, for example, a temperature that stimulates the thermoreceptors of the user 200.
  • the robot 100 can provide healing to the user 200 by stimulating the thermoreceptors of the user 200 who comes into contact with the robot 100.
  • the heater control unit 110 may acquire the user temperature information T2 output from the user temperature sensor 20 via the acquisition unit 101, and control the operation of the heater 19 based on the user temperature information T2.
  • the temperature that stimulates the thermoreceptors of the user 200 varies depending on the body temperature of the user 200. For example, if the surface temperature of the robot 100 is set to a temperature slightly higher than the surface temperature of the user 200, it becomes easier to stimulate the thermoreceptors of the user 200.
  • the heater control unit 110 sets the temperature that stimulates the thermoreceptors according to the body temperature of the user 200 as the target temperature.
  • the heater control unit 110 controls the heating by the heater 19 to bring the surface temperature of the robot 100 closer to the target temperature. In this way, the heater control unit 110 can provide appropriate healing to the user 200 who comes into contact with the robot 100 according to the body temperature of the user 200.
  • Fig. 9 is a flow chart illustrating a process by the control unit 13.
  • Fig. 9 shows an example of a process by the control unit 13 for setting the surface temperature of the robot 100 to a predetermined temperature in the robot 100.
  • the control unit 13 starts the process in Fig. 9 when the approach detection unit 108 detects that the user 200 has come into contact with or approached the robot 100.
  • the following description will be given with appropriate reference to the functional configuration diagram in Fig. 8.
  • step S91 the control unit 13 acquires the user temperature information T2 output from the user temperature sensor 20 via the acquisition unit 101 by the heater control unit 110.
  • step S92 the control unit 13 uses the heater control unit 110 to set the target temperature based on the user temperature information T2, for example, a temperature that stimulates the thermoreceptors according to the body temperature of the user 200.
  • step S93 the control unit 13 acquires the robot temperature information T1 output from the robot temperature sensor 18 via the acquisition unit 101 by the heater control unit 110.
  • the order of the process set of steps S91 and S92 and the process of step S93 may be changed as appropriate, or both may be performed in parallel.
  • step S94 the control unit 13 determines, via the heater control unit 110, whether the difference between the robot surface temperature and the target temperature is equal to or less than a predetermined threshold.
  • the predetermined threshold may be stored in the storage unit 103 in advance.
  • step S95 the control unit 13 controls the heater 19 by the heater control unit 110 to heat so that the surface temperature of the robot 100 increases.
  • the control unit 13 then performs the processes from step S91 onwards again. Note that here, an example is shown in which the robot surface temperature is lower than the target temperature and the robot surface temperature is increased to approach the target temperature, but this is not limiting.
  • the robot 100 has a Peltier element capable of cooling the surface of the robot 100 as a variable part of the heater 19, and the heater control unit 110 may control the operation of the Peltier element so that the surface temperature of the robot 100 decreases when the surface temperature of the robot 100 is higher than the target temperature.
  • step S94 determines whether or not to end the process. For example, the control unit 13 can determine to end the process when a predetermined time has elapsed, and determine not to end the process if the time has not elapsed. Alternatively, the control unit 13 can determine to end the process when the approach detection unit 108 detects that the user 200 is not in contact with or approaching the robot 100, and determine not to end the process when it detects that the user 200 is in contact with or approaching the robot 100.
  • the method of determining whether or not to end the process may be other than the above.
  • step S96 If it is determined in step S96 that the process should not be terminated (step S96, NO), the control unit 13 repeats the process from step S91 onwards. On the other hand, if it is determined in step S96 that the process should be terminated (step S96, YES), the control unit 13 terminates the process.
  • control unit 13 can perform processing on the robot 100 to set the surface temperature of the robot 100 to a predetermined temperature.
  • the heater module according to the embodiment can be modified in various ways. Various modified examples of the heater module according to the embodiment will be described below. First, the heater module according to the first modified example will be described. The heater module according to the first modified example differs from the above-described embodiment in that it further has an insulating member on the outside of the heater 19. Note that the same names and symbols as those in the above-described embodiment indicate the same or similar members, and detailed description will be omitted as appropriate. This also applies to other modified examples described below.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of a heater module 300a according to a first modified example.
  • the heater module 300a has an exterior member 10a.
  • the exterior member 10a has an insulating member 53 on the outside of the heater 19.
  • the insulating member 53 is made of a material that does not conduct electricity or that does not easily conduct electricity.
  • a resin material that does not easily conduct electricity and is soft is preferable as the material for the insulating member 53.
  • the heater module according to the second modified example has a supply unit 51 that supplies an applied voltage or an applied current to the heater 19, and the supply unit 51 supplies the applied voltage or the applied current only to a partial region of the heater 19, which is different from the above-described embodiment and modified examples.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of a heater module 300b according to a second modified example.
  • the heater module 300b has an exterior member 10b.
  • the exterior member 10b has a heater 19b.
  • the heater 19b is disposed around the object to be protected 52 and includes conductive fibers that generate heat in response to an applied voltage or current.
  • the heater 19b also includes a first region 19A, a second region 19B, and a third region 19C.
  • the first region 19A and the second region 19B are electrically insulated via a first boundary Bd1.
  • the second region 19B and the third region 19C are electrically insulated via a second boundary Bd2.
  • the third region 19C and the first region 19A are electrically insulated via a third boundary Bd3.
  • the supply unit 51 supplies an applied voltage or current only to the second region 19B via, for example, the wiring 511b, and can cause only the second region 19B to generate heat.
  • the first region 19A, the second region 19B, and the third region 19C are not thermally insulated, and the heat generated in the second region 19B can be transferred to each of the first region 19A and the third region 19C.
  • the heater module 300b supplies an applied voltage or current only to the second region 19B, and thus can maintain the surfaces of the exterior member 10 and the robot 100 at a predetermined temperature while reducing power consumption, compared to when an applied voltage or current is supplied to the entire region of the heater that covers the entire exterior member 10b.
  • the heater 19b is not limited to three regions, and may have a plurality of regions, with some of the plurality of regions generating heat.
  • a heater module according to a third modified example will be described.
  • the heater module according to the third modified example differs from the above-described embodiment and modified examples in that it further includes a thermally conductive member, and the area of the thermally conductive member is larger than the area of the heater 19.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of a heater module 300c according to a third modified example.
  • the heater module 300c has an exterior member 10c.
  • the exterior member 10c has a heater 19c and a thermally conductive member 54.
  • the heater 19c is disposed around the object to be protected 52 and includes conductive fibers that generate heat in response to an applied voltage or current.
  • the heater 19c is provided only in a partial area of the insulating member 50, not the entire insulating member 50.
  • the thermally conductive member 54 is a member that includes a material with high thermal conductivity so that the heat generated by the heater 19c can be transferred.
  • the thermally conductive member 54 is provided on the outside of the heater 19.
  • the area of the thermally conductive member 54 is larger than the area of the heater 19. Since the area of the thermally conductive member 54 is larger than the area of the heater 19, the heat generated by the heater 19c provided only in a partial area of the insulating member 50 can be transferred to an area larger than the area of the heater 19c. In other words, the insulating member 50 can transfer the heat generated by the heater 19c to both the area where the heater 19c is provided and the area where the heater 19c is not provided.
  • the area of the heater 19 can be reduced, and power consumption can be reduced while heat can be transferred to a wide area of the thermally conductive member 54 including the area where the heater 19 is not provided, providing comfort to a user who is in contact with or close to the robot 100.
  • the material with high thermal conductivity for the thermally conductive member 54 may be, for example, a metal material such as aluminum, copper, or silver.
  • the thermally conductive member 54 may be configured in the form of a fabric formed by weaving threads of a metal material, may be configured as a thin film of a metal material, or may be configured by incorporating a metal material into a resin material or the like. Note that in the robot 100, the thermally conductive member 54 may be provided inside the heater 19.
  • the heater module according to this embodiment can be used for a variety of purposes, not limited to the exterior components of robots. For example, it can be used to vary the surface temperature of a seat that has an object to be protected inside.
  • the robot according to this embodiment is particularly suitable for use in promoting oxytocin secretion and providing healing (a sense of security or self-affirmation) to working people living alone, seniors whose children have become independent, frail elderly people who are the recipients of in-home medical care, etc.
  • the robot is not limited to this use and can be used for providing healing to a variety of users.
  • a heater module comprising: an object to be protected; a flexible heater that is arranged around the object to be protected and generates heat in response to an applied voltage or current; and an insulating member that is arranged between the object to be protected and the heater.
  • the heater includes conductive fibers that generate heat in response to the applied voltage or the applied current.
  • ⁇ 4> The heater module according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the object to be protected includes at least one of a drive unit, an electric circuit, an electronic circuit, and a processor that operates a robot.
  • ⁇ 5> The heater module according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, further comprising a supply unit that supplies the applied voltage or the applied current to the heater, the supply unit supplying the applied voltage or the applied current only to a partial region of the heater.
  • ⁇ 6> The heater module according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, further comprising a thermally conductive member on an outer side of the heater, the thermally conductive member having an area larger than an area of the heater.
  • ⁇ 7> A robot capable of contacting a user, the robot having the heater module according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>.
  • the object to be protected is the robot according to ⁇ 7>, which includes at least one of a drive unit, an electric circuit, an electronic circuit, and a processor that operates the robot.
  • the heat insulating member includes at least one of an elastic body and a porous body.

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Abstract

保護対象物の周囲にヒータが配置される場合に、ヒータの発熱が保護対象物に伝わることを低減可能なヒータモジュールを提供する。本発明の一態様に係るヒータモジュールは、保護対象物と、前記保護対象物の周囲に配置され、印加電圧または印加電流に応じて発熱する導電性繊維を含むヒータと、前記保護対象物と前記ヒータの間に配置される断熱部材と、を有する。

Description

ヒータモジュール、およびロボット
 本発明は、ヒータモジュール、およびロボットに関する。
 従来から、印加電圧または印加電流に応じて発熱するヒータが知られている。
 上記布ヒータとして、導電糸を編み込んで形成された布地と、電極糸によって構成されたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特許第6018600号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の布ヒータ等のヒータを電気回路等の保護対象物の周囲に配置すると、ヒータの発熱が保護対象物に伝わることにより、該保護対象物が破損または故障する場合がある。特に、ロボットに布ヒータを適用する場合、ロボットは内部に制御装置やサーボモータ、バッテリ等の発熱源を有するため、布ヒータによる「面での加熱」と相まって、前記保護対象物が破損または故障するリスクが高くなる。
 本発明は、保護対象物の周囲にヒータが配置される場合に、ヒータの発熱が保護対象物に伝わることを低減可能なヒータモジュールおよびロボットを提供することを目的とする。
 本発明の一態様に係るヒータモジュールは、保護対象物と、前記保護対象物の周囲に配置され、印加電圧または印加電流に応じて発熱する可撓性を有するヒータと、前記保護対象物と前記ヒータの間に配置される断熱部材と、を有する。
 本発明によれば、保護対象物の周囲にヒータが配置される場合に、ヒータの発熱が保護対象物に伝わることを低減可能なヒータモジュールおよびロボットを提供できる。
実施形態に係るヒータモジュールを含むロボットを例示する斜視図である。 図1のロボットの側面図である。 図2におけるIII-III切断線に沿う断面図である。 実施形態に係るヒータモジュールの構成を例示する図である。 実施形態に係るカメラの構成を例示する図である。 実施形態に係るバイタルセンサの構成を例示する図である。 実施形態に係る制御部のハードウェア構成を例示するブロック図である。 実施形態に係る制御部の機能構成を例示するブロック図である。 実施形態に係る制御部による処理を例示するフローチャートである。 第1変形例に係るヒータモジュールの構成を例示する図である。 第2変形例に係るヒータモジュールの構成を例示する図である。 第3変形例に係るヒータモジュールの構成を例示する図である。
 以下、図面を参照して本開示の実施形態について詳細に説明する。各図面において、同一構成要素には同一符号を付与し、重複した説明を適宜省略する。
 以下に示す実施形態は、本開示の技術思想を具体化するためのヒータモジュールおよびロボットを例示するものであって、本開示を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本開示の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。
 <ロボット100の全体構成例>
 図1から図3を参照して、実施形態に係るヒータモジュール300を有するロボット100の構成について説明する。図1は、実施形態に係るロボット100を例示する斜視図である。図2は、ロボット100の側面図である。図3は、図2におけるIII-III切断線に沿う断面図である。
 ロボット100は、外装部材10を有し、供給される電力により駆動可能なロボットである。ロボット100は、「人」としてのユーザに接触可能である。ロボット100は、ユーザに癒しを与えるために、ユーザと触れ合うことができる。本明細書で例示するロボット100は、子熊を模した人形型のコミュニケーションロボットである。ロボット100は、ユーザが抱きかかえることに適した大きさおよび重量により製作されている。ここで、ユーザはロボット100のユーザ(使用者)を意味する。ユーザの代表的な一例には、一人暮らしの社会人、子供が独り立ちしたシニア、在宅医療の対象となるフレイル高齢者等が挙げられる。なお、ユーザには、ロボット100の使用者の他、ロボット100の管理者等の、単にロボット100に接触する接触者が含まれてもよい。
 ロボット100は、ロボット100に対してユーザが接触または接近したことに関する情報を出力するカメラ11と、ロボット100の表面温度を可変するヒータ19と、を有する。またロボット100は、カメラ11の出力に基づき、ヒータ19の動作を制御する制御部13を有する。例えば制御部13は、ロボット100に対してユーザが接触または接近したことに関する情報をカメラ11が取得した場合に、ヒータ19をオンし、ロボット100に対してユーザが接触または接近したことに関する情報をカメラ11が取得していない場合に、ヒータ19をオフする。これにより、ロボット100に対してユーザが接触または接近した場合にのみ、ヒータ19をオンできるため、ロボット100の消費電力を削減できる。
 また、例えば制御部13は、ロボット100に対してユーザが接触または接近したことに関する情報がカメラ11から出力された場合に、ヒータ19にロボット100の表面温度を可変する動作を開始させる。これにより、ロボット100にユーザが接触することに先立ってロボット100の表面温度を制御でき、ユーザが接触した際に、ロボット100の表面温度を所定温度にすることができる。所定温度は、ユーザの温受容器を刺激する温度を含んでもよい。温受容器は、皮膚にある触覚受容器を意味する。温受容器は、温かいと刺激され、ユーザは、快適さを感じ、心身ともにリラックスし、またストレスを軽減することができる。所定温度は、32℃以上43℃以下であってもよい。ロボット100の表面温度をこの温度にすることにより、ロボット100に接触または近接するユーザの温受容器を刺激し、該ユーザに癒しを付与できる。また、所定温度は、32℃以上40℃以下であってもよい。上限温度を下げることで、ユーザに癒しを付与するとともに、消費電力を抑制でき、またユーザがロボット100に長時間接触する場合にユーザの低温火傷を防止できる。
 本実施形態では、ロボット100が有するヒータモジュール300は、外装部材10を含む。外装部材10は、ヒータ19と、断熱部材50と、を有する。本明細書では、ヒータ19は、保護対象物の周囲に配置され、印加電圧または印加電流に応じて発熱する導電性繊維を含む可撓性を有する布ヒータである。断熱部材50は、保護対象物とヒータ19の間に配置される。なお、ヒータモジュール300の構成は、図4を参照して別途詳述する。
 制御部13は、ヒータ19により、ロボット100における腹部191、背中部192、腋部193、頭部2および臀部194の少なくとも1つの表面温度を制御してもよい。腹部191、背中部192、腋部193、頭部2および臀部194は、ユーザによるロボット100との触れ合いにおいて、ユーザが触れやすいロボット100の部位である。従って、これらの部位の表面温度がユーザの温受容器を刺激する温度等になるようにヒータ19の動作を制御することにより、ロボット100はユーザに癒しを付与しやすくなる。
 ロボット100は、一例として、胴部1と、頭部2と、腕部3と、脚部4と、を有する。頭部2は、右眼部2aと、左眼部2bと、口部2cと、右頬部2dと、左頬部2eと、を有する。腕部3は、右腕部3aと、左腕部3bと、を含み、脚部4は、右脚部4aと、左脚部4bと、を含む。ここで、胴部1はロボット本体に対応する。頭部2、腕部3および脚部4のそれぞれは、ロボット本体に対して相対的に変位可能に連結される駆動体に対応する。
 本実施形態では、腕部3は、胴部1に対して変位可能に構成されている。例えばロボット100は、ユーザにより抱きかかえられた際に、右腕部3aおよび左腕部3bを変位させ、ユーザを抱擁するようにユーザの首や胴等に接触させる。この動作により、ユーザはロボット100に対して親近感を感じるため、ユーザとロボット100との触れ合いが促進される。なお、ユーザとの触れ合いとは、さする、タッピングする(触れる)およびハグする(抱きつく)等のようにユーザとロボット100が互いに触れ合う行為(接触する行為)を意味する。
 胴部1、頭部2、腕部3および脚部4は、いずれも外装部材10により覆われている。胴部1における外装部材と、腕部3における外装部材と、は一体化しており、頭部2および脚部4における外装部材は、胴部1および腕部3における外装部材に対して分離している。但し、これらの構成に限定されるものではなく、例えばユーザに接触されやすいロボット100の部位のみが外装部材10により覆われていてもよい。また胴部1、頭部2、腕部3および脚部4それぞれにおける外装部材10の少なくとも1つが他の外装部材と分離されていてもよい。また頭部2、腕部3および脚部4のうちの変位しない部位が、その内側にセンサ等の構成部を含まず、外装部材10のみにより構成されてもよい。
 ロボット100は、外装部材10の内側に、カメラ11と、触覚センサ12と、制御部13と、バイタルセンサ14と、バッテリ15と、第1静電容量センサ21と、第2静電容量センサ31と、を有する。またロボット100は、胴部1における外装部材10の内側に、触覚センサ12、制御部13、バイタルセンサ14およびバッテリ15を有する。さらにロボット100は、頭部2における外装部材10の内側に、カメラ11、第1静電容量センサ21を有し、腕部3における外装部材10の内側に、第2静電容量センサ31を有する。
 またロボット100は、頭部2における外装部材10の内側に、ディスプレイ24と、スピーカ25と、ライト26と、を有する。さらにロボット100は、右眼部2aおよび左眼部2bにおける外装部材10の内側に、ディスプレイ24を有する。加えてロボット100は、口部2cにおける外装部材10の内側にスピーカ25を有し、右頬部2dおよび左頬部2eにおける外装部材10の内側にライト26を有する。
 またロボット100は、ロボット用温度センサ18と、ユーザ用温度センサ20と、を有する。ロボット用温度センサ18は、胴部1における外装部材10の外装と布材との間に配置される。ロボット用温度センサ18は、ユーザが触れそうな部位に優先的に配置されることが好ましい。例えば、ユーザが触れそうな部位として、腹部191、背中部192、腋部193、頭部2および臀部194等が挙げられる。図1および図2に示した例では、ロボット用温度センサ18は、腹部191に配置されている。ユーザ用温度センサ20は、胴部1における外装部材10の内側において、ロボット100の胸部に配置されている。
 図3に示すように、ロボット100は、胴部1における外装部材10の内側に、胴部フレーム16と、胴部載置台17と、を有する。またロボット100は、頭部2における外装部材10の内側に、頭部フレーム22と、頭部載置台23と、を有する。さらにロボット100は、右腕部3aにおける外装部材10の内側に、右腕部フレーム32aと、右腕部載置台33と、を有し、左腕部3bにおける外装部材10の内側に、左腕部フレーム32bを有する。加えてロボット100は、右脚部4aにおける外装部材10の内側に、右脚部フレーム42aを有し、左脚部4bにおける外装部材10の内側に、左脚部フレーム42bを有する。
 胴部フレーム16、頭部フレーム22、右腕部フレーム32a、左腕部フレーム32b、右脚部フレーム42aおよび左脚部フレーム42bは、それぞれ複数の柱状部材を組合せて形成された構造体である。胴部載置台17、頭部載置台23、および右腕部載置台33は、載置面を有する板状部材である。胴部載置台17は胴部フレーム16に固定され、頭部載置台23は頭部フレーム22に固定され、右腕部載置台33は右腕部フレーム32aに固定されている。なお、胴部フレーム16、頭部フレーム22、右腕部フレーム32a、左腕部フレーム32b、右脚部フレーム42aおよび左脚部フレーム42bは、複数の板状部材を含む箱状に形成されてもよい。
 右腕部フレーム32aは、右腕部連結機構34aを介して胴部フレーム16に連結しており、右腕部サーボモータ35aによって駆動されることにより、胴部フレーム16に対して相対的に変位可能である。右腕部フレーム32aが変位することにより、右腕部3aは胴部1に対して相対的に変位する。右腕部連結機構34aは、例えば右腕部サーボモータ35aの出力トルクを増加させる減速機を有することが好ましい。
 本実施形態では、右腕部フレーム32aは、複数のフレーム部材と、複数の連結機構と、を含む多関節ロボットアームにより構成される。例えば右腕部フレーム32aは、右肩部フレームF1aと、右上腕部フレームF2aと、右肘部フレームF3aと、右前腕部フレームF4aと、を有している。胴部フレーム16、右肩部フレームF1a、右上腕部フレームF2a、右肘部フレームF3aおよび右前腕部フレームF4aは、それぞれ連結機構を介して互いに連結している。
 右腕部サーボモータ35aは、複数のサーボモータの総称表記である。例えば右腕部サーボモータ35aは、右肩部サーボモータM1aと、右上腕部サーボモータM2aと、右肘部サーボモータM3aと、右前腕部サーボモータM4aと、を有している。右肩部サーボモータM1aは、胴部フレーム16に対して垂直な回転軸回りに右肩部フレームF1aを回動させる。右上腕部サーボモータM2aは、右肩部フレームF1aの回転軸に対して垂直な回転軸回りに右上腕部フレームF2aを回動させる。右肘部サーボモータM3aは、右上腕部フレームF2aの回転軸に対して垂直な回転軸回りに右肘部フレームF3aを回動させる。右前腕部サーボモータM4aは、右肘部フレームF3aの回転軸に対して垂直な回転軸回りに右前腕部フレームF4aを回動させる。
 左腕部フレーム32bは、左腕部連結機構34bを介して胴部フレーム16に連結しており、左腕部サーボモータ35bによって駆動されることにより、胴部フレーム16に対して相対的に変位可能である。左腕部フレーム32bが変位することにより、左腕部3bは胴部1に対して相対的に変位する。左腕部連結機構34bは、例えば左腕部サーボモータ35bの出力トルクを増加させる減速機を有することが好ましい。
 本実施形態では、左腕部フレーム32bは、複数のフレーム部材と、複数の連結機構と、を含む多関節ロボットアームにより構成される。例えば左腕部フレーム32bは、左肩部フレームF1bと、左上腕部フレームF2bと、左肘部フレームF3bと、左前腕部フレームF4bと、を有している。胴部フレーム16、左肩部フレームF1b、左上腕部フレームF2b、左肘部フレームF3bおよび左前腕部フレームF4bは、それぞれ連結機構を介して互いに連結している。
 左腕部サーボモータ35bは、複数のサーボモータの総称表記である。例えば左腕部サーボモータ35bは、左肩部サーボモータM1bと、左上腕部サーボモータM2bと、左肘部サーボモータM3bと、左前腕部サーボモータM4bと、を有している。左肩部サーボモータM1bは、胴部フレーム16に対して垂直な回転軸回りに左肩部フレームF1bを回動させる。左上腕部サーボモータM2bは、左肩部フレームF1bの回転軸に対して垂直な回転軸回りに左上腕部フレームF2bを回動させる。左肘部サーボモータM3bは、左上腕部フレームF2bの回転軸に対して垂直な回転軸回りに左肘部フレームF3bを回動させる。左前腕部サーボモータM4bは、左肘部フレームF3bの回転軸に対して垂直な回転軸回りに左前腕部フレームF4bを回動させる。このように腕部3が4軸の関節部を有することにより、ロボット100は、よりリアリティが高い動作を実現できる。
 頭部フレーム22は、頭部連結機構27を介して胴部フレーム16に連結しており、頭部サーボモータ35cによって駆動されることにより、胴部フレーム16に対して相対的に変位可能である。頭部フレーム22が変位することにより、頭部2は胴部1に対して相対的に変位する。頭部連結機構27は、例えば頭部サーボモータ35cの出力トルクを増加させる減速機を有することが好ましい。
 本実施形態では、頭部フレーム22は、頸部フレームF1cと、顔部フレームF2cと、を有している。胴部フレーム16、頸部フレームF1cおよび顔部フレームF2cは、それぞれ連結機構を介して互いに連結している。
 頭部サーボモータ35cは、複数のサーボモータの総称表記である。例えば頭部サーボモータ35cは、頸部サーボモータM1cと、顔部サーボモータM2cと、を有している。頸部サーボモータM1cは、胴部フレーム16に対して垂直な回転軸回りに頸部フレームF1cを回動させる。顔部サーボモータM2cは、頸部フレームF1cの回転軸に対して垂直な回転軸回りに顔部フレームF2cを回動させる。このように頭部2が2軸の関節部を有することにより、ロボット100は、よりリアリティが高い動作を実現できる。
 右脚部フレーム42aは、右脚部連結機構44aを介して胴部フレーム16に連結しており、底面側に右脚部車輪41aを有している。ロボット100の姿勢を安定させるため、ロボット100は右脚部フレーム42aの前後方向に2個の右脚部車輪41aを有することが好ましい。右脚部車輪41aは、右脚部サーボモータ35dによって駆動されることにより、右脚部フレーム42aの前後方向に対して垂直な回転軸回りに回転可能である。右脚部車輪41aが回転することにより、ロボット100は走行が可能になる。右脚部連結機構44aは、例えば右脚部サーボモータ35dの出力トルクを増加させる減速機を有することが好ましい。
 左脚部フレーム42bは、左脚部連結機構44bを介して胴部フレーム16に連結しており、底面側に左脚部車輪41bを有している。ロボット100の姿勢を安定させるため、ロボット100は左脚部フレーム42bの前後方向に2個の左脚部車輪41bを有することが好ましい。左脚部車輪41bは、左脚部サーボモータ35eによって駆動されることにより、左脚部フレーム42bの前後方向に対して垂直な回転軸回りに回転可能である。左脚部車輪41bが回転することにより、ロボット100は走行が可能になる。左脚部連結機構44bは、例えば左脚部サーボモータ35eの出力トルクを増加させる減速機を有することが好ましい。
 本実施形態では、右脚部車輪41aおよび左脚部車輪41bを同時に前転または後転させることにより、ロボット100は前進または後進する。右脚部車輪41aと左脚部車輪41bのいずれか一方をブレーキにより制動させ、他方を前転または後転させることにより、ロボット100は右旋回または左旋回する。このように脚部4により、ロボット100は、よりリアリティが高い動作を実現できる。
 触覚センサ12、制御部13、バイタルセンサ14およびバッテリ15は、胴部載置台17に固定されている。制御部13およびバッテリ15は、胴部載置台17における触覚センサ12およびバイタルセンサ14が固定された側とは反対側に固定されている。なお、ここでの制御部13およびバッテリ15の配置は、胴部載置台17上に配置可能なスペースの都合であって、必ずしも上記に限定されない。但し、胴部載置台17における触覚センサ12およびバイタルセンサ14が固定された側とは反対側にバッテリ15を固定すると、バッテリ15は他の構成部と比較して重いため、ロボット100の重心が低くなる。ロボット100の重心が低いと、ロボット100の位置および姿勢の少なくとも1つが安定し、かつバッテリ15の充電および交換の少なくとも1つが行いやすくなるため好ましい。
 第1静電容量センサ21は、頭部載置台23に固定され、第2静電容量センサ31は右腕部載置台33に固定されている。ロボット用温度センサ18は、センシング方式に応じてヒータ19に接続してまたは接触して固定される。あるいはロボット用温度センサ18は、ヒータ19から離れて固定されることもある。ディスプレイ24は、右眼ディスプレイ24aと、左眼ディスプレイ24bと、を有している。右眼ディスプレイ24a、左眼ディスプレイ24bおよびスピーカ25は、頭部フレーム22に固定されている。ライト26は、右頬ライト26aと、左頬ライト26bと、を有している。右頬ライト26aおよび左頬ライト26bは、頭部フレーム22に固定されている。
 なお、触覚センサ12、制御部13、バイタルセンサ14、バッテリ15、第1静電容量センサ21、第2静電容量センサ31等の固定は、ネジ部材または接着部材等により行うことができる。またロボット用温度センサ18、右眼ディスプレイ24a、左眼ディスプレイ24b、スピーカ25、右頬ライト26a、左頬ライト26b等の固定も、ネジ部材または接着部材等により行うことができる。
 胴部フレーム16、胴部載置台17、頭部フレーム22、頭部載置台23、右腕部フレーム32a、右腕部載置台33および左腕部フレーム32bの各材質に特段の制限はなく、樹脂材料または金属材料等を使用できる。但し、駆動時における強度を確保する観点では、胴部フレーム16、右腕部フレーム32aおよび左腕部フレーム32bには、アルミニウム等の金属材料を用いることが好ましい。一方、強度を確保可能であれば、ロボット100を軽量化するために、これら各部の材料には樹脂材料を用いることが好ましい。胴部載置台17、頭部フレーム22、頭部載置台23、右腕部載置台33および左腕部フレーム32bの各材質にも特段の制限はなく、樹脂材料または金属材料を使用できるが、ロボット100を軽量化する観点では、樹脂材料を用いることが好ましい。
 制御部13は、カメラ11、触覚センサ12、バイタルセンサ14、第1静電容量センサ21、第2静電容量センサ31、右腕部サーボモータ35aおよび左腕部サーボモータ35bのそれぞれと、有線または無線により通信可能に接続している。また制御部13は、ヒータ19、ロボット用温度センサ18、ユーザ用温度センサ20、頭部サーボモータ35c、右脚部サーボモータ35dおよび左脚部サーボモータ35eのそれぞれにも、有線または無線により通信可能に接続している。さらに制御部13は、右眼ディスプレイ24a、左眼ディスプレイ24b、スピーカ25、右頬ライト26aおよび左頬ライト26bのそれぞれにも、有線または無線により通信可能に接続している。
 カメラ11は、ロボット100周辺の撮影画像を制御部13に出力するイメージセンサである。カメラ11は、ユーザを撮影する撮影部の一例である。本実施形態では、カメラ11は、ロボット100に対してユーザが接触または接近したことに関する情報を取得する検出部の一例である。カメラ11は、外装部材10の内側における子熊の鼻部5に対応する位置に配置されている。カメラ11のロボット100への固定は、接着部材等により行うことができる。なお、カメラ11の構成については、図5を参照して別途詳述する。
 触覚センサ12は、人間の手等に備わっている触覚が感じとる情報を検出し、電気信号である触覚信号に変換して制御部13に出力するセンサ素子である。例えば触覚センサ12は、ユーザがロボット100に接触することにより生じた圧力や振動の情報を圧電素子によって触覚信号に変換して制御部13に出力する。触覚センサ12から出力された触覚信号は、ロボット100に対するユーザ200の接触または存在の検出に用いられる。
 バイタルセンサ14は、電磁波を利用してユーザの生体情報を取得する電磁波センサの一例である。バイタルセンサ14については、図6を参照して別途詳述する。
 第1静電容量センサ21および第2静電容量センサ31は、ユーザがロボット100に接触または近接したことを静電容量の変化に基づき検出した静電容量信号を制御部13に出力するセンサ素子である。第1静電容量センサ21は、外装部材10の安定化の観点で可撓性を有さないリジッドセンサであることが好ましい。腕部3はユーザが触れやすい部位であるため、第2静電容量センサ31は、触り心地を良好にする観点において、導電糸等を含む可撓性を有するセンサであることが好ましい。第1静電容量センサ21および第2静電容量センサ31から出力された静電容量信号は、ロボット100に対するユーザの近接または存在の検出に用いられる。
 ロボット用温度センサ18は、ロボット100の表面温度に関する温度検出信号を制御部13に出力するセンサ素子である。本実施形態では、ロボット用温度センサ18は、PTC(Positive Temperature Coefficient)ヒータの電気抵抗値の変化(ヒータ19に流れる電流の変化)に対応する温度検出信号を制御部13に出力する電気回路として構成される。ロボット用温度センサ18は、ヒータ19に接触して固定されていて温度検出信号を制御部13に出力する接触式温度センサを含んで構成されてもよい。接触式温度センサには、サーミスタ、熱電対または白金測温抵抗体等が挙げられる。ロボット用温度センサ18は、ヒータ19から離れて固定されていて温度検出信号を制御部13に出力する非接触温度計を含んで構成されてもよい。非接触温度計には、放射温度計等が挙げられる。ロボット用温度センサ18から出力される温度検出信号は、ロボット100の表面温度に関する情報に対応する。ロボット用温度センサ18からの温度検出信号は、ロボット100の表面温度の検出に用いられる。
 ヒータ19は、ロボットの表面温度を可変する可変部の一例である。ヒータ19は可撓性を有し、例えばジュール熱を利用可能なニクロム線等の電熱線であってもよい。ヒータ19は、繊維状の銀細線のような導電性繊維を含むヒータであれば、柔軟性に優れたヒータとして構成でき、ロボット100の表面形状に追従して配置することが可能であり、より好ましい。導電性繊維を含むヒータが布状であれば、ユーザが触れる可能性のあるロボット100の表面領域を広範囲にカバー可能であり、より好ましい。ヒータ19は、ロボット100周辺の空気の温度(周囲温度)に関わらず、自ら温度を調節可能なPTC(Positive Temperature Coefficient:正温度係数)ヒータにより構成されてもよい。さらにヒータ19は、バッテリ15からの排熱、各種センサからの排熱、または後述の制御部13からの排熱等を伝熱する熱伝導性部材を接続することにより、ロボット100の内部の排熱を活用したヒータと組み合わせて構成されてもよい。なお、可変部は、ロボットの表面温度を可変するために、ヒータ19等のヒータの発熱を用いてもよいし、外装部材10の内側に配置された制御部13やサーボモータ35等の発熱体による発熱を利用してもよい。また可変部は、加熱によりロボットの表面温度を上昇させるものに限らず、冷却によりロボットの表面温度を低下させるものであってもよい。冷却によりロボットの表面温度を低下させる可変部には、ペルチェ素子、送風ファン等を使用できる。
 ユーザ用温度センサ20は、ユーザの表面温度に関する情報を出力するセンサ素子である。ユーザ用温度センサ20は、ユーザの表面温度に関する温度検出信号を制御部13に出力するセンサ素子である。ユーザ用温度センサ20は、放射温度計等の非接触温度計を含んでもよい。ユーザ用温度センサ20が非接触温度計を含むことにより、ユーザがロボット100に接触する前にロボット100の表面温度を所定温度にすることができる。また、非接触で温度検出するため、接触式の温度計のように接触の際に温度計にユーザの熱が流れることによる測定誤差をなくし、高精度の温度検出が可能になる。さらに、ユーザ用温度センサ20が非接触温度計を含むことにより、ロボット100における外装部材10の内側に配置したユーザ用温度センサ20によって、ユーザの表面温度を検出することができる。ユーザ用温度センサ20を外装部材10の内側に配置することにより、ユーザは、ユーザ用温度センサ20を視認しなくてよい。この結果、ロボット100は、ユーザの拘束感や抵抗感を低減して、ユーザの表面温度に関する情報を取得できる。
 ユーザ用温度センサ20から出力される温度検出信号は、ユーザの表面温度に関する情報に対応する。ユーザ用温度センサ20からの温度検出信号は、ユーザの表面温度の検出に用いられる。なお、ユーザ用温度センサ20は、PTCヒータ、サーミスタ、熱電対または白金測温抵抗体等の接触式温度センサ等を含んで構成されてもよい。また、ユーザ用温度センサ20は、ユーザが発する熱線、すなわち赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。ユーザの表面温度に関する情報は、熱分布を図として表した画像であるサーモグラフィであってもよい。
 右眼ディスプレイ24aおよび左眼ディスプレイ24bは、制御部13からの指令に応じて、文字、数字および記号等の文字列または画像を表示するディスプレイモジュールである。右眼ディスプレイ24aおよび左眼ディスプレイ24bは、例えば液晶ディスプレイモジュールにより構成される。右眼ディスプレイ24aおよび左眼ディスプレイ24bに表示される文字列または画像は、ロボット100の感情表現に用いられる。例えばロボット100は、温もりを与える目標温度まで温まっていない場合に、「温度計」または「砂時計」等の画像を右眼ディスプレイ24aまたは左眼ディスプレイ24bに表示することにより、ユーザとの触れ合いを一時的に回避する行動が可能になる。
 スピーカ25は、制御部13からの音声信号を増幅して音声を出力するスピーカユニットである。スピーカ25から出力される音声は、ロボット100の言葉または鳴き声であり、ロボット100の感情表現に用いられる。例えばロボット100は、温もりを与える目標温度まで温まっていない場合に、スピーカ25から「ちょっと待ってね」または「まだ冷たいよ」等の声を出すことにより、ユーザとの触れ合いを一時的に回避する行動が可能になる。
 右頬ライト26aおよび左頬ライト26bは、制御部13からのオンオフ信号に応じて明滅または色変更するライトモジュールである。右頬ライト26aおよび左頬ライト26bは、例えばLED(Light Emitting Diode)ライトモジュールにより構成される。右頬ライト26aおよび左頬ライト26bの明滅または色変更は、ロボット100の感情表現に用いられる。例えばロボット100は、温もりを与える目標温度まで温まってない場合に、右頬ライト26aおよび左頬ライト26bを青色に明滅させて冷たいことを暗に示すことにより、ユーザとの触れ合いを一時的に回避する行動が可能になる。
 バッテリ15は、カメラ11、触覚センサ12、制御部13、バイタルセンサ14、第1静電容量センサ21、第2静電容量センサ31、右腕部サーボモータ35aおよび左腕部サーボモータ35bそれぞれに電力を供給する電源である。またバッテリ15は、ヒータ19、ロボット用温度センサ18、ユーザ用温度センサ20、頭部サーボモータ35c、右脚部サーボモータ35dおよび左脚部サーボモータ35eのそれぞれにも電力を供給する。さらにバッテリ15は、右眼ディスプレイ24a、左眼ディスプレイ24b、スピーカ25、右頬ライト26aおよび左頬ライト26bのそれぞれにも電力を供給する。バッテリ15には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等の各種二次電池を使用できる。
 なお、ロボット100における触覚センサ12、バイタルセンサ14、ロボット用温度センサ18、ユーザ用温度センサ20、第1静電容量センサ21および第2静電容量センサ31等の各種センサは必須の構成部ではない。ロボット100は、少なくともカメラ11(または人感センサ)、ヒータ19および制御部13を有していればよい。これらの設置位置も適宜変更可能である。さらにカメラ11(または人感センサ)およびロボット用温度センサ18等の各種センサは、ロボット100の外側に配置して無線を介してロボット100または外部装置に必要な情報を送信してもよい。
 また、ロボット100は、制御部13を必ずしも外装部材10の内側に有さなくてもよく、制御部13は外装部材10の外側から無線を介して各機器と通信することもできる。バッテリ15は、外装部材10の外側から各構成部に電力供給することもできる。
 本実施形態では、頭部2、腕部3および脚部4が変位可能である構成を例示しているが、これに限定されるものではなく、頭部2、腕部3および脚部4の少なくとも1つが変位可能であってもよい。また腕部3は、4軸の多関節ロボットアームにより構成されているが、6軸の多関節ロボットアームにより構成されてもよい。さらに腕部3は、ハンド等のエンドエフェクタを連結可能であることが好ましい。また脚部4は、車輪方式により構成されているが、クローラ方式または脚方式等により構成可能である。
 ロボット100の構成および形状も、本実施形態で例示するものに限定されず、ユーザの嗜好やロボット100の使用形態等に応じて適宜変更可能である。例えばロボット100は、子熊を模した形態ではなく、他の生物の形態や、ヒューマノイド等の人型の形態等であってもよい。またロボット100は、アーム、ディスプレイ、スピーカおよびライト等の少なくとも一つを有するドローンまたは車両等の移動装置の形態でもよい。
 <ヒータモジュール300の構成例>
 図4は、ヒータモジュール300の構成を例示する図である。図4は、外装部材10が延在する方向に直交する面により、ロボット100が有する外装部材10を切断した断面を模式的に示したものである。例えば、腕部3を構成する外装部材10の場合には、腕部3が延在する方向が外装部材10の延在方向に対応する。図4に示すように、ヒータモジュール300は、ヒータ19と、供給部51と、断熱部材50と、保護対象物52と、を有する。
 ヒータ19は、図1~図3の説明において述べたように、印加電圧または印加電流に応じて発熱する導電性繊維を含む可撓性を有する布ヒータである。ヒータ19は、例えば導電糸を編み込んで形成された布地と、電極糸によって構成され、布地に間隔を空けて設けられた電極部と、を有する。ヒータ19は、断熱部材50の表面を覆うように設けられる。ヒータ19と断熱部材50とを含んで外装部材10が構成される。ヒータ19は、布状に構成され、印加電圧または印加電流に応じて発熱可能であれば、その構成に特段の制限はない。但し、ロボット100のユーザがロボット100に触れた際に触り心地がよいように、ヒータ19は柔軟性のよい素材で構成されることが好ましい。また、ロボット100にヒータ19を簡単に設けたり、ロボット100の表面にヒータ19を密着させて設けたりする観点において、ヒータ19は伸縮性を有することが好ましい。
 供給部51は、ヒータ19に、配線511を介して印加電圧または印加電流を供給する電気回路である。ヒータ19は、供給部51から供給される印加電圧または印加電流に応じて発熱する。供給部51は、実装基板61に実装される。なお、供給部51は、ヒータモジュール300の必須の構成部ではない。ヒータモジュール300は、外部装置からヒータ19に印加電圧または印加電流を供給される構成であってもよい。
 断熱部材50は、保護対象物とヒータ19の間に配置され、ヒータ19から保護対象物への伝熱を遮断する。断熱部材50の素材には、ウレタンフォーム、ゴム、樹脂、繊維等の有機材料を含むものを使用できる。断熱部材50は、ロボット100のユーザがロボット100に触れた際に触り心地のよいように、柔軟性を有する素材で構成されることが好ましい。また、ヒータモジュール300では、断熱部材50の熱伝導率を0.3W/mK以下にすることができる。断熱部材50の熱伝導率が0.3W/mK以下であることで、ヒータ19から発せられる熱の伝達を妨げ、保護対象物の動作不良を防止することができる。断熱部材50の熱伝導率は、好ましくは0.1W/mK以下であり、より好ましくは0.05W/mK以下である。なお、断熱部材50の熱伝導率の測定には、一例として、以下の手順(1)および(2)を用いた。
(1)測定サンプルを大きさ40mm×40mm、厚み5mmに切り出した。
(2)リガク製 熱伝導率測定装置TRIDENTを用いて、測定サンプルを非定常平面熱源法にて測定した。なお、測定サンプルを熱伝導率測定装置TRIDENTのセンサ部に密着させるために測定サンプル上部から1kPaの圧力をかけて測定した。
 断熱部材50は、弾性体および多孔体の少なくとも1つを含むことにより、柔軟性を有してもよい。弾性体にはゲルが含まれる。ゲルは密閉容器に充填された状態で外装部材10を構成してもよい。多孔体には綿が含まれる。断熱部材50が、弾性体および多孔体の少なくとも1つを含む等して柔軟性を有することにより、ロボット100に接触するユーザにロボット100の柔らかさを感じさせることができる。これにより、拘束感や抵抗感を低減して、ユーザとロボット100とのコミュニケーションを促進することができる。
 断熱部材50は、30%圧縮したときの圧縮応力を1.5N/mm以下としてもよい。30%圧縮とは、圧縮されていない元の状態での外装部材10の厚みに対して、30%の厚みになるまで外装部材10を圧縮させた状態をいう。圧縮されていない元の状態での断熱部材50の厚みは、例えば10mm以上50mm以下にすることができる。断熱部材50が30%圧縮したときの圧縮応力が1.5N/mm以下であることで、ロボット100に触れたユーザに外装部材10の柔らかさを感じさせることができる。これらにより、外装が柔らかいロボット100を提供することができる。断熱部材50が30%圧縮したときの圧縮応力は、好ましくは1.0N/mm以下、より好ましくは0.4N/mm以下、更に好ましくは0.1N/mm以下である。なお、圧縮応力の測定には、一例として、以下の手順(1)および(2)を用いた。
(1)測定サンプルを大きさ10mm×10mm、厚み10mmに切り出した。
(2)島津製作所製EZ-test EZ-Sを用いて、全長の30%圧縮した時の測定サンプルの圧縮応力を測定した。押し込み速度は0.5mm/minとした。
 表1に熱伝導率と30%圧縮応力の測定結果および判定結果を示す。なお、表1において、熱伝導率の判定では、0.3W/mK以上を「×」、0.3~0.1W/mKを「△」、0.1W/mK~0.05W/mKを「○」、0.05W/mK以下を「◎」とした。また、30%圧縮応力の判定では、1.5N/mm以上を「×」、1.5N/mm~1.0N/mmを「△」、1.0N/mm~0.1N/mmを「○」、0.1N/mm以下を「◎」とした。熱伝導率および30%圧縮応力の双方の判定結果が「×」のサンプルは、使用不可とした。一方、使用不可のサンプル以外のサンプルは、使用可とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 保護対象物52は、外装部材10の内側に配置される。保護対象物52は、駆動部521、電気回路522およびプロセッサ523を含む。但し、保護対象物52は、ロボット100を動作させる駆動部、電気回路、電子回路およびプロセッサの少なくとも1つを含んでもよい。また、保護対象物52は、駆動部521、電気回路522およびプロセッサ523以外の構成を含んでもよい。供給部51は、保護対象物52に含まれてもよい。
 本明細書に示す例では、駆動部521は、ロボット100の腕部3、脚部4等を駆動させるサーボモータである。電気回路522およびプロセッサ523は、制御部13に含まれる電気回路、CPU(Central Processing Unit)等である。電気回路522およびプロセッサ523は、実装基板61に実装される。駆動部521および実装基板61は、接着部材、ネジ部材等によりフレーム60に固定される。但し、これらは、断熱部材50に直接固定されてもよい。
 本実施形態では、保護対象物52とヒータ19の間に断熱部材50が配置されることにより、断熱部材50がヒータ19の発熱を遮断できるため、ヒータ19の発熱が保護対象物52に伝熱されることを低減できる。これにより、保護対象物52の周囲にヒータ19が配置される場合に、ヒータ19の発熱が保護対象物52に伝熱されることを低減可能なヒータモジュール300およびヒータモジュール300を有するロボット100を提供できる。ヒータ19の発熱が保護対象物52に伝熱されることを低減することにより、熱による保護対象物52の破損や故障を防止することができる。
 <カメラ11の構成例>
 図5は、カメラ11の構成の一例を示す図である。カメラ11は、撮影用光源201と、波長フィルタ202と、レンズ203と、撮像素子204と、を有する。カメラ11は、ロボット100の外部からは視認されにくいようにカモフラージュされつつ、ロボット100の表面近傍に配置される。
 撮影用光源201は、所定のピーク波長の照射光Lをユーザ200に向けて照射する。照射光を視認されにくくする観点では、所定のピーク波長は、近赤外光等の非可視光のものであることが好ましい。波長フィルタ202は、撮影用光源201からの照射光Lにおけるピーク波長近傍の波長の光を透過させる光学素子である。レンズ203は、撮影用光源201からの照射光Lのユーザ200等による反射光Rを用いてユーザ200等の像を撮像素子204の撮像面上に形成する。撮像素子204は、レンズ203により形成された像を撮像した撮影画像Imを制御部13に出力する。撮像素子にはCCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等を使用できる。撮影画像は、静止画または動画のいずれであってもよい。
 カメラ11により出力される撮影画像Imは、ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことに関する情報に対応する。ロボット100に対してユーザ200が接触または接近すると、撮影画像Im内にユーザ200の画像が含まれる。カメラ11から撮影画像Imを入力した制御部13は、例えば撮影画像Imを画像処理することにより、撮影画像Imに含まれるユーザ200を検出し、ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことを検出できる。
 カメラ11では、波長フィルタ202が配置されることにより、レンズ203や撮像素子204がロボット100の外部からは視認されにくいようにカモフラージュされる。カメラ11は、撮影用光源201からの光のうち、ユーザ200により反射され、波長フィルタ202を透過した光を用いてユーザ200を撮影する。また、鼻部5は、胴部1、頭部2、腕部3等と比較して、ユーザ200が触れる機会が少ない部位である。カメラ11が鼻部5に配置されることにより、ユーザ200はカメラ11に接触しにくくなる。これにより、ユーザ200がロボット100に接触した際に、カメラ11の表面が外装部材10の表面よりも硬いことによって生じる触り心地の違和感を低減できる。仮にユーザ200が鼻部5に接触した際にも、鼻部5は胴部1、頭部2、腕部3等と比較して触感が異なったとしてもさほどの不自然はないため、触り心地の違和感を低減可能である。
 カメラ11が配置される位置は、上述した鼻部5への配置と同様の作用が得られれば、鼻部5に限らず、口、目等の他の部位であってもよい。また、カメラ11は、外装部材10の内側に配置されることに限定されず、外装部材10の外側に配置されてもよい。カメラ11が外装部材10の外側に配置される場合には、必ずしもカメラ11が視認されにくいようにカモフラージュする必要はないため、カメラ11はカモフラージュのための波長フィルタ202を有さなくてもよい。
 カメラ11は、ロボット100周辺の距離画像を制御部13に出力するTOF(Time Of Flight)カメラにより構成されてもよい。したがって、カメラ11から出力される撮影画像Imは、二次元の撮影画像に加えてまたは二次元の撮像画像の代わりに、三次元の撮影画像(距離画像)を含むこともある。撮影画像Imは、ユーザ200の接触または接近の検出、ロボット100からユーザ200までの距離の検出、ユーザ200の認証、またはユーザ200の感情もしくは行動の推定等に用いられてもよい。ロボット100は、用途ごとに複数のカメラ11をロボット100の複数の部位に有してもよい。またロボット100は、カメラ11に加えて、超音波センサ、赤外線センサ、ミリ波レーダー、LiDAR(Light Detection And Raging)、焦電センサ等の人感センサを検出部として備えていてもよい。
 <バイタルセンサ14の構成例>
 図6は、バイタルセンサ14の構成を例示する図である。バイタルセンサ14は、マイクロ波発射部141と、マイクロ波受信部142と、有するマイクロ波ドップラーセンサである。マイクロ波は電磁波の一例である。
 バイタルセンサ14は、外装部材10の内側から、マイクロ波発射部141によって、ユーザ200に向けてマイクロ波である発射波Msを発射する。またバイタルセンサ14は、発射波Msがユーザ200により反射された反射波Mrを、マイクロ波受信部142により受信する。
 バイタルセンサ14は、発射波Msの周波数と反射波Mrの周波数との差から、ドップラー効果を利用して、ユーザ200の心臓の拍動等により体表面に生じる微小変位を非接触で検出する。バイタルセンサ14は、検出した微小変位からユーザ200の生体情報としての心拍、呼吸、脈波、血圧、脈圧等の情報を取得し、これらを制御部13に出力できる。生体情報は、脈拍、血圧、心拍および呼吸の少なくとも1つを含む。呼吸の情報には、呼吸数、リズム、呼吸の深さ等が含まれる。脈波には、脈拍、脈拍間隔R-R、脈波波形、脈波伝搬速度等が含まれる。
 バイタルセンサ14は、マイクロ波ドップラーセンサに限定されるものではなく、人体とアンテナの結合の変化を利用して体表面に生じる微小な変位を検出するものであってもよいし、近赤外光等のマイクロ波以外の電磁波を利用するものであってもよい。またバイタルセンサ14は、ミリ波レーダー、マイクロ波レーダー等であってもよい。さらにバイタルセンサ14は、ドップラーセンサに加え、ユーザ200から発する赤外線等を検知する非接触体温計を兼ね備えていることが好ましい。この場合、バイタルセンサ14は、心拍(脈拍)、呼吸、血圧および体温のうちの少なくとも1つに関する情報を含んだユーザ200の生体情報を検知する。また、バイタルセンサ14は、心拍、呼吸、脈波、血圧、脈圧等の複数種類の生体情報を種類ごとに検出可能な複数のバイタルセンサを含み、複数種類の生体情報を検出してもよい。
 バイタルセンサ14は外装部材10の内側に設けられているため、ユーザ200はバイタルセンサ14を視認することはできない。これにより、生体情報を検出されることに対するユーザ200の抵抗感が低減され、生体情報の円滑な取得が可能になる。また、バイタルセンサ14は非接触で生体情報を取得できるため、ユーザ200が同じ場所に一定期間接触することが求められる接触式のセンサとは異なり、ユーザ200がある程度動いたとしても生体情報を取得できる。
 また、ロボット100の抱擁動作等によって、ユーザ200とロボット100との触れ合いを促進することにより、ロボット100は、ユーザ200に抱きかかえられ、ユーザ200に接触または近接した状態で生体情報を取得できる。これにより、ロボット100は、ノイズが低減された信頼性が高い生体情報を取得できる。
 <制御部13の構成例>
 (ハードウェア構成例)
 図7は、制御部13のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。制御部13は、コンピュータによって構築されており、CPU131と、ROM(Read Only Memory)132と、RAM(Random Access Memory)133と、を有する。また制御部13は、HDD/SSD(Hard Disk Drive/Solid State Drive)134と、機器接続I/F(Interface)135と、通信I/F136と、を有する。これらは、システムバスAを介して相互に通信可能に接続している。
 CPU131は、各種の演算処理を含む制御処理を実行する。ROM132は、IPL(Initial Program Loader)等のCPU131の駆動に用いられるプログラムを記憶する。RAM133は、CPU131のワークエリアとして使用される。HDD/SSD134は、プログラム等の各種情報、カメラ11により取得された撮像画像、バイタルセンサ14により取得された生体情報、触覚センサ12により取得された触覚信号等の各種センサによる検出情報等を記憶する。
 機器接続I/F135は、制御部13を各種の外部機器と接続するためのインターフェースである。ここでの外部機器は、カメラ11、触覚センサ12、バイタルセンサ14、第1静電容量センサ21、第2静電容量センサ31、ロボット用温度センサ18、ユーザ用温度センサ20、サーボモータ35、バッテリ15、ヒータ19等である。ヒータ19は、図4に示した供給部51を介して制御部13に接続される。
 ここでサーボモータ35は、右腕部サーボモータ35a、左腕部サーボモータ35b、頭部サーボモータ35c、右脚部サーボモータ35dおよび左脚部サーボモータ35eの総称表記である。
 通信I/F136は、通信ネットワーク等を介して、外部装置との間で通信するためのインターフェースである。例えば、制御部13は、通信I/F136を介してインターネットに接続し、インターネットを介して外部装置との間で通信する。
 なお、CPU131により実現される機能の少なくとも一部は、電気回路または電子回路により実現されてもよい。
 (機能構成例)
 図8は、制御部13の機能構成の一例を示すブロック図である。制御部13は、取得部101と、通信制御部102と、格納部103と、認証部104と、登録部105と、開始制御部106と、モータ制御部107と、接近検出部108と、出力部109と、を有する。さらに制御部13は、ヒータ制御部110を有する。なお、制御部13は、上記以外の機能構成部をさらに有してもよい。
 制御部13は、取得部101および出力部109の各機能を機器接続I/F135等により実現し、通信制御部102の機能を通信I/F136等により実現できる。また、制御部13は、格納部103および登録部105の各機能をHDD/SSD134等の不揮発性メモリにより実現できる。さらに制御部13は、認証部104、開始制御部106、モータ制御部107、接近検出部108およびヒータ制御部110の各機能を、CPU131等のプロセッサがROM132等の不揮発性メモリに格納されたプログラムに規定された処理を実行すること等により実現できる。なお、制御部13が有する上記機能の一部は、PCまたはサーバ等の外部装置により実現されてもよいし、制御部13と外部装置との分散処理により実現されてもよい。
 取得部101は、制御部13とカメラ11との間での通信を制御することにより、カメラ11からユーザ200(図5等を参照)を写した撮影画像Imを取得する。また取得部101は、制御部13と触覚センサ12との間での通信を制御することにより、触覚センサ12から触覚信号Sを取得する。さらに取得部101は、制御部13とバイタルセンサ14との間での通信を制御することにより、バイタルセンサ14からユーザ200の生体情報Bを取得する。
 また取得部101は、制御部13と第1静電容量センサ21との間での通信を制御することにより、第1静電容量センサ21から第1静電容量信号C1を取得する。また取得部101は、制御部13と第2静電容量センサ31との間での通信を制御することにより、第2静電容量センサ31から第2静電容量信号C2を取得する。
 また取得部101は、制御部13とロボット用温度センサ18との間での通信を制御することにより、ロボット用温度センサ18からロボット温度情報T1を取得する。ロボット温度情報T1は、ロボット用温度センサ18から出力される温度検出信号に対応する。また取得部101は、制御部13とユーザ用温度センサ20との間での通信を制御することにより、ユーザ用温度センサ20からユーザ温度情報T2を取得する。ユーザ温度情報T2は、ユーザ用温度センサ20から出力される温度検出信号に対応する。
 通信制御部102は、通信ネットワーク等を介して外部装置との間で通信を制御する。例えば通信制御部102は、カメラ11により取得された撮影画像Im、バイタルセンサ14により取得された生体情報B、触覚センサ12により取得された触覚信号S等を、通信ネットワークを介して外部装置に送信できる。
 格納部103は、バイタルセンサ14により取得された生体情報Bを格納する。格納部103は、取得部101がバイタルセンサ14から生体情報Bを取得している間、取得される生体情報Bを連続して格納する。また格納部103は、カメラ11による撮影画像Im、触覚センサ12からの触覚信号S、第1静電容量センサ21からの第1静電容量信号C1、および第2静電容量センサ31からの第2静電容量信号C2から得られる情報も格納できる。格納部103は、ユーザ200の温受容器を刺激する温度または温度範囲に関する情報等を格納してもよい。ユーザ200の温受容器を刺激する温度範囲に関する情報は、32℃以上43℃以下等の情報である。
 認証部104は、カメラ11によるユーザ200の撮影画像Imに基づいてユーザ200を個人認証する。例えば認証部104は、カメラ11により撮影されたユーザ200の顔を含む撮影画像Imに基づき、登録部105に予め登録された顔画像の登録情報150を参照して顔認証する。これにより、現在、ロボット100に接触または近接しているユーザ200と、予め登録された個人情報と、を対応付け、バイタルセンサ14により取得される生体情報Bと、該個人情報と、を対応付けることができる。また、制御部13は、撮影画像Imに含まれる顔画像が登録部105に登録されていない場合には、バイタルセンサ14による生体情報の取得開始を中止するように制御することもできる。
 開始制御部106は、バイタルセンサ14に生体情報Bの取得を開始させる。例えば、開始制御部106は、接近検出部108により、ロボット100に対するユーザ200の接触または接近が検出された場合に、バッテリ15からバイタルセンサ14へ電力供給するスイッチ等をオンする。これにより開始制御部106は、バイタルセンサ14に生体情報Bの取得を開始させる。
 接近検出部108は、カメラ11による撮影画像Im等に基づき、ロボット100へのユーザ200の接触または接近を検出する。例えば接近検出部108は、取得部101を介して入力した撮影画像Imを画像処理することにより、撮影画像Imに含まれるユーザ200を検出する。具体的には、接近検出部108は、複数の撮影画像Imを用いて動きのある対象物を検出する。接近検出部108は、該対象物が予め定められた「ユーザ」の特徴を示す条件を満たす場合に、撮影画像Imにユーザ200が含まれることを検出することにより、ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことを検出できる。「ユーザ」の特徴を示す条件には、対象物の形状、対象物の動き方等を定める条件が挙げられる。接近検出部108は、ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことに関する接近情報M1をヒータ制御部110に出力する。なお、接近検出部108は、接近情報M1をモータ制御部107に出力してもよい。
 ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことをカメラ11により検出する方法は、上述したものに限定されない。例えば、接近検出部108は、ディープニューラルネットワーク(DNN:Deep Neural Network)等を用いて撮影画像Imを解析することにより、撮影画像Imにユーザ200が含まれることを検出してもよい。また、接近検出部108は、カメラ11による撮影画像Imに基づき、ロボット100からユーザ200までの距離を検出することによって、ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことを検出してもよい。
 接近検出部108は、ユーザ用温度センサ20の出力に基づき、ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことを検出してもよい。例えば、ユーザ用温度センサ20が赤外線カメラを含む場合に、ユーザ200から発せられる熱線としての赤外線をユーザ用温度センサ20により検出する。接近検出部108は、この検出結果に基づき、ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことを検出できる。この場合には、ユーザ用温度センサ20は、検出部に対応する。すなわち、ユーザ用温度センサ20は、ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことに関する情報を出力するとともに、ユーザ200の表面温度に関する情報を出力できる。
 モータ制御部107は、出力部109を介してサーボモータ35に指令N1を出力することにより、サーボモータ35の動作を制御する。例えばモータ制御部107は、ロボット100の表面温度が温もりを与える温度まで温まっていない場合に、接近検出部108からの接近情報M1に基づき、ロボット100に以下(a)~(c)の行動を行わせることにより、ユーザとの触れ合いを一時的に回避させてもよい。
(a)脚部4を動かしてロボット100に後ずさりさせる。
(b)腕部3を動かしてロボット100に手をバタつかせる。
(c)頭部2および腕部3を動かしてロボット100に踊らせる。
 ヒータ制御部110は、カメラ11の出力に基づき、ロボット100の表面温度が所定温度になるように、ヒータ19の動作を制御する。ヒータ制御部110は、出力部109を介してヒータ19に指令N2を出力することにより、ヒータ19の動作を制御する。例えば、ヒータ制御部110は、ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことに関する情報がカメラ11から出力された場合に、ヒータ19にロボット100の表面温度を可変する動作を開始させる。ヒータ制御部110は、接近検出部108からの出力に基づき、ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことに関する情報がカメラ11から出力されたことを検知できる。
 ヒータ制御部110は、ロボット用温度センサ18から出力されるロボット温度情報T1を、取得部101を介して取得する。ヒータ制御部110は、ロボット表面温度が目標温度よりも低い場合には、ヒータ19によりロボット100の表面を加熱する。これによりヒータ制御部110は、ロボット100の表面温度を上昇させ、ロボット100の表面温度を目標温度に近づけることができる。目標温度は、所定温度に対応し、例えばユーザ200の温受容器を刺激する温度である。ロボット100は、ロボット100に接触したユーザ200の温受容器を刺激することにより、ユーザ200に対して癒しを付与することができる。
 ヒータ制御部110は、ユーザ用温度センサ20から出力されるユーザ温度情報T2を、取得部101を介して取得し、ユーザ温度情報T2に基づき、ヒータ19の動作を制御してもよい。ユーザ200の温受容器を刺激する温度は、ユーザ200の体温に応じて変化する。例えば、ロボット100の表面温度を、ユーザ200の表面温度よりやや高い温度にすると、ユーザ200の温受容器を刺激しやすくなる。ヒータ制御部110は、ユーザ温度情報T2に基づき、ユーザ200の体温に応じた温受容器を刺激する温度を目標温度として設定する。ヒータ制御部110は、ヒータ19による加熱を制御することにより、ロボット100の表面温度を目標温度に近づける。これにより、ヒータ制御部110は、ロボット100に接触したユーザ200に、ユーザ200の体温に応じて適切に癒しを付与することができる。
 <制御部13による処理例>
 図9は、制御部13による処理を例示するフローチャートである。図9は、ロボット100において、ロボット100の表面温度を所定温度にするための制御部13による処理の一例を示している。制御部13は、ロボット100に対してユーザ200が接触または接近したことが接近検出部108により検出された際に、図9の処理を開始する。以下、図8の機能構成図も適宜参照しながら説明する。
 まず、ステップS91において、制御部13は、ヒータ制御部110により、取得部101を介して、ユーザ用温度センサ20から出力されるユーザ温度情報T2を取得する。
 続いて、ステップS92において、制御部13は、ヒータ制御部110により、ユーザ温度情報T2に基づき、例えばユーザ200の体温に応じた温受容器を刺激する温度を目標温度として設定する。
 続いて、ステップS93において、制御部13は、ヒータ制御部110により、取得部101を介してロボット用温度センサ18から出力されるロボット温度情報T1を取得する。なお、ステップS91およびステップS92の処理の組と、ステップS93の処理は、適宜順番が変更されてもよいし、両者が並行に行われてもよい。
 続いて、ステップS94において、制御部13は、ヒータ制御部110により、ロボット表面温度と目標温度との差は所定閾値以下であるか否かを判定する。所定閾値は、予め格納部103に格納されていてもよい。
 ステップS94において、ロボット表面温度と目標温度との差は所定閾値以下でないと判定された場合には(ステップS94、NO)、ステップS95において、制御部13は、ヒータ制御部110により、ロボット100の表面温度が上昇するようにヒータ19を加熱制御する。その後、制御部13は、ステップS91以降の処理を再度行う。なお、ここでは、ロボット表面温度が目標温度よりも低く、ロボット表面温度を上昇させることにより目標温度に近づける例を示すが、これに限定されるものではない。例えばロボット100は、ヒータ19の可変部として、ロボット100の表面を冷却可能なペルチェ素子を有し、ヒータ制御部110は、ロボット100の表面温度が目標温度よりも高い場合に、ロボット100の表面温度が低下するようにペルチェ素子の動作を制御してもよい。
 一方、ステップS94において、ロボット表面温度と目標温度との差は所定閾値以下であると判定された場合には(ステップS94、YES)、ステップS96において、制御部13は、処理を終了するか否かを判定する。例えば、制御部13は、予め定められた時間が経過した場合に処理を終了すると判定し、経過していない場合に処理を終了しないと判定できる。あるいは、制御部13は、ユーザ200がロボット100に接触または接近していないことが接近検出部108により検出された場合に処理を終了すると判定し、ユーザ200がロボット100に接触または接近していることが検出された場合に処理を終了しないと判定できる。但し、処理を終了するか否かの判定方法は、上記以外のものであってもよい。
 ステップS96において、処理を終了しないと判定された場合には(ステップS96、NO)、制御部13は、ステップS91以降の処理を再度行う。一方、ステップS96において、処理を終了すると判定された場合には(ステップS96、YES)、制御部13は、処理を終了する。
 以上のようにして、制御部13は、ロボット100において、ロボット100の表面温度を所定温度にするための制御部13による処理を行うことができる。
 <第1変形例>
 実施形態に係るヒータモジュールは様々な変形が可能である。以下、実施形態に係るヒータモジュールの様々な変形例を説明する。まず、第1変形例に係るヒータモジュールについて説明する。第1変形例に係るヒータモジュールは、ヒータ19の外側に絶縁性部材をさらに有する点が、上述した実施形態とは異なる。なお、上述した実施形態と同一の名称および符号は、同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。この点は、以降で説明する他の変形例においても同様とする。
 図10は、第1変形例に係るヒータモジュール300aの構成を例示する図である。ヒータモジュール300aは、外装部材10aを有する。外装部材10aは、ヒータ19の外側に絶縁性部材53を有する。
 絶縁性部材53は、通電しない、または通電しにくい材料を素材として構成される。絶縁性部材53の素材には、通電しにくく、かつ柔らかい樹脂材料等が好ましい。ヒータ19の外側に絶縁性部材53を有することにより、ヒータ19に供給される印加電圧または印加電流が漏電した場合にも、印加電圧または印加電流が絶縁性部材53の外側に漏れ出すことを防止できる。これにより、ヒータモジュール300aまたはヒータモジュール300aを有するロボット100に接触するユーザが、漏電により感電することを防止できる。
 <第2変形例>
 第2変形例に係るヒータモジュールについて説明する。第2変形例に係るヒータモジュールは、ヒータ19に印加電圧または印加電流を供給する供給部51を有し、供給部51は、ヒータ19における一部の領域のみに印加電圧または前記印加電流を供給する点が、上述した実施形態および変形例とは異なる。
 図11は、第2変形例に係るヒータモジュール300bの構成を例示する図である。ヒータモジュール300bは、外装部材10bを有する。外装部材10bは、ヒータ19bを有する。
 ヒータ19bは、保護対象物52の周囲に配置され、印加電圧または印加電流に応じて発熱する導電性繊維を含む。またヒータ19bは、第1領域19Aと、第2領域19Bと、第3領域19Cと、を含む。第1領域19Aと第2領域19Bは、第1境界Bd1を介して電気的に絶縁されている。第2領域19Bと第3領域19Cは、第2境界Bd2を介して電気的に絶縁されている。第3領域19Cと第1領域19Aは、第3境界Bd3を介して電気的に絶縁されている。供給部51は、例えば配線511bを介して第2領域19Bのみに印加電圧または印加電流を供給し、第2領域19Bのみを発熱させることができる。第1領域19A、第2領域19Bおよび第3領域19Cは、熱的には絶縁されておらず、第2領域19Bの発熱は、第1領域19Aおよび第3領域19Cのそれぞれに伝熱可能である。
 ヒータモジュール300bは、第2領域19Bのみに印加電圧または印加電流を供給することにより、外装部材10b全体を覆うヒータの全領域に印加電圧または印加電流を供給する場合と比較して、消費電力を削減しつつ、外装部材10およびロボット100の表面を所定の温度にすることができる。
 本変形例では、第2領域19Bのみを発熱させる例を示したが、第1領域19A、第2領域19Bおよび第3領域19Cのうちの一部を発熱させる構成であってもよい。また、ヒータ19bは、3つの領域に限らず、複数の領域を有し、複数の領域のうちの一部が発熱する構成であってもよい。
 <第3変形例>
 第3変形例に係るヒータモジュールについて説明する。第3変形例に係るヒータモジュールは、熱伝導性部材をさらに有し、該熱伝導性部材の面積は、ヒータ19の面積よりも広い点が、上述した実施形態および変形例とは異なる。
 図12は、第3変形例に係るヒータモジュール300cの構成を例示する図である。ヒータモジュール300cは、外装部材10cを有する。外装部材10cは、ヒータ19cと、熱伝導性部材54と、を有する。
 ヒータ19cは、保護対象物52の周囲に配置され、印加電圧または印加電流に応じて発熱する導電性繊維を含む。またヒータ19cは、断熱部材50の全体ではなく、断熱部材50の一部の領域のみに設けられている。
 熱伝導性部材54は、ヒータ19cによる発熱を伝熱できるように熱伝導性が高い材料を含んで構成された部材である。熱伝導性部材54は、ヒータ19の外側に設けられている。熱伝導性部材54の面積はヒータ19の面積よりも広い。熱伝導性部材54の面積がヒータ19の面積よりも広いことにより、断熱部材50の一部の領域のみに設けられたヒータ19cの発熱をヒータ19cの面積よりも広い領域に伝熱できる。換言すると、断熱部材50は、ヒータ19cが設けられている領域およびヒータ19cが設けられていない領域のそれぞれにヒータ19cの発熱を伝熱できる。ヒータ19の面積を低減できる分、消費電力を削減しつつ、ヒータ19が設けられていない領域を含む熱伝導性部材54の広い領域に熱を伝熱でき、ロボット100に接触または近接するユーザに癒しを与えることができる。ヒータ19の面積を小さくするほど、消費電力を削減できる。
 熱伝導性部材54における熱伝導性が高い材料には、例えば、アルミニウム、銅、銀等の金属材料を使用できる。熱伝導性部材54は、金属材料の糸を編み込んで形成された布地状に構成されてもよいし、金属材料の薄膜として構成されてもよいし、樹脂材料等に金属材料を含有させることで構成されてもよい。なお、ロボット100において、熱伝導性部材54はヒータ19の内側に設けられてもよい。
 以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形および置換を加えることができる。
 また、上述した実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。
 本実施形態に係るヒータモジュールは、ロボットの外装部材に限定されず、様々な用途に使用できる。例えば、保護対象物を内側に有する座席の表面温度を可変する用途等に使用できる。
 本実施形態に係るロボットは、一人暮らしの社会人、子供が独り立ちしたシニア、在宅医療の対象となるフレイル高齢者等のオキシトシン分泌を促進して癒し(安心感または自己肯定感)を提供する用途に特に好適である。但し、この用途に限定されるものではなく、様々なユーザに癒しを提供する用途に使用できる。
 本開示の態様は、例えば以下の通りである。
<1> 保護対象物 と、前記保護対象物の周囲に配置され、印加電圧または印加電流に応じて発熱する可撓性を有するヒータと、前記保護対象物と前記ヒータの間に配置される断熱部材と、を有する、ヒータモジュールである。

<2> 前記ヒータは、前記印加電圧または前記印加電流に応じて発熱する導電性繊維を含む、前記<1>に記載のヒータモジュールである。
<3> 前記ヒータの外側に絶縁性部材をさらに有する、前記<1>または前記<2>に記載のヒータモジュールである。
<4> 前記保護対象物が、ロボットを動作させる駆動部、電気回路、電子回路およびプロセッサの少なくとも1つを含む、前記<1>から前記<3>のいずれか1つに記載のヒータモジュールである。
<5> 前記ヒータに前記印加電圧または前記印加電流を供給する供給部を有し、前記供給部は、前記ヒータにおける一部の領域のみに前記印加電圧または前記印加電流を供給する、前記<1>から前記<4>のいずれか1つに記載のヒータモジュールである。
<6> 前記ヒータの外側に熱伝導性部材をさらに有し、前記熱伝導性部材の面積は、前記ヒータの面積よりも広い、前記<1>から前記<5>のいずれか1つに記載のヒータモジュールである。
<7> ユーザに接触可能なロボットであって、前記<1>から前記<6>のいずれか1つに記載のヒータモジュールを有する、ロボットである。
<8> 前記保護対象物は、前記ロボットを動作させる駆動部、電気回路、電子回路およびプロセッサの少なくとも1つを含む、前記<7>に記載のロボットである。
<9> 前記ロボットに前記ユーザが接触または接近したことに関する情報を取得する検出部と、前記検出部が取得した前記情報に基づき、前記駆動部の動作を制御する制御部と、を有する、前記<7>または前記<8>に記載のロボットである。
<10> 前記断熱部材は、弾性体および多孔体の少なくとも1つを含む、前記<7>から前記<9>のいずれか1つに記載のロボットである。
 この出願は、2022年9月29日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第2022-156764号に基づいて、その優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を含む。
1   胴部
2   頭部
2a  右眼部
2b  左眼部
2c  口部
2d  右頬部
2e  左頬部
3   腕部
3a  右腕部
3b  左腕部
4   脚部
4a  右脚部
4b  左脚部
5   鼻部
10、10a、10b、10c 外装部材
11  カメラ(検出部の一例)
12  触覚センサ
13  制御部
14  バイタルセンサ
141 マイクロ波発射部
142 マイクロ波受信部
15  バッテリ
16  胴部フレーム
17  胴部載置台
18  ロボット用温度センサ
19、19b、19c ヒータ
19A 第1領域
19B 第2領域
19C 第3領域
20  ユーザ用温度センサ
21  第1静電容量センサ
22  頭部フレーム
23  頭部載置台
24  ディスプレイ
24a 右眼ディスプレイ
24b 左眼ディスプレイ
25  スピーカ
26  ライト
26a 右頬ライト
26b 左頬ライト
27  頭部連結機構
31  第2静電容量センサ
32a 右腕部フレーム
32b 左腕部フレーム
33  右腕部載置台
34a 右腕部連結機構
34b 左腕部連結機構
35  サーボモータ
35a 右腕部サーボモータ
35b 左腕部サーボモータ
35c 頭部サーボモータ
35d 右脚部サーボモータ
35e 左脚部サーボモータ
41a 右脚部車輪
41b 左脚部車輪
42a 右脚部フレーム
42b 左脚部フレーム
44a 右脚部連結機構
44b 左脚部連結機構
50  断熱部材
51  供給部
511、511b 配線
52  保護対象物
521 駆動部
522 電気回路
523 プロセッサ
53  絶縁性部材
54  熱伝導性部材
60  フレーム
61  実装基板
100 ロボット
101 取得部
102 通信制御部
103 格納部
104 認証部
105 登録部
106 開始制御部
107 モータ制御部
108 接近検出部
109 出力部
110 ヒータ制御部
111 可変機構制御部
112 表示制御部
113 音声制御部
114 発光制御部
131 CPU
132 ROM
133 RAM
134 HDD/SSD
135 機器接続I/F
136 通信I/F
150 登録情報
191 腹部
200 ユーザ
201 撮影用光源
202 波長フィルタ
203 レンズ
204 撮像素子
300、300a、300b、300c ヒータモジュール
A   システムバス
B   生体情報
Bd1 第1境界
Bd2 第2境界
Bd3 第3境界
C1  第1静電容量信号
C2  第2静電容量信号
F1a 右肩部フレーム
F2a 右上腕部フレーム
F3a 右肘部フレーム
F4a 右前腕部フレーム
F1b 左肩部フレーム
F2b 左上腕部フレーム
F3b 左肘部フレーム
F4b 左前腕部フレーム
F1c 頸部フレーム
F2c 顔部フレーム
Im  撮影画像
Ms  発射波
Mr  反射波
M1  接近情報
M1a 右肩部サーボモータ
M2a 右上腕部サーボモータ
M3a 右肘部サーボモータ
M4a 右前腕部サーボモータ
M1b 左肩部サーボモータ
M2b 左上腕部サーボモータ
M3b 左肘部サーボモータ
M4b 左前腕部サーボモータ
M1c 頸部サーボモータ
M2c 顔部サーボモータ
N1~N2 指令
R   反射光
S   触覚信号
T1  ロボット温度情報
T2  ユーザ温度情報

Claims (10)

  1.  保護対象物 と、
     前記保護対象物の周囲に配置され、印加電圧または印加電流に応じて発熱する可撓性を有するヒータと、
     前記保護対象物と前記ヒータの間に配置される断熱部材と、を有する、ヒータモジュール。
  2.  前記ヒータは、前記印加電圧または前記印加電流に応じて発熱する導電性繊維を含む、請求項1に記載のヒータモジュール。
  3.  前記ヒータの外側に絶縁性部材をさらに有する、請求項1または請求項2に記載のヒータモジュール。
  4.  前記保護対象物が、ロボットを動作させる駆動部、電気回路、電子回路およびプロセッサの少なくとも1つを含む、請求項1または請求項2に記載のヒータモジュール。
  5.  前記ヒータに前記印加電圧または前記印加電流を供給する供給部を有し、
     前記供給部は、前記ヒータにおける一部の領域のみに前記印加電圧または前記印加電流を供給する、請求項1または請求項2に記載のヒータモジュール。
  6.  熱伝導性部材をさらに有し、
     前記熱伝導性部材の面積は、前記ヒータの面積よりも広い、請求項1または請求項2に記載のヒータモジュール。
  7.  ユーザに接触可能なロボットであって、
     請求項1または請求項2に記載のヒータモジュールを有する、ロボット。
  8.  前記保護対象物は、前記ロボットを動作させる駆動部、電気回路、電子回路およびプロセッサの少なくとも1つを含む、請求項7に記載のロボット。
  9.  前記ロボットに前記ユーザが接触または接近したことに関する情報を取得する検出部と、
     前記検出部が取得した前記情報に基づき、前記ヒータの動作を制御する制御部と、を有する、請求項7に記載のロボット。
  10.  前記断熱部材は、弾性体および多孔体の少なくとも1つを含む、請求項7に記載のロボット。
PCT/JP2023/035073 2022-09-29 2023-09-27 ヒータモジュール、およびロボット WO2024071170A1 (ja)

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0394294U (ja) * 1990-01-16 1991-09-26
JPH09215869A (ja) * 1996-02-08 1997-08-19 Hideko Kagawa 縫いぐるみおもちゃ
JP2005169509A (ja) * 2003-12-05 2005-06-30 Victor Co Of Japan Ltd ロボット
JP2007183036A (ja) * 2006-01-06 2007-07-19 Fujitsu General Ltd 面状電気暖房器
JP2018047163A (ja) * 2016-09-23 2018-03-29 カシオ計算機株式会社 ロボット、ロボットの制御方法及びプログラム
JP2021136228A (ja) * 2020-02-27 2021-09-13 小森 齋覚 発熱保温体および該発熱保温体を用いた人体加温機構

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0394294U (ja) * 1990-01-16 1991-09-26
JPH09215869A (ja) * 1996-02-08 1997-08-19 Hideko Kagawa 縫いぐるみおもちゃ
JP2005169509A (ja) * 2003-12-05 2005-06-30 Victor Co Of Japan Ltd ロボット
JP2007183036A (ja) * 2006-01-06 2007-07-19 Fujitsu General Ltd 面状電気暖房器
JP2018047163A (ja) * 2016-09-23 2018-03-29 カシオ計算機株式会社 ロボット、ロボットの制御方法及びプログラム
JP2021136228A (ja) * 2020-02-27 2021-09-13 小森 齋覚 発熱保温体および該発熱保温体を用いた人体加温機構

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