(57)【要約】【課題】  人型ロボットに接したとき、人型ロボットに対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く人型ロボットを提供すること。【解決手段】  水平方向に延びる第一軸部材３１の軸芯回りに頭部が回動可能に基部材２１に軸支される。上下方向に延びる第二軸部材の軸芯回りに基部材２１が回動可能に頭部支持フレーム２３に軸支される。基部材２１に対して頭部を第一軸部材３１の軸芯回りに相対回動させる第一電動モータ５５が基部材２１によって支持される。頭部支持フレーム２３に対して基部材２１を第二軸部材の軸芯回りに相対回動させる第二電動モータ１０５が頭部支持フレーム２３によって支持される。【選択図】図７
2018065204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に延びる第１の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、
上下方向に延びる第２の軸回りに前記基部材が回動可能に頭部支持フレームに軸支され、
前記基部材に対して前記頭部を前記第１の軸回りに相対回動させる第１の駆動装置が前記基部材によって支持され、
前記頭部支持フレームに対して前記基部材を前記第２の軸回りに相対回動させる第２の駆動装置が前記頭部支持フレームによって支持されてなる人型ロボット。
【請求項２】
請求項１に記載の人型ロボットにおいて、
胴部と脚部とをさらに備え、
前記胴部は、該胴部の外表面部を構成する中空の胴殻部を備え、
前記脚部は、該脚部の外表面部を構成する中空の脚殻部を備え、
前記頭部支持フレームは、前記胴殻部と前記脚殻部とで囲まれる空間に配置され、かつ、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部と、これらの第一側面部の上端部同士を連結する第一上面部とを備え、
前記基部材が前記第２の軸回りに回動可能に前記第一上面部に軸支され、
前記左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されていることを特徴とする人型ロボット。
【請求項３】
請求項２に記載の人型ロボットにおいて、
前記左右一対の第一側面部と前記第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、
前記基部材が前記第一上面部によって軸支されていることを特徴とする人型ロボット。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の人型ロボットにおいて、
前記脚部は、前記脚殻部の内側に配置される脚部フレームをさらに備え、
前記頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えていることを特徴とする人型ロボット。
【請求項５】
請求項４に記載の人型ロボットにおいて、
前記左右一対の第一側面部の左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部の左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、
前記第二上面部の左右方向中央部に前記左右一対の第一側面部が固定され、
前記左右一対の第一側面部に対して前記左右一対の上肢を左右一対の第３の軸回りにそれぞれ個別に相対回動させる左右一対の第３の駆動装置が前記左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、前記第二上面部の直上にそれぞれ配置されていることを特徴とする人型ロボット。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のうち何れか一つに記載の人型ロボットにおいて、
前記第２の駆動装置の駆動力が伝達されて前記頭部を前記第２の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、前記左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されていることを特徴とする人型ロボット。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうち何れか一つに記載の人型ロボットにおいて、
前記基部材は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部と、これらの基部材側面部の下端部同士を連結する基部材下面部とを備え、
前記頭部は、該頭部の外表面部を構成する中空の頭殻部と、該頭殻部を支持する頭部主フレームと、該頭部主フレームを支持する頭部副フレームとを備え、
前記頭部副フレームは、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部と、これらの頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部とを備え、
前記頭部主フレームは、その中央部の面部が前記連結面部の面部に当接された状態で前記連結面部に固定され、
前記一対の頭部副フレーム側面部と前記一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、前記一対の頭部副フレーム側面部が前記第１の軸回りに回動可能に前記一対の基部材側面部に軸支されていることを特徴とする人型ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平方向に延びる軸回りに頭部を回動可能な人型ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されている従来の人型ロボットは、頭部駆動エアーシリンダを作動させることにより、胴部に対して頭部を前後に回動可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２３３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示された従来の人型ロボットは、頭部の動作が前後に回動するだけなので、人間が人型ロボットに接したとき、人型ロボットに対して人間に近い印象を受けないため親近感が湧き難いという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、頭部を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することで、人型ロボットに接したとき、人型ロボットに対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く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】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明に係る人型ロボットは、水平方向に延びる第１の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、上下方向に延びる第２の軸回りに前記基部材が回動可能に頭部支持フレームに軸支され、前記基部材に対して前記頭部を前記第１の軸回りに相対回動させる第１の駆動装置が前記基部材によって支持され、前記頭部支持フレームに対して前記基部材を前記第２の軸回りに相対回動させる第２の駆動装置が前記頭部支持フレームによって支持されてなるものである。
【０００７】
請求項２に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項１に記載の人型ロボットにおいて、胴部と脚部とをさらに備え、前記胴部は、該胴部の外表面部を構成する中空の胴殻部を備え、前記脚部は、該脚部の外表面部を構成する中空の脚殻部を備え、前記頭部支持フレームは、前記胴殻部と前記脚殻部とで囲まれる空間に配置され、かつ、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部と、これらの第一側面部の上端部同士を連結する第一上面部とを備え、前記基部材が前記第２の軸回りに回動可能に前記第一上面部に軸支され、前記左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項２に記載の人型ロボットにおいて、前記左右一対の第一側面部と前記第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、前記基部材が前記第一上面部によって軸支されていることを特徴とするものである。
請求項４に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項２または請求項３に記載の人型ロボットにおいて、前記脚部は、前記脚殻部の内側に配置される脚部フレームをさらに備え、前記頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項４に記載の人型ロボットにおいて、前記左右一対の第一側面部の左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部の左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、前記第二上面部の左右方向中央部に前記左右一対の第一側面部が固定され、前記左右一対の第一側面部に対して前記左右一対の上肢を左右一対の第３の軸回りにそれぞれ個別に相対回動させる左右一対の第３の駆動装置が前記左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、前記第二上面部の直上にそれぞれ配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項６に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項２ないし請求項５のうち何れか一つに記載の人型ロボットにおいて、前記第２の駆動装置の駆動力が伝達されて前記頭部を前記第２の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、前記左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されていることを特徴とするものである。
請求項７に記載した発明に係る人型ロボットは、請求項１ないし請求項６のうち何れか一つに記載の人型ロボットにおいて、前記基部材は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部と、これらの基部材側面部の下端部同士を連結する基部材下面部とを備え、前記頭部は、該頭部の外表面部を構成する中空の頭殻部と、該頭殻部を支持する頭部主フレームと、該頭部主フレームを支持する頭部副フレームとを備え、前記頭部副フレームは、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部と、これらの頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部とを備え、前記頭部主フレームは、その中央部の面部が前記連結面部の面部に当接された状態で前記連結面部に固定され、前記一対の頭部副フレーム側面部と前記一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、前記一対の頭部副フレーム側面部が前記第１の軸回りに回動可能に前記一対の基部材側面部に軸支されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、上下方向に延びる第２の軸回りに基部材が回動可能に頭部支持フレームの上部に軸支され、頭部支持フレームに対して基部材を第２の軸回りに第２の駆動装置により相対回動させるように構成されている。このため、頭部支持フレームに対して頭部を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することができるので、人間が人型ロボットに接したとき、人型ロボットに対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く。
また、請求項１記載の発明によれば、第１の駆動装置が基部材によって支持されている。このため、基部材に対して頭部が第１の軸回りに回動するとき、第１の駆動装置は頭部に連れ回されて移動することがないので、その分、第１の軸回りに頭部が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第１の駆動装置によって頭部を第１の軸回りに円滑に回動させることができると共に第１の駆動装置に必要な駆動力を小さくすることができる。
また、請求項１記載の発明によれば、第２の駆動装置が頭部支持フレームによって支持されている。このため、頭部支持フレームに対して基部材が頭部と共に第２の軸回りに回動するとき、第２の駆動装置は基部材および頭部に連れ回されて移動することがないので、その分、第２の軸回りに基部材および頭部が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第２の駆動装置によって基部材および頭部を第２の軸回りに円滑に回動させることができると共に第２の駆動装置に必要な駆動力を小さくすることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、第１の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、基部材が第２の軸回りに回動可能に第一上面部に軸支され、左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されている。このため、本発明に係る人型ロボットの設計を一旦、完了した後に、該人型ロボットとは身長が異なる人型ロボットを新たに設計する際は、胴部の胴殻部の高さを変更すると共に、その変更に合わせて左右一対の第一側面部の上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なる人型ロボットを設計することができる。この結果、新たな設計の負担を軽減することができる。
請求項３記載の発明によれば、左右一対の第一側面部と第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、基部材が第一上面部によって軸支されている。このため、本発明に係る人型ロボットに関し、身長が異なる２種類以上の人型ロボットを製造する場合に、それらの２種類以上の各人型ロボット間で、基部材および第一上面部の各部材を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
【００１３】
請求項４記載の発明によれば、頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えている。このため、左右一対の第一側面部の上下方向の長さを変更するだけでなく、左右一対の第二側面部の上下方向の長さも適宜変更することができるので、身長が異なる人型ロボットを設計する際の設計自由度が増大する。
請求項５記載の発明によれば、左右一対の第一側面部の間隔が左右一対の第二側面部の間隔および第二上面部の幅より小さい寸法に設定され、第二上面部の左右方向中央部に左右一対の第一側面部が固定され、左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、第二上面部の直上に形成された空間に左右一対の第３の駆動装置がそれぞれ配置されている。このため、頭部および第１の駆動装置を支持する基部材を、第一上面部および左右一対の第一側面部を介して第二上面部および左右一対の第二側面部により強固に支持すると共に、胴殻部や脚殻部を外方に向かって不自然に突出させることなく各第３の駆動装置を胴殻部と脚殻部とで囲まれる空間に配置することができる。
【００１４】
請求項６記載の発明によれば、第２の駆動装置の駆動力が伝達されて基部材を第２の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されている。このため、該駆動力伝達機構を胴殻部と脚殻部とで囲まれる空間に配置するに際し、デッドスペースを有効に活用して配置することができ、胴殻部や脚殻部を外方に向かって不自然に突出させなくて済む。
請求項７記載の発明によれば、一対の頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部の面部に、頭殻部を支持する頭部主フレームの中央部の面部が当接された状態で頭部副フレームに頭部主フレームが固定されている。このため、頭殻部は、頭部主フレームを介して頭部副フレームにより強固に支持される。
また、請求項７記載の発明によれば、一対の頭部副フレーム側面部と一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部が第１の軸回りに回動可能に一対の基部材側面部に軸支される。このため、その軸支構造を構成する構成部材の軽量化と強固な軸支との相反する要求に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部，胴殻部および脚殻部を透過して示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部，胴殻部および脚殻部を透過すると共に右側の上肢を取り外して示す右側面図である。
【図３】図２で示した図の一部を拡大して示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部，胴殻部および脚殻部を取り外して示す左側面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部，胴殻部および脚殻部を取り外して示す背面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部，胴殻部，脚殻部および車輪を取り外して示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る人型ロボットを、その頭殻部，胴殻部，脚殻部，脚部フレーム，車輪およびその他の一部の構成部材を取り外して斜め後方から見た状態を示す斜視図である。
【００１６】
【図８】図５で示した図の一部を拡大して示す図である。
【図９】図４で示した図の一部を拡大して示す図である。
【図１０】図７で示した図の一部を拡大して示す図である。
【図１１】図７で示した図の他の一部を拡大して示す図である。
【図１２】図８で示した図の一部を拡大して示す図である。
【図１３】図７で示した図の他の一部を拡大して示す図である。
【図１４】車輪等が取り付けられた脚部フレームを上方から見た状態を示す平面図である。
【図１５】車輪を駆動する電動モータおよび車輪カバー等が取り付けられた脚部を上方から見た状態を示す平面図である。
【図１６】脚部を、その中心を通る鉛直方向の仮想平面で破断して示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る人型ロボットに搭載された制御装置および該制御装置と関係する各種機器の概略の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施の形態の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施の形態を図１ないし図１７を参照して詳細に説明する。図１および図２において符号１で示すものは、本実施の形態に係る人型ロボットである。図１は人型ロボット１を正面から見た状態を示し、図１，図５，図６，図７，図８，図１４および図１５において、矢印Ｌで示す方向は人型ロボット１の左方向を示し、矢印Ｒで示す方向は人型ロボット１の右方向を示す。また、図２，図３および図４において、矢印Ｆで示す方向は人型ロボット１の前方を示す。以下の説明で人型ロボット１の各構成部材に関して使用する前・後、左・右および上・下の語句は、各構成部材が人型ロボット１に組み付けられた状態において、人型ロボット１を正面から見たときの各構成部材の方向を指すものとする。
【００１８】
人型ロボット１は、頭部３と胴部５と脚部７とを備えている。頭部３は、該頭部３の外表面部を構成する中空の頭殻部９と、該頭殻部９を支持する頭部フレーム１１とを備えている。胴部５は、該胴部５の外表面部を構成する中空の胴殻部１３を備えている。脚部７は、該脚部７の外表面部を構成する中空の脚殻部１５と、該脚殻部１５の内側に配置される円板状の脚部フレーム１７とを備えている。図１６に示すように、脚殻部１５は、脚部フレーム１７の下面に当接された状態で、脚殻部１５に穿設された複数の貫通孔に雄ねじ部材１９がそれぞれ挿通され、脚部フレーム１７に穿設され刻設された複数の雌ねじ孔２０に各雄ねじ部材１９がそれぞれ螺着されることで締結固定されている。胴殻部１３の下縁部には互いに離間した位置に複数の雌ねじ部材（図示せず）が取り付けられ、これらの複数の雌ねじ部材に対応する脚殻部１５の位置には貫通孔（図示せず）がそれぞれ穿設されている。胴殻部１３と脚殻部１５との前後左右の位置合わせを行いながら胴殻部１３の下縁部を脚殻部１５の上縁部に接合させた状態で、脚殻部１５の前記各貫通孔に雄ねじ部材（図示せず）をそれぞれ挿通してこれらの雄ねじ部材を、対応する胴殻部１３の前記各雌ねじ部材に螺着することで、胴殻部１３が脚殻部１５に締結固定される。胴殻部１３と脚殻部１５とで囲まれる空間には、基部材２１を介して頭部３を支持する頭部支持フレーム２３が配置されている。
【００１９】
前記頭部フレーム１１は、頭殻部９を支持する頭部主フレーム２５と、該頭部主フレーム２５を支持する頭部副フレーム２７とを備えている。図１および図５に示すように、頭部主フレーム２５は、略Ｘ字状に形成された板金からなる連結部材２５ａと、該連結部材２５ａによって一体的に連結された一対のフレーム片２５ｂ，２５ｃとを備え、これらのフレーム片２５ｂ，２５ｃは、頭部３を正面から見た状態で略Ｘ字状に形成されている。各フレーム片２５ｂ，２５ｃは、横断面が略コ字状に形成された板金からなり、各フレーム片２５ｂ，２５ｃのそれぞれの長手方向両端部に頭殻部９の内側面部が固定される。詳しくは、頭部３の頭殻部９は、顔面に相当する部分と、それ以外の本体部分とに二分割されており、該本体部分が各フレーム片２５ｂ，２５ｃのそれぞれの長手方向両端部にねじ部材（図示せず）により締結固定されたのち、頭殻部９の前記本体部分に前記顔面に相当する部分がねじ部材（図示せず）により締結固定される。
【００２０】
前記頭部副フレーム２７は、横断面が略コ字状に形成された板金からなり、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂと、これらの頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの対応する側縁部同士を連結する連結面部２７ｃとを備えている。図３および図４に示すように、頭部副フレーム２７は、頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの長手方向中途部における複数の部位がそれぞれ円状に刳り貫かれることで軽量化が図られている。頭部主フレーム２５は、その連結部材２５ａの中央部の面部が連結面部２７ｃの面部に当接された状態で連結面部２７ｃに結着されている。結着する方法は、例えば、溶接による溶着またはねじ部材による締結が挙げられる。
前記基部材２１は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂと、これらの基部材側面部２１ａ，２１ｂの下端部同士を連結する略矩形状の基部材下面部２１ｃとを備えている。一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂの下端部が複数のねじ部材２９（図９および図１０参照）によって基部材下面部２１ｃの上面に締結固定されている。
なお、本実施の形態では、基部材２１は、一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂと基部材下面部２１ｃとを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂと基部材下面部２１ｃとが一体に形成された単一の部材として基部材２１を構成してもよい。
【００２１】
前記一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂと前記一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂとがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの下端部が、水平方向に延びる仮想直線Ｌ１（図９および図１０参照）に沿う軸回りに回動可能に一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂの上端部に第一軸部材３１を介して軸支されている。仮想直線Ｌ１は、第一軸部材３１の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第１の軸」を構成する。
【００２２】
詳細には、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの各内側面と一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂの各外側面とがそれぞれ対向するように、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの内側に一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂが配置されている。この配置における一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの下端部と一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂの上端部とには、仮想直線Ｌ１に沿って同軸に位置付けられる貫通孔がそれぞれ穿設されており、これらの貫通孔に第一軸部材３１が挿通されている。一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材３１の部分との構造は、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂに対して第一軸部材３１が相対回動できないように構成されている。例えば、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材３１の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状（例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状）に形成することで、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂに対して第一軸部材３１が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材３１の部分とにキー部材を介在させることで、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂに対して第一軸部材３１が相対回動できないように構成することが挙げられる。
この結果、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂと第一軸部材３１とは、該第一軸部材３１の軸芯回りに一体的に回動する。
【００２３】
これに対して、一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材３１の部分とは、一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂに対して第一軸部材３１が該第一軸部材３１の軸芯回りに相対回動できるように構成されている。
この結果、頭部副フレーム２７は、第一軸部材３１と共に該第一軸部材３１の軸芯回りに基部材２１に対して相対回動可能に構成されている。第一軸部材３１の長手方向中間部には第一トーションばね３２（図６参照）が組み付けられ、頭部３が水平方向を指向した状態で第一トーションばね３２に作用するばね力が０となるように設定されている。
一方、頭部３が水平方向以外の上下方向を指向するように基部材２１に対して第一軸部材３１の軸芯回りに相対回動すると第一トーションばね３２にばね力が発生し、該ばね力によって頭部３が水平方向を指向する方向に頭部フレーム１１が付勢されるように構成されている。
【００２４】
第一軸部材３１の一端部には第一アーム部材３３の一端部が一体的に結着され、該第一アーム部材３３の他端部には第一回動軸３５の一端部が第一アーム部材３３に対して第一回動軸３５の軸芯回りに相対回動可能に軸支されている。第一回動軸３５の他端部には貫通孔が穿設され、該貫通孔には棒状の第一リンク部材３７の長手方向中途部が摺動可能に挿通されている。第一リンク部材３７は、長手方向全域に亘って外周部に雄ねじが刻設されたねじ軸３９と、端面同士が互いに圧接された状態でねじ軸３９の一端部に螺着されたナット４１およびピロボールジョイント４３とを備えている。該ナット４１を緩めて、該ナット４１とピロボールジョイント４３との圧接状態を解除したのちピロボールジョイント４３に対するねじ軸３９の捩じ込み量を適宜調整することで第一リンク部材３７の全長を所望の長さに変更することができるように構成されている。
【００２５】
ピロボールジョイント４３は、内部に刻設された雌ねじ部がねじ軸３９に螺着されたジョイント本体と、該ジョイント本体の一端部に相対回動可能に連結されたジョイントねじ部材とを備えている。該ジョイントねじ部材が連結されたジョイント本体の一端部には球面状の貫通孔が穿設され、該貫通孔と同一形状の球面状に形成された前記ジョイントねじ部材の一端部が嵌合されることでジョイント本体に対してジョイントねじ部材が相対回動可能に構成されている。ねじ軸３９の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第一ばね部材４５，４５と、これらの第一ばね部材４５，４５の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第一ばね受座４７，４７とが挿入され、各第一ばね部材４５の各他端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第二ばね受座４９，４９がねじ軸３９の両端部にそれぞれ挿入されている。
【００２６】
一対の第一ばね受座４７，４７の互いに対向する両端面によって第一回動軸３５が挟まれた状態で押圧される。各第二ばね受座４９のうちピロボールジョイント４３の近傍に位置する一方の第二ばね受座４９の押圧力（第一ばね部材４５のばね荷重によって押圧された押圧力）は前記ナット４１によって受けている。
一方、各第二ばね受座４９のうち他方の第二ばね受座４９の押圧力（第一ばね部材４５のばね荷重によって押圧された押圧力）は、互いに圧接し合うようにねじ軸３９の他端部に螺着された一対のナット４１，４１によって受けている。これらの一対の４１，４１は、これらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着されることで、ねじ軸３９の長手方向に移動して脱落しないように構成されている。この結果、各第一ばね部材４５のばね荷重が作用したとき、各第一ばね受座４７は、第一リンク部材３７に対して該第一リンク部材３７の長手方向に第一回動軸３５と共に相対移動可能に構成されている一方、各第二ばね受座４９は、第一リンク部材３７に対して相対移動が阻止される。
【００２７】
一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂのうち基部材側面部２１ａには、複数のねじ部材５１により略Ｌ字状のブラケット５３が締結固定され、該ブラケット５３には、複数のねじ部材により第一電動モータ５５が締結固定されている。第一電動モータ５５は、本発明でいう「第１の駆動装置」を構成する。該第一電動モータ５５には、その回転軸の回転速度を減速する減速機が組み込まれ、該減速機の回転軸５７の端部には第二アーム部材５９の円板状の基部５９ａ（図９参照）が一体的に結着されている。第一電動モータ５５は、その回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。
第二アーム部材５９の基部５９ａから半径方向に突出した凸部５９ｂに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント４３の前記ジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第一リンク部材３７は、そのピロボールジョイント４３を介して第二アーム部材５９に相対回動可能に連結される。第一電動モータ５５が駆動されると、第一トーションばね３２の付勢力に抗して第一軸部材３１が回動し、頭部３が水平方向以外の上下方向を指向するように頭部副フレーム２７が第一軸部材３１の軸芯回りを回動する。
【００２８】
基部材２１に対して第一軸部材３１の軸芯回りに相対回動する頭部副フレーム２７の回動角度範囲は、それぞれ基部材２１に固定された第一規制部材６０と第二規制部材６１とにより一定の角度範囲に規制されている。具体的には、各規制部材６０，６１にそれぞれ設けられた緩衝部材６２が頭部副フレーム２７の連結面部２７ｃの各面部にそれぞれ当接することで一定の角度範囲に規制されている。緩衝部材６２は、ゴム部材またはその他の樹脂材からなる部材により構成されている。第一規制部材６０は基部材２１の基部材側面部２１ｂに複数のねじ部材６３（図３および図６参照）により締結固定され、第二規制部材６１は基部材２１の各基部材側面部２１ａ，２１ｂに複数のねじ部材６５（図９および図１０参照）により締結固定されている。
【００２９】
前記頭部支持フレーム２３は、基部材２１を介して頭部３を支持する上側フレーム６７と、該上側フレーム６７を支持する下側フレーム６９とを備えている。上側フレーム６７は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒと、これらの第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上端部同士を連結する第一上面部７３とを備えている。下側フレーム６９は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレーム１７によって下端部が支持される左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒと、これらの第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの各下端部がねじ部材により締結固定された第二上面部７７とを備えている。このように、左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒと第二上面部７７とは互いに別個の部材で構成されている。このため、本実施の形態に係る人型ロボット１に関し、身長が異なる２種類以上の人型ロボットを製造すべく左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの上下方向の長さを適宜変更する場合に、それらの２種類以上の各人型ロボット間で、設計変更を要しない第二上面部７７を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
各第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの下端部は、該下端部に穿設された貫通孔に雄ねじ部材７８がそれぞれ挿通され、脚部フレーム１７に刻設された複数の雌ねじ孔７９（図１４および図１５参照）に各雄ねじ部材７８が螺着されることでそれぞれ締結固定されている。各第二側面部７５Ｌ，７５Ｒは、上下方向中途部が長円状に刳り貫かれると共に下部が逆Ｕ字状に切り欠かれることでそれぞれ軽量化が図られている。
【００３０】
前記基部材下面部２１ｃの下端面と前記第一上面部７３の上端面とが互いに略平行になるように対向した状態で、基部材２１が、上下方向に延びる仮想直線Ｌ２に沿う軸回りに回動可能に第一上面部７３に第二軸部材８０を介して軸支されている。仮想直線Ｌ２（図５、図８および図１１参照）は、第二軸部材８０（図１１参照）の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第２の軸」を構成する。
詳細には、基部材下面部２１ｃの下端面と第一上面部７３の上端面とが互いに略平行になるように対向した状態で、基部材下面部２１ｃと第一上面部７３とには、同一の直線に沿って同軸に位置付けられる貫通孔がそれぞれ穿設されており、これらの貫通孔に前記第二軸部材８０が挿通されている。基部材下面部２１ｃの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材８０の部分とは、基部材下面部２１ｃに対して第二軸部材８０が相対回動できないように構成されている。例えば、基部材下面部２１ｃの貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材８０の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状（例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状）に形成することで、基部材下面部２１ｃに対して第二軸部材８０が相対回動できないように構成構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、基部材下面部２１ｃの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材８０の部分とにキー部材を介在させることで、基部材下面部２１ｃに対して第二軸部材８０が相対回動できないように構成することが挙げられる。
この結果、基部材下面部２１ｃと第二軸部材８０とは、該第二軸部材８０の軸芯回りに一体的に回動する。
【００３１】
これに対して、第一上面部７３の貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材８０の部分とは、第一上面部７３に対して第二軸部材８０が相対回動できるように構成されている。
この結果、基部材２１は、第二軸部材８０と共に該第二軸部材８０の軸芯回りに上側フレーム６７に対して相対回動可能に構成されている。第二軸部材８０の長手方向中間部には第二トーションばね（図示せず）が組み付けられ、頭部３が正面を指向した状態で該第二トーションばねに作用するばね力が０となり、頭部３が正面以外の左右方向を向くように頭部支持フレーム２３に対して相対回動すると前記第二トーションばねにばね力が発生し、該ばね力によって頭部３が正面を指向する方向に基部材２１が付勢されるように構成されている。
【００３２】
第二軸部材８０の下端部には第三アーム部材８１の一端部が一体的に結着され、該第三アーム部材８１の他端部には第二回動軸８３の一端部が第三アーム部材８１に対して第二回動軸８３の軸芯回りに相対回動可能に軸支されている。第二回動軸８３の他端部には貫通孔が穿設され、該貫通孔には棒状の第二リンク部材８５の長手方向中途部が摺動可能に挿通されている。第三アーム部材８１，第二回動軸８３および第二リンク部材８５は、本発明でいう「駆動力伝達機構」を構成する。第二リンク部材８５の構成は、上述した第一リンク部材３７と同様の構成を有しているので、第二リンク部材８５の各構成部材の符号は新たに付与するものの、各構成部材の名称は第一リンク部材３７と同じ名称を使用することとし、構成の詳細な説明は省略する。
第二リンク部材８５のねじ軸８７の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第二ばね部材８９，８９と、これらの第二ばね部材８９，８９の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第三ばね受座９１，９１とが挿入されている。一対の第二ばね部材８９，８９のうちピロボールジョイント９３の近傍に位置する一方の第二ばね部材８９とピロボールジョイント９３との間のねじ軸８７には、ナット９５が螺着され、該ナット９５によって前記一方の第二ばね部材８９のばね荷重を受けている。
【００３３】
一対の第二ばね部材８９，８９のうち他方の第二ばね部材８９における第三ばね受座９１とは反対側の端部のばね荷重は、ねじ軸８７に挿入された円環状の第四ばね受座９７によって受け、ばね荷重によって押圧された第四ばね受座９７の押圧力は、ねじ軸８７に螺着された一対のナット９５，９５によって受けている。これらの一対のナット９５，９５は、それらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着され、ねじ軸８７の長手方向に移動して脱落しないようにされている。この結果、各第二ばね部材８９のばね荷重が作用したとき、各第三ばね受座９１は、第二リンク部材８５に対して該第二リンク部材８５の長手方向に第二回動軸８３と共に相対移動可能に構成されている一方、各ナット９５は第二リンク部材８５に対して相対移動が阻止され、第四ばね受座９７は第二リンク部材８５に対して相対移動が阻止される。
【００３４】
また、図３および図４に示すように、第二上面部７７にねじ部材９９により固定されたブラケット１０１には、ねじ部材１０３により第二電動モータ１０５が固定されている。第二電動モータ１０５は、本発明でいう「第２の駆動装置」を構成する。該第二電動モータ１０５には、その回転軸の回転速度を減速する減速機が組み込まれている。第二電動モータ１０５は、その回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。
また、図１１に示すように、減速機の回転軸１０７の端部には第四アーム部材１０９の一端部１０９ａが一体的に結着され、第四アーム部材１０９の他端部１０９ｂに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント９３のジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第二リンク部材８５は、そのピロボールジョイント９３を介して第四アーム部材１０９に相対回動可能に連結されている。第二電動モータ１０５が駆動されると、前記第二トーションばねの付勢力に抗して第二軸部材８０が回動し、頭部３が正面以外の左右方向を指向するように基部材２１が第二軸部材８０の軸芯回りに回動する。第一上面部７３に対して第二軸部材８０の軸芯回りに相対回動する基部材２１の回動角度範囲は、第一上面部７３の後端部の突出形成された部位に固定された第三規制部材１１１により一定の角度範囲に規制されている。
【００３５】
前記上側フレーム６７の左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部７７の左右方向の幅より小さい寸法に設定されている。そして、第二上面部７７の左右方向中央部に左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒが固定されている。
図８に示すように、各第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの外側面部には、左右方向に延びる一対のステー１１３Ｌ，１１３Ｒの各一端部が、溶接による溶着またはねじ部材による締結によりそれぞれ結着され、各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒの各他端部に、前後方向に延びる第三軸部材１１５を介して左右一対の上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの各一端部がそれぞれ軸支されている。詳細には、各第三軸部材１１５の一端部が、各第三軸部材１１５の軸芯回りに各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒに対してそれぞれ相対回動可能に軸支され、各第三軸部材１１５の長手方向中途部には各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの各一端部がそれぞれ一体的に結着されている。図１３に示す仮想直線Ｌ３は、各第三軸部材１１５の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第３の軸」をそれぞれ構成する。
【００３６】
各第三軸部材１１５の他端部には第四アーム部材１１９の一端部がそれぞれ一体的に結着され、各第四アーム部材１１９の各他端部には第四回動軸１２１の一端部が第四アーム部材１１９に対して第四回動軸１２１の軸芯回りに相対回動可能にそれぞれ軸支されている。各第四回動軸１２１の他端部には貫通孔がそれぞれ穿設され、各貫通孔には棒状の第三リンク部材１２３の長手方向中途部がそれぞれ挿通されている。各第三リンク部材１２３の構成は、上述した第一リンク部材３７と同様の構成を有しているので、各第三リンク部材１２３の各構成部材の符号は新たに付与するものの、各構成部材の名称は第一リンク部材３７と同じ名称を使用することとし、構成の詳細な説明は省略する。
【００３７】
図１２に示すように、各第三リンク部材１２３のねじ軸１２５の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第三ばね部材１２７，１２７と、これらの第三ばね部材１２７，１２７の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第五ばね受座１２９，１２９とがそれぞれ挿入されている。一対の第五ばね受座１２９，１２９のうちピロボールジョイント１３１の近傍に位置する一方の第三ばね部材１２７とピロボールジョイント１３１との間の各ねじ軸１２５には、ナット１３３がそれぞれ螺着され、該ナット１３３によって前記一方の第三ばね部材１２７のばね荷重を受けている。
一対の第三ばね部材１２７のうち他方の第三ばね部材１２７における第五ばね受座１２９とは反対側の端部のばね荷重は、ねじ軸１２５に螺着された一対のナット１３３，１３３によって受けている。これらの一対のナット１３３，１３３は、それらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着され、ねじ軸１２５の長手方向に移動して脱落しないようにされている。この結果、各第三ばね部材１２７，１２７のばね荷重が作用したとき、各第五ばね受座１２９は、第三リンク部材１２３に対して該第三リンク部材１２３の長手方向に相対移動可能に構成されている一方、各ナット１３３は第三リンク部材１２３に対して相対移動が阻止される。
【００３８】
また、各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒの長手方向中途部には、複数のねじ部材１３５により第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒがそれぞれ締結固定されている。各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒは、本発明でいう「第３の駆動装置」を構成する。各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒには、それらの回転軸の回転速度を減速する減速機がそれぞれ組み込まれている。各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒは、それらの回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。図１３に示すように、各減速機の回転軸１３９の各端部には第五アーム部材１４１の一端部１４１ａがそれぞれ一体的に結着され、第五アーム部材１４１の他端部１４１ｂに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント１３１のジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第三リンク部材１２３は、そのピロボールジョイント１３１を介して第五アーム部材１４１に相対回動可能に連結されている。左右一対の第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒは、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの左右方向外側方で、かつ、第二上面部７７の直上にそれぞれ配置されている。
【００３９】
図５および図６に示すように、各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒにそれぞれ軸支された各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの各一端部とは反対側の各他端部には、左右一対の手部１４３Ｌ，１４３Ｒがそれぞれ取り付けられている。各手部１４３Ｌ，１４３Ｒは、手先側が半球状に形成され、手首１４５側が円錐台状にそれぞれ形成されており、各手部１４３Ｌ，１４３Ｒは、各手首１４５とそれぞれ一体に形成されている。各手首１４５に連なる各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの腕部１４７は、第三軸部材１１５側の端部の直径が手首１４５側の直径より小さい円錐台状に形成された第一腕部１４７ａと該第一腕部１４７ａに連なる円柱状の第二腕部１４７ｂとをそれぞれ備えている。
【００４０】
各手部１４３Ｌ，１４３Ｒと各手首１４５とは、腕部１４７に対して該腕部１４７の長手方向に沿ってそれぞれ進退可能に構成されていると共に、各手部１４３Ｌ，１４３Ｒが各腕部１４７から離間する方向にコイル状のばね部材（図示せず）によって常にそれぞれ付勢されている。第一腕部１４７ａとは反対側の各第二腕部１４７ｂの端部にはジョイント部材１４９の一端部がそれぞれ結着され、各ジョイント部材１４９の他端部に穿設された貫通孔に第三軸部材１１５の長手方向中途部が挿通されている。各ジョイント部材１４９の他端部の貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材１１５の部分とは、ジョイント部材１４９に対して第三軸部材１１５が相対回動できないように構成されている。例えば、各ジョイント部材１４９の前記貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材１１５の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状（例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状）に形成することで、ジョイント部材１４９に対して第三軸部材１１５が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、各ジョイント部材１４９の他端部の前記貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材１１５の部分とにキー部材を介在させることで、ジョイント部材１４９に対して第三軸部材１１５が相対回動できないように構成することが挙げられる。
【００４１】
この結果、ジョイント部材１４９と第三軸部材１１５とは、該第三軸部材１１５の軸芯回りに一体的に回動する。各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒと各ジョイント部材１４９との間に位置する各第三軸部材１１５の長手方向中間部には第三トーションばね１５１（図６および図１３参照）がそれぞれ組み付けられ、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが水平方向を指向した状態で第三トーションばね１５１に作用するばね力が０となるようにそれぞれ設定されている。
一方、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが水平方向以外の上下方向を指向するように各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒに対して各第三軸部材１１５の軸芯回りにそれぞれ相対回動すると各第三トーションばね１５１にばね力がそれぞれ発生し、該ばね力によって各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが水平方向を指向する方向に各ジョイント部材１４９がそれぞれ付勢されるように構成されている。
各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒが駆動されると、各第三トーションばね１５１の付勢力に抗して各第三軸部材１１５がそれぞれ回動し、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが上下方向の何れかに向かう方向に各第三軸部材１１５の軸芯回りをそれぞれ回動するように構成されている。なお、胴殻部１３の左右方向両側部には、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが上下方向に回動する際に各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが移動する範囲を含む開口（図示せず）が形成されている。
各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒに対して各第三軸部材１１５の軸芯回りに相対回動する各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの回動角度範囲は、各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒにそれぞれ固定された第四規制部材（図示せず）により一定の角度範囲に規制されている。
図５および図６に示すように、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの各手部１４３Ｌ，１４３Ｒの内部には、第四電動モータ１５３がそれぞれ配設され、該第四電動モータ１５３への通電をオンまたはオフするための操作スイッチ１５５が各第一腕部１４７ａの内部に配設されている。各第四電動モータ１５３の回転軸には一体的に錘が結着されており、該回転軸の軸芯から偏芯した位置に該錘の重心が位置付けられている。
【００４２】
図１４および図１５に示すように、前記脚部フレーム１７には、上方から見て脚部フレーム１７の中心から等距離離間した位置で、脚部フレーム１７の中心を囲むように４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄが等角度間隔に配置され、複数のねじ部材１５９によりそれぞれ締結固定されている。各第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄには、それらの回転軸の回転速度を減速する減速機がそれぞれ組み込まれている。各第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄは、それらの回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。各減速機の回転軸１６１（図８参照）の端部には、車輪１６３がそれぞれ一体的に結着されている。各車輪１６３が配設された脚部フレーム１７の部位は、各車輪１６３との干渉を回避すべく矩形状に切り欠かれた切欠部１７ａ（図１４参照）が形成されている。各車輪１６３は、回転軸１６１が一体的に結着されたハブ１６５と、各ハブ１６５に一体的に結着された第一転動体１６７と第二転動体１６９とをそれぞれ備えている。第一転動体１６７と第二転動体１６９とは、互いに対向するように隣接配置されている。各車輪１６３の上方は、車輪カバー１７０（図１５参照）によってそれぞれ覆われており、該車輪カバー１７０は、ねじ部材によって脚殻部１５の上面部にそれぞれ締結固定されている。車輪カバー１７０が配設されることによって、各車輪１６３が地面を転動する際に掻き上げられる塵埃等が脚殻部１５内に浸入する虞が低減される。
【００４３】
各転動体１６７，１６９は、回転軸１６１の軸芯回りの円周方向に等角度間隔に配列された９個の転動ローラ１７１と、これらの各転動ローラ１７１を回転可能に軸支すると共にハブ１６５に一体的に結着されたリテーナ１７３とをそれぞれ備えている。各転動ローラ１７１は、その軸芯に沿う方向の中央部の直径が最も大きく、両端部に近づくに連れて徐々に小さな直径になるような円筒状に形成されている。各車輪１６３において第一転動体１６７と第二転動体１６９とは、回転軸１６１の軸芯に沿う方向から見て、第一転動体１６７の各転動ローラ１７１の間に第二転動体１６９の各転動ローラ１７１の中央がそれぞれ位置付けられた状態で、互いに一体的に結着されている。すなわち、第一転動体１６７の転動ローラ１７１と第二転動体１６９の転動ローラ１７１とは、回転軸１６１の軸芯に沿う方向から見て該軸芯回りの円周方向の角度位置が４０度ずれている。これによって、各車輪１６３は、回転軸１６１の軸芯に沿う方向から見てその軸芯回りの円周方向等角度位置に１８個の転動ローラ１７１が配列されることになり、その分、該円周方向で隣り合う転動ローラ１７１間の距離が小さくなる。この結果、各車輪１６３が地面を転動して各転動ローラ１７１が順々に接地するとき、接地している転動ローラ１７１から次に接地する転動ローラ１７１への移行が速やかに行われるので、各車輪１６３が滑らかに地面を転動することができる。
【００４４】
前記頭部支持フレーム２３の前方で、かつ、脚部フレーム１７の上面には、水平方向に間隔を隔てて互いに平行に左右一対の第一柱部材１７５，１７５が立設されている。これらの
脚部フレーム１７に穿設された貫通孔１７６（図１４および図１５参照）に雄ねじ部材１７７（図３および図４参照）が脚部フレーム１７の下面側から挿通され、各第一柱部材１７５の下端部に穿設され刻設された雌ねじ部に前記雄ねじ部材１７７がそれぞれ螺着されることで、脚部フレーム１７の上面に各第一柱部材１７５が締結固定されている。各第一柱部材１７５の上端部には、後端部が下側フレーム６９の第二上面部７７の下面にねじ部材により締結固定された板状の棚部材１７９の下面部が突き当てられ、各第一柱部材１７５の上端部と棚部材１７９の下面部とがねじ部材により締結固定されている。一対の第一柱部材１７５，１７５は、棒状に形成されているので、それらの周囲にその他の部材を配置可能な空間を確保することができる。
棚部材１７９の上面には、人間の音声や人工的な各種の音を発生するスピーカー１８１が、ゴム部材またはその他の樹脂材からなる帯状の弾性バンド１８３により緊締されることで着脱可能に取り付けられている。
【００４５】
図１および図２に示すように、頭部３の上部には、上下方向に延びる仮想直線に沿う軸回りに回動可能に丁髷１８５が軸支されており、該丁髷１８５の先端部には発光ダイオードからなる光源１８７が取り付けられている。前記丁髷１８５の回動は、上述した第一リンク部材３７や第一電動モータ５５等による頭部３の回動と同様に、専用のリンク部材や第六電動モータ１８９等を取り付けることで行わせている。前記光源１８７と同様の光源１９０が、頭殻部９の顔面の両目や両頬に相当する位置にもそれぞれ取り付けられている。
前記丁髷１８５の左右方向両側部のうち右側部には、人間の音声を集音する集音マイク１９１が配設されている。なお、該集音マイク１９１を配設する位置は、適宜、設定することができ、丁髷１８５に替えて両目の中間位置に相当する位置に配設してもよい。
【００４６】
また、脚部フレーム１７の上面には、４本の第二柱部材１９３の下端部がねじ部材によりそれぞれ締結固定され、各第二柱部材１９３の上端部には、直方体状の筐体１９５が着脱可能に取り付けられている。該筐体１９５は、上方に向かって開放された開口を上部に有する筐体本体と、該筐体本体の開口を開閉可能に閉塞する蓋体とを備えている。該筐体１９５内には、図１７に示す制御装置１９７と二次電池１９９とが配設されている。上述した各電動モータ５５，１０５，１３７Ｌ，１３７Ｒ，１５３，１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ，１８９と、スピーカー１８１と、各操作スイッチ１５５と、各光源１８７，１９０と、集音マイク１９１と、二次電池１９９とは、それぞれ電線２００を介して制御装置１９７に電気的に接続されている。制御装置１９７には、各種の判定を行うと共にその判定結果に基づく指令信号を発信する判定処理部２０１と、該判定処理部２０１から発信された指令信号を受信すると共に受信した指令信号に基づいて前記各電動モータ５５等を作動させる動作処理部２０３と、各種のデータやプログラムが記憶された記憶部２０５とを備えている。
【００４７】
一方、胴部５の胴殻部１３は、その後面部に開口が形成された胴殻部本体と、該開口を閉塞する蓋体とを備え、胴殻部本体に対して蓋体が着脱可能に取り付けられるように構成されている。胴殻部本体から蓋体を取り外した状態で、胴殻部１３の後面部の開口を介して筐体１９５の蓋体を開いたのち、筐体１９５内の制御装置１９７や二次電池１９９を整備したり交換したりすることができる。
【００４８】
＜人型ロボット１の作動＞
次に、本実施の形態に係る人型ロボット１の作動の一例について図１７のブロック図を参照しながら詳述する。
各手部１４３Ｌ，１４３Ｒのうち、例えば手部１４３Ｌを上肢１１７Ｌの腕部１４７の長手方向に沿って押すと、手部１４３Ｌと手首１４５とが該腕部１４７に対して相対移動することで、該腕部１４７内の操作スイッチ１５５がオンし、そのオン信号が判定処理部２０１に入力され、その信号に基づき手部１４３Ｌ内の第四電動モータ１５３を作動させるように判定処理部２０１から動作処理部２０３に指令信号を発信する。これにより、動作処理部２０３は手部１４３Ｌ内の第四電動モータ１５３を作動させ、その回転軸が錘と共に回転し、手部１４３Ｌが微振動を発生する。このようにして、第四電動モータ１５３の作動が、予め設定された時間だけ行われたか否かが判定処理部２０１で判定され、その時間が経過したと判定された場合は、第四電動モータ１５３の作動を停止させる指令信号が判定処理部２０１から動作処理部２０３に発信され、第四電動モータ１５３の作動が停止される。
なお、手部１４３Ｒを上肢１１７Ｒの腕部１４７の長手方向に沿って押した場合も同様に手部１４３Ｒが微振動を発生する。
【００４９】
次に、人型ロボット１に向かって人間が話しかけると、集音マイク１９１によって人間の音声が集音され、その音声信号が制御装置１９７の判定処理部２０１に入力される。人間が話しかけた言葉の内容が、制御装置１９７の記憶部２０５に予め記憶された言葉のデータと一致するか否かが判定処理部２０１で判定され、一致していると判定処理部２０１で判定された場合は、その言葉のデータに関連付けられた指令信号が判定処理部２０１から動作処理部２０３に発信される。例えば、判定処理部２０１から発信された信号が４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄの何れかを作動させるものである場合は、その指令信号に基づき動作処理部２０３が第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄの何れかを作動させる。
【００５０】
例えば、４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄうち、それらの回転軸の軸芯が同じ直線上にある２個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｃの各回転軸１６１だけが同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、人型ロボット１は前後方向に直進する。このとき、各第五電動モータ１５７ｂ，１５７ｄの回転軸１６１にそれぞれ連結された２つの車輪１６３自体は地面を転動しないが、これらの２つの車輪１６３における第一転動体１６７と第二転動体１６９との転動ローラ１７１のうち地面に接地している転動ローラ１７１は地面を転動する。これと同様の原理で、４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄうち、それらの回転軸の軸芯が同じ直線上にある２個の第五電動モータ１５７ｂ，１５７ｄの各回転軸１６１だけが同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、人型ロボット１は左右方向に直進する。
【００５１】
また、４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄの動作でその他の態様としては、例えば、４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄの全ての回転軸１６１が同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、人型ロボット１は、鉛直方向の軸芯Ｏ（図１４および図１５参照）回りに自転する。
さらにその他の態様としては、例えば、第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂの各回転軸１６１が同じ方向に同じ速度で同時に回転すると共に、第五電動モータ１５７ｃ，１５７ｄの各回転軸１６１が逆方向に同じ速度で同時に回転すると、人型ロボット１は斜め前後方向に直進する。
【００５２】
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が第一電動モータ５５を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき動作処理部２０３が第一電動モータ５５を作動させる。第一電動モータ５５が作動すると、第一電動モータ５５の駆動力が第二アーム部材５９，第一リンク部材３７，第一アーム部材３３，第一軸部材３１，頭部副フレーム２７へとこれらの順に伝達されて頭部３が上下方向に揺動する。このとき、第一リンク部材３７には一対の第一ばね部材４５，４５が挿入されているので、第一電動モータ５５の駆動力が第一リンク部材３７から第一アーム部材３３に伝達されるときに一対の第一ばね部材４５，４５によって緩衝されて伝達される。このため、第一電動モータ５５の駆動力が伝達される前記各部材が損傷する虞はなく、頭部３が衝撃的に揺動する虞もない。
【００５３】
頭部３が上下方向のうち例えば上方に向かって揺動すると、頭部副フレーム２７の連結面部２７ｃが第二規制部材６１の緩衝部材６２に当接し、これにより第一電動モータ５５の回転が規制されることで該第一電動モータ５５を流れる電流値が上昇する。この電流値は制御装置１９７の判定処理部２０１で監視されており、この電流値が、記憶部２０５に予め記憶された閾値を超えたか否かが判定処理部２０１で判定され、閾値を超えたと判定された場合は、第一電動モータ５５を逆転させる指令信号が判定処理部２０１から動作処理部２０３に入力される。すると、第一電動モータ５５が逆転して頭部３が下方に向かって揺動し、頭部副フレーム２７の連結面部２７ｃが第一規制部材６０の緩衝部材６２に当接し、これにより第一電動モータ５５の回転が規制されることで該第一電動モータ５５を流れる電流値が上昇する。この電流値も判定処理部２０１で監視されており、この電流値が、記憶部２０５に予め記憶された閾値を超えたか否かが判定処理部２０１で判定され、閾値を超えたと判定された場合は、第一電動モータ５５を再度逆転させる指令信号が判定処理部２０１から動作処理部２０３に入力される。すると、第一電動モータ５５が作動して頭部３が再び上方に向かって揺動する。このようにして、頭部３が上方と下方とに交互に揺動する動作が、予め設定された時間だけ行われたか否かが判定処理部２０１で判定され、その時間が経過したと判定された場合は、第一電動モータ５５を停止させる指令信号が判定処理部２０１から動作処理部２０３に入力される。すると、第一電動モータ５５の作動が停止され、そのときの頭部３の指向する上下方向の角度と水平方向との角度差に応じて第一トーションばね３２のばね力が作用し、頭部３は略水平方向を指向する。
【００５４】
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が第二電動モータ１０５を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置１９７の動作処理部２０３が第二電動モータ１０５を作動させる。このときの頭部３の動作は左右方向に回動するものであり、さらにその回動角度範囲は１つの第三規制部材１１１により規制され、これらの点は、上述した第一電動モータ５５の動作の説明とは若干異なる。しかし、これらの点を除けば、第二電動モータ１０５の駆動力が第二リンク部材８５から第三アーム部材８１に伝達されるときに一対の第二ばね部材８９，８９によって緩衝されて伝達される点は、上述した第一電動モータ５５に関する動作と同様である。
また、第三規制部材１１１による回動角度範囲の規制に起因する第二電動モータ１０５の電流値の変動を判定処理部２０１で監視し、その監視結果に基づき第二電動モータ１０５を逆転させたり、頭部３が左方向と右方向とに交互に揺動する動作を、予め設定された時間だけ行わせたりする制御方法も、上述した第一電動モータ５５の制御方法と同様である。また、第二電動モータ１０５が停止したとき、第二トーションばねのばね力により頭部３が正面を指向するように付勢される動作も上述した第一トーションばね３２のばね力の作用に関する動作と同様である。
したがって、ここでの第二電動モータ１０５や該第二電動モータ１０５と関係する物に関する動作や制御方法についての詳細な説明は省略する。
【００５５】
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が左右一対の第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒのうち少なくとも何れか一方の電動モータを作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置１９７の動作処理部２０３が該電動モータを作動させる。
なお、各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒの駆動力が各第三リンク部材１２３から各第四アーム部材１１９に伝達されるときに一対の第三ばね部材１２７，１２７によって緩衝されて伝達される点は、上述した第一電動モータ５５や第二電動モータ１０５に関する動作と同様である。
また、前記第四規制部材による回動角度範囲の規制に起因する各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒの電流値の変動を判定処理部２０１で監視し、その監視結果に基づき各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒを逆転させたり、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが上方と下方とに交互に揺動する動作を、予め設定された時間だけ行わせたりする制御方法も、上述した第一電動モータ５５や第二電動モータ１０５の制御方法と同様である。
したがって、ここでの各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒや各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒと関係する物に関する動作や制御方法についても詳細な説明は省略する。
【００５６】
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が、スピーカー１８１から人間の音声や人工的な各種の音を発生させるものである場合は、その指令信号に基づき、記憶部２０５に予め記憶された人間の音声や人工的な各種の音のデータから該当するデータを判定処理部２０１が選択し、その選択したデータの音声または音を制御装置１９７の動作処理部２０３がスピーカー１８１から発生させる。人間の音声をスピーカー１８１から発生させることで、人型ロボット１に向かって話しかけた人間と会話を行うことができる。
また、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が、各光源１８７，１９０のうち少なくとも何れか１つの光源を点灯または点滅させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置１９７の動作処理部２０３が該当する光源を作動させる。
【００５７】
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が、丁髷１８５を回動させるための第六電動モータ１８９を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置１９７の動作処理部２０３が第六電動モータ１８９を作動させる。
以上で、本実施の形態における人型ロボット１の作動に関する説明を終了する。
【００５８】
上述したような本実施の形態によれば、上下方向に延びる第二軸部材８０の軸芯回りに基部材２１が回動可能に上側フレーム６７の第一上面部７３に軸支され、上側フレーム６７に対して基部材２１を第二軸部材８０の軸芯回りに第二電動モータ１０５により相対回動させるように構成されている。このため、上側フレーム６７に対して頭部３を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することができるので、人間が人型ロボット１に接したとき、人型ロボット１に対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く。
また、本実施の形態によれば、第一電動モータ５５が基部材２１によって支持されている。このため、基部材２１に対して頭部３が第一軸部材３１の軸芯回りに回動するとき、第一電動モータ５５は頭部３に連れ回されて移動することがないので、その分、第一軸部材３１の軸芯回りに頭部３が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第一電動モータ５５によって頭部３を第一軸部材３１の軸芯回りに円滑に回動させることができると共に第一電動モータ５５に必要な駆動力を小さくすることができる。
また、本実施の形態によれば、第二電動モータ１０５がブラケット１０１を介して下側フレーム６９の第二上面部７７によって支持されている。このため、上側フレーム６７に対して基部材２１が頭部３と共に第二軸部材８０の軸芯回りに回動するとき、第二電動モータ１０５は基部材２１および頭部３に連れ回されて移動することがないので、その分、第二軸部材８０の軸芯回りに基部材２１および頭部３が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第二電動モータ１０５によって基部材２１および頭部３を第二軸部材８０の軸芯回りに円滑に回動させることができると共に第二電動モータ１０５に必要な駆動力を小さくすることができる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、第一軸部材３１の軸芯回りに頭部３が回動可能に基部材２１に軸支され、基部材２１が第二軸部材８０の軸芯回りに回動可能に上側フレーム６７の第一上面部７３に軸支され、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒにおけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢１１７Ｌ，１１７Ｒがそれぞれ支持されている。このため、本実施の形態に係る人型ロボット１の設計を一旦、完了した後に、該人型ロボット１とは身長が異なる人型ロボットを新たに設計する際は、胴部５の胴殻部１３の高さを変更すると共に、その変更に合わせて左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なる人型ロボットを設計することができる。この結果、新たな設計の負担を軽減することができる。なお、第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上下方向の長さを変更する際に、各第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上端からの各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒの取り付け位置（例えば、上下方向の位置）は変更しなくてもよいが、変更することもできる。
また、本実施の形態によれば、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒと第一上面部７３とは互いに別個の部材で構成され、基部材２１が第一上面部７３に軸支されている。このため、本実施の形態に係る人型ロボット１に関し、身長が異なる２種類以上の人型ロボットを製造する場合に、それらの２種類以上の各人型ロボット間で、設計変更を要しない基部材２１および第一上面部７３の各部材を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、頭部支持フレーム２３は、さらに下側フレーム６９を備え、該下側フレーム６９は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に脚部フレーム１７によって下端部が支持される左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒと、これらの第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの上端部同士を連結すると共に左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの各下端部が連接される第二上面部７７とをさらに備えている。このため、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上下方向の長さを変更するだけでなく、左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの上下方向の長さも適宜変更することができるので、身長が異なる人型ロボット１を設計する際の設計自由度が増大する。
また、本実施の形態によれば、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの間隔が左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの間隔および第二上面部７７の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、第二上面部７７の左右方向中央部に左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒが固定され、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの左右方向外側方で、かつ、第二上面部７７の直上に形成された空間に左右一対の第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒがそれぞれ配置されている。このため、頭部３および第一電動モータ５５を支持する基部材２１を、上側フレーム６７を介して下側フレーム６９により強固に支持すると共に、胴殻部１３や脚殻部１５を外方に向かって不自然に突出させることなく各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒを胴殻部１３と脚殻部１５とで囲まれる空間に配置することができる。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、第二電動モータ１０５の駆動力が伝達されて基部材２１を頭部３と共に第二軸部材８０の軸芯回りに回動させるための第三アーム部材８１，第二回動軸８３および第二リンク部材８５が、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの間に形成された空間に配置されている。このため、第三アーム部材８１，第二回動軸８３および第二リンク部材８５を胴殻部１３と脚殻部１５とで囲まれる空間に配置するに際し、デッドスペースを有効に活用して配置することができ、胴殻部１３や脚殻部１５を外方に向かって不自然に突出させなくて済む。
また、本実施の形態によれば、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの対応する側縁部同士を連結する連結面部２７ｃの面部に、頭殻部９を支持する頭部主フレーム２５の連結部材２５ａ中央部の面部が当接された状態で頭部副フレーム２７に頭部主フレーム２５が固定されている。このため、頭殻部９は、頭部主フレーム２５を介して頭部副フレーム２７により強固に支持される。
さらにまた、本実施の形態によれば、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂと一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂとがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂが第一軸部材３１の軸芯回りに回動可能に一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂに軸支される。このため、その軸支構造を構成する構成部材の軽量化と強固な軸支との相反する要求に応えることができる。
【００６２】
上述した実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と明細書との全体から読み取れる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更後の人型ロボットもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
例えば、上述した実施の形態では、胴殻部１３と脚殻部１５とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、胴殻部１３を前後または左右に分割された一対の胴殻部片とすると共に脚殻部１５も同様に前後または左右に分割された一対の脚殻部片とし、かつ、それぞれ一方の胴殻部片と脚殻部片とが一体に形成された単一の部材の胴脚殻部片とすると共に他方の胴殻部片と脚殻部片とが一体に形成された単一の部材の胴脚殻部片とする。そして、これら一対の胴脚殻部片を互いに接合してねじ部材により締結固定することで胴殻部と脚殻部とを有する胴脚殻部を構成するようにしてもよい。
【００６３】
また、上述した制御装置１９７による人型ロボット１の動作制御の説明では、
第一電動モータ５５、第二電動モータ１０５、各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒ、各第四電動モータ１５３、第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ、スピーカー１８１、各光源１８７、１９０または第六電動モータ１８９の各制御対象物をそれぞれ個別に制御するように説明したが、これに替えて、人間が話しかけた言葉の内容に基づき、２つ以上の制御対象物を同時に作動させるように制御してもよい。
また、上述した実施の形態の人型ロボット１では、各電動モータ５５，１０５，１３７Ｌ，１３７Ｒにより各リンク部材３７，８５，１２３を往復移動させる例を示したが、これに替えて、シリンダと該シリンダ内に進退可能に挿入されたピストンとを備え、人型ロボット１に備えた圧力源から供給される空気または作動油等の流体の圧力を利用して前記シリンダに対して前記ピストンを進退させる流体シリンダ装置により各リンク部材３７，８５，１２３をそれぞれ往復移動させるようにしてもよい。この場合は、各リンク部材３７，８５，１２３をそれぞれ往復移動させる各流体シリンダ装置が本発明でいう「第１の駆動装置」，「第２の駆動装置」，「第３の駆動装置」をそれぞれ構成する。
【００６４】
また、上述した実施の形態の人型ロボット１では、上側フレーム６７は、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒと第一上面部７３とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒと第一上面部７３とが一体に形成された単一の部材として上側フレーム６７を構成してもよい。この場合は、身長が異なる２種類以上の人型ロボットを製造する場合に、それらの２種類以上の各人型ロボット間で、第一上面部７３を共用することはできないものの、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なる人型ロボットを設計することができ、設計の負担が軽減されるという効果は奏することができるのは言うまでもない。
また、上述した実施の形態の人型ロボット１では、下側フレーム６９は、左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒと第二上面部７７とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒと第二上面部７７とが一体に形成された単一の部材として下側フレーム６９を構成してもよい。この場合は、身長が異なる２種類以上の人型ロボットを製造する場合に、それらの２種類以上の各人型ロボット間で、第二上面部７７を共用することはできないものの、左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なる人型ロボットを設計することができ、設計の負担が軽減されるという効果は奏することができるのは言うまでもない。
【００６５】
また、上述した実施の形態の人型ロボット１では、上下方向の長さがそれぞれ適宜変更された左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒと左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒとに変更することで、身長が異なる人型ロボットを構成する例を示したが、これに替えて、図１８に示すように、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒや左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒに長さ変更構造をそれぞれ設けるようにしてもよい。長さ変更構造としては、第一側面部７１Ｌを例にとって説明すると、該第一側面部７１Ｌを、一対の雄ねじ部材２１１，２１１と、２つの第一側面部片７１Ｌ１，７１Ｌ２とで構成し、２つの第一側面部片７１Ｌ１，７１Ｌ２を、それらの一部の面同士を互いに接合した状態で各雄ねじ部材２１１により締結固定している。これと同様に、第一側面部７１Ｒを、一対の雄ねじ部材２１１，２１１と、２つの第一側面部片７１Ｒ１，７１Ｒ２とで構成し、２つの第一側面部片７１Ｒ１，７１Ｒ２を、それらの一部の面同士を互いに接合した状態で各雄ねじ部材２１１により締結固定している。
【００６６】
各第一側面部片７１Ｌ１，７１Ｒ１には各雄ねじ部材２１１が螺合される一対の雌ねじ孔２１３がそれぞれ形成され、各第一側面部片７１Ｌ２，７１Ｒ２には雄ねじ部材２１１が挿通可能で、かつ、各第一側面部片７１Ｌ２，７１Ｒ２の長手方向（上下方向）に長い長円形状の貫通孔２１５がそれぞれ穿設されている。各雄ねじ部材２１１を緩めて第一側面部片７１Ｌ１，７１Ｌ２同士と第一側面部片７１Ｒ１，７１Ｒ２同士とをそれらの長手方向（上下方向）に互いに相対移動させ所望の位置で位置決めした状態で各ねじ部材２１１を締め付けることで、各第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの長さを容易に変更することができる。このような長さ変更構造によれば、身長が異なる人型ロボットを製造する度に、第一側面部７１Ｌ，７１Ｒ等を別個の部材に変更する必要がない。
【００６７】
なお、上述したような長さ変更構造は、図１８に示すように、第二側面部７５Ｌ，７５Ｒにも同様に採用することができる。すなわち、第二側面部７５Ｌを、一対の雄ねじ部材２１１，２１１と、２つの第二側面部片７５Ｌ１，７５Ｌ２とで構成する一方、第二側面部７５Ｒを、一対の雄ねじ部材２１１，２１１と、２つの第二側面部片７５Ｒ１，７５Ｒ２とで構成する。各第二側面部片７５Ｌ１，７５Ｒ１には各雄ねじ部材２１１が螺合される一対の雌ねじ孔２１３がそれぞれ形成され、各第二側面部片７５Ｌ２，７５Ｒ２には雄ねじ部材２１１が挿通可能で、かつ、各第二側面部片７５Ｌ２，７５Ｒ２の長手方向（上下方向）に長い長円形状の貫通孔２１５がそれぞれ穿設されている。各雄ねじ部材２１１を緩めて第二側面部片７５Ｌ１，７５Ｌ２同士と第二側面部片７５Ｒ１，７５Ｒ２同士とをそれらの長手方向（上下方向）に互いに相対移動させ所望の位置で位置決めした状態で各ねじ部材２１１を締め付けることで、各第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの長さを容易に変更することができる。
【００６８】
また、上述した実施の形態の人型ロボット１では、人間が話しかけた言葉の内容に基づき制御装置１９７の判定処理部２０１から発信された信号が、スピーカー１８１から人間の音声や各種の音を発生させるものである場合は、その発生させる人間の音声や各種の音のデータを、記憶部２０５に予め記憶されたデータから判定処理部２０１が選択する例を示した。しかし、これに加えて、または、これに替えて、インターネットに接続可能な無線ＬＡＮ機能を有するネットワーク機器を人型ロボット１に搭載し、外部のサーバーに予め記憶された人間の音声や各種の音のデータから該当するデータを前記インターネットを介して判定処理部２０１が選択し、その選択したデータの音声または音を制御装置１９７の動作処理部２０３がスピーカー１８１から発生させるようにしてもよい。これにより、人間の音声や各種の音のデータを記憶させる記憶部２０５の領域を削減または省略することができる一方、人間の音声や各種の音のデータ量が飛躍的に増加して、スピーカー１８１から発生させることができる人間の音声や各種の音の種類も飛躍的に増大する。この結果、人型ロボット１に接した人間に対して興味を一層引くことができる。
【００６９】
また、上述した実施の形態の人型ロボット１では、集音マイク１９１によって集音された音声が制御装置１９７の判定処理部２０１によって受信され、その受信された言葉の内容に基づいて、制御装置１９７の動作処理部２０３が各電動モータ５５，１０５，１３７Ｌ，１３７Ｒ，１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ，１８９の何れかを作動させる例を示したが、これに替えて、人型ロボット１から離間した場所にある遠隔操縦装置（図示せず）のマイクに向かって人間が発した音声を人型ロボット１に配設された受信装置（図示せず）が無線で受信し、その受信した言葉の内容に基づいて、制御装置１９７の動作処理部２０３が各電動モータ５５，１０５，１３７Ｌ，１３７Ｒ，１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ，１８９の何れかを作動させるようにしてもよい。
あるいは、人型ロボット１から離間した場所にある遠隔操縦装置の各種スイッチを人間が操作して発信した指令信号を人型ロボット１の受信装置が無線で受信し、その受信した指令信号に基づいて、制御装置１９７の動作処理部２０３が各電動モータ５５，１０５，１３７Ｌ，１３７Ｒ，１５３，１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ，１８９の何れかを作動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１    人型ロボット
３    頭部
５    胴部
７    脚部
９    頭殻部
１３    胴殻部
１５    脚殻部
１７    脚部フレーム
２１    基部材
２１ａ  基部材側面部
２１ｂ  基部材側面部
２１ｃ  基部材下面部
２３    頭部支持フレーム
２５    頭部主フレーム
２７    頭部副フレーム
２７ａ  頭部副フレーム側面部
２７ｂ  頭部副フレーム側面部
２７ｃ  連結面部
５５    第一電動モータ（第１の駆動装置）
７１Ｌ  第一側面部
７１Ｒ  第一側面部
７３    第一上面部
７５Ｌ  第二側面部
７５Ｒ  第二側面部
７７    第二上面部
８１    第三アーム部材（駆動力伝達機構）
８３    第二回動軸（駆動力伝達機構）
８５    第二リンク部材（駆動力伝達機構）
１０５    第二電動モータ（第２の駆動装置）
１１７Ｌ  上肢
１１７Ｒ  上肢
１３７Ｌ  第三電動モータ（第３の駆動装置）
１３７Ｒ  第三電動モータ（第３の駆動装置）
Ｌ１    仮想直線（第１の軸）
Ｌ２    仮想直線（第２の軸）
Ｌ３    仮想直線（第３の軸）
【図１】
2018065204.tif 000003
【図２】
2018065204.tif 000004
【図３】
2018065204.tif 000005
【図４】
2018065204.tif 000006
【図５】
2018065204.tif 000007
【図６】
2018065204.tif 000008
【図７】
2018065204.tif 000009
【図８】
2018065204.tif 000010
【図９】
2018065204.tif 000011
【図１０】
2018065204.tif 000012
【図１１】
2018065204.tif 000013
【図１２】
2018065204.tif 000014
【図１３】
2018065204.tif 000015
【図１４】
2018065204.tif 000016
【図１５】
2018065204.tif 000017
【図１６】
2018065204.tif 000018
【図１７】
2018065204.tif 000019
【図１８】
2018065204.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月6日(2017.11.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に延びる第１の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、
上下方向に延びる第２の軸回りに前記基部材が回動可能に頭部支持フレームに軸支され、
前記基部材に対して前記頭部を前記第１の軸回りに相対回動させる第１の駆動装置が、前記第１の軸に対して直交する水平方向に離間した位置に位置付けられると共に、第１のブラケットを介して前記基部材に固定され、
前記頭部支持フレームに対して前記基部材を前記第２の軸回りに相対回動させる第２の駆動装置が第２のブラケットを介して前記頭部支持フレームに固定されてなるロボットの構造。
【請求項２】
請求項１に記載のロボットの構造において、
前記第１の駆動装置は電動モータからなり、該電動モータと前記頭部とはリンク機構を介して連結され、
前記リンク機構は、前記電動モータに一端部が連結される棒状のリンク部材を備え、
前記電動モータの回転駆動力により前記リンク部材がその長手方向に沿う方向に移動することで前記リンク部材による押圧力が発生し、
前記押圧力がばね部材を介して前記リンク部材から前記頭部に伝達されることで前記第１の軸回りに前記頭部が回動するように構成されていることを特徴とするロボットの構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のロボットの構造において、
前記基部材と前記頭部支持フレームとの間で前記第２の軸回りに付勢力が作用するトーションばねをさらに備え、
前記頭部支持フレームと前記頭部とが正面を指向した正面指向状態では前記トーションばねに発生するばね力が０となる一方、
前記正面指向状態にある前記頭部支持フレームおよび前記頭部のうち前記頭部のみが正面以外の左右方向を指向するように前記頭部支持フレームに対して相対回動すると前記トーションばねにばね力が発生し、該ばね力によって前記頭部が正面を指向する方向に前記基部材が付勢されて前記基部材および前記頭部が前記第２の軸回りに回動するように構成されていることを特徴とするロボットの構造。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうち何れか一つに記載のロボットの構造において、
胴部と脚部とをさらに備え、
前記胴部は、該胴部の外表面部を構成する中空の胴殻部を備え、
前記脚部は、該脚部の外表面部を構成する中空の脚殻部と、地面に接地して前記ロボットの重力を支持した状態で前記地面上を転動可能な車輪とを備え、
前記頭部支持フレームは、前記胴殻部と前記脚殻部とで囲まれる空間に配置され、かつ、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部と、これらの第一側面部の上端部同士を連結する第一上面部とを備え、
前記基部材が前記第２の軸回りに回動可能に前記第一上面部に軸支され、
前記左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されていることを特徴とするロボットの構造。
【請求項５】
請求項４に記載のロボットの構造において、
前記左右一対の第一側面部と前記第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、
前記基部材が前記第一上面部によって軸支されていることを特徴とするロボットの構造。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のロボットの構造において、
前記脚部は、前記脚殻部の内側に配置される脚部フレームをさらに備え、
前記頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えていることを特徴とするロボットの構造。
【請求項７】
請求項６に記載のロボットの構造において、
前記左右一対の第一側面部の左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部の左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、
前記第二上面部の左右方向中央部に前記左右一対の第一側面部が固定され、
前記左右一対の第一側面部に対して前記左右一対の上肢を左右一対の第３の軸回りにそれぞれ個別に相対回動させる左右一対の第３の駆動装置が前記左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、前記第二上面部の直上にそれぞれ配置されていることを特徴とするロボットの構造。
【請求項８】
請求項４ないし請求項７のうち何れか一つに記載のロボットの構造において、
前記第２の駆動装置の駆動力が伝達されて前記頭部を前記第２の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、前記左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されていることを特徴とするロボットの構造。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のうち何れか一つに記載のロボットの構造において、
前記基部材は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部と、これらの基部材側面部の下端部同士を連結する基部材下面部とを備え、
前記頭部は、該頭部の外表面部を構成する中空の頭殻部と、該頭殻部を支持する頭部主フレームと、該頭部主フレームを支持する頭部副フレームとを備え、
前記頭部副フレームは、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部と、これらの頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部とを備え、
前記頭部主フレームは、その中央部の面部が前記連結面部の面部に当接された状態で前記連結面部に固定され、
前記一対の頭部副フレーム側面部と前記一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、前記一対の頭部副フレーム側面部が前記第１の軸回りに回動可能に前記一対の基部材側面部に軸支されていることを特徴とするロボットの構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水平方向に延びる軸回りに頭部を回動可能なロボットの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されている従来のロボットの構造は、頭部駆動エアーシリンダを作動させることにより、胴部に対して頭部を前後に回動可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２３３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示された従来のロボットの構造は、頭部の動作が前後に回動するだけなので、人間がロボットに接したとき、ロボットに対して人間に近い印象を受けないため親近感が湧き難いという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解消するためになされたもので、頭部を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することで、ロボットに接したとき、ロボットに対してより人間に近い印象を受け親近感が湧くロボットの構造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】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明に係るロボットの構造は、水平方向に延びる第１の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、上下方向に延びる第２の軸回りに前記基部材が回動可能に頭部支持フレームに軸支され、前記基部材に対して前記頭部を前記第１の軸回りに相対回動させる第１の駆動装置が、前記第１の軸に対して直交する水平方向に離間した位置に位置付けられると共に、第１のブラケットを介して前記基部材に固定され、前記頭部支持フレームに対して前記基部材を前記第２の軸回りに相対回動させる第２の駆動装置が第２のブラケットを介して前記頭部支持フレームに固定されてなるものである。
【０００７】
請求項２に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項１に記載のロボットの構造において、前記第１の駆動装置は電動モータからなり、該電動モータと前記頭部とはリンク機構を介して連結され、前記リンク機構は、前記電動モータに一端部が連結される棒状のリンク部材を備え、前記電動モータの回転駆動力により前記リンク部材がその長手方向に沿う方向に移動することで前記リンク部材による押圧力が発生し、前記押圧力がばね部材を介して前記リンク部材から前記頭部に伝達されることで前記第１の軸回りに前記頭部が回動するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項１または請求項２に記載のロボットの構造において、前記基部材と前記頭部支持フレームとの間で前記第２の軸回りに付勢力が作用するトーションばねをさらに備え、前記頭部支持フレームと前記頭部とが正面を指向した正面指向状態では前記トーションばねに発生するばね力が０となる一方、前記正面指向状態にある前記頭部支持フレームおよび前記頭部のうち前記頭部のみが正面以外の左右方向を指向するように前記頭部支持フレームに対して相対回動すると前記トーションばねにばね力が発生し、該ばね力によって前記頭部が正面を指向する方向に前記基部材が付勢されて前記基部材および前記頭部が前記第２の軸回りに回動するように構成されていることを特徴とするものである。
請求項４に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項１ないし請求項３のうち何れか一つに記載のロボットの構造において、胴部と脚部とをさらに備え、前記胴部は、該胴部の外表面部を構成する中空の胴殻部を備え、前記脚部は、該脚部の外表面部を構成する中空の脚殻部と、地面に接地して前記ロボットの重力を支持した状態で前記地面上を転動可能な車輪とを備え、前記頭部支持フレームは、前記胴殻部と前記脚殻部とで囲まれる空間に配置され、かつ、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部と、これらの第一側面部の上端部同士を連結する第一上面部とを備え、前記基部材が前記第２の軸回りに回動可能に前記第一上面部に軸支され、前記左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項５に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項４に記載のロボットの構造において、前記左右一対の第一側面部と前記第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、前記基部材が前記第一上面部によって軸支されていることを特徴とするものである。
請求項６に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項４または請求項５に記載のロボットの構造において、前記脚部は、前記脚殻部の内側に配置される脚部フレームをさらに備え、前記頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項７に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項６に記載のロボットの構造において、前記左右一対の第一側面部の左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部の左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、前記第二上面部の左右方向中央部に前記左右一対の第一側面部が固定され、前記左右一対の第一側面部に対して前記左右一対の上肢を左右一対の第３の軸回りにそれぞれ個別に相対回動させる左右一対の第３の駆動装置が前記左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、前記第二上面部の直上にそれぞれ配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項８に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項４ないし請求項７のうち何れか一つに記載のロボットの構造において、前記第２の駆動装置の駆動力が伝達されて前記頭部を前記第２の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、前記左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されていることを特徴とするものである。
請求項９に記載した発明に係るロボットの構造は、請求項１ないし請求項８のうち何れか一つに記載のロボットの構造において、前記基部材は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部と、これらの基部材側面部の下端部同士を連結する基部材下面部とを備え、前記頭部は、該頭部の外表面部を構成する中空の頭殻部と、該頭殻部を支持する頭部主フレームと、該頭部主フレームを支持する頭部副フレームとを備え、前記頭部副フレームは、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部と、これらの頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部とを備え、前記頭部主フレームは、その中央部の面部が前記連結面部の面部に当接された状態で前記連結面部に固定され、前記一対の頭部副フレーム側面部と前記一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、前記一対の頭部副フレーム側面部が前記第１の軸回りに回動可能に前記一対の基部材側面部に軸支されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、上下方向に延びる第２の軸回りに基部材が回動可能に頭部支持フレームの上部に軸支され、頭部支持フレームに対して基部材を第２の軸回りに第２の駆動装置により相対回動させるように構成されている。このため、頭部支持フレームに対して頭部を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することができるので、人間がロボットに接したとき、ロボットに対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く。
また、請求項１記載の発明によれば、第１の駆動装置が第１のブラケットを介して基部材に固定されている。このため、基部材に対して頭部が第１の軸回りに回動するとき、第１の駆動装置は頭部に連れ回されて移動することがないので、その分、第１の軸回りに頭部が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第１の駆動装置によって頭部を第１の軸回りに円滑に回動させることができると共に第１の駆動装置に必要な駆動力を小さくすることができる。
また、請求項１記載の発明によれば、第２の駆動装置が第２のブラケットを介して頭部支持フレームに固定されている。このため、頭部支持フレームに対して基部材が頭部と共に第２の軸回りに回動するとき、第２の駆動装置は基部材および頭部に連れ回されて移動することがないので、その分、第２の軸回りに基部材および頭部が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第２の駆動装置によって基部材および頭部を第２の軸回りに円滑に回動させることができると共に第２の駆動装置に必要な駆動力を小さくすることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、第１の駆動装置は電動モータからなり、電動モータと頭部とはリンク機構を介して連結され、電動モータの回転動力によりリンク機構のリンク部材がその長手方向に沿う方向に移動してリンク部材による押圧力が発生し、そのリンク部材による押圧力がばね部材を介してリンク部材から頭部に伝達されることで第１の軸回りに頭部が回動するように構成されている。このため、電動モータの回転駆動力がリンク部材から頭部に伝達されるときにばね部材によって緩衝されて伝達される。この結果、電動モータの回転駆動力が伝達される各部材が損傷する虞はなく、頭部が衝撃的に揺動する虞もない。
請求項３記載の発明によれば、頭部のみが正面以外の左右方向を指向するように頭部支持フレームに対して相対回動するとトーションばねにばね力が発生し、該ばね力によって頭部が正面を指向する方向に基部材が付勢されて基部材および頭部が第２の軸回りに回動するように構成されている。このため、頭部を、電動によらず機械的に正面に指向させることができる。
請求項４記載の発明によれば、第１の軸回りに頭部が回動可能に基部材に軸支され、基部材が第２の軸回りに回動可能に第一上面部に軸支され、左右一対の第一側面部におけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢がそれぞれ支持されている。このため、本発明に係るロボットの構造の設計を一旦、完了した後に、該ロボットとは身長が異なるロボットの構造を新たに設計する際は、胴部の胴殻部の高さを変更すると共に、その変更に合わせて左右一対の第一側面部の上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットの構造を設計することができる。この結果、新たな設計の負担を軽減することができる。
請求項５記載の発明によれば、左右一対の第一側面部と第一上面部とは互いに別個の部材で構成され、基部材が第一上面部によって軸支されている。このため、本発明に係るロボットの構造に関し、身長が異なる２種類以上のロボットを製造する場合に、それらの２種類以上の各ロボット間で、基部材および第一上面部の各部材を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
【００１３】
請求項６記載の発明によれば、頭部支持フレームは、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に脚部フレームによって下端部が支持される左右一対の第二側面部と、これらの第二側面部の上端部同士を連結すると共に左右一対の第一側面部の各下端部が連接される第二上面部とをさらに備えている。このため、左右一対の第一側面部の上下方向の長さを変更するだけでなく、左右一対の第二側面部の上下方向の長さも適宜変更することができるので、身長が異なるロボットの構造を設計する際の設計自由度が増大する。
請求項７記載の発明によれば、左右一対の第一側面部の間隔が左右一対の第二側面部の間隔および第二上面部の幅より小さい寸法に設定され、第二上面部の左右方向中央部に左右一対の第一側面部が固定され、左右一対の第一側面部の左右方向外側方で、かつ、第二上面部の直上に形成された空間に左右一対の第３の駆動装置がそれぞれ配置されている。このため、頭部および第１の駆動装置を支持する基部材を、第一上面部および左右一対の第一側面部を介して第二上面部および左右一対の第二側面部により強固に支持すると共に、胴殻部や脚殻部を外方に向かって不自然に突出させることなく各第３の駆動装置を胴殻部と脚殻部とで囲まれる空間に配置することができる。
【００１４】
請求項８記載の発明によれば、第２の駆動装置の駆動力が伝達されて基部材を第２の軸回りに回動させる駆動力伝達機構が、左右一対の第一側面部の間に形成された空間に配置されている。このため、該駆動力伝達機構を胴殻部と脚殻部とで囲まれる空間に配置するに際し、デッドスペースを有効に活用して配置することができ、胴殻部や脚殻部を外方に向かって不自然に突出させなくて済む。
請求項９記載の発明によれば、一対の頭部副フレーム側面部の対応する側縁部同士を連結する連結面部の面部に、頭殻部を支持する頭部主フレームの中央部の面部が当接された状態で頭部副フレームに頭部主フレームが固定されている。このため、頭殻部は、頭部主フレームを介して頭部副フレームにより強固に支持される。
また、請求項９記載の発明によれば、一対の頭部副フレーム側面部と一対の基部材側面部とがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部が第１の軸回りに回動可能に一対の基部材側面部に軸支される。このため、その軸支構造を構成する構成部材の軽量化と強固な軸支との相反する要求に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部，胴殻部および脚殻部を透過して示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部，胴殻部および脚殻部を透過すると共に右側の上肢を取り外して示す右側面図である。
【図３】図２で示した図の一部を拡大して示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部，胴殻部および脚殻部を取り外して示す左側面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部，胴殻部および脚殻部を取り外して示す背面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部，胴殻部，脚殻部および車輪を取り外して示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るロボットを、その頭殻部，胴殻部，脚殻部，脚部フレーム，車輪およびその他の一部の構成部材を取り外して斜め後方から見た状態を示す斜視図である。
【００１６】
【図８】図５で示した図の一部を拡大して示す図である。
【図９】図４で示した図の一部を拡大して示す図である。
【図１０】図７で示した図の一部を拡大して示す図である。
【図１１】図７で示した図の他の一部を拡大して示す図である。
【図１２】図８で示した図の一部を拡大して示す図である。
【図１３】図７で示した図の他の一部を拡大して示す図である。
【図１４】車輪等が取り付けられた脚部フレームを上方から見た状態を示す平面図である。
【図１５】車輪を駆動する電動モータおよび車輪カバー等が取り付けられた脚部を上方から見た状態を示す平面図である。
【図１６】脚部を、その中心を通る鉛直方向の仮想平面で破断して示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係るロボットに搭載された制御装置および該制御装置と関係する各種機器の概略の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施の形態の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施の形態を図１ないし図１７を参照して詳細に説明する。図１および図２において符号１で示すものは、本実施の形態に係るロボットであって、大略、人間の姿態を模した人型のロボットである。図１はロボット１を正面から見た状態を示し、図１，図５，図６，図７，図８，図１４および図１５において、矢印Ｌで示す方向はロボット１の左方向を示し、矢印Ｒで示す方向はロボット１の右方向を示す。また、図２，図３および図４において、矢印Ｆで示す方向はロボット１の前方を示す。以下の説明でロボット１の各構成部材に関して使用する前・後、左・右および上・下の語句は、各構成部材がロボット１に組み付けられた状態において、ロボット１を正面から見たときの各構成部材の方向を指すものとする。
【００１８】
ロボット１は、頭部３と胴部５と脚部７とを備えている。頭部３は、該頭部３の外表面部を構成する中空の頭殻部９と、該頭殻部９を支持する頭部フレーム１１とを備えている。胴部５は、該胴部５の外表面部を構成する中空の胴殻部１３を備えている。脚部７は、該脚部７の外表面部を構成する中空の脚殻部１５と、該脚殻部１５の内側に配置される円板状の脚部フレーム１７と、後述する第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄおよび車輪１６３とを備えている。図１６に示すように、脚殻部１５は、脚部フレーム１７の下面に当接された状態で、脚殻部１５に穿設された複数の貫通孔に雄ねじ部材１９がそれぞれ挿通され、脚部フレーム１７に穿設され刻設された複数の雌ねじ孔２０に各雄ねじ部材１９がそれぞれ螺着されることで締結固定されている。胴殻部１３の下縁部には互いに離間した位置に複数の雌ねじ部材（図示せず）が取り付けられ、これらの複数の雌ねじ部材に対応する脚殻部１５の位置には貫通孔（図示せず）がそれぞれ穿設されている。胴殻部１３と脚殻部１５との前後左右の位置合わせを行いながら胴殻部１３の下縁部を脚殻部１５の上縁部に接合させた状態で、脚殻部１５の前記各貫通孔に雄ねじ部材（図示せず）をそれぞれ挿通してこれらの雄ねじ部材を、対応する胴殻部１３の前記各雌ねじ部材に螺着することで、胴殻部１３が脚殻部１５に締結固定される。胴殻部１３と脚殻部１５とで囲まれる空間には、基部材２１を介して頭部３を支持する頭部支持フレーム２３が配置されている。
【００１９】
前記頭部フレーム１１は、頭殻部９を支持する頭部主フレーム２５と、該頭部主フレーム２５を支持する頭部副フレーム２７とを備えている。図１および図５に示すように、頭部主フレーム２５は、略Ｘ字状に形成された板金からなる連結部材２５ａと、該連結部材２５ａによって一体的に連結された一対のフレーム片２５ｂ，２５ｃとを備え、これらのフレーム片２５ｂ，２５ｃは、頭部３を正面から見た状態で略Ｘ字状に形成されている。各フレーム片２５ｂ，２５ｃは、横断面が略コ字状に形成された板金からなり、各フレーム片２５ｂ，２５ｃのそれぞれの長手方向両端部に頭殻部９の内側面部が固定される。詳しくは、頭部３の頭殻部９は、顔面に相当する部分と、それ以外の本体部分とに二分割されており、該本体部分が各フレーム片２５ｂ，２５ｃのそれぞれの長手方向両端部にねじ部材（図示せず）により締結固定されたのち、頭殻部９の前記本体部分に前記顔面に相当する部分がねじ部材（図示せず）により締結固定される。
【００２０】
前記頭部副フレーム２７は、横断面が略コ字状に形成された板金からなり、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂと、これらの頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの対応する側縁部同士を連結する連結面部２７ｃとを備えている。図３および図４に示すように、頭部副フレーム２７は、頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの長手方向中途部における複数の部位がそれぞれ円状に刳り貫かれることで軽量化が図られている。頭部主フレーム２５は、その連結部材２５ａの中央部の面部が連結面部２７ｃの面部に当接された状態で連結面部２７ｃに結着されている。結着する方法は、例えば、溶接による溶着またはねじ部材による締結が挙げられる。
前記基部材２１は、水平方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂと、これらの基部材側面部２１ａ，２１ｂの下端部同士を連結する略矩形状の基部材下面部２１ｃとを備えている。一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂの下端部が複数のねじ部材２９（図９および図１０参照）によって基部材下面部２１ｃの上面に締結固定されている。
なお、本実施の形態では、基部材２１は、一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂと基部材下面部２１ｃとを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂと基部材下面部２１ｃとが一体に形成された単一の部材として基部材２１を構成してもよい。
【００２１】
前記一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂと前記一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂとがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの下端部が、水平方向に延びる仮想直線Ｌ１（図９および図１０参照）に沿う軸回りに回動可能に一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂの上端部に第一軸部材３１を介して軸支されている。仮想直線Ｌ１は、第一軸部材３１の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第１の軸」を構成する。
【００２２】
詳細には、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの各内側面と一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂの各外側面とがそれぞれ対向するように、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの内側に一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂが配置されている。この配置における一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの下端部と一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂの上端部とには、仮想直線Ｌ１に沿って同軸に位置付けられる貫通孔がそれぞれ穿設されており、これらの貫通孔に第一軸部材３１が挿通されている。一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材３１の部分との構造は、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂに対して第一軸部材３１が相対回動できないように構成されている。例えば、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材３１の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状（例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状）に形成することで、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂに対して第一軸部材３１が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材３１の部分とにキー部材を介在させることで、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂに対して第一軸部材３１が相対回動できないように構成することが挙げられる。
この結果、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂと第一軸部材３１とは、該第一軸部材３１の軸芯回りに一体的に回動する。
【００２３】
これに対して、一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第一軸部材３１の部分とは、一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂに対して第一軸部材３１が該第一軸部材３１の軸芯回りに相対回動できるように構成されている。
この結果、頭部副フレーム２７は、第一軸部材３１と共に該第一軸部材３１の軸芯回りに基部材２１に対して相対回動可能に構成されている。第一軸部材３１の長手方向中間部には第一トーションばね３２（図６参照）が組み付けられ、頭部３が水平方向を指向した状態で第一トーションばね３２に作用するばね力が０となるように設定されている。
一方、頭部３が水平方向以外の上下方向を指向するように基部材２１に対して第一軸部材３１の軸芯回りに相対回動すると第一トーションばね３２にばね力が発生し、該ばね力によって頭部３が水平方向を指向する方向に頭部フレーム１１が付勢されるように構成されている。
【００２４】
第一軸部材３１の一端部には第一アーム部材３３の一端部が一体的に結着され、該第一アーム部材３３の他端部には第一回動軸３５の一端部が第一アーム部材３３に対して第一回動軸３５の軸芯回りに相対回動可能に軸支されている。第一アーム部材３３は、本発明でいう「リンク機構」を構成する。第一回動軸３５の他端部には貫通孔が穿設され、該貫通孔には棒状の第一リンク部材３７の長手方向中途部が摺動可能に挿通されている。第一リンク部材３７は、本発明でいう「リンク機構」および「リンク部材」を構成する。第一リンク部材３７は、長手方向全域に亘って外周部に雄ねじが刻設されたねじ軸３９と、端面同士が互いに圧接された状態でねじ軸３９の一端部に螺着されたナット４１およびピロボールジョイント４３とを備えている。該ナット４１を緩めて、該ナット４１とピロボールジョイント４３との圧接状態を解除したのちピロボールジョイント４３に対するねじ軸３９の捩じ込み量を適宜調整することで第一リンク部材３７の全長を所望の長さに変更することができるように構成されている。
【００２５】
ピロボールジョイント４３は、内部に刻設された雌ねじ部がねじ軸３９に螺着されたジョイント本体と、該ジョイント本体の一端部に相対回動可能に連結されたジョイントねじ部材とを備えている。該ジョイントねじ部材が連結されたジョイント本体の一端部には球面状の貫通孔が穿設され、該貫通孔と同一形状の球面状に形成された前記ジョイントねじ部材の一端部が嵌合されることでジョイント本体に対してジョイントねじ部材が相対回動可能に構成されている。ねじ軸３９の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第一ばね部材４５，４５と、これらの第一ばね部材４５，４５の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第一ばね受座４７，４７とが挿入され、各第一ばね部材４５の各他端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第二ばね受座４９，４９がねじ軸３９の両端部にそれぞれ挿入されている。第一ばね部材４５は、本発明でいう「ばね部材」を構成する。
【００２６】
一対の第一ばね受座４７，４７の互いに対向する両端面によって第一回動軸３５が挟まれた状態で押圧される。各第二ばね受座４９のうちピロボールジョイント４３の近傍に位置する一方の第二ばね受座４９の押圧力（第一ばね部材４５のばね荷重によって押圧された押圧力）は前記ナット４１によって受けている。
一方、各第二ばね受座４９のうち他方の第二ばね受座４９の押圧力（第一ばね部材４５のばね荷重によって押圧された押圧力）は、互いに圧接し合うようにねじ軸３９の他端部に螺着された一対のナット４１，４１によって受けている。これらの一対の４１，４１は、これらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着されることで、ねじ軸３９の長手方向に移動して脱落しないように構成されている。この結果、各第一ばね部材４５のばね荷重が作用したとき、各第一ばね受座４７は、第一リンク部材３７に対して該第一リンク部材３７の長手方向に第一回動軸３５と共に相対移動可能に構成されている一方、各第二ばね受座４９は、第一リンク部材３７に対して相対移動が阻止される。
【００２７】
一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂのうち基部材側面部２１ａには、複数のねじ部材５１により略Ｌ字状のブラケット５３が締結固定され、該ブラケット５３には、複数のねじ部材により第一電動モータ５５が締結固定されている。ブラケット５３は、本発明でいう「第１のブラケット」を構成し、第一電動モータ５５は、本発明でいう「第１の駆動装置」および「電動モータ」を構成する。該第一電動モータ５５には、その回転軸の回転速度を減速する減速機が組み込まれ、該減速機の回転軸５７の端部には第二アーム部材５９の円板状の基部５９ａ（図９参照）が一体的に結着されている。第二アーム部材５９は、本発明でいう「リンク機構」を構成する。第一電動モータ５５は、その回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。
第二アーム部材５９の基部５９ａから半径方向に突出した凸部５９ｂに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント４３の前記ジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第一リンク部材３７は、そのピロボールジョイント４３を介して第二アーム部材５９に相対回動可能に連結される。第一電動モータ５５が駆動されると、第一トーションばね３２の付勢力に抗して第一軸部材３１が回動し、頭部３が水平方向以外の上下方向を指向するように頭部副フレーム２７が第一軸部材３１の軸芯回りを回動する。
【００２８】
基部材２１に対して第一軸部材３１の軸芯回りに相対回動する頭部副フレーム２７の回動角度範囲は、それぞれ基部材２１に固定された第一規制部材６０と第二規制部材６１とにより一定の角度範囲に規制されている。具体的には、各規制部材６０，６１にそれぞれ設けられた緩衝部材６２が頭部副フレーム２７の連結面部２７ｃの各面部にそれぞれ当接することで一定の角度範囲に規制されている。緩衝部材６２は、ゴム部材またはその他の樹脂材からなる部材により構成されている。第一規制部材６０は基部材２１の基部材側面部２１ｂに複数のねじ部材６３（図３および図６参照）により締結固定され、第二規制部材６１は基部材２１の各基部材側面部２１ａ，２１ｂに複数のねじ部材６５（図９および図１０参照）により締結固定されている。
【００２９】
前記頭部支持フレーム２３は、基部材２１を介して頭部３を支持する上側フレーム６７と、該上側フレーム６７を支持する下側フレーム６９とを備えている。上側フレーム６７は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向する左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒと、これらの第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上端部同士を連結する第一上面部７３とを備えている。下側フレーム６９は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に前記脚部フレーム１７によって下端部が支持される左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒと、これらの第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの上端部同士を連結すると共に前記左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの各下端部がねじ部材により締結固定された第二上面部７７とを備えている。このように、左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒと第二上面部７７とは互いに別個の部材で構成されている。このため、本実施の形態に係るロボット１の構造に関し、身長が異なる２種類以上のロボットを製造すべく左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの上下方向の長さを適宜変更する場合に、それらの２種類以上の各ロボット間で、設計変更を要しない第二上面部７７を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
各第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの下端部は、該下端部に穿設された貫通孔に雄ねじ部材７８がそれぞれ挿通され、脚部フレーム１７に刻設された複数の雌ねじ孔７９（図１４および図１５参照）に各雄ねじ部材７８が螺着されることでそれぞれ締結固定されている。各第二側面部７５Ｌ，７５Ｒは、上下方向中途部が長円状に刳り貫かれると共に下部が逆Ｕ字状に切り欠かれることでそれぞれ軽量化が図られている。
【００３０】
前記基部材下面部２１ｃの下端面と前記第一上面部７３の上端面とが互いに略平行になるように対向した状態で、基部材２１が、上下方向に延びる仮想直線Ｌ２に沿う軸回りに回動可能に第一上面部７３に第二軸部材８０を介して軸支されている。仮想直線Ｌ２（図５、図８および図１１参照）は、第二軸部材８０（図１１参照）の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第２の軸」を構成する。
詳細には、基部材下面部２１ｃの下端面と第一上面部７３の上端面とが互いに略平行になるように対向した状態で、基部材下面部２１ｃと第一上面部７３とには、同一の直線に沿って同軸に位置付けられる貫通孔がそれぞれ穿設されており、これらの貫通孔に前記第二軸部材８０が挿通されている。基部材下面部２１ｃの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材８０の部分とは、基部材下面部２１ｃに対して第二軸部材８０が相対回動できないように構成されている。例えば、基部材下面部２１ｃの貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材８０の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状（例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状）に形成することで、基部材下面部２１ｃに対して第二軸部材８０が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、基部材下面部２１ｃの貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材８０の部分とにキー部材を介在させることで、基部材下面部２１ｃに対して第二軸部材８０が相対回動できないように構成することが挙げられる。
この結果、基部材下面部２１ｃと第二軸部材８０とは、該第二軸部材８０の軸芯回りに一体的に回動する。
【００３１】
これに対して、第一上面部７３の貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第二軸部材８０の部分とは、第一上面部７３に対して第二軸部材８０が相対回動できるように構成されている。
この結果、基部材２１は、第二軸部材８０と共に該第二軸部材８０の軸芯回りに上側フレーム６７に対して相対回動可能に構成されている。第二軸部材８０の長手方向中間部には第二トーションばね（図示せず）が組み付けられ、頭部３が正面を指向した状態で該第二トーションばねに作用するばね力が０となり、頭部３が正面以外の左右方向を向くように頭部支持フレーム２３に対して相対回動すると前記第二トーションばねにばね力が発生し、該ばね力によって頭部３が正面を指向する方向に基部材２１が付勢されるように構成されている。第二トーションばねは、本発明でいう「トーションばね」を構成する。
【００３２】
第二軸部材８０の下端部には第三アーム部材８１の一端部が一体的に結着され、該第三アーム部材８１の他端部には第二回動軸８３の一端部が第三アーム部材８１に対して第二回動軸８３の軸芯回りに相対回動可能に軸支されている。第二回動軸８３の他端部には貫通孔が穿設され、該貫通孔には棒状の第二リンク部材８５の長手方向中途部が摺動可能に挿通されている。第三アーム部材８１，第二回動軸８３および第二リンク部材８５は、本発明でいう「駆動力伝達機構」を構成する。第二リンク部材８５の構成は、上述した第一リンク部材３７と同様の構成を有しているので、第二リンク部材８５の各構成部材の符号は新たに付与するものの、各構成部材の名称は第一リンク部材３７と同じ名称を使用することとし、構成の詳細な説明は省略する。
第二リンク部材８５のねじ軸８７の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第二ばね部材８９，８９と、これらの第二ばね部材８９，８９の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第三ばね受座９１，９１とが挿入されている。一対の第二ばね部材８９，８９のうちピロボールジョイント９３の近傍に位置する一方の第二ばね部材８９とピロボールジョイント９３との間のねじ軸８７には、ナット９５が螺着され、該ナット９５によって前記一方の第二ばね部材８９のばね荷重を受けている。
【００３３】
一対の第二ばね部材８９，８９のうち他方の第二ばね部材８９における第三ばね受座９１とは反対側の端部のばね荷重は、ねじ軸８７に挿入された円環状の第四ばね受座９７によって受け、ばね荷重によって押圧された第四ばね受座９７の押圧力は、ねじ軸８７に螺着された一対のナット９５，９５によって受けている。これらの一対のナット９５，９５は、それらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着され、ねじ軸８７の長手方向に移動して脱落しないようにされている。この結果、各第二ばね部材８９のばね荷重が作用したとき、各第三ばね受座９１は、第二リンク部材８５に対して該第二リンク部材８５の長手方向に第二回動軸８３と共に相対移動可能に構成されている一方、各ナット９５は第二リンク部材８５に対して相対移動が阻止され、第四ばね受座９７は第二リンク部材８５に対して相対移動が阻止される。
【００３４】
また、図３および図４に示すように、第二上面部７７にねじ部材９９により固定されたブラケット１０１には、ねじ部材１０３により第二電動モータ１０５が固定されている。ブラケット１０１は、本発明でいう「第２のブラケット」を構成し、第二電動モータ１０５は、本発明でいう「第２の駆動装置」を構成する。該第二電動モータ１０５には、その回転軸の回転速度を減速する減速機が組み込まれている。第二電動モータ１０５は、その回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。
また、図１１に示すように、減速機の回転軸１０７の端部には第四アーム部材１０９の一端部１０９ａが一体的に結着され、第四アーム部材１０９の他端部１０９ｂに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント９３のジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第二リンク部材８５は、そのピロボールジョイント９３を介して第四アーム部材１０９に相対回動可能に連結されている。第二電動モータ１０５が駆動されると、前記第二トーションばねの付勢力に抗して第二軸部材８０が回動し、頭部３が正面以外の左右方向を指向するように基部材２１が第二軸部材８０の軸芯回りに回動する。第一上面部７３に対して第二軸部材８０の軸芯回りに相対回動する基部材２１の回動角度範囲は、第一上面部７３の後端部の突出形成された部位に固定された第三規制部材１１１により一定の角度範囲に規制されている。
【００３５】
前記上側フレーム６７の左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの左右方向における外側面同士の間隔は、前記左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの左右方向における外側面同士の間隔および前記第二上面部７７の左右方向の幅より小さい寸法に設定されている。そして、第二上面部７７の左右方向中央部に左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒが固定されている。
図８に示すように、各第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの外側面部には、左右方向に延びる一対のステー１１３Ｌ，１１３Ｒの各一端部が、溶接による溶着またはねじ部材による締結によりそれぞれ結着され、各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒの各他端部に、前後方向に延びる第三軸部材１１５を介して左右一対の上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの各一端部がそれぞれ軸支されている。詳細には、各第三軸部材１１５の一端部が、各第三軸部材１１５の軸芯回りに各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒに対してそれぞれ相対回動可能に軸支され、各第三軸部材１１５の長手方向中途部には各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの各一端部がそれぞれ一体的に結着されている。図１３に示す仮想直線Ｌ３は、各第三軸部材１１５の軸芯を通る仮想直線であり、本発明でいう「第３の軸」をそれぞれ構成する。
【００３６】
各第三軸部材１１５の他端部には第四アーム部材１１９の一端部がそれぞれ一体的に結着され、各第四アーム部材１１９の各他端部には第四回動軸１２１の一端部が第四アーム部材１１９に対して第四回動軸１２１の軸芯回りに相対回動可能にそれぞれ軸支されている。各第四回動軸１２１の他端部には貫通孔がそれぞれ穿設され、各貫通孔には棒状の第三リンク部材１２３の長手方向中途部がそれぞれ挿通されている。各第三リンク部材１２３の構成は、上述した第一リンク部材３７と同様の構成を有しているので、各第三リンク部材１２３の各構成部材の符号は新たに付与するものの、各構成部材の名称は第一リンク部材３７と同じ名称を使用することとし、構成の詳細な説明は省略する。
【００３７】
図１２に示すように、各第三リンク部材１２３のねじ軸１２５の長手方向中途部の外周部には、コイル状の一対の第三ばね部材１２７，１２７と、これらの第三ばね部材１２７，１２７の対向する各一端部のばね荷重を受ける一対の円環状の第五ばね受座１２９，１２９とがそれぞれ挿入されている。一対の第五ばね受座１２９，１２９のうちピロボールジョイント１３１の近傍に位置する一方の第三ばね部材１２７とピロボールジョイント１３１との間の各ねじ軸１２５には、ナット１３３がそれぞれ螺着され、該ナット１３３によって前記一方の第三ばね部材１２７のばね荷重を受けている。
一対の第三ばね部材１２７のうち他方の第三ばね部材１２７における第五ばね受座１２９とは反対側の端部のばね荷重は、ねじ軸１２５に螺着された一対のナット１３３，１３３によって受けている。これらの一対のナット１３３，１３３は、それらの端面同士が互いに強固に圧接し合うように螺着され、ねじ軸１２５の長手方向に移動して脱落しないようにされている。この結果、各第三ばね部材１２７，１２７のばね荷重が作用したとき、各第五ばね受座１２９は、第三リンク部材１２３に対して該第三リンク部材１２３の長手方向に相対移動可能に構成されている一方、各ナット１３３は第三リンク部材１２３に対して相対移動が阻止される。
【００３８】
また、各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒの長手方向中途部には、複数のねじ部材１３５により第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒがそれぞれ締結固定されている。各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒは、本発明でいう「第３の駆動装置」を構成する。各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒには、それらの回転軸の回転速度を減速する減速機がそれぞれ組み込まれている。各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒは、それらの回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。図１３に示すように、各減速機の回転軸１３９の各端部には第五アーム部材１４１の一端部１４１ａがそれぞれ一体的に結着され、第五アーム部材１４１の他端部１４１ｂに刻設された雌ねじ部には、ピロボールジョイント１３１のジョイントねじ部材の雄ねじ部が螺着されている。この結果、前記第三リンク部材１２３は、そのピロボールジョイント１３１を介して第五アーム部材１４１に相対回動可能に連結されている。左右一対の第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒは、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの左右方向外側方で、かつ、第二上面部７７の直上にそれぞれ配置されている。
【００３９】
図５および図６に示すように、各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒにそれぞれ軸支された各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの各一端部とは反対側の各他端部には、左右一対の手部１４３Ｌ，１４３Ｒがそれぞれ取り付けられている。各手部１４３Ｌ，１４３Ｒは、手先側が半球状に形成され、手首１４５側が円錐台状にそれぞれ形成されており、各手部１４３Ｌ，１４３Ｒは、各手首１４５とそれぞれ一体に形成されている。各手首１４５に連なる各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの腕部１４７は、第三軸部材１１５側の端部の直径が手首１４５側の直径より小さい円錐台状に形成された第一腕部１４７ａと該第一腕部１４７ａに連なる円柱状の第二腕部１４７ｂとをそれぞれ備えている。
【００４０】
各手部１４３Ｌ，１４３Ｒと各手首１４５とは、腕部１４７に対して該腕部１４７の長手方向に沿ってそれぞれ進退可能に構成されていると共に、各手部１４３Ｌ，１４３Ｒが各腕部１４７から離間する方向にコイル状のばね部材（図示せず）によって常にそれぞれ付勢されている。第一腕部１４７ａとは反対側の各第二腕部１４７ｂの端部にはジョイント部材１４９の一端部がそれぞれ結着され、各ジョイント部材１４９の他端部に穿設された貫通孔に第三軸部材１１５の長手方向中途部が挿通されている。各ジョイント部材１４９の他端部の貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材１１５の部分とは、ジョイント部材１４９に対して第三軸部材１１５が相対回動できないように構成されている。例えば、各ジョイント部材１４９の前記貫通孔の形状と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材１１５の部分の横断面形状とを、真円以外の同一の形状（例えば、正四角形や正六角形等の正多角形、セレーションやスプライン等の鋸刃形状または歯車の歯形状）に形成することで、ジョイント部材１４９に対して第三軸部材１１５が相対回動できないように構成することが挙げられる。これ以外の手段としては、各ジョイント部材１４９の他端部の前記貫通孔と、挿通されて該貫通孔に位置付けられる第三軸部材１１５の部分とにキー部材を介在させることで、ジョイント部材１４９に対して第三軸部材１１５が相対回動できないように構成することが挙げられる。
【００４１】
この結果、ジョイント部材１４９と第三軸部材１１５とは、該第三軸部材１１５の軸芯回りに一体的に回動する。各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒと各ジョイント部材１４９との間に位置する各第三軸部材１１５の長手方向中間部には第三トーションばね１５１（図６および図１３参照）がそれぞれ組み付けられ、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが水平方向を指向した状態で第三トーションばね１５１に作用するばね力が０となるようにそれぞれ設定されている。
一方、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが水平方向以外の上下方向を指向するように各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒに対して各第三軸部材１１５の軸芯回りにそれぞれ相対回動すると各第三トーションばね１５１にばね力がそれぞれ発生し、該ばね力によって各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが水平方向を指向する方向に各ジョイント部材１４９がそれぞれ付勢されるように構成されている。
各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒが駆動されると、各第三トーションばね１５１の付勢力に抗して各第三軸部材１１５がそれぞれ回動し、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが上下方向の何れかに向かう方向に各第三軸部材１１５の軸芯回りをそれぞれ回動するように構成されている。なお、胴殻部１３の左右方向両側部には、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが上下方向に回動する際に各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが移動する範囲を含む開口（図示せず）が形成されている。
各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒに対して各第三軸部材１１５の軸芯回りに相対回動する各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの回動角度範囲は、各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒにそれぞれ固定された第四規制部材（図示せず）により一定の角度範囲に規制されている。
図５および図６に示すように、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒの各手部１４３Ｌ，１４３Ｒの内部には、第四電動モータ１５３がそれぞれ配設され、該第四電動モータ１５３への通電をオンまたはオフするための操作スイッチ１５５が各第一腕部１４７ａの内部に配設されている。各第四電動モータ１５３の回転軸には一体的に錘が結着されており、該回転軸の軸芯から偏芯した位置に該錘の重心が位置付けられている。
【００４２】
図１４および図１５に示すように、前記脚部フレーム１７には、上方から見て脚部フレーム１７の中心から等距離離間した位置で、脚部フレーム１７の中心を囲むように４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄが等角度間隔に配置され、複数のねじ部材１５９によりそれぞれ締結固定されている。各第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄには、それらの回転軸の回転速度を減速する減速機がそれぞれ組み込まれている。各第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄは、それらの回転軸が正転および逆転の何れの方向にも回転可能に構成されている。各減速機の回転軸１６１（図８参照）の端部には、車輪１６３がそれぞれ一体的に結着されている。各車輪１６３が配設された脚部フレーム１７の部位は、各車輪１６３との干渉を回避すべく矩形状に切り欠かれた切欠部１７ａ（図１４参照）が形成されている。各車輪１６３は、回転軸１６１が一体的に結着されたハブ１６５と、各ハブ１６５に一体的に結着された第一転動体１６７と第二転動体１６９とをそれぞれ備えている。第一転動体１６７と第二転動体１６９とは、互いに対向するように隣接配置されている。各車輪１６３の上方は、車輪カバー１７０（図１５参照）によってそれぞれ覆われており、該車輪カバー１７０は、ねじ部材によって脚殻部１５の上面部にそれぞれ締結固定されている。車輪カバー１７０が配設されることによって、各車輪１６３が地面を転動する際に掻き上げられる塵埃等が脚殻部１５内に浸入する虞が低減される。
【００４３】
各転動体１６７，１６９は、回転軸１６１の軸芯回りの円周方向に等角度間隔に配列された９個の転動ローラ１７１と、これらの各転動ローラ１７１を回転可能に軸支すると共にハブ１６５に一体的に結着されたリテーナ１７３とをそれぞれ備えている。各転動ローラ１７１は、その軸芯に沿う方向の中央部の直径が最も大きく、両端部に近づくに連れて徐々に小さな直径になるような円筒状に形成されている。各車輪１６３において第一転動体１６７と第二転動体１６９とは、回転軸１６１の軸芯に沿う方向から見て、第一転動体１６７の各転動ローラ１７１の間に第二転動体１６９の各転動ローラ１７１の中央がそれぞれ位置付けられた状態で、互いに一体的に結着されている。すなわち、第一転動体１６７の転動ローラ１７１と第二転動体１６９の転動ローラ１７１とは、回転軸１６１の軸芯に沿う方向から見て該軸芯回りの円周方向の角度位置が４０度ずれている。これによって、各車輪１６３は、回転軸１６１の軸芯に沿う方向から見てその軸芯回りの円周方向等角度位置に１８個の転動ローラ１７１が配列されることになり、その分、該円周方向で隣り合う転動ローラ１７１間の距離が小さくなる。この結果、各車輪１６３が地面を転動して各転動ローラ１７１が順々に接地するとき、接地している転動ローラ１７１から次に接地する転動ローラ１７１への移行が速やかに行われるので、各車輪１６３が滑らかに地面を転動することができる。
【００４４】
前記頭部支持フレーム２３の前方で、かつ、脚部フレーム１７の上面には、水平方向に間隔を隔てて互いに平行に左右一対の第一柱部材１７５，１７５が立設されている。これらの
脚部フレーム１７に穿設された貫通孔１７６（図１４および図１５参照）に雄ねじ部材１７７（図３および図４参照）が脚部フレーム１７の下面側から挿通され、各第一柱部材１７５の下端部に穿設され刻設された雌ねじ部に前記雄ねじ部材１７７がそれぞれ螺着されることで、脚部フレーム１７の上面に各第一柱部材１７５が締結固定されている。各第一柱部材１７５の上端部には、後端部が下側フレーム６９の第二上面部７７の下面にねじ部材により締結固定された板状の棚部材１７９の下面部が突き当てられ、各第一柱部材１７５の上端部と棚部材１７９の下面部とがねじ部材により締結固定されている。一対の第一柱部材１７５，１７５は、棒状に形成されているので、それらの周囲にその他の部材を配置可能な空間を確保することができる。
棚部材１７９の上面には、人間の音声や人工的な各種の音を発生するスピーカー１８１が、ゴム部材またはその他の樹脂材からなる帯状の弾性バンド１８３により緊締されることで着脱可能に取り付けられている。
【００４５】
図１および図２に示すように、頭部３の上部には、上下方向に延びる仮想直線に沿う軸回りに回動可能に丁髷１８５が軸支されており、該丁髷１８５の先端部には発光ダイオードからなる光源１８７が取り付けられている。前記丁髷１８５の回動は、上述した第一リンク部材３７や第一電動モータ５５等による頭部３の回動と同様に、専用のリンク部材や第六電動モータ１８９等を取り付けることで行わせている。前記光源１８７と同様の光源１９０が、頭殻部９の顔面の両目や両頬に相当する位置にもそれぞれ取り付けられている。
前記丁髷１８５の左右方向両側部のうち右側部には、人間の音声を集音する集音マイク１９１が配設されている。なお、該集音マイク１９１を配設する位置は、適宜、設定することができ、丁髷１８５に替えて両目の中間位置に相当する位置に配設してもよい。
【００４６】
また、脚部フレーム１７の上面には、４本の第二柱部材１９３の下端部がねじ部材によりそれぞれ締結固定され、各第二柱部材１９３の上端部には、直方体状の筐体１９５が着脱可能に取り付けられている。該筐体１９５は、上方に向かって開放された開口を上部に有する筐体本体と、該筐体本体の開口を開閉可能に閉塞する蓋体とを備えている。該筐体１９５内には、図１７に示す制御装置１９７と二次電池１９９とが配設されている。上述した各電動モータ５５，１０５，１３７Ｌ，１３７Ｒ，１５３，１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ，１８９と、スピーカー１８１と、各操作スイッチ１５５と、各光源１８７，１９０と、集音マイク１９１と、二次電池１９９とは、それぞれ電線２００を介して制御装置１９７に電気的に接続されている。制御装置１９７には、各種の判定を行うと共にその判定結果に基づく指令信号を発信する判定処理部２０１と、該判定処理部２０１から発信された指令信号を受信すると共に受信した指令信号に基づいて前記各電動モータ５５等を作動させる動作処理部２０３と、各種のデータやプログラムが記憶された記憶部２０５とを備えている。
【００４７】
一方、胴部５の胴殻部１３は、その後面部に開口が形成された胴殻部本体と、該開口を閉塞する蓋体とを備え、胴殻部本体に対して蓋体が着脱可能に取り付けられるように構成されている。胴殻部本体から蓋体を取り外した状態で、胴殻部１３の後面部の開口を介して筐体１９５の蓋体を開いたのち、筐体１９５内の制御装置１９７や二次電池１９９を整備したり交換したりすることができる。
【００４８】
＜ロボット１の作動＞
次に、本実施の形態に係るロボット１の作動の一例について図１７のブロック図を参照しながら詳述する。
各手部１４３Ｌ，１４３Ｒのうち、例えば手部１４３Ｌを上肢１１７Ｌの腕部１４７の長手方向に沿って押すと、手部１４３Ｌと手首１４５とが該腕部１４７に対して相対移動することで、該腕部１４７内の操作スイッチ１５５がオンし、そのオン信号が判定処理部２０１に入力され、その信号に基づき手部１４３Ｌ内の第四電動モータ１５３を作動させるように判定処理部２０１から動作処理部２０３に指令信号を発信する。これにより、動作処理部２０３は手部１４３Ｌ内の第四電動モータ１５３を作動させ、その回転軸が錘と共に回転し、手部１４３Ｌが微振動を発生する。このようにして、第四電動モータ１５３の作動が、予め設定された時間だけ行われたか否かが判定処理部２０１で判定され、その時間が経過したと判定された場合は、第四電動モータ１５３の作動を停止させる指令信号が判定処理部２０１から動作処理部２０３に発信され、第四電動モータ１５３の作動が停止される。
なお、手部１４３Ｒを上肢１１７Ｒの腕部１４７の長手方向に沿って押した場合も同様に手部１４３Ｒが微振動を発生する。
【００４９】
次に、ロボット１に向かって人間が話しかけると、集音マイク１９１によって人間の音声が集音され、その音声信号が制御装置１９７の判定処理部２０１に入力される。人間が話しかけた言葉の内容が、制御装置１９７の記憶部２０５に予め記憶された言葉のデータと一致するか否かが判定処理部２０１で判定され、一致していると判定処理部２０１で判定された場合は、その言葉のデータに関連付けられた指令信号が判定処理部２０１から動作処理部２０３に発信される。例えば、判定処理部２０１から発信された信号が４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄの何れかを作動させるものである場合は、その指令信号に基づき動作処理部２０３が第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄの何れかを作動させる。
【００５０】
例えば、４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄうち、それらの回転軸の軸芯が同じ直線上にある２個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｃの各回転軸１６１だけが同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット１は前後方向に直進する。このとき、各第五電動モータ１５７ｂ，１５７ｄの回転軸１６１にそれぞれ連結された２つの車輪１６３自体は地面を転動しないが、これらの２つの車輪１６３における第一転動体１６７と第二転動体１６９との転動ローラ１７１のうち地面に接地している転動ローラ１７１は地面を転動する。これと同様の原理で、４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄうち、それらの回転軸の軸芯が同じ直線上にある２個の第五電動モータ１５７ｂ，１５７ｄの各回転軸１６１だけが同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット１は左右方向に直進する。
【００５１】
また、４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄの動作でその他の態様としては、例えば、４個の第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄの全ての回転軸１６１が同じ方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット１は、鉛直方向の軸芯Ｏ（図１４および図１５参照）回りに自転する。
さらにその他の態様としては、例えば、第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂの各回転軸１６１が同じ方向に同じ速度で同時に回転すると共に、第五電動モータ１５７ｃ，１５７ｄの各回転軸１６１が逆方向に同じ速度で同時に回転すると、ロボット１は斜め前後方向に直進する。
【００５２】
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が第一電動モータ５５を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき動作処理部２０３が第一電動モータ５５を作動させる。第一電動モータ５５が作動すると、第一電動モータ５５の駆動力が第二アーム部材５９，第一リンク部材３７，第一アーム部材３３，第一軸部材３１，頭部副フレーム２７へとこれらの順に伝達されて頭部３が上下方向に揺動する。このとき、第一リンク部材３７には一対の第一ばね部材４５，４５が挿入されているので、第一電動モータ５５の駆動力が第一リンク部材３７から第一アーム部材３３に伝達されるときに一対の第一ばね部材４５，４５によって緩衝されて伝達される。このため、第一電動モータ５５の駆動力が伝達される前記各部材が損傷する虞はなく、頭部３が衝撃的に揺動する虞もない。
【００５３】
頭部３が上下方向のうち例えば上方に向かって揺動すると、頭部副フレーム２７の連結面部２７ｃが第二規制部材６１の緩衝部材６２に当接し、これにより第一電動モータ５５の回転が規制されることで該第一電動モータ５５を流れる電流値が上昇する。この電流値は制御装置１９７の判定処理部２０１で監視されており、この電流値が、記憶部２０５に予め記憶された閾値を超えたか否かが判定処理部２０１で判定され、閾値を超えたと判定された場合は、第一電動モータ５５を逆転させる指令信号が判定処理部２０１から動作処理部２０３に入力される。すると、第一電動モータ５５が逆転して頭部３が下方に向かって揺動し、頭部副フレーム２７の連結面部２７ｃが第一規制部材６０の緩衝部材６２に当接し、これにより第一電動モータ５５の回転が規制されることで該第一電動モータ５５を流れる電流値が上昇する。この電流値も判定処理部２０１で監視されており、この電流値が、記憶部２０５に予め記憶された閾値を超えたか否かが判定処理部２０１で判定され、閾値を超えたと判定された場合は、第一電動モータ５５を再度逆転させる指令信号が判定処理部２０１から動作処理部２０３に入力される。すると、第一電動モータ５５が作動して頭部３が再び上方に向かって揺動する。このようにして、頭部３が上方と下方とに交互に揺動する動作が、予め設定された時間だけ行われたか否かが判定処理部２０１で判定され、その時間が経過したと判定された場合は、第一電動モータ５５を停止させる指令信号が判定処理部２０１から動作処理部２０３に入力される。すると、第一電動モータ５５の作動が停止され、そのときの頭部３の指向する上下方向の角度と水平方向との角度差に応じて第一トーションばね３２のばね力が作用し、頭部３は略水平方向を指向する。
【００５４】
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が第二電動モータ１０５を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置１９７の動作処理部２０３が第二電動モータ１０５を作動させる。このときの頭部３の動作は左右方向に回動するものであり、さらにその回動角度範囲は１つの第三規制部材１１１により規制され、これらの点は、上述した第一電動モータ５５の動作の説明とは若干異なる。しかし、これらの点を除けば、第二電動モータ１０５の駆動力が第二リンク部材８５から第三アーム部材８１に伝達されるときに一対の第二ばね部材８９，８９によって緩衝されて伝達される点は、上述した第一電動モータ５５に関する動作と同様である。
また、第三規制部材１１１による回動角度範囲の規制に起因する第二電動モータ１０５の電流値の変動を判定処理部２０１で監視し、その監視結果に基づき第二電動モータ１０５を逆転させたり、頭部３が左方向と右方向とに交互に揺動する動作を、予め設定された時間だけ行わせたりする制御方法も、上述した第一電動モータ５５の制御方法と同様である。また、第二電動モータ１０５が停止したとき、第二トーションばねのばね力により頭部３が正面を指向するように付勢される動作も上述した第一トーションばね３２のばね力の作用に関する動作と同様である。
したがって、ここでの第二電動モータ１０５や該第二電動モータ１０５と関係する物に関する動作や制御方法についての詳細な説明は省略する。
【００５５】
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が左右一対の第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒのうち少なくとも何れか一方の電動モータを作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置１９７の動作処理部２０３が該電動モータを作動させる。
なお、各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒの駆動力が各第三リンク部材１２３から各第四アーム部材１１９に伝達されるときに一対の第三ばね部材１２７，１２７によって緩衝されて伝達される点は、上述した第一電動モータ５５や第二電動モータ１０５に関する動作と同様である。
また、前記第四規制部材による回動角度範囲の規制に起因する各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒの電流値の変動を判定処理部２０１で監視し、その監視結果に基づき各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒを逆転させたり、各上肢１１７Ｌ，１１７Ｒが上方と下方とに交互に揺動する動作を、予め設定された時間だけ行わせたりする制御方法も、上述した第一電動モータ５５や第二電動モータ１０５の制御方法と同様である。
したがって、ここでの各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒや各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒと関係する物に関する動作や制御方法についても詳細な説明は省略する。
【００５６】
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が、スピーカー１８１から人間の音声や人工的な各種の音を発生させるものである場合は、その指令信号に基づき、記憶部２０５に予め記憶された人間の音声や人工的な各種の音のデータから該当するデータを判定処理部２０１が選択し、その選択したデータの音声または音を制御装置１９７の動作処理部２０３がスピーカー１８１から発生させる。人間の音声をスピーカー１８１から発生させることで、ロボット１に向かって話しかけた人間と会話を行うことができる。
また、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が、各光源１８７，１９０のうち少なくとも何れか１つの光源を点灯または点滅させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置１９７の動作処理部２０３が該当する光源を作動させる。
【００５７】
次に、人間が話しかけた言葉の内容に基づき判定処理部２０１から発信された信号が、丁髷１８５を回動させるための第六電動モータ１８９を作動させるものである場合は、その指令信号に基づき制御装置１９７の動作処理部２０３が第六電動モータ１８９を作動させる。
以上で、本実施の形態におけるロボット１の作動に関する説明を終了する。
【００５８】
上述したような本実施の形態によれば、上下方向に延びる第二軸部材８０の軸芯回りに基部材２１が回動可能に上側フレーム６７の第一上面部７３に軸支され、上側フレーム６７に対して基部材２１を第二軸部材８０の軸芯回りに第二電動モータ１０５により相対回動させるように構成されている。このため、上側フレーム６７に対して頭部３を上下方向だけでなく左右方向にも回動可能に構成することができるので、人間がロボット１に接したとき、ロボット１に対してより人間に近い印象を受け親近感が湧く。
また、本実施の形態によれば、第一電動モータ５５が基部材２１によって支持されている。このため、基部材２１に対して頭部３が第一軸部材３１の軸芯回りに回動するとき、第一電動モータ５５は頭部３に連れ回されて移動することがないので、その分、第一軸部材３１の軸芯回りに頭部３が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第一電動モータ５５によって頭部３を第一軸部材３１の軸芯回りに円滑に回動させることができると共に第一電動モータ５５に必要な駆動力を小さくすることができる。
また、本実施の形態によれば、第二電動モータ１０５がブラケット１０１を介して下側フレーム６９の第二上面部７７によって支持されている。このため、上側フレーム６７に対して基部材２１が頭部３と共に第二軸部材８０の軸芯回りに回動するとき、第二電動モータ１０５は基部材２１および頭部３に連れ回されて移動することがないので、その分、第二軸部材８０の軸芯回りに基部材２１および頭部３が回動する際の慣性力を小さくすることができる。この結果、第二電動モータ１０５によって基部材２１および頭部３を第二軸部材８０の軸芯回りに円滑に回動させることができると共に第二電動モータ１０５に必要な駆動力を小さくすることができる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、第一軸部材３１の軸芯回りに頭部３が回動可能に基部材２１に軸支され、基部材２１が第二軸部材８０の軸芯回りに回動可能に上側フレーム６７の第一上面部７３に軸支され、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒにおけるそれぞれの外側面に左右一対の上肢１１７Ｌ，１１７Ｒがそれぞれ支持されている。このため、本実施の形態に係るロボット１の構造の設計を一旦、完了した後に、該ロボット１とは身長が異なるロボットを新たに設計する際は、胴部５の胴殻部１３の高さを変更すると共に、その変更に合わせて左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットを設計することができる。この結果、新たな設計の負担を軽減することができる。なお、第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上下方向の長さを変更する際に、各第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上端からの各ステー１１３Ｌ，１１３Ｒの取り付け位置（例えば、上下方向の位置）は変更しなくてもよいが、変更することもできる。
また、本実施の形態によれば、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒと第一上面部７３とは互いに別個の部材で構成され、基部材２１が第一上面部７３に軸支されている。このため、本実施の形態に係るロボット１に関し、身長が異なる２種類以上のロボットを製造する場合に、それらの２種類以上の各ロボット間で、設計変更を要しない基部材２１および第一上面部７３の各部材を共用することができるので、その分、製造コストを安価にすることができる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、頭部支持フレーム２３は、さらに下側フレーム６９を備え、該下側フレーム６９は、左右方向に間隔を隔てて内側面同士が略平行に対向すると共に脚部フレーム１７によって下端部が支持される左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒと、これらの第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの上端部同士を連結すると共に左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの各下端部が連接される第二上面部７７とをさらに備えている。このため、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上下方向の長さを変更するだけでなく、左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの上下方向の長さも適宜変更することができるので、身長が異なるロボット１を設計する際の設計自由度が増大する。
また、本実施の形態によれば、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの間隔が左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの間隔および第二上面部７７の左右方向の幅より小さい寸法に設定され、第二上面部７７の左右方向中央部に左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒが固定され、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの左右方向外側方で、かつ、第二上面部７７の直上に形成された空間に左右一対の第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒがそれぞれ配置されている。このため、頭部３および第一電動モータ５５を支持する基部材２１を、上側フレーム６７を介して下側フレーム６９により強固に支持すると共に、胴殻部１３や脚殻部１５を外方に向かって不自然に突出させることなく各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒを胴殻部１３と脚殻部１５とで囲まれる空間に配置することができる。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、第二電動モータ１０５の駆動力が伝達されて基部材２１を頭部３と共に第二軸部材８０の軸芯回りに回動させるための第三アーム部材８１，第二回動軸８３および第二リンク部材８５が、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの間に形成された空間に配置されている。このため、第三アーム部材８１，第二回動軸８３および第二リンク部材８５を胴殻部１３と脚殻部１５とで囲まれる空間に配置するに際し、デッドスペースを有効に活用して配置することができ、胴殻部１３や脚殻部１５を外方に向かって不自然に突出させなくて済む。
また、本実施の形態によれば、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂの対応する側縁部同士を連結する連結面部２７ｃの面部に、頭殻部９を支持する頭部主フレーム２５の連結部材２５ａ中央部の面部が当接された状態で頭部副フレーム２７に頭部主フレーム２５が固定されている。このため、頭殻部９は、頭部主フレーム２５を介して頭部副フレーム２７により強固に支持される。
さらにまた、本実施の形態によれば、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂと一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂとがこれらの内側面同士が互いに略平行になるように重合された状態で、一対の頭部副フレーム側面部２７ａ，２７ｂが第一軸部材３１の軸芯回りに回動可能に一対の基部材側面部２１ａ，２１ｂに軸支される。このため、その軸支構造を構成する構成部材の軽量化と強固な軸支との相反する要求に応えることができる。
【００６２】
上述した実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲と明細書との全体から読み取れる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更後のロボットもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
例えば、上述した実施の形態では、胴殻部１３と脚殻部１５とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、胴殻部１３を前後または左右に分割された一対の胴殻部片とすると共に脚殻部１５も同様に前後または左右に分割された一対の脚殻部片とし、かつ、それぞれ一方の胴殻部片と脚殻部片とが一体に形成された単一の部材の胴脚殻部片とすると共に他方の胴殻部片と脚殻部片とが一体に形成された単一の部材の胴脚殻部片とする。そして、これら一対の胴脚殻部片を互いに接合してねじ部材により締結固定することで胴殻部と脚殻部とを有する胴脚殻部を構成するようにしてもよい。
【００６３】
また、上述した制御装置１９７によるロボット１の動作制御の説明では、第一電動モータ５５、第二電動モータ１０５、各第三電動モータ１３７Ｌ，１３７Ｒ、各第四電動モータ１５３、第五電動モータ１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ、スピーカー１８１、各光源１８７、１９０または第六電動モータ１８９の各制御対象物をそれぞれ個別に制御するように説明したが、これに替えて、人間が話しかけた言葉の内容に基づき、２つ以上の制御対象物を同時に作動させるように制御してもよい。
また、上述した実施の形態のロボット１では、各電動モータ５５，１０５，１３７Ｌ，１３７Ｒにより各リンク部材３７，８５，１２３を往復移動させる例を示したが、これに替えて、シリンダと該シリンダ内に進退可能に挿入されたピストンとを備え、ロボット１に備えた圧力源から供給される空気または作動油等の流体の圧力を利用して前記シリンダに対して前記ピストンを進退させる流体シリンダ装置により各リンク部材３７，８５，１２３をそれぞれ往復移動させるようにしてもよい。この場合は、各リンク部材３７，８５，１２３をそれぞれ往復移動させる各流体シリンダ装置が本発明でいう「第１の駆動装置」，「第２の駆動装置」，「第３の駆動装置」をそれぞれ構成する。
【００６４】
また、上述した実施の形態のロボット１では、上側フレーム６７は、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒと第一上面部７３とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒと第一上面部７３とが一体に形成された単一の部材として上側フレーム６７を構成してもよい。この場合は、身長が異なる２種類以上のロボットを製造する場合に、それらの２種類以上の各ロボット間で、第一上面部７３を共用することはできないものの、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットを設計することができ、設計の負担が軽減されるという効果は奏することができるのは言うまでもない。
また、上述した実施の形態のロボット１では、下側フレーム６９は、左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒと第二上面部７７とを互いに別個の部材で構成する例を示したが、これに替えて、左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒと第二上面部７７とが一体に形成された単一の部材として下側フレーム６９を構成してもよい。この場合は、身長が異なる２種類以上のロボットを製造する場合に、それらの２種類以上の各ロボット間で、第二上面部７７を共用することはできないものの、左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの上下方向の長さを適宜変更するだけの簡単な設計変更で身長が異なるロボットを設計することができ、設計の負担が軽減されるという効果は奏することができるのは言うまでもない。
【００６５】
また、上述した実施の形態のロボット１では、上下方向の長さがそれぞれ適宜変更された左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒと左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒとに変更することで、身長が異なるロボットを構成する例を示したが、これに替えて、図１８に示すように、左右一対の第一側面部７１Ｌ，７１Ｒや左右一対の第二側面部７５Ｌ，７５Ｒに長さ変更構造をそれぞれ設けるようにしてもよい。長さ変更構造としては、第一側面部７１Ｌを例にとって説明すると、該第一側面部７１Ｌを、一対の雄ねじ部材２１１，２１１と、２つの第一側面部片７１Ｌ１，７１Ｌ２とで構成し、２つの第一側面部片７１Ｌ１，７１Ｌ２を、それらの一部の面同士を互いに接合した状態で各雄ねじ部材２１１により締結固定している。これと同様に、第一側面部７１Ｒを、一対の雄ねじ部材２１１，２１１と、２つの第一側面部片７１Ｒ１，７１Ｒ２とで構成し、２つの第一側面部片７１Ｒ１，７１Ｒ２を、それらの一部の面同士を互いに接合した状態で各雄ねじ部材２１１により締結固定している。
【００６６】
各第一側面部片７１Ｌ１，７１Ｒ１には各雄ねじ部材２１１が螺合される一対の雌ねじ孔２１３がそれぞれ形成され、各第一側面部片７１Ｌ２，７１Ｒ２には雄ねじ部材２１１が挿通可能で、かつ、各第一側面部片７１Ｌ２，７１Ｒ２の長手方向（上下方向）に長い長円形状の貫通孔２１５がそれぞれ穿設されている。各雄ねじ部材２１１を緩めて第一側面部片７１Ｌ１，７１Ｌ２同士と第一側面部片７１Ｒ１，７１Ｒ２同士とをそれらの長手方向（上下方向）に互いに相対移動させ所望の位置で位置決めした状態で各ねじ部材２１１を締め付けることで、各第一側面部７１Ｌ，７１Ｒの長さを容易に変更することができる。このような長さ変更構造によれば、身長が異なるロボットを製造する度に、第一側面部７１Ｌ，７１Ｒ等を別個の部材に変更する必要がない。
【００６７】
なお、上述したような長さ変更構造は、図１８に示すように、第二側面部７５Ｌ，７５Ｒにも同様に採用することができる。すなわち、第二側面部７５Ｌを、一対の雄ねじ部材２１１，２１１と、２つの第二側面部片７５Ｌ１，７５Ｌ２とで構成する一方、第二側面部７５Ｒを、一対の雄ねじ部材２１１，２１１と、２つの第二側面部片７５Ｒ１，７５Ｒ２とで構成する。各第二側面部片７５Ｌ１，７５Ｒ１には各雄ねじ部材２１１が螺合される一対の雌ねじ孔２１３がそれぞれ形成され、各第二側面部片７５Ｌ２，７５Ｒ２には雄ねじ部材２１１が挿通可能で、かつ、各第二側面部片７５Ｌ２，７５Ｒ２の長手方向（上下方向）に長い長円形状の貫通孔２１５がそれぞれ穿設されている。各雄ねじ部材２１１を緩めて第二側面部片７５Ｌ１，７５Ｌ２同士と第二側面部片７５Ｒ１，７５Ｒ２同士とをそれらの長手方向（上下方向）に互いに相対移動させ所望の位置で位置決めした状態で各ねじ部材２１１を締め付けることで、各第二側面部７５Ｌ，７５Ｒの長さを容易に変更することができる。
【００６８】
また、上述した実施の形態のロボット１では、人間が話しかけた言葉の内容に基づき制御装置１９７の判定処理部２０１から発信された信号が、スピーカー１８１から人間の音声や各種の音を発生させるものである場合は、その発生させる人間の音声や各種の音のデータを、記憶部２０５に予め記憶されたデータから判定処理部２０１が選択する例を示した。しかし、これに加えて、または、これに替えて、インターネットに接続可能な無線ＬＡＮ機能を有するネットワーク機器をロボット１に搭載し、外部のサーバーに予め記憶された人間の音声や各種の音のデータから該当するデータを前記インターネットを介して判定処理部２０１が選択し、その選択したデータの音声または音を制御装置１９７の動作処理部２０３がスピーカー１８１から発生させるようにしてもよい。これにより、人間の音声や各種の音のデータを記憶させる記憶部２０５の領域を削減または省略することができる一方、人間の音声や各種の音のデータ量が飛躍的に増加して、スピーカー１８１から発生させることができる人間の音声や各種の音の種類も飛躍的に増大する。この結果、ロボット１に接した人間に対して興味を一層引くことができる。
【００６９】
また、上述した実施の形態のロボット１では、集音マイク１９１によって集音された音声が制御装置１９７の判定処理部２０１によって受信され、その受信された言葉の内容に基づいて、制御装置１９７の動作処理部２０３が各電動モータ５５，１０５，１３７Ｌ，１３７Ｒ，１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ，１８９の何れかを作動させる例を示したが、これに替えて、ロボット１から離間した場所にある遠隔操縦装置（図示せず）のマイクに向かって人間が発した音声をロボット１に配設された受信装置（図示せず）が無線で受信し、その受信した言葉の内容に基づいて、制御装置１９７の動作処理部２０３が各電動モータ５５，１０５，１３７Ｌ，１３７Ｒ，１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ，１８９の何れかを作動させるようにしてもよい。
あるいは、ロボット１から離間した場所にある遠隔操縦装置の各種スイッチを人間が操作して発信した指令信号をロボット１の受信装置が無線で受信し、その受信した指令信号に基づいて、制御装置１９７の動作処理部２０３が各電動モータ５５，１０５，１３７Ｌ，１３７Ｒ，１５３，１５７ａ，１５７ｂ，１５７ｃ，１５７ｄ，１８９の何れかを作動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１    ロボット
３    頭部
５    胴部
７    脚部
９    頭殻部
１３    胴殻部
１５    脚殻部
１７    脚部フレーム
２１    基部材
２１ａ  基部材側面部
２１ｂ  基部材側面部
２１ｃ  基部材下面部
２３    頭部支持フレーム
２５    頭部主フレーム
２７    頭部副フレーム
２７ａ  頭部副フレーム側面部
２７ｂ  頭部副フレーム側面部
２７ｃ  連結面部
３３    第一アーム部材（リンク機構）
３７    第一リンク部材（リンク機構，リンク部材）
４５    第一ばね部材（ばね部材）
５３    ブラケット（第１のブラケット）
５５    第一電動モータ（第１の駆動装置，電動モータ）
５９    第二アーム部材（リンク機構）
７１Ｌ  第一側面部
７１Ｒ  第一側面部
７３    第一上面部
７５Ｌ  第二側面部
７５Ｒ  第二側面部
７７    第二上面部
８１    第三アーム部材（駆動力伝達機構）
８３    第二回動軸（駆動力伝達機構）
８５    第二リンク部材（駆動力伝達機構）
１０１    ブラケット（第２のブラケット）
１０５    第二電動モータ（第２の駆動装置）
１１７Ｌ  上肢
１１７Ｒ  上肢
１３７Ｌ  第三電動モータ（第３の駆動装置）
１３７Ｒ  第三電動モータ（第３の駆動装置）
１６３    車輪
Ｌ１    仮想直線（第１の軸）
Ｌ２    仮想直線（第２の軸）
Ｌ３    仮想直線（第３の軸）