JP3194056U - ロボット - Google Patents

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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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