JP2002301684A

JP2002301684A - 脚式移動ロボット並びに脚式移動ロボットのための情報伝達装置

Info

Publication number: JP2002301684A
Application number: JP2001104559A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Ueno; 謙一郎上野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2002-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない信号線数により中央制御部が各関節ア
クチュエータに指令を送信することができる、脚式移動
ロボットのための情報伝達装置を提供する。【解決手段】脚式移動ロボットにおいて、中央制御部
と各関節アクチュエータなどの駆動部、あるいはセンサ
やＬＥＤ、スイッチなどを含む外部入出力装置の間は、
情報伝達の経路上に情報を送信するためのトランシーバ
部と情報を受信するためのレシーバ部とを備え、トラン
シーバ部とレシーバ部とを接続する通信線として、駆動
電力を供給する電源線を利用する。すなわち、伝達信号
は電源線に重畳されるので、機体内の配線数を削減する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の関節自由度
を備えた多関節型のロボットに係り、特に、関節アクチ
ュエータにより各関節の運動を実現するタイプの脚式移
動ロボットに関する。

【０００２】更に詳しくは、本発明は、中央制御部が各
部に配置された関節アクチュエータに対して指令を発す
ることによって機体全身を同期協調的に駆動させる脚式
移動ロボットに係り、特に、少ない信号線数により中央
制御部が各関節アクチュエータに指令を送信する脚式移
動ロボット並びに脚式移動ロボットのための情報伝達装
置に関する。

【０００３】

【従来の技術】電気的若しくは磁気的な作用を用いて人
間の動作に似せた運動を行う機械装置のことを「ロボッ
ト」という。ロボットの語源は、スラブ語の"ＲＯＢＯ
ＴＡ(奴隷機械)"に由来すると言われている。わが国で
は、ロボットが普及し始めたのは１９６０年代末からで
あるが、その多くは、工場における生産作業の自動化・
無人化などを目的としたマニピュレータや搬送ロボット
などの産業用ロボット（industrial robot）であった。

【０００４】アーム式ロボットのように、ある特定の場
所に植設して用いるような据置きタイプのロボットは、
部品の組立・選別作業など固定的・局所的な作業空間で
のみ活動する。これに対し、移動式のロボットは、作業
空間は非限定的であり、所定の経路上または無経路上を
自在に移動して、所定の若しくは任意の人的作業を代行
したり、ヒトやイヌあるいはその他の生命体に置き換わ
る種々の幅広いサービスを提供することができる。なか
でも脚式の移動ロボットは、クローラ式やタイヤ式のロ
ボットに比し不安定で姿勢制御や歩行制御が難しくなる
が、階段や梯子の昇降や障害物の乗り越えや、整地・不
整地の区別を問わない柔軟な歩行・走行動作を実現でき
るという点で優れている。

【０００５】最近では、ヒトのような２足直立歩行を行
う動物の身体メカニズムや動作をモデルにしてデザイン
された「人間形」若しくは「人間型」のロボット（huma
noidrobot）など、脚式移動ロボットに関する研究開発
が進展し、実用化への期待も高まってきている。例え
ば、ソニー株式会社は、平成１２年１１月２１日に２足
歩行の人間型ロボット"ＳＤＲ−３Ｘ"を公表した。

【０００６】ところで、脚式移動ロボットにおける動作
表現力を豊かにするためには、関節自由度を多くするこ
とが第一である。例えば、上記の人間型ロボット"ＳＤ
Ｒ−３Ｘ"においては、全身の２４箇所に関節アクチュ
エータが配設されている。

【０００７】このように関節アクチュエータの個数を増
大することによって、ロボットの運動能力が向上する
が、その反面、全身を同期協調的にコントロールする中
央制御部から各駆動部へ向かう制御信号線の本数も増大
する。この結果、ロボットの機体内は信号線で混雑し、
配線設計が著しく難しくなってしまう。

【０００８】機械装置の配線設計が複雑化すると、その
分だけ生産性が低下するとともに、配線の断線やコネク
タの接点不良などによる不具合が発生する確率が高くな
る。また、メンテナンス作業も煩雑になってしまう。ま
た、装置の小型化や低価格化が難しくなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、中央
制御部が各部に配置された関節アクチュエータに対して
指令を発することによって機体全身を同期協調的に駆動
させることができる、優れた脚式移動ロボットを提供す
ることにある。

【００１０】本発明の更なる目的は、少ない信号線数に
より中央制御部が各関節アクチュエータに指令を送信す
ることができる、優れた脚式移動ロボット並びに脚式移
動ロボットのための情報伝達装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面
は、１以上の駆動部又は外部出力部を備えた脚式移動ロ
ボットであって、前記の駆動部及び／又は外部出力部の
動作を統括的に制御する主制御部と、前記の駆動部及び
／又は外部出力部に対して電源電圧を供給する電源部
と、前記電源電圧を前記の駆動部及び／又は外部出力部
に伝送する電源線と、前記主制御部が出力する前記の駆
動部及び／又は外部出力部への制御信号を前記電源線に
重畳するトランシーバ部と、前記電源線に重畳された制
御信号を抽出して前記の駆動部及び／又は外部出力部に
渡すレシーバ部と、を具備することを特徴とする脚式移
動ロボットである。

【００１２】ここで言う駆動部は、前記脚式移動ロボッ
トの機体上の各部に配置された関節アクチュエータのこ
とである。また、外部出力部は、音声出力部、ＬＥＤイ
ンジケータなどである。

【００１３】本発明の第１の側面に係る脚式移動ロボッ
トによれば、主制御部と駆動部や外部出力部の間で伝達
される制御信号は、トランシーバ部を経て電源線に重畳
され、レシーバ部で電源線から抽出される。すなわち制
御信号を伝送する信号線と電源線とが共有されるので、
機体内の配線数を削減することができる。

【００１４】この結果、配線の断線やコネクタの接点不
良などによる不具合を削減することができる。また、配
線数が少なくなることで、機体の配線設計が簡素化され
て生産性が向上し、また、機体デザインにも自由度を持
たせることができる。また、配線上のトラブルが発生し
た場合であっても、配線設計が簡素であるのでメンテナ
ンス作業も容易となる。

【００１５】また、本発明の第２の側面は、１以上の外
部入力部を備えた脚式移動ロボットであって、前記外部
入力部による外部入力信号を処理する主制御部と、前記
の外部入力部に対して電源電圧を供給する電源部と、前
記電源電圧を前記外部入力部に伝送する電源線と、前記
外部入力部が出力する外部入力信号を前記電源線に重畳
するトランシーバ部と、前記電源線に重畳された外部入
力信号を抽出して前記主制御部に渡すレシーバ部と、を
具備することを特徴とする脚式移動ロボットである。

【００１６】ここで言う外部入力部は、接触センサや足
底センサ、感圧センサ、重力センサ、力センサ、加速度
センサ、温度センサなどの機体の各部に配設されたセン
サ類、マイクロフォンやカメラなどの外部環境情報を入
力する装置のうち少なくとも１つを指す。

【００１７】本発明の第２の側面に係る脚式移動ロボッ
トによれば、主制御部とセンサなどの外部入力部の間で
伝達される外部入力信号は、トランシーバ部を経て電源
線に重畳され、レシーバ部で電源線から抽出される。す
なわち外部入力信号を伝送する信号線と電源線とが共有
されるので、機体内の配線数を削減することができる。

【００１８】この結果、配線の断線やコネクタの接点不
良などによる不具合を削減することができる。また、配
線数が少なくなることで、機体の配線設計が簡素化され
て生産性が向上し、また、機体デザインにも自由度を持
たせることができる。また、配線上のトラブルが発生し
た場合であっても、配線設計が簡素であるのでメンテナ
ンス作業も容易となる。

【００１９】また、本発明の第３の側面は、１以上の駆
動部又は外部出力部を備えた脚式移動ロボットのための
情報伝達装置であって、電源電圧を前記の駆動部及び／
又は外部出力部に伝送する電源線と、前記の駆動部及び
／又は外部出力部への制御信号を前記電源線に重畳する
トランシーバ部と、前記電源線に重畳された制御信号を
抽出して前記の駆動部及び／又は外部出力部に渡すレシ
ーバ部と、を具備することを特徴とする脚式移動ロボッ
トのための情報伝達装置である。

【００２０】ここで言う駆動部は、前記脚式移動ロボッ
トの機体上の各部に配置された関節アクチュエータのこ
とである。また、外部出力部は、音声出力部、ＬＥＤイ
ンジケータなどである。

【００２１】本発明の第３の側面に係る脚式移動ロボッ
トのための情報伝達装置によれば、主制御部と駆動部や
外部出力部の間で伝達される制御信号は、トランシーバ
部を経て電源線に重畳され、レシーバ部で電源線から抽
出される。すなわち制御信号を伝送する信号線と電源線
とが共有されるので、機体内の配線数を削減することが
できる。

【００２２】この結果、配線の断線やコネクタの接点不
良などによる不具合を削減することができる。また、配
線数が少なくなることで、機体の配線設計が簡素化され
て生産性が向上し、また、機体デザインにも自由度を持
たせることができる。また、配線上のトラブルが発生し
た場合であっても、配線設計が簡素であるのでメンテナ
ンス作業も容易となる。

【００２３】また、本発明の第４の側面は、１以上の外
部入力部を備えた脚式移動ロボットのための情報伝達装
置であって、電源電圧を前記外部入力部に伝送する電源
線と、前記外部入力部が出力する外部入力信号を前記電
源線に重畳するトランシーバ部と、前記電源線に重畳さ
れた外部入力信号を抽出するレシーバ部と、を具備する
ことを特徴とする脚式移動ロボットのための情報伝達装
置である。

【００２４】ここで言う外部入力部は、接触センサや足
底センサ、感圧センサ、重力センサ、力センサ、加速度
センサ、温度センサなどの機体の各部に配設されたセン
サ類、マイクロフォンやカメラなどの外部環境情報を入
力する装置のうち少なくとも１つを指す。

【００２５】本発明の第４の側面に係る脚式移動ロボッ
トのための情報伝達装置によれば、主制御部とセンサな
どの外部入力部の間で伝達される外部入力信号は、トラ
ンシーバ部を経て電源線に重畳され、レシーバ部で電源
線から抽出される。すなわち外部入力信号を伝送する信
号線と電源線とが共有されるので、機体内の配線数を削
減することができる。

【００２６】この結果、配線の断線やコネクタの接点不
良などによる不具合を削減することができる。また、配
線数が少なくなることで、機体の配線設計が簡素化され
て生産性が向上し、また、機体デザインにも自由度を持
たせることができる。また、配線上のトラブルが発生し
た場合であっても、配線設計が簡素であるのでメンテナ
ンス作業も容易となる。

【００２７】本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、
後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳
細な説明によって明らかになるであろう。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例を詳解する。

【００２９】図１及び図２には、本発明の実施に供され
る脚式移動ロボット１００が直立している様子を前方及
び後方の各々から眺望した様子を示している。この脚式
移動ロボット１００は、「人間形」又は「人間型」と呼
ばれるタイプであり、後述するように、音声や画像など
の入力に基づくユーザとの対話によって行動計画を立て
たり、ユーザ入力に頼らず（すなわち、ユーザから独立
して）ロボット１００が自律的に行動計画を立てたりす
ることができる。図示の通り、脚式移動ロボット１００
は、脚式移動を行う左右２足の下肢と、体幹部と、左右
の上肢と、頭部とで構成される。

【００３０】左右各々の下肢は、大腿部と、膝関節と、
脛部と、足首と、足平とで構成され、股関節によって体
幹部の略最下端にて連結されている。また、左右各々の
上肢は、上腕と、肘関節と、前腕とで構成され、肩関節
によって体幹部上方の左右各側縁にて連結されている。
また、頭部は、首関節によって体幹部の略最上端中央に
連結されている。

【００３１】体幹部ユニット内には、図１及び図２上で
は見えていない制御部が配備されている。この制御部
は、脚式移動ロボット１００を構成する各関節アクチュ
エータの駆動制御や各センサ（後述）などからの外部入
力を処理するコントローラ（主制御部）や、電源回路そ
の他の周辺機器類を搭載した筐体である。制御部は、そ
の他、遠隔操作用の通信インターフェースや通信装置を
含んでいてもよい。

【００３２】図３には、本実施例に係る脚式移動ロボッ
ト１００が具備する関節自由度構成を模式的に示してい
る。図示の通り、脚式移動ロボット１００は、２本の腕
部と頭部１を含む上体と、移動動作を実現する２本の脚
部からなる下肢と、上肢と下肢とを連結する体幹部とで
構成される。

【００３３】頭部１を支持する首関節は、首関節ヨー軸
２と、首関節ピッチ軸３と、首関節ロール軸４という３
自由度を有している。

【００３４】また、各腕部は、肩関節ピッチ軸８と、肩
関節ロール軸９と、上腕ヨー軸１０と、肘関節ピッチ軸
１１と、前腕ヨー軸１２と、手首関節ピッチ軸１３と、
手首関節ロール軸１４と、手部１５とで構成される。手
部１５は、実際には、複数本の指を含む多関節・多自由
度構造体である。但し、手部１５の動作自体は、ロボッ
ト１００の姿勢安定制御や歩行動作制御に対する寄与や
影響が少ないので、本明細書ではゼロ自由度と仮定す
る。したがって、左右の各腕部は７自由度を有するとす
る。

【００３５】また、体幹部は、体幹ピッチ軸５と、体幹
ロール軸６と、体幹ヨー軸７という３自由度を有する。

【００３６】また、下肢を構成する左右各々の脚部は、
股関節ヨー軸１６と、股関節ピッチ軸１７と、股関節ロ
ール軸１８と、膝関節ピッチ軸１９と、足首関節ピッチ
軸２０と、関節ロール軸２１と、足部（足底又は足平）
２２とで構成される。人体の足部（足底）２２は、実際
には多関節・多自由度の足底を含んだ構造体であるが、
本実施例に係る脚式移動ロボット１００の足底はゼロ自
由度とする。したがって、左右の各脚部は６自由度で構
成される。

【００３７】以上を総括すれば、本実施例に係る脚式移
動ロボット１００全体としては、合計で３＋７×２＋３
＋６×２＝３２自由度を有することになる。但し、脚式
移動ロボット１００が必ずしも３２自由度に限定される
訳ではない。設計・製作上の制約条件や要求仕様等に応
じて、自由度すなわち関節数を適宜増減することができ
ることは言うまでもない。

【００３８】脚式移動ロボット１００が持つ上述の各関
節自由度は、実際にはアクチュエータによる能動的な動
作として実現される。装置の外観上で余分な膨らみを排
してヒトの自然体形状に近似させることや、２足歩行と
いう不安定構造体に対して姿勢制御を行うことなどの種
々の要請から、関節アクチュエータは小型且つ軽量であ
ることが好ましい。本実施例では、ギア直結型で且つサ
ーボ制御系をワンチップ化してモータ・ユニットに内蔵
したタイプの小型ＡＣサーボ・アクチュエータを搭載す
ることとした。なお、脚式ロボットに適用可能な小型Ａ
Ｃサーボ・アクチュエータに関しては、例えば本出願人
に既に譲渡されている特願平１１−３３３８６号明細書
に開示されている。

【００３９】関節アクチュエータは、図３に示したよう
な各関節自由度を実現するために、脚式移動ロボット１
００の機体上の各部位に配設される。制御部は、機体の
静的並びに動的安定性を維持し得るような全身協調運動
を制御すべく、各関節アクチュエータに対して制御信号
を発行する。また、それぞれの関節アクチュエータは、
制御部からの制御信号に応答した駆動を行う。このた
め、制御部と各関節アクチュエータとの間には制御信号
を伝達するための情報伝達路が敷設される。この情報伝
達路は、各関節部を通して機体の末端に至るまで配線し
なければならないが、この点については後述に譲る。

【００４０】図４には、本実施例に係る脚式移動ロボッ
ト１００の制御システム構成を模式的に示している。同
図に示すように、該システムは、ユーザ入力などに動的
に反応して情緒判断や感情表現を司る思考制御モジュー
ル２００と、関節アクチュエータの駆動などロボットの
全身協調運動を制御する運動制御モジュール３００とで
構成される。上述した「制御部」は、これら思考制御モ
ジュール２００と運動制御モジュール３００とを総称し
た概念であると把握されたい。

【００４１】思考制御モジュール２００は、情緒判断や
感情表現に関する演算処理を実行するＣＰＵ（Central
Processing Unit）２１１や、ＲＡＭ（Random Access M
emory）２１２、ＲＯＭ（Read Only Memory）２１３、
及び、外部記憶装置（ハード・ディスク・ドライブなど）
２１４で構成される、自己完結処理を行うことができる
独立した情報処理装置である。

【００４２】思考制御モジュール２００には、ＣＣＤ
（Charge Coupled Device）カメラなどの画像入力装置
２５１や、マイクなどの音声入力装置２５２、スピーカ
などの音声出力装置２５３、ＬＡＮ（Local Area Netwo
rk：図示しない）などを経由してロボット１００外のシ
ステムとデータ交換を行う通信インターフェース２５４
など各種の装置が、バス・インターフェース２０１経由
で接続されている。

【００４３】思考制御モジュール２００では、画像入力
装置２５１から入力される視覚データや音声入力装置２
５２から入力される聴覚データなど、外界からの刺激な
どに従って、脚式移動ロボット１００の現在の感情や意
思を決定する。さらに、意思決定に基づいた動作（アク
ション）又は行動シーケンス（ビヘイビア）、すなわち
四肢の運動を実行するように、運動制御モジュール３０
０に対して指令を発行する。

【００４４】一方の運動制御モジュール３００は、ロボ
ット１００の全身協調運動を制御するＣＰＵ（Central
Processing Unit）３１１や、ＲＡＭ（Random Access M
emory）３１２、ＲＯＭ（Read Only Memory）３１３、
及び、外部記憶装置（ハード・ディスク・ドライブなど）
３１４で構成される、自己完結処理を行うことができる
独立した情報処理装置である。外部記憶装置３１４に
は、例えば、オフラインで算出された歩行パターンやＺ
ＭＰ目標軌道、その他の行動計画を蓄積することができ
る（「ＺＭＰ（Zero Moment Point）」とは、歩行中の
床反力によるモーメントがゼロとなる床面上の点のこと
であり、また、「ＺＭＰ軌道」とは、例えばロボット１
００の歩行動作期間中などにＺＭＰが動く軌跡を意味す
る）。

【００４５】運動制御モジュール３００には、ロボット
１００の全身に分散するそれぞれの関節自由度を実現す
る関節アクチュエータ（図３を参照のこと）、体幹部の
姿勢や傾斜を計測する姿勢センサ３５１、左右の足底の
離床又は着床を検出する接地確認センサ３５２及び３５
３、バッテリなどの電源を管理する電源制御装置などの
各種の装置が、バス・インターフェース３０１経由で接
続されている。

【００４６】運動制御モジュール３００では、思考制御
モジュール２００から指示された行動を機体上で発現す
べく、各関節アクチュエータによる全身協調運動を制御
する。すなわち、ＣＰＵ３１１は、思考制御モジュール
２００から指示された行動に応じた動作パターンを外部
記憶装置３１４から取り出し、又は、内部的に動作パタ
ーンを生成する。そして、ＣＰＵ３１１は、指定された
動作パターンに従って、足部運動、ＺＭＰ軌道、体幹運
動、上肢運動、腰部水平位置及び高さなどを設定すると
ともに、これらの設定内容に従った動作を指示する指令
値を各関節アクチュエータに転送する。

【００４７】また、ＣＰＵ３１１は、姿勢センサ３５１
の出力信号によりロボット１００の体幹部分の姿勢や傾
きを検出するとともに、左右それぞれの接地確認センサ
３５２及び３５３の出力信号により各可動脚が遊脚又は
立脚のいずれの状態であるかを検出することによって、
脚式移動ロボット１００の全身協調運動を適応的に制御
することができる。

【００４８】さらに、運動制御モジュール３００は、思
考制御モジュール２００において決定された意思通りの
行動が機体上でどの程度実現されたか、すなわち処理の
状況を、思考制御モジュール２００に返すようになって
いる。

【００４９】運動制御モジュール３００などの制御部
は、発行した制御動作が度の程度実現されたか、あるい
は外部環境の変化を検知するために、機体上の各部に配
置した各センサからの入力信号や、マイクロフォンやカ
メラなどからの音声入力信号や画像入力信号を取り込む
必要がある。このため制御部とこれらがイブ入力装置と
の間には、センサ入力などの外部入力信号を伝達するた
めの情報伝達路が敷設される。この情報伝達路は、各関
節部を通して機体の末端に至るまで配線しなければなら
ないが、この点については後述に譲る。

【００５０】思考制御モジュール２００と運動制御モジ
ュール３００は、共通のプラットフォーム上で構築さ
れ、両者間はバス・インターフェース２０１及び３０１
を介して相互接続されている。

【００５１】次いで、脚式移動ロボット１の機体内にお
ける配線設計について説明する。

【００５２】本実施形態に係る脚式移動ロボット１にお
いては、機体の全身動作を統括的に制御する運動制御モ
ジュール３００から駆動部に伝達される制御信号は、ト
ランシーバ部を経て電源線に重畳されて伝送される。ま
た、制御信号を受信する駆動部側では、レシーバ部にお
いて制御信号を電源線から抽出してこれを用いる。すな
わち制御信号を伝送する信号線と電源線とが共有される
ので、機体内の配線数を削減することができる。

【００５３】ここで言う駆動部は、例えば、脚式移動ロ
ボット１の関節動作を実現するための関節アクチュエー
タ／モータや、ＬＥＤ、スピーカなどの外部出力装置が
含まれる。

【００５４】図５には、運動制御モジュール３００と駆
動部とを接続する情報伝達路の基本構造を模式的に図解
している。

【００５５】同図に示すように、運動制御モジュール３
００から駆動部に伝達される制御信号は、トランシーバ
部３７１を経て電源線３７０に重畳されて伝送される。
また、制御信号を受信する駆動部側では、レシーバ部３
７２において制御信号を電源線３７０から抽出してこれ
を用いる。また、関節アクチュエータなどの駆動部は、
電源線３７０から駆動電圧を取り出して、これによって
制御信号が規定する動作を実行することができる。

【００５６】また、図６には、運動制御モジュール３０
０と、脚式移動ロボット１の機体上の各部に分散して配
置された各駆動部とを接続するための情報伝達システム
の構造を模式的に図解している。

【００５７】電源制御部３５４は、例えば充電式バッテ
リを主電源とし（前述）、ロボット１００の機体上の各
部に分散して配置された各駆動部に対しては、制御用電
源と駆動用電源とを供給するようになっている。制御用
電源は、電源線３７０Ａとグランド線３７０Ｂの組み合
わせによって構成される。また、駆動用電源は、電源線
３７５Ａとグランド線３７５Ｂの組み合わせによって構
成される。

【００５８】機体の全身動作を統括的にコントロールす
る運動制御モジュール３００は、各駆動部に対する制御
信号を、トランシーバ部３７１を介して制御用信号線３
７０Ａ及びグランド線３７０Ｂ上に送出して、制御用電
源に重畳させて伝達することができる。

【００５９】他方、各駆動部は、駆動用電源線３７５Ａ
及びグランド線３７５Ｂによって供給される駆動用電源
電圧の供給を受ける。また、各駆動部は、それぞれのレ
シーバ部３７２によって制御用電源線３７０Ａ及びグラ
ンド線３７０Ｂ上に重畳されていた制御信号を抽出し
て、駆動用電源を用いて制御信号が規定する動作を実行
する。

【００６０】また、本実施形態に係る脚式移動ロボット
１においては、機体の全身の各部に配置された外部入力
部からの入力信号は、トランシーバ部を経て電源線に重
畳されて伝送される。また、入力信号を受信してこれを
演算処理する運動制御モジュール３００側では、レシー
バ部において入力信号を電源線から抽出してこれを用い
る。すなわち外部入力信号を伝送する信号線と電源線と
が共有されるので、機体内の配線数を削減することがで
きる。

【００６１】ここで言う外部入力部は、例えば、接触セ
ンサや足底センサ、感圧センサ、重力センサ、力セン
サ、加速度センサ、温度センサなどの機体の各部に配設
されたセンサ類や、マイクロフォンやカメラなどの外部
環境情報を入力する各デバイスに相当する。

【００６２】図７には、運動制御モジュール３００と外
部入力部とを接続する情報伝達路の基本構造を模式的に
図解している。

【００６３】同図に示すように、各外部入力部から運動
制御モジュール３００に伝達される外部入力信号は、ト
ランシーバ部３８１を経て電源線３７０に重畳されて伝
送される。また、外部入力信号を受信する運動制御モジ
ュール３００側では、レシーバ部３８２において制御信
号を電源線３７０から抽出してこれを用いる。また、外
部入力部部は、電源線３７０から駆動電圧を取り出し
て、計測や音声入力、画像入力などの外部環境情報の入
力動作を実行することができる。

【００６４】また、図８には、運動制御モジュール３０
０と、脚式移動ロボット１の機体上の各部に分散して配
置された各外部入力部部とを接続するための情報伝達シ
ステムの構造を模式的に図解している。

【００６５】電源制御部３５４は、例えば充電式バッテ
リを主電源とし（前述）、ロボット１の機体上の各部に
分散して配置された各駆動部に対しては、制御用電源と
駆動用電源とを供給するようになっている。制御用電源
は、電源線３７０Ａとグランド線３７０Ｂの組み合わせ
によって構成される。また、駆動用電源は、電源線３７
５Ａとグランド線３７５Ｂの組み合わせによって構成さ
れる。

【００６６】ロボット１の機体の各部に配置されたそれ
ぞれの外部入力部は、計測又は外部入力した入力信号
を、トランシーバ部３８１を介して制御用信号線３７０
Ａ及びグランド線３７０Ｂ上に送出して、制御用電源に
重畳させて伝達することができる。

【００６７】また、それぞれの外部入力部は、駆動用電
源線３７５Ａ及びグランド線３７５Ｂによって供給され
る駆動用電源電圧の供給を受けて、外部入力動作を行う
ことができる。

【００６８】他方、運動制御モジュール３００は、レシ
ーバ部３８２によって制御用電源線３７０Ａ及びグラン
ド線３７０Ｂ上に重畳されていた外部入力信号を抽出し
て、所定の演算処理を行い、例えば機体の全身協調動作
のフィードバック制御や、感情モデルの修正などのアプ
リケーション処理に利用する。

【００６９】［追補］以上、特定の実施例を参照しなが
ら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や
代用を成し得ることは自明である。

【００７０】本発明の要旨は、必ずしも「ロボット」と
称される製品には限定されない。すなわち、電気的若し
くは磁気的な作用を用いて人間の動作に似せた運動を行
う機械装置であるならば、例えば玩具等のような他の産
業分野に属する製品であっても、同様に本発明を適用す
ることができる。

【００７１】要するに、例示という形態で本発明を開示
してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。
本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許
請求の範囲の欄を参酌すべきである。

【００７２】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
少ない信号線数により中央制御部が各関節アクチュエー
タに指令を送信することができる、優れた脚式移動ロボ
ット並びに脚式移動ロボットのための情報伝達装置を提
供することができる。

【００７３】本発明に係る脚式移動ロボット並びに脚式
移動ロボットのための情報伝達装置によれば、中央制御
部と駆動部やその他の周辺装置の間で伝達される信号
は、トランシーバ部を経て電源線に重畳され、レシーバ
部で電源線から抽出される。すなわち制御信号を伝送す
る信号線と電源線とが共有されるので、機体内の配線数
を削減することができる。

【００７４】この結果、配線の断線やコネクタの接点不
良などによる不具合を削減することができる。また、配
線数が少なくなることで、機体の配線設計が簡素化され
て生産性が向上し、また、機体デザインにも自由度を持
たせることができる。また、配線上のトラブルが発生し
た場合であっても、配線設計が簡素であるのでメンテナ
ンス作業も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に供される脚式移動ロボット１０
０を前方から眺望した様子を示た図である。

【図２】本発明の実施に供される脚式移動ロボット１０
０を後方から眺望した様子を示た図である。

【図３】本実施例に係る脚式移動ロボット１００が具備
する自由度構成モデルを模式的に示した図である。

【図４】本実施例に係る脚式移動ロボット１００の制御
システム構成を模式的に示した図である。

【図５】運動制御モジュール３００と駆動部とを接続す
る情報伝達路の基本構造を模式的に示した図である。

【図６】運動制御モジュール３００と、脚式移動ロボッ
ト１の機体上の各部に分散して配置された駆動部とを接
続するための情報伝達システムの構造を模式的に示した
図である。

【図７】運動制御モジュール３００と外部入力部とを接
続する情報伝達路の基本構造を模式的に示した図であ
る。

【図８】運動制御モジュール３００と、脚式移動ロボッ
ト１の機体上の各部に分散して配置された外部入力部と
を接続するための情報伝達システムの構造を模式的に示
した図である。

【符号の説明】

１…頭部，２…首関節ヨー軸３…首関節ピッチ軸，４…首関節ロール軸５…体幹ピッチ軸，６…体幹ロール軸７…体幹ヨー軸，８…肩関節ピッチ軸９…肩関節ロール軸，１０…上腕ヨー軸１１…肘関節ピッチ軸，１２…前腕ヨー軸１３…手首関節ピッチ軸，１４…手首関節ロール軸１５…手部，１６…股関節ヨー軸１７…股関節ピッチ軸，１８…股関節ロール軸１９…膝関節ピッチ軸，２０…足首関節ピッチ軸２１…足首関節ロール軸，２２…足部（足底）１００…脚式移動ロボット２００…思考制御モジュール２０１…バス・インターフェース２１１…ＣＰＵ，２１２…ＲＡＭ，２１３…ＲＯＭ２１４…外部記憶装置２５１…画像入力装置（ＣＣＤカメラ）２５２…音声入力装置（マイク）２５３…音声出力装置（スピーカ）２５４…通信インターフェース３００…運動制御モジュール３０１…バス・インターフェース３１１…ＣＰＵ，３１２…ＲＡＭ，３１３…ＲＯＭ３１４…外部記憶装置，３５１…姿勢センサ３５２，３５３…接地確認センサ３５４…電源制御装置３７０…電源線（制御用電源線）３７１，３８１…トランシーバ部３７２，３８２…レシーバ部３７５…電源線（駆動用電源線）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１以上の駆動部又は外部出力部を備えた脚
式移動ロボットであって、前記の駆動部及び／又は外部出力部の動作を統括的に制
御する主制御部と、前記の駆動部及び／又は外部出力部に対して電源電圧を
供給する電源部と、前記電源電圧を前記の駆動部及び／又は外部出力部に伝
送する電源線と、前記主制御部が出力する前記の駆動部及び／又は外部出
力部への制御信号を前記電源線に重畳するトランシーバ
部と、前記電源線に重畳された制御信号を抽出して前記の駆動
部及び／又は外部出力部に渡すレシーバ部と、を具備す
ることを特徴とする脚式移動ロボット。
【請求項２】前記の駆動部は、前記脚式移動ロボットの
機体上の各部に配置された関節アクチュエータである、
ことを特徴とする請求項１に記載の脚式移動ロボット。
【請求項３】前記の外部出力部は、音声出力部、ＬＥＤ
インジケータなどである、ことを特徴とする請求項１に
記載の脚式移動ロボット。
【請求項４】１以上の外部入力部を備えた脚式移動ロボ
ットであって、前記外部入力部による外部入力信号を処理する主制御部
と、前記の外部入力部に対して電源電圧を供給する電源部
と、前記電源電圧を前記外部入力部に伝送する電源線と、前記外部入力部が出力する外部入力信号を前記電源線に
重畳するトランシーバ部と、前記電源線に重畳された外部入力信号を抽出して前記主
制御部に渡すレシーバ部と、を具備することを特徴とす
る脚式移動ロボット。
【請求項５】前記外部入力部は、接触センサや足底セン
サ、感圧センサ、重力センサ、力センサ、加速度セン
サ、温度センサなどの機体の各部に配設されたセンサ
類、マイクロフォンやカメラなどの外部環境情報を入力
する装置のうち少なくとも１つである、ことを特徴とす
る請求項４に記載の脚式移動ロボット。
【請求項６】１以上の駆動部又は外部出力部を備えた脚
式移動ロボットのための情報伝達装置であって、電源電圧を前記の駆動部及び／又は外部出力部に伝送す
る電源線と、前記の駆動部及び／又は外部出力部への制御信号を前記
電源線に重畳するトランシーバ部と、前記電源線に重畳された制御信号を抽出して前記の駆動
部及び／又は外部出力部に渡すレシーバ部と、を具備す
ることを特徴とする脚式移動ロボットのための情報伝達
装置。
【請求項７】前記の駆動部は、前記脚式移動ロボットの
機体上の各部に配置された関節アクチュエータである、
ことを特徴とする請求項６に記載の脚式移動ロボットの
ための情報伝達装置。
【請求項８】前記の外部出力部は、音声出力部、ＬＥＤ
インジケータなどである、ことを特徴とする請求項６に
記載の脚式移動ロボットのための情報伝達装置。
【請求項９】１以上の外部入力部を備えた脚式移動ロボ
ットのための情報伝達装置であって、電源電圧を前記外部入力部に伝送する電源線と、前記外部入力部が出力する外部入力信号を前記電源線に
重畳するトランシーバ部と、前記電源線に重畳された外部入力信号を抽出するレシー
バ部と、を具備することを特徴とする脚式移動ロボット
のための情報伝達装置。
【請求項１０】前記外部入力部は、接触センサや足底セ
ンサ、感圧センサ、重力センサ、力センサ、加速度セン
サ、温度センサなどの機体の各部に配設されたセンサ
類、マイクロフォンやカメラなどの外部環境情報を入力
する装置のうち少なくとも１つである、ことを特徴とす
る請求項９に記載の脚式移動ロボットのための情報伝達
装置。