JP2020058596A - ロボット - Google Patents
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
【課題】障害物の隙間を広げることによって走行路を確保する。【解決手段】制御回路は、メイン筐体を回転させてロボットが走行している時に、センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、ロボットをローリング運動させ、ロボットがローリング運動する前のロボットの座標からロボットがローリング運動した後のロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、ロボットが前進したか否か判断し、ロボットが前進していると判断した場合は、メイン筐体を回転させてロボットを表示部が向いている方向に走行させる。【選択図】図1A
Description
本開示は、ロボットに関する。
特許文献1には、ロボット本体ユニットに取り付けられた複数の車輪ユニットにより走行面上を移動し、且つ、段差を乗り越えることを前提とする移動ロボットにおいて、ロボット本体ユニットの前方側に取り付けられた前方段差検出手段により検出した段差量が予め設定した値よりも大きい場合に段差を回避するようにロボットを制御する移動ロボットが開示されている。
特許文献2には、複数の腕部を含む車体と、車体を移動させるように地面Gに接触しながら動作する走行体とを備える複腕移動ロボットにおいて、走行体は、クローラと、前方のフリッパと、後方のフリッパとを備え、空間認識センサにより段差が検出された場合、段差の手前で前方のフリッパの先端側を上方に持ち上げ、前方のフリッパを段差の上端に引っ掛けながらクローラ全体の回転動作で段差を登るものが開示されている。そして、特許文献2では、クローラ全体の回転動作のみでは段差を登れないと判断された場合、複数の腕部の先端を地面に接触させ、複数の腕部で地面を押しながら車体を更に持ち上げることにより、段差を登ることが開示されている。
しかし、特許文献1、2のいずれも、障害物の隙間を広げて走行路を確保することに関する開示がないため、更なる改善が必要である。
本開示は、障害物の隙間を広げて走行路を確保することができるロボットを提供することを目的とする。
本開示の一態様に係るロボットは、
球体の第1側部と前記第1側部に対向する第2側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第1側部に対応する第1球冠部と、
前記第2側部に対応する第2球冠部と、
前記第1球冠部と前記第2球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記メイン筐体の内部に設けられ前記シャフトと直交する重りの軸を中心に回転する重りと、
前記シャフトの回転により前記第1球冠部及び前記第2球冠部を回転させる第1駆動機構と、
前記第1駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第2駆動機構と、
前記重りの軸回りに前記重りを回転させる重り駆動機構と、
前記ロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、前記ロボットをローリング運動させ、
前記ロボットが前記ローリング運動する前の前記ロボットの座標から前記ロボットが前記ローリング運動した後の前記ロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、前記ロボットが前進したか否か判断し、
前記ロボットが前進していると判断した場合は、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを前記表示部が向いている方向に走行させる。
球体の第1側部と前記第1側部に対向する第2側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第1側部に対応する第1球冠部と、
前記第2側部に対応する第2球冠部と、
前記第1球冠部と前記第2球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記メイン筐体の内部に設けられ前記シャフトと直交する重りの軸を中心に回転する重りと、
前記シャフトの回転により前記第1球冠部及び前記第2球冠部を回転させる第1駆動機構と、
前記第1駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第2駆動機構と、
前記重りの軸回りに前記重りを回転させる重り駆動機構と、
前記ロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、前記ロボットをローリング運動させ、
前記ロボットが前記ローリング運動する前の前記ロボットの座標から前記ロボットが前記ローリング運動した後の前記ロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、前記ロボットが前進したか否か判断し、
前記ロボットが前進していると判断した場合は、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを前記表示部が向いている方向に走行させる。
本開示によれば、障害物の隙間を広げて走行路を確保することができる。
(本開示に至る経緯)
本発明者は、球体状の筐体を備え、この筐体を回転させることで家庭内等の室内で自律的に移動する球体ロボットを検討している。球体ロボットを、常時、移動させると、球体ロボットをペットのように振る舞わせることができ、ユーザに対する球体ロボットへの愛着が増すと考えられる。したがって、球体ロボットの自律的な移動は可能な限り制限しない方がよく、そのためには、球体ロボットが自律的に移動できる領域を確保することが好ましい。
本発明者は、球体状の筐体を備え、この筐体を回転させることで家庭内等の室内で自律的に移動する球体ロボットを検討している。球体ロボットを、常時、移動させると、球体ロボットをペットのように振る舞わせることができ、ユーザに対する球体ロボットへの愛着が増すと考えられる。したがって、球体ロボットの自律的な移動は可能な限り制限しない方がよく、そのためには、球体ロボットが自律的に移動できる領域を確保することが好ましい。
家庭内では、例えば、ドア、引き戸、散らかった床、家具というような様々な物体が自由に配置されているため、これらの物体が障害物となって、球体ロボットのスムーズな移動を妨げる場面が多々存在する。そのような場所においては、障害物上に走行ルートが設定されることもある。この場合、ロボットは障害物と衝突してしまうが、従来の技術では、ロボットは障害物に衝突すると、進路を変更し、障害物を回避する行動をとるのが一般的である。しかし、これでは、球体ロボットが自律的に移動できる領域が狭まるため、好ましくない。
そこで、本発明者は、球体ロボットが障害物に衝突した場所が障害物の隙間であるような場面について検討した。本発明者が検討している球体ロボットは、ロール方向に揺動可能に取り付けられた重りを備えており、この重りを揺動させることで、ロール方向に揺動することが可能である。そのため、このような場所において、球体ロボットがロール方向に揺動すると、障害物が例えば玩具のような軽い物体であれば、球体ロボットにより障害物が押されて、障害物の隙間が徐々に広がっていき、走行路を確保できるとの知見が得られた。また、球体ロボットが半開きのドアの隙間又は引き戸の隙間に衝突した場合であっても、これらの障害物は移動が容易であるため、上記と同様、球体ロボットは走行路を確保できるとの知見が得られた。
特許文献1では、前方段差検出手段により検出した段差量が予め設定した値よりも大きい場合に段差を回避するようにロボットを制御することが開示されているに過ぎず、障害物の隙間を広げることによって走行路を確保することに関する記載はない。
特許文献2の複腕移動ロボットは、複数の腕部を用いて障害物を把持することが開示されているため障害物を取り除くことは可能であるが、そのためには複数の腕部が必要であるため、装置構成が複雑化するという課題がある。また、特許文献2に開示のロボットは複数の腕部を備える複腕移動ロボットであるため、本開示が対象とする球体ロボットとは前提が異なる。更に、特許文献2には、障害物の隙間を広げることによって走行路を確保することに関する記載はない。
本開示は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、障害物の隙間を広げることによって走行路を確保するロボットを提供することを目的とする。
本開示の一態様に係るロボットは、
球体の第1側部と前記第1側部に対向する第2側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第1側部に対応する第1球冠部と、
前記第2側部に対応する第2球冠部と、
前記第1球冠部と前記第2球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記メイン筐体の内部に設けられ前記シャフトと直交する重りの軸を中心に回転する重りと、
前記シャフトの回転により前記第1球冠部及び前記第2球冠部を回転させる第1駆動機構と、
前記第1駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第2駆動機構と、
前記重りの軸回りに前記重りを回転させる重り駆動機構と、
前記ロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、前記ロボットをローリング運動させ、
前記ロボットが前記ローリング運動する前の前記ロボットの座標から前記ロボットが前記ローリング運動した後の前記ロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、前記ロボットが前進したか否か判断し、
前記ロボットが前進していると判断した場合は、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを前記表示部が向いている方向に走行させる。
球体の第1側部と前記第1側部に対向する第2側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第1側部に対応する第1球冠部と、
前記第2側部に対応する第2球冠部と、
前記第1球冠部と前記第2球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記メイン筐体の内部に設けられ前記シャフトと直交する重りの軸を中心に回転する重りと、
前記シャフトの回転により前記第1球冠部及び前記第2球冠部を回転させる第1駆動機構と、
前記第1駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第2駆動機構と、
前記重りの軸回りに前記重りを回転させる重り駆動機構と、
前記ロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、前記ロボットをローリング運動させ、
前記ロボットが前記ローリング運動する前の前記ロボットの座標から前記ロボットが前記ローリング運動した後の前記ロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、前記ロボットが前進したか否か判断し、
前記ロボットが前進していると判断した場合は、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを前記表示部が向いている方向に走行させる。
本構成によれば、ロボットの走行中にロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーにより検知された値が所定値以上となって障害物へのロボットの衝突が検知されると、ロボットは、重りを左右に傾けてローリング運動を開始する。この場合、衝突した場所が障害物の隙間であり、その障害物が移動が容易な物体で構成されていれば、ロボットは球体状であるため、その場所でローリング運動をすることで隙間を徐々に広げて走行路を確保することができる。
そして、ロボットの座標からロボットが前進しているか否かを判断し、前進していると判断すると、ロボットは表示部が向いている方向、すなわち、前方に走行する。
このように、本構成によれば、ロボットは、障害物の隙間を広げて走行路を確保して、自律的に走行できる領域を広げることができる。
上記構成において、前記制御回路は、
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、前記ロボットが前記ローリング運動を開始した時の速度に第1速度ずつ加算した速度で前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させ、
前記第1速度ずつ加算した速度が所定速度になる、もしくは、前記ロボットが前進していると判断するまで、前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させることが好ましい。
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、前記ロボットが前記ローリング運動を開始した時の速度に第1速度ずつ加算した速度で前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させ、
前記第1速度ずつ加算した速度が所定速度になる、もしくは、前記ロボットが前進していると判断するまで、前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させることが好ましい。
ローリング運動の開始当初の速度を高速に設定すると床面に対してメイン筐体がスリップし、隙間を広げるパワーが弱まる可能性がある。本構成によれば、速度が徐々に増大されながらローリング運動が実行されるため、ローリング運動の開始時の速度を低速に設定することで床面に対してメイン筐体がスリップする可能性を低減できる。そして、速度が徐々に増大されていくため、隙間を広げるためのロボットのパワーが徐々に増大し、ロボットはより確実に隙間を広げることが可能となる。
上記構成において、前記第1速度ずつ加算した速度が前記所定速度になった場合は、
前記制御回路は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させることが好ましい。
前記制御回路は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させることが好ましい。
本構成によれば、所定速度になるまで速度を増大しても前進できなかった場合、ロボットは、左斜め後方又は右斜め後方に旋回することができる。これにより、例えば、障害物の重量が過大であり、自身のパワーでは隙間を広げることが困難な場合、ロボットは、障害物の突破を断念して別ルートを走行することが可能となる。その結果、ロボットの走行を継続させることができる。
上記構成において、前記制御回路は、
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、前記ロボットが前記ローリング運動を開始した時の傾き角度に第1角度ずつ加算した角度で前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させ、
前記第1角度ずつ加算した角度が所定角度になる、もしくは、前記ロボットが前進していると判断するまで、前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させることが好ましい。
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、前記ロボットが前記ローリング運動を開始した時の傾き角度に第1角度ずつ加算した角度で前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させ、
前記第1角度ずつ加算した角度が所定角度になる、もしくは、前記ロボットが前進していると判断するまで、前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させることが好ましい。
ローリング運動の開始当初において左右に傾くロール角を大きな角度に設定すると、ロボットは障害物の隙間にうまく入り込むことができない可能性がある。本構成によれば、ロール角が徐々に増大されながらローリング運動が実行されるため、ローリング運動の開始時のロール角を小さく設定することで、ロボットが狭い隙間に入り込む可能性を高めることができる。そして、ロール角が徐々に増大されるため、隙間を広げる際のロボットのパワーが徐々に高められ、ロボットはより確実に隙間を広げることが可能となる。
上記構成において、前記第1角度ずつ加算した角度が前記所定角度になった場合は、
前記制御回路は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させることが好ましい。
前記制御回路は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させることが好ましい。
本構成によれば、所定速度になるまでロール角を増大しても前進できなかった場合、ロボットは、左斜め後方又は右斜め後方に旋回する。これにより、例えば、障害物の重量が過大であり、自身のパワーでは隙間を広げることが困難な場合、ロボットは、障害物の突破を断念して別ルートを走行することが可能となる。その結果、ロボットの走行を継続させることができる。
上記構成において、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、
前記制御回路は、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体の回転を停止させた後に、前記ロボットを前記ローリング運動させることが好ましい。
前記制御回路は、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体の回転を停止させた後に、前記ロボットを前記ローリング運動させることが好ましい。
本構成によれば、障害物への衝突が検知されると、一旦、メイン筐体の回転が停止された後にローリング運動が開始されるため、衝突時の衝撃を緩和させながらローリング運動を行うことができる。
本開示の別の一態様に係るロボットは、
球体の第1側部と前記第1側部に対向する第2側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第1側部に対応する第1球冠部と、
前記第2側部に対応する第2球冠部と、
前記第1球冠部と前記第2球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記メイン筐体の内部に設けられ前記シャフトと直交する重りの軸を中心に回転する重りと、
前記シャフトの回転により前記第1球冠部及び前記第2球冠部を回転させる第1駆動機構と、
前記第1駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第2駆動機構と、
前記重りの軸回りに前記重りを回転させる重り駆動機構と、
前記ロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体の回転を停止させ、
前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、前記ロボットをローリング運動させ、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを所定速度で走行させ、
前記ロボットが前記ローリング運動する前の前記ロボットの座標から前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを所定速度で走行させた後の前記ロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、前記ロボットが前進したか否か判断し、
前記ロボットが前進していると判断した場合は、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを前記表示部が向いている方向に走行させる。
球体の第1側部と前記第1側部に対向する第2側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第1側部に対応する第1球冠部と、
前記第2側部に対応する第2球冠部と、
前記第1球冠部と前記第2球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記メイン筐体の内部に設けられ前記シャフトと直交する重りの軸を中心に回転する重りと、
前記シャフトの回転により前記第1球冠部及び前記第2球冠部を回転させる第1駆動機構と、
前記第1駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第2駆動機構と、
前記重りの軸回りに前記重りを回転させる重り駆動機構と、
前記ロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体の回転を停止させ、
前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、前記ロボットをローリング運動させ、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを所定速度で走行させ、
前記ロボットが前記ローリング運動する前の前記ロボットの座標から前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを所定速度で走行させた後の前記ロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、前記ロボットが前進したか否か判断し、
前記ロボットが前進していると判断した場合は、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを前記表示部が向いている方向に走行させる。
本構成によれば、ロボットの走行中にロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーが検知した値が所定値以上となって障害物への衝突が検知されると、ロボットは、一旦停止した後、重りを左右に傾けてローリング運動を実行する。そして、ロボットは再度走行を開始させ、ロボットの座標から前進しているか否かを判断し、前進していると判断すると、ロボットは表示部が向いている方向、すなわち、前方に走行する。
したがって、本構成によれば、衝突した場所が障害物の隙間であり、その障害物が移動が容易な物体で構成されていれば、ロボットは球体状であるため、その場所でローリング運動をすることで隙間を徐々に広げて走行路を確保することができる。特に、本構成では、ロボットは、停止状態でローリング運動を実行するため、衝撃を緩和させながらローリング運動を行うことができる。
このように、本構成によれば、ロボットは、障害物の隙間を広げて走行路を確保して、自律的に走行できる領域を広げることができる。
上記構成において、前記制御回路は、
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させることが好ましい。
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させることが好ましい。
本構成によれば、所定速度になるまで速度を増大しても前進できなかった場合、ロボットは、左斜め後方又は右斜め後方に旋回することができる。これにより、例えば、障害物の重量が過大であり、自身のパワーでは隙間を広げることが困難な場合、ロボットは、障害物の突破を断念して別ルートを走行することが可能となる。その結果、ロボットの走行を継続させることができる。
本開示の更に別の一態様に係るロボットは、
球体の第1側部と前記第1側部に対向する第2側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第1側部に対応する第1球冠部と、
前記第2側部に対応する第2球冠部と、
前記第1球冠部と前記第2球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記メイン筐体の内部に設けられ前記シャフトと直交する重りの軸を中心に回転する重りと、
前記シャフトの回転により前記第1球冠部及び前記第2球冠部を回転させる第1駆動機構と、
前記第1駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第2駆動機構と、
前記重りの軸回りに前記重りを回転させる重り駆動機構と、
前記ロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを所定速度で走行させながら、前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、前記ロボットをローリング運動させ、
前記ロボットが前記ローリング運動する前の前記ロボットの座標から前記ロボットが前記ローリング運動した後の前記ロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、前記ロボットが前進したか否か判断し、
前記ロボットが前進していると判断した場合は、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを前記表示部が向いている方向に走行させる。
球体の第1側部と前記第1側部に対向する第2側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第1側部に対応する第1球冠部と、
前記第2側部に対応する第2球冠部と、
前記第1球冠部と前記第2球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記メイン筐体の内部に設けられ前記シャフトと直交する重りの軸を中心に回転する重りと、
前記シャフトの回転により前記第1球冠部及び前記第2球冠部を回転させる第1駆動機構と、
前記第1駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第2駆動機構と、
前記重りの軸回りに前記重りを回転させる重り駆動機構と、
前記ロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを所定速度で走行させながら、前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、前記ロボットをローリング運動させ、
前記ロボットが前記ローリング運動する前の前記ロボットの座標から前記ロボットが前記ローリング運動した後の前記ロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、前記ロボットが前進したか否か判断し、
前記ロボットが前進していると判断した場合は、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを前記表示部が向いている方向に走行させる。
本構成によれば、ロボットの走行中にロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーが検知した値が所定値以上となって障害物への衝突が検知されると、ロボットは、重りを左右に傾けてローリング運動を開始する。そして、ロボットの座標から前進しているか否かを判断し、前進していると判断すると、ロボットは表示部が向いている方向、すなわち、前方に走行する。
このように、本構成によれば、衝突した場所が障害物の隙間であり、その障害物が移動が容易な物体で構成されていれば、ロボットは球体状であるため、その場所でローリング運動をすることで隙間を徐々に広げて走行路を確保することができる。特に、本構成では、ロボットは、障害物と衝突しても停止せずにローリング運動を開始しているため、走行時の勢いを保持した強いパワーで障害物を移動させることができ、より確実に隙間を広げることができる。
したがって、本構成によれば、ロボットは、ローリング運動によって障害物の隙間を広げて走行路を確保して、自律的に移動できる領域を広げることができる。
上記構成において、前記制御回路は、
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させることが好ましい。
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させることが好ましい。
本構成によれば、所定速度になるまで速度を増大しても前進できなかった場合、ロボットは、左斜め後方又は右斜め後方に旋回する。これにより、例えば、障害物の重量が過大であり、自身のパワーでは隙間を広げることが困難な場合、ロボットは、隙間の通過を断念して別ルートを走行することが可能となる。その結果、ロボットの走行を継続させることができる。
本開示の更に別の一態様に係るロボットは、
球体形状の筐体と、
前記筐体の内部に設けられ、重りの軸を中心に回転する重りと、
前記筐体を回転させて、前記ロボットを走行させる駆動機構と、
前記重りの軸を中心に、前記重りを回転させる重り駆動機構と、
障害物を検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記駆動機構を制御して、前記球体形状の筐体を回転させて前記ロボットを走行させている時に、前記センサーによって前記障害物を検知した場合に、前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として前記重りを左右に傾けることにより、前記球体形状の筐体を転がし、これにより、前記障害物に対して前記球体形状の筐体を衝突させて、前記障害物を移動させる。
球体形状の筐体と、
前記筐体の内部に設けられ、重りの軸を中心に回転する重りと、
前記筐体を回転させて、前記ロボットを走行させる駆動機構と、
前記重りの軸を中心に、前記重りを回転させる重り駆動機構と、
障害物を検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記駆動機構を制御して、前記球体形状の筐体を回転させて前記ロボットを走行させている時に、前記センサーによって前記障害物を検知した場合に、前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として前記重りを左右に傾けることにより、前記球体形状の筐体を転がし、これにより、前記障害物に対して前記球体形状の筐体を衝突させて、前記障害物を移動させる。
本開示は、このような情報更新方法に含まれる特徴的な各構成をコンピュータに実行させるプログラム、或いはこのプログラムによって動作するシステムとして実現することもできる。また、このようなコンピュータプログラムを、CD−ROM等のコンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体あるいはインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また全ての実施の形態において、各々の内容を組み合わせることもできる。
(実施の形態)
以下、本開示の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、各図面において、同じ構成要素については同じ符号が用いられている。
以下、本開示の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、各図面において、同じ構成要素については同じ符号が用いられている。
(全体構成)
図1Aは、本開示の実施の形態に係るロボット1の外観斜視図である。図1Bは、本開示の実施の形態に係るロボット1の外観正面図である。ロボット1は、図1A、及び図1Bに示すように、球帯状のメイン筐体101、第1球冠部102、及び第2球冠部103を備える。メイン筐体101、第1球冠部102、及び第2球冠部103は全体として球体を構成する。即ち、ロボット1は、球体形状を有する。また、ロボット1は、図1Aに示すように、第1球冠部102にカメラ104を備え、第2球冠部103に距離センサ105を備える。カメラ104は、光軸が例えばロボット1の正面を向くように第1球冠部102に設けられ、ロボット1の周辺環境の映像を取得する。また、距離センサ105は、光軸が例えばロボット1の正面を向くように第2球冠部103に取り付けられ、ロボット1の前方に位置する物体までの距離情報を取得する。
図1Aは、本開示の実施の形態に係るロボット1の外観斜視図である。図1Bは、本開示の実施の形態に係るロボット1の外観正面図である。ロボット1は、図1A、及び図1Bに示すように、球帯状のメイン筐体101、第1球冠部102、及び第2球冠部103を備える。メイン筐体101、第1球冠部102、及び第2球冠部103は全体として球体を構成する。即ち、ロボット1は、球体形状を有する。また、ロボット1は、図1Aに示すように、第1球冠部102にカメラ104を備え、第2球冠部103に距離センサ105を備える。カメラ104は、光軸が例えばロボット1の正面を向くように第1球冠部102に設けられ、ロボット1の周辺環境の映像を取得する。また、距離センサ105は、光軸が例えばロボット1の正面を向くように第2球冠部103に取り付けられ、ロボット1の前方に位置する物体までの距離情報を取得する。
また、ロボット1は、図1Aに示すように、第1球冠部102にマイク106とスピーカ107とを備える。マイク106は、ロボット1の周辺環境の音を取得する。また、スピーカ107は、ロボット1の音声情報を出力する。尚、本態様において、ロボット1は、第1球冠部102にカメラ104を、第2球冠部103に距離センサ105を備えるが、これに限られるものではなく、第1球冠部102、及び第2球冠部103の少なくともいずれか一方にカメラ104と距離センサ105とを備えればよい。本態様では、ロボット1は、第1球冠部102にマイク106とスピーカ107とを備えるが、これに限られるものではなく、第1球冠部102及び第2球冠部103の少なくともいずれか一方にマイク106とスピーカ107とを備えればよい。
図2は、本開示の実施の形態に係るロボット1の内部斜視図である。図2に示すように、ロボット1は、メイン筐体101の内部に、第1表示部108、第2表示部109、及び第3表示部110を備える。第1表示部108、第2表示部109、及び第3表示部110は、固定板金111に備え付けられている。また、固定板金111は、第1アーム112及び第2アーム113を介してシャフト115(図3)に取り付けられている。図3は、本開示の実施の形態に係るロボット1の内部背面図である。図3に示すように第1アーム112及び第2アーム113は、シャフト115と直行する方向にシャフト115からロボット1の正面に延びるようにシャフト115に取り付けられている。第1表示部108、第2表示部109、及び第3表示部110は、例えば、複数の発光ダイオードにより構成される。第1表示部108、第2表示部109、及び第3表示部110は、ロボット1の表情の表示情報を表示する。具体的には、第1表示部108、第2表示部109、及び第3表示部110は、前記複数の発光ダイオードの点灯を個別に制御することにより、図1A及び図1Bに示すように、ロボット1の顔の一部、例えば、目及び口を表示する。図2の例では、第1表示部108がロボット1を正面から見て左目の画像を表示し、第2表示部109がロボット1を正面から見て右目の画像を表示し、第3表示部110が口の画像を表示している。そして、左目、右目、口の画像は、透明又は半透明の部材からなるメイン筐体101を透過し、外部に放射されている。
なお、第1アーム112及び第2アーム113はロボット1の正面に延びるようにシャフト115に取り付けられている。そのため、第1表示部108及び第2表示部109が向いている方向、すなわち、表示部が向いている方向は正面方向に相当する。
図3に示すように、ロボット1は、メイン筐体101の内部の下方に重り114を備える。このため、ロボット1の重心は、メイン筐体101の中心から下方に位置する。これにより、ロボット1の動作を安定させることができる。また、図3は、シャフト115を回転させる第1駆動機構206(図11)、メイン筐体101を回転させる第2駆動機構208(図11)、及びロボット1の重心を移動させる重り駆動機構210(図11)を示す図である。
図3において、シャフト115は、ロボット1の中心に位置し、ロボット1の中心軸となる。図4は、本開示の実施の形態に係るロボットの第1球冠部102及び第2球冠部103の連結状態を示す内部背面図である。図4において、第1球冠部102及び第2球冠部103はシャフト115によって連結されている。一方、シャフト115とメイン筐体101は固定されていない。従って、シャフト115を回転させると、シャフト115に連結された第1球冠部102及び第2球冠部103は、シャフト115に同期して回転するが、メイン筐体101は回転しない。なお、シャフト115には、シャフト115回りのメイン筐体101の回転量を検出するためのホイルエンコーダE1が設けられている。
また、図3において、第2駆動機構208(図11)は、メイン筐体101に固定された第1ギア116、第1ギア116と噛み合う第2ギア117、第2ギア117に連結された第1モータ118、及び第1モータ118を固定するフレーム119を備える。フレーム119はシャフト115に吊り下げられているため、シャフト115が回転することがあっても、フレーム119は回転しない。また、フレーム119は、フレーム119の回転量を検出するジャイロセンサS1、ロボット1に生じる加速度を検出する加速度センサS2を備える。尚、本態様において、第1ギア116の中心とシャフト115の中心とは一致している。第2駆動機構208(図11)の動作の詳細は後述する。
次に重り駆動機構210(図11)について図3、及び図5を用いて説明する。図5は、図3におけるロボット1のAA断面図である。なお、AA断面とは、B視(又はC視)と直交する平面であって、ロボット1の中心を通る平面でロボット1を切断したときの断面である。
図3及び図5に示すように、重り駆動機構210(図11)は、重り114の一端を支持する第3アーム123、重り114の他端を支持する第4アーム124、及び第4アーム124に連結された第3モータ125を備える。尚、本態様においては、重り駆動機構210(図11)は、フレーム119に対して回転自由な状態で取り付けられている。従って、第3モータ125を駆動しても、それに連動してフレーム119は回転しない。
詳細には、第3アーム123は、上端に重り軸123aが取り付けられ、重り軸123aを介して、フレーム119に回転自由に取り付けられている。第4アーム124は上端に重り軸124aが取り付けられ、重り軸124aを介して、フレーム119に回転自由に取り付けられている。
重り軸123a及び重り軸124aは、シャフト115を通る鉛直面に対して直交するようにフレーム119に対して一直線上に取り付けられている。
より詳細には、重り軸123aは、シャフト115側の一端がフレーム119に形成された孔に回転自由に挿入されている。重り軸124aは、シャフト115側の一端がフレーム119に形成された孔に回転自由に挿入され、第3モータ125と連結されている。重り114は、例えば円筒状であり、長手方向が重り軸123a及び重り軸124aと平行になるように第3アーム123の下端と第4アーム124の下端とにより挟持されている。これにより、重り114は、重り軸123a,124a回り、すなわち、ロール軸回りに回転可能となるように、フレーム119に取り付けられている。重り駆動機構210(図11)の動作の詳細は後述する。
次に、第1駆動機構206(図11)について図3及び図6Aを用いて説明する。図6Aは、図3のB視におけるロボット1の内部側面図である。なお、B視は、背面から正面を見て左方向からロボット1の側面を見た方向を指す。また、C視は、背面から正面を見て右方向からロボット1の側面を見た方向を指す。図3及び図6Aに示すように、第1駆動機構206(図11)は、フレーム119に固定された第2モータ121、第2モータ121と連結された第3ギア126、第3ギア126とシャフト115に固定された第4ギア127とを同期させる駆動ベルト122を備える。第1駆動機構206(図11)の動作の詳細は後述する。
ロボット1は、図3に図示しないが、制御回路201(図11)、を備える。制御回路201は、ロボット1の各種動作を制御する。制御回路201(図11)の詳細は後述する。
次に第1駆動機構206(図11)の動作の詳細について図6A、図6B、及び図6Cを参照して説明する。
図6Bは、図3のB視における、本開示の実施の形態に係るロボット1の第1表示部108、第2表示部109、及び第3表示部110が上方に傾いた状態を示す内部側面図である。図6Cは、図3のB視における、本開示の実施の形態に係るロボット1の第1表示部108、第2表示部109、及び第3表示部110が下方に傾いた状態を示す内部側面図である。
図6Aに示すように、第1表示部108、第2表示部109、及び第3表示部110は、デフォルト位置において、ロボット1の正面を向いている。第2モータ121(図3)を駆動すると、第2モータ121に連結された第3ギア126が回転する。その動力が駆動ベルト122を介して第4ギア127に伝達され、第4ギア127が固定されたシャフト115は第2モータ121の駆動に同期して回転する。ここで、図2に示すように、固定板金111は、第1アーム112及び第2アーム113を介してシャフト115に連結されている。また、第1球冠部102及び第2球冠部103はシャフト115により連結されている(図4)。このため、シャフト115の回転、即ち、第1球冠部102及び第2球冠部103の回転により、固定板金111に備え付けえられた第1表示部108、第2表示部109、及び第3表示部110も連動して回転する。
図6Bに示すように、上述のデフォルト位置から、矢印128及び矢印129に示す方向にシャフト115を回転させると、第1表示部108、第2表示部109(図2)及び第3表示部110は、矢印130が示す上方に傾く。ここで、矢印128及び129に示す方向は、B視(図3)において、シャフト115回りに時計回りの方向を指す。矢印130が示す上方とは、B視(図3)において、シャフト115回りに時計回りの方向を指す。
また、図6Bに図示していないが、シャフト115と同期して回転する第1球冠部102(図1B)及び第2球冠部103(図1B)も同様に矢印130が示す上方に傾く。即ち、第1球冠部102(図1B)及び第2球冠部103(図1B)に備え付けられたカメラ104及び距離センサ105の光軸も矢印130が示す上方に傾く。
一方、図6Cに示すように、上述のデフォルト位置から、矢印131に示す第3ギア126回りに反時計回りの方向及び矢印132に示す第4ギア127回りに反時計回りの方向にシャフト115を回転させると、第1表示部108、第2表示部109(図2)及び第3表示部110は、矢印133が示すように下方に傾く。ここで、矢印133が示す下方とは、B視(図3)において、シャフト115回りに反時計回りの方向を指す。また、図6Cに図示していないが、シャフト115と同期して回転する第1球冠部102(図1B)及び第2球冠部103(図1B)も同様に矢印133が示す下方に傾く。即ち、第1球冠部102(図1B)及び第2球冠部103(図1B)に備え付けられたカメラ104及び距離センサ105の光軸も矢印133が示す下方に傾く。
次に第2駆動機構208(図11)の動作の詳細について図7A、及び図7Bを参照して説明する。
図7Aは、図3のC視における、本開示の実施の形態に係るロボット1の第2駆動機構208(図11)を示す側面図である。図7Bは、図3のC視におけるロボット1の直進動作を表す側面図である。
図7Aにおいて、第1モータ118(図3)を駆動すると、第1モータ118に連結された第2ギア117が回転する。そして、その動力が第2ギア117に噛み合う第1ギア116に伝達される。これにより、第1ギア116が固定されたメイン筐体101は第1モータ118の駆動に同期して回転する。
図7Bにおいて、第1モータ118(図3)を矢印134の方向に回転させると、第2ギア117に噛み合う第1ギア116は矢印135の方向に回転する。ここで、矢印134の方向はC視(図3)において第2ギア117回りに時計回りの方向を指す。また、矢印135の方向は、C視(図3)においてシャフト115回りに反時計回りの方向を指す。そして、第1ギア116が固定されたメイン筐体101は矢印136の方向に回転する。ここで、矢印136の方向は、C視(図3)においてシャフト115回りに反時計回りの方向を指す。これにより、ロボット1は前進する。また、矢印134とは逆方向に第1モータ118を回転させると、メイン筐体101は矢印136の方向に対して反対回りの方向に回転するので、ロボット1は後進する。このように、ロボット1は、第2駆動機構208(図11)において、第1モータ118の回転方向を切り替えることにより、前後のいずれの方向にも移動できる。
次に、重り駆動機構210(図11)の動作の詳細について図8A及び図8Bを参照して説明する。
図8Aは、図3において、ロボット1の重り114が左方寄りに位置しているときのロボット1の姿勢を示す内部背面図である。図8Bは、図3において、ロボット1の重り114が右方寄りに位置しているときのロボット1の姿勢を示す内部背面図である。
図8Aに示すように、第3モータ125(図5)を駆動することにより、重り114を中央線C8から矢印137が示す左方に移動させると、ロボット1の姿勢は矢印138が示す方向に傾く。ここで、中央線C8は、メイン筐体101の上側の頂点と下側の頂点とを通る線を指す。また、矢印137が示す左方は、ロボット1を背面から正面に見て時計回りの方向を指す。また、矢印138が示す方向は、地面とロボット1との接点を中心に反時計回りの方向を指す。
これとは逆方向に第3モータ125(図5)を駆動することにより、図8Bに示すように、重り114を中央線C8から矢印139が示す右方に移動させると、ロボット1の姿勢は矢印140が示す方向に傾く。ここで、矢印139が示す右方は、ロボット1を背面から正面に見て反時計回りの方向を指す。また、矢印140が示す方向は、地面とロボット1との接点を中心に時計回りの方向を指す。なお、図3に示すように重り114が右方及び左方に傾けられておらず、第3アーム123及び第4アーム124が鉛直方向を向いている場合の重り114の位置を初期位置と呼ぶ。
次に第2駆動機構208(図11)の動作と重り駆動機構210(図11)の動作とが同時に駆動している状態について図8A及び図8Bを参照して説明する。
図8Aに示すように、ロボット1の姿勢が矢印138の示す方向に傾いているときに、第1モータ118がロボット1の進行方向に移動するように駆動した場合、ロボット1は、上面視において左方に旋回移動する。また、図8Bに示すように、ロボット1の姿勢が矢印140の示す方向に傾いているときに、第1モータ118がロボット1の進行方向に移動するように駆動した場合、ロボット1は、上面視において右方に旋回移動する。
以上のように、ロボット1の走行方向は、重り駆動機構210(図11)による重り114の左方または右方への切り替えと、第2駆動機構208(図11)によるメイン筐体101の前進または後進動作とを組み合わせることにより、左右の方向へロボット1を旋回移動させることができる。
次に、走行開始時のロボット1の姿勢について図9を参照して説明する。
図9は、メイン筐体101が図7Bに示す矢印136の方向に回転を始めるまでのロボット1の姿勢を示す図である。メイン筐体101は、第2駆動機構208(図11)が駆動することで発生する力が、床面143の摩擦等の外的要因による力よりも大きい場合に、矢印136(図7B)の方向に回転を始める。また、メイン筐体101は、第2駆動機構208(図11)が駆動することで発生する力が、床面143の摩擦等の外的要因による力よりも小さい場合に、回転を始めることは無い。このとき、第1ギア116は、メイン筐体101に固定されているため、メイン筐体101が回転しない場合は、第1ギア116も回転することは無い。図9において、メイン筐体101が回転しない場合、第1モータ118を矢印134の方向に回転させると、第2ギア117は、噛み合う第1ギア116の歯に沿って移動する。第2ギア117及び第1モータ118は、フレーム119(図3)に固定されているため、フレーム119(図3)、及びフレーム119(図3)に固定されている重り駆動機構210(図11)、ジャイロセンサS1(図3)、及び加速度センサS2とともに矢印144の方向へ回転する。ここで、矢印144の方向は、C視(図3)においてシャフト115回りに時計回りの方向を指す。
これにより、フレーム119は、ロボット1が走行を開始するまでの間、外的要因による力の影響によりピッチ角が増大していくのである。また、ジャイロセンサS1は、フレーム119に取り付けられている。そのため、ジャイロセンサS1はフレーム119のピッチ方向の角度を検出できる。
次に、図10を参照しつつ、本開示の実施の形態に係るロボット1が適用されたロボットシステム1200の全体構成の一例について説明する。図10は、本開示の実施の形態に係るロボット1が適用されたロボットシステム1200の全体構成の一例を示す図である。ロボットシステム1200は、クラウドサーバ2、携帯端末3、及びロボット1を備える。ロボット1は例えばWifi(登録商標)の通信を介してインターネットと接続し、クラウドサーバ2と接続する。また、ロボット1は例えばWifi(登録商標)の通信を介して携帯端末3と接続する。ユーザ1201は例えば、子供であり、ユーザ1202,1203は、例えば、その子供の両親である。
ロボット1は、例えば、携帯端末3からある絵本を子供に読み聞かせる指示があったとすると、その絵本の朗読を開始し、子供に読み聞かせる。ロボット1は、例えば、絵本の読み聞かせ中に子供から何らかの質問を受け付けると、その質問をクラウドサーバ2に送り、その質問に対する回答をクラウドサーバ2から受信し、回答を示す音声を発話する。
このように、ユーザ1201〜1203は、ロボット1をペットのように取り扱い、ロボット1との触れ合いを通じて、言語学習をすることができる。
(ブロック図)
次に、図11を参照しつつ、本開示の実施の形態に係るロボット1の内部回路の詳細について説明する。図11は、本開示の実施の形態に係るロボット1を示すブロック図である。
次に、図11を参照しつつ、本開示の実施の形態に係るロボット1の内部回路の詳細について説明する。図11は、本開示の実施の形態に係るロボット1を示すブロック図である。
図11に示すように、ロボット1は、制御回路201、表示部204、第1駆動機構制御部205、第1駆動機構206、第2駆動機構制御部207、第2駆動機構208、重り駆動機構制御部209、重り駆動機構210、通信部211、カメラ104、距離センサ105、ホイルエンコーダE1、ジャイロセンサS1、及び加速度センサS2を備える。
制御回路201は、メモリ212と、CPU等のプロセッサで構成された主制御部202と、表示情報出力制御部203と、時刻を計時する図略のタイマー213等を含むコンピュータで構成されている。制御回路201は、フレーム119(図3)の内部に取り付けられている。
メモリ212は、例えば、不揮発性の書き換え可能な記憶装置で構成され、ロボット1の制御プログラムなどを記憶する。
主制御部202は、メモリ212に記憶されているロボット1の制御プログラムを実行する。これにより、主制御部202は、衝突判断部21、ローリング運動制御部22、回避走行制御部23、駆動制御部24、及び自己位置推定部25として機能する。
衝突判断部21は、ロボット1が障害物に衝突したか否かを判断する。ロボット1が障害物に衝突するとその衝撃が加速度センサS2が検出する加速度に表れる。また、ロボット1が衝突した障害物を突破できていない場合、ロボット1の位置は大きく変化しない。そこで、衝突判断部21は、加速度センサS2により検出された加速度が所定の閾値を超え、且つ、ロボット1の位置の変化量が閾値未満である場合、ロボット1が障害物に衝突したと判断する。
ここで、衝突判断部21は、加速度センサS2が検出した加速度を積分することによりロボット1の実速度を算出し、その実速度が閾値未満(例えば、0)であればロボット1の位置が変化していないと判断すればよい。或いは、衝突判断部21は、自己位置推定部25が推定したロボット1の位置を用いてロボット1の位置の変化量が閾値未満であるか否かを判断してもよい。
また、衝突判断部21は、第2駆動機構制御部207に前進コマンドを出力しているにも拘わらず、ロボット1の位置の変化量が閾値未満である場合、ロボット1は障害物に衝突したと判断してもよい。
また、衝突判断部21は、加速度センサS2により検出された加速度として、例えば進行方向(X軸方向)の加速度成分を用いてもよいし、それ以外の加速度成分を用いてもよい。
また、衝突判断部21は、ジャイロセンサS1により検出された角速度を積分することで、フレーム119のピッチ角を算出し、ピッチ角が閾値を超えた場合、ロボット1は障害物に衝突したと判断してもよい。図9で説明したように、第1モータ118が回転しているにも拘わらず、メイン筐体101が回転していない場合、フレーム119のピッチ角は増大する。これにより、ジャイロセンサS1が検出したピッチ角からロボット1が障害物に衝突したか否かを判断できる。
ローリング運動制御部22は、衝突判断部21によりロボット1が障害物に衝突したと判断された場合、ロボット1にローリング運動を実行させる。この場合、ローリング運動制御部22は、重り駆動機構制御部209に重り114を左方又は右方に傾斜させる傾斜コマンドを出力する。これにより、重り駆動機構制御部209は、重り114を重力方向を軸として左右に傾けて、ロボット1をローリング運動させる。
ここで、ローリング運動とは、図8Aに示すように重り114を中央線C8から左方に移動させてロボット1をZ軸に対して左方に揺動させる動作と、図8Bに示すように重り114を中央線C8から右方に移動させてロボット1をZ軸に対して右方に揺動させる動作とを1回以上繰り返す動作を指す。
また、ローリング運動制御部22は、自己位置推定部25が推定したロボット1の位置を取得し、ローリング運動する前のロボット1の位置からロボット1がローリング運動をした後のロボット1の位置の変化量が閾値より大きくなったことを検知した場合、ローリング運動によりロボット1が前進したと判断する。この場合、ロボット1は障害物の隙間を広げて走行路を確保できたので、ローリング運動制御部22は、ロボット1を前進させる前進コマンドを第2駆動機構制御部207に出力することにより、メイン筐体101を回転させてロボット1を前進させる。
回避走行制御部23は、ローリング運動制御部22により、ローリング運動する前のロボット1の位置からローリング運動をした後のロボット1の位置の変化量が閾値より大きくなったことを検知されなかった場合、ロボット1に回避走行制御を実行させる。この場合、回避走行制御部23は、第2駆動機構制御部207及び重り駆動機構制御部209のそれぞれに対してロボット1を後進させる後進コマンド及びロボット1を左方又は右方に傾斜させる傾斜コマンドを出力する。これにより、第2駆動機構制御部207は、第1モータ118を逆回転させることでメイン筐体101を逆回転させてロボット1を後進させる。同時に、重り駆動機構制御部209は、第3モータ125を回転させることで重りをZ軸に対して左方又は右方に傾ける。これにより、ロボット1は左後方又は右後方に旋回して、衝突した障害物とは異なる方向に正面を向ける。そして、駆動制御部24の制御の下、ロボット1を自律走行を再開する。その結果、ロボット1が障害物を突破することができなかった場合において衝突した障害物を避けるようにロボット1を走行させることができる。
駆動制御部24は、第2駆動機構制御部207に前進コマンド等を出力することで、ロボット1を前進させる。ここで、駆動制御部24は、障害物を避けながら自律的にロボット1を走行させてもよい。この場合、駆動制御部24は、自己位置推定部25により推定されたロボット1の位置と、カメラ104及び距離センサ105により撮像された撮像画像とを用いて障害物を避けながらロボットが自律的に走行するように第2駆動機構制御部207及び重り駆動機構制御部209のそれぞれに対して前進コマンド及び傾斜コマンドを出力すればよい。一方、駆動制御部24は、衝突判断部21により障害物への衝突が検知されると、ロボット1の制御をローリング運動制御部22に委ねる。
自己位置推定部25は、ロボット1の周辺の環境情報又はロボット1の移動量を用いて、所定の時間間隔で実空間上におけるロボット1の現在の位置を推定する。例えば、自己位置推定部25は、カメラ104が周辺を撮像することで取得した画像データ、及び距離センサ105が検出したロボット1の周辺に位置する物体までの距離を示す距離情報を参照して、例えば、V−SLAM(Visual Localization And Mapping)を用いて、ロボット1の現在位置を推定すればよい。或いは、自己位置推定部25は、ホイルエンコーダE1から取得できるメイン筐体101の回転量、及びジャイロセンサS1から取得できるロボット1の重力方向に平行な方向軸(Z軸)回りの角速度(ヨー角の角速度)を用いたデッドレコニングのような公知の方法で、ロボット1の現在位置を推定しても良い。
カメラ104及び距離センサ105は、上述のように、第1球冠部102(図1A)及び第2球冠部103(図1A)の少なくともいずれか一方に設けられている。このため、カメラ104の撮像方向、及び距離センサ105が取得する距離情報の方向は、第1駆動機構206によって回転される第1球冠部102(図1A)及び第2球冠部103(図1A)に連動して回転する第1表示部108、第2表示部109及び第3表示部110と同じ方向に向けることができる。これにより、カメラ104及び距離センサ105は、ロボット1の前方を撮像し、撮像画像及び距離情報を取得できる。カメラ104及び距離センサ105は、撮像画像及び距離情報を主制御部202に出力する。
ジャイロセンサS1は、上述のようにフレーム119(図3)に備わっている。ジャイロセンサS1は、重力方向に平行な方向軸(図2に示すZ軸)、メイン筐体101の走行面に平行なメイン筐体101の走行方向を、重力方向に直交する水平面に射影した方向軸(図2に示すX軸)、及び前記2方向に直交する方向軸(図2に示すY軸)の3つの方向軸の角速度を検知し、主制御部202へ出力する。すわなち、ジャイロセンサS1は、Z軸回りの角速度(ヨー方向の角速度)と、X軸回りの角速度(ロール方向の角速度)と、Y軸回りの角速度(ピッチ方向の角速度)とを検知する。駆動制御部24は、ジャイロセンサS1により検知された3つの角速度のそれぞれを積分してメモリ212に蓄積することで、メイン筐体101のヨー角、ロール角、及びピッチ角を管理する。
加速度センサS2は、例えば、図2に示すX軸、Y軸、及びZ軸の3つの加速度成分を計測する3軸の加速度センサで構成されている。
ジャイロセンサS1及び加速度センサS2は、ロボット1の姿勢もしくは動きを検知するセンサーの一例である。
ホイルエンコーダE1は、図4に示すようにシャフト115に取り付けられ、シャフト115回りのメイン筐体101の回転量を検出する。
表示情報出力制御部203は、主制御部202から出力されるコマンドに応じたロボット1の表情の表示情報を表示部204に表示する。表示部204は、図2において説明した第1表示部108、第2表示部109、及び第3表示部110により構成される。
第1駆動機構制御部205は、主制御部202から出力されるコマンドに応じて、ロボット1の第1駆動機構206を動作させ、第1球冠部102及び第2球冠部103のピッチ角を変化させる。第1駆動機構206は、図3、及び図6Aにおいて説明したシャフト115、第3ギア126、駆動ベルト122、第4ギア127、第2モータ121、及びフレーム119により構成される。
第2駆動機構制御部207は、主制御部202から出力される前進コマンド及び後進コマンドに応じて、第2駆動機構208を動作させ、ロボット1を前進又は後進させる。第2駆動機構208は、図3において説明した、第1ギア116、第2ギア117、第1モータ118、及びフレーム119により構成される。
重り駆動機構制御部209は、主制御部202から出力される傾斜コマンドに応じて、ロボット1の重り駆動機構210を動作させ、Z軸に対して重り114を左方又は右方に傾斜させる。重り駆動機構210は、図3及び図5において説明した、重り114、第3アーム123、第4アーム124、第3モータ125、及びフレーム119により構成される。
通信部211は、ロボット1をクラウドサーバ2(図11)に接続させるための通信装置で構成される。通信部211としては、例えば、Wifi(登録商標)等の無線LANの通信装置が採用できるがこれは一例である。通信部211は、主制御部202から出力されるコマンドに応じてクラウドサーバと通信を行う。
(ローリング運動制御の第1パターン)
図12は、本開示の実施の形態におけるローリング運動制御の第1パターンのメインルーチンを示すフローチャートである。ローリング運動制御の第1パターンは、ロボット1を前進させながらロボット1にローリング運動をさせる。
図12は、本開示の実施の形態におけるローリング運動制御の第1パターンのメインルーチンを示すフローチャートである。ローリング運動制御の第1パターンは、ロボット1を前進させながらロボット1にローリング運動をさせる。
S1では、駆動制御部24は、第2駆動機構制御部207に前進コマンドを出力するとともに必要に応じて傾斜コマンドを重り駆動機構制御部209に出力することでロボット1を通常走行させる。
S2では、衝突判断部21は、ロボット1が障害物に衝突したか否かを検知する。ここで、衝突判断部21の処理の詳細は上述したため説明を省く。
S2において衝突が検知された場合(S2でYES)、衝突判断部21は、停止コマンドを第2駆動機構制御部207に出力し、ロボット1の走行を停止させる(S3)。この場合、第2駆動機構制御部207は、第1モータ118の回転を停止させ、ロボット1の走行を停止させる。
S4では、ローリング運動制御部22は、ロボット1にローリング運動をさせるローリング運動制御を実行する。このパターンの詳細については図13を用いて後述する。
ローリング運動制御の実行結果がロボット1が障害物を突破できていないことを示していれば(S5でYES)、処理はS6に進み、ロボット1が障害物を突破できたことを示していれば(S5でNO)、処理はS7に進む。
S7では、駆動制御部24は、第2駆動機構制御部207に前進コマンドを出力するとともに必要に応じて傾斜コマンドを重り駆動機構制御部209に出力することで、ロボット1を通常走行させる。
S6では、回避走行制御部23は、第2駆動機構制御部207及び重り駆動機構制御部209のそれぞれに後進コマンド及び傾斜コマンドを出力することで、回避走行制御を実行する。これにより、ロボット1は、障害物とは異なる方向に正面を向ける。例えば、回避走行制御部23は、ロボット1の後方旋回中、カメラ104の撮像画像から障害物が存在していない方向を探索し、その方向にロボット1の正面を向ければよい。或いは、回避走行制御部23は、予め定められた角度(例えば、45度、90度、180度等)、ロボット1を後方旋回させてもよい。
図13は、図12のローリング運動制御の第1パターンのサブルーチンを示すフローチャートである。S11では、ローリング運動制御部22は、ローリング運動におけるローリング回数をカウントするための変数nに0を設定し、変数nを初期化する。このフローでは、ロボット1がZ軸に対して左方に1回傾斜し、右方に1回傾斜したことを、ローリング回数の1回としてカウントする。
S12では、ローリング運動制御部22は、ローリング運動におけるロボット1の設定速度vを初期値Viに設定する。S13では、ローリング運動制御部22は、ローリング運動におけるロボット1の設定ロール角aを初期値Aiに設定する。
S14では、ローリング運動制御部22は、設定速度vが上限速度Vm(所定速度の一例)に到達する、又は、設定ロール角aが上限角度Am(所定角度の一例)に到達したか否かを判定する。設定速度vが上限速度Vmに到達しておらず、且つ、設定ロール角aが上限角度Amに到達していない場合(S14でNO)、処理はS15に進む。
S15では、ローリング運動制御部22は、設定速度vに対して、第1速度Vtに変数nを乗じた値を加算して、設定速度vをv+Vt*nに設定する。なお、最初のループでは変数n=0であるため、設定速度vは初期値Viになる。
S16では、ローリング運動制御部22は、S15で設定した設定速度vでロボット1を前進させる前進コマンドを第2駆動機構制御部207に出力する。この前進コマンドを受信した第2駆動機構制御部207は、第1モータ118を設定速度vで回転させる制御信号を第1モータ118に出力する。
S17では、ローリング運動制御部22は、設定ロール角aに対して、第1角度Atに変数nを乗じた値を加算して、設定ロール角aをa+At*nに設定する。
S18では、ローリング運動制御部22は、S17で設定した設定ロール角aでロボット1をZ軸に対して左方に傾斜させる傾斜コマンドを重り駆動機構制御部209に出力する。この場合、重り駆動機構制御部209は、ロボット1をZ軸に対して左方に設定ロール角aで傾斜させる傾斜コマンドを第3モータ125に出力する。
S19では、ローリング運動制御部22は、S17で設定した設定ロール角aでロボット1をZ軸に対して右方に傾斜させる傾斜コマンドを重り駆動機構制御部209に出力する。この場合、重り駆動機構制御部209は、ロボット1をZ軸に対して右方に傾斜させる制御信号を第3モータ125に出力する。
S20では、ローリング運動制御部22は、ロボット1が前進したか否かを判定する。この場合、ローリング運動制御部22は、例えば、ローリング運動を開始したときのロボット1の位置に対する現在のロボット1の位置の変化量が閾値を超えていれば、ロボット1が前進したと判断すればよい。なお、ロボット1の位置は、例えば、自己位置推定部25が算出した位置を採用すればよい。
ローリング運動制御部22は、ロボット1の前進を検知した場合(S20でYES)、ローリング運動制御の実行結果を「突破」に設定する(S23)。一方、ローリング運動制御部22は、ロボット1が前進していないと判断した場合(S20でNO)、処理をS21に進める。S21では、ローリング運動制御部22は、変数nを1インクリメントし、処理をS14に戻す。
すなわち、ローリング運動制御部22は、設定速度vを第1速度Vtずつ増大させ、且つ、設定ロール角aを第1角度Atずつ増大させていく。そして、ローリング運動制御部22は、ロボット1の前進を検知した場合(S20でYES)、ロボット1が障害物を突破できたとして処理を図12に戻す。
一方、ローリング運動制御部22は、ロボット1の前進を検知することなく(S20でNO)、設定速度vが上限速度Vmに到達する、又は、設定ロール角aが上限角度Amに到達した場合(S14でYES)、処理をS22に進める。上限速度Vmとしては、例えば、通常走行時の設定速度が採用されてもよいし、通常走行時の設定速度よりも低い速度が採用されてもよい。また、上限角度Amとしては、例えば、ロボットが傾斜し得る予め定められた最大角度が採用されてもよいし、その最大角度よりも小さな角度が採用されてもよい。
S22では、ローリング運動制御部22は、ローリング運動制御の判断結果を「突破できない」に設定し、処理を図12に戻す。
図17〜図23は、ローリング運動制御の第1パターンを採用した場合のロボット1の動作を示す図である。本明細書では、ロボット1の進行方向に向けて左側を左方、右側を右方と定めたため、図17〜図23において、左右の方向は逆になっている。また、図17〜図23では、上面視からのロボット1が示されている。また、図18〜図23において、点線は1つ前のタイミングにおけるロボット1と障害物O1,O2との位置を示している。なお、これらのことは、後述する図24〜図30も同じである。
図17に示すタイミングT1では、ロボット1は通常走行を行っている。図18に示すタイミングT2では、ロボット1は障害物O1,O2に衝突している。そのため、衝突判断部21は、衝突を検知し、停止コマンドを第2駆動機構制御部207に出力することでロボット1の前進を停止させる。ここでは、ロボット1は隣接する2つの障害物O1,O2と衝突している。なお、後述する第3パターンでは、ロボット1は障害物O1,O2に衝突しても停止せずにローリング運動を開始する。
図19に示すタイミングT3では、ロボット1は、Z軸に対して左方に傾斜した状態で走行している。そのため、ロボット1は矢印で示す左斜め前方に移動し、障害物O2は、ロボット1により押され、左斜め前方に移動している。これにより、障害物O1と障害物O2との隙間がタイミングT2のときよりも少し増大している。
図20に示すタイミングT4では、ロボット1は、Z軸に対して右方に傾斜した状態で走行している。そのため、ロボット1は矢印で示す右斜め前方に移動し、障害物O1と衝突している。
図21に示すタイミングT5では、ロボット1は、Z軸に対して右方に傾斜した状態で走行している。そのため、ロボット1は、矢印で示す右斜め前方に移動し、障害物O1はロボット1により押され、右斜め前方に移動している。これにより、障害物O1と障害物O2との隙間がタイミングT4のときよりも増大している。
図22に示すタイミングT6では、ロボット1は、Z軸に対して左方に傾斜した状態で走行している。そのため、ロボット1は矢印で示す左斜め前方に移動している。このとき、障害物O1と障害物O2との隙間が、ロボット1の横幅よりも大きくなったため、ロボット1は障害物O1と障害物O2との隙間を通り、障害物を突破できている。そのため、ローリング運動の開始時のロボット1の位置から現在のロボット1の位置の変化量が閾値を超え、ローリング運動制御部22は、ロボット1が前進できたと判断する。
図23に示すタイミングT7では、ロボット1は、通常走行に切り替えて前進している。
このように、ローリング運動制御の第1パターンでは、ロボット1は前進しながらローリング運動を実行することにより、障害物O1と障害物O2との隙間を徐々に増大させ、走行路の確保を図ることができる。
なお、図13のフローでは、設定速度vと設定ロール角aとの両方が徐々に増大されているが、本開示はこれに限定されず、いずれか一方が徐々に増大されてもよい。また、図13のフローでは、設定速度vと設定ロール角aとのそれぞれが上限速度Vm及び上限角度Amに到達したか否かが判断されているが、いずれか一方が上限速度Vm及び上限角度Amに到達したか否か判断されてもよい。
また、図13のS19の後に、ローリング運動制御部22は、ロボット1の設定ロール角aを0度に戻してから、S20の前進の有無を検知してもよい。
(ローリング運動制御の第2パターン)
図14は、本開示の実施の形態におけるローリング運動制御の第2パターンのサブルーチンを示すフローチャートである。ローリング運動制御の第2パターンは、停止状態のロボット1にローリング運動をさせる。なお、ローリング運動制御の第2パターンにおいて、メインルーチンは図12と同じであるため、説明を省略する。
図14は、本開示の実施の形態におけるローリング運動制御の第2パターンのサブルーチンを示すフローチャートである。ローリング運動制御の第2パターンは、停止状態のロボット1にローリング運動をさせる。なお、ローリング運動制御の第2パターンにおいて、メインルーチンは図12と同じであるため、説明を省略する。
S31は図13のS11と同じである。S32では、ローリング運動制御部22は、ローリング回数をカウントするためのもう一つの変数mに0を設定し、変数mを初期化する。S33では、ローリング運動制御部22は、設定ロール角aでロボット1をZ軸に対して左方に傾斜させる傾斜コマンドを重り駆動機構制御部209に出力する。S34では、ローリング運動制御部22は、設定ロール角aでロボット1をZ軸に対して右方に傾斜させる傾斜コマンドを重り駆動機構制御部209に出力する。
S35では、ローリング運動制御部22は、変数mが上限値Mに到達したか否かを判断する。ここで、上限値Mは、ロボット1の前進に先立ってロボット1のローリング回数を規定するための値であり、例えば、1以上の整数が採用できる。
S35において、変数mが上限値Mに到達していない場合(S35でNO)、ローリング運動制御部22は、変数mを1インクリメントし(S37)、処理をS33に戻す。一方、S35において、変数mが上限値Mに到達した場合(S35でYES)、ローリング運動制御部22は、設定速度vを設定し、前進コマンドを第2駆動機構制御部207に出力する。ここで、設定速度vは予め定められた所定の値に設定される。これにより、ロボット1は走行を再開する。
S38では、ローリング運動制御部22は、ロボット1が前進したか否かを判断する。この処理の詳細は、図13のS20と同じである。
ローリング運動制御部22は、ロボット1の前進を検知した場合(S38でYES)、ローリング運動制御の実行結果を「突破」に設定する(S43)。一方、ローリング運動制御部22は、ロボット1の前進を検知しなかった場合(S38でNO)、処理をS39に進める。
S39では、ローリング運動制御部22は、変数nが上限値Nに到達したか否かを判断する。変数nが上限値Nに到達していない場合(S39でNO)、ローリング運動制御部22は、設定速度vを0に設定する(S40)、S41では、ローリング運動制御部22は、変数nを1インクリメントして処理をS33に戻す。ここで、上限値Nは、ローリング運動制御の終了条件を定める予め定められた値が採用される。
一方、S39において変数nが上限値Nに到達した場合(S39でYES)、ローリング運動制御部22は、ローリング運動制御の実行結果を「突破できない」に設定する(S42)。S42及びS43の処理が終了すると処理は図12に戻る。
すなわち、ローリング運動制御の第2パターンは、停止状態のロボット1にM回のローリング運動を実行させた後にロボット1を前進させる処理を1セットとし、その1セットの処理をロボット1が障害物を突破するまで実行する制御になっている。また、ローリング運動制御の第2パターンは、この1セットの処理をN回実行してもロボット1が障害物を突破できなかった場合、ロボット1に回避走行をさせる制御になっている。
なお、図14のフローのS33、S34において設定ロール角aは、ローリング回数が増大するにつれて増大するように設定されてもよい。また、S36において、設定速度vは、ローリング回数が増大するにつれて増大するように設定されてもよい。
図24〜図30は、ローリング運動制御の第2パターンを採用した場合のロボット1の動作を示す図である。図24に示すタイミングT1では、ロボット1は通常走行を行っている。図25に示すタイミングT2では、ロボット1は障害物O1,O2に衝突している。そのため、衝突判断部21は、衝突を検知し、停止コマンドを第2駆動機構制御部207に出力することでロボット1の前進を停止させる。
図26に示すタイミングT3では、ロボット1は、停止状態でZ軸に対して矢印で示す左方に傾斜している。そのため、障害物O2は、ロボット1により押され、左方に移動している。これにより、障害物O1と障害物O2との隙間がタイミングT2のときよりも少し増大している。
図27に示すタイミングT4では、ロボット1は、停止状態でZ軸に対する傾斜を0度にして姿勢を元に戻している。そのため、ロボット1はタイミングT2の状態に戻り、障害物O1と衝突している。
図28に示すタイミングT5では、ロボット1は、停止状態でZ軸に対して矢印で示すように右方に傾斜している。そのため、障害物O1はロボット1により押され、右方に移動している。これにより、障害物O1と障害物O2との隙間がタイミングT4のときよりも増大している。
図29に示すタイミングT6では、ロボット1は、Z軸に対する傾斜を0度にして姿勢を元に戻す。図30に示すタイミングT7では、ロボット1は前進を試みる。このとき、障害物O1と障害物O2との隙間が、ロボット1の横幅より大きくなったため、ロボット1は障害物O1と障害物O2との隙間を通り、障害物を突破できている。そのため、ローリング運動の開始時のロボット1の位置から現在のロボット1の位置の変化量が閾値を超え、ロボット1は、ローリング運動制御部22により前進できたと判断される。そして、ロボット1は、通常走行に切り替える。
このようにローリング運動制御の第2パターンでは、ロボット1は、停止状態でローリング運動を行うため、障害物O1,O2へ与える衝撃を緩和させながら、ローリング運動を行うことができる。
(ローリング運動制御の第3パターン)
図15は、本開示の実施の形態におけるローリング運動制御の第3パターンのメインルーチンを示すフローチャートである。ローリング運動制御の第3パターンは、ロボット1が障害物O1と衝突してもロボット1を停止させずに、ロボット1にローリング運動を実行させる。
図15は、本開示の実施の形態におけるローリング運動制御の第3パターンのメインルーチンを示すフローチャートである。ローリング運動制御の第3パターンは、ロボット1が障害物O1と衝突してもロボット1を停止させずに、ロボット1にローリング運動を実行させる。
図15において、図12との相違点は、図12のS3に示すロボット1を停止させる処理が省かれている点にある。それ以外は、図15の処理は図12の処理と同じである。図16は、ローリング運動制御の第3パターンのサブルーチンを示すフローチャートである。
S51は図13のS11と同じである。S52では、ローリング運動制御部22は、ロボット1の設定速度vを設定し、前進コマンドを第2駆動機構制御部207に出力する。ここで、設定速度vは予め定められた所定の値に設定される。ここでは、設定速度vは例えば、通常走行時の設定速度よりも低い速度が設定される。
S53では、ローリング運動制御部22は、設定ロール角aでロボット1をZ軸に対して左方に傾斜させる傾斜コマンドを重り駆動機構制御部209に出力する。S54では、ローリング運動制御部22は、設定ロール角aでロボット1をZ軸に対して右方に傾斜させる傾斜コマンドを重り駆動機構制御部209に出力する。
S55では、ローリング運動制御部22は、ロボット1が前進したか否かを判定する。この処理の詳細は、図13のS20と同じである。
ローリング運動制御部22は、ロボット1の前進を検知した場合(S55でYES)、ローリング運動制御の実行結果を「突破」に設定する(S58)。一方、ローリング運動制御部22は、ロボット1の前進を検知しなかった場合(S55でNO)、処理をS56に進める。
S56では、ローリング運動制御部22は、変数nが上限値Nに到達したか否かを判定する。変数nが上限値Nに到達していない場合(S56でNO)、ローリング運動制御部22は、変数nを1インクリメントし(S57)、処理をS53に戻す。ここで、上限値Nは、ローリング運動制御の終了条件を定める予め定められた値が採用される。
一方、S56において変数nが上限値Nに到達した場合(S56でYES)、ローリング運動制御部22は、ローリング運動制御の実行結果を「突破できない」に設定する(S59)。S58及びS59の処理が終了すると処理は図15に戻る。
すなわち、ローリング運動制御の第3パターンは、障害物と衝突しても前進を維持した状態でロボット1にローリング運動を実行させ、障害物の突破を試みる制御になっている。そして、第3パターンは、ローリング運動をN回実行しても障害物を突破することができなかった場合、ロボット1に回避走行をさせる制御になっている。
このように、ローリング運動制御の第3パターンは、ロボット1は、障害物と衝突しても停止せずにローリング運動を開始しているため、走行時の勢いを保持した強いパワーで障害物を移動させることができ、より確実に隙間を広げることができる。
なお、図15のフローのS53、S54において設定ロール角aは、ローリング回数が増大するにつれて増大するように設定されてもよい。また、S52において、設定速度vは、通常走行と同じ設定速度vが設定されてもよい。この場合、ロボット1は通常走行時における設定速度を維持した状態でローリング運動を実行することになる。また、設定速度vはローリング回数が増大するにつれて増大するように設定されてもよい。
(変形例)
(1)上記実施の形態では、ローリング運動制御部22は、設定ロール角aに設定して、ロボット1をZ軸に対して左方に傾斜させた後、ロボット1をZ軸に対して右方に傾斜させるというように、ロボット1をZ軸に対して対称にローリング運動をさせていた。本開示はこれに限定されず、ローリング運動制御部22は、ロボット1をZ軸に対して対称にローリング運動させなくてもよい。例えば、ロボット1をZ軸に対して左方に設定ロール角aで傾斜させた後、ロボット1をZ軸に対して右方に設定ロール角bで傾斜させてもよい。ここで、設定ロール角aと設定ロール角bとは異なる角度である。
(1)上記実施の形態では、ローリング運動制御部22は、設定ロール角aに設定して、ロボット1をZ軸に対して左方に傾斜させた後、ロボット1をZ軸に対して右方に傾斜させるというように、ロボット1をZ軸に対して対称にローリング運動をさせていた。本開示はこれに限定されず、ローリング運動制御部22は、ロボット1をZ軸に対して対称にローリング運動させなくてもよい。例えば、ロボット1をZ軸に対して左方に設定ロール角aで傾斜させた後、ロボット1をZ軸に対して右方に設定ロール角bで傾斜させてもよい。ここで、設定ロール角aと設定ロール角bとは異なる角度である。
(2)上記実施の形態では、ロボット1が障害物に衝突したときロボット1の中央線C8は、Z軸と同じ方向を向いているものとして説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、ロボット1は中央線C8がZ軸に対して傾斜した状態で衝突することもある。この場合、ローリング運動制御部22は、中央線C8に対して対称にロボット1をローリング運動させてもよいし、Z軸に対して対称にロボット1をローリング運動をさせてもよい。なお、Z軸に対して対称にロボット1をローリング運動させる場合、ローリング運動制御部22は、ジャイロセンサS1が検知したロール方向の角速度からZ軸に対する中央線C8の傾斜角度θを求める。ここで、傾斜角度θがZ軸に対して左方に傾斜しているとすると、ローリング運動制御部22は、左方の設定ロール角をa−θ、右方の設定ロール角をa+θに設定して、Z軸に対して線対称にロボット1をローリング運動をさせればよい。
本開示によれば、障害物が自由に配置された場所においても障害物の隙間を広げて走行路を確保できるため、家庭用のペットロボットとして有用である。
1 :ロボット
21 :衝突判断部
22 :ローリング運動制御部
23 :回避走行制御部
24 :駆動制御部
25 :自己位置推定部
101 :メイン筐体
102 :第1球冠部
103 :第2球冠部
104 :カメラ
105 :距離センサ
106 :マイク
107 :スピーカ
108 :第1表示部
109 :第2表示部
110 :第3表示部
111 :固定板金
114 :重り
115 :シャフト
119 :フレーム
121 :第2モータ
125 :第3モータ
201 :制御回路
202 :主制御部
203 :表示情報出力制御部
204 :表示部
205 :第1駆動機構制御部
206 :第1駆動機構
207 :第2駆動機構制御部
208 :第2駆動機構
209 :重り駆動機構制御部
210 :重り駆動機構
211 :通信部
E1 :ホイルエンコーダ
S1 :ジャイロセンサ
S2 :加速度センサ
21 :衝突判断部
22 :ローリング運動制御部
23 :回避走行制御部
24 :駆動制御部
25 :自己位置推定部
101 :メイン筐体
102 :第1球冠部
103 :第2球冠部
104 :カメラ
105 :距離センサ
106 :マイク
107 :スピーカ
108 :第1表示部
109 :第2表示部
110 :第3表示部
111 :固定板金
114 :重り
115 :シャフト
119 :フレーム
121 :第2モータ
125 :第3モータ
201 :制御回路
202 :主制御部
203 :表示情報出力制御部
204 :表示部
205 :第1駆動機構制御部
206 :第1駆動機構
207 :第2駆動機構制御部
208 :第2駆動機構
209 :重り駆動機構制御部
210 :重り駆動機構
211 :通信部
E1 :ホイルエンコーダ
S1 :ジャイロセンサ
S2 :加速度センサ
Claims (10)
- ロボットであって、
球体の第1側部と前記第1側部に対向する第2側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第1側部に対応する第1球冠部と、
前記第2側部に対応する第2球冠部と、
前記第1球冠部と前記第2球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記メイン筐体の内部に設けられ前記シャフトと直交する重りの軸を中心に回転する重りと、
前記シャフトの回転により前記第1球冠部及び前記第2球冠部を回転させる第1駆動機構と、
前記第1駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第2駆動機構と、
前記重りの軸回りに前記重りを回転させる重り駆動機構と、
前記ロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、前記ロボットをローリング運動させ、
前記ロボットが前記ローリング運動する前の前記ロボットの座標から前記ロボットが前記ローリング運動した後の前記ロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、前記ロボットが前進したか否か判断し、
前記ロボットが前進していると判断した場合は、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを前記表示部が向いている方向に走行させる、
ロボット。 - 前記制御回路は、
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、前記ロボットが前記ローリング運動を開始した時の速度に第1速度ずつ加算した速度で前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させ、
前記第1速度ずつ加算した速度が所定速度になる、もしくは、前記ロボットが前進していると判断するまで、前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させる、
請求項1記載のロボット。 - 前記第1速度ずつ加算した速度が前記所定速度になった場合は、
前記制御回路は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させる、
請求項2記載のロボット。 - 前記制御回路は、
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、前記ロボットが前記ローリング運動を開始した時の傾き角度に第1角度ずつ加算した角度で前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させ、
前記第1角度ずつ加算した角度が所定角度になる、もしくは、前記ロボットが前進していると判断するまで、前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを繰り返し前記ローリング運動させる、
請求項1記載のロボット。 - 前記第1角度ずつ加算した角度が前記所定角度になった場合は、
前記制御回路は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させる、
請求項4記載のロボット。 - 前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、
前記制御回路は、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体の回転を停止させた後に、前記ロボットを前記ローリング運動させる、
請求項1記載のロボット。 - ロボットであって、
球体の第1側部と前記第1側部に対向する第2側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第1側部に対応する第1球冠部と、
前記第2側部に対応する第2球冠部と、
前記第1球冠部と前記第2球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記メイン筐体の内部に設けられ前記シャフトと直交する重りの軸を中心に回転する重りと、
前記シャフトの回転により前記第1球冠部及び前記第2球冠部を回転させる第1駆動機構と、
前記第1駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第2駆動機構と、
前記重りの軸回りに前記重りを回転させる重り駆動機構と、
前記ロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体の回転を停止させ、
前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、前記ロボットをローリング運動させ、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを所定速度で走行させ、
前記ロボットが前記ローリング運動する前の前記ロボットの座標から前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを所定速度で走行させた後の前記ロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、前記ロボットが前進したか否か判断し、
前記ロボットが前進していると判断した場合は、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを前記表示部が向いている方向に走行させる、
ロボット。 - 前記制御回路は、
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させる、
請求項7記載のロボット。 - ロボットであって、
球体の第1側部と前記第1側部に対向する第2側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第1側部に対応する第1球冠部と、
前記第2側部に対応する第2球冠部と、
前記第1球冠部と前記第2球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記メイン筐体の内部に設けられ前記シャフトと直交する重りの軸を中心に回転する重りと、
前記シャフトの回転により前記第1球冠部及び前記第2球冠部を回転させる第1駆動機構と、
前記第1駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第2駆動機構と、
前記重りの軸回りに前記重りを回転させる重り駆動機構と、
前記ロボットの姿勢もしくは動きを検知するセンサーと、
制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが走行している時に、前記センサーによって検知された値が所定値以上であった場合は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを所定速度で走行させながら、前記重り駆動機構を制御して重力方向を軸として重りを左右に傾けて、前記ロボットをローリング運動させ、
前記ロボットが前記ローリング運動する前の前記ロボットの座標から前記ロボットが前記ローリング運動した後の前記ロボットの座標が変化しているか否かに基づいて、前記ロボットが前進したか否か判断し、
前記ロボットが前進していると判断した場合は、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットを前記表示部が向いている方向に走行させる、
ロボット。 - 前記制御回路は、
前記ロボットが前進していないと判断した場合は、
前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて走行させ、
前記重り駆動機構を制御して前記ロボットを左もしくは右に傾けさせながら、前記第2駆動機構を制御して前記メイン筐体を逆回転させて前記ロボットを旋回させる、
請求項9記載のロボット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018191686A JP2020058596A (ja) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018191686A JP2020058596A (ja) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | ロボット |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020058596A true JP2020058596A (ja) | 2020-04-16 |
Family
ID=70219771
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018191686A Pending JP2020058596A (ja) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | ロボット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2020058596A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114025153A (zh) * | 2021-03-05 | 2022-02-08 | 黑芝麻智能科技有限公司 | LiDAR辅助的轮编码器到相机的校准 |
KR102438698B1 (ko) * | 2021-10-21 | 2022-08-31 | 주식회사 씨엔 | 타원체형 롤링 이동 장치 |
CN115320738A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-11-11 | 煤炭科学技术研究院有限公司 | 具备对外操作功能的两栖球形机器人 |
-
2018
- 2018-10-10 JP JP2018191686A patent/JP2020058596A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114025153A (zh) * | 2021-03-05 | 2022-02-08 | 黑芝麻智能科技有限公司 | LiDAR辅助的轮编码器到相机的校准 |
CN114025153B (zh) * | 2021-03-05 | 2023-11-21 | 黑芝麻智能科技有限公司 | LiDAR辅助的轮编码器到相机的校准 |
KR102438698B1 (ko) * | 2021-10-21 | 2022-08-31 | 주식회사 씨엔 | 타원체형 롤링 이동 장치 |
CN115320738A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-11-11 | 煤炭科学技术研究院有限公司 | 具备对外操作功能的两栖球形机器人 |
CN115320738B (zh) * | 2022-08-01 | 2023-09-29 | 煤炭科学技术研究院有限公司 | 具备对外操作功能的两栖球形机器人 |
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