JP5577605B2 - 車載ロボット装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両内で動作する車載ロボット装置に関するものである。

従来の車載ロボット装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、車両の天井部、ドア周り部、センターコンソール部等にレールに敷設し、このレールに沿って車載用ロボットを移動可能としたものが知られている。

特開２００２−１６６３７９号公報

しかしながら、上記従来技術においては、車載用ロボットが車両の天井部等を移動するため、車載用ロボットを動作させる必要の無いときには、乗員にとって車載用ロボットが邪魔になることがある。従って、そのようなときには、車載用ロボット（ロボット本体）を格納しておくことが望ましい。

本発明の目的は、ロボット本体を動作させる必要の無いときにロボット本体を格納することが可能な車載ロボット装置を提供することである。

本発明の車載ロボット装置は、運転席と助手席との間に配置されたフロントコンソールの後方に設置され、胴体及びアームを有するロボット本体と、ロボット本体がフロントコンソールの収納ボックスの上面に当接するように寝かせた状態から起き上がった状態に変形可能となるようにロボット本体を駆動する駆動手段とを備え、ロボット本体を寝かせた状態では、ロボット本体が車内装備品の一部を形成しており、車内装備品の一部が、運転者の肘を載せるためのアームレストであり、収納ボックスの上部には、運転者の肘が自然に置かれる補助アームレストが設けられており、補助アームレストは、寝かせた状態のロボット本体の前方に隣接して位置することを特徴とするものである。

このような本発明の車載ロボット装置において、通常時には、ロボット本体は、アームを胴体に対して閉じたまま起き上がっていない状態にあり、車内装備品の一部として機能する。一方、車両の乗員がロボット本体の作動を指示すると、ロボット本体は、起き上がった状態となり、乗員と何らかのコミュニケーションを行うことが可能となる。このようにロボット本体を動作させる必要の無いときには、ロボット本体を車内装備品の一部として格納しておくことができる。
また、ロボット本体が起き上がった状態において、運転席または助手席に座っている乗員とのコミュニケーションが取りやすくなる。また、ロボット本体の胴体にナビゲーションや情報端末等の機器が設けられている場合に、運転席または助手席に座っている乗員が機器を操作しやすくなる。さらに、車両に純正のアームレストが装備されていなくても、ロボット本体により運転者等の腕を休ませることができる。

好ましくは、ロボット本体を寝かせた状態において運転者の肘が当たる胴体の背面には、クッション材からなる表皮が貼り付けられている。

また、好ましくは、ロボット本体を寝かせた状態は、ロボット本体の格納状態であり、ロボット本体が起き上がった状態は、ロボット本体の動作状態である。

また、好ましくは、ロボット本体を車両の前後方向に移動させる移動手段を更に備える。この場合には、ロボット本体が車両の後部まで移動可能となるので、後部座席に座っている乗員とのコミュニケーションも取りやすくなる。

さらに、好ましくは、ロボット本体を旋回させる回転手段を更に備える。この場合には、ロボット本体が乗員のほうを向くことが可能となるため、乗員とのコミュニケーションが一層取りやすくなる。

本発明によれば、ロボット本体を動作させる必要の無いときに、ロボット本体を格納することが可能となるので、ロボット本体が運転者や乗員の移動の邪魔になることが防止され、運転者による車両の運転が行いやすくなる。

本発明に係わる車載ロボット装置の一実施形態を備えた車両の内部を示す概略図である。 図１に示したロボット本体の正面図である。 図２に示したロボット本体の動作状態を示す斜視図である。 図１に示したロボット本体及びフロントコンソールの位置関係を示す側面図である。 図１に示したロボット本体を駆動するための機構を示す側面断面図である。 図１に示した車載ロボット装置の動作の具体例を示す概念図である。 図１に示した車載ロボット装置の動作の具体例を示す概念図である。

以下、本発明に係わる車載ロボット装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わる車載ロボット装置の一実施形態を備えた車両の内部を示す概略図である。同図において、本実施形態の車載ロボット装置１は、車両２の車室３内に搭載された対話型のロボット装置である。

車両２は、車室３内に運転席４、助手席５及び後部座席６，７が配置された３列シート構造を有している。後部座席６，７は、何れも分割型のシートである。なお、最後部座席７は、左右一体のベンチシートであっても良い。運転席４と助手席５との間には、フロントコンソール８が配置されている。そして、フロントコンソール８の後方には、センターコンソール９が配置されている。

車載ロボット装置１は、センターコンソール９の上方に配置されたロボット本体１０を備えている。ロボット本体１０は、図２及び図３に示すように、胴体１１と、頭部１２と、左アーム１３Ａ及び右アーム１３Ｂとを有する上半身双腕ロボットである。頭部１２は、胴体１１に対して上下動可能に連結され、２つの眼１４を有している。左アーム１３Ａ及び右アーム１３Ｂは、胴体１１に対して回動可能に連結されている。

胴体１１には、特に図示はしないが、頭部１２を上下動させる機構と、アーム１３Ａ，１３Ｂを回動させる機構とが内蔵されている。胴体１１の腹部（前面）には、テレビ情報、ナビゲーション情報、インターネット情報、車両情報等を表示するタッチディスプレイ１５が取り付けられている。このタッチディスプレイ１５は、胴体１１の背部（後面）に取り付けられていても良い。また、胴体１１には、オーディオ機器のインターフェース等の情報機器が内蔵されている。

左アーム１３Ａは、二の腕部１６Ａ、腕部１７Ａ及び手の甲部１８Ａからなり、手の甲部１８Ａには複数本の指部１９Ａが設けられている。左アーム１３Ａの各関節部には、腕部１７Ａ、手の甲部１８Ａ及び各指部１９Ａを動かす駆動モータ（図示せず）が軽量コンパクトに組み込まれている。右アーム１３Ｂは、二の腕部１６Ｂ、腕部１７Ｂ及び手の甲部１８Ｂからなり、手の甲部１８Ｂには複数本の指部１９Ｂが設けられている。右アーム１３Ｂの各関節部には、腕部１７Ｂ、手の甲部１８Ｂ及び各指部１９Ｂを動かす駆動モータ（図示せず）が軽量コンパクトに組み込まれている。

腕部１７Ａ，１７Ｂは、二の腕部１６Ａ，１６Ｂの下部に形成された腕ガイド溝５１に沿って二の腕部１６Ａ，１６Ｂに対して回動（開閉）可能である。また、二の腕部１６Ａ，１６Ｂの上部には、腕部１７Ａ，１７Ｂを二の腕部１６Ａ，１６Ｂに対して閉じたときに各指部１９Ａ，１９Ｂを格納するための格納凹部５３が設けられている。

このようなロボット本体１０は、図１及び図４に示すように、フロントコンソール８の収納ボックス２０の上面に当接するように寝かせた状態（実線参照）から起き上がった状態（破線参照）に変形可能となっている。ロボット本体１０を寝かせた状態では、ロボット本体１０が車内装備品の一つであるアームレストとして機能するようになっている。アームレストは、運転者Ｄ等が楽な姿勢を保てるように肘を載せるための車内装備品である。

ロボット本体１０を寝かせるときは、図２に示すように、頭部１２を胴体１１に対して最下部位置に収納すると共に、腕部１７Ａ，１７Ｂ及び手の甲部１８Ａ，１８Ｂを二の腕部１６Ａ，１６Ｂに対して閉じた状態とする。これにより、ロボットの存在を認識させることなく、ロボット本体１０をアームレスト形態とすることができる。このとき、運転者の肘が当たる胴体１１の背面１１ａ（図４参照）には、クッション材からなる表皮が貼り付けられていることが望ましい。

なお、ロボット本体１０を寝かせたときに、運転者の肘が自然に置かれる部位に対してロボット本体１０が後側に位置するような場合またはロボット本体１０が後方に移動した場合には、図４に示すように、収納ボックス２０の上部に補助アームレスト２１を設けても良い。

また、車載ロボット装置１は、図５に示すように、ロボット本体１０を上記のように寝かせた状態から起き上がらせるための起き上がり機構２２を備えている。起き上がり機構２２は、センターコンソール９の上に設けられた筐体２３を有している。筐体２３内には、駆動モータ２４と、この駆動モータ２４の出力ギア軸２４ａと噛み合う１次減速ウォームギア２５と、この１次減速ウォームギア２５と噛み合う２次減速ギア２６と、この２次減速ギア２６と噛み合う３次減速ギア２７とが配置されている。１次減速ウォームギア２５、２次減速ギア２６及び３次減速ギア２７の動作トルク及び動作速度は、最適値に設定されている。

１次減速ウォームギア２５、２次減速ギア２６及び３次減速ギア２７は、軸部両端がＵ字形状の支持ブラケット２８によって上下方向に支持されている。また、３次減速ギア２７は、２つの固定用ブラケット２９を介してロボット本体１０の胴体１１と固定されている。筐体２３には、図２に示すように、ロボット本体１０を寝かせた状態から起き上がらせるときに各固定用ブラケット２９をガイドするための２つのガイド溝５２が設けられている。

このような起き上がり機構２２において、駆動モータ２４を回転駆動させると、駆動モータ２４の回転が１次減速ウォームギア２５、２次減速ギア２６及び３次減速ギア２７を介してロボット本体１０に伝えられ、ロボット本体１０が寝かせた状態（実線参照）から回動して起き上がった状態（２点鎖線参照）となる。駆動モータ２４を反対方向に回転駆動させると、上記と同様にして駆動モータ２４の回転がロボット本体１０に伝えられ、ロボット本体１０が起き上がった状態から回動して寝かせた状態となる。

また、車載ロボット装置１は、図５に示すように、ロボット本体１０を旋回させるための旋回機構３０と、ロボット本体１０を車両２の前後方向に移動させるための移動機構３１とを備えている。

旋回機構３０は、センターコンソール９内に配置されている。旋回機構３０は、センターコンソール９と一体化されたブラケット３２を有し、このブラケット３２には、上下方向に延びるシャフト３３が２つの連結部材５５及び２つの軸受３４を介して回転可能に支持されている。シャフト３３の上端は、連結部材５６を介して上記の筐体２３に固定されている。シャフト３３の下端は、ブラケット３２に取り付けられた駆動モータ３５の出力軸に連結部材５７を介して結合されている。駆動モータ３５を回転駆動させると、シャフト３３を介して筐体２３が回転し、これに伴ってロボット本体１０が回転（旋回）する。

移動機構３１は、図１に示すように、車両２のフロア上に敷設され、フロントコンソール８から最後部座席７まで車両２の前後方向に延びるレール３６を有している。また、移動機構３１は、図５に示すように、センターコンソール９内に配置されると共にブラケット３２に結合されたフレーム３７と、このフレーム３７に回転自在に支持され、レール３６に沿って走行する前後の車輪３８とを有している。これにより、センターコンソール９は、レール３６上を移動することができる。このとき、手動によりセンターコンソール９を移動させても良いし、或いは車輪３８を駆動するモータを設けて、センターコンソール９を自動的に移動させても良い。

このような旋回機構３０及び移動機構３１を設けることにより、起き上がっている状態のロボット本体１０は、運転席４に座っている運転者Ｄだけでなく、助手席５及び後部座席６，７に座っている乗員Ｊとも向き合うことができる。従って、ロボット本体１０は、車両２に乗っている全ての乗員と円滑にコミュニケーションを取ることができる。

また、ロボット本体１０は、特に図示はしないが、頭部１２の各眼１４に内蔵されたカメラ等の画像認識センサと、車両２に乗っている乗員が発した音声を認識する音声認識センサとを有している。また、センターコンソール９には、駆動モータ２４，３５の駆動制御等を含む装置全体を制御するコントローラ及び電源等が組み込まれている。

以上のように構成した車載ロボット装置１において、ロボット本体１０がアームレスト形態となっているときに、運転者Ｄや他の乗員Ｊが音声によりロボット本体１０の起き上がりを要求すると、その起き上がり要求に応じて駆動モータ２４が回転駆動され、ロボット本体１０が横になっている状態から起き上がる。音声による起き上がり要求は、特有言語（キーワード）の呼びかけ、口笛、指の音、その他の合図等によって行う。そして、ロボット本体１０の頭部１２が上昇し、アーム１３Ａ，１３Ｂが動作するために開くようになる。このとき、アームレスト形態からロボット形態に変身することにより、初めて乗車した乗員に驚き及び感動を与え、乗員との親近感を高めることができる。

このようにロボット本体１０が起き上がってロボット形態となると、車載ロボット装置１は各種動作を実施することが可能となる。

例えば図６（ａ）に示すように、ロボット本体１０に取り付けられたナビゲーションや情報端末等により情報検索を行うことができる。このとき、ロボット本体１０が運転者Ｄ側を振り向くことで、ロボット本体１０と運転者Ｄとの適切な距離が取れるため、運転者Ｄが無理に手を伸ばしたり視線を横に移動させることをしなくても、スイッチ操作等を行うこと可能となり、運転がしやすくなる。また、他の乗員Ｊの近くまでロボット本体１０を移動させることで、他の乗員Ｊも情報検索を行うことができ、利便性が向上する。

また、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、画像認識や音声認識によってドライブ中に飽きてくる子供Ｃの動作を認識し、ロボット本体１０を子供Ｃのそばまで移動させて子供Ｃの遊び相手とすることができる。これにより、運転者Ｄが子供Ｃに気をとられることを防ぎ、快適運転に寄与することができる。

さらに、例えば缶コーヒーの受け渡し等といった物品のやりとりを各列のシートにシートベルトで拘束された乗員同士で行うことが困難な場合には、図７（ａ）に示すように、乗員Ｊの音声指示によってロボット本体１０に物品のやりとりの代行を行わせることができる。

また、画像認識によって運転者Ｄの瞼の動きや体の横揺れ等を認識し、運転者Ｄが居眠りしそうであると判断すると、図７（ｂ）に示すように、ロボット本体１０のアーム１３Ａ，１３Ｂにより運転者Ｄの肩等を叩いたり、運転者Ｄの体に振動を与えたり、運転者Ｄの体をマッサージすることで、運転者Ｄの覚醒を促すようにすることもできる。このとき、運転者Ｄの顔を撮像する車内カメラを設置し、車内カメラにより運転者Ｄの眠気を検出し、通信により運転者の状態を外部へ伝達した後にロボット本体１０による運転者Ｄの体叩き動作等を制御しても良い。この場合には、ロボット本体１０がアームレスト形態にある状態でも起き上がり動作して対処可能となる。

また、車両２を駐車場に入れるためにバックする際に、運転者Ｄの音声指示によってロボット本体１０を車室３の後部に移動させ、図７（ｃ）に示すように、ロボット本体１０に後方確認を行わせることもできる。このとき、シフトレバーに設けられたスイッチにより車両２がバックすることを検出し、ロボット本体１０に後方確認させても良い。この場合にも、ロボット本体１０がアームレスト形態にあっても対処可能となる。

さらに、渋滞等において後方車が前に車両２を入れてくれた場合に、運転者の音声指示によってロボット本体１０を車室３の後部に移動させ、図７（ｄ）に示すように、ロボット本体１０に後方車に対して謝礼の動作を行わせることもできる。この場合には、ハザードを点滅させる場合よりも、後方車の運転者Ｂに対して親しみを与えることができる。

また、夜間では、ロボット本体１０はアームレスト形態にあり、外部からはロボット本体１０の存在は分からない。このため、例えば車両２に搭載された不審者検知システムにより不審者の接近を検知したら、ロボット本体１０を横になっている状態から急に起き上がらせて不審者を驚かせる動作を行うことにより、不審者を車両２から効果的に退散させることができる。

また、夜間には、図７（ｅ）に示すように、ロボット本体１０に車室３の前部から後部まで巡回動作を実施させることで、車外の不審者を隈無く監視し、車両２の盗難等を防止することができる。このとき、画像認識センサで取得した画像を運転者の自宅に送信し、運転者に状況を知らせることもできる。

以上のように本実施形態にあっては、ロボット本体１０を動作させる必要がない通常時には、ロボット本体１０は横になった状態でアームレスト形態となっており、乗員にとってロボット本体１０の動作が必要になったときは、ロボット本体１０は格納状態から起き上がり、ロボット形態として車室３内を移動可能となる。このように通常時には、ロボット本体１０はアームレストとして格納されることとなる。このため、ロボット本体１０を有効活用することができ、乗員にとってロボット本体１０が邪魔になることを防止できる。

また、通常は、ロボット本体１０は運転席４及び助手席５の隣に位置している。これに加え、ロボット本体１０はセンターコンソール９の上部に配置されているので、ロボット本体１０が起き上がった状態では、ロボット本体１０の高さは乗員の着座高さと大きく変わらないことになる。従って、ロボット本体１０と乗員とのコミュニケーションが取りやすくなる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ロボット本体１０を動作させる必要の無い通常時には、ロボット本体１０を横に倒してアームレストとして機能させるようにしたが、ロボット本体１０をアームレスト以外の他の車内装備品として機能させても良い。例えば、ロボット本体１０を後部座席６，７におけるテーブルや中央の補助シート等として機能させることもできる。

また、上記実施形態では、乗員の音声指示によりロボット本体１０を起き上がっていない状態から起き上がった状態に変形させるようにしたが、特に音声指示には限られず、例えばロボット本体１０に変形指示ボタンを設け、この変形指示ボタンを操作したときにロボット本体１０が起き上がるようにしても良いし、或いはリモコン操作によりロボット本体１０を起き上がらせるようにしても良い。

１…車載ロボット装置、２…車両、４…運転席、５…助手席、１０…ロボット本体、１１…胴体、１３Ａ…左アーム、１３Ｂ…右アーム、２２…起き上がり機構（駆動手段）、３０…旋回機構（回転手段）、３１…移動機構（移動手段）。

Claims (5)

1. 運転席と助手席との間に配置されたフロントコンソールの後方に設置され、胴体及びアームを有するロボット本体と、
   前記ロボット本体が前記フロントコンソールの収納ボックスの上面に当接するように寝かせた状態から起き上がった状態に変形可能となるように前記ロボット本体を駆動する駆動手段とを備え、
   前記ロボット本体を寝かせた状態では、前記ロボット本体が車内装備品の一部を形成しており、
   前記車内装備品の一部が、運転者の肘を載せるためのアームレストであり、
   前記収納ボックスの上部には、補助アームレストが設けられており、
   前記補助アームレストは、寝かせた状態の前記ロボット本体の前方に隣接して位置することを特徴とする車載ロボット装置。
2. 前記ロボット本体を寝かせた状態において前記運転者の肘が当たる前記胴体の背面には、クッション材からなる表皮が貼り付けられていることを特徴とする請求項１記載の車載ロボット装置。
3. 前記ロボット本体を寝かせた状態は、前記ロボット本体の格納状態であり、
   前記ロボット本体が起き上がった状態は、前記ロボット本体の動作状態であることを特徴とする請求項１または２記載の車載ロボット装置。
4. 前記ロボット本体を車両の前後方向に移動させる移動手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の車載ロボット装置。
5. 前記ロボット本体を旋回させる回転手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の車載ロボット装置。

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