JP2007283419A - Autonomous robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は制御装置や電源等を搭載した自律ロボットに関し、特に日照条件下で屋外作業を行う自律ロボットに好適である。 The present invention relates to an autonomous robot equipped with a control device, a power source, and the like, and is particularly suitable for an autonomous robot that performs outdoor work under sunshine conditions.
従来、制御装置や電源等を搭載した自律ロボットにおいて、制御装置の正常動作を図るために、熱せられた空気が上昇する性質を利用して、空気の流路を下方から上方に設け、制御装置を冷却している。また、野外や悪天候下,多湿,粉塵が舞う環境で、特に低温な環境で耐久性及び信頼性を向上するため、モータの制御回路や制御CPU等の熱源からの廃熱を利用してギアボックスを温めることが知られ、例えば特許文献1に記載されている。 Conventionally, in an autonomous robot equipped with a control device, a power supply, etc., in order to achieve normal operation of the control device, using the property that heated air rises, an air flow path is provided from below to above, and the control device Is cooling. In order to improve durability and reliability in outdoor, bad weather, humid and dusty environments, especially in low-temperature environments, gearboxes utilize waste heat from heat sources such as motor control circuits and control CPUs. Is known, for example, as described in Patent Document 1.
上記従来技術では、単に制御装置を冷却したり、廃熱を利用したりしているだけなので、屋外の日照条件下でロボットを作業させることが考慮されてない。つまり、外気温が高くなると、制御装置が正常動作しなくなる恐れがあり、例えば、アスファルト路面では地表近くの温度が60℃を超えるとされており、一般的な制御装置の動作温度の上限である40℃を上回る。
また、自律ロボットの場合、動力源としてバッテリーを内蔵することが多く、使用可能な電力は限られる。そのため、例えば熱サイクルを利用した冷却装置など電力を多量に消費する冷却機構を使用することができず、さらに、バッテリーは高温環境では寿命が短くなる。
In the above-described prior art, since the control device is simply cooled or waste heat is used, it is not considered to operate the robot under outdoor sunshine conditions. That is, when the outside air temperature becomes high, the control device may not operate normally. For example, the temperature near the ground surface exceeds 60 ° C. on an asphalt road surface, which is the upper limit of the operation temperature of a general control device. Above 40 ° C.
In the case of an autonomous robot, a battery is often built in as a power source, and usable electric power is limited. Therefore, for example, a cooling mechanism that consumes a large amount of power, such as a cooling device using a thermal cycle, cannot be used, and the life of the battery is shortened in a high temperature environment.
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、自律ロボットの冷却を効率良く小さい消費電力で行い、バッテリーの寿命が長く、かつ信頼性の高い自律ロボットを提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, to provide an autonomous robot that cools the autonomous robot efficiently and with low power consumption, has a long battery life, and is highly reliable.
上記の課題を解決するため、本発明は、頭部,胴体部,移動機構,腕,動作制御のための演算を行う演算制御装置、を有する自律ロボットにおいて、前記演算制御装置に接続され前記頭部,胴体部,移動機構,腕を駆動する駆動制御装置と、前記演算制御装置および前記駆動制御装置に電力を供給するバッテリーと、前記演算制御装置、前記駆動制御装置、前記バッテリーを載置するベース部材と、前記ベース部材の周りに設けられ前記演算制御装置、前記駆動制御装置、前記バッテリーを覆うカバー部材と、前記ベース部材に取り付けられ前記カバー部材内の空気を下方向へ排気する排気ファンと、前記カバー部材の上部に設けられた吸入口と、を備え、前記演算制御装置は前記吸入口から前記排気ファンへ至る空気流路の上流側に、前記駆動制御装置は下流側に配置されたものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides an autonomous robot having a head, a torso, a moving mechanism, an arm, and an arithmetic control device that performs an operation control operation. A drive control device that drives a body, a body portion, a moving mechanism, and an arm, a battery that supplies power to the arithmetic control device and the drive control device, the arithmetic control device, the drive control device, and the battery A base member, a cover member that is provided around the base member and covers the arithmetic and control unit, the drive control unit, and the battery; and an exhaust fan that is attached to the base member and exhausts air in the cover member downward And an intake port provided in an upper portion of the cover member, and the arithmetic and control unit is disposed upstream of the air flow path from the intake port to the exhaust fan. Turning control apparatus may be disposed on the downstream side.
本発明によれば、自律ロボットを屋外で作業させても、路面近傍の熱せられた空気ではなく、上方のより低い温度の外気を取り込むことができるので、効率良く冷却を行うことができ、信頼性を向上することができる。 According to the present invention, even when the autonomous robot is operated outdoors, it is possible to take in the outside air at a lower temperature rather than the heated air in the vicinity of the road surface. Can be improved.
図1は、一実施形態であるヒューマノイド型の自律ロボット1であり、自律ロボット1は、頭部2と、胴体部3と、移動機構4と、腕5とを備える。頭部2は、例えば目を模した意匠とされている。
胴体部3は、演算制御装置11と、駆動制御装置12と、バッテリー13と、ベース部材14と、カバー部材15と、排気ファン16と、吸入口17とを備え、演算制御装置
11は、CPU(Central Processing Unit) やメモリ等の記憶装置を備え、自律ロボット1全体の動作を制御するための演算を行う。
FIG. 1 shows a humanoid autonomous robot 1 according to an embodiment, and the autonomous robot 1 includes a
The
駆動制御装置12は、モータ等の駆動装置やDCコンバータ等の電圧変換装置を備え、演算制御装置11に比べ、より動作温度範囲が高温に耐える制御装置である。バッテリー13は、例えばリチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどの再充電可能な二次電池であり、ベース部材14は、演算制御装置11と、駆動制御装置12と、バッテリー13を載置する構造部材である。
カバー部材15は、演算制御装置11と、駆動制御装置12と、バッテリー13と、ベース部材14を覆う構造部材である。特に、カバー部材15内部の空気の流路を保つため通気性が無く、日照による熱伝導が低く、移動の妨げにならないよう軽量な材料が望ましく、例えばプラスチック材料が良い。
また、空気の流路を確保するため、カバー部材15とベース部材14とは近接して配置し、空気の漏れを少なくしている。
The
The
Further, in order to secure an air flow path, the
排気ファン16は羽根を周設した回転型の送風器などが用いられる。排気ファン16はベース部材14に取り付けられ、カバー部材15内部の空気を外部へ排出する。図1において、路面Gへ向かう方向に、すなわち下向きに空気の流れを発生させる。
吸入口17はカバー部材15に設けられた空気の取り込み口であり、カバー部材15において排気ファン16から遠い場所に設けられる。すなわち、図1においてはカバー部材15の上部、頭部2の近傍に設けられる。これにより、路面G近傍の熱せられた空気ではなく、周辺環境温度に近いより低い温度の空気を取り込むことができる。
The
The
移動機構4は胴体部3の下方にあり、自律ロボット1を移動させる機構である。図1においては車輪を用いた移動機構を示しているが、その他、例えば二足型の移動機構であっても良い。腕5は胴体部3の両側にあり、特にヒューマノイド型ロボットにおいては、胴体部3の上部に接続される。
The
図2は自律ロボット1の胴体部3の断面図であり、演算制御装置11と、バッテリー
13と、カバー部材15の配置を示している。
バッテリー13は演算制御装置11と比較して重いため、自律ロボット1の重心を考慮して、中央近くに配置する必要がある。また、自律ロボット1を連続的に動作させることを考慮して、バッテリー13を矢印Rに示す経路で交換容易にするため、バッテリー13の一面がカバー部材15に相対するように配置する。従って、演算制御装置11はバッテリー13を取り囲むようにカバー部材15に沿って配置される。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
Since the
バッテリー13はその長手方向を吸入口17から排気ファン16へ至る方向に沿って、つまり略平行に配置し、バッテリー13と演算制御装置11との間には隙間Sを設ける。これにより、空気の流路を確保し、演算制御装置11とバッテリー13の周囲温度を外気温近傍に保つことができる。
The
以上により、路面G近くの熱せられた空気ではなく、上方のより低い温度の空気を取り込むことができる。また、高温に弱い演算制御装置11を駆動制御装置12より、吸入口17に近い上流側に配置することにより、周囲温度をより低い温度とし、安定した動作を実現することができる。さらに、バッテリー13を胴体部3の中央に配置し、かつ空気の流路方向とバッテリー13の長手方向とを略平行に配置して、バッテリー13の周囲に演算制御装置11を配置することにより、両者の周囲温度を下げることができる。
Thus, not the heated air near the road surface G but the upper lower temperature air can be taken in. Further, by arranging the arithmetic and
図3を参照して空気の流れをより確実にする構成を説明する。
図3において、循環ファン18を演算制御装置11の上流側に配置した。これにより、演算制御装置11付近における空気の澱みを防ぐことができ、演算制御装置11へ外気を導入することができる。また、排気ファン16と循環ファン18との2段構成にすることにより、胴体部3内での流路抵抗を改善することができる。
ベース部材14とカバー部材15との間に隙間が生じた場合、矢印Cで示すように空気の循環が発生してしまい、胴体部3内の冷却が確実に行えないことがある。しかし、排気ファン16と循環ファン18とを2段となるようにしているので、胴体部3上方の空気を充分に取り込むことができ、矢印Cのような不要な流れを防いで冷却を確実にできる。
With reference to FIG. 3, the structure which makes the flow of air more reliable is demonstrated.
In FIG. 3, the
When a gap is generated between the
ヒューマノイド型の自律ロボット1の場合、頭部2や胴体部3の上部に集音マイク19を配置することがある。この集音マイクは、例えば人間とのコミュニケーションのため、音声認識に使用されるものである。ここで、集音マイク19に循環ファン18の風切り音が入ると、集音に悪影響を与える。そのため、循環ファン18は排気ファン16より、ファンの羽が大きく、回転数が低いものを用いると良い。
In the case of the humanoid-type autonomous robot 1, the
また、カバー部材15の上部に吸入口17を設けた場合、雨やゴミなどの異物が侵入する可能性がある。そこで、ヒューマノイド型の自律ロボット1の場合、図4に示すように、頭部2の下部かつ下向きに吸入口17を設け、頭部2と胴体部3を接続する首部20を通して、矢印Nの経路で外気を導入する。これにより、路面Gから離れた上方の空気を、異物の混入無く取り込むことができ、信頼性を向上できる。
Further, when the
1…自律ロボット、2…頭部、3…胴体部、4…移動機構、5…腕、11…演算制御装置、12…駆動制御装置、13…バッテリー、14…ベース部材、15…カバー部材、
16…排気ファン、17…吸入口、18…循環ファン、19…集音マイク、20…首部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Autonomous robot, 2 ... Head, 3 ... Body part, 4 ... Movement mechanism, 5 ... Arm, 11 ... Operation control apparatus, 12 ... Drive control apparatus, 13 ... Battery, 14 ... Base member, 15 ... Cover member,
16 ... exhaust fan, 17 ... inlet, 18 ... circulation fan, 19 ... sound collecting microphone, 20 ... neck.
Claims (7)
前記演算制御装置に接続され前記頭部,胴体部,移動機構,腕を駆動する駆動制御装置と、
前記演算制御装置および前記駆動制御装置に電力を供給するバッテリーと、
前記演算制御装置,前記駆動制御装置,前記バッテリーを載置するベース部材と、
前記ベース部材の周りに設けられ前記演算制御装置,前記駆動制御装置,前記バッテリーを覆うカバー部材と、
前記ベース部材に取り付けられ前記カバー部材内の空気を下方向へ排気する排気ファンと、
前記カバー部材の上部に設けられた吸入口と、
を備え、前記演算制御装置は前記吸入口から前記排気ファンへ至る空気流路の上流側に、前記駆動制御装置は下流側に配置されたことを特徴とする自律ロボット。 In an autonomous robot having a head, a torso, a moving mechanism, an arm, and an arithmetic control device that performs arithmetic for motion control,
A drive control device that is connected to the arithmetic and control unit and drives the head, body, moving mechanism, and arm;
A battery for supplying power to the arithmetic and control unit and the drive control unit;
A base member on which the arithmetic control device, the drive control device, and the battery are placed;
A cover member that is provided around the base member and covers the calculation control device, the drive control device, and the battery;
An exhaust fan attached to the base member and exhausting the air in the cover member downward;
An inlet provided in an upper part of the cover member;
An autonomous robot characterized in that the arithmetic and control unit is arranged upstream of an air flow path from the suction port to the exhaust fan, and the drive control unit is arranged downstream.
2. The autonomous robot according to claim 1, wherein the battery is arranged in the center and the arithmetic and control unit is arranged around the battery.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006111500A JP2007283419A (en) | 2006-04-14 | 2006-04-14 | Autonomous robot |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016150412A (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-22 | 本田技研工業株式会社 | Robot |
WO2018008385A1 (en) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | Groove X株式会社 | Autonomous robot |
CN110543120A (en) * | 2019-08-29 | 2019-12-06 | 南京禹智智能科技有限公司 | Indoor self-monitoring robot and monitoring method thereof |
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