JP2003269579A

JP2003269579A - 動力伝達装置及びロボット装置

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Publication number: JP2003269579A
Application number: JP2002073769A
Authority: JP
Inventors: Masaki Nagatsuka; 正樹永塚
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】不要なバックラッシュを効率よく取り除く。【解決手段】ロボット装置１の頸部駆動機構２２２に
おいて、駆動側主歯車２４４と、この主歯車２４４より
も内径が小である駆動側副歯車２４５とが歯車中心を合
わせて互いに重ね合わせた駆動側歯車２４２と、駆動側
副歯車２４５に連結された出力側主歯車２４６と、弾性
材料よりなり出力側主歯車２４６と略同長の直径サイズ
を有し、出力側主歯車２４６よりも歯のサイズが大とさ
れた出力側副歯車２４７とからなる出力側歯車２４３と
を、この出力側主歯車２４６の一歯面と弾性歯車２４７
の一歯面とが第１の駆動モータ２４１に連結された駆動
側副歯車２４５の同一歯面で噛み合うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力伝達装置及び
ロボット装置に関し、特に、頸部関節部の不要なバック
ラッシュを除去した動力伝達装置及びロボット装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】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、あるいは、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
（Humanoid Robot）等の脚式移動ロボットは、既に実用
化されつつある。

【０００３】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。

【０００４】これらロボット装置には、より精巧な動作
が求められる。そのひとつとして、関節機構等に用いら
れるアクチュエータの歯車列において、不要なバックラ
ッシュを低減するための技術が種々提案されている。

【０００５】バックラッシュ低減の一般的な手法として
は、いわゆるシザーズギア等があげられる。これは、一
方の歯車の歯先端がバネ力等によって押し広げられるこ
とによって、この歯車が噛み合う歯面を押圧し、歯間の
「あそび・がた」をなくすようにした技術である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
シザーズギアは、ロボット装置におけるアクチュエータ
のように高トルクを発生するものでは、歯間を押圧する
ための高いバネ圧が必要となる。バネ圧が強くなると歯
車の回転負荷が大きくなるため、さらに高い駆動力が必
要となる。

【０００７】バックラッシュは、ギア精度を向上するこ
とによっても低減可能であるが、エンターテインメント
性を重視したロボット装置の場合、制約された重量や設
置場所の空間的余裕を考慮すると適用できない場合があ
る。

【０００８】そこで本発明は、このような従来の実情に
鑑みて提案されたものであり、平歯車列のような単純な
歯車機構に対しても単純な構成によって不要なバックラ
ッシュを効率よく取り除くことを可能にした動作伝達装
置及びロボット装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【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、本発明に係る動作伝達装置は、可動部材に連結
された主歯車と、弾性材料よりなり主歯車と略同長の直
径サイズを有し、主歯車よりも歯のサイズが大とされた
副歯車とを有し、主歯車の一歯面と副歯車の一歯面とが
駆動手段に連結された歯車列の最終歯車の同一歯面に噛
み合わされていることを特徴とする。

【００１０】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、胴体部に対して所定の自由
度をもって可動な首構造を有するロボット装置であっ
て、胴体部に対して頸部を駆動する駆動手段と、頸部に
連結された主歯車と、弾性材料よりなり主歯車と略同長
の直径サイズを有し、主歯車よりも歯のサイズが大とさ
れた副歯車とを有し、主歯車の一歯面と副歯車の一歯面
とが駆動手段に連結された歯車列の最終歯車の同一歯面
で噛み合わされていることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一構成例として示
す２足歩行タイプのロボット装置について、図面を参照
して詳細に説明する。この人間型のロボット装置は、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、人間が
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。

【００１２】図１に示すように、ロボット装置１は、体
幹部ユニット２の所定の位置に頭部ユニット３が連結さ
れると共に、左右２つの腕部ユニット４Ｒ／Ｌと、左右
２つの脚部ユニット５Ｒ／Ｌが連結されて構成されてい
る（但し、Ｒ及びＬの各々は、右及び左の各々を示す接
尾辞である。以下において同じ。）。

【００１３】このロボット装置１が具備する関節自由度
構成を図２に模式的に示す。頭部ユニット３を支持する
首関節は、首関節ヨー軸１０１と、首関節ピッチ軸１０
２と、首関節ロール軸１０３という３自由度を有してい
る。

【００１４】また、上肢を構成する各々の腕部ユニット
４Ｒ／Ｌは、、肩関節ピッチ軸１０７と、肩関節ロール
軸１０８と、上腕ヨー軸１０９と、肘関節ピッチ軸１１
０と、前腕ヨー軸１１１と、手首関節ピッチ軸１１２
と、手首関節ロール軸１１３と、手部１１４とで構成さ
れる。手部１１４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１１４の動作
は、ロボット装置１の姿勢制御や歩行制御に対する寄与
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、各腕部は７自由度を有するとする。

【００１５】また、体幹部ユニット２は、体幹ピッチ軸
１０４と、体幹ロール軸１０５と、体幹ヨー軸１０６と
いう３自由度を有する。

【００１６】また、下肢を構成する各々の脚部ユニット
５Ｒ／Ｌは、股関節ヨー軸１１５と、股関節ピッチ軸１
１６と、股関節ロール軸１１７と、膝関節ピッチ軸１１
８と、足首関節ピッチ軸１１９と、足首関節ロール軸１
２０と、足部１２１とで構成される。本明細書中では、
股関節ピッチ軸１１６と股関節ロール軸１１７の交点
は、ロボット装置１の股関節位置を定義する。人体の足
部１２１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、ロボット装置１の足底は、ゼロ自由度
とする。したがって、各脚部は、６自由度で構成され
る。

【００１７】以上を総括すれば、ロボット装置１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、エンターテインメント向けの
ロボット装置１が必ずしも３２自由度に限定されるわけ
ではない。設計・制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
ことはいうまでもない。

【００１８】上述したようなロボット装置１がもつ各自
由度は、実際にはアクチュエータを用いて実装される。
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、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要請から、アクチュエータは小型
且つ軽量であることが好ましい。

【００１９】次に、ロボット装置１の頭部ユニット３に
ついて、図３乃至図６を用いて詳細に説明する。図３
は、頭部ユニット３の正面外観を示し、図４は、頭部ユ
ニットの側面外観を示す。また、図５及び図６は、頭部
ユニットをロボット装置の頭頂部方向からみた平面図を
示している。

【００２０】頭部ユニット３は、頭部２０１と頸部２０
２とからなる。頭部２０１には、ＣＣＤカメラ２０３
と、前方に位置する物体までの距離を測定するための距
離センサ２０４と、外部音を集音するためのマイクロフ
ォン２０５と、音声を出力するためのスピーカ２０６な
どがそれぞれ所定位置に配置されている。

【００２１】本具体例では、特に、このロボット装置１
の親近感を増すとともにエンターテインメント性を高め
るため、外部の状況を撮影するためのＣＣＤカメラ２０
３は、ヒトでいう「眼」の位置に設け、マイクロフォン
２０５は、ヒトでいう「耳」の位置に設け、音声を出力
するためのスピーカ２０６は、ヒトの「口」に相当する
位置に設けている。

【００２２】頭部２０１は、頭部外装筐体２０７によっ
て保護されており、この頭部外装筐体２０７は、眼用開
口部２０８、センサ用開口部２０９、マイクロフォン取
付部２１０、スピーカ開口部２１１所定の位置に有して
おり、ユーザに「ヒト」を想起させる頭部形状となって
いる。

【００２３】頭部外装筐体２０７には、頭頂部に開口部
２１２が設けられている（以下、頭頂開口部２１２と記
す。）。頭頂開口部２１２は、このロボット装置１の頭
頂部の一部をなすように湾曲球面状に加工された頭頂部
カバー２１３で覆われている。頭頂部カバー２１３は、
その輪郭を該頭頂開口部２１２の開口形状と略同形状で
あるが若干小になるような形状に加工され、図示しない
取付用爪部が頭頂開口部２１２に設けられた取付孔２１
４と係合されることによって、頭頂開口部２１２を覆っ
ている。

【００２４】頭頂開口部２１２には、図６に示すよう
に、所定箇所にセンサ２１５ａ〜２１５ｄが設けられて
いる。このセンサ２１５は、例えば、所定の押圧を受け
るとこれを電気的に検出する押圧検出センサであり、頭
頂部カバー２１３は、これらのセンサと接触して取り付
けられている。

【００２５】したがって、このような頭頂部センサ２１
５を備えることにより、ロボット装置１は、ユーザから
の働きかけ、例えばロボット装置１の頭部を「撫でる」
「叩く」「軽く叩く」等を検出することができ、これに
応じた内部状態の変化を動作として表出することができ
る。

【００２６】なお、ここでのセンサとは、所定圧の接触
を検出できるものであればよく、汎用のセンサが適用で
きる。例えば、機械式スイッチのオンオフによって、押
圧を検出するものであってもよい。

【００２７】また頭部２０１は、この頭部２０１を駆動
するための頭部駆動機構２２１を備えており、頸部２０
２は、この頸部を駆動するための頸部駆動機構２２２を
備えている。頭部ユニット３の頭部外装筐体２０７及び
頸部外装筐体２１６を取り外した外観図７及び８に基づ
いて、頭部２０１及び頸部２０２をさらに詳細に説明す
る。図７は、ロボット装置１の正面外観を示し、図８
は、ロボット装置１の側面外観を示している。

【００２８】頭部２０１は、頭部駆動機構２２１と一体
化された頭部碗状部材２２３と、頭部碗状部材２２３に
対して頭部駆動機構２２１を介して回動自在に取り付け
られた頭部シャーシ２２４とから構成されている。頭部
碗状部材２２３には、ＣＣＤカメラ２０３で撮像された
画像からステレオデータを作成する等の画像処理を実行
する画像処理回路が設置されていてもよく、頭部碗状部
材２２３は、このように内部に配設された回路等を保護
する役割を果たすとともに、ロボット装置１の顔・顎部
の一部を構成している。

【００２９】ここで、頭部駆動機構２２１は、図示しな
いが回転駆動モータと歯車機構とから構成されており、
特にロボット装置頭部のロール方向の動き、すなわち
「傾げ」の動作を創出するために設けられている。

【００３０】頭部シャーシ２２４には、顔前面に相当す
る位置に、カメラ固定部材２２５が取り付けられてい
る。このカメラ固定部材２２５には、ＣＣＤカメラ２０
３が設置されている。また、カメラ固定部材２２５は、
距離センサ取付部２２６を有しており、ここに距離セン
サ２０４が取り付けられている。頭部外装筐体２０７
は、頭部に装着される際に、ＣＣＤカメラ２０３及び距
離センサ２０４に対応する箇所にそれぞれ眼用開口部２
０８、距離センサ用開口部２０９が設けられているた
め、ここからＣＣＤカメラ２０３及び距離センサ２０４
が外部に露呈される。

【００３１】また実際は、カメラ固定部材２２５上に
は、ロボット装置１の内部状態を表出するため等に用い
られるＬＥＤ２３１や、このＬＥＤ２３１からの光を眼
周囲に一様に導くための導光部材２３２等を備えた、図
９に示すような眼底部基板２３０が設置されているた
め、この眼底部基板２３０の外側が頭部外装筐体２０７
に覆われることになる。

【００３２】したがって、上述したように、頭部２０１
において、頭部シャーシ２２４、カメラ固定部材２２
５、眼底部基板２３０、頭部外装筐体２０７等を組み合
わせた際、眼底部基板２３０に設けられた導光部材２３
２が眼部内側壁となって頭部外装筐体表面よりも内側に
略円筒状に窪んだ眼部が構成されている。このとき、眼
底部基板２３０のレンズ孔２３３から露呈したＣＣＤカ
メラ２０３のレンズがヒトでいう「瞳」に相当する。

【００３３】一方、頸部駆動機構２２２は、頭部ユニッ
ト３の体幹部ユニット２に対する動作を表出するための
駆動機構である。

【００３４】頸部駆動機構２２２は、後述する頸部主駆
動部２３４と、この頸部主駆動部２３４によって駆動さ
れる頸部円筒部材２３５とからなる。頸部主駆動部２３
４には、ヒトの「頸椎」に相当する頸部円筒部材２３５
を駆動するための第１の駆動モータを備えている。

【００３５】また、頸部駆動機構２２２は、本具体例で
は、一例として、頸部円筒部材２３５内に別の駆動モー
タ（以下、第２の駆動モータと記す。）を備えることに
よって、第１の駆動モータによる動作とは異なる回転方
向の運動を実現している。頸部駆動機構２２２に関して
は、後述する。

【００３６】この第２の駆動モータは、駆動軸が頸部の
長手方向の中心軸を駆動軸と一致して頸部円筒部材２３
５内に固定されている。この第２の駆動モータは、図示
しない歯車機構を介して、頸部円筒部材２３５内に設け
られた内部円筒部材と連結されており、該内部円筒部材
の外周面が頸部円筒部材２３５の内周面と摺動しながら
内部円筒部材を回動する構造になっている。この頸部円
筒部材２３５に上述した頭部碗状部材２２３が固定され
ることにより、頭部２０１全体が頸部に対して回動する
ようになっている。

【００３７】そして、頸部駆動機構２２２が頸部主駆動
部２３４の一部で体幹部ユニット２の骨格構造に取り付
けられることによって、頭部ユニット３全体が体幹部ユ
ニット２に固定されている。

【００３８】すなわち、このロボット装置１では、この
頸部駆動機構２２２の第１の駆動モータの最終出力端が
ピッチ軸であり、これにより、頭部２０１が体幹部ユニ
ット２に対してロボット装置１の胸面（前方）及び背面
（後方）方向に揺動する運動（以下、チルト動作と記
す。）が生成され、第２の駆動モータの駆動軸がヨー軸
であり、これにより、頭部２０１が頸部２０２に対して
頸部の長手方向中心軸に垂直な平面と平行な回動運動
（以下、パン動作と記す。）が生成される。また、上述
した頭部駆動機構２２１により、頭部２０１が頸部２０
２に対してロールする運動（以下、ロール動作と記
す。）が生成される。したがって、頭部ユニット３は、
ヨー軸を中心としたチルト動作、ピッチ軸を中心とした
パン動作、ロール軸を中心としたロール動作の３自由度
をもって駆動することができる。

【００３９】なお、頭部駆動機構２２１には、頸部に対
して頭部２０１を上下方向に回動する、いわゆる「頷
き」を表出するための別の駆動モータを配置して第２の
ピッチ軸を設け、頭部ユニット３の自由度を４とするこ
ともできる。

【００４０】ロボット装置１では、上述した各ユニット
の連結部分に動作精度の高い駆動モータ及びギア列等が
用いられているが、例えば、図７及び図８に示す頭部駆
動機構２２１及び頸部駆動機構２２２では、ロボット装
置１の重心方向に対する鉛直方向上で支持・静止される
場合がある。この場合、特に、力の中立位置では、アク
チュエータでは制御不可能なギア列のバックラッシュの
みが残り、これがロボット装置１の静止姿勢における頭
部及び頸部の「あそび」「がた」に繋がる。

【００４１】そこで、本具体例では、このバックラッシ
ュを解消するために、ロボット装置１の頭部ユニット３
の駆動部、特に頸部駆動機構２２２に、可動部材に連結
された主歯車と、弾性材料により成形され主歯車と略同
長の直径サイズを有し、主歯車よりも歯のサイズが大と
された副歯車とが、駆動部に連結された歯車列の最終歯
車の同一歯面に噛み合わされてなる歯車機構を適用して
いる。

【００４２】図１０を用いて、頸部駆動機構２２２の構
成を詳細に説明する。なお、図１０では、第２の駆動モ
ータによって駆動される内部円筒部材等の機構（パン動
作に関わる機構）は、省略している。

【００４３】頸部駆動機構２２２は、上述したように頸
部主駆動部２３４と、この頸部主駆動部２３４によって
駆動される頸部円筒部材２３５とからなる。

【００４４】頸部主駆動部２３４は、第１の駆動モータ
２４１と、駆動側歯車２４２と、頸部円筒部材２３５に
連結された出力側歯車２４３とから構成されている。

【００４５】駆動側歯車２４２は、図１１に要部を拡大
して示すように、駆動側主歯車２４４と、この主歯車２
４４よりも内径が小である駆動側副歯車２４５とが歯車
中心を合わせて互いに重ね合わされたものであり、駆動
側主歯車２４４は、第１の駆動モータ２４１に連結さ
れ、駆動側副歯車２４５は、後述する出力側歯車２４３
に噛み合わされている。

【００４６】出力側歯車２４３は、駆動側副歯車２４５
に連結された出力側主歯車２４６と、弾性材料よりなり
出力側主歯車２４６と略同長の直径サイズを有し、出力
側主歯車２４６よりも歯のサイズが大とされた出力側副
歯車２４７とからなる。出力側副歯車２４７を以下弾性
歯車２４７と記す。特に、本具体例では、弾性材料とし
てポリウレタンを用いている。

【００４７】出力側主歯車２４６と弾性歯車２４７は、
歯車中心を合わせて、互いに重ね合わされており、この
主歯車２４６の一歯面と弾性歯車２４７の一歯面とが第
１の駆動モータ２４１に連結された歯車列の最終歯車、
すなわち、駆動側副歯車２４５の同一歯面で噛み合わさ
れるようになっている。

【００４８】本具体例では、図１２に示すように、弾性
歯車２４７の歯厚が出力側主歯車２４６の歯厚よりも大
にして、且つ主歯車２４６よりも高い弾性を有する材料
で成形し、さらに、この弾性歯車２４７の歯が常に駆動
側副歯車２４５の歯間に押しつけられることで若干圧縮
されながら噛み込むように配設している。これにより、
頸部駆動機構２２２の出力最終段における不要なバック
ラッシュが無くなる。

【００４９】通常、歯車機構では、バックラッシュが全
く無いと歯車が回転できないが、本具体例では、所定の
負荷以上で変形する弾性材料を用いることによって、バ
ックラッシュが無くとも歯車の回動を可能にしている。

【００５０】例えば、頸部２０２がロボット装置１の重
心方向に対する鉛直方向上、力の中立位置で支持・静止
されるような軽負荷時には、「がた」付きを無くすこと
ができ、また、駆動時に重負荷が懸かる際には、駆動側
副歯車２４５の回動とともに、この駆動側副歯車２４５
と出力側主歯車２４６とが噛み合って、弾性歯車２４７
の弾性に打ち勝ち、出力側歯車２４３全体を回動させる
ようになっている。

【００５１】弾性歯車２４７は、この弾性歯車２４７の
歯間に噛み合う駆動側副歯車２４５の歯の全周域によっ
て、空隙を補償できるため、頸部のどちらの回動動作に
対しても不要なバックラッシュを無くすことができる。

【００５２】またこの弾性歯車２４７により、精巧な歯
車機構を導入することなく、平歯車の組み合わせによっ
て不要なバックラッシュを効率よく除去できるため、頭
部ユニット３の軽量化が実現でき、その上製造コストも
低減できるという利点がある。

【００５３】本具体例では、頸部円筒部材２３５と第１
の駆動モータ２４１との間で伝達される力が所定以上の
値になると、この力による頸部の回転方向とは反対方向
にスリップするスリップギアを備え、このスリップギア
を介して出力側主歯車２４６を頸部円筒部材２３５に連
結することもできる。スリップギアとしては、例えば、
所定の摩擦抵抗を有し、この抵抗以上の力が働いた場合
にのみ互いに摺動できるような構造を有するもの等が適
用できる。

【００５４】これにより、頭部２０１及び頸部２０２へ
の過負荷・衝撃に対する緩衝作用が向上するとともに、
スリップギアの抵抗によってバックラッシュを除去する
こともできる。

【００５５】なお、本発明は、ここに示した具体例に限
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。本
具体例では、２足歩行タイプのロボット装置の頸部に適
用する場合に関して説明したが、ロボット装置の重心方
向に対する鉛直方向上、力の中立位置で支持・静止され
るような部位に対して適用可能である。

【００５６】続いて、図１３を用いて、上述したロボッ
ト装置１の制御システム構成を具体的に説明する。

【００５７】同図に模式的に示すように、ロボット装置
１は、ヒトの四肢を表現した体幹部ユニット２，頭部ユ
ニット３，腕部ユニット４Ｒ／Ｌ，脚部ユニット５Ｒ／
Ｌと、各ユニット間の協調動作を実現するための適応制
御を行う制御ユニット１０とで構成される。

【００５８】ロボット装置１全体の動作は、制御ユニッ
ト１０によって統括的に制御される。制御ユニット１０
は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、ＤＲＡ
Ｍ、フラッシュＲＯＭ等の主要回路コンポーネント（図
示しない）で構成される主制御部１１と、電源回路やロ
ボット装置１の各構成要素とのデータやコマンドの授受
を行うインターフェイス（何れも図示しない）などを含
んだ周辺回路１２とで構成される。

【００５９】本発明を実現するうえで、この制御ユニッ
ト１０の設置場所は、特に限定されない。図１３では体
幹部ユニット２に搭載されているが、頭部ユニット３に
搭載してもよい。或いは、ロボット装置１外に制御ユニ
ット１０を配備して、ロボット装置１の機体とは有線又
は無線で交信するようにしてもよい。

【００６０】図２に示したロボット装置１内の各関節自
由度は、それぞれに対応するアクチュエータによって実
現される。すなわち、頭部ユニット３には、首関節ヨー
軸１０１、首関節ピッチ軸１０２、首関節ロール軸１０
３の各々を表現する首関節ヨー軸アクチュエータＡ_２、
首関節ピッチ軸アクチュエータＡ_３、首関節ロール軸ア
クチュエータＡ_４が配設されている。

【００６１】また、体幹部ユニット２には、体幹ピッチ
軸１０４、体幹ロール軸１０５、体幹ヨー軸１０６の各
々を表現する体幹ピッチ軸アクチュエータＡ_５、体幹ロ
ール軸アクチュエータＡ_６、体幹ヨー軸アクチュエータ
Ａ_７が配設されている。また、体幹部ユニット２には、
このロボット装置１の起動電源となるバッテリを備えて
いる。このバッテリは、充放電可能な電池によって構成
されている。

【００６２】また、腕部ユニット４Ｒ／Ｌは、上腕ユニ
ット４_１Ｒ／Ｌと、肘関節ユニット４_２Ｒ／Ｌと、前腕
ユニット４_３Ｒ／Ｌに細分化されるが、肩関節ピッチ軸
１０７、肩関節ロール軸１０８、上腕ヨー軸１０９、肘
関節ピッチ軸１１０、前腕ヨー軸１１１、手首関節ピッ
チ軸１１２、手首関節ロール軸１１３の各々表現する肩
関節ピッチ軸アクチュエータＡ_８、肩関節ロール軸アク
チュエータＡ_９、上腕ヨー軸アクチュエータＡ_１０、肘
関節ピッチ軸アクチュエータＡ_１１、肘関節ロール軸ア
クチュエータＡ_１２、手首関節ピッチ軸アクチュエータ
Ａ_１３、手首関節ロール軸アクチュエータＡ_１４が配備
されている。

【００６３】また、脚部ユニット５Ｒ／Ｌは、大腿部ユ
ニット５_１Ｒ／Ｌと、膝ユニット５ _２Ｒ／Ｌと、脛部ユ
ニット５_３Ｒ／Ｌに細分化されるが、股関節ヨー軸１１
５、股関節ピッチ軸１１６、股関節ロール軸１１７、膝
関節ピッチ軸１１８、足首関節ピッチ軸１１９、足首関
節ロール軸１２０の各々を表現する股関節ヨー軸アクチ
ュエータＡ_１６、股関節ピッチ軸アクチュエータ
Ａ_１７、股関節ロール軸アクチュエータＡ_１８、膝関節
ピッチ軸アクチュエータＡ_１９、足首関節ピッチ軸アク
チュエータＡ_２０、足首関節ロール軸アクチュエータＡ
_２１が配備されている。各関節に用いられるアクチュエ
ータＡ_２，Ａ_３・・・は、より好ましくは、ギア直結型で
旦つサーボ制御系をワンチップ化してモータ・ユニット
内に搭載したタイプの小型ＡＣサーボ・アクチュエータ
で構成することができる。

【００６４】体幹部ユニット２、頭部ユニット３、各腕
部ユニット４Ｒ／Ｌ、各脚部ユニット５Ｒ／Ｌなどの各
機構ユニット毎に、アクチュエータ駆動制御部の副制御
部２０，２１，２２Ｒ／Ｌ，２３Ｒ／Ｌが配備されてい
る。さらに、各脚部ユニット５Ｒ／Ｌの足底が着床した
か否かを検出する接地確認センサ３０Ｒ／Ｌを装着する
とともに、体幹部ユニット２内には、姿勢を計測する姿
勢センサ３１を装備している。

【００６５】接地確認センサ３０Ｒ／Ｌは、例えば足底
に設置された近接センサ又はマイクロ・スイッチなどで
構成される。また、姿勢センサ３１は、例えば、加速度
センサとジャイロ・センサの組み合わせによって構成さ
れる。

【００６６】接地確認センサ３０Ｒ／Ｌの出力によっ
て、歩行・走行などの動作期間中において、左右の各脚
部が現在立脚又は遊脚何れの状態であるかを判別するこ
とができる。また、姿勢センサ３１の出力により、体幹
部分の傾きや姿勢を検出することができる。

【００６７】主制御部１１は、各センサ３０Ｒ／Ｌ，３
１の出力に応答して制御目標をダイナミックに補正する
ことができる。より具体的には、副制御部２０，２１，
２２Ｒ／Ｌ，２３Ｒ／Ｌの各々に対して適応的な制御を
行い、ロボット装置１の上肢、体幹、及び下肢が協調し
て駆動する全身運動パターンを実現できる。

【００６８】ロボット装置１の機体上での全身運動は、
足部運動、ＺＭＰ（Zero Moment Point）軌道、体幹運
動、上肢運動、腰部高さなどを設定するとともに、これ
らの設定内容にしたがった動作を指示するコマンドを各
副制御部２０，２１，２２Ｒ／Ｌ，２３Ｒ／Ｌに転送す
る。そして、各々の副制御部２０，２１，・・・等で
は、主制御部１１からの受信コマンドを解釈して、各ア
クチュエータＡ_２，Ａ_３・・・等に対して駆動制御信号
を出力する。ここでいう「ＺＭＰ」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、例えばロボット装置１
の歩行動作期間中にＺＭＰが動く軌跡を意味する。な
お、ＺＭＰの概念並びにＺＭＰを歩行ロボットの安定度
判別規範に適用する点については、Miomir Vukobratovi
c著“LEGGED LOCOMOTION ROBOTS”（加藤一郎外著『歩
行ロボットと人工の足』（日刊工業新聞社））に記載さ
れている。

【００６９】以上のように、ロボット装置１は、各々の
副制御部２０，２１，・・・等が、主制御部１１からの
受信コマンドを解釈して、各アクチュエータＡ_２，Ａ_３
・・・に対して駆動制御信号を出力し、各ユニットの駆
動を制御している。これにより、ロボット装置１は、目
標の姿勢に安定して遷移し、安定した姿勢で歩行でき
る。

【００７０】また、ロボット装置１における制御ユニッ
ト１０では、上述したような姿勢制御のほかに、加速度
センサ、タッチセンサ、接地確認センサ等の各種セン
サ、及びＣＣＤカメラからの画像情報、マイクからの音
声情報等を統括して処理している。制御ユニット１０で
は、図示しないが加速度センサ、ジャイロ・センサ、タ
ッチセンサ、距離センサ、マイク、スピーカなどの各種
センサ、各アクチュエータ、ＣＣＤカメラ及びバッテリ
が各々対応するハブを介して主制御部１１と接続されて
いる。

【００７１】主制御部１１は、上述の各センサから供給
されるセンサデータや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インターフェイスを介
してＤＲＡＭ内の所定位置に順次格納する。また、主制
御部１１は、バッテリ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、これをＤＲＡＭ
内の所定位置に格納する。ＤＲＡＭに格納された各セン
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、主制御部１１がこのロボット装置１の動作制御
を行う際に利用される。

【００７２】主制御部１１は、ロボット装置１の電源が
投入された初期時、制御プログラムを読み出し、これを
ＤＲＡＭに格納する。また、主制御部１１は、上述のよ
うに主制御部１１よりＤＲＡＭ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などを判断する。

【００７３】さらに、主制御部１１は、この判断結果及
びＤＲＡＭに格納した制御プログラムに基づいて自己の
状況に応じて行動を決定するとともに、当該決定結果に
基づいて必要なアクチュエータを駆動させることにより
ロボット装置１に、いわゆる「身振り」、「手振り」と
いった行動をとらせる。

【００７４】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及び周囲の状況を判断し、使用
者からの指示及び働きかけに応じて自律的に行動でき
る。

【００７５】ところで、このロボット装置１は、内部状
態に応じて自律的に行動することができる。そこで、ロ
ボット装置１における制御プログラムのソフトウェア構
成例について、図１４乃至図１９を用いて説明する。な
お、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。

【００７６】図１４において、デバイス・ドライバ・レ
イヤ４０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４１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。

【００７７】また、ロボティック・サーバ・オブジェク
ト４２は、デバイス・ドライバ・レイヤ４０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２
８_１〜２８_ｎ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４３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４４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４５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４６とから構成されている。

【００７８】マネージャ・オブジェクト４７は、オブジ
ェクト・マネージャ４８及びサービス・マネージャ４９
から構成されている。オブジェクト・マネージャ４８
は、ロボティック・サーバ・オブジェクト４２、ミドル
・ウェア・レイヤ５０、及びアプリケーション・レイヤ
５１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４９
は、メモリカード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。

【００７９】ミドル・ウェア・レイヤ５０は、ロボティ
ック・サーバ・オブジェクト４２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５１は、ミドル・ウェア
・レイヤ５０の上位層に位置し、当該ミドル・ウェア・
レイヤ５０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。

【００８０】なお、ミドル・ウェア・レイヤ５０及びア
プリケーション・レイヤ５１の具体なソフトウェア構成
をそれぞれ図１５に示す。

【００８１】ミドル・ウェア・レイヤ５０は、図１５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、タッチセンサ
用、動き検出用及び色認識用の各信号処理モジュール６
０〜６８並びに入力セマンティクスコンバータモジュー
ル６９などを有する認識系７０と、出力セマンティクス
コンバータモジュール７８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、ＬＥ
Ｄ点灯用及び音再生用の各信号処理モジュール７１〜７
７などを有する出力系７９とから構成されている。

【００８２】認識系７０の各信号処理モジュール６０〜
６８は、ロボティック・サーバ・オブジェクト４２のバ
ーチャル・ロボット４３によりＤＲＡＭから読み出され
る各センサデータや画像データ及び音声データのうちの
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６９に与える。ここで、例えば、バーチ
ャル・ロボット４３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。

【００８３】入力セマンティクスコンバータモジュール
６９は、これら各信号処理モジュール６０〜６８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」、「ボールを検出した」、「転倒を検
出した」、「撫でられた」、「叩かれた」、「ドミソの
音階が聞こえた」、「動く物体を検出した」又は「障害
物を検出した」など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４１に出力する。

【００８４】アプリケーション・レイヤ５１は、図１６
に示すように、行動モデルライブラリ８０、行動切換モ
ジュール８１、学習モジュール８２、感情モデル８３及
び本能モデル８４の５つのモジュールから構成されてい
る。

【００８５】行動モデルライブラリ８０には、図１７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」、「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。

【００８６】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６９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８３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８４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８１に出力
する。

【００８７】なお、この実施の形態の場合、各行動モデ
ルは、次の行動を決定する手法として、図１８に示すよ
うな１つのノード（状態）ＮＯＤＥ_０〜ＮＯＤＥ_ｎから
他のどのノードＮＯＤＥ_０〜ＮＯＤＥ_ｎに遷移するかを
各ノードＮＯＤＥ_０〜ＮＯＤＥ_ｎに間を接続するアーク
ＡＲＣ_１〜ＡＲＣ_ｎ１に対してそれぞれ設定された遷移
確率Ｐ_１〜Ｐ_ｎに基づいて確率的に決定する有限確率オ
ートマトンと呼ばれるアルゴリズムを用いる。

【００８８】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_０〜ＮＯＤＥ_ｎ
にそれぞれ対応させて、これらノードＮＯＤＥ_０〜ＮＯ
ＤＥ _ｎ毎に図１９に示すような状態遷移表９０を有して
いる。

【００８９】この状態遷移表９０では、そのノードＮＯ
ＤＥ_０〜ＮＯＤＥ_ｎ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」の列に優先順に列
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」の列における対応する行に記
述されている。

【００９０】したがって、図１９の状態遷移表９０で表
されるノードＮＯＤＥ_１００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（SIZ
E）」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。

【００９１】また、このノードＮＯＤＥ_１００では、認
識結果の入力がない場合においても、行動モデルが周期
的に参照する感情モデル８３及び本能モデル８４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８３に保持された「喜び（Joy）」、
「驚き（Surprise）」又は「悲しみ（Sadness）」の何
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。

【００９２】また、状態遷移表９０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」の行にそ
のノードＮＯＤＥ_０〜ＮＯＤＥ_ｎ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」の列に記述された全
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_０〜ＮＯＤＥ_ｎ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_０〜ＮＯＤＥ_ｎ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。

【００９３】したがって、図１９の状態遷移表９０で表
されるノードＮＯＤＥ_１００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Ｎ
ＯＤＥ_１２０（node 120）」に遷移でき、そのとき「Ａ
ＣＴＩＯＮ１」の行動が出力されることとなる。

【００９４】各行動モデルは、それぞれこのような状態
遷移表９０として記述されたノードＮＯＤＥ_０〜ＮＯＤ
Ｅ_ｎ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６９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_０〜Ｎ
ＯＤＥ_ｎ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８１に出力するよ
うになされている。

【００９５】図１６に示す行動切換モジュール８１は、
行動モデルライブラリ８０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、行動コマンドという。）
をミドル・ウェア・レイヤ５０の出力セマンティクスコ
ンバータモジュール７８に送出する。なお、この実施の
形態においては、図１７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。

【００９６】また、行動切換モジュール８１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７８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８２、感情モデル８３及び本
能モデル８４に通知する。

【００９７】一方、学習モジュール８２は、入力セマン
ティクスコンバータモジュール６９から与えられる認識
結果のうち、「叩かれた」や「撫でられた」など、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。

【００９８】そして、学習モジュール８２は、この認識
結果及び行動切換えモジュール７１からの通知に基づい
て、「叩かれた（叱られた）」ときにはその行動の発現
確率を低下させ、「撫でられた（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７０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。

【００９９】他方、感情モデル８３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８３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
６９から与えられる「叩かれた」及び「撫でられた」な
どの特定の認識結果や、経過時間及び行動切換モジュー
ル８１からの通知などに基づいて周期的に更新する。

【０１００】具体的には、感情モデル８３は、入力セマ
ンティクスコンバータモジュール６９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_ｅ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８３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。

【０１０１】

【数１】

【０１０２】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７８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「叩かれた」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、「撫でられた」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。

【０１０３】ここで、出力セマンティクスコンバータモ
ジュール７８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８３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、「叫ぶ」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７８からの通知は、上述した学習モジュール８
２にも入力されており、学習モジュール８２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。

【０１０４】なお、行動結果のフィードバックは、行動
切換モジュール８１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。

【０１０５】一方、本能モデル８４は、「運動欲（exer
cise）」、「愛情欲（affection）」、「食欲（appetit
e）」及び「好奇心（curiosity）」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８４
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６９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８１からの
通知などに基づいて周期的に更新する。

【０１０６】具体的には、本能モデル８４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７８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_ｉ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８４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。

【０１０７】

【数２】

【０１０８】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７８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７８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。

【０１０９】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 _ｅ、ｋ_ｉの値も各情動及び各欲求毎に個別に設定さ
れている。

【０１１０】一方、ミドル・ウェア・レイヤ５０の出力
セマンティクスコンバータモジュール７８は、図５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
５１の行動切換モジュール８１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７９の対応する信号処理モジュール７１〜７７に与え
る。

【０１１１】そしてこれら信号処理モジュール７１〜７
７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
タに与えるべきサーボ指令値や、スピーカから出力する
音の音声データ及び又は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４２のバーチャル・ロボット４３及び信号処理回
路を順次介して対応するアクチュエータ又はスピーカ又
はＬＥＤに順次送出する。

【０１１２】このようにしてロボット装置１は、上述し
た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。

【０１１３】このような制御プログラムは、ロボット装
置が読取可能な形式で記録された記録媒体を介して提供
される。制御プログラムを記録する記録媒体としては、
磁気読取方式の記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキ
シブルディスク、磁気カード）、光学読取方式の記録媒
体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ）
等が考えられる。記録媒体には、半導体メモリ（いわゆ
るメモリカード（矩形型、正方形型など形状は問わな
い。）、ＩＣカード）等の記憶媒体も含まれる。また、
制御プログラムは、いわゆるインターネット等を介して
提供されてもよい。

【０１１４】これらの制御プログラムは、専用の読込ド
ライバ装置、又はパーソナルコンピュータ等を介して再
生され、有線又は無線接続によってロボット装置１に伝
送されて読み込まれる。また、ロボット装置１は、半導
体メモリ、又はＩＣカード等の小型化された記憶媒体の
ドライブ装置を備える場合、これら記憶媒体から制御プ
ログラムを直接読み込むこともできる。

【０１１５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る動作伝達装置は、可動部材に連結された主歯車と、弾
性材料よりなり主歯車と略同長の直径サイズを有し、主
歯車よりも歯のサイズが大とされた副歯車とを有し、主
歯車の一歯面と副歯車の一歯面とが駆動手段に連結され
た歯車列の最終歯車の同一歯面に噛み合わされているこ
とにより、この主歯車及び副歯車の歯間に噛み合う駆動
側最終歯車の歯の全周域によって、ここにできる空隙を
補償できるため、精巧な歯車機構を導入することなく、
平歯車の組み合わせによって不要なバックラッシュを効
率よく取り除くことができる。また、機構全体の軽量化
が実現でき、その上製造コストも低減できる。

【０１１６】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、胴体部に対して所定の自由
度をもって可動な首構造を有するロボット装置であっ
て、胴体部に対して頸部を駆動する駆動手段と、頸部に
連結された主歯車と、弾性材料よりなり主歯車と略同長
の直径サイズを有し、主歯車よりも歯のサイズが大とさ
れた副歯車とを有し、主歯車の一歯面と副歯車の一歯面
とが駆動手段に連結された歯車列の最終歯車の同一歯面
で噛み合わされていることにより、この主歯車及び副歯
車の歯間に噛み合う駆動側最終歯車の歯の全周域によっ
て、ここにできる空隙を補償できるため、精巧な歯車機
構を導入することなく、平歯車の組み合わせによって不
要なバックラッシュを効率よく取り除くことができる。
また、機構全体の軽量化が実現でき、その上製造コスト
も低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本具体例として示すロボット装置の外観構成を
示す斜視図である。

【図２】同ロボット装置の自由度構成モデルを模式的に
示す図である。

【図３】同ロボット装置の頭部ユニットの正面外観図で
ある。

【図４】同ロボット装置の頭部ユニットの側面外観図で
ある。

【図５】同ロボット装置の頭部ユニットを頭頂部方向か
らみた平面図である。

【図６】同ロボット装置の頭部ユニットを頭頂部方向か
らみた平面図である。

【図７】同ロボット装置の頭部外装筐体を取り外した頭
部ユニットの正面外観図である。

【図８】同ロボット装置の頭部外装筐体を取り外した頭
部ユニットの側面外観図である。

【図９】同ロボット装置の眼底部基板を示す斜視図であ
る。

【図１０】同ロボット装置の頸部駆動機構を示す斜視図
である。

【図１１】駆動側歯車と出力側歯車との噛み合いを説明
する図である。

【図１２】駆動側歯車と出力側歯車との噛み合いを説明
する要部拡大図である。

【図１３】同ロボット装置の回路構成を示すブロック図
である。

【図１４】同ロボット装置のソフトウェア構成を示すブ
ロック図である。

【図１５】同ロボット装置のソフトウェア構成における
ミドル・ウェア・レイヤの構成を示すブロック図であ
る。

【図１６】同ロボット装置のソフトウェア構成における
アプリケーション・レイヤの構成を示すブロック図であ
る。

【図１７】アプリケーション・レイヤの行動モデルライ
ブラリの構成を示すブロック図である。

【図１８】同ロボット装置の行動決定のための情報とな
る有限確率オートマトンを説明する図である。

【図１９】有限確率オートマトンの各ノードに用意され
た状態遷移表を示す図である。

【符号の説明】

１ロボット装置、３、頭部ユニット、２０１頭部、
２０２頸部、２２２頸部駆動機構、２３４頸部主駆
動部、２３５頸部円筒部材、２４１第１の駆動モー
タ、２４２駆動側歯車、２４３出力側歯車、２４５
駆動側副歯車、２４６出力側主歯車、２４７弾性
歯車

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｈ 55/12 Ｆ１６Ｈ 55/12 Ａ 55/14 55/14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動手段によって可動部材を動作する動
力伝達装置において、上記可動部材に連結された主歯車と、弾性材料よりなり上記主歯車と略同長の直径サイズを有
し、上記主歯車よりも歯のサイズが大とされた副歯車と
を有し、上記主歯車の一歯面と上記副歯車の一歯面とが上記駆動
手段に連結された歯車列の最終歯車の同一歯面に噛み合
わされていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】上記副歯車の歯厚が上記主歯車の歯厚よ
りも大であることを特徴とする請求項１記載の動力伝達
装置。
【請求項３】上記弾性材料には、ポリウレタンが含ま
れることを特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。
【請求項４】上記主歯車は、上記可動部材と上記駆動
手段との間で伝達される力が所定以上の値になると、こ
の力による可動部材の回転方向とは反対方向にスリップ
するスリップギアを介して上記可動部材に連結されてい
ることを特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。
【請求項５】胴体部に対して所定の自由度をもって可
動な首構造を有するロボット装置において、上記胴体部に対して頸部を駆動する駆動手段と、上記頸部に連結された主歯車と、弾性材料よりなり上記主歯車と略同長の直径サイズを有
し、上記主歯車よりも歯のサイズが大とされた副歯車と
を有し、上記主歯車の一歯面と上記副歯車の一歯面とが上記駆動
手段に連結された歯車列の最終歯車の同一歯面で噛み合
わされていることを特徴とするロボット装置。
【請求項６】上記副歯車の歯厚が上記主歯車の歯厚よ
りも大であることを特徴とする請求項５記載のロボット
装置。
【請求項７】上記弾性材料には、ポリウレタンが含ま
れることを特徴とする請求項５記載のロボット装置。
【請求項８】上記主歯車は、上記頭部及び頸部と上記
駆動手段との間で伝達される力が所定以上の値になる
と、この力による上記頭部及び頸部の回転方向とは反対
方向にスリップするスリップギアを介して上記頸部に連
結されていることを特徴とする請求項５記載のロボット
装置。