JP2003071757A - Robot device - Google Patents

Robot device

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JP2003071757A
JP2003071757A JP2001268128A JP2001268128A JP2003071757A JP 2003071757 A JP2003071757 A JP 2003071757A JP 2001268128 A JP2001268128 A JP 2001268128A JP 2001268128 A JP2001268128 A JP 2001268128A JP 2003071757 A JP2003071757 A JP 2003071757A
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JP
Japan
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switch
tip
robot apparatus
leg
limb
Prior art date
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Application number
JP2001268128A
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Japanese (ja)
Inventor
Yu Hirono
遊 広野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable inputting a switch at a leg tip in the natural form and reduce a shock applied when walking. SOLUTION: In a leg part in which a thigh part 150a and a shin part 150b are mutually connected by a revolute joint part 151 and a paw switch is connected with a tip of the shin part 150b, a leg tip structural member turns by converting a force F applied when the leg part comes into contact with the ground into moment M and converting a force f generated when a person shakes hands with a robot device into moment m. At this time, an elastic member turns together with the leg tip structural member, and the switch is pressed by the elastic member. The leg tip structural member rotates by giving a force below withstand load to the switch by the elastic member from the time when a stroke of the switch is used up to the time when the leg tip structural member abuts on a limit member limiting the turn.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット装置に関
し、特に、自然な形での入力が可能になるとともに、歩
行の際に加わる衝撃を低減することのできる脚先スイッ
チを備えたロボット装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot apparatus, and more particularly, to a robot apparatus having a leg switch capable of inputting in a natural form and reducing an impact applied during walking. .

【0002】[0002]

【従来の技術】電気的又は磁気的な作用を用いて人間
(生物)の動作に似た運動を行う機械装置を「ロボッ
ト」という。我が国において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・無人化等を目的としたマニピ
ュレータや搬送ロボット等の産業用ロボット(Industri
al Robot)であった。
2. Description of the Related Art A mechanical device that makes a movement similar to that of a human being (organism) using electric or magnetic action is called a "robot". Robots began to spread in Japan from the end of the 1960s, but most of them are industrial robots (Industri) such as manipulators and transfer robots for the purpose of automating and unmanning production work in factories.
al Robot).

【0003】最近では、人間のパートナーとして生活を
支援する、すなわち住環境その他の日常生活上の様々な
場面における人的活動を支援する実用ロボットの開発が
進められている。このような実用ロボットは、産業用ロ
ボットとは異なり、人間の生活環境の様々な局面におい
て、個々に個性の相違した人間、又は様々な環境への適
応方法を自ら学習する能力を備えている。例えば、犬、
猫のように4足歩行の動物の身体メカニズムやその動作
を模した「ペット型」ロボット、或いは、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「人間型」又は「人間形」ロボット(Humano
id Robot)等の脚式移動ロボットは、既に実用化されつ
つある。
Recently, practical robots have been developed to support life as a human partner, that is, to support human activities in various situations in daily life such as living environment. Unlike industrial robots, such practical robots have the ability to learn by themselves how to adapt to humans with different personalities or various environments in various aspects of human living environments. For example, a dog,
A "pet-type" robot that imitates the body mechanism and movement of a four-legged animal like a cat, or a "human-type" robot modeled on the body mechanism and movement of an animal that walks upright on two legs or "Humanoid" robot (Humano
Leg type mobile robots such as id Robot) are already in practical use.

【0004】これらの脚式移動ロボットは、産業用ロボ
ットと比較して、エンターテインメント性を重視した様
々な動作を行うことができるため、エンターテインメン
トロボットと呼称される場合もある。
These legged mobile robots are capable of performing various operations with an emphasis on entertainment, as compared with industrial robots, and are therefore sometimes referred to as entertainment robots.

【0005】脚式移動ロボットは、動物や人間の容姿に
できる限り近い外観形状とされ、動物や人間の動作にで
きる限り近い動作を行うように設計されている。例え
ば、上述した4足歩行の「ペット型」ロボットの場合
は、一般家庭において飼育される犬や猫に似た外観形状
を有し、ユーザ(飼い主)からの「叩く」や「撫でる」
といった働きかけや、周囲の環境等に応じて自律的に行
動する。例えば、自律的な行動として、実際の動物と同
様に、「吠える」、「寝る」等といった行動をする。
The legged mobile robot has an external shape that is as close as possible to the appearance of an animal or human, and is designed to perform a motion as close as possible to the motion of an animal or human. For example, in the case of the four-legged “pet type” robot described above, it has an appearance similar to a dog or cat raised in a general household, and is “struck” or “stroked” by the user (owner).
And act autonomously according to the surrounding environment. For example, as an autonomous behavior, the behavior such as "barking" and "sleeping" is performed as in the case of an actual animal.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のペッ
ト型ロボットにおける脚先の入力装置は、図16に示す
ようなものであった。すなわち、スイッチ300が押さ
れていない状態では、図16中(A)に示すようになっ
ている。この状態から、脚先構造部材301がスイッチ
300の動作軸方向に変位することにより、図16中
(B)に示すようにスイッチ300が押されていた。
By the way, the conventional input device for the leg of the pet type robot is as shown in FIG. That is, when the switch 300 is not pressed, it is as shown in FIG. From this state, the leg structure member 301 is displaced in the operation axis direction of the switch 300, so that the switch 300 is pushed as shown in FIG. 16 (B).

【0007】しかしながら、このような従来の構造で
は、ユーザがペット型ロボットとのインターフェースを
図る上で、脚先のスイッチを押すという機械的な行為が
要求されるという問題があった。また、スイッチの動き
が脚先の動きと一致するため、動作ストロークが短く、
スイッチを押している感触を生じさせるという問題があ
った。このように、従来のペット型ロボットにおける脚
先の入力装置は、ユーザとペット型ロボットとのコミュ
ニケーションという観点では、非常に不自然なものであ
った。
However, in such a conventional structure, there is a problem that the user is required to perform a mechanical action of pushing a switch at the tip of a leg in order to interface with the pet robot. Also, because the movement of the switch matches the movement of the legs, the movement stroke is short,
There was a problem of giving the feeling of pressing the switch. As described above, the input device of the leg of the conventional pet robot is very unnatural from the viewpoint of communication between the user and the pet robot.

【0008】一方、機械的には、脚先の動きがスイッチ
に直接伝わるため、スイッチに絶えず衝撃が加わりなが
ら歩行することになる。一般的なスイッチは、過大な荷
重が加わると著しく耐久性が低下するため、低コスト仕
様のスイッチを用いることができなかった。また、脚先
に加わった衝撃に対しては、スイッチのバネでは殆ど緩
衝の役割を果たさず、歩行の度に脚部の歯車に負担をか
けていた。
On the other hand, mechanically, the movement of the legs is directly transmitted to the switch, so that the user walks while being constantly given an impact. A general switch cannot be used as a low cost switch because its durability is significantly reduced when an excessive load is applied. Further, the spring of the switch hardly acts as a buffer against the impact applied to the tip of the leg, and the gear of the leg is burdened each time the user walks.

【0009】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、自然な形での入力が可能になる
とともに、歩行の際に加わる衝撃を低減することのでき
る脚先スイッチを備えたロボット装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and enables a natural input and also reduces the impact applied during walking. An object of the present invention is to provide a robot apparatus including the.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明に係るロボット装置は、本体から突出し
て設けられる肢部と、上記肢部の先端に加わった力を検
出するためのスイッチと、上記肢部の先端に加わった力
の方向を上記スイッチの作動方向に変換する作動方向変
換手段とを備えることを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, a robot apparatus according to the present invention is for detecting a limb projecting from a main body and a force applied to the tip of the limb. It is characterized by comprising a switch and an operating direction changing means for converting the direction of the force applied to the tip of the limb into the operating direction of the switch.

【0011】ここで、上記作動方向変換手段は、上記肢
部の先端に位置する先端部材と、上記先端部材が上記肢
部に対して回転するための支軸とを有し、上記先端部材
の回転によって上記スイッチが押圧される。
Here, the operation direction changing means has a tip member located at the tip of the limb and a support shaft for rotating the tip member with respect to the limb. The rotation pushes the switch.

【0012】また、上記作動方向変換手段は、上記先端
部材と上記スイッチとの間に配される弾性部材を有し、
上記先端部材とともに上記弾性部材が回転することによ
って上記スイッチが押圧される。
The operating direction changing means has an elastic member arranged between the tip member and the switch,
The switch is pressed by the rotation of the elastic member together with the tip member.

【0013】このようなロボット装置では、肢部の先端
に加わった力の方向を上記スイッチの作動方向に変換さ
れるため、使用者が、例えば握手のような自然な形で、
肢部の先端に設けられたスイッチを押圧することができ
る。
In such a robot device, the direction of the force applied to the tip of the limb is converted into the operating direction of the switch, so that the user can, for example, in a natural shape like a handshake.
A switch provided at the tip of the limb can be pressed.

【0014】また、上述した目的を達成するために、本
発明に係るロボット装置は、本体から突出して設けられ
る肢部と、上記肢部の先端に位置する先端部材と、上記
先端部材に加わった力を検出するためのスイッチと、上
記先端部材と上記スイッチとの間に配される弾性部材と
を備え、上記先端部材に加わった力により上記弾性部材
を介して上記スイッチが押圧されることを特徴としてい
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the robot apparatus according to the present invention is added to the limb projecting from the main body, the tip member located at the tip of the limb, and the tip member. A switch for detecting a force, and an elastic member arranged between the tip member and the switch are provided, and the force applied to the tip member prevents the switch from being pressed through the elastic member. It has a feature.

【0015】ここで、ロボット装置は、上記先端部材が
上記肢部に対して回転するための支軸を備え、上記先端
部材とともに上記弾性部材が回転することによって上記
スイッチが押圧される。
Here, the robot apparatus includes a support shaft for rotating the tip member with respect to the limb, and the switch is pressed by rotating the elastic member together with the tip member.

【0016】また、ロボット装置は、上記先端部材の回
転を制限するための制限部材を備える。
Further, the robot apparatus includes a limiting member for limiting the rotation of the tip member.

【0017】さらに、上記弾性部材は、上記スイッチの
耐荷重以下且つ上記スイッチの作動圧以上に設定された
予圧が与えられた状態で上記先端部材と上記スイッチと
の間に配されるようにしてもよい。
Further, the elastic member is arranged between the tip member and the switch in a state where a preload set below the withstand load of the switch and above the operating pressure of the switch is applied. Good.

【0018】このようなロボット装置では、先端部材に
加わった力により上記弾性部材を介して上記スイッチが
押圧され、スイッチのストロークを使い切った時点から
先端部材が制限部材に当接するまでの間、弾性部材によ
りスイッチに耐荷重以下の力が与えられながら、先端部
材が回転する。
In such a robot apparatus, the switch is pressed through the elastic member by the force applied to the tip member, and the elastic force is exerted from the time when the stroke of the switch is exhausted until the tip member comes into contact with the restriction member. The tip member rotates while the member applies a force equal to or less than the withstand load to the switch.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings.

【0020】本発明の一構成例として示すロボット装置
は、内部状態に応じて自律動作するロボット装置であ
る。このロボット装置は、少なくとも上肢と体幹部と下
肢とを備え、上肢及び下肢、又は下肢のみを移動手段と
する脚式移動ロボットである。脚式移動ロボットには、
4足歩行の動物の身体メカニズムやその動きを模倣した
ペット型ロボットや、下肢のみを移動手段として使用す
る2足歩行の動物の身体メカニズムやその動きを模倣し
たロボット装置があるが、本実施の形態として示すロボ
ット装置は、4足歩行タイプの脚式移動ロボットであ
る。
A robot device shown as a configuration example of the present invention is a robot device which operates autonomously according to an internal state. This robot apparatus is a legged mobile robot that includes at least an upper limb, a trunk and a lower limb, and uses only the upper limb and the lower limb or only the lower limb as a moving means. For legged mobile robots,
There is a pet robot that imitates the body mechanism and movement of a quadruped animal, and a robot device that imitates the body mechanism and movement of a biped animal that uses only its lower limbs as a means of movement. The robot device shown as a form is a four-legged walking type legged mobile robot.

【0021】このロボット装置は、住環境その他の日常
生活上の様々な場面における人的活動を支援する実用ロ
ボットであり、内部状態(怒り、悲しみ、喜び、楽しみ
等)に応じて行動できるほか、4足歩行の動物が行う基
本的な動作を表出できるエンターテインメントロボット
である。
This robot device is a practical robot that supports human activities in various situations in the living environment and other daily life, and can act in accordance with internal conditions (anger, sadness, joy, enjoyment, etc.). It is an entertainment robot that can express the basic movements of a quadruped animal.

【0022】このロボット装置は、特に、頭部、胴体
部、上肢部、下肢部等を有している。各部の連結部分及
び関節に相当する部位には、運動の自由度に応じた数の
アクチュエータ及びポテンショメータが備えられてお
り、制御部の制御によって目標とする動作を表出でき
る。
This robot device has, in particular, a head, a body, an upper limb, a lower limb and the like. The number of actuators and potentiometers corresponding to the degrees of freedom of movement are provided at the connecting portions of the respective portions and the portions corresponding to the joints, and the target movement can be expressed by the control of the control portion.

【0023】さらに、ロボット装置は、周囲の状況を画
像データとして取得するための撮像部や、外部から受け
る作用を検出するための各種センサや、外部から受ける
物理的な働きかけ等を検出するための各種スイッチ等を
備えている。撮像部としては、小型のCCD(Charge-C
oupled Device)カメラを使用する。また、各種センサ
には、角速度を検出する角速度センサ、CCDカメラに
よって撮像した被写体までの距離を計測する距離センサ
等がある。各種スイッチには、使用者によって触られた
ことを検出する接点型の押下スイッチ、使用者によって
操作されたことを検出する操作スイッチ等がある。これ
らは、ロボット装置外部又は内部の適切な箇所に設置さ
れている。特に、本実施の形態において、脚先の肉球部
に設けられたスイッチは、後述するように、自然な形で
の入力が可能になるとともに、歩行の際に加わる衝撃を
低減することのできる構成とされている。
Further, the robot apparatus is provided with an image pickup unit for acquiring the surrounding condition as image data, various sensors for detecting an externally applied action, and a physical effect or the like received from the outside. Equipped with various switches. As an imaging unit, a small CCD (Charge-C
oupled Device) Use a camera. Further, various sensors include an angular velocity sensor that detects an angular velocity, a distance sensor that measures a distance to a subject imaged by a CCD camera, and the like. The various switches include a contact-type push switch that detects a touch by a user, an operation switch that detects a touch by a user, and the like. These are installed at appropriate locations outside or inside the robot apparatus. In particular, in the present embodiment, the switch provided on the pad of the leg allows input in a natural form and reduces the impact applied during walking, as described later. It is configured.

【0024】本実施の形態については、先ずロボット装
置の構成について説明し、その後ロボット装置における
本発明の適用部分について詳細に説明する。
In the present embodiment, first, the configuration of the robot apparatus will be described, and then the application portion of the present invention in the robot apparatus will be described in detail.

【0025】ロボット装置1は、図1に示すように、胴
体部ユニット2の前後左右に脚部ユニット3A、3B、
3C、3Dが連結され、胴体部ユニット2の前端部に頭
部ユニット4が連結されて構成されている。
As shown in FIG. 1, the robot apparatus 1 includes leg units 3A, 3B, front and rear and left and right sides of a body unit 2.
3C and 3D are connected, and the head unit 4 is connected to the front end of the body unit 2.

【0026】胴体部ユニット2には、図2に示すよう
に、CPU(Central Processing Unit)10、DRA
M(Dynamic Random Access Memory)11、フラッシュ
ROM(Read Only Memory)12、PC(Personal Com
puter)カードインターフェイス回路13及び信号処理
回路14が内部バス15を介して相互に接続されること
により形成されたコントロール部16と、このロボット
装置1の動力源としてのバッテリ17とが収納されてい
る。また、胴体部ユニット2には、ロボット装置1の向
きや動きの加速度を検出するための角速度センサ18及
び加速度センサ19が収納されている。また、胴体部ユ
ニット2には、鳴き声等の音声又はメロディを出力する
ためのスピーカ20が、図1に示すように所定位置に配
置されている。また、胴体部ユニット2の尻尾部5に
は、使用者からの操作入力を検出する検出機構としての
操作スイッチ21が備えられている。操作スイッチ21
は、使用者による操作の種類を検出できるスイッチであ
って、ロボット装置1は、操作スイッチ21によって検
出される操作の種類に応じて、例えば「誉められた」か
「叱られた」かを認識する。
As shown in FIG. 2, the body unit 2 includes a CPU (Central Processing Unit) 10 and a DRA.
M (Dynamic Random Access Memory) 11, Flash ROM (Read Only Memory) 12, PC (Personal Com)
puter) A card interface circuit 13 and a signal processing circuit 14 are connected to each other via an internal bus 15, and a control unit 16 and a battery 17 as a power source of the robot apparatus 1 are housed. . Further, the body unit 2 houses an angular velocity sensor 18 and an acceleration sensor 19 for detecting the acceleration of the orientation and movement of the robot apparatus 1. Further, in the body unit 2, a speaker 20 for outputting a voice such as a bark or a melody is arranged at a predetermined position as shown in FIG. Further, the tail portion 5 of the body unit 2 is provided with an operation switch 21 as a detection mechanism for detecting an operation input from the user. Operation switch 21
Is a switch that can detect the type of operation by the user, and the robot apparatus 1 recognizes, for example, whether "praised" or "scolded" according to the type of operation detected by the operation switch 21. To do.

【0027】頭部ユニット4には、外部の状況や対象物
の色、形、動き等を撮像するためのCCD(Charge Cou
pled Device)カメラ22と、前方に位置する対象物ま
での距離を測定するための距離センサ23と、外部音を
集音するためのマイク24と、例えばLED(Light Em
itting Diode)を備えた発光部25等が、図1に示すよ
うに所定位置にそれぞれ配置されている。ただし、発光
部25は、構成の説明等においては、必要に応じてLE
D25と示す。また、頭部ユニット4内部には、図1に
は図示しないが、ユーザの頭部ユニット4に対する接触
を間接的に検出するための検出機構として頭部スイッチ
26が備えられている。頭部スイッチ26は、例えば、
使用者の接触によって頭部が動かされた場合、その傾き
方向を検出できるスイッチであって、ロボット装置1
は、頭部スイッチ26によって検出される頭部の傾き方
向に応じて、「誉められた」か「叱られた」かを認識す
る。
The head unit 4 is provided with a CCD (Charge Cou) for picking up an image of the external condition and the color, shape, movement, etc. of the object.
pled device) camera 22, a distance sensor 23 for measuring a distance to an object located in front, a microphone 24 for collecting an external sound, an LED (Light Em), for example.
Light emitting parts 25 and the like provided with itting diodes are arranged at predetermined positions as shown in FIG. However, in the description of the configuration, the light emitting unit 25 may be LE
It shows as D25. Although not shown in FIG. 1, a head switch 26 is provided inside the head unit 4 as a detection mechanism for indirectly detecting a contact of the user with the head unit 4. The head switch 26 is, for example,
A switch that can detect the tilt direction of the head when the head is moved by the contact of the user.
Recognizes "praised" or "scold" according to the tilt direction of the head detected by the head switch 26.

【0028】各脚部ユニット3A〜3Dの関節部分、各
脚部ユニット3A〜3Dと胴体部ユニット2との連結部
分、頭部ユニット4と胴体部ユニット2との連結部分に
は、自由度数分のアクチュエータ28〜28及びポ
テンショメータ29〜29 がそれぞれ配設されてい
る。アクチュエータ28〜28は、例えば、サーボ
モータを備えている。サーボモータの駆動により、脚部
ユニット3A〜3Dが制御されて目標の姿勢、或いは動
作に遷移する。各脚部ユニット3A〜3Dの先端の「肉
球」に相当する位置には、主としてユーザからの接触を
検出する検出機構としての肉球スイッチ27A〜27D
が設けられ、ユーザによる接触等を検出できるようにな
っている。
Joint portions of the leg units 3A to 3D,
Connection between the leg units 3A to 3D and the body unit 2
Minutes, in the connecting portion between the head unit 4 and the body unit 2
Is the actuator 28 for the number of degrees of freedom1~ 28nAnd po
Tension meter 291~ 29 nAre installed respectively
It Actuator 281~ 28nIs, for example, a servo
Equipped with a motor. By driving the servo motor, the legs
The units 3A to 3D are controlled to control the target posture or movement.
Transition to work. The "meat" at the tip of each leg unit 3A-3D
At the position corresponding to the sphere, contact from the user is mainly
Pad ball switches 27A to 27D as a detection mechanism for detecting
Is provided so that user contact can be detected.
ing.

【0029】ロボット装置1は、このほかにも、ここで
は図示しないが、該ロボット装置1の内部状態とは別の
動作状態(動作モード)を表すための発光部や、充電
中、起動中、起動停止等、内部電源の状態を表す状態ラ
ンプ等を、適切な箇所に適宜備えていてもよい。
In addition to the above, the robot apparatus 1 is not shown here, but also includes a light emitting section for indicating an operation state (operation mode) different from the internal state of the robot apparatus 1, charging, starting, A status lamp indicating the status of the internal power supply such as start-up / shutdown may be appropriately provided at an appropriate location.

【0030】そして、ロボット装置1において、操作ス
イッチ21、頭部スイッチ26及び肉球スイッチ27等
の各種スイッチと、角速度センサ18、加速度センサ1
9、距離センサ23等の各種センサと、スピーカ20、
マイク24、発光部25、各アクチュエータ28〜2
、各ポテンショメータ29〜29は、それぞれ
対応するハブ30〜30を介してコントロール部1
6の信号処理回路14と接続されている。一方、CCD
カメラ22及びバッテリ17は、それぞれ信号処理回路
14と直接接続されている。
Then, in the robot apparatus 1, various switches such as the operation switch 21, the head switch 26, and the paws switch 27, the angular velocity sensor 18, and the acceleration sensor 1 are used.
9, various sensors such as the distance sensor 23, the speaker 20,
Microphone 24, the light emitting unit 25, each actuator 28 21 to
8 n , the potentiometers 29 1 to 29 n are connected to the control unit 1 via the corresponding hubs 30 1 to 30 n.
6 is connected to the signal processing circuit 14. On the other hand, CCD
The camera 22 and the battery 17 are directly connected to the signal processing circuit 14, respectively.

【0031】信号処理回路14は、上述の各種スイッチ
から供給されるスイッチデータ、各種センサから供給さ
れるセンサデータ、画像データ及び音声データを順次取
り込み、これらをそれぞれ内部バス15を介してDRA
M11内の所定位置に順次格納する。また信号処理回路
14は、これとともにバッテリ17から供給されるバッ
テリ残量を表すバッテリ残量データを順次取り込み、D
RAM11内の所定位置に格納する。
The signal processing circuit 14 sequentially takes in the switch data supplied from the various switches described above, the sensor data supplied from the various sensors, the image data and the audio data, and DRA via the internal bus 15 respectively.
The data is sequentially stored at a predetermined position in M11. In addition, the signal processing circuit 14 sequentially takes in the battery remaining amount data representing the battery remaining amount supplied from the battery 17, and D
It is stored in a predetermined position in the RAM 11.

【0032】このようにしてDRAM11に格納された
各スイッチデータ、各センサデータ、画像データ、音声
データ及びバッテリ残量データは、CPU10が当該ロ
ボット装置1の動作制御を行う際に使用される。
The switch data, the sensor data, the image data, the voice data, and the battery remaining amount data thus stored in the DRAM 11 are used when the CPU 10 controls the operation of the robot apparatus 1.

【0033】CPU10は、ロボット装置1の電源が投
入された初期時において、フラッシュROM12に格納
された制御プログラムを読み出して、DRAM11に格
納する。又は、CPU10は、図1に図示しない胴体部
ユニット2のPCカードスロットに装着された半導体メ
モリ装置、例えば、メモリカード31に格納された制御
プログラムをPCカードインターフェイス回路13を介
して読み出してDRAM11に格納する。
The CPU 10 reads the control program stored in the flash ROM 12 and stores it in the DRAM 11 at the initial stage when the power of the robot apparatus 1 is turned on. Alternatively, the CPU 10 reads a control program stored in a semiconductor memory device, for example, a memory card 31 mounted in a PC card slot of the body unit 2 (not shown in FIG. 1) through the PC card interface circuit 13 and stores it in the DRAM 11. Store.

【0034】CPU10は、上述のように信号処理回路
14よりDRAM11に順次格納される各センサデー
タ、画像データ、音声データ、及びバッテリ残量データ
に基づいて自己及び周囲の状況や、使用者からの指示及
び働きかけの有無を判断している。
The CPU 10, based on the sensor data, the image data, the audio data, and the battery remaining amount data, which are sequentially stored in the DRAM 11 from the signal processing circuit 14 as described above, is based on the self and surrounding conditions and the user. Judging whether or not there is any instruction or work.

【0035】さらに、CPU10は、この判断結果とD
RAM11に格納した制御プログラムとに基づく行動を
決定する。CPU10は、当該決定結果に基づいてアク
チュエータ28〜28の中から必要とするアクチュ
エータを駆動することによって、例えば頭部ユニット4
を上下左右に振らせたり、各脚部ユニット3A乃至3D
を駆動して歩行させたりする。また、CPU10は、必
要に応じて音声データを生成し、信号処理回路14を介
してスピーカ20に供給する。また、CPU10は、上
述の発光部25におけるLEDの点灯及び消灯を指示す
る信号を生成し、発光部25を点灯したり消灯したりす
る。
Further, the CPU 10 and this determination result and D
The action based on the control program stored in the RAM 11 is determined. The CPU 10 drives, for example, a necessary actuator from the actuators 28 1 to 28 n based on the determination result, and thus, for example, the head unit 4
Can be swung up and down, left and right, and each leg unit 3A to 3D
Drive and walk. The CPU 10 also generates audio data as needed and supplies it to the speaker 20 via the signal processing circuit 14. Further, the CPU 10 generates a signal for instructing turning on and off of the LED in the light emitting unit 25, and turns on or off the light emitting unit 25.

【0036】このように、ロボット装置1は、自己及び
周囲の状況や、使用者からの指示及び働きかけに応じて
自律的に行動する。
As described above, the robot apparatus 1 behaves autonomously in response to its own and surrounding conditions and instructions and actions from the user.

【0037】ところで、本実施の形態として示すロボッ
ト装置1は、内部状態に応じて自律的に行動できるロボ
ット装置である。ロボット装置1を制御する制御プログ
ラムのソフトウェア構成の一例は、図3に示すようにな
る。この制御プログラムは、上述したように、予めフラ
ッシュROM12に格納されており、ロボット装置1の
電源投入初期時において読み出される。
By the way, the robot apparatus 1 shown as the present embodiment is a robot apparatus capable of autonomously acting according to the internal state. An example of the software configuration of the control program for controlling the robot apparatus 1 is as shown in FIG. As described above, this control program is stored in the flash ROM 12 in advance and is read out at the initial stage of power-on of the robot apparatus 1.

【0038】図3において、デバイス・ドライバ・レイ
ヤ200は、制御プログラムの最下位層に位置し、複数
のデバイス・ドライバからなるデバイス・ドライバ・セ
ット201から構成されている。この場合、各デバイス
・ドライバは、CCDカメラ22(図2)やタイマ等の
通常のコンピュータで用いられるハードウェアに直接ア
クセスすることを許されたオブジェクトであり、対応す
るハードウェアからの割り込みを受けて処理を行う。
In FIG. 3, the device driver layer 200 is located at the lowest layer of the control program and is composed of a device driver set 201 composed of a plurality of device drivers. In this case, each device driver is an object that is allowed to directly access the hardware used in a normal computer such as the CCD camera 22 (FIG. 2) and the timer, and receives an interrupt from the corresponding hardware. Perform processing.

【0039】また、ロボティック・サーバ・オブジェク
ト202は、デバイス・ドライバ・レイヤ200の最下
位層に位置し、例えば上述の各種センサやアクチュエー
タ28〜28等のハードウェアにアクセスするため
のインターフェイスを提供するソフトウェア群でなるバ
ーチャル・ロボット203と、電源の切換えなどを管理
するソフトウェア群でなるパワーマネージャ204と、
他の種々のデバイス・ドライバを管理するソフトウェア
群でなるデバイス・ドライバ・マネージャ205と、ロ
ボット装置1の機構を管理するソフトウェア群でなるデ
ザインド・ロボット206とから構成されている。
The robotic server object 202 is located in the lowest layer of the device driver layer 200, and is an interface for accessing hardware such as the above-mentioned various sensors and actuators 28 1 to 28 n. A virtual robot 203 that is a software group that provides a power supply, a power manager 204 that is a software group that manages switching of power supplies, and the like.
The device driver manager 205 is a software group that manages various other device drivers, and the designed robot 206 is a software group that manages the mechanism of the robot apparatus 1.

【0040】マネージャ・オブジェクト207は、オブ
ジェクト・マネージャ208及びサービス・マネージャ
209から構成されている。オブジェクト・マネージャ
208は、ロボティック・サーバ・オブジェクト20
2、ミドル・ウェア・レイヤ210、及びアプリケーシ
ョン・レイヤ211に含まれる各ソフトウェア群の起動
や終了を管理するソフトウェア群であり、サービス・マ
ネージャ209は、メモリカード31(図2)に格納さ
れたコネクションファイルに記述されている各オブジェ
クト間の接続情報に基づいて各オブジェクトの接続を管
理するソフトウェア群である。
The manager object 207 is composed of an object manager 208 and a service manager 209. The object manager 208 uses the robotic server object 20
2, the middleware layer 210, and the software group that manages the activation and termination of each software group included in the application layer 211. The service manager 209 is a connection group stored in the memory card 31 (FIG. 2). It is a software group that manages the connection of each object based on the connection information between each object described in the file.

【0041】ミドル・ウェア・レイヤ210は、ロボテ
ィック・サーバ・オブジェクト202の上位層に位置
し、画像処理や音声処理などのこのロボット装置1の基
本的な機能を提供するソフトウェア群から構成されてい
る。また、アプリケーション・レイヤ211は、ミドル
・ウェア・レイヤ210の上位層に位置し、当該ミドル
・ウェア・レイヤ210を構成する各ソフトウェア群に
よって処理された処理結果に基づいてロボット装置1の
行動を決定するためのソフトウェア群から構成されてい
る。
The middleware layer 210 is located in the upper layer of the robotic server object 202 and is composed of a software group that provides basic functions of the robot apparatus 1 such as image processing and voice processing. There is. Further, the application layer 211 is located in an upper layer of the middle wear layer 210, and determines the action of the robot apparatus 1 based on the processing result processed by each software group forming the middle wear layer 210. It is composed of a software group for doing.

【0042】なお、ミドル・ウェア・レイヤ210及び
アプリケーション・レイヤ211の具体的なソフトウェ
ア構成をそれぞれ図4及び図5に示す。
The specific software configurations of the middleware layer 210 and the application layer 211 are shown in FIGS. 4 and 5, respectively.

【0043】ミドル・ウェア・レイヤ210は、図4に
示すように、騒音検出用、温度検出用、明るさ検出用、
音階認識用、距離検出用、姿勢検出用、接触検出用、操
作入力検出用、動き検出用及び色認識用の各信号処理モ
ジュール220〜229並びに入力セマンティクスコン
バータモジュール230などを有する認識系250と、
出力セマンティクスコンバータモジュール247並びに
姿勢管理用、トラッキング用、モーション再生用、歩行
用、転倒復帰用、LED点灯用及び音再生用の各信号処
理モジュール240〜246等を有する出力系251と
から構成されている。
The middle wear layer 210, as shown in FIG. 4, is for noise detection, temperature detection, brightness detection,
A recognition system 250 having each of the signal processing modules 220 to 229 for the scale recognition, the distance detection, the posture detection, the contact detection, the operation input detection, the motion detection and the color recognition, the input semantics converter module 230, and the like,
The output system 251 includes an output semantics converter module 247 and signal processing modules 240 to 246 for posture management, tracking, motion reproduction, walking, fall recovery, LED lighting, and sound reproduction. There is.

【0044】認識系250の各信号処理モジュール22
0〜229は、ロボティック・サーバ・オブジェクト2
02のバーチャル・ロボット203によりDRAM11
(図2)から読み出される各スイッチデータ、各センサ
データ、音声データ又は画像データのうちの対応するデ
ータを取り込み、当該データに基づいて所定の処理を施
して、処理結果を入力セマンティクスコンバータモジュ
ール230に与える。ここで、例えば、バーチャル・ロ
ボット203は、所定の通信規約によって、信号の授受
或いは変換をする部分として構成されている。
Each signal processing module 22 of the recognition system 250
0 to 229 are robotic server objects 2
02 by the virtual robot 203
The corresponding data of each switch data, each sensor data, audio data or image data read from (FIG. 2) is taken in, predetermined processing is performed based on the data, and the processing result is input to the input semantics converter module 230. give. Here, for example, the virtual robot 203 is configured as a portion that exchanges or converts a signal according to a predetermined communication protocol.

【0045】入力セマンティクスコンバータモジュール
230は、これら各信号処理モジュール220〜228
から与えられる処理結果に基づいて、「うるさい」、
「暑い」、「明るい」、「ドミソの音階が聞こえた」、
「障害物を検出した」、「転倒を検出した」、「叱られ
た」、「誉められた」、「動く物体を検出した」又は
「ボールを検出した」等の自己及び周囲の状況や、使用
者からの指令及び働きかけを認識し、認識結果をアプリ
ケーション・レイヤ211に出力する。
The input semantics converter module 230 includes the signal processing modules 220 to 228.
"Noisy" based on the processing result given by
"Hot", "bright", "I heard Domiso scale",
Situation of self and surroundings such as "detected obstacle", "detected fall", "scolded", "praised", "detected moving object" or "detected ball", The command and the action from the user are recognized, and the recognition result is output to the application layer 211.

【0046】アプリケーション・レイヤ211は、図5
に示すように、行動モデルライブラリ260、行動切換
モジュール261、学習モジュール262、感情モデル
263及び本能モデル264の5つのモジュールから構
成されている。
The application layer 211 is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the behavior model library 260, the behavior switching module 261, the learning module 262, the emotion model 263, and the instinct model 264 are composed of five modules.

【0047】行動モデルライブラリ260には、図6に
示すように、「バッテリ残量が少なくなった場合」、
「転倒復帰する場合」、「障害物を回避する場合」、
「感情を表現する場合」、「ボールを検出した場合」な
どの予め選択されたいくつかの条件項目にそれぞれ対応
させて、それぞれ独立した行動モデルが設けられてい
る。
In the behavior model library 260, as shown in FIG. 6, "when the battery level is low",
"When returning from a fall", "When avoiding obstacles",
Independent behavior models are provided corresponding to some preselected condition items such as “when expressing emotions” and “when detecting a ball”.

【0048】そして、これら行動モデルは、それぞれ入
力セマンティクスコンバータモジュール230から認識
結果が与えられたときや、最後の認識結果が与えられて
から一定時間が経過したときなどに、必要に応じて後述
のように感情モデル263に保持されている対応する情
動のパラメータ値や、本能モデル264に保持されてい
る対応する欲求のパラメータ値を参照しながら続く行動
をそれぞれ決定し、決定結果を行動切換モジュール26
1に出力する。
Each of these behavior models will be described later as necessary when a recognition result is given from the input semantics converter module 230, or when a predetermined time has passed since the last recognition result was given. As described above, the subsequent action is determined with reference to the corresponding emotional parameter value held in the emotion model 263 and the corresponding desire parameter value held in the instinct model 264, and the decision result is determined by the action switching module 26.
Output to 1.

【0049】なお、本具体例として示すロボット装置1
の場合、各行動モデルは、次の行動を決定する手法とし
て、図7に示すような1つのノード(状態)NODE
〜NODEから他のどのノードNODE〜NODE
に遷移するかを有限確率オートマトンと呼ばれるアル
ゴリズムを用いて次の行動を決定している。有限確率オ
ートマトンとは、ノードNODE〜NODEのうち
の1つのノードから他のどのノードに遷移するか否かを
各ノードNODE〜NODEの間を接続するアーク
ARC〜ARCn−1に対してそれぞれ設定された遷
移確率P〜P に基づいて確率的に決定するアルゴリ
ズムである。
The robot device 1 shown as this specific example.
In the case of, each behavior model is a method to determine the next behavior.
One node (state) NODE as shown in FIG.0
~ NODEnFrom any other node NODE0~ NODE
nIs called an finite-probability automaton.
The next action is determined by using the gorism. Finite probability
-What is Tomaton? NODE NODE0~ NODEnOut of
Whether to transition from one node of
Node NODE0~ NODEnArc connecting between
ARC1~ ARCn-1The transition set for each
Transfer probability P1~ P nAn algorithm that determines probabilistically based on
It is a rhythm.

【0050】具体的に、各行動モデルは、それぞれ自己
の行動モデルを形成するノードNODE〜NODE
にそれぞれ対応させて、これらノードNODE〜NO
DE 毎に図8に示すような状態遷移表270を有して
いる。
Specifically, each behavior model is
NODE that forms the behavior model of the child0~ NODEn
To correspond to each of these nodes NODE0~ NO
DE nEach has a state transition table 270 as shown in FIG.
There is.

【0051】この状態遷移表270では、そのノードN
ODE〜NODEにおいて遷移条件とする入力イベ
ント(認識結果)が「入力イベント名」の行に優先順に
列記され、その遷移条件についてのさらなる条件が「デ
ータ名」及び「データ範囲」の行における対応する列に
記述されている。
In this state transition table 270, the node N
Input events (recognition results) that are transition conditions in ODE 0 to NODE n are listed in the order of priority in the row of “input event name”, and further conditions regarding the transition conditions are displayed in the rows of “data name” and “data range”. Described in the corresponding column.

【0052】したがって、図8の状態遷移表270で表
されるノードNODE100では、「ボールを検出(B
ALL)」という認識結果が与えられた場合に、当該認
識結果とともに与えられるそのボールの「大きさ(SI
ZE)」が「0から1000」の範囲であることや、
「障害物を検出(OBSTACLE)」という認識結果
が与えられた場合に、当該認識結果とともに与えられる
その障害物までの「距離(DISTANCE)」が「0
から100」の範囲であることが他のノードに遷移する
ための条件となっている。
Therefore, in the node NODE 100 represented by the state transition table 270 of FIG.
"ALL)", the "size (SI) of the ball given together with the recognition result is given.
ZE) ”is in the range of“ 0 to 1000 ”,
When the recognition result of “obstacle detection (OBSTACE)” is given, the “distance (DISTANCE)” to the obstacle given together with the recognition result is “0”.
The condition for transitioning to another node is that it is in the range of 100 to 100 ”.

【0053】また、このノードNODE100では、認
識結果の入力がない場合でも、行動モデルが周期的に参
照する感情モデル263及び本能モデル264にそれぞ
れ保持された各情動及び各欲求のパラメータ値のうち、
感情モデル263に保持された「喜び(Joy)」、「驚
き(Surprise)」若しくは「悲しみ(Sadness)」のい
ずれかのパラメータ値が「50から100」の範囲であ
るときには他のノードに遷移することができるようにな
っている。
Further, in this node NODE 100 , among the parameter values of each emotion and each desire held in the emotion model 263 and the instinct model 264, which the behavior model periodically refers to, even if there is no recognition result input. ,
When the parameter value of any of "Joy", "Surprise" or "Sadness" held in the emotion model 263 is in the range of "50 to 100", transition to another node is made. Is able to.

【0054】また、状態遷移表270では、「他のノー
ドヘの遷移確率」の欄における「遷移先ノード」の列に
そのノードNODE〜NODEから遷移できるノー
ド名が列記されているとともに、「入力イベント名」、
「データ名」及び「データの範囲」の行に記述された全
ての条件が揃ったときに遷移できるほかの各ノードNO
DE〜NODEへの遷移確率が「他のノードヘの遷
移確率」の欄内の対応する箇所にそれぞれ記述され、そ
のノードNODE〜NODEに遷移する際に出力す
べき行動が「他のノードヘの遷移確率」の欄における
「出力行動」の行に記述されている。なお、「他のノー
ドヘの遷移確率」の欄における各行の確率の和は100
[%]となっている。
Further, in the state transition table 270, the names of nodes that can transit from the nodes NODE 0 to NODE n are listed in the column of “transition destination node” in the column of “transition probability to another node”. Input event name ",
Other nodes that can transition when all the conditions described in the "Data name" and "Data range" rows are met
The transition probabilities from DE 0 to NODE n are respectively described in the corresponding places in the column of “probability of transition to other node”, and the action to be output when transitioning to the nodes NODE 0 to NODE n is “other It is described in the row of “output action” in the column of “transition probability to node”. In addition, the sum of the probabilities of each row in the column of "probability of transition to other node" is 100.
It is [%].

【0055】したがって、図8の状態遷移表270で表
されるノードNODE100では、例えば「ボールを検
出(BALL)」し、そのボールの「SIZE(大き
さ)」が「0から1000」の範囲であるという認識結
果が与えられた場合には、「30[%]」の確率で「ノ
ードNODE120(node 120)」に遷移でき、そのと
き「ACTION1」の行動が出力されることとなる。
Therefore, in the node NODE 100 represented by the state transition table 270 of FIG. 8, for example, "a ball is detected (BALL)" and the "SIZE" of the ball is in the range of "0 to 1000". When the recognition result that is "1" is given, the transition to "node NODE 120 (node 120)" is possible with a probability of "30 [%]", and the action of "ACTION 1" is output at that time.

【0056】各行動モデルは、それぞれこのような状態
遷移表270として記述されたノードNODE〜 N
ODEが幾つも繋がるようにして構成されており、入
力セマンティクスコンバータモジュール230から認識
結果が与えられたときなどに、対応するノードNODE
〜NODEの状態遷移表を利用して確率的に次の行
動を決定し、決定結果を行動切換モジュール261に出
力するようになされている。
Each behavior model has nodes NODE 0 to N described as such a state transition table 270.
The ODE n is configured to be connected to each other, and when a recognition result is given from the input semantics converter module 230, the corresponding node NODE n is input.
The next action is stochastically determined using the state transition table of 0 to NODE n , and the determination result is output to the action switching module 261.

【0057】図5に示す行動切換モジュール261は、
行動モデルライブラリ260の各行動モデルからそれぞ
れ出力される行動のうち、予め定められた優先順位の高
い行動モデルから出力された行動を選択し、当該行動を
実行すべき旨のコマンド(以下、これを行動コマンドと
いう。)をミドル・ウェア・レイヤ210の出力セマン
ティクスコンバータモジュール247に送出する。な
お、この実施の形態においては、図7において下側に表
記された行動モデルほど優先順位が高く設定されてい
る。
The action switching module 261 shown in FIG.
Among the actions output from each action model of the action model library 260, the action output from the action model having a predetermined high priority is selected, and a command to execute the action (hereinafter, Action command)) to the output semantics converter module 247 of the middleware layer 210. In addition, in this embodiment, the lower the action model shown in FIG. 7, the higher the priority is set.

【0058】また、行動切換モジュール261は、行動
完了後に出力セマンティクスコンバータモジュール24
7から与えられる行動完了情報に基づいて、その行動が
完了したことを学習モジュール262、感情モデル26
3及び本能モデル264に通知する。
The action switching module 261 outputs the output semantics converter module 24 after the action is completed.
Based on the action completion information given from 7, the learning module 262 and the emotion model 26 indicate that the action is completed.
3 and instinct model 264.

【0059】学習モジュール262は、入力セマンティ
クスコンバータモジュール230から与えられる認識結
果のうち、「叱られた」や「誉められた」等、使用者か
らの働きかけとして受けた教示の認識結果を入力する。
そして、学習モジュール262は、この認識結果及び行
動切換モジュール261からの通知に基づいて、「叱ら
れた」ときにはその行動の発現確率を低下させ、「誉め
られた」ときにはその行動の発現確率を上昇させるよう
に、行動モデルライブラリ260における対応する行動
モデルの対応する遷移確率を変更する。
The learning module 262 inputs the recognition result of the teaching received as an action from the user, such as “scold” or “praised”, among the recognition results given from the input semantics converter module 230.
Then, based on the recognition result and the notification from the action switching module 261, the learning module 262 decreases the expression probability of the action when “scolded” and increases the expression probability of the action when “praised”. Thus, the corresponding transition probability of the corresponding behavior model in the behavior model library 260 is changed.

【0060】また、感情モデル263は、「喜び(Jo
y)」、「悲しみ(Sadness)」、「怒り(Anger)」、
「驚き(Surprise)」、「嫌悪(Disgust)」及び「恐
れ(Fear)」の合計6つの情動について、各情動毎にそ
の情動の強さを表すパラメータを保持している。そし
て、感情モデル263は、これら各情動のパラメータ値
を、それぞれ入力セマンティクスコンバータモジュール
230から与えられる「叱られた」及び「誉められた」
などの特定の認識結果と、経過時間及び行動切換モジュ
ール261からの通知となどに基づいて周期的に更新す
る。
The emotion model 263 is "joy (Jo
y) ”,“ Sadness ”,“ Anger ”,
With respect to a total of 6 emotions of “Surprise”, “Disgust”, and “Fear”, a parameter indicating the strength of the emotion is held for each emotion. Then, the emotion model 263 “scolds” and “praises” the parameter values of each of these emotions, which are given from the input semantics converter module 230, respectively.
It is periodically updated based on a specific recognition result such as, the elapsed time, and the notification from the action switching module 261.

【0061】具体的には、感情モデル263は、入力セ
マンティクスコンバータモジュール230から与えられ
る認識結果と、そのときのロボット装置1の行動と、前
回更新してからの経過時間となどに基づいて所定の演算
式により算出されるそのときのその情動の変動量を△E
[t]、現在のその情動のパラメータ値をE[t]、そ
の情動の感度を表す係数をkとして、(1)式によっ
て次の周期におけるその情動のパラメータ値E[t+
1]を算出し、これを現在のその情動のパラメータ値E
[t]と置き換えるようにしてその情動のパラメータ値
を更新する。また、感情モデル263は、これと同様に
して全ての情動のパラメータ値を更新する。
Specifically, the emotion model 263 has a predetermined value based on the recognition result provided from the input semantics converter module 230, the action of the robot apparatus 1 at that time, the elapsed time since the previous update, and the like. The amount of change in emotion at that time calculated by the arithmetic expression is ΔE
[T], E [t] of the current parameter value of the emotion, the coefficient representing the sensitivity of the emotion as k e, (1) the parameter value of the emotion in a next period by equation E [t +
1] is calculated, and this is used as the current parameter value E of the emotion.
The parameter value of the emotion is updated by replacing it with [t]. Further, the emotion model 263 updates the parameter values of all emotions in the same manner.

【0062】[0062]

【数1】 [Equation 1]

【0063】なお、各認識結果や出力セマンティクスコ
ンバータモジュール247からの通知が各情動のパラメ
ータ値の変動量△E[t]にどの程度の影響を与えるか
は予め決められており、例えば「叱られた」といった認
識結果は「怒り」の情動のパラメータ値の変動量△E
[t]に大きな影響を与え、「誉められた」といった認
識結果は「喜び」の情動のパラメータ値の変動量△E
[t]に大きな影響を与えるようになっている。
The degree of influence of each recognition result and the notification from the output semantics converter module 247 on the variation amount ΔE [t] of the parameter value of each emotion is predetermined, and for example, “scolding” The recognition result such as “ta” is the variation amount ΔE of the parameter value of the emotion of “anger”
[T] has a great influence, and the recognition result such as "praised" is the variation amount of the parameter value of the emotion of "joy" ΔE.
It has a great influence on [t].

【0064】ここで、出力セマンティクスコンバータモ
ジュール247からの通知とは、いわゆる行動のフィー
ドバック情報(行動完了情報)であり、行動の出現結果
の情報であり、感情モデル263は、このような情報に
よっても感情を変化させる。これは、例えば、「吠え
る」といった行動により怒りの感情レベルが下がるとい
ったようなことである。なお、出力セマンティクスコン
バータモジュール247からの通知は、上述した学習モ
ジュール262にも入力されており、学習モジュール2
62は、その通知に基づいて行動モデルの対応する遷移
確率を変更する。
Here, the notification from the output semantics converter module 247 is so-called action feedback information (action completion information), which is information about the appearance result of the action, and the emotion model 263 also uses such information. Change emotions. This is, for example, that the behavior level of anger is lowered by the action of "barking". The notification from the output semantics converter module 247 is also input to the learning module 262 described above.
62 changes the corresponding transition probability of the behavior model based on the notification.

【0065】なお、行動結果のフィードバックは、行動
切換モジュール261の出力(感情が付加された行動)
によりなされるものであってもよい。
The feedback of the action result is output from the action switching module 261 (action added with emotion).
May be made by

【0066】また、本能モデル264は、「運動欲(ex
ercise)」、「愛情欲(affection)」、「充電欲(以
下、食欲(appetite)と記す。)」及び「好奇心(curi
osity)」の互いに独立した4つの欲求について、これ
ら欲求毎にその欲求の強さを表すパラメータを保持して
いる。そして、本能モデル264は、これらの欲求のパ
ラメータ値を、それぞれ入力セマンティクスコンバータ
モジュール230から与えられる認識結果や、経過時間
及び行動切換モジュール261からの通知などに基づい
て周期的に更新する。
Further, the instinct model 264 has a
"ercise", "affection", "charge desire (hereinafter referred to as appetite)" and "curi"
“Osity)”, each of the four independent desires holds a parameter indicating the strength of the desire. Then, the instinct model 264 periodically updates the parameter values of these desires based on the recognition result given from the input semantics converter module 230, the elapsed time, the notification from the action switching module 261, and the like.

【0067】具体的には、本能モデル264は、「運動
欲」、「愛情欲」及び「好奇心」については、認識結
果、経過時間及び出力セマンティクスコンバータモジュ
ール247からの通知などに基づいて所定の演算式によ
り算出されるそのときのその欲求の変動量をΔI
[k]、現在のその欲求のパラメータ値をI[k]、そ
の欲求の感度を表す係数kとして、所定周期で(2)
式を用いて次の周期におけるその欲求のパラメータ値I
[k+1]を算出し、この演算結果を現在のその欲求の
パラメータ値I[k]と置き換えるようにしてその欲求
のパラメータ値を更新する。また、本能モデル264
は、これと同様にして「食欲」を除く各欲求のパラメー
タ値を更新する。
Specifically, the instinct model 264 determines the “motility”, “love” and “curiosity” based on the recognition result, the elapsed time, the notification from the output semantic converter module 247, and the like. The fluctuation amount of the desire at that time calculated by the arithmetic expression is ΔI
[K], the current parameter value of the desire is I [k], and a coefficient k i representing the sensitivity of the desire is set in a predetermined cycle (2).
Using the formula, the parameter value I of the desire in the next cycle
[K + 1] is calculated, and the calculation result is replaced with the current parameter value I [k] of the desire to update the parameter value of the desire. Also, the instinct model 264
Updates the parameter values of each desire except "appetite" in the same manner.

【0068】[0068]

【数2】 [Equation 2]

【0069】なお、認識結果及び出力セマンティクスコ
ンバータモジュール247からの通知などが各欲求のパ
ラメータ値の変動量△I[k]にどの程度の影響を与え
るかは予め決められており、例えば出力セマンティクス
コンバータモジュール247からの通知は、「疲れ」の
パラメータ値の変動量△I[k]に大きな影響を与える
ようになっている。
The degree of influence of the recognition result and the notification from the output semantics converter module 247 on the variation amount ΔI [k] of the parameter value of each desire is predetermined, and for example, the output semantics converter is used. The notification from the module 247 has a great influence on the variation amount ΔI [k] of the “tiredness” parameter value.

【0070】なお、本実施の形態においては、各情動及
び各欲求(本能)のパラメータ値がそれぞれ0から10
0までの範囲で変動するように規制されており、また係
数k 、kの値も各情動及び各欲求毎に個別に設定さ
れている。
In this embodiment, each affect
And each desire (instinct) parameter value is 0 to 10
It is regulated to fluctuate within the range of 0, and
A few k e, KiThe value of is also set individually for each emotion and each desire.
Has been.

【0071】ミドル・ウェア・レイヤ210の出力セマ
ンティクスコンバータモジュール247は、図4に示す
ように、上述のようにしてアプリケーション・レイヤ2
11の行動切換モジュール261から与えられる「前
進」、「喜ぶ」、「鳴く」又は「トラッキング(ボール
を追いかける)」といった抽象的な行動コマンドを出力
系251の対応する信号処理モジュール240〜246
に与える。
The output semantics converter module 247 of the middleware layer 210, as shown in FIG.
An abstract action command such as “forward”, “pleasing”, “squealing” or “tracking (chasing the ball)” given from the action switching module 261 of 11 corresponds to the signal processing modules 240 to 246 of the output system 251.
Give to.

【0072】そしてこれら信号処理モジュール240〜
246は、行動コマンドが与えられると当該行動コマン
ドに基づいて、その行動をするために対応するアクチュ
エータ28〜28(図2)に与えるべきサーボ指令
値や、スピーカ20(図2)から出力する音の音声デー
タ及び/又は発光部25(図2)のLEDに与える駆動
データを生成し、これらのデータをロボティック・サー
バ・オブジェクト202のバーチャル・ロボット203
及び信号処理回路14(図2)を介して対応するアクチ
ュエータ28〜28、スピーカ20又は発光部25
に順次送出する。
These signal processing modules 240-
246, when an action command is given, the servo command value to be given to the corresponding actuators 28 1 to 28 n (FIG. 2) to take the action based on the action command, and the output from the speaker 20 (FIG. 2). Sound data of the sound to be played and / or drive data to be given to the LED of the light emitting unit 25 (FIG. 2) is generated, and these data are generated by the virtual robot 203 of the robotic server object 202.
And corresponding actuators 28 1 to 28 n , the speaker 20 or the light emitting unit 25 via the signal processing circuit 14 (FIG. 2).
It is sequentially sent to.

【0073】このようにしてロボット装置1は、制御プ
ログラムに基づいて自己(内部)及び周囲(外部)の状
況や、使用者からの指示及び働きかけに応じた自律的な
行動ができる。
In this way, the robot apparatus 1 can perform autonomous actions according to its own (internal) and surrounding (external) conditions, and instructions and actions from the user based on the control program.

【0074】ところで、本発明の一構成例として示すロ
ボット装置1の脚先の「肉球」に相当する部分には、上
述したように、自然な形での入力が可能になるととも
に、歩行の際に加わる衝撃を低減することのできる肉球
スイッチ27が設けられている。以下、この肉球スイッ
チ27について詳細に説明する。
By the way, as described above, the portion corresponding to the "paws" of the leg of the robot apparatus 1 shown as one configuration example of the present invention enables input in a natural form, and also allows walking. A pad switch 27 that can reduce the impact applied at the time is provided. Hereinafter, the paddle switch 27 will be described in detail.

【0075】図9に示すように、肉球スイッチ27は、
脚部構造材100と、スイッチ部110と、脚先構造材
120と、ねじりコイルバネ130と、脚先弾性材14
0とにより構成される。
As shown in FIG. 9, the paddle switch 27 is
Leg structure member 100, switch unit 110, leg structure member 120, torsion coil spring 130, and leg elastic member 14
It is composed of 0 and.

【0076】脚部構成材100は、略中心付近にスイッ
チ格納部101を有し、このスイッチ格納部101に後
述するスイッチ部110が格納される。また、脚部構造
材100は、脚部の前面となる側の端部近傍に、腕部1
02a,102bが突設されており、その先端には、そ
れぞれ外側に向かって爪部103a,103bが設けら
れている。
The leg component material 100 has a switch storage portion 101 near the center thereof, and the switch storage portion 101 stores a switch portion 110 described later. In addition, the leg portion structural material 100 is provided in the vicinity of the end portion on the front surface side of the leg portion near the arm portion 1
02a and 102b are provided in a protruding manner, and claw portions 103a and 103b are respectively provided at the tips thereof toward the outside.

【0077】また、腕部102aと腕部102bとの間
には、後述する脚先構造材120の回動を制限するため
の回動制限部104が設けられている。
Further, between the arm portion 102a and the arm portion 102b, there is provided a rotation limiting portion 104 for limiting the rotation of the leg structure member 120 which will be described later.

【0078】脚部構造材100において、脚部の後面と
なる側の端部近傍には、後述する脚先構造材120の回
動支軸121を回動自在に把持するための支軸受け10
5が設けられている。この支軸受け105は、回動支軸
121の回動する領域が略円形形状に切り抜かれてお
り、回動支軸121を支持するようにされている。ま
た、支軸受け105は、一部が切欠されて、回動支軸1
21が案内挿入されるようになっており、回動支軸12
1は、この切欠部に案内される部分の軸の側面が削られ
た構造となっている。
In the leg structure material 100, a support bearing 10 for rotatably gripping a rotation support shaft 121 of a leg structure material 120, which will be described later, is provided in the vicinity of the end on the rear surface side of the leg portion.
5 are provided. In this support bearing 105, the rotating region of the rotation support shaft 121 is cut out in a substantially circular shape so as to support the rotation support shaft 121. Further, the support bearing 105 is partially cut away to form the rotation support shaft 1.
21 is inserted as a guide, and the rotation support shaft 12
No. 1 has a structure in which the side surface of the shaft of the portion guided by the notch is cut.

【0079】スイッチ部110は、略箱型形状とされて
おり、押圧操作により出没可能とされる略円柱形状のス
イッチ111を有している。
The switch section 110 has a substantially box shape, and has a substantially columnar switch 111 that can be retracted by pressing.

【0080】脚先構造材120は、ロボット装置1の脚
部における「肉球」に相当するものであり、略半球形状
とされている。この脚先構造材120は、脚部構造材1
00の支軸受け105によって回動自在に把持される回
動支軸121を有する。この回動支軸121は、軸の側
面が削られて、互いに平行な2面を有する偏平な形状と
されている。上述した支軸受け105の切欠部の幅は、
この回動支軸121の平行な2面間の距離と略同長又は
僅かに広くされており、回動支軸121は、この平行な
2面を切欠部と平行にして案内挿入される。さらに、後
述するように、この状態から90°回転して、脚部構造
材100と脚先構造材120とが接続されるため、支軸
受け105に対して回動軸121が抜け止めされる。
The leg structure member 120 corresponds to a “paw ball” in the leg portion of the robot apparatus 1 and has a substantially hemispherical shape. The leg structure material 120 is the leg structure material 1
The rotary support shaft 121 is rotatably gripped by the support bearing 105 of No. 00. The rotation support shaft 121 has a flat shape in which the side surface of the shaft is shaved and has two surfaces parallel to each other. The width of the cutout portion of the support bearing 105 described above is
The distance between the two parallel surfaces of the rotation support shaft 121 is substantially equal to or slightly wider than the distance, and the rotation support shaft 121 is guided and inserted with the two parallel surfaces parallel to the notch. Further, as will be described later, since the leg portion structural member 100 and the leg tip structural member 120 are connected by rotating 90 ° from this state, the rotation shaft 121 is prevented from coming off from the support bearing 105.

【0081】また、脚先構造材120は、脚先構造材1
20の回動を制限するストッパー部122a,122b
を有する。すなわち、図10に示すように、ストッパー
部122bは、上面と側面とを有し、この上面及び側面
と脚先構造材120の側面とで形成される案内孔123
bに、上述した爪部103bが案内される。脚先構造材
120が図中矢印aに示す方向に回動した場合、このス
トッパー部122bの上面に爪部103bが接触するこ
ととなり、これにより脚先構造材120の回動が制限さ
れる。ストッパー部122aについても同様に、案内孔
123aに、上述した爪部103aが案内される。
Further, the leg structure material 120 is the leg structure material 1
Stoppers 122a and 122b for restricting rotation of 20
Have. That is, as shown in FIG. 10, the stopper portion 122 b has an upper surface and a side surface, and the guide hole 123 formed by the upper surface and the side surface and the side surface of the leg structure member 120.
The claw portion 103b described above is guided to b. When the leg structure member 120 rotates in the direction indicated by the arrow a in the figure, the claw portion 103b comes into contact with the upper surface of the stopper portion 122b, which restricts the rotation of the leg structure member 120. Similarly, with respect to the stopper portion 122a, the above-mentioned claw portion 103a is guided through the guide hole 123a.

【0082】また、脚先構造材120は、ストッパー部
122aとストッパー部122bとの略中間付近に、周
囲よりも高い回動制限部124が設けられている。脚先
構造材120が図中矢印bに示す方向に回動した場合、
この回動制限部124が上述した脚部構造材100の回
動制限部104に当接することとなり、これにより脚先
構造材120の回動が制限される。
Further, the leg structure member 120 is provided with a rotation limiting portion 124 which is higher than the surroundings in the vicinity of a substantially middle portion between the stopper portion 122a and the stopper portion 122b. When the leg structure member 120 rotates in the direction shown by the arrow b in the figure,
This rotation restricting portion 124 comes into contact with the rotation restricting portion 104 of the leg structure member 100 described above, and thus the rotation of the leg structure member 120 is restricted.

【0083】さらに、脚先構造材120は、後述するね
じりコイルバネ130のコイル部分131を保持するた
めのバネ支軸125と、ねじりコイルバネ130の第1
及び第2の直線部分132a,132bを係止するため
の第1及び第2の係止部126a,126bを有してい
る。
Further, the leg structure member 120 includes a spring support shaft 125 for holding a coil portion 131 of a torsion coil spring 130, which will be described later, and a first portion of the torsion coil spring 130.
It also has first and second locking portions 126a, 126b for locking the second linear portions 132a, 132b.

【0084】ねじりコイルバネ130は、コイル部分1
31とコイル部分131から連続した第1の直線部分1
32a及び第2の直線部分132bを有する。コイル部
分131は、脚先構造材120のバネ支軸125の直径
よりも若干大きくされており、バネ支軸125によって
保持される。また、第1の直線部分132aは、脚先構
造材120の第1の係止部126aによって係止され、
第2の直線部分132bは、第2の係止部126bによ
って係止される。このねじりコイルバネ130は、バネ
支軸125と第1及び第2の係止部126a,126b
とによって予圧が与えられた状態で保持される。詳しく
は後述するが、脚先構造材120が回転した際には、ス
イッチ111にねじりコイルバネ130による押圧力が
かかり、これによりスイッチ111が押圧操作されて導
通される。なお、ねじりコイルバネ130に与えられる
予圧は、スイッチ111の作動圧以上且つスイッチ11
1の耐荷重以下に設定される。
The torsion coil spring 130 includes the coil portion 1
1st linear part 1 which is continuous from 31 and coil part 131
32a and a second straight line portion 132b. The coil portion 131 is slightly larger than the diameter of the spring support shaft 125 of the leg structure member 120, and is held by the spring support shaft 125. The first straight portion 132a is locked by the first locking portion 126a of the leg structure member 120,
The second straight portion 132b is locked by the second locking portion 126b. The torsion coil spring 130 includes a spring support shaft 125 and first and second locking portions 126a and 126b.
It is held in the state where the preload is given by and. As will be described later in detail, when the leg structure member 120 rotates, a pressing force is applied to the switch 111 by the torsion coil spring 130, and thereby the switch 111 is pressed and conducted. The preload applied to the torsion coil spring 130 is equal to or higher than the operating pressure of the switch 111
The load capacity is set to 1 or less.

【0085】脚先弾性材140は、例えばゴム等の弾性
体により構成され、略半球形状とされている。この脚先
弾性材140の内周の直径は、脚先構造材120の外周
の直径と略同長とされており、脚先構造材120に脚先
弾性材140が嵌合される。詳しくは、図11に示すよ
うに、脚先弾性材140の上面から所定長下方の内周上
に、全周に亘って突起部141が設けられており、底部
には、略棒形状の支持部142が複数設けられている。
脚先構造材120は、この突起部141及び支持部14
2によって固定支持される。このように、脚先構造材1
20に脚先弾性材140が嵌合されることにより、例え
ば歩行の際に脚先に加わる衝撃を低減することができ
る。
The tip elastic member 140 is made of an elastic material such as rubber and has a substantially hemispherical shape. The diameter of the inner circumference of the tip elastic member 140 is approximately the same as the diameter of the outer circumference of the leg structural member 120, and the leg elastic 140 is fitted into the leg structural member 120. Specifically, as shown in FIG. 11, a protrusion 141 is provided over the entire circumference on the inner circumference of the leg elastic member 140 a predetermined length below the upper surface of the foot elastic material 140, and a substantially rod-shaped support is provided on the bottom. A plurality of parts 142 are provided.
The leg structure member 120 includes the protrusion 141 and the support portion 14.
It is fixedly supported by 2. In this way, the leg structure material 1
By fitting the leg elastic member 140 to the leg 20, the impact applied to the leg when walking can be reduced, for example.

【0086】続いて脚部構造材100と脚先構造材12
0との接続について図12を用いて説明する。脚部構造
材100と脚先構造材120とを接続する際には、図1
2中(A)に示すように、先ず、脚部構造材100の支
軸受け105の切欠部が脚先構造材120の回動支軸1
21に対面する位置に配置され、この切欠部に案内挿入
されることにより、図12中(B)に示すように、回動
支軸121が支軸受け105によって把持される。
Next, the leg structure material 100 and the leg tip structure material 12
The connection with 0 will be described with reference to FIG. When connecting the leg structure member 100 and the leg end structure member 120, FIG.
As shown in (A) of FIG. 2, first, the notch portion of the support bearing 105 of the leg portion structural member 100 is the pivotal support shaft 1 of the leg tip structural member 120.
The rotary support shaft 121 is gripped by the support bearing 105 as shown in FIG. 12B by being disposed at a position facing 21 and being guided and inserted into the notch.

【0087】続いて図12中(B)に示すように、回動
支軸121と中心として脚部構造材100を図中矢印c
で示す方向に回動させる。
Subsequently, as shown in FIG. 12B, the leg structure member 100 is centered on the rotation support shaft 121 and the arrow c in the drawing.
Rotate in the direction indicated by.

【0088】これにより、図12中(C)に示すよう
に、脚部構造材100と脚先構造材120とが接続され
る。なお、この際、腕部102a,102bを互いに狭
める方向に撓めながら、脚部構造材100の爪部103
a,103bが上述した案内孔123a,123bに案
内される。
As a result, as shown in FIG. 12C, the leg structure material 100 and the leg tip structure material 120 are connected. At this time, the claw portions 103 of the leg structure material 100 are bent while bending the arm portions 102a and 102b in a direction of narrowing each other.
The a and 103b are guided to the above-described guide holes 123a and 123b.

【0089】以上のように構成された肉球スイッチ27
におけるスイッチ111が押圧されるまでの動作を図1
3を用いて説明する。なお、図13では、簡単のため、
脚先弾性材140については図示を省略する。
Pad pad switch 27 configured as described above
Operation until the switch 111 in FIG.
3 will be used for the explanation. In addition, in FIG. 13, for simplicity,
Illustration of the elastic members 140 is omitted.

【0090】脚先が宙に浮いている場合など、脚先構造
材120に力が加わっていないときの状態を図13中
(A)に示す。脚先構造材120は、スイッチ111の
バネ力とねじりコイルバネ130のバネ力とによって、
この状態に維持されている。この状態では、スイッチ1
11とねじりコイルバネ130とが接しているものの、
押圧されてはいないため、スイッチは、非導通状態とさ
れている。また、この状態では、脚部構造材100の回
動制限部104と脚先構造材120の回動制限部124
とは、充分に離れている。
FIG. 13A shows a state in which no force is applied to the leg structure member 120, such as when the leg tips are floating in the air. The leg structure member 120 is caused by the spring force of the switch 111 and the spring force of the torsion coil spring 130.
It is maintained in this state. In this state, switch 1
Although 11 and the torsion coil spring 130 are in contact with each other,
Since it is not pressed, the switch is in a non-conducting state. Further, in this state, the rotation limiting portion 104 of the leg structure material 100 and the rotation limiting portion 124 of the leg tip structure material 120.
Is far enough from.

【0091】脚先が地面に接したり、人間が握手をする
ために脚先を後方から手前に向かって撫でるような動作
をすると、回動支軸121を中心として脚先構造材12
9が回動し、これにより、図13中(B)に示すよう
に、ねじりコイルバネ130によってスイッチ111が
押圧された状態となる。上述したように、ねじりコイル
バネ130に与えられる予圧は、スイッチ111の作動
圧以上且つスイッチ111の耐荷重以下に設定されてお
り、この予圧に対する反作用としての力がスイッチ11
1に加えられる。このように、スイッチの耐荷重以下に
押圧力を制御できるため、安価なスイッチを用いること
ができる。なお、この状態においても、脚部構造材10
0の回動制限部104と脚先構造材120の回動制限部
124とは離れている。
When the operation is performed such that the tip of the foot touches the ground, or a person rubs the tip of the foot from the rear toward the front for a handshake, the tip structural member 12 is centered on the rotation support shaft 121.
9 rotates, whereby the switch 111 is pressed by the torsion coil spring 130, as shown in FIG. 13B. As described above, the preload applied to the torsion coil spring 130 is set to be equal to or higher than the operating pressure of the switch 111 and equal to or lower than the withstand load of the switch 111, and the force acting as a reaction to this preload is the switch 11
Added to 1. In this way, since the pressing force can be controlled to be equal to or lower than the load resistance of the switch, an inexpensive switch can be used. Even in this state, the leg structure member 10
The 0 rotation limiting portion 104 and the rotation limiting portion 124 of the leg structure member 120 are separated from each other.

【0092】さらに脚先に荷重が加わると、ねじりコイ
ルバネ130は、スイッチ111に接したまま変形を開
始し、図13中(C)に示すように、脚先構造材120
の回動制限部124が脚部構造材104に接するまで回
動する。このように、脚先に力が加わったときに、ねじ
りコイルバネ130が一定荷重で力を受けながら変形す
ることで、力の時間軸を伸ばし、ピークにおける荷重を
低減することができる。
When a load is further applied to the tip of the leg, the torsion coil spring 130 starts to deform while being in contact with the switch 111, and as shown in FIG.
The rotation restricting portion 124 rotates until it comes into contact with the leg structure member 104. Thus, when a force is applied to the leg, the torsion coil spring 130 deforms while receiving a force with a constant load, whereby the time axis of the force can be extended and the load at the peak can be reduced.

【0093】以上のように、本実施の形態における肉球
スイッチ27では、脚先構造材120が回動することに
よって、スイッチ111を押圧操作することができる。
特に、脚先が地面に接触する場合や、人間が握手をする
ために脚先を後方から手前に向かって撫でるような動作
をする場合には、脚先に対して力のかかる方向がスイッ
チの作動方向と異なることになるが、上述のような構成
にすることにより、その力のかかる方向をスイッチの作
動方向に変換することができる。すなわち、図14に示
すように、脚部は、大腿部150aと脛部150bとに
より構成され、関節部151によって連結されている。
また、脛部150bの先端には、上述した肉球スイッチ
27が接続されている。このような脚部において、接地
した場合に加わる力FがモーメントMに変換され、ま
た、人間が握手する際等に発生する力fがモーメントm
に変換されることにより、脚先構造材120が回動し、
上述したようにスイッチ111を作動することが可能と
なる。
As described above, in the pad pad switch 27 of the present embodiment, the switch 111 can be pressed by rotating the leg structure member 120.
In particular, when the tip of the foot touches the ground, or when a person is stroking the tip of the foot from the back to the front for a handshake, the direction in which the force is applied to the tip of the foot is Although different from the operating direction, the above-described configuration can convert the direction in which the force is applied to the operating direction of the switch. That is, as shown in FIG. 14, the leg portion is constituted by the thigh portion 150a and the shin portion 150b, and is connected by the joint portion 151.
Further, the above-mentioned padlock switch 27 is connected to the tip of the shin 150b. In such a leg portion, the force F applied when touching the ground is converted into the moment M, and the force f generated when a person shakes hands or the like is the moment m.
By being converted into
It is possible to operate the switch 111 as described above.

【0094】なお、本発明は、上述した実施の形態のみ
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲において種々の変更が可能であることは勿論であ
る。例えば、本実施の形態では、4足歩行の脚式移動ロ
ボットに関して説明したが、ロボット装置は、内部状態
に応じて動作するものであれば適用可能であって、移動
手段は、4足歩行、さらには脚式移動方式に限定されな
い。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, although the present embodiment has been described with respect to a quadrupedal legged mobile robot, the robot device is applicable as long as it operates according to the internal state, and the moving means is a quadrupedal locomotion device, Further, it is not limited to the leg type moving method.

【0095】また、本実施の形態では、回動支軸を中心
として脚先構造材が回動することによりスイッチが押圧
される例について説明したが、これに限定されるもので
はなく、力のかかる方向をスイッチの作動方向に変換す
ることができ、接地の際等に加わる衝撃が低減される機
構を備えていればよい。例えば、図15に示すように、
脚部構造材160と脚先構造材170とがリンク機構1
80a,180bを介して連結され、そのリンク機構1
80a,180bの間に、レバースイッチ190が配置
されるものであってもよい。この場合、力Fの方向は、
力F'の方向に変換され、その変位をスイッチの傾きで
検出している。また、力Fの分力である力F'によって
レバースイッチ190が作動するため、レバースイッチ
190に加わる力を低減することができる。
Further, in the present embodiment, an example in which the switch is pressed by the rotation of the leg structure member about the rotation support shaft has been described, but the present invention is not limited to this, and the force is not limited to this. It suffices if a mechanism capable of converting such a direction into the operation direction of the switch and reducing the impact applied at the time of grounding is provided. For example, as shown in FIG.
The link mechanism 1 includes the leg structure member 160 and the leg structure member 170.
Link mechanism 1 connected via 80a and 180b.
The lever switch 190 may be arranged between 80a and 180b. In this case, the direction of force F is
The force is converted to the direction of F ′, and the displacement is detected by the inclination of the switch. Further, since the lever switch 190 is actuated by the force F ′ that is the component of the force F, the force applied to the lever switch 190 can be reduced.

【0096】[0096]

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
ロボット装置は、本体から突出して設けられる肢部と、
上記肢部の先端に加わった力を検出するためのスイッチ
と、上記肢部の先端に加わった力の方向を上記スイッチ
の作動方向に変換する作動方向変換手段とを備えること
を特徴としている。
As described in detail above, the robot apparatus according to the present invention includes a limb projecting from the main body,
It is characterized by comprising a switch for detecting a force applied to the tip of the limb, and an operation direction conversion means for converting the direction of the force applied to the tip of the limb into an operation direction of the switch.

【0097】ここで、上記作動方向変換手段は、上記肢
部の先端に位置する先端部材と、上記先端部材が上記肢
部に対して回転するための支軸とを有し、上記先端部材
の回転によって上記スイッチが押圧される。
Here, the operation direction changing means has a tip member located at the tip of the limb and a support shaft for rotating the tip member with respect to the limb. The rotation pushes the switch.

【0098】また、上記作動方向変換手段は、上記先端
部材と上記スイッチとの間に配される弾性部材を有し、
上記先端部材とともに上記弾性部材が回転することによ
って上記スイッチが押圧される。
The operating direction changing means has an elastic member arranged between the tip member and the switch,
The switch is pressed by the rotation of the elastic member together with the tip member.

【0099】このようなロボット装置では、肢部の先端
に加わった力の方向を上記スイッチの作動方向に変換さ
れるため、使用者が、例えば握手のような自然な形で、
肢部の先端に設けられたスイッチを押圧することができ
る。
In such a robot apparatus, the direction of the force applied to the tip of the limb is converted into the operating direction of the switch, so that the user can, for example, in a natural shape like a handshake.
A switch provided at the tip of the limb can be pressed.

【0100】また、本発明に係るロボット装置は、本体
から突出して設けられる肢部と、上記肢部の先端に位置
する先端部材と、上記先端部材に加わった力を検出する
ためのスイッチと、上記先端部材と上記スイッチとの間
に配される弾性部材とを備え、上記先端部材に加わった
力により上記弾性部材を介して上記スイッチが押圧され
ることを特徴としている。
Further, the robot apparatus according to the present invention comprises a limb portion protruding from the main body, a tip member located at the tip of the limb portion, a switch for detecting a force applied to the tip member, An elastic member is provided between the tip member and the switch, and the switch is pressed via the elastic member by the force applied to the tip member.

【0101】ここで、ロボット装置は、上記先端部材が
上記肢部に対して回転するための支軸を備え、上記先端
部材とともに上記弾性部材が回転することによって上記
スイッチが押圧される。
Here, the robot apparatus includes a support shaft for rotating the tip member with respect to the limb, and the switch is pressed by rotating the elastic member together with the tip member.

【0102】また、ロボット装置は、上記先端部材の回
転を制限するための制限部材を備える。
The robot apparatus also includes a limiting member for limiting the rotation of the tip member.

【0103】さらに、上記弾性部材は、上記スイッチの
耐荷重以下且つ上記スイッチの作動圧以上に設定された
予圧が与えられた状態で上記先端部材と上記スイッチと
の間に配されるようにしてもよい。
Further, the elastic member is arranged between the tip member and the switch in a state where a preload set below the withstand load of the switch and above the operating pressure of the switch is applied. Good.

【0104】このようなロボット装置では、先端部材に
加わった力により上記弾性部材を介して上記スイッチが
押圧され、スイッチのストロークを使い切った時点から
先端部材が制限部材に当接するまでの間、弾性部材によ
りスイッチに耐荷重以下の力が与えられながら、先端部
材が回転する。これにより、肢部の先端に設けられたス
イッチ等の部品に対する衝撃を低減することができる。
In such a robot apparatus, the switch is pressed through the elastic member by the force applied to the tip member, and the elastic force is exerted from the time when the stroke of the switch is exhausted until the tip member abuts the limiting member. The tip member rotates while the member applies a force equal to or less than the withstand load to the switch. As a result, it is possible to reduce the impact on the parts such as the switch provided at the tip of the limb.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一構成例として示すロボット装置の外
観を示す外観図である。
FIG. 1 is an external view showing the external appearance of a robot apparatus shown as a configuration example of the present invention.

【図2】本発明の一構成例として示すロボット装置の構
成を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of a robot apparatus shown as a configuration example of the present invention.

【図3】本発明の一構成例として示すロボット装置の制
御プログラムのソフトウェア構成を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a software configuration of a control program of a robot apparatus shown as a configuration example of the present invention.

【図4】本発明の一構成例として示すロボット装置の制
御プログラムのうち、ミドル・ウェア・レイヤの構成を
示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of a middle wear layer in the control program of the robot apparatus shown as a configuration example of the present invention.

【図5】本発明の一構成例として示すロボット装置の制
御プログラムのうち、アプリケーション・レイヤの構成
を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of an application layer in the control program of the robot apparatus shown as a configuration example of the present invention.

【図6】本発明の一構成例として示すロボット装置の制
御プログラムのうち、行動モデルライブラリの構成を示
す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of a behavior model library in the control program of the robot apparatus shown as a configuration example of the present invention.

【図7】本発明の一構成例として示すロボット装置の行
動を決定するためのアルゴリズムである有限確率オート
マトンを説明する模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a finite-probability automaton that is an algorithm for determining the behavior of the robot device shown as a configuration example of the present invention.

【図8】本発明の一構成例として示すロボット装置の行
動を決定するための状態遷移条件を表す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a state transition condition for determining an action of the robot apparatus shown as one configuration example of the present invention.

【図9】動ロボット装置における肉球スイッチの構成を
示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a configuration of a paws switch in a moving robot device.

【図10】同肉球スイッチにおいて爪部が窪みに入る様
子を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a state in which a claw portion enters a dent in the same pad switch.

【図11】同肉球スイッチにおける脚先構造材と脚先弾
性材の接続を説明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a connection between a leg structure member and a leg elastic member in the same pad switch.

【図12】同肉球スイッチにおける脚部構造材と脚先構
造材との接続を説明する図であり、同図(A)は、接続
前の状態を示し、同図(B)は、接続途中の状態を示
し、同図(C)は、接続後の状態を示す。
12A and 12B are views for explaining the connection between the leg structure material and the leg structure material in the same pad switch, where FIG. 12A shows a state before connection and FIG. The state in the middle is shown, and the figure (C) shows the state after connection.

【図13】同肉球スイッチにおいてスイッチが押圧され
るまでの動作を説明する図であり、同図(A)は、脚先
構造材に力が加わっていない状態を示し、同図(B)
は、回動によりスイッチが押圧されている状態を示し、
同図(C)は、回動制限部により街道が制限された状態
を示す。
FIG. 13 is a view for explaining the operation of the pad switch until the switch is pressed. FIG. 13 (A) shows a state in which no force is applied to the leg structure material, and FIG. 13 (B).
Indicates that the switch is being pressed due to rotation,
FIG. 6C shows a state in which the road is restricted by the rotation restriction unit.

【図14】同肉球スイッチにおいて、力のかかる方向を
スイッチの作動方向に変換する例を説明する図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of converting the direction in which a force is applied to the operating direction of the switch in the same pad switch.

【図15】肉球スイッチの他の構成例を説明する図であ
る。
FIG. 15 is a diagram illustrating another configuration example of the paws switch.

【図16】従来における脚先の入力装置を説明する図で
あり、同図(A)は、スイッチが押圧されていない状態
を示し、同図(B)は、スイッチが押圧されている状態
を示す。
16A and 16B are views for explaining a conventional input device of a tip of a foot, where FIG. 16A shows a state in which a switch is not pressed, and FIG. 16B shows a state in which a switch is pressed. Show.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボット装置、2 胴体部ユニット、3A,3B,
3C,3D 脚部ユニット、4 頭部ユニット、5 尻
尾部ユニット、100 脚部構成材、101スイッチ格
納部、102a,102b 腕部、103a,103b
爪部、104 回動制限部、105 支軸受け、11
0 スイッチ部、111 スイッチ、120 脚先構造
材、121 回動軸、122a,122b ストッパー
部、123a,123b 案内孔、124 回動制限
部、125 バネ支軸、126a第1の係止部、126
b 第2の係止部、130 ねじりコイルバネ、131
コイル部分、132a 第1の直線部分、132b 第
2の直線部分、140脚先弾性材、141 突起部、1
42 支持部
1 robot device, 2 body unit, 3A, 3B,
3C, 3D leg unit, 4 head unit, 5 tail unit, 100 leg component material, 101 switch storage part, 102a, 102b arm part, 103a, 103b
Claw part, 104 Rotation limiting part, 105 Support bearing, 11
0 switch part, 111 switch, 120 leg structure member, 121 turning shaft, 122a, 122b stopper part, 123a, 123b guide hole, 124 turning limiting part, 125 spring support shaft, 126a first locking part, 126
b second locking portion, 130 torsion coil spring, 131
Coil portion, 132a first linear portion, 132b second linear portion, 140 leg elastic material, 141 protruding portion, 1
42 Support

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C150 CA02 DA05 DA24 DA26 DA27 DA28 EB01 EB36 EB37 EC03 EC25 EC29 EF16 EF22 EF23 FA42 3C007 AS36 CS08 KS20 KV05 MT14 WA04 WA14 WC23    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2C150 CA02 DA05 DA24 DA26 DA27                       DA28 EB01 EB36 EB37 EC03                       EC25 EC29 EF16 EF22 EF23                       FA42                 3C007 AS36 CS08 KS20 KV05 MT14                       WA04 WA14 WC23

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 本体から突出して設けられる肢部と、 上記肢部の先端に加わった力を検出するためのスイッチ
と、 上記肢部の先端に加わった力の方向を上記スイッチの作
動方向に変換する作動方向変換手段とを備えることを特
徴とするロボット装置。
1. A limb protrudingly provided from a main body, a switch for detecting a force applied to the tip of the limb, and a direction of the force applied to the tip of the limb is set to an operating direction of the switch. A robot apparatus comprising: an actuation direction changing means for changing the direction.
【請求項2】 上記作動方向変換手段は、上記肢部の先
端に位置する先端部材と、上記先端部材が上記肢部に対
して回転するための支軸とを有し、上記先端部材の回転
によって上記スイッチが押圧されることを特徴とする請
求項1記載のロボット装置。
2. The operating direction changing means has a tip member located at the tip of the limb and a support shaft for rotating the tip member with respect to the limb, and rotation of the tip member. The robot apparatus according to claim 1, wherein the switch is pressed by.
【請求項3】 上記作動方向変換手段は、上記先端部材
と上記スイッチとの間に配される弾性部材を有し、上記
先端部材とともに上記弾性部材が回転することによって
上記スイッチが押圧されることを特徴とする請求項2記
載のロボット装置。
3. The actuation direction changing means has an elastic member arranged between the tip member and the switch, and the switch is pressed by rotating the elastic member together with the tip member. The robot apparatus according to claim 2, wherein:
【請求項4】 上記肢部は、上記本体に対して駆動手段
を介して可動に連結されていることを特徴とする請求項
1記載のロボット装置。
4. The robot apparatus according to claim 1, wherein the limb portion is movably connected to the main body via a drive means.
【請求項5】 4足歩行の動物の外観形状とされ、 上記肢部は、前後の脚部であること を特徴とする請求項1記載のロボット装置。5. An external appearance of a quadrupedal animal, The limbs are front and rear legs The robot apparatus according to claim 1, wherein: 【請求項6】 本体から突出して設けられる肢部と、 上記肢部の先端に位置する先端部材と、 上記先端部材に加わった力を検出するためのスイッチ
と、 上記先端部材と上記スイッチとの間に配される弾性部材
とを備え、 上記先端部材に加わった力により上記弾性部材を介して
上記スイッチが押圧されることを特徴とするロボット装
置。
6. A limb portion protruding from the main body, a tip member located at the tip of the limb portion, a switch for detecting a force applied to the tip member, the tip member and the switch. A robot apparatus comprising: an elastic member disposed between the elastic member and the switch being pressed by the force applied to the tip member via the elastic member.
【請求項7】 上記先端部材が上記肢部に対して回転す
るための支軸を備え、 上記先端部材とともに上記弾性部材が回転することによ
って上記スイッチが押圧されることを特徴とする請求項
6記載のロボット装置。
7. The switch according to claim 6, wherein the tip member includes a support shaft for rotating with respect to the limb, and the switch is pressed by rotating the elastic member together with the tip member. Robot device described.
【請求項8】 上記先端部材の回転を制限するための制
限部材を備えることを特徴とする請求項7記載のロボッ
ト装置。
8. The robot apparatus according to claim 7, further comprising a restriction member for restricting rotation of the tip member.
【請求項9】 上記弾性部材は、予圧が与えられた状態
で上記先端部材と上記スイッチとの間に配されることを
特徴とする請求項6記載のロボット装置。
9. The robot apparatus according to claim 6, wherein the elastic member is arranged between the tip member and the switch in a state where a preload is applied.
【請求項10】 上記予圧は、上記スイッチの耐荷重以
下且つ上記スイッチの作動圧以上に設定されることを特
徴とする請求項9記載のロボット装置。
10. The robot apparatus according to claim 9, wherein the preload is set to be equal to or lower than a withstand load of the switch and equal to or higher than an operating pressure of the switch.
【請求項11】 上記肢部は、上記本体に対して駆動手
段を介して可動に連結されていることを特徴とする請求
項6記載のロボット装置。
11. The robot apparatus according to claim 6, wherein the limb portion is movably connected to the main body via a driving means.
【請求項12】 4足歩行の動物の外観形状とされ、 上記肢部は、前後の脚部であることを特徴とする請求項
6記載のロボット装置。
12. The robot apparatus according to claim 6, wherein the robot has the appearance of a quadrupedal animal, and the limbs are front and rear legs.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011183517A (en) * 2010-03-09 2011-09-22 Tokyo Metropolitan Univ Bipedal walking robot
JP2012106312A (en) * 2010-11-17 2012-06-07 Tokai Rubber Ind Ltd Supporting apparatus
CN107097213A (en) * 2017-05-19 2017-08-29 沃奇(北京)智能科技有限公司 Robot lower limb
JP2021083489A (en) * 2019-11-25 2021-06-03 株式会社バンダイ Structure

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