(57)【要約】  本発明は、水平面（１３）と接触する第１の輪（１４）及び第２の輪（１５）を含む、基準位置で基準軸（１２）に沿って延在する位置決め軸（１１）を有し、水平面（１３）上で移動することができる電動人間型ロボット（５０）に関する。本発明によれば、ロボット（５０）は、輪（１４、１５）の中心を通る垂直面で、輪（１４、１５）の各々のいずれかの側に延在する曲がり面（１８）を有するベース（１７）を含み、曲がり面（１８）は、任意の第１の接触点に対して、回転中心（Ｏ）を規定する、水平面（１３）との第１の接触点を、曲がり面（１８）の任意の点で形成することができ、ロボット（５０）は、その位置決め軸（１１）が基準軸（１２）に対して非ゼロ角度を形成する任意の位置から基準位置にロボット（５０）を戻す傾向があるトルクを生成するために、回転中心（Ｏ）とロボット（５０）の重心（Ｇ）とをずらすように構成されている。
2018535840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準位置で基準軸（１２）に沿って延在する位置決め軸（１１）を有し、水平面（１３）上で移動することができる電動人間型ロボット（１０、５０）であって、
・前記水平面（１３）と接触する、第１の中心を有する第１の輪（１４）及び第２の中心を有する第２の輪（１５）と、
・前記ロボット（１０、５０）が前記水平面（１３）上で移動するように前記第１及び第２の輪（１４、１５）を回転駆動することを目的としている電動化ユニット（１６）と
を含み、
前記ロボット（１０、５０）は、前記第１の輪（１４）の前記第１の中心及び前記第２の輪（１５）の前記第２の中心を通る垂直面で、前記第１及び第２の輪（１４、１５）の各々のいずれかの側に延在する曲がり面（１８）を有するベース（１７）を含み、前記曲がり面（１８）は、任意の第１の接触点（１９）に対して、回転中心（Ｏ）を規定する、前記水平面（１３）との第１の接触点（１９）を、前記曲がり面（１８）の任意の点で形成することができ、前記ロボット（１０、５０）は、前記位置決め軸（１１）が前記基準軸（１２）に対して非ゼロ角度（２０）を形成する前記ベース（１７）の周りの任意の位置から前記基準位置にまっすぐに前記ロボット（１０、５０）を戻す傾向があるトルクを生成するために、前記回転中心（Ｏ）と前記ロボット（１０、５０）の重心（Ｇ）とをずらすように構成されており、前記位置決め軸（１１）が前記基準軸（１２）と一致するまで、前記位置決め軸（１１）は前記角度（２０）を掃引することを特徴とする、電動人間型ロボット（１０、５０）。
【請求項２】
前記第１の輪（１４）は第１の転がり面（２４）を有し、前記第２の輪（１５）は第２の転がり面（２５）を有し、前記ベース（１７）は、中心Ｏの実質的に楕円体であり、前記第１の転がり面（２４）は、前記ベース（１７）の第１の区分の周囲と実質的に一致し、前記第２の転がり面（２５）は、前記ベース（１７）の第２の区分の周囲と実質的に一致し、前記第１及び第２の転がり面（２４、２５）は、前記ロボット（１０、５０）がゼロ以上の最低地上高を有するように前記ベース（１７）から突出することを特徴とする、請求項１に記載の電動人間型ロボット（１０、５０）。
【請求項３】
前記曲がり面（１８）及び前記転がり面（２４、２５）は、前記曲がり面（１８）上の最短経路をたどることによって、前記位置決め軸（１１）が前記基準軸（１２）に対して非ゼロ角度（２０）を形成する任意の位置から前記基準位置への前記ロボット（１０、５０）の戻りを、前記曲がり面（１８）の任意の点で可能にするように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の電動人間型ロボット（１０、５０）。
【請求項４】
前記第１の輪（１４）は、第２の接触点（３４）で前記水平面（１３）と接触しており、前記第２の接触点（３４）と直径方向に対向する第１の外部点（４４）を有し、前記第２の輪（１５）は、第３の接触点（３５）で前記水平面（１３）と接触しており、前記第３の接触点（３５）と直径方向に対向する第２の外部点（４５）を有し、前記第２及び第３の接触点（３４、３５）間の距離は、前記第１及び第２の外部点（４４、４５）間の距離未満であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動人間型ロボット。
【請求項５】
前記ベース（１７）に位置決めされている上部（５１）と、前記上部（５１）を前記ベース（１７）に連結する第１の関節（５２）とを含み、前記第１の関節（５２）は、前記ベース（１７）に対する前記位置決め軸（１１）の周りの回転における少なくとも１自由度を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動人間型ロボット（５０）。
【請求項６】
少なくとも１つの上肢（６１）と、前記少なくとも１つの上肢（６１）を前記上部（５１）に連結する第２の関節（６２）とを含み、前記第２の関節（６２）は、前記上部（５１）に対する回転における少なくとも１自由度を有することを特徴とする、請求項５に記載の電動人間型ロボット（５０）。
【請求項７】
前記上部（５１）は、
・胸部（５３）と、前記胸部（５３）を前記ベース（１７）に連結する前記第１の関節（５２）と、
・頭部（５４）と、前記頭部（５４）を前記胸部（５３）に連結する第３の関節（５５）と
を含み、
前記第３の関節（５５）は、前記胸部（５３）に対する前記位置決め軸（１１）の周りの回転における自由度を有することを特徴とする、請求項５又は６に記載の電動人間型ロボット（５０）。
【請求項８】
前記第２の関節（６２）は、前記少なくとも１つの上肢（６１）を前記胸部（５３）に連結し、前記第２の関節（６２）は、前記胸部（５３）に対する回転における少なくとも１自由度を有することを特徴とする、請求項６又は７に記載の電動人間型ロボット（５０）。
【請求項９】
前記電動化ユニット（１６）は、差動的な方法で前記第１及び第２の輪（１４、１５）を駆動するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電動人間型ロボット（１０、５０）。
【請求項１０】
前記ベース（１７）内で前記ロボット（１０、５０）の前記重心（Ｇ）を移動させることを目的としている電動釣合い重りを含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電動人間型ロボット（１０、５０）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの上肢（６１）は、前記ベース（１７）又は前記上部（５１）に面することができる可撓区域（６３）を含むことを特徴とする、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の電動人間型ロボット（５０）。
【請求項１２】
前記第１の輪（１４）の直径を通る軸（７４）に沿って前記第１の輪（１４）を並進させ、前記第２の輪（１５）の直径を通る軸（７５）に沿って前記第２の輪（１５）を並進させるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電動人間型ロボット（１０、５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、専門的な状況、又は子供と交流できる家族の状況の中で可能な電動人間型ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
人間型ロボットは、人体と類似性を示すロボットであるものとする。人間型ロボットは、人体の上部、又は人間の手にたとえられるクランプになっている関節アームのみであってもよい。本発明において、ロボットの本体の上部は、人間の胴体の上部と同様である。人間型ロボットは、大体高性能化され得る。人間型ロボットは、ロボット自体の平衡を静的及び動的に制御して、多分三次元で２つの肢で歩くことができ、又はベース上で単に転がることができる。人間型ロボットは、周囲（音声、視覚、触覚など）から信号を収集して、１つ又は複数の大体高性能化挙動に応じて反応し、音声又はジェスチャーによって他のロボット又は人間と交流することができる。人間型ロボットの現世代の場合、プログラマーは、ロボットに対する一連の事象及び／又はロボットによって実行される動作などの、大体高性能化されたシナリオを生成することができる。これらの動作は、ロボットと交流する人々の特定の挙動を条件とすることができる。
【０００３】
任意の移動車両の場合、従って移動可能なロボットの場合も、移動車両及びその移動車両の周囲の要素の安全性を考慮するのは非常に重要である。特に、ロボット及びそのロボットの周囲の要素の安全性は、ロボット及び／又はそのロボットの周囲の任意の要素を損傷しないように、ロボットが転倒した場合でも、ロボットを中断しないようにすることを含む。同様に、ロボットが子供に当たらないことが望ましい。ロボットとの接触で挟むという危険を回避することも重要である。例えば、人がロボットと接触した場合、その人がロボットの特定の肢と交流している場合でも、人、例えば人の指が、ロボットのアームの下に挟まらないようにするのは重要である。最後に、理想的には、できるだけ安価にこれらの安全基準に対処することが望ましい。
【０００４】
移動を目的とする任意の電動ロボットの場合、ロボットの設計の間、移動性を得る方法の問題がある。２つの足と似ている２つの肢を有する人間型ロボットがある。この解決策は、実現するのが非常に複雑であり、かなりのコストがかかる。更に、この解決策は安全性の観点から不十分である。なぜなら、このようなロボットは、容易に平衡を失い、ロボットが倒れる又は転倒すると、当たることがあり、再度立ち上がる能力を必ずしも有することなく、地面の上にいるままであることがあるからである。３つの輪を含む台によって移動性を確保する人間型ロボットもある。静的局面で当然安定したこの解決策は、かなり高価であり、推定質量中心が支持三角形から瞬間的に離れることがあるので、動的局面中に当たる危険を排除しない。倒立振り子の原理に基づく、互いに面する２つの輪を含む台を用いた移動性解決策もある。この解決策には、３つの輪を用いた解決策よりも高価でないという利点がある。しかし、この解決策は、完全に安全ではない。実際には、制御部材又は能動的安定化アルゴリズムの故障の場合、このような移動性解決策を与えたロボットは、当たり、損傷し、ロボットの周囲に位置する人を多分傷つけることがある。最後に、倒立振り子の原理にも基づく、ボール摩擦（球体ロボットタイプのロボット）によって３つの軸上で駆動される、地面との１つの接触点を用いたシステムがある。上述の場合のように同じ理由で、制御部材又は能動的安定化アルゴリズムの故障の場合、このような移動性解決策を与えたこのようなロボットは、当たり、損傷し、ロボットの周囲に位置する人を多分傷つけることがある。特許出願ＦＲ２８２０９８５号明細書には、自然復元を用いた対話型移動玩具が記載されているけれども、互いに面する２つの輪の構成では、衝撃の減衰を解決しない。実際には、前後移動で自然復元を確保する。しかし、玩具が直接復元できない場合、横転倒により、玩具が当たることがある。一旦玩具が横に傾斜されると、玩具は、後方に倒れた位置を取るように僅かに回転して、玩具は復元することができる。その結果、横衝撃時に、ロボットは、衝撃を減衰することができない。横衝撃時に物体と衝突した際に、このような玩具は、物体によって感知される力を最小にするように均一に且つ連続的に傾斜することができないので、物体は衝撃の影響を受ける。
【０００５】
本発明は、ロボットに押し付けられているどんな傾斜角でも、及びロボットが傾斜されているどんな方向でもロボットが自然復元するような重量配分、及び特定の形態の挟み防止電動人間型ロボットを提案することによって、上述の問題の全部又は一部を克服することを目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】仏国特許出願第２８２０９８５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のために、本発明の主題は、基準位置で基準軸に沿って延在する位置決め軸を有し、水平面上で移動することができる電動人間型ロボットであって、
・水平面と接触する、第１の中心を有する第１の輪及び第２の中心を有する第２の輪と、
・ロボットが水平面上で移動するように第１及び第２の輪を回転駆動することを目的としている電動化ユニットと
を含み、
ロボットは、第１の輪の第１の中心及び第２の輪の第２の中心を通る垂直面で、第１及び第２の輪の各々のいずれかの側に延在する曲がり面を有するベースを含み、曲がり面は、任意の第１の接触点に対して、回転中心を規定する、水平面との第１の接触点を、曲がり面の任意の点で形成することができ、ロボットは、位置決め軸が基準軸に対して非ゼロ角度を形成する任意の位置から基準位置にロボットを戻す傾向があるトルクを生成するために、回転中心とロボットの重心とをずらすように構成されていることを特徴とする、電動人間型ロボットである。
【０００８】
一実施形態によれば、第１の輪は第１の転がり面を有し、第２の輪は第２の転がり面を有し、ベースは、中心Ｏの実質的に楕円体であり、第１の転がり面は、ベースの第１の区分の周囲と実質的に一致し、第２の転がり面は、ベースの第２の区分の周囲と実質的に一致し、第１及び第２の転がり面は、ロボットがゼロ以上の最低地上高を有するようにベースから突出する。
【０００９】
有利なことに、曲がり面及び転がり面は、曲がり面上の最短経路をたどることによって、位置決め軸が基準軸に対して非ゼロ角度を形成する任意の位置から基準位置へのロボットの戻りを、曲がり面の任意の点で可能にするように構成されている。
【００１０】
別の実施形態によれば、第１の輪は、第２の接触点で水平面と接触しており、第２の接触点と直径方向に対向する第１の外部点を有し、第２の輪は、第３の接触点で水平面と接触しており、第３の接触点と直径方向に対向する第２の外部点を有し、第２及び第３の接触点間の距離は、第１及び第２の外部点間の距離未満である。
【００１１】
別の実施形態によれば、ロボットは、ベースに位置決めされている上部と、上部をベースに連結する第１の関節とを含み、第１の関節は、ベースに対する位置決め軸の周りの回転における少なくとも１自由度を有する。
【００１２】
有利なことに、ロボットは、少なくとも１つの上肢と、少なくとも１つの上肢を上部に連結する第２の関節とを含み、第２の関節は、上部に対する回転における少なくとも１自由度を有する。
【００１３】
有利なことに、上部は、
・胸部と、胸部をベースに連結する第１の関節と、
・頭部と、頭部を胸部に連結する第３の関節と
を含み、
第３の関節は、胸部に対する位置決め軸の周りの回転における自由度を有する。
【００１４】
有利なことに、第２の関節は、少なくとも１つの上肢を胸部に連結し、第２の関節は、胸部に対する回転における少なくとも１自由度を有する。
【００１５】
別の実施形態によれば、電動化ユニットは、差動的な方法で第１及び第２の輪を駆動するように構成されている。
【００１６】
別の実施形態によれば、ロボットは、ベース内でロボットの重心を移動させることを目的としている電動釣合い重りを含む。
【００１７】
有利なことに、少なくとも１つの上肢は、ベース又は上部に面することができる可撓区域を含む。
【００１８】
別の実施形態によれば、ロボットは、第１の輪の直径を通る軸に沿って第１の輪を並進させ、第２の輪の直径を通る軸に沿って第２の輪を並進させるように構成されている。
【００１９】
添付図面によって例示され、一例として与えられた実施形態の詳細な説明を読むと、本発明は一層良く理解され、他の利点は明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１ａ】図１ａ、図１ｂ、図１ｃ及び図１ｄは、本発明による人間型ロボットの幾つかの可能な構成を概略的に表す。
【図１ｂ】図１ａ、図１ｂ、図１ｃ及び図１ｄは、本発明による人間型ロボットの幾つかの可能な構成を概略的に表す。
【図１ｃ】図１ａ、図１ｂ、図１ｃ及び図１ｄは、本発明による人間型ロボットの幾つかの可能な構成を概略的に表す。
【図１ｄ】図１ａ、図１ｂ、図１ｃ及び図１ｄは、本発明による人間型ロボットの幾つかの可能な構成を概略的に表す。
【図２ａ】図２ａ及び図２ｂは、本発明による人間型ロボット用の楕円ベースの幾つかの可能な構成を概略的に表す。
【図２ｂ】図２ａ及び図２ｂは、本発明による人間型ロボット用の楕円ベースの幾つかの可能な構成を概略的に表す。
【図３】前から見た、本発明による人間型ロボットを表す。
【図４】本発明による人間型ロボットの横移動を概略的に表す。
【図５】本発明による人間型ロボットの前後移動を概略的に表す。
【図６】挟みやすい区域における本発明による人間型ロボットの挟み防止機能を強調表示する。
【図７】最低地上高を変更する、本発明による人間型ロボットの能力を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
分かりやすくするために、同じ要素には、異なる図面で同じ参照符号が記載されている。
【００２２】
図１ａ、図１ｂ、図１ｃ及び図１ｄは、本発明による人間型ロボットの幾つかの可能な構成を概略的に表す。人間型ロボット１０は、電動式にされ、図１ａに表すように、基準位置で基準軸１２に沿って延在する位置決め軸１１を有する。ロボット１０は、水平面１３上で移動することができ、ロボット１０は、水平面１３と接触する第１の輪１４及び第２の輪１５と、ロボットが水平面上で移動するように第１及び第２の輪１４、１５を回転駆動することを目的としている電動化ユニット１６とを含み、第１の輪１４は第１の中心を有し、第２の輪１５は第２の中心を有する。本発明によれば、ロボット１０は、第１の輪１４の第１の中心及び第２の輪１５の第２の中心を通る垂直面で、第１及び第２の輪１４、１５の各々のいずれかの側に延在する曲がり面１８を有するベース１７を含み、曲がり面１８は、任意の第１の接触点１９に対して、回転中心Ｏを規定する、水平面１３との第１の接触点１９を、曲がり面の任意の点で形成することができ、ロボット１０は、位置決め軸１１が基準軸１２（図１ｂに例示するように）に対して非ゼロ角度２０を形成するベース１７の周りの任意の位置から基準位置にまっすぐにロボット１０を戻す傾向があるトルクを生成するために、回転中心Ｏとロボット１０の重心Ｇとをずらすように構成されており、位置決め軸１１が基準軸１２と一致するまで、位置決め軸１１は角度２０を掃引する。換言すれば、位置決め軸１１は、頂点がベース１７と水平面１３との間の接触点である錐体にあり、錐体ベースが水平面１３と平行であるように、ロボット１０を傾斜させることができる。位置決め軸１１と基準軸１２との間の角度２０は、ベース１７の形状に応じて可能な制限内で、０度と９０度との間であることができる。ロボット１０の位置決め軸１１を、例えば、基準軸１２に対して４５度だけ傾斜させることができる。
【００２３】
換言すれば、位置決め軸１１及び基準軸１２は、平面を形成し、生成されるトルクは、ベース１７の周りに３６０度で任意の可能な位置から基準軸１２にロボット１０を戻す傾向がある。位置決め軸１１が基準軸１２と一致するまで、２つの軸によって形成される平面で位置決め軸１１を移動させる。
【００２４】
従って、ロボット１０が傾斜されている場合、ロボットの重量及び水平面１３の反作用は、ロボット１０をその基準軸に戻すトルクを形成する。このトルクは、回転中心Ｏとロボット１０の重心Ｇとの間の距離に左右される。重心Ｇは、回転中心Ｏを含む水平面１３に平行な平面と水平面１３との間に常時位置している。更に、このトルクにより、ロボット１０に押し付けられているどんな傾斜角でも、及びロボット１０が傾斜されているどんな方向でも、ロボット１０にロボットの自然復元を可能にする。安定平衡位置へのこの復元又は戻りは、単に、固体の物質に加えられる重力の作用のためであり、決して能動的ではなく、又はアルゴリズムによって駆動された機械的作用の結果ではなく、従って、電子的又は計算の介入無しで起こり、プラットフォームを本質的に安定な状態にする。
【００２５】
図１ａ、図１ｂ、図１ｃに表すように、輪１４、１５は、互いに平行である、又は平行でないことがある。図１ｄは、ベース１７が任意の形状を有することができるという事実を例示する。本発明に必要な１つの条件は、水平面１３との接触点１９を形成する曲がり面１８をベース１７が有すること、及びこの接触点１９におけるベース１７の回転中心とロボット１０の重心Ｇとの間の距離が、戻りトルクを形成する、即ちトルクがロボット１０を任意の位置からその基準位置に戻す傾向があることである。その結果、ロボット１０を、例えば前方に又は後方に倒すことができるが、任意の方向に横方向に倒すこともできる。この場合、ロボット１０は、所謂傾斜位置にある。換言すれば、その位置決め軸１１は、垂直軸１２に対して非ゼロ角度２０を形成し、接触点１９に局所的に対する回転中心Ｏとロボット１０の重心Ｇとの間のずれによって生成されるトルクは、ロボット１０を基準位置に戻す傾向がある。即ち、位置決め軸１１は基準軸１２と一致する。
【００２６】
水平面１３に垂直な軸であるとして基準軸１２を表すことに留意すべきである。本発明は、水平面１３に垂直でない任意の基準軸１２にも適用される。実際には、ロボット１０の構成によって、ロボット１０が基準位置における垂直面に対して傾斜位置にあるようにロボット１０の重心Ｇを完全に位置決めすることができる。この効果を、例えば、ロボット１０の形状によって、及び／又はロボット１０のベース１７に釣合い重りを追加することによって得ることができる。有利なことに、この釣合い重りを空間で電動式にして、基準軸の傾斜を変更することができる。
【００２７】
説明は水平面１３上のロボット１０の移動について話しているけれども、ロボット１０は、水平又は傾斜の任意の平面上で移動することができることにも留意すべきである。
【００２８】
図２ａ及び図２ｂは、本発明による人間型ロボット用の楕円体ベース１７の幾つかの可能な構成を概略的に表す。第１の輪１４は第１の転がり面２４を有し、第２の輪１５は第２の転がり面２５を有する。図２ａ及び図２ｂにおいて、ベース１７は、中心Ｏの実質的に楕円体である。第１の転がり面２４は、ベース１７の第１の区分の周囲と実質的に一致し、第２の転がり面２５は、ベース１７の第２の区分の周囲と実質的に一致する。第１及び第２の転がり面２４、２５は、ロボットがゼロ以上の最低地上高を有するようにベース１７から突出する。実質的に楕円体のベース１７は、回転楕円体だけでなく卵形などの回転面を有する任意のベースを含む。このようなベース１７には、全ての方向に且つ位置決め軸１１が基準軸１２と成すどんな角度でも、水平面１３との接触点１９をロボット１０が有し、ロボット１０を任意の位置から基準位置に戻す傾向があるトルクを生成するために回転中心Ｏとロボット１０の重心Ｇとをずらすように、この接触点に対応付けられた回転中心Ｏをロボット１０が有することができるという利点がある。位置決め軸１１と基準軸１２との間の角度は９０度に及ぶことができること、及びこのようなベースを有する本発明によるロボットは点Ｏ及びＧ間のずれのために自然に復元することが、はっきりと分かる。同様に、位置決め軸１１と基準軸１２との間の角度が９０度を超えた場合、転がり面が楕円面又は回転楕円面のままである限り、安定平衡位置への戻りは可能なままである。
【００２９】
第１の転がり面２４がベース１７の第１の区分の周囲と実質的に一致するという事実は、第１の輪１４の外面が、ベース１７のこの点におけるベース１７の面と実質的に同じであることを意味する。より詳細には、図２ａに表すように、転がり面２４は、ベース１７の上部でベース１７の面と連続している。換言すれば、例えば、輪１４とベース１７との間に指を挟まないようにするために、安全のため、転がり面２４とベース１７との間に開空間がない。輪１５及び転がり面２５にも同じことが当てはまる。ベース１７の下部において、転がり面２５と同様に、転がり面２４は、ロボット１０に対する特定の最低地上高を確保するために、ベース１７の外形から実質的に延在する。従って、転がり面２４及び２５は、適切な最低地上高、即ち、２つの輪１４、１５間のベース１７の下部の曲率に対応する最低地上高を確保するために、ベース１７の下部から延在する必要がある。更に、ロボット１０が自然安定性を失わないために、転がり面２４及び２５は、ベース１７の下部からあまりに遠く離れて延在しないのが賢明なことである。実際には、転がり面２４及び２５がベース１７の下部からあまりに明白に延在する輪１４、１５をロボット１０が有する場合、基準位置に戻ることなく、単純な横衝撃を減らすことができる。更に、有利なことに、輪１４、１５及び転がり面２４及び２５は、ロボット１０の自然復元を妨げないように構成されている。曲がり面１８及び転がり面２４及び２５は、曲がり面１８上の最短経路をたどることによって、位置決め軸１１が基準軸１２に対して非ゼロ角度２０を形成する任意の位置から基準位置へのロボット１０の戻りを、曲がり面１８の任意の点で可能にするように構成されている。換言すれば、全ての方向に、基準軸１１の周りに３６０度までどんな角度２０でも、ロボット１０は、傾斜位置から基準位置に自然復元することができる。横衝撃の後でも、ロボット１０は、輪１４又は１５の突起を超えることによって、曲がり面１８上の最短経路をたどってまっすぐに復元する。
【００３０】
転がり面２４、２５はベース１７の下部から延在し、転がり面は、全ての点でベース１７の外形の外側にあるので、転がり面は、周囲の要素との衝撃の場合、ダンパー機能を確保することもできる。例えば、ロボット１０を壁の方へ向けると、転がり面２４、２５は、壁とまず接触して、緩衝器機能を確保する。同様に、踏板とまず接触するこれらの転がり面２４及び２５により、踏板を登ることができる。次に、踏板のエッジへの付着性能、従ってロボットの横行性能を向上させるために、これらの面を彫刻することができる。
【００３１】
第１の輪１４は、第２の接触点３４で水平面１３と接触しており、第２の接触点３４と直径方向に対向する第１の外部点４４を有する。第２の輪１５は、第３の接触点３５で水平面１３と接触しており、第３の接触点３５と直径方向に対向する第２の外部点４５を有する。ここで、円形の輪を考える。本発明は、直径が楕円の軸のうちの１つの軸であるものとし、直径方向に対向する点が、その軸のうちの１つの軸の一端で輪上に位置している２つの点であるものとする場合における楕円形の輪の場合にも適用される。
【００３２】
有利なことに、第２及び第３の接触点３４、３５間の距離は、第１及び第２の外部点４４、４５間の距離未満である。図１ｂに示すように、本発明は、第２及び第３の接触点３４、３５間の距離が第１及び第２の外部点４４、４５間の距離を超える場合にも適用される。それにもかかわらず、第２及び第３の接触点３４、３５間の距離が第１及び第２の外部点４４、４５間の距離未満であるという事実は、どんな方向（前、後又は側方）でも、ロボット１０の転倒後、基準位置への戻りを保証する。
【００３３】
図３は、前から見た、本発明による人間型ロボット５０を表す。電動人間型ロボット５０は、ベース１７に位置決めされている上部５１と、上部５１をベース１７に連結する第１の関節５２とを含む。第１の関節５２は、ベース１７に対する位置決め軸１１の周りの回転における少なくとも１自由度を有する。
【００３４】
本発明による電動人間型ロボット５０は、少なくとも１つの上肢６１と、上肢６１を上部５１に連結する第２の関節６２とを含む。第２の関節６２は、上部５１に対する回転における少なくとも１自由度を有する。第２の関節６２により、ベース１７に沿った実質的に垂直位置から、実質的に垂直位置に（前方に又は後方に延在するアーム）又は垂直位置に（上方に延在するアーム）、アームに連結可能な上肢６１を作動させることができる。第２の関節６２により、上肢６１を上部５１に対して回転移動させることもでき、上肢６１は、位置決め軸１１及び上肢６１を含む平面でベース１７から離れて延在する。第２の関節６２は、上肢６１を幾つかの回転の組み合わせに応じて作動させることができる場合、上部５１に対する回転における幾つかの自由度を有することができる。
【００３５】
本発明によるロボット５０は、第２の上肢、又は幾つかの他の部材を含むことができる。２つの上肢の存在は、ロボット５０の人間性に一層多く貢献する。
【００３６】
上部５１は、胸部５３を含むことができる。この場合、胸部をベース１７に対して位置決め軸１１の周りに回転移動させるように、第１の関節５２は、胸部５３をベース１７に連結する。上部５１は、頭部５４を含むこともできる。この場合、第３の関節５５は、頭部５４を胸部５３に連結し、第３の関節５５は、胸部５３に対する位置決め軸１１の周りの回転における自由度を有する。従って、頭部５４を、胸部５３に対して位置決め軸１１の周りに回転移動させて、胸部５３自体を、ベース１７に対して位置決め軸１１の周りに回転移動させる。
【００３７】
第２の関節６２は、上肢６１を胸部５３に連結することができ、胸部５３に対する回転における少なくとも１自由度を有する。この構成により、例えば、電動化ユニット１６によって駆動される輪１４、１５を用いてロボット５０が動き回る場合、横方向の体積を減らすために、上肢６１（又は、２つの上肢がある場合、胸部５３のいずれかの側の１つの上肢）をベース１７に沿ってロボットの前に（及び第２の上肢の場合、ベース１７に沿ってロボットの後ろに）位置決めするように、ロボット５０は胸部５３を回転させることができ、ベース１７の幅とロボット５０の全幅（上肢を含む）との間の距離だけ離れた周囲の２つの要素間を、ロボット５０は通ることができる。
【００３８】
上肢６１は、ベース１７又は上部５１に面することができる可撓区域６３を含むことができる。可撓区域６３は、挟み防止機能を有する。実際には、物体又は人間の身体部が上肢６１とベース１７及び／又は上部５１との間に位置しており、上肢６１がベース１７及び／又は上部５１に近付いた場合、物体又は身体部が挟まれ又は押しつぶされないようにするために、可撓区域６３は変形される。
【００３９】
少なくとも２つの上肢６１を有するロボット５０の場合、各上肢の可撓区域６３は、把持機能を有することができる。例えば、ロボット５０は、上述のように第２の関節６２の自由度のために、ロボットの前で２つの上肢６１を置くことができる。２つの上肢６１を互いに近付けることによって、２つの上肢６１の一方の可撓区域６３が他方の可撓区域６３に面し、物体を、２つの上肢６１の間に位置決めして、２つの上肢６１の圧力によって保持することができ、物体を損傷することなく物体に接触すると、可撓区域６３は変形される。
【００４０】
電動化ユニット１６は、差動的に第１及び第２の輪１４、１５を駆動するように構成可能である。電動化ユニット１６は、例えば、２つの輪１４、１５が異なる速度で回転できる１組のピニオン又は差動歯車、又は、ロボットの所望の軌道に応じて２つのモータを制御できるコンピュータに結合された、１つの輪に各々が対応付けられた２つのモータを含むことができる。従って、２つの輪１４、１５の差動駆動により、必ずしも直線でない移動をロボットは有することができる。ロボットは、２つの輪のうち一方を回転させ、他方を回転させないことによって、ロボット自体の周りに回転することもでき、又は、２つの輪を反対方向に回転させることによって、ロボット自体で回転することもできる。
【００４１】
更に、本発明による電動人間型ロボットは、ベース１７内でロボット５０の重心Ｇを移動させることを目的としている電動釣合い重りを含むことができる。釣合い重りは、できる限り電動化ユニット１６のモータであるモータを用いて異なる位置を取ることができる。釣合い重りの位置によって、ロボット５０の重心Ｇは、ベース１７内で位置を変えることができる。これにより、ロボットの基準位置を変えることができる。例えば、垂直基準軸を有するロボット５０は、釣合い重りの移動後、垂直面に対して数度だけ傾斜した基準軸を有することができ、その逆も可能である。ロボットの重心の移動の可能性は、上述のようにロボットが２つの上肢６１の間で物体を把持する場合、特に有利である。例えば、水筒を把持することによって、例えば最初に垂直基準位置にいるロボットは、水筒の重量のために、当然傾斜する。換言すれば、位置決め軸は、基準軸に対して非ゼロ角度を形成する。電動釣合い重りによって、ロボットの重心をベース１７内で移動させ、水筒を持つロボットの位置決め軸１１を、最初の基準軸と一致するように再位置決めすることができる。
【００４２】
図４は、本発明による人間型ロボット５０の可能な横移動を概略的に表す。ロボット５０は、位置決め軸１１が基準軸１２に対して非ゼロ角度２０を形成する位置から基準位置にロボット５０を戻す傾向があるトルクを生成するために、回転中心Ｏとロボット５０の重心Ｇとをずらすように構成されている。図４及び図５では、所与の瞬間に、ロボット５０は、位置決め軸１１が基準軸１２に対して非ゼロ角度２０を形成する位置にあり、例えば、横方向にロボットに加えられている力に従う。点Ｏ及びＧ間のずれにより、ロボット５０を基準位置に戻す、即ち、基準軸１２に沿って位置決め軸１１戻すように、戻りトルクが生成される。基準位置へのこの戻りにおいて、ロボット５０が平衡位置にある、位置決め軸１１が基準軸１２と一致するまで、ロボット５０は、基準軸１２の周りに振動する。
【００４３】
図５は、図４のロボット５０の横移動と同様に、本発明による人間型ロボット５０の可能な前後移動を概略的に表す。曲がり面１８の任意の点で水平面１３との第１の接触点１９を形成するベースの曲がり面１８によって、及び輪１４、１５の外形を含む実質的に楕円体のベース１７によって、電動ロボット５０は、横方向に、前後に、ロボット５０の周りの任意の方向に、この往復移動を有することができることに留意することは重要である。最大可能振幅、即ち、位置決め軸１１と基準軸１２と間の最大角度は、ベース１７の形状が許可するという条件で、１８０度の値に及ぶことができる。
【００４４】
図６は、挟みやすい区域における本発明による人間型ロボット５０の挟み防止機能を強調表示する。既述のように、第１の転がり面２４は、ベース１７の第１の区分の周囲と実質的に一致し、このことは、第１の輪１４の外面がベース１７のこの点におけるベース１７の面と実質的に同じであることを意味する。より詳細には、転がり面２４は、ベース１７の上部でベース１７の面と連続している。従って、特に、輪１４とベース１７との間に指を挟まないようにするために、安全のため、転がり面２４とベース１７との間に開空間がない。輪１５及び転がり面２５にも同じことが当てはまる。
【００４５】
有利なことに、頭部５４を胸部５３に連結する第３の関節５５をロボット５０に位置決めする。頭部５４及び胸部５３は各々、互いに補完する接触面を有するので、頭部５４と胸部５３との間に空間がない。従って、指を挟む、又は頭部５４と胸部５３との間に小型の物体を挟むという危険無しで、頭部５４は胸部５３に対して回転移動可能である。
【００４６】
同様に、上肢６１を上部５１（図６では胸部５３の高さ）に連結する第２の関節６２により、第２の関節６２で挟むという危険を回避しながら、上肢６１は胸部５３に対して回転移動可能である。
【００４７】
最後に、ベース１７又は上部５１に面する可撓区域６３は、挟み防止機能を有する。上肢６１とベース１７（及び／又は上部５１（上肢が上昇位置にある場合））との間に位置決めされた任意の物体又は人間の身体部は、上肢６１がベース１７（及び／又は上部５１（上肢が上昇位置にある場合））に近付くと、可撓区域６３がない状態で、押しつぶされる又は挟まれる危険にさらされることがある。区域６３は可撓性があるので、上肢６１がベース１７に近付いた場合、物体又は身体部が挟まれ又は押しつぶされないようにするために、可撓区域６３は変形される。
【００４８】
図７は、最低地上高を変更する、本発明による人間型ロボット５０の能力を例示する。ベース１７の下部において、転がり面２５と同様に、転がり面２４は、ロボット１０に対する特定の最低地上高を確保するために、ベース１７の外形から実質的に延在する。従って、転がり面２４及び２５は、適切な最低地上高、即ち、２つの輪１４、１５間のベース１７の下部の曲率に対応する最低地上高を確保するために、ベース１７の下部から延在する必要がある。図７に表すように、本発明による電動人間型ロボット５０は、第１の輪１４の直径を通る軸７４に沿って第１の輪１４を並進させ、第２の輪１５の直径を通る軸７５に沿って第２の輪１５を並進させることができるように構成可能である。このように輪１４及び１５を並進させることによって、ロボット５０の最低地上高を増大する。この構成により、ロボット５０は、ベース１７が障害物と接触することなく、障害物の上を移動することによって、小型の障害物を横断することができる。より一般的には、この構成により、ロボット５０は、あらゆる種類の地形、特に、芝生の外側、又は覆いがあまり均一でないテラスの上で動き回ることができる。輪１４及び１５を並進させるロボット５０の能力により、ロボット５０は、段板状の障害物を横断することができる。実際には、滑らかでない輪が、付着性によって最大輪の直径の半分まで高さ方向に横断することができると、一般的に考えられる。実質的に前方へ輪１４及び１５を並進させることによって、輪１４及び１５のみが段板と接触し、ロボットは、ベース１７が段板に触れることなく、段板を横断することができる。更に、転がり面２４、２５の覆いを賢明に選択することによって、ロボットは、あらゆる地形上で容易に動き回ることができる。更に、移動におけるロボットの付着性を増大するために、スパイク底タイプの彫刻された転がり面２４、２５を考えることができる。これは、ロボット５０の屋外使用（テラス、芝生、道）、及び例えば高さの差又は床の粗さの差がある空間における屋内使用に、特に有利である。
【００４９】
最後に、輪１４及び１５を並進させることによって、基準軸１２に沿ってロボット５０を並進させることができる。その結果、ロボット５０が上昇又は下降される。輪１４及び１５の回転中心をずらすことによって、輪１４及び１５のこの並進を得ることができる。例えば、電動化ユニット１６に組み込み可能なモータ、及びカムの使用によって、輪１４及び１５の回転中心をずらすことができる。
【００５０】
更に、ロボットの移動を容易にするためにロボットが可動である場合、ロボットの最低地上高を増大するように輪１４及び１５を並進させる状況を十分考えることができる。同様に、衝撃の場合、輪１４及び１５を並進させる、即ち、ロボットの最低地上高を減少する又は取り消すように輪１４及び１５を後退させることができる。その結果、ロボットは、輪が地面と接触することなく、基準位置に自然復元して戻るために、曲がり面１８上で傾斜することができる。
【００５１】
輪１４及び１５を、横へ傾斜させるように互いに独立して並進させることもできる。更に、輪１４及び１５を同時に並進させて、一方の輪から他方の輪によたよたと歩く、又は支持体上で沈んだり立ち上がったりするという印象を与えることができるロボットの表現力を増大することもできる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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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【国際調査報告】
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