JP2005199385A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 デザイン、軽量化、生産性、安全性、防水性、難燃性などに優れたロボットを提供する。
【解決手段】 腕３や脚４を備え動作するロボット１の、腕３や脚４などの部分、もしくはロボット１の全体を、布等の軟質素材で構成されたカバー５，６で覆うようにする。また、カバー５，６の材質として、防水性あるいは難燃性を有するものを使用し、ロボット１の全体を隙間なく覆うようにする。さらに、軟質を保ちつつ、カバー５，６の内側の全域もしくは部分的に、銅、アルミニウム等の金属製の箔もしくは網状に編んだものを、取り付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、本体に、腕や脚を備えて動作するいわゆる人間型のロボットに関するものである。

近年、ロボットは、旋回ベース上に多関節アームを搭載した産業用ロボットのみでなく、腕や脚を供えた人間型のロボットも多く提案されている（例えば、特許文献１参照）。図４は、両腕を備え自律走行する人間型のロボットの従来の構成例である。
図４において、ロボット１は、本体２と、前記本体２の上部両側に設け、人と同じように関節部を有し動作する腕３と、前記本体２の下部に設けた脚４とを備えるとともに、前記本体２と脚４を一体的に覆うボディカバー５Ａと、両方の腕２を各関節部で分割して覆うアームカバー６Ａとを備えて構成されている。
前記ボディカバー５Ａと、アームカバー６Ａは、ＦＲＰ等のプラスチックで作られており、ケーブル７を含むロボットの内部機構を保護している。
前記腕３の内部には、モータ（図示せず）が配置され、ケーブル７が通っているが、各関節部では、回転角度分の余裕を加味した長さのケーブル７が、外にはみ出ており、アームカバー６Ａの形状は、それに対応して大きくなっている。
次に、このような腕３や脚４を有し動作するロボット１は、人と共存することも目的としているため、安全上、アームカバー６Ａに圧力センサ８が取り付けられており、万一誤動作などして、腕が人や物に接触すると、ロボット１の動作が停止するようになっている。
また、腕３の先端部に設けられたハンド９によって、物を掴んだり、認識したりするため、手のひらに圧力センサ１０、温度センサ１１が取り付けられており、その上から、ゴムシート１２を貼り付けて保護している。
このように、従来のロボット１は、ロボットを覆うカバーがＦＲＰ等のプラスチックで作られており、各部で分割された構造となって、ロボットの内部機構を保護しているのである。
特開２００２−１５４０７７号公報

このような、両腕を備え自律走行を行うロボットは、安全性やデザインに優れていれば、製造分野における物の搬送用としてだけではなく、掃除、案内、買物サポートなど種々の用途に適用できる。このことから、特にロボットを覆うカバーのデザインは重要であり、ロボット全体を覆う継ぎ目のない一体型のカバー、もしくは腕３を覆う一体型のアームカバーが、理想的なデザインとされる。
しかしながら、このような従来技術においては、次のような問題がある。
(1) カバーは、ＦＲＰ等のプラスチックで作られており、腕３は人と同じように関節部を有し動作するため、各関節部で分割したカバー構成にしなければならない。また、各関節部のケーブル長の余裕に対応した形状になっているため大きく、形状も複雑で加工に手間が掛かる。
(2) ロボットは内部に搭載したバッテリにより自律走行および動作を行うため、軽量化を図ることで、バッテリ寿命を長くしたいが、このロボットカバーによって、かなりの質量増加となってしまう。
(3) 用途によっては、ロボットを屋外や高温環境などで使用したい場合があり、その際ロボットに、防水性能あるいは難燃性能を追加したいが、ロボットのカバーは、各関節部で分割された構造であるため、回転する関節部のシールを行うことがたいへん難しい。
(4) さらに、モータ等のケーブルが腕からはみ出ており、これをアームカバーで覆っているが、プラスチック製であるため、外部からの電磁波ノイズの侵入を防止することができず、誤動作等を引き起こす恐れがある。
(5) ロボットには、万一腕が人や物に接触すると、ロボットの動作が停止するようにアームカバーに圧力センサが取り付けられているが、プラスチック製カバーは硬いため、けがをする恐れがある。さらに危険事項として考えられる、アーム関節部への巻き込まれに対しても、前述のように、関節部が回転するため、ここにセンサを配置することが難しく、防止策がなされていない。
(6) ロボットハンドは、特に人と触れ合う部分であり、安全性、デザイン、質感を重視したハンドカバーによって保護するべきであるが、アーム部同様、関節部のケーブルが有るため、コンパクトにすることができず、手のひらに取り付けたセンサ上に、ゴムシートを貼り付けただけである。金属製ロボットハンドが剥き出しであり、人と触れ合う部分としてのデザインおよび安全性の確保が不十分である。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、デザイン、軽量化、生産性、安全性、防水性、難燃性などに優れたロボットを提供することを目的とするものである。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１および２に記載の発明は、腕や脚を備え動作するロボットの、腕や脚などの部分、もしくはロボット全体を、布等の軟質素材で構成されたカバーで覆うようにするものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記カバーの材質として、防水性あるいは難燃性を有するものを使用し、ロボット全体を隙間なく覆うようにするものである。
また、請求項４に記載の発明は、軟質を保ちつつ、前記カバー内側の全域もしくは部分的に、銅、アルミニウム等の金属製の箔もしくは網状に編んだものを、取り付けるようにするものである。
また、請求項５に記載の発明は、軟質素材製のカバーの内側もしくは外側に、圧力センサ、温度センサ等の各種センサを取り付けるようにするものである。

請求項１および２に記載の発明によると、コンパクトでデザインに優れ、十分な安全性を確保したロボットにすることができ、人と共存するさまざまな用途にも適用できる。
請求項３に記載の発明によると、ロボットを容易に、防水性、難燃性のものにすることができ、屋外や高温環境でも使用でき、救助、監視、案内、買物サポートなど、さらに使用する用途が広がる。
請求項４に記載の発明によると、柔軟性アームカバーとしての機能を損なうことなく、金属シールドによって、外部からの電磁波ノイズを防止することができ、信頼性の高いロボットにすることができる。
請求項５に記載の発明によると、アーム部、ハンド部、およびボディ部に、各種センサを容易に取り付けることができ、応力、温度などのさまざまな情報が得られ、さらに安全で、機能が充実したロボットにすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図を基にして説明する。

図１は、本発明の第１実施例におけるロボットの構成を示す図で、（ａ）は側面図で、（ｂ）は正面図である。
図において、ロボット１は、本体２と、前記本体２の両側の例えば上部に設けた腕３と、前記本体２の下部に設けた脚４とを備えており、ロボットの構成自体は、従来技術におけるロボットと同じである。
図１において、６は一体型のアームカバーで、軟質素材の布で作られている。この軟質素材については、用途に応じて、防水性素材、難燃性素材、あるいはスポンジ、ゴム等の伸縮性、弾力性を有するものを使用する。この第１実施例では、アームカバー６とプラスチック製ボディカバー５とを別に構成して、面ファスナ（図示せず）により取り付けているが、デザインによっては、腕３を含むロボット全体に、人間の服のような形状、素材の一体型のカバーを着せることもできる。
布、スポンジ、ゴム等の軟質素材であれば、腕や脚の関節部の動きに対応でき、ケーブル長の余裕も、自然に押さえつけてまとまるため、一体構成のアームカバー６にすることができる。これにより、アームカバー６を小さく薄くでき、軽量化を図れ、デザインを活かしたものにすることができる。従来のように、時間のかかる機械加工を行う必要がなく、また、軽量化によってバッテリ寿命も長くすることができる。
また、ロボットのカバーの軟性を保ちつつ、銅、アルミニウム等の金属製の箔もしくは網状に編んだものを、カバー内側の全域、もしくはケーブルがはみ出る箇所などの電磁波ノイズ・シールドが必要な部分のみに取り付けることで、外部からのノイズを防止することができる。
さらに、スポンジ、ゴム等の弾力性を有する素材を用いれば、万一誤動作などして、腕が人に当たった場合でも、けがをする恐れがない。また、圧力センサ１０一体型のアームカバーの方に取り付けることによって、一本化でき、アーム関節部への巻き込まれに対しても、センサが機能するため安全である。
このように、軟質素材製のアームカバー６には、圧力センサ１０、温度センサ１１など各種センサの取り付けが容易に行え、デザイン、センサ仕様などによって、ロボットのカバーの内側、外側のどちらにも配置することができる。
ハンド９についても、同様に軟質素材で作られたハンドカバー１３で覆い、このハンドカバー１３に圧力センサ１０、温度センサ１１を取り付けており、安全でコンパクトな形状にできる。このハンドカバー１３は、デザインやメンテナンス性により、アームカバー６と一体に構成したり、また、面ファスナ等を用いて分割構成にすることもできる。

図２は、本発明の第２実施例におけるロボットの腕とアームカバーを示す部分正面図である。
本実施例においては、前述した一体型のアームカバー６にて腕を覆い、Ｏリング１４を用いてボディカバー５とのシールを、また、防水ファスナ１５を用いてハンドカバー１３とのシールを行っている。この構成であれば、ロボット１を防水性としたい場合でも、従来のように各関節部をシールする必要がなく、一体型のアームカバー６に防水性素材を用いるだけで、容易に行うことができる。
同様に、一体型のアームカバー６の素材として難燃性素材を用い、難燃性ファスナによって、ハンドカバー１３との取り付けを行えば、ロボット１を難燃仕様とすることができる。

図３は、本発明の第３実施例におけるロボットの腕とアームカバーを示す図で、（ａ）は部分側面図で、（ｂ）は部分正面図である。
本実施例においては、腕３に圧力センサ１０を取り付けて、その上からアームカバー６を被せた構成となっている。従来のアームカバー６Ａは、ＦＲＰ等の硬いプラスチックで作られていたため、腕３側には、圧力センサ８を配置することができなかったが、軟質素材製のアームカバー６であれば、アームカバー６の上から人や物が接触した場合でも圧力センサ１０が機能するため、同様に、安全でデザインを活かしたものにすることができる。

ロボットの胴体、腕、ハンドなどを覆うカバーを、軟質素材で製作し一体構成にして、これに各種センサを取り付けることにより、安全性、デザインに優れたロボットにすることができるため、製造分野における物の搬送用としてだけでなく、人と共存する、掃除、案内、監視、救助、および買物サポートなど種々の用途に適用することができる。

本発明の第１実施例におけるロボットの構成を示す図で、（ａ）は側面図で、（ｂ）は正面図である。 本発明の第２実施例におけるロボットの腕とアームカバーを示す部分正面図である。 本発明の第３実施例におけるロボットの腕とアームカバーを示す図で、（ａ）は部分側面図で、（ｂ）は部分正面図である。 従来技術におけるロボットの構成を示す図で、（ａ）は側面図で、（ｂ）は正面図である。

符号の説明

１ ロボット
２ 本体
３ 腕
４ 脚
５，５Ａ ボディカバー
６，６Ａ アームカバー
７ ケーブル
８ 圧力センサ
９ ハンド
１０ 圧力センサ
１１ 温度センサ
１２ ゴムシート
１３ ハンドカバー
１４ Ｏリング
１５ 防水ファスナー

Claims (5)

1. 本体と、前記本体の両側に設け人と同じように関節部を有し動作する腕と、前記本体の下部に設けた脚とを備えたロボットにおいて、少なくとも前記腕および脚を、軟質素材製のカバーで覆ったことを特徴とするロボット。
2. 前記軟質素材製のカバーが布製であることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
3. 前記カバーを、防水性あるいは難燃性を有する材質のもので構成し、ロボット全体を隙間なく覆ったことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
4. 前記カバーの軟質を保ちつつ、カバーの内側の少なくとも一部分に、銅、アルミニウム等の金属製の箔もしくは網状に編んだものを取り付けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載のロボット。
5. 前記軟質素材製のカバーの内側もしくは外側に、圧力センサ、温度センサ等の各種センサを取り付けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかの項に記載のロボット。

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