JP4401558B2 - 人型ロボット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、人型ロボットの頭部に関し、特に視覚手段を内蔵した人型ロボットの頭部に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の人型ロボットにおいて、パン方向(垂直軸回り)とチルト方向(水平軸回り)との運動を行う支持台上にITVカメラを載置してなる視覚装置を胴体上に固定すると共に、その視野角範囲が透明のアクリル樹脂などで形成されたカバーによって視覚装置の全体を覆ったものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記従来の構成によると、カバーにおける視野角範囲の部分は一般に曲面とされるが、アクリル樹脂を用いて曲面の厚さを均一に成型することは困難なため、アクリル樹脂製のカバーを胴体に固定し、このカバー内に設けたカメラで撮像すると、透過光の屈折率が視線の移動と共に変化してしまい、画像に歪みが生ずることを避けられなかった。
【0004】
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、その主な目的は、視線移動に伴う画像歪みの発生を防止することができるように改良された人型ロボットの頭部を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明による人型ロボットの頭部は、首部(6)に対して垂直軸周りに回動自在に結合された第1の支持台(8)と、水平軸周りに回動自在に前記第1の支持台に結合された第2の支持台(17)と、前記第2の支持台に取り付けられた視覚手段(実施の形態中のカメラ18)と、前記第1の支持台および前記第2の支持台を駆動するための駆動手段と、前記第2の支持台に一体的に結合され、前記第1、第2の支持台と前記駆動手段と前記視覚手段との全体を覆うフルフェースヘルメット形状のカバー(2)とを有する人型ロボットの頭部であり、前記駆動手段は、前記第1の支持台を前記首部に対して垂直軸周りに駆動する第1ロータリーアクチュエータ(11)と、前記第2の支持台を前記第1の支持台に対して水平軸周りに駆動する第2ロータリーアクチュエータ(14)とにより構成され、前記第1ロータリーアクチュエータと前記第2ロータリーアクチュエータの双方が、前記フルフェースヘルメット形状のカバー内に配置され、前記カバーは視覚手段の前方に位置する部分を透明樹脂によるシールド部(24)として構成されている。
【0006】
このようにすれば、視覚手段と頭部とが一体動作となるので、視線の動きと頭部の動きとが常に一致することとなる。従って、頭部、特にシールド部を透明アクリル樹脂で形成した場合でも、透明アクリル樹脂の厚さの不均一に基因する画像歪みを生ずる心配がない。
【0007】
また、本発明によるロボットの頭部は、好ましくは、上記の構成に加えて、前記シールド部の内側に前記カバーと一体結合されたバイザー(4)が設けられ、前記バイザーの内側に前記視覚手段が配置され、前記バイザーには前記前記視覚手段の受光孔(実施の形態中のレンズ部23)と略同径の孔(5)が設けられている。これにより、受光部のみを外方へ露出させることができるので、カメラの撮像部に迷光が進入することを防止し得る。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【0009】
図1は、本発明が適用される人型ロボットの上半身を示している。このロボット1は、フルフェースのヘルメット様の形態をなす頭部2が胴体3上に載置されている。そして頭部2の前面を覆うバイザー4に設けられた孔5から、カメラのレンズ部のみが覗いている。
【0010】
図2〜図4を参照してロボット1の頭部2についてさらに詳しく説明する。
【0011】
頭部2を支持する首部6は、胴体3に固定される。この首部6は、その軸線を垂直方向に延在させており、その上端には、ラジアル、スラスト、及びモーメント荷重を支持する軸受7を介して第1支持台8が垂直軸回りで回動自在に支持されている。そして、さらにその上には、大径コグドプーリ9が回転不能に固着されている。
【0012】
第1支持台8は、一対の垂直部8Vとこれらの下端同士を連結する水平部8Hとからなり、水平部8Hに上記の軸受7が設けられている。そしてその後部に一体結合されたブラケット10上に、例えば減速機付き電動機などのような第1ロータリーアクチュエータ11が固定されている。なお、第1支持台8における一対の垂直部8Vの上端同士間もプレート8Pで連結されており、その上面にロータリーアクチュエータ用の制御回路(図示せず)などが載置される。
【0013】
第1ロータリーアクチュエータ11の出力軸には、小径コグドプーリ12が固着されている。この小径コグドプーリ12と上記大径コグドプーリ9との間には、無端コグドベルト13が巻き掛けられている。これにより、第1ロータリーアクチュエータ11を駆動すると、小径コグドプーリ12が大径コグドプーリ9の周囲を公転することとなり、これによって第1支持台8が首部6を中心に回転することとなる。この回転角度は、例えば第1ロータリーアクチュエータ11の出力軸と一体回転するロータリーエンコーダなどの出力によって制御される。
【0014】
第1支持台8における正面から向かって左側の垂直部8Vの内面には、第1ロータリーアクチュエータ11と実質的に同一構造の第2ロータリーアクチュエータ14が、その軸線を水平方向に延在させた状態で固定されている。また両方の垂直部8Vには、第2ロータリーアクチュエータ14の軸線と平行をなす一対の支持軸15が、それぞれラジアル軸受16をもって同一軸線上に枢着されている。そしてこれら一対の支持軸15の内端同士間には、第2支持台17が固定されている。この第2支持台17の前面には、左右一対のカメラ18が取り付けられている。
【0015】
正面から向かって左側の支持軸15と第2ロータリーアクチュエータ14の出力軸との間は、前記第1ロータリーアクチュエータ11と同様に、径違いのコグドプーリ19・20と無端コグドベルト21とで相互に連結されており、第2ロータリーアクチュエータ14を駆動すると、第2支持台17が水平方向に延在する支持軸15を中心に回動するようにされている。
【0016】
一対の支持軸15の外端には、頭部2を支持するためのステー22がそれぞれ固着されている。そしてステー22には、頭部2が固定されている。すなわち、第2支持台17と頭部2とが支持軸15回りについて一体的に回動するようにされている。
【0017】
そして前記した通り、カメラ18のレンズ部23のみが覗く孔5が設けられたバイザー4で頭部2の前側が覆われ、さらにその前面に、例えば透明のアクリル樹脂で曲面に形成されたシールド24が設けられている。
【0018】
さて、上記の如き構成のロボット1の頭部2においては、第1ロータリーアクチュエータ11を駆動すると、第1支持台8が垂直軸回りで回動する。これにより、カメラ18はパン方向にその視線を移動させる。そして第2ロータリーアクチュエータ14を駆動すると、第2支持台17が水平軸回りで回動し、カメラ18の視線はチルト方向について移動する。これら第1、第2両支持台8・17の回動運動を適宜に連動させることにより、カメラ18の視線をパン、チルトの両方向について自由に移動させることができる。ここで、頭部2は第2支持台17と実質的に一体をなしているので、頭部2に一体結合された透明アクリル樹脂からなるシールド24の部分も視線の向きと同一方向を向くように運動する。
【0019】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明の請求項1の構成によれば、視覚手段としてのカメラと頭部のシールドとが一体動作となるので、アクリル樹脂製シールド上における視線の通る部位が変動しないことから、アクリル樹脂部分の厚さの不均一に基因する画像歪みを生ぜずに済み、視線精度を向上する上に大きな効果が得られる。
【0020】
そして請求項2の構成によれば、受光孔(レンズ)のみを外方へ露出させることができるので、撮像部への迷光進入を防止することが可能となり、画像データの精度を向上する上に大きな効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される人型ロボットの上半身の斜視図
【図2】本発明による頭部の一部切除して示す正面図
【図3】本発明による頭部の左側面図
【図4】本発明による頭部の一部切除して示す背面図
【符号の説明】
1 ロボット
2 頭部
4 バイザー
5 孔
8 第1支持台
11 第1ロータリーアクチュエータ
14 第2ロータリーアクチュエータ
17 第2支持台
18 カメラ
22 ステー
23 レンズ部
Claims (2)
- 首部に対して垂直軸周りに回動自在に結合された第1の支持台と、
水平軸周りに回動自在に前記第1の支持台に結合された第2の支持台と、
前記第2の支持台に取り付けられた視覚手段と、
前記第1の支持台および前記第2の支持台を駆動するための駆動手段と、
前記第2の支持台に一体的に結合され、前記第1、第2の支持台と前記駆動手段と前記視覚手段との全体を覆うフルフェースヘルメット形状のカバーとを有する人型ロボットの頭部であり、
前記駆動手段は、前記第1の支持台を前記首部に対して垂直軸周りに駆動する第1ロータリーアクチュエータと、前記第2の支持台を前記第1の支持台に対して水平軸周りに駆動する第2ロータリーアクチュエータとにより構成され、前記第1ロータリーアクチュエータと前記第2ロータリーアクチュエータの双方が、前記フルフェースヘルメット形状のカバー内に配置され、
前記カバーは視覚手段の前方に位置する部分を透明樹脂によるシールド部として構成されている人型ロボットの頭部。 - 前記シールド部の内側に前記カバーと一体結合されたバイザーが設けられ、前記バイザーの内側に前記視覚手段が配置され、前記バイザーには前記前記視覚手段の受光孔と略同径の孔が設けられることを特徴とする請求項1に記載の人型ロボットの頭部。
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