(57)【要約】【課題】様々な形状及び材質の操作席に対応可能な人間型ロボット用座部を提供すること。【解決手段】人間型ロボット２が着座するために操作席に設置する人間型ロボット用座部１であって、人間型ロボットに作用する衝撃と振動の減衰を可能に構成したことを特徴とするものである。ここで、前記座部の上面を人間型ロボットの臀部の形状が嵌合する形状とすることができる。また、前記座部は、上部１１を衝撃吸収材で構成し、下部１２を振動吸収材で構成することができる。【選択図】        図１
2004188527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間型ロボットが着座するために操作席に設置する人間型ロボット用座部であって、
人間型ロボットに作用する衝撃と振動の減衰を可能に構成したことを特徴とする、人間型ロボット用座部。
【請求項２】
前記座部の上面を人間型ロボットの臀部の形状が嵌合する形状としたことを特徴とする、請求項１記載の人間型ロボット用座部。
【請求項３】
上部を衝撃吸収材で構成し、下部を振動吸収材で構成したことを特徴とする、請求項１又は２記載の人間型ロボット用座部。
【請求項４】
前記衝撃吸収材に発泡ポリエチレンを使用したことを特徴とする、請求項３に記載の人間型ロボット用座部。
【請求項５】
前記振動吸収材にゲル状高分子材を使用したことを特徴とする、請求項３又は４に記載の人間型ロボット用座部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人間型ロボットが作業車両などを操作する際に、着座する操作席に設置する人間型ロボット用座部に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまで土砂崩れ発生地や火山の噴火地域など危険区域等で、建設機械の運転や車両の運転をする場合、各車両を遠隔操縦可能な仕様に作り変えて、遠隔操縦で行ってきた。このため遠隔操縦式の車両を特別に用意しなければならず、この遠隔操縦式の車両への改造費、運搬費及び遠隔操縦式の車両が到着するまでの待ち時間が長い等の問題点があった。
一方、ロボット分野での技術の進歩は目覚しく、近年においては人間と同様の動きが可能な人間型ロボット（ヒューマノイドロボット）が開発され、実用化の段階に至りつつある。
そこで、今まで人間がおこなっていた建設作業に使用する車両の操縦、土砂崩れ発生地や火山の噴火地域など危険区域を走行する車両の操縦、自動車の操縦などの車両を操作する分野において、人間型ロボットがこれらを代行する可能性がある。
建設作業は多様であり、多種類の建設機械および車両を操作するために、各車両をそれぞれ遠隔操縦可能な仕様に改良して作り変えるのは、各車両の車体価格に遠隔操縦装置の価格が合算され、割高になるという欠点がある。これに対して多種類の建設機械および車両を操作するために人間型ロボットを使用することになれば、（すなわち、人間型ロボットで様々な車両運転の代行およびその他の作業を行なえるようになれば、）量産によって人間型ロボットの価格が低下する上に、作業に応じて遠隔操縦式の車両を特別に用意する必要がなくなり、車両も汎用品であるため安価である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の人間型ロボットの現状においては以下のような課題がある。
＜イ＞人間型ロボットは、従来、着座して作業をおこなうことがなかった。このため、人間型ロボット用の座席は今まではなかった。
＜ロ＞人間型ロボットの臀部は、突起部が存在するなど人間の臀部の形状とは異なる場合が多い。このため、人間が使用する座席をそのまま使用することはできない。
＜ハ＞人間が使用する座席をそのまま使用した場合、突起部に応力が集中して臀部が損傷したり、運転時の振動や衝撃の影響で人間型ロボットが転倒したり、制御部が壊れたりするおそれがある。また、人間型ロボットによって座席が損傷するおそれがある。
＜ニ＞操作する車両を遠隔操縦仕様にする方法では、車両が変わるたびに改造が必要となる。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、様々な仕様の操作席に対応可能な人間型ロボット用座部を提供することを目的とする。また、人間型ロボットに作用する衝撃や振動を減衰させて、人間型ロボットを保護できる人間型ロボット用座部を提供することを目的とする。
さらに、人間型ロボット自体を改造することなく、様々な形状及び材質の操作席に対応できるようにする人間型ロボット用座部を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の人間型ロボット用座部は、人間型ロボットが着座するために操作席に設置する人間型ロボット用座部であって、人間型ロボットに作用する衝撃と振動の減衰を可能に構成したことを特徴とするものである。
また、前記座部の上面を人間型ロボットの臀部の形状が嵌合する形状とすることができる。この結果、人間型ロボットの臀部の一部に応力が集中することを避けることができる。また、衝撃や振動による人間型ロボットの横滑りを抑えることができる。
そして、前記座部は、上部を衝撃吸収材で構成し、下部を振動吸収材で構成することができる。ここで、前記衝撃吸収材には発泡ポリエチレンが使用できる。また、前記振動吸収材にはゲル状高分子材が使用できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞人間型ロボット
人間型ロボット２は、人間と同じように二足歩行をおこない、二本の腕、二本の脚を動かして作業をおこなうロボットである。ヒューマノイドロボットともいわれる。
人間型ロボット２は、人間と同じような動きが出来るため、今まで人間がおこなってきた車両などの操作を代行しておこなうことが出来る。例えば、建設現場で使用されるバックホウなどの作業車両４の運転（図２参照）、土砂崩れ発生地や火山の噴火地域など危険区域を走行する車両の操縦、自動車の代行操縦などを人間に代わっておこなう。
しかし、人間型ロボット２は精密機械でもあるため、人間が着座する座席のままでは、着座時の衝撃、車両稼動時の衝撃や振動、車両のエンジンなどから発生する衝撃や振動によって、転倒したり、壊れたりするおそれがある。
また、人間型ロボット２の臀部２１は、突起部があるため、人間が座る平面状の座席に座ることが困難である。そこで、本発明の人間型ロボット用座部１を使用する。
【０００８】
＜ロ＞座部
座部１は、人間型ロボット２が直接着座する部材である。
座部１は、人間用の座席を取り外した座席の基部３に設置することができる。また、人間用の座席の上にそのまま設置してもよい。
座部１は、例えば上部１１と下部１２に分けて構成する。
【０００９】
＜ハ＞座部の上部
座部１の上部１１は、人間型ロボット２が直接、着座する部材である。
上部１１の上面は、人間型ロボット２の臀部２１の凹凸が嵌合する形状に成形するのが好ましい。
上部１１は、衝撃を吸収できる衝撃吸収材で構成するのが好ましい。人間型ロボット２は、着座時、移動や掘削等の車両の操作時に衝撃を受けるおそれがある。これらの衝撃から人間型ロボット２を保護するために、座部１の上部１１に衝撃吸収材を配置する。
衝撃吸収材としては、発泡ポリエチレンが最適である。発泡ポリエチレンには、例えばサンペルカＳＡ−３、サンペルカＳＡ−６、サンテック１５、メフ１０（いずれも製品名）などがあるが、サンペルカＳＡ−３が最適である。
但し、使用状況に応じて発生する衝撃や要求される性能が異なるため、衝撃吸収材として、ゲル状高分子材料（例えば製品名でΘ−５ジェル、アクションパット、ソルボセイン）、発泡ポリプロピレン（例えば製品名でエペランＰＰ３０）、発泡ポリウレタン（例えば製品名でメモリーフォーム）、クロロプレン製発泡ゴム（例えば製品名でＣ−４６００）、発泡スチロール又は発泡ポリエチレンを含む前記材料の複合材料等が使用できる。
【００１０】
＜ニ＞座部の下部
座部１の下部１２は、車両に固定された構造体である座席の基部３等と、上部１１との間に介在させる。
下部１２は、振動を減衰できる振動吸収材で構成するのが好ましい。作業車両４を操作する人間型ロボット２は、移動や掘削等の車両の稼動時やエンジンなどから発生する振動を受ける。これらの振動から人間型ロボット２を保護するために、座部１の下部１２に振動吸収材を配置する。
振動吸収材としては、ゲル状高分子材料が最適である。ゲル状高分子材料としては、例えばＫＧゲルＧ８０（製品名）のシート材が使用できる。また、合成ゴム材料等も使用できる。例えば、クロロプレン製ゴム（製品名：コンビブレンミニ）などが使用できる。
【００１１】
＜ホ＞座部の上面の形状
人間型ロボットの臀部２１は、突起部（凹凸）がある場合が多い（図３参照）。これに加えて人間型ロボット２は、着座した状態でペダル操作をおこなうには、足を浮かせる必要がある。このため、人間型ロボット２の全重量が、一時的に座部１に作用する場合がある。
こうした理由から、座部１の上面形状は、人間型ロボット２の臀部２１の凹凸と嵌合する形状であることが好ましい。
例えば、人間が着座するような平面座部ａに着座した場合（図３（ａ）参照）と、臀部２１の凹凸に嵌合する形状に上面を成形した座部１に着座した場合（図３（ｂ）参照）の応力の作用状態を、図４に示す。
図４（ａ）は平面座部ａに着座した場合の解析結果である。平面座部ａの中央付近に応力の集中した濃色部が発生する。これに比べて、臀部２１の凹凸に嵌合する形状に上面を成形した座部１に着座した場合の解析結果である図４（ｂ）は、全体的に淡色であり、応力が分散していることがわかる。
応力の集中は、臀部２１の突起部の損傷の原因となるばかりでなく、座部１も損傷し易くなる。
また、座部１の上面形状を、臀部２１との嵌合形状とすることで、人間型ロボット２の横滑りによる移動を拘束することもできる。
なお、座部１の上面形状は、上記に加えて人間型ロボット２の脚部の付け根の関節の動きを妨げない形状とする必要がある。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の人間型ロボット用座部の衝撃吸収特性及び振動吸収特性を評価するためにおこなった実験について説明する。
【００１３】
＜イ＞衝撃吸収試験
衝撃吸収性能を評価する評価方法の一つに、梱包材の衝撃荷重試験（ＪＩＳ  Ｚ０２３５）がある。衝撃吸収材に対し、ある高さ（可変）からある質量（可変）の錘を落下させ、錘と一体化した加速度センサにより衝撃加速度を測定するものである。落下高さ、錘質量、吸収材の面積・厚さが同一の場合、衝撃加速度が小さいものほど衝撃吸収性能が高いといえる。
試験は、発泡スチロール（４０倍発泡）、発泡ポリエチレン（サンペルカＳＡ−３、サンペルカＳＡ−６、サンテック１５、メフ１０）、発泡ポリプロピレン（エペランＰＰ３０）、発泡ポリウレタン（メモリーフォームＭ−４７）、ゲル状高分子材料（Θ−５ジェル、アクションパット、ソルボセイン）及びクロロプレン製発泡ゴム（Ｃ−４６００）を衝撃吸収材としておこなった。
錘の落下高さは、人間型ロボット２の臀部２１から座部１の上面までの距離を３種類想定して、０．２ｍ、０．１ｍ、０．０５ｍとした。
この結果、各落下高さで効果が最大であったのは、発泡ポリエチレンのサンペルカＳＡ−３であった。
【００１４】
＜ロ＞振動吸収試験
人間型ロボット２が、作業車両４を操作中に、機械振動により転倒しないか、また人間型ロボット２に許容値（例えばランダム振動の実効値で加速度６．６ｍ／ｓ２以下）を超えるような振動加速度が発生しないかを試験によって確認した。
試験に使用した振動は、実際に人間がバックホウ（作業車両４）で掘削したときに発生した機械振動を採取し、その波形データを３次元６自由度振動台に入力した。そして、振動台に着座させた人間型ロボット２の振動を計測する方法を採用した。
試験は、振動吸収材のない場合、振動吸収材としてゲル状高分子材料（ＫＧゲルＧ８０）のシート材を使用した場合、振動吸収材としてクロロプレン製ゴム（コンビブレンミニ）を使用した場合の３種類についておこなった。
振動加速度が最も大きい掘削時の振動に対する試験結果では、振動吸収材を使用した２種類ともに減衰効果が認められた。特に上下方向の加速度減衰は、ゲル状高分子材料の場合で約１５％減少と、高い効果が認められた。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の人間型ロボット用座部は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞本発明の座部を設置するだけで様々な仕様の操作席に人間型ロボットを着座させ、操作をおこなわせることができる。このため、人間型ロボットの操作可能車両の範囲が広がる。
＜ロ＞本発明の座部を設置するだけで、人間型ロボットに作用する衝撃や振動を減衰できる。このため、精密機械である人間型ロボットを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の人間型ロボット用座部を設置した操作席の実施例の断面図
【図２】人間型ロボット用座部を取り付けた作業車両の実施例の斜視図
【図３】（ａ）平面座部に人間型ロボットが着座した状態を示す断面図（ｂ）本発明の人間型ロボット用座部に人間型ロボットが着座した状態を示す断面図
【図４】（ａ）平面座部に人間型ロボットが着座したときの応力状態を解析した結果を示す解析結果図（ｂ）本発明の人間型ロボット用座部に人間型ロボットが着座したときの応力状態を解析した結果を示す解析結果図
【符号の説明】
１・・・座部
１１・・上部
１２・・下部
２・・・人間型ロボット
２１・・臀部
【図１】
2004188527.tif 000003
【図２】
2004188527.tif 000004
【図３】
2004188527.tif 000005
【図４】
2004188527.tif 000006