JP2004074370A - 二足歩行ロボットの遠隔操作システム及び遠隔操作装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】二足歩行ロボットの遠隔操作装置を手軽なものとし、かつ操作する際の二足歩行ロボットの状態を直感的に認識することができる二足歩行ロボットの遠隔操作システムを提供する。
【解決手段】二足歩行ロボットを遠隔操作する操作システムであって、遠隔操作装置と二足歩行ロボットとが通信網を介して接続され、二足歩行ロボットの左右の脚部をそれぞれ移動させるための動力を与える左右一対の機械的回転機構と、左右それぞれの機械的回転機構の移動量に相当するデータを二足歩行ロボットの制御データとして二足歩行ロボットに送信するロボット遠隔操作手段とを備え、二足歩行ロボットは、制御データを受信する制御データ受信手段と、制御データを処理して直進移動又は後進移動を行なう下肢動作制御手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】二足歩行ロボットを遠隔操作する操作システムであって、遠隔操作装置と二足歩行ロボットとが通信網を介して接続され、二足歩行ロボットの左右の脚部をそれぞれ移動させるための動力を与える左右一対の機械的回転機構と、左右それぞれの機械的回転機構の移動量に相当するデータを二足歩行ロボットの制御データとして二足歩行ロボットに送信するロボット遠隔操作手段とを備え、二足歩行ロボットは、制御データを受信する制御データ受信手段と、制御データを処理して直進移動又は後進移動を行なう下肢動作制御手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二足歩行ロボットの遠隔操作システム及び遠隔操作装置に係り、詳しくは、二足歩行ロボットを通信網を介して遠隔操作する二足歩行ロボットの遠隔操作システム及び遠隔操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロボット遠隔操作方法として、ＰＨＳ回線を使って遠隔地からコントロールできるｔｍｓｕｋ０４（ロボコンマガジンＮｏ．１８，オーム社ｐｐ２０−２３，２００１年）がある。このｔｍｓｕｋ０４では、マスタアームを人間が操作することで、スレイブ側のロボットの動きを再現している。また、ジョイスティックを使用したロボットの遠隔操作装置もある。これは棒状のスイッチのようなもの（ジョイスティック）を前後左右に動かすことによって、操舵方向と歩幅，速度をコントロールするものである。
【０００３】
また、二足歩行のロボット遠隔操作方法としては、コマンドを入力するものや移動する目的地とその経路を入力するものなどがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の二足歩行ロボットの遠隔操作装置は、一般に、大きなシステムとなっている。また実際に操作するにあたって、各脚体の状態や二足歩行ロボットの脚部に加わる力の状態が直感的に分かり辛く、かつ操作しやすいものとは言い難いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、二足歩行ロボットの遠隔操作装置を手軽なものとし、かつ操作する際の二足歩行ロボットの状態を直感的に認識することができる二足歩行ロボットの遠隔操作システム及び遠隔操作装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されるように、二足歩行ロボットを遠隔操作する遠隔操作装置と、前記遠隔操作装置からのデータに基づいて制御される二足歩行ロボットとを有するロボット遠隔操作システムであって、
前記遠隔操作装置と前記二足歩行ロボットとが通信網を介して接続され、前記遠隔操作装置は、前記二足歩行ロボットの左右の脚部をそれぞれ移動させるための動力を与える左右一対の機械的回転機構と、前記左右一対の機械的回転機構の操作によって得られる左右それぞれの機械的回転機構の移動量に相当するデータを前記二足歩行ロボットの制御データとして前記二足歩行ロボットに送信するロボット遠隔操作手段とを備え、前記二足歩行ロボットは、前記遠隔操作装置から送信されてくる前記制御データを受信する制御データ受信手段と、前記制御データを処理して直進移動又は後進移動を行なう下肢動作制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の請求項２は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記ロボット遠隔操作手段は、前記制御データに含まれる前記左右それぞれの機械的回転機構の移動量に基づいて、左右両脚部の駆動動作を行なわせて歩幅を制御することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の請求項３は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記ロボット遠隔操作手段は、前記制御データに含まれる前記左右それぞれの機械的回転機構の移動量の関係に基づいて、左右両脚部の駆動動作を行なわせて左方又は右方への旋回動作を行なわせることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の請求項４は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記二足歩行ロボットは、傾斜センサと、その傾斜センサで検出された情報により該二足歩行ロボットの脚部にかかる力を算出し、その算出結果を示すデータを力覚データとして前記遠隔操作装置に送信する力覚データ送信手段とを備え、前記遠隔操作装置は、前記力覚データ送信手段から送信されてきた力覚データに基づいて、前記左右それぞれの機械的回転機構を一定方向に回転駆動させるモータの出力を制御して該左右それぞれの機械的回転機構の滑り具合を調整する粘性調整手段を備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の請求項５は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記遠隔操作装置は、前記左右それぞれの機械的回転機構として回転ベルト機構を搭載したトレッドミル又はローラ機構を備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の請求項６は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記遠隔操作装置は、前記二足歩行ロボットに搭載された撮影装置の出力である映像信号を受信してモニタ画面に表示する表示手段をさらに備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項７は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記通信網は、公衆網、移動通信網、無線ＬＡＮ網、ＩＰ網の少なくとも１つであることを特徴としている。
【００１３】
上記本発明の構成によれば、遠隔操作装置上に左右一対のトレッドミルを装備し、トレッドミルのベルトに指を接触させて回転させることで人間の歩行を模擬した形で二足歩行ロボットの歩行を遠隔操作できる。これにより、二足歩行のロボットの動きを直感的に認識しながら操作できるようになり、かつ、操作システムを小型化することが可能である。
【００１４】
また、二足歩行のロボットの脚部にかかる力をトレッドミルにフィードバックすることで、ディスプレイから得られる視覚情報では、得ることが困難であった二足歩行ロボットの力学的状態（上り坂，下り坂）をリアルに認識することが可能になる。
【００１５】
さらに、上記のような二足歩行ロボットの遠隔操作を通信網、例えば、移動通信網を介して行なうことで、リアルタイムでの遠隔操作が可能になるとともに、遠隔操作装置のローミングが可能になるので、二足歩行ロボットの行動範囲が制限されず、移動通信網の利用圏内であればどこまででも自由に遠隔操作することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
本発明の実施の一形態に係る二足歩行ロボットの遠隔操作システムは、例えば、図１に示すように構成される。
【００１８】
図１において、この遠隔操作システムは、二足歩行ロボット２０（以下、ロボットと略記）と、通信網１００を介してロボット２０を遠隔操作する携帯型の遠隔操作装置１０とから構成される。上記遠隔操作装置１０は、左右一対の回転ベルト機構を備えるトレッドミル（詳細は後述する）１１、ＣＰＵ（制御部）１９からの指令に基づいて上記回転ベルト機構を駆動させるモータの出力を制御するサーボ制御部１２、サーボ制御部からの出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ１３、上記モータの回転角・速度・方向を検出するためのエンコーダ１４、エンコーダの出力パルス数を求めるカウンタ１５、ロボットに搭載されたＣＣＤカメラによる視聴覚情報を表示するディスプレイ１６、テンキーなどの操作部１７、通信網１００と接続される基地局（図示省略）と無線通信を行なう無線通信部１８、全体の制御を司るＣＰＵ１９から構成される。上記ロボット２０は、傾き角度を検出する傾斜センサ２１、傾斜センサ２１で検出された傾き角度からロボット２０の脚部の状態を算出するＣＰＵ２２、ＣＰＵ２２で算出されたロボット２０の脚部の状態をデータ処理（以下、データ処理後のデータを「力覚データ」という）して、通信網１００と接続される基地局（図示省略）と無線通信する無線通信部２３から構成される。
【００１９】
図２は、上記遠隔操作装置１０の外観図である。
【００２０】
図２において、この遠隔操作装置１０はディスプレイ１６、トレッドミル１１、操作部１７を示している。同図に示すように、遠隔操作装置１０には、左右一対の回転ベルト機構を備えるトレッドミル１１が搭載される。本発明では、この搭載された左右一対のトレッドミルの回転ベルト機構を利き手（ここでは右手とする）の人差し指と中指を用いて回転させることで、トレッドミルの左右の移動量を得、その移動量から、ロボットの脚の送りを操作する（図３参照）。
【００２１】
上記トレッドミルの構造は、例えば、図４のように構成される。
【００２２】
図４において、このトレッドミル１１は、回転ベルト機構としてのベルト３１、トレッドミルの動きの粘性をコントロールするためのモータ３２と、上記ベルト３１に巻かれ該ベルト３１をモータ駆動により動かすローラ３３、トレッドミルの移動量を計測するためのエンコーダ１４、操作者の指がトレッドミル１１に接触していることを認識するためのスイッチ３５からなる。
【００２３】
このトレッドミル１１は、上記スイッチ３５がオンになっているときのみベルトの回転が可能であり、エンコーダ（例：インクリメンタルエンコーダ）１４がベルト回転時の回転角の変化分に対して出力したパルス数を計測することでどれ位トレッドミルが移動したか（トレッドミル１１の移動量）を確認することができる。なお、インクリメンタルエンコーダの替わりにアブソリュートエンコーダを用いることも可能である。その場合、出力される回転角の絶対値がトレッドミル１１の移動量とみなされる。
【００２４】
また、本実施形態では、ロボット２０が勾配のある坂を上ったり下ったりした場合にトレッドミル１１のベルト３１の粘性を重くしたり（ベルト３１の滑りを悪く）、軽くしたり（ベルト３１の滑りを良く）する粘性のコントロールが行なわれる。具体的には、ロボット２０に搭載された傾斜センサ２１により、ロボット２０の状態が計測され、その状態計測で、上り坂に差し掛かったと判断されれば、トレッドミル１１に搭載されたモータ３２から一定の力を出力してトレッドミル１１の動きを重たくし、また下り坂に差し掛かったと判断されれば、トレッドミルの動きを軽くすると言ったコントロールをする。この粘性コントロールの処理の詳細については後述する。
【００２５】
図５は、坂などの勾配のある道をロボット２０が歩行した際の当該ロボット２０にかかる力について説明するための図である。
【００２６】
図５において、傾斜角θの坂にロボット２０が差し掛かったとき、ロボット２０の質量をＭ、重力加速度をｇとすると、ロボット２０の後ろ向きにかかる力はＭ・ｇ・ｓｉｎθで表される。この場合、トレッドミル１１にはモータ３２によりＣ０・Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ（Ｃ０は定数）なる力が発生させられ、操作者の指に間接的にロボット２０にかかる力をフィードバックされる。すなわち、坂の勾配がきつくなれば（θが大きくなる）、トレッドミル１１のベルト３１を動かしにくくさせる力がモータ３２により発生させられ、また下り坂になれば（θが負の値）、トレッドミル１１のベルト３１を動かしやすくする力がモータ３２により発生させられる。なお、上記の力は、トレッドミル１１のベルト３１に指が接しているとき（トレッドミルに搭載のスイッチ３５が押されているとき）のみに発生する。また，上記Ｃ０・Ｍ・ｇ・ｓｉｎθの力をトレッドミル１１上に発生させるために、本実施例では、図６に示すような電気回路を用いる。
【００２７】
図６は、トレッドミル１１に力をフィードバックするためのモータ３２周辺の電気回路図である。同図において、この電気回路は、スイッチ３５に負荷となるモータ３２側の可変抵抗Ｒａ４０が接続され、このＲａ４０を変化させることで得られる可変抵抗値の出力を電圧変化（指令電圧）としてモータ３２に印加することでモータ３２の回転速度、すなわちトルク（Ｔ）制御を行なう。これにより、坂の傾斜角に応じたＣ０・Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ（Ｃ０は定数）なる力がモータ３２により発生させられるようになり、トレッドミル１１のベルト３１の粘性は傾斜角θの坂のロボット２０状態が反映されるようになる。
【００２８】
上記電気回路上のＲａは、次式（１）のようにして求められる。
【００２９】
【数１】
また、上記Ｒａは、ある坂道の勾配θのときのトレッドミルの移動量をΔｌとした場合、次式（２）のように変形される。
【００３０】
【数２】
Ｋ：モータの逆起電力定数
Δｌ：トレッドミルの移動量
Ｃ０、Ｃ１：定数
また、トレッドミル１１に力を発生する方法として、図７に示すような方法もある。図７は、トレッドミル１１に力をフィードバックする他の方法を示す図である。
【００３１】
本方法は、同図に示すように、棒状のモジュール３５を使い、Ｆの力でトレッドミル１１を押さえつけることで、トレッドミルの粘性をコントロールする方法である。ここで、トレッドミル１１と棒状のモジュール３５との摩擦係数（物体の滑りやすさ、転がりやすさなど摩擦に対する性質を表す量）をμとすると、トレッドミルにμ・Ｆの力（＝摩擦力）が発生する。従って、μ・ＦがＣ０・Ｍ・ｇ・ｓｉｎθになるように、Ｆの値を変化させることで、Ｃ０・Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ（Ｃ０は定数）なる力をトレッドミル１１に発生させることができる。
【００３２】
なお、トレッドミルに力をフィードバックする方法は、上記のような方法に限定されるものでなく、本発明を逸脱しない範囲で様々なフィードバック方法を適用することが可能である。
【００３３】
次に、図８を用いて、トレッドミル１１上における指の移動量とロボット２０の脚の送りとの関係について説明する。まず、左のトレッドミル（人差し指で操作）の移動量をΔｌｌとし、右のトレッドミル（中指で操作）の移動量をΔｌｒとし、ロボット１０の左右の脚の送りをそれぞれΔＬＬ、ΔＬＲとすると、Δｌｌ：Δｌｒ＝ΔＬＬ：ΔＬＲという関係が成り立つ。また、ロボット２０の両足間の距離をＤとする。
【００３４】
ここで、ロボット２０の最小回転半径をＲとしたとき、この半径を持つ円の曲率ρは次式（３）により得られる。
【００３５】
【数３】
すなわち、左のトレッドミルの移動量が少なければ左に曲がり、左右のトレッドミルの移動量が等しければ、直進する。また，トレッドミルを逆に送ることにより、二足歩行ロボットは後進する。これにより、二足歩行ロボットの前進、後進、旋回を自由自在に操作することが可能となる。
【００３６】
次に、図１に示す遠隔操作システムにおいてロボットの下肢動作を遠隔操作装置により遠隔操作する場合の処理について、図９のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３７】
図９において、ロボット２０と遠隔操作装置１０は通信網１００を介して情報のやりとりを行なう。
【００３８】
遠隔操作装置１０のトレッドミル１１上で操作者の指が動かされる（Ｓ１）と、ベルト回転時の回転角の変化分に対して出力したパルス数がエンコーダ１４により計測され、その計測結果がＣＰＵ１９に送られる。ＣＰＵ１９は、エンコーダ１４から受け取った計測結果からトレッドミル１１の移動量を計算（Ｓ２）した後、トレッドミル１１の移動量をロボットの歩幅データに変換（Ｓ３）して、無線通信部１８に送る。無線通信部１８は、この歩幅データに符号化処理、変調処理、周波数変換処理等を施して通信網１００と接続される基地局（図示省略）に送信（Ｓ４）する。
【００３９】
上記のようにして遠隔操作装置１０より送信された歩幅データは、通信網１００を通じてロボット２０の無線通信部２３で受信される。ロボット２０の無線通信部２３は、遠隔操作装置１０から送信されてきた歩幅データの信号を受信した後、周波数変換、復調処理、復号処理等を施して下肢動作を司るロボット機構に出力する。その後、ロボット２０の脚部は歩幅データに基づいて制御（Ｓ５）される。
【００４０】
なお、上記実施例における遠隔操作装置１０によるロボット２０の遠隔操作は、ロボット２０に搭載されたＣＣＤカメラ（図示省略）から送られてきた映像をディスプレイ１６でモニタしながら操作するものとするが、ロボット２０と操作者が近距離の関係にあれば、ディスプレイ１６でロボット２０をモニタしなくても直接ロボットを見ながら操作することも可能である。
【００４１】
また、上記実施例では、トレッドミル１１の移動量からロボットの歩幅に変換する計算を遠隔操作装置１０内のＣＰＵ１９が担っていたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、遠隔操作装置１０では、トレッドミル１１の移動量のデータ送信のみを担い、ロボット２０内部のＣＰＵ２２がトレッドミル１１の移動量からロボットの歩幅に変換する計算を行なってもよい。
【００４２】
次に、ロボット２０に搭載された傾斜センサ２１から得られた情報からトレッドミル１１の動きの粘性をコントロールするまでの処理の流れを図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
図１０において、ロボット２０に搭載された傾斜センサ２１で検出されたロボット２０の傾き角度（Ｓ１１）の情報がロボット脚部の状態としてＣＰＵ２２に送られると、ＣＰＵ２２は、その傾斜角情報を元にしてロボットの力学的状態を計算（ロボットの状態が上り坂又は下り坂のいずれにかかっているかを力学的に計算）する（Ｓ１２）とともに、脚部にかかる力の大きさを計算する（Ｓ１３）。
ＣＰＵ２２での計算結果は、無線通信部２３に送られ、符号化処理、変調処理、周波数変換処理等が施された後、力覚データとして通信網１００と接続される基地局（図示省略）へと送信（Ｓ１４）される。
【００４４】
上記のようにしてロボット２０より送信された力覚データは、遠隔操作装置１０の無線通信部１８で受信される。無線通信部１８は、受信した力覚データの信号を周波数変換、復調処理、復号処理を施した後、ＣＰＵ１９を介してトレッドミル１１のモータ３２に出力（Ｓ１５）する。トレッドミル１１のモータ３２は、ＣＰＵ１９からの指示に基づいて一定の力を出力する。これにより、トレッドミル１１のベルト３１は、上記ロボット２０の脚部にかかる力の大きさに相当する粘性をもって回転することとなり、操作者は、ロボット２０の歩行状態を体感しながらロボット２０の歩行を制御することができる。
【００４５】
また、上記実施例では、ロボット２０内のＣＰＵ２２がある傾斜角のときの脚部にかかる力の大きさの計算を担っていたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、ロボット２０では、傾斜センサの出力のみの送信を担い、遠隔操作装置１０内のＣＰＵ１９が傾斜センサ２１で検出された傾斜角での脚部にかかる力の大きさを計算する形態であってもよい。
【００４６】
（第二の実施形態）
上記第一の実施形態では、遠隔操作装置１０にトレッドミル１１を搭載した例を示したが、本発明の遠隔操作装置１０はこれに限定されるものではない。例えば、トレッドミル１１の替わりに図１１に示すような左右一対のローラ（例：マウスに装着されるホイール等）５０を搭載し、それを用いて二足歩行ロボットを遠隔操作する形態であってもよい。例えば、図１０の左側が示すような左右のローラを両手の親指で操作する形態や、同図の右側が示すような片手で操作可能なように左右のローラの間隔を片手で操作可能な程度の間隔に搭載し、右手（利き手）の親指のみで操作する形態を適用することができる。
【００４７】
また、上記のようなローラ５０以外にポータブルオーディオの音量調整等に用いられる歯車機構を左右それぞれに備える形態であってもよい。
【００４８】
これまで説明してきた上記遠隔操作装置１０は、通信網１００、例えば、移動通信網と接続可能な携帯型の移動端末（例：携帯電話等）、ノートパソコン、ＰＤＡなどモビリティのある端末を用いることができる。また、上記通信網は、移動通信網以外に公衆網、無線ＬＡＮ網、ＩＰ網等のいずれであってもかまわない。その場合、該当する網にアクセス可能な無線通信インターフェースの機能が上記のような携帯型の移動端末に備えられればよい。
【００４９】
上述したように、本実施形態によれば、携帯型の遠隔操作装置１０上に左右一対のトレッドミル１１を装備し、トレッドミル１１のベルト３１に指を接触させて回転させることで人間の歩行を模擬した形でロボット２０の歩行を遠隔操作できる。これにより、ロボット２０の動きを直感的に認識しながら操作できるようになり、かつ、操作システムを小型化することが可能である。
【００５０】
また、ロボット２０の脚部にかかる力をトレッドミル１１にフィードバックすることで、ディスプレイから得られる視覚情報では、得ることが困難であったロボット２０の力学的状態（上り坂，下り坂）をリアルに認識することが可能になる。
【００５１】
さらに、上記のようなロボット２０の遠隔操作を通信網１００、例えば、移動通信網を介して行なうことで、リアルタイムでの遠隔操作が可能になるとともに、遠隔操作装置２０のローミングが可能になるので、ロボット２０の行動範囲が制限されず、移動通信網の利用圏内であればどこまででも自由に遠隔操作することができる。
【００５２】
上記例において、上記遠隔操作装置１０の無線通信部１８の無線通信機能がロボット遠隔操作手段、トレッドミル１１内のモータ３２が粘性調整手段に、ディスプレイ１６が表示手段に対応する。また、上記ロボット２０の無線通信部２３の無線通信機能が制御データ受信手段、力覚データ送信手段に、ＣＰＵ２２の脚部動作指令生成機能が下肢動作制御手段に対応する。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本願発明によれば、携帯型の遠隔操作装置上に左右一対のトレッドミルを装備し、トレッドミルのベルトに指を接触させて回転させることで人間の歩行を模擬した形で二足歩行ロボットの歩行を遠隔操作できる。これにより、二足歩行のロボットの動きを直感的に認識しながら操作できるようになり、かつ、操作システムを小型化することが可能である。
【００５４】
また、二足歩行のロボットの脚部にかかる力をトレッドミルにフィードバックすることで、ディスプレイから得られる視覚情報では、得ることが困難であった二足歩行ロボットの力学的状態（上り坂，下り坂）をリアルに認識することが可能になる。
【００５５】
さらに、上記のような二足歩行ロボットの遠隔操作を通信網、例えば、移動通信網を介して行なうことで、リアルタイムでの遠隔操作が可能になるとともに、遠隔操作装置のローミングが可能になるので、二足歩行ロボットの行動範囲が制限されず、移動通信網の利用圏内であればどこまででも自由に遠隔操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る二足歩行ロボットの遠隔操作システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す遠隔操作装置の外観図である。
【図３】遠隔操作装置の操作方法イメージ図である。
【図４】トレッドミルの構造を示す図である。
【図５】坂道においてロボットにかかる力を示す概略図である。
【図６】トレッドミルに力をフィードバックするためのモータ周辺の電気回路図である。
【図７】トレッドミルに力をフィードバックする他の方法を示す図である。
【図８】トレッドミル移動量と二足歩行ロボットの足の送りの関係を示す図である。
【図９】図１に示す遠隔操作システムにおいてロボットの下肢動作を遠隔操作装置により遠隔操作する場合の処理 を示すフローチャートである。
【図１０】ロボットに搭載された傾斜センサから得られた情報トレッドミルの動きの粘性をコントロールするまでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】ローラ搭載の遠隔操作装置の概略図である。
【符号の説明】
１０ 遠隔操作装置
１１ トレッドミル
１２ サーボ制御部
１３ Ｄ／Ａ
１４ エンコーダ
１５ カウンタ
１６ ディスプレイ
１７ 操作部
１８、２３ 無線通信部
１９、２２ ＣＰＵ
２０ 二足歩行ロボット
２１ 傾斜センサ
３１ ベルト
３２ モータ
３３、５０ ローラ
３５ スイッチ
４０ 可変抵抗
４１ 電源
１００ 通信網
【発明の属する技術分野】
本発明は、二足歩行ロボットの遠隔操作システム及び遠隔操作装置に係り、詳しくは、二足歩行ロボットを通信網を介して遠隔操作する二足歩行ロボットの遠隔操作システム及び遠隔操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロボット遠隔操作方法として、ＰＨＳ回線を使って遠隔地からコントロールできるｔｍｓｕｋ０４（ロボコンマガジンＮｏ．１８，オーム社ｐｐ２０−２３，２００１年）がある。このｔｍｓｕｋ０４では、マスタアームを人間が操作することで、スレイブ側のロボットの動きを再現している。また、ジョイスティックを使用したロボットの遠隔操作装置もある。これは棒状のスイッチのようなもの（ジョイスティック）を前後左右に動かすことによって、操舵方向と歩幅，速度をコントロールするものである。
【０００３】
また、二足歩行のロボット遠隔操作方法としては、コマンドを入力するものや移動する目的地とその経路を入力するものなどがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の二足歩行ロボットの遠隔操作装置は、一般に、大きなシステムとなっている。また実際に操作するにあたって、各脚体の状態や二足歩行ロボットの脚部に加わる力の状態が直感的に分かり辛く、かつ操作しやすいものとは言い難いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、二足歩行ロボットの遠隔操作装置を手軽なものとし、かつ操作する際の二足歩行ロボットの状態を直感的に認識することができる二足歩行ロボットの遠隔操作システム及び遠隔操作装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されるように、二足歩行ロボットを遠隔操作する遠隔操作装置と、前記遠隔操作装置からのデータに基づいて制御される二足歩行ロボットとを有するロボット遠隔操作システムであって、
前記遠隔操作装置と前記二足歩行ロボットとが通信網を介して接続され、前記遠隔操作装置は、前記二足歩行ロボットの左右の脚部をそれぞれ移動させるための動力を与える左右一対の機械的回転機構と、前記左右一対の機械的回転機構の操作によって得られる左右それぞれの機械的回転機構の移動量に相当するデータを前記二足歩行ロボットの制御データとして前記二足歩行ロボットに送信するロボット遠隔操作手段とを備え、前記二足歩行ロボットは、前記遠隔操作装置から送信されてくる前記制御データを受信する制御データ受信手段と、前記制御データを処理して直進移動又は後進移動を行なう下肢動作制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の請求項２は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記ロボット遠隔操作手段は、前記制御データに含まれる前記左右それぞれの機械的回転機構の移動量に基づいて、左右両脚部の駆動動作を行なわせて歩幅を制御することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の請求項３は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記ロボット遠隔操作手段は、前記制御データに含まれる前記左右それぞれの機械的回転機構の移動量の関係に基づいて、左右両脚部の駆動動作を行なわせて左方又は右方への旋回動作を行なわせることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の請求項４は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記二足歩行ロボットは、傾斜センサと、その傾斜センサで検出された情報により該二足歩行ロボットの脚部にかかる力を算出し、その算出結果を示すデータを力覚データとして前記遠隔操作装置に送信する力覚データ送信手段とを備え、前記遠隔操作装置は、前記力覚データ送信手段から送信されてきた力覚データに基づいて、前記左右それぞれの機械的回転機構を一定方向に回転駆動させるモータの出力を制御して該左右それぞれの機械的回転機構の滑り具合を調整する粘性調整手段を備えたことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の請求項５は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記遠隔操作装置は、前記左右それぞれの機械的回転機構として回転ベルト機構を搭載したトレッドミル又はローラ機構を備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の請求項６は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記遠隔操作装置は、前記二足歩行ロボットに搭載された撮影装置の出力である映像信号を受信してモニタ画面に表示する表示手段をさらに備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項７は、前記ロボット遠隔操作システムであって、前記通信網は、公衆網、移動通信網、無線ＬＡＮ網、ＩＰ網の少なくとも１つであることを特徴としている。
【００１３】
上記本発明の構成によれば、遠隔操作装置上に左右一対のトレッドミルを装備し、トレッドミルのベルトに指を接触させて回転させることで人間の歩行を模擬した形で二足歩行ロボットの歩行を遠隔操作できる。これにより、二足歩行のロボットの動きを直感的に認識しながら操作できるようになり、かつ、操作システムを小型化することが可能である。
【００１４】
また、二足歩行のロボットの脚部にかかる力をトレッドミルにフィードバックすることで、ディスプレイから得られる視覚情報では、得ることが困難であった二足歩行ロボットの力学的状態（上り坂，下り坂）をリアルに認識することが可能になる。
【００１５】
さらに、上記のような二足歩行ロボットの遠隔操作を通信網、例えば、移動通信網を介して行なうことで、リアルタイムでの遠隔操作が可能になるとともに、遠隔操作装置のローミングが可能になるので、二足歩行ロボットの行動範囲が制限されず、移動通信網の利用圏内であればどこまででも自由に遠隔操作することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
本発明の実施の一形態に係る二足歩行ロボットの遠隔操作システムは、例えば、図１に示すように構成される。
【００１８】
図１において、この遠隔操作システムは、二足歩行ロボット２０（以下、ロボットと略記）と、通信網１００を介してロボット２０を遠隔操作する携帯型の遠隔操作装置１０とから構成される。上記遠隔操作装置１０は、左右一対の回転ベルト機構を備えるトレッドミル（詳細は後述する）１１、ＣＰＵ（制御部）１９からの指令に基づいて上記回転ベルト機構を駆動させるモータの出力を制御するサーボ制御部１２、サーボ制御部からの出力をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ１３、上記モータの回転角・速度・方向を検出するためのエンコーダ１４、エンコーダの出力パルス数を求めるカウンタ１５、ロボットに搭載されたＣＣＤカメラによる視聴覚情報を表示するディスプレイ１６、テンキーなどの操作部１７、通信網１００と接続される基地局（図示省略）と無線通信を行なう無線通信部１８、全体の制御を司るＣＰＵ１９から構成される。上記ロボット２０は、傾き角度を検出する傾斜センサ２１、傾斜センサ２１で検出された傾き角度からロボット２０の脚部の状態を算出するＣＰＵ２２、ＣＰＵ２２で算出されたロボット２０の脚部の状態をデータ処理（以下、データ処理後のデータを「力覚データ」という）して、通信網１００と接続される基地局（図示省略）と無線通信する無線通信部２３から構成される。
【００１９】
図２は、上記遠隔操作装置１０の外観図である。
【００２０】
図２において、この遠隔操作装置１０はディスプレイ１６、トレッドミル１１、操作部１７を示している。同図に示すように、遠隔操作装置１０には、左右一対の回転ベルト機構を備えるトレッドミル１１が搭載される。本発明では、この搭載された左右一対のトレッドミルの回転ベルト機構を利き手（ここでは右手とする）の人差し指と中指を用いて回転させることで、トレッドミルの左右の移動量を得、その移動量から、ロボットの脚の送りを操作する（図３参照）。
【００２１】
上記トレッドミルの構造は、例えば、図４のように構成される。
【００２２】
図４において、このトレッドミル１１は、回転ベルト機構としてのベルト３１、トレッドミルの動きの粘性をコントロールするためのモータ３２と、上記ベルト３１に巻かれ該ベルト３１をモータ駆動により動かすローラ３３、トレッドミルの移動量を計測するためのエンコーダ１４、操作者の指がトレッドミル１１に接触していることを認識するためのスイッチ３５からなる。
【００２３】
このトレッドミル１１は、上記スイッチ３５がオンになっているときのみベルトの回転が可能であり、エンコーダ（例：インクリメンタルエンコーダ）１４がベルト回転時の回転角の変化分に対して出力したパルス数を計測することでどれ位トレッドミルが移動したか（トレッドミル１１の移動量）を確認することができる。なお、インクリメンタルエンコーダの替わりにアブソリュートエンコーダを用いることも可能である。その場合、出力される回転角の絶対値がトレッドミル１１の移動量とみなされる。
【００２４】
また、本実施形態では、ロボット２０が勾配のある坂を上ったり下ったりした場合にトレッドミル１１のベルト３１の粘性を重くしたり（ベルト３１の滑りを悪く）、軽くしたり（ベルト３１の滑りを良く）する粘性のコントロールが行なわれる。具体的には、ロボット２０に搭載された傾斜センサ２１により、ロボット２０の状態が計測され、その状態計測で、上り坂に差し掛かったと判断されれば、トレッドミル１１に搭載されたモータ３２から一定の力を出力してトレッドミル１１の動きを重たくし、また下り坂に差し掛かったと判断されれば、トレッドミルの動きを軽くすると言ったコントロールをする。この粘性コントロールの処理の詳細については後述する。
【００２５】
図５は、坂などの勾配のある道をロボット２０が歩行した際の当該ロボット２０にかかる力について説明するための図である。
【００２６】
図５において、傾斜角θの坂にロボット２０が差し掛かったとき、ロボット２０の質量をＭ、重力加速度をｇとすると、ロボット２０の後ろ向きにかかる力はＭ・ｇ・ｓｉｎθで表される。この場合、トレッドミル１１にはモータ３２によりＣ０・Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ（Ｃ０は定数）なる力が発生させられ、操作者の指に間接的にロボット２０にかかる力をフィードバックされる。すなわち、坂の勾配がきつくなれば（θが大きくなる）、トレッドミル１１のベルト３１を動かしにくくさせる力がモータ３２により発生させられ、また下り坂になれば（θが負の値）、トレッドミル１１のベルト３１を動かしやすくする力がモータ３２により発生させられる。なお、上記の力は、トレッドミル１１のベルト３１に指が接しているとき（トレッドミルに搭載のスイッチ３５が押されているとき）のみに発生する。また，上記Ｃ０・Ｍ・ｇ・ｓｉｎθの力をトレッドミル１１上に発生させるために、本実施例では、図６に示すような電気回路を用いる。
【００２７】
図６は、トレッドミル１１に力をフィードバックするためのモータ３２周辺の電気回路図である。同図において、この電気回路は、スイッチ３５に負荷となるモータ３２側の可変抵抗Ｒａ４０が接続され、このＲａ４０を変化させることで得られる可変抵抗値の出力を電圧変化（指令電圧）としてモータ３２に印加することでモータ３２の回転速度、すなわちトルク（Ｔ）制御を行なう。これにより、坂の傾斜角に応じたＣ０・Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ（Ｃ０は定数）なる力がモータ３２により発生させられるようになり、トレッドミル１１のベルト３１の粘性は傾斜角θの坂のロボット２０状態が反映されるようになる。
【００２８】
上記電気回路上のＲａは、次式（１）のようにして求められる。
【００２９】
【数１】
【００３０】
【数２】
Δｌ：トレッドミルの移動量
Ｃ０、Ｃ１：定数
また、トレッドミル１１に力を発生する方法として、図７に示すような方法もある。図７は、トレッドミル１１に力をフィードバックする他の方法を示す図である。
【００３１】
本方法は、同図に示すように、棒状のモジュール３５を使い、Ｆの力でトレッドミル１１を押さえつけることで、トレッドミルの粘性をコントロールする方法である。ここで、トレッドミル１１と棒状のモジュール３５との摩擦係数（物体の滑りやすさ、転がりやすさなど摩擦に対する性質を表す量）をμとすると、トレッドミルにμ・Ｆの力（＝摩擦力）が発生する。従って、μ・ＦがＣ０・Ｍ・ｇ・ｓｉｎθになるように、Ｆの値を変化させることで、Ｃ０・Ｍ・ｇ・ｓｉｎθ（Ｃ０は定数）なる力をトレッドミル１１に発生させることができる。
【００３２】
なお、トレッドミルに力をフィードバックする方法は、上記のような方法に限定されるものでなく、本発明を逸脱しない範囲で様々なフィードバック方法を適用することが可能である。
【００３３】
次に、図８を用いて、トレッドミル１１上における指の移動量とロボット２０の脚の送りとの関係について説明する。まず、左のトレッドミル（人差し指で操作）の移動量をΔｌｌとし、右のトレッドミル（中指で操作）の移動量をΔｌｒとし、ロボット１０の左右の脚の送りをそれぞれΔＬＬ、ΔＬＲとすると、Δｌｌ：Δｌｒ＝ΔＬＬ：ΔＬＲという関係が成り立つ。また、ロボット２０の両足間の距離をＤとする。
【００３４】
ここで、ロボット２０の最小回転半径をＲとしたとき、この半径を持つ円の曲率ρは次式（３）により得られる。
【００３５】
【数３】
【００３６】
次に、図１に示す遠隔操作システムにおいてロボットの下肢動作を遠隔操作装置により遠隔操作する場合の処理について、図９のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３７】
図９において、ロボット２０と遠隔操作装置１０は通信網１００を介して情報のやりとりを行なう。
【００３８】
遠隔操作装置１０のトレッドミル１１上で操作者の指が動かされる（Ｓ１）と、ベルト回転時の回転角の変化分に対して出力したパルス数がエンコーダ１４により計測され、その計測結果がＣＰＵ１９に送られる。ＣＰＵ１９は、エンコーダ１４から受け取った計測結果からトレッドミル１１の移動量を計算（Ｓ２）した後、トレッドミル１１の移動量をロボットの歩幅データに変換（Ｓ３）して、無線通信部１８に送る。無線通信部１８は、この歩幅データに符号化処理、変調処理、周波数変換処理等を施して通信網１００と接続される基地局（図示省略）に送信（Ｓ４）する。
【００３９】
上記のようにして遠隔操作装置１０より送信された歩幅データは、通信網１００を通じてロボット２０の無線通信部２３で受信される。ロボット２０の無線通信部２３は、遠隔操作装置１０から送信されてきた歩幅データの信号を受信した後、周波数変換、復調処理、復号処理等を施して下肢動作を司るロボット機構に出力する。その後、ロボット２０の脚部は歩幅データに基づいて制御（Ｓ５）される。
【００４０】
なお、上記実施例における遠隔操作装置１０によるロボット２０の遠隔操作は、ロボット２０に搭載されたＣＣＤカメラ（図示省略）から送られてきた映像をディスプレイ１６でモニタしながら操作するものとするが、ロボット２０と操作者が近距離の関係にあれば、ディスプレイ１６でロボット２０をモニタしなくても直接ロボットを見ながら操作することも可能である。
【００４１】
また、上記実施例では、トレッドミル１１の移動量からロボットの歩幅に変換する計算を遠隔操作装置１０内のＣＰＵ１９が担っていたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、遠隔操作装置１０では、トレッドミル１１の移動量のデータ送信のみを担い、ロボット２０内部のＣＰＵ２２がトレッドミル１１の移動量からロボットの歩幅に変換する計算を行なってもよい。
【００４２】
次に、ロボット２０に搭載された傾斜センサ２１から得られた情報からトレッドミル１１の動きの粘性をコントロールするまでの処理の流れを図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
図１０において、ロボット２０に搭載された傾斜センサ２１で検出されたロボット２０の傾き角度（Ｓ１１）の情報がロボット脚部の状態としてＣＰＵ２２に送られると、ＣＰＵ２２は、その傾斜角情報を元にしてロボットの力学的状態を計算（ロボットの状態が上り坂又は下り坂のいずれにかかっているかを力学的に計算）する（Ｓ１２）とともに、脚部にかかる力の大きさを計算する（Ｓ１３）。
ＣＰＵ２２での計算結果は、無線通信部２３に送られ、符号化処理、変調処理、周波数変換処理等が施された後、力覚データとして通信網１００と接続される基地局（図示省略）へと送信（Ｓ１４）される。
【００４４】
上記のようにしてロボット２０より送信された力覚データは、遠隔操作装置１０の無線通信部１８で受信される。無線通信部１８は、受信した力覚データの信号を周波数変換、復調処理、復号処理を施した後、ＣＰＵ１９を介してトレッドミル１１のモータ３２に出力（Ｓ１５）する。トレッドミル１１のモータ３２は、ＣＰＵ１９からの指示に基づいて一定の力を出力する。これにより、トレッドミル１１のベルト３１は、上記ロボット２０の脚部にかかる力の大きさに相当する粘性をもって回転することとなり、操作者は、ロボット２０の歩行状態を体感しながらロボット２０の歩行を制御することができる。
【００４５】
また、上記実施例では、ロボット２０内のＣＰＵ２２がある傾斜角のときの脚部にかかる力の大きさの計算を担っていたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、ロボット２０では、傾斜センサの出力のみの送信を担い、遠隔操作装置１０内のＣＰＵ１９が傾斜センサ２１で検出された傾斜角での脚部にかかる力の大きさを計算する形態であってもよい。
【００４６】
（第二の実施形態）
上記第一の実施形態では、遠隔操作装置１０にトレッドミル１１を搭載した例を示したが、本発明の遠隔操作装置１０はこれに限定されるものではない。例えば、トレッドミル１１の替わりに図１１に示すような左右一対のローラ（例：マウスに装着されるホイール等）５０を搭載し、それを用いて二足歩行ロボットを遠隔操作する形態であってもよい。例えば、図１０の左側が示すような左右のローラを両手の親指で操作する形態や、同図の右側が示すような片手で操作可能なように左右のローラの間隔を片手で操作可能な程度の間隔に搭載し、右手（利き手）の親指のみで操作する形態を適用することができる。
【００４７】
また、上記のようなローラ５０以外にポータブルオーディオの音量調整等に用いられる歯車機構を左右それぞれに備える形態であってもよい。
【００４８】
これまで説明してきた上記遠隔操作装置１０は、通信網１００、例えば、移動通信網と接続可能な携帯型の移動端末（例：携帯電話等）、ノートパソコン、ＰＤＡなどモビリティのある端末を用いることができる。また、上記通信網は、移動通信網以外に公衆網、無線ＬＡＮ網、ＩＰ網等のいずれであってもかまわない。その場合、該当する網にアクセス可能な無線通信インターフェースの機能が上記のような携帯型の移動端末に備えられればよい。
【００４９】
上述したように、本実施形態によれば、携帯型の遠隔操作装置１０上に左右一対のトレッドミル１１を装備し、トレッドミル１１のベルト３１に指を接触させて回転させることで人間の歩行を模擬した形でロボット２０の歩行を遠隔操作できる。これにより、ロボット２０の動きを直感的に認識しながら操作できるようになり、かつ、操作システムを小型化することが可能である。
【００５０】
また、ロボット２０の脚部にかかる力をトレッドミル１１にフィードバックすることで、ディスプレイから得られる視覚情報では、得ることが困難であったロボット２０の力学的状態（上り坂，下り坂）をリアルに認識することが可能になる。
【００５１】
さらに、上記のようなロボット２０の遠隔操作を通信網１００、例えば、移動通信網を介して行なうことで、リアルタイムでの遠隔操作が可能になるとともに、遠隔操作装置２０のローミングが可能になるので、ロボット２０の行動範囲が制限されず、移動通信網の利用圏内であればどこまででも自由に遠隔操作することができる。
【００５２】
上記例において、上記遠隔操作装置１０の無線通信部１８の無線通信機能がロボット遠隔操作手段、トレッドミル１１内のモータ３２が粘性調整手段に、ディスプレイ１６が表示手段に対応する。また、上記ロボット２０の無線通信部２３の無線通信機能が制御データ受信手段、力覚データ送信手段に、ＣＰＵ２２の脚部動作指令生成機能が下肢動作制御手段に対応する。
【００５３】
【発明の効果】
以上、説明したように、本願発明によれば、携帯型の遠隔操作装置上に左右一対のトレッドミルを装備し、トレッドミルのベルトに指を接触させて回転させることで人間の歩行を模擬した形で二足歩行ロボットの歩行を遠隔操作できる。これにより、二足歩行のロボットの動きを直感的に認識しながら操作できるようになり、かつ、操作システムを小型化することが可能である。
【００５４】
また、二足歩行のロボットの脚部にかかる力をトレッドミルにフィードバックすることで、ディスプレイから得られる視覚情報では、得ることが困難であった二足歩行ロボットの力学的状態（上り坂，下り坂）をリアルに認識することが可能になる。
【００５５】
さらに、上記のような二足歩行ロボットの遠隔操作を通信網、例えば、移動通信網を介して行なうことで、リアルタイムでの遠隔操作が可能になるとともに、遠隔操作装置のローミングが可能になるので、二足歩行ロボットの行動範囲が制限されず、移動通信網の利用圏内であればどこまででも自由に遠隔操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る二足歩行ロボットの遠隔操作システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示す遠隔操作装置の外観図である。
【図３】遠隔操作装置の操作方法イメージ図である。
【図４】トレッドミルの構造を示す図である。
【図５】坂道においてロボットにかかる力を示す概略図である。
【図６】トレッドミルに力をフィードバックするためのモータ周辺の電気回路図である。
【図７】トレッドミルに力をフィードバックする他の方法を示す図である。
【図８】トレッドミル移動量と二足歩行ロボットの足の送りの関係を示す図である。
【図９】図１に示す遠隔操作システムにおいてロボットの下肢動作を遠隔操作装置により遠隔操作する場合の処理 を示すフローチャートである。
【図１０】ロボットに搭載された傾斜センサから得られた情報トレッドミルの動きの粘性をコントロールするまでの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】ローラ搭載の遠隔操作装置の概略図である。
【符号の説明】
１０ 遠隔操作装置
１１ トレッドミル
１２ サーボ制御部
１３ Ｄ／Ａ
１４ エンコーダ
１５ カウンタ
１６ ディスプレイ
１７ 操作部
１８、２３ 無線通信部
１９、２２ ＣＰＵ
２０ 二足歩行ロボット
２１ 傾斜センサ
３１ ベルト
３２ モータ
３３、５０ ローラ
３５ スイッチ
４０ 可変抵抗
４１ 電源
１００ 通信網
Claims (15)
- 二足歩行ロボットを遠隔操作する遠隔操作装置と、前記遠隔操作装置からのデータに基づいて制御される二足歩行ロボットとを有するロボット遠隔操作システムであって、
前記遠隔操作装置と前記二足歩行ロボットとが通信網を介して接続され、
前記遠隔操作装置は、前記二足歩行ロボットの左右の脚部をそれぞれ移動させるための動力を与える左右一対の機械的回転機構と、
前記左右一対の機械的回転機構の操作によって得られる左右それぞれの機械的回転機構の移動量に相当するデータを前記二足歩行ロボットの制御データとして前記二足歩行ロボットに送信するロボット遠隔操作手段とを備え、
前記二足歩行ロボットは、前記遠隔操作装置から送信されてくる前記制御データを受信する制御データ受信手段と、前記制御データを処理して直進移動又は後進移動を行なう下肢動作制御手段とを備えたことを特徴とするロボット遠隔操作システム。 - 請求項１記載のロボット遠隔操作システムであって、
前記ロボット遠隔操作手段は、前記制御データに含まれる前記左右それぞれの機械的回転機構の移動量に基づいて、左右両脚部の駆動動作を行なわせて歩幅を制御することを特徴とするロボット遠隔操作システム。 - 請求項１又は２記載のロボット遠隔操作システムであって、
前記ロボット遠隔操作手段は、前記制御データに含まれる前記左右それぞれの機械的回転機構の移動量の関係に基づいて、左右両脚部の駆動動作を行なわせて左方又は右方への旋回動作を行なわせることを特徴とするロボット遠隔操作システム。 - 請求項１乃至３いずれか記載のロボット遠隔操作システムであって、
前記二足歩行ロボットは、傾斜センサと、
その傾斜センサで検出された情報により該二足歩行ロボットの脚部にかかる力を算出し、その算出結果を示すデータを力覚データとして前記遠隔操作装置に送信する力覚データ送信手段とを備え、
前記遠隔操作装置は、前記力覚データ送信手段から送信されてきた力覚データに基づいて、前記左右それぞれの機械的回転機構を一定方向に回転駆動させるモータの出力を制御して該左右それぞれの機械的回転機構の滑り具合を調整する粘性調整手段を備えたことを特徴とするロボット遠隔操作システム。 - 請求項１乃至４いずれか記載のロボット遠隔操作システムであって、
前記遠隔操作装置は、前記左右それぞれの機械的回転機構として回転ベルト機構を搭載したトレッドミル又はローラ機構を備えたことを特徴とするロボット遠隔操作システム。 - 請求項１乃至５いずれか記載のロボット遠隔操作システムであって、
前記遠隔操作装置は、前記二足歩行ロボットに搭載された撮影装置の出力である映像信号を受信してモニタ画面に表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とするロボット遠隔操作システム。 - 請求項１乃至５いずれか記載のロボット遠隔操作システムであって、
前記通信網は、公衆網、移動通信網、無線ＬＡＮ網、ＩＰ網の少なくとも１つであることを特徴とするロボット遠隔操作システム。 - 二足歩行ロボットを遠隔操作する遠隔操作装置であって、
前記二足歩行ロボットと通信網を介して接続され、
前記二足歩行ロボットの左右の脚部をそれぞれ移動させるための動力を与える左右一対の機械的回転機構と、
前記左右一対の機械的回転機構の操作によって得られる左右それぞれの機械的回転機構の移動量に相当するデータを前記二足歩行ロボットの制御データとして前記二足歩行ロボットに送信するロボット遠隔操作手段とを備えたことを特徴とする遠隔操作装置。 - 請求項８記載の遠隔操作装置であって、
前記ロボット遠隔操作手段は、前記制御データに含まれる前記左右それぞれの機械的回転機構の移動量に基づいて、左右両脚部の駆動動作を行なわせて歩幅を制御することを特徴とする遠隔操作装置。 - 請求項８又は９記載の遠隔操作装置であって、
前記ロボット遠隔操作手段は、前記制御データに含まれる前記左右それぞれの機械的回転機構の移動量の関係に基づいて、左右両脚部の駆動動作を行なわせて左方又は右方への旋回動作を行なわせることを特徴とする遠隔操作装置。 - 請求項８乃至１０いずれか記載の遠隔操作装置であって、
前記二足歩行ロボットに備えられた傾斜センサで検出された情報により求められる該二足歩行ロボットの脚部にかかる力を示す力覚データを通信網を通じて該二足歩行ロボットから受信した際に、受信した前記力覚データに基づいて、前記左右それぞれの機械的回転機構を一定方向に回転駆動させるモータの出力を制御して該左右それぞれの機械的回転機構の滑り具合を調整する粘性調整手段を備えたことを特徴とする遠隔操作装置。 - 請求項８乃至１１いずれか記載の遠隔操作装置であって、
前記左右それぞれの機械的回転機構として回転ベルト機構を搭載したトレッドミル又はローラ機構を備えた遠隔操作装置。 - 請求項８乃至１２いずれか記載の遠隔操作装置であって、
前記二足歩行ロボットに搭載された撮影装置の出力である映像信号を受信してモニタ画面に表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする遠隔操作装置。 - 請求項８乃至１３いずれか記載の遠隔操作装置が所定の通信網にアクセス可能な携帯電話、デスクトップの通信端末、ノートパソコン、携帯情報端末の少なくとも１つであることを特徴とする遠隔操作装置。
- 二足歩行ロボットを遠隔操作する遠隔操作装置と、前記遠隔操作装置からのデータに基づいて制御される二足歩行ロボットとを有するロボット遠隔操作システムにおけるロボット遠隔操作方法であって、
前記遠隔操作装置と前記二足歩行ロボットとが通信網を介して接続され、
前記遠隔操作装置は、前記二足歩行ロボットの左右の脚部をそれぞれ移動させるための動力を与える左右一対の機械的回転機構を備え、
前記左右一対の機械的回転機構の操作によって得られる左右それぞれの機械的回転機構の移動量に相当するデータを前記二足歩行ロボットの制御データとして前記二足歩行ロボットに送信し、
前記二足歩行ロボットは、前記遠隔操作装置から送信されてくる前記制御データを受信し、
前記制御データを処理して直進移動又は後進移動を行なうことを特徴とするロボット遠隔操作方法。
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