專利名稱：機器人用外皮粘附結構及具有該結構的機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及實際存在或虛構的具有動物型、植物型、昆蟲型、觸手型等形態(tài)，在工廠或家庭等以人類為中心的環(huán)境中使用的機器人用外皮粘附結構及具有該結構的機器人。
動物型玩具中有在玩具表面粘接柔軟的布制罩衣的，但是這樣的布制罩衣粘接到機器人上，機器人本體就不能進行保養(yǎng)。而且粘接到機器人本體上的布制罩衣成為相對機器人本體的可動部分的負荷，存在驅動力下降的問題。
作為解決前述問題的手段，本發(fā)明在具有可動部分與固定部分的機器人本體的框架表面，粘附具有柔軟性的可裝卸的外皮。
這樣，給機器人本體的框架表面粘附外皮，框架或機械部件被覆蓋住，結果，給人親近感，也不會損害周圍環(huán)境。而且粘附的外皮可以裝卸，所以進行保養(yǎng)時可以從框架拆卸，隨時容易進行保養(yǎng)。而且外皮具有柔軟性，所以不給可動部分施加負荷，不會導致驅動力下降。
前述具有柔軟性的外皮材料優(yōu)選由布料、毛皮、人造毛皮、海綿、彈性體組成的組合中選擇。這些材料具有適當的彈性，手感好，而且給人以親近感。
前述機器人本體的可動部分粘附具有伸縮性的外皮，固定部分粘附不具有伸縮性的外皮，所以可以減少可動部分的負荷。里的可動部分為例如動物型機器人的四肢關節(jié)部、頭部、尾部。固定部分為例如動物型機器人的軀體部。
前述外皮的內側粘著從機器人本體的框架分離的分離部件，把前述外皮粘附到前述機器人本體的框架時，最好使前述分離部件與前述框架對應的部分結合。這里所說的分離部件為例如動物型機器人的頭部臉部或四肢的腳尖部。通過向外皮內側粘著分離部件，可以防止例如動物型機器人的頭部臉部或四肢腳尖部的外皮滑動。
前述分離部件與前述框架的對應部分的結合，利用從外皮的外側插入的形成前述機器人本體的肢體的一部分的部件，防止該結合脫落，并且最好要做到容易安裝。形成機器人本體的肢體的一部分的部件為，例如動物型機器人四肢腳尖的肉球。
在設置于前述分離部件的可動部分設置連接部件，前述框架上設置驅動前述可動部分的驅動部件，前述分離部件與前述框架對應的部分結合時，最好把前述可動部分的連接部件與前述驅動部件連接。這樣可以使可動部分接近外皮，同時通過連接部件把驅動部件的動力可靠傳遞給可動部分。這里的分離部件的可動部分為，例如動物型機器人的頭部的耳朵、臉部的上下眼皮、下鄂等。
在前述外皮內側利用具有規(guī)定長度的柔性線狀部件安裝別扣，把前述外皮粘附到前述機器人本體的框架時，最好把前述別扣扣合到前述框架對應的扣合部。這樣允許外皮相對于機器人本體的框架的有移動，可以確保外皮移動的靈活性。
在前述框架的表面粘貼具有彈性的襯墊，最好在該襯墊上粘附前述外皮。這樣可以使外皮保持膨脹與彈性，例如使動物型機器人的肢體外形更具有真實感的同時，可以提高抱或撫摸時的觸感。
具有前述構成的外皮粘附結構，特別希望在貓或狐貍等動物型機器人中適用。
圖2為

圖1中機器人本體的分解斜視圖。
圖3為圖2中頭部的放大分解斜視圖。
圖4為圖3中頭部的面罩組件的側面圖。
圖5安裝在圖3的面罩組件上的兩眼副組件，(A)為從斜前方觀察的斜視圖，(B)為從斜后方觀察的斜視圖。
圖6為圖3中兩眼副組件的分解實施圖。
圖7為圖2中腳的分解斜視圖。
圖8(A)表示圖2中腳的組裝狀態(tài)的截面圖，(B)為(A)中8B-8B線截面圖。
圖9為圖1中外皮的分解斜視圖。
圖10為安裝在圖9的表皮上的別扣的斜視圖。
圖11表示把圖10的別扣安裝在軀體部時的狀態(tài)截面圖。
圖12為本發(fā)明中貓型機器人以外的其他實施例，表示撕開后背外皮，且卸下襯墊時的狀態(tài)的機器人本體的透視斜視圖。
圖1表示具有本發(fā)明涉及的外皮粘附結構的貓型機器人。本發(fā)明的外皮粘附結構不限定于貓的形態(tài)，狐貍、狗、鳥類等其他動物型，模仿絲瓜、蘋果等的植物型，青蟲等昆蟲型，章魚、刺球等觸手型機器人或模擬虛構角色的機器人中也可以適用。
圖1的機器人由機器人本體1與外皮2構成。主體1由軀體部3、頭部4、兩前腿部5、兩后腿部6、尾部7構成。軀體部3內具有驅動前述頭部4、兩前腿部5、兩后腿部6及尾部7的沒有圖示的驅動裝置，控制該驅動裝置的控制裝置，和向前述驅動裝置及控制裝置供電的電池。軀體部3被如圖2所示的合成樹脂框架8覆蓋，該框架8形成貓的軀體外表面。在框架8的前后、左右、腹部等5個部分形成有扣合孔9，以便前述外皮2的后述別扣65能夠扣合。
頭部4由形成前頂及臉部的面罩組件10，和形成后頭頂的面罩支座組件11構成。面罩組件10如圖3所示，通過螺釘12可以與面罩支座配件11結合或分離。面罩組件10在形成前頂及臉部外表面的框架13上，安裝了兩耳14、兩眼副組件15、下鄂16。
兩耳14如圖4所示，以連接軸17為中心可以轉動約90度地安裝在框架13上，通過轉動連接軸17可以進行橫躺或直立的狀態(tài)變化。
兩眼副組件15如圖5、圖6所示，具有通過連接軸18連接的一對矩形框架19。連接軸18的兩端粘著操縱桿20。眼球21通過眼安裝座22固定安裝在各框架19上，在該眼安裝座22的兩側安裝通過軸24可以轉動的開閉該眼球21的上下眼皮23a、23b。上下眼皮23a、23b中設置一對突起25。在兩眼球21的底部22與框架19之間，架設有前后方向延伸的滑動軸26，在該滑動軸26上支撐可以滑動的T字形滑動部件27。滑動部件27具有突起28，該突起28與前述連接軸18的操縱桿20連接并可以轉動。而且在滑動部件27的兩端形成有長孔29，該長孔29通過沒有圖示的銷與前述上下眼皮23a、23b的突起25連接。
前述兩眼副組件15安裝在框架13的內側，設置在前述框架13的眼穴30中可以容納前述量眼球21與上下眼皮23a、23b。連接軸18轉動時，操縱桿20與連接軸18一體轉動，滑動部件27在滑動軸26上前后方向滑動，結果，上下眼皮23a、23b可以開閉。
下鄂16如圖4所示，通過軸31安裝在框架13上并可以轉動，通過離開和接近一體形成于框架13上的上鄂32，可以開閉口。在下鄂16的下面形成有扣合槽33。
頭部4的面罩支座組件11，如圖3所示，與前述面罩組件10結合時，具有兩耳驅動部件34，和該面罩組件10的兩耳14的連接軸17(參照圖4)扣合，通過使該連接軸17進行連動而轉動；兩耳驅動部件35，和兩眼副組件15的連接軸18(參照圖5)扣合，通過使該連接軸18進行連動而轉動；和下鄂驅動部件36，扣合在下顎16的扣合槽33(參照圖4)，使該下鄂16進行連動而轉動。另外，面罩支座組件11通過未圖示的驅動部件，相對于軀體部3可以上下、左右轉動。
兩前腿部5如圖2所示，分別由基軸與軀體部3連接并可以轉動的上臂37、與該上臂37的前端連接并可以轉動的前臂38、和與該前臂38的前端連接并可以轉動的貓爪39構成，可以變化成直立狀態(tài)或坐臥狀態(tài)。同樣，兩后腿部6分別由基軸與軀體部3連接并可以轉動的大腿40、與該大腿40的前端連接并可以轉動的小腿41、和與該小腿41的前端連接并可以轉動的貓爪42構成，可以變化成直立狀態(tài)或坐臥狀態(tài)。
兩前腿部5與兩后腿部6的貓爪39、42具有基部43、爪部44及肉球45?；?3的前端具有截面呈U字形的嵌合部46，底面形成矩形的扣合孔47。爪部44由橡膠等具有柔性的材料構成，如圖8所示，后端具有與前述基部43的嵌合部46嵌合的矩形嵌合孔48。而且在爪部44的底面形成有矩形孔49，以便在該爪部44的嵌合孔48嵌合前述基部43的嵌合部46時與該基部43的扣合孔47吻合。肉球45具有截面類似矩形的安裝軸50，當前述爪部44的嵌合孔48上嵌合有前述基部43的嵌合部46時，插入到前述爪部44的孔49與前述基部43的扣合孔47中。安裝軸50通過形成于前端的切口在與軸垂直的橫方向上給付予了彈性。而且在安裝軸50的前端形成扣合前述基部的扣合孔47的邊緣的爪52。
尾部7具有柔軟的結構，基軸安裝在軀體部3的后部，通過適當牽引插通到內部、未圖示的3個金屬線，可以上下左右搖晃。
另一方面，外皮2如圖9所示，由覆蓋前述機器人本體1的軀體部3、兩前腿部5、兩后腿部6及尾部7的事前縫制的主體外皮61與覆蓋頭部4的事前縫制的頭部外皮62構成。外皮2在本實施例中是人造毛皮，但沒有限制于此，也可以由布料、天然毛皮、海綿、彈性體等其他具有柔軟性的材料構成。
主體外皮61具有脖子開口部63、和在軀體部3的腹部對應部分可以通過壓合帶等可以開閉的開口部64，可以利用該開口部64在前述機器人本體1的軀體部3、兩前腿部5、兩后腿部6及尾部7上裝卸。而且開口部64在交換軀體部中容納的電池時可以開閉。
主體外皮61中與機器人本體1的可動部分對應的部分，即頭部、兩前腿部5及兩后腿部6的各關節(jié)部及尾部7的外皮，由在可動方向上具有伸縮性的外皮構成，與此相比，與固定部分對應的部分，即上述各可動部分以外的部分由不具有伸縮性的外皮構成。外皮2的伸縮性可以通過采用構成外皮2的縱向或橫向中至少一個具有一定彈性的纖維材料來保持。
主體外皮61的內面中與前兩腿部5或前后腿部6的爪部44對應的部分，通過預先連接或縫接等來粘接該爪部44。
主體外皮61的內面上，具體來說與設置在機器人本體1的軀體部3的框架8的左右、前后及腹部上的扣合孔9相對應的位置上安裝別扣65。別扣65如圖10、11所示，由頭部66與具有彈性的兩支腿部67構成。頭部66形成使規(guī)定長度的線68插通的孔69。兩支腿部67形成扣合前述扣合孔9內側邊緣的爪70。而且該別扣65通過插通在頭部66的孔69的線68，從該主體外皮61的內面離開規(guī)定距離。
頭部外皮62如圖9所示，具有脖子開口部71與從該開口部71到后頭頂部形成的縫隙72。并覆蓋頭部4的面罩組件10的兩耳14、前頂部、臉部及下鄂16，同時覆蓋面罩支座組件11的后頭頂部。在與兩眼球21相對應的位置形成孔73。而且如圖1所示，在與鼻子對應的位置安裝鼻頭74，在該鼻頭74的斜下方兩側安裝胡須75，在上鄂32與下鄂1 6之間安裝模擬齒、舌、口腔面的口腔部件76。臉部模擬實際貓的臉，整理毛的排列并進行適當的修剪。
頭部外皮62中，與面罩組件10的可動部分對應的部分，即兩耳14的根部、上下眼皮23a、23b及下鄂16的根部由具有伸縮性的外皮構成，除此之外的固定部分由不具有伸縮性的外皮構成。外皮的伸縮性可以通過采用構成外皮的縱向或橫向中至少一方具有一定彈性的纖維材料來保持。
頭部外皮62預先粘附在前述機器人本體1的頭部4的面罩組件10上。頭部外皮62的內面中，兩眼球對應的孔73的邊緣與上下眼皮23a、23b及下鄂16對應的部分，分別通過預先或縫接等粘接在下鄂16上。
下面說明將具有前述構成的外皮2粘附到機器人本體1上的方法。
首先將機器人本體1的兩前腿部5與兩后腿部6彎曲，把尾部7從根部彎曲，沿著軀體部3的狀態(tài)下打開主體外皮61的開口部64，從該開口部64將機器人本體1放入內部，使頭部4的面罩支座組件11從開口部63露出，兩前腿部5、兩后腿部6及尾部7放在適當位置。之后一邊拉出機器人本體1的兩前腿部及兩后腿部6，一邊插入各自的部位，把前端的爪部44的嵌合部46與預先粘接在主體外皮61的內面的爪部44的嵌合孔47嵌合。而且一邊拉出機器人本體1的尾部7，一邊插入對應部位。之后將主體外皮61內面的各別扣65如圖11所示，插入軀體部3的扣合孔9上扣合。從主體外皮61的外側，向相互嵌合的爪部44的孔49與基部43的扣合孔47中插入肉球45的安裝軸50，使扣合在基部43的扣合孔47上。這樣可以防止爪部44從基部43脫離。
接著打開預先粘著在內面的頭部外皮62的開口部71與縫隙72，將面罩組件戴在頭部4的面罩支座組件上。此時，使面罩組件10的下鄂16閉合，將面罩組件10向基礎配件壓入而結合，通過螺絲12固定。這樣面罩配件10的兩耳14的連接軸17、兩眼副組件15的連接軸18、下鄂16的扣合槽33，分別與面罩支座組件11的耳部驅動部件34、兩眼驅動部件35、下鄂驅動部件36連接，并可以驅動。
之后將頭部外皮62的脖子縫隙72縫合，也將頭部外皮62的脖子開口部71與主體外皮61的脖子開口部63縫合。這樣頭部外皮62與主體外皮61可以完全粘附在機器人本體1上。
這樣本發(fā)明的貓型機器人在機器人本體1的框架8、13的表面覆蓋有外皮2，所以與框架或機械部件外露的以往機器人相比，給使用者親近感，即使跌倒或沖撞也不會損害周圍環(huán)境。而且外皮2具有柔軟性，所以不會給機器人本體1的可動部分施加負荷，不會導致驅動力下降。特別是可動部分的外皮2具有伸縮性，所以可以進一步減小可動部分的負荷。而且主體外皮61如圖11所示，通過別扣65的線68相對于機器人本體1的框架8，允許按規(guī)定量移動，所以像實際的貓一樣，可以只抓皮膚或捏住脖子。
而且本發(fā)明的貓型機器人在本體外皮61的內面預先粘著爪部44，而且在頭部外皮62的內面預先粘著面罩組件10，所以可以防止外皮61、62的滑動。
而且面罩組件10的可動部分，即兩耳14、上下眼皮23a、23b及下鄂16接近頭部外皮62粘貼，從而可以與面罩支座組件11的各驅動部件34、35、36連動，所以驅動部件34、35、36的動力如實地傳達到可動部，使外皮62的移動更逼真。
從機器人本體1拆卸外皮2時，首先拆卸肉球45，將基部43從爪部44分離，拉出兩前腿部5、兩后腿部6及尾部7，拔出別扣65，使露出軀體部3。這個狀態(tài)下，卸下脖子部的螺釘12，使面罩組件10從面罩支座組件11分離，這樣可以將外皮2從機器人本體1拆卸。而且將外皮2安裝在機器人本體1時，進行與前述拆卸外皮2相反的動作。這樣可以簡單裝卸外皮2，所以可以隨時容易地進行電池交換或保養(yǎng)。
圖12為在機器人本體1的框架8的后背表面，利用雙面膠78粘貼具有彈性的襯墊77，在該襯墊77上粘附前述外皮2的圖。這樣可以保持外皮2的膨脹與彈性，貓的肢體外形更加真實，可以提高抱或撫摸時的觸感。同樣也可以將襯墊粘貼在容易被使用者觸摸的部分，例如面罩組件10的兩耳14、前頂部、臉部及下鄂16、軀體部3的腹部、兩前腿部5及兩后腿部6等。而且這些襯墊的大小根據每個機器人可做不同改變，可以容易變換貓的種類或健康狀態(tài)。
發(fā)明效果如上所述，根據本發(fā)明，向具有可動部分與固定部分的機器人本體的框架表面上粘附外皮，框架或機械部件被覆蓋，結果，給人特別是女性或老年人帶來親近感，不會損害周圍環(huán)境。而且外皮可以裝卸，所以保養(yǎng)時可以從框架脫離，可以隨時容易進行保養(yǎng)。而且外皮具有柔軟性，所以具有不會給可動部分施加負荷，不會導致驅動力下降等效果。
權利要求
1.一種機器人用外皮粘附結構，其特征是在含有可動部分與固定部分的機器人本體的框架表面上粘附可以裝卸的具有柔性的外皮。
2.根據權利要求1所述的機器人用外皮粘附結構，其特征是前述具有柔軟性的外皮由從布料、毛皮、人造毛皮、海綿、彈性體組成的組合中選擇的材料構成。
3.根據權利要求1或2所述的機器人用外皮粘附結構，其特征是在前述機器人本體的可動部分粘附具有伸縮性的外皮，在固定部分粘附沒有伸縮性的外皮。
4.根據權利要求1至3任意一個所述的機器人用外皮粘附結構，其特征是在前述外皮的內側固著有從機器人本體的框架分離的分離部件，把前述外皮粘附到前述機器人本體上框架上時，前述分離部件與前述框架對應的部分結合。
5.根據權利要求4所述的機器人用外皮粘附結構，其特征是前述分離部件與前述框架的對應部分的結合，利用從外皮的外側插入的形成前述機器人本體的肢體的一部分的部件，防止其脫落。
6.根據權利要求1至5任意一個所述的機器人用外皮粘附結構，其特征是在設置前述分離部件的可動部分上設置連接部件，在前述框架上設置驅動前述可動部分的驅動部件，前述分離部件與前述框架對應的部分結合時，前述可動部分的連接部件與前述驅動部件連接。
7.根據權利要求1至6任意一個所述的機器人用外皮粘附結構，其特征是在前述外皮內側利用具有規(guī)定長度的柔性線狀部件安裝別扣，把前述外皮粘附到前述機器人本體的框架時，前述別扣與前述框架對應的扣合部扣合。
8.根據權利要求1至7任意一個所述的機器人用外皮粘附結構，其特征是前述框架的表面粘貼具有彈性的襯墊，該襯墊上粘附前述外皮。
9.一種機器人，其特征是具有權利要求1至8任意一個所述的機器人用外皮粘附結構。
全文摘要
本發(fā)明提供一種給人以親近感、不損害環(huán)境、維護保養(yǎng)容易，并且對可動部分不施加負荷的機器人用外皮粘附結構。在具有可動部分與固定部分的機器人本體的框架表面粘附具有柔軟性的可裝卸的外皮。
文檔編號B25J19/00GK1411961SQ0214575
公開日2003年4月23日 申請日期2002年10月11日 優(yōu)先權日2001年10月12日
發(fā)明者福井郁磨, 田原泰三, 田島年浩 申請人:歐姆龍株式會社