JP2022126892A - ロボット - Google Patents
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Abstract
【課題】可動部に重量のある材料を用いなくても可動部の重量不足を解消できる、ロボットを提供する。【解決手段】ロボット1は、可動部10を備える。可動部10は、支持体20と、可動体30と、アクチュエータ40と、バッテリ50とを有する。アクチュエータ40は、支持体20と可動体30とを連結するソフトアクチュエータ41を含み、支持体20に対して可動体30を動かす。バッテリ50は、支持体20と可動体30との少なくとも一方に保持され、アクチュエータ40に電力を供給する。【選択図】図1
Description
本開示は、ロボットに関し、特に、バッテリを備えるロボットに関する。
特許文献1は、二足歩行ロボットを開示する。特許文献1の二足歩行ロボットは、上体(胴体)、一対の脚体、一対の腕体、及び頭部を具備する人型のロボットである。特許文献1では、ロボットの動作用電源としての蓄電装置(バッテリ)が、その重心点が、蓄電装置を除去してロボットを直立姿勢状態とした場合におけるロボットの重心点よりも前方側に存するようにロボットの上体の蓄電装置搭載部に搭載される。
このようなロボットにおいて、一対の脚体及び一対の腕体(可動部)の重量が不足すると、ロボットの動作の安定性が悪くなる。そのため、可動部には、ある程度の重量があることが求められる。しかし、単に、可動部に重量のある材料を用いるとロボット全体が重くなってしまい、ロボットのエネルギー効率が悪化してしまう。
課題は、可動部に重量のある材料を用いなくても可動部の重量不足を解消できる、ロボットを提供することである。
本開示の一態様は、ロボットであって、可動部を備える。前記可動部は、支持体と、可動体と、アクチュエータと、バッテリとを有する。前記アクチュエータは、前記支持体と前記可動体とを連結するソフトアクチュエータを含み前記支持体に対して前記可動体を動かすように構成される。前記バッテリは、前記支持体と前記可動体との少なくとも一方に保持され前記アクチュエータに電力を供給するように構成される。
本開示の態様によれば、可動部に重量のある材料を用いなくても可動部の重量不足を解消できる、という効果を奏する。
(1)実施形態
(1-1)概要
図1は、本実施形態のロボット1を示す。ロボット1は、可動部10を備える。可動部10は、支持体20と、可動体30と、アクチュエータ40と、バッテリ50とを有する。アクチュエータ40は、支持体20と可動体30とを連結するソフトアクチュエータ41を含み、支持体20に対して可動体30を動かす。バッテリ50は、支持体20と可動体30との少なくとも一方に保持され、アクチュエータ40に電力を供給する。
(1-1)概要
図1は、本実施形態のロボット1を示す。ロボット1は、可動部10を備える。可動部10は、支持体20と、可動体30と、アクチュエータ40と、バッテリ50とを有する。アクチュエータ40は、支持体20と可動体30とを連結するソフトアクチュエータ41を含み、支持体20に対して可動体30を動かす。バッテリ50は、支持体20と可動体30との少なくとも一方に保持され、アクチュエータ40に電力を供給する。
本実施形態のロボット1では、可動部10のアクチュエータ40に電力を供給するバッテリ50を、可動部10に設けている。そのため、バッテリ50の分だけ可動部10の重量を増すことができる。したがって、本実施形態のロボット1によれば、可動部10に重量のある材料を用いなくても可動部10の重量不足を解消できる。また、本実施形態のロボット1では、アクチュエータ40は、ソフトアクチュエータ41を含んでいる。ソフトアクチュエータ41は、従来からロボットの駆動によく用いられている電動モータでは実現できない様々な制御が実現可能になる。ソフトアクチュエータ41は、電動モータよりも軽量であるものの、本実施形態のロボット1では、上述したように、バッテリ50が可動部10にあるため、ソフトアクチュエータ41の分の重量の低下を、バッテリ50の分だけ補うことが可能である。
(1-2)詳細
以下、本実施形態のロボット1について図1~図5を参照して説明する。ロボット1は、図1に示すように、二足歩行ロボットである。特に、ロボット1は、人型のロボットである。ロボット1は、複数(本実施形態では4つ)の可動部10と、胴部11と、頭部12と、一対の手部13(13L,13R)と、一対の足部14(14L,14R)とを備える。
以下、本実施形態のロボット1について図1~図5を参照して説明する。ロボット1は、図1に示すように、二足歩行ロボットである。特に、ロボット1は、人型のロボットである。ロボット1は、複数(本実施形態では4つ)の可動部10と、胴部11と、頭部12と、一対の手部13(13L,13R)と、一対の足部14(14L,14R)とを備える。
胴部11は、人体の胴に相当する部分である。胴部11は、左右一対の肩関節機構と、左右一対の股関節機構と、首関節機構とを備える。
頭部12は、人体の頭に相当する部分である。頭部12は、胴部11の首関節機構に連結されている。
複数の可動部10は、一対の第1可動部10(101L,101R)と、一対の第2可動部10(102L,102R)とを含む。
一対の第1可動部101L,101Rは、人体の腕に相当する部分である。つまり、一対の第1可動部101L,101Rは一対の腕部を構成する。特に、第1可動部101Lは、人体の左腕に相当する部分であり、胴部11の左の肩関節機構に連結されている。第1可動部101Rは、人体の右腕に相当する部分であり、胴部11の右の肩関節機構に連結されている。
一対の第2可動部102L,102Rは、人体の脚に相当する部分である。つまり、一対の第2可動部102L,102Rは一対の脚部を構成する。特に、第2可動部102Lは、人体の左脚に相当する部分であり、胴部11の左の股関節機構に連結されている。第2可動部102Rは、人体の右脚に相当する部分であり、胴部11の右の股関節機構に連結されている。
一対の手部13(13L,13R)は、人体の手に相当する部分である。特に、手部13Lは、人体の左手に相当する部分であり、第1可動部101Lの先端に連結されている。手部13Rは、人体の右手に相当する部分であり、第1可動部101Rの先端に連結されている。
一対の足部14(14L,14R)は、人体の足に相当する部分である。特に、足部14Lは、人体の左足に相当する部分であり、第2可動部102Lの先端に連結されている。足部14Rは、人体の右足に相当する部分であり、第2可動部102Rの先端に連結されている。
図2は、本実施形態のロボット1の回路ブロック図を示す。ロボット1は、電気回路要素として、全体制御部2と、センサシステム3と、通信部4とを備える。
全体制御部2は、ロボット1の全体的な制御を実行するように構成される。より詳細には、全体制御部2は、複数の可動部10、胴部11、頭部12、一対の手部13、及び一対の足部14を制御し、ロボット1により所望の動作を実現する。ロボット1による動作は、例えば、第1可動部101L,101Rによる動作(人が手で行う作業等)、及び、第2可動部102L,102Rによる動作(歩行動作)を含み得る。歩行動作については、ゼロモーメントポイント(zero moment point:ZMP)を利用した制御を行ってよい。全体制御部2は、例えば、1以上のプロセッサ(マイクロプロセッサ)と1以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。つまり、1以上のプロセッサが1以上のメモリに記憶された1以上のプログラム(アプリケーション)を実行することで、全体制御部2として機能する。プログラムは、ここでは全体制御部2のメモリに予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。
センサシステム3は、ロボット1の制御に利用可能な情報を取得するためのシステムである。センサシステム3は、ロボット1の周囲の情報を取得するためのセンサを含み得る。ロボット1の周囲の情報は、ロボット1の周囲の物体に関する情報であり得る。例えば、センサシステム3は、イメージセンサ、超音波センサ、赤外線センサを含み得る。センサシステム3は、ロボット1自身の状態に関する情報を取得するためのセンサを含む。ロボット1自身の状態に関する情報は、複数の可動部10、胴部11、頭部12、一対の手部13及び一対の足部14の位置、及び、複数の可動部10、胴部11、頭部12、一対の手部13及び一対の足部14にかかる荷重及びモーメントを含み得る。例えば、センサシステム3は、加速度センサ、角速度センサを含み得る。
通信部4は、通信インターフェースである。特に、通信部4は、外部装置に接続可能な通信インターフェースであり、通信ネットワークを通じた通信を行う機能を有する。これにより、ロボット1は、通信ネットワークを通じて外部装置と通信可能である。なお、通信部4の通信プロトコルは、周知の様々な有線及び無線通信規格から選択され得る。
次に、可動部10について図3~図5を参照して更に詳細に説明する。なお、ロボット1において、一対の第1可動部101L,101Rは人体の腕に相当する部分であり、一対の第2可動部102L,102Rは人体の脚に相当する部分であるという差異はあるが、このような差異は主に腕や脚の形状や寸法における差異である。複数の可動部10(101L,101R,102L,102R)は、機構的には、いずれも同様の構成を有している。そのため、以下では、第1可動部101Rについて説明をする。また、以下では、説明の簡略化のため、第1可動部101Rを単に可動部10ということがある。
可動部10は、図3及び図4に示すように、支持体20と、可動体30と、アクチュエータ40と、バッテリ50とを備える。更に、可動部10は、図2に示すように、駆動部60と、制御部70と、電気接続部80とを備える。また、可動部10は、第1及び第2外殻91,92を備える。
支持体20は、主に、可動体30をベースに対して支持するための部材である。本実施形態では、ベースは、胴部11である。支持体20は、剛体である。支持体20は、剛性を有する材料(例えば、金属材料、樹脂材料、カーボン等)で形成される。支持体20は、可動部10において、骨格を構成する。特に、支持体20は、内骨格としての機能を持つ。支持体20は、図3及び図4に示すように、本体部21と、第1連結部22と、第2連結部23とを備える。本体部21は、長さのある円形の筒状である。本体部21の中心軸(本実施形態では、本体部21の長さ軸に一致する)が、支持体20の主軸A20である。支持体20の主軸A20は、ロボット1の制御において、支持体20の動き及び向きの基準として用いられる軸である。本体部21の内部には、駆動部60が収容される。第1連結部22及び第2連結部23は、本体部21の長さ軸の両端部にある。第1連結部22は、可動部10を胴部11に接続するための部位である。本実施形態では、第1連結部22は、球形である。よって、可動部10は、ボールジョイント機構によって胴部11に接続可能である。第2連結部23は、支持体20と可動体30とを互いに連結するための部位である。本実施形態では、第2連結部23は、球形の軸受けである。よって、支持体20と可動体30とはボールジョイント機構により連結可能である。
可動体30は、主に、対象物に対して力を加えるための部位である。可動体30は、剛体である。可動体30は、剛性を有する材料(例えば、金属材料、樹脂材料、カーボン等)で形成される。可動体30は、可動部10において、骨格を構成する。特に、可動体30は、内骨格としての機能を持つ。可動体30は、図3及び図4に示すように、本体部31と、第1連結部32と、第2連結部33とを備える。本体部31は、長さのある棒状である。本体部31の中心軸(本実施形態では、本体部31の長さ軸に一致する)が、可動体30の主軸A30である。可動体30の主軸A30は、ロボット1の制御において、可動体30の動き及び向きの基準として用いられる軸である。第1連結部32及び第2連結部33は、本体部31の長さ軸の両端部にある。第1連結部32は、支持体20と可動体30とを互いに連結するための部位である。本実施形態では、第1連結部32は、支持体20の第2連結部23に嵌る球形である。よって、支持体20と可動体30とはボールジョイント機構により連結可能である。これによって、可動体30は、少なくとも所定の回転軸の周りに回動可能に支持体20に連結される。所定の回転軸は、支持体20の本体部21の主軸A20に直交する方向(図3では紙面に直交する方向)を想定している。第2連結部33は、ロボット1の末端部を可動部10に接続するための部位である。本実施形態では、第2連結部33は、球形である。よって、可動部10には、ボールジョイント機構によって末端部が接続可能である。本実施形態では、ロボット1の末端部は、一対の手部13(13L,13R)と、一対の足部14(14L,14R)とである。よって、第1可動部101Lの場合には、手部13Lが末端部として第2連結部33に接続される。また、第1可動部101Rの場合には、手部13Rが末端部として第2連結部33に接続される。同様に、第2可動部102Lの場合には、足部14Lが末端部として第2連結部33に接続される。また、第2可動部102Lの場合には、足部14Lが末端部として第2連結部33に接続される。
アクチュエータ40は、支持体20に対して可動体30を動かすための装置(システム)である。本実施形態では、支持体20と可動体30とは互いに連結されており、アクチュエータ40は、支持体20と可動体30との連結部分(第2連結部23及び第1連結部32)を基準として可動体30を動かすように構成される。
本実施形態では、アクチュエータ40は、支持体20と可動体30とを連結する複数(図示例では2つ)のソフトアクチュエータ41(411,412)を含む。ソフトアクチュエータ411,412は、回転軸(可動体30の支持体20に対する回転軸)に直交する平面において、支持体20の主軸A20の両側にある一対のソフトアクチュエータである。ソフトアクチュエータ41は、物理的又は化学的エネルギーにより材料自体が変形することによって動力を生じる装置である。ソフトアクチュエータ41に利用される材料は、一般に、軽量で柔軟である。ソフトアクチュエータ41は、人工筋肉ともいわれることがある。本実施形態では、ソフトアクチュエータ41は、電力の供給に応じて伸縮するように構成されている。特に、ソフトアクチュエータ41は、電力の供給が開始されると縮み、電力の供給が停止されると伸びるように構成されている。ソフトアクチュエータ41に利用される材料の例としては、ゴム、導電性ポリマー、イオン導電性、熱収縮繊維状ポリマー、形状記憶合金、カーボンナノチューブ、磁性ゲル、ナノバイオマシン等が挙げられる。
また、アクチュエータ40は、第1固定具42と、第2固定具43とを更に含む。第1固定具42は、支持体20に固定される。第1固定具42は、支持体20の本体部21の第1連結部22側に位置する。第2固定具43は、可動体30に固定される。第2固定具43は、可動体30の本体部31の第1連結部32側に位置する。ソフトアクチュエータ411,412は、第1固定具42と第2固定具43との間に接続される。より詳細には、ソフトアクチュエータ411,412の各々は長さ軸の両端で第1固定具42及び第2固定具43に接続される。このように、アクチュエータ40は、可動体30よりも支持体20よりに設けられているから、可動部10において、支持体20を含む部位(支持体20側の部位)の重さをアクチュエータ40の分だけ増やすことができる。これによって、支持体20に対して可動体30を移動させる際に、支持体20を含む部位が安定しやすくなる。また、人間の腕で例えると、腕先にある程度重量がある方がトルクを生み出しやすく、大きな仕事を行うことができる(つまり、仕事量を大きくできる)。ただし、可動部10自身の重量だけでなく可動部10で物を持つという動作まで想定した場合、可動部10の先だけを重くすると可動部10の動作が不安定になりやすい。そのため、可動部10の先に行くほど軽くなるような設計が好ましい。
アクチュエータ40では、ソフトアクチュエータ411,412はそれぞれ支持体20の外側にある。よって、支持体20は、ソフトアクチュエータ411,412の間にある。ここで、ソフトアクチュエータ411,412はそれぞれの長さ軸が支持体20の主軸A20と平行である。これによって、ソフトアクチュエータ411,412は、支持体20の主軸A20に沿った方向に沿って伸縮することになる。つまり、ソフトアクチュエータ411,412は、支持体20の主軸A20に沿った方向を所定方向として伸縮可能である。なお、ソフトアクチュエータ411,412はそれぞれの長さ軸が支持体20の主軸A20と厳密な意味で平行である必要はなく、おおむね平行と考えられる範囲であってよい。更に言えば、ソフトアクチュエータ41の伸縮方向が、主軸A20に沿う方向の成分を有していればよい。また、ソフトアクチュエータ411,412同士も必ずしも平行である必要はなく、それぞれの伸縮方向が主軸A20に沿う方向の成分を有していればよい。要するに、アクチュエータ40では、複数のソフトアクチュエータ41は、可動部10が対応する人体の部位の筋肉の配置と同様に配置されていてよい。
バッテリ50は、アクチュエータ40に電力を供給するための装置(システム)である。バッテリ50は、二次電池で構成される。二次電池の例としては、リチウムイオンバッテリ(LiB)が挙げられる。本実施形態では、二次電池として、可撓性を有するリチウムイオンバッテリが用いられている。バッテリ50は、支持体20と可動体30との少なくとも一方に保持されてよい。本実施形態では、バッテリ50は、支持体20に保持される。この場合には、可動部10において、支持体20を含む部位の重さをバッテリ50の分だけ増やすことができる。これによって、支持体20に対して可動体30を移動させる際に、支持体20を含む部位が安定しやすくなる。
バッテリ50は、図3~図5に示すように、円筒状である。バッテリ50は、支持体20の本体部21に巻かれている。これによって、バッテリ50は、支持体20と一体に設けられている。これによって、バッテリ50の配置が簡単になる。更に、バッテリ50は、図3及び図4に示すように、ソフトアクチュエータ41(411,412)と支持体20との間にある。更に言えば、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41(411,412)と支持体20の主軸A20との間にある。また、ソフトアクチュエータ41が伸縮する所定方向(支持体20の主軸A20に沿った方向)に直交する面内においては、図5に示すように、バッテリ50は、複数のソフトアクチュエータ411,412で囲まれた空間にある。なお、複数のソフトアクチュエータで囲まれた空間とは、一対のソフトアクチュエータの間の空間を含み得る。更に、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41の変位範囲外にある。つまり、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41の伸縮によってソフトアクチュエータ41が変位した場合でも、ソフトアクチュエータ41に接触しないように配置されている。よって、バッテリ50とソフトアクチュエータ41との干渉を低減できる。
駆動部60は、アクチュエータ40を駆動するための装置(システム)である。駆動部60は、バッテリ50からアクチュエータ40に供給する電力を調整する機能を有する。駆動部60は、従来周知のスイッチング電源等により実現可能である。駆動部60は、制御部70からの駆動信号に応じてアクチュエータ40のソフトアクチュエータ411,412に供給する電力をそれぞれ調整可能である。つまり、駆動部60は、制御部70からの駆動信号に応じてアクチュエータ40のソフトアクチュエータ411,412に供給する電力を制御して、ソフトアクチュエータ411,412を伸縮させ、これによって、支持体20に対して可動体30を移動させる。
ここで、図3及び図4を参照して、可動部10の動作について簡単に説明する。図3は、可動体30が支持体20に対して基準位置にある状態を示す。基準位置では、可動体30の主軸A30が支持体20の主軸A20に一致している。ここでは、駆動部60からソフトアクチュエータ411に電力を供給せずにソフトアクチュエータ412に電力を供給することで、可動体30を基準位置に位置させている。可動体30を基準位置から移動させるには、ソフトアクチュエータ411に供給する電力を増やし、ソフトアクチュエータ412に供給する電力を減らせばよい。これによって、図4に示すように、ソフトアクチュエータ411が縮み、ソフトアクチュエータ411が伸びる。その結果、可動体30が可動体30と支持体20との連結部位を基準として移動する。つまり、可動体30の主軸A30が支持体20の主軸A20に対して傾くことになる。そして、可動体30を基準位置に戻すには、ソフトアクチュエータ411に供給する電力を減らし、ソフトアクチュエータ412に供給する電力を増やせばよい。これによって、図3に示すように、ソフトアクチュエータ411が伸び、ソフトアクチュエータ411が縮む。その結果、可動体30が可動体30と支持体20との連結部位を基準として移動し、基準位置に戻る。
制御部70は、駆動部60を制御するための装置(システム)である。制御部70は、全体制御部2からの制御信号に応じて、駆動部60に駆動信号を与える。本実施形態では、制御部70は、無線通信可能に全体制御部2に接続されている。このようにすれば、制御部70を全体制御部2に接続するための電気配線が不要になり、ロボット1の省配線化が図れる。
電気接続部80は、バッテリ50の充電のための装置(システム)である。電気接続部80は、外部装置から与えられる電力によって、バッテリ50の充電を行う。本実施形態では、電気接続部80は、非接触給電によって外部装置から電力を受け取ることができるようになっている。このようにすれば、電気接続部80を外部装置に接続するための電気配線が不要になり、ロボット1の省配線化が図れる。
第1外殻91は、支持体20の保護のための部材である。第1外殻91は、支持体20、アクチュエータ40、及びバッテリ50を覆うように構成される。ここで、支持体20の第1連結部22及び第2連結部23は、第1外殻91から外部に露出している。第1外殻91は、筒型である。本実施形態では、第1外殻91は、ソフトアクチュエータ41より硬い部材である。つまり、第1外殻91は、ソフトアクチュエータ41の材料より硬い材料で形成されている。なお、本実施形態では、第1外殻91内に、制御部70及び電気接続部80が収容されている。
第2外殻92は、可動体30の保護のための部材である。第2外殻92は、可動体30を覆うように構成される。ここで、可動体30の第1連結部32及び第2連結部33は、第2外殻92から外部に露出している。第2外殻92は、筒型である。本実施形態では、第2外殻92は、ソフトアクチュエータ41より硬い部材である。つまり、第2外殻92は、ソフトアクチュエータ41の材料より硬い材料で形成されている。
このように、本実施形態のロボット1では、複数の可動部10がそれぞれバッテリ50を備えている。そして、複数の可動部10それぞれのバッテリ50は、ロボット1の重量分布が胴部11の左右方向において分散するように配置されている。つまり、ロボット1の重量分布が胴部11の中心に集中せずに、胴部11の左右方向に分散するように、バッテリ50が配置されることが好ましい。本実施形態では、ロボット1は人型ロボットであるので、ロボット1が直立姿勢である場合を基準として、複数の可動部10のバッテリ50の位置が調整されている。特に、ロボット1は、一対の腕部をそれぞれ構成する一対の第1可動部101L,101Rと、一対の脚部をそれぞれ構成する一対の第2可動部102L,102Rとを含んでいる。そして、各可動部101L,101R,102L,102Rがバッテリ50を有している。したがって、本実施形態のロボット1によれば、すべてのバッテリ50が胴部11に配置されている場合に比べて、ロボット1の重量分布が胴部11の左右方向において分散することになる。これによって、ロボット1の重量バランスを改善できる。特に、ロボット1の重量分布を人の重量分布に近付けることが可能となり、二足歩行の安定性の向上が期待できる。例えば、ロボット1の重量分布が胴部11に集中している構成では、ロボット1の重心は胴部11に偏重することになる。この場合には、ロボット1の姿勢を変えたときの重心に掛かるトルクが大きくなり安定性が乏しくなる。これに対して本実施形態では、ロボット1の重量分布が胴部11の左右方向に分散することで胴部11への偏重を低減させることができる。これによりロボット1が様々な姿勢を取ったとしてもロボット1の重心に掛かるトルクを小さくすることができ、安定性が向上する。このように、ロボット1の重量分布を人体に近付けることで、人体が取り得る姿勢をロボット1が安定して再現することが可能になる。
また、人体では、四肢(左右両腕及び左右両脚)は先に行くほど軽い。よって、左右両腕に対応する第1可動部101L,101Rの各々は、支持体20を含む部位(上腕に対応する部位)が、可動体30を含む部位(前腕に対応する部位)よりも重くなるように構成されている。更に、左右両脚に対応する第2可動部102L,102Rの各々は、支持体20を含む部位(大腿に対応する部位)が、可動体30を含む部位(下腿に対応する部位)より重くなるように構成されている。つまり、可動部10の重量バランスは、人体の四肢の重量バランスに似せて設定されている。本実施形態では、支持体20を含む部位(上腕又は大腿に対応する部位)は、支持体20、アクチュエータ40、バッテリ50、制御部70、電気接続部80、及び第1外殻91で構成されている。可動体30を含む部位(前腕又は下腿に対応する部位)は、可動体30及び第2外殻92で構成されている。本実施形態では、バッテリ50を、可動体30を含む部位ではなく支持体20を含む部位に含めているから、支持体20及び可動体30自体の重さを変えなくても、支持体20を含む部位を、可動体30を含む部位よりも重くすることが可能である。
更に、人体では、下肢のほうが上肢よりも重い。よって、第1可動部101L,101Rの各々は、第2可動部102L,102Rの各々よりも軽い。より詳しくは、第2可動部102L,102Rの各々の可動体30を含む部位(下腿に対応する部位)は、第1可動部101L,101Rの各々の支持体20を含む部位(上腕に対応する部位)よりも重い。更に、人体では、胴体(胴、腹、腰を含む部位)が大腿よりも重い。よって、ロボット1において、胴部11は、第2可動部102L,102Rの各々の支持体20を含む部位(大腿に対応する部位)よりも重い。これによって、ロボット1の重量分布を人体に更に近付けることができ、人体が取り得る姿勢をロボット1がより安定して再現することが可能になる。
(2)変形例
本開示の実施形態は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。
本開示の実施形態は、上記実施形態に限定されない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。
(2-1)変形例1
図6は、変形例1の可動部10Aを示す。可動部10Aは、バッテリ50の位置が、可動部10と異なる。可動部10Aでは、バッテリ50が、支持体20に収容されている。より詳細には、バッテリ50は、支持体20の本体部21に収容されている。これによって、バッテリ50の保護が図れる。更に、バッテリ50は、支持体20に一体に設けられているから、バッテリ50の配置が簡単になる。更に、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41が伸縮する所定方向(支持体20の主軸A20に沿った方向)に直交する面内において、複数のソフトアクチュエータ411,412で囲まれた空間にある。
図6は、変形例1の可動部10Aを示す。可動部10Aは、バッテリ50の位置が、可動部10と異なる。可動部10Aでは、バッテリ50が、支持体20に収容されている。より詳細には、バッテリ50は、支持体20の本体部21に収容されている。これによって、バッテリ50の保護が図れる。更に、バッテリ50は、支持体20に一体に設けられているから、バッテリ50の配置が簡単になる。更に、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41が伸縮する所定方向(支持体20の主軸A20に沿った方向)に直交する面内において、複数のソフトアクチュエータ411,412で囲まれた空間にある。
(2-2)変形例2
図7は、変形例2の可動部10Bを示す。可動部10Bは、バッテリ50の形状が、可動部10と異なる。可動部10Bでは、バッテリ50は支持体20の本体部21を円筒状ではなく、板状である。バッテリ50は、支持体20の外面に固定されている。これによって、バッテリ50は、支持体20と一体に設けられている。また、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41(411,412)と支持体20との間にある。更に、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41と支持体20の主軸A20との間にある。また、ソフトアクチュエータ41が伸縮する所定方向(支持体20の主軸A20に沿った方向)に直交する面内においては、バッテリ50は、複数のソフトアクチュエータ411,412で囲まれた空間にある。変形例2から明らかなように、バッテリ50は必ずしも円筒状である必要はない。そのため、バッテリ50にはフレキシブルLiB以外の種々のバッテリを利用可能である。また、バッテリ50は、二次電池ではなく、一次電池であってもよいし、太陽電池、燃料電池その他の電池であってよい。
図7は、変形例2の可動部10Bを示す。可動部10Bは、バッテリ50の形状が、可動部10と異なる。可動部10Bでは、バッテリ50は支持体20の本体部21を円筒状ではなく、板状である。バッテリ50は、支持体20の外面に固定されている。これによって、バッテリ50は、支持体20と一体に設けられている。また、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41(411,412)と支持体20との間にある。更に、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41と支持体20の主軸A20との間にある。また、ソフトアクチュエータ41が伸縮する所定方向(支持体20の主軸A20に沿った方向)に直交する面内においては、バッテリ50は、複数のソフトアクチュエータ411,412で囲まれた空間にある。変形例2から明らかなように、バッテリ50は必ずしも円筒状である必要はない。そのため、バッテリ50にはフレキシブルLiB以外の種々のバッテリを利用可能である。また、バッテリ50は、二次電池ではなく、一次電池であってもよいし、太陽電池、燃料電池その他の電池であってよい。
(2-3)変形例3
図8は、変形例3の可動部10Cを示す。可動部10Cは、バッテリ50の位置が、可動部10と異なる。可動部10Cでは、バッテリ50は、可動体30に保持される。バッテリ50は、可動体30の本体部31に巻かれている。これによって、バッテリ50は、可動体30と一体に設けられている。この場合には、可動部10Cにおいて、可動体30を含む部位(可動体30側の部位)の重さをバッテリ50の分だけ増やすことができる。これによって、可動体30により対象物に加える力を向上させることができる。
図8は、変形例3の可動部10Cを示す。可動部10Cは、バッテリ50の位置が、可動部10と異なる。可動部10Cでは、バッテリ50は、可動体30に保持される。バッテリ50は、可動体30の本体部31に巻かれている。これによって、バッテリ50は、可動体30と一体に設けられている。この場合には、可動部10Cにおいて、可動体30を含む部位(可動体30側の部位)の重さをバッテリ50の分だけ増やすことができる。これによって、可動体30により対象物に加える力を向上させることができる。
なお、変形例3においても、変形例1と同様に、バッテリ50を可動体30に収容してよい。より詳細には、バッテリ50は、可動体30の本体部31に収容されてよい。更に、変形例3においても、バッテリ50は、板状であってよい。この場合、バッテリ50は、可動体30の外面に固定されてよい。
(2-4)変形例4
図9は、変形例4の可動部10Dを示す。可動部10Dは、バッテリ50及びアクチュエータ40の位置が、可動部10と異なる。アクチュエータ40は、可動部10と同様に、ソフトアクチュエータ411,412、第1固定具42、及び第2固定具43を有する。ここで、第1固定具42は、可動部10と同様に支持体20に固定される。しかし、第1固定具42は、支持体20の本体部21の第1連結部22側ではなく第2連結部23側に位置する。第2固定具43は、可動部10と同様に可動体30に固定される。しかし、第2固定具43は、可動体30の本体部31の第1連結部32側ではなく第2連結部33側に位置する。ソフトアクチュエータ411,412は、第1固定具42と第2固定具43との間に接続される。より詳細には、ソフトアクチュエータ411,412の各々は長さ軸の両端で第1固定具42及び第2固定具43に接続される。このように、アクチュエータ40は、支持体20よりも可動体30よりに設けられているから、可動部10において、可動体30を含む部位の重さをアクチュエータ40の分だけ増やすことができる。これによって、可動体30により対象物に加える力を向上させることができる。
図9は、変形例4の可動部10Dを示す。可動部10Dは、バッテリ50及びアクチュエータ40の位置が、可動部10と異なる。アクチュエータ40は、可動部10と同様に、ソフトアクチュエータ411,412、第1固定具42、及び第2固定具43を有する。ここで、第1固定具42は、可動部10と同様に支持体20に固定される。しかし、第1固定具42は、支持体20の本体部21の第1連結部22側ではなく第2連結部23側に位置する。第2固定具43は、可動部10と同様に可動体30に固定される。しかし、第2固定具43は、可動体30の本体部31の第1連結部32側ではなく第2連結部33側に位置する。ソフトアクチュエータ411,412は、第1固定具42と第2固定具43との間に接続される。より詳細には、ソフトアクチュエータ411,412の各々は長さ軸の両端で第1固定具42及び第2固定具43に接続される。このように、アクチュエータ40は、支持体20よりも可動体30よりに設けられているから、可動部10において、可動体30を含む部位の重さをアクチュエータ40の分だけ増やすことができる。これによって、可動体30により対象物に加える力を向上させることができる。
また、アクチュエータ40では、ソフトアクチュエータ411,412はそれぞれ可動体30の外側にある。よって、可動体30は、ソフトアクチュエータ411,412の間にある。ここで、ソフトアクチュエータ411,412はそれぞれの長さ軸が可動体30の主軸A30と平行である。これによって、ソフトアクチュエータ411,412は、可動体30の主軸A30に沿った方向に沿って伸縮することになる。つまり、ソフトアクチュエータ411,412は、可動体30の主軸A30に沿った方向を所定方向として伸縮可能である。なお、ソフトアクチュエータ411,412はそれぞれの長さ軸が可動体30の主軸A30と厳密な意味で平行である必要はなく、おおむね平行と考えられる範囲であってよい。更に言えば、ソフトアクチュエータ41の伸縮方向が、主軸A30に沿う方向の成分を有していればよい。
バッテリ50は、変形例3と同様に、可動体30に保持されている。これによって、バッテリ50は、可動体30と一体に設けられている。そのため、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41(411,412)と可動体30との間にある。更に言えば、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41(411,412)と可動体30の主軸A30との間にある。また、ソフトアクチュエータ41が伸縮する所定方向(可動体30の主軸A30に沿った方向)に直交する面内においては、バッテリ50は、複数のソフトアクチュエータ411,412で囲まれた空間にある。更に、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41の変位範囲外にある。つまり、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41の伸縮によってソフトアクチュエータ41が変位した場合でも、ソフトアクチュエータ41に接触しないように配置されている。
なお、変形例4においても、変形例1と同様に、バッテリ50を可動体30に収容してよい。より詳細には、バッテリ50は、可動体30の本体部31に収容されてよい。更に、変形例3においても、バッテリ50は、板状であってよい。この場合、バッテリ50は、可動体30の外面に固定されてよい。
(2-5)変形例5
図10は、変形例5の可動部10Eを示す。可動部10Eは、可動部10の支持体20と異なる支持体20Eを備える。また、可動部10Eは、可動部10の可動体30と異なる可動体30Eを備える。
図10は、変形例5の可動部10Eを示す。可動部10Eは、可動部10の支持体20と異なる支持体20Eを備える。また、可動部10Eは、可動部10の可動体30と異なる可動体30Eを備える。
支持体20Eは、支持体20と同様に骨格を構成するが、外骨格としての機能を持つ。支持体20Eは、剛体である。支持体20Eは、剛性を有する材料で形成される。支持体20Eは、図10に示すように、本体部24と、第1連結部22とを備える。本体部24は、長さのある円形の筒状である。本体部24の長さ軸の第1端部には第1連結部22が設けられており、第2端部には開口が設けられている。本体部24の中心軸(本変形例では、本体部24の長さ軸に一致する)が、支持体20Eの主軸A20である。
可動体30Eは、可動体30と同様に骨格を構成するが、外骨格としての機能を持つ。可動体30は、剛体である。可動体30Eは、剛性を有する材料で形成される。可動体30Eは、図10に示すように、本体部34と、第2連結部33とを備える。本体部34は、長さのある円形の筒状である。本体部34の長さ軸の第1端部には開口が設けられており、第2端部には第2連結部33が設けられている。本体部34の中心軸(本変形例では、本体部34の長さ軸に一致する)が、可動体30Eの主軸A30である。
支持体20Eと可動体30Eとは、連結部93によって互いに連結されている。連結部93は、筒状である。連結部93は、可動体30Eの長さ軸の第2端部側の開口の縁と支持体20Eの長さ軸の第1端部側の開口の縁とを連結する。連結部93は、可撓性を有している。そのため、可動体30Eを支持体20Eに対して動かすことができるようになっている。連結部93は、例えば、蛇腹の筒状である。なお、連結部93は、単なる可撓性を有するフィルム等であってもよい。また、連結部93は、省略可能である。
本変形例では、支持体20Eの本体部24と可動体30Eの本体部34と連結部93で構成される空間内に、アクチュエータ40及びバッテリ50が収容される。また、駆動部60、制御部70、及び電気接続部80も、支持体20Eの本体部24と可動体30Eの本体部34と連結部93で構成される空間内に適宜収容される。
アクチュエータ40は、可動部10と同様に、複数(図示例では2つ)のソフトアクチュエータ41(411,412)と、第1固定具42と、第2固定具43とを含む。第1固定具42は、支持体20Eに固定される。第1固定具42は、支持体20Eの本体部24の長さ軸の第1端部側(つまり、可動体30Eとは反対側)に位置する。第2固定具43は、可動体30Eに固定される。第2固定具43は、可動体30Eの本体部34の長さ軸の第1端部側(つまり、支持体20E側)に位置する。ソフトアクチュエータ411,412は、第1固定具42と第2固定具43との間に接続される。より詳細には、ソフトアクチュエータ411,412の各々は長さ軸の両端で第1固定具42及び第2固定具43に接続される。このように、アクチュエータ40は、可動体30Eよりも支持体20Eよりに設けられているから、可動部10Eにおいて、支持体20Eを含む部位の重さをアクチュエータ40の分だけ増やすことができる。これによって、支持体20Eに対して可動体30Eを移動させる際に、支持体20Eを含む部位が安定しやすくなる。
更に、アクチュエータ40では、ソフトアクチュエータ411,412はそれぞれ支持体20Eの内側にある。ここで、ソフトアクチュエータ411,412はそれぞれの長さ軸が支持体20Eの主軸A20と平行である。これによって、ソフトアクチュエータ411,412は、支持体20Eの主軸A20に沿った方向に沿って伸縮することになる。つまり、ソフトアクチュエータ411,412は、支持体20Eの主軸A20に沿った方向を所定方向として伸縮可能である。
バッテリ50は、支持体20Eに保持される。この場合には、可動部10Eにおいて、支持体20Eを含む部位の重さをバッテリ50の分だけ増やすことができる。これによって、支持体20Eに対して可動体30Eを移動させる際に、支持体20Eを含む部位が安定しやすくなる。
バッテリ50は、支持体20Eの主軸A20上に配置されている。よって、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41(411,412)と支持体20Eの主軸A20との間にある。また、ソフトアクチュエータ41が伸縮する所定方向(支持体20Eの主軸A20に沿った方向)に直交する面内においては、バッテリ50は、複数のソフトアクチュエータ411,412で囲まれた空間にある。更に、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41の変位範囲外にある。
本変形例では、支持体20E及び可動体30Eは、ロボット1において、外骨格を構成する。したがって、支持体20E及び可動体30Eによって、ソフトアクチュエータ41及びバッテリ50の保護が可能となる。
なお、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41(411,412)と支持体20Eとの間にあってもよい。例えば、バッテリ50は、支持体20Eの本体部24の内面において、ソフトアクチュエータ41と対向する部位に固定されてもよい。
また、変形例3のように、バッテリ50は、可動体30Eに保持されてもよい。更に、変形例4のように、アクチュエータ40は、支持体20Eよりも可動体30Eよりに設けられてもよい。この場合に、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41(411,412)と可動体30Eの主軸A30との間にあってもよい。また、ソフトアクチュエータ41が伸縮する所定方向(可動体30Eの主軸A30に沿った方向)に直交する面内においては、バッテリ50は、複数のソフトアクチュエータ411,412で囲まれた空間にあってよい。あるいは、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41(411,412)と可動体30Eとの間にあってもよい。例えば、バッテリ50は、可動体30Eの本体部34の内面において、ソフトアクチュエータ41と対向する部位に固定されてもよい。なお、バッテリ50が可動体30Eに保持される場合でも、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41の変位範囲外にあるとよい。
(2-6)変形例6
図11は、変形例6の可動部10Fを示す。可動部10Fは、ソフトアクチュエータ41の数が可動部10と異なる。可動部10Fは、3つのソフトアクチュエータ41を備える。3つのソフトアクチュエータ41は、それぞれの長さ軸が支持体20の主軸A20と平行である。3つのソフトアクチュエータ41は、支持体20の主軸A20に沿った方向を所定方向として伸縮可能である。3つのソフトアクチュエータ41は、支持体20の主軸A20の周りに配置されている。より詳細には、3つのソフトアクチュエータ41は、支持体20の主軸A20を囲うように配置されている。そして、バッテリ50は、支持体20の本体部21に巻かれている。これによって、バッテリ50は、支持体20と一体に設けられている。そのため、バッテリ50は、図11に示すように、ソフトアクチュエータ41と支持体20との間にある。更に言えば、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41と支持体20の主軸A20との間にある。また、ソフトアクチュエータ41が伸縮する所定方向(支持体20の主軸A20に沿った方向)に直交する面内においては、バッテリ50は、3つのソフトアクチュエータ41で囲まれた空間にある。
図11は、変形例6の可動部10Fを示す。可動部10Fは、ソフトアクチュエータ41の数が可動部10と異なる。可動部10Fは、3つのソフトアクチュエータ41を備える。3つのソフトアクチュエータ41は、それぞれの長さ軸が支持体20の主軸A20と平行である。3つのソフトアクチュエータ41は、支持体20の主軸A20に沿った方向を所定方向として伸縮可能である。3つのソフトアクチュエータ41は、支持体20の主軸A20の周りに配置されている。より詳細には、3つのソフトアクチュエータ41は、支持体20の主軸A20を囲うように配置されている。そして、バッテリ50は、支持体20の本体部21に巻かれている。これによって、バッテリ50は、支持体20と一体に設けられている。そのため、バッテリ50は、図11に示すように、ソフトアクチュエータ41と支持体20との間にある。更に言えば、バッテリ50は、ソフトアクチュエータ41と支持体20の主軸A20との間にある。また、ソフトアクチュエータ41が伸縮する所定方向(支持体20の主軸A20に沿った方向)に直交する面内においては、バッテリ50は、3つのソフトアクチュエータ41で囲まれた空間にある。
ソフトアクチュエータ41の数は2に限定されず、3又は4以上であってもよい。特に、可動体30を支持体20に対して複数の回転軸の周りにそれぞれ回転可能とするためには、回転軸の数に応じた数のソフトアクチュエータ41が必要になる。あるいは、ソフトアクチュエータ41の数は1つであってもよい。上記実施形態の可動部10の場合には、一対のソフトアクチュエータ41の一方を、ばねに置き換えることも可能である。
(2-7)その他の変形例
一変形例では、ロボット1は、必ずしも人型ロボットである必要はない。例えば、ロボット1は、必ずしも頭部12を有している必要はない。また、ロボット1は、二足歩行ロボットであってもよいが、そうでなくてもよい。つまり、ロボット1の移動機構は二足歩行に限定されず、四足歩行であってもよいし、車輪等であってもよい。また、ロボット1は移動機構を有していなくてもよい。ロボット1は、組立てロボット等の据え置きされるロボットであってもよい。要するに、ロボット1は、必ずしも複数の可動部10を有している必要はなく、少なくとも一つの可動部10を有していればよい。また、ロボット1は、それ自体が何らかの作業を行う自律型のロボットに限らず、人が着用する形態のロボット(パワーアシストロボット、パワーアシストスーツ)であってもよい。よって、可動部10の構成部材(支持体20、可動体30、アクチュエータ40、及びバッテリ50等)の形状及び寸法は、ロボット1の構成に応じて適宜変更される。また、図2に示すロボット1の電気回路要素もあくまで一例であって、ロボット1の構成に応じて適宜変更される。
一変形例では、ロボット1は、必ずしも人型ロボットである必要はない。例えば、ロボット1は、必ずしも頭部12を有している必要はない。また、ロボット1は、二足歩行ロボットであってもよいが、そうでなくてもよい。つまり、ロボット1の移動機構は二足歩行に限定されず、四足歩行であってもよいし、車輪等であってもよい。また、ロボット1は移動機構を有していなくてもよい。ロボット1は、組立てロボット等の据え置きされるロボットであってもよい。要するに、ロボット1は、必ずしも複数の可動部10を有している必要はなく、少なくとも一つの可動部10を有していればよい。また、ロボット1は、それ自体が何らかの作業を行う自律型のロボットに限らず、人が着用する形態のロボット(パワーアシストロボット、パワーアシストスーツ)であってもよい。よって、可動部10の構成部材(支持体20、可動体30、アクチュエータ40、及びバッテリ50等)の形状及び寸法は、ロボット1の構成に応じて適宜変更される。また、図2に示すロボット1の電気回路要素もあくまで一例であって、ロボット1の構成に応じて適宜変更される。
一変形例では、支持体20は、直線的な形状ではなく、湾曲した形状であってもよい。支持体20が湾曲していることで、衝撃を分散しやすくなるから、可動部10の耐久性の向上が図れる。なお、支持体20の湾曲の程度は、適宜設定可能であるが、人型ロボットである場合には、可動部10が対応する部位の骨格に基づいて決定され得る。支持体20が湾曲した形状である場合、支持体20の主軸A20は、支持体20の両端間を結ぶ直線によって定義され得る。また、支持体20は、人体の骨格と同様に、複数の部材により構成され得る。例えば、支持体20は、略平行に配置される複数(例えば2つ)の棒状の部材により構成され得る。この場合であっても、支持体20全体としての両端間を結ぶ直線によって、主軸A20が定義され得る。
一変形例では、可動体30は、直線的な形状ではなく、湾曲した形状であってもよい。可動体30が湾曲していることで、衝撃を分散しやすくなるから、可動部10の耐久性の向上が図れる。なお、可動体30の湾曲の程度は、適宜設定可能であるが、人型ロボットである場合には、可動部10が対応する部位の骨格に基づいて決定され得る。可動体30が湾曲した形状である場合、この場合、可動体30の主軸A30は、可動体30の両端間を結ぶ直線によって定義され得る。また、可動体30は、人体の骨格と同様に、複数の部材により構成され得る。例えば、可動体30は、略平行に配置される複数(例えば2つ)の棒状の部材により構成され得る。この場合であっても、可動体30全体としての両端間を結ぶ直線によって、主軸A30が定義され得る。
一変形例では、支持体20及び可動体30の一方が内骨格を構成し、支持体20及び可動体30の他方が外骨格を構成してもよい。つまり、必ずしも、支持体20と可動体30との両方が内骨格か外骨格を構成しなければならないわけではない。
一変形例では、アクチュエータ40は、第1固定具42と第2固定具43との一方が、滑車を備える構造であってよい。この場合、ソフトアクチュエータ411,412とは一端同士が連結される。つまり、アクチュエータ40の構造は、実施形態に構造に限定されずに、従来周知の種々の構造から採用され得る。
上記実施形態では、ソフトアクチュエータ41は、電力の供給が開始されると縮み、電力の供給が停止されると伸びるように構成されている。一変形例では、ソフトアクチュエータ41は、電力の供給が開始されると伸び、電力の供給が停止されると縮むように構成されてもよい。また、ソフトアクチュエータ41は、電圧又は電流の向きに応じて伸縮してよい。例えば、ソフトアクチュエータ41は、正と負の一方の電圧又は電流に応じて伸び、他方の電圧又は電流に応じて縮むように構成されてもよい。
一変形例では、第1外殻91は、ソフトアクチュエータ41より柔らかい部材であってよい。つまり、第1外殻91は、ソフトアクチュエータ41の材料より柔らかい材料で形成されていてよい。この場合、ソフトアクチュエータ41を緩衝材として利用できる。つまり、ソフトアクチュエータ41によって保護が図れる。なお、この観点からすれば、第1外殻91は必須ではない。また、第2外殻92は、ソフトアクチュエータ41より柔らかい部材であってよい。つまり、第2外殻92は、ソフトアクチュエータ41の材料より柔らかい材料で形成されていてよい。この場合、ソフトアクチュエータ41を緩衝材として利用できる。つまり、ソフトアクチュエータ41によって保護が図れる。なお、この観点からすれば、第2外殻92は必須ではない。
一変形例では、複数の可動部10のバッテリ50は、互いに電気的に独立していてもよい。あるいは、複数の可動部10のうちの2以上の可動部10のバッテリ50が電気的に接続されて、電力を相互に融通できてもよい。
上記実施形態では、基準位置において、ソフトアクチュエータ411に電力を供給せずにソフトアクチュエータ412に電力を供給している。しかし、アクチュエータ40は、ソフトアクチュエータ411,412ともに電力が供給されなくても、可動体30が基準位置にあるように調整されていてもよい。
(3)態様
上記実施形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。以下では、実施形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。
上記実施形態及び変形例から明らかなように、本開示は、下記の態様を含む。以下では、実施形態との対応関係を明示するためだけに、符号を括弧付きで付している。
第1の態様は、ロボット(1)であって、可動部(10,101L,101R,102L,102R;10A~10F)を備える。前記可動部(10,101L,101R,102L,102R;10A~10F)は、支持体(20;20E)と、可動体(30;30E)と、アクチュエータ(40)と、バッテリ(50)とを有する。前記アクチュエータ(40)は、前記支持体(20;20E)と前記可動体(30;30E)とを連結するソフトアクチュエータ(41,411,412)を含み前記支持体(20;20E)に対して前記可動体(30;30E)を動かすように構成される。前記バッテリ(50)は、前記支持体(20;20E)と前記可動体(30;30E)との少なくとも一方に保持され前記アクチュエータ(40)に電力を供給するように構成される。この態様によれば、可動部(10,101L,101R,102L,102R;10A~10F)に重量のある材料を用いなくても可動部(10,101L,101R,102L,102R;10A~10F)の重量不足を解消できる。
第2の態様は、第1の態様に基づくロボット(1)である。第2の態様では、前記バッテリ(50)は、前記ソフトアクチュエータ(41,411,412)と前記支持体(20;20E)又は前記可動体(30;30E)との間にある。この態様によれば、バッテリ(50)の保護が図れる。
第3の態様は、第1又は第2の態様に基づくロボット(1)である。第3の態様では、前記バッテリ(50)は、前記ソフトアクチュエータ(41,411,412)と前記支持体(20;20E)の主軸(A20)又は前記可動体(30;30E)の主軸(A30)との間にある。この態様によれば、バッテリ(50)の保護が図れる。
第4の態様は、第1~第3の態様のいずれか一つに基づくロボット(1)である。第4の態様では、前記バッテリ(50)は、前記支持体(20;20E)又は前記可動体(30;30E)と一体に設けられる。この態様によれば、バッテリ(50)の配置が簡単になる。
第5の態様は、第1~第4の態様のいずれか一つに基づくロボット(1)である。第5の態様では、前記アクチュエータ(40)は、複数の前記ソフトアクチュエータ(41,411,412)を含む。前記複数のソフトアクチュエータ(41,411,412)は、所定方向に沿って伸縮する。前記バッテリ(50)は、前記所定方向に直交する面内において、前記複数のソフトアクチュエータ(41,411,412)で囲まれた空間にある。この態様によれば、バッテリ(50)の保護が図れる。
第6の態様は、第1~第5の態様のいずれか一つに基づくロボット(1)である。第6の態様では、前記ソフトアクチュエータ(41,411,412)は、前記支持体(20;20E)と前記可動体(30;30E)との少なくとも一方の外側にある。この態様によれば、ソフトアクチュエータ(41,411,412)によりバッテリ(50)の保護が図れる。
第7の態様は、第1~第5の態様のいずれか一つに基づくロボット(1)である。第7の態様では、前記ソフトアクチュエータ(41,411,412)は、前記支持体(20;20E)と前記可動体(30;30E)との少なくとも一方の内側にある。この態様によれば、支持体(20;20E)と可動体(30;30E)との少なくとも一方によりバッテリ(50)の保護が図れる。
第8の態様は、第1~第7の態様のいずれか一つに基づくロボット(1)である。第8の態様では、複数の前記可動部(10;10A~10F)を備える。この態様によれば、可動部(10,101L,101R,102L,102R;10A~10F)に重量のある材料を用いなくても可動部(10;10A~10F)の重量不足を解消できる。
第9の態様は、第8の態様に基づくロボット(1)である。第9の態様では、前記ロボット(1)は、胴部(11)と、歩行用の一対の脚部(102L,102R)とを更に備える。前記複数の可動部(10,101L,101R,102L,102R;10A~10F)それぞれのバッテリ(50)は、前記ロボット(1)の重量分布が前記胴部(11)の左右方向において分散するように配置される。この態様によれば、ロボット(1)の重量分布を人体に更に近付けることができ、人体が取り得る姿勢をロボット(1)が安定して再現することが可能になる。
第10の態様は、第9の態様に基づくロボット(1)である。第10の態様では、前記ロボット(1)は、一対の腕部(101L,101R)を更に備える。前記複数の可動部(10,101L,101R,102L,102R;10A~10F)は、一対の第1可動部(101L,101R)と、一対の第2可動部(102L,102R)とを含む。前記一対の第1可動部(101L,101R)は、前記一対の腕部(101L,101R)をそれぞれ構成する。前記一対の第2可動部(102L,102R)は、前記一対の脚部(102L,102R)をそれぞれ構成する。この態様によれば、ロボット(1)の重量分布を人体に更に近付けることができ、人体が取り得る姿勢をロボット(1)がより安定して再現することが可能になる。
第11の態様は、第9又は第10の態様に基づくロボット(1)である。第11の態様では、前記複数の可動部(10)の各々では、前記支持体(20;20E)を含む部位が、前記可動体(30;30E)を含む部位よりも重い。この態様によれば、ロボット(1)の重量分布を人体に更に近付けることができ、人体が取り得る姿勢をロボット(1)がより安定して再現することが可能になる。
第12の態様は、第10の態様に基づくロボット(1)である。第12の態様では、前記一対の第1可動部(101L,101R)及び前記一対の第2可動部(102L,102R)の各々では、前記支持体(20;20E)を含む部位が、前記可動体(30;30E)を含む部位よりも重い。前記一対の第2可動部(102L,102R)の各々の前記支持体(20;20E)を含む部位は、前記一対の第1可動部(101L,101R)の各々の前記支持体(20;20E)を含む部位よりも重い。前記胴部(11)は、前記一対の第2可動部(102L,102R)の各々の前記支持体(20;20E)を含む部位よりも重い。この態様によれば、ロボット(1)の重量分布を人体に更に近付けることができ、人体が取り得る姿勢をロボット(1)がより安定して再現することが可能になる。
第13の態様は、第1~第12の態様のいずれか一つに基づくロボット(1)である。第13の態様では、前記ソフトアクチュエータ(41,411,412)は、前記ソフトアクチュエータ(41,411,412)より硬い部材では覆われていない。この態様によれば、ソフトアクチュエータ(41,411,412)を緩衝材として利用できる。
第14の態様は、第1~第13の態様のいずれか一つに基づくロボット(1)である。第14の態様では、前記バッテリ(50)は、前記ソフトアクチュエータ(41,411,412)の変位範囲外にある。この態様によれば、バッテリ(50)とソフトアクチュエータ(41,411,412)との干渉を低減できる。
第15の態様は、第1~第14の態様のいずれか一つに基づくロボット(1)である。第15の態様では、前記支持体(20;20E)及び前記可動体(30;30E)は、剛体である。この態様によれば、ロボット(1)の作業効率の向上が図れる。
1 ロボット
10,10A~10F 可動部
101L、101R 腕部(可動部)
102L、102R 脚部(可動部)
11 胴部
20,20E 支持体
23 第2連結部(連結部分)
A20 主軸
30,30E 可動体
32 第1連結部(連結部分)
A30 主軸
40 アクチュエータ
41,411,412 ソフトアクチュエータ
50 バッテリ
93 連結部
10,10A~10F 可動部
101L、101R 腕部(可動部)
102L、102R 脚部(可動部)
11 胴部
20,20E 支持体
23 第2連結部(連結部分)
A20 主軸
30,30E 可動体
32 第1連結部(連結部分)
A30 主軸
40 アクチュエータ
41,411,412 ソフトアクチュエータ
50 バッテリ
93 連結部
Claims (15)
- 可動部を備え、
前記可動部は、支持体と、可動体と、前記支持体と前記可動体とを連結するソフトアクチュエータを含み前記支持体に対して前記可動体を動かすアクチュエータと、前記支持体と前記可動体との少なくとも一方に保持され前記アクチュエータに電力を供給するバッテリとを有する、
ロボット。 - 前記バッテリは、前記ソフトアクチュエータと前記支持体又は前記可動体との間にある、
請求項1のロボット。 - 前記バッテリは、前記ソフトアクチュエータと前記支持体の主軸又は前記可動体の主軸との間にある、
請求項1又は2のロボット。 - 前記バッテリは、前記支持体又は前記可動体と一体に設けられる、
請求項1~3のいずれか一つのロボット。 - 前記アクチュエータは、所定方向に沿って伸縮する複数の前記ソフトアクチュエータを含み、
前記バッテリは、前記所定方向に直交する面内において、前記複数のソフトアクチュエータで囲まれた空間にある、
請求項1~4のいずれか一つのロボット。 - 前記ソフトアクチュエータは、前記支持体と前記可動体との少なくとも一方の外側にある、
請求項1~5のいずれか一つのロボット。 - 前記ソフトアクチュエータは、前記支持体と前記可動体との少なくとも一方の内側にある、
請求項1~5のいずれか一つのロボット。 - 複数の前記可動部を備える、
請求項1~7のいずれか一つのロボット。 - 胴部と、
歩行用の一対の脚部と、
を更に備え、
前記複数の可動部それぞれのバッテリは、前記ロボットの重量分布が前記胴部の左右方向において分散するように配置される、
請求項8のロボット。 - 一対の腕部を更に備え、
前記複数の可動部は、
前記一対の腕部をそれぞれ構成する一対の第1可動部と、
前記一対の脚部をそれぞれ構成する一対の第2可動部と、
を含む、
請求項9のロボット。 - 前記複数の可動部の各々では、前記支持体を含む部位が、前記可動体を含む部位よりも重い、
請求項9又は10のロボット。 - 前記一対の第1可動部及び前記一対の第2可動部の各々では、前記支持体を含む部位が、前記可動体を含む部位よりも重く、
前記一対の第2可動部の各々の前記支持体を含む部位は、前記一対の第1可動部の各々の前記支持体を含む部位よりも重く、
前記胴部は、前記一対の第2可動部の各々の前記支持体を含む部位よりも重い、
請求項10のロボット。 - 前記ソフトアクチュエータは、前記ソフトアクチュエータより硬い部材では覆われていない、
請求項1~12のいずれか一つのロボット。 - 前記バッテリは、前記ソフトアクチュエータの変位範囲外にある、
請求項1~13のいずれか一つのロボット。 - 前記支持体及び前記可動体は、剛体である、
請求項1~14のいずれか一つのロボット。
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- 2019-07-12 JP JP2019130657A patent/JP2022126892A/ja active Pending
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2020
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