(57)【要約】  本発明は、相互に対して動作可能な２つのエレメント（２、８）と、少なくとも１つの自由度を有して２つのエレメント（２、８）を接続する関節（１３）と、関節（１３）を取り囲み２つのエレメントのそれぞれに取り付けられた可撓性かつ弾性の膜（２０）とを備え、膜（２０）が２つのエレメント（２、８）の少なくとも１つの位置においてその取り付け間で伸長するロボットの動作安全性に関する。
2021508608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に対して動作可能な２つのエレメント（２、８）と、
少なくとも１つの自由度を有し、前記２つのエレメント（２、８）を接続する関節（１３）と、
関節（１３）を取り囲み、前記２つのエレメントのそれぞれに固定された可撓性かつ弾性の膜（２０）とを備え、前記膜（２０）が前記２つのエレメント（２、８）の少なくとも１つの位置において第１のエレメント（２）上の第１の固定点（１６）と第２のエレメント（８）上の第２の固定点（１７）との間で伸長しており、前記膜（２０）の張力が、前記関節（１３）が前記位置を基準に動作する間、２つの固定点（１６、１７）間の距離（ｄ）の変化量（Δｄ）によって変化するロボット。
【請求項２】
前記膜（２０）の前記張力が、実質的に距離（ｄ）の前記変化量に比例する請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記２つのエレメント（２、８）の第１のエレメントを取り囲み、自由旋回リンク（２５）によって前記第１のエレメント（８）と接続するカラー（２４）を備え、前記膜（２０）が前記カラー（２４）によって前記第１のエレメント（８）に固定されている請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項４】
前記関節（１３）が第１の軸（Ｘ）を中心に回転可能であり、前記カラー（２４）を前記第１のエレメント（８）に接続する前記旋回リンク（２５）の回転軸が前記第１の軸（Ｘ）と一致している請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記第１の軸（Ｘ）を中心とする前記関節（１３）の角変位の範囲が、前記第１の軸（Ｘ）を中心とする前記旋回リンク（２５）の角変位の範囲よりも大きい請求項４に記載のロボット。
【請求項６】
前記関節（１３）が第１の軸（Ｘ）及び前記第１の軸（Ｘ）と直角に交わる第２の軸（Ｙ）を中心に回転可能であり、前記第１の軸（Ｘ）を中心とする前記関節（１３）の角変位が前記第２の軸（Ｙ）を中心とする前記関節（１３）の角変位よりも大きく、その固定点間の前記膜（２０）が担う前記第１の軸（Ｘ）を中心とする角度領域がその固定点間の前記膜（２０）が担う前記第２の軸（Ｙ）を中心とする角度領域よりも大きい請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項７】
前記膜（２０）が、前記関節（１３）の両側における張力を前記関節（１３）の角変位の範囲の少なくとも一部にわたって維持するように予め装着された請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項８】
前記膜（２０）が織物である請求項１〜７のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項９】
前記織物（２０）が、ポリエーテル−ポリ尿素共重合体ベースの繊維を含む請求項８に記載のロボット。
【請求項１０】
前記織物（２０）が通気性である請求項８又は９に記載のロボット。
【請求項１１】
前記膜（２０）が電気絶縁材料を含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１２】
前記膜（２０）が導電性材料を含む請求項１〜１１のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１３】
前記ロボット（１０、１５）が人型ロボットであり、胴部（２）及び骨盤（８）を備え、前記関節（１３）が前記胴部（２）と前記骨盤（８）とを接続している請求項１〜１２のいずれか一項に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットの使用の安全性に関する。ロボットは、人間と、より一般的には人間の環境と相互に作用し合うことを意図したものである。ロボットが実行する動作についてロボットの環境を保護する必要があるだけでなく、ロボットをその環境から保護する必要もある。
【背景技術】
【０００２】
ロボットの環境の保護に関しては、ロボットの動作が人間を傷つける可能性、又は人間の周囲の物体を損傷させる可能性を防ぐ必要がある。より具体的には、ロボットのある関節が動く時、人間又はその近辺に置かれた物体が関節に挟まれる可能性がある。例えば、人型ロボットでは、ロボットの胴部がその骨盤に向かって動く時、骨盤と胴部との間に捕らわれる危険性がある。一般的に、相互に関節接合するロボットの２つのエレメント間に捕らわれる危険性が存在する。
【０００３】
捕らわれの危険性を低減するため、又はその影響を制限するために、いくつかの解決策が考えられる。いかなる捕らわれも回避するため、問題の関節によって結合されたエレメント間に十分な間隔を維持することを可能にさせる止め具によって、関節の変位を制限できる。この解決策は、ある方向に動くことを妨げることによりロボットの性能を制限する。このため、人型ロボットの場合、その擬人化が損なわれる。
【０００４】
捕らわれる危険性を低減することを求めない場合、その影響を低減することはそれでもなお可能である。この目的のため、問題の関節を動かすアクチュエータによって生み出される力を低減できる。この力の低減は、ロボットの性能をも制限するものであり、例えば、重い荷物の運搬ができなくなり得る。２つのエレメントが相互に近づいた時、移動の終わりにおいてのみアクチュエータの力を制限できる。この制限は、アクチュエータの複雑な制御を必要とする。この制御は、実行に費用がかかり、ロボットの信頼性の低下をもたらし得る。
【０００５】
さらに、ロボットの電力供給が失われた場合、アクチュエータはその抑制能力を失い得るものであり、関節は完全に自由になり得る。この関節によって連結されたロボットのエレメントは、これにより重力の影響下で駆動され、これは、関節の非制御動作につながる可能性がある。このような動作中に捕らわれが起こり得る。
【０００６】
さらに、ロボットは、ロボットの環境に悪影響を与え得る熱源を含み得る。例えば、ロボットは、動作中に温度が上昇する傾向にあるモータ又は電子機器を備え得る。ユーザが、熱源に保護がなく接近できる場合、火傷を負う可能性がある。この危険性を回避するため、ロボットは、ユーザが熱源にアクセスするのを防げる遮熱材を設け得る硬質のシェルを備え得る。しかし、ロボットにより発せられる熱を取り除く必要があり、シェルの存在は熱源の冷却をより困難にさせる。さらに、関節にとって、シェルの存在は、関節接合されたエレメントの動作を妨げるか、又は少なくともその変位を縮小させ得るものである。
【０００７】
ロボットの環境に対するその構成要素の保護に関して、より特には、ロボットは、ロボットにダメージを与える傾向のある物体の意図的な挿入又は非意図的な挿入から保護される必要がある。この目的のために、硬質のシェルは適切な予防策を形成できるが、上述の欠点を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、捕らわれの危険性及び／又は関節への物体の侵入を制限することを可能にする完全にパッシブな解決策により、ロボットの動作の安全性を改善することを目的とする。本発明はまた、ロボットの内部の熱源を冷却可能にしつつ接触の危険性を低減することも目的とする。本発明は、関節を取り囲む硬質のシェルの使用を回避する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため、本発明の主題は、
相互に対して動作可能な２つのエレメントと、
２つのエレメントを接続する少なくとも１つの自由度を有する関節と、
関節を取り囲み、２つのエレメントのそれぞれに固定された可撓性かつ弾性の膜とを備え、膜が、２つのエレメントの少なくとも１つの位置において、第１のエレメント上の第１の固定点と第２のエレメント上の第２の固定点との間で伸長しており、膜の張力が、関節がその位置を基準に動作する間、２つの固定点間の距離の変化量によって変化するロボットである。
【００１０】
膜の存在により、関節を外側から隔絶できる。このため、より簡素な設計が可能である。具体的には、膜の弾性により、関節を保護する硬質の機械部品によって求められる寸法の複雑な制約を回避することができる。膜を採用することにより、特に、関節を取り囲む様々な動作部品の間に機能的間隔を存在させるのを回避できる。膜の採用により、大幅により重くなることの多い硬質シェルの採用と比較して、ロボットの重量を低減することも可能となる。
【００１１】
膜の張力は、２つの固定点間の距離の変化量に実質的に比例するのが有益である。
【００１２】
ロボットは、２つのエレメントのうち第１のエレメントを取り囲み、自由旋回リンクによって第１のエレメントに接続されたカラーを備えており、膜がカラーによって第１のエレメントに固定されているのが有益である。
【００１３】
関節は第１の軸を中心に回転可能であり、カラーを第１のエレメントに接続する旋回リンクの回転軸が第１の軸と一致しているのが有益である。
【００１４】
第１の軸を中心とする関節の角変位の範囲が、第１の軸を中心とする旋回リンクの角変位の範囲よりも大きいのが有益である。
【００１５】
関節は、第１の軸及び第１の軸に直角に交わる第２の軸を中心に回転可能であり得るものであり、第１の軸を中心とする関節の角変位が第２の軸を中心とする関節の角変位よりも大きい。その固定点間の膜が担う第１の軸を中心とする角度領域は、その固定点間の膜が担う第２の軸を中心とする角度領域よりも大きいのが有益である。
【００１６】
膜は、関節の両側の張力を関節の角変位の範囲の少なくとも一部にわたって維持するように予め装着されているのが有益である。
【００１７】
膜が、ポリエーテル−ポリ尿素共重合体ベースの繊維を含み得る織物であるのが有益である。
【００１８】
織物は、通気性であるのが有益である。
【００１９】
膜は、電気絶縁材料及び／又は導電性材料を含むのが有益である。
【００２０】
ロボットは人型ロボットであり、胴部及び骨盤を備えており、関節が胴部と骨盤とを接続し得る。
【００２１】
本発明は、例によって提供した、以下の添付の図面によって示した実施形態の詳細な説明を読解することでより良く理解され、さらなる利益が明らかになると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１ａ】本発明が実施できるロボットの２つの例を示す。
【図１ｂ】本発明が実施できるロボットの２つの例を示す。
【図２ａ】図１ｂのロボットの垂直位置にある胴部及び骨盤を示す。
【図２ｂ】図１ｂのロボットの垂直位置にある胴部及び骨盤を示す。
【図３ａ】胴部が傾斜したいくつかの位置にある胴部及び骨盤を示す。
【図３ｂ】胴部が傾斜したいくつかの位置にある胴部及び骨盤を示す。
【図４ａ】胴部が傾斜したいくつかの位置にある胴部及び骨盤を示す。
【図４ｂ】胴部が傾斜したいくつかの位置にある胴部及び骨盤を示す。
【図５ａ】胴部が傾斜したいくつかの位置にある胴部及び骨盤を示す。
【図５ｂ】胴部が傾斜したいくつかの位置にある胴部及び骨盤を示す。
【図６ａ】胴部が傾斜したいくつかの位置にある胴部及び骨盤を示す。
【図６ｂ】胴部が傾斜したいくつかの位置にある胴部及び骨盤を示す。
【図７ａ】胴部が傾斜したいくつかの位置にある胴部及び骨盤を示す。
【図７ｂ】胴部が傾斜したいくつかの位置にある胴部及び骨盤を示す。
【００２３】
図２ａ、図３ａ、図４ａ、図５ａ、図６ａ及び図７ａは正面図であり、図２ｂ、図３ｂ、図４ｂ、図５ｂ、図６ｂ及び７ｂは側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
明確化のため、同一のエレメントは、種々の図面において同一の参照符号を有する。
【００２５】
本発明の詳細な説明を人型ロボットに関連させて提供する。無論、本発明は、他種のロボット、例えば、産業ロボットに実施可能である。本発明は、関節が、ロボットの２つのエレメントを相互に動作可能であるように接続している場合に有益となる。
【００２６】
ロボットは、ある人間の外観特性及び機能性、例えば、頭部、胴部、２本の腕、２つの手、２本の脚又は２足の足を有すれば人型として言及できる。人体の上部を有するのみのロボットについても、人型の特徴を有するとして考慮され得るものもある。人型ロボットは、車輪を備えた台上で歩行するか又は移動することができ、四肢又は頭部によってジェスチャーを行うことができる。行い得るジェスチャーの複雑性は、絶えず増加している。ロボットの環境との相互作用は、行われたジェスチャーの保護対策を必要とする。保護対策は、ロボット自体を保護するため、かつロボットに近づく人々を保護するために必要である。
【００２７】
図１ａ及び図１ｂは、出願人の会社であるＳｏｆｔｂａｎｋ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ  Ｅｕｒｏｐｅによって開発された人型ロボットの２つの例を示している。図１ａに示した人型ロボット１０は、頭部１、胴部２、２本の腕３、２つの手４、２本の脚５及び２足の足６を備えている。図１ｂに示した人型ロボット１５は、頭部１、胴部２、２本の腕３、２つの手４及びスカート７を備えている。これら２体のロボットは、人間の形態及びその動作を再現するために、ロボットの種々の四肢の相対的動作を可能にする複数の関節を備えている。種々の関節は電動式であり得る。ロボット１０及びロボット１５は、例えば、胴部２と腕３のそれぞれとの間に、関節１１を備えている。ロボットの肩を形成している関節１１は、２本の回転軸を中心とした電動式であり、人間の肩がなし得る動きのように胴部２に対する腕３の動作を可能にしている。
【００２８】
人型ロボット１０はまた、ロボットの脚を動かし歩行動作を再現するための複数の関節、特に、胴部と大腿部のそれぞれとの間の臀部に似た関節、大腿部と脛との間の膝に似た関節、及び脛と足との間の足首に似た関節を備えている。四肢の１つを駆動して１つ以上の回転自由度で動かす数種の形状の電動式関節が採用されている。
【００２９】
人型ロボット１５は、特異な構造を有している。ロボットの安定性を改善し、重心を低くするために、ロボットは脚ではなくスカート７を有し、ロボットを移動可能にする三脚１４をその土台に備えている。スカート７はまた、骨盤８と脚９との間に、膝に似た第１の関節１２をも備えている。臀部に似た第２の関節１３は、胴部２と骨盤８とを接続している。関節１３は、特に軸Ｘを中心に少なくとも１つの回転自由度を有しており、ロボット１５の胴部２を前方又は後方へ傾斜可能にしている。軸Ｘは、ロボット１５の前頭面内に位置する水平軸である。関節１３はまた、胴部２を横に傾斜させることも可能であり、胴部２をロボット１５の矢状面内に位置する水平軸Ｙを中心に旋回可能にしている。垂直軸Ｚを中心とする第３の自由度もあり得る。
【００３０】
本発明の実施の一例を、ロボット１５の胴部２と骨盤８とを接続する関節１３によって説明する。関節１３の電動化は、関節１３の自由度の数と同数のモータによって確実にできる。モータは、関節１３自体の中に位置させるか、又は離間して胴部２又は骨盤８の中に位置させることができる。ロボット１０、１５のさらなる関節についても本発明によって実施可能である。
【００３１】
図２ａ及び図２ｂは、垂直位置にあるロボット１５の胴部２及び骨盤８を示している。胴部２の軸Ｚ１及び骨盤８の軸Ｚ２が定義できる。ロボット１５の外部形状は、後者が垂直位置にある時、ロボットの矢状面に対して実質的に相互に対称である。この位置において、２本の軸Ｚ１、Ｚ２は、矢状面内にある。さらに、２本の軸Ｚ１、Ｚ２は一直線に並び、ロボット１５の胴部２は前方又は後方に傾斜していない。軸Ｚ１、Ｚ２は、上に定義した軸Ｚと一致している。
【００３２】
ロボット１５は、関節１３を取り囲み、２つのエレメント、胴部２及び骨盤８のそれぞれに取り付けられた可撓性かつ弾性の膜２０を備えている。図示の例のエレメント２及びエレメント８のそれぞれにおいて、問題のエレメントを取り囲む線上での固定が実現されている。エレメントの１つへの固定は、線に沿って連続的に又は不連続的に、即ち、問題のエレメントを取り囲む線上の数個の異なる点において、達成可能である。固定点は、線に沿って均一に分布するのが有益である。連続的な固定は、永久的な方法で、又はロボットのメンテナンス、特に、その清掃又は可能性として部品を変更するための関節へのアクセスを可能にする取り外し可能な方法で、実現可能である。永久的な固定は、連続的な方法、例えば、膜２０のエレメントへの接着剤による接着又は熱溶接によって、又は不連続的な方法、例えば、リベット又はステープルによって、実現可能である。取り外し可能な固定はまた、連続的な方法、例えば、ジッパーにより、「ベルクロ」として周知の布地の面ファスナーにより、機械部品間に挟む、例えば、エレメントを取り囲む線に沿ってクリップで留めることにより、実現可能である。取り外し可能な固定は、不連続的な方法、例えば、問題のエレメントを取り囲む線に沿って規則的に分布させた螺子、クリップ、ボタンによっても実現可能である。固定点の数は、各固定点に集中する張力の影響により裂けるのを回避するために、膜２０の機械的強度によって定め得る。他のいかなる永久的固定手段又は取り外し可能な固定手段も、本発明の範囲内で採用できる。
【００３３】
図２ａ及び図２ｂに示した垂直位置において、膜２０はその固定点の間で伸長している。より具体的には、図２ａ及び図２ｂに示した位置の周囲で、膜２０に対して２つの固定点１６、１７、胴部２上の点１６及び骨盤８上の点１７を選択することにより、膜２０の張力は、関節１３の動作中に２つの固定点１６、１７の間の距離ｄの変化量に応じて変化する。より具体的には、少なくとも距離ｄが増大すると、膜２０の張力、即ち、２点１６、１７それぞれにおいて膜２０によってかけられる力は、２点１６、１７間の膜２０の伸長に比例して初めは増大する。比例係数は、初め、膜２０の材料のヤング率であると考えられ得る。即ち、膜２０の張力は、実質的に、距離ｄの変化量に比例する。実際には、膜２０は関節１３の周囲を渡るため、膜２０は主に、２点１６、１７間の方向に方向づけられた引張応力を受けている。膜２０は、主な応力に対して垂直に配向された引張応力を受けることは少なく、これは、膜２０の張力の距離ｄの変化量に対する比例を僅かに変更し得る。
【００３４】
図２ａ及び２ｂに示した垂直位置において、膜２０の張力は、関節１３の周囲で均衡を保っている。膜２０は、関節１３を取り囲む表皮を形成している。膜２０の弾性により、ロボット１５への異物が関節１３において胴部２と骨盤８との間を通過しようとすると、膜２０はこの貫通に抵抗する。異物はユーザの手であり得る。膜２０はこのようにユーザを保護する。同様に、異物は、関節１３に危害を加える物体を形成し得る。膜２０は異物の関節１３への接近を遅らせ、これにより関節１３が保護される。
【００３５】
図３ａ及び図３ｂは、ロボットの胴部２が右に３０°旋回した位置にあるロボット１５の胴部２及び骨盤８を示している。慣例により、回転は、軸Ｙを中心に＋３０°生じている。この位置において、膜２０は関節１３の一方の側２１で伸長し、他方の側２２で緩んでいる。図３ａにおいて、伸長した側２１は右側にあり、緩められた側２２は左側にある。図２ａで見られる距離ｄは、＋３０°の回転の間、Δｄ増大している。膜２０の機械的特徴は、軸Ｘ、Ｙを中心とした角変位の範囲と、膜の２本の軸Ｘ、Ｙからの距離との関数として定義される。伸長した側２１では、膜２０は、変位範囲の終端においてその弾性域で伸長を得る必要がある。対照に、緩められた側２２では、膜２０が完全に緩められ、折れ曲がり部２３が形成されることさえにも適応する必要がある。より具体的には、図２ａ及び図２ｂに示した垂直位置において、膜２０は予め装着され得るものであり、即ち、関節１３の両側に張力がかけられている。即ち、膜２０は、装着前、その固定点を隔てる距離よりも短い。膜２０は、備え付けの際、２つのエレメントのうち第１のエレメントに固定され、その弾性域において変形されて２つのエレメントのうち第２のエレメント上のその固定線に達する。胴部２が、角変位の第１の部分を渡り一方の側に旋回する際、膜２０は、関節１３の両側に張力をかけられたままであり得る。その後、胴部２がこの第１の変位部分を超えて傾斜すると、膜２０は完全に緩み、これにより折れ曲がり部２３を形成する。しかし、折れ曲がり部２３が過度になることを回避することが好ましい。折れ曲がり部が形成される危険性を完全に回避することが望ましくさえある。この目的のため、膜２０は、角変位の全範囲にわたり張力を維持するように予め装着される。
【００３６】
膜２０は、弾性材料、例えば、ゴム又はシリコーンで作られ得る。膜２０は、均一に配分され得る繊維で作られ得る。代わりの方法として、膜２０は織物で作られ得る。織物は、膜２０の面方向に沿って異なる特徴を可能にするという利点を有する。このため、繊維の方向によって異なる最大伸長及び弾性のモジュールを提供することが可能である。エラステインはその弾性で周知であり、膜２０を形成する織物に採用され得る。エラステインは、例えば、ポリエーテル−ポリ尿素共重合体から作られる。
【００３７】
膜２０は、関節の内部部品から距離を保っている。膜２０はこのため、ロボットの外部のエレメントがこれらの部品に接近するのを制限している。膜２０はこれにより、機械的観点、熱的観点、さらに電気的観点でさえからも、その環境からロボットを保護し、環境自体を保護するのに役立つ。熱的な側面については、膜２０は通気性があり、空気の通過を可能にすることにより、ロボットをより容易に冷却するためにロボットとその環境との間で熱交換するのに好都合である。膜２０は、関節にダメージを与えやすい外部熱源からロボットをこのように保護する遮熱材をも形成し得る。電気的な側面については、膜２０は、高電位への接触に関連する危険性からロボット及びその環境のいずれをも保護する断熱材から作られ得る。別の方法として、又はこれに加えて、膜２０は、静電シールド又は電磁シールドを作るための層又は導電性繊維を含み得る。
【００３８】
胴部２が傾斜した際の折れ曲がり部の形成を制限するため、ロボット１５は、関節１３によって接続されたエレメントのうちの１つ、例えば骨盤８を取り囲むカラー２４を備えるのが有益である。カラー２４は、旋回リンク２５によって骨盤８に接続されている。膜２０は、カラー２４によって骨盤８に固定されている。即ち、膜２０は、カラー２４に固定されている。前述のように、膜２０は、連続的方法又は不連続的方法でカラー２４に固定できる。
【００３９】
旋回リンク２５は自由である。即ち、旋回リンク２５は、電動化されていない。胴部２が軸Ｘを中心に骨盤８に対して傾斜している間、膜２０は、カラー２４を駆動し骨盤８に対して回転させる。駆動は、膜２０の伸長した側によって生じ、カラー２４を引張る。対照に、膜２０の緩められた側は、カラー２４を保持しないか、又はそれ程保持しない。カラー２４の回転はこれにより、胴部２が旋回リンク２５の軸と平行な軸を中心に傾斜している時、膜２０の緩められた側で折れ曲がり部が形成されるのを制限している。膜２０がカラー２４を駆動する際に規則的に分布する膜２０の張力を得るために、旋回リンク２５の軸及び軸Ｘが一致しているのが有益である。
【００４０】
一方の部位についての図４ａ及び図４ｂ、他方の部位についての図５ａ及び図５ｂは、胴部２の２つの傾斜した位置を示しており、カラー２４は膜２０によって動作させられる。図４ａ及び図４ｂの位置では、ロボットの胴部２は後方に１０°旋回している。慣例により、回転は、軸Ｘを中心に−１０°生じている。カラー２４についても軸Ｘを中心に−１０°旋回している。図５ａ及び図５ｂの位置では、ロボット１５の胴部２が前方に１５°旋回している。慣例により、回転は軸Ｘを中心に＋１５°生じている。カラー２４についても軸Ｘを中心に＋１５°旋回している。これらの２つの位置において、カラー２４は胴部２と同一の角度で傾斜するため、膜２０は、図２ａ及び図２ｂで示した垂直位置で有している形状を維持している。一般的に、膜２０が維持しているこの形状は、胴部２の軸Ｘを中心とした−１０°から＋１５°までの全傾斜に対して同一のままである。
【００４１】
胴部２の軸Ｘを中心とした最大角変位は、カラー２４のものよりも大きい。カラー２４の角変位は、図示の例では、軸Ｘを中心に−１０°まで、及び＋１５°までに制限されている。対照に、胴部２は、軸Ｘを中心に前方に＋１５°よりも大きく傾斜することができる。カラー２４は必須のものではない。しかし、これは、膜２０に折れ曲がり部が形成される前に胴部２の角変位を増大させるという利点を有する。図６ａ及び図６ｂは、ロボットの胴部２が前方に３０°旋回した位置におけるロボット１５の胴部２及び骨盤８を示している。カラー２４は接しており、軸Ｘを中心に＋１５°旋回するのみである。旋回するカラー２４の存在は、膜２０に、胴部２の骨盤８に対する大きな角変位を可能にしながら、緩められた側の折れ曲がり部の発生を制限する形態を維持することを可能にしている。
【００４２】
無論、２つの軸Ｘ及び軸Ｙを中心とする回転を組み合わせることが可能である。図７ａ及び図７ｂは、ロボットの胴部２が軸Ｘを中心に＋１５°、軸Ｙを中心に＋３０°旋回する位置におけるロボット１５の胴部２及び骨盤８を示している。カラー２４についても、軸Ｘを中心に＋１５°旋回している。
【００４３】
折れ曲がり部の形成を制限するために、ロボット１５の別の配置が有益に実施される。この配置は、カラー２４の代わりか、又はこれに加えて実施可能である。より具体的には、図示の例において、図２ａ及び図２ｂに示すような軸Ｚ１及び軸Ｚ２が一列に並ぶ垂直位置における軸Ｘを中心とする回転について、膜２０は、一方は胴部２及び他方は骨盤８に対する２つの固定点の間で、軸Ｘを中心とした角度領域αＸを取っている。同様に、膜２０は、その２つの固定点の間の軸Ｙを中心とした角度領域αｙを取っている。膜２０が緩んでいる時、角度領域αＸはより小さくなり、その２つの固定点の間の膜２０の長さの低減が、初め、角度領域の大きさ又はその正弦の低減に比例して変化する。同一のことが、膜２０の伸長に対して起こる。その結果、静止位置を基準とする回転の求められる角度幅が大きければ大きいほど、膜２０の長さの伸長とその実際の長さとの間の比率を制御するために、その静止位置における膜２０により取られる角度領域が大きくある必要がある。
【００４４】
図示の例において、軸Ｚ１及び軸Ｚ２が一列に並ぶ垂直位置を基準とする角変位は、軸Ｙを中心とした側、つまり垂直位置の両側に１５°、よりも、軸Ｘを中心とした前方向のもの、つまり０°から４５°まで、の方が大きい。膜２０の長さの伸長及び縮小を制御するために、その固定点間の膜２０によって取られた軸Ｘを中心とする角度領域は、その固定点間の膜２０によって取られた軸Ｙを中心とする角度領域よりも大きい。静止時、図２ａ及び図２ｂに示した位置において、角度領域αｙは４５°であり、角度領域αＸは５３°である。この特徴は、一方の側では胴部２上、他方の側ではカラー２４上の、膜２０の固定点が位置する線にねじれ形状をもたらす。
【図１ａ】
2021508608.tif 000003
【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
2021508608.tif 000011
【図５ｂ】
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【図６ａ】
2021508608.tif 000013
【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年8月20日(2020.8.20)
【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】
相互に対して動作可能な２つのエレメント（２、８）と、
少なくとも１つの自由度を有し、前記２つのエレメント（２、８）を接続する関節（１３）と、
前記関節（１３）を取り囲み、前記２つのエレメントのそれぞれに固定された可撓性かつ弾性の膜（２０）であって、前記膜（２０）が、前記２つのエレメント（２、８）の少なくとも１つの位置において、前記第１のエレメント（２）上の第１の固定点（１６）と前記第２のエレメント（８）上の第２の固定点（１７）との間で伸長し、前記膜（２０）の前記張力が、前記関節（１３）が前記位置を基準に動作する間、２つの固定点（１６、１７）間の距離（ｄ）の変化量（Δｄ）によって変化する、膜（２０）と、
前記２つのエレメント（２、８）のうち第１のエレメントを取り囲み、自由旋回リンク（２５）によって前記第１のエレメント（８）に接続されたカラー（２４）とを備え、
前記膜（２０）が前記カラー（２４）によって前記第１のエレメント（８）に固定されているロボット。
【請求項２】
前記膜（２０）の前記張力が距離（ｄ）の前記変化量に実質的に比例する請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記関節（１３）が第１の軸（Ｘ）を中心に回転可能であり、前記カラー（２４）を前記第１のエレメント（８）に接続する前記旋回リンク（２５）の回転軸が前記第１の軸（Ｘ）と一致している請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項４】
前記第１の軸（Ｘ）を中心とする前記関節（１３）の角変位の範囲が、前記第１の軸（Ｘ）を中心とする前記旋回リンク（２５）の角変位の範囲よりも大きい請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記関節（１３）が第１の軸（Ｘ）及び前記第１の軸（Ｘ）と直角に交わる第２の軸（Ｙ）を中心に回転可能であり、前記第１の軸（Ｘ）を中心とする前記関節（１３）の角変位が前記第２の軸（Ｙ）を中心とする前記関節（１３）の角変位よりも大きく、その固定点間の前記膜（２０）が担う前記第１の軸（Ｘ）を中心とする角度領域がその固定点間の前記膜（２０）が担う前記第２の軸（Ｙ）を中心とする角度領域よりも大きい請求項１〜４のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項６】
前記膜（２０）が、前記関節（１３）の両側における張力を前記関節（１３）の角変位の範囲の少なくとも一部にわたって維持するように予め装着された請求項１〜５のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項７】
前記膜（２０）が織物である請求項１〜６のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項８】
前記織物（２０）が、ポリエーテル−ポリ尿素共重合体ベースの繊維を含む請求項７に記載のロボット。
【請求項９】
前記織物（２０）が通気性である請求項７又は８に記載のロボット。
【請求項１０】
前記膜（２０）が電気絶縁材料を含む請求項１〜９のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１１】
前記膜（２０）が導電性材料を含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項１２】
前記ロボット（１０、１５）が人型ロボットであり、胴部（２）及び骨盤（８）を備え、前記関節（１３）が前記胴部（２）と前記骨盤（８）とを接続している請求項１〜１１のいずれか一項に記載のロボット。
【国際調査報告】
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