JP3712276B2

JP3712276B2 - ロボット

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Publication number: JP3712276B2
Application number: JP20233094A
Authority: JP
Inventors: 真井上
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2020-11-02
Also published as: JPH0857159A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、モジュール構造を有し、自律的に構成を変更することができるロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットを愛玩のため、あるいは、鑑賞のために用いるというアイディアが古くからある。このような用途のロボットとして、例えば人の呼びかけに対して簡単な反応を示したり、歩いたりといった単純な機能を有するロボットが従来から実用化されている。
また、このような用途のロボットの一種として、例えば特公平０１−９８７３号公報（文献１）に開示された「ロボット玩具」、あるいは、特公平０４−１７０７５号公報（文献２）に開示された「合体ロボット玩具」に開示されたロボットが知られている。
【０００３】
文献１，２に開示されたロボットは、例えば、アニメーションフィルムに登場する戦闘用ロボットに似せて形成されており、その腕等を任意に着脱してロボットの形状の変化を楽しむように構成されている。また、ロボットから外した腕を組み合わせて、さらに他のロボットを作って楽しむこともできる。
【０００４】
また、アパート等ではペット等を飼うことが禁じられている場合が多く、また、都市住民にとって動物に触れる機会が非常に少なくなってきている。一方、都市住民にはペットを飼いたいという願望を持つ者が多い。
かかる現状の下、生身の動物ではなく、好みの動物の動作を真似する、いわばペットもどきの愛玩用ロボットが商品化され、愛玩用ロボットを身近に置く都市住民も増えてきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、文献１，２に開示されたロボットは、いわば、ロボット型の玩具といったものであり、人手により部品が着脱されて構成が変化しても、自律的に構成が変化することはなく、いくつかの決まった形状以外をとりえない。
また、現在までに実現化されている愛玩用ロボットのほとんどは、極めて限られた運動機能および応答機能しか有さない。つまり、愛玩用ロボットとしては、現在の所、例えば、手を叩くと吠える犬の形をしたロボット程度のものしか実現されていない。
【０００６】
ここで、愛玩用あるいは鑑賞用ではないが、構成が自律的に変化するロボットとして、例えば「自己修復する機械システム（村田他、第１１回日本ロボット学会学術講演会予稿集１４９頁〜１５２頁、（社）日本ロボット学会発行、発行日１９９３年１１月１２日）」（文献３）、あるいは、「モジュール型ロボットの開発試作（松丸他、第１１回日本ロボット学会学術講演会予稿集１５３頁〜１５４頁、発行者、発行日は文献３に同じ）」（文献４）に開示されたロボットが知られている。
これらのモジュール構造のロボットに関する技術を応用することにより、愛玩・鑑賞用のロボットの形状変化、動作および反応等を複雑化することができ、例えば障害物を避けて動き回るような愛玩・鑑賞用ロボットを実現することができると考えられている。
【０００７】
しかし、このような複雑な形状変化等が可能なロボットであっても、従来のモジュール構造のロボットの延長上の技術によっては、成長、増殖あるいは死といった、生物に特有な現象を模倣することはできない。
本発明は以上述べたような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、複雑な形状変化、動作および反応等を実現することができ、しかも、成長、増殖あるいは死といった、生物に特有な現象をも模倣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。
【０００８】
【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のロボットは、複数の単位モジュールが一体に接続され、該複数の単位モジュールの１つが頭脳モジュールとして機能するロボットであって、前記単位モジュールそれぞれは、該単位モジュールそれぞれを頭脳モジュールが指示する方向に移動させる移動手段と、他の単位モジュール、または、複数の単位モジュールが一体に接続された他のロボットを検出する検出手段と、前記頭脳モジュールの指示に基づいて、前記他の単位モジュール、または、前記他のロボットを検出した場合に、これらを捕捉する捕捉手段と、前記頭脳モジュールの指示に従って、捕捉または他のロボットから分離した他の単位モジュールと当該単位モジュールとを該頭脳モジュールの指示が伝達されるように接続し、または、当該単位モジュールに接続されている他の単位モジュールを分離する接続・分離手段とを有する。
【０００９】
好適には、前記ロボットを構成する単位モジュールのいずれかの接続・分離手段は、前記頭脳モジュールの指示に従って、該ロボットを構成する単位モジュールの数が所定の数を超えた場合に、該ロボットを構成する単位モジュールの一部を分離する。
【００１０】
好適には、前記ロボットを構成する単位モジュールのいずれかの接続・分離手段は、前記頭脳モジュールの指示に従って、該単位モジュールの接続・分離手段それぞれに、該ロボットが所定の形状になるように他の単位モジュールを接続させ、あるいは、分離させる。
好適には、前記ロボットを構成する単位モジュールそれぞれの接続・分離手段は、前記ロボットを構成する単位モジュールの数が基準値以下になった場合に、前記頭脳モジュールの指示に従って、他の単位モジュールをそれぞれ分離する。
【００１１】
【作用】
ロボットを構成する単位モジュールそれぞれの移動手段は、それぞれ任意の方向に単位モジュールを移動させる。
検出手段は、周囲の他の単位モジュール等がある方向を検出する。
ロボットを構成する単位モジュールのいずれかの移動手段、つまり後述する頭脳モジュールの移動手段は、他の単位モジュールの移動手段をも制御して、ロボットが全体として動こうとする方向に単位モジュールそれぞれを、検出手段が検出した他の単位モジュール等の方向に単位モジュールそれぞれを移動させる。
捕捉手段は、検出手段が検出した単位モジュールを捕捉し、あるいは、他のロボットから単位モジュールをむりやりにでも分離させて捕捉する。さらに、捕捉手段は、必要な場合には、捕捉した単位モジュールを、接続・分離手段が接続可能な位置まで移送する。
【００１２】
接続・分離手段は、捕捉手段が捕捉した単位モジュール等を機械的接続し、さらに、頭脳モジュールからの制御信号が伝達可能に電気的に接続する。
また、接続分離手段は、所定の条件において、接続されている単位モジュールを分離する。つまり、例えば、ロボットを構成する単位モジュールのいずれかの接続・分離手段は、ロボットを構成する単位モジュール数が所定の数を超えた場合にロボットの単位モジュールの一部を分離する。
【００１３】
【実施例１】
以下、図１〜図８を参照して本発明の第１の実施例を説明する。
まず、図１〜図５を参照してロボット１およびロボット１を構成する単位モジュール１０_i（ｉは整数、以下同じ）の構成を説明する。
図１は、本発明のロボット１の構成を例示する図であって、（Ａ）は最小数（３個）の単位モジュール１０₁〜１０₃から構成されるロボット１ａを示し、（Ｂ）は（Ａ）に示したロボット１ａに２個の単位モジュール１０₄，１０₅が接続されたロボット１ｂを示す。
【００１４】
図２は、図１に示した単位モジュール１０_iの構成を例示する斜視図である。
図３は、図２に示した単位モジュール１０_iを第１の接続装置１２０₁の方向から見た側面図である。
図４は、図２に示した単位モジュール１０_iの底面図である。
図５は、図２に示した単位モジュール１０_iの内部構成を示す図である。
【００１５】
図１（Ａ），（Ｂ）のロボット１ａ，１ｂに例示するように、ロボット１は、いわばロボシャクトリムシと呼ぶべきロボットであり、３個以上の任意の数の単位モジュール１０_iが一列に接続されて構成される。ロボット１を構成する単位モジュール１０_iは、例えば全て同一の構成となっている。
単位モジュール１０_iは、例えば図２に示すように、上面および底面が同一の正方形である箱型に形成された筐体１００に組み立てられており、各側面に単位モジュール１０_iと他の単位モジュール１０_i-1，１０_i+1とを接続し、あるいは、分離する接続装置１２０が配設されている。
【００１６】
また、単位モジュール１０_iの上面には、第１および第２のアーム１０２₁，１０２₂およびセンサ１０４が配設されている。
アーム１０２₁，１０２₂は、それぞれ図２中の矢印ａ、ｂに示すように、関節を任意の角度に折り曲げることができ、回転軸の回りに自在に回転することができる腕と、物を掴むことができる爪とを有している。
ロボット１は、アーム１０２₁，１０２₂を、図６を参照して後述する捕食動作を行う際に、他の単独の単位モジュール１０_j（ｊは整数，ｊ≠ｉ、以下同じ）、あるいは、他のロボット１を構成している単位モジュール１０_jを捕捉するために用いる。
アーム１０２₁，１０２₂は、例えば工作機械のアームを単位モジュール１０_iの大きさに合わせて小型化したような構成になっており、爪の部分に物体が触れた場合には、このことを検出して制御回路２００に通知する。
【００１７】
センサ１０４は、例えば、それぞれ前後左右を写すテレビカメラ１０６₁〜１０６₄を有しており、テレビカメラ１０６₁〜１０６₄それぞれが向いている方向の映像を写す。
接続装置１２０₁〜１２０₄は、それぞれ接続部材１２２₁〜１２２₄，１２４₁〜１２４₄と接続コネクタ１２６₁〜１２６₄とを有しており、単位モジュール１０_iの接続装置１２０₁〜１２０₄は、他の単位モジュール１０_jの接続装置１２０₁〜１２０₄と当接されて、単位モジュール１０_iと単位モジュール１０_jとを機械的および電気的に接続する。
【００１８】
つまり、単位モジュール１０_i，１０_jが移動して、これらの接続装置１２０₁同士が当接されると、図５を参照して後述する単位モジュール１０_i，１０_jの制御回路２００の制御に従って、接続部材１２２₁，１２４₁同士および接続部材１２２₂，１２４₂が機械的に接続して単位モジュール１０_i，１０_jを機械的に接続し、接続コネクタ１２６₁の接点（図示せず）同士が電気的に接触して単位モジュール１０_i，１０_j間で制御信号等を送受信させる。また、逆に、所定の条件下では、制御回路２００の制御に従って、単位モジュール１０_i，１０_jの接続部材１２２，１２４は互いに機械的な接続を解き、単位モジュール１０_i，１０_jを機械的および電気的に分離する。
【００１９】
図３および図４に示すように、単位モジュール１０_iの底面には、キャスタ１３０₁〜１３０₄および移動装置１４０が配設されている。
キャスタ１３０₁〜１３０₄は、それぞれ車輪を有しており、図４の矢印に示すように、車輪が単位モジュール１０_iの進行方向を向くように保持する。
移動装置１４０は、モーターと車輪１４２₁，１４２₂とを有しており、図５を参照して後述する制御回路２００の制御に従って、図４の矢印に示すように、単位モジュール１０_iの進行方向に向けて車輪１４２₁，１４２₂を回転させ、単位モジュール１０_iを移動させる。
【００２０】
単位モジュール１０_iは、図５に示すような内部構成になっている。
制御回路２００は、図２および図３に示したセンサ１０４のテレビカメラ１０６₁〜１０６₄がそれぞれ写した単位モジュール１０_iの周囲、それぞれの方向の映像を画像処理し、単位モジュール１０_iの周囲にあるロボット１を構成しない単独の単位モジュール１０_jまたは他のロボット１（以下、「単位モジュール１０_j等」と記す）の方向を算出し、移動装置駆動回路２０４を介して移動装置１４０を制御して、算出した方向に単位モジュール１０_iを移動させる。
【００２１】
また、制御回路２００は、左アーム駆動回路２０２₁および右アーム駆動回路２０２₂を介してアーム１０２₁，１０２₂をそれぞれ制御して、単位モジュール１０_j等を捕捉させる。
また、制御回路２００は、ロボット１の形状に関するデータ（ロボットタイプ情報）、つまり、ロボット１は単位モジュール１０_iが一列に接続されて構成されるといった情報を記憶しており、ロボット１を構成する他の単位モジュール１０_iとの接続関係を認識し、ロボット１のロボットタイプ情報に従って、アーム１０２₁，１０２₂が捕捉した単位モジュール１０_iを接続装置１２０₁〜１２０₄のいずれに接続するか、あるいは、接続装置１２０₁〜１２０₄のいずれに接続されている単位モジュール１０_iを分離するかを決定し、接続装置１２０₁〜１２０₄を制御して他の単位モジュール１０_iを接続または分離する。
【００２２】
なお、ロボット１を構成する単位モジュール１０_iのいずれかの制御回路２００、例えば図１（Ａ）のロボット１ａに最初から含まれる３個の単位モジュール１０₁〜１０₃の中央に位置する単位モジュール１０₂の制御回路２００は、ロボット１ａ全体を制御するマスタ制御回路として動作する。
以下、マスタ制御回路として動作する制御回路２００を有する単位モジュール１０_iを、頭脳モジュールとも称する。
頭脳モジュール（単位モジュール１０₂）の制御回路２００は、他の単位モジュール１０_iからも、ロボット１を構成する単位モジュール１０_iの数等、ロボット１の動作を決定するために必要なデータを接続コネクタ１２６₁〜１２６₄を介して受け入れ、図６〜図８を参照して後述するロボット１の動作を制御する制御データを生成して他の単位モジュール１０_iに対して出力する。
【００２３】
頭脳モジュールに隣接しない単位モジュール１０_iには、その間に接続された単位モジュール１０_iが制御信号を中継する。
つまり、例えば、頭脳モジュールの制御回路２００は、ロボット１全体の移動方向を決定し、制御信号を介して他の単位モジュール１０_iの制御回路２００に移動方向を指示し、同じ方向に単位モジュール１０_iそれぞれを移動させる。
【００２４】
左アーム駆動回路２０２₁ および右アーム駆動回路２０２₂ は、制御回路２００の制御に従って、それぞれアーム１０２₁ ，１０２を駆動する。
移動装置駆動回路２０４は、制御回路２００の制御に従って、移動装置１４０を駆動する。
なお、上述したロボット１の各構成要素の内、移動装置１４０が本発明に係る移動手段に相当し、センサ１０４が本発明に係る検出手段に相当し、アーム１０２₁ ，１０２₂ が本発明に係る捕捉手段に相当し、接続装置１２０が本発明に係る接続・分離手段に相当する。また、制御回路２００は、これらのロボット１の各構成要素を制御する。
【００２５】
以下、図６〜図８を参照してロボット１の動作を説明する。
図６は、図１に示したロボット１の捕食行動および成長を示す図であって、（Ａ）はロボット１ａと単位モジュール１０₄の最初の状態を示し、（Ｂ）はロボット１ａが単位モジュール１０₄を捕食する動作を示し、（Ｃ）は単位モジュール１０₃に単位モジュール１０₄が接続されて成長したロボット１ｆを示す。
図６（Ａ）に示すように、最小数（３個）の単位モジュール１０_iから構成され、単位モジュール１０₄を頭脳モジュールとするロボット１ａが、任意の方向に移動している。
また、単位モジュール１０₄も、それ自身の制御回路２００の制御に従って、任意の方向に移動している。
【００２６】
ある時点で、ロボット１ａの単位モジュール１０₂のセンサ１０４を介して制御回路２００が単位モジュール１０₄の存在を検出し、単位モジュール１０₄がある方向を算出し、その方向を移動方向に決定する。
単位モジュール１０₂の制御回路２００は、接続装置１２０を介して単位モジュール１０₁，１０₃の制御回路２００に対して、制御信号を介して移動方向をを通知する。単位モジュール１０_iの制御回路２００は移動装置１４０を制御して、それぞれ図６（Ａ）に示す矢印ａの方向に移動させる。
移動の間、単位モジュール１０_iそれぞれは、単位モジュール１０₄がアーム１０２₁，１０２₂の爪に触れた場合に検出することができるように、それぞれアーム１０２₁，１０２₂を振り回す。
【００２７】
図６（Ｂ）に示すように、単位モジュール１０₃のアーム１０２₁，１０２₂のいずれかが単位モジュール１０₄に触れると、単位モジュール１０₃の制御回路２００は、単位モジュール１０₄に触れたアーム１０２₁，１０２₂を制御して単位モジュール１０₃を捕捉し、開いている接続装置１２０₁〜１２０₄のいずれかの位置、つまり、接続後のロボット１ｆの形状が一列になるように、単位モジュール１０₃が接続装置１２０₁で単位モジュール１０₂と接続している場合には、接続装置１２０₃の位置に単位モジュール１０₄を移送して接続する。このようなロボット１の行動を、例えばロボット１の捕食行動という。
図６（Ｃ）に示すように、単位モジュール１０₃，１０₄の接続が終わると、ロボット１は４個の単位モジュール１０_iから構成されるロボット１ｆに成長する。
【００２８】
図７は、図１に示したロボット１が増殖する動作を説明する図である。
図８は、図７に示したロボット１の増殖動作における制御回路２００の処理を示すフローチャートである。
図７に示すように、２個の単位モジュール１０_iから構成されるロボット１（記号ａ）を、例えばロボット１の「幼虫」と呼ぶ。
ロボット１の幼虫は、他の単位モジュール１０₃を捕食して（矢印ｂ）、３個の単位モジュール１０_iから構成されるロボット１に成長する（矢印ｃ，ｄ）。ロボット１はさらに成長して（矢印ｅ）、７個の単位モジュール１０_iから構成されるロボット１に成長する（記号ｆ）。
ロボット１は、３個の単位モジュール１０_iから構成されるようになった時点で一人前になり、また幼虫は２個の単位モジュール１０から構成されるので、例えば幼虫を生むことができる５個以上の単位モジュール１０_iから構成されるロボット１を、例えばロボット１の「成虫」と呼ぶ。
【００２９】
ロボット１の成虫は、上述のように、例えば単位モジュール１０₂を頭脳モジュールとして動作する。成虫（親）となると、単位モジュール１０₂の制御回路２００は、単位モジュール１０₅，１０₆の制御回路２００に対して制御情報を送出し、単位モジュール１０₅，１０₆間の接続を切らせ、新たな幼虫を放出する（矢印ｇ，ｈ）。なお、幼虫は、親（成虫）と同じ形に成長するようなロボットタイプ情報を有している。
つまり、成虫の単位モジュール１０₁〜１０₅は、そのまま成虫として存在を続け、再び成長して幼虫を発生する。また、成虫から切り離された単位モジュール１０₆，１０₇は、新たな幼虫として成長して親と同じ形状の成虫となり、幼虫を発生する。
【００３０】
図８を参照してロボット１の増殖動作を説明する。
新たな単位モジュール１０_iがロボット１に接続されるたびに、その情報が単位モジュール１０₂の制御回路２００に入力される。
ステップ１０（Ｓ１０）において、単位モジュール１０₂の制御回路２００は、ロボット１を構成する単位モジュール１０_iの数が所定の数、例えば７個以上となったか否かを判断する。
７個以上である場合にはＳ１１の処理に進み、７個未満である場合には処理を終了する。
ステップ１１（Ｓ１１）において、単位モジュール１０₂の制御回路２００は、単位モジュール１０₅，１０₆の制御回路２００に、単位モジュール１０₅，１０₆間の接続を切らせる。
以上のように、ロボット１は、ロボット１を構成する単位モジュール１０_iの数を変更し、また、単位モジュール１０_iを一列に接続した形状であるというロボット１の構成を自律的に保つことができる。また、ロボット１によれば、生物の捕食、成長および増殖を模倣することができる。
【００３１】
【実施例２】
以下、図９〜図１４を参照して本発明の第２の実施例を説明する。
図９は、本発明のロボット１の構成を例示する図であって、（Ａ）は最小数（５個）の単位モジュール１０₁〜１０₅から構成されるロボット２ａを示し、（Ｂ）は（Ａ）に示したロボット２ａに４個の単位モジュール１０₆〜１０₉が接続されたロボット２ｂを示す。
なお、単位モジュール１０_iは、第１の実施例に示した単位モジュール１０_iと同じ構成であり、アーム１０２₁，１０２₂は適宜、省略して示してある。
図９に示したロボット２は、ロボット１と同様な機能を有しながら形状が異なる、いわばロボヒトデと呼ぶべきものであり、ロボット２を構成する単位モジュール１０_iは十字形に接続される。
【００３２】
以下、図１０〜図１３を参照してロボット２の動作を説明する。
図１０は、図９に示したロボット２ｃが他のロボット１ｃを捕食する動作を示す図であって、（Ａ）は捕食前のロボット２ｃとロボット１ｃを示し、（Ｂ）はロボット２がロボット１ｃを分離、捕食する動作を示す。
図１１は、図１０に示した捕食動作の結果成長したロボット２ｄの構成を示す図である。
図９に示したロボット２は、例えば単位モジュール１０₁の制御回路２００を頭脳モジュールとして動作する。
図１０（Ａ）に示すように、ロボット２ｃは、ロボット１ｃを検出すると、その方向に移動してゆく（矢印ａ）。
【００３３】
図１０（Ｂ）に示すように、ロボット２ｃは、ロボット１ｃを捕捉すると、ロボット１ｃをロボット１ｄ，１ｅに分解して、それぞれ接続しようとする位置に移送して接続する（矢印ｂ，ｃ）。
以上の捕食動作が終了すると、ロボット２ｃは、図１１に示すように、１３個の単位モジュール１０_iから構成されるロボット２ｄに成長する。
第１の実施例に示したロボット１と同様に、ロボット２を用いても生物の捕食動作および成長を模倣することができる。
【００３４】
図１２は、１１個の単位モジュール１０_iから構成されるロボット２ｆが分裂して増殖する様子を示す図であって、（Ａ）は分裂前のロボット２ｆを示し、（Ｂ）は分裂して生じたロボット２ｇ，２ｈを示し、（Ｃ）はロボット２ｇ，２ｈがそれぞれ再配列されて生じたロボット２ｋ，２ｍを示す。
図１２（Ａ）に示すように、ロボット２ｆの単位モジュール１０₁が、ロボット２ｆを構成する単位モジュール１０_iの数が所定数、例えば１３個以上になったことを検出すると、分裂を開始する。つまり、単位モジュール１０₁は、ロボット２ｆを図１２（Ａ）の点線ａで示すように分裂させるために、単位モジュール１０₈と単位モジュール１０₁₀を分離する。
【００３５】
この分裂により、図１２（Ｂ）に示すように、ロボット２ｇ，２ｈが発生する。
ロボット２ｇの形状が十字形になっていないので、分裂の後、ロボット２ｇの頭脳モジュール（単位モジュール１０₁）は、ロボット２の構成上必要ではあるがその接続位置が適切でない単位モジュール１０₄，１０₆を、アーム１０２₁，１０２₂により分離させ、所定の位置に移送し、さらに接続装置１２０₁〜１２０₄のいずれかを介して接続するという動作を図１２（Ｃ）に示すロボット２ｋの形になるまで行う。
【００３６】
また、ロボット２ｈは、互いに上述の捕食行動をとり、例えば、最初に三方に他の単位モジュール１０_iが接続された単位モジュール１０_iを頭脳モジュールとして、ロボット２ｇと同様の動作を行う。
以上で、ロボット２ｆが分裂し、増殖してロボット２ｋ，２ｍを生じる動作を終了する。
【００３７】
図１３は、図９に示したロボット２が死ぬ場合を説明する図であって、（Ａ）は最小数（５個）の単位モジュール１０_i から構成されたロボット２ｎの構成を示し、（Ｂ）は他のロボット１，２により、ロボット２ｎの単位モジュール１０₅ が捕食された後に残ったロボット２ｐを示し、（Ｃ）はロボット２ｐが分解した後を示す図である。
図１３（Ｂ）に示すように、上述の分裂を行う場合以外であって、５個の単位モジュール１０_i から構成されるロボット２ｎを構成する単位モジュール１０_iが、他のロボット１，２により捕食されてしまうことがある（矢印ａ）。
【００３８】
図１３（Ｂ）に示すように、ロボット２ｎの単位モジュール１０₅ が捕食されて、４個の単位モジュールから構成されるロボット２ｐが残ることになる。ロボット２ｐは、もはや十字形をとりえない。
このような場合には、単位モジュール１０₁ は、他の単位モジュール１０₂ 〜１０₄ の動きをとめて分離する（矢印ｂ，ｃ，ｄ）。このように、ロボット２は生物の死を模倣する。
上述のように分離された単位モジュール１０₁ 〜１０₄ は、それぞれ任意の方向に動いても、あるいは、移動せずにその場所に留まっていてもよい。
【００３９】
図１４は、図９に示したロボット２が死ぬ場合の制御回路２００の処理を示す図である。
ステップ２０（Ｓ２０）において、単位モジュール１０₁の制御回路２００は、ロボット２を構成する単位モジュール１０_iの数が最小数未満であるか否かを判断する。最小数未満である場合にはＳ２１の処理に進み、最小数以上である場合には処理を終了する。
ステップ２１（Ｓ２１）において、単位モジュール１０₁の制御回路２００は、単位モジュール１０₂〜単位モジュール１０₄を分離する。
【００４０】
【実施例３】
以下、本発明の第３の実施例を説明する。
第３の実施例においては、ロボット１，２の単位モジュール１０_iからキャスタ１３０₁〜１３０₄および移動装置１４０を取り外した、図１５に示す構成の単位モジュール２０_iにより、ロボット１，２と同様な形状のロボット３を構成する。
ロボット３を構成する単位モジュール２０_iは、頭脳モジュールの制御回路２００の制御によりそれぞれ機能分化する。
つまり、ロボット３は、例えばロボット３がロボット１と同様な形態である場合には、ロボット３の一端の単位モジュール２０₁が頭脳モジュールとして動作し、単位モジュール２０₁以外の単位モジュール２０_iのアーム１０２₁，１０２₂を制御して、あたかもムカデの脚のように動かすことにより移動する。
【００４１】
このように、アーム１０２₁，１０２₂を用いてロボット３を移動させることにより、ロボット３は、車輪を用いて移動するロボット１，２が移動不可能な場所にも移動することができる。
なお、単位モジュール２０₁以外の単位モジュール２０_iのアーム１０２₁，１０２₂が本発明に係る移動手段であり、単位モジュール２０₁のアーム１０２₁，１０２₂は本発明に係る捕捉手段である。
【００４２】
また、ロボット３は、先頭の単位モジュール２０_iのアーム１０２₁，１０２₂のみを腕として用い、他の単位モジュール２０_jを捕捉する。
ロボット３も、ロボット１，２と同様に、生物の捕食、成長、増殖、および、死を模倣する。特に、ロボット３が死ぬ場合に、単位モジュール２０_iそれぞれの機能分化をも消失させ、他のロボット３に接続された場合に新たに機能分化するように単位モジュール２０_i構成することにより、ロボット１，２の単位モジュール１０_iと同様に他のロボット３の構成要素として再利用され得ることになる。
【００４３】
以上説明した実施例１〜３に示した本発明のロボット１〜３によれば、例えば分裂により生じた幼虫ロボットが成長することを観者に示すことができ、あるいは、成虫ロボット２から生じた直後の、小さく、何の機能もない幼虫ロボットが成長するにつれて大きくなり、種々の機能を獲得することを観者に示すことができる。
従って、最初から完成されており変化しないロボットではなく、時間の経過につれて変化するロボットを構成することができるので、観者に生物の成長を見守る場合と同様な感動を与えることができる。
【００４４】
また、本発明のロボット１〜３によれば、生物の捕食、成長、増殖および死を模倣することができるので、例えば観者にロボット１〜３の集団の任意の組み合わせを一緒に、一定の範囲内に置くことにより、ロボット１〜３それぞれの集団の変化を観者に示すことができる。具体的には、ロボット１〜３の集団を置いた範囲を自然界の生態系に類似するものとして考えて、ロボット１〜３それぞれの集団の盛衰、つまり、ある集団の数が大きくなる一方、ある集団が他の集団に全て捕食されて消滅する等の現象を観者に示し、自然界の生態系についての深い洞察を与えることができる。
【００４５】
また、ロボット１〜３によれば、制御回路２００のプログラミングあるいはアーム１０２₁，１０２₂の大きさ、強さ等をロボットの種類ごとに変更することにより、強力な武器で獲物を狩るロボット、あるいは、物陰に隠れて獲物を待つロボット等を実現することができ、自然界のスペクタクルを再現することができる。
【００４６】
また、ロボット１〜３によれば、コンピュータ上で生物集団の生態をシュミレートするプログラムを実行するのと異なり、実体あるロボットの集団が、大きな音をたてたり、食いついたりする光景を観者に見せることができるので、観者に大きなインパクトを与えることができる。また、ロボット集団の盛衰には、偶然の要素が強く働くので、個々のロボットの運命や、一種類のロボットの運命が全く予想できず、観者はその意外性を楽しむことができる。
【００４７】
以上説明した第１〜第３の実施例に示したほか、本発明のロボット１〜３は、単位モジュール１０_i，２０_iの接続を容易にするために、例えば、接続装置１２０の角度あるいは位置を変更可能に構成してもよい。
また、ロボット１，２を構成する単位モジュール１０_iも、ロボット３を構成する単位モジュール２０_iと同様に、ロボット１，２における位置によって機能が分化するように構成してもよい。
【００４８】
また、単位モジュール１０_i，２０_iの接続が、外部の操作、例えば単位モジュール１０_i，２０_iの表面の所定のスイッチが押された場合に解けるように構成し、他のロボット１〜３を構成する単位モジュール１０_i，２０を捕食しやすいようにしてもよい。
また、ロボット１〜３の形状を、直線状あるいは十字形のほか、例えばＴ字形等としてもよい。
【００４９】
また、センサ１０４には、テレビカメラ１０６の他に、例えば磁気センサ、熱センサおよびマイク等をさらに付加することができ、これらのセンサ類からのデータに基づいて他の単位モジュール１０_i，２０_iを検出するように制御回路２００を構成してもよい。
また、例えば接続装置１２０を介して単位モジュール１０_i，２０_i間で、制御信号の他に、電力を供給するように構成してもよい。
また、単位モジュール１０_i，２０_iの形状は、箱型に限らず、例えば円柱形であってもよい。
【００５０】
また、単位モジュール１０_i，２０_iの形状を２種類とし、ロボット２のような形状をとる場合には、４方向に単位モジュール１０_i，２０_iが接続される単位モジュールのみに上面および底面が正方形の箱型の単位モジュールを用い、他の単位モジュールには、幅が狭く、接続装置を２つしか有さない単位モジュールを用いられるようにロボット１〜３を構成してもよい。
また、単位モジュール１０_iには、車輪の他、例えばキャタピラあるいは昆虫の節足状の脚を移動手段として用いてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のロボットによれば、ロボットの形状の複雑な変化、あるいは、複雑な動作および反応等を実現することができる。
また、本発明のロボットによれば、成長、増殖あるいは死といった、生物に特有な現象をもロボットに模倣させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のロボットの構成を例示する図であって、（Ａ）は最小数（３個）の単位モジュールから構成されるロボットを示し、（Ｂ）は（Ａ）に示したロボットに２個の単位モジュールが接続されたロボットを示す。
【図２】図１に示した単位モジュールの構成を例示する斜視図である。
【図３】図２に示した単位モジュールを第１の接続装置の方向から見た側面図である。
【図４】図２に示した単位モジュールの底面図である。
【図５】図２に示した単位モジュールの内部構成を示す図である。
【図６】図１に示したロボットの捕食行動および成長を示す図であって、（Ａ）はロボットと単位モジュールの最初の状態を示し、（Ｂ）はロボットが単位モジュールを捕食する動作を示し、（Ｃ）は単位モジュールに単位モジュールが接続されて成長したロボットを示す。
【図７】図１に示したロボットが増殖する動作を説明する図である。
【図８】図７に示したロボットの増殖動作における制御回路の処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明のロボットの構成を例示する図であって、（Ａ）は最小数（５個）の単位モジュールから構成されるロボットを示し、（Ｂ）は（Ａ）に示したロボットに４個の単位モジュールが接続されたロボットを示す。
【図１０】図９に示したロボットが他のロボットを捕食する動作を示す図であって、（Ａ）は捕食前のロボットとロボットを示し、（Ｂ）はロボットがロボットを分離、捕食する動作を示す。
【図１１】図１０に示した捕食動作の結果成長したロボットの構成を示す図である。
【図１２】１１個の単位モジュールから構成されるロボットが分裂して増殖する様子を示す図であって、（Ａ）は分裂前のロボットを示し、（Ｂ）は分裂して生じた２つのロボットを示し、（Ｃ）はロボットがそれぞれ再配列されて生じたロボットを示す。
【図１３】図９に示したロボットが死ぬ場合を説明する図であって、（Ａ）は最小数（５個）の単位モジュールから構成されたロボットの構成を示し、（Ｂ）は他のロボットにより、ロボットの単位モジュールが捕食された後に残ったロボットを示し、（Ｃ）はロボットが分解した後を示す図である。
【図１４】図９に示したロボットが死ぬ場合の制御回路の処理を示す図である。
【図１５】第３の実施例における単位モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３…ロボット、１０，２０…単位モジュール、１００…筐体、１０２…アーム、１０４…センサ、１０６…テレビカメラ、１２０…接続装置、１２２，１２４…接続部材、１２６…接続コネクタ、１３０…キャスタ、１４０…移動装置、１４２，１４４…車輪

Claims

複数の単位モジュールが一体に接続され、該複数の単位モジュールの１つが頭脳モジュールとして機能するロボットであって、
前記単位モジュールそれぞれは、
該単位モジュールそれぞれを、前記頭脳モジュールが指示する方向に移動させる移動手段と、
他の単位モジュール、または、複数の単位モジュールが一体に接続された他のロボットを検出する検出手段と、
前記頭脳モジュールの指示に基づいて、前記他の単位モジュール、または、前記他のロボットを検出した場合に、これらを捕捉する捕捉手段と、
前記頭脳モジュールの指示に従って、捕捉または他のロボットから分離した単位モジュールと当該単位モジュールとを該頭脳モジュールの指示が伝達されるように接続し、または、当該単位モジュールに接続されている他の単位モジュールを分離する接続・分離手段とを有する
ロボット。
前記ロボットを構成する単位モジュールのいずれかの接続・分離手段は、前記頭脳モジュールの指示に従って、該ロボットを構成する単位モジュールの数が所定の数を超えた場合に、該ロボットを構成する単位モジュールの一部を分離する
請求項１に記載のロボット。
前記ロボットを構成する単位モジュールのいずれかの接続・分離手段は、前記頭脳モジュールの指示に従って、該単位モジュールの接続・分離手段それぞれに、該ロボットが所定の形状になるように他の単位モジュールを接続させ、あるいは、分離させる
請求項１または２に記載のロボット。
前記ロボットを構成する単位モジュールそれぞれの接続・分離手段は、前記ロボットを構成する単位モジュールの数が基準値以下になった場合に、前記頭脳モジュールの指示に従って、他の単位モジュールをそれぞれ分離する
請求項１〜３いずれかに記載のロボット。