(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
首部に対して垂直軸周りに回動自在に結合された第１の支持台と、
水平軸周りに回動自在に前記第１の支持台に結合された第２の支持台と、
前記第２の支持台に取り付けられた視覚手段と、
前記第１の支持台および前記第２の支持台を駆動するための駆動手段と、
前記第２の支持台に一体的に結合され、前記第１、第２の支持台と前記駆動手段と前記視覚手段との全体を覆うフルフェースヘルメット形状のカバーとを有する人型ロボットの頭部であり、
前記駆動手段は、前記第１の支持台を前記首部に対して垂直軸周りに駆動する第１ロータリーアクチュエータと、前記第２の支持台を前記第１の支持台に対して水平軸周りに駆動する第２ロータリーアクチュエータとにより構成され、前記第１ロータリーアクチュエータと前記第２ロータリーアクチュエータの双方が、前記フルフェースヘルメット形状のカバー内に配置され、
前記カバーは視覚手段の前方に位置する部分を透明樹脂によるシールド部として構成されている人型ロボットの頭部。
【請求項２】
前記シールド部の内側に前記カバーと一体結合されたバイザーが設けられ、前記バイザーの内側に前記視覚手段が配置され、前記バイザーには前記前記視覚手段の受光孔と略同径の孔が設けられることを特徴とする請求項１に記載の人型ロボットの頭部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人型ロボットの頭部に関し、特に視覚手段を内蔵した人型ロボットの頭部に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の人型ロボットにおいて、パン方向（垂直軸回り）とチルト方向（水平軸回り）との運動を行う支持台上にＩＴＶカメラを載置してなる視覚装置を胴体上に固定すると共に、その視野角範囲が透明のアクリル樹脂などで形成されたカバーによって視覚装置の全体を覆ったものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来の構成によると、カバーにおける視野角範囲の部分は一般に曲面とされるが、アクリル樹脂を用いて曲面の厚さを均一に成型することは困難なため、アクリル樹脂製のカバーを胴体に固定し、このカバー内に設けたカメラで撮像すると、透過光の屈折率が視線の移動と共に変化してしまい、画像に歪みが生ずることを避けられなかった。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、視線移動に伴う画像歪みの発生を防止することができるように改良された人型ロボットの頭部を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明による人型ロボットの頭部は、首部（６）に対して垂直軸周りに回動自在に結合された第１の支持台（８）と、水平軸周りに回動自在に前記第１の支持台に結合された第２の支持台（１７）と、前記第２の支持台に取り付けられた視覚手段（実施の形態中のカメラ１８）と、前記第１の支持台および前記第２の支持台を駆動するための駆動手段と、前記第２の支持台に一体的に結合され、前記第１、第２の支持台と前記駆動手段と前記視覚手段との全体を覆うフルフェースヘルメット形状のカバー（２）とを有する人型ロボットの頭部であり、前記駆動手段は、前記第１の支持台を前記首部に対して垂直軸周りに駆動する第１ロータリーアクチュエータ（１１）と、前記第２の支持台を前記第１の支持台に対して水平軸周りに駆動する第２ロータリーアクチュエータ（１４）とにより構成され、前記第１ロータリーアクチュエータと前記第２ロータリーアクチュエータの双方が、前記フルフェースヘルメット形状のカバー内に配置され、前記カバーは視覚手段の前方に位置する部分を透明樹脂によるシールド部（２４）として構成されている。
【０００６】
このようにすれば、視覚手段と頭部とが一体動作となるので、視線の動きと頭部の動きとが常に一致することとなる。従って、頭部、特にシールド部を透明アクリル樹脂で形成した場合でも、透明アクリル樹脂の厚さの不均一に基因する画像歪みを生ずる心配がない。
【０００７】
また、本発明によるロボットの頭部は、好ましくは、上記の構成に加えて、前記シールド部の内側に前記カバーと一体結合されたバイザー（４）が設けられ、前記バイザーの内側に前記視覚手段が配置され、前記バイザーには前記前記視覚手段の受光孔（実施の形態中のレンズ部２３）と略同径の孔（５）が設けられている。これにより、受光部のみを外方へ露出させることができるので、カメラの撮像部に迷光が進入することを防止し得る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明が適用される人型ロボットの上半身を示している。このロボット１は、フルフェースのヘルメット様の形態をなす頭部２が胴体３上に載置されている。そして頭部２の前面を覆うバイザー４に設けられた孔５から、カメラのレンズ部のみが覗いている。
【００１０】
図２〜図４を参照してロボット１の頭部２についてさらに詳しく説明する。
【００１１】
頭部２を支持する首部６は、胴体３に固定される。この首部６は、その軸線を垂直方向に延在させており、その上端には、ラジアル、スラスト、及びモーメント荷重を支持する軸受７を介して第１支持台８が垂直軸回りで回動自在に支持されている。そして、さらにその上には、大径コグドプーリ９が回転不能に固着されている。
【００１２】
第１支持台８は、一対の垂直部８Ｖとこれらの下端同士を連結する水平部８Ｈとからなり、水平部８Ｈに上記の軸受７が設けられている。そしてその後部に一体結合されたブラケット１０上に、例えば減速機付き電動機などのような第１ロータリーアクチュエータ１１が固定されている。なお、第１支持台８における一対の垂直部８Ｖの上端同士間もプレート８Ｐで連結されており、その上面にロータリーアクチュエータ用の制御回路（図示せず）などが載置される。
【００１３】
第１ロータリーアクチュエータ１１の出力軸には、小径コグドプーリ１２が固着されている。この小径コグドプーリ１２と上記大径コグドプーリ９との間には、無端コグドベルト１３が巻き掛けられている。これにより、第１ロータリーアクチュエータ１１を駆動すると、小径コグドプーリ１２が大径コグドプーリ９の周囲を公転することとなり、これによって第１支持台８が首部６を中心に回転することとなる。この回転角度は、例えば第１ロータリーアクチュエータ１１の出力軸と一体回転するロータリーエンコーダなどの出力によって制御される。
【００１４】
第１支持台８における正面から向かって左側の垂直部８Ｖの内面には、第１ロータリーアクチュエータ１１と実質的に同一構造の第２ロータリーアクチュエータ１４が、その軸線を水平方向に延在させた状態で固定されている。また両方の垂直部８Ｖには、第２ロータリーアクチュエータ１４の軸線と平行をなす一対の支持軸１５が、それぞれラジアル軸受１６をもって同一軸線上に枢着されている。そしてこれら一対の支持軸１５の内端同士間には、第２支持台１７が固定されている。この第２支持台１７の前面には、左右一対のカメラ１８が取り付けられている。
【００１５】
正面から向かって左側の支持軸１５と第２ロータリーアクチュエータ１４の出力軸との間は、前記第１ロータリーアクチュエータ１１と同様に、径違いのコグドプーリ１９・２０と無端コグドベルト２１とで相互に連結されており、第２ロータリーアクチュエータ１４を駆動すると、第２支持台１７が水平方向に延在する支持軸１５を中心に回動するようにされている。
【００１６】
一対の支持軸１５の外端には、頭部２を支持するためのステー２２がそれぞれ固着されている。そしてステー２２には、頭部２が固定されている。すなわち、第２支持台１７と頭部２とが支持軸１５回りについて一体的に回動するようにされている。
【００１７】
そして前記した通り、カメラ１８のレンズ部２３のみが覗く孔５が設けられたバイザー４で頭部２の前側が覆われ、さらにその前面に、例えば透明のアクリル樹脂で曲面に形成されたシールド２４が設けられている。
【００１８】
さて、上記の如き構成のロボット１の頭部２においては、第１ロータリーアクチュエータ１１を駆動すると、第１支持台８が垂直軸回りで回動する。これにより、カメラ１８はパン方向にその視線を移動させる。そして第２ロータリーアクチュエータ１４を駆動すると、第２支持台１７が水平軸回りで回動し、カメラ１８の視線はチルト方向について移動する。これら第１、第２両支持台８・１７の回動運動を適宜に連動させることにより、カメラ１８の視線をパン、チルトの両方向について自由に移動させることができる。ここで、頭部２は第２支持台１７と実質的に一体をなしているので、頭部２に一体結合された透明アクリル樹脂からなるシールド２４の部分も視線の向きと同一方向を向くように運動する。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明の請求項１の構成によれば、視覚手段としてのカメラと頭部のシールドとが一体動作となるので、アクリル樹脂製シールド上における視線の通る部位が変動しないことから、アクリル樹脂部分の厚さの不均一に基因する画像歪みを生ぜずに済み、視線精度を向上する上に大きな効果が得られる。
【００２０】
そして請求項２の構成によれば、受光孔（レンズ）のみを外方へ露出させることができるので、撮像部への迷光進入を防止することが可能となり、画像データの精度を向上する上に大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される人型ロボットの上半身の斜視図
【図２】本発明による頭部の一部切除して示す正面図
【図３】本発明による頭部の左側面図
【図４】本発明による頭部の一部切除して示す背面図
【符号の説明】
１  ロボット
２  頭部
４  バイザー
５  孔
８  第１支持台
１１  第１ロータリーアクチュエータ
１４  第２ロータリーアクチュエータ
１７  第２支持台
１８  カメラ
２２  ステー
２３  レンズ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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