DE112018001944T5

DE112018001944T5 - Roboter, auf dem Außenhaut befestigt ist

Info

Publication number: DE112018001944T5
Application number: DE112018001944.6T
Authority: DE
Inventors: Minoru Koizumi; Kaname HAYASHI
Original assignee: Groove X Inc
Current assignee: Groove X Inc
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2020-05-14
Also published as: CN110520258A; US20200030707A1; GB201910519D0; GB2572312A; JPWO2018190251A1; GB2572312B; CN110520258B; JP2019162715A; WO2018190251A1; JP6517457B2; US11420132B2

Abstract

Ein Roboter eines Aspekts umfasst eine Außenhaut 314, mit der ein Hauptkörper 310 bedeckt ist. Die Außenhaut 314 umfasst einen Eingriffsabschnitt 524, der mit dem Hauptkörper 310 in Eingriff steht, indem der Hauptkörper 310 damit bedeckt ist, erweiterte Abschnitte 528 und 530, die sich vom Eingriffsabschnitt 524 erstrecken, und Befestigungselemente 540 und 542, die aus einem harten Material ausgebildet sind, die an den verlängerten Abschnitten 528 und 530 so befestigt sind, dass sie sich in eine Querrichtung erstrecken. Die Außenhaut wird am Hauptkörper 310 befestigt, indem die Befestigungselemente 540 und 542 am Hauptkörper befestigt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Außenhaut, die einen Roboter bedeckt, und eine Befestigungsstruktur davon.
Stand der Technik
Es gab Fortschritte bei der Entwicklung eines autonom handelnden Roboters, wie beispielsweise eines humanoiden Roboters oder eines Haustierroboters, der einem Menschen Interaktion und Trost bietet (siehe z. B. Patentdokument 1). Von dieser Art von Roboter wird erwartet, dass sich das Verhalten durch autonomes Lernen auf der Grundlage einer peripheren Situation weiterentwickelt und er eine Existenz erlangt, die der eines Lebewesens nahekommt. In naher Zukunft könnte ein Roboter einem Benutzer die Art von Trost bieten, die von einem Haustier herrührt.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: JP-A-2000-323219
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn man einen Roboter wie ein Lebewesen erscheinen lässt, ist eine taktile Empfindung davon wichtig. Eine solche Existenz, die ein Benutzer unwillkürlich berühren möchte, fördert die physische Nähe des Benutzers und bewirkt, dass der Benutzer Zuneigung empfindet, wie sie gegenüber einem Haustier empfunden wird. Um diese Art von taktiler Empfindung zu realisieren, ist es denkbar, einen Roboter mit einer Außenhaut zu bedecken. Wenn die Außenhaut jedoch wie ein Kostüm beschaffen ist, führt dies zu einer Merkwürdigkeit bei einem äußeren Erscheinungsbild, wie beispielsweise einer unnatürlichen Falte, die in Begleitung eines Vorgangs des Roboters auftritt. Aus diesem Grund wird die Außenhaut vorzugsweise so gestaltet, dass sie eng an einer Außenseite des Roboters anliegt. Außerdem ist es wünschenswert, dass ein Vorgang der Abdeckung des Roboters mit der Außenhaut einfach ist.
Da die Erfindung auf der Grundlage einer Erkenntnis des zuvor beschriebenen Problems beruht, besteht eine Aufgabe darin, eine Außenhautstruktur bereitzustellen, die für einen Roboter geeignet ist.
Lösung des Problems
Ein Aspekt der Erfindung ist ein Roboter einschließlich einer Außenhaut, mit der ein Hauptkörper bedeckt ist. Die Außenhaut umfasst einen Eingriffsabschnitt, der mit dem Hauptkörper in Eingriff steht, indem der Hauptkörper damit bedeckt ist, einen erweiterten Abschnitt, der sich vom Eingriffsabschnitt erstreckt, und ein aus einem harten Material ausgebildetes Befestigungselement, das an dem verlängerten Abschnitt so befestigt ist, dass es sich in eine Querrichtung erstreckt. Die Außenhaut wird am Hauptkörper befestigt, indem das Befestigungselement am Hauptkörper befestigt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ebenfalls ein Roboter einschließlich einer Außenhaut, mit der ein Hauptkörper bedeckt ist. Ein vertiefter Passabschnitt ist vorgesehen, der sich entlang einer Außenseite des Hauptkörpers erstreckt. Ein Passelement mit einer Form, die den vertieften Passabschnitt ergänzt, ist auf der Außenhaut vorgesehen. Die Außenhaut ist am Hauptkörper befestigt, indem das Passelement in den vertieften Passabschnitt eingepasst wird.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Außenhaut, mit der ein Hauptkörper eines Roboters bedeckt ist. Es ist ein Passelement in einer Form vorgesehen, die einen vertieften Passabschnitt ergänzt, der verlängert entlang einer Außenseite des Hauptkörpers vorgesehen ist, und das Passelement ist an dem Hauptkörper befestigt, indem es in den vertieften Passabschnitt eingepasst ist.
Erfindungsgemäß kann eine für einen Roboter geeignete Außenhautstruktur bereitgestellt werden.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Zeichnung, die eine Außenansicht eines Roboters gemäß einer Ausführungsform darstellt.
[2] 2 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Aufbau des Roboters darstellt.
[3] 3 ist eine Seitenansicht, die eine Struktur des auf einem Rahmen zentrierten Roboters darstellt.
[4] 4 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Robotersystems.
[5] 5 ist eine schematische Ansicht einer Emotionskarte.
[6] 6 ist ein Hardwarekonfigurationsdiagramm des Roboters.
[7] 7 ist ein funktionelles Blockdiagramm des Robotersystems.
[8] 8 ist eine Zeichnung, die einen Zustand darstellt, indem eine Außenhaut auf dem Roboter befestigt ist.
[9] 9 ist eine Zeichnung, die einen Zustand darstellt, in dem die Außenhaut von dem Roboter entfernt ist.
[10] 10 ist eine Zeichnung, die nur die Außenhaut darstellt.
[11] 11 sind Explosionsdarstellungen der Außenhaut.
[12] 12 ist eine Schnittansicht eines Basismaterials.
[13] 13 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Bereich erhöhter Elastizität im Basismaterial zeigt.
[14] 14 ist eine Zeichnung, die eine Rückseite (Innenseite) der Außenhaut darstellt.
[15] 15 ist eine Zeichnung, die ein Verfahren zur Befestigung der Außenhaut darstellt.
[16] 16 ist eine vergrößerte Ansicht eines B-Abschnitts von 15(c) und ist eine Zeichnung, die ein Verfahren zur Befestigung der Außenhaut darstellt.
[17] 17 ist eine Zeichnung, die Aspekte von Öffnungen darstellt, die in einem Grundmaterial einer Außenhaut gemäß geänderten Beispielen ausgebildet sind.
[18] 18 ist eine Zeichnung, die Aspekte von Öffnungen darstellt, die in einem Grundmaterial einer Außenhaut gemäß geänderten Beispielen ausgebildet sind.
[19] 19 ist eine Zeichnung, die ein Verfahren zur Befestigung der Außenhaut gemäß einem weiteren geänderten Beispiel darstellt.
[20] 20 ist eine Zeichnung, die einen Zustand darstellt, in dem die Außenhaut von einem Roboter gemäß einem weiteren geänderten Beispiel entfernt ist.
[21] 21 ist eine Zeichnung, die nur die Außenhaut darstellt.
[22] 22 ist eine Zeichnung, die einen Zustand darstellt, indem die Außenhaut auf dem Roboter befestigt ist.
[23] 23 ist eine Zeichnung, die eine Außenhaut und ein Verfahren zur Befestigung der Außenhaut gemäß einem weiteren geänderten Beispiel darstellt.
[24] 24 ist eine Zeichnung, die eine Außenhaut gemäß anderen geänderten Beispielen darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der folgenden Beschreibung kann aus Gründen der Zweckmäßigkeit eine Positionsbeziehung zwischen Strukturen mit einem in den Zeichnungen gezeigten Zustand als Referenz ausgedrückt werden. Außerdem sind in der folgenden Ausführungsform und geänderten Beispielen davon die gleichen Bezugszeichen praktisch identischen Komponenten zugeordnet, und eine Beschreibung davon ist gegebenenfalls weggelassen.
1 ist eine Zeichnung, die eine Außenansicht eines Roboters 100 gemäß der Ausführungsform darstellt. 1 (a) ist eine Vorderansicht und 1(b) ist eine Seitenansicht.
Der Roboter 100 ist ein autonom handelnder Roboter, der eine Handlung oder Geste basierend auf einer äußeren Umgebung und einem internen Zustand bestimmt. Die äußere Umgebung wird durch verschiedene Arten von Sensoren erkannt, wie beispielsweise eine Kamera oder einen Thermosensor. Der innere Zustand wird als verschiedene Parameter quantifiziert, die Emotionen des Roboters 100 ausdrücken.
Unter der Voraussetzung einer Innenraumhandlung weist der Roboter 100 beispielsweise einen Innenbereich eines Eigenheims als einen Handlungsbereich auf. Im Folgenden wird ein mit dem Roboter 100 beschäftigter Mensch als „Benutzer“ bezeichnet, und ein Benutzer, der ein Mitglied eines Haushalts ist, zu dem der Roboter 100 gehört, wird als „Besitzer“ bezeichnet.
Ein Körper 104 des Roboters 100 weist überall eine abgerundete Form auf und beinhaltet eine Außenhaut 314, die aus einem weichen Material ausgebildet ist, das Elastizität aufweist. Der Roboter 100 kann bekleidet sein. Durch die Annahme des abgerundeten, weichen und angenehm zu berührenden Körpers 104 vermittelt der Roboter 100 dem Benutzer ein Gefühl der Sicherheit und ein angenehmes taktiles Gefühl. Einzelheiten der Außenhaut 314 und einer Befestigungsstruktur davon werden im Folgenden ausführlich beschrieben.
Ein Gesamtgewicht des Roboters 100 beträgt 15 Kilogramm oder weniger, vorzugsweise 10 Kilogramm oder weniger, und noch bevorzugter 5 Kilogramm oder weniger. Eine Höhe des Roboters 100 beträgt 1,2 Meter oder weniger, oder vorzugsweise 0,7 Meter oder weniger. Ein Benutzer kann den Roboter 100 mit einer Anstrengung halten, die dem des Haltens eines sehr kleinen Babys entspricht.
Der Roboter 100 beinhaltet drei Räder für das Fortbewegen auf drei Rädern. Wie in der Zeichnung gezeigt, beinhaltet der Roboter 100 ein Paar Vorderräder 102 (ein linkes Rad 102a und ein rechtes Rad 102b) und ein Hinterrad 103. Die Vorderräder 102 sind Antriebsräder, und das Hinterrad 103 ist ein angetriebenes Rad. Obwohl die Vorderräder 102 keinen Lenkmechanismus aufweisen, können die Drehzahl und die Drehrichtung individuell gesteuert werden. Das Hinterrad 103 ist aus einem sogenannten Omni-Rad ausgebildet und dreht sich frei, um zu bewirken, dass sich der Roboter 100 vorwärts und rückwärts sowie nach links und rechts bewegt. Durch das Steuern, dass die Drehzahl des rechten Rades 102b größer ist als die des linken Rades 102a, kann sich der Roboter 100 nach links drehen oder sich gegen den Uhrzeigersinn drehen. Durch das Steuern, dass die Drehzahl des linken Rades 102a größer ist als die des rechten Rades 102b, kann sich der Roboter 100 nach rechts drehen oder sich gegen den Uhrzeigersinn drehen.
Die Vorderräder 102 und das Hinterrad 103 können mittels eines Antriebsmechanismus (ein Schwenkmechanismus und ein Verbindungsmechanismus) vollständig in dem Körper 104 untergebracht werden, wie im Folgenden beschrieben. Ein größerer Abschnitt von jedem Rad ist von dem Körper 104 auch beim Fortbewegen verdeckt, aber wenn jedes Rad vollständig in dem Körper 104 untergebracht ist, befindet sich der Roboter 100 in einem Zustand der Bewegungsunfähigkeit. Das heißt, der Körper 104 senkt sich ab und sitzt auf einer Bodenfläche F, begleitet von einem Vorgang der Unterbringung der Räder. Im sitzenden Zustand kommt eine in einem Bodenabschnitt des Körpers 104 ausgebildete flache Sitzfläche 108 (eine Bodenunterseite) mit der Bodenfläche F in Berührung.
Der Roboter 100 weist zwei Arme 106 auf. Die Arme 106 weisen keine Funktion des Greifens eines Objekts auf. Die Arme 106 sind dazu in der Lage, einfache Handlungen wie beispielsweise Heben, Winken und Schwingen auszuführen. Die zwei Arme 106 können auch einzeln gesteuert werden.
Zwei Augen 110 sind in einer Kopfabschnitt-Vorderseite (ein Gesicht) des Roboters 100 vorgesehen. Eine hochauflösende Kamera 402 ist in dem Auge 110 integriert. Das Auge 110 ist unter Verwendung eines Flüssigkristallelements oder eines organischen EL-Elements auch zur Bildanzeige in der Lage. Der Roboter 100 verfügt über einen Lautsprecher und ist auch zu einfacher Sprache fähig. An einem Scheitelabschnitt des Roboters 100 ist ein Horn 112 befestigt.
Eine omnidirektionale Kamera 400 (eine erste Kamera) ist im Horn 112 des Roboters 100 der Ausführungsform integriert. Die omnidirektionale Kamera 400 kann mit einem Fischaugenobjektiv in alle Richtungen auf- und abwärts und links und rechts (360 Grad: Insbesondere praktisch alle Bereiche über dem Roboter 100) zur selben Zeit filmen. Die im Auge 110 integrierte hochauflösende Kamera 402 (eine zweite Kamera) kann nur in eine Richtung vor dem Roboter 100 filmen. Ein Aufnahmebereich der omnidirektionalen Kamera 400 ist groß, aber die Auflösung ist niedriger als die der hochauflösenden Kamera 402.
Darüber hinaus sind im Roboter 100 verschiedene Sensoren integriert, wie z. B. ein Temperatursensor (Thermosensor), der eine periphere Temperaturverteilung in ein Bild umwandelt, eine Mikrofonanordnung, die mehrere Mikrofone aufweist, ein Formmesssensor (Tiefensensor), der eine Form eines Messziels messen kann, sowie ein Ultraschallwellensensor.
2 ist eine Schnittansicht, die schematisch einen Aufbau des Roboters 100 darstellt. 3 ist eine Seitenansicht, die die Struktur des auf einem Rahmen zentrierten Roboters 100 darstellt. 2 entspricht einem Schnitt entlang eines A-A-Pfeils von 3.
Wie in 2 gezeigt, beinhaltet der Körper 104 des Roboters 100 einen Grundrahmen 308, einen Hauptkörperrahmen 310, ein Radabdeckungspaar 312 und eine Außenhaut 314. Der Grundrahmen 308 ist aus Metall ausgebildet und trägt einen inneren Mechanismus zusammen mit dem Konfigurieren einer Welle des Körpers 104. Der Grundrahmen 308 ist durch eine obere Platte 332 und eine untere Platte 334 konfiguriert, die vertikal durch mehrere Seitenplatten 336 verbunden sind. Zwischen den mehreren Seitenplatten 336 ist ein ausreichender Abstand vorgesehen, sodass eine Belüftung durchgeführt werden kann. Eine Batterie 118, eine Steuerungsschaltung 342 und verschiedene Arten von Stellgliedern und dergleichen sind im Inneren des Grundrahmens 308 untergebracht.
Der Hauptkörperrahmen 310 ist aus einem Harzmaterial ausgebildet und beinhaltet einen Kopfabschnittsrahmen 316 und einen Rumpfabschnittsrahmen 318. Der Kopfabschnittsrahmen 316 ist von hohler halbkugelförmiger Form und bildet ein Kopfabschnittsrahmentragwerk des Roboters 100 aus. Der Rumpfabschnittsrahmen 318 ist von gestufter zylindrischer Form und bildet ein Rumpfabschnittsrahmentragwerk des Roboters 100 aus. Der Rumpfabschnittsrahmen 318 ist integral mit dem Grundrahmen 308 verbunden. Der Kopfabschnittsrahmen 316 ist über den inneren Mechanismus, ein Gelenk 330 und dergleichen mit der oberen Platte 332 verbunden und so angebracht, dass er bezüglich des Rumpfabschnittsrahmens 318 relativ verschiebbar ist.
Drei Wellen, nämlich eine Gierwelle 321, eine Nickwelle 322 und eine Rollwelle 323 sowie die Stellglieder 324 und 325 zum Antreiben jeder Welle, um sie zu drehen, sind im Kopfabschnittsrahmen 316 vorgesehen. Das Stellglied 324 beinhaltet einen Servomotor zum Antreiben der Gierwelle 321. Das Stellglied 325 beinhaltet mehrere Servomotoren zum Antreiben sowohl der Nickwelle 322 als auch der Rollwelle 323. Die Gierwelle 321 wird für eine Kopfschüttelhandlung angetrieben, die Nickwelle 322 wird für eine Nickhandlung, eine Aufwärtsschauhandlung und eine Abwärtsschauhandlung angetrieben und die Rollwelle 323 wird für eine Kopfneigehandlung angetrieben. Eine Platte 326, die von der Gierwelle 321 gestützt wird, ist an einem oberen Abschnitt des Kopfabschnittsrahmens 316 befestigt.
Eine aus Metall hergestellte Grundplatte 328 ist vorgesehen, um den Kopfabschnittsrahmen 316 und einen inneren Mechanismus davon von unten zu tragen. Die Grundplatte 328 ist über das Gelenk 330 mit der oberen Platte 332 (dem Grundrahmen 308) gekoppelt. Auf der Grundplatte 328 ist eine Stützbasis 335 vorgesehen, und die Stellglieder 324 und 325 sowie ein Querverbindungsmechanismus 329 (ein Pantographmechanismus) werden von der Stützbasis 335 gestützt. Der Querverbindungsmechanismus 329 verbindet die Stellglieder 324 und 325 vertikal und kann bewirken, dass sich ein Abstand zwischen den Stellgliedern 324 und 325 ändert.
Im Speziellen ist die Rollwelle 323 des Stellglieds 325 über einen in den Zeichnungen weggelassenen Zahnradmechanismus mit der Grundplatte 335 verbunden. Die Nickwelle 322 des Stellglieds 325 ist mit einem unteren Endabschnitt des Querverbindungsmechanismus 329 verbunden. Unterdessen ist das Stellglied 324 an einem oberen Endabschnitt des Querverbindungsmechanismus 329 befestigt. Die Gierwelle 321 des Stellglieds 324 ist mit der Platte 326 verbunden. Ein in den Zeichnungen weggelassener Drehantriebsmechanismus zum Antreiben des Querverbindungsmechanismus 329 zum Ausfahren und zum Zusammenziehen ist im Stellglied 325 vorgesehen.
Gemäß dieser Art von Konfiguration können das Stellglied 325 und der Kopfabschnittsrahmen 316 integral zum Drehen (Rollen) veranlasst werden, indem die Rollwelle 323 in Drehung versetzt wird, wodurch eine Handlung des Neigens des Kopfs realisiert werden kann. Außerdem können der Querverbindungsmechanismus 329 und der Kopfabschnittsrahmen 316 integral zum Drehen (Nicken) veranlasst werden, indem die Nickwelle 322 in Drehung versetzt wird, wodurch eine Nickhandlung und dergleichen realisiert werden kann. Die Platte 326 und der Kopfabschnittsrahmen 316 können integral zum Drehen (Gieren) veranlasst werden, indem die Gierwelle 321 in Drehung versetzt wird, wodurch eine Handlung des Kopfschüttelns realisiert werden kann. Darüber hinaus kann eine Handlung des Ausfahrens und Zusammenziehens des Kopfes realisiert werden, indem der Querverbindungsmechanismus 329 zum Ausfahren und Zusammenziehen gebracht wird.
Der Rumpfabschnittsrahmen 318 beherbergt den Grundrahmen 308 und einen Radantriebsmechanismus 370. Wie in 3 gezeigt, beinhaltet der Radantriebsmechanismus 370 einen Vorderradantriebsmechanismus 374 und einen Hinterradantriebsmechanismus 376. Ein Abschnitt der unteren Hälfte 380 des Rumpfabschnittsrahmens 318 ist von einer glatten, gekrümmten Form, um eine Kontur des Körpers 104 mit Rundheit zu erzeugen. Der Abschnitt der oberen Hälfte 380 ist so ausgebildet, dass er sich allmählich zu einem oberen Abschnitt hin verengt, der einem Halsabschnitt entspricht. Ein Abschnitt der unteren Hälfte 382 des Rumpfabschnittsrahmens 318 ist von geringer Breite, um einen Aufnahmeraum S des Vorderrades 102 zwischen dem Vorderrad 102 und der Radabdeckung 312 auszubilden. Eine Begrenzung des Abschnitts der oberen Hälfte 380 und des Abschnitts der unteren Hälfte 382 ist stufenförmig.
Die linken und rechten Seitenwände, die den Abschnitt der unteren Hälfte 382 konfigurieren, sind parallel zueinander und werden von einer im Folgenden beschriebenen Schwenkwelle 378 des Vorderradantriebsmechanismus 374 durchdrungen und stützen die Schwenkwelle 378. Die untere Platte 334 ist vorgesehen, um einen Öffnungsabschnitt des unteren Endes des Abschnitts der unteren Hälfte 382 zu verschließen. Mit anderen Worten, der Grundrahmen 308 ist an einem unteren Endabschnitt des Rumpfabschnittsrahmens 318 befestigt und abgestützt.
Das Radabdeckungspaar 312 ist vorgesehen, um den Abschnitt der unteren Hälfte 382 des Rumpfabschnittsrahmens 318 von links und rechts abzudecken. Die Radabdeckung 312 ist aus Harz ausgebildet und so befestigt, dass sie eine glatte Außenseite (gekrümmte Seite) bildet, die mit dem Abschnitt der oberen Hälfte 380 des Rumpfabschnittsrahmens 318 durchgehend ist. Ein oberer Endabschnitt der Radabdeckung 312 ist entlang eines unteren Endabschnitts des Abschnitts der oberen Hälfte 380 verbunden. Aufgrund dessen ist der Aufnahmeraum S, der nach unten geöffnet ist, zwischen der Seitenwand des Abschnitts der unteren Hälfte 382 und der Radabdeckung 312 ausgebildet.
Die Außenhaut 314 ist aus Urethanschaumstoff ausgebildet und bedeckt den Hauptkörperrahmen 310 von einer Außenseite. Die Arme 106 sind integral mit der Außenhaut 314 geformt. Ein Öffnungsabschnitt 390 ist in einem oberen Endabschnitt der Außenhaut 314 vorgesehen. Ein unterer Endabschnitt des Horns 112 ist über den Öffnungsabschnitt 390 mit dem Kopfabschnittsrahmen 316 verbunden. Das Horn 112 hat einen Gelenkmechanismus 401, der als Gelenk fungiert. Wenn eine übermäßige Belastung auf das Horn 112 ausgeübt wird, wird die Last durch eine Versetzungshandlung des Gelenkmechanismus 401 freigegeben, wodurch eine Beschädigung des Horns 112 verhindert wird. Außerdem durchdringen (eine Stromleitung 130 und eine Signalleitung 132), die mit der Steuerungsschaltung 342 verbunden sind, den Gelenkmechanismus 401 und sind mit der omnidirektionalen Kamera 400 verbunden.
Der Vorderradantriebsmechanismus 374 beinhaltet einen Drehantriebsmechanismus, um zu bewirken, dass sich das Vorderrad 102 dreht, und einen Aufnahmebetätigungsmechanismus, um zu bewirken, dass das Vorderrad 102 in den Aufnahmeraum S ein- und austritt. Das heißt, der Vorderradantriebsmechanismus 374 beinhaltet die Schwenkwelle 378 und ein Stellglied 379. Das Vorderrad 102 weist in einem zentralen Abschnitt einen Direktantriebsmotor (nachfolgend als „DD-Motor“ bezeichnet) 396 auf. Der DD-Motor 396 weist eine äußere Rotorstruktur auf, ein Stator ist an einer Achse 398 befestigt, und ein Rotor ist koaxial an einer Felge 397 des Vorderrades 102 befestigt. Die Achse 398 ist über einen Arm 350 mit der Schwenkwelle 378 integriert. Ein Lager 352, durch das die Schwenkwelle 378 eindringt und das die Schwenkwelle 378 stützt, um schwenkbar zu sein, ist in einer Seitenwand des unteren Abschnitts des Rumpfabschnittsrahmens 318 eingebettet. Eine Dichtungsstruktur (Lagerdichtung) zum hermetischen Abdichten des Rumpfabschnittsrahmens 318 innen und außen ist im Lager 352 vorgesehen. Das Vorderrad 102 kann durch einen Antrieb des Stellglieds 379 zum Hin- und Herbewegen zwischen dem Aufnahmeraum S und einer Außenseite angetrieben werden.
Der Hinterradantriebsmechanismus 376 beinhaltet eine Schwenkwelle 354 und ein Stellglied 356. Zwei Arme 358 erstrecken sich von der Schwenkwelle 354, und eine Achse 360 ist integral mitführenden Enden der Arme 358 vorgesehen. Das Hinterrad 103 wird so abgestützt, dass es sich an der Achse 360 drehen kann. Ein in den Zeichnungen weggelassenes Lager, durch das die Schwenkwelle 354 eindringt und das die Schwenkwelle 354 stützt, um schwenkbar zu sein, ist in der Seitenwand des unteren Abschnitts des Rumpfabschnittsrahmens 318 eingebettet. Eine Wellendichtungsstruktur ist ebenfalls im Lager vorgesehen. Das Hinterrad 103 kann durch einen Antrieb des Stellglieds 356 zum Hin- und Herbewegen zwischen dem Aufnahmeraum S und der Außenseite angetrieben werden.
Beim Aufnehmen der Räder werden die Stellglieder 379 und 356 in eine Richtung angetrieben. Zu diesem Zeitpunkt schwenkt der Arm 350 zentriert auf der Schwenkwelle 378 und das Vorderrad 102 erhebt sich von der Bodenfläche F. Außerdem schwenkt der Arm 358 zentriert auf der Schwenkwelle 354 und das Hinterrad 103 erhebt sich von der Bodenfläche F. Aufgrund dessen sinkt die Karosserie 104 ab und die Sitzfläche 108 liegt auf der Bodenfläche F auf. Aufgrund dessen wird ein Zustand realisiert, in dem der Roboter 100 sitzt. Indem die Stellglieder 379 und 356 in die entgegengesetzte Richtung angetrieben werden, wird jedes Rad aus dem Aufnahmeraum S herausbewegt, wodurch der Roboter 100 zum Stehen gebracht werden kann.
Ein Antriebsmechanismus zum Antreiben des Arms 106 beinhaltet einen in die Außenhaut 314 eingebetteten Draht 134 und eine Antriebsschaltung 340 (Energiezuführungsschaltung) des Drahtes 134. Der Draht 134 ist aus einer Formgedächtnislegierungsleitung in der Ausführungsform ausgebildet, zieht sich zusammen und erhärtet sich beim Erwärmen, und entspannt und verlängert sich beim Abkühlen. Die von beiden Enden des Drahtes 134 gezogenen Leitungen sind mit der Antriebsschaltung 340 verbunden. Wenn ein Schalter der Antriebsschaltung 340 aktiviert wird, wird dem Draht 134 (Formgedächtnislegierungsleitung) Energie zugeführt.
Der Draht 134 ist so eingegossen oder eingewebt, dass er sich von der Außenhaut 314 zum Arm 106 erstreckt. Leitungen sind von beiden Enden des Drahtes 134 in den Rumpfabschnittsrahmen 318 gezogen. Ein Draht 134 kann sowohl in einem linken als auch rechten Teil der Außenhaut 314 vorgesehen sein, oder mehrere Drähte 134 können parallel sowohl in einem linken als auch rechten Teil der Außenhaut 314 vorgesehen sein. Der Arm 106 kann durch Zuführen von Energie zum Draht 134 angehoben werden, und der Arm 106 kann durch Unterbrechen der Energiezuführung abgesenkt werden.
Ein Blickwinkel (siehe gestrichelte Pfeile) des Roboters 100 kann durch Steuern eines Drehwinkels der Nickwelle 322 eingestellt werden. In der Ausführungsform wird aus Gründen der Zweckmäßigkeit eine Richtung einer imaginären Geraden, die durch die Nickwelle 322 und das Auge 110 verläuft, als eine Richtung der Blicklinie angesehen. Eine optische Achse der hochauflösenden Kamera 402 stimmt mit der Blicklinie überein. Um einen Berechnungsprozess zu erleichtern, der im Folgenden beschrieben wird, werden außerdem eine gerade Linie, die die omnidirektionale Kamera 400 mit der Nickwelle 322 verbindet, und die Sichtlinie so festgelegt, dass sie einen rechten Winkel bilden.
Der Kopfabschnittsrahmen 316 ist über die Grundplatte 328, das Gelenk 330 und dergleichen mit dem Rumpfabschnittsrahmen 318 verbunden. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist zwischen dem Kopfabschnittsrahmen 316 und dem Rumpfabschnittsrahmen 318 ein ausreichender Abstand in einer vertikalen Richtung gesichert, wodurch ein Bewegungsumfang (Drehbereich) des auf der Nickwelle 322 zentrierten Kopfabschnittsrahmens 316 vergrößert werden kann. In der Ausführungsform wird der Bewegungsbereich mit 90 Grad angenommen, was jeweils 45 Grad nach oben und nach unten von einem Zustand aus sind, bei dem die Blicklinie horizontal ist. Das heißt, ein Grenzwert eines Winkels, bei dem die Blicklinie des Roboters 100 nach oben gerichtet ist (ein Winkel des Blicks nach oben), wird mit 45 Grad angenommen, und ein Grenzwert eines Winkels, bei dem die Blicklinie nach unten gerichtet ist (ein Winkel des Blicks nach unten), wird ebenfalls mit 45 Grad angenommen.
4 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Robotersystems 300.
Das Robotersystem 300 beinhaltet den Roboter 100, einen Server 200 und mehrere externe Sensoren 114. Die mehreren externen Sensoren 114 (externe Sensoren 114a, 114b und so weiter bis 114n) werden im Voraus in einem Haus installiert. Der externe Sensor 114 kann an einer Wandfläche des Hauses befestigt sein oder kann auf einem Boden platziert sein. Positionskoordinaten des externen Sensors 114 sind im Server 200 registriert. Die Positionskoordinaten sind als x- und y-Koordinaten in dem Haus definiert, das als Handlungsbereich des Roboters 100 vorgesehen ist.
Der Server 200 bestimmt eine grundlegende Handlung des Roboters 100 basierend auf Informationen, die von den im Roboter 100 integrierten Sensoren und den mehreren externen Sensoren 114 erhalten werden.
Der externe Sensor 114 sendet regelmäßig ein drahtloses Signal (nachfolgend „Robotersuchsignal“ genannt) einschließlich der ID (nachfolgend „Bakenkennung“ genannt) des externen Sensors 114. Beim Empfangen des Robotersuchsignals gibt der Roboter 100 ein drahtloses Signal (nachfolgend „Roboterantwortsignal“ genannt) einschließlich Bakenkennung zurück. Der Server 200 misst eine Zeit vom Senden des Robotersuchsignals durch den externen Sensor 114 bis zum Empfangen des Roboterantwortsignals und misst eine Entfernung vom externen Sensor 114 zum Roboter 100. Durch Messen der Entfernung zwischen jedem der mehreren externen Sensoren 114 und dem Roboter 100 ermittelt der Server 200 die Positionskoordinaten des Roboters 100.
5 ist eine schematische Ansicht einer Emotionskarte 116.
Die Emotionskarte 116 ist eine im Server 200 gespeicherte Datentabelle. Der Roboter 100 wählt eine Handlung entsprechend der Emotionskarte 116 aus. Die Emotionskarte 116 zeigt eine Größe einer emotionalen Anziehung zu oder Abneigung gegen einen Ort des Roboters 100. Eine x-Achse und eine y-Achse der Emotionskarte 116 geben zweidimensionale Raumkoordinaten an. Eine z-Achse gibt eine Größe einer emotionalen Anziehung oder Abneigung an. Wenn ein z-Wert ein positiver Wert ist, ist eine Anziehung zu einem Ort hoch, und wenn der z-Wert ein negativer Wert ist, ist der Roboter 100 dem Ort gegenüber abgeneigt.
Auf der Emotionskarte 116 ist eine Koordinate P1 ein Punkt in einem Innenraum, der vom Server 200 als Handlungsbereich des Roboters 100 verwaltet wird, bei dem eine Emotion der Anziehung hoch ist (nachfolgend als bevorzugter Punkt bezeichnet). Der bevorzugte Punkt kann ein „sicherer Ort“ sein, beispielsweise hinter einem Sofa oder unter einem Tisch, oder kann ein Ort sein, an dem sich Menschen treffen, oder ein lebendiger Ort, wie ein Wohnzimmer. Der bevorzugte Punkt kann auch ein Ort sein, an dem der Roboter 100 in der Vergangenheit sanft gestreichelt oder berührt wurde. Eine Definition, welche Art von Ort der Roboter 100 bevorzugt, ist willkürlich, aber es ist generell wünschenswert, dass ein Ort, der von kleinen Kindern oder von kleinen Tieren wie Hunden oder Katzen bevorzugt wird, als bevorzugter Punkt festgelegt wird.
Eine Koordinate P2 ist ein Punkt, an dem eine Emotion der Abneigung hoch ist (nachfolgend „unerwünschter Punkt“ genannt). Der unerwünschte Punkt kann ein Ort sein, wo es ein lautes Geräusch gibt, wie beispielsweise in der Nähe eines Fernsehers, ein Ort, wo es wahrscheinlich nass wird, wie ein Badezimmer oder ein Waschraum, ein geschlossener Raum oder ein dunkler Ort, ein Ort, wo der Roboter 100 von einem Benutzer grob behandelt wurde und der eine unangenehme Erinnerung oder Ähnliches hervorruft. Eine Definition, welche Art von Ort der Roboter 100 nicht mag, ist ebenfalls willkürlich, aber es ist generell wünschenswert, dass ein Ort, der von kleinen Kindern oder von kleinen Tieren wie Hunden oder Katzen gefürchtet wird, als unerwünschter Punkt festgelegt wird.
Eine Koordinate Q gibt eine aktuelle Position des Roboters 100 an. Der Server 200 identifiziert die Positionskoordinaten des Roboters 100 unter Verwendung des Robotersuchsignals, das regelmäßig von den mehreren externen Sensoren 114 übertragen wird, und des Roboterantwortsignals, das auf das Robotersuchsignal antwortet. Wenn beispielsweise der externe Sensor 114 mit der Bakenkennung = 1 und der externe Sensor 114 mit der Bakenkennung = 2 jeweils den Roboter 100 erkennen, erhält der Server 200 die Entfernungen des Roboters 100 von den beiden externen Sensoren 114 und erhält die Positionskoordinaten des Roboters 100 aus den Entfernungen. Wenn die Emotionskarte 116 bereitgestellt wird, bewegt sich der Roboter 100 in eine Richtung hin zum bevorzugten Punkt (Koordinate P1) oder in eine Richtung weg vom unerwünschten Punkt (Koordinate P2).
Die Emotionskarte 116 ändert sich dynamisch. Wenn der Roboter 100 an der Koordinate P1 ankommt, nimmt der z-Wert (Anziehungsemotion) an der Koordinate P1 im Laufe der Zeit ab. Aus diesem Grund kann der Roboter 100 ein tierähnliches Verhalten nachahmen, wenn er am bevorzugten Punkt (Koordinate P1) ankommt, „emotional zufrieden zu sein“, und sich mit der Zeit an dem Ort „zu langweilen“. In der gleichen Weise wird die Emotion der Abneigung an der Koordinate P2 im Laufe der Zeit abgeschwächt. Zusammen mit dem Ablauf der Zeit ergibt sich ein neuer bevorzugter Punkt oder unerwünschter Punkt, weswegen der Roboter 100 eine neue Handlungsauswahl durchführt. Der Roboter 100 weist „Interesse“ an einem neuen bevorzugten Punkt auf und führt unaufhörlich eine neue Handlungsauswahl durch.
Die Emotionskarte 116 drückt emotionale Schwankungen als einen internen Zustand des Roboters 100 aus. Der Roboter 100 steuert einen bevorzugten Punkt an, vermeidet einen unerwünschten Punkt, bleibt eine Weile am bevorzugten Punkt und führt mit der Zeit die nächste Handlung aus. Mit dieser Art von Steuerung kann die Handlungsauswahl des Roboters 100 eine menschen- oder tierähnliche Handlungsauswahl sein.
Karten, die eine Handlung des Roboters 100 beeinflussen (nachfolgend zusammenfassend als „Handlungskarten“ bezeichnet), sind nicht auf die in 5 gezeigte Art der Emotionskarte 116 beschränkt. Beispielsweise können verschiedene Handlungskarten wie Neugierde, ein Wunsch, Angst zu vermeiden, ein Wunsch, Sicherheit zu suchen, und ein Wunsch, physische Behaglichkeit wie Ruhe, gedämpftes Licht, Kühle oder Wärme zu finden, definiert sein. Ferner kann ein Zielpunkt des Roboters 100 bestimmt werden, indem ein gewichteter Mittelwert der z-Werte von jeder der mehreren Handlungskarten gebildet wird.
Der Roboter 100 weist zusätzlich zu einer Handlungskarte auch Parameter auf, die eine Größe verschiedener Emotionen oder Sinne angeben. Wenn beispielsweise ein Wert eines Einsamkeitsgefühlsparameters zunimmt, kann ein Gewichtungskoeffizient einer Handlungskarte, die Orte bewertet, an denen sich der Roboter 100 wohlfühlt, hochgesetzt werden, und der Wert dieses Emotionsparameters verringert werden, wenn der Roboter 100 einen Zielpunkt erreicht. In der gleichen Weise genügt es, dass ein Gewichtungskoeffizient einer Handlungskarte, die Orte bewertet, an denen die Neugierde befriedigt wird, hochgesetzt wird, wenn ein Wert eines Parameters, der ein Gefühl der Langeweile angibt, zunimmt.
6 ist ein Hardwarekonfigurationsdiagramm des Roboters 100.
Der Roboter 100 beinhaltet einen internen Sensor 128, einen Kommunikator 126, eine Speichervorrichtung 124, einen Prozessor 122, einen Antriebsmechanismus 120 und die Batterie 118. Der Antriebsmechanismus 120 beinhaltet den vordem beschriebenen Radantriebsmechanismus 370. Der Prozessor 122 und die Speichervorrichtung 124 sind in der Steuerungsschaltung 342 enthalten. Die Einheiten sind miteinander durch die Stromleitung 130 und die Signalleitung 132 verbunden. Die Batterie 118 versorgt über die Stromleitung 130 jede Einheit mit Strom. Jede Einheit sendet und empfängt über die Signalleitung 132 ein Steuersignal. Die Batterie 118 ist ein wiederaufladbarer Lithium-Ionen-Akku und ist eine Stromquelle für den Roboter 100.
Der interne Sensor 128 ist eine Sammlung verschiedener Arten von Sensoren, die im Roboter 100 integriert sind. Insbesondere ist der interne Sensor 128 eine Kamera (omnidirektionale Kamera), eine Mikrofonanordnung, ein Entfernungsmesssensor (Infrarotsensor), ein Thermosensor, ein Berührungssensor, ein Beschleunigungssensor, ein Geruchssensor, ein Berührungssensor und dergleichen. Der Berührungssensor ist zwischen der Außenhaut 314 und dem Hauptkörperrahmen 310 installiert und erkennt eine Berührung durch einen Benutzer. Der Geruchssensor ist ein bereits bekannter Sensor, der ein Prinzip anwendet, bei dem sich der elektrische Widerstand entsprechend einer Adsorption von Molekülen, die eine Geruchsquelle bilden, ändert.
Der Kommunikator 126 ist ein Kommunikationsmodul, das die drahtlose Kommunikation mit dem Server 200 und verschiedenen Arten von externen Vorrichtungen als Ziel durchführt, wie beispielsweise dem externen Sensor 114 oder einer im Besitz des Benutzers befindlichen mobilen Vorrichtung. Die Speichervorrichtung 124 ist aus einem nichtflüchtigen Speicher und einem flüchtigen Speicher konfiguriert und speichert ein Computerprogramm und verschiedene Arten von Festlegungsinformationen. Der Prozessor 122 ist Mittel zur Ausführung eines Computerprogramms. Der Antriebsmechanismus 120 ist ein Stellglied, das den internen Mechanismus steuert. Darüber hinaus sind eine Anzeigevorrichtung, ein Lautsprecher und dergleichen ebenfalls montiert.
Der Prozessor 122 wählt eine Handlung des Roboters 100 aus, während er über den Kommunikator 126 mit dem Server 200 oder dem externen Sensor 114 kommuniziert. Verschiedene Arten von externen Informationen, die vom internen Sensor 128 erhalten werden, beeinflussen ebenfalls die Handlungsauswahl. Der Antriebsmechanismus 120 steuert hauptsächlich ein Rad (das Vorderrad 102) und den Kopfabschnitt (den Kopfabschnittsrahmen 316). Der Antriebsmechanismus 120 bewirkt eine Änderung einer Bewegungsrichtung und einer Bewegungsgeschwindigkeit des Roboters 100, indem er die Drehzahl und die Drehrichtung von jedem der beiden Vorderräder 102 ändert. Außerdem kann der Antriebsmechanismus 120 auch die Räder (die Vorderräder 102 und das Hinterrad 103) anheben und absenken. Wenn sich die Räder heben, sind die Räder vollständig im Körper 104 gelagert, und der Roboter 100 kommt über die Sitzfläche 108 mit der Bodenfläche F in Kontakt und nimmt den sitzenden Zustand an. Außerdem steuert der Antriebsmechanismus 120 den Arm 106 über den Draht 134.
7 ist ein funktionelles Blockdiagramm des Robotersystems 300.
Wie vordem beschrieben, beinhaltet das Robotersystem 300 den Roboter 100, den Server 200 und mehrere externe Sensoren 114. Jede Komponente des Roboters 100 und des Servers 200 wird durch Hardware realisiert, die einen Computer beinhaltet, der aus einer CPU (Zentralprozessoreinheit), verschiedenen Arten von Koprozessoren und dergleichen, einer Speichervorrichtung, die ein Speicher oder eine Speicherung ist, und einer drahtgebundenen oder drahtlosen Kommunikationsleitung, die den Computer und die Speichervorrichtung verbindet, sowie Software, die in der Speichervorrichtung gespeichert ist und dem Computer einen Verarbeitungsbefehl liefert, gebildet ist. Ein Computerprogramm kann aus einem Gerätetreiber, einem Betriebssystem, verschiedenen Arten von Anwendungsprogrammen, die in einer oberen Schicht davon angeordnet sind, und einer Bibliothek, die den Programmen eine gemeinsame Funktion zur Verfügung stellt, konfiguriert sein. Jeder nachstehend beschriebene Block bezeichnet einen Funktionseinheitsblock statt einer Hardwareeinheitskonfiguration. Ein Teil der Funktionen des Roboters 100 kann durch den Server 200 realisiert werden, und ein Teil oder alle Funktionen des Servers 200 können durch den Roboter 100 realisiert werden.
Server 200
Der Server 200 beinhaltet eine Kommunikationseinheit 204, eine Datenverarbeitungseinheit 202 und eine Datenspeichereinheit 206. Die Kommunikationseinheit 204 verwaltet einen Prozess der Kommunikation mit dem externen Sensor 114 und dem Roboter 100. Die Datenspeichereinheit 206 speichert verschiedene Arten von Daten. Die Datenverarbeitungseinheit 202 führt verschiedene Arten von Verfahren auf der Grundlage der von der Kommunikationseinheit 204 erhaltenen Daten und den in der Datenspeichereinheit 206 gespeicherten Daten aus. Die Datenverarbeitungseinheit 202 arbeitet ebenfalls als eine Schnittstelle der Kommunikationseinheit 204 und der Datenspeichereinheit 206.
Die Datenspeichereinheit 206 beinhaltet eine Bewegungsmustereinheit 232, eine Kartenspeichereinheit 216 und eine Speichereinheit für individuelle Daten 218. Der Roboter 100 weist mehrere Vorgangsmuster (Bewegungen) auf. Verschiedene Bewegungen sind definiert, wie das Schwenken des Armes 106, das Annähern an einen Benutzer beim Herumbewegen und das genaue Ansehen eines Benutzers mit dem Kopf zur Seite.
Die Bewegungsspeichereinheit 232 speichert eine „Bewegungsdatei“, die Steuerungseinzelheiten einer Bewegung definiert. Jede Bewegung ist durch eine Bewegungskennung gekennzeichnet. Die Bewegungsdatei wird auch in die Bewegungsspeichereinheit 160 des Roboters 100 heruntergeladen. Welche Bewegung ausgeführt werden soll, kann vom Server 200 oder vom Roboter 100 bestimmt werden.
Viele Bewegungen des Roboters 100 sind als zusammengesetzte Bewegungen konfiguriert, die mehrere Einzelbewegungen beinhalten. Wenn sich der Roboter 100 beispielsweise einem Besitzer nähert, kann die Bewegung als eine Kombination aus einer Bewegung der Einheit, die die Richtung zum Eigentümer ändert, einer Bewegung der Einheit, die sich nähert und dabei einen Arm hebt, einer Bewegung der Einheit, die sich nähert und dabei den Körper schüttelt und einer Bewegung der Einheit, die sitzt und dabei beide Arme hebt, ausgedrückt werden. Durch Kombinieren dieser vier Bewegungsarten wird eine Bewegung realisiert, die darin besteht, „sich einem Besitzer zu nähern, einen Arm auf dem Weg zu heben und sich schließlich nach dem Schütteln des Körpers hinzusetzen“. Ein Drehwinkel, eine Winkelgeschwindigkeit und dergleichen eines im Roboter 100 vorgesehenen Stellglieds ist definiert, das mit einer Zeitachse in der Bewegungsdatei korreliert ist. Verschiedene Bewegungen werden ausgedrückt, indem jedes Stellglied zusammen mit dem Zeitablauf entsprechend der Bewegungsdatei (Stellgliedsteuerungsinformationen) gesteuert wird.
Im Folgenden werden die Einstellungen, die an der Steuerung einer Aktion des Roboters 100 beteiligt sind, wie beispielsweise welche Bewegung wann gewählt wird, und die Ausgangsregelung jedes Stellglieds bei der Realisierung einer Bewegung, zusammenfassend als „Handlungseigenschaften“ bezeichnet. Die Handlungseigenschaften des Roboters 100 sind durch einen Bewegungsauswahlalgorithmus, eine Bewegungsauswahlwahrscheinlichkeit, eine Bewegungsdatei und dergleichen definiert.
Zusätzlich zu mehreren Handlungskarten speichert die Kartenspeichereinheit 216 auch eine Karte, die einen Anordnungszustand eines Hindernisses wie beispielsweise eines Stuhls oder eines Tisches zeigt. Die Speichereinheit für individuelle Daten 218 speichert Informationen über einen Benutzer, insbesondere über einen Besitzer. Insbesondere speichert die Speichereinheit für individuelle Daten 218 die Vertrautheit bezüglich eines Benutzers und Masterinformationen, die physische Charakteristiken und verhaltensbezogene Charakteristiken des Benutzers angeben. Die Speichereinheit für individuelle Daten 218 kann auch andere Attributinformationen wie beispielsweise Alter und Geschlecht speichern.
Der Roboter 100 weist für jeden Benutzer einen internen Vertrautheitsparameter auf. Wenn der Roboter 100 eine Handlung erkennt, die eine Zuneigung gegenüber dem Roboter 100 andeutet, wie beispielsweise das Anheben des Roboters 100 oder das Sprechen mit dem Roboter 100, nimmt die Vertrautheit bezüglich dieses Benutzers zu. Die Vertrautheit nimmt bezüglich eines Benutzers ab, der nicht mit dem Roboter 100 beschäftigt ist, eines Benutzers, der sich grob verhält oder eines selten angetroffenen Benutzers.
Die Datenverarbeitungseinheit 202 beinhaltet eine Positionsverwaltungseinheit 208, eine Kartenverwaltungseinheit 210, eine Erkennungseinheit 212, eine Vorgangssteuerungseinheit 222, eine Vertrautheitsverwaltungseinheit 220 und eine Zustandsverwaltungseinheit 244. Die Positionsverwaltungseinheit 208 identifiziert die Positionskoordinaten des Roboters 100 unter Verwendung des in 4 beschriebenen Verfahrens. Die Positionsverwaltungseinheit 208 kann auch die Positionskoordinaten eines Benutzers in Echtzeit nachverfolgen.
Die Zustandsverwaltungseinheit 244 verwaltet verschiedene Arten von internen Parametern, wie beispielsweise verschiedene Arten von physischen Zuständen wie beispielsweise einen Ladegrad, eine Innentemperatur und eine Verarbeitungslast des Prozessors 122. Die Zustandsverwaltungseinheit 244 beinhaltet eine Emotionsverwaltungseinheit 234. Die Emotionsverwaltungseinheit 234 verwaltet verschiedene Emotionsparameter, die eine Emotion (Einsamkeit, Neugier, den Wunsch nach Anerkennung und dergleichen) des Roboters 100 angeben. Diese Emotionsparameter schwanken ständig. Die Bedeutung der mehreren Handlungskarten ändert sich entsprechend einem Emotionsparameter, ein Bewegungszielpunkt des Roboters 100 ändert sich entsprechend den Handlungskarten, und der Emotionsparameter ändert sich entsprechend der Bewegung des Roboters 100 und dem Lauf der Zeit.
Wenn beispielsweise ein Emotionsparameter, der Einsamkeit angibt, hoch ist, legt die Emotionsverwaltungseinheit 234 einen Gewichtungskoeffizienten einer Handlungskarte, die einen Ort bewertet, an dem sich der Roboter 100 wohlfühlt, auf einen hohen Wert fest. Wenn der Roboter 100 einen Punkt erreicht, an dem die Einsamkeit auf der Aktionskarte eliminiert werden kann, verringert die Emotionsverwaltungseinheit 234 den Emotionsparameter, der Einsamkeit angibt. Außerdem ändern sich die verschiedenen Arten von Emotionsparametern entsprechend einer Reaktionshandlung, die im Folgenden beschrieben wird. Beispielsweise nimmt der Emotionsparameter, der die Einsamkeit angibt, ab, wenn der Roboter 100 von einem Besitzer „umarmt“ wird, und der Emotionsparameter, der die Einsamkeit angibt, nimmt allmählich zu, wenn der Roboter 100 während einer längeren Zeit einen Besitzer nicht visuell erkennt.
Die Kartenverwaltungseinheit 210 ändert die Parameter jeder Koordinate in den mehreren Handlungskarten unter Verwendung des in Verbindung mit 5 beschriebenen Verfahrens. Die Kartenverwaltungseinheit 210 kann eine der mehreren Handlungskarten auswählen oder kann einen gewichteten Mittelwert der z-Werte der mehreren Handlungskarten bilden. Beispielsweise haben die z-Werte bei einer Koordinate R1 und einer Koordinate R2 auf einer Handlungskarte A die Werte 4 und 3, und die z-Werte bei der Koordinate R1 und der Koordinate R2 auf einer Handlungskarte B haben die Werte -1 und 3. Bei der Bildung eines einfachen Mittelwerts beträgt der gesamte z-Wert bei der Koordinate R1 4 - 1 = 3, und der gesamte z-Wert bei der Koordinate R2 beträgt 3 + 3 = 6, weswegen der Roboter 100 in Richtung der Koordinate R2 statt in Richtung der Koordinate R1 steuert. Wenn die Handlungskarte A 5-fach bezüglich der Handlungskarte B gewichtet wird, beträgt der gesamte z-Wert bei der Koordinate R1 4 □ 5 - 1 = 19 und der gesamte z-Wert an der Koordinate R2 3 □ 5 + 3 = 18, weswegen der Roboter 100 in Richtung der Koordinate R1 steuert.
Die Erkennungseinheit 212 erkennt eine äußere Umgebung. In die Erkennung der äußeren Umgebung sind verschiedene Arten der Erkennung einbezogen, wie beispielsweise die Erkennung von Wetter oder Jahreszeit basierend auf Temperatur und Luftfeuchtigkeit, und die Erkennung von Schutz (ein sicherer Bereich) basierend auf einem Maß an Licht und Temperatur. Die Erkennungseinheit 156 des Roboters 100 erfasst verschiedene Arten von Umgebungsinformationen unter Verwendung des internen Sensors 128 und übermittelt die Umgebungsinformationen nach Ausführen einer primären Verarbeitung an die Erkennungseinheit 212 des Servers 200.
Insbesondere extrahiert die Erkennungseinheit 156 des Roboters 100 aus einem Bild einen Bildbereich, der einem sich bewegenden Objekt entspricht, insbesondere einer Person oder einem Tier, und extrahiert einen „Merkmalsvektor“ als eine Sammlung von Merkmalsgrößen, die physische Charakteristiken und verhaltensbezogene Charakteristiken des sich bewegenden Objekts aus dem extrahierten Bildbereich angeben. Eine Merkmalsvektorkomponente (Merkmalsgröße) ist eine Zahl, worin verschiedene Arten von physischen Charakteristiken und verhaltensbezogenen Charakteristiken quantifiziert sind. Beispielsweise ist eine horizontale Breite eines menschlichen Auges in einem Bereich von 0 bis 1 quantifiziert, was eine Merkmalsvektorkomponente bildet. Die bereits bekannte Gesichtserkennungstechnologie wird als Verfahren zum Extrahieren eines Merkmalsvektors aus einem gefilmten Bild einer Person angewendet. Der Roboter 100 übermittelt dem Server 200 den Merkmalsvektor.
Die Erkennungseinheit 212 des Servers 200 beinhaltet ferner eine Personenerkennungseinheit 214 und eine Reaktionserkennungseinheit 228.
Die Personenerkennungseinheit 214 bestimmt, welcher Person ein gefilmter Benutzer entspricht, indem sie einen Merkmalsvektor, der aus einem von der im Roboter 100 integrierten Kamera aufgenommenen Bild extrahiert wurde, und einen Merkmalsvektor eines Benutzers (Clusters) vergleicht, der zuvor in der Speichereinheit für individuelle Daten 218 registriert wurde (ein Benutzeridentifikationsverfahren). Die Personenerkennungseinheit 214 beinhaltet eine Ausdruckserkennungseinheit 230. Die Ausdruckserkennungseinheit 230 leitet ein Gefühl eines Benutzers unter Ausführung der Bilderkennung eines Ausdrucks des Benutzers ab. Die Personenerkennungseinheit 214 führt auch ein Benutzeridentifikationsverfahren an einem sich bewegenden Objekt aus, das keine Person ist, z. B. eine Katze oder ein Hund, also einem Haustier.
Die Reaktionserkennungseinheit 228 erkennt verschiedene Reaktionshandlungen, die bezüglich des Roboters 100 durchgeführt werden, und klassifiziert die Handlungen als angenehme oder unangenehme Handlungen. Die Reaktionserkennungseinheit 228 erkennt ebenfalls eine Reaktionshandlung eines Besitzers bezüglich einer Handlung des Roboters 100, wodurch die Reaktionshandlung als positive oder negative Reaktion klassifiziert wird. Angenehme und unangenehme Handlungen werden in Abhängigkeit davon unterschieden, ob eine Reaktionshandlung eines Benutzers angenehm oder unangenehm für ein Tier ist. Zum Beispiel ist das Umarmtwerden eine angenehme Handlung für den Roboter 100, und das Getretenwerden ist eine unangenehme Handlung für den Roboter 100. Positive und negative Reaktionen werden in Abhängigkeit davon unterschieden, ob eine Reaktionshandlung eines Benutzers auf eine angenehme Emotion oder eine unangenehme Emotion des Benutzers hinweist. Zum Beispiel ist das Umarmtwerden eine positive Reaktion, die auf eine angenehme Emotion des Benutzers hinweist, und das Getretenwerden ist eine negative Reaktion, die auf eine unangenehme Emotion des Benutzers hinweist.
Die Vorgangssteuerungseinheit 222 bestimmt eine Bewegung des Roboters 100 in Zusammenarbeit mit einer Vorgangssteuerungseinheit 150 des Roboters 100. Die Vorgangssteuerungseinheit 222 stellt einen Bewegungszielpunkt des Roboters 100 zusammen und eine Bewegungsroute für den Bewegungszielpunkt, basierend auf einer Auswahl einer Handlungskarte durch die Kartenverwaltungseinheit 210. Die Vorgangssteuerungseinheit 222 stellt mehrere Bewegungsrouten zusammen und kann danach eine beliebige der Bewegungsrouten auswählen.
Die Vorgangssteuerungseinheit 222 wählt eine Bewegung des Roboters 100 aus den zahlreichen Bewegungen der Bewegungsspeichereinheit 232 aus. Eine Auswahlwahrscheinlichkeit ist mit jeder Bewegung für jede Situation korreliert. Beispielsweise ist ein Auswahlverfahren definiert, bei dem eine Bewegung A mit einer Wahrscheinlichkeit von 20 % ausgeführt wird, wenn eine angenehme Handlung von einem Besitzer ausgeführt wird, und eine Bewegung B mit einer Wahrscheinlichkeit von 5 % ausgeführt wird, wenn eine Temperatur 30 Grad oder mehr erreicht. Der Bewegungszielpunkt und die Bewegungsroute werden durch die Aktionskarte bestimmt, und die Bewegung wird gemäß verschiedenen Arten von Ereignissen ausgewählt, die im Folgenden beschrieben werden.
Die Vertrautheitsverwaltungseinheit 220 verwaltet die Vertrautheit für jeden Benutzer. Wie vordem beschrieben, ist die Vertrautheit als ein Teil der individuellen Daten in der Speichereinheit für individuelle Daten 218 registriert. Wenn eine angenehme Handlung erkannt wird, erhöht die Vertrautheitsverwaltungseinheit 220 die Vertrautheit bezüglich dieses Benutzers. Wenn eine unangenehme Handlung erkannt wird, verringert sich die Vertrautheit. Außerdem nimmt die Vertrautheit eines Besitzers, der während eines längeren Zeitraums nicht visuell erkannt wurde, allmählich ab.
Roboter 100
Der Roboter 100 beinhaltet eine Kommunikationseinheit 142, eine Datenverarbeitungseinheit 136, eine Datenspeichereinheit 148, den internen Sensor 128 und den Antriebsmechanismus 120. Die Kommunikationseinheit 142 entspricht dem Kommunikator 126 (siehe 6) und verwaltet einen Vorgang der Kommunikation mit dem externen Sensor 114, dem Server 200 und einem weiteren Roboter 100. Die Datenspeichereinheit 148 speichert verschiedene Arten von Daten. Die Datenspeichereinheit 148 entspricht der Speichervorrichtung 124 (siehe 6). Die Datenverarbeitungseinheit 136 führt verschiedene Arten von Verfahren auf der Grundlage der von der Kommunikationseinheit 142 erhaltenen Daten und den in der Datenspeichereinheit 148 gespeicherten Daten aus. Die Datenverarbeitungseinheit 136 entspricht dem Prozessor 122 und einem vom Prozessor 122 ausgeführten Computerprogramm. Die Datenverarbeitungseinheit 136 arbeitet ebenfalls als eine Schnittstelle der Kommunikationseinheit 142, des internen Sensors 128, des Antriebsmechanismus 120 und der Datenspeichereinheit 148.
Die Datenspeichereinheit 148 beinhaltet eine Bewegungsspeichereinheit 160, die verschiedenen Bewegungen des Roboters 100 definiert. Verschiedene Arten von Bewegungsdateien werden in die Bewegungsspeichereinheit 232 des Servers 200 in die Bewegungsspeichereinheit 160 heruntergeladen. Eine Bewegung ist durch eine Bewegungskennung gekennzeichnet. Ein Vorgangszeitpunkt, eine Vorgangszeit, eine Vorgangsrichtung und dergleichen der verschiedenen Stellgliedarten (der Antriebsmechanismus 120) sind chronologisch in der Bewegungsdatei definiert, um verschiedene Bewegungen auszuführen, wie beispielsweise das Hinsetzen durch Aufnehmen der Vorderräder 102, das Anheben des Arms 106, den Roboter 100 eine drehende Handlung ausführen lassen, indem bewirkt wird, dass sich die beiden Vorderräder 102 rückwärts drehen oder nur ein Vorderrad 102 dreht, das Schütteln, indem die Vorderräder 102 in einem Zustand gedreht werden, in dem die Vorderräder 102 eingefahren sind, oder das einmalige Anhalten und Zurückschauen beim Bewegen weg von einem Benutzer.
Verschiedene Arten von Daten können auch von der Kartenspeichereinheit 216 und der Speichereinheit für individuelle Daten 218 in Datenspeichereinheit 148 heruntergeladen werden.
Der interne Sensor 128 ist eine Sammlung verschiedener Arten von Sensoren. Der interne Sensor 128 beinhaltet eine Mikrofonanordnung 404, eine Kamera 410, einen Temperatursensor 406 und einen Formmesssensor 408. Die Mikrofonanordnung 404, bei der es sich um eine Einheit handelt, bei der mehrere Mikrofone miteinander verbunden sind, ist ein Sprachsensor, der Schall erkennt. Es ist ausreichend, dass die Mikrofonanordnung 404 eine Vorrichtung ist, die Schall erkennt und eine Richtung einer Schallquelle erkennen kann. Die Mikrofonanordnung 404 ist in dem Kopfabschnittsrahmen 316 integriert. Da die Abstände zwischen einer Schallquelle und jedem Mikrofon nicht deckungsgleich sind, kommt es zu Schwankungen beim Zeitpunkt der Schallerfassung. Aus diesem Grund kann eine Position der Schallquelle anhand einer Größe und einer Phase des Klangs an jedem Mikrofon identifiziert werden. Der Roboter 100 kann mithilfe der Mikrofonanordnung 404 eine Position einer Schallquelle und insbesondere eine Richtung der Schallquelle erkennen.
Die Kamera 410 ist eine Vorrichtung, die den Außenbereich filmt. Die Kamera 410 beinhaltet die omnidirektionale Kamera 400 und die hochauflösende Kamera 402. Der Temperatursensor 406 erkennt eine Temperaturverteilung einer externen Umgebung und wandelt die Temperaturverteilung in ein Bild um. Der Formmesssensor 408 ist ein Infrarot-Tiefensensor, der eine Tiefe und damit eine ungleichmäßige Form eines Zielobjekts abtastet, indem er Nahinfrarot-Strahlen von einem Projektor abstrahlt und reflektiertes Licht der Nahinfrarot-Strahlen mit einer Nahinfrarot-Kamera erkennt.
Die Datenverarbeitungseinheit 136 beinhaltet die Erkennungseinheit 156, die Vorgangssteuerungseinheit 150 und eine Sensorsteuerungseinheit 152. Die Vorgangssteuerungseinheit 150 bestimmt zusammen mit der Vorgangssteuerungseinheit 222 des Servers 200 eine Bewegungsrichtung des Roboters 100. Eine auf einer Handlungskarte basierende Bewegung kann vom Server 200 bestimmt werden, und eine unmittelbare Bewegung, wie beispielsweise das Vermeiden eines Hindernisses, kann durch den Roboter 100 bestimmt werden. Der Antriebsmechanismus 120 bewirkt, dass sich der Roboter 100 durch Antreiben der Vorderräder 102 gemäß einer Anweisung der Vorgangssteuerungseinheit 150 auf einen Zielpunkt zubewegt.
Die Vorgangssteuerungseinheit 150 bestimmt eine Bewegung des Roboters 100 in Zusammenarbeit mit der Vorgangssteuerungseinheit 222 des Servers 200. Ein Teil der Bewegungen kann vom Server 200 bestimmt werden und andere Bewegungen können vom Roboter 100 bestimmt werden. Außerdem kann eine Konfiguration dergestalt sein, dass, obwohl der Roboter 100 eine Bewegung bestimmt, der Server 200 eine Bewegung bestimmt, wenn eine Verarbeitungslast des Roboters 100 hoch ist. Eine Konfiguration kann so sein, dass eine Bewegung, die eine Basis bildet, vom Server 200 und eine zusätzliche Bewegung vom Roboter 100 bestimmt wird. Es ist ausreichend, dass die Aufteilung eines Bewegungsbestimmungsverfahrens zwischen dem Server 200 und dem Roboter 100 nach den Vorgaben des Robotersystems 300 konzipiert ist.
Die Vorgangssteuerungseinheit 150 des Roboters 100 bestimmt zusammen mit der Vorgangssteuerungseinheit 222 des Servers 200 eine Bewegungsrichtung des Roboters 100. Eine auf einer Handlungskarte basierende Bewegung kann vom Server 200 bestimmt werden, und eine unmittelbare Bewegung, wie beispielsweise das Vermeiden eines Hindernisses, kann durch die Vorgangssteuerungseinheit 150 des Roboters 100 bestimmt werden. Der Antriebsmechanismus 120 bewirkt, dass sich der Roboter 100 durch Antreiben der Vorderräder 102 gemäß einer Anweisung der Vorgangssteuerungseinheit 150 auf einen Zielpunkt zubewegt.
Die Vorgangssteuerungseinheit 150 des Roboters 100 weist den Antriebsmechanismus 120 an, eine ausgewählte Bewegung auszuführen. Der Antriebsmechanismus 120 steuert jedes Stellglied entsprechend einer Bewegungsdatei.
Die Vorgangssteuerungseinheit 150 kann auch eine Bewegung des Hochhaltens beider Arme 106 als eine Geste der Bitte um „eine Umarmung“ durchführen, wenn sich ein Benutzer mit einem hohen Grad an Vertrautheit in der Nähe befindet, und kann auch eine Bewegung des Nicht-länger-umarmt-werden-Wollens ausführen, indem bewirkt wird, dass sich die rechten und linken Vorderräder 102 abwechselnd und wiederholt in Gegenrichtung drehen und in einem eingefahrenen Zustand anhalten, wenn die „Umarmung“ langweilig wird. Der Antriebsmechanismus 120 bewirkt, dass der Roboter 100 verschiedene Bewegungen ausführt, indem er die Vorderräder 102, den Arm 106 und den Kopf (den Kopfabschnittsrahmen 316) gemäß einer Anweisung der Vorgangssteuerungseinheit 150 antreibt.
Die Sensorsteuerungseinheit 152 steuert den internen Sensor 128. Insbesondere steuert die Sensorsteuerungseinheit 152 eine Messrichtung durch die hochauflösende Kamera 402, den Temperatursensor 406 und den Formmesssensor 408. Die Messrichtung durch die hochauflösende Kamera 402, den Temperatursensor 406 und den im Kopfabschnitt des Roboters 100 montierten Formmesssensor 408 ändert sich entsprechend der Ausrichtung des Kopfabschnittsrahmens 316. Die Sensorsteuerungseinheit 152 steuert eine Filmrichtung durch die hochauflösende Kamera 402 (d. h., die Sensorsteuerungseinheit 152 steuert die Bewegung des Kopfabschnitts entsprechend der Filmrichtung). Die Sensorsteuerungseinheit 152 und die Kamera 410 fungieren als „Filmeinheit“.
Die Erkennungseinheit 156 des Roboters 100 analysiert vom internen Sensor 128 erhaltene externe Informationen. Die Erkennungseinheit 156 ist zur visuellen Erkennung (eine visuelle Einheit), Geruchserkennung (eine Geruchseinheit), Klangerkennung (eine Höreinheit) und taktilen Erkennung (eine taktile Einheit) in der Lage.
Die Erkennungseinheit 156 filmt mithilfe der integrierten omnidirektionalen Kamera regelmäßig einen Außenbereich und erkennt ein sich bewegendes Objekt wie beispielsweise eine Person oder ein Haustier. Die Erkennungseinheit 156 beinhaltet eine Charakteristikextraktionseinheit 146. Die Charakteristikextraktionseinheit 146 extrahiert einen Merkmalsvektor aus einem gefilmten Bild eines sich bewegenden Objekts. Wie zuvor beschrieben, ist ein Merkmalsvektor eine Sammlung von Parametern (Merkmalsgrößen), die physische Charakteristiken und verhaltensbezogene Charakteristiken eines sich bewegenden Objekts angeben. Wenn ein sich bewegendes Objekt erkannt wird, werden physische Charakteristiken und verhaltensbezogene Charakteristiken auch von einem Geruchssensor, einem integrierten Mikrofon mit hoher Richtwirkung, einem Temperatursensor und dergleichen extrahiert. Diese Charakteristiken werden ebenfalls quantifiziert und bilden eine Merkmalsvektorkomponente.
Das Robotersystem 300 clustert einen Benutzer, der mit hoher Häufigkeit erscheint, als einen „Besitzer“, basierend auf physischen Charakteristiken und verhaltensbezogenen Charakteristiken, die aus einer großen Menge von Bildinformationen und anderen Messinformationen gewonnen werden. Wenn zum Beispiel ein sich bewegendes Objekt (Benutzer) mit Bart oft am frühen Morgen aktiv ist (steht früh auf) und selten rote Kleidung trägt, wird ein erstes Profil erstellt, das ein Cluster (Benutzer) ist, das früh aufsteht, einen Bart hat und nicht oft rote Kleidung trägt. Währenddessen wird ein zweites Profil erstellt, das ein Cluster (Benutzer) ist, das eine Brille trägt und einen Rock trägt, aber definitiv keinen Bart hat, wenn ein sich bewegendes Objekt mit Brille oft einen Rock trägt, das sich bewegende Objekt aber keinen Bart hat. Obwohl es sich bei dem vorstehend genannten Beispiel um ein einfaches Beispiel handelt, werden das erste Profil, das einem Vater entspricht, und das zweite Profil, das einer Mutter entspricht, nach dem vordem beschriebenen Verfahren gebildet, und der Roboter 100 erkennt, dass es in diesem Haus mindestens zwei Benutzer (Eigentümer) gibt.
Man beachte, dass der Roboter 100 nicht erkennen muss, dass das erste Profil der „Vater“ ist. In allen Fällen reicht es aus, dass der Roboter 100 eine Figur erkennen kann, die „ein Cluster mit Bart ist, oft früh aufsteht und selten rote Kleidung trägt“. Für jedes Profil wird ein Merkmalsvektor definiert, der das Profil charakterisiert.
Es wird angenommen, dass der Roboter 100 ein sich bewegendes Objekt (Benutzer) in einem Zustand, in dem diese Art der Clusteranalyse abgeschlossen ist, neu erkennt. Zu diesem Zeitpunkt führt die Personenerkennungseinheit 214 des Servers 200 ein Benutzeridentifikationsverfahren basierend auf dem Merkmalsvektor des neuen sich bewegenden Objekts aus und bestimmt, welchem Profil (Cluster) das sich bewegende Objekt entspricht. Wenn beispielsweise ein sich bewegendes Objekt mit einem Bart erkannt wird, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass das sich bewegende Objekt der Vater ist. Wenn das sich bewegende Objekt früh am Morgen aktiv ist, ist es noch sicherer, dass das sich bewegende Objekt dem Vater entspricht. Wenn währenddessen ein sich bewegendes Objekt erkannt wird, das eine Brille trägt, besteht die Möglichkeit, dass das sich bewegende Objekt die Mutter ist. Wenn das sich bewegende Objekt einen Bart hat, ist das sich bewegende Objekt weder die Mutter noch der Vater, weswegen die Personenerkennungseinheit 214 bestimmt, dass das sich bewegende Objekt eine neue Person ist, die nicht clusteranalysiert wurde.
Die Bildung eines Clusters (Profils) durch Charakteristikextraktion (Clusteranalyse) und die Anwendung auf eine clusterbegleitende Charakteristikextraktion können gleichzeitig ausgeführt werden.
Aus einer Reihe von Erkennungsverfahren, einschließlich Erkennung, Analyse und Bestimmung, führt die Erkennungseinheit 156 des Roboters 100 eine Auswahl und Extraktion von Informationen aus, die für die Erkennung erforderlich sind, und ein Analyseverfahren wie beispielsweise eine Bestimmung wird von der Erkennungseinheit 212 des Servers 200 ausgeführt. Die Erkennungsverfahren können von der Erkennungseinheit 212 des Servers 200 allein ausgeführt werden oder von der Erkennungseinheit 156 des Roboters 100 allein ausgeführt werden, oder beide können die Erkennungsverfahren unter Aufteilung von Rollen ausführen, wie bereits beschrieben.
Wenn eine starke Kraft auf den Roboter 100 ausgeübt wird, erkennt die Erkennungseinheit 156 dies mithilfe des eingebauten Beschleunigungssensors, und die Reaktionserkennungseinheit 228 des Servers 200 erkennt, dass eine „gewalttätige Handlung“ von einem Benutzer in der Nähe durchgeführt wurde. Wenn ein Benutzer den Roboter 100 durch Greifen des Horns 112 anhebt, kann dies ebenfalls als gewalttätige Handlung erkannt werden. Wenn ein Benutzer in einem Zustand des dem Roboter 100 Gegenüberstehens in einem bestimmten Lautstärkebereich und einem bestimmten Frequenzband spricht, kann die Personenerkennungseinheit 228 des Servers 200 erkennen, dass eine „Sprechhandlung“ bezüglich des Roboters 100 durchgeführt wurde. Wenn eine Temperatur im Bereich der Körpertemperatur erkannt wird, erkennt die Reaktionserkennungseinheit 228 außerdem, dass eine „Berührungshandlung“ von einem Benutzer durchgeführt wurde, und wenn eine Aufwärtsbeschleunigung in einem Zustand erkannt wird, in dem eine Berührung erkannt wird, erkennt die Reaktionserkennungseinheit 228, dass eine „Umarmung“ durchgeführt wurde. Physischer Kontakt, wenn ein Benutzer den Körper 104 hochhebt, kann ebenfalls wahrgenommen werden, und eine Umarmung kann auch durch eine auf die Vorderräder 102 wirkende Last erkannt werden, die abnimmt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Roboter 100 eine Handlung eines Benutzers mithilfe des internen Sensors 128 als physische Information erfasst, die Antworterkennungseinheit 228 des Servers 200 bestimmt, ob die Handlung angenehm oder unangenehm ist, und die Erkennungseinheit 212 des Servers 200 ein Benutzeridentifikationsverfahren basierend auf dem Merkmalsvektor durchführt.
Die Reaktionserkennungseinheit 228 des Servers 200 erkennt verschiedene Arten von Reaktionen eines Benutzers gegenüber dem Roboter 100. „Angenehm“ oder „unangenehm“, „positiv“ oder „negativ“ sind mit einem Teil von typischen Reaktionshandlungen unter verschiedenen Arten von Reaktionshandlungen korreliert. Im Allgemeinen sind fast alle Reaktionshandlungen, die angenehme Handlungen sind, positive Reaktionen, und fast alle Reaktionshandlungen, die unangenehme Handlungen sind, sind negative Reaktionen. Angenehme und unangenehme Handlungen beziehen sich auf die Vertrautheit, und positive und negative Reaktionen beeinflussen die Handlungsauswahl des Roboters 100.
Die Vertrautheitsverwaltungseinheit 220 des Servers 200 ändert die Vertrautheit gegenüber einem Benutzer gemäß einer von der Erkennungseinheit 156 erkannten Reaktionshandlung. Im Prinzip nimmt die Vertrautheit gegenüber einem Benutzer zu, der eine angenehme Handlung ausführt, während die Vertrautheit gegenüber einem Benutzer, der eine unangenehme Handlung ausführt, abnimmt.
Die Vertrautheit mit einem sich bewegenden Objekt (Benutzer) ändert sich entsprechend der Art der Handlung, der der Roboter 100 durch den Benutzer ausgesetzt ist.
Der Roboter 100 legt eine hohe Vertrautheit fest für eine häufig angetroffene Person, eine Person, die den Roboter 100 häufig berührt, und eine Person, die häufig mit dem Roboter 100 spricht. Währenddessen nimmt die Vertrautheit für eine selten gesehene Person ab, eine Person, die den Roboter 100 nicht oft berührt, eine gewalttätige Person und eine Person, die mit lauter Stimme schimpft. Der Roboter 100 ändert die Vertrautheit jedes Benutzers auf der Grundlage verschiedener Elemente von Informationen des Außenbereichs, die von den Sensoren erfasst werden (visuell, taktil und akustisch).
Der eigentliche Roboter 100 führt autonom eine komplexe Handlungsauswahl entsprechend einer Handlungskarte aus. Der Roboter 100 handelt, während er von mehreren Handlungskarten beeinflusst ist, die auf verschiedenen Parametern wie beispielsweise Einsamkeit, Langeweile und Neugierde basieren. Wenn die Wirkung der Handlungskarten beseitigt ist oder bei einem internen Zustand, bei dem die Wirkung der Handlungskarten gering ist, versucht der Roboter 100 im Wesentlichen, sich einer Person mit hoher Vertrautheit zu nähern, und versucht, sich von einer Person mit niedriger Vertrautheit zu entfernen.
Als Nächstes werden die Außenhaut 314 und eine Befestigungsstruktur davon beschrieben.
8 ist eine Zeichnung, die einen Zustand darstellt, bei dem die Außenhaut 314 auf dem Roboter 100 befestigt ist. 9 ist eine Zeichnung, die einen Zustand darstellt, bei dem die Außenhaut 314 von dem Roboter 100 entfernt ist. 10 ist eine Zeichnung, die nur die Außenhaut 314 darstellt. In jeder Zeichnung ist (a) eine rechte Seitenansicht, (b) eine Vorderansicht und (c) eine Rückansicht. Das äußere Erscheinungsbild des Roboters 100 weist praktisch eine bilaterale Symmetrie auf.
Wie in 8 gezeigt, ist die Außenhaut 314 so befestigt, dass sie den Hauptkörperrahmen 310 bedeckt. Ein kreisförmiger Öffnungsabschnitt 502 zum Exponieren eines Gesichtsbereichs 500 des Kopfabschnittsrahmens 316 ist in einer oberen Vorderseite der Außenhaut 314 vorgesehen. Die Außenhaut 314 erstreckt sich zu einer Vorderseite und einer Rückseite des Roboters 100 und ist ebenfalls am Rumpfabschnittsrahmen 318 befestigt. In der Ausführungsform ist die Radabdeckung 312 exponiert, diese kann aber durch die Außenhaut 314 bedeckt sein. Die Außenhaut 314 ist mithilfe einer nachfolgend zu beschreibenden Passstruktur am Hauptkörperrahmen 310 befestigt. In der Ausführungsform entspricht der Rumpfabschnittsrahmen 318 (genauer gesagt, ein Vorderseitenabschnitt und ein Rückseitenabschnitt davon) einem „ersten Bereich“, und der Kopfabschnittsrahmen 316 entspricht einem „zweiten Bereich“. Zudem entspricht der Hauptkörperrahmen 310 einem „Hauptkörper“ und der Gesichtsbereich 500 einem „exponierten Abschnitt“.
Wie in 9 gezeigt, sind sowohl im Kopfabschnittsrahmen 316 als auch im Rumpfabschnittsrahmen 318 mehrere Passnuten zum teilweisen Einpassen der Außenhaut 314 vorgesehen. Das heißt, dass bogenförmige Passnuten 504, 506 und 508 vorgesehen sind, um den Gesichtsbereich 500 in der Vorderseite des Kopfabschnittsrahmens 316 zu umschließen. Währenddessen ist in einem vorderseitigen unteren Abschnitt des Rumpfabschnittsrahmens 318 eine längliche Passnut 510 vorgesehen, und in einem rückseitigen unteren Endabschnitt ist eine bogenförmige Passnut 512 vorgesehen. Eine Aufnahmeöffnung 377 zur Aufnahme des Hinterrads 103 ist in einem rückseitigen unteren Abschnitt des Rumpfabschnittsrahmens 318 vorgesehen, und die Passnut 512 ist in einem Umfangsbereich der Aufnahmeöffnung 377 ausgebildet. Die Passnuten 504 bis 512 fungieren als „vertiefte Passabschnitte“.
Wie in 10 gezeigt, ist die Außenhaut 314 durch ein Basismaterial 520 mit Elastizität konfiguriert, das in einem Gewebebeutel 522 untergebracht ist, und ist aus einem weichen Material ausgebildet, das sich überall gut anfühlt. Der Gewebebeutel 522 ist dergestalt, dass ein sich geschmeidig anfühlendes Gewebematerial, wie beispielsweise Polyester, in eine Beutelform genäht ist, und ein Vliesstoff (Vliesstoff) auf einer Innenseite einer Seite vorgesehen ist, die beim Befestigen auf dem Roboter 100 eine Außenseite ausbildet. Durch das Einlegen des Vliesstoffs zwischen das Basismaterial 520 und die Gewebetasche 522 wird ein taktiles Gefühl realisiert, das weicher und geschmeidiger ist, als wenn kein Vliesstoff eingelegt wird. Die Außenhaut 314 umfasst einen beutelförmigen Abschnitt 524, der den Kopfabschnittsrahmen 316 bedeckt, ein Armabschnittspaar 526, das sich von den linken und rechten Seiten des beutelförmigen Abschnitts 524 nach unten erstreckt, einen verlängerten Abschnitt 528, der sich von einer Vorderseite des beutelförmigen Abschnitts 524 nach unten erstreckt, und einen verlängerten Abschnitt 530, der sich von einer Rückseite des beutelförmigen Abschnitts 524 nach unten erstreckt. In der Ausführungsform entspricht der Gewebebeutel 522 einem „Deckblatt“, das das Basismaterial 520 abdeckt. Außerdem entspricht der verlängerte Abschnitt 528 einem „ersten verlängerten Abschnitt“, und der verlängerte Abschnitt 530 entspricht einem „zweiten verlängerten Abschnitt“.
Durch Bedecken des Kopfabschnittsrahmens 316 fungiert der beutelförmige Abschnitt 524 als ein „Eingriffsabschnitt“, der mit dem Hauptkörperrahmen 310 in Eingriff steht. Der Öffnungsabschnitt 502 ist in der Vorderseite des beutelförmigen Abschnitts 524 ausgebildet, und der Öffnungsabschnitt 390 ist in einem Scheitelabschnitt ausgebildet. Die bogenförmigen Passelemente 534, 536 und 538 sind auf einer Innenseite des beutelförmigen Abschnitts 524 vorgesehen, um den Öffnungsabschnitt 502 zu umschließen. Währenddessen ist auf einer Innenseite des unteren Abschnitts des verlängerten Abschnitts 528 ein längliches Anpasselement 540 vorgesehen, und auf einer Innenseite des unteren Abschnitts des verlängerten Abschnitts 530 ist ein bogenförmiges Passelement 542 vorgesehen. Die Passelemente 534 bis 542 sind entlang eines peripheren Randabschnitts der Außenhaut 314 vorgesehen und fungieren als „Befestigungselemente“ zur Befestigung der Außenhaut 314 am Hauptkörperrahmen 310.
Die Passelemente 534 bis 538 weisen komplementäre Formen mit den Passnuten 504 bis 508 des Kopfabschnittsrahmens 316 auf. Die Passelemente 540 und 542 weisen komplementäre Formen mit den Passnuten 510 und 512 des Rumpfabschnittsrahmens 318 auf. Die Passelemente 534 bis 542 sind aus einem harten Material wie beispielsweise einem Harz ausgebildet, und die Außenhaut 314 wird am Hauptkörperrahmen 310 befestigt, indem die Passelemente 534 bis 542 in die Passnuten 504 bis 512 eingepasst werden. Einzelheiten der Befestigungsstruktur werden nachfolgend beschrieben.
Unter erneuter Bezugnahme auf 8 wird zwischen beiden ein Kontaktbereich (Bereich mit engem Kontakt) geschaffen, wenn der Hauptkörperrahmen 310 mit der Außenhaut 314 bedeckt ist. In derselben Zeichnung sind ein Kopfabschnittskontaktbereich 550, ein Bauchabschnittskontaktbereich 552 und ein Rückabschnittskontaktbereich 554 dargestellt. Der Hauptkörperrahmen 310 und die Außenhaut 314 stehen in diesen Kontaktbereichen in engem Kontakt miteinander. Da der Kopfabschnittsrahmen 316 jedoch bezüglich des Rumpfabschnittsrahmens 318 schwenkt, sich verlängert und sich zusammenzieht, tritt eine dreidimensionale Transformation zwischen den Kontaktbereichen der Außenhaut 314 auf. Das bedeutet, dass es zu Verzerrungen unter den Kontaktbereichen kommen kann, da die Kontaktbereiche vorhanden sind. In der Ausführungsform ist unter den Kontaktbereichen der Außenhaut 314 ein Bereich erhöhter Elastizität vorgesehen, in dem die Elastizität des Basismaterials 520 teilweise erhöht ist, sodass keine Beeinträchtigung eines Vorgangs des Roboters 100 auftritt, selbst wenn diese Art von Verformung auftritt. Der Bereich erhöhter Elastizität ist in einem Abschnitt festgelegt, der in Begleitung eines Vorgangs des Roboters 100 einer erheblichen Zugspannung, Druckspannung, Torsionsspannung oder Scherspannung ausgesetzt ist.
Das heißt, wie in 10 gezeigt, ein Bereich erhöhter Elastizität 556 ist zwischen dem Kopfabschnittskontaktbereich 550 und dem Bauchabschnittskontaktbereich 552 im Basismaterial 520 vorgesehen, und ein Bereich erhöhter Elastizität 558 ist zwischen dem Kopfabschnittskontaktbereich 550 und dem Rückenabschnittskontaktbereich 554 vorgesehen. Die Außenhaut 314 steht sowohl mit dem Kopfabschnittsrahmen 316 als auch dem Rumpfabschnittsrahmen 318 in einer Position, die von einem Bereich erhöhter Elastizität beabstandet ist, in engem Kontakt. Außerdem ist ein Verlängern und Zusammenziehen, die einen Vorgang des Arms 106 begleiten, auch im Armabschnitt 526 erforderlich, wodurch ein Bereich erhöhter Elastizität 560 bereitgestellt wird. Eine spezifische Konfiguration zur Realisierung der Bereiche erhöhter Elastizität wird im Folgenden ausführlich beschrieben.
11 sind Explosionsdarstellungen der Außenhaut 314. 11 (a) zeigt einen Zustand, bei dem die Außenhaut 314 entlang einer bestimmten Schnittlinie aufgelöst dargestellt ist, und 11(b) zeigt eine aufgelöste Darstellung des Basismaterials 520 entsprechend 11(a). 12 ist eine Schnittansicht des Basismaterials 520. 13 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Bereich erhöhter Elastizität im Basismaterial 520 zeigt. 13(a) zeigt einen Abschnitt des Bereichs erhöhter Elastizität, 13(b) zeigt eine Öffnungseinheit, die den Bereich erhöhter Elastizität konfiguriert, und 13(c) zeigt einen Zustand, in dem die Zugkraft auf die Öffnungseinheit einwirkte. 14 ist eine Zeichnung, die eine Rückseite (Innenseite) der Außenhaut 314 darstellt.
Wie in 11 (a) gezeigt, ist die Außenhaut 314 dadurch konfiguriert, dass das Basismaterial 520 im Gewebebeutel 522 untergebracht ist, deren äußere Form praktisch gleich (eine ähnliche Form) ist. Die Außenhaut 314 weist einen der Vorderseite entsprechenden Abschnitt 562, einen der rechten Seite entsprechenden Abschnitt 564, einen der linken Seite entsprechenden Abschnitt 566 und der Rückseite entsprechende Abschnitte 568 und 568 auf. Der der Vorderseite entsprechende Abschnitt 562 bedeckt eine Rumpfabschnittsvorderseite des Roboters 100. Der der Rückseite entsprechende Abschnitt 568 bedeckt eine Rumpfabschnittsrückseite des Roboters 100. Der der rechten Seite entsprechende Abschnitt 564 und der der linken Seite entsprechende Abschnitt 566 bilden das Armpaar 106. Der beutelförmige Abschnitt 524 ist aus einem oberen Abschnitt jedes entsprechenden Abschnitts ausgebildet.
Die in 10 gezeigte Außenhaut 314 wird durch Verbinden der Scheitelkanten S1 des der rechten Seite entsprechenden Abschnitts 564 und des der linken Seite entsprechenden Abschnitts 566 und durch Verbinden der Endränder S2 des Paares der der Rückseite entsprechenden Abschnitte 568 gebildet. Zu diesem Zeitpunkt wird der Öffnungsabschnitt 502 durch einen oberen Rand S3 des der Vorderseite entsprechenden Abschnitts 562, einen oberen Rand S4 des der rechten Seite entsprechenden Abschnitts 564 und einen oberen Rand S5 des der linken Seite entsprechenden Abschnitts 566 gebildet. In dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel ist der der Rückseite entsprechende Abschnitt 568 in zwei Teile unterteilt, aber da die Unterteilungsposition nicht darauf beschränkt ist, kann die Unterteilung an einer Grenze zwischen zwei beliebigen benachbarten entsprechenden Abschnitten durchgeführt werden.
Wie in 11 (b) gezeigt, weist das Basismaterial 520 einen der Vorderseite entsprechenden Bereich 572 auf, der in dem der Vorderseite entsprechenden Abschnitt 562 aufzunehmen ist, einen der rechten Seite entsprechenden Bereich 574, der in dem der rechten Seite entsprechenden Abschnitt 564 aufzunehmen ist, einen der linken Seite entsprechenden Bereich 576, der in dem der linken Seite entsprechenden Abschnitt 566 aufzunehmen ist, und ein Paar der der Rückseite entsprechenden Bereiche 578, die in dem Paar der der Rückseite entsprechenden Abschnitte 568 aufzunehmen sind. Die Begrenzungslinien L1 bis L6 entsprechen den Schnittlinien bei der Erstellung des Basismaterials 520. In dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel ist der der Rückseite entsprechende Bereich in zwei Teile unterteilt, aber da die Unterteilungsposition nicht darauf beschränkt ist, kann die Unterteilung an einer Grenze zwischen zwei beliebigen benachbarten entsprechenden Bereichen durchgeführt werden. Das Basismaterial 520 ist unter Berücksichtigung der Transformation des Basismaterials 520 auf der kleinen Seite leicht geformt. Das bedeutet, dass beim Anbringen der Außenhaut 314 am Hauptkörperrahmen 310 die Außenhaut 314 in engem Kontakt mit der Außenform des Hauptkörperrahmens 310 steht und ein attraktives äußeres Erscheinungsbild aufweist.
Wie in 12 gezeigt, wird jeder entsprechende Bereich des Basismaterials 520 aus einer Basismaterialbahn 570 gewonnen, die aus einem porösen Schaumstoffmaterial ausgebildet ist und entlang der in der Zeichnung gezeigten Schnittlinien geschnitten ist. Als poröses Schaumstoffmaterial wird ein offenzelliger Typ verwendet. In der Ausführungsform ist die Basismaterialbahn 570 aus Urethanschaumstoff gebildet, aber die Basismaterialbahn 570 kann aus einem anderen Material, das Elastizität aufweist, hergestellt sein. Die Bereiche erhöhter Elastizität 556 bis 560 werden in den entsprechenden Bereichen der Basismaterialbahn 570 durch ein Lochöffnungsverfahren (Stanzverfahren) mithilfe einer Presse vorab ausgebildet.
Jeder Bereich erhöhter Elastizität ist durch eine große Anzahl von Öffnungen konfiguriert, die in jedem entsprechenden Bereich optimal angeordnet sind. In der Ausführungsform sind die Öffnungseinheiten Su einer vorbestimmten Querschnittsform in jedem entsprechenden Bereich regelmäßig vertikal und horizontal angeordnet, wie in 13(a) gezeigt. Jede Öffnungseinheit Su durchdringt den entsprechenden Bereich in Richtung der Dicke des Basismaterials 520. In der Ausführungsform hat die Öffnungseinheit Su im Querschnitt eine Y-Form. Wie in 13(b) gezeigt, weist die Öffnungseinheit Su ein kreisförmiges Loch Sr in drei vorderen Endabschnitten eines Schnittes Sb der Y-Form (in drei Zweige aufgeteilte Form) auf. Ein Durchmesser des kreisförmigen Lochs Sr ist größer als eine Breite des Schnitts Sb.
Diese Art der Konfiguration ist dergestalt, dass selbst wenn im Basismaterial 520 eine Zugkraft (siehe gestrichelten Pfeil mit 2 Punkten) durch einen Vorgang des Roboters 100 auftritt, sich jede Öffnungseinheit Su von ihrer Mitte aus in drei Richtungen ausbreitet, wie in 13(c) gezeigt, wobei sich jeder entsprechende Bereich ausdehnt (siehe gestrichelten Pfeil mit 1 Punkt) und die Zugkraft aufnehmen kann. Wie in 13(a) dargestellt, ist die Öffnungseinheit Su dergestalt, dass ein Schnitt schräg bezüglich einer Zugrichtung geneigt ist. Das heißt, ein Schnitt ist so abgewinkelt, dass er durch einen Zug, beispielsweise in horizontaler Richtung, schräg geschert wird. Außerdem ist ein Verteilungswinkel der großen Anzahl von Öffnungseinheiten Su schräg bezüglich der Zugrichtung geneigt. Außerdem ist die für die Transformation erforderliche Kraft aufgrund der vorgesehenen Öffnungen geringer als ohne Öffnung. Infolgedessen kann das Drehmoment, das zum Antreiben des Kopfabschnittsrahmens 316 benötigt wird, reduziert werden. Außerdem ist es aufgrund von im Basismaterial 520 vorgesehenen Öffnungen unwahrscheinlich, dass Falten (ein welliger Zustand) auftreten, die eine Transformation begleiten.
Wie in gezeigt, sind die Passelemente 534 bis 542 auf einer Rückseite (Innenseite) der Außenhaut 314 angeordnet. Die Passelemente 534 bis 538 sind an den oberen Rändern S3 bis S5 der Außenhaut 314 leicht innenliegend befestigt oder angenäht. Das Passelement 540 ist im Gewebebeutel 522 in einer Position in der Nähe eines unteren Endes des der Vorderseite entsprechenden Abschnitts 562 untergebracht. Das Passelement 542 ist im Gewebebeutel 522 in einer Position in der Nähe eines unteren Endes eines jeden der zwei der Rückseite entsprechenden Abschnitte 568 untergebracht, um die der Rückseite entsprechenden Abschnitte 568 zu überspannen.
15 ist eine Zeichnung, die ein Verfahren zur Befestigung der Außenhaut 314 darstellt. Die 15(a) bis (d) zeigen ein Verfahren des Anbringens der Außenhaut 314 am Hauptkörperrahmen 310. 16 ist eine vergrößerte Ansicht eines B-Abschnitts von 15(c) und ist eine Zeichnung, die ein Verfahren zur Befestigung der Außenhaut 314 darstellt. 16(a) zeigt einen Zustand vor dem Befestigen und 16(b) zeigt einen befestigten Zustand.
Das Anbringen der Außenhaut 314 erfolgt nach folgendem Verfahren. Zunächst wird, wie in 15(a) gezeigt, der Hauptkörperrahmen 310 von oben mit der Außenhaut 314 bedeckt. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in 15(b) gezeigt, der Kopfabschnittsrahmen 316 in den beutelförmigen Abschnitt 524 mit einem Abstand zwischen dem verlängerten Abschnitt 528 und dem verlängerten Abschnitt 530 in einem leicht geweiteten Zustand eingesetzt.
Nachdem der Kopfabschnittsrahmen 316 auf diese Weise im beutelförmigen Abschnitt 524 untergebracht ist, werden die Passelemente 534 bis 538 in die Passnuten 504 bis 508 eingepasst. Wenn der in 15(c) gezeigte Zustand erreicht ist, bildet ein Kontaktabschnitt zwischen dem Kopfabschnittsrahmen 316 und dem beutelförmigen Abschnitt 524 einen Drehpunkt, und die Spannung in einer Richtung der Ausdehnung der verlängerten Abschnitte 528 und 530 kann angewendet werden. Indem die Passelemente 540 und 542 in die Passnuten 510 beziehungsweise 512 in einem Zustand eingepasst werden, in dem auf die beiden verlängerten Abschnitte Spannung angewendet wird, kann die Außenhaut 314 am Hauptkörperrahmen 310 befestigt werden, wie in 15(d) dargestellt.
Wie in 16(a) gezeigt, ist ein Aufnahmeabschnitt 525 über einem schmalen Abschnitt (verengter Abschnitt) eines vorderen Endabschnitts des Gewebebeutels 522 im verlängerten Abschnitt 530 ausgebildet, und das Passelement 542 ist im Aufnahmeabschnitt 525 aufgenommen. Das heißt, das Passelement 542 befindet sich im Zustand des in den vorderen Endabschnitt des Gewebebeutels 522 eingenäht und abgeschlossen zu sein, und das Basismaterial 520 und das Passelement 542 sind durch den schmalen Abschnitt als Grenze getrennt. Der schmale Abschnitt bildet einen vertieften Abschnitt 527 auf einer Innenseite des Gewebebeutels 522.
Währenddessen ist die Passnut 512 in einer Rippe 515 ausgebildet, die auf einer Außenseite des Rumpfabschnittsrahmens 318 ausgebildet ist. Beim Befestigen des verlängerten Abschnitts 530 am Rumpfabschnittsrahmen 318 wird das Passelement 542, das sich in einem Zustand der Unterbringung im Aufnahmeabschnitt 525 befindet, in die Passnut 512 eingepasst (siehe gestrichelten Pfeil mit 2 Punkten). Zu diesem Zeitpunkt, wie in 16(b) gezeigt, erreicht eine obere Seitenwand der Rippe 515 einen Aspekt des Eintretens in den vertieften Abschnitt 527, wodurch das Passelement 542 und die Passnut 512 fest eingepasst sind. Da das Passelement 542 in Richtung der Verlängerung des verlängerten Abschnitts 530 durch die Passnut 512 (die Rippe 515) verriegelt ist, kann auf die Außenhaut 314 weiterhin eine entsprechende Spannung angewendet werden. Eine Passstruktur des Passelements 540 und der Passnut 510 ist die gleiche wie die des Passelements 542 und der Passnut 512, und eine Befestigungsstruktur des erweiterten Abschnitts 528 ist die gleiche wie die des erweiterten Abschnitts 530.
Gemäß dieser Art von Befestigungsstruktur kann der Kopfabschnittskontaktbereich 550 der Außenhaut 314 in engen Kontakt mit dem Kopfabschnittsrahmen 316 gebracht werden, und der Bauchabschnittskontaktbereich 552 und der Rückenabschnittskontaktbereich 554 können in engen Kontakt mit dem Rumpfabschnittsrahmen 318 gebracht werden. Da sich das Passelement 542 über praktisch die gesamte Breite eines peripheren Randabschnitts des verlängerten Abschnitts 530 erstreckt und das Passelement 542 sich auch über praktisch die gesamte Breite eines peripheren Randabschnitts des verlängerten Abschnitts 528 erstreckt, tritt beim Anbringen der Außenhaut 314 keine lokale Spannungskonzentration auf, und eine Beeinträchtigung und Beschädigung des Gewebebeutels 522 kann verhindert werden.
Bisher wurden der Roboter 100 und eine Außenhautstruktur davon auf der Grundlage einer Ausführungsform beschrieben. Gemäß der Ausführungsform kann ein weiches und angenehmes taktiles Gefühl vermittelt werden, wenn ein Benutzer den Roboter 100 berührt oder umarmt, indem die Außenhaut 314 aus einem flexiblen Material mit einer bestimmten Dicke konfiguriert ist. Außerdem kann der Roboter 100 durch Einbeziehung der Außenhaut 314 vor einem Stoß wie beispielsweise einem Sturz oder einer heftigen Kollision geschützt werden. Auch wenn eine Person und der Roboter 100 unbeabsichtigt kollidieren, wird ein Stoß, dem die Person ausgesetzt ist, durch die Einbeziehung der weichen Außenhaut 314 abgeschwächt.
Bei der Befestigung der Außenhaut 314 auf dem Hauptkörperrahmen 310 kann eine entsprechende Spannung auf die verlängerten Abschnitte 528 und 530 angewendet werden, wobei der beutelförmige Abschnitt 524 den Kopfabschnittsrahmen 316 als Drehpunkt abdeckt. Ferner kann die Spannung beibehalten werden, indem die in den beiden verlängerten Abschnitten vorgesehenen Passelemente 540 und 542 in die Passnuten 510 und 512 des Rumpfabschnittsrahmens 318 eingepasst werden. Insbesondere sind die Passelemente und die Passnuten mit einer vergleichsweise großen Breite versehen und weisen eine gewisse Länge in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Verlängerung der zwei verlängerten Abschnitte auf, wodurch die Spannung leicht gleichmäßig über die gesamten verlängerten Abschnitte angewendet wird. Aufgrund der Spannung kann die Außenhaut 314 mit einem entsprechenden Passgefühl bezüglich des Hauptkörperrahmens 310 ausgestattet sein. Insbesondere kann die gesamte Außenhaut 314 zur Anpassung an den Hauptkörperrahmen 310 gebracht werden, indem die Passelemente 534 bis 542 entlang des peripheren Randabschnitts der Außenhaut angeordnet sind. Aus diesem Grund kann verhindert oder eingeschränkt werden, dass sich die Außenhaut 314 unnatürlich verändert, wenn der Roboter 100 in Betrieb ist, und die Außenhaut 314 kann dazu gebracht werden, als ein Teil des Roboters 100 natürlich zu erscheinen. Gemäß dieser Art von Passstruktur kann die Außenhaut 314 in einem geeigneten Zustand in einer geeigneten Position am Roboter 100 befestigt werden. Aus diesem Grund kann verhindert werden, dass der Roboter 100 jeden Abschnitt mit immer noch unsachgemäß befestigter Außenhaut 314 antreibt. Das heißt, eine unerwartete Belastung des Roboters 100 durch unsachgemäße Befestigung der Außenhaut 314 kann verhindert werden.
Gemäß der Ausführungsform kann die Befestigung der Außenhaut 314 auch durch einen einfachen Vorgang ergänzt werden, indem der Kopfabschnittsrahmen 316 einfach mit dem beutelförmigen Abschnitt 524 abgedeckt wird und die Passelemente 534 bis 542 an den Rumpfabschnittsrahmen 318 angepasst werden. Aus diesem Grund kann ein Benutzer die Außenhaut 314 leicht befestigen und entfernen, was bedeutet, dass bei einer Verschmutzung der Außenhaut 314 der Benutzer bzw. die Benutzerin die Sauberkeit durch Austauschen und Waschen selbst aufrechterhalten kann.
Außerdem sind gemäß der Ausführungsform Bereiche erhöhter Elastizität zwischen den Kontaktbereichen des Kopfabschnitts und des Rumpfabschnitts des Roboters 100 im Basismaterial 520 der Außenhaut 314 vorgesehen. Aus diesem Grund kann ein Anstieg des Betätigungsdrehmoments unter Beibehaltung des Passgefühls der Außenhaut 314 begrenzt werden, selbst wenn der Roboter 100 den Kopfabschnitt bewegt. Außerdem können durch einen Bereich erhöhter Elastizität, der sich als Reaktion auf eine Verschiebung des Kopfabschnitts gut ausdehnt und zusammenzieht, die in der Außenhaut 314 auftretenden Falten begrenzt werden. Da das Basismaterial 520 selbst aus einem porösen Schaumstoffmaterial ausgebildet ist, weist das Basismaterial 520 insgesamt eine konstante Elastizität auf, aber die Elastizität in einem Bereich erhöhter Elastizität weiter erhöht, wodurch die Elastizitätseigenschaften der Außenhaut 314, die bewegliche Abschnitte des Roboters 100 berücksichtigen, optimiert werden können. Darüber hinaus können Öffnungen, eine große Anzahl von Öffnungen, die im Basismaterial 520 angeordnet sind, unmerklich gemacht werden, indem das Basismaterial 520 im Gewebebeutel 522 untergebracht ist. Infolgedessen kann ein äußeres Erscheinungsbild des Roboters 100 ohne Unstimmigkeiten beibehalten werden.
Geänderte Beispiele
Ein Beispiel einer Form der Öffnungseinheit Su und eine Anordnungskonfiguration davon sind in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dargestellt. In einem geänderten Beispiel kann eine davon verschiedene Konfiguration eingesetzt sein.
Die 17 und 18 sind Zeichnungen, die Aspekte von Öffnungen darstellt, die in einem Grundmaterial einer Außenhaut gemäß geänderten Beispielen ausgebildet sind. Die 17(a) bis (d) zeigen erste bis vierte geänderte Beispiele, und die 18(a) bis (d) zeigen fünfte bis achte geänderte Beispiele.
Im ersten geänderten Beispiel ist eine Öffnungseinheit Su1 aus einem vergleichsweise großen kreisförmigen Loch ausgebildet (17(a)). Im zweiten geänderten Beispiel ist eine Öffnungseinheit Su2 aus einem vergleichsweise kleinen kreisförmigen Loch ausgebildet (17(b)). Diese geänderten Beispiele sind dergestalt, dass, obwohl es einen Unterschied in den Größen der kreisförmigen Löcher gibt, die kreisförmige Form selbst wenig weitet, weswegen es im Vergleich zur bisher beschriebenen Ausführungsform schwierig ist, eine ausreichende Dehnung im Grundmaterial zu erreichen. Da das Basismaterial jedoch aus einem porösen Schaumstoffmaterial konfiguriert ist, kann aufgrund einer synergistischen Wirkung zwischen dem Material selbst und den Öffnungen ein gewisser Vorteil erwartet werden.
Im dritten geänderten Beispiel ist eine Öffnungseinheit Su3 aus einem vergleichsweise langen linearen Schnitt ausgebildet, und ein kreisförmiges Loch ist an beiden Enden des Schnittes vorgesehen (17(c)). Im vierten geänderten Beispiel ist eine Öffnungseinheit Su4 aus einem vergleichsweise kurzen linearen Schnitt ausgebildet, und ein kreisförmiges Loch ist an beiden Enden des Schnittes vorgesehen (17(d)). In diesen geänderten Beispielen dehnt sich das Basismaterial leicht in eine Richtung senkrecht zum Schnitt, aber nur wenig in eine Richtung entlang des Schnittes. Folglich tritt in der Elastizität des Grundmaterials eine einseitige Ausrichtung auf, und in Abhängigkeit von der Zugrichtung der Außenhaut besteht die Möglichkeit, dass die Zugkraft nicht ausreichend abgefangen werden kann.
Im fünften geänderten Beispiel ist eine Öffnungseinheit Su5 aus kreuzförmigen Schnitten ausgebildet, und kreisförmige Löcher sind an den vorderen Enden der Schnitte vorgesehen (18(a)). Im sechsten geänderten Beispiel ist eine Öffnungseinheit Su6 aus x-förmigen Schnitten ausgebildet, und kreisförmige Löcher sind an den vorderen Enden der Schnitte vorgesehen (18(a)). In diesen modifizierten Beispielen ist die Öffnungseinheit durch zwei Schnitte ausgebildet, die sich im rechten Winkel schneiden. Mit einem Schnittpunkt der beiden Schnitte als Mittelpunkt der Öffnungseinheit werden Radialschnitte als Gesamtform ausgebildet. Hinsichtlich der Elastizität des Basismaterials wird die Elastizität in vertikaler und horizontaler Richtung gemäß dem fünften geänderten Beispiel unterstützt, und die Elastizität in schräger Richtung von 45 Grad und 135 Grad wird gemäß dem sechsten geänderten Beispiel unterstützt. Man beachte, dass in beiden Fällen eine zweidirektionale Ausrichtung vorliegt.
Im sechsten geänderten Beispiel ist eine Öffnungseinheit Su7 aus y-förmigen (in drei Zweige aufgeteilte Form) Schnitten ausgebildet, und kreisförmige Löcher sind an den vorderen Enden der Schnitte vorgesehen (18(c)). Die Ausrichtungen der Y-Form der Öffnungseinheit Su7 sind in horizontal benachbarten Linien umgekehrt. Ferner ist eine große Anzahl der Öffnungseinheiten Su7 vertikal und horizontal im Basismaterial angeordnet. Gemäß dieser Art von Konfiguration kann die auf das Grundmaterial ausgeübte vertikale und horizontale Zugspannung in jeder Öffnungseinheit Su7 in drei Richtungen verteilt werden. Das heißt, ein Maß an Freiheit in Bezug auf eine Richtung, in die sich der Schnitt öffnet, ist erhöht, selbst im Vergleich zum fünften und sechsten geänderten Beispiel.
Im achten geänderten Beispiel ist die gleiche Konfiguration wie im siebten geänderten Beispiel als Öffnungseinheit Su8 eingesetzt, aber bezüglich einer Anordnung der Öffnungseinheit Su8 sind benachbarte Linien in einer in vertikaler Richtung versetzten Form angeordnet (18(d)). Aus diesem Grund bildet die Anordnung der Öffnungseinheit Su8 einen schrägen Winkel zu der auf das Basismaterial ausgeübten vertikalen und horizontalen Zugspannung, und die Zugspannung kann in drei Richtungen über das gesamte Basismaterial aufteilt werden.
Von den bisher beschriebenen ersten bis achten geänderten Beispielen kann man sagen, dass das achte geänderte Beispiel das höchste Maß an Freiheit der Elastizität des Basismaterials aufweist. Die zuvor beschriebene Ausführungsform ist dergestalt, dass die Breite der Schnitte im achten geänderten Beispiel vergrößert ist (siehe 13). Aus diesem Grund ist die Reibung zwischen den gegenüberliegenden Flächen der Schnitte beim Verdrehen der Außenhaut 314 eingeschränkt und die Elastizität wird weiter erhöht.
Wie zuvor beschrieben, können verschiedene Formen für eine Öffnungseinheit eingesetzt werden, die in einem Basismaterial vorgesehen ist. Hinsichtlich der Form einer Öffnungseinheit reicht es aus, dass eine optimale Form auf der Grundlage einer erwarteten Verschiebungsrichtung eingesetzt wird. Im Falle des Roboters 100 der Ausführungsform sind Schwenken und Elastizität für ein großes Maß an Freiheit kombiniert, wodurch es gut ist, wenn es ein großes Maß an Freiheit in der Elastizitätsrichtung gibt, und der Einsatz der Art von Radialschnitten der Ausführungsform und des geänderten Beispiels in 18 vorzuziehen ist. Darüber hinaus sind die Öffnungseinheiten hinsichtlich der Verteilung der Öffnungseinheiten vorzugsweise etwas versetzt angeordnet, wie in der Ausführungsform und dem achten geänderten Beispiel, anstatt vertikal und horizontal wie in den fünften bis siebten geänderten Beispielen angeordnet zu sein.
Außerdem wird eine Struktur, bei der ein Passelement als „Befestigungselement“ an einem verlängerten Abschnitt einer Außenhaut befestigt und in eine Passnut eines Hauptkörperrahmens eingepasst ist, als Beispiel in der Ausführungsform dargestellt. In einem geänderten Beispiel kann anstelle dieser Art von Passstruktur eine Konfiguration gewählt werden, bei der ein Befestigungselement mit einer vorbestimmten Breite, das an einem verlängerten Abschnitt befestigt ist, an einem Endabschnitt eines Hauptkörperrahmens eingehängt ist. Alternativ kann ein Befestigungselement an einem Hauptkörperrahmen mithilfe eines separaten Elements, wie beispielsweise einer Schraube oder einem Haken, befestigt sein.
19 ist eine Zeichnung, die ein Verfahren zur Befestigung der Außenhaut 314 gemäß einem weiteren geänderten Beispiel darstellt. 19(a) zeigt einen Zustand vor dem Befestigen und 19(b) zeigt einen befestigten Zustand. In dem geänderten Beispiel, wie in 19(a) gezeigt, ist der Aufnahmeabschnitt 525 auf einer Innenseite des vorderen Endabschnitts des Gewebebeutels 522 in einem verlängerten Abschnitt 630 ausgebildet, und das Passelement 542 ist darin aufgenommen. Das heißt, das Passelement 542 befindet sich in einem abgeschlossenen Zustand auf der Innenseite des vorderen Endabschnitts des Gewebebeutels 522. Beim Befestigen des verlängerten Abschnitts 630 am Rumpfabschnittsrahmen 318 wird das Passelement 542, das sich in einem Zustand der Unterbringung im Aufnahmeabschnitt 525 befindet, an einem unteren Endabschnitt 615 des Rumpfabschnittsrahmens 318 eingehängt (siehe gestrichelten Pfeil mit 2 Punkten). Das heißt, dass das Passelement 542 dazu gebracht wird, sich in einem Aspekt, der keine ungleichmäßige Passung darstellt, am Rumpfabschnittsrahmen 318 zu verriegeln.
Zu diesem Zeitpunkt, wie in 19(b) gezeigt, wird eine Innenseite eines durch das Passelement 542 und das Basismaterial 520 gebildeten Eckabschnitts an einem Eckabschnitt des unteren Endes des Rumpfabschnittsrahmens 318 eingehängt, und eine entsprechende Kontaktkraft wirkt zwischen dem Passelement 542 und dem Rumpfabschnittsrahmen 318 (siehe einen gestrichelten Pfeil mit 1 Punkt). Aus diesem Grund kann in der gleichen Weise wie in der Ausführungsform eine entsprechende Spannung in eine Richtung der Verlängerung des verlängerten Abschnitts 630 angewendet werden.
Da die Erfindung nicht auf die bisher beschriebene Ausführungsform und geänderte Beispiele beschränkt ist, können Komponenten geändert und ausgeführt sein, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Verschiedene Erfindungen können durch geeignetes Kombinieren mehrerer Komponenten gebildet werden, die in der zuvor beschriebenen Ausführungsform und den geänderten Beispielen offenbart sind. Außerdem können einige Komponenten aus der Gesamtheit der Komponenten, die in der bisher beschriebenen Ausführungsform und den geänderten Beispielen gezeigt ist, weggelassen sein.
Obwohl eine Beschreibung gegeben wurde, die davon ausgeht, dass das Robotersystem 300 aus einem Roboter 100, einem Server 200 und mehreren externen Sensoren 114 konfiguriert ist, kann ein Teil der Funktionen des Roboters 100 durch den Server 200 realisiert sein, und ein Teil oder alle Funktionen des Servers 200 können dem Roboter 100 zugeteilt sein. Ein Server 200 kann mehrere Roboter 100 steuern, oder mehrere Server 200 können einen oder mehrere der Roboter 100 in Zusammenarbeit steuern.
Eine von dem Roboter 100 und dem Server 200 verschiedene dritte Vorrichtung kann einen Teil der Funktionen verwalten. Eine Sammlung der Funktionen des Roboters 100 und der in 6 beschriebenen Funktionen des Servers 200 kann auch umfassend als ein „Roboter“ verstanden werden. Es genügt, dass ein Verfahren zum Verteilen der mehreren Funktionen, die zur Realisierung der Erfindung bezüglich eines oder mehrerer Hardwareelemente erforderlich sind, unter Berücksichtigung der Verarbeitungsfähigkeit jedes Hardwareelements, der für das Robotersystem 300 erforderlichen Spezifikationen und dergleichen bestimmt wird.
Wie bereits beschrieben, ist „der Roboter im engeren Sinne“ der Roboter 100 mit Ausnahme des Servers 200, aber „der Roboter im weiteren Sinne“ ist das Robotersystem 300. Es wird angenommen, dass eine Möglichkeit besteht, dass zukünftig viele Funktionen des Servers 200 im Roboter 100 integriert sind.
Ein Beispiel, bei dem ein Kontaktbereich, in dem eine Außenhaut in engem Kontakt steht, sowohl in einem Kopfabschnitt als auch einem Rumpfabschnitt eines Roboters vorgesehen ist, und ein Bereich mit erhöhter Elastizität zwischen den beiden Kontaktbereichen in einem Basismaterial vorgesehen ist, ist in der zuvor beschriebenen Ausführungsform dargestellt. In einem geänderten Beispiel kann ein Kontaktbereich (Bereich mit engem Kontakt), in dem eine Außenhaut in engem Kontakt steht, sowohl in einem Rumpfabschnitt als auch einem Armabschnitt eines Roboters vorgesehen sein, und ein Bereich erhöhter Elastizität kann zwischen den beiden Kontaktbereichen in einem Basismaterial vorgesehen sein. Insbesondere kann zusätzlich zur Konfiguration der zuvor beschriebenen Ausführungsform ein Armabschnittsrahmen vorgesehen sein, der einen Arm eines Roboters konfiguriert. Ferner kann die Außenhaut in engen Kontakt mit sowohl einem Rumpfabschnittsrahmen als auch dem Armabschnittsrahmen gebracht werden, und Öffnungseinheiten können in einem Basismaterialabschnitt verteilt sein, der zwischen den beiden Rahmen positioniert ist.
Da die in der zuvor beschriebenen Ausführungsform und den geänderten Beispielen dargestellten Öffnungseinheiten nicht mehr als Beispiele sind, kann eine Öffnungseinheit mit einer Form und Größe verwendet werden, die sich von diesen Öffnungseinheiten unterscheidet. Beispielsweise können radiale Öffnungseinheiten eingesetzt werden, die sich in fünf Richtungen, sechs Richtungen oder mehr als sechs Richtungen von einer Mitte aus erstrecken, und ein Bereich mit erhöhter Elastizität kann durch Verteilen der Blendeneinheiten ausgebildet sein.
Ein Beispiel, bei dem eine Form und Größe einer großen Anzahl von Öffnungseinheiten von einer Art sind, ist in der zuvor beschriebenen Ausführungsform und geänderten Beispielen dargestellt. In einem geänderten Beispiel können mehrere Arten von Öffnungseinheiten unterschiedlicher Größen und Formen als Öffnungseinheiten festgelegt sein, und die Öffnungseinheiten können in einem Bereich erhöhter Elastizität entsprechend angeordnet sein. Beispielsweise können die Öffnungseinheit der zuvor beschriebenen Ausführungsform und die Öffnungseinheit eines der ersten bis achten geänderten Beispiele in Kombination angeordnet sein. Alternativ können die Öffnungseinheiten eines beliebigen Vielfachen der ersten bis achten geänderten Beispiele in Kombination angeordnet sein.
Eine Konfiguration, bei der der beutelförmige Abschnitt 524 in der Außenhaut 314 vorgesehen ist und durch Abdecken des Kopfabschnittsrahmens 316 damit in Eingriff gebracht wird, wird als ein Beispiel in der zuvor beschriebenen Ausführungsform dargestellt. In einem geänderten Beispiel kann ein Abschnitt einer Außenhaut, der nicht beutelförmig ist, durch Einhaken des Abschnitts an einer vorbestimmten Stelle (einem Endabschnitt oder dergleichen) an einem Hauptkörperrahmen in Eingriff gebracht werden, und es kann eine Spannung auf einen verlängerten Abschnitt mit dem Eingriffsabschnitt als Drehpunkt angewendet werden. Der „Eingriffsabschnitt“ kann verschiedene Strukturen beinhalten, wie beispielsweise eine Passstruktur oder eine Hakenstruktur. Es genügt, dass ein „beutelförmiger Abschnitt“ eine Struktur hat, die mit einem bestimmten Bereich (einem Abschnitt) eines Roboters in Eingriff steht, indem der spezifische Bereich mit dem beutelförmigen Abschnitt bedeckt ist und von dem spezifischen Bereich getragen wird.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist ein Passelement aus einem harten Material ausgebildet, aber da es nicht erforderlich ist, dass das Passelement hart ist, vorausgesetzt, dass das Passelement nicht aus einer Passnut herausfällt, kann das Passelement beispielsweise ein elastisches Element wie Gummi oder dergleichen sein.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist ein Basismaterial einer Außenhaut aus einem Urethanschaumstoff ausgebildet, aber ein anderer Schwamm, wie beispielsweise ein Gummischaumstoff, kann eingesetzt verwendet. Ein Gummischaumstoff kann beispielsweise durch Einkneten eines Schaummittels, eines Weichmachers oder dergleichen in Gummi und Vulkanisieren erhalten werden.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist die Außenhaut 314 aus einem weichen Material ausgebildet, aber die Außenhaut 314 kann beispielsweise aus einem Harzmaterial oder dergleichen ausgebildet sein, das zu einer gewissen elastischen Transformation in der Lage ist. Ein Befestigungselement kann in einer Position angebracht sein, die von einem peripheren Randabschnitt einer äußeren Haut beabstandet ist.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform, wie in 14 dargestellt, sind die Passelemente 534 bis 538 an einer Innenseite einer Außenhaut angebracht, und die Passelemente 540 und 542 sind in einem Endabschnitt der Außenhaut untergebracht. Das heißt, als Beispiel ist eine Konfiguration dargestellt, bei der die Passelemente 534 bis 538 an einer Oberfläche des Gewebebeutels 522 angebracht sind und die Passelemente 540 und 542 in dem Gewebebeutel 522 untergebracht sind. Umgekehrt können in einem geänderten Beispiel die Passelemente 534 bis 538 in einer Außenhaut untergebracht sein, und die Passelemente 540 und 542 können an einer Oberfläche der Außenhaut angebracht sein. Alternativ können alle Passelemente 534 bis 542 in einer Außenhaut untergebracht sein oder an einer Oberfläche der Außenhaut angebracht sein.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist exemplarisch eine Konfiguration dargestellt, bei der der Gesichtsbereich 500 als ein exponierter Abschnitt der Außenhaut 314 exponiert ist. In einem geänderten Beispiel kann beispielsweise ein Bereich wie die Handfläche oder die Fußsohle eines Roboters als „exponierter Abschnitt“ exponiert sein. Wenn der Roboter ein Haustierroboter oder dergleichen ist, kann ein Bereich wie beispielsweise ein Schwanz des Roboters als „exponierter Abschnitt“ exponiert sein.
Obwohl in der zuvor beschriebenen Ausführungsform nicht erwähnt, kann ein Bereich erhöhter Elastizität dadurch realisiert sein, dass die Dicke eines vorbestimmten Bereichs eines Basismaterials relativ klein ist. Außerdem kann ein Basismaterial in Schichtform konfiguriert sein, und es kann eine Differenz in Dickenrichtung zwischen einem Bereich erhöhter Elastizität und einem anderen Bereich vorgesehen sein.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist eine Öffnungseinheit aus einem Schnitt und einem kreisförmigen Loch an einem vorderen Ende des Schnittes konfiguriert, aber ein quadratisches Loch größer als eine Schnittbreite kann gewählt sein. Fasen (C-Fasen oder R-Fasen) können an einem Eckabschnitt des quadratischen Lochs umgesetzt sein. Das kreisförmige Loch oder das quadratische Loch kann abhängig von der Festigkeit eines Basismaterials (poröses Material) weggelassen werden. Durch den Einsatz eines Schnittes anstelle eines Lochs kann die Unebenheit des Grundmaterials verringert werden und ein taktiles Gefühl verbessert werden.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist als ein Beispiel eine Konfiguration dargestellt, bei der ein Basismaterial in einem Gewebebeutel untergebracht ist. In einem geänderten Beispiel kann Gewebe auf einer Oberfläche eines Basismaterials angebracht sein.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist in 12 ein Beispiel für eine Öffnungseinheitenverteilung dargestellt, aber die Verteilung kann entsprechend den Eigenschaften (Elastizität, Weichheit und dergleichen) eines porösen Materials, das ein Basismaterial konfiguriert, einer Bewegungsrichtung und einem Bewegungsbereich eines beweglichen Abschnitts (ein Gelenk und dergleichen), der von einem Bereich erhöhter Elastizität und dergleichen abgedeckt ist, festgelegt sein.
Obwohl in der bisher beschriebenen Ausführungsform nicht erwähnt, kann ein Öffnungsverhältnis eines Bereichs erhöhter Elastizität relativ erhöht sein, indem Arten von porösem Schaumstoffmaterial zwischen dem Bereich erhöhter Elastizität und einem weiteren Bereich unterschiedlich sind. Ein Basismaterial kann durch Kombination eines Materials mit einem relativ großen Öffnungsverhältnis und eines Materials mit einem relativ kleinen Öffnungsverhältnis konfiguriert sein. In diesem Fall kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der ein Schnitt oder ein Loch nicht durchdringt.
Obwohl dies in der zuvor beschriebenen Ausführungsform nicht erwähnt ist, kann ein Bereich erhöhter Elastizität in einem Basismaterial aus einem Material mit hoher Elastizität (Urethan mit hoher Elastizität oder dergleichen) ausgebildet sein, und ein weiterer Bereich kann aus einem Material mit niedriger Elastizität (Urethan mit niedriger Elastizität oder dergleichen) konfiguriert sein. Alternativ kann ein Bereich erhöhter Elastizität durch Stapeln eines Materials mit hoher Elastizität und eines Materials mit niedriger Elastizität ausgebildet sein.
Obwohl dies in der zuvor beschriebenen Ausführungsform nicht erwähnt ist, kann ein Antirutschelement wie Gummi auf einer Innenseite eines Kontaktbereichs in einem Basismaterial vorgesehen sein, oder eine Antirutschbeschichtung kann umgesetzt sein.
Obwohl dies in der zuvor beschriebenen Ausführungsform nicht erwähnt ist, kann ein Passelement aus einem Magneten konfiguriert sein, und eine Passnut kann aus einem magnetischen Element in der Konfiguration von 16 und dergleichen konfiguriert sein. Auf diese Weise kann ein Passzustand des Passelements und der Passnut stabil aufrechterhalten werden.
Obwohl in der bisher beschriebenen Ausführungsform nicht erwähnt, kann ein Sensor vorgesehen sein, der eine Passung eines Passelements und einer Passnut erkennt. Beispielsweise kann ein Magnet in einem Passelement vorgesehen sein, während ein aus einem Hallelement oder dergleichen gebildeter Magnetsensor (berührungsloser Sensor) in einer Nähe einer Passnut angeordnet ist und die Befestigung oder Abnahme des Passelements und der Passnut (ein Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Passung) erkannt wird. Der Roboter 100 kann mithilfe der Passungserkennung bestimmen, dass die Außenhaut 314 befestigt ist.
Obwohl in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform oder den geänderten Beispielen nicht erwähnt, kann eine „Außenhaut“ als ein Konzept verstanden werden, das die „Kleidung“ eines Roboters beinhaltet.
Obwohl ein Aspekt eines Roboters in der bisher beschriebenen Ausführungsform und modifizierten Beispielen dargestellt ist, kann das technische Konzept der bisher beschriebenen äußeren Hautstruktur auch auf einen anderen humanoiden Roboter, Haustierroboter oder dergleichen angewendet werden. Ein „erster Bereich“ und ein „zweiter Bereich“ können mit einem beliebigen Verbindungsabschnitt (Gelenk) eines Roboters als Begrenzung festgelegt sein. Ferner kann ein „Kontaktbereich (Bereich engen Kontakts)“ für jeden Bereich in einem Basismaterial einer Außenhaut vorgesehen sein, und ein Bereich erhöhter Elastizität kann zwischen einem Kontaktbereich des ersten Bereichs und einem Kontaktbereich des zweiten Bereichs vorgesehen sein (ein dem Verbindungsabschnitt entsprechender Bereich und ein dem Gelenksabschnitt entsprechender Bereich). Die zuvor beschriebene äußere Hautstruktur kann zusätzlich zu einem Körper (Glied) eines Roboters auf ein Fingergelenk oder dergleichen aufgebracht sein.
Eine Öffnungseinheit ist vorzugsweise aus radialen Schnitten wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform ausgebildet und kann V-förmige, Y-förmige oder kreuzförmige Schnitte beinhalten. Wenn es sechs radiale Richtungen von einer Mitte aus gibt, kann davon ausgegangen werden, dass zwei Y-förmige Schnitte beinhaltet sind oder dass drei V-förmige Schnitte beinhaltet sind. Wenn es acht radiale Richtungen von einer Mitte aus gibt, kann davon ausgegangen werden, dass zwei kreuzförmige Schnitte beinhaltet sind oder dass vier V-förmige Schnitte beinhaltet sind.
In der bisher beschriebenen Ausführungsform und den geänderten Beispielen wird ein Basismaterial aus einem porösen Schaumstoffmaterial verwendet, aber es kann ein anderes Material verwendet werden, das Elastizität aufweist. Beispielsweise kann ein Basismaterial aus einem elastischen Körper wie Gummi ausgebildet sein. Man beachte, dass ein weiches, poröses Material wie beispielsweise ein Schaumstoff im Hinblick auf die Beschränkung der Elastizität einer Last und die Beschränkung des Widerstands gegen einen Vorgang des Roboters vorzuziehen ist.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind die Materialien des Basismaterials 520 und des Gewebebeutels 522, der das Basismaterial 520 umhüllt, nicht besonders erwähnt, aber eine Kombination von Materialien ist vorzugsweise dergestalt, dass eine Erzeugung statischer Elektrizität unwahrscheinlich ist, selbst wenn zwischen dem Basismaterial 520 und des Gewebebeutels 522 in Begleitung eines Antriebs des Roboters 100 Reibung auftritt.
20 bis 22 sind Zeichnungen, die eine Außenhaut gemäß einem anderen geänderten Beispiel darstellen, und ein Verfahren zur Befestigung der Außenhaut. 20 ist eine Zeichnung, die einen Zustand darstellt, in dem die Außenhaut von einem Roboter entfernt ist. 21 ist eine Zeichnung, die nur die Außenhaut darstellt. 22 ist eine Zeichnung, die einen Zustand darstellt, indem die Außenhaut auf dem Roboter befestigt ist. In jeder Zeichnung ist (a) eine rechte Seitenansicht, (b) eine Vorderansicht und (c) eine Rückansicht.
Im geänderten Beispiel unterscheidet sich eine Struktur zur Befestigung einer Außenhaut 714 an einem Hauptkörperrahmen 710 von derjenigen der zuvor beschriebenen Ausführungsform. Wie in 20 gezeigt, ist ein kreisförmiger Öffnungsabschnitt 717 in einer Vorderseite eines Kopfabschnittsrahmens 716 vorgesehen, und ein Gesichtselement 712 ist montiert. Das Gesichtselement 712 bildet eine kreisförmige Platte, die den Öffnungsabschnitt 717 ergänzt, und eine Vorderseite des Gesichtselements 712 bildet einen Gesichtsbereich aus. Ein ringförmiger vertiefter Passabschnitt 706 ist durch einen Spalt zwischen dem Gesichtselement 712 und dem Öffnungsabschnitt 717 ausgebildet. Ein Passlochpaar 708 ist in Positionen unterhalb des Gesichtselements 712 im Kopfabschnittsrahmen 716 vorgesehen. Der vertiefte Passabschnitt 706 und die Passlöcher 708 bilden eine Befestigungsstruktur zur Befestigung der Außenhaut 714 am Kopfabschnittsrahmen 716.
Ein Vorsprungpaar 720 ist vorgesehen, das auf einem unteren hinteren Abschnitt eines Rumpfabschnittsrahmens 718 nach hinten ragt. Der Vorsprung 720 ist dergestalt, dass ein vorderes Ende davon eine Scheibenform mit einem etwas größeren Durchmesser hat und eine Form mit einem knopfartigen Aussehen aufweist. Ein Klettverschlusspaar 722 ist an einer Unterseite des Rumpfabschnittsrahmens 718 vorgesehen. Die Vorsprünge 720 und die Klettverschlüsse 722 bilden eine Befestigungsstruktur zur Befestigung der Außenhaut 714 am Rumpfabschnittsrahmen 718.
Wie in 21 gezeigt, wird die Außenhaut 714 durch einen Außenhaut-Hauptkörper 728 und einen elastischen Befestigungsabschnitt 730 konfiguriert, die zusammengenäht sind. Der Außenhaut-Hauptkörper 728 wird durch das Basismaterial 520 konfiguriert, das im Gewebebeutel 522 untergebracht ist, in der gleichen Weise wie in der bisher beschriebenen Ausführungsform. Ein Kordeleinfädelabschnitt 740 ist durch Nähen entlang des Öffnungsabschnitts 502 des Außenhaut-Hauptkörpers 728 hergestellt. Indem an beide Enden einer Kordel 742 gezogen wird, die durch den Kordeleinfädelabschnitt 740 eingeführt ist, kann der Öffnungsabschnitt 502 auf eine geeignete Größe gezogen werden.
Außerdem ist durch Nähen ein Befestigungselement 750 am Außenhaut-Hauptkörper 728 entlang eines Abschnitts unterhalb des Öffnungsabschnitts 502 angebracht. Das Befestigungselement 750 ist aus einem harten Harz ausgebildet und ist ein längliches Element, das eine Krümmung aufweist, die praktisch derjenigen eines peripheren Rands des Gesichtselements 712 entspricht. Ein Vorsprungpaar 752 ist in einem Zwischenabschnitt des Befestigungselements 750 vorgesehen. Die Vorsprünge 752 können in das Passlochpaar 708 eingepasst werden. Wie in 21 (b) gezeigt, ist das Befestigungselement 750 so vorgesehen, dass eine Außendurchmesserseite (vorstehende Seite) davon entlang des Öffnungsabschnitts 502 liegt. In der Ausführungsform fungiert das Passlochpaar 708 als „vertiefte Passabschnitte“, und das Vorsprungpaar 752 (das Befestigungselement 750) fungiert als „Passelemente“.
Der elastische Befestigungsabschnitt 730 verbindet an der Unterseite den verlängerten Abschnitt 528 und den verlängerten Abschnitt 530 an der Vorder- und Rückseite des Außenhaut-Hauptkörpers 728. Der elastische Befestigungsabschnitt 730 ist in der gleichen Weise wie der Außenhaut-Hauptkörper 728 aus einem weichen Material ausgebildet und konfiguriert einen unteren Abschnitt der Außenhaut 714. Außerdem kann der elastische Befestigungsabschnitt 730 aus einem weichen Material (Schaumstoff oder dergleichen) ausgebildet sein, dessen Elastizität sich von der des Außenhaut-Hauptkörpers 728 unterscheidet. In dem elastischen Befestigungsabschnitt 730 ist ein Öffnungsabschnitt 731 in einer der Aufnahmeöffnung 377 entsprechenden Position vorgesehen. Ein Lochpaar 734 ist in einem unteren rückseitigen Abschnitt des elastischen Befestigungsabschnitts 730 ausgebildet. Das Loch 734 hat eine geringe Breite wie ein Knopfloch, aber da der elastische Befestigungsabschnitt 730 weich ist, kann das Loch 734 in Querrichtung ausgedehnt werden. Das Vorsprungpaar 720 kann jeweils durch die Löcher 734 eingeführt werden. Ein Klettverschlusspaar 732 ist auf einer Oberseite eines unteren Abschnitts des elastischen Befestigungsabschnitts 730 vorgesehen und kann jeweils auf dem Klettverschlusspaar 722 befestigt werden.
Beim Anbringen der Außenhaut 714 am Hauptkörperrahmen 710 wird der Kopfabschnittsrahmen 716 von einem Öffnungsabschnitt des Seitenabschnitts (einer der linken und rechten Öffnungsabschnitte, die vom Außenhaut-Hauptkörper 728 und dem elastischen Befestigungsabschnitt 730 umschlossen sind) der Außenhaut 714 eingeführt. Ferner wird, nachdem der Kopfabschnittsrahmen 716 im beutelförmigen Abschnitt 524 untergebracht ist, der Vorsprung 752 in das Passloch 708 eingepasst und das Befestigungselement 750 in den Kopfabschnittsrahmen 716 eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Befestigungselement 750 über einen Umfang des Öffnungsabschnitts 502 in Richtung eines Inneren des Öffnungsabschnitts 502 aus dem in 21 (b) gezeigten Zustand hochgerollt, während das Befestigungselement 750 vertikal invertiert wird. Dadurch wird das Befestigungselement 750 in den Gewebebeutel 522 gerollt und so befestigt, dass es nicht nach außen hin exponiert ist, wie in 22 gezeigt. Ferner wird der Öffnungsabschnitt 502 durch Ziehen an der Kordel 742 entsprechend zusammengezogen und ein offener Endrand des Öffnungsabschnitts 502 in den vertieften Passabschnitt 706 eingepasst. Dadurch wird, wie in der Zeichnung gezeigt, die Außenhaut 714 sicher am Kopfabschnittsrahmen 716 befestigt und der Gesichtsbereich des Gesichtselements 712 kann deutlich exponiert werden. In der Ausführungsform fungiert der vertiefte Passabschnitt 706 als „vertiefter Passabschnitt“, und der Öffnungsabschnitt 502 (peripherer Randabschnitt) der Außenhaut 714 fungiert als Passelement (Passabschnitt).
Anschließend wird der elastische Befestigungsabschnitt 730 an der Unterseite des Rumpfabschnittsrahmens 718 befestigt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Vorsprungpaar 720 durch die entsprechenden Löcher 734 eingeführt. Nachdem der Vorsprung 720 durch das Loch 734 eingeführt wurde, versucht das Loch 734 aufgrund einer elastischen Kraft, in die ursprüngliche Form geringer Breite zurückzukehren. Aus diesem Grund hakt sich ein Kopfabschnitt des Vorsprungs 720, der ein knopfartiges Aussehen hat, an einen Rand des Lochs 734, wodurch ein Lösen vom Rumpfabschnittsrahmen 718 verhindert wird. Außerdem wird das Klettverschlusspaar 732 an den entsprechenden Klettverschlüssen 722 befestigt. Auf diese Weise kann die Außenhaut 714 korrekt am Hauptkörperrahmen 710 befestigt werden.
In dem geänderten Beispiel wird eine Konfiguration angewendet, bei der ein unterer Abschnitt eines Roboters durch die Außenhaut 714 bedeckt ist und ein sitzender Zustand nach der Aufnahme der Räder absichtlich instabil ist. Das bedeutet, dass ein Körper auf natürliche Weise wackelt, wenn der Roboter einen Arm oder einen Kopf im sitzenden Zustand bewegt, wodurch der Roboter dazu gebracht werden kann, wie ein Lebewesen zu wirken. Außerdem ist der untere Abschnitt des Roboters weich, und ein taktiles Gefühl verbessert sich, wenn ein Benutzer den Roboter anhebt und umarmt.
In dem geänderten Beispiel ist eine Konfiguration dergestalt, dass der Öffnungsabschnitt 502 der Außenhaut 714 durch Ziehen der Kordel 742 auf eine geeignete Größe angepasst wird und dadurch zum Einpassen in den vertieften Passabschnitt 706 gebracht wird. In einem weiteren geänderten Beispiel kann der Rand des Öffnungsabschnitts 502 der Außenhaut 714 mithilfe eines Bindebands oder eines anderen Befestigungsmittels in dem vertieften Passabschnitt 706 fixiert werden. In dem geänderten Beispiel wird ein Beispiel für das Befestigungselement 750 und ein Verfahren zur Befestigung des Befestigungselements 750 an der Außenhaut 714 dargestellt, ein anderes Verfahren kann jedoch eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine andere Form als eine Bogenform als Befestigungsform eingesetzt werden. Eine Struktur kann dergestalt sein, dass ein Befestigungselement vom geteilten Typ ist und ein Abschnitt (eine Umgebung des Öffnungsabschnitts 502 oder dergleichen) der Außenhaut 714 zwischen einem ersten Befestigungselement und einem zweiten Befestigungselement eingeklemmt ist. Eine Struktur, bei der ein Befestigungselement an einem Abschnitt der Außenhaut 714 angepasst ist, kann ebenfalls angewendet werden. Eine Position eines auf einem Befestigungselement vorgesehenen Vorsprungs (eine Seite, auf der ein Befestigungselement vorgesehen ist) kann entsprechend festgelegt werden.
Ein Roboter des geänderten Beispiels kann auch wie folgt beschrieben werden.
Der Roboter umfasst eine Außenhaut, mit der ein Hauptkörper bedeckt ist. Die Außenhaut umfasst einen Außenhaut-Hauptkörper und einen elastischen Befestigungsabschnitt, der aus einem weichen Material mit Elastizität ausgebildet ist. Der Außenhaut-Hauptkörper umfasst einen Eingriffsabschnitt, der mit dem Hauptkörper in Eingriff steht, indem er den Hauptkörper bedeckt, und einen ersten verlängerten Abschnitt und einen zweiten verlängerten Abschnitt, die sich zueinander gegenüberliegenden Seiten vom Eingriffsabschnitt erstrecken. Der elastische Befestigungsabschnitt ist vorgesehen, um den ersten verlängerten Abschnitt und den zweiten verlängerten Abschnitt zu verbinden. Der Hauptkörper ist in einem Raum untergebracht, der von dem elastischen Befestigungsabschnitt, dem ersten verlängerten Abschnitt und dem zweiten verlängerten Abschnitt umschlossen ist. Der Außenhaut-Hauptkörper kann ein Befestigungselement (Passelement) beinhalten, das aus einem harten Material ausgebildet ist. Die Außenhaut wird am Hauptkörper befestigt, indem das Befestigungselement am Hauptkörper befestigt wird.
23 ist eine Zeichnung, die eine Außenhaut und ein Verfahren zur Befestigung der Außenhaut gemäß einem weiteren geänderten Beispiel darstellt. 23(a) zeigt einen Zustand vor dem Anbringen eines Hauptkörperrahmens und der Außenhaut, und 23(b) zeigt einen Zustand, bei dem die beiden angebracht sind.
Im geänderten Beispiel ist in einem Scheitelabschnitt des Kopfabschnittsrahmens 716 eine Führung 760 vorgesehen. Die Führung 760 fungiert als Positionierung beim Befestigen der Außenhaut 714. Die Führung 760 ist von einer gestuften zylindrischen Form, und ein ringförmiger Passabschnitt 762 ist entlang einer äußeren Umfangsseite ausgebildet. Die Führung 760 ist aus einem Harzmaterial mit Plastizität ausgebildet und erfüllt auch eine Abdichtungsfunktion, wenn das Horn 112 im Kopfabschnittsrahmen 716 eingebaut ist. Wie in 23(a) gezeigt, ist der Kopfabschnittsrahmen 716 mit der Außenhaut 714 bedeckt, während die Führung 760 durch den Öffnungsabschnitt 390 eingeführt wird. Aus diesem Grund passt der Öffnungsabschnitt 390, wie in 23(b) gezeigt, in den Passabschnitt 762, und die Außenhaut 714 kann während der Positionierung am Kopfabschnittsrahmen 716 befestigt werden.
Gemäß dem geänderten Beispiel kann die Außenhaut 714 durch die vorgesehene Führung 760 sicher am Scheitelabschnitt befestigt werden, und die Außenhaut 714 kann daran gehindert werden, mit dem Horn 112 störend in Beeinflussung zu kommen. In einem weiteren geänderten Beispiel kann die Führung 760 integral mit der Außenhaut 714 anstelle des Kopfabschnittsrahmens 716 vorgesehen sein. Ferner kann die Außenhaut 714 auf dem Kopfabschnittsrahmen 716 montiert werden, während das Horn 112 durch die Führung 760 eingesetzt wird.
24 ist eine Zeichnung, die eine Außenhaut gemäß anderen geänderten Beispielen darstellt. Die 24(a) bis (c) zeigen Variationen einer Außenhaut. Die 24(d) bis (f) vertikale Querschnitte der Außenhaut zeigen, (d) entspricht dabei (a), (e) entspricht (b) und (f) entspricht (c).
Eine kürbisartige Außenhaut ist in der zuvor beschriebenen Ausführungsform als ein Beispiel dargestellt, aber beispielsweise kann eine topfartige Außenhaut 770 eingesetzt werden, wie in 24(a) und (d) gezeigt. Alternativ kann eine eierartige Außenhaut 772 wie die in 24(b) und (e) gezeigte oder eine rechteckige Art der Außenhaut 774 wie die in 24(c) und (f) gezeigte eingesetzt werden. Durch Ändern einer Form eines Basismaterials (Schaumstoff oder dergleichen) kann ein äußeres Erscheinungsbild eines Roboters verändert werden, indem Außenhäute verschiedener Formen, wie in den 24(d) bis (f) gezeigt, befestigt werden, ohne den Hauptkörperrahmen 710 zu verändern. Eine Form einer Außenhaut kann gegebenenfalls gemäß einer Form eines Hauptkörperrahmens, einer Form eines Armabschnitts oder dergleichen geändert werden.
Wie in 24(d) dargestellt, können außerdem ein Berührungssensor 771 und ein drahtloser Sender 773 in einem Inneren einer Außenhaut vorgesehen und verbunden sein. Außerdem kann ein an jedem Berührungssensor 771 erfasstes Signal an die Kommunikationseinheit 142 eines Roboters übertragen werden. Die Stellglieder 777a und 777b, beispielsweise Motoren, können in einem Inneren einer Außenhaut vorgesehen sein, wie in 24(f) gezeigt. In jedem Stellglied kann ein drahtloser Kommunikator vorgesehen sein. Die Datenverarbeitungseinheit 136 kann die Kommunikation mit dem drahtlosen Kommunikator durchführen und ein Antriebsziel steuern (Armabschnitte 777a, 777b oder dergleichen).
Obwohl in der zuvor beschriebenen Ausführungsform nicht erwähnt, kann eine Konfiguration dergestalt sein, dass zwar Kleidung auf einer Außenhaut eines Roboters befestigt werden kann, das Anbringen und Abnehmen der Außenhaut durch einen Benutzer jedoch grundsätzlich nicht vorgesehen ist. Ferner kann im Roboter eine Funktion beinhaltet sein, die beim gewaltsamen Entfernen der Außenhaut dies feststellt. Beispielsweise kann ein Sensor vorgesehen sein, der eine interne Temperatur feststellt. Wenn die Innentemperatur stark absinkt (wenn eine Temperaturabnahmerate pro Stunde einen vorbestimmten Wert oder mehr erreicht), kann die Datenverarbeitungseinheit 136 bestimmen, dass die Außenhaut entfernt wurde.
Alternativ kann die Datenverarbeitungseinheit 136 bestimmen, dass die Außenhaut entfernt wurde, wenn eine Last eines Stellglieds, das an einem Vorgang des Roboters beteiligt ist, ungewöhnlich abnimmt. Beispielsweise ist ein Sensor vorgesehen, der ein Antriebsmoment eines Motors feststellt, und die Datenverarbeitungseinheit 136 kann bestimmen, dass die Außenhaut entfernt wurde, wenn das Antriebsmoment beim Ausführen eines vorgegebenen Vorgangs des Roboters unter einen Bestimmungsreferenzwert absinkt. Alternativ kann ein Lichtsensor auf einer Innenseite der Außenhaut, d. h. auf einer Oberfläche des Hauptkörperrahmens 310, vorgesehen sein. Der Lichtsensor ist an einer Stelle vorgesehen, die von der Außenhaut verdeckt ist, wenn die Außenhaut normal befestigt ist. Die Datenverarbeitungseinheit 136 kann bestimmen, dass die Außenhaut entfernt wurde, wenn eine erfasste Lichtintensität einen Bestimmungsreferenzwert überschreitet.
Wenn auf diese Weise eine Abnahme der Außenhaut festgestellt wird, kann ein den Grund angebendes Ereignis erzeugt werden und ein vorbestimmter Prozess ausgeführt werden. Die Datenverarbeitungseinheit 136 kann einen Überprüfungsprozess durchführen, ob jede Einheit beim nächsten Start eines Vorgangs durch den Roboter ordnungsgemäß funktioniert. Die Datenverarbeitungseinheit 136 kann einen Alarm ausgeben, wenn eine Einheit nicht normal funktioniert. Außerdem kann die Datenverarbeitungseinheit 136 ein Protokoll aufzeichnen, das angibt, dass eine Abnahme der Außenhaut festgestellt wurde. Die Datenverarbeitungseinheit 136 kann mit einem weiteren Roboter kommunizieren und den anderen Roboter dazu bringen, den betreffenden Roboter (sich selbst) zu fotografieren und das Foto aufzeichnen.
Obwohl in der zuvor beschriebenen Ausführungsform nicht erwähnt, besteht die Möglichkeit, dass eine Berührung durch einen Benutzer mit einem integrierten Berührungssensor schwer zu erkennen ist, wenn eine Dicke eines Basismaterials zunimmt. Daher kann ein unabhängiger Sensor innerhalb einer Außenhaut angeordnet sein (innerhalb eines Grundmaterials wie beispielsweise Schaumstoff oder zwischen dem Grundmaterial und einem Gewebebeutel oder dergleichen) und ein vom Sensor festgestellter Wert drahtlos oder drahtgebunden an die Datenverarbeitungseinheit 136 übertragen werden.
Obwohl in der zuvor beschriebenen Ausführungsform nicht erwähnt, kann ein Stellglied, das drahtlos gesteuert werden kann, innerhalb einer Außenhaut (innerhalb eines Basismaterials) angeordnet sein. Eine unabhängige Batterie kann in der Außenhaut (innerhalb des Basismaterials) angeordnet sein. Eine Konfiguration kann dergestalt sein, dass ein sich ausdehnender und sich zusammenziehender Körper innerhalb der Außenhaut vorgesehen ist (innerhalb des Basismaterials) und eine Zuführung und ein Ausstoß von Luft durchgeführt werden kann. Eine Konfiguration kann dergestalt sein, dass eine Form der Außenhaut verändert werden kann, indem der sich ausdehnende und sich zusammenziehende Körper durch Erhöhung oder Verringerung des Luftdrucks ausgedehnt oder zusammengezogen wird.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist dies nicht erwähnt, aber um den elastischen Befestigungsabschnitt 730 und die Unterseite des Rumpfabschnittsrahmens 718 zu befestigen, kann ein Befestigungselement einer Form, die eine Oberflächenform des Rumpfabschnittsrahmens 718 ergänzt, wie dies das Befestigungselement 750 der 21 tut, auf einer dem Rumpfabschnittsrahmen 718 gegenüberliegenden Seite des elastischen Befestigungsabschnitts 730 vorgesehen sein, und das Befestigen dadurch erfolgen, dass ein am Befestigungselement vorgesehener Vorsprung und ein an der Seite des Rumpfabschnittsrahmens 718 vorgesehenes Passloch zusammengefügt werden. Da ein weiches Material auf einer Außenseite des Befestigungselements positioniert ist, ändert sich das taktile Gefühl nicht.
Ein Roboter der Ausführungsform ist aus einem harten Material wie einem Harz und einem weichen Material wie einem Gewebe ausgebildet. Um ein äußeres Erscheinungsbild durch Kombinieren eines harten Materials und eines weichen Materials auszubilden, werden gegebenenfalls eine Passstruktur, in der ein längliches Harzmaterial verwendet wird, eine Passstruktur, die aus einem Vorsprung und einem Passloch ausgebildet wird, eine Struktur, die durch Ziehen befestigt wird, wie eine Öffnung eines Kordelbeutels und dergleichen verwendet.
Obwohl in dem in 20 gezeigten geänderten Beispiel nicht erwähnt, kann eine Form eines Verbindungsabschnitts des Kopfabschnittsrahmens 716 und des Gesichtselements 712 linear sein, wenn von einer Seite aus gesehen. Durch den Einsatz dieser Art von Konfiguration wird die Verarbeitung (Schneiden) des Öffnungsabschnitts 717 im Kopfabschnittsrahmen 716 erleichtert. Außerdem ist es unwahrscheinlich, dass beim Ziehen des Öffnungsabschnitts 502 durch Ziehen beider Enden der Kordel 742 eine Kraft in einer Richtung weg vom Kopfabschnittsrahmen 716 auf das Gesichtselement 712 wirkt, und die Durchführbarkeit beim Anbringen der Außenhaut 714 verbessert sich.
Obwohl in der zuvor beschriebenen Ausführungsform nicht erwähnt, können eine Lufteinlassöffnung und eine Luftauslassöffnung an vorbestimmten Stellen in einem Hauptkörperrahmen vorgesehen sein, und die Außenluft kann in einem Inneren zum Zirkulieren gebracht werden. Dadurch kann ein wärmeerzeugender Teil im Inneren gekühlt werden. Ferner kann eine relativ große Anzahl von Öffnungen in jedem Abschnitt einer Außenhaut (Basismaterial) entsprechend der Lufteinlassöffnung und der Luftauslassöffnung angeordnet sein (oder in einer Nähe der Lufteinlassöffnung und der Luftauslassöffnung). Alternativ kann eine Seite pro Öffnung relativ groß sein. Auf diese Weise kann die Belüftung des Hauptkörperrahmens gefördert werden.
Bezugszeichenliste
[4]

200: SERVER

6

118: BATTERIE
120: ANTRIEBSMECHANISMUS
122: PROZESSOR
124: SPEICHERVORRICHTUNG
126: KOMMUNIKATOR
128: INTERNER SENSOR
400: OMNIDIREKTIONALE KAMERA
402: HOCHAUFLÖSENDE KAMERA
404: MIKROFONANORDNUNG
406: TEMPERATURSENSOR
408: FORMMESSSENSOR
410: KAMERA

7

100: ROBOTER
114: EXTERNER SENSOR
120: ANTRIEBSMECHANISMUS
128: INTERNER SENSOR
136: DATENVERARBEITUNGSEINHEIT
142: KOMMUNIKATIONSEINHEIT
146: CHARAKTERISTIKEXTRAKTIONSEINHEIT
148: DATENSPEICHEREINHEIT
150: VORGANGSSTEUERUNGSEINHEIT
152: SENSORSTEUERUNGSEINHEIT
156: ERKENNUNGSEINHEIT
160: BEWEGUNGSSPEICHEREINHEIT
400: OMNIDIREKTIONALE KAMERA
402: HOCHAUFLÖSENDE KAMERA
404: MIKROFONANORDNUNG
406: TEMPERATURSENSOR
408: FORMMESSSENSOR
410: KAMERA
200: SERVER
202: DATENVERARBEITUNGSEINHEIT
204: KOMMUNIKATIONSEINHEIT
206: DATENSPEICHEREINHEIT
208: POSITIONSVERWALTUNGSEINHEIT
210: KARTENVERWALTUNGSEINHEIT
212: ERKENNUNGSEINHEIT
214: PERSONENERKENNUNGSEINHEIT
216: KARTENSPEICHEREINHEIT
218: SPEICHEREINHEIT FÜR INDIVIDUELLE DATEN
220: VERTRAUTHEITSVERWALTUNGSEINHEIT
222: VORGANGSSTEUERUNGSEINHEIT
228: REAKTIONSERKENNUNGSEINHEIT
230: AUSDRUCKSERKENNUNGSEINHEIT
232: BEWEGUNGSSPEICHEREINHEIT
234: EMOTIONSVERWALTUNGSEINHEIT
244: ZUSTANDSVERWALTUNGSEINHEIT

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2000323219 A [0003]

Claims

Roboter, umfassend eine Außenhaut, mit der ein Hauptkörper bedeckt ist, und die Außenhaut einen Eingriffsabschnitt, der mit dem Hauptkörper in Eingriff steht, indem der Hauptkörper damit bedeckt ist, einen verlängerten Abschnitt, der sich vom Eingriffsabschnitt erstreckt, und ein aus einem harten Material ausgebildetes Befestigungselement, das an dem verlängerten Abschnitt so befestigt ist, dass es sich in eine Querrichtung erstreckt, umfasst, wobei die Außenhaut wird am Hauptkörper befestigt, indem das Befestigungselement am Hauptkörper befestigt wird.
Roboter nach Anspruch 1, wobei die Außenhaut aus einem weichen Material ausgebildet ist.
Roboter nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Befestigungselement entlang eines peripheren Randabschnitts der Außenhaut vorgesehen ist.
Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Außenhaut einen beutelförmigen Abschnitt umfasst, mit dem ein Endabschnitt des Hauptkörpers als Eingriffsabschnitt bedeckt ist, und der verlängerte Abschnitt so vorgesehen ist, dass er sich von dem beutelförmigen Abschnitt erstreckt.
Roboter nach Anspruch 4, wobei der verlängerte Abschnitt einen ersten verlängerten Abschnitt und einen zweiten verlängerten Abschnitt umfasst, die über den beutelförmigen Abschnitt verbunden sind, das Befestigungselement sowohl auf dem ersten verlängerten Abschnitt und dem zweiten verlängerten Abschnitt vorgesehen ist, und eine Innenseite des beutelförmigen Abschnitts in engen Kontakt mit einer Außenseite des Hauptkörpers gebracht wird, indem jedes Befestigungselement am Hauptkörper befestigt wird.
Roboter nach Anspruch 5, wobei der Hauptkörper einen Rumpfabschnitt und einen Kopfabschnitt umfasst, die relativ zueinander verschiebbar sind, der Kopfabschnitt mit dem beutelförmigen Abschnitt bedeckt ist, und das Befestigungselement am Rumpfabschnitt befestigt ist.
Roboter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein vertiefter Passabschnitt verlängert entlang der Außenseite des Hauptkörpers vorgesehen ist, und das Befestigungselement am Hauptkörper befestigt ist, indem es in den vertieften Passabschnitt eingepasst wird.
Roboter, umfassend eine Außenhaut, mit der ein Hauptkörper bedeckt ist, wobei ein vertiefter Passabschnitt verlängert entlang einer Außenseite des Hauptkörpers vorgesehen ist, ein Passelement mit einer Form, die den vertieften Passabschnitt ergänzt, auf der Außenhaut vorgesehen ist, und die Außenhaut am Hauptkörper befestigt ist, indem das Passelement in den vertieften Passabschnitt eingepasst wird.
Roboter nach Anspruch 8, wobei der Hauptkörper einen exponierten Abschnitt aufweist, der einem Äußeren exponiert werden sollte, der vertiefte Passabschnitt in einem Rand des exponierten Abschnitts vorgesehen ist, die Außenhaut einen Öffnungsabschnitt zum Exponieren des exponierten Abschnitts aufweist, und das Passelement auf einem Rand des Öffnungsabschnitts auf einer Innenseite der Außenhaut vorgesehen ist.
Roboter nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Außenhaut durch ein Basismaterial konfiguriert ist, das Elastizität aufweist und in einem Gewebebeutel untergebracht ist, und das Passelement auf einem peripheren Randabschnitt des Gewebebeutels untergebracht ist.
Außenhaut, mit der ein Hauptkörper eines Roboters bedeckt ist, wobei ein Passelement in einer Form vorgesehen ist, die einen vertieften Passabschnitt ergänzt, der verlängert entlang einer Außenseite des Hauptkörpers vorgesehen ist, und und das Passelement an dem Hauptkörper befestigt ist, indem es in den vertieften Passabschnitt eingepasst ist.