(57)【要約】【課題】  稼働環境や用途に適した臀部を備えた実用性の高い人型ロボットを提供することを目的とする。【解決手段】  人型ロボット１０１の下部胴体１０４の背面に稼働環境や用途に応じて、着脱可能型臀部３０１を適宜装着する。例えば、椅子に座るのに適した構造を有する着脱可能型臀部３０１を用意し、これを人型ロボット１０１の下部胴体１０４の背面に装着する。こうすることで、重機等の運転席５００において、人型ロボット１０１を椅子５０１に座らせ、手足を使った運転操作を行わせることができる。また、人型ロボット１０１に通常の椅子５０４に安定して座ることができる機能を与えることができる。この発明によれば、着座する機能に優れた実用性の高い人型ロボットを得ることができる。【選択図】  図５
2006305642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人型ロボットの下部胴体と、
この下部胴体に取り付けられた着脱可能な着脱可能型臀部と
を備え、
前記着脱可能型臀部は、保護機能、着座機能、着座状態での移動機能、転倒対応機能、および収納機能の少なくとも一つの機能を備えていることを特徴とする人型ロボット。
【請求項２】
前記着脱可能型臀部は、
（１）前記下部胴体の背面に取り付けられる取り付け部と、
（２）前記取り付け部から延在する延在部と、
（３）着座時に前記延在部が着座する対象面に接触する部位と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の人型ロボット。
【請求項３】
前記着脱可能型臀部は、
（１）前記下部胴体の背面に取り付けられる取り付け部と、
（２）前記取り付け部から延在する延在部と、
（３）前記延在部に取り付けられる車輪と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の人型ロボット。
【請求項４】
前記着脱可能型臀部は、
（１）前記下部胴体の背面に取り付けられる取り付け部と、
（２）前記取り付け部から延在する延在部と、
（３）前記延在部に構成される湾曲形状部と
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の人型ロボット。
【請求項５】
前記着脱可能型臀部は、内部に収納スペースを備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の人型ロボット。
【請求項６】
人型ロボットの下部胴体に着脱可能な着脱可能型臀部であって、保護機能、着座機能、着座状態での移動機能、転倒対応機能、および収納機能の少なくとも一つの機能を備えていることを特徴とする着脱可能型臀部。
【請求項７】
前記着脱可能型臀部は、
（１）前記下部胴体の背面に着脱可能に取り付けられる取り付け部と、
（２）前記取り付け部から延在する延在部と、
（３）人型ロボットの着座時に前記延在部が着座する対象面に接触する部位と
を備えていることを特徴とする請求項６に記載の着脱可能型臀部。
【請求項８】
前記着脱可能型臀部は、
（１）前記下部胴体の背面に着脱可能に取り付けられる取り付け部と、
（２）前記取り付け部から延在する延在部と、
（３）前記延在部に取り付けられる車輪と
を備えていることを特徴とする請求項６に記載の着脱可能型臀部。
【請求項９】
前記着脱可能型臀部は、
（１）前記下部胴体の背面に着脱可能に取り付けられる取り付け部と、
（２）前記取り付け部から延在する延在部と、
（３）前記延在部に構成される湾曲形状部と
を備えていることを特徴とする請求項６に記載の着脱可能型臀部。
【請求項１０】
前記着脱可能型臀部は、内部に収納スペースを備えていることを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載の着脱可能型臀部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人型ロボットの臀部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
２足で歩行し、人間と同様の身体的な機能を発揮する人型ロボットが開発されている。このような人型ロボットには、多種多様な使用目的が考えられている。例えば、建築現場や土木工事現場での補助、老人介護や医療介護の補助、その他人間の代わりに何かの作業を行わせることが考えられている。また、人体への悪影響が懸念される有害物質で汚染された場所（または汚染の危険性がある場所）での作業を人型ロボットに行わせることも考えられている。
【０００３】
さらに人型ロボットは、人間の手足を使った作業と同様な作業を行わせることが可能であるので、例えば重機の操作や人間が操作する目的で作られた機器の操作を人間の代わりに行わせることも考えられている。
【０００４】
人型ロボットの場合、２足歩行を可能とする関係から、転倒の問題に対応することが重要となる。この技術に関しては、例えば特許文献１に記載された技術がある。特許文献１には、転倒しても起き上がり易いような背中の構造が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１５７９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者らの研究によれば、このような人間の代わりに人型ロボットに作業を行わせようとする場合、転倒の問題だけではなく、行わせようとする作業や稼働させる環境に応じた身体的な機能が重要であることが判明している。
【０００６】
特にこの身体的な機能において重要なのは、座るという動作に関係する機能である。例えば、人間の臀部には、着座状態（座った状態）において安定な姿勢を維持する機能、転倒した際に衝撃を緩和するクッション機能、座るという動作を行う際に、着座する場所（例えば床や椅子）に対するクッション機能やそこに身体をなじませる機能、あるいは座った状態において身体を微妙にずらす機能、といった各種の機能がある。
【０００７】
従来の人型ロボットにおいては、特にこの点に関して配慮はされていなかった。例えば、人間と同じように着座できるように、人型ロボットの臀部が設計されている訳ではなかった。また人型ロボットの実用性を考えた場合、人型ロボットには、着座した状態で各種の作業を行える機能も必要とされるが、この点を考慮して臀部の構造が設計されている訳ではなかった。
【０００８】
このように、人型ロボットの実用性、つまり人型ロボットに人間の作業を代行させることを考えた場合、臀部の機能が重要となる。しかしながら、上述したように臀部の機能には複数あり、一つのものでそれらの機能を追求することは困難であった。このような背景において、本発明は、稼働環境や用途に適した臀部を備えた実用性の高い人型ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の人型ロボットは、人型ロボットの下部胴体と、この下部胴体に取り付けられた着脱可能な着脱可能型臀部とを備え、前記着脱可能型臀部は、保護機能、着座機能、着座状態での移動機能、転倒対応機能、および収納機能の少なくとも一つの機能を備えていることを特徴とする。
【００１０】
下部胴体というのは、人型ロボットの胴体の下半身部分に相当する部位のことである。通常、下部胴体には、２本の脚が連結されている。
【００１１】
本発明によれば、人型ロボットの作業環境や作業目的に応じて、人型ロボットの臀部を交換することができる。それにより、人間が行う作業を手伝ったり、人間に代わって各種の作業を行ったりする人型ロボットの実用性をより高くすることができる。また、作業環境や用途に適した臀部を装着すればよいので、コスト増を招かず要求される臀部機能を適宜選択することができる。このため、臀部を取り替えることで、１台の人型ロボットを色々な環境や用途に応じて使い分けることができる。
【００１２】
着脱可能型臀部は、（１）下部胴体の背面に取り付けられる取り付け部と、（２）前記取り付け部から延在する延在部と、（３）着座時に前記延在部が着座する対象面に接触する部位とを備えている構成を採用することは好ましい。
【００１３】
この態様によれば、着座時に安定した着座姿勢を保つことができる着座機能を得ることができる。例えば、着座した状態において腕を動かして各種の作業を行う場合、色々な動作を行っても着座姿勢を保つことが重要になるが、この態様によれば、この要求に応えることができる。
【００１４】
また、この態様によれば、着座状態において、着脱可能型臀部を着座する対象面に接触させることで、人型ロボットの股関節部分を着座する対象面に接触させずに済む姿勢をとることができる。このため、着座姿勢において脚部の動作が拘束されることがない構成を実現でき、支持脚ではない脚を遊脚状態として自由に動かすことができる。例えば、着座した状態において、一方の片足を床等に接触させて着座姿勢を支持し、他方の片足をフリーな状態として、ペダルを踏むなどの作業を行うことができる。
【００１５】
本発明において、着脱可能型臀部は、（１）下部胴体の背面に取り付けられる取り付け部と、（２）前記取り付け部から延在する延在部とを備え、（３）前記延在部に車輪を備えていることは好ましい。
【００１６】
この態様によれば、着座した姿勢において、歩行動作によらない移動を人型ロボットに行わせることができる。例えば、床や地面に着脱可能型臀部の車輪を接触させることで、姿勢を低くしての荷物の牽引作業といった従来の人型ロボットでは困難であった作業を行わせることができる。また例えば人型ロボットに座った姿勢で作業を行わせるような場合に、煩雑な動作を行わせることなく簡単に移動することが可能となる。
【００１７】
また、この態様によれば、床や地面に着脱可能型臀部の車輪を接触させた低姿勢状態での作業中においても、人型ロボットの頭部の向きを起立状態とほぼ同等の状態に保つことができる。このため、頭部にカメラを備え、その撮像画像を利用して動作を制御する人型ロボットにおいて、起立時と同様な首軸の可動を行わせることができる。このことは、上述した低姿勢での作業時における人型ロボットの視認性（視覚情報取得能力）を確保する上で有用となる。
【００１８】
この態様において、衝撃吸収機構を介して着脱可能型臀部に車輪を保持することは好ましい。こうすることで、車輪が受ける衝撃がそのままロボット本体に伝わることが防止される。またこの構成は、転倒時におけるショック吸収機能としても作用する。この衝撃吸収機構としては、自動車等のサスペンション（懸架装置あるいは緩衝装置）の機構を利用することができる。
【００１９】
本発明において、着脱可能型臀部は、（１）下部胴体の背面に取り付けられる取り付け部と、（２）前記取り付け部から延在する延在部と、（３）前記延在部に湾曲形状部とを備えていることは好ましい。
【００２０】
この態様によれば、着座機能および／または転倒対応機能を効果的に発現させることができる。例えば、丁度人型ロボットが地面に腰を下ろした状態において、下部胴体から延在する延在部に構成された湾曲形状部の外側面が、地面に接触し、図１１に例示するような安定した着座姿勢が確保される。また、この延在部に構成された湾曲形状部は、後方への転倒時に丁度尻餅をつくような格好で姿勢を維持し、また転倒時の衝撃を緩和する機能を有する。また、この態様においても、着座姿勢において人型ロボットの頭部の向きを起立状態とほぼ同等の状態に保つことができる。
【００２１】
この態様において、着脱可能型臀部の一部または全部、特に取り付け部から例えば下方に延在する延在部に構成された湾曲形状部を弾性材料で構成し、着脱可能型臀部自体に衝撃吸収機能を備えさせてもよい。この湾曲形状部は、後方への転倒時に衝撃を受けて効果的に変形するので、高い衝撃吸収機能を得ることができる。
【００２２】
着脱可能型臀部は、内部に収納スペースを備えていることは好ましい。この態様によれば、臀部に荷物等の収納機能を有した人型ロボットを得ることができる。
【００２３】
この態様によれば、例えば工事作業の補助を人型ロボットに行わせる場合に作業者が必要とする工具や部品等をそこに収納することができる。この場合、人型ロボットに可動型工具箱や可動型部品箱としての機能を与えることができる。収納する物は、特に限定されないが、例えば通信機器等の電子機器、発電装置やバッテリーであってもよい。また収納する物は、燃料、液体、またはガス等を入れた容器やボンベのような物であってもよい。
【００２４】
本発明において、着座機能は、下部胴体および／または下部胴体に連結された脚部と協同することにより、着座する対象面に対する接触面を確保し、着座姿勢を安定化する機能であることは好ましい。
【００２５】
この態様によれば、着座時において、着脱可能型臀部の一部と、下部胴体および／または下部胴体に連結された脚部の一部が着座する対象面（腰掛ける対象：例えば椅子）に接触する。これにより、着座する対象面への接触部分が複数になり、また接触面積が確保され、着座した姿勢の安定性をより高くすることができる。
【００２６】
以上説明した態様によれば、着脱可能型臀部の人型ロボットへの着脱機構を共通にすることで、必要に応じて複数種類用意した着脱可能型臀部の中から目的に応じたものを選択し、適宜人型ロボットに装着することが可能となる。こうすることで、稼動環境や使用目的に応じた最適な臀部を備えた人型ロボットを得ることができる。この着脱可能型臀部の着脱は、作業現場において簡単に行うことができるので、コスト増を招かずに必要とする機能を適宜選択し、稼働環境や作業内容に合わせた臀部の機能を人型ロボットに与えることができる。
【００２７】
本発明は、人型ロボットの下部胴体に着脱可能な着脱可能型臀部として把握することもできる。すなわち、本発明の着脱可能型臀部は、人型ロボットの下部胴体に着脱可能な着脱可能型臀部であって、保護機能、着座機能、着座状態での移動機能、転倒対応機能、および荷物収納機能の少なくとも一つの機能を備えていることを特徴とする。この発明によれば、ロボットに着脱可能な臀部として上述したような優位性を備えた着脱可能型臀部が提供される。
【００２８】
上記の着脱可能型臀部が、（１）前記下部胴体の背面に着脱可能に取り付けられる取り付け部と、（２）前記取り付け部から延在する延在部と、人型ロボットの着座時に前記延在部が着座する対象面に接触する部位とを備えていることは好ましい。この態様によれば、着座に適した着脱可能型臀部が提供される。
【００２９】
上記着脱可能型臀部が、（１）前記下部胴体の背面に着脱可能に取り付けられる取り付け部と、（２）前記取り付け部から延在する延在部と、（３）前記延在部に取り付けられる車輪とを備えていることは好ましい。この態様によれば、着座状態において車輪を使った移動を行うことができる機能を備えた着脱可能型臀部が提供される。
【００３０】
上記着脱可能型臀部が、（１）前記下部胴体の背面に着脱可能に取り付けられる取り付け部と、（２）前記取り付け部から延在する延在部と、（３）前記延在部に構成される湾曲形状部とを備えていることは好ましい。この態様によれば、転倒時の衝撃が緩和される転倒対応機能を備えた着脱可能型臀部が提供される。
【００３１】
上記着脱可能型臀部が、内部に収納スペースを備えていることは好ましい。この態様によれば、工具等を収納する機能を備えた着脱可能型臀部が提供される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、稼働環境や用途に適した臀部を人型ロボットに装着することで、人型ロボットの実用性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
１．第１の実施形態  
図１は、本発明を利用した人型ロボットの概要を示す斜視図である。図１（Ａ）は、ロボット自身から見て右後方斜め上の方向から見た斜視図であり、図１（Ｂ）は、同様に左前方斜め上の方向から見た斜視図である。図１に示す人型ロボット１０１は、頭部１０２、上部胴体１０３、下部胴体１０４、右腕１０５、左腕１０６、右脚１０７および左脚１０８を備えている。
【００３４】
上部胴体１０３は、人体でいうと腹部から上の胸郭に相当する。上部胴体１０３には、各種の動作を制御する制御系の装置が主に格納され、その上部には頭部１０２が備えられ、その左右には、右腕１０５および左腕１０６が連結されている。また、頭部１０２には、カメラが配置されている。歩行や手足を用いた各種の動作においては、このカメラが撮像した画像に基づく視覚情報が利用される。
【００３５】
下部胴体１０４は、人体でいうと腰回り部分に相当する。下部胴体１０４には、動力源となるバッテリーが格納され、その下部には右脚１０７および左脚１０８が連結されている。この構成において、図１における下部胴体１０４の背面部分が本体側臀部となる。
【００３６】
上部胴体１０３と下部胴体１０４とは、上部胴体１０３を下部胴体１０４に対してヨー軸回転（上下軸線周り）させることが可能で、さらに上部胴体１０３を前後に傾けるピッチ軸回転（左右軸線周り）を行うことが可能な可動軸１１２（図２参照）によって連結されている。なお、この可動軸１１２について後述する。
【００３７】
図１には、本体側臀部に機動性を重視した着脱可能型臀部２０１を装着した状態が示されている。ここで例示する着脱可能型臀部２０１は、歩行機能を最優先した機動性重視のタイプである。機動性を重視するために、着脱可能型臀部２０１は薄く軽量な構造となっている。
【００３８】
以下、着脱可能型臀部２０１の人型ロボット１０１への装着構造の一例を説明する。図２は、着脱可能型臀部２０１の取り付け構造を示す斜視図である。図２には、図１における人型ロボット１０１の上部胴体１０３を下部胴体１０４から取り外した状態が示されている。ここで図２（Ａ）は、上部胴体１０３が取り外された人型ロボットを、図１（Ｂ）と同じ左斜め上前方から見た斜視図である。図２（Ｂ）は、上部胴体１０３が取り外された人型ロボットを、図１（Ａ）と同じ右斜め上後方から見た斜視図である。
【００３９】
図２には、下部胴体１０４、下部胴体１０４に連結された右脚１０７および左脚１０８、下部胴体１０４と上部胴体１０３（図１参照）とを連結する可動軸１１２、後述する取り付け方法により下部胴体１０４の本体側臀部２０８（下部胴体１０４の背面）に固定される着脱可能型臀部２０１が示されている。
【００４０】
可動軸１１２は、下部胴体１０４に対して上部胴体１０３（図１参照）をヨー軸回転（上部胴体を下部胴体に対して左右に捻る動作）を行わせる機能と、下部胴体１０４に対して上部胴体１０３をピッチ軸回転（上部胴体を下部胴体に対して前後に傾ける動作）を行わせる機能を与える連結可動軸である。
【００４１】
本体側臀部２０８には、開口２０９が形成されており、この開口２０９から下部胴体１０４内に格納されている機器にアクセスすることができる。図２（Ｂ）には、開口２０９からバッテリーへの充電を行う際などに利用される受け側コネクタ２１０が示されている。
【００４２】
着脱可能型臀部２０１には、２カ所の貫通孔２０２と３個の突出ピン２０５が設けられている。また、本体側臀部２０８には、突出ピン２０５に対応した３カ所の位置決め孔２０６と、固定部材２０３がそれぞれ挿入される固定用孔２０４が形成されている。
【００４３】
固定部材２０３は、クイックリリースファスナと呼ばれるもので、ピン状の構造を有し、先端部分に相手部材が引っ掛かる凸部を備えている。固定部材２０３を所定構造の固定用孔２０４に挿入し回転させると、先端が孔の内部構造に掛合し、孔から引き抜けなくなる。同様の機能は、螺子によって実現することもできる。
【００４４】
固定用孔２０４は、固定部材２０３の受け構造であり、上述した固定部材２０３を差し込み、固定部材２０３を回転させると、固定部材が引き抜けなくなる構造を有している。なお、固定部材２０３を固定用孔２０４から引き抜くには、固定時と逆方向に固定部材２０３を回転させ、掛合状態を解除すればよい。
【００４５】
本体側臀部２０８への着脱可能型臀部２０１の装着は、まず突出ピン２０５を位置決め孔２０６に位置あわせし、さらに突出ピン２０５が位置決め孔２０６にそれぞれ挿入されるように、着脱可能型臀部２０１を本体側臀部２０８に押し付ける。その後、貫通孔２０２を介して固定用孔２０４に固定部材２０３を挿入し、さらに固定部材２０３を回転することで、固定用孔２０４から固定部材２０３を引き抜けないようにする。こうして、本体側臀部２０８への着脱可能型臀部２０１の装着が行われる。なお、本体側臀部２０８からの着脱可能型臀部２０１の取り外しは、これと逆の作業を行えばよい。
【００４６】
着脱可能型臀部の人型ロボットへの固定方法としては、上記の例に限定されず、面ファスナによる方法、マグネットによる方法、嵌め込み式構造による方法、これら方法の複数を組み合わせた方法を挙げることができる。
【００４７】
２．第２の実施形態
本実施形態は、人型ロボットに着座機能を優先した着脱可能型臀部を装着した例である。図３は、本実施形態における人型ロボットの概要を示す側面図（Ａ）および背面図（Ｂ）である。図４は、本実施形態における着脱可能型臀部を右後方斜め上方向から見た斜視図（Ａ）、左前方斜め上方向から見た斜視図（Ｂ）、背面図（Ｃ）、上面図（Ｄ）、および側面図（Ｅ）である。ここで、後方や背面というのは、人型ロボットの後方や背面を基準として考えている。
【００４８】
図３には、下部胴体１０４の背面（本体側臀部）に着座機能を優先した着脱可能型臀部３０１を装着した状態が示されている。この着脱可能型臀部３０１は、下部胴体１０４の背面に取り付けられ、さらにその取り付け部から下方に延在する延在部３０２、そしてこの延在部３０２の先端（下端）に平坦部３０３を備えている。
【００４９】
この着脱可能型臀部３０１を人型ロボット１０１に装着した場合、着座した状態において、平坦部３０３が着座する対象面（例えば椅子の座面）に接触する。平坦部３０３は、平坦な構造を備えており、着座した状態において、着座する対象面との接触面積を大きく確保できるようになっている。こうすることで、着座状態における安定性を確保することができる。
【００５０】
着脱可能型臀部３０１の背面には、固定部材３０５を挿入するための開口３０６が形成されている。着脱可能型臀部３０１の下部胴体１０４への装着は、装着面３０４を下部胴体１０４の背面に押し当て、固定部材３０５を開口３０６から図示しない下部胴体側の固定用孔に挿入することで行われる。なお、装着機構の詳細は、図２に示す例と同じである。
【００５１】
以下、着座した状態の一例を説明する。図５（Ａ）は、人型ロボット１０１が重機の運転席５００の椅子５０１に座り、重機を運転している様子を示す側面図である。図５（Ｂ）は、人型ロボット１０１が普通の椅子５０４に腰掛けた状態を示す側面図である。
【００５２】
図５（Ａ）に示す状態では、人型ロボット１０１が着脱可能型臀部３０１の平坦部３０３を椅子５０１の被着座面５１０ａに乗せることで着座した状態が示されている。また、人型ロボット１０１が椅子５０１に着座した状態において、左脚１０８を運転席の床に接触させ、右脚１０７を用いてペダル５０３を操作し、さらに左手１０６を用いてハンドル５０２を操作している状態が示されている。
【００５３】
図５（Ａ）に示すように、着脱可能型臀部３０１を利用することで、椅子に座り易い構造を備えた人型ロボットを得ることができる。こうすることで、人型ロボットに重機等の運転を人間に代わって行わせる場合の実用性を高めることができる。
【００５４】
特にこの態様においては、着座状態において、着脱可能型臀部３０１が椅子５０１に接触し、人型ロボット１０１の股関節部分１０４ａ（下部胴体１０４と脚部１０７および１０８とを連結する関節部分）が椅子５０１に接触しない状態にすることができる。このため、片方の脚を床面等に接触させ、バランスをとったとしても、残りの一方の脚の動きが束縛されず、この脚を自由に使うことができる。例えば、図５に例示するように、自由に使える右脚１０７を用いてペダル５０３を操作することができる。
【００５５】
図５（Ｂ）には、人型ロボット１０１を普通の椅子５０４に座らせた状態が示されている。着脱可能型臀部３０１を利用することで、こうした人間用の椅子への着座を安定した状態で行うことができる。これにより、人型ロボットに人間用の椅子に座っての軽作業等を行わせる場合の実用性を高めることができる。また、日常生活の中での人型ロボットの利用を考えた場合における人間生活への親和性を高めることができる。
【００５６】
図５に示す着座状態においては、椅子に着脱可能型臀部３０１の平坦部３０３のみを接触させ、さらに手足を用いてバランスを維持するが、下部胴体１０４の一部や脚の太股裏側の部分を椅子に接触させ、着座姿勢を保つようにしてもよい。
【００５７】
また、同じ着座機能を優先するのであっても、寸法や材質を異ならせた着脱可能型臀部３０１を複数用意してもよい。こうすることで、着座する相手部材や椅子の種類に合わせた最適な寸法、構造あるいは材質を選択した着脱可能型臀部３０１を適宜選択することができる。
【００５８】
ここでは、椅子に腰掛ける例を説明したが、この構成によれば、人間と同様に適当な場所に軽く腰掛けるといった動作が可能である。このことは、人間への親和性を重視した人型ロボットの実用性を高める上で有意なこととなる。
【００５９】
３．第３の実施形態
本実施形態においては、人型ロボット１０１に着座姿勢において移動可能な機能を有する着脱可能型臀部を装着した例を説明する。図６は、本実施形態における人型ロボットの概要を示す側面図（Ａ）および背面図（Ｂ）である。図７は、本実施形態における着脱可能型臀部を右後方斜め上方向から見た斜視図（Ａ）、左前方斜め上方向から見た斜視図（Ｂ）、背面図（Ｃ）、上面図（Ｄ）、および側面図（Ｅ）である。ここで、後方や背面というのは、人型ロボットの後方や背面を基準として考えている。
【００６０】
図７に示す着脱可能型臀部６０１は、ロボット本体への装着面６０４から下方に延在した延在部６０１ａを備え、その下端部分に車輪６０２を備えている。この車輪６０２は、人型ロボット１０１が着座した姿勢において、着座する対象に接触する。
【００６１】
着脱可能型臀部６０１の背面（人型ロボット１０１から見た場合の背面）には、固定部材６０５を挿入するための開口６０３が形成されている。着脱可能型臀部６０１の下部胴体１０４への装着は、装着面６０４を下部胴体１０４の背面に押し当て、固定部材６０５を開口６０３から図示しない下部胴体側の固定用孔に挿入することで行われる。なお、装着機構の詳細は、図２に示す例と同じである。
【００６２】
以下、着脱可能型臀部６０１の機能の一例を説明する。図８は、人型ロボットが荷物を積んだ台車を引っ張る作業を行っている様子を示す側面図である。図８には、高さの低い坑道のような通路８０１において、人型ロボット１０１が姿勢を低くして、台車８０２を引っ張る作業を行っている様子が示されている。
【００６３】
この場合、人型ロボット１０１は、両足を前方に出し、同時に腰を落とすように下部胴体１０４の位置を下げ、着脱可能型臀部６０１の車輪６０２を通路８０１の床面８０１ａに接触させる。そして、右腕１０５先端の手先部１０５ａおよび左腕１０６先端の手先部１０６ａによって台車８０２に固定された台車操作用アーム８０３先端のハンドル８０４を握る。この状態で右脚１０７および左脚１０８を用いて、床面８０１ａを蹴ることで、台車８０２を矢印８０５の方向に移動させることができる。
【００６４】
この移動の際、車輪６０２が床面８０１ａを転がり、人型ロボット１０１は中腰姿勢のバランスを取りつつスムーズに移動を行うことができる。
【００６５】
従来の人型ロボットでは、図８に示すような姿勢で台車を引くといった作業を安定して行うことは困難であったが、車輪６０２の付いた着脱可能型臀部６０１を利用することで、この困難な作業を安定して簡単に行うことができる。
【００６６】
またこの態様は、図８に例示するような腰を落とした状態での着座姿勢を安定に保つことができる機能も有している。人間が各種の作業を行う場合において、天井が低い、障害物がある、といった理由のために姿勢を低くしければならない場合がある。このような制限がある場合に、図８に示すような姿勢を容易にとることができる本実施形態の態様は有用となる。
【００６７】
また、この態様によれば、図８に示すように、人型ロボット１０１の頭部１０２の向きを起立状態とほぼ同等の状態に保つことができる。このため、図８に示すような低姿勢における頭部１０２を支える首軸の可動を起立時と同様に行わせることができる。これにより、図８に示すような低姿勢をとった状態での作業時における人型ロボット１０１の視認性（視覚情報取得能力）を起立時と同様に確保することができる。このことは、人型ロボット１０１に、図８に示すような低姿勢をとらせて各種の作業を行わせる場合に有用となる。
【００６８】
本実施形態において、車輪６０２を適当なサスペンション機構を介して着脱可能型臀部６０１に装着することが好ましい。こうすることで、車輪６０２が衝撃吸収能力を備えた構成を実現でき、不要な振動や衝撃がロボット本体に伝わることを抑制することができる。
【００６９】
また、車輪６０２をモータ等によって駆動できる駆動手段を備えた駆動輪としてもよい。この場合、図８に示すような姿勢における移動に際して、車輪６０２をモータ等によって駆動し回転させることで、移動を補助することができる。図８に示すような姿勢での移動においては、脚部に加えて車輪６０２の駆動力を利用することで、より確実な安定した移動を行うことができる。特に台車８０２を牽引するような力仕事を行う場合には、この構成が有効となる。
【００７０】
また、車輪６０２の回転に制動を加える制動手段（ブレーキ）、あるいは車輪６０２が回転しないようにロックするロック機構を備えてもよい。例えば人型ロボット１０１が、図８に示すような姿勢を斜面において維持したい場合、車輪６０２が抵抗無く回転してしまうことは好ましくない。このような場合は、車輪６０２を回転し難くしたり、ロックしたりすることで姿勢を維持する機能を強化することができる。また、図８に示すような姿勢で脚部を先にして斜面を滑り降りるような場合、車輪６０２に制動を加えることで、滑り降りるスピードや姿勢を制御する作用を得ることができる。
【００７１】
４．第４の実施形態
本実施形態は、着座機能と転倒対応機能を備えた着脱可能型臀部を人型ロボットに装着した例である。図９は、本実施形態における人型ロボットの概要を示す側面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。図１０は、本実施形態における着脱可能型臀部を右後方斜め上方向から見た斜視図（Ａ）、左前方斜め上方向から見た斜視図（Ｂ）、背面図（Ｃ）、上面図（Ｄ）、および側面図（Ｅ）である。ここで、後方や背面というのは、人型ロボットの後方や背面を基準として考えている。
【００７２】
図９に示す着脱可能型臀部９０１は、ロボット本体への取り付け面９０５（図１０参照）から下方に延在しつつロボット正面方向に湾曲した略Ｊ型の断面形状を有する着座姿勢支え部９０２を備えている。着座姿勢支え部９０２の背面側は、湾曲し、そして傾斜した湾曲傾斜部分９０２ａを備えており、人間が腰を下ろすように下部胴体１０４を床や地面に下ろした際に、この部分が床や地面に接触し、支えとなる。
【００７３】
湾曲傾斜部分９０２ａは、湾曲しそして傾斜しているので、例えば図１１に示すように下部胴体１０４を床や地面に下ろした際に、床や地面に対するがたつきのない接触状態を得ることができ、そのために姿勢のバランスを保つことが極めて容易になる。また、着座姿勢支え部９０２は、地面や床面への着座姿勢を安定にする機能に加えて、転倒時に起き上がりを容易にする機能、さらには転倒時の衝撃を緩和する機能も有する。
【００７４】
着脱可能型臀部９０１の背面には、固定部材９０４を取り付けるための窪み９０３および開口９０６が形成されている。着脱可能型臀部９０１の下部胴体１０４への装着は、装着面９０５を下部胴体１０４の背面に押し当て、固定部材９０４を窪み９０３から開口９０６へ通して図示しない下部胴体１０４の固定用孔に挿入することで行われる。なお装着構造の詳細は、図２に示す例と同じである。
【００７５】
以下、着脱可能型臀部９０１の着座機能について説明する。ここでは、地面に着座した状態の一例を説明する。図１１は、人型ロボット１０１が不整地９１１に尻餅をついたような状態で着座している例を示す側面図である。
【００７６】
この例では、人間が地面に腰を下ろすように、下部胴体１０４を不整地９１１に下ろした状態において、着座姿勢支え部９０２背面の湾曲傾斜部分９０２ａが不整地９１１に接触し、姿勢のバランスが確保されている。
【００７７】
野外や室内での軽作業において、このような姿勢を取ることはしばしばある。したがって、着脱可能型臀部９０１を人型ロボット１０１に装着し、図１１に示すような姿勢を容易に安定してとることができるようにすることは、人間に代わって各種の作業を行うことを目的とする人型ロボットの実用性を高める上で極めて有意なこととなる。
【００７８】
また、この態様によれば、図１１に示すように、人型ロボット１０１の頭部１０２の向きを起立状態とほぼ同等の状態に保つことができる。このため、図１１に示すような低姿勢において、頭部１０２を支える首軸の可動を起立時と同様に行わせることができる。これにより、図１１に示すような低姿勢をとった状態での作業時における人型ロボット１０１の視認性（視覚情報取得能力）を起立時と同様に確保することができる。このことは、人型ロボット１０１に、図１１に示すような低姿勢をとらせて各種の作業を行わせる場合に有用となる。
【００７９】
また、着脱可能型臀部９０１を装着した場合、仮に人型ロボット１０１がバランスを崩して後ろに倒れた場合に、着座姿勢支え部９０２が支えになって尻餅をつく状態以上に姿勢が崩れるのを抑制することができる。完全に後ろに倒れてしまい、上部胴体１０３が完全に床や地面についた状態（仰向けの状態）になると、起き上がり直立するのに多少複雑な動作と多少の時間が必要とされる。これに対して、尻餅をついた状態から直立する場合は、動作はよりシンプルであり、要する時間も短くて済む。したがって、着脱可能型臀部９０１を装着することにより、後ろへ転倒した場合に、より素早く姿勢を回復することができる優位性を得ることができる。
【００８０】
また、着座姿勢支え部９０２が略Ｊ型に湾曲しているので、後ろに転倒した際に、その勢いが転がり運動に転化され、衝撃が緩和される効果が得られる。これにより、後方への転倒時に発生する好ましくない事態の発生を防止あるいは抑制することができる。
【００８１】
また着座姿勢支え部９０２をゴム材料等の弾性材料により構成し、転倒時に着座姿勢支え部９０２において衝撃が吸収されるようにしてもよい。着座姿勢支え部９０２は湾曲しているので、それ自体が弾性を備えていると、後方への転倒時に衝撃を効果的に吸収することができる。なお、この弾性の程度は、図１１に示すような着座時には、姿勢が不安定になるような変形を生じないようなある程度の固い弾性材料を選択する必要がある。
【００８２】
また着座姿勢支え部９０２を弾性的に変形可能な構造としてもよい。例えば、着座姿勢支え部９０２を１または複数の関節構造により、弾性的に変形可能な構造とし、後方への転倒時にこの関節部分が屈曲し、衝撃が吸収されるようにしてもよい。
【００８３】
５．第５の実施形態
本実施形態は、着脱可能型臀部に収納機能を備えた場合の例である。図１２は、本実施形態における人型ロボットの概要を示す側面図（Ａ）および背面図（Ｂ）である。図１３は、本実施形態における着脱可能型臀部を右後方斜め上方向から見た斜視図（Ａ）、左前方斜め上方向から見た斜視図（Ｂ）、背面図（Ｃ）、上面図（Ｄ）、および側面図（Ｅ）である。ここで、後方や背面というのは、人型ロボットの後方や背面を基準として考えている。
【００８４】
着脱可能型臀部９２１は、その内部に収納空間９２５（図１３参照）を備えた上方が開放された箱型の構造を有している。この収納空間９２５に道具や小物等を収納することができる。また、着脱可能型臀部９２１は、下方に延在した位置に平坦部９２２を備え、そこを利用して着座を行うこともできる。
【００８５】
図示する構成においては、収納空間９２５の上方が開放されているが、ここに開閉可能な蓋を配置することもできる。人型ロボット１０１は、人間と同様に、中腰になったり屈み込んだりする姿勢をとることができるので、姿勢によっては、収納空間９２５から収納物がこぼれ落ちる場合も想定される。開閉可能な蓋を配置することで、この問題に対応することができる。
【００８６】
着脱可能型臀部９２１の背面には、固定部材９２４を取り付けるための窪み９２３および開口９２７が形成されている。着脱可能型臀部９２１の下部胴体１０４への装着は、装着面９２６を下部胴体１０４の背面に押し当て、固定部材９２４を窪み９２３から開口９２７へ通して図示しない下部胴体１０４の固定用孔に挿入することで行われる。なお装着構造の詳細は、図２に示す例と同じである。
【００８７】
また、この構成において、着脱可能型臀部９２１をゴムのような弾性部材で構成すると、中空箱形の構造と相まって、それ自体に衝撃吸収能力を発現させることができる。すなわち、人型ロボット１０１が後方に転倒した際に、収納空間９２５を有する箱形構造の着脱可能型臀部９２１が適度に変形し、その変形により転倒時の衝撃を効果的に吸収することができる。
【００８８】
以上例示した実施形態を複数組み合わせることも可能である。例えば、着脱可能型臀部３０１に収納機能を備えさせる組合せや、着脱可能型臀部６０１の延在部６０１ａの側面形状に着座姿勢支え部９０２の構造を取り入れ、着脱可能型臀部６０１に着座姿勢支え部９０２の機能を与える組合せ等を挙げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、人型ロボットに利用することができる。特に本発明は、座る機能を重視した人型ロボットに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明を利用した人型ロボットの概要を示す斜視図である。
【図２】着脱可能型臀部の取り付け構造の一例を示す斜視図である。
【図３】着脱可能型臀部を装着した人型ロボットの一例を示す側面図（Ａ）および背面図（Ｂ）である。
【図４】着脱可能型臀部の一例を示す斜視図（Ａ）、斜視図（Ｂ）、背面図（Ｃ）、上面図（Ｄ）、および側面図（Ｅ）である。
【図５】着脱可能型臀部を装着した人型ロボットが着座した状態を示す側面図である。
【図６】着脱可能型臀部を装着した人型ロボットを示す側面図（Ａ）および背面図（Ｂ）である。
【図７】着脱可能型臀部の一例を示す斜視図（Ａ）、斜視図（Ｂ）、背面図（Ｃ）、上面図（Ｄ）、および側面図（Ｅ）である。
【図８】着脱可能型臀部を装着した人型ロボットの作業の様子を示す側面図である。
【図９】着脱可能型臀部を装着した人型ロボットを示す側面図（Ａ）および背面図（Ｂ）である。
【図１０】着脱可能型臀部の一例を示す斜視図（Ａ）、斜視図（Ｂ）、背面図（Ｃ）、上面図（Ｄ）、および側面図（Ｅ）である。
【図１１】着脱可能型臀部を装着した人型ロボットが着座した様子を示す側面図である。
【図１２】着脱可能型臀部を装着した人型ロボットを示す側面図（Ａ）および背面図（Ｂ）である。
【図１３】着脱可能型臀部の一例を示す斜視図（Ａ）、斜視図（Ｂ）、背面図（Ｃ）、上面図（Ｄ）、および側面図（Ｅ）である。
【符号の説明】
【００９１】
１０１…人型ロボット、１０２…頭部、１０３…上部胴体、１０４…下部胴体、１０４ａ…股関節部分、１０５…右腕、１０５ａ…手先部、１０６…左腕、１０６ａ…手先部、１０７…右脚、１０８…左脚、１１２…可動軸、２０１…着脱可能型臀部、２０２…貫通孔、２０３…固定部材、２０４…固定用孔、２０５…突出ピン、２０６…位置決め孔、２０７…着脱可能型臀部の背面側の表面（露出側の表面）、２０８…本体側臀部、２０９…開口、２１０…バッテリーの受け側コネクタ、３０１…着脱可能型臀部、３０２…延在部、３０３…平坦部、３０４…装着面、３０５…固定部材、３０６…開口、５００…運転席、５０１…運転席の椅子、５０１ａ…椅子の被着座面、５０２…ハンドル、５０３…ペダル、５０４…椅子、６０１…着脱可能型臀部、６０１ａ…延在部、６０２…車輪、６０３…開口、６０４…装着面、６０５…固定部材、８０１…通路、８０１ａ…床面、８０２…台車、８０３…アーム、８０４…ハンドル、８０５…台車８０２の移動方向、９０１…着脱可能型臀部、９０２…着座姿勢支え部、９０２ａ…湾曲傾斜部分、９０３…窪み、９０４…固定部材、９０５…装着面、９０６…開口、９１１…不整地、９２１…着脱可能型臀部、９２２…平坦部、９２３…窪み、９２４…固定部材、９２５…収納空間、９２６…装着面、９２７…開口。
【図１】
2006305642.tif 000003
【図２】
2006305642.tif 000004
【図３】
2006305642.tif 000005
【図４】
2006305642.tif 000006
【図５】
2006305642.tif 000007
【図６】
2006305642.tif 000008
【図７】
2006305642.tif 000009
【図８】
2006305642.tif 000010
【図９】
2006305642.tif 000011
【図１０】
2006305642.tif 000012
【図１１】
2006305642.tif 000013
【図１２】
2006305642.tif 000014
【図１３】
2006305642.tif 000015