JP3194056U - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】 汎用の携帯端末を使用して動作を行わせることができる安価なロボットを提供する。【解決手段】 動作を行う動作部を有するロボット本体１と、ロボット本体１に設けられ、一表面にディスプレイの画面２４Ｄを有しこの画面上の所定部分をロボット本体１の動作コマンドに応じて明滅するよう構成された携帯端末２０を装着する端末装着部３と、携帯端末２０のディスプレイの画面２４Ｄ上の所定部分の明滅を検知し、この明滅に応じた信号を出力する受光素子１３と、受光素子１３の出力信号に基づいて、動作部に動作を行わせる制御部とを備えている。【選択図】 図１

Description

本考案は、スマートフォン等の携帯端末を利用するロボットに関する。

近年、スマートフォン等の携帯電話にみられるように、携帯電話等の携帯端末の多機能化が進み、携帯端末をロボットに利用する取り組みがなされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−５６００１号公報

人間とのコミュニケーション用に用いられるロボットも出現している。このようなロボットと携帯端末との間で、Ｗｉ−Ｆｉ等の無線ＬＡＮあるいはブルートゥース等の近距離無線通信規格による通信を行うには、その通信のために必要なモジュール（以下、「無線通信モジュール」という）のコストが高くなる。

本考案は上記のような課題を解決するためになされたもので、汎用の携帯端末を使用して動作を行わせることができる安価なロボットを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、ある実施態様に係るロボットは、動作を行う動作部を有するロボット本体と、前記ロボット本体に設けられ、一表面にディスプレイの画面を有しこの画面上の所定部分を前記ロボット本体の動作コマンドに応じて明滅するよう構成された携帯端末を装着する端末装着部と、前記携帯端末の前記ディスプレイの画面上の所定部分の明滅を検知し、この明滅に応じた信号を出力する受光素子と、前記受光素子の出力信号に基づいて、前記動作部に動作を行わせる制御部とを備えている。

本考案は、以上に説明した構成を有し、汎用の携帯端末を使用して動作を行わせることができる安価なロボットを提供することができるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態のロボットの概略構成の一例を示す斜視図である。 図２（ａ）は、図１に示すロボットの側面図であり、図２（ｂ）は、図１に示すロボットの平面図である。 図３は、図１に示すロボットの制御構成の一例を示すブロック図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、ロボットの動作の一例を示すロボットの側面図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、ロボットの動作の一例を示すロボットの側面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本開示の実施形態について説明する。

以下で説明する実施形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、あくまで一例であり、本開示を限定するものではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、本開示の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、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する場合がある。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状及び寸法比等については正確な表示ではない場合がある。

（第１実施形態）
第１実施形態のロボットは、動作を行う動作部を有するロボット本体と、ロボット本体に設けられ、一表面にディスプレイの画面を有しこの画面上の所定部分をロボット本体の動作コマンドに応じて明滅するよう構成された携帯端末を装着する端末装着部と、携帯端末のディスプレイの画面上の所定部分の明滅を検知し、この明滅に応じた信号を出力する受光素子と、受光素子の出力信号に基づいて、動作部に動作を行わせる制御部とを備えている。

この構成によれば、受光素子には、例えばフォトトランジスタを用いることができ、このような受光素子は、Ｗｉ−Ｆｉあるいはブルートゥース等の無線通信モジュールと比較して大幅に安価である。よって、汎用の携帯端末を使用して動作を行わせることができる安価なロボットを実現できる。

上記ロボットにおいて、端末装着部に設けられ、携帯端末のディスプレイの画面とは反対側の面を端末装着部に沿わせた状態で、携帯端末を端末装着部に引き付けて固定するための伸縮性を有するバンドをさらに備え、バンドに受光素子が取り付けられていてもよい。

この構成によれば、例えばゴムバンドのような伸縮性を有するバンドによって、携帯端末を容易に端末装着部に固定することができる。

上記ロボットにおいて、端末装着部は、バンドを挿通し、かつバンドを携帯端末の長手方向にずらすための長穴が設けられ、受光素子は、バンドへの取付け位置を携帯端末の短手方向にずらすことができるようにバンドに取り付けられていてもよい。

この構成によれば、メーカー及び機種等の相違によって携帯端末の画面の明滅箇所に若干のずれが生じても、携帯端末の長手方向に対するバンドの位置の調整、及び受光素子のバンドへの取付け位置の調整により、受光素子の位置を画面の明滅箇所に合わせて容易に調整することができる。

上記ロボットにおいて、携帯端末は、音声認識機能を有し、人間の発話内容に基づいてロボット本体の動作コマンドを生成し、この生成した動作コマンドに応じて画面上の所定部分を明滅するよう構成されていてもよい。

この構成によれば、人間が自分の意志等に基づいてロボット（ロボット本体）に動作を行わせることができる。

上記ロボットにおいて、携帯端末は、ロボット本体の動作コマンドに応じて明滅する画面上の所定部分とは異なる部分を同期信号に応じて明滅するよう構成され、受光素子として、画面上の所定部分のロボット本体の動作コマンドに応じた明滅を検知する第１の受光素子と、画面上の所定部分とは異なる部分の同期信号に応じた明滅を検知する第２の受光素子とを備えているようにしてもよい。

〔装置構成〕
図１は、第１実施形態のロボットの概略構成の一例を示す斜視図である。また、図２（ａ）は、図１に示すロボットの側面図であり、図２（ｂ）は、図１に示すロボットを上から視た平面図である。図３は、図１に示すロボットの制御構成の一例を示すブロック図である。図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）、図５（ｂ）は、それぞれロボットの動作の一例を示すロボットの側面図である。なお、本実施形態の説明において、「前」「後」「左」「右」は、ロボットからみた「前」「後」「左」「右」を意味する。

このロボットは、ロボット本体１に携帯端末２０を装着して動作させることができるよう構成されている。携帯端末２０は、例えば、スマートフォン（多機能携帯電話）、タブレット（携帯情報端末）等である。

ロボット本体１は、前面に端末装着部３が設けられた胴体２と、胴体２の下部に固定された前脚部４と、胴体２の下部に回動可能に取り付けられた後脚部５と、胴体２の右側上部及び左側上部に回動可能に取り付けられた右腕８ａ及び左腕８ｂと、胴体２の上端に固定された頭部９とを有する。そして、前脚部４の先端には、独立駆動可能な右車輪６ａ及び左車輪６ｂが取り付けられ、後脚部５の後端には自由に回転する後輪７が取り付けられている。

また、ロボット本体１の端末装着部３の下端には、装着台３ａが設けられ、この装着台３ａ上に携帯端末２０を立てた状態で、２つの輪状のゴムバンドＢ１，Ｂ２によって携帯端末２０が取り付けられる。携帯端末２０は、その表示部２４の画面２４Ｄと反対側の面を端末装着部３の板状表面に沿わせて、画面２４Ｄが前方を向くようにして取り付けられる。

ゴムバンドＢ１，Ｂ２は、端末装着部３の左右両側に設けられたバンド挿通穴３１，３２を挿通して端末装着部３に取付けられている。一方のゴムバンドＢ１には、円５０内に示すように第１，第２の受光素子１３，１４を有する受光モジュール１２が取り付けられている。第１，第２の受光素子１３，１４には、例えばフォトトランジスタを用いることができる。

受光モジュール１２には、ゴムバンドＢ１に取り付けるための溝が設けられ、受光モジュール１２をゴムバンドＢ１に対して左右方向にずらすことができる。すなわち、装着される携帯端末２０の画面２４Ｄに対して、受光モジュール１２（受光素子１３，１４）の位置を左右方向（携帯端末２０の短手方向）に調整することができる。

また、受光モジュール１２が取り付けられたゴムバンドＢ１用のバンド挿通穴３１は、ゴムバンドＢ１の位置を矢印５１で示す上下方向（携帯端末２０の長手方向）に調整できるように、ゴムバンドＢ２用のバンド挿通穴３２よりも上下に長く形成されている。すなわち、装着される携帯端末２０の画面２４Ｄに対して、受光モジュール１２（受光素子１３，１４）の位置を上下に調整することができる。

そして、各々の受光素子１３，１４の出力信号はケーブル１５によってロボット本体１内の制御部１１へ伝送される。

また、ロボット本体１のボディの内部等には、図３に示す、マイクロコントローラ等からなる制御部１１、モータ駆動回路Ｄ１〜Ｄ４及び駆動モータＭ１〜Ｍ４が適宜の位置に配設されている。

右車輪６ａは、制御部１１の制御によってモータ駆動回路Ｄ１を介して右車輪駆動モータＭ１によって正逆回転駆動される。同様に、左車輪６ｂは、制御部１１の制御によってモータ駆動回路Ｄ２を介して左車輪駆動モータＭ２によって正逆回転駆動される。このように、右車輪６ａ及び左車輪６ｂはそれぞれ独立駆動可能であり、制御部１１によって右車輪６ａ及び左車輪６ｂの駆動が制御されることにより、このロボットは、前進、後進、右旋回、左旋回等を行うことができる。

また、後脚部５は、制御部１１の制御によってモータ駆動回路Ｄ３を介して後脚駆動モータＭ３が駆動されることにより、図２（ａ）の矢印Ｓ１，Ｓ２で示す方向に回動するよう構成されている。図２（ａ）に示されたロボットの姿勢（直立姿勢）を基本姿勢とし、この基本姿勢から後脚部５が矢印Ｓ１で示す方向に回動した場合には、例えば図４（ａ）に示す前傾姿勢となる。また、図２（ａ）に示された基本姿勢から後脚部５が矢印Ｓ２で示す方向に回動した場合には、例えば図４（ｂ）に示す後傾姿勢となる。

また、右腕８ａ及び左腕８ｂ（以下、「両腕８ａ、８ｂ」ともいう）は、制御部１１の制御によってモータ駆動回路Ｄ４を介して腕駆動モータＭ４が駆動されることにより、図２（ａ）の矢印Ｓ３，Ｓ４で示す方向に回動するよう構成されている。図２（ａ）に示された状態から両腕８ａ、８ｂが矢印Ｓ３で示す方向に回動した場合には、例えば図５（ａ）に示すように両腕８ａ、８ｂが上がった状態となる。また、図２（ａ）に示された状態から両腕８ａ、８ｂが矢印Ｓ４で示す方向に回動した場合には、例えば図５（ｂ）に示すように両腕８ａ、８ｂが下がった状態となる。

なお、例えば、両腕８ａ、８ｂの先端が前方を向いたときにその先端の間隔が最小となるなど、回動位置に応じて両腕８ａ、８ｂの先端の間隔が変化するように構成されていてもよい。また、この例では、両腕８ａ、８ｂが同一駆動されるように構成されているが、別々に駆動できるように構成されていてもよい。

このロボットでは、ロボット本体１の可動部分である右車輪６ａ、左車輪６ｂ、後脚部５及び両腕８ａ、８ｂが、制御部１１によって駆動制御されて動作する動作部となっている。この動作部の動作は、人間が声で指示等を行うことにより、携帯端末２０から制御部１１へ信号が伝達されて行われるよう構成されている。

ここで、携帯端末２０は、図３に示すように、マイクロコントローラ等からなる制御部２１と、マイクロフォン等からなる音声入力部２２と、スピーカ等からなる音声出力部２３と、液晶等のディスプレイからなる表示部２４とを備えている。なお、制御部２１は、集中制御する単独の制御部によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御部によって構成されていてもよい。また、携帯端末２０は、図３に示す以外の種々の機能を備えているが、図３では、ここでの説明に必要な一部の機能のみを示している。

制御部２１は、公知の音声認識機能及び音声自動応答機能を有し、人間の発話による音声入力部２２からの入力信号に基づいて音声を認識し、音声出力部２３から音声による自動応答を行うよう構成されている。

そして制御部２１には、予め、人間の発話内容に応じてロボットの動作コマンドを生成するためのプログラム（ロボット用のアプリケーションソフト）が格納（インストール）されており、生成した動作コマンドを送信データ信号として、画面２４Ｄ上の所定部分を明滅することによって送信（出力）するよう構成されている。例えば、制御部２１は、ロボット本体１の複数の動作コマンドの各々に対して、人間の発話による言葉（キーワード）が対応付けられたテーブル（ロボット制御テーブル）を記憶している。そして、音声認識機能によって人間の発話内容を認識し、その発話内容に応じた動作コマンドを上記ロボット制御テーブルの複数の動作コマンドの中から選択し、この選択した動作コマンドを、画面２４Ｄ上の所定部分を明滅することによって送信（出力）するよう構成されている。

本例では、制御部２１で、ロボットの動作コマンド（送信データ信号）とともに同期信号（クロック信号）が生成され、画面２４Ｄ上の所定の２箇所の位置（一方が送信データ信号で他方が同期信号）が明滅する。この２箇所の位置の明滅が受光モジュール１２の受光素子１３，１４によって検出され、その検出出力がロボットの制御部１１に入力される。例えば、第１の受光素子１３によって送信データ信号が検出され、第２の受光素子１４によって同期信号が検出されるようになっている。

ロボットの制御部１１では、送信データ信号（動作コマンド）に基づいてモータ駆動回路Ｄ１〜Ｄ４を制御し、ロボット（ロボット本体１）に動作を行わせる。

例えば、人間が「前へ進め」等と発話すると、ロボットに前進動作をさせる動作コマンドとなる送信データ信号が携帯端末２０の制御部２１で生成されて同期信号とともに、受光素子１３，１４を介してロボットの制御部１１へ伝達される。そして、制御部１１では、モータ駆動回路Ｄ１，Ｄ２を介して右及び左車輪駆動モータＭ１，Ｍ２を回転（正転）駆動させることにより右車輪６ａ及び左車輪６ｂが回転して、ロボットが前進動作する。この状態で、例えば、人間が「ストップ」と発話すると、同様にしてその動作コマンドが制御部１１へ伝達され、ロボットの前進動作が停止される。

このように人間の声による指示によって、ロボットに前進動作及び停止動作を行わせることができる。また、同様にして、ロボットに後進動作、右旋回動作、左旋回動作等を行わせることができる。ここで、右旋回動作は、例えば、右車輪６ａのみを駆動して行わせ、左旋回動作は、例えば、左車輪６ｂのみを駆動して行わせることができる。

また、人間が、「ばか」等と発話すると、制御部２１は、それの音声自動応答機能によって音声出力部２３から、例えば「ごめんなさい」と音声出力させる。さらに、このとき制御部２１で、ロボットに前傾姿勢をさせる動作コマンドとなる送信データ信号が生成されて同期信号とともに、受光素子１３，１４を介してロボットの制御部１１へ伝達される。そして、制御部１１では、モータ駆動回路Ｄ３を介して後脚駆動モータＭ３を回転（正転後に逆転）駆動させることにより、ロボットが、例えば図４（ａ）に示す前傾姿勢となった後、元の直立姿勢に戻るように動作する。

また、人間が、「こんにちは」等と発話すると、制御部２１は、それの音声自動応答機能によって音声出力部２３から、例えば「こんにちは」と音声出力させる。さらに、このとき制御部２１で、ロボットに後傾姿勢をさせる動作コマンドとなる送信データ信号が生成されて同期信号とともに、受光素子１３，１４を介してロボットの制御部１１へ伝達される。そして、制御部１１では、モータ駆動回路Ｄ３を介して後脚駆動モータＭ３を回転（逆転後に正転）駆動させることにより、ロボットが、例えば図４（ｂ）に示す後傾姿勢となった後、元の直立姿勢に戻るように動作する。

また、人間が、「よかったね」等と発話すると、制御部２１は、それの音声自動応答機能によって音声出力部２３から、例えば「ばんざい」と音声出力させる。さらに、このとき制御部２１で、ロボットに腕を上げさせる動作コマンドとなる送信データ信号が生成されて同期信号とともに、受光素子１３，１４を介してロボットの制御部１１へ伝達される。そして、制御部１１では、モータ駆動回路Ｄ４を介して腕駆動モータＭ４を回転（正転後に逆転）駆動させることにより、ロボットが、例えば図５（ａ）に示すように両腕８ａ，８ｂを高く上げた後、両腕８ａ，８ｂを降ろして元の姿勢に戻るように動作する。

また、人間が、「どうしたの」等と発話すると、制御部２１は、それの音声自動応答機能によって音声出力部２３から、例えば「えっ」と音声出力させる。さらに、このとき制御部２１で、ロボットに腕を下げさせる動作コマンドとなる送信データ信号が生成されて同期信号とともに、受光素子１３，１４を介してロボットの制御部１１へ伝達される。そして、制御部１１では、モータ駆動回路Ｄ４を介して腕駆動モータＭ４を回転（逆転後に正転）駆動させることにより、ロボットが、例えば図５（ｂ）に示すように両腕８ａ，８ｂを低く下げた後、両腕８ａ，８ｂを元の位置まで上げて元の姿勢に戻るように動作する。

なお、後脚部５の回動動作及び両腕８ａ，８ｂの回動動作は、上記の例に限らず、回動する角度及び速度（回転速度）等を細かく動作設定できるようにしてもよい。同様に、右車輪６ａ、左車輪６ｂの駆動による前進動作、後進動作、左右の旋回動作等においても、前進距離、後進距離、旋回角度等を細かく動作設定できるようにしてもよい。この場合、例えば、各動作設定に応じた動作コマンドが前述のロボット制御テーブルに記憶されている。

本実施形態では、受光モジュール１２を構成する受光素子１３，１４には、例えばフォトトランジスタを用いることができ、このような受光モジュール１２は、Ｗｉ−Ｆｉあるいはブルートゥース等の無線通信モジュールと比較して大幅に安価である。よって、汎用の携帯端末２０を使用して動作を行わせることができる安価なロボットを実現できる。

なお、本実施形態では、ロボット（ロボット本体１）の動作コマンド（送信データ信号）を送信する際に同期信号（クロック信号）とともに送信するようにしたが、同期信号を送信しない構成としてもよい。この場合、受光モジュール１２には、単一の受光素子１３を備えていればよい。

また、携帯端末２０を端末装着部３にゴムバンドＢ１，Ｂ２で固定（保持）するようにしているため、メーカー及び機種等の相違によってサイズが若干異なる携帯端末２０でも容易に固定することができ、また取外しも容易である。

また、ゴムバンドＢ１によって受光モジュール１２と携帯端末２０とを合わせて保持するようにしているため、メーカー及び機種等の相違によって携帯端末２０の画面２４Ｄの明滅箇所に若干のずれが生じても、ゴムバンドＢ１の上下位置を調整することにより受光モジュール１２の上下位置を容易に調整することができ、また、ゴムバンドＢ１に沿って受光モジュール１２を左右にずらすことにより、受光モジュール１２の左右位置も容易に調整することができる。

なお、本実施形態におけるロボット本体１の構成およびその動作は、一例であり、これに限られるものではない。例えば、頭部９の前面（顔部分）にＬＥＤライト等を設け、人間の発話内容に基づいて、このライトを点灯動作させる、また、ライトの点灯色を変化させるようにしてもよい。また、ロボット本体１を二足歩行あるいは多足歩行が可能なように構成してもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本考案の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本考案を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本考案の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本考案は、汎用の携帯端末を使用して動作を行わせることができる安価なロボット等として有用である。

Ｂ１，Ｂ２ ゴムバンド
１ ロボット本体
３ 端末装着部
５ 後脚部
６ａ 右車輪
６ｂ 左車輪
８ａ 右腕
８ｂ 左腕
１１ 制御部
１２ 受光モジュール
１３，１４ 第１，第２の受光素子
２０ 携帯端末
２４ 表示部
２４Ｄ 表示部の画面

Claims (5)

1. 動作を行う動作部を有するロボット本体と、
   前記ロボット本体に設けられ、一表面にディスプレイの画面を有しこの画面上の所定部分を前記ロボット本体の動作コマンドに応じて明滅するよう構成された携帯端末を装着する端末装着部と、
   前記携帯端末の前記ディスプレイの画面上の所定部分の明滅を検知し、この明滅に応じた信号を出力する受光素子と、
   前記受光素子の出力信号に基づいて、前記動作部に動作を行わせる制御部とを備えた、
   ロボット。
2. 前記端末装着部に設けられ、前記携帯端末の前記ディスプレイの画面とは反対側の面を前記端末装着部に沿わせた状態で、前記携帯端末を前記端末装着部に引き付けて固定するための伸縮性を有するバンドをさらに備え、
   前記バンドに前記受光素子が取り付けられている、
   請求項１に記載のロボット。
3. 前記端末装着部は、前記バンドを挿通し、かつ前記バンドを前記携帯端末の長手方向にずらすための長穴が設けられ、
   前記受光素子は、前記バンドへの取付け位置を前記携帯端末の短手方向にずらすことができるように前記バンドに取り付けられている、
   請求項１または２に記載のロボット。
4. 前記携帯端末は、
   音声認識機能を有し、人間の発話内容に基づいて前記ロボット本体の動作コマンドを生成し、この生成した動作コマンドに応じて前記画面上の所定部分を明滅するよう構成されている、
   請求項１〜３のいずれかに記載のロボット。
5. 前記携帯端末は、
   前記ロボット本体の動作コマンドに応じて明滅する前記画面上の所定部分とは異なる部分を同期信号に応じて明滅するよう構成され、
   前記受光素子として、
   前記画面上の所定部分の前記ロボット本体の動作コマンドに応じた明滅を検知する第１の受光素子と、
   前記画面上の所定部分とは異なる部分の前記同期信号に応じた明滅を検知する第２の受光素子とを備えている、
   請求項１〜４のいずれかに記載のロボット。

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