(57)【要約】      （修正有）【課題】安定して、４足歩行をすることができる、人型ロボットを提供することを目的とする。【解決手段】一対の可動指部材１Ａ、１Ｂと、固定指部材２と、駆動機構４０と、を有するハンド３０を備え、一対の可動指部材１Ａ、１Ｂは、駆動機構４０により、それぞれの先端部が、近接／離間するように駆動され、可動指部材１Ａ、１Ｂと固定指部材２は、それぞれの先端部が、同一平面上に位置するように構成されている、人型ロボット。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の可動指部材と、固定指部材と、駆動機構と、を有するハンドを備え、
一対の前記可動指部材は、前記駆動機構により、それぞれの先端部が、近接／離間するように駆動され、
前記可動指部材と前記固定指部材は、それぞれの先端部が、同一平面上に位置するように構成されている、人型ロボット。
【請求項２】
前記平面の法線方向から見て、一対の前記可動指部材と前記固定指部材は、それぞれの先端部が三角形の頂点に位置するように配置されている、請求項１に記載の人型ロボット。
【請求項３】
一対の前記可動指部材は、互いに対向するように配置され、
一対の前記可動指部材を結ぶ仮想線に対して垂直な方向から見て、前記固定指部材は、一方の前記可動指部材よりも外方に位置するように配置されている、請求項１又は２に記載の人型ロボット。
【請求項４】
一対の前記可動指部材は、互いに対向するように配置され、
一対の前記可動指部材が最も離間した状態において、一方の前記可動指部材から他方の前記可動指部材までの距離をＤと定義したとき、
一方の前記可動指部材から前記固定指部材までの距離が、３／４Ｄ以上、かつ、Ｄ未満である、請求項１又は２に記載の人型ロボット。
【請求項５】
制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記人型ロボットが転倒したときの動作、前記人型ロボットが立ち上がるときの動作、及び前記人型ロボットが４足歩行するときの動作のうち、少なくとも１つの動作を実行するときに、一対の前記可動指部材の先端部が互いに離間するように、前記駆動機構を制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の人型ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人型ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
体幹部と、２つの下肢部と、２つの上肢部と、を備え、各上肢部は、腕部と、把持対象物を把持可能な手部と、を有し、２つの下肢部及び２つの上肢部を用いて、４足歩行が可能な脚式ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。上記特許文献１に開示されている脚式ロボットでは、各手部は、４足歩行時に指関節を屈曲させて把持面とは反対側の指背面を歩行面に接地させる指部を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９１３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、上記特許文献１に開示されている脚式ロボットとは異なる、新たな構造の人型ロボットを想到した。本発明は、新規な構造を備える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】
【０００５】
本発明に係る人型ロボットは、一対の可動指部材と、固定指部材と、駆動機構と、を有するハンドを備え、一対の前記可動指部材は、前記駆動機構により、それぞれの先端部が、近接／離間するように駆動され、前記可動指部材と前記固定指部材は、それぞれの先端部が、同一平面上に位置するように構成されている、人型ロボット。
【０００６】
これにより、一対の可動指部材の先端部と固定指部材の先端部が、それぞれ、接地することができ、安定して、４足歩行をすることができる。また、一対の可動指部材により、ワーク等を保持・解放することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の人型ロボットによれば、安定して、４足歩行をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施の形態１に係る人型ロボットの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す人型ロボットにおける制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、図１に示す人型ロボットにおけるハンドの概略構成を示す模式図である。
【図４】図４は、図３に示すハンドを矢印ＩＶ方向から見た、模式図である。
【図５】図５は、図３に示すハンドの内部構成を示す模式図である。
【図６】図６は、本実施の形態２に係る４足歩行ロボットにおけるハンドの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するための構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００１０】
（実施の形態１）
本実施の形態１に係る人型ロボットは、一対の可動指部材と、固定指部材と、駆動機構と、を有するハンドを備え、一対の可動指部材は、駆動機構により、それぞれの先端部が、近接／離間するように駆動され、可動指部材と固定指部材は、それぞれの先端部が、同一平面上に位置するように構成されている。
【００１１】
また、本実施の形態１に係る人型ロボットでは、平面の法線方向から見て、一対の可動指部材と固定指部材は、それぞれの先端部が三角形の頂点に位置するように配置されていてもよい。
【００１２】
また、本実施の形態１に係る人型ロボットでは、一対の可動指部材は、互いに対向するように配置され、一対の可動指部材を結ぶ仮想線に対して垂直な方向から見て、固定指部材は、一方の可動指部材よりも外方に位置するように配置されていてもよい。
【００１３】
さらに、本実施の形態１に係る人型ロボットは、制御装置をさらに備え、制御装置は、人型ロボットが転倒したときの動作、人型ロボットが立ち上がるときの動作、及び人型ロボットが４足歩行するときの動作のうち、少なくとも１つの動作を実行するときに、一対の可動指部材の先端部が互いに離間するように、駆動機構を制御してもよい。
【００１４】
以下、本実施の形態１に係る人型ロボットの一例について、図１〜図５を参照しながら説明する。
【００１５】
［人型ロボットの構成］
図１は、本実施の形態１に係る人型ロボットの概略構成を示す模式図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態１に係る人型ロボット１００は、胴体１０１と、頭１０２と、ハンド３０を有する、一対の腕１０３、１０３と、一対の脚１０４、１０４と、胴体１０１内に配置されている制御装置１１０と、を備えている。なお、ハンド３０の構成については、後述する。
【００１７】
頭１０２は、首関節１０５を介して、胴体１０１に接続されている。首関節１０５には、頭１０２を胴体１０１に対して相対的に揺動（回動）させるための駆動機構が配置されている（図示せず）。
【００１８】
同様に、腕１０３は、肩関節１０６を介して、胴体１０１に接続されている。肩関節１０６には、腕１０３を胴体１０１に対して相対的に揺動（回動）させるための駆動機構が配置されている（図示せず）。
【００１９】
また、脚１０４は、股関節１０７を介して、胴体１０１に接続されている。股関節１０７には、脚１０４を胴体１０１に対して、相対的に揺動（回動）させるための駆動機構が配置されている。
【００２０】
各関節に配置されている駆動機構は、アクチュエータ（例えば、電動モータ（サーボモータ））、及びラック・ピニオン、ベルト・プーリ等の駆動部材で構成されている。
【００２１】
また、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、制御装置１１０が、一対の脚１０４、１０４を制御して、２足歩行を行い、一対の腕１０３、１０３と、一対の脚１０４、１０４と、を制御して、４足歩行を行うように構成されている。
【００２２】
なお、本実施の形態１においては、制御装置１１０が、胴体１０１内に配置されている形態を採用したが、これに限定されない。制御装置１１０が、頭１０２等の他の構成部材内に配置されている形態を採用してもよく、制御装置１１０が、人型ロボット１００外に配置されている形態を採用してもよい。
【００２３】
ここで、図２を参照しながら、制御装置１１０の構成について、説明する。
【００２４】
図２は、図１に示す人型ロボットにおける制御装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【００２５】
図２に示すように、制御装置１１０は、ＣＰＵ等の演算部１１０ａと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部１１０ｂと、サーボ制御部１１０ｃと、を備える。制御装置１１０は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えるロボットコントローラであってもよい。
【００２６】
なお、制御装置１１０は、集中制御する単独の制御装置１１０によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置１１０によって構成されていてもよい。また、本実施の形態１においては、記憶部１１０ｂが、制御装置１１０内に配置されている形態を採用したが、これに限定されず、記憶部１１０ｂが、制御装置１１０と別体に設けられている形態を採用してもよい。
【００２７】
記憶部１１０ｂには、基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部１１０ａは、記憶部１１０ｂに記憶されている基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボットの各種動作を制御する。すなわち、演算部１１０ａは、ロボットの制御指令を生成し、これをサーボ制御部１１０ｃに出力する。サーボ制御部１１０ｃは、演算部１１０ａにより生成された制御指令に基づいて、４足歩行ロボット１００の各関節に設けられているサーボモータの駆動を制御するように構成されている。
【００２８】
次に、図３〜図５を参照しながら、本実施の形態１に係る４足歩行ロボット１００のハンド３０について、説明する。
【００２９】
図３は、図１に示す人型ロボットにおけるハンドの概略構成を示す模式図である。図４は、図３に示すハンドを矢印ＩＶ方向から見た、模式図である。図５は、図３に示すハンドの内部構成を示す模式図である。
【００３０】
図３〜図５に示すように、ハンド３０は、一対の可動指部材１Ａ、１Ｂと、固定指部材２と、駆動機構４０と、を有していて、一対の可動指部材１Ａ、１Ｂと、固定指部材２は、それぞれの先端部が同一平面Ｆ上に位置するように構成されている。
【００３１】
具体的には、平面Ｆの法線方向から見て、可動指部材１Ａ、１Ｂと固定指部材２は、それぞれの先端部が三角形の各頂点に位置するように配置されている（図４参照）。より詳細には、可動指部材１Ａ、１Ｂは、互いに対向するように配置され、可動指部材１Ａ、１Ｂを結ぶ仮想線に対して垂直な方向（ここでは、紙面に対して垂直な方向（紙面の法線方向））から見て、固定指部材２は、可動指部材１Ａよりも外方に位置するように配置されている。
【００３２】
一対の可動指部材１Ａ、１Ｂは、それぞれ、駆動機構３１を介して、一対の板部材３Ａ、３Ｂに挟持されている。また、固定指部材２は、板部材３Ａに固定されている。
【００３３】
駆動機構４０は、電動モータ（サーボモータ）４と、プーリ５Ａ、５Ｂと、ベルト６と、左右ネジ７と、ベアリング８Ａ、８Ｂとを有している。電動モータ４の出力軸４Ａには、プーリ５Ａが取付けられている。また、左右ネジ７の基端には、プーリ５Ｂが取付けられている。プーリ５Ａとプーリ５Ｂには、ベルト６が巻回されている。これにより、電動モータ４が回転すると、プーリ５Ａ、ベルト６、及びプーリ５Ｂを介して、左右ネジ７が回転する。
【００３４】
左右ネジ７の基端部には、ベアリング８Ａが挿通されていて、左右ネジ７の先端部には、ベアリング８Ｂが挿通されている。ベアリング８Ａ、８Ｂは、適宜な手段により、板部材３Ａ、３Ｂに取り付けられている。また、左右ネジ７には、可動指部材１Ａ、１Ｂの基端部が螺合されている。これにより、左右ネジ７が回転すると、可動指部材１Ａ、１Ｂが、近接／離間するように駆動される。
【００３５】
また、ハンド３０には、電動モータの回転位置を検出する回転センサ（図示せず）と、電動モータの回転を制御する電流を検出する電流センサ（図示せず）と、が設けられている。回転センサが検出した回転位置情報と、電流センサが検出した電流情報は、制御装置１１０に出力される。なお、回転センサは、例えば、エンコーダであってもよい。
【００３６】
［人型ロボットの動作及び作用効果］
次に、本実施の形態１に係る人型ロボット１００の動作及び作用効果について、説明する。なお、以下の動作は、制御装置１１０の演算部１１０ａが、記憶部１１０ｂに格納されている所定のプログラムを読み出すことにより、実行される。
【００３７】
制御装置１１０は、ハンド３０により、ワーク等を保持・解放する場合には、可動指部材１Ａ、１Ｂを近接・離間するように、電動モータ４を適宜回転動作させる。また、制御装置１１０は、人型ロボット１００を４足歩行させる場合には、可動指部材１Ａ、１Ｂが離間するように、駆動機構４０（電動モータ４）を動作させる。
【００３８】
このように構成された、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、一対の可動指部材１Ａ、１Ｂと、固定指部材２は、それぞれの先端部が同一平面Ｆ上に位置するように構成されている。これにより、一対の可動指部材１Ａ、１Ｂの先端部と固定指部材２の先端部が、それぞれ、接地することができ、安定して、４足歩行をすることができる。
【００３９】
また、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、制御装置１１０が、可動指部材１Ａ、１Ｂを近接・離間するように、電動モータ４を適宜回転動作させる。これにより、ハンド３０により、ワーク等を保持・解放することができる。
【００４０】
また、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、平面Ｆの法線方向から見て、可動指部材１Ａ、１Ｂと固定指部材２は、それぞれの先端部が三角形を形成する（三角形の各頂点に位置する）ように配置されている。これにより、可動指部材１Ａ、１Ｂの先端部と固定指部材２の先端部が、それぞれ、より安定して接地することができる。このため、より安定した状態で、４足歩行をすることができる。
【００４１】
また、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、可動指部材１Ａ、１Ｂは、互いに対向するように配置され、可動指部材１Ａ、１Ｂを結ぶ仮想線に対して垂直な方向から見て、固定指部材２は、可動指部材１Ａよりも外方に位置するように配置されている。これにより、ハンド３０により、ワーク等を保持・解放するときに、固定指部材２がワーク等と接触することを抑制することができる。
【００４２】
さらに、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、制御装置１１０が、人型ロボット１００が、転倒したときの動作、人型ロボット１００が立ち上がるときの動作、及び人型ロボット１００が４足歩行するときの動作のうち、少なくとも１つの動作を実行するときに、可動指部材１Ａ、１Ｂが離間するように、駆動機構４０を動作させる。これにより、可動指部材１Ａ、１Ｂの先端部と固定指部材２の先端部が、それぞれ、より安定して接地することができる。このため、より安定した状態で、４足歩行をすることができる。
【００４３】
なお、本実施の形態１に係る人型ロボット１００では、左右ネジ７を回転させることで、可動指部材１Ａ、１Ｂを近接・離間する形態を採用したが、これに限定されない。例えば、可動指部材１Ａ、１Ｂの基端部を揺動させることで、可動指部材１Ａ、１Ｂを近接・離間する形態を採用してもよい。また、チェビシェフリンク機構を用いて、可動指部材１Ａ、１Ｂを近接・離間する形態を採用してもよい。
【００４４】
（実施の形態２）
本実施の形態２に係る人型ロボットは、一対の可動指部材は、互いに対向するように配置され、一対の可動指部材が最も離間した状態において、一方の可動指部材から他方の可動指部材までの距離をＤと定義したとき、固定指部材は、一方の可動指部材から当該固定指部材までの距離が、３／４Ｄ以上、かつ、Ｄ以下となるように配置されている。
【００４５】
以下、本実施の形態２に係る人型ロボットの一例について、図６を参照しながら説明する。
【００４６】
図６は、本実施の形態２に係る人型ロボットにおけるハンドの概略構成を示す模式図である。
【００４７】
図６に示すように、本実施の形態２に係る人型ロボットにおけるハンド３０は、実施の形態１に係る人型ロボット１００のハンド３０と基本的構成は同じであるが、固定指部材２の配置位置が異なる。
【００４８】
具体的には、可動指部材１Ａ、１Ｂが最も離間した状態において、可動指部材１Ｂから可動指部材１Ａまでの距離をＤと定義したとき、固定指部材２は、可動指部材１Ｂから当該固定指部材２までの距離が、３／４Ｄ以上、かつ、Ｄ以下となるように配置されている。
【００４９】
なお、可動指部材１Ａ、１Ｂ間の距離Ｄは、人型ロボット１００が把持するワークの大きさ、実行する作業内容等により適宜、設定される。
【００５０】
これにより、ハンド３０により、ワーク等を保持・解放するときに、固定指部材２がワーク等と接触することを抑制することができる。
【００５１】
このように構成された、本実施の形態２に係る人型ロボット１００であっても、実施の形態１に係る人型ロボット１００と同様の作用効果を奏する。
【００５２】
なお、可動指部材１Ａ、１Ｂを結ぶ仮想線に対して垂直な方向（ここでは、紙面の法線方向）から見て、固定指部材２は、可動指部材１Ａと重なるように配置されていてもよい。
【００５３】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の人型ロボットによれば、安定して、４足歩行をすることができるため、ロボットの分野において有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１Ａ  可動指部材
２  固定指部材
３Ａ  板部材
３Ｂ  板部材
４  電動モータ
４Ａ  出力軸
５Ａ  プーリ
５Ｂ  プーリ
６  ベルト
７  左右ネジ
８Ａ  ベアリング
８Ｂ  ベアリング
３０  ハンド
４０  駆動機構
１００  人型ロボット
１０１  胴体
１０２  頭
１０３  腕
１０４  脚
１０５  首関節
１０６  肩関節
１０７  股関節
１１０  制御装置
１１０ａ  演算部
１１０ｂ  記憶部
１１０ｃ  サーボ制御部
【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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