(57)【要約】【課題】部品点数の増加やコストアップを伴うことなく、投影レンズへの埃等の付着を低減して、メンテナンス性に優れたロボットを提供する。【解決手段】投影レンズ（１７）を有するプロジェクタ（１５）を、ケース（４０）内部に備えるロボット（１）であって、ケース（４０）内部に、吸気口（９）から導入され排気口（１０）から排出される気流を発生させて、プロジェクタ（１５）を冷却するファン（２３）を備え、ファン（２３）は、プロジェクタ１５が当該ファン（２３）の回転軸（２３ａ）上に位置するように配設されており、気流は、投影レンズ（１７）の表面（１７ａ）を該表面（１７ａ）に沿って通過する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影レンズを有するプロジェクタを、筐体内部に備えるロボットであって、
前記筐体内部に、前記筐体に形成された吸気口から導入され前記筐体に形成された排気口から排出される気流を発生させて、前記プロジェクタを冷却するファンを備え、
前記ファンは、前記プロジェクタが当該ファンの回転軸上に位置するように配設されており、前記気流が前記投影レンズの表面を該表面に沿って通過することを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記筐体内部に、当該ロボットのメイン基板を備え、
前記メイン基板が、前記気流にて冷却されるように、前記気流が通る空間に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記筐体内部に、前記プロジェクタの熱を放熱するための放熱部材を備え、
前記放熱部材が、前記プロジェクタにおける前記気流の下流側に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項４】
前記プロジェクタが、前記ファンの吸気側に配設され、
前記放熱部材が、前記プロジェクタと前記ファンとの間に配設され、かつ、前記放熱部材には、前記プロジェクタから前記ファンに向かう方向に沿うように壁状の放熱片が複数形成されていることを特徴とする請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記筐体内部に、当該ロボットの駆動源と、前記ファンの排出側と排気口とを繋ぐダクトとを備え、
前記駆動源が、前記ダクトの下方に配設されていることを特徴とする請求項４に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタを内蔵したロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユーザを癒したり楽しませたりするペット型ロボットや、家事や介護の代行する生活支援ロボットなどが開発されている。このようなロボットの中には、音声認識機能を有し、ユーザとコミュニケーションを取れるものもある。例えば、特許文献１，２には、出力する音声に応じて顔の表情を変えるロボットが記載されている。これにおいては、ロボットの筐体内部にプロジェクタが備えられており、ロボット内部からプロジェクタを用いて種々の顔画像が映し出される。
【０００３】
一方、プロジェクタを内蔵する他の装置として、リアプロジェクタ式のテレビやディスプレイがある。プロジェクタは、光源などが使用中かなりの高温になるため、ファンにて冷却される構成となっている。例えば、特許文献３には、ファン（空冷装置）を２つ備えたリアプロジェクション装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４３７８０号公報（２００６年２月１６日公開）
【特許文献２】特開２０１２−１７８０９２号公報（２０１２年９月１３日公開）
【特許文献３】特開２００８−１０２４０１号公報（２００８年５月１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１，２のように、プロジェクタを内蔵させることで、ロボットに様々な表情を持たせることが簡単にできる。しかしながら、上記特許文献１，２では、プロジェクタの投影レンズに埃等が付着することについては何ら考慮していない。
【０００６】
プロジェクタにおいて、投影レンズに埃等が付着すると、映像にちらつき等が発生する。そのため、投影レンズは清浄に保つ必要がある。しかしながら、内蔵されたプロジェクタの場合、投影レンズを布等で拭くといったことが簡単には行えず、メンテナンスが必要となる。したがって、メンテナンスの回数を低減するためにも、投影レンズに埃等が付着し難い構成とすることが望ましい。
【０００７】
このような投影レンズに埃等が付着する問題は、上記特許文献３に記載されたリアプロジェクション装置においても発生する。しかしながら、上記特許文献３においても、プロジェクタの投影レンズへ埃等が付着することについては何ら考慮されていない。
【０００８】
本願発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その目的は、部品点数の増加やコストアップを伴うことなく、投影レンズへの埃等の付着を低減して、メンテナンス性に優れた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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るロボットは、投影レンズを有するプロジェクタを、筐体内部に備えるロボットであって、前記筐体内部に、前記筐体に形成された吸気口から導入され前記筐体に形成された排気口から排出される気流を発生させて、前記プロジェクタを冷却するファンを備え、前記ファンは、前記プロジェクタが当該ファンの回転軸上に位置するように配設されており、前記気流が前記投影レンズの表面を該表面に沿って通過することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成によると、必須の構成部品を兼用することで、部品点数の増加やコストアップを伴うことなく、投影レンズへの埃等の付着を低減して、メンテナンス性に優れたロボットを提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るロボットの正面図である。
【図２】上記ロボットの背面図である。
【図３】上記ロボットの正面の縦断面図である。
【図４】上記ロボットの背面の縦断面図である。
【図５】上記ロボットの側面の縦断面図である。
【図６】ケースを取り除いた状態の上記ロボットを正面側より見た斜視図である。
【図７】図５の側面の縦断面図に、プロジェクタから出射される光の光路、および空冷装置による空気の流れを追加した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の一形態について図１〜７に基づいて説明すれば以下の通りである。
【００１３】
まずは、図１、図２を用いて、本実施の形態に係るロボット１の外観を説明する。図１は、本実施の形態に係るロボット１の正面図である。図２は、ロボット１の背面図である。
【００１４】
図１、図２に示すように、ロボット１は、雪だるま型の外観を有し、頭部２と胴体部３と底部１１とに分かれている。頭部２および胴体部３は一体化されており、中央が括れた１つのケース（筐体）４０でその外殻が形成され、ケース４０の内部に複数の部品が組み込まれている。そして、頭部２および胴体部３は、胴体部３の内部に備えられた後述するモータ２７（図５参照）の駆動力により、底部１１に対して回転駆動される。
【００１５】
頭部２の正面は顔領域４となっており、内部に備えられた後述するプロジェクタ１５（図３参照）から様々な表情が投影される。また、胴体部３の両側部には、胴体部３に沿って腕部５が設けられ、頭部２と胴体部３の連結部分には、襟巻部８が設けられている。そして、この襟巻部８に隠れるように胴体部３の正面に、ロボット１内部に空気を吸い込む吸気口９が形成され、胴体部３の背面に、ロボット１内部から空気を排出する排気口１０が形成されている。このうち、吸気口９には、吸い込む空気から塵埃を除去するフィルタ（図示せず）が備えられている。
【００１６】
また、胴体部３の正面には、ボタンに見立ててカメラ６と人感センサ７とが備えられている。その他、図示してはいないが、ロボット１には、マイク、スピーカ等も搭載されており、ロボット１は、音声を取得すると、その音声認識の結果に応じた発話を行うようになっている。なお、音声認識機能は、ロボット１に搭載されていても、ロボット１とネットワークを介して通信可能なサーバ等に搭載されていてもよい。
【００１７】
また、ここでは雪だるま型を例示したが、ロボット１の外観はこれに限られるものではなく、ヒューマノイド型やペット型など、どのような形状であってもよい。プロジェクタで表示される画像も、顔画像に限られるものではなく、どのような画像であってもよい。
【００１８】
次に、図３〜図５を用いてロボット１の内部構造を説明する。図３は、ロボット１の正面の縦断面図である。図４は、ロボット１の背面の縦断面図である。図５は、ロボット１の側面の縦断面図である。なお、図３〜図５では、縦断面図に現れない吸気口９および排気口１０を仮想線にて示している。
【００１９】
図３〜図５に示すように、ロボット１は、胴体部３の内部に、プロジェクタ１５、メイン基板１９、ファン２３、ダクト２４、ヒートシンク（放熱部材）２５、モータ（駆動源）２７等を備え、頭部２の内部に反射鏡１８等を備える。
【００２０】
プロジェクタ１５は、ロボット１の顔画像を投影するもので、光源１６と投影レンズ１７を備えている。プロジェクタ１５から照射された画像を含む光は、頭部２に備えられた反射鏡１８を介して顔領域４の裏面へと投影される。プロジェクタ１５は、胴体部３の上部における正面寄りに、投影レンズ１７を反射鏡１８が位置する斜め上方に向けて配置されている（図５参照）。
【００２１】
ファン２３は、気流を発生させて、プロジェクタ１５より熱を奪って冷却するものである。ファン２３は、上述した胴体部３正面の吸気口９から空気を吸い込む。吸い込まれた空気は、胴体部３背面の排気口１０から排出される。つまり、ファン２３は、吸気口９から導入され排気口１０から排出される気流を発生させる。ファン２３は、胴体部３の上部における反射鏡１８のほぼ真下に配置されている。そして、詳細については後述するが、ファン２３は、プロジェクタ１５がファン２３の回転軸２３ａ上に位置するように配置されている（図５参照）。
【００２２】
ダクト２４は、ファン２３から送り出される排気を、排気口１０へと導くものである。ダクト２４は、ファン２３の排出側と排気口１０とを繋ぐように設けられている（図５参照）。
【００２３】
ヒートシンク２５は、プロジェクタ１５の放熱を助ける部材であり、ベース２５ｂに設けられた複数のフィン（放熱片）２５ａを有している。フィン２５ａは、プロジェクタ１５からファン２３に向かう方向に沿うように壁状に形成されている。このようなヒートシンク２５は、プロジェクタ１５が取り付けられた板金３０を延設した部分に取り付けられている。板金３０には、熱伝導性に優れたアルミや鉄などの金属が用いられており、板金３０を伝ってヒートシンク２５に流れた熱が、フィン２５ａから効率よく放熱される。ヒートシンク２５は、胴体部３の上部中央におけるプロジェクタ１５とファン２３の吸気側との間に配置されている（図５参照）。
【００２４】
メイン基板１９は、ロボット１の駆動を制御する電子回路基板であり、ＣＰＵ２０、メモリ２１等が搭載されている。メイン基板１９は、胴体部３における、プロジェクタ１５の下方に配置されている（図５参照）。
【００２５】
モータ２７は、底部１１に対して胴体部３を回転させる駆動源である。モータ２７は、胴体部３の背面寄りに配置されており、ダクト２４の下方に位置している（図５参照）。
【００２６】
プロジェクタ１５、ヒートシンク２５、メイン基板１９、ファン２３、ダクト２４等は、底部１１に回転自在に支持され、ケース４０と連結される回転板３２上に組み付けられている。
【００２７】
反射鏡１８は、プロジェクタ１５からの光を反射して、顔領域４の裏面へと導くものである。反射鏡１８は、回転板３２上に組み付けられたシャーシ２９に支持されている。
【００２８】
次に、図３〜図７を用いて、ロボット１における、工夫およびその利点を説明する。図６は、ケース４０を取り除いた状態のロボット１を正面側より見た斜視図である。なお、図６では、スピーカ等の一部の部品を省略している。また、図６に示す参照符号２２は、ピント調整用ツマミであり、プロジェクタ１５から投影された顔画像のピントを調節するためのものである。図７は、図５の側面の縦断面図に、プロジェクタ１５から照射される光の光路、およびファン２３による空気の流れを追加した図面である。なお、図７では、光路を矢印Ｙ１で示し、空気の流れ（気流）を矢印Ｙ２で示している。
【００２９】
図７に示すように、ファン２３は、プロジェクタ１５が当該ファン２３の回転軸２３ａ上に位置するように配設されており、ファン２３による気流（矢印Ｙ２）は、投影レンズ１７の表面１７ａを該表面１７ａに沿って通過するようになっている（第１の実施形態）。
【００３０】
ファン２３をこのように配設することで、ファン２３で発生させた気流にてプロジェクタ１５を冷却するだけでなく、投影レンズ１７への埃等の付着を抑制することができる。
【００３１】
つまり、投影レンズ１７の表面１７ａを該表面１７ａに沿って通過する気流が、該表面１７ａへ付着しようとする埃等を吹き飛ばして、付着を抑制することができる。また、ロボット１の停止中（ファン２３の停止中）に埃等が付着したとしても、投影レンズ１７の表面１７ａを該表面１７ａに沿って通過する気流にて吹き飛ばすことができる。
【００３２】
また、図７に示すように、ファン２３をプロジェクタ１５の近傍に配置しているので、勢いのある気流をプロジェクタ１５に当てることができる。その結果、冷却効果が上がり、冷却効率が上がる。気流を発生させるパワーが同じであれば、ファン２３を相対的にプロジェクタ１５に近い位置に配設することで、相対的にプロジェクタ１５から遠い位置に配設した場合よりも冷却効果を上げて冷却効率を上げることができる。また、同じ冷却効果であれば、ファン２３を相対的にプロジェクタ１５に近い位置に配設することで、相対的にプロジェクタ１５から遠い位置に配設した場合よりも気流を発生させるパワーを落とすことができる。
【００３３】
また、ロボット１では、図７に示すように、プロジェクタ１５が配置されている空間３５であって、ファン２３にて発生させた気流が通る空間３５に、メイン基板１９が配設されている（第２の実施形態）。
【００３４】
プロジェクタ１５程ではないが、ＣＰＵ２０やメモリ２１等を搭載したメイン基板１９も熱を発生する。このように、ファン２３による気流が通過する空間３５にメイン基板１９も配設することで、プロジェクタ１５と一緒にメイン基板１９も冷却することができる。
【００３５】
さらに、ロボット１では、図６、図７に示すように、プロジェクタ１５の熱を放熱するためのヒートシンク２５が備えられ、該ヒートシンク２５が、プロジェクタ１５における気流の下流側に配設されている（第３の実施形態）。
【００３６】
プロジェクタ１５の熱を放熱するためのヒートシンク２５が配設されることで、プロジェクタ１５からの放熱が促進され、プロジェクタ１５をより効果的に冷却することができる。
【００３７】
但し、ヒートシンク２５を、プロジェクタ１５における気流の上流側、つまり、吸気口９側に配設すると、ヒートシンク２５から移動させた熱で温められた空気が再びプロジェクタ１５を通過することとなり、冷却効果が低下する。ロボット１では、ヒートシンク２５を、プロジェクタ１５における気流の下流側に配設しているので、このような不具合を回避して、効率よく冷却することができる。
【００３８】
また、ロボット１では、図６、図７に示すように、プロジェクタ１５は、ファン２３の吸気側に配設され、ヒートシンク２５は、プロジェクタ１５とファン２３との間に配設され、ヒートシンク２５には、プロジェクタ１５からファン２３に向かう方向に沿うように壁状のフィン２５ａが複数形成されている（第４の実施形態）。
【００３９】
プロジェクタ１５とファン２３との間にヒートシンク２５を設けることで、気流をヒートシンク２５に効率よく当てることができ、ヒートシンク２５から熱を効果的に奪うことができる。その結果、プロジェクタ１５の冷却効果が高まる。
【００４０】
しかも、ヒートシンク２５には、プロジェクタ１５からファン２３に向かう方向に沿うように壁状のフィン２５ａが複数形成されているので、空間３５の空気の一部は、フィン２５ａとフィン２５ａの間を通ってファン２３へ吸い込まれることとなる。つまり、ヒートシンク２５におけるベース２５ｂと各フィン２５ａとで区画される各空間がそれぞれファン２３に吸い込まれる空気を通すダクトのように機能する。投影レンズ１７は、ヒートシンク２５にて形成されるこれらのダクトの入口側に配置されるので、これら入口に吸い込まれる勢いのある気流が投影レンズ１７の表面１７ａを通過する。これにより、ヒートシンク２５によるダクトが設けられていない構成よりも、投影レンズ１７の表面１７ａへの埃等の付着を効果的に低減することができる。
【００４１】
さらに、ロボット１では、図６に示すように、ファン２３の排出側と排気口１０とを繋ぐダクト２４が設けられ、該ダクト２４の下方に、モータ２７が配設されている（第５の実施形態）。
【００４２】
ファン２３の排出側と排気口１０とを繋ぐダクト２４を設けることで、プロジェクタ１５からの熱を吸収して温められた空気を、ファン２３の排出側の空間に広げることなく、速やかに外部に排出させることができる。
【００４３】
そして、別の熱の発生源であるモータ２７をダクト２４の下方に配設することで、モータ２７の熱で温められた空気を、ダクト２４の壁面を介して冷却することができ、プロジェクタ１５と一緒にモータ２７も冷却することができる。
【００４４】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るロボット１は、投影レンズ１７を有するプロジェクタ１５を、筐体（ケース４０）内部に備えるロボット１であって、前記筐体（ケース４０）内部に、前記筐体（ケース４０）に形成された吸気口９から導入され前記筐体（ケース４０）に形成された排気口１０から排出される気流を発生させて、前記プロジェクタ１５を冷却するファン２３を備え、前記ファン２３は、前記プロジェクタ１５が当該ファン２３の回転軸２３ａ上に位置するように配設されており、前記気流が前記投影レンズ１７の表面１７ａを該表面１７ａに沿って通過することを特徴としている。
【００４５】
上記構成によれば、プロジェクタ１５を冷却させるためのファン２３が、プロジェクタ１５が当該ファン２３の回転軸２３ａ上に位置するように配設され、該気流が投影レンズ１７の表面１７ａを該表面１７ａに沿って通過するようになっている。これにより、プロジェクタ１５の冷却だけでなく、投影レンズ１７の表面１７ａに付着しようとする埃等、あるいは既に付着している埃等を吹き飛ばして、投影レンズ１７への埃等の付着を抑制する。
【００４６】
このように、必須の構成部材を兼用することで、部品点数の増加やコストアップを伴うことなく、投影レンズ１７への埃等の付着を低減して、メンテナンス性に優れたロボット１を提供することができる。
【００４７】
本発明の態様２に係るロボット１は、上記態様１において、前記筐体（ケース４０）内部に、当該ロボット１のメイン基板１９を備え、前記メイン基板１９が、前記気流にて冷却されるように、前記気流が通る空間３５に配設されている構成とすることもできる。
【００４８】
プロジェクタ１５程ではないが、ＣＰＵやメモリ等を搭載したメイン基板１９も熱を発生する。上記の構成によれば、ファン２３による気流にて冷却されるように、該気流が通る空間３５にメイン基板１９も配設されるで、プロジェクタ１５と一緒にメイン基板１９も冷却することができる。
【００４９】
本発明の態様３に係るロボット１は、上記態様１又は２において、前記筐体（ケース４０）内部に、前記プロジェクタ１５の熱を放熱するための放熱部材（ヒートシンク２５）を備え、前記放熱部材（ヒートシンク２５）が、前記プロジェクタ１５における前記気流の下流側に配設されている構成とすることもできる。
【００５０】
放熱部材（ヒートシンク２５）を設けることで、プロジェクタ１５からの放熱が促進され、プロジェクタ１５をより効果的に冷却することができる。しかしながら、プロジェクタ１５における前記気流の上流側に放熱部材（ヒートシンク２５）を配設すると、放熱部材（ヒートシンク２５）から移動させた熱で温められた空気が再びプロジェクタ１５を通過することとなり、冷却効果が低下する。上記の構成によれば、プロジェクタ１５における気流の下流側に放熱部材（ヒートシンク２５）を配設しているので、このような不具合を回避しいて、効率よく冷却することができる。
【００５１】
本発明の態様４に係るロボット１は、上記態様３において、前記プロジェクタ１５が、前記ファン２３の吸気側に配設され、前記放熱部材（ヒートシンク２５）が、前記プロジェクタ１５と前記ファン２３との間に配設され、かつ、前記放熱部材（ヒートシンク２５）には、前記プロジェクタ１５から前記ファン２３に向かう方向に沿うように壁状の放熱片（フィン２５ａ）が複数形成されている構成とすることもできる。
【００５２】
プロジェクタ１５とファン２３との間に放熱部材（ヒートシンク２５）を設けることで、気流を放熱部材（ヒートシンク２５）に効率よく当てることができ、放熱部材（ヒートシンク２５）から熱を効果的に奪うことができる。その結果、プロジェクタ１５の冷却効果が高まる。
【００５３】
しかも、上記構成によれば、放熱部材（ヒートシンク２５）には、プロジェクタ１５からファン２３に向かう方向に沿うように壁状の放熱片（フィン２５ａ）が複数形成されているので、放熱片（フィン２５ａ）と放熱片（フィン２５ａ）との間が、ファン２３に吸い込まれる空気を通すダクトのように機能する。投影レンズ１７は、放熱部材（ヒートシンク２５）にて形成されるこれらのダクトの入口側に配置されるので、これら入口に吸い込まれる勢いのある気流が投影レンズ１７の表面１７ａを通過する。これにより、ヒートシンク２５によるダクトが設けられていない構成よりも、投影レンズ１７の表面１７ａへの埃等の付着を効果的に低減することができる。
【００５４】
本発明の態様５に係るロボット１は、上記態様３において、前記筐体（ケース４０）内部に、当該ロボット１の駆動源（モータ２７）と、前記ファン２３の排出側と排気口１０とを繋ぐダクト２４とを備え、前記駆動源（モータ２７）が、前記ダクト２４の下方に配設されている構成である。
【００５５】
上記構成によれば、ファン２３の排出側と排気口１０とを繋ぐダクト２４が設けられているので、プロジェクタ１５からの熱で温められた空気を、ファン２３の排出側の空間に広げることなく、速やかに筐体（ケース４０）外部へと排出させることができる。
【００５６】
しかも、別の熱の発生源である駆動源（モータ２７）をダクト２４の下方に配設することで、駆動源（モータ２７）の熱で温められて上昇した空気を、ダクト２４の壁面に接触させて冷却することができる。これにより、プロジェクタ１５と一緒に駆動源（モータ２７）も冷却することができる。
【００５７】
本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  ロボット
２  頭部
３  胴体部
４  顔領域
５  腕部
６  カメラ
７  人感センサ
８  襟巻部
９  吸気口
１０  排気口
１１  底部
１５  プロジェクタ
１６  光源
１７  投影レンズ
１７ａ  表面
１８  反射鏡
１９  メイン基板
２０  ＣＰＵ
２１  メモリ
２２  ピント調整用ツマミ
２３  ファン
２３  回転軸
２４  ダクト
２５  ヒートシンク（放熱部材）
２５ａ  フィン（放熱片）
２７  モータ（駆動源）
２９  シャーシ
３０  板金
３２  回転板
３５  空間
４０  ケース（筐体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017058475.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017058475.tif 000007
【図６】
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【図７】
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