(57)【要約】【課題】メンテナンス性が良好で、しかも誤操作を排除するようにした、ロボット及びそのスイッチ装置を提供する。【解決手段】胴体部と、胴体部の下部両側に取り付けた脚部と、胴体部の上部両側に取り付けた腕部と、胴体部の上端に取り付けた頭部と、脚部及び腕部等の各関節部をそれぞれ揺動させる駆動手段Ｍと、各駆動手段Ｍをそれぞれ駆動制御する制御部４０とを有している二脚歩行式人型ロボットにおいて、駆動手段Ｍ及び制御部等に対して給電を行なうスイッチ装置５１が、胴体部の表面にて、ロボットの運動の際に外側に突出しない位置に設けられるように、二脚歩行式人型ロボットを構成する。【選択図】　　　　図３
2004017179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体部と、胴体部に取り付けられた複数の脚部と、胴体部の上端に取り付けられた頭部と、上記脚部等の各関節部をそれぞれ揺動させる駆動手段と、各駆動手段をそれぞれ駆動制御する制御部と、を有しているロボットにおいて、
上記駆動手段及び制御部等に対して給電を行なうスイッチ装置が、胴体部の表面にて、ロボットの運動の際に外側に突出しない位置に設けられていることを特徴とする、ロボット。
【請求項２】
胴体部と、胴体部の下部両側に取り付けられた脚部と、胴体部の上部両側に取り付けられた腕部と、胴体部の上端に取り付けられた頭部と、上記脚部及び上記腕部等の各関節部をそれぞれ揺動させる駆動手段と、各駆動手段をそれぞれ駆動制御する制御部と、を有している二脚歩行式人型ロボットにおいて、
上記駆動手段及び制御部等に対して給電を行なうスイッチ装置が、胴体部の表面にて、ロボットの運動の際に外側に突出しない位置に設けられていることを特徴とする、二脚歩行式人型ロボット。
【請求項３】
前記スイッチ装置が、胴体部の胸部表面に設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載のロボット。
【請求項４】
前記スイッチ装置が、複数のオン段階を備えており、オフ段階からの操作により、順次に各段のオン段階に設定されることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載のロボット。
【請求項５】
前記スイッチ装置が、二つのオン段階を備えており、オフ段階からの操作により、順次に一段目のオン段階そして二段目のオン段階に設定され、
一段目のオン段階で、電装系が電源オンされ、二段目のオン段階で、駆動系が電源オンされることを特徴とする、請求項４に記載のロボット。
【請求項６】
前記制御部が、胴体部に設けられた主制御部と、各駆動手段に隣接して分散配置された複数の副制御部と、から構成されていて、
前記スイッチ装置が、三つのオン段階を備えており、オフ段階からの操作により、順次に一段目のオン段階，二段目のオン段階そして三段目のオン段階に設定され、
一段目のオン段階で、主制御部が電源オンされ、二段目のオン段階で、各副制御部が電源オンされ、三段目のオン段階で、駆動系がオンされることを特徴とする、請求項４に記載のロボット。
【請求項７】
前記スイッチ装置は、その操作部がロボットの胴体部の表面に沿って回動するロータリスイッチとして構成されていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載のロボット。
【請求項８】
前記スイッチ装置は、その操作部がロボットの胴体部の表面に沿って摺動するスライドスイッチとして構成されていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載のロボット。
【請求項９】
前記スイッチ装置が、各オン段階に対応する表示手段を備えていることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載のロボット。
【請求項１０】
胴体部と、胴体部に取り付けられた複数の脚部と、胴体部の上端に取り付けられた頭部と、を含んでおり、さらに、上記脚部の各関節部をそれぞれ揺動させる駆動手段と、各駆動手段をそれぞれ駆動制御する制御部と、を有しているロボットにおける駆動手段及び制御部に対して給電を行なうスイッチ装置であって、
このスイッチ装置が、胴体部の表面にて、ロボットの運動の際に外側に突出しない位置に設けられていることを特徴とする、ロボットのスイッチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロボット、特に二脚歩行式人型ロボット及びそのスイッチ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、所謂二脚歩行式人型ロボットは、前もって設定された歩行パターン（以下、歩容という）データを生成して、この歩容データに従って歩行制御を行なって、所定の歩行パターンで脚部を動作させることにより、二脚歩行を実現するようにしている。さらに、転倒時に受け身動作を行なったり、前転，ジャンプ等の全身運動を行なうようにした二脚歩行式人型ロボットも知られている。
【０００３】
ところで、このような二脚歩行式人型ロボットは、転倒時や全身運動を行なう際に、胴体部の表面が床面や壁面に衝突することがある。このような衝突の際に、二脚歩行式人型ロボットの制御部を含む電装系や駆動系に対して給電を行なうための電源スイッチ等の各種スイッチが、外部からアクセスしやすい場所に設けられていると、転倒時や全身運動中などに不用意に電源スイッチ等の各種スイッチが誤操作され、オフになってしまうことがある。
このため、従来一般的には、電源スイッチ等の各種スイッチが不用意に操作されないように、転倒時や全身運動中等に外部からアクセスしにくい場所、例えば一般的には胴体部即ち本体内に内蔵されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電源スイッチが二脚歩行式人型ロボットの本体内に内蔵されていると、例えば二脚歩行式人型ロボットの制御部や駆動部の調整作業の際に、頻繁に電源スイッチ等のスイッチ装置を操作する必要がある場合、その都度ロボット本体を分解したり、あるいはスイッチ部分のカバーを開閉して、スイッチ装置を外部に露出させて、スイッチ装置を操作する必要があった。従って、メンテナンス性が悪く、調整作業等の作業性が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
また、より迅速な制御を実現するために、例えば制御系に、メインＣＰＵによる主制御部と少なくとも一つのサブＣＰＵによる副制御部とを備えて、個々の駆動系の駆動制御をそれぞれ副制御部に行なわせるようにした二脚歩行式人型ロボットも提案されている。
このような二脚歩行式人型ロボットの場合、主制御部と各副制御部にそれぞれ電源スイッチを設けることにより、主制御部と各副制御部から成る制御系に対して段階的に電源を投入して、主制御部と各副制御部を別個に調整するようにしている。この場合、主制御部，副制御部そして駆動系と三段階に電源を投入することが望ましいが、従来は、それぞれ別個に電源スイッチが設けられており、調整作業者が手作業により、これらの電源スイッチを順次に操作して、段階的に電源を投入するようにしている。
【０００６】
しかしながら、このような複数の電源スイッチが設けられている場合、調整作業者が誤って、最初に駆動系や副制御部の電源スイッチを操作してしまう等の誤操作が不可避である。このため、制御系が動作していない状態で、駆動系が電源投入されて、二脚歩行式人型ロボットが制御されずに動作してしまうこともあり、場合によっては、二脚歩行式人型ロボットが転倒等により破壊してしまうことがある。
【０００７】
さらに、このような電源スイッチ等のスイッチ装置に関する問題は、二脚歩行式人型ロボットに限らず、動物型等の他の種類のロボットにおいても、同様に発生することがある。
【０００８】
本発明は、以上の点にかんがみて、メンテナンス性が良好で、しかも誤操作を排除するようにした、ロボット及びそのスイッチ装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明によれば、胴体部と胴体部に取り付けられた複数の脚部と胴体部の上端に取り付けられた頭部と上記脚部等の各関節部をそれぞれ揺動させる駆動手段と各駆動手段をそれぞれ駆動制御する制御部とを有しているロボットにおいて、上記駆動手段及び制御部等に対して給電を行なうスイッチ装置が、胴体部の表面にて、ロボットの運動の際に外側に突出しない位置に設けられていることを特徴とするロボットにより、達成される。
【００１０】
また、上記目的は、本発明によれば、胴体部と胴体部の下部両側に取り付けられた脚部と胴体部の上部両側に取り付けられた腕部と胴体部の上端に取り付けられた頭部と上記脚部及び上記腕部等の各関節部をそれぞれ揺動させる駆動手段と各駆動手段をそれぞれ駆動制御する制御部とを有している二脚歩行式人型ロボットにおいて、上記駆動手段及び制御部等に対して給電を行なうスイッチ装置が、胴体部の表面にて、ロボットの運動の際に外側に突出しない位置に設けられていることを特徴とする二脚歩行式人型ロボットにより達成される。
【００１１】
本発明によるロボットは、好ましくは、上記スイッチ装置が胴体部の胸部表面に設けられている。
【００１２】
本発明によるロボットは、好ましくは、上記スイッチ装置が複数のオン段階を備えており、オフ段階からの操作により順次に各段のオン段階に設定される。
【００１３】
本発明によるロボットは、好ましくは、上記スイッチ装置が、二つのオン段階を備えており、オフ段階からの操作により、順次に一段目のオン段階そして二段目のオン段階に設定され、一段目のオン段階で電装系が電源オンされ、二段目のオン段階で駆動系が電源オンされる。
【００１４】
本発明によるロボットは、好ましくは、上記制御部が、胴体部に設けられた主制御部と各駆動手段に隣接して分散配置された複数の副制御部とから構成されていて、上記スイッチ装置が、三つのオン段階を備えており、オフ段階からの操作により、順次に一段目のオン段階，二段目のオン段階そして三段目のオン段階に設定され、一段目のオン段階で主制御部が電源オンされ、二段目のオン段階で各副制御部が電源オンされ、三段目のオン段階で駆動系がオンされる。
【００１５】
好ましくは、上記スイッチ装置は、その操作部がロボットの胴体部の表面に沿って回動するロータリスイッチとして構成されている。
【００１６】
また、好ましくは、上記スイッチ装置は、その操作部がロボットの胴体部の表面に沿って摺動するスライドスイッチとして構成されている。
【００１７】
本発明によるロボットは、好ましくは、上記スイッチ装置が各オン段階に対応する表示手段を備えている。
【００１８】
また、上記目的は、本発明によれば、胴体部と胴体部に取り付けられた複数の脚部と胴体部の上端に取り付けられた頭部とを含んでおり、さらに、上記脚部の各関節部をそれぞれ揺動させる駆動手段と各駆動手段をそれぞれ駆動制御する制御部とを有しているロボットにおける駆動手段及び制御部に対して給電を行なうスイッチ装置であって、このスイッチ装置が、胴体部の表面にて、ロボットの運動の際に外側に突出しない位置に設けられていることを特徴とするロボットのスイッチ装置により達成される。
【００１９】
上記構成によれば、ロボットの脚部の各関節部を揺動させる駆動手段または二脚歩行式人型ロボットの脚部及び腕部の各関節部を揺動させる駆動手段及び各駆動手段をそれぞれ駆動制御する制御部に対して給電を行なうスイッチ装置が、胴体部の表面にてロボットまたは二脚歩行式人型ロボットの運動の際に外側に突出しない位置に設けられているので、ロボットまたは二脚歩行式人型ロボットが転倒したりあるいは運動中にスイッチ装置が床面や壁面等に当たっても、誤操作されてしまうようなことがない。
さらに、ロボットまたは二脚歩行式人型ロボットの調整作業の際には、胴体部の表面に設けられたスイッチ装置の操作部を操作することにより、ロボットを分解したり、スイッチ部分に設けられたカバーを開閉することなく、容易に給電のオンオフを行なうことができる。従って、メンテナンス性が向上する。
【００２０】
上記スイッチ装置が、胴体部の胸部表面に設けられている場合には、ロボットまたは二脚歩行式人型ロボットの転倒時や全身運動等の際に、スイッチ装置の操作部が外側に突出しないので、床面や壁面等に当たっても誤操作されてしまうようなことがない。
【００２１】
上記スイッチ装置が、複数のオン段階を備えており、オフ段階からの操作により、順次に各段のオン段階に設定される場合には、スイッチ装置を順次にオン段階に設定することにより、制御部及び各駆動手段のうち、各オン段階に割り当てられた部分が順次に電源オンされる。
【００２２】
上記スイッチ装置が、二つのオン段階を備えており、オフ段階からの操作により、順次に一段目のオン段階そして二段目のオン段階に設定され、一段目のオン段階で電装系が電源オンされ、二段目のオン段階で駆動系が電源オンされる場合には、スイッチ装置を順次に各オン段階に設定することにより、例えば最初に電装系である制御部に給電を行ない、次に駆動系である駆動手段に給電を行なうことができる。これにより、制御部のみを電源オンして制御部の調整を行なうことが可能になると共に、制御部が電源オフのままで駆動手段が電源オンとなって、駆動手段そしてロボットが暴走することが未然に確実に防止され得る。
【００２３】
上記制御部が、胴体部に設けられた主制御部と各駆動手段に隣接して分散配置された複数の副制御部とから構成されていて、上記スイッチ装置が、三つのオン段階を備えており、オフ段階からの操作により、順次に一段目のオン段階，二段目のオン段階そして三段目のオン段階に設定され、一段目のオン段階で主制御部が電源オンされ、二段目のオン段階で各副制御部が電源オンされ、三段目のオン段階で駆動系がオンされる場合には、スイッチ装置を順次に各オン段階に設定することにより、一段目のオン段階で主制御部に給電を行ない、二段目のオン段階で各副制御部に給電を行ない、さらに三段目のオン段階で、駆動系としての各駆動手段に給電を行なうことができる。
これにより、先ず、主制御部のみを電源オンして主制御部の調整を行ない、次に主制御部及び各副制御部を電源オンして、主制御部及び各副制御部の調整を行なうことができると共に、最後に、主制御部，各副制御部及び駆動手段を電源オンして、ロボット全体の調整を行なうことができる。また、主制御部，各副制御部が電源オフのままで駆動手段が電源オンとなって、駆動手段そしてロボットが暴走することを未然に確実に防止することができる。
【００２４】
上記スイッチ装置を、その操作部がロボットの胴体部の表面に沿って回動するロータリスイッチとして構成している場合には、ロボットの転倒時や全身運動中に、万が一スイッチ装置が床面や壁面等に当たったとしても、スイッチ装置の操作部が衝撃によって回転するようなことはない。従って、ロボットの転倒時や全身運動中におけるスイッチ装置の誤操作が確実に排除される。
【００２５】
上記スイッチ装置として、その操作部がロボットの胴体部の表面に沿って摺動するスライドスイッチとして構成した場合には、ロボットの転倒時や全身運動中に、万が一スイッチ装置が床面や壁面等に当たったとしても、スイッチ装置の操作部が衝撃によって摺動するようなことはない。従って、ロボットの転倒時や全身運動中におけるスイッチ装置の誤操作が確実に排除される。
【００２６】
上記スイッチ装置が、各オン段階に対応する表示手段を備えている場合には、表示手段が発光等により表示を行なっていると、遠くから見ても、容易に電源オンであることが視認されると共に、各オン段階毎に異なる表示方法、例えば表示色，発光強度，点滅間隔等で表示を行なうことにより、当該スイッチ装置がどのオン段階に設定されているかを容易に視認することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
図１乃至図２は、本発明を二脚歩行式人型ロボットに適用した一実施形態の構成を示している。
図１において、二脚歩行式人型ロボット１０は、胴体部１１と、胴体部１１の下部両側に取り付けられた脚部１２Ｌ，１２Ｒと、胴体部の上部両側に取り付けられた腕部１３Ｌ，１３Ｒと、胴体部の上端に取り付けられた頭部１４と、を含んでいる。
【００２８】
上記胴体部１１は、上方の胸部１１ａと下方の腰部１１ｂとに分割されており、胸部１１ａが、前屈部１１ｃにて腰部１１ｂに対して前後方向に揺動可能に、特に前方に前屈可能に、そして左右方向に旋回可能に支持されている。上記胴体部１１の胸部１１ａには、後述する歩行制御装置５０が内蔵されている。なお、上記前屈部１１ｃは、前後揺動用の関節部１１ｄ及び左右旋回用の関節部１１ｅを備えており、各関節部１１ｄ及び１１ｅは、それぞれ関節駆動用モータ（図２参照）により構成されている。
【００２９】
上記脚部１２Ｌ，１２Ｒは、それぞれ大腿部１５Ｌ，１５Ｒ，下腿部１６Ｌ，１６Ｒ及び足部１７Ｌ，１７Ｒとから構成されている。上記脚部１２Ｌ，１２Ｒは、図２に示すように、それぞれ六個の関節部、即ち上方から順に、胴体部１１の腰部１１ｂに対する脚部回旋用の関節部１８Ｌ，１８Ｒ、脚部のロール方向（ｘ軸周り）の関節部１９Ｌ，１９Ｒ、脚部のピッチ方向（ｙ軸周り）の関節部２０Ｌ，２０Ｒ、大腿部１５Ｌ，１５Ｒと下腿部１６Ｌ，１６Ｒの接続部分である膝部２１Ｌ，２１Ｒのピッチ方向の関節部２２Ｌ，２２Ｒ、足部１７Ｌ，１７Ｒに対する足首部のピッチ方向の関節部２３Ｌ，２３Ｒ、足首部のロール方向の関節部２４Ｌ，２４Ｒを備えている。なお、各関節部１８Ｌ，１８Ｒ乃至２４Ｌ，２４Ｒは、それぞれ関節駆動用モータにより構成されている。
【００３０】
このようにして、腰関節は上記関節部１１ｄ，１１ｅから構成され、股間節は上記関節部１８Ｌ，１８Ｒ，１９Ｌ，１９Ｒ，２０Ｌ，２０Ｒから構成され、また足関節は関節部２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒから構成されることになる。これにより、二脚歩行式人型ロボット１０の左右両側の脚部１２Ｌ，１２Ｒは、それぞれ６自由度を与えられることになり、各種動作中にこれらの１２個の関節部をそれぞれ駆動モータにより適宜の角度に駆動制御することにより、脚部１２Ｌ，１２Ｒ全体に所望の動作を与えて、例えば任意に三次元空間を歩行することができるように構成されている。
【００３１】
上記腕部１３Ｌ，１３Ｒは、それぞれ上腕部２５Ｌ，２５Ｒ，下腕部２６Ｌ，２６Ｒ及び手部２７Ｌ，２７Ｒと、から構成されている。上記腕部１３Ｌ，１３Ｒの上腕部２５Ｌ，２５Ｒ，下腕部２６Ｌ，２６Ｒ及び手部２７Ｌ，２７Ｒは、上述した脚部１２Ｌ，１２Ｒと同様にして、図２に示すように、それぞれ五個の関節部、即ち上方から順に、肩部にて、胴体部１１に対する上腕部２５Ｌ，２５Ｒのピッチ方向の関節部２８Ｌ，２８Ｒ、ロール方向の関節部２９Ｌ，２９Ｒ、そして左右方向の関節部３０Ｌ，３０Ｒ、上腕部２５Ｌ，２５Ｒと下腕部２６Ｌ，２６Ｒの接続部分である肘部３１Ｌ，３１Ｒにてピッチ方向の関節部３２Ｌ，３２Ｒ、手首部にて下腕部２６Ｌ，２６Ｒに対する手部２７Ｌ，２７Ｒのピッチ方向の関節部３３Ｌ，３３Ｒを備えている。なお、各関節部２８Ｌ，２８Ｒ乃至３３Ｌ，３３Ｒは、それぞれ関節駆動用モータにより構成されている。
【００３２】
このようにして、二脚歩行式人型ロボット１０の左右両側の腕部１３Ｌ，１３Ｒはそれぞれ５自由度を与えられることにより、各種動作中にこれらの１２個の関節部をそれぞれ駆動モータにて適宜の角度に駆動制御して、腕部１３Ｌ，１３Ｒ全体に所望の動作を与えることができるように構成されている。
ここで、上記肩部におけるピッチ方向の関節部２８Ｌ，２８Ｒは、ロール方向の関節部２９Ｌ，２９Ｒ及び左右方向の関節部３０Ｌ，３０Ｒに対して回転軸が前方にずれて配設されており、前方への腕部１３Ｌ，１３Ｒの振り角度が大きく設定されている。
【００３３】
上記頭部１４は、胴体部１１の上部１１ａの上端に取り付けられており、例えば視覚としてのカメラや聴覚としてのマイクが搭載されている。頭部１４は、図２に示すように、首のピッチ方向の関節部３５及び左右方向の関節部３６を備えている。なお、各関節部３５，３６は、それぞれ関節駆動用モータにより構成されている。
【００３４】
このようにして、二脚歩行式人型ロボット１０の頭部１４は、２自由度を与えられることにより、各種動作中にこれらの２個の関節部３５，３６をそれぞれ駆動モータにて適宜の角度に駆動制御して、頭部１４を左右方向または前後方向に動かすことができるように構成されている。上記ピッチ方向の関節部３５は、左右方向の関節部３６に対して回転軸が前方にずれて配設されており、前方への頭部１４の揺動角度が大きく設定されている。
【００３５】
図３は、図１及び図２に示した二脚歩行式人型ロボット１０の電気的構成を示している。図３において、二脚歩行式人型ロボット１０は、要求動作に対応して歩容データを生成する歩容生成部３７と、この歩容データに基づいて駆動手段、即ち上述した各関節部１１ｄ，１１ｅ，１８Ｌ，１８Ｒ乃至３３Ｌ，３３Ｒ，３５，３６、即ち関節駆動用モータＭを駆動制御する動作制御装置４０を備えている。
【００３６】
上記歩容生成部３７は、外部から入力される要求動作に対応して、二脚歩行式ロボット１０の歩行等の動作に必要な各関節部１１ｄ，１１ｅ，１８Ｌ，１８Ｒ乃至３３Ｌ，３３Ｒ，３５，３６の関節駆動用モータの目標角度軌道，目標角速度，目標角加速度を含む歩容データを生成するようになっている。
【００３７】
上記動作制御装置４０は、主制御部４１と、複数個の副制御部４２と、から構成されている。上記主制御部４１は、メインＣＰＵ（図示せず）を備えており、二脚歩行式人型ロボット１０の胴体部１１、好ましくは上体１１ａに設けられており、角度計測ユニット４３と補償部４４とから構成されている。
【００３８】
上記角度計測ユニット４３は、各関節部１１ｄ，１１ｅ，１８Ｌ，１８Ｒ乃至３３Ｌ，３３Ｒ，３５，３６の関節駆動用モータに備えられた例えばロータリエンコーダ等により各関節駆動用モータの角度情報及び制御モードが副制御部４２を介して入力され、各関節駆動用モータの角度位置を計測して、補償部４４に出力するようになっている。
【００３９】
上記補償部４４は、図示しない足裏に設けられた力センサからの検出出力に基づいて床反力を演算して、この床反力及び角度計測ユニット４３からの角度位置に基づいて歩容生成部３７からの歩容データを修正し、駆動制御信号として副制御部４２に出力するようになっている。
【００４０】
上記副制御部４２は、それぞれサブＣＰＵ（図示せず）を含んでおり、二脚歩行式人型ロボット１０の各部、例えば図示の場合には、胸部１１ａ，腰部１１ｂの両側と、それぞれ左右の大腿部１５Ｌ，１５Ｒ，下腿部１６Ｌ，１６Ｒ，上腕部２５Ｌ，２５Ｒ，下腕部２６Ｌ，２６Ｒに設けられている。そして、胸部１１ａに設けられた副制御部４２が頚部の関節部３５，３６，腰部の関節部１１ｄ，１１ｅ及び肩部の関節部２８Ｌ，２８Ｒ，２９Ｌ，２９Ｒ，３０Ｌ，３０Ｒを担当し、腰部１１ｂの両側に設けられた副制御部４２が股関節である関節部１８Ｌ，１８Ｒ，１９Ｌ，１９Ｒ，２０Ｌ，２０Ｒを、それぞれ担当するようになっている。また、大腿部１５Ｌ，１５Ｒに設けられた副制御部４２が膝部の関節部２２Ｌ，２２Ｒを、下腿部１６Ｌ，１６Ｒに設けられた副制御部４２が足首部の関節部２３Ｌ，２３Ｒ，２４Ｌ，２４Ｒを、上腕部２５Ｌ，２５Ｒに設けられた副制御部４２が肘部の関節部３２Ｌ，３２Ｒを、下腕部２６Ｌ，２６Ｒに設けられた副制御部４２が手首部の関節部３３Ｌ，３３Ｒを、それぞれ担当するようになっている。
【００４１】
各副制御部４２は、図４に示すように、一つのプロセッサ（サブＣＰＵ）部４５と、少なくとも一つ（図示の場合、二つ）のドライバ部４６と、から構成されている。
上記プロセッサ部４５は、主制御部４１の補償部４４で修正された歩容データである駆動制御信号から各関節駆動用モータの制御信号を生成して、ドライバ部４６に出力するようになっている。
【００４２】
また、プロセッサ部４５は、主制御部４１と通信するための入出力バス４５ａを備えている。この入出力バス４５ａは、図示の場合、二つ設けられており、主制御部４１または他の副制御部４２のプロセッサ部４５の入出力バス４５ａに接続され得るようになっている。なお、入力バス４５ａにおける通信プロトコルは任意の形式が可能である。さらに、入力バス４５ａを介して通信は、１対１に限定されることなく、１対多の通信手段を使用することも可能である。
【００４３】
これにより、プロセッサ部４５は、入出力バス４５ａを介して、主制御部４１から直接にあるいは他の副制御部４２を介して入力される制御信号により、モータの目標角度，目標電流値，追従速度等を設定する。
また、プロセッサ部４５は、入出力バス４５ａを介して、直接にあるいは他の副制御部４２を介して主制御部４１に対して、現在の目標位置，現在のモータ角度，現在の電流値等を出力する。
【００４４】
さらに、プロセッサ部４５は、センサ入力部４５を備えている。このセンサ入力部４５には、各種センサ、例えば傾斜計，速度計，角加速度計，圧力計，ポテンショメータ，エンコーダ等が接続されることにより、これらのセンサからセンサ入力部４５を介してアナログまたはデジタルの検出信号が入力される。これにより、プロセッサ部４５は、これらの検出信号を入出力バス４５ａを介して主制御部４１へ出力する。例えば、プロセッサ部４５は、このセンサ入力部４５ａを介して、対応する関節部の関節駆動用モータＭに備えられた例えばロータリエンコーダ等からの角度情報と、モータの電流値が入力され、この角度情報及び電流値を入出力バス４５ａから主制御部４１へ出力するようになっている。
【００４５】
上記ドライバ部４６は、担当する関節部の各関節駆動用モータに対してそれぞれ一つづつ設けられており、プロセッサ部４５からの制御信号に従って、対応する関節駆動用モータを駆動するようになっている。
【００４６】
なお、プロセッサ部４５はデジタル回路として構成されており、プロセッサ部４５から出力される制御信号は、デジタル信号である。そして、ドライバ部４６は、プロセッサ部４５からのデジタル信号としての制御信号を電流増幅することにより、アナログ信号であるモータ駆動信号を生成するようになっている。従って、アナログ信号は、ドライバ部４６内のみに限定されることになり、デジタル信号から分離されることになる。
【００４７】
さらに、上述した動作制御装置４０の電装系（制御系）である主制御部４１及び各副制御部４２そして駆動系である各関節駆動用モータＭは、図３に示すように、電源５０からスイッチ装置５１を介して給電が行なわれるようになっている。このスイッチ装置５１は、図１（Ａ）及び図５に示すように、二脚歩行式人型ロボット１０の胴体部１１のうち胸部１１ａの前面に操作部が露出するように、設けられている。
【００４８】
図５に示すように、スイッチ装置５１は、胸部１１ａの前面に沿って露出するように配置された操作部５２と、操作部５２により回動される駆動軸５３と、駆動軸により回転駆動されるロータリスイッチ５４と、発光表示部５５と、から構成されている。
【００４９】
上記操作部５２は、凸状に湾曲した形状に形成されており、中心軸５２ａの周りに回動可能に、胸部１１ａに対して支持されている。具体的には、操作部５２は、図６（Ａ）に示すように、内側に固定された環状の支持部材５２ｂの形成された円周方向に延びる三つのスロット５２ｃ内に、それぞれ胸部１１ａ側に固定配置されたガイド５６がそれぞれ嵌合することにより、円周方向に回動可能に支持されている。ここで、ガイド５６は、図６（Ｂ）に示すように、胸部１１ａ内に取り付けられた環状のスライドワッシャ５７上に植設されている。
【００５０】
上記駆動軸５３は、中心軸５２ａ上で操作部５２に対して固定されており、操作部５２の回動により一体に回動するようになっている。
上記ロータリスイッチ５４は、胸部１１ａ内に固定配置されており、公知の構成であって、オフ段階「０」と三つのオン段階「１」，「２」及び「３」を備えており、これらが互いに等角度間隔に配置されており、操作部５２の回動により、オフ段階から順次に各オン段階に切換えられ得るようになっている。そして、ロータリスイッチ５４は、オン段階「１」にて、前述した主制御部４１のみに給電を行ない、オン段階「２」にて、主制御部４１及び各副制御部４２に給電を行ない、オン段階「３」にて、主制御部４１，副制御部４２及び各関節駆動用モータＭに給電を行なう。
【００５１】
上記発光表示部５５は、発光素子として例えばＬＥＤを備えており、ロータリスイッチ５４の各オン段階に対応して上記ＬＥＤを駆動制御することにより、各オン段階で異なる発光方法、例えば発光色，発光強度または点滅間隔にて、発光表示を行なうように構成されている。具体的には、発光表示部５５は、上記スライドワッシャ５７の裏面に貼り付けられた基板５５ａ上にて、上下の周縁部分に沿って配置されたＬＥＤ５５ｂを備えており、これらのＬＥＤ５５ｂは、それぞれ上方及び下方即ち半径方向外側に向けて配置されている。これにより、各ＬＥＤ５５ｂが発光したとき、各ＬＥＤ５５ｂからの光は、操作部５２の上縁及び下縁付近の周囲を照明することになる。そして、発光表示部５５は、ロータリスイッチ５４の切換え状態に応じてＬＥＤ５５ｂを駆動制御することにより、オフ段階「０」では非発光とし、オン段階「１」にて例えば赤色発光，オン段階「２」にて例えば黄色発光，そしてオン段階「３」にて緑色発光を行なわせる。
【００５２】
本発明実施形態による二脚歩行式人型ロボット１０は以上のように構成されており、以下のように動作する。
先ず、スイッチ装置５１の操作部５２が操作されることにより、図７（Ａ）に示すオフ段階「０」から図７（Ｂ）に示すオン段階「１」に切り換えられると、スイッチ装置５１を介して電源５０から動作制御装置４０の主制御部４１のみに対して給電が行なわれる。この状態において、主制御部４１のみの調整作業が行なわれる。
【００５３】
次に、スイッチ装置５１の操作部５２が操作されることにより、図７（Ｃ）に示すオン段階「２」に切り換えられると、スイッチ装置５１を介して電源５０から動作制御装置４０の主制御部４１及び各制御部４２に対して給電が行なわれる。この状態において、主制御部４１と各副制御部４２、すなわち動作制御装置４０の調整作業が行なわれる。
【００５４】
続いて、スイッチ装置５１の操作部５２が操作されることにより、図７（Ｄ）に示すオン段階「３」に切り換えられると、スイッチ装置５１を介して電源５０から動作制御装置４０の主制御部４１及び各制御部４２そして各関節駆動用モータＭに対して給電が行なわれ、二脚歩行式人型ロボット１０が完全な動作状態に入る。従って、この状態においては、歩容生成部３７が要求動作に基づいて歩容データを生成し、動作制御装置４０の主制御部４１の補償部４４へ出力する。また、双方の足部１７Ｌ，１７Ｒに備えられた力センサ（図示せず）が、それぞれ力を検出して補償部４４へ出力すると共に、角度計測ユニット４３が、各関節部の関節駆動用モータＭの角度位置を計測して、補償部４４へ出力する。
【００５５】
これにより、補償部４４が、力センサからの検出出力に基づいて床反力を演算して、この床反力及び角度計測ユニット４４からの各関節部の関節駆動用モータＭの角度位置に基づいて歩容データを修正し、副制御部４２へ出力する。副制御部４２のプロセッサ部４５は、この修正した歩容データに基づいて各関節駆動用モータＭの制御信号を生成し、ドライバ部４６に出力する。そして、ドライバ部４６が、この制御信号に基づいて各関節部の関節駆動用モータＭを駆動する。このようにして、二脚歩行式人型ロボット１０は、要求動作に対応して歩行等の動作を行なうことになる。
【００５６】
ここで、上記スイッチ装置５１は、胴体部１１の胸部１１ａの前面に設けられているので、二脚歩行式人型ロボット１０が動作中に転倒したり、あるいは全身運動を行なう場合であっても、スイッチ装置５１の操作部５２が床面や壁面等に当たってしまうようなことはなく、従って操作部５２が不用意に誤操作されて、ロータリスイッチ５４が不用意に他のオン段階やオフ段階に切り換えられてしまうようなことがない。
【００５７】
また、上記スイッチ装置５１は、胴体部１１の胸部１１ａの前面に設けられているので、ロボット１０の静止状態においては、簡単に操作し得る位置に備えられることになると共に、操作部５２を回動させることによりオフ段階から各オン段階に順次に切り換え設定することができる。
【００５８】
さらに、スイッチ装置５１の設定段階が発光表示部５５により発光表示されるので、使用者は、ロボット１０から比較的離れた位置からも、スイッチ装置５１により設定されたオフ段階またはオン段階を容易に視認することができる。
【００５９】
このようにして、本発明実施形態による二脚歩行式人型ロボット１０によれば、動作制御装置４０を構成する主制御部４１及び複数の副制御部４２そして各関節駆動用モータＭに対して給電のオンオフを行なうスイッチ装置５１が、胴体部１１の胸部１１ａの前面に設けられているので、このスイッチ装置５１が胴体部１１の表面にて二脚歩行式人型ロボット１０の転倒時や全身運動等の際に外側に突出しない位置に設けられる。これにより、二脚歩行式人型ロボット１０の転倒時や全身運動の際に、スイッチ装置５１の操作部５２が、床面や壁面等に当たって誤操作されてしまうようなことがない。
【００６０】
また、スイッチ装置５１が、三つのオン段階を有するロータリスイッチ５４を含んでいるので、各オン段階にて、順次にロボットの主制御部４１，各副制御部４２そして駆動系である各関節駆動用モータＭに対して段階的に給電を行なうことができると共に、従来のような複数個のスイッチを並べて配置した場合と比較して、誤って他のスイッチを操作するようなことがなく、所定の段階を追って給電が行なわれることになる。従って、制御系が電源オフの状態で、駆動系のみ電源オンされて、ロボット１０が暴走してしまうようなことはない。
【００６１】
上述した実施形態においては、スイッチ装置５１は、三つのオン段階を有するロータリスイッチ５４を備えているが、これに限らず、一つ、二つまたは四つ以上のオン段階を備えたロータリスイッチを備えていてもよい。これにより、より一層きめ細かい段階的な電源オン及び調整作業を行なうことができる。
【００６２】
また、上述した実施形態においては、スイッチ装置５１は、ロータリスイッチ５４を備えているが、これに限らず、他の種類のスイッチ、例えば図８に示すようなスライドスイッチを備えていてもよい。図８において、スイッチ装置６０はスライドスイッチとして構成されており、その操作部６１が、ロボット１０の胴体部１１の胸部１１ａ表面に沿って摺動するように配置されている。この場合、スイッチ装置６０は、前述したロータリスイッチ５４と同様に、一つのオフ段階と三つのオン段階を備えており、各オン段階において、それぞれ主制御部４１，各副制御部４２そして各関節駆動用モータＭが順次に給電されるようになっている。
このような構成のスイッチ装置６０によれば、前述したスイッチ装置５１の場合と同様に、胴体部１１の胸部１１ａの前面に設けられているので、二脚歩行式人型ロボット１０が動作中に転倒したり、あるいは全身運動を行なう場合であっても、スイッチ装置６０の操作部６１が床面や壁面等に当たってしまうようなことはなく、従って操作部６１が不用意に誤操作されて、スイッチ装置６０が不用意に他のオン段階やオフ段階に切り換えられてしまうようなことがない。
【００６３】
また、上述した実施形態においては、発光表示部５５は、各ＬＥＤ５５ｂを、スイッチ装置５１により選択された各オン段階に応じて異なる発光色で発光させるようになっているが、これに限らず、スイッチ装置５１により選択された各オン段階に応じて他の異なる発光方法、例えば発光強度や点滅間隔を変更するようにしてもよいことは明らかである。
【００６４】
さらに、上述した実施形態においては、脚部１２Ｌ，１２Ｒは６自由度を、そして腕部１３Ｌ，１３Ｒは５自由度を、腰部は２自由度を、そして頚部は２自由度を有しているが、これに限らず、より小さい自由度またはより大きい自由度を有していてもよい。
また、上述した実施形態においては、二脚歩行式人型ロボット１０の場合について説明したが、これに限らず、例えば複数本の脚部を備えた動物型ロボットにも本発明を適用し得ることは明らかである。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ロボットの脚部の各関節部を揺動させる駆動手段または二脚歩行式人型ロボットの脚部及び腕部の各関節部を揺動させる駆動手段及び各駆動手段をそれぞれ駆動制御する制御部に対して給電を行なうスイッチ装置が、胴体部の表面にてロボットまたは二脚歩行式人型ロボットの運動の際に外側に突出しない位置に設けられているので、ロボットまたは二脚歩行式人型ロボットが転倒したりあるいは運動中に、スイッチ装置が床面や壁面等に当たって、誤操作されてしまうようなことがない。
さらに、ロボットまたは二脚歩行式人型ロボットの調整作業の際には、胴体部の表面に設けられたスイッチ装置の操作部を操作することにより、ロボットを分解したり、スイッチ部分に設けられたカバーを開閉することなく、容易に給電のオンオフを行なうことができる。従って、メンテナンス性が向上する。
また、上記スイッチ装置が、胴体部の胸部表面に設けられている場合には、ロボットまたは二脚歩行式人型ロボットの転倒時や全身運動等の際に、スイッチ装置の操作部が外側に突出しないので、床面や壁面等に当たって誤操作されてしまうようなことがない。
さらに、上記スイッチ装置が、複数のオン段階を備えており、オフ段階からの操作により順次に各段のオン段階に設定される場合には、スイッチ装置を順次にオン段階に設定すれば、制御部及び各駆動手段のうち、各オン段階に割り当てられた部分が順次に電源オンされることになる。
このようにして、本発明によれば、メンテナンス性が良好で、しかも誤操作を排除し得る、極めて優れたロボット及びそのスイッチ装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による二脚歩行式人型ロボットの一実施形態の外観を示し、（Ａ）は概略正面図、（Ｂ）は概略側面図である。
【図２】図１の二脚歩行式人型ロボットの機械的構成を示す概略図である。
【図３】図１の二脚歩行式人型ロボットの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図１の二脚歩行式人型ロボットにおける副制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】図１の二脚歩行式人型ロボットにおけるスイッチ装置の構成を示し（Ａ）は部分正面図、（Ｂ）は部分断面図である。
【図６】図５のスイッチ装置における、（Ａ）操作部の回動支持構造及び（Ｂ）発光表示部を示す概略斜視図である。
【図７】図５のスイッチ装置の各操作状態を順次に示す概略図である。
【図８】図５のスイッチ装置の変形例における各操作状態を順次に示す概略図である。
【符号の説明】
１０　　二脚歩行式人型ロボット
１１　　胴体部
１１ａ　上部
１１ｂ　下部
１１ｃ　前屈部
１１ｄ，１１ｅ　関節部（関節駆動用モータ）
１２Ｌ，１２Ｒ　　脚部
１３Ｌ，１３Ｒ　　腕部
１４　　頭部
１５Ｌ，１５Ｒ　　大腿部
１６Ｌ，１６Ｒ　　下腿部
１７Ｌ，１７Ｒ　　足部
１８Ｌ，１８Ｒ乃至２４Ｌ，２４Ｒ　関節部（関節駆動用モータ）
２１Ｌ，２１Ｒ　　膝部
２５Ｌ，２５Ｒ　　上腕部
２６Ｌ，２６Ｒ　　下腕部
２７Ｌ，２７Ｒ　　手部
２８Ｌ，２８Ｒ乃至３３Ｌ，３３Ｒ　　関節部（関節駆動用モータ）
３１Ｌ，３１Ｒ　　肘部
３５，３６　　関節部（関節駆動用モータ）
３７　　歩容生成部
４０　　動作制御装置
４１　　主制御部
４２　　副制御部
４３　　角度計測ユニット
４４　　補償部
４５　　プロセッサ部
４６　　ドライバ部
５０　　電源
５１，６０　　スイッチ装置
５２　　操作部
５４　　ロータリスイッチ
５５　　発光表示部
【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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【図７】
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【図８】
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