JP2015093364A - 車載ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバとの対話において、ジェスチャー表現のバリエーションを多く有する車載ロボットを提供する。【解決手段】車載ロボットにおいて、腕の付け根の回転軸をボディの正面に対して斜め前方に向けるようにする。これにより、腕の付け根の関節を回動させて「合掌」を行なわせることが可能となる。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載されるロボットに関するものである。

従来、ドライバと対話をすることによって様々な情報を提供することを目的とした車載ロボットが検討されている（例えば特許文献１）。図７は該特許文献１に記載のロボットの構成を示している。特許文献１に記載の車載ロボットは、車両のダッシュボード上に配置された本体部１Ｂの側面にアクチュエータによって回動可能な腕部１Ｒ、１Ｌを備えている。

国際公開第２００９／１０７１８５号

上述したように、車載ロボットは様々な情報を提供することを目的としているため、ドライバとの対話において、ジェスチャー表現などの感情表現のバリエーションが多く求められている。しかしながら、例えば上記特許文献１に記載の車載ロボットの腕では、「ばんざい」はできても手を合わせる「合掌」ができないなど、表現可能なジェスチャーのバリエーションに限りがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１に記載の発明は、車載ロボットにおいて、腕の付け根の回転軸をボディの正面に対して斜め前方に向けたことを特徴としている。これにより、腕の付け根の関節を回動させて「合掌」を行なわせることが可能となる。

また、請求項２に記載の発明は、腕の付け根の回転軸をボディの正面に対して斜め下前方に向けたことを特徴とする。これにより、車載ロボットが両腕を上まで持ち上げると、車載ロボットに両腕を斜め上に開いた「ばんざい」を行なわせることが可能となる。より好ましくは、請求項３に記載の発明のように、ボディの側面に上方から下方に向かってボディが細くなるように傾斜する傾斜部を設け、腕の付け根を該傾斜部に配置すると腕の付け根のジョイント部とボディとの隙間を目立ちにくくすることができる。

また、請求項４に記載の発明は、車載ロボットの搭載構造において、車載ロボットが搭載されるクレードルと、クレードルの一部を変位させることにより、車載ロボットの姿勢を変化させるアクチュエータとを備えることを特徴としている。これにより、車載ロボットにより多彩な表現をさせることが可能となる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、クレードルの一部の変位は、車載ロボットの上下方向を軸とした回転方向の変位であることを特徴とする。これにより、車載ロボットの向きを変えることが可能となり、車両左右方向を指し示して、車両ロボットがドライバに注意を促したり、助手席の乗員に向けて話しかけたりする表現を実現することが可能となる。

第１実施形態における車載ロボット１００およびクレードル２００が車両に搭載されている状態を示す図である。 第１実施形態における車載ロボット１００とクレードル２００内部の構成、車両に搭載された車載機器の一部、および遠隔地のサーバー３０５を模式的に示す図である。 第１実施形態における車載ロボット１００を上から見た図である。 第１実施形態における車載ロボット１００を正面から見た図である。 第１実施形態における車載ロボット１００による様々な動作の例を示した表である。 他の実施形態における車載ロボット１００を上から見た図である。 特許文献１に記載の車載ロボットを示す図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態における車載ロボット１００およびクレードル２００が車両に搭載されている状態を示す図である。本実施形態の車載ロボット１００およびクレードル２００は、インストルメントパネル３００の上方で、かつ運転席３０１を取り囲む計器類３０２やステアリングホイール３０３の側方に配置されている。

図２は本実施形態における車載ロボット１００とクレードル２００内部の構成、車両に搭載された車載機器の一部、および遠隔地のサーバー３０５を模式的に示す図である。クレードル２００は、図１に示したインストルメントパネル３００に固定されている。クレードル２００には、コネクタ２０１を介して車載ロボット１００が接続される。本実施形態の車載ロボット１００は、コネクタ２０１を介してクレードル２００から電源供給を受けるとともに、制御信号のやり取りをしている。

クレードル２００には、回転台座２０２と、該回転台座２０２を駆動するクレードルアクチュエータ２０３と、該クレードルアクチュエータ２０３を駆動するクレードルＥＣＵ２０４が設けられている。クレードルアクチュエータ２０３としては、例えばアキシャルギャップモータなどの薄型モータが好適である。クレードルＥＣＵ２０４は、車両側の制御装置３０６からの入力信号を処理し、車載ロボット１００に信号を送るとともに、クレードルアクチュエータ２０３を制御している。回転台座２０２はクレードルの一部を構成する部品であり、車載ロボット１００を載置したまま車載ロボット１００の上下方向を軸として回転するように変位する。これにより、車載ロボット１００の向きを変えることができる。クレードルアクチュエータ２０３によって回転台座２０２を回転させることにより、車載ロボット１００のボディ１１０全体の向きを変えることが可能となり、車両ロボット１００が車両左右方向を指し示して、ドライバに注意を促したり、助手席の乗員に向けて話しかけたりする動作を行わせることが可能となる。

ここで、車両側の制御装置３０６は、車載カメラ３０７、ＧＰＳ３０８、無線通信装置３０９、図示しないコーナーソナーなどの各種センサ群などの車載機器をから得られた情報を処理して、車載ロボット１００、計器類３００、ヘッドアップディスプレイ３１０や図示しないステレオスピーカ、超音波スピーカなどの各種出力装置に信号を出力する制御装置である。この車両側制御装置３０６によって、車載ロボット１００は他の車載機器との連携が可能になり、例えば、ヘッドアップディスプレイ３１０によってウィンドシールドもしくはコンバイナ上に画像を投影し、車載ロボット１００を回転させ、回転方向の腕を中ほどまで持ち上げて、当該画像を指差すような指差し動作（図５（Ｄ）参照）をさせることが可能である。尚、車両側の制御装置３０５から車載ロボット１００への制御信号の入出力は、コネクタ２０１を介して行なう必要はなく、車載の無線通信装置３０９と車載ロボット１００に搭載された車載ロボット通信装置１０１との間で無線通信によって行なうようにしてもよいし、車載機器の情報を吸い上げてクラウドサーバー上で演算を行なった後、遠隔地のサーバー３０５から車載ロボット通信装置１０１に信号を送るようにしてもよい。

本実施形態における車載ロボット１００は、上述した車載ロボット通信装置１０１の他に、車載ロボットＥＣＵ１０２、車載ロボットバッテリ１０３、左右の腕を駆動するための腕用アクチュエータ１０４、１０５、首用アクチュエータ１０６、車載ロボットカメラ１０７を備えている。

図３は、第１実施形態における車載ロボット１００を上から見た図である。両腕１０８、１０９の付け根１０８ａ、１０９ａの回転軸１０８ｂ、１０９ｂは、ボディ１１０の正面に対して斜め前方に向けられている。両腕１０８および１０９は、腕の付け根の回転軸１０８ｂ、１０９ｂとそれぞれ略直交する方向に伸びており、先端に掌１０８ｃ、１０９ｃが取り付けられている。そして、両腕の掌１０８ｃ、１０９ｃが最もボディ１１０から離れる位置まで腕の付け根の回転軸１０８ｂ、１０９ｂを回動させると「合掌」のポーズ（図５（Ｃ）参照）となる。尚、腕の付け根の回転軸１０８ｂ、１０９ｂの延長線とは、車載ロボット１００の上から見たときに鈍角Ａで交わっている。また、上記「合掌」のポーズをとらせた場合であっても、左掌１０８ｃと右掌１０９ｃとの間には間隙ｇが存在している。

図４は、第１実施形態における車載ロボット１００を正面から見た図である。図４における破線は、両腕１０８と１０９の回転に伴う位置変化とその軌跡の包絡線を示している。ボディ１１０は円筒形状をなしており、その側面には、くびれ１１０ａが設けられている。このくびれ１１０ａよりも上の側面は、上方から下方に向かって傾斜する傾斜部１１０ｂとなっている。腕の付け根１０８ａと１０９ａは、くびれよりも上、即ち傾斜部１１０ｂに配置されている。ここで、腕の付け根の回転軸１０８ｂと１０９ｂとは、ボディ１１０の正面に対して斜め下前方に向いており、それらの延長線は、ボディ１１０の正面から見たときに鈍角Ｂで交わっている。結果、車載ロボット１００が両腕の掌１０８ｃと１０９ｃとを最上端まで持ち上げると、両腕１０８と１０９とが斜め上に開いた状態となり、車載ロボット１００に「ばんざい」（図５（Ｆ）参照）を行なわせることができる。また、傾斜部１１０ｂに腕の付け根１０８ａ、１０９ａを設けたので、付け根１０８ａ、１０９ｂのアクチュエータとのジョイント部分とボディ１１０との隙間を目立ちにくい。

また、ボディ１１０の上面は中心に向かってなだらかに傾斜した曲面をなしており、その上に頭１１１が回転および傾動可能に取り付けられている。図２にて説明した首用アクチュエータ１０６によって頭１１１が上下左右に回転させられることにより、首振り動作が実現される。本実施形態では、ボディ１１０の下端に一対の脚１１２が取り付けられている。

図５は車載ロボット１００による様々な動作の例を示した表である。図５（Ａ）は「待ち受け」状態を示しており、ボディ１１０は車室内に向かっており、両腕１０８、１０９は下端位置に置かれている。図５（Ｂ）は「挨拶」状態を示しており、車載ロボット１００は片腕が上端位置まで持ち上げている。図５（Ｃ）は「合掌」状態を示しており、車載ロボット１００は両腕を途中まで持ち上げ、両掌を合わせるポーズをとっている。尚、この「合掌」状態から両腕１０８、１０９を所定の角度範囲を複数回往復運動させると、拍手をしているようにみせることが可能である。図５（Ｄ）は「指差し」状態を示している。「指差し」状態では、片腕を途中まで持ち上げた状態で回転台座２０２によってボディ１１０全体を回転させることで、車載ロボット１００にヘッドアップディスプレイ３１０の表示エリア３１０ａ、運転席や助手席の乗員、車窓の景色について指し示す動作をさせることができる。図５（Ｅ）は「悲しみ」状態を示しており、車載ロボット１００が両腕１０８、１０９を頭１１１の目（本実施形態では車載ロボットカメラ１０７）の位置まで持ち上げることで泣いている状態を表現している。図５（Ｆ）は「ばんざい」状態を示しており、車載ロボット１００は両腕１０８と１０９とを上端まで持ち上げている。上述したように、腕の付け根の回転軸１０８ｂと１０９ｂとが斜め下前方に向いているため、車載ロボットが両腕を上まで持ち上げると、車載ロボット１００に両腕を斜め上に開いた「ばんざい」を行なわせることが可能となっている。

尚、本実施形態の車載ロボット１００の腕１０８と１０９には、肘の関節が設けられていない。腕の肘の関節を設ければ、より多彩なジェスチャー動作をさせることができるが、両肘を駆動するためのアクチュエータが別途必要となり、車載ロボット自体の大きさが大きくなったり、車両側の車載ロボット搭載スペース確保が難しくなったり、様々な問題を解決しなければならない。本実施形態の車載ロボット１００によれば、腕に肘の関節を設けることなく、少なくとも図５に示すような複数のジェスチャー表現を可能としている。

（他の実施形態）
上記実施形態において、両腕１０８、１０９は腕の付け根の回転軸１０８ｂ、１０９ｂと、略直交する向きに延びるように固定されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図両腕１０８、１０９が回転軸１０８ｂ、１０９ｂを含む平面状で回転動作できるように腕の付け根１０８ａ、１０９ｂのジョイントを構成してもよい。

尚、上記実施形態では、車載ロボット１００と他の車載機器との連携として、ヘッドアップディスプレイ３１０を例に挙げたが、例えば、自動運転が可能な車両において、児童運転モードに移行すると車載ロボット１００が車両の進行方向を向くように回転台座２０２によって回転させ、車載ロボット１００が運転しているような演出を行なうようにしてもよい。

１００・・・車載ロボット、１０１・・・車載ロボット通信装置、１０２・・・車載ロボットＥＣＵ、１０３・・・車載ロボットバッテリ、１０４・・・右腕用アクチュエータ、１０５・・・左腕用アクチュエータ、１０６・・・首用アクチュエータ、１０７・・・車載ロボットカメラ、１０８・・・左腕、１０８ａ・・・左腕の付け根、１０８ｂ・・・左腕の付け根の回転軸、１０８ｃ・・・左掌、１０９・・・右腕、１０９ａ・・・右腕の付け根、１０９ｂ・・・右腕の付け根の回転軸、１０９ｃ・・・右掌、１１０・・・ボディ、１１０ａ・・・くびれ、１１０ｂ・・・傾斜部、１１１・・・頭、１１２・・・脚、２００・・・クレードル、２０１・・・コネクタ、２０２・・・回転台座、２０３・・・クレードルアクチュエータ、２０４・・・クレードルＥＣＵ、３００・・・インストルメントパネル、３０１・・・運転席、３０２・・・計器類、３０３・・・ステアリングホイール、３０５・・・遠隔地のサーバー、３０６・・・車両側の制御装置、３０７・・・車載カメラ、３０８・・・ＧＰＳ、３０９・・・無線通信装置、３１０・・・ヘッドアップディスプレイ、３１０ａ・・・ヘッドアップディスプレイの表示エリア。

Claims (5)

1. 腕の付け根の回転軸をボディの正面に対して斜め前方に向けたことを特徴とする車載ロボット。
2. 前記腕の付け根の前記回転軸を前記ボディの正面に対して斜め下前方に向けたことを特徴とする請求項１に記載の車載ロボット。
3. 前記ボディの側面には、上方から下方に向かって前記ボディが細くなるように傾斜する傾斜部が設けられ、前記腕の付け根が前記傾斜部に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の車載ロボット。
4. 車両に搭載され、車載ロボットが搭載されるクレードルと、
   前記クレードルの一部を変位させることで前記車載ロボットの姿勢を変化させるアクチュエータと
   を備えることを特徴とする車載ロボット搭載構造。
5. 前記クレードルの一部の変位は、前記車載ロボットの上下方向を軸とした回転方向の変位であることを特徴とする請求項４に記載の車載ロボット搭載構造。

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