(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体部と、
前記胴体部の側面に設けられた第１脚部および第２脚部と、
前記胴体部の背面に設けられた回転軸と、
風を受けて回転する、前記回転軸の端に設けられた風車部と、
前記風車部および前記回転軸の回転により、前記第１脚部および前記第２脚部を駆動して歩行動作を行う歩行用駆動部とを備え、
前記歩行用駆動部は、
前記胴体部に軸が固定され前記第１脚部側と前記第２脚部側にそれぞれ２つ設けられた
脚部駆動手段と、
それぞれの前記脚部駆動手段に結合された脚部連結部材と、
前記第１脚部側と前記第２脚部側のうち１以上の前記脚部駆動手段を駆動する駆動力発生手段とを有し、
前記第１脚部および前記第２脚部には、それぞれ前記脚部駆動手段と前記脚部連結部材とからなるクランク部を２組設けたことを特徴とする二足歩行ロボット。
【請求項２】
前記二足歩行ロボットは、風の向く方向に対して、直進することを特徴とする請求項１記載の二足歩行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二足歩行ロボットに関するものであって、特に、歩行動作を行う二足歩行ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の二足歩行ロボットの歩行機構として、人間の脚部を模して、股関節、膝関節等に相当する関節を設け、それぞれをモータおよびアクチュエータ等により変位させることにより二足歩行を行う技術と、より簡便な構造、つまり略コの字状の接地部を有する脚を片側ずつ交互に持ち上げて二足歩行を行う技術がある。
【０００３】
人間の脚部を模した歩行機構では、バランスを取るために各種センサを設置し、モータおよびアクチュエータ等に対してフィードバック制御を行うため演算量が多く、演算処理装置のコストが増大するという問題があった。また、近年は、電力供給を可能な限り抑え、風力などを利用した自然エネルギーの利用が望まれている。
【０００４】
これに対し、特許文献１では、人間の脚部を模した歩行機構において、床面の硬さを計測してアクチュエータに流れる電流値と計測した硬さ指標とを対応付けることで、演算処理装置への負荷を軽減することができる二足歩行ロボット装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、床面から離れた脚の接地部が、側面から見て床面と平行状態を保ったまま上昇および接地を行うことで安定した歩行を行う二足歩行ロボット玩具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１８９４６６号公報
【特許文献２】特開２００３−３８８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の二足歩行ロボット装置は、人間の脚部を模した歩行機構を用いることから、フィードバック制御を行う演算処理装置が必要となり、複雑な装置が必要となり、コスト上の負荷が大きいという問題がある。
【０００８】
また、特許文献１および特許文献２に記載の二足歩行ロボット玩具は、乾電池等の電源により、多くの電力を消費してしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、複雑な演算処理装置を用いることなく、自然エネルギーを利用した二足歩行ロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の二足歩行ロボットは、胴体部と、胴体部の側面に設けられた第１脚部および第２脚部と、胴体部の背面に設けられた回転軸と、回転軸の端に設けられた風を受けて回転する風車部と、風車部および回転軸の回転により、第１脚部および第２脚部を駆動して歩行動作を行う歩行用駆動部とを備えるものである。
【００１１】
また、「歩行用駆動部」は、二足歩行ロボットの歩行を駆動させるためのものである。具体的には、歩行用駆動部は、胴体部に軸が固定され第１脚部側と第２脚部側にそれぞれ２つ設けられた脚部駆動手段と、それぞれの脚部駆動手段に一端部が固定され、他端部は第１脚部または第２脚部に回転自在に結合された脚部連結部材と、第１脚部側と第２脚部側のうち１以上の脚部駆動手段を駆動する駆動力発生手段とを有し、第１脚部および第２脚部には、それぞれ脚部駆動手段と脚部連結部材とからなるクランク部を２組設けたものであってもよい。
【００１２】
また、本発明の二足歩行ロボットは、風の向く方向に対して、直進するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の二足歩行ロボットは、胴体部の側面に設けられた第１脚部および第２脚部と、胴体部の背面に設けられた回転軸と、風を受けて回転する、回転軸の端に設けられた風車部と、風車部および回転軸の回転により、第１脚部および第２脚部を駆動して歩行動作を行う歩行用駆動部とを備えることにより、スムーズに歩行する二足歩行ロボットを提供することができる。
【００１４】
また、本発明の二足歩行ロボットは、第１脚部および第２脚部には、それぞれ脚部駆動手段と脚部連結部材とからなるクランク部を２組設けた際には、第１脚部および第２脚部それそれの接地部が水平状態をたもったまま、交互に脚部を上下作動されることから、安定した前進を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る二足歩行ロボットを示す斜視図である。
【図２】本発明に係る二足歩行ロボットの正面図である。
【図３】本発明に係る二足歩行ロボットの右側面図である。
【図４】本発明に係る二足歩行ロボットの左側面図である。
【図５】本発明に係る二足歩行ロボットの上面図である。
【図６】本発明に係る二足歩行ロボットの、接地部を上から見た説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る二足歩行ロボットを、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る二足歩行ロボット１０の構成を表す第１実施形態の斜視図である。また、図２は二足歩行ロボット１０の正面図、図３は二足歩行ロボット１０の右側面図、図４は二足歩行ロボット１０の左側面図、図５は二足歩行ロボット１０の上面図である。
【００１８】
図１〜図５に示す二足歩行ロボット１０は、胴体部３０、第１脚部１４ａ、第２脚部１４ｂ、接地部１５ａ，１５ｂ、駆動用歯車１８，２８、脚部歯車２０，２１，２２，２３、駆動用歯車１８，２８および風車部（風車羽４０ａ〜ｆ，風車中心部４５）によって構成される。
【００１９】
胴体部３０は、金属製またはプラスチック製等の筐体であり、歩行用駆動部、動力伝達部等が配置される。胴体部３０の両側面には、後述する第１脚部１４ａおよび第２脚部１４ｂが、脚部歯車２０，２１，２２，２３、連結軸２６ａ〜ｃ、駆動用歯車１８，２８および脚部連結部材（不図示）を介して接続されている。
【００２０】
第１脚部１４ａおよび第２脚部１４ｂは、胴体部３０を支えて自立する左右それぞれの脚であり、接地面には、それぞれ接地部１５ａ，１５ｂが設けられている。第１脚部１４ａおよび第２脚部１４ｂは、上部および下部にそれぞれの脚部歯車２０，２１，２２，２３の中心から所定位置はなれた部分に存在する脚部連結部材により、脚部歯車２０，２１，２２，２３と接続されている。なお、第１脚部１４ａおよび第２脚部１４ｂには、軽量化のための穴が設けられていてもよい。
【００２１】
接地部１５ａ，１５ｂは、内側に開口部がある略コの字状の接地部であり、片脚で立つ状態であってもバランスを崩すことなく立つことができる大きさである。第１脚部１４ａおよび第２脚部１４ｂの直立部分とは、外側の辺の中心部分で接続されている。
【００２２】
歩行用駆動部は、風によって風車部を回転することより、風車中心部４５の中心に備えた軸（以下、回転軸という）の回転を動力として用いることができ、その動力により駆動軸２６ａ（図５参照）は胴体部１２の側面を貫通し、胴体部１２の側面に設けられた脚部歯車２０，２２それぞれを回転させる。
【００２３】
具体的には、二足歩行ロボット１０は歩行用駆動部を正転させる。歩行用駆動部の駆動軸２６ａが回転されると、駆動用歯車１８を介して脚部歯車２０，２２が回転される。片側の脚部につき脚部連結部材の２ヶ所で持ち上げるため、脚部の揺動が押さえられ安定した歩行を行うことができる。
【００２４】
脚部歯車２０，２１，２２，２３および駆動用歯車１８，２８は、直径および歯数が同一の歯車であり、胴体部１２の側面に設けられる。脚部歯車２０，２２は、脚部駆動手段であり、駆動用歯車１８，２８を介して、脚部歯車２１，２３も同方向に同一の回転量だけ回転される。
【００２５】
脚部連結部材は、脚部歯車２０，２１，２２，２３の中心から外延の約中間位置に固定されて存在するものであり、第１脚部１４ａおよび第２脚部１４ｂと接続されている。脚部歯車２０，２２が回転すると、脚部歯車２０，２２それぞれの脚部連結部材は、脚部歯車２０，２２と同心円状に回転される。言い換えると、脚部歯車２０，２１および脚部歯車２２，２３それぞれの脚部連結部材とによりクランク部が形成される。
【００２６】
歩行用駆動部は、脚部歯車２０，２２に駆動力を伝達することで、第１脚部１４ａおよび第２脚部１４ｂが駆動される。歩行用駆動部は、胴体部３０に軸が固定され第１脚部１４ａ側と第２脚部１４ｂ側にそれぞれ２つ設けられた脚部駆動手段と、それぞれの脚部駆動手段は第１脚部または第２脚部に結合された脚部連結部材と、第１脚部側と第２脚部側のうち１以上の脚部駆動手段を駆動する駆動力発生手段とを有し、第１脚部および第２脚部には、それぞれ脚部駆動手段と脚部連結部材とからなるクランク部を２組設けられている。
【００２７】
また、第１脚部１４ａは、脚部歯車２０，２１を脚止め部４１ａ，ｂにより固定されている。また、第２脚部１４ｂは、脚部歯車２２，２３を脚止め部４２ａ，ｂにより固定されている。
【００２８】
なお、駆動力発生手段は、歩行用駆動部，脚部歯車，駆動用歯車および連結軸を合わせたものを称するものとする。
【００２９】
次に、本発明の第１実施形態に係る二足歩行ロボット１０の動作を説明する。
【００３０】
まず、二足歩行ロボット１０は、図６に示すように、初期化処理により接地部１５ａ，１５ｂの側面側の辺が平行に設置する。二足歩行ロボット１０は、風車羽４０ａ〜ｆが風を受けることにより、風車部が回転することにより、直進する。
【００３１】
具体的には、風車羽４０ａ〜ｆが回転することにより、風車中心部４５が回転し、回転軸が回転する。胴体部３０内にある歩行用駆動部は、胴体部３０の側面を貫通して設けられた駆動軸２６ａを回転させる。駆動軸２６ａは、脚部連結部材に接続されている。駆動軸２６ａが回転することにより、脚部歯車２０，２２が回転し、駆動用歯車１８，２８が回転し、脚部歯車２１，２３が回転する。
【００３２】
脚部歯車２０，２１の脚部連結部材に連結した第１脚部１４ａと、脚部歯車２２，２３の脚部連結部材とに連結した第２脚部１４ｂとが交互に上下する。二足歩行ロボット１０は、片側の脚部につき上下の脚部連結部材それぞれ２ヶ所で持ち上げ、脚部が交互に前進するように上下し、風に向かって直進する。
【００３３】
なお、第１脚部および第２脚部は、キャタピラ（無限軌道）機構やバネ機構により脚部を上下するものであってもよい。また、第１脚部および第２脚部は、ベルトやチェーンにより、脚部歯車および駆動用歯車を回転させてもよい。
【００３４】
また、風車部は、自然エネルギーで回転するものであれば、特に限定されるものではない。具体的には、揚力型風車、抗力型風車、水平軸風車および垂直軸風車のいずれであってもよい。また、風車部は正面からの風のみならず、背面や側面からの風により回転するものであってもよい。また、二足歩行ロボットは、水中で歩行するものであってもよく、風車部は、風のみならず、水流により風車羽や風車中心部が回転するものであってもよい。
【００３５】
本実施形態の二足歩行ロボットは、正面から風を受けた際に前進するものを例に説明したが、正面から風を受け、二足歩行ロボットが後退するものであってもよい。また、二足歩行ロボットは、背面または側面から風を受け、前進または後退のいずれかを行うものであってもよい。
【００３６】
本実施形態の二足歩行ロボットは、回転軸の端に設けられた風を受けて回転する風車部と、風車部および回転軸の回転により、第１脚部および第２脚部を駆動して歩行動作を行う歩行用駆動部を用いることにより、スムーズに歩行する二足歩行ロボットを提供することができる。
【００３７】
また、本実施形態の二足歩行ロボットは、第１脚部および第２脚部には、それぞれ脚部駆動手段と脚部連結部材とからなるクランク部を２組設けた際には、第１脚部および第２脚部それぞれの接地部が水平状態をたもったまま、交互に脚部を上下作動されることから、安定した前進を可能とすることができる。
【００３８】
以上、本発明の二足歩行ロボットについて詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０  二足歩行ロボット
３０  胴体部
１４ａ  第１脚部
１４ｂ  第２脚部
１５ａ，１５ｂ  接地部
１８，２８  駆動用歯車
２０，２１，２２，２３  脚部歯車
２６ａ〜ｃ  駆動軸
４０ａ〜ｆ  風車羽
４５  風車中心部
４１ａ，ｂ  脚止め部
４２ａ，ｂ  脚止め部
【要約】
【課題】複雑な演算処理装置を用いることなく、自然エネルギーを利用して、二足歩行可能なロボットを提供する。
【解決手段】本発明に係る二足歩行ロボットは、胴体部と、胴体部の側面に設けられた第１脚部および第２脚部と、胴体部の背面に設けられた回転軸と、回転軸の端に設けられた風を受けて回転する風車部と、風車部および回転軸の回転により、第１脚部および第２脚部を駆動して歩行動作を行う歩行用駆動部とを備える。
【選択図】図１【図１】
0005301711.tif 000002
【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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