読者です 読者をやめる 読者になる 読者になる

美少女ロボット計画2005 〈第9章 美少女ロボットの内部構造について〉

美少女ロボット計画

1:駆動部の機構について

今まで開発された二足歩行ロボットとは構造も全く異なります。特に脚や足首は主軸とモーターだけではありません。アキレス腱などの腱は上下運動をする油圧リンク機構による複数の可動軸がかかと踵のモーターの代わりになります。アシモの踵のモーターは1個で消費電力が 1kwもします。油圧リンク機構にすればモーターだった部分が嵩張らずに済みますし、少ない力で大きな力を出すことができるので消費電力も抑えられ電気を無駄遣いせずに済みます。油圧にすればより歩行性能が向上し、今までの二足歩行ロボットでは実現しなかった歩き・走り・跳びができるようになります。
油圧リンク機構を積極的に応用して、手首や腕、指は違和感のない細さになり、そして頭部では口を開閉するときに動く顎をはじめ、瞬きや重要な表情変化を司る瞼、眉毛の辺り・口の辺りの表情変化にも用いていこうと思います。
特にこれらの部分では負荷が軽いうえ素早い応答速度が必要になります。エアサーボ(空圧)機構が望ましいのですが、正確な速度調整が難しく、発熱やコンプレッサーの騒音が気になります。油圧機構を積極的に採用することでモーターの回転音が殆どしなくなることでより自然で本物らしくなります。
よってモーターの数は少なくなり、ポンプやファンなどを除く駆動部のモーターは膝・腰・肩・肘などの回転部のみになるでしょう。
制御側から見ても、常にバランスをとる為に複雑な制御をしなければならないモーターの数が少なくて済み、簡易化が期待できます。


2:センサーと各装置の配置

ロボットの頭脳であるコンピュータは勿論頭部に搭載されています。制御・演算装置はCPUをはじめとするLSIで記憶装置はフラッシュメモリーです。
また、頭部に搭載されるセンサーは加速度センサーと体の角度・平衡感覚を感知するジャイロスコープ。これらは金属カバーと断熱材と緩衝材、プラスチック等で造られた筐体で覆われています。
勿論、目・耳・鼻・口があるように目は着色されたプラスチックの裏にCCD若しくはCMOSカメラ(スローカメラ機能あり)・赤外線カメラ・赤外線ポートがあります。耳穴にはマイクロフォン・鼻は鼻腔をつくると穴が目立ってしまうので嗅覚センサーは口の中に配置されるでしょう。スピーカーは咽喉の上部にあります。
続いて胴体には発電機と電源装置(VRM)、キャパシター(バッテリー)、冷却水循環用ポンプ・タンク、ラジエーター、それらを繋ぐ管路があります。発電機及び電源装置は60~80℃の熱を発生することがあるので断熱材とカバーで覆う。それ以外の装置もケーシングされています。


3:肌の表面及び皮下層構造について

肌の表面はシリコン層で作られます。シリコンとはケイ素のことです。ガラスや太陽電池、CPUの表面に塗布するシリコングリスなどの主成分です。ちなみにシリコンゴムはやや硬く、加熱すると発火して昇華するので溶かすことはできません。耐熱性ははんだの溶液が付着しても穴が開いたりしないので約300℃以下が限度です。
シリコン層には感圧電導センサーと光ファイバー、サーマルダイオードなどの熱センサー、全身に熱を行きわたらせる為のチューブが網状に張り巡らされています。触覚・圧覚は感圧電導センサーで感知され、強く打ったり抓ったりする、挟まれる、刺されるなどの痛みはある一定の圧力が計測された時は、強すぎると泣くことがあります。
重い物がのしかかった時は「重いよ」と拒む仕草をします。
火気や熱湯に触れた場合、設定によって感知し、避けることができます。逆に寒い時も設定によって感知し、寒がるようになります。
滑り覚はこれと光ファイバーが連携して触れている面積・移動する速さ、撫でたり擦るなどの回数を感知します。肩揉みなどのマッサージをすると快感を覚えるようになるのはこれです。
物を持つときも例えば卵を持つ時など、常に落とさないよう滑りを0に保ち且つ力加減が必要な場合にも重要な働きをします。
チューブは熱源から送られた水が流れています。温度が著しく上昇すると熱センサーが感知してラジエーターの排熱速度が上がり、排水する機能も作動することがあります。シリコンは熱伝導性が十分にあるのでシリコン層の内部にあります。面積が広いので放熱もラジエーターの役目を補います。
その下は弾力性(肉感)を持たせる為の弾力性ゲル層とウレタンスポンジ層があります。ゲル層とウレタンスポンジ層の間はビニール膜で分離しています。最下層は更に厚いビニール膜で金属フレームの骨格や油圧の駆動軸を覆っています。そうでなければ摩擦で油圧の駆動軸と骨組によって弾力性ゲル層が削れてしまい、穴があく恐れがあります。また、製造工程上においても直接弾力性ゲルを型に流し込むと空洞ができず油圧の駆動軸と関節のモーターが摩擦による損失が大きくなったり、動かなくなります。それに水に入ったときに浮くことができません。