(57)【要約】【課題】  電力消費の削減や冷却性能の向上、騒音の低減等を図った人間型ロボットの冷却構造を提供する。【解決手段】  電装品ボックス６には、左側面に第１電装品ボックス側排気口４５と第２電装品ボックス側排気口４６とが前後にならんで形成され、右側面に第１電装品ボックス側吸気口４７と第２電装品ボックス側吸気口４８とが前後にならんで形成されている。両排気口４５，４６と両吸気口４７，４８は、ともに斜め後方に開口する５条のスリットからなっている。両排気口４５，４６は、その内側にプロペラ式の電装品ボックス側排気ファン４９を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体もしくは胴体背部に形成された電装品ボックスに制御用コンピュータおよび発熱部材を収納してなる人間型ロボットの冷却構造であって、
前記電装品ボックスの一方の側部に設けられた電装品ボックス側排気口と、
前記電装品ボックス側排気口の内側に設けられた電装品ボックス側排気ファンと、
前記電装品ボックスの他方の側部に設けられた電装品ボックス側吸気口と
を備えたことを特徴とする人間型ロボットの冷却構造。
【請求項２】
前記胴体の側部に設けられた胴体側排気口と、
前記胴体側排気口の内側に設けられた胴体側排気ファンと、
前記胴体の下部中央に設けられた胴体側吸気口と
を更に備えたことを特徴とする、請求項１に記載の人間型ロボットの冷却構造。
【請求項３】
前記電装品ボックス側排気ファンと前記胴体側排気ファンとの少なくとも一方は、電装品ボックスまたは胴体の内部温度に応じて作動することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の人間型ロボットの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電装品ボックスを備えた人間型ロボットの冷却構造に係り、詳しくは電力消費の削減や冷却性能の向上等を実現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の人間型ロボットが開発されている。人間型ロボットは、自動車工場等での塗装作業や組立作業に供される産業用ロボットとは異なり、腕や脚等の運動機構およびそれらの駆動用モータ以外に、バッテリや制御用コンピュータ、各種電子回路や変圧回路等の電気・電子部品も内蔵しており、二足による自立歩行や腕を用いての各種作業等を行う。人間型ロボットには、胴体の背後に電装品ボックスを一体的に設置し、胴体や電装品ボックスに制御用コンピュータや各種の電気・電子部品を収納したものがある。
【０００３】
人間型ロボットでは、その作動時に制御用コンピュータや電気・電子部品が少なからぬ熱を発生する。そのため、電装品ボックスを備えた人間型ロボットの場合、制御用コンピュータの安定した作動等を確保すべく、胴体や電装品ボックスを適切に冷却する必要がある。本出願人等は、電装品ボックスの冷却構造として、電装品ボックスのカバーの下部側面に下向きに開口する吸気口を形成する一方、カバーの上部に水平に開口する排気口を形成し、排気口の内側に排気ファンを設置してなるものを過去に提案した（特許文献１参照）。この冷却構造では、排気ファンによりカバー内の熱せられた空気を排出し、負圧になったカバー内に吸気口から外部の空気を導入することにより、電装品ボックス内を冷却することができる。
【特許文献１】特開２００２−１５４０８３号公報（段落００１３，００１４、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の冷却構造には、以下に述べるように、冷却効率等の観点から改良すべきところがあった。すなわち、カバーの側面から導入された空気（冷却風）が排気口に向けて上方に流れるため、制御用コンピュータや電気・電子部品は、その中央部分が側方部分に較べて冷却風に接触しにくく、均一に冷却されないことがあった。また、電装品ボックス内での流路が略コ字状に屈曲するため、冷却風の圧力損失が大きかった。これらのことから、制御用コンピュータや電気・電子部品の十分な冷却を図るためには、排気ファンの送風量を多くしなければならず、排気ファンが一定回転速度で常時作動することも相俟って、電力消費や騒音が大きくなることが避けられなかった。そして、人間型ロボットでは、電力の供給源が内蔵バッテリであるため、排気ファンの電力消費を抑制することが強く求められていた。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、電力消費の削減や冷却性能の向上、騒音の低減等を図った人間型ロボットの冷却構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、請求項１の発明に係る人間型ロボットの冷却構造は、胴体もしくは胴体背部に形成された電装品ボックスに制御用コンピュータおよび発熱部材を収納してなる人間型ロボットの冷却構造であって、前記電装品ボックスの一方の側部に設けられた電装品ボックス側排気口と、前記電装品ボックス側排気口の内側に設けられた電装品ボックス側排気ファンと、前記電装品ボックスの他方の側部に設けられた電装品ボックス側吸気口とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明に係る人間型ロボットの冷却構造は、請求項１に記載の人間型ロボットの冷却構造において、前記胴体の側部に設けられた胴体側排気口と、前記胴体側排気口の内側に設けられた胴体側排気ファンと、前記胴体の下部中央に設けられた胴体側吸気口とを更に備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３の発明に係る人間型ロボットの冷却構造は、請求項１または請求項２に記載の人間型ロボットの冷却構造において、前記電装品ボックス側排気ファンと前記胴体側排気ファンとの少なくとも一方は、電装品ボックスまたは胴体の内部温度に応じて作動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明に係る人間型ロボットの冷却構造によれば、冷却風が電装品ボックス内を水平に流れるため、制御用コンピュータや電気・電子部品が全体的に冷却風にさらされるようになり、排気ファンの送風量を少なくしても均一な冷却が可能となって電力消費が削減や冷却性能の向上、騒音の低減が実現される。また、請求項２の発明に係る人間型ロボットの冷却構造によれば、冷却風が胴体の下部中央から上方に向けて流れるため、制御用コンピュータや電気・電子部品が全体的に冷却風にさらされることになり、やはり均一な冷却が実現される。また、請求項３の発明に係る人間型ロボットの冷却構造によれば、例えば、電装品ボックスまたは胴体の内部温度に応じて排気ファンの回転制御を行うことで、電力消費や騒音の抑制等が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の冷却構造を適用した人間型ロボットの一実施形態を説明する。図１は実施形態に係る人間型ロボットの正面図であり、図２は実施形態に係る人間型ロボットの側面図であり、図３は実施形態に係る胴体および電装品ボックスの側面図であり、図４は図３中のＩＶ−ＩＶ階段断面図であり、図５は図３中のＶ−Ｖ断面図であり、図６は図４中のＶＩ−ＶＩ階段断面図である。
【００１１】
《実施形態の構成》
図１，図２に示すように、実施形態に係る人間型ロボット（以下、単にロボットと記す）１は、胴体２、頭部３、左右の腕４Ｌ，４Ｒ、左右の脚５Ｌ，５Ｒを備えるとともに、胴体２の背部に電装品ボックス６を背負っている。腕４Ｌ（４Ｒ）は、上腕部７Ｌ（７Ｒ）と、下腕部８Ｌ（８Ｒ）と、手部９Ｌ（９Ｒ）とから構成されている。また、脚５Ｌ（５Ｒ）は、腿部１０Ｌ（１０Ｒ）と、脛部１１Ｌ（１１Ｒ）と、足部１２Ｌ（１２Ｒ）とから構成されている。
【００１２】
胴体２と頭部３は首関節２１によって連結されている。また、上腕部７Ｌ（７Ｒ）は肩関節２２によって胴体２に連結され、上腕部７Ｌ（７Ｒ）と８Ｌ（８Ｒ）とは肘関節２３によって連結され、下腕部８Ｌ（８Ｒ）と手部９Ｌ（９Ｒ）とは手関節２４によって連結されている。そして、上腕部７Ｌ（７Ｒ）には、その長手方向中間部に上腕関節２５が設けられており、上半分に対して下半分を回転させることができるようになっている。一方、腿部１０Ｌ（１０Ｒ）は股関節２６によって胴体２に連結され、腿部１０Ｌ（１０Ｒ）と脛部１１Ｌ（１１Ｒ）とは膝関節２７によって連結され、脛部１１Ｌ（１１Ｒ）と足部１２Ｌ（１２Ｒ）とは足関節２８によって連結されている。なお、図１，図２において、各関節２２〜２８は、その中心部を破線の円で示してある。
【００１３】
図３〜図６に示すように、胴体２と電装品ボックス６とは内部空間を共有する一体品であり、胴体２の下部にはロボット１の動作制御等を行う制御用コンピュータ３１が収納されている。また、電装品ボックス６には、上部前方にＤＣ−ＤＣコンバータ３２が収納され、上部後方にバッテリ３３が収納され、下部にジャイロ３４が収納されている。なお、制御用コンピュータ３１は、図４，図６において矩形の箱として画かれているが、実際は複数枚の基盤を所定の間隔で上下方向あるいは前後方向に配置したものである。
【００１４】
胴体２には、その左右側面に胴体側排気口４１，４２が各々形成され、前部下面に胴体側吸気口４３が形成されている。図４に示すように、胴体側排気口４１，４２は、斜め後方に開口する５条のスリットからなっており、その内側にプロペラ式の胴体側排気ファン４４をそれぞれ備えている。また、胴体側吸気口４３は、胴体２の下方に左右方向に延びて開口する５条のスリットからなっている。胴体２には、図４，図６に示すように、制御用コンピュータ３１の周辺温度を検出する第１温度センサＳ１が設置されている。
【００１５】
一方、電装品ボックス６には、左側面に第１電装品ボックス側排気口４５と第２電装品ボックス側排気口４６とが前後にならんで形成され、右側面に第１電装品ボックス側吸気口４７と第２電装品ボックス側吸気口４８とが前後にならんで形成されている。第１電装品ボックス側排気口４５と第１電装品ボックス側吸気口４７とは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２およびジャイロ３４に対応した位置に形成され、第２電装品ボックス側排気口４６と第２電装品ボックス側吸気口４８とは、バッテリ３３に対応した位置に形成されている。
【００１６】
第１電装品ボックス側排気口４５および第１電装品ボックス側吸気口４７は、ともに斜め後方に開口する５条のスリットからなっている。第１電装品ボックス側排気口４５は、その内側にプロペラ式の電装品ボックス側排気ファン４９を３個備えている。電装品ボックス側排気ファン４９のうち、下方の１個はジャイロ３４に対峙しており、他の２個はＤＣ−ＤＣコンバータ３２に対峙している。第２電装品ボックス側排気口４６および第２電装品ボックス側吸気口４８は、ともに斜め後方に開口する５条のスリットからなっている。第２電装品ボックス側排気口４６は、その内側にバッテリ３３に対峙するプロペラ式の電装品ボックス側排気ファン４９を２個備えている。電装品ボックス６には、図４〜図６に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２およびバッテリ３３の周辺温度を検出する第２温度センサＳ２と、ジャイロ３４の周辺温度を検出する第３温度センサＳ３とが設置されている。
【００１７】
《実施形態の作用》
ロボット１が二足歩行や作業を行うと、腕４Ｌ，４Ｒや脚５Ｌ，５Ｒ等の駆動モータに電力供給を行うバッテリ３３やＤＣ−ＤＣコンバータ３２が熱を発生し、平衡を得るためのジャイロ３４も熱を発生し、種々の演算等を行う制御用コンピュータ３１も熱を発生する。ロボット１の活動中においては、胴体側排気ファン４４と電装品ボックス側排気ファン４９とが常時作動してこれらの熱を外部に排出する。
【００１８】
制御用コンピュータ３１の周辺で温度上昇した空気は、図４に示すように、胴体側排気ファン４４に吸い込まれ、左右の胴体側排気口４１，４２から胴体２の斜め後方に排出される。これにより胴体２内の圧力が低下するため、図６に示すように、胴体２の前部下面の胴体側吸気口４３から外部の空気が導入され、その空気が冷却風として制御用コンピュータ３１を構成する基盤内を流れた後、胴体側排気ファン４４に吸い込まれる。その結果、制御用コンピュータ３１は、冷却風によって均一に冷却されることになり、安定した作動を行うことになる。また、本実施形態では、胴体側吸気口を胴体の前部下面に形成したため、上方から落下する塵埃等が胴体内に侵入し難くなった。なお、胴体側排気口４１，４２からの排気は、胴体２の斜め後方に排出されるため、前方や側方にいる人間に排気（温風）が吹き付けられることはない。
【００１９】
図４，図５に示すように、バッテリ３３やＤＣ−ＤＣコンバータ３２、ジャイロ３４の周辺で温度上昇した空気は、電装品ボックス側排気ファン４９に吸い込まれ、電装品ボックス６の左側面に開口した第１，第２電装品ボックス側排気口４５，４６から電装品ボックス６の斜め後方に排出される。これにより電装品ボックス６内の圧力が低下するため、電装品ボックス６の右側面に開口した第１，第２電装品ボックス側吸気口４７，４８から外部の空気が導入され、その空気が冷却風としてバッテリ３３やＤＣ−ＤＣコンバータ３２、ジャイロ３４の周囲を流れた後、電装品ボックス側排気ファン４９に吸い込まれる。その結果、バッテリ３３やＤＣ−ＤＣコンバータ３２、ジャイロ３４は、冷却風によって全体が均一に冷却されることになり、電装品ボックス６内の温度上昇が抑制される。なお、第１，第２電装品ボックス側排気口４５，４６からの排気は、電装品ボックス６の斜め後方に排出されるため、前方や側方にいる人間に排気が吹き付けられることはない。
【００２０】
本実施形態の場合、胴体側排気ファン４４は、第１温度センサＳ１が検出した制御用コンピュータ３１の周辺温度に基づき運転制御され、この周辺温度が低い場合には低い回転速度で作動したり、あるいは停止したりする。また、電装品ボックス側排気ファン４９も、第２温度センサＳ２が検出したバッテリ３３やＤＣ−ＤＣコンバータ３２の周辺温度や、第３温度センサＳ３が検出したジャイロ３４の周辺温度に基づき運転制御され、胴体側排気ファン４４と同様に、これらの周辺温度が低い場合には低い回転速度で作動したり、あるいは停止したりする。これにより、バッテリ３３に蓄えられた電力が不要に消費されなくなり、同時に騒音の低減も実現された。
【００２１】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は前記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では胴体の下面に胴体側吸気口を形成するようにしたが、電装品ボックス側と同様に、胴体の側面に胴体側吸気口を形成するようにしてもよい。また、制御用コンピュータやＤＣ−ＤＣコンバータ等は、胴体側と電装品ボックス側とのどちらに収納してもよい。また、胴体や電装品ボックスの構成や形状を始め、排気口や吸気口、排気ファンのレイアウト等も適宜変更可能であし、排気ファンとしてシロッコ式のファン等を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態に係る人間型ロボットの正面図である。
【図２】実施形態に係る人間型ロボットの側面図である。
【図３】実施形態に係る胴体および電装品ボックスの側面図である。
【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ階段断面図である。
【図５】図３中のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図４中のＶＩ−ＶＩ階段断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１      ロボット
２      胴体
６      電装品ボックス
３１    制御用コンピュータ
３２    ＤＣ−ＤＣコンバータ（発熱部材）
３３    バッテリ（発熱部材）
３４    ジャイロ（発熱部材）
４１    胴体側排気口
４３    胴体側吸気口
４４    胴体側排気ファン
４５    第１電装品ボックス側排気口
４６    第２電装品ボックス側排気口
４７    第１電装品ボックス側吸気口
４８    第２電装品ボックス側吸気口
４９    電装品ボックス側排気ファン
Ｓ１    第１温度センサ
Ｓ２    第２温度センサ
Ｓ３    第３温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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