(57)【要約】【課題】耐塵性能を確保しながら、美観を向上させるとともに複数台のロボット間で形状を統一し、しかも可動範囲を狭めないので頭の動きを人と同様の自然なものにすることにある。【解決手段】人型ロボットの、頭４を支持する首フレーム６の、胴体１に対する、少なくともピッチ軸線Ｐ周りの前後の傾動とヨー軸線Ｙ周りの左右の回動とを行わせる首振り機構５を覆うカバー７において、首フレーム６を挿通されてその首フレームのピッチ軸線Ｐ周りの傾動を許容する長孔７ｄを持ち首フレーム６と一緒にヨー軸線Ｙ周りに回動される第１カバー部材７ａと、第１カバー部材７ａの内側にその第１カバー部材に対し移動可能に配置されて長孔７ｄを内側から覆うとともに首フレーム６を挿通される孔７ｅを持ち首フレーム６に固定される第２カバー部材７ｂと、を具えることを特徴とする、人型ロボットの首振り機構カバーである。【選択図】図３
2005125469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人型ロボットの、頭を支持する首フレームの、胴体に対する、少なくともピッチ軸線周りの前後の傾動とヨー軸線周りの左右の回動とを行わせる首振り機構を覆うカバーにおいて、
前記首フレームを挿通されてその首フレームの前記ピッチ軸線周りの傾動を許容する長孔を持ち前記首フレームと一緒に前記ヨー軸線周りに回動される第１カバー部材と、
前記第１カバー部材の内側にその第１カバー部材に対し移動可能に配置されて前記長孔を内側から覆うとともに前記首フレームを挿通される孔を持ち前記首フレームに固定される第２カバー部材と、
を具えることを特徴とする、人型ロボットの首振り機構カバー。
【請求項２】
前記首振り機構は、前記首フレームの、前記胴体に対するロール軸線周りの左右の傾動も行わせるものであり、
前記首振り機構カバーは、前記首フレームを挿通されて前記胴体に対するその首フレームのロール軸線周りの左右の傾動および前記ピッチ軸線周りの傾動を許容する孔を持ち前記第１カバー部材の少なくとも下部を移動可能に外側から覆って前記胴体に固定される第３カバー部材を具えることを特徴とする、請求項１記載の人型ロボットの首部カバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人型ロボットの、頭を支持する首フレームの、胴体に対する少なくともピッチ軸線周りの前後の傾動とヨー軸線周りの左右の回動とを行わせる首振り機構の、少なくとも基部を覆うカバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人型ロボットにおいて、頭を支持する首フレームにピッチ軸線周りの前後の傾動とヨー軸線周りの左右の回動とを行わせる首振り機構は、可動範囲が広いことからカバーする部材の構成が難しいため、従来は、カバーを設けないか、伸縮性のある布等をカバーとするか、例えば特許文献１に記載のようにヨー軸線周りの左右の回動を首フレームの軸線周りのものにして可動範囲を狭めてカバーするようにしていた。
【特許文献１】特開２００３−２００３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、カバーを全く設けないと、耐塵性能を確保することが困難であり、伸縮性のある布等をカバーとすると、美観上好ましくないうえに複数台のロボット間で形状を統一できないという問題があった。
【０００４】
そして可動範囲を狭めると、頭の動きが人と異なるため不自然に見えるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、この発明の人型ロボットの首振り機構カバーは、人型ロボットの、頭を支持する首フレームの、胴体に対する、少なくともピッチ軸線周りの前後の傾動とヨー軸線周りの左右の回動とを行わせる首振り機構を覆うカバーにおいて、前記首フレームを挿通されてその首フレームの前記ピッチ軸線周りの傾動を許容する長孔を持ち前記首フレームと一緒に前記ヨー軸線周りに回動される第１カバー部材と、前記第１カバー部材の内側にその第１カバー部材に対し移動可能に配置されて前記長孔を内側から覆うとともに前記首フレームを挿通される孔を持ち前記首フレームに固定される第２カバー部材と、を具えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
かかるこの発明の人型ロボットの首振り機構カバーにあっては、第１カバー部材が、首振り機構の、頭を支持する首フレームを挿通されてその首フレームのピッチ軸線周りの前後の傾動を許容する長孔を持ち、その首フレームと一緒にヨー軸線周りに回動され、そして第２カバー部材が、前記第１カバー部材の内側にその第１カバー部材に対し移動可能に配置されて前記長孔を内側から覆うとともに前記首フレームを挿通される孔を持ち前記首フレームに固定されるので、首振り機構が首フレームをピッチ軸線周り前後に傾動させると、第１カバー部材の長孔が、その首フレームの前後の傾動を許容し、その首フレームに固定された第２カバー部材が、第１カバー部材の内側にてその第１カバー部材に対し移動しつつ第１カバー部材の長孔を内側から覆う。そして首振り機構が首フレームをその傾動状態でさらにヨー軸線周りに回動させると、第１カバー部材が、その首フレームと一緒にヨー軸線周りに回動される。
【０００７】
従って、この発明の人型ロボットの首振り機構カバーによれば、各カバー部材を所定形状を維持するようにしても、首振り機構を覆いつつ、首フレームひいては頭の前後の傾動とその傾動状態での左右の回動とを首振り機構に許容するので、耐塵性能を確保しながら、美観を向上させるとともに複数台のロボット間で形状を統一でき、しかも可動範囲を狭めないので頭の動きを人と同様の自然なものとすることができる。
【０００８】
なお、この発明の人型ロボットの首振り機構カバーにおいては、前記首振り機構が、前記首フレームの、前記胴体に対するロール軸線周りの左右の傾動も行わせるものであって、前記首振り機構カバーが、前記首フレームを挿通されて前記胴体に対するその首フレームのロール軸線周りの左右の傾動および前記ピッチ軸線周りの傾動を許容する孔を持ち前記第１カバー部材の少なくとも下部を移動可能に外側から覆って前記胴体に固定される第３カバー部材を具えていても良く、このようにすれば、第３カバー部材が、首フレームを挿通されて胴体に対するその首フレームのロール軸線周りの左右の傾動およびピッチ軸線周りの前後の傾動を許容する孔を持ち、第１カバー部材の少なくとも下部を移動可能に外側から覆って胴体に固定されるので、上記効果を奏しつつ、頭の動きの自由度をさらに高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１は、この発明の人型ロボットの首振り機構カバーの第１実施例の外観を示す斜視図、図２（ａ），（ｂ）は、その人型ロボットの全体を示す正面図および側面図、図３（ａ），（ｂ）は、上記第１実施例のカバーをそのカバーが覆う首振り機構とともに示す正面側および側面側からそれぞれ見た断面図、そして図４は、カバーを除いた上記首振り機構の、図３（ｂ）のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【００１０】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、上記人型ロボットは胴体１の下に二本の脚２を具え、それらの脚２で既知の方法により倒立振り子的に動的バランスをとりながら歩行するものである。この人型ロボットはまた、胴体１のロボット自身から見て左右に腕３を具えるとともに、胴体１上に頭４を具え、その頭４を、ピッチ軸線Ｐ周りに前後に傾動させることができるとともに、その傾動状態のままヨー軸線Ｙ周りに左右に回動させることができ、かかる頭４の前後の傾動および左右の回動は、図３（ａ），（ｂ）および図４に示す如き首振り機構５が、頭４を支持する筒状の首フレーム６を介して行わせている。
【００１１】
ここにおける首振り機構５は、首フレーム６を胴体１に対しピッチ軸線Ｐ周りに前後に傾動させる前後傾動部５ａと、その前後傾動部５ａを介して首フレーム６を胴体１に対しヨー軸線Ｙ周りに左右に回動させる左右回動部５ｂとを有しており、前後傾動部５ａは、首フレーム６を支持する上フレーム５ｃを、中フレーム５ｄでピッチ軸線Ｐ周りに回動可能に支持するとともに、その中フレーム５ｄに固定されたサーボモータ５ｅでハーモニックドライブ（商品名）５ｆを介して高減速比でピッチ軸線Ｐ周りに回動させ、左右回動部５ｂは、その中フレーム５ｄを、胴体１のカバー内の箱状の胴体フレーム１ａの上面に突設された筒状の下フレーム５ｇでヨー軸線Ｙ周りに回動可能に支持するとともに、その下フレーム５ｇの後方にて胴体フレーム１ａに固定されたサーボモータ５ｈでベルト伝動機構５ｉとハーモニックドライブ５ｊを介して高減速比でヨー軸線Ｙ周りに回動させるものである。
【００１２】
図中符号７で示す上記第１実施例のカバーは、この首振り機構５を覆うためのもので、図１〜図３に示すように、第１カバー部材７ａと、第２カバー部材７ｂと、下部カバー部材７ｃとを具えており、ここで、第１カバー部材７ａは、概略ドーム状をなしていて、その上部に、首フレーム６を挿通されてその首フレーム６の上記ピッチ軸線Ｐ周りの傾動を許容する長孔７ｄを持ち、首振り機構５の中フレーム５ｄに固定されて首フレーム６と一緒に上記ヨー軸線Ｙ周りに回動される。また第２カバー部材７ｂは、概略弓形をなしていて、第１カバー部材７ａの内側に、その第１カバー部材７ａに対し上記長孔７ｄに沿って移動し得るように配置されて、その長孔７ｄを内側から覆うとともに、首フレーム６を挿通される孔７ｅを持ち、首フレーム６に固定されている。そして下部カバー部材７ｃは、この実施例では胴体フレーム１ａの上面上に固定されて、下フレーム５ｇおよびサーボモータ５ｈを挿通されるとともに、第１カバー部材７ａの下端の開口を下から覆っている。
【００１３】
かかるこの第１実施例の首振り機構カバーにあっては、例えば図５および図６中矢印Ｆで示すように、首振り機構５が首フレーム６をピッチ軸線Ｐ周りに前方に傾動させると、第１カバー部材７ａの長孔７ｄが、その首フレーム６の前方への傾動を許容し、その首フレーム６に固定された第２カバー部材７ｂが、第１カバー部材７ａの内側にてその第１カバー部材７ａに対し移動しつつ第１カバー部材７ａの長孔７ｄを内側から覆い、下部カバー部材７ｃは胴体フレーム１ａに固定されていて、図７に示すように第１カバー部材７ａの下端の開口を覆っている。首振り機構５が図８に示すように首フレーム６をピッチ軸線Ｐ周りに後方に傾動させた場合も同様である。
【００１４】
そして例えば図９および図１０中矢印Ｌで示すように、首振り機構５が首フレーム６を上記の傾動状態（図では前方への傾動状態）でさらにヨー軸線Ｙ周りにロボット自身から見て左方へ回動させると、第１カバー部材７ａおよび第２カバー部材７ｂが、その首フレーム６と一緒にヨー軸線Ｙ周りに回動され、下部カバー部材７ｃは胴体フレーム１ａに固定されている。首振り機構５が首フレーム６をヨー軸線Ｙ周りに右方に回動させた場合も同様である。
【００１５】
なお、首振り機構５は、図１１に示すように、首フレーム６が上記のような傾動状態でなくヨー軸線Ｙに沿った直立状態となっていても、首フレーム６ひいては頭４をヨー軸線Ｙ周りに左右（図では左方）に回動させることができ、その場合にもこの第１実施例の首振り機構カバー７は、図１１に示すように首振り機構５を有効に覆っている。
【００１６】
従って、この第１実施例の人型ロボットの首振り機構カバー７によれば、第１，第２および下部カバー部材７ａ〜７ｃを、所定形状を維持するように硬質プラスチック等で形成しても、首振り機構５を覆いつつ、首フレーム６ひいては頭４の前後の傾動とその傾動状態での左右の回動とを首振り機構５が行うことを許容する（可能にする）ので、耐塵性能を確保しながら、美観を向上させるとともに複数台のロボット間で形状を統一でき、しかも可動範囲を狭めないので、頭４の動きを人と同様の自然なものとすることができる。
【００１７】
図１２は、この発明の人型ロボットの首振り機構カバーの第２実施例を示す断面図であり、図中、先の実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。この第２実施例は、首振り機構５が上記構成の他にさらに、首フレーム６の、胴体１に対するロール軸線Ｒ周りの左右の傾動を行わせる左右傾動部５ｋを有する場合に適用されるものであり、この実施例２では、下部カバー部材７ｃは胴体フレーム１ａに固定されていず、左右傾動部５ｋによって下フレーム５ｇと一緒に左右に傾動される。そして胴体１のカバー１ｂの上部が、首振り機構カバーの一部をなす第３カバー部材として、第１カバー部材７ａの下部および下部カバー部材７ｃの外周部分を覆い、そのカバー１ｂの上部孔１ｃが、首フレーム６の前後左右の傾動および左右の回動およびそれに伴う第１，第２および下部カバー部材７ａ〜７ｃの移動を許容する。
【００１８】
従って、この第２実施例の人型ロボットの首振り機構カバー７によれば、第３カバー部材としてのカバー１ｂが、首フレーム６を挿通されて胴体１に対するその首フレーム６のロール軸線Ｒ周りの左右の傾動およびピッチ軸線Ｐ周りの前後の傾動を許容する孔１ｃを持ち、第１カバー部材７ａの下部を移動可能に外側から覆って胴体１に固定されるので、先の第１実施例と同様の効果を奏しつつ、頭４の動きの自由度をさらに高めることができる。
【００１９】
以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上記例に限定されるものでなく、例えば、第１，第２カバー部材間や第２，下部カバー部材間等の隙間をやわらかい部材で埋めて、それらの隙間からの塵埃等の入り込みをさらに確実に防止するようにしても良く、またそれらの隙間をカバー部材同士の相対移動を可能にしつつ液密や気密に封止して、耐水性や気密性等をさらに向上させるようにしても良い。さらに、首振り機構の具体的構成も、上記例に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
かくしてこの発明の人型ロボットの首振り機構カバーによれば、耐塵性能を確保しながら、美観を向上させるとともに複数台のロボット間で形状を統一でき、しかも可動範囲を狭めないので頭の動きを人と同様の自然なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の人型ロボットの首振り機構カバーの第１実施例の外観を示す斜視図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、上記人型ロボットの全体を示す正面図および側面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、上記第１実施例のカバーをそのカバーが覆う首振り機構とともに示す正面側および側面側からそれぞれ見た断面図である。
【図４】カバーを除いた上記首振り機構の、図３（ｂ）のＡ―Ａ線に沿う断面図である。
【図５】上記首振り機構および上記第１実施例のカバーのピッチ軸線周りの作動を示す斜視図である。
【図６】上記首振り機構および上記第１実施例のカバーのピッチ軸線周りの作動を頭の動きとともに示す斜視図である。
【図７】上記首振り機構および上記第１実施例のカバーのピッチ軸線周りの作動を頭の動きとともに示す断面図である。
【図８】上記首振り機構および上記第１実施例のカバーのピッチ軸線周りの作動を頭の動きとともに示す断面図である。
【図９】上記首振り機構および上記第１実施例のカバーのヨー軸線周りの作動を示す斜視図である。
【図１０】上記首振り機構および上記第１実施例のカバーのヨー軸線周りの作動を頭の動きとともに示す斜視図である。
【図１１】上記首振り機構および上記第１実施例のカバーのヨー軸線周りの作動を頭の動きとともに示す平面図である。
【図１２】この発明の人型ロボットの首振り機構カバーの第２実施例を示す断面図である。
【図１３】首振り機構および上記第２実施例のカバーのロール軸線周りの作動を頭の動きとともに示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  胴体
１ａ  胴体フレーム
１ｂ  カバー
１ｃ  上部孔
２  脚
３  腕
４  頭
５  首振り機構
５ａ  前後傾動部
５ｂ  左右回動部
５ｃ  上フレーム
５ｄ  中フレーム
５ｅ，５ｈ  サーボモータ
５ｆ，５ｊ  ハーモニックドライブ
５ｇ  下フレーム
５ｉ  ベルト伝動機構
５ｋ  左右傾動部
６  首フレーム
７  首振り機構カバー
７ａ  第１カバー部材
７ｂ  第２カバー部材
７ｃ  下部カバー部材
７ｄ  長孔
７ｅ  孔
Ｐ  ピッチ軸線
Ｒ  ロール軸線
Ｙ  ヨー軸線
【図１】
2005125469.tif 000003
【図２】
2005125469.tif 000004
【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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【図９】
2005125469.tif 000011
【図１０】
2005125469.tif 000012
【図１１】
2005125469.tif 000013
【図１２】
2005125469.tif 000014
【図１３】
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