JP2007160434A - Head of humanoid robot - Google Patents

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Koji Kawabe
浩司 川邊
Yasuhiro Yamazaki
安弘 山崎
Riki Matsumoto
里樹 松本
Takeshi Koshiishi
健 輿石
Ryuzo Yokoyama
隆造 横山
Satoshi Kaneko
聡 金子
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively cool the inside of the head of a humanoid robot with an exothermal device incorporated therein. <P>SOLUTION: The head 2 of a humanoid robot 1 includes: an intake port 44 opened downward in the head 2 of the humanoid robot 1; streamline plates 45, 46 for guiding the cooling air introduced from the intake port 44 to the center of the head; and an exhaust port 11 opened upward above the streamline plates 45, 46, wherein the cooling air flows from the lower side of the robot head 2 to the upper side to promote natural convection, and the cooling air is guided to the center of the robot head 2 where the exothermal device is disposed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、発熱する装置が内蔵された人間型ロボットの頭部に関し、より詳細には、内部を冷却するための冷却構造を備えた人間型ロボットの頭部に関する。   The present invention relates to a head of a humanoid robot having a device that generates heat, and more particularly, to a head of a humanoid robot having a cooling structure for cooling the inside.

近年、人間と類似の外観を有し、人間と同様に動作することのできる人間型ロボットの開発が進められている。この種の人間型ロボットは、その外殻内に腕や脚などの運動機構を構成する部材の他に、各種動作を実行するための駆動装置や制御装置などを内蔵している。それらの内蔵される装置は、作動時に少なからず発熱することによって装置自体やその周囲の温度を上昇させる場合がある。特に、比較的発熱量の大きな装置（例えば、アクチュエータ駆動用ドライバや電力コンバータ等）を備えた人間型ロボットでは、自然放冷では冷却が十分でない場合もあり、それらの発熱に対する対策が必要となる。そこで、高温域で動作が不安定となる制御用コンピュータ等の装置を保護する目的で、ロボット内部を冷却し、発熱する装置やその周囲温度を適正範囲に保持する技術が存在する。   In recent years, development of a humanoid robot having an appearance similar to that of a human being and capable of operating in the same manner as a human being is in progress. This type of humanoid robot incorporates a drive device, a control device, and the like for executing various operations in addition to members constituting a motion mechanism such as arms and legs in its outer shell. In some cases, these built-in devices generate a considerable amount of heat during operation, thereby raising the temperature of the device itself and its surroundings. In particular, in a humanoid robot equipped with a device that generates a relatively large amount of heat (for example, an actuator driving driver, a power converter, etc.), natural cooling may not be sufficient for cooling, and measures against such heat generation are required. . In order to protect devices such as control computers that become unstable in high temperature ranges, there is a technology for cooling the inside of the robot and maintaining the heat generating device and its ambient temperature within an appropriate range.

そのような人間型ロボットを冷却するための従来技術として、例えば、モータドライバアセンブリやＤＣ−ＤＣコンバータ等の発熱する装置を収納した電装品ボックスを背部に備えた人間型ロボットの電装品ボックス冷却構造であって、電装品ボックスのカバー上部に水平方向に開口する排気口を形成してその排気口に臨むカバー内部に排気ファンを設けるとともに、カバー下部に下向きに開口するスリット状の吸気口を形成した技術が知られている（特許文献１参照）。
特開２００２−１５４０８３号公報 As a conventional technique for cooling such a humanoid robot, for example, an electrical equipment box cooling structure for a humanoid robot provided with a back of an electrical equipment box containing a heat generating device such as a motor driver assembly or a DC-DC converter. In addition, an exhaust port that opens in the horizontal direction is formed in the upper part of the cover of the electrical component box, and an exhaust fan is provided inside the cover that faces the exhaust port, and a slit-like intake port that opens downward is formed in the lower part of the cover. This technique is known (see Patent Document 1).
JP 2002-154083 A

ところで、上記のような人間型ロボットの頭部には、撮像装置、マイクロフォン、アクチュエータ駆動用ドライバおよび各種センサ等の装置が収納されており、これらの装置も作動時に発熱する。そこで、ロボット頭部を適切に冷却することが必要である。   By the way, devices such as an imaging device, a microphone, an actuator driving driver, and various sensors are housed in the head of the humanoid robot as described above, and these devices also generate heat during operation. Therefore, it is necessary to cool the robot head appropriately.

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術は、外部から空気を導入することによって人間型ロボットの電装品ボックスの内部を効果的に冷却することを目的とするものであり、ロボット頭部を直接的に冷却することはできなかった。また、ロボット頭部は、その構成が電装品ボックスとは著しく異なるため、上記従来技術をロボット頭部にそのまま適用することは困難であった。加えて、ロボット頭部は、電装品ボックスとは異なり見る人の注目を集める部分でもあるので、吸気口や排気口等の配置には外観意匠性も考慮することが望ましい。   However, the technique described in Patent Document 1 is intended to effectively cool the inside of the electrical component box of the humanoid robot by introducing air from the outside, and the robot head directly Could not be cooled to. Further, since the configuration of the robot head is significantly different from that of the electrical component box, it has been difficult to apply the above-described conventional technique to the robot head as it is. In addition, unlike the electrical component box, the robot head is also a part that attracts the viewer's attention, so it is desirable to consider the appearance design for the arrangement of the intake and exhaust ports.

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、その主目的は、発熱する装置が内蔵された人間型ロボットの頭部内を効果的に冷却することによって、当該装置およびその周囲の温度上昇を抑制することができる人間型ロボットの頭部を提供することにある。   The present invention has been devised to solve such problems of the prior art, and its main purpose is to effectively cool the inside of the head of a humanoid robot with a built-in heat generating device. Therefore, it is intended to provide a head of a humanoid robot capable of suppressing the temperature rise of the apparatus and its surroundings.

このような課題を解決するために、本発明の人間型ロボットの頭部においては、請求項１に示すとおり、発熱する装置が内蔵された人間型ロボットの頭部であって、下方に開口した吸気口と、前記吸気口から導入された冷却用空気を前記頭部の中心側へ導く整流板と、前記整流板より上方に開口した排気口とを備えた構成とする。この場合、例えば、頭部の外殻付近における冷却用空気の流れを阻害するように当該外殻の内面に沿って整流板を配置することで、冷却用空気をロボット頭部の中心側へと導くことができる。   In order to solve such a problem, the head of the humanoid robot according to the present invention is the head of a humanoid robot having a built-in device that generates heat, as shown in claim 1, and is open downward. An intake port, a rectifying plate that guides cooling air introduced from the intake port toward the center of the head, and an exhaust port that opens above the rectifying plate are provided. In this case, for example, by arranging a baffle plate along the inner surface of the outer shell so as to inhibit the flow of the cooling air in the vicinity of the outer shell of the head, the cooling air is moved to the center side of the robot head. Can lead.

上記人間型ロボットの頭部においては、請求項２に示すとおり、前記整流板が、前記中心側を上方へ向けて傾斜するように設けられた構成とすることができる。   In the head of the humanoid robot, as shown in claim 2, the rectifying plate may be provided so as to incline the center side upward.

上記人間型ロボットの頭部においては、請求項３に示すとおり、前記整流板は、前記発熱する装置に接続された放熱部材である構成とすることができる。   In the head of the humanoid robot, as shown in claim 3, the rectifying plate may be a heat radiating member connected to the heat generating device.

上記人間型ロボットの頭部においては、請求項４に示すとおり、内部の温度を検出する温度センサと、前記排気口の内側に設けられ、前記温度センサの検出結果に基づき駆動制御される排気ファンとをさらに備えた構成とすることができる。   In the head of the humanoid robot, as shown in claim 4, a temperature sensor for detecting an internal temperature, and an exhaust fan provided inside the exhaust port and driven and controlled based on a detection result of the temperature sensor It can be set as the structure further provided.

上記人間型ロボットの頭部においては、請求項５に示すとおり、前記排気口は、後頭部に配置された構成とすることができる。この場合、排気口を概ね水平または水平より下向きに開口させることで、上方からの塵埃が排気口から頭部内へ侵入することを抑制することができる。   In the head of the humanoid robot, as shown in claim 5, the exhaust port can be arranged at the back of the head. In this case, by opening the exhaust port substantially horizontally or downward from the horizontal, it is possible to prevent dust from above from entering the head from the exhaust port.

上記人間型ロボットの頭部においては、請求項６に示すとおり、下面の開口に遊嵌された首部に支持され、前記吸気口は、前記下面の開口と前記首部との間隙によって構成されるようにすることができる。   In the head of the humanoid robot, as shown in claim 6, it is supported by a neck part loosely fitted in an opening on the lower surface, and the intake port is constituted by a gap between the opening on the lower surface and the neck part. Can be.

請求項１の発明に係る人間型ロボットの頭部によれば、冷却用空気がロボット頭部の下方から上方へ流れることによって自然対流が促進される一方、発熱する装置が配置されるロボット頭部の中心側へと冷却用空気が導かれるので、頭部内を効果的に冷却することができ、発熱する装置およびその周囲の温度上昇を抑制することが可能となる。また、請求項２の発明に係る人間型ロボットの頭部によれば、冷却用空気の流れに対する整流板の抵抗が低減され、冷却用空気のロボット頭部の下方から上方への流れおよび外殻側から頭部の中心側への流れをより容易とすることができる。また、請求項３の発明に係る人間型ロボットの頭部によれば、発熱する装置の熱は、冷却用空気に直接放熱されるだけでなく、ヒートシンクとして機能する整流板を介して冷却用空気に放熱されるので、より効率的な冷却が可能となる。また、請求項４の発明に係る人間型ロボットの頭部によれば、排気ファンを用いた強制冷却によって冷却効果が高められるとともに、温度センサの検出値に応じた効率的な冷却が可能となる。また、請求項５の発明に係る人間型ロボットの頭部によれば、ロボットと対面した人間に向けて排気が吹き付けられるという不都合を回避することができ、人間型ロボットの正面側の外観意匠性に悪影響を与えることもない。また、請求項６の発明に係る人間型ロボットの頭部によれば、頭部に冷却用の吸気口を特別に設ける必要はなく、簡易な構成で冷却を行うことが可能となる。また、上方からの塵埃が吸気口から頭部内へ侵入することを抑制することができ、さらに、吸気口が目立たない場所に位置するので、人間型ロボットの外観意匠性に悪影響を与えることもない。   According to the head of the humanoid robot according to the first aspect of the present invention, the natural convection is promoted by the cooling air flowing from the lower side to the upper side of the robot head, while the heat generating device is arranged. Since the cooling air is guided to the center side of the head, the inside of the head can be effectively cooled, and it is possible to suppress the temperature rise in the device that generates heat and the surroundings. According to the head of the humanoid robot according to the invention of claim 2, the resistance of the rectifying plate to the flow of cooling air is reduced, and the flow of cooling air from the lower side to the upper side of the robot head and the outer shell are reduced. The flow from the side to the center side of the head can be made easier. According to the head of the humanoid robot according to the third aspect of the present invention, the heat of the heat generating device is not directly radiated to the cooling air, but also the cooling air via the rectifying plate functioning as a heat sink. Therefore, more efficient cooling is possible. According to the head of the humanoid robot according to the invention of claim 4, the cooling effect is enhanced by forced cooling using the exhaust fan, and efficient cooling according to the detection value of the temperature sensor is possible. . In addition, according to the head of the humanoid robot according to the invention of claim 5, it is possible to avoid the disadvantage that exhaust is blown toward the person facing the robot, and the appearance design of the front side of the humanoid robot can be avoided. Does not adversely affect Further, according to the head of the humanoid robot according to the invention of claim 6, it is not necessary to provide a special cooling inlet in the head, and cooling can be performed with a simple configuration. In addition, dust from above can be prevented from entering the head from the air inlet, and the air inlet is located in an inconspicuous place, which may adversely affect the appearance design of the humanoid robot. Absent.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の第１実施形態に係る人間型ロボットの上半身を示す斜視図であり、図２は人間型ロボットの頭部を後方から見た斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing the upper half of the humanoid robot according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the head of the humanoid robot as seen from the rear.

この人間型ロボット１は、頭部２、胴体３および左右の腕４，５を上半身に備えている。頭部２は、首部６によって胴体３と連結されており、ロボット１の各種動作を実行するための駆動装置や制御装置などを内蔵している。それら各装置（以下、「発熱する装置」という。）は、ロボット１の動作時に発熱することによって、装置自体やその周囲の温度を上昇させる。詳細は後述するが、この頭部２には、発熱する装置を空冷するための冷却構造が備えられており、その背面（即ち、後頭部）には、頭部２内で暖められた空気を頭部２外に排出するための排気口１１が設けられている。この排気口１１は、背面の中央よりやや上側に位置しており、上底部分が下底部分より長い台形のような形状をなす開口を有している。排気口１１の開口にはルーバ１２が取り付けられており、ルーバ１２の羽根の向きを調節することで排気の流れを変更することができる。   The humanoid robot 1 includes a head 2, a body 3, and left and right arms 4 and 5 in the upper body. The head 2 is connected to the body 3 by a neck 6 and incorporates a drive device and a control device for executing various operations of the robot 1. Each of these devices (hereinafter referred to as “a device that generates heat”) generates heat during the operation of the robot 1 to raise the temperature of the device itself and its surroundings. As will be described in detail later, the head 2 is provided with a cooling structure for air-cooling a device that generates heat, and the back surface (that is, the back of the head) receives air heated in the head 2. An exhaust port 11 is provided for discharging outside the portion 2. The exhaust port 11 is located slightly above the center of the back surface, and has an opening having a trapezoidal shape in which the upper bottom portion is longer than the lower bottom portion. A louver 12 is attached to the opening of the exhaust port 11, and the flow of exhaust gas can be changed by adjusting the direction of the blades of the louver 12.

この場合、排気口１１は頭部２の背面に配置されているので、ロボット１と対面した人間に向けて排気が吹き付けられることがないという利点がある。また、排気口１１を概ね水平または水平より下向きに開口させることで、上方からの塵埃の侵入を抑制することができる。なお、頭部２に設ける排気口の数、形状および大きさについては、ここに示したものに限らず種々の変更が可能であるが、排気口を背面の中央より上側に配置することで、冷却効率を高めることができる。   In this case, since the exhaust port 11 is disposed on the back surface of the head 2, there is an advantage that the exhaust is not blown toward the person facing the robot 1. Moreover, the intrusion of dust from above can be suppressed by opening the exhaust port 11 substantially horizontally or downward from the horizontal. The number, shape, and size of the exhaust ports provided in the head 2 are not limited to those shown here, but various changes are possible, but by arranging the exhaust ports above the center of the back surface, Cooling efficiency can be increased.

次に、図２に示した頭部２の内部の構造について説明する。   Next, the internal structure of the head 2 shown in FIG. 2 will be described.

図３は外殻を取り除いた頭部の正面図であり、図４は図３中のＩＶ矢視図であり、図５は図３中のＶ矢視図である。ここでは、頭部２内の空気の流れを説明するための便宜上、頭部２に内蔵される主要な装置のみを簡易な形状で示しており、それらの装置を支持するためのフレームや装置に付属するハーネス等は省略してある。また、図３および図４において、頭部２内に冷却用空気が流れる様子を矢印によって模式的に示してある。   3 is a front view of the head with the outer shell removed, FIG. 4 is a view taken along the arrow IV in FIG. 3, and FIG. 5 is a view taken along the arrow V in FIG. Here, for the sake of convenience in explaining the air flow in the head 2, only main devices incorporated in the head 2 are shown in a simple shape, and a frame or device for supporting these devices is shown. The attached harness etc. are omitted. Further, in FIGS. 3 and 4, the state in which the cooling air flows in the head 2 is schematically shown by arrows.

頭部２は、フルフェース型ヘルメット様の形態をなす外殻２０を有し、その外殻２０内には、発熱する装置として、減速機付き電動機などからなるアクチュエータ２１と、アクチュエータ２１の駆動用ドライバ２２と、ＣＣＤカメラ２３からの映像信号を入力して種々の画像処理等を行うカメラ画像入力ボード２４と、マイクロフォン２５からの音声信号を入力して種々の音声処理等を行う音声入力ボード２６と、外部の制御装置との間で所定の無線信号を送受信することでロボット１の動作を制御するための無線制御ボード２７とが主として内蔵されている。   The head 2 has an outer shell 20 in the form of a full-face helmet, and in the outer shell 20, an actuator 21 composed of an electric motor with a speed reducer as a device for generating heat, and for driving the actuator 21. A driver 22, a camera image input board 24 that inputs video signals from the CCD camera 23 and performs various image processing and the like, and an audio input board 26 that inputs audio signals from the microphone 25 and performs various audio processes and the like. And a wireless control board 27 for controlling the operation of the robot 1 by transmitting and receiving predetermined wireless signals to and from an external control device.

外殻２０は、その下面に開口３１が設けられており、その開口３１に頭部２と胴体３とを連結するための首部６が遊嵌される。首部６は、頭部２を支持するための垂直軸４１とその軸４１を外囲する円筒形の外筒４２から主として構成され、軸４１の上端には、頭部２に内蔵される装置を支持するための支持台４３が設けられている。上記のような発熱する装置その他付属の電気・電子部品等は、支持台４３に直接取り付けられるか、あるいは支持台４３に連結された支持フレーム（図示せず）を介して支持台４３に取り付けられている。それら発熱する装置は、外殻２０を容易に着脱して取付・取外およびメンテナンスが可能なように、カメラ２３のレンズ部などの一部の部材を除けば、概ね頭部２の中心側に集められて配置されている。   The outer shell 20 is provided with an opening 31 on its lower surface, and a neck 6 for connecting the head 2 and the body 3 is loosely fitted into the opening 31. The neck 6 is mainly composed of a vertical shaft 41 for supporting the head 2 and a cylindrical outer cylinder 42 surrounding the shaft 41, and a device built in the head 2 is installed at the upper end of the shaft 41. A support base 43 for supporting is provided. The above-mentioned heat generating device and other attached electric / electronic components are directly attached to the support base 43 or attached to the support base 43 via a support frame (not shown) connected to the support base 43. ing. These heat generating devices are generally located at the center of the head 2 except for some members such as the lens portion of the camera 23 so that the outer shell 20 can be easily attached / detached and can be attached / removed and maintained. Collected and arranged.

頭部２の冷却構造は、冷却用空気（外部の空気）を頭部２内に導入するための吸気口４４と、導入された冷却用空気を頭部２の中心側へ導くように設けられた整流板４５，４６と、頭部２内の温度を検出する温度センサＳ１，Ｓ２と、頭部２内の空気を外へ排出するための排気口１１と、排気口１１から頭部２内の空気を強制的に排出させるための軸流ファン（排気ファン）４７とによって主として構成される。   The cooling structure of the head 2 is provided so as to introduce cooling air (external air) into the head 2 and to guide the introduced cooling air toward the center of the head 2. Rectifying plates 45 and 46, temperature sensors S1 and S2 for detecting the temperature in the head 2, an exhaust port 11 for discharging the air in the head 2 to the outside, and the inside of the head 2 from the exhaust port 11 And an axial flow fan (exhaust fan) 47 for forcibly discharging the air.

吸気口４４は、外殻２０の開口３１の周縁部と首部６の外筒４２の外周面との間隙によって構成されている。吸気面積は、開口３１または外筒４２の大きさ（即ち、間隙）を変更することによって調節することができる。   The intake port 44 is formed by a gap between the peripheral edge portion of the opening 31 of the outer shell 20 and the outer peripheral surface of the outer cylinder 42 of the neck portion 6. The intake area can be adjusted by changing the size (that is, the gap) of the opening 31 or the outer cylinder 42.

整流板４５，４６は、水平方向に延在する略平板状をなし、頭部２内のアクチュエータ２１上方において左右に対をなすように配置されており、導入された冷却用空気の外殻２０付近の流れを遮断してその流れを中心側に導く機能を有する。図５に示すように、整流板４５，４６は、一方の側部４５ａ，４６ａが外殻２０に対してその内面に沿ってそれぞれ接続されている。また、整流板４５，４６の他方の側部４５ｂ，４６ｂは、ドライバ２２およびカメラ画像入力ボード２４の側面に密着されている。   The rectifying plates 45 and 46 have a substantially flat plate shape extending in the horizontal direction, and are arranged so as to form a pair on the left and right above the actuator 21 in the head 2, and the outer shell 20 of the introduced cooling air. It has a function of blocking the flow in the vicinity and guiding the flow to the center side. As shown in FIG. 5, the rectifying plates 45 and 46 have one side portions 45 a and 46 a connected to the outer shell 20 along the inner surface thereof. The other side portions 45 b and 46 b of the rectifying plates 45 and 46 are in close contact with the side surfaces of the driver 22 and the camera image input board 24.

このように、整流板４５，４６と発熱する装置（ここでは、ドライバ２２およびカメラ画像入力ボード２４）とを熱伝導が容易な態様で接触させることで、ドライバ２２およびカメラ画像入力ボード２４が発生する熱は、冷却用空気に直接放熱されるだけでなく、整流板４５，４６を介して冷却用空気に放熱される。即ち、整流板４５，４６をヒートシンクとして機能させることによって効率的な放熱が可能となる。この場合、整流板４５，４６は、熱伝導性に優れた材質（例えば、銅やアルミニウム等の金属）によって形成するとよい。また、整流板４５，４６を外殻２０に対してその内面に沿って接続することで、外殻２０を補強するためのリブとして機能させることができる。   As described above, the driver 22 and the camera image input board 24 are generated by bringing the rectifying plates 45 and 46 and the device that generates heat (here, the driver 22 and the camera image input board 24) into contact with each other in a manner that facilitates heat conduction. The heat to be released is not only directly radiated to the cooling air, but also radiated to the cooling air via the rectifying plates 45 and 46. That is, efficient heat dissipation is possible by causing the current plates 45 and 46 to function as heat sinks. In this case, the rectifying plates 45 and 46 may be formed of a material having excellent thermal conductivity (for example, a metal such as copper or aluminum). Further, by connecting the rectifying plates 45 and 46 to the outer shell 20 along the inner surface thereof, it is possible to function as ribs for reinforcing the outer shell 20.

また、本実施形態では、頭部２内の前方における外殻２０付近の冷却用空気の流れは、カメラ２３のレンズ部が挿入される孔を設けたフレーム５１によって阻害され、一方、頭部２内の後方における外殻２０付近の冷却用空気の流れはフレーム５２によって阻害される。従って、整流板４５，４６は頭部２内の左右にのみ設けられている。しかしながら、頭部２内の構成によっては、頭部２内の前方または後方に整流板４５，４６と同様の整流板を設けることができる。その場合、整流板を外殻２０の内面に沿った輪形として一体的に形成することも可能である。なお、整流板は、厳密な意味での「板」である必要はなく、例えば、ブロック状をなし、その一面が上記と同様の機能を有するような構成してもよい。   In this embodiment, the flow of cooling air near the outer shell 20 in front of the head 2 is inhibited by the frame 51 provided with a hole into which the lens portion of the camera 23 is inserted. The cooling air flow in the vicinity of the outer shell 20 on the rear side is blocked by the frame 52. Therefore, the rectifying plates 45 and 46 are provided only on the left and right sides in the head 2. However, depending on the configuration in the head 2, a rectifying plate similar to the rectifying plates 45 and 46 can be provided in front of or behind the head 2. In that case, the current plate can be integrally formed as a ring shape along the inner surface of the outer shell 20. The rectifying plate is not necessarily a “plate” in a strict sense, and may be configured to have a block shape, for example, having one surface having the same function as described above.

温度センサＳ１，Ｓ２は、頭部２内において温度の監視が必要な発熱する装置またはその周辺に設けられる。ここでは、温度センサＳ１は頭部２の略中心部に配置され、温度センサＳ２は無線制御ボード２７の上方に配置されている。なお、このような温度センサの数および設置位置については、ここで示したものに限らず、適宜変更が可能である。   The temperature sensors S <b> 1 and S <b> 2 are provided in a device that generates heat that needs to be monitored in the head 2 or in the vicinity thereof. Here, the temperature sensor S <b> 1 is disposed substantially at the center of the head 2, and the temperature sensor S <b> 2 is disposed above the wireless control board 27. The number and installation positions of such temperature sensors are not limited to those shown here and can be changed as appropriate.

軸流ファン４７は、排気口１１の内側に設けられ、外殻２０の内面に沿うようにして水平よりやや上向きに配置されている。この軸流ファン４７は、温度センサＳ１，Ｓ２の検出結果に基づき図示しない温度制御装置によって駆動制御される。温度制御装置は、例えば、温度センサＳ１，Ｓ２の検出値が所定の規定値を越えた場合にのみ軸流ファン４７を作動させて強制冷却を実施し、検出値が規定値以下の場合には、軸流ファン４７を停止させて自然対流による冷却を実施することができる。   The axial fan 47 is provided inside the exhaust port 11, and is disposed slightly upward from the horizontal along the inner surface of the outer shell 20. The axial fan 47 is driven and controlled by a temperature control device (not shown) based on the detection results of the temperature sensors S1 and S2. For example, the temperature control device operates the axial fan 47 only when the detected values of the temperature sensors S1 and S2 exceed a predetermined specified value to perform forced cooling, and when the detected value is less than the specified value, Then, cooling by natural convection can be performed by stopping the axial fan 47.

上記のような頭部２の冷却構造において、軸流ファン４７が作動すると、頭部２内の暖まった空気が排気口１１から外部へ排出され、これにより、頭部２内が負圧となって吸気口４４から冷却用空気が吸い込まれる。吸い込まれた冷却用空気は、アクチュエータ２１の周囲を通過した後、整流板４５，４６により、駆動用ドライバ２２、カメラ画像入力ボード２４、音声入力ボード２６および無線制御ボード２７等が配置された頭部２の中心側へと導かれる。それら各装置、それらを支持するフレームおよびハーネス等の間には、冷却用空気の通路となり得る隙間が存在するので、冷却用空気はそれらの隙間を通って軸流ファン４７へと向かう。このとき、冷却用空気を用いた強制対流伝熱により、駆動用ドライバ２２、カメラ画像入力ボード２４、音声入力ボード２６および無線制御ボード２７ならびにそれらに付属する電気・電子部品等が冷却されることになる。なお、頭部２内において冷却用空気が比較的流れにくい部位（例えば、無線制御ボード２７の周囲やフレーム５１の上方等）には、空気の滞留を防止するための補助的なファンを設けることも可能である。これにより、頭部２内をより均一に冷却することができる。   In the cooling structure of the head 2 as described above, when the axial fan 47 is operated, warm air in the head 2 is discharged to the outside from the exhaust port 11, and thereby the inside of the head 2 becomes negative pressure. Then, cooling air is sucked from the intake port 44. The sucked cooling air passes through the periphery of the actuator 21, and then the head on which the driver 22 for driving, the camera image input board 24, the audio input board 26, the radio control board 27, and the like are arranged by the rectifying plates 45 and 46. Guided to the center of part 2. Since there is a gap that can serve as a cooling air passage between each of these devices, the frame that supports them, the harness, and the like, the cooling air is directed to the axial fan 47 through these gaps. At this time, the driver 22 for driving, the camera image input board 24, the audio input board 26, the radio control board 27, and the electrical / electronic components attached thereto are cooled by forced convection heat transfer using cooling air. become. In the head 2, an auxiliary fan for preventing air retention is provided at a portion where the cooling air is relatively difficult to flow (for example, around the wireless control board 27 or above the frame 51). Is also possible. Thereby, the inside of the head 2 can be cooled more uniformly.

一方、軸流ファン４７が停止している場合には、自然対流によって吸気口４４から排気口１１への冷却空気の流れが生じることになる。   On the other hand, when the axial fan 47 is stopped, a flow of cooling air from the intake port 44 to the exhaust port 11 is generated by natural convection.

図６は、本発明の第２実施形態に係る人間型ロボット頭部の断面図である。この図は、第１実施形態における図３に対応するものであり、頭部１０２は、整流板１４５，１４６の設置方法において第１実施形態の頭部２とは異なる。図６に示す頭部１０２において、図３に示した頭部２と同様の構成要素については同一の符号が付してあり、以下で特に言及しない事項については第１実施形態の場合と同様であるものとする。   FIG. 6 is a cross-sectional view of a humanoid robot head according to the second embodiment of the present invention. This figure corresponds to FIG. 3 in the first embodiment, and the head 102 is different from the head 2 of the first embodiment in the installation method of the rectifying plates 145 and 146. In the head 102 shown in FIG. 6, the same components as those of the head 2 shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the matters not particularly mentioned below are the same as those in the first embodiment. It shall be.

整流板１４５，１４６は、図５に示した整流板４５，４６と同様に、一方の側部１４５ａ，１４６ａが外殻２０に対してその内面に沿ってそれぞれ接続されている。また、整流板１４５，１４６における頭部２の中心側に位置する側部１４５ｂ，１４６ｂは、側部１４５ａ，１４６ａよりも上方に位置しており、整流板１４５，１４６は、中心側を上方へ向けて傾斜するように設置されている。   As with the rectifying plates 45 and 46 shown in FIG. 5, the rectifying plates 145 and 146 have one side portions 145 a and 146 a connected to the outer shell 20 along the inner surface thereof. Moreover, the side parts 145b and 146b located in the center side of the head 2 in the rectifying plates 145 and 146 are located above the side parts 145a and 146a, and the rectifying plates 145 and 146 have the center side upward. It is installed to incline toward.

このような整流板１４５，１４６の配置により、冷却用空気の流れに対する整流板１４５，１４６の抵抗が低減され、冷却用空気の流れをより容易とすることができる。この場合、整流板１４５，１４６の傾斜角度は、頭部２内の駆動用ドライバ２２、カメラ画像入力ボード２４、音声入力ボード２６および無線制御ボード２７等の配置に応じて適切に定めることができる。例えば、駆動用ドライバ２２、カメラ画像入力ボード２４、音声入力ボード２６および無線制御ボード２７等の中でより発熱量の大きな装置に対して冷却用空気を導くように整流板１４５，１４６の傾斜角度および設置位置を決定することができる。   With such arrangement of the rectifying plates 145, 146, the resistance of the rectifying plates 145, 146 to the flow of cooling air is reduced, and the flow of cooling air can be made easier. In this case, the inclination angles of the rectifying plates 145 and 146 can be appropriately determined according to the arrangement of the driver 22 for driving, the camera image input board 24, the audio input board 26, the radio control board 27, and the like in the head 2. . For example, the angle of inclination of the rectifying plates 145 and 146 so as to guide the cooling air to a device having a larger calorific value among the driving driver 22, the camera image input board 24, the audio input board 26, the wireless control board 27, and the like. And the installation position can be determined.

本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、実施形態における整流板の形状や設置範囲については、頭部の外殻の形状や内蔵される装置等の配置に応じて種々の変更が可能である。また、本発明における「発熱する装置」は、実施形態において示したものに限定されるものではなく、動作時に発熱する任意の装置およびその付属物を含む概念である。   Although the present invention has been described in detail based on specific embodiments, these embodiments are merely examples, and the present invention is not limited to these embodiments. For example, the shape and installation range of the current plate in the embodiment can be variously changed according to the shape of the outer shell of the head and the arrangement of the built-in device and the like. In addition, the “device that generates heat” in the present invention is not limited to the one shown in the embodiment, and is a concept including an arbitrary device that generates heat during operation and its accessories.

本発明に係る人間型ロボットの頭部は、発熱する装置が内蔵された頭部内を効果的に冷却することによって、当該装置およびその周囲の温度上昇を抑制することができるので、発熱する装置が内蔵された人間型ロボットの頭部として有用である。   Since the head of the humanoid robot according to the present invention can effectively cool the inside of the head in which the device for generating heat is built in, the temperature rise of the device and its surroundings can be suppressed. It is useful as the head of a humanoid robot with a built-in.

本発明の第１実施形態に係る人間型ロボットの上半身を示す斜視図The perspective view which shows the upper half body of the humanoid robot which concerns on 1st Embodiment of this invention. 人間型ロボットの頭部を後方から見た斜視図A perspective view of the head of a humanoid robot as seen from the rear 外殻を取り除いた頭部の正面図Front view of the head with the outer shell removed 図３中のＩＶ矢視図IV arrow view in FIG. 図３中のＶ矢視図V arrow view in FIG. 本発明の第２実施形態に係る人間型ロボット頭部の断面図Sectional drawing of the humanoid robot head which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 人間型ロボット
２，１０２ 頭部
６ 首部
１１ 排気口
１２ ルーバ
２１ アクチュエータ
２２ 駆動用ドライバ
２４ カメラ画像入力ボード
２６ 音声入力ボード
２７ 無線制御ボード
４４ 吸気口
４５，４６，１４５，１４６ 整流板
４７ 軸流ファン（排気ファン）
Ｓ１，Ｓ２ 温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Humanoid robot 2,102 Head 6 Neck part 11 Exhaust port 12 Louver 21 Actuator 22 Driver 24 Camera image input board 26 Voice input board 27 Wireless control board 44 Inlet port 45, 46, 145, 146 Rectifier plate 47 Axial flow Fan (exhaust fan)
S1, S2 Temperature sensor

Claims (6)

発熱する装置が内蔵された人間型ロボットの頭部であって、
下方に開口した吸気口と、
前記吸気口から導入された冷却用空気を前記頭部の中心側へ導く整流板と、
前記整流板より上方に開口した排気口と
を備えたことを特徴とする人間型ロボットの頭部。 The head of a humanoid robot with a built-in device that generates heat,
An intake opening that opens downward;
A rectifying plate that guides cooling air introduced from the air inlet to the center of the head;
A head of a humanoid robot comprising an exhaust port opened above the current plate. 前記整流板が、前記中心側を上方へ向けて傾斜するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の人間型ロボットの頭部。   The head of the humanoid robot according to claim 1, wherein the baffle plate is provided so as to incline the center side upward. 前記整流板は、前記発熱する装置に接続された放熱部材であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１つに記載の人間型ロボットの頭部。   The head of the humanoid robot according to claim 1, wherein the current plate is a heat radiating member connected to the device that generates heat. 内部の温度を検出する温度センサと、
前記排気口の内側に設けられ、前記温度センサの検出結果に基づき駆動制御される排気ファンと
をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の人間型ロボットの頭部。 A temperature sensor that detects the internal temperature;
The humanoid robot according to any one of claims 1 to 3, further comprising an exhaust fan provided inside the exhaust port and driven and controlled based on a detection result of the temperature sensor. head. 前記排気口は、後頭部に配置されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の人間型ロボットの頭部。   The head of a humanoid robot according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust port is disposed in the back of the head. 下面の開口に遊嵌された首部に支持され、
前記吸気口は、前記下面の開口と前記首部との間隙によって構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の人間型ロボットの頭部。 Supported by the neck that is loosely fitted into the opening on the lower surface,
The head of the humanoid robot according to claim 1, wherein the air inlet is formed by a gap between the opening of the lower surface and the neck.
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