(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部と非可動部を有する本体の筐体の表面に柔軟性を有する外皮を被着する外皮被着構造において、前記本体の可動部に対応する部分の外皮は可動方向に伸縮性を有する外皮で構成し、非可動部に対応する部分の外皮は非伸縮性の外皮で構成し、前記外皮の内面に留め具を所定長さの可撓性を有する糸状部材により取り付け、前記外皮を前記本体の筐体に被着する際に前記留め具を前記筐体の対応する係止部に係止したことを特徴とする外皮被着構造。
【請求項２】
前記筐体の表面に弾力性を有するパットを貼着し、該パットの上に前記外皮を被着したことを特徴とする請求項１に記載の外皮被着構造。
【請求項３】
前記請求項１又は２に記載の外皮被着構造を備えたロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実在、架空を問わない動物型、植物型、昆虫型、触手型などの形態を有し、工場や家庭等の人間中心の環境で使用されるロボット用の外皮被着構造および該構造を備えたロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロボットは、金属、樹脂等からなる筐体の外表面が露出しているため、転倒したり周囲に衝突すると、周囲の物体や人間を損傷したり、破損する虞れがあった。また、筐体や機械的要素が露出しているため、見た目が露骨で、手触りが悪く、人間に親近感を与えない。たとえ完成度が高くて人間との距離を縮める様々な演出を行うとしても、筐体や機構が剥き出しのロボットには興味を示さない女性や高齢者が多かった。
【０００３】
動物型の玩具には柔らかいぬいぐるみを玩具表面に接着したものがあるが、このようなぬいぐるみをロボットに接着したとしても、ロボット本体のメンテナンスが不可能となる。また、ロボット本体に接着されたぬいぐるみは、ロボット本体の可動部に対する負荷となり、駆動力が低下するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、人間に親近感を与え、周囲環境を破損することがなく、メンテナンスが容易で、可動部に負荷を与えないロボット用外皮被着構造および該構造を備えたロボットを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、可動部と非可動部を有する本体の筐体の表面に柔軟性を有する外皮を被着する外皮被着構造において、前記本体の可動部に対応する部分の外皮は可動方向に伸縮性を有する外皮で構成し、非可動部に対応する部分の外皮は非伸縮性の外皮で構成し、前記外皮の内面に留め具を所定長さの可撓性を有する糸状部材により取り付け、前記外皮を前記本体の筐体に被着する際に前記留め具を前記筐体の対応する係止部に係止したものである。
【０００６】
このように、本体の筐体の表面に外皮を被着したので、筐体や機械的要素が被覆される結果、人間に親近感を与え、周囲環境を破損することがない。また、外皮は柔軟性を有するので可動部に負荷を与えず、駆動力の低下を来さない。
【０００７】
前記柔軟性を有する外皮は、布生地、毛皮、人工毛皮、スポンジ、エラストマーからなる群から選ばれた材料からなることが好ましい。これらの材料は、適度の弾力性を有し、手触りが良くなり、さらに人間に親近感を与える。
【０００８】
前記本体の可動部に対応する部分の外皮は可動方向に伸縮性を有する外皮で構成し、非可動部に対応する部分の外皮は非伸縮性の外皮で構成したので、可動部の負荷をさらに減少させることができる。
【０００９】
ここで可動部は、例えば動物型のロボットでは、４肢の関節部、首、尻尾である。また、非可動部は、例えば動物型のロボットでは胴体である。
【００１１】
前記外皮の内面に留め具を所定長さの可撓性を有する糸状部材により取り付け、前記外皮を前記本体の筐体に被着する際に前記留め具を前記筐体の対応する係止部に係止したので、ロボット本体の筐体に対する外皮の移動を許容し、外皮の移動の融通性を確保することができる。
【００１２】
また、前記筐体の表面に弾力性を有するパットを貼着し、該パットの上に前記外皮を被着する。
【００１３】
このようにすることで、外皮に膨らみと弾性を保有させて、例えば、動物型ロボットではその肢体の外形をより現実的にするとともに、撫でたり抱いたりしたときの感触を高めることができる。
【００１４】
前記各構成の外皮被着構造は、特に、ネコやキツネ等の動物型のロボットに適用することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００１６】
図１は本発明にかかる外皮被着構造を備えたネコ型のロボットを示す。本発明にかかる外皮被着構造は、ネコの形態に限定されるものではなく、キツネ、イヌ、鳥類その他の動物型、ヘチマ、リンゴ等を模した植物型、イモ虫等の昆虫型、タコ、イカ等の触手型のロボット、あるいは架空のキャラクタを模したロボットにも適用することができる。
【００１７】
図１のロボットは、ロボット本体１と外皮２からなる。ロボット本体１は、胴部３、頭部４、両前脚部５、両後脚部６、尻尾部７で構成されている。胴部３は、前記頭部４、両前脚部５、両後脚部６及び尻尾部７を駆動する図示しない駆動装置と、該駆動装置を制御する制御装置と、前記駆動装置および制御装置に給電するバッテリーとを内蔵している。胴部３は図２に示すように合成樹脂製の筐体８によって覆われ、該筐体８はネコの胴外表面を形成している。筐体８の前後、左右、腹の５箇所には、前記外皮２の後述する留め具６５が係止する係止穴９が形成されている。
【００１８】
頭部４は、前頭および顔面を形成するマスクアセンブリ１０と、後頭を形成するベースアセンブリ１１とからなっている。マスクアセンブリ１０は、図３に示すように、ベースアセンブリ１１に対して分離可能にねじ１２により結合されるようになっている。マスクアセンブリ１１は、前頭および顔面の外表面を形成する筐体１３に、両耳１４と、両眼サブアセンブリ１５と、下顎１６とを取り付けたものである。
【００１９】
両耳１４は、図４に示すように、筐体１３に連結軸１７を中心に略９０°回動可能に取り付けられ、当該連結軸１７を回動させることにより横に寝た状態と前方に立った状態に変化させることができるようになっている。
【００２０】
両眼サブアセンブリ１５は、図５，図６に示すように、連結軸１８によって連結された一対の矩形のフレーム１９を有している。連結軸１８の両端にはレバー２０が固着されている。各フレーム１９には眼球２１がベース２２を介して固定して取り付けられ、当該ベース２２の両側には該眼球２１を開閉する上下目蓋２３ａ，２３ｂが軸２４により回動可能に取り付けられている。上下目蓋２３ａ，２３ｂには、一対の突起２５が突設されている。両眼球２１のベース２２とフレーム１９の間には、前後方向に延びるスライド軸２６が架設され、該スライド軸２６にＴ字形のスライド部材２７がスライド可能に支持されている。スライド部材２７は突起２８を有し、該突起２８は前記連結軸１８のレバー２０に回動可能に連結されている。また、スライド部材２７の両翼端には長孔２９が形成され、該長孔２９は図示しないピンを介して前記上下目蓋２３ａ，２３ｂの突起２５に連結されている。
【００２１】
そして、前記両眼サブアセンブリ１５は、前記両眼球２１と上下目蓋２３ａ，２３ｂが前記筐体１３に設けた眼穴３０に収容されるように、筐体１３の内側に取り付けられている。連結軸１８が回動すると、該連結軸１８と一体にレバー２０が回動し、スライド部材２７がスライド軸２６上を前後方向にスライド移動する結果、上下目蓋２３ａ，２３ｂが開閉するようになっている。
【００２２】
下顎１６は、図４に示すように、筐体１３に軸３１によって回動可能に取り付けられ、筐体１３に一体に形成された上顎３２から離れた状態と上顎３２に接近した状態とに回動して、口を開閉するようになっている。下顎１６の下面には係合溝３３が形成されている。
【００２３】
頭部４のベースアセンブリ１１は、図３に示すように、前記マスクアセンブリ１０を結合した際に、当該マスクアセンブリ１０の両耳１４の連結軸１７（図４参照）と係合して当該連結軸１７を連動して回動させる両耳駆動部３４と、両眼サブアセンブリ１５の連結軸１８（図５参照）と係合して当該連結軸１８を連動して回動させる両眼駆動部３５と、下顎１６の係合溝３３（図４参照）に係合して当該下顎１６を連動して揺動させる下顎駆動部３６とを有している。また、ベースアセンブリ１１は、図示しない駆動部により、胴部３に対して上下、左右に回動可能になっている。
【００２４】
両前脚部５は、図２に示すように、それぞれ、基端が胴部３に回動可能に連結された上腕３７と、該上腕３７の先端に回動可能に連結された前腕３８と、該前腕３８の先端に回動可能に連結された足３９とからなり、直立状態とお座り状態とに変化させることができるようになっている。同様に、両後脚部６は、それぞれ、基端が胴部３に回動可能に連結された上脚４０と、該上脚４０の先端に回動可能に連結された下脚４１と、該下脚４１の先端に回動可能に連結された足部４２とからなり、直立状態とお座り状態とに変化させることができるようになっている。
【００２５】
両前脚部５と両後脚部６の足３９，４２は、基部４３、爪部４４および肉球４５を有している。基部４３は先端に断面Ｕ字形の嵌合部４６を有し、底面には矩形の係合穴４７が形成されている。爪部４４は、ゴム等の可撓性を有する材料からなり、図８に示すように、後端に前記基部４３の嵌合部４６が嵌合する矩形の嵌合穴４８を有している。また、爪部４４の底面には、該爪部４４の嵌合穴４８に前記基部４３の嵌合部４６が嵌合した際に当該基部４３の係合穴４７と合致する矩形の穴部４９が形成されている。肉球４５は、前記爪部４４の嵌合穴４８に前記基部４３の嵌合部４６が嵌合した状態で、前記爪部４４の穴部４９と前記基部４３の係合穴４７に挿入される断面略矩形の取付軸部５０を有している。取付軸部５０には、先端に形成されたスリット５１により軸に直角な横方向に弾性が付与されている。また、取付軸部５０の先端には前記基部の係合穴４７の縁に係止する爪５２が形成されている。
【００２６】
尻尾部７は、柔軟な構造を有し、基端が胴部３の後部に取り付けられ、内部に挿通された図示しない３本のワイヤを適宜引き操作することにより、上下左右に振らせることができるようになっている。
【００２７】
一方、外皮２は、図９に示すように、予め、前記ロボット本体１の胴部３、両前脚部５、両後脚部６および尻尾部７を覆うように縫製された本体外皮６１と、頭部４を覆うように縫製された頭部外皮６２とからなっている。外皮２は、本実施形態では人工毛皮からなっているが、これに限らず、布生地、天然毛皮、スポンジ、エラストマー、その他柔軟性のある材料から形成することもできる。
【００２８】
本体外皮６１は、首部の開口部６３と、胴部３の腹に対応する部分にベルクロファスナー等によって開閉可能な開口部６４を有し、該開口部６４を利用して前記ロボット本体１の胴部３、両前脚部５、両後脚部６および尻尾部７に脱着可能になっている。また、開口部６４は、胴部に収容されたバッテリーの交換の際に開閉される。
【００２９】
本体外皮６１のうち、ロボット本体１の可動部に対応する部分、すなわち首部、両前脚部５および両後脚部６の各関節部、および尻尾部７の外皮は、可動方向に伸縮性を有する外皮で構成され、これに対し非可動部に対応する部分、すなわち上記各可動部以外の部分は非伸縮性を有する外皮で構成されている。外皮２の伸縮性は、外皮２を構成する縦または横の少なくともいずれかの繊維素材に弾性を有するものを採用することによって保有させることができる。
【００３０】
本体外皮６１の内面のうち、両前脚部５および両後脚部６の爪部４４に対応する部分には、当該爪部４４が予め接着や縫着等によって固着されている。
【００３１】
本体外皮６１の内面には、具体的には、ロボット本体１の胴部３の筐体８の左右、前後および腹に設けた係止穴９に対応する位置に、留め具６５が取り付けられている。留め具６５は、図１０，図１１に示すように、頭部６６と、弾性を有する両脚部６７とからなっている。頭部６６には、所定長さの糸６８が挿通される穴６９が形成されている。両脚部６７には前記係止穴９の内縁に係合する爪７０が形成されている。そして、この留め具６５は、頭部６６の穴６９に挿通された糸６８を介して、当該本体外皮６１の内面から所定距離だけ離れるように、取り付けられている。
【００３２】
頭部外皮６２は、図９に示すように、首部の開口部７１と、該開口部７１から後頭部にかけて形成された切れ目７２を有している。頭部４のマスクアセンブリ１０の両耳１４、前頭部、顔面および下顎１６を覆うとともに、ベースアセンブリ１１の後頭部を覆うようになっている。両眼球２１に対応する位置には穴７３が形成されている。また、図１に示すように、鼻に対応する位置には鼻頭７４が取り付けられ、該鼻頭７４の斜め下方両側には髭７５が取り付けられ、上顎３２と下顎１６の間には、歯、舌、口腔面を模したマウスピース７６が取り付けられている。顔面は実際のネコの顔に模して毛並みが整えられ適宜散髪されている。
【００３３】
頭部外皮６２のうち、マスクアセンブリ１０の可動部に対応する部分、すなわち両耳１４の付け根、上下目蓋３２ａ，３２ｂ、および下顎１６の付け根は、伸縮性の外皮で構成され、これ以外の非可動部は非伸縮性の外皮で構成されている。外皮の伸縮性は、外皮を構成する縦と横の少なくともいずれかの繊維素材に弾性を有するものを採用することによって保有させることができる。
【００３４】
頭部外皮６２は、前記ロボット本体１の頭部４のマスクアセンブリ１０に予め被着されている。そして、頭部外皮６２の内面のうち、両眼球に対応する穴７３の縁が上下目蓋２３ａ，２３ｂに、下顎１６に対応する部分が下顎１６にそれぞれ予め接着や縫着等によって固着されている。
【００３５】
次に、前記構成からなる外皮２をロボット本体１に被着する方法について説明する。
【００３６】
まず、ロボット本体１の両前脚部５と両後脚部６を屈曲させ、尻尾部７を付け根で屈曲させて胴部３に沿わせた状態で、本体外皮６１の開口部６４を開き、該開口部６４からロボット本体１を内部に収容し、頭部４のベースアセンブリ１１を開口部６３から露出させ、両前脚部５、両後脚部６および尻尾部７を適所に合わせる。そして、ロボット本体１の両前脚部５および両後脚部６を伸ばしながらそれぞれの部位に挿入し、先端の爪部４４の嵌合部４６を予め本体外皮６１の内面に接着された爪部４４の嵌合穴４７に嵌合させる。また、ロボット本体１の尻尾部７を伸ばしながら、該当する部位に挿入する。次に、本体外皮６１の内面の各留め具６５を図１１に示すように胴部３の係止穴９に挿入して係止させる。さらに、本体外皮６１の外側から、互いに嵌合した爪部４４の４９と基部４３の係合穴４７に肉球４５の取付軸部５０を挿入し、基部４３の係合穴４７に係止させる。これにより、爪部４４が基部４３から離脱するのが防止される。
【００３７】
続いて、予めマスクアセンブリ１０を内面に固着した頭部外皮６２の開口部７１と切れ目７２を開いて、頭部４のベースアセンブリ１１に被せる。このとき、マスクアセンブリ１０の下顎１６を閉じた状態にして、マスクアセンブリ１０をベースアセンブリ１１に向かって押し付けて結合させ、ねじ１２により固定する。これにより、マスクアセンブリ１０の両耳１４の連結軸１７、両眼サブアセンブリ１５の連結軸１８、下顎１６の係合溝３３が、それぞれベースアセンブリ１１の耳部駆動部３４、両眼駆動部３５、下顎駆動部３６に連結され、駆動可能となる。
【００３８】
次に、頭部外皮６２の首部の切れ目７２を縫合し、頭部外皮６２の首部の開口部７１と本体外皮６１の首部の開口部６３を縫合する。これにより、頭部外皮６２と本体外皮６１はロボット本体１に完全に被着される。
【００３９】
このように、本発明のネコ型のロボットでは、ロボット本体１の筐体８，１３の表面に外皮２を被着したので、筐体や機械的要素が剥き出しであった従来のロボットに比べて、ユーザに親近感を与え、転倒したり衝突しても周囲環境を破損することがない。さらに、外皮２は柔軟性を有するので、ロボット本体１の可動部に負荷を与えず、駆動力の低下を来さない。特に、可動部の外皮２は伸縮性があるので、可動部の負荷をさらに減少させることができる。さらに、本体外皮６１は、図１１に示すように、留め具６５の糸６８によって、ロボット本体１の筐体８に対して所定量の移動が許容されるので、実際のネコのように、皮膚だけをつまんだり、首部を掴み上げることができる。
【００４０】
また、本発明のネコ型のロボットでは、本体外皮６１の内面に爪部４４を予め固着し、さらに頭部外皮６２の内面にマスクアセンブリ１０を予め固着しているので、外皮６１，６２のずれを防止することができる。
【００４１】
さらに、マスクアセンブリ１０の各可動部、すなわち、両耳１４、上下目蓋２３ａ，２３ｂおよび下顎１６が頭部外皮６２に接近して貼着され、これらをベースアセンブリ１１の各駆動部３４，３５，３６で連動させるようにしたので、駆動部３４，３５，３６の動力を確実に可動部に伝え、外皮６２を現実そっくりに可動させることができる。
【００４２】
外皮２をロボット本体１から取り外すには、まず、肉球４５を外し、基部４３を爪部４４から分離して両前脚部５、両後脚部６および尻尾部７を引出し、留め具６５を外しながら胴部３を露出させる。この状態で、首部のねじ１２を外してマスクアセンブリ１０をベースアセンブリ１１から分離すると、外皮２をロボット本体１から取り外すことができる。また、外皮２をロボット本体１に取り付けるには、前述の外皮２の取り外しとは逆の動作を行う。このように、外皮２を簡単に脱着できるので、バッテリー交換やメンテナンスを随時容易に行える。
【００４３】
図１２は、ロボット本体１の筐体８の背中部の表面に、弾力性を有するパット７７を両面テープ７８で貼着し、該パット７７の上に前記外皮２を被着したものである。これにより、外皮２に膨らみと弾性が保有され、ネコの肢体の外形がより現実的になり、撫でたり抱いたりしたときの感触が高められる。同様のパットを、ユーザに触れやすい部分、例えば、マスクアセンブリ１０の両耳１４、前頭部、顔面および下顎１６、胴部３の腹部、両前脚部５および両後脚部６等にも貼着することができる。また、これらのパットの大きさをロボット毎に変えることにより、ネコの種類や、健康状態を容易に変更することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、可動部と非可動部を有する本体の筐体の表面に柔軟性を有する外皮を被着したので、筐体や機械的要素が被覆される結果、人間特に女性や高齢者に親近感を与え、周囲環境を破損することがない。また、外皮は柔軟性を有するので可動部に負荷を与えず、駆動力の低下を来さない等の効果を有している。さらに、本体の可動部に対応する部分の外皮は可動方向に伸縮性を有する外皮で構成し、非可動部に対応する部分の外皮は非伸縮性の外皮で構成したので、可動部の負荷を減少させることができる。
【００４５】
また、外皮の内面に留め具を所定長さの可撓性を有する糸状部材により取り付け、外皮を本体の筐体に被着する際に留め具を筐体の対応する係止部に係止したので、本体の筐体に対する外皮の移動を許容し、外皮の移動の融通性を確保することができる。
【００４６】
さらに、筐体の表面に弾力性を有するパットを貼着し、該パットの上に外皮を被着したので、外皮の膨らみと弾性を保有させて、例えば、動物型ロボットではその肢体の外形をより現実的にするとともに、撫でたり抱いたりしたときの感触を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のネコ型ロボットの一実施形態で、ロボット本体を透視した斜視図。
【図２】  図１のロボット本体の分解斜視図。
【図３】  図２の頭部の拡大分解斜視図。
【図４】  図３の頭部のマスクアセンブリの側面図。
【図５】  図３のマスクアセンブリに取り付けられる両眼サブアセンブリで、（Ａ）は斜め前方から見た斜視図、（Ｂ）は斜め後方から見た斜視図。
【図６】  図３の両眼サブアセンブリの分解斜視図。
【図７】  図２の足の分解斜視図
【図８】  （Ａ）は図２の足の組立状態を示すの断面図、（Ｂ）は（Ａ）の８Ｂ−８Ｂ線断面図。
【図９】  図１の外皮の分解斜視図。
【図１０】  図９の表皮に取り付けた留め具の斜視図。
【図１１】  図１０の留め具を胴部の筐体に取り付けた状態を示す断面図。
【図１２】  本発明のネコ型ロボットの他の実施形態で、背中の外皮を破断し、かつ、パットを取り外した状態を示す、ロボット本体を透視した斜視図。
【符号の説明】
１…ロボット本体、２…外皮、３…胴部（非可動部）、４…頭部（可動部）、５…両前脚部（可動部）、６…両後脚部（可動部）、７…尻尾部（可動部）、８…筐体、９…係止穴、１３…筐体、１４…両耳（可動部）、１６…下顎（可動部）、２３ａ，２３ｂ…上下目蓋（可動部）、６５…留め具、６８…糸、７７…パット。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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