JP2004174681A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】人が持ち運んだり車に搭載したりできる、小型・軽量でゼスチャー動作可能な、親近感のあるロボットを提供する。
【解決手段】脚リンク１と、胴リンク２と、上記脚リンクと上記胴リンクを互いに回転可能に結合する回転関節部３と、上記脚リンク又は上記胴リンクいずれかの鉛直方向に対する傾斜角度を検出する角度検出装置２０３と、上記リンク間の上記回転関節部の関節角を検出する関節角検出手段２０２と、上記回転関節部の回転角と鉛直方向に対する角度の値から姿勢を決定する制御演算手段２０１と上記制御演算手段からの指令によって上記回転関節部を駆動する関節駆動装置４とを備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、倒立振子に構成されたロボットに関し、具体的にはロボットの姿勢制御方法と人とのコミュニケーションを実施することができるロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
倒立振子に構成されたロボットとして、特開平６−９５７０４号公報に記載のものと、特表２００２−５００１１３号公報に記載のものが知られている。構成を図１８，図１９に示す。
【０００３】
図１８の従来例では、台１０１に支点１０２を介して結合され倒立する倒立振子１０３において、台１０１がローラ１０４，１０５間のベルト１０６に固定されて、ベルト１０６を回転させるプーリー１０４と１０５のうちのプーリー１０５がモータ１０７によりベルト１０６が回転駆動制御されることにより、台１０１の位置が制御され、転倒しようとする倒立振子１０３の転倒方向と同じ方向に台１０１が移動することにより、転倒を防止し倒立姿勢を保つようにしている。
【０００４】
一方、図１９の従来例では、一つの支持脚１１１と、支持脚に結合された上部本体１１２から一脚ロボットが構成されており、上部本体１１２の内部において、ロータ軸１１３を中心として回転体１１４が回転し、その上部本体１１２が平衡でない２つの軸１１５，１１６を中心として支持脚１１１に結合されている。そして、２つの軸１１５，１１６を回転させるアクチュエータ１１９，１２０が取り付けられている。バランスを計測するセンサ１１７，１１８の信号を用いて、アクチュエータ１１９，１２０を駆動し、２軸１１５、１１６を回転させる。２軸１１５、１１６が回転することで、コマのように姿勢を維持しようとする回転体１１４からの反力を受けて、一脚ロボットの崩れた姿勢を回復することができる（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特許公開平６−９５７０４号公報
【特許文献２】
特表２００２−５００１１３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、携帯電話などの情報端末が一人一台程度に普及した現在、単なる情報端末機能だけではなく、親近感がもてるパートナーとしての機能の実現も要望されるようになってきた。これは、情報端末が小型で持ち運び可能な親近感のあるロボットに進化することを意味している。そして、親近感実現のために、ロボットは言語によるコミュニケーションだけでなく、擬人化可能な非言語コミュニケーション手段（ゼスチャー）を持つことが望ましい。
【０００７】
ここで、近年盛んに開発されているヒューマノイド型ロボットを見てみると、二足歩行や手足の動作などを用いて、有効なゼスチャー動作が可能である。しかし、移動とバランスの両方を実現するために多くのアクチュエータが必要である。そのため、アクチュエータ数増大のために、重くなってしまい、小型化や持ち運びは困難となっている。
【０００８】
そこで、本発明者は、最小限のアクチュエータ数で姿勢制御とゼスチャーを達成するために倒立振子の機構に着目する。倒立振子は一般的に劣駆動機構と呼ばれ、運動自由度数よりもアクチュエータの数を少なくできるという特徴がある。
【０００９】
ところが、図１８に示した倒立振子は、バランスを保つために水平方向に大きく移動できる機構を必要とする。このため、ベース面が非常に大きくなり、小型化が難しいという課題がある。
【００１０】
また、図１９に示す倒立振子は、バランスを保つためにコマの機能をもつ回転体の質量を大きくする必要があり、軽量化が難しいという課題がある。
【００１１】
さらに、上記２つの従来例では、バランスを保つ機能に重点がおかれており、擬人的なゼスチャー動作を実現できる構成となっていない。
【００１２】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、人が持ち運んだり車に搭載したりできる、小型・軽量でゼスチャー動作可能な、親近感のあるロボットを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１４】
本発明の第１態様によれば、脚リンクと、
胴リンクと、
上記脚リンクと上記胴リンクを互いに回転可能に結合する回転関節部と、
上記脚リンク又は上記胴リンクいずれかの鉛直方向に対する傾斜角度を検出する鉛直角度検出装置と、
上記リンク間の上記回転関節部の関節角を検出する関節角検出手段と、
上記回転関節部の回転角と鉛直方向に対する角度の値から姿勢を決定する制御演算手段と、
上記制御演算手段からの指令によって上記回転関節部を駆動する関節駆動装置とを備えたことを特徴とするロボットを提供する。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、上記脚リンクの先端が、ロボット配置面に対して支持可能な足部品に、回転ジョイントを介して連結されている第１の態様に記載のロボットを提供する。
【００１６】
本発明の第３態様によれば、上記足部品が、ロボット配置面に対して着脱可能な着脱機構を有している第２の態様に記載のロボットを提供する。
【００１７】
本発明の第４態様によれば、上記足部品が、ロボット配置面を把持できる把持機構を有する第２の態様に記載のロボットを提供する。
【００１８】
本発明の第５態様によれば、上記脚リンクの先端が、ロボット配置面に固定された回転ジョイントに連結されて上記脚リンクが上記ロボット配置面に対して回転可能に支持される第１の態様に記載のロボットを提供する。
【００１９】
本発明の第６態様によれば、上記脚リンクの先端に転がり機構を有し、ロボット配置面に対して転がり接触で接している第１の態様に記載のロボットを提供する。
【００２０】
本発明の第７態様によれば、上記脚リンクの先端が、ロボット配置面に対して支持可能な足部品に、回転ジョイントを介して連結されており、上記足部品の上記回転ジョイントの回転角センサ又は角速度センサが、上記脚リンクの鉛直方向に対する角度の上記鉛直検出装置である第１の態様に記載のロボットを提供する。
【００２１】
本発明の第８態様によれば、上記脚リンクの先端が、ロボット配置面に固定された回転ジョイントに連結されており、上記ロボット配置面の上記回転ジョイントの回転角センサ又は角速度センサが、上記脚リンクの鉛直方向に対する角度の上記鉛直角度検出装置である第１の態様に記載のロボットを提供する。
【００２２】
本発明の第９態様によれば、上記鉛直方向に対する鉛直角度検出装置が、上記脚リンク又は上記胴リンクに取り付けられた角速度センサであり、上記角速度センサによって、同角速度センサを取り付けられたリンクの鉛直方向に対する角度を検出する第１〜６のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００２３】
本発明の第１０態様によれば、上記回転関節部の上記関節角検出手段が、上記回転関節部の回転角センサ又は角速度センサである第１〜９のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００２４】
本発明の第１１態様によれば、上記脚リンクの先端が、ロボット配置面に対して支持可能な足部品に、回転ジョイントを介して連結されており、上記足部品の上記回転ジョイントの回転角センサ又は角速度センサが、上記脚リンクの鉛直方向に対する上記鉛直角度検出装置であり、上記足部品の上記回転角センサ又は上記角速度センサからの信号と、上記胴リンクに取り付けられた角速度センサの信号とによる演算によって、上記回転関節部の関節角が求められる第１の態様に記載のロボットを提供する。
【００２５】
本発明の第１２態様によれば、上記脚リンクの先端が、ロボット配置面に固定された回転ジョイントに連結されており、上記回転ジョイントの回転角センサ又は角速度センサが、上記脚リンクの鉛直方向に対する上記鉛直角度検出装置であり、上記回転角センサ又は上記角速度センサからの信号と、上記胴リンクに取り付けられた角速度センサの信号とによる演算によって、上記回転関節部の関節角が求められる第１の態様に記載のロボットを提供する。
【００２６】
本発明の第１３態様によれば、上記回転関節部の上記関節角検出手段は、上記脚リンクに取り付けられたセンサからの信号と上記胴リンクに取り付けられた角速度センサからの信号とによる演算によって、上記回転関節部の関節角を求める第１〜９のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００２７】
本発明の第１４態様によれば、上記関節駆動装置が、上記回転関節部を回転させるモータである第１〜１３のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００２８】
本発明の第１５態様によれば、上記関節駆動装置が、モータであり、上記モータの回転駆動力を減速機を介して上記回転関節部に伝えて上記回転関節部を駆動する第１〜１３のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００２９】
本発明の第１６態様によれば、上記脚リンク又は上記胴リンクに、音声入力装置又は音声発生装置又はそれらの両方を取り付けて、音声入力又は音声発生に基づく聴覚を介したコミュニケーションを行なう第１〜１５のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００３０】
本発明の第１７態様によれば、上記脚リンク又は上記胴リンクに、画像入力装置又は画像表示装置又はそれらの両方を取り付けて、画像入力又は画像表示に基づく視覚を介したコミュニケーションを行なう第１〜１５のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００３１】
本発明の第１８態様によれば、上記脚リンク又は上記胴リンクに、音声入力装置と又は音声発生装置又はそれらの両方を取り付け、また、画像入力装置又は画像表示装置又はそれらの両方を取り付けることにより、音声入力又は音声発生に基づく聴覚と画像入力又は画像表示に基づく視覚とを介したコミュニケーションを行なう第１〜１５のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００３２】
本発明の第１９態様によれば、上記関節角検出手段及び上記鉛直角度検出装置からの検出結果に基づき上記制御演算手段により上記関節駆動装置を駆動させて動作制御することによる姿勢制御を行って、非言語的なコミュニケーションを行なう第１〜１８のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００３３】
本発明の第２０態様によれば、人間の体に装着した状態で、上記関節角検出手段及び上記鉛直角度検出装置からの検出結果に基づき上記制御演算手段により上記関節駆動装置を駆動させて動作制御することによる姿勢制御を行う第１〜１８のいずれか１つの態様に記載のロボットを提供する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
図１に、本発明の第１の実施形態にかかるロボットの基本構成図を示す。ロボットは、脚リンク１と胴リンク２を有し、その間が回転関節部３で結合されている。そして、回転関節部３を駆動するための関節駆動装置４を有している。関節駆動装置４の一例としては、モータである。この関節駆動装置４を駆動することで、脚リンク１と胴リンク２の間の回転角を変化させ、脚リンク１と胴リンク２の相対姿勢を制御することができる。
【００３６】
単にロボットを、平坦な面に取付ける場合には、図１（Ａ）に示すようにロボット配置面５に置くことができる。その際には、ロボットの一部、具体的には脚リンク１の一面がロボット配置面５に接して置かれている状態となる。置かれている時の、脚リンク１と胴リンク２の相対姿勢は任意とする。一例として、図１（Ａ）では折り畳み姿勢となっている。しかし、立脚姿勢で姿勢制御をする場合には、図１（Ｂ）のように、ロボット配置面５に対して、脚リンク１の一部分、主として回転関節部３と反対側の端部を接触させる。このとき、ロボット配置面５と脚リンク１との接触部分の摩擦力を利用することで、脚リンク１とロボット配置面５と脚リンク１との接触部分との相対速度を低く抑えて又は０にして、すべり等が少ない形で保持できる。ロボット配置面５と脚リンク１との接触部分との間で摩擦力を発生させるために、脚リンク１の取付部又はロボット配置面５の脚リンク接触部分にゴム等の摩擦力のある部材を設けていてもよい。このとき、脚リンク１の取付部の形状は、先端が三角柱の頂点形状での点接触や、曲面の一部が接する線接触、平面や曲面で接する面接触で構成される。この取付部に接触センサを配置して、どの部分で接しているかを検出してもよい。ロボットの立脚姿勢は、まっすぐ直立している状態だけでなく、「く」の字型の様々な姿勢、例えば、図１（Ｂ）に示されるように、実線で示される基準姿勢（立脚状態の姿勢）と、これに対して、点線で示される「く」の字型の屈曲姿勢、一点鎖線で示される逆「く」の字型の屈曲姿勢をとり、置かれている状態から立脚状態の姿勢まで変化できる。
【００３７】
図２（Ａ）〜（Ｄ）に脚リンク１の様々な例を示す。図１においては脚リンク１が直接、ロボット配置面５に接触を行う方式で配置されているが、脚リンク１とロボット配置面５の間を図２（Ａ）〜（Ｄ）に示される形態として取付けを行ってもよい。すなわち、図２の（Ａ），（Ｂ）では、脚リンク２の一端（図２では下端）に回転ジョイント６を介して足部品９を接続し、この足部品９をロボット配置面５に取付ける形態である。図２の（Ｃ）は、脚リンク１がロボット配置面５の凸部５Ｃに固定された回転ジョイント１０に連結される形態、図２の（Ｄ）は脚リンク２の先端に転がり機構１１を有し、ロボット配置面５に対して転がり接触で接している形態である。
【００３８】
以下、詳細に説明する。
【００３９】
図２（Ａ）は、足部品９による取付け方法の１形態として、足部品９の取付け部分に着脱機構７を有して、この着脱機構７によりロボットをロボット配置面５に対して着脱可能とする構成としたものである。図１に示される取付け方法では、ロボット配置面５の摩擦力が十分大きい場合等でないと、ロボットがロボット配置面５での取付け状態を保つことができない。そのため、ロボットをロボット配置面５に確実に固定する役割として、足部品９のロボット配置面５に接触する部分に着脱機構７を設ける。着脱機構７の一例としては、ロボット配置面５に磁石や電磁石を取り付け可能である場合用の、磁力、電磁力を用いた構成とする。また、ロボット配置面５が金属やプラスチックなどネジ加工が可能なものや、ロボット配置面５を挟み込み可能な場合は、ボルトとネジなどの締結要素を用いて着脱を行ってもよい。また、ロボット配置面５が滑らかな場合など吸着可能な場合は、吸盤などの吸着力を利用した構成としてもよい。また、ロボット配置面５がベニヤ板のように突き刺して固定できる材質のもの、又は衣類のように穴を開けることの可能な材質のものの場合は、画鋲や安全ピンなどロボット配置面５に穴を開けることによって固定する構成としてもよい。また、ロボット配置面５が粘着テープで接着できる材質の場合には、粘着テープのような粘着力を用いたものによる取付けとしてもよい。また、衣服に使われるようなボタン・ホックのように引っ掛けやはめ込み力によって固定するもの、ファスナーやマジックテープ（登録商標）のような面ファスナーをロボット配置面５に取り付け可能であれば、その構成としてもよい。また、ロボット配置面５に磁石や電磁石を取り付け可能である場合は、磁力、電磁力を用いた構成としてもよい。また、ロボット配置面５の表面の材質によっては、静電気力を用いたものとしてもよい。以上のように、取付けされるロボット配置面５の形状や材質に応じて着脱機構を選択する。また脚リンク１側とロボット配置面５側に、上記着脱機構を構成するための部材を必要に応じて取り付ける。この着脱機構を用いて、ロボット配置面５にロボットの足部品９を固定できる。
【００４０】
もう１つの足部品９による取付け方法の形態として図２（Ｂ）に示すように、足部品９の取付け部分に把持機構８を有する構成とする。ロボット配置面５の一部分例えば凸部５Ｂを把持機構８で挟むことによって把持を行う。ロボット配置面５に対する把持機構８は、洗濯バサミのようなバネ機構を利用したもの、モータを用いた開閉機構、油圧・空圧を用いた開閉機構、磁力・電磁力を用いた開閉機構、形状記憶合金を用いた開閉機構、人工筋肉を用いた開閉機構としてもよく、足部品９の一部を構成する。この把持機構８を用いて、ロボット配置面５にロボットの足部品９を固定できる。
【００４１】
図２の（Ｃ）には、脚リンク１が、ロボット配置面５の凸部５Ｃに固定された回転ジョイント１０に連結される形式を示す。すなわち、ロボット配置面５の凸部５Ｃに、脚リンク１を連結する回転ジョイント１０が固定されている。回転ジョイント１０の詳細を図３に示す。結合の方法は２つあり、まず、１つ目としては、図３（Ａ）のように、脚リンク１に回転軸１２が固定されて、ロボット配置面５の凸部５Ｃに、回転軸１２が着脱可能に嵌合可能な軸受けに相当する部品１３が取り付けられる方法がある。もう一つは、図３（Ｂ）のように、ロボット配置面５の凸部５Ｃに回転軸１２が固定されており、回転軸１２が着脱可能に嵌合可能な軸受けに相当する部品１３が脚リンク１に取り付けられている方法がある。以上の方法で、軸１２と軸受け部１３を結合させることで回転ジョイント１０を構成し、脚リンク１は、回転ジョイント１０を中心に回転することができる。この構成では、脚リンク１をロボット配置面５の凸部５Ｃに差し込むことで両者を結合することができるため、ロボット配置面５に対するロボットの着脱を容易に行える。
【００４２】
図２の（Ｄ）に脚リンク１の先端に、例えば回転自在な一対の車輪１１ａと、一対の車輪１１ａを回転可能に脚リンク１の先端に固定する固定軸１１ｂとより構成される転がり機構１１を有し、ロボット配置面５に対して転がり接触で接している形態を示す。本形態では、ロボット配置面５に対して平行な方向に力が発生した場合には、転がり機構１１の一対の車輪１１ａが回転してロボット配置面５に対して平行な方向にロボットが移動する。脚リンク１の下端が固定されている図２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に対して、可動な形式である。転がり接触機構１１によって、机の上や自動車のキャビネットなどの平面や曲面上に置いて、脚リンク１を前後方向移動とできるため、機構として、脚リンク１を移動させる姿勢制御方法が実現可能となる。
【００４３】
図２の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の方法では、回転ジョイント部６，１０が、図１に示す脚リンク１とロボット配置面５との接触と等価である。図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の機構を用いれば、図１のようにロボットをロボット配置面５に置くだけでなく、天井から吊り下げたり、壁面にくっつけたり、衣服の上に装着するなど、ロボット配置面５の状態、方向によって任意の取り付けを行うことができる。
【００４４】
次に、このロボットのセンサ配置と姿勢検出方法について、図４のセンサ配置図と図５のフローチャートを用いて説明する。
【００４５】
姿勢検出においては、脚リンク１又は胴リンク２のいずれかの軸（長手方向沿いの軸）の鉛直方向に対する傾斜角度検出と、リンク１，２間にある回転関節部３の関節角度検出の２つを実現すればよい。センサの種類と取り付ける位置を次に示す。
【００４６】
図１と図２（Ｄ）に示す構成の場合、ロボット配置面５の部分にはセンサを配置できないが、足部品９を持つ図２（Ａ），（Ｂ）の構成の場合は、図４（Ｂ）に示すように、脚リンク１と足部品９の間の回転ジョイント６に、回転角センサ１４、又は、角速度センサ１５を取り付けることができる。
【００４７】
また、図２（Ｃ）の構成の場合には、図４（Ｃ）に示すように、脚リンク１とロボット配置面５の間の回転ジョイント１０に、回転角センサ１４又は角速度センサ１５を取り付けることができる。
【００４８】
図４（Ａ）に示すように、脚リンク１と胴リンク２の間を連結する回転関節部３の部分にも、回転角センサ１４又は角速度センサ１５を取り付けることができる。
【００４９】
また、脚リンク１に角速度センサ１６を取り付けることができる。
【００５０】
また、胴リンク２にも同様に、角速度センサ１６を取り付けることができる。
【００５１】
上記の回転角センサ１４は、回転関節部３の回転軸そのものの回転角を検出できるセンサで、エンコーダ方式、ポテンショメータ式、レゾルバ式、又は、ゴニオメータ式としてもよい。また、上記の角速度センサ１５は、回転角センサ１４の回転角信号を変換・利用するほかに、タコジェネレータを用いてもよい。また、上記の角速度センサ１６は、コマジャイロ、振動ジャイロ、マイクロジャイロ、又は、光ジャイロなどのジャイロを使用してもよい。
【００５２】
次に、上記に示した取り付け可能なセンサのうち、機構や構成に応じて最小限必要なセンサを取り付け、図５のフローチャートで示すように、脚リンク１、胴リンク２の姿勢検出を行う。以下にその方法を示す。
【００５３】
まず、ステップＳ１において、足部品９が存在するか否かを判断する。判断の一例としては、足部品９をロボットに取付けられていることから、足部品９が存在すると判断する。又、別の判断例としては、足部品９が存在するときには、足部品存在信号が制御演算手段２０１に予め入力されており、その足部品存在信号の有無で制御演算手段２０１で自動的に判断される。
【００５４】
ステップＳ１において、足部品９が存在する場合には、ステップＳ２において、回転角センサ１４又は角速度センサ１５があるか否か判断する。判断の一例としては、回転角センサ１４又は角速度センサ１５が取付けられていることから、回転角センサ１４又は角速度センサ１５が存在すると判断する。又、別の判断例としては、回転角センサ１４又は角速度センサ１５があるときには、その存在信号が制御演算手段２０１に入力されており、その存在信号の有無で制御演算手段２０１で自動的に判断される。
【００５５】
ステップＳ２において、回転角センサ１４又は角速度センサ１５がある場合には、ステップＳ３において、ロボット配置面５との間での傾斜角度及び加速度を補助情報として必要に応じて外部より制御演算手段２０１に取り込み、取り込まれた補助情報と上記回転角センサ１４又は角速度センサ１５から入力されたセンサ信号（回転角信号又は角速度信号）の情報と併せて制御演算手段２０１で演算して、脚リンク１又は胴リンク２いずれかの軸の鉛直方向に対する角度を求める。すなわち、図４（Ｂ）に示すように回転ジョイント６に回転角センサ１４又は角速度センサ１５が取り付けられている場合は、その回転角センサ１４又は角速度センサ１５から出力されたセンサ信号（回転角信号又は角速度信号）を制御演算手段２０１へ入力する。そして、ロボット配置面５との間での傾斜角度及び加速度を補助情報として必要に応じて外部より制御演算手段２０１に取り込み、取り込まれた補助情報と上記回転角センサ１４又は角速度センサ１５から入力されたセンサ信号の情報と併せて制御演算手段２０１で演算して、脚リンク１又は胴リンク２いずれかの軸の鉛直方向に対する角度を求める。
【００５６】
また、ステップＳ１において、足部品９がないと判断される場合、及び、ステップＳ２において、回転角センサ１４又は角速度センサ１５がないと判断される場合には、ステップＳ５において、脚リンク１の取付部とロボット配置面５との間に回転ジョイント１０があるか否か判断される。判断の一例としては、脚リンク１の取付部とロボット配置面５との間に回転ジョイント１０があることから、脚リンク１の取付部とロボット配置面５との間に回転ジョイント１０があると判断する。又、別の判断例としては、回転ジョイントがあるときには、その存在信号が制御演算手段２０１に入力されており、その存在信号の有無で制御演算手段２０１で自動的に判断される。
【００５７】
ステップＳ５において、回転ジョイントがある場合、すなわち、図２（Ｃ）に示すように脚リンク１の取付部とロボット配置面５との間に回転ジョイント１０がある場合には、ステップＳ６において、回転角センサ１４又は角速度センサ１５があるか否か判断する。判断の一例としては、回転角センサ１４又は角速度センサ１５があることから、回転角センサ１４又は角速度センサ１５があると判断する。又、別の判断例としては、回転角センサ１４又は角速度センサ１５があるときには、その存在信号が制御演算手段２０１に入力されており、その存在信号の有無で制御演算手段２０１で自動的に判断される。
【００５８】
ステップＳ６において、ある場合、すなわち、図４（Ｃ）に示す回転角センサ１４又は角速度センサ１５を取り付けられている場合は、ステップＳ７において、その回転角センサ１４又は角速度センサ１５から出力されたセンサ信号（回転角信号又は角速度信号）を制御演算手段２０１へ入力して、ロボット配置面５との間での傾斜角度及び加速度を補助情報として必要に応じて外部より制御演算手段２０１に取り込み、取り込まれた補助情報と上記回転角センサ１４又は角速度センサ１５から入力されたセンサ信号の情報と併せて制御演算手段２０１で演算して、脚リンク１又は胴リンク２いずれかの軸の鉛直方向に対する角度を求める。
【００５９】
ステップＳ５において、脚リンク１の取付部とロボット配置面５との間に回転ジョイントがない場合、及び、ステップＳ６において、回転角センサ１４又は角速度センサ１５が存在しない場合には、ステップＳ８において、必ず、脚リンク１か胴リンク２のどちらかに角速度センサ１６が設けられているため、角速度センサ１６から出力されたセンサ信号（角速度信号）を制御演算手段２０１へ入力する。
【００６０】
そして、ステップＳ９において、ロボット配置面５との間での傾斜角度又は加速度を補助情報として必要に応じて外部より制御演算手段２０１に取り込み、上記補助情報と上記角速度センサ１６からの入力信号の情報と併せて制御演算手段２０１で演算して、脚リンク１又は胴リンク２いずれかの軸の鉛直方向に対する角度を求める。
【００６１】
この結果、ステップＳ３での演算、ステップＳ７での演算、又は、ステップＳ９での演算の結果、上記角度が求められたことになるため、ステップＳ４において、脚リンク１又は胴リンク２いずれかの軸の鉛直方向に対する角度を確定する。要するに、ここまでは、上記補助情報を必要に応じて使用して、センサからの入力信号の情報と併せて制御演算手段２０１で演算して、上記脚リンク１又は胴リンク２いずれかの軸の鉛直方向に対する角度を求める。ここで、例えば、演算の結果、求められた角度を、制御演算手段２０１に接続されたメモリに、現在の角度として、記憶させることもできる。
【００６２】
次に、回転関節部３の回転角度を検出するために以下の手順を行う。
【００６３】
ステップＳ１０において、回転関節部３に回転角センサ１４があるか否か判断される。判断の一例としては、回転関節部３に回転角センサ１４があることから、回転関節部３に回転角センサ１４があると判断する。又、別の判断例としては、回転関節部３に回転角センサ１４があるときには、その存在信号が制御演算手段２０１に入力されており、その存在信号の有無で制御演算手段２０１で自動的に判断される。
【００６４】
ステップＳ１０において、ある場合、すなわち、回転関節部３に回転角センサ１４又は角速度センサ１５が取付けられている場合には、ステップＳ１１において、回転関節部３の初期角度（例えば、図１（Ｂ）に示されるようなロボットの基準姿勢のときの回転関節部３の回転軸の角度）を補助情報として制御演算手段２０１に取り込み、上記回転角センサ１４又は角速度センサ１５からの入力信号（回転角信号）の回転角情報と上記補助情報とを基に制御演算手段２０１で演算して、回転関節部３の回転角を求めて、ステップＳ１２において、回転関節部３の回転角を確定する。
【００６５】
ステップＳ１０において、回転関節部３に回転角センサ１４又は角速度センサ１５が取付けられていない場合は、ステップＳ１３において、脚リンク１と胴リンク２とのうちのいずれか上述で鉛直方向に対する角度が確定していなかった方のリンクに取付けられている角速度センサからのセンサ信号（角速度信号）を制御演算手段２０１に入力する。ステップＳ１４において、当該リンクの初期角度を補助情報として制御演算手段２０１に取り込み、取り込まれた補助情報と最初に求めた脚リンク１又は胴リンク２いずれかの鉛直方向に対する角度情報とを用いて制御演算手段２０１で演算を行い、回転関節部３の回転角を求めて、ステップＳ１２において、回転関節部３の回転関節部３の回転角を確定する。この場合は、制御演算手段２０１が関節角検出手段２０２の役割を兼ねる。要するに、ここまでは、上記補助情報を必要に応じて使用して、センサからの入力信号の情報と併せて制御演算手段２０１で演算して、上記回転関節部３の回転角を求める。ここで、例えば、演算の結果、求められた回転角を、制御演算手段２０１に接続されたメモリに、現在の回転角として、記憶させることもできる。
【００６６】
図６に示すように、足部品９の回転角センサ１４又は角速度センサ１５、脚リンク１の取付部とロボット配置面５との間に回転ジョイント１０の回転角センサ１４又は角速度センサ１５、脚リンク１か胴リンク２のどちらかに角速度センサ１６より構成されて、回転関節部３の関節角を検出する関節角検出手段２０２によって求められた関節角度と、回転関節部３の回転角センサ１４又は角速度センサ１５、脚リンク１と胴リンク２とのうちのいずれか上述で鉛直方向に対する角度が確定していなかった方のリンクに取付けられている角速度センサより構成されて、胴リンク２又は脚リンク１の鉛直角度を検出する、胴リンク２又は脚リンク１の鉛直角度検出装置２０３によって求められた鉛直方向に対する角度とを制御演算手段２０１に入力し、制御演算手段２０１で姿勢生成のための回転関節部３の状態を決定し、姿勢を生成できるように関節駆動装置４を駆動する。
【００６７】
制御演算手段２０１におけるプログラムのアルゴリズムの一つとして、任意の姿勢角において部分線形化を行って、最適レギュレータ法によって求めた状態フィードバックゲインを用いて制御する方法を用いてもよい。そのブロック図を図７に示す。任意の姿勢角において部分線形化を行い、最適レギュレータ法を用いてフィードバックゲインＫを求めておき、ロボットシステム（センサ信号）から算出された関節ベクトルＹ（＝出力）との演算によって入力トルクＴを演算して、ロボットシステムに入力するものである。ここで、関節ベクトルＹはリンクの鉛直方向に対する角度と回転関節部３の角度とそれぞれの時間微分である角速度を要素とする関節ベクトルである。
【００６８】
関節駆動装置４は、モータであるとしてもよく、モータと駆動軸の間に減速機を設けていてもよい。モータを用いた駆動の具体例を図８に示す。図８（Ａ）は回転関節部３にエンコーダ付ギヤードモータを用いた構成を示す。１８はモータ、１７はモータ１８の回転軸に固定されたギヤとかみ合って回転駆動力を回転関節部３の回転軸部（例えば、胴リンク２側の軸受けで回転自在に支持されかつ脚リンク１と一体的に固定された回転軸部、又は、脚リンク１側の軸受けで回転自在に支持されかつ胴リンク２と一体的に固定された回転軸部）に伝える減速機などのギヤ部、１９はモータ１８の回転軸の回転角度を検出するエンコーダ部を示す。このように、回転関節部３の回転軸部にギヤードモータ１８を直結する以外にも、図８（Ｂ）のように胴リンク２内にモータ１８を取り付け、回転関節部３と歯車を介して連結されている構成、図８（Ｃ）のように脚リンク１内にモータ１８を取り付け、回転関節部３と歯車を介して連結されている構成である。ギヤ部１７は、モータ１８の出力トルクを減速してトルクを拡大し、モータ１８の回転軸と回転関節部３の回転軸とを連結する役割を有する。よって、モータ１８を正逆駆動させることにより、ギヤ部１７を介して、上記胴リンク２側の軸受けで回転自在に支持されかつ脚リンク１と一体的に固定された回転軸部を正逆回転させて、胴リンク２に対して脚リンク１を正逆回転させるか、又は、脚リンク１側の軸受けで回転自在に支持されかつ胴リンク２と一体的に固定された回転軸部を正逆回転させて、脚リンク１に対して胴リンク２を正逆回転させる。
【００６９】
なお、上記の回転ジョイント６又は回転ジョイント１０には、補助的なアクチュエータを用いてもよい。この補助的なアクチュエータは、姿勢制御を能動的に行う関節駆動装置４に比べて、姿勢制御を能動的に行うことのできない、力の弱いアクチュエータ又は応答の遅いアクチュエータとする。このように補助的なアクチュエータを用いる意味は、主に、姿勢制御は関節駆動装置４で行なう一方、補助的なアクチュエータで衝撃をやわらげたりするような補助的な役割を行なえる余地を残すためである。
【００７０】
さらに、本発明の他の実施形態として、人とのインターフェースとして、図９に示すように、マイクなどの音声入力装置２２とスピーカ・振動子などの音声発生装置２３とのいずれか一方又は両方を、ロボットの例えば胴リンク２の一方の面（図９では左側の表面）に設けて、聴覚を用いた、人とロボットのコミュニケーションを実現することができる。この場合、音声入力装置２２と音声発生装置２３の取り付け位置は、ロボット内部であればどの位置でもよく、音声入力装置２２又は音声発生装置２３の取付け場所は人とのコミュニケーション時に音声入力及び音声発生が可能で姿勢制御も可能な箇所とする。なお、図１４に示すように、音声入力装置２２又は音声発生装置２３は制御演算手段２０１に電気的に接続されている。
【００７１】
この音声によるコミュニケーションの具体例としては、図１０（Ａ）に示すように、人とロボットの間で「おはよう」と互いに挨拶をする場合、「おはよう」という人の音声がロボットの音声入力装置２２に入力されると、入力された音声が「おはよう」という音声であると制御演算手段２０１の認識部により認識したのち、制御演算手段２０１により、「おはようございます」という音声を音声発生装置２３から出力させることにより、上記挨拶を行うことができる。また、図１０（Ｂ）のように人が「今何時」いう問いに対して「１０時です」と応答する場合、「今何時」という音声が音声入力装置２２に入力されると、入力された音声が「今何時」という音声であると制御演算手段２０１の認識部により認識したのち、制御演算手段２０１内の現在時間演算部により求めたそのときの時間、例えば１０時のときは「１０時です」を音声で音声発生装置２３から出力させることにより、上記応答を行うことができる。また、逆に、図１０（Ｃ）のように「寝る時間です」と何らかの事象を知らせる場合、予めセットされた寝る時間が来ると、制御演算手段２０１により、そのときの時間を音声で音声発生装置２３から出力させるさせることにより、上記寝る時間という事象を知らせることができる。
【００７２】
また、本発明のさらに別の実施形態として、人とのインターフェースとして、図９の液晶表示パネル、ＥＬディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネル、ブラウン管をはじめとするディスプレイなどの画像表示装置２１と、カメラ又はＣＭＯＳなどの画像入力装置２０とのいずれか一方又は両方をロボットに設けて、視覚を用いた、人とのコミュニケーションを実現することができる。この場合、画像表示装置２１又は画像入力装置２０のロボットに対する取り付け位置は、ロボット内部であればどの位置でもよく、取付け場所は人とのコミュニケーション時に画像入力、画像表示が可能で姿勢制御も可能な箇所とする。なお、図１４に示すように、画像表示装置２１又は画像入力装置２０は制御演算手段２０１に電気的に接続されている。
【００７３】
具体例としては、図１１（Ａ）のように、画像入力装置２０及び画像表示装置２１をロボットの例えば胴リンク２の一方の面（図１１（Ａ）では左側の表面）に取り付け、画像表示装置２１に表示された文字で時刻などの情報を、ロボットを見る人に知らせたりすることができる。例えば、先の実施形態において、「１０時です」を音声で音声発生装置２３から出力する代わりに、「１０時００分」と画像表示装置２１に、制御演算手段２０１の制御によって、表示することができる。
【００７４】
また、図１１（Ｂ）のように、制御演算手段２０１の制御によって、画像表示装置２１に笑顔の画像を表示することにより、画像でロボットの感情を表現することもできる。また、図１１（Ｃ）のように、紙に書いた数式を画像入力で画像入力装置２０から制御演算手段２０１に入力して、制御演算手段２０１の制御により画像表示装置２１で「２」と表示させることにより、上記数式に応答する場合が考えられる。
【００７５】
また、本発明のさらに別の実施形態として、上記聴覚を用いたコミュニケーションと、視覚を用いた人とのコミュニケーションとの両方の機能を有した構成とすることによって、視覚と聴覚を融合したコミュニケーションが可能となる。具体例として、図１２のように、車の画像を画像入力装置２０から制御演算手段２０１に入力して、制御演算手段２０１の制御によって、音声発生装置２３からの出力により、人に「車が来ています」と知らせるなど、画像入力装置２０で入力した情報を音声発生装置２３から音声で人に伝えるということができる。
【００７６】
上記様々な実施形態のロボットの姿勢は、単純に鉛直上向きへの直立姿勢のみならず傾いた状態、左右に振動している状態、ロボット配置面５に寝ている状態などさまざまな状態を取ることが可能である。図１（Ａ）のように、ロボット配置面５にロボットが寝ている状態から、図１（Ｂ）のように起き上がるような状態まで、リンク１，２間の回転関節部３を関節駆動装置４で駆動することによって可能となる。そして、ロボットの状態や回りの環境、シチュエーションに応じて姿勢を変化することによって、ロボットによる一種の非言語的なコミュニケーション（ゼスチャー）が実現できる。例えば、関節角検出手段２０２及び鉛直角度検出装置２０３からの検出結果に基づき制御演算手段２０１により関節駆動装置４を適宜駆動させて動作制御することにより、図１３に示すように、左右に胴リンク２が振動するような動作を行うことで、すなわち、実線で示される基準姿勢に対して、一点鎖線で示すように右側に傾斜した右側屈曲姿勢と、点線で示すよう左側に傾斜した左側屈曲姿勢との間で、脚リンク１に対して胴リンク２を回転させることで、人が手を振っている動作を連想させ、「さよなら」というゼスチャーを実現できる。
【００７７】
図１４に示すように、上記の画像入力装置２０及び音声入力装置２２による信号は、それぞれ、制御演算手段２０１へ入力されて、制御演算手段２０１の制御によって、必要に応じて姿勢を決定する要素となる。具体的には、図１５のように、人からの「こんにちは」という音声に応じて、伸びた状態から回転関節部３を折り曲げてお辞儀の形をすることでより動作に意味を持たせることができる。すなわち、人からの「こんにちは」という音声が音声入力装置２２から制御演算手段２０１へ入力されると、制御演算手段２０１の制御によって、関節駆動装置４が駆動されて、回転関節部３及び回転ジョイント６周りに、脚リンク１と胴リンク２とが実線で示される基準姿勢から点線で示される「く」の字型の屈曲姿勢まで動くようにして、「こんにちは」のお辞儀動作を行わせる。このとき、制御演算手段２０１の制御によって、音声発生装置２３から、お辞儀と連動して「こんにちは」と音声を発生することで、ゼスチャーを伴う、よりわかりやすいコミュニケーションを実現できる。ここで、胴リンク２を回転する反力で脚リンク１にも力が働いて軸である回転ジョイント６を中心に、胴リンク２と脚リンク１とが動くことにより、脚リンク１は、回転ジョイント６周りに、関節駆動装置４の駆動だけで回転できることになる。
【００７８】
上記様々な実施形態で説明したように、上記ロボットは、机や台座や車などのキャビネットなどに置かれて上記様々な姿勢制御を行う場合や、図１６に符号２４で示すように人の体の一部分に上記ロボット２４を装着して姿勢制御を行うことができる。後者の場合の上記ロボット２４の装着方法は、図２に示すようなさまざまな方法を用いる。取付け方法は、ロボット配置面５としての人の皮膚や衣服に、直接、上記ロボット２４を取付ける場合や、取り付け専用の冶具を人が装着することで、上記ロボット２４の装着が可能となる。特に、人の体に装着する中で図１７に示すように人の肩の上にロボット２４が乗る形式は、ロボット２４が顔のそばにあるため、身近なロボットとして人は感覚的に認識できる。特に、耳の近くでの聴覚を用いたコミュニケーションや、目の前での視覚を用いたコミュニケーションにより、ロボット２４をより身近に感じることができる。また、このようにロボット２４が人に取付けしている場合には、ロボット２４の動作によってロボット配置面５にかかる力によって人がロボット２４の存在を感じることができ、その力の強弱で人に対するコミュニケーションを図れる。
【００７９】
このようなゼスチャーとして、例えば携帯電話のような機器において、着信時にロボット２４が起き上がって着信を知らせたり、人の肩などにロボット２４が乗るように装着されて、ロボット２４のゼスチャーと視覚・聴覚コミュニケーションの各機能を用いて、ロボット２４が盲導犬の役割を演じたりすることができる。具体的には、図１４において、制御演算手段２０１に対して外部から着信した旨の信号が入力されることにより、制御演算手段２０１の制御によって、関節駆動装置４を駆動してロボット２４の姿勢を制御する。又、制御演算手段２０１に対して、外部、又は、画像入力装置２０、又は、音声入力装置２２からの入力に基づき、制御演算手段２０１の制御によって、関節駆動装置４、画像表示装置２１、及び、音声発生装置２３を、適宜、駆動してロボット２４の姿勢を制御する。
【００８０】
上記実施形態によれば、鉛直角度検出装置２０３と関節角検出手段２０２との検出結果に基づき制御演算手段２０１で演算制御して関節駆動装置４を駆動させることにより、回転関節部３回りに脚リンク１と上記胴リンク２を互いに回転させて、脚リンク１と上記胴リンク２とで様々な姿勢を表現することができる。この結果、少ない関節駆動装置４で駆動できる小型で軽量のロボットを実現することができ、人が持ち運んだり車に搭載したりできる、小型・軽量でゼスチャー動作可能な、親近感のあるロボットを実現することができる。そして、画像入力装置２０又は音声入力装置２２などの外部装置からの入力に基づき、上記制御演算手段２０１により、上記関節駆動装置４を駆動させて動作制御したり若しくは画像表示装置２１又は音声発生装置２３を駆動させて画像表示又は音声発生などの動作制御したり、又は、上記関節角検出手段２０２及び上記鉛直角度検出装置２０３からの検出結果に基づき上記制御演算手段２０１により上記関節駆動装置４を駆動させて動作制御したりすることにより、ロボットの姿勢制御をコミュニケーション手段とした、親しみやすい人とロボット間のコミュニケーションを実現することができる。
【００８１】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によって、鉛直角度検出装置と関節角検出手段との検出結果に基づき制御演算手段で演算制御して関節駆動装置を駆動させることにより、回転関節部回りに脚リンクと上記胴リンクを互いに回転させて、脚リンクと上記胴リンクとで様々な姿勢を表現することができる。この結果、少ない駆動装置で駆動できる小型で軽量のロボットを実現でき、人や車等に搭載して持ち運び可能となる、そして、画像入力装置又は音声入力装置などの外部装置からの入力又は関節角検出手段及び鉛直角度検出装置からの検出結果に基づき制御演算手段により関節駆動装置を駆動させて動作制御したり、画像表示装置又は音声発生装置を駆動させて画像表示又は音声発生などの動作制御することにより、ロボットの姿勢制御をコミュニケーション手段とした、親しみやすい人とロボット間のコミュニケーションを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、本発明の一実施形態にかかるロボットの基本構成の折畳み姿勢の説明図及び脚リンクと胴リンクが開かれて基準姿勢に対する左右の屈曲姿勢による揺動動作を説明するための説明図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）はそれぞれ、上記実施形態のロボットの様々な脚リンクと様々な足部品とロボット配置面との関係を示す説明図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、上記実施形態の上記ロボットをロボット配置面に対して軸受けで支える場合の脚リンク部分の詳細図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、上記実施形態のロボットの姿勢制御センサ配置の説明図である。
【図５】上記実施形態のロボットの姿勢制御フローチャートである。
【図６】上記実施形態のロボットの制御ブロックの図である。
【図７】上記実施形態のロボットの制御フィードバック例の図である。
【図８】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、上記実施形態のロボットのモータ取付構造の様々な例の説明図である。
【図９】上記実施形態のロボットの外部入出力構成のブロック図である。
【図１０】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、上記実施形態のロボットによる聴覚コミュニケーションの説明図である。
【図１１】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、上記実施形態のロボットによる視覚コミュニケーションの説明図である。
【図１２】上記実施形態のロボットによる聴覚と視覚コミュニケーションの説明図である。
【図１３】上記実施形態のロボットのゼスチャーの説明図である。
【図１４】上記実施形態のロボットの別の外部入出力構成のブロック図である。
【図１５】上記実施形態のロボットのゼスチャーの説明図である。
【図１６】上記実施形態のロボットの装着例の説明図である。
【図１７】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、上記実施形態のロボットの別の装着例の説明図である。
【図１８】従来の図である。
【図１９】別の従来の図である。
【符号の説明】
１…脚リンク、２…胴リンク、３…回転関節部、４…関節駆動装置、５…ロボット配置面、６…回転ジョイント、７…着脱機構、８…把持機構、９…足部品、１０…回転ジョイント、１１…転がり機構、１２…軸受け、１３…回転軸、１４…回転角センサ、１５…角速度センサ、１６…角速度センサ、１７…ギヤ、１８…モータ、１９…エンコーダ、２０…画像入力装置、２１…画像表示装置、２２…音声入力装置、２３…音声発生装置、２４…ロボット、１０１…台、１０２…支点、１０３…倒立振子、１０４…ローラ、１０５…ローラ、１０６…ベルト、１０７…モータ、１１１…支持脚、１１２…上部本体、１１３…ロータ軸、１１４…回転体、１１５…回転軸、１１６…回転軸、１１７…センサ、１１８…センサ、１１９…アクチュエータ、１２０…アクチュエータ、２０１…制御演算手段、２０２…関節角検出手段、２０３…鉛直角度検出装置。

Claims (20)

1. 脚リンク（１）と、
   胴リンク（２）と、
   上記脚リンクと上記胴リンクを互いに回転可能に結合する回転関節部（３）と、
   上記脚リンク又は上記胴リンクいずれかの鉛直方向に対する傾斜角度を検出する鉛直角度検出装置（２０３）と、
   上記リンク間の上記回転関節部の関節角を検出する関節角検出手段（２０２）と、
   上記回転関節部の回転角と鉛直方向に対する角度の値から姿勢を決定する制御演算手段（２０１）と、
   上記制御演算手段からの指令によって上記回転関節部を駆動する関節駆動装置（４）とを備えたことを特徴とするロボット。
2. 上記脚リンクの先端が、ロボット配置面（５）に対して支持可能な足部品（９）に、回転ジョイント（６）を介して連結されている請求項１に記載のロボット。
3. 上記足部品が、ロボット配置面（５）に対して着脱可能な着脱機構（７）を有している請求項２に記載のロボット。
4. 上記足部品が、ロボット配置面（５）を把持できる把持機構（８）を有する請求項２に記載のロボット。
5. 上記脚リンクの先端が、ロボット配置面（５）に固定された回転ジョイント（１０）に連結されて上記脚リンクが上記ロボット配置面に対して回転可能に支持される請求項１に記載のロボット。
6. 上記脚リンクの先端に転がり機構（１１）を有し、ロボット配置面（５）に対して転がり接触で接している請求項１に記載のロボット。
7. 上記脚リンクの先端が、ロボット配置面（５）に対して支持可能な足部品（９）に、回転ジョイント（６）を介して連結されており、上記足部品の上記回転ジョイントの回転角センサ（１４）又は角速度センサ（１５）が、上記脚リンクの鉛直方向に対する角度の上記鉛直検出装置である請求項１に記載のロボット。
8. 上記脚リンクの先端が、ロボット配置面（５）に固定された回転ジョイント（１０）に連結されており、上記ロボット配置面の上記回転ジョイントの回転角センサ（１４）又は角速度センサ（１５）が、上記脚リンクの鉛直方向に対する角度の上記鉛直角度検出装置である請求項１に記載のロボット。
9. 上記鉛直方向に対する鉛直角度検出装置（２０３）が、上記脚リンク又は上記胴リンクに取り付けられた角速度センサ（１６）であり、上記角速度センサによって、同角速度センサを取り付けられたリンクの鉛直方向に対する角度を検出する請求項１〜６のいずれか１つに記載のロボット。
10. 上記回転関節部の上記関節角検出手段（２０２）が、上記回転関節部の回転角センサ（１４）又は角速度センサ（１５）である請求項１〜９のいずれか１つに記載のロボット。
11. 上記脚リンクの先端が、ロボット配置面（５）に対して支持可能な足部品（９）に、回転ジョイント（６）を介して連結されており、上記足部品の上記回転ジョイントの回転角センサ（１４）又は角速度センサ（１５）が、上記脚リンクの鉛直方向に対する上記鉛直角度検出装置であり、上記足部品の上記回転角センサ又は上記角速度センサからの信号と、上記胴リンクに取り付けられた角速度センサ（１６）の信号とによる演算によって、上記回転関節部の関節角が求められる請求項１に記載のロボット。
12. 上記脚リンクの先端が、ロボット配置面（５）に固定された回転ジョイント（１０）に連結されており、上記回転ジョイントの回転角センサ又は角速度センサが、上記脚リンクの鉛直方向に対する上記鉛直角度検出装置であり、上記回転角センサ又は上記角速度センサからの信号と、上記胴リンクに取り付けられた角速度センサ（１６）の信号とによる演算によって、上記回転関節部の関節角が求められる請求項１に記載のロボット。
13. 上記回転関節部の上記関節角検出手段は、上記脚リンクに取り付けられたセンサからの信号と上記胴リンクに取り付けられた角速度センサからの信号とによる演算によって、上記回転関節部の関節角を求める請求項１〜９のいずれか１つに記載のロボット。
14. 上記関節駆動装置が、上記回転関節部を回転させるモータ（１８）である請求項１〜１３のいずれか１つに記載のロボット。
15. 上記関節駆動装置が、モータ（１８）であり、上記モータの回転駆動力を減速機（１７）を介して上記回転関節部に伝えて上記回転関節部を駆動する請求項１〜１３のいずれか１つに記載のロボット。
16. 上記脚リンク又は上記胴リンクに、音声入力装置（２２）又は音声発生装置（２３）又はそれらの両方を取り付けて、音声入力又は音声発生に基づく聴覚を介したコミュニケーションを行なう請求項１〜１５のいずれか１つに記載のロボット。
17. 上記脚リンク又は上記胴リンクに、画像入力装置（２０）又は画像表示装置（２１）又はそれらの両方を取り付けて、画像入力又は画像表示に基づく視覚を介したコミュニケーションを行なう請求項１〜１５のいずれか１つに記載のロボット。
18. 上記脚リンク又は上記胴リンクに、音声入力装置（２２）と又は音声発生装置（２３）又はそれらの両方を取り付け、また、画像入力装置（２０）又は画像表示装置（２１）又はそれらの両方を取り付けることにより、音声入力又は音声発生に基づく聴覚と画像入力又は画像表示に基づく視覚とを介したコミュニケーションを行なう請求項１〜１５のいずれか１つに記載のロボット。
19. 上記関節角検出手段及び上記鉛直角度検出装置からの検出結果に基づき上記制御演算手段により上記関節駆動装置を駆動させて動作制御することによる姿勢制御を行って、非言語的なコミュニケーションを行なう請求項１〜１８のいずれか１つに記載のロボット。
20. 人間の体に装着した状態で、上記関節角検出手段及び上記鉛直角度検出装置からの検出結果に基づき上記制御演算手段により上記関節駆動装置を駆動させて動作制御することによる姿勢制御を行う請求項１〜１８のいずれか１つに記載のロボット。

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