JP4237118B2 - ロボット装置及びロボット装置の制御方法 - Google Patents
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Description
第1の問題は、頭部の上下回転(上下開閉を含む)、左右回転では十分な表現力を生み出せず、ロボット装置の感情表現が限られるという点である。その一つの理由は、ロボット装置の頭部を水平方向と垂直方向に回転運動させるだけでは、人間の感情表現で言えば、いわゆる首をすくめるような表現が出来ないからである。例えば、人間の感情表現にある、恥ずかしいため首をすくめてキョロキョロするという動きは、頭部の上下運動と頭部の左右回転運動を組み合わせた表現となってくるが、通常の頭部の左右回転、上下回転だけでは実現できない。また、別の理由としては、複数の運動を単に組み合わせて動作させた場合では、容易に動作が推測できてしまう問題がある。このような動作による表現は、上述の玩具の分野では十分であっても、ロボット装置の分野では、その性質上、ギミックな動作を行わせたい場合があるため、複数の単一動作又は組み合わせ動作を別々に行うことが必要である。
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
図1は、この実施例のロボット装置頭部内の機械的構成の一例を示す斜視図である。まず、この例のロボット装置頭部の垂直方向の上下回転運動機構について説明する。ロボット装置の頭部1は、ヘッドブラケット2に固定され、ヘッドブラケット2はモータブラケットH3に固定されたシャフト4を軸として、上下方向に回転運動ができるように支持されている。モータブラケットH3の両側にはポスト8が取り付けられており、水平方向の左右に回転する回転台U9に連結されて固定されている。ヘッドブラケット2にはギアH5が固定されており、モータH6からの回転運動エネルギがギア列H7を介してギアH5に伝えられることによって、頭部1は回転台U9に対して垂直方向の上下に回転運動することができる。
まず、ロボット装置頭部の上下回転運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部1を下方に回転させる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ31は、ロボット装置の頭部1の上下回転角度が所定のα゜の範囲でモータH6を回転させるようにドライバH32に指令する。これを受けてドライバH32は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段H33により指定されたα゜の範囲の回転角度を検出するまでモータH6を回転させ、ロボット装置の頭部1を上位プログラムから発せられた指定の位置で固定する。ロボット装置の頭部1の上下回転角度がα゜の範囲では、スプリング14のバネの復元力(付勢力)でクランプL13a、クランプU13bは互いの連結軸を中心として伸びた状態にあり、回転台U9及びロボット装置の頭部1はクランプL13a、クランプU13bの可動範囲内で上方に持ち上げられたままで、上下運動はせずに所定の位置にとどまり、上述のように上下回転運動のみ行う。
図5は、この実施例の機械的構成を示す斜視図である。この実施例における垂直方向の上下回転運動機構は、実施例1と同様であり、容易に類推可能なので、その機械的な構成については説明を省略する。
次に、ロボット装置頭部の水平方向の左右回転運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部1を、停止している角度位置から左又は右に回転させる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ31は、上位プログラムから指定された所定の回転角度A゜の範囲の角度までモータN16を回転させるようにドライバN34に指令する。これを受けてドライバN34は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段N35によりギアN12等の左右の回転位置が指定された回転角度を検出するまでモータN16を回転させ、ギアN12を上位プログラムから発せられた指定の角度位置で固定する。所定の回転角度A゜の範囲では、ピン12aは、インナースライダ18に施された溝部18aの水平部分上を摺動して、ロボット装置の頭部1は上下運動の上方に位置を維持し、水平方向の左右に回転運動する。ロボット装置の頭部1は、ギアN12に固定されているので、ギアN12と連動して回転し、ロボット装置の頭部1も上位プログラムから発せられた指定の角度位置に固定される。
図9は、この実施例の機械的構成を示す斜視図であって、アウタースライダ19の一部を切り取った斜視図である。この実施例における垂直方向の上下回転運動機構は、実施例1と同様であり、容易に類推可能なので、その機械的構成については説明を省略する。
次に、ロボット装置頭部の水平方向の左右回転運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部1を所定の回転角度位置から左又は右に回転させる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ31は、上位プログラムからの指定された所定の回転角度A゜の範囲の角度までモータN16を回転させるように、ドライバN34に指令する。これを受けてドライバN34は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段N35により、ギアN12等の左右の回転位置が指定された回転角度を検出するまでモータN16を回転させ、ギアN12を上位プログラムから発せられた指定の角度位置で固定する。所定の回転角度A゜の範囲では、ピン12aはアウタースライダ19に施された溝部19aの水平部分上を摺動して、ロボット装置の頭部1は上下運動の上方に位置を維持し、水平方向の左右に回転運動する。ロボット装置の頭部1は、ギアN12に固定されているので、ギアN12と連動して回転し、ロボット装置の頭部1も上位プログラムから発せられた指定の角度位置に固定される。
図13は、この実施例のロボット装置頭部内の機械的構成を示す斜視図である。この実施例における垂直方向の上下回転運動機構は、実施例1と同様であり、容易に類推可能なので、その機械的な構成については説明を省略する。
次に、ロボット装置頭部の水平方向の左右回転運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部1を所定の回転角度位置から左又は右に回転させる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ31は、上位プログラムから指定された所定の回転角度A゜の範囲の角度までモータN16を回転させるようにドライバN34に指令する。これを受けてドライバN34は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段N35により、ギアN12等の左右の回転位置が指定された回転角度を検出するまでモータN16を回転させ、ロボット装置の頭部1を上位プログラムから発せられた指定の角度位置で固定する。所定の回転角度A゜の範囲では、回転台b21bは、上方又は下方のいずれかの位置を保ち続けながら、連動して水平方向に左右回転する。ロボット装置の頭部1は、回転台b21bに支持されているので連動して回転し、ロボット装置の頭部1も上位プログラムから発せられた指定の左右の角度位置に固定される。
図16はこの実施例のロボット装置頭部1内の機械的構成を示す斜視図である。この実施例における垂直方向の上下回転運動機構は、実施例1と同様であり、容易に類推可能なので、その機械的な構成については説明を省略する。
次に、ロボット装置頭部の水平方向の左右回転運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部1の左右回転角度がA゜の範囲では、サイドスプリング26のバネの復元力でサイドクランク25は伸び、ロボット装置の頭部1は、上方に位置する。ロボット装置の頭部1を下げる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ31は、上位プログラムから指定された所定の回転角度A゜の範囲の角度までモータN16を回転させるようにドライバN34に指令する。これを受けてドライバN34は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段N35により、ギア回転台24等の左右の回転位置が指定された回転角度を検出するまでモータN16を回転させ、ロボット装置の頭部1を上位プログラムから発せられた指定の角度位置で固定する。所定の回転角度A゜の範囲では、回転台24は、スプリング26の復原力により上方の位置を保ちながら水平方向に左右回転する。ロボット装置の頭部1は、回転台24に支持されているので連動して水平方向の左右に回転し、上位プログラムから発せられた指定の左右の角度位置に固定される。
1a リブ(押圧部材)
5 ギアH(伝達手段)
6 モータH(アクチュエータ)
7 ギア列(伝達手段)
8 ポスト(支持部材)
8a ピン(係合突起部)
9 回転台U(第1の回転台)
10 回転台L(第2の回転台)
12 ギアN(伝達手段、第3の回転台)
12a ピン(係合突起部)
13a クランプL(伸縮支持構造体)
13b クランプU(伸縮支持構造体)
14 スプリング(付勢部材)
15 ベアリングブラケット(基台)
16 モータN(アクチュエータ)
17 ギア列(伝達手段)
18 インナースライダ(円筒状構造体)
18a 溝部
19 アウタースライダ(円筒状構造体)
19a 溝部
20 スライドピース(傾斜台)
21a 回転台a(第4の回転台)
21b 回転台b(第5の回転台)
21c 長穴部
22 上方ストッパ
23 下方ストッパ
24 回転台(第6の回転台)
25 サイドクランク(伸縮支持構造体)
26 サイドスプリング(付勢部材)
27 サイドストッパ(押圧部材)
31 コントローラ(制御手段)
Claims (9)
- 第1のアクチュエータとその駆動力を伝える第1の伝達手段とからなり、頭部を水平方向に回転させる第1の駆動手段と、
第2のアクチュエータとその駆動力を伝える第2の伝達手段とからなり、前記頭部を垂直方向に回転させる第2の駆動手段とを備えるロボット装置において、
前記第1又は第2のアクチュエータの駆動により、前記頭部が所定の水平方向回転角度又は所定の垂直方向回転角度を越えると、前記第1又は第2のアクチュエータの駆動エネルギーの一部を前記頭部の上下運動に変換する運動変換機構と、
前記頭部を水平方向又は垂直方向にのみ回転させるときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度未満又は前記所定の垂直方向回転角度未満となるように前記第1又は第2の駆動手段を制御すると共に、前記頭部を水平方向又は垂直方向の回転を伴いながら上下運動させたいときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度又は前記所定の垂直方向回転角度を越えるように前記第1又は第2の駆動手段を制御する制御手段とを、備えてなることを特徴とするロボット装置。 - 前記運動変換機構が、前記頭部を垂直方向に回転可能に支持して水平方向に回転する第1の回転台と、前記第1の回転台とこれに平行な第2の回転台とに固定されて前記第1の回転台を付勢部材により上方に付勢しつつ下方へ移動可能に支持する伸縮支持構造体と、前記頭部に設けられ、前記頭部の前記所定の垂直方向回転角度を越える所定の角度範囲において前記伸縮支持構造体を下方に押し下げる押圧部材とを有してなることを特徴とする請求項1記載のロボット装置。
- 前記運動変換機構が、頭部を支持し係合突起部を有する支持部材を固定するか又は頭部を支持する支持部材を固定し係合突起部を有する第3の回転台と、基台に固定されて前記係合突起部を溝部で摺動可能に支持して前記第3の回転台を水平方向に回転可能に支持する円筒状構造体を有してなり、前記溝部が前記所定の水平方向回転角度を越える所定の角度範囲において傾斜していることを特徴とする請求項1記載のロボット装置。
- 前記円筒状構造体が、前記第3の回転台の中心部の孔に回転可能に嵌め込まれ、前記係合突起部が前記第3の回転台に中心軸に向けて設けられ、前記溝部が前記円筒状構造体の外周面に設けられていることを特徴とする請求項3記載のロボット装置。
- 前記第3の回転台が、前記円筒状構造体の内周側に回転可能に嵌め込まれ、前記係合突起部が前記第3の回転台の中心軸から外側に向けて設けられ、前記溝部が前記円筒状構造体の内周面に設けられていることを特徴とする請求項3記載のロボット装置。
- 前記運動変換機構が、頭部を支持し水平回転方向に倣う円弧形状の長穴部を有する第4の回転台と、前記第4の回転台を載せてアクチュエータにより水平方向に回転する第5の回転台と、前記第5の回転台に固定され回転方向の一部に傾斜面を有して前記長穴部に入り込む傾斜台と、前記第4の回転台を所定の回転角度で回転を停止させるストッパとを有してなり、前記第4の回転台は前記所定の回転角度の範囲内で前記第5の回転台と共に回転し、前記第5の回転台が前記所定の回転角度を越えて所定の角度範囲で回転すると前記第4の回転台が前記ストッパで停止されて前記長穴部の回転方向の縁部が前記傾斜台を摺動して前記第4の回転台が上方又は下方に移動することを特徴とする請求項1記載のロボット装置。
- 前記ストッパが前記所定の回転角度範囲の両端に設けられ、一方のストッパは上方に位置する第4の回転台を停止させて下方に前記傾斜台上を摺動させ、他方のストッパは下方に位置する第4の回転台を停止させて上方に前記傾斜台上を摺動させるものであることを特徴とする請求項6記載のロボット装置。
- 前記運動変換機構が、頭部を付勢部材により上方に付勢しつつ下方へ移動可能に支持する伸縮支持構造体と、前記伸縮支持構造体を固定して水平方向に回転する第6の回転台と、該第6の回転台に対応して設けられ、前記第6の回転台が所定の回転角度範囲を越えて所定の角度範囲に回転する時、前記伸縮支持構造体を下方に押し下げる、押圧部材とを、有してなることを特徴とする請求項1記載のロボット装置。
- 第1のアクチュエータとその駆動力を伝える第1の伝達手段とからなり、頭部を水平方向に回転させる第1の駆動手段と、
第2のアクチュエータとその駆動力を伝える第2の伝達手段とからなり、前記頭部を垂直方向に回転させる第2の駆動手段と、
前記第1又は第2のアクチュエータの駆動により、前記頭部が所定の水平方向回転角度又は所定の垂直方向回転角度を越えると、前記第1又は第2のアクチュエータの駆動エネルギーの一部を前記頭部の上下運動に変換する運動変換機構とを備えるロボット装置の制御方法であって、
前記頭部を水平方向又は垂直方向にのみ回転させるときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度未満又は前記所定の垂直方向回転角度未満となるように前記第1又は第2の駆動手段を制御すると共に、前記頭部を水平方向又は垂直方向の回転を伴いながら上下運動させたいときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度又は前記所定の垂直方向回転角度を越えるように前記第1又は第2の駆動手段を制御することを特徴とするロボット装置の制御方法。
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JP2004244472A JP4237118B2 (ja) | 2004-08-24 | 2004-08-24 | ロボット装置及びロボット装置の制御方法 |
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