(57)【要約】【課題】  外装部材内に侵入した雨水や結露等による水分を速やかに外部に排出して、水分の接触や高湿度に起因する故障を未然に防ぐ。【解決手段】  胴体２の底部に排水孔３０および排水管３１を形成し、胴体２内に侵入した雨水等の水分や、結露で発生した水分を排水孔３０に導き、排水管３１から外部に排出させる。加振器６０によって胴体２を振動させて水分の落下を促進させる。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装部材によって外形が形成された移動ロボットにおいて、
前記外装部材に、該外装部材内の水分を外部に排水するための排水部が設けられていることを特徴とする移動ロボット。
【請求項２】
前記排水部は、前記外装部材に形成された排水孔と、この排水孔に落下する水分を外部に導く排水管とを備えることを特徴とする請求項１に記載の移動ロボット。
【請求項３】
前記排水管内の水の流路が屈曲しているか、あるいはラビリンス状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の移動ロボット。
【請求項４】
前記排水部に、水分を前記外装部材の外部側にのみ流動させる逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の移動ロボット。
【請求項５】
当該移動ロボットが通常以外の姿勢になった時に、前記排水部から逆流する水分を受ける少なくとも１つの水受け部が、前記外装部材内に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の移動ロボット。
【請求項６】
前記外装部材に振動または衝撃を与えることにより、外装部材内の水分が前記排水部に導かれることを促進させる導水促進手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の移動ロボット。
【請求項７】
前記導水促進手段は、該外装部材を振動させる加振器であることを特徴とする請求項６に記載の移動ロボット。
【請求項８】
前記導水促進手段は、当該移動ロボットが備える駆動手段であることを特徴とする請求項６に記載の移動ロボット。
【請求項９】
前記外装部材内の水分を検知する水分検知手段を設け、この水分検知手段が水分を検出した信号を受けることにより、前記導水促進手段が作動することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の移動ロボット。
【請求項１０】
前記導水促進手段は、タイマ手段によって一定時間おきに作動するよう制御されることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の移動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自律制御や遠隔制御によって稼働し、自身が歩行等によって移動することができる２足歩行型等の移動ロボットに係り、特に、排水対策を講じた移動ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
歩行するロボット等の移動ロボットが稼働している時には、ロボット内部に搭載される制御用ＣＰＵやモータ制御回路等から常時熱が発生する。これら電子機器に使用されている半導体デバイスは熱に弱いので、排気ファンを設けて排熱し、冷却するロボットが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５４０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように排気ファンを設ける冷却構造では、ロボットのボディ等の外形を形成する外装部材には、その内部に外気を取り入れたり、排熱風を外部に放出させたりするための空気の出入り口、すなわち吸気口や排気口が形成されている。ところで、移動ロボットの作業環境としては、従来は屋内が前提とされていたが、近年では、建設現場、災害復旧現場あるいはプラント等での作業といったように、屋外での用途が期待されている。
【０００５】
屋外での作業で問題となるのは降雨時であり、上記のように外装部材に吸気口や排気口が形成されていると、これら開口部から雨水が外装部材内に侵入し、その雨水が長時間にわたり滞留していると、外装部材内の湿度が高くなって、各種機器、とりわけ数多い電装品の故障の原因となったり、あるいは、水分が機器に直接接触して故障したりする不具合が起こる。また、水分の付着によって外装部材自体に錆びが生じることもある。なお、屋内での作業であっても、外装部材内に生じる結露によって同様の問題が起こる場合も考えられた。
【０００６】
よって本発明は、外装部材内に侵入した雨水や結露等による水分を速やかに外部に排出して、水分の接触や高湿度に起因する故障を未然に防ぐことができる移動ロボットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、外装部材によって外形が形成された移動ロボットにおいて、外装部材に、該外装部材内の水分を外部に排水するための排水部が設けられていることを特徴とする。本発明によれば、外装部材内に侵入したり、あるいは結露等で外装部材内に発生した水分は、外装部材の内面を伝って流れ落ちて排水部に導かれ、この排水部から速やかに外部に排出される。したがって、外装部材内に水分が長時間にわたり滞留することが防止され、水分による故障を未然に防止することができる。排水部は、移動ロボットの通常の姿勢の状態、例えば２足歩行型のロボットであれば、直立姿勢時（歩行時も含む）において、水分が排出されやすい適宜な箇所に設けられる。
【０００８】
本発明の排水部は、外装部材に形成された排水孔と、この排水孔に連設されて排水を外部に導く排水管とを備えた形態が挙げられ、この場合では、水分は排水孔から排水管を経て外装部材の外部に排出される。排水管は、移動ロボットが通常の姿勢、あるいは横になった姿勢や逆さまになった姿勢でも、外部からの水分が、排水管を通って外装部材内に流入しにくい形状が好ましい。そのためには、排水管内の水の流路が、屈曲しているか、あるいはラビリンス状に形成されていると良い。
【０００９】
移動ロボットの姿勢は、上記のように直立の姿勢が通常であるとした場合、この姿勢の他には、例えば転倒することにより、仰向けになったり、逆さまになったりする。このように通常以外の姿勢になった場合、排水部から胴体内に雨水等の水分が侵入したり、胴体内で排水部に向かって流れていた水分が逆流したりして、外装部材内の機器に水分が接触するおそれがある。そこで、通常以外の姿勢になった場合に、逆流する水分を受ける水受け部を、外装部材内に形成しておくと、排水部からの水分の侵入や逆流を阻止できるので好ましい。この水受け部は少なくとも１つを備え、さらに、姿勢に応じて水分を的確に受けることができるように複数設けることが好ましい。
【００１０】
また、上記のように通常以外の姿勢になった場合、排水部に、水分を外装部材の外部側にのみ流動させる逆止弁を設けると、排水部から外装部材内への水分の侵入を阻止することができるので好ましい。このような逆止弁は、上記排水管に設けることができる。
【００１１】
本発明は、外装部材内の水分を排水部に流れ落とすことにより排水するものである。そこで、水分を積極的に落とすか、あるいは外装部材の内面から振り払うような挙動を外装部材に与えれば、水分をより速やかに外部に排水することができたり、外装部材の内面から水分を除去することができたりする。そこで、そのような作用を起こすものとして、外装部材に振動または衝撃を与える導水促進手段を備えると良い。
【００１２】
この導水促進手段の具体例としては、外装部材を振動させる加振器が挙げられる。また、この加振器のように別途設けることなく、当該移動ロボットの駆動手段を利用して上記作用を起こす動作を外装部材に与えることができる。すなわち、その駆動手段が導水促進手段を兼用するわけである。例えば、水分を排出させる対象の外装部材が胴体であれば、腕で外装部材を数回叩いて衝撃を与え、これによって内部の水分を落とすことができる。また、足踏みをさせて外装部材に振動や衝撃を与えても良く、これらの他にも様々な動作が考えられる。また、外装部材が手部であれば、手を振り切る動作で、手部内の水分を排出させることもできる。
【００１３】
上記導水促進手段は、水分を検知した時点で作動したり、一定時間おきに作動したりする形態が、効率的で良い。前者の場合であれば、外装部材内の水分を検知する水分検知手段を設け、この水分検知手段が水分を検出した信号を受けることにより、導水促進手段が作動するよう制御する。また、後者の場合には、導水促進手段がタイマ手段によって一定時間おきに作動するよう制御する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の移動ロボットによれば、外装部材に、該外装部材内の水分を外部に排水するための排水部を設けたので、外装部材内に侵入した雨水や結露等による水分を速やかに外部に排出することができ、その結果、水分の接触や高湿度に起因する故障を未然に防ぐことができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、自律制御式の２足歩行が可能な人型ロボットＲの全体図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図である。このロボットＲは、工事現場等における作業や介護作業といった、人間が行う作業の一部を行うことを目的としたロボットである。
【００１６】
ロボットＲは、腰部１および胴体２を備え、腰部１には、先端に足部３を有する左右の脚部４が、また、胴体２には、頭部５と、先端に手部６を有する左右の腕部７が、それぞれ連結されている。以下の説明で上下左右、前後といった方向は、注釈しない限り、図１に示す基本姿勢、すなわち、手部６および腕部７が真っ直ぐ下方に伸び、脚部４も真っ直ぐに伸び、胴体２および頭部５が前方を向いている姿勢に基づくものとする。
【００１７】
胴体２は、腰部１の上に、腰関節部１０を介して、左右方向に所定角度の範囲で水平回転し、かつ、前後方向に所定角度で傾倒するように取り付けられている。この胴体２の上に、首部５Ａを介して、頭部５が前後・左右に首振り可能に取り付けられている。また、胴体２の両肩には、肩関節部１１を介して、腕部７の上腕部７Ａが、前後、左右および上下の３軸回りに揺動可能に連結されている。腕部７は、上腕部７Ａと、上腕部７Ａに肘関節部１２を介して連結された下腕部７Ｂとからなり、下腕部７Ｂの先端に、手首関節部１３を介して、左右方向に揺動可能に手部６が連結されている。
【００１８】
左右の脚部４は、上脚部４Ａと、上脚部４Ａに膝関節部１５を介して前後方向に揺動可能に連結された下脚部４Ｂとからなり、上脚部４Ａが、股関節部１４を介して、腰部１の下端に前後方向および左右方向に揺動可能に連結されている。そして、下脚部４Ｂの下端には、足首関節部１６を介して、足部３が前後方向および上下方向に揺動自在に連結されている。
【００１９】
上記の各可動パーツ、すなわち胴体２、足部３、脚部４（上脚部４Ａと下脚部４Ｂ）、頭部５、手部６、腕部７（上腕部７Ａと下腕部７Ｂ）の回転あるいは揺動動作は、それぞれモータを駆動源とする駆動系と、これら駆動系を制御するコンピュータによってなされる。コンピュータおよびモータの電源であるバッテリは適宜な箇所に収容されるが、この場合、コンピュータは胴体２内に、バッテリは腰部１内に収容されている。
【００２０】
また、上記各構成部材は、外形が、合成樹脂板やアルミニウム鋳造品によって成形された外装部材によって形成されている。この外装部材は、内部の各種機器を埃や水分、あるいは衝撃から保護する他に、意匠性を与えたり、人間協調・共存型のロボットとしての対人親和性を確保したりする機能を有している。
【００２１】
胴体２（以下で胴体２は、該胴体２の外形を構成する外装部材のことを言う）内に収容されたコンピュータには、上記の各可動パーツを動かすための運動系ＣＰＵや制御用ＣＰＵ、電源回路、スイッチ回路等が付随されている。そして、胴体２には、発熱するＣＰＵ等を冷却するための外気を胴体２内に取り入れるための吸気口２１，２２が前面に、また、吸気口２３が後部側面に形成されており、また、冷却して温度が上昇した空気を胴体２外に排気するための排気口２４が背面に形成されている。
【００２２】
胴体２は、内部に収容されたコンピュータ等の各種機器を、上記のように埃や水分から保護する機能を有する。ところで、このロボットＲは、建設現場等、屋外で作業を行わせることも考慮されているが、降雨時あるいは降雪時に屋外で作業を行わせた場合、どうしても上記吸気口２１〜２３や排気口２４から胴体２内に雨水が浸入する場合がある。また、胴体２内には、例えば首部５Ａとの隙間から雨水が浸入することも考えられる。さらに、屋内での作業環境であっても、結露によって胴体２の内面に水分が付着する場合も想定される。胴体２内に水分が存在すると、コンピュータ等の故障や錆びの発生など、悪影響を及ぼすことは前述した通りであり、これに対処するために、本実施形態のロボットＲは、以下のように、胴体２内の水分を外部に排水する構造を有している。
【００２３】
図２に示すように、胴体２における背面側の下部には、排水孔３０が形成されており、さらにこの排水孔３０に至った水分を胴体２外に排出する排水管３１が、胴体２と一体に形成されている。胴体２内の底面は、ロボットＲが通常の姿勢である直立姿勢の時において、その底面を伝って水分が排水孔３０に導かれるように、側面から見た場合に略漏斗状に形成されている。排水管３１は、排水孔３０からほぼ下方に垂下してから、後方に鈍角で屈曲している。なお、排水孔３０および排水管３１は、図３に示すように、横方向に等間隔をおいて３箇所に設けられている。
【００２４】
また、図３に示すように、胴体２の背面側の内面下部には、横方向に延びる上下２段の水受け部４１，４２が形成されている。これら水受け部４１，４２は、図４に示すように、胴体２が逆さまになった時に水分を受け、水分が下方（頭部５の方向）に流れ落ちることを防ぐもので、その作用から、直立姿勢での下側の水受け部４１が第１段、上側の水受け部４２が第２段とされる。
【００２５】
図４に示すように、胴体２が逆さまになった状態で、第１段の水受け部４１は、内側に向かうにしたがって緩やかに上方に延び、その先端が上方に屈曲している。排水孔３０は、この水受け部４１の直上に位置しており、排水孔３０から胴体２内に落下してくる水分は第１段の水受け部４１で受けられるようになっている。また、第２段の水受け部４２は、第１段の水受け部４１よりも短く、かつ上方に向かうように延びている。これら水受け部４１，４２は、胴体２の内面とによって樋状をなすもので、その樋状部分に水分を受ける。
【００２６】
上記本実施形態のロボットＲによれば、胴体２内に侵入した水分、あるいは結露等で胴体２内に発生した水分は、胴体２の内面を伝って流れ落ち、その途中では、水受け部４１，４２の下向きに傾斜している外面を伝って流れ落ちる。そして、その水分は、胴体２内の底面から排水孔３０、排水管３１を経て、外部に速やかに排出される。このようにして胴体２内の水分が外部に排出されることにより、胴体２内に水分が長時間にわたり滞留することが防止され、その結果、水分による故障を未然に防止することができたり、錆びの発生を抑えたりすることができる。
【００２７】
また、水分を外部に排出する排水管３１は屈曲しているので、ロボットＲの姿勢が横になったり逆さまになったりした場合でも、外部からの雨水等の水分が、排水管３１を通って胴体２内に流入しにくくなっており、これによっても水分による故障を抑えることができる。
【００２８】
ところで、ロボットＲが転倒することは極力避けなければならないが、もしもそうなって姿勢が逆さまになった場合において、万一排水管３１から胴体２内に侵入した水分や、胴体２内の底部にあって排水管３１から排出されようとしていた水分は、まず、第１段の水受け部４１で受けられる。また、第１段の水受け部４１から溢れた水分や、第１段の水受け部４１と第２の水受け部４２との間の胴体２の内面にあった水分は、第２段の水受け部４２で受けられる。
【００２９】
このようにして、ロボットＲが逆さまになっても、排水管３１から侵入したり、頭部５側に流れ落ちたりする水分は、水受け部４１または水受け部４２で受けられ、それよりも頭部５側への逆流が阻止される。その結果、逆さまになったことによる胴体２内の機器への水分の接触を防止することができる。
【００３０】
さて、本実施形態では、排水管３１を屈曲させることにより、外部から胴体２内への水分の侵入を抑えているが、排水管３１の内部に、水分を胴体２の外部側のみに流す逆止弁を設けると、排水管３１から胴体２内への水分の侵入をほぼ防止することができるので好ましい。
【００３１】
図５は、そのような逆止弁の例を示しており、この逆止弁５０は、中心に通水孔５１ａを有し、下方に向かって広がる円錐状の弁座５１と、この弁座５１の下方に形成されたメッシュ５２と、これら弁座５１とメッシュ５２との間に、排水管３１の軸方向に移動自在に装填された球状の弁本体５３とからなる。
【００３２】
この逆止弁５０によれば、ロボットＲが直立姿勢の時には、図５（ａ）に示すように、弁本体５３がメッシュ５２に載り、弁座５１の通水孔５１ａが開いた状態となり、胴体２内の水分は弁座５１の通水孔５１ａを通って弁本体５３と排水管３１の内壁面との間の隙間からメッシュ５２を通り、外部への排水が可能となる。そして、図４に示したように、ロボットＲが逆さまになると、図５（ｂ）に示すように、落下した弁本体５３で通水孔５１ａが塞がる。このため、外部から排水管３１に入った水分は、メッシュ５２は通るものの、弁座５１から内側、つまり胴体２内には流入することができない。
【００３３】
上記実施形態では、胴体２内の水分が、水分自体の重力のみによって胴体２の内面を伝って排水管３１まで流れ落ちることにより排水されるものであるが、水分をより速やかに排出させる観点から、胴体２に振動を与えると良い。
【００３４】
例えば、図６に示すように、胴体２の内面の適宜な箇所に、水分を効果的に落下させ得る周波数で胴体２を一定時間振動させる加振器（導水促進手段）６０を取り付けるとともに、水分センサ（水分検知手段）６１を取り付ける。水分センサ６１は、水分が接触すると信号を発するもので、図７に示すように、水分センサ６１の検知信号は制御用ＣＰＵ７０に入力される。制御用ＣＰＵ７０が検知信号を受けると、電源７１に接続された加振器６０のスイッチ回路７２がＯＮになり、加振器６０が作動する。加振器６０が作動すると胴体２が振動し、その内面の水分がふるい落とされ、より速やかに排水管３１から排出される。
【００３５】
なお、水分センサ６１としては湿度センサでも良く、その場合、検知湿度が一定以上になった時に、検知信号を制御用ＣＰＵ７０に発するように構成する。また、水分センサ６１の代わりに、タイマによって一定時間おきに加振器６０が作動するようにしても良い。
【００３６】
水分の落下を促進させる手段としては、ロボットＲ自身が胴体２に衝撃を与える形態でも良い。衝撃を与える動作としては、例えば、手部６で胴体２の適宜な箇所を数回軽く打撃したり、脚部７を曲げて足踏みを数回行ったりするなどが挙げられる。このような衝撃動作は、上記の振動の例と同様に、水分センサや湿度センサと連動させたり、タイマによって一定時間おきに動作させたりすれば良い。衝撃を与えられた胴体２の内面の水分は、その衝撃によって落下が促進され、速やかに排水管３１から排出される。この場合、上記加振器６０のように別途機器を設ける必要がなく、ロボットＲが具備する駆動系をそのまま用いることができるという利点がある。
【００３７】
図８は、ロボットＲ自身の動作によって水分をふるい落とすための構成を示しており、上記水分センサ６１の検知信号を運動系ＣＰＵ７３が受けると、所定の動作（例えば、上記のように手部６で胴体２を打撃するなど）の指令を発する。
【００３８】
なお、上記実施形態は、胴体２内の水分を排出する形態であるが、本発明は胴体２に限定されることなく、内部に存在する水分を排出する必要がある他の部位に適用することができる。図９はそのような例を示しており、この場合、手首関節部１３内の水分を排出させる構成となっている。手首関節部１３の下端には図示せぬ排水孔が形成されている。また、その下端付近の内面には、水分センサ６１が設けられ、図８に示した構成と同様の制御内容を採ることにより、手部６を振り切る動作を行わせる。これにより、手首関節部１３内の水分が排水孔から排出される。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、２足歩行型のロボット等の移動ロボットに利用することができる。特に本発明は、降雨や降雪が想定される野外環境、寒冷な環境、多湿な環境といった場所で人間に代わって作業を行う移動ロボット、あるいは人間の作業を補助する移動ロボットに利用することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る２足歩行型ロボットの（ａ）正面図、（ｂ）左側面図である。
【図２】一実施形態に係るロボットの胴体下部の一部破断側面図である。
【図３】一実施形態のロボットの上半身の背面図である。
【図４】一実施形態のロボットが逆さまになった時の胴体下部の一部破断側面図である。
【図５】逆止弁を備えた排水管の側断面図であって、（ａ）はロボットが通常の姿勢の場合、（ｂ）は逆さまになった場合を示す。
【図６】加振器および水分センサを内部に備えたロボットの胴体の一部破断側面図である。
【図７】加振器を作動させるための構成例を示すブロック図である。
【図８】ロボット自身の動作によって水分をふるい落とす場合の構成を示すブロック図である。
【図９】手首関節部の排水構造の例を示すロボットの正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
２…胴体（外装部材）
３０…排水孔
３１…排水管
４１，４２…水受け部
５０…逆止弁
６０…加振器（導水促進手段）
６１…水分センサ（水分検知手段）
Ｒ…移動ロボット
【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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【図９】
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