JP6425839B2 - 緊急停止機能を有する自律行動型ロボット - Google Patents

Description

本発明は、内部状態または外部環境に応じて自律的に行動選択するロボット、に関する。

近年、ロボット技術は急速に進歩しつつあるものの、ペットのような伴侶としての存在感を実現するには至っていない。ロボットに自由意志があるとは思えないからである。人間は、ペットの自由意志があるとしか思えないような行動を観察することにより、ペットに自由意志の存在を感じ、ペットに共感し、ペットに癒される。
したがって、人間的・生物的な行動をエミュレートできるロボットであれば、いいかえれば、人間的・生物的な行動を自律的に選択可能なロボットであれば、ロボットへの共感を大きく高めることができると考えられる。

その一方、ロボットがいかに「生物的」であろうとも、機械である以上は安全対策も必要である。安全対策の一つが緊急停止機能である。

特許文献１のロボットは、背中に比較的大きな取っ手（図１、図２参照）を有しており、取っ手に内蔵される加圧センサによりユーザの把持を検出する。取っ手が把持されると、関節アクチュエータが脱力される。特許文献２の掃除ロボットは、本体上部から荷重を掛けることで緊急停止させることができる。特許文献３のロボットは、本体の複数箇所に非常停止スイッチが設置される。

特開２００８−２９６３６８号公報 特開２００４−２５８９６７号公報 特開２００２−２２４９９０号公報

ロボットの緊急停止機能には（１）確実に停止させることができる（２）不可抗力により誤って停止しにくい、という２つの要件が必要である。特許文献１の緊急停止機能は加圧センサの正常動作を前提としている。特許文献２、３も電気信号によりロボットを緊急停止させている。しかし、電気系統が故障しているときには、このような方法ではロボットを停止させることができない可能性がある。

また、特許文献２のように荷重を掛けることで緊急停止させる場合、掃除ロボットの上に物体が落下したときにも緊急停止してしまう。特許文献３の場合には、ロボットが壁などの物体にぶつかったときにも、非常停止スイッチが押されてロボットが緊急停止してしまう可能性がある。

本発明は上記課題認識に基づいて完成された発明であり、その主たる目的は、ロボットを適切に緊急停止させるための技術、を提供することにある。

本発明のある態様における自律行動型ロボットは、本体部および本体部に取り付けられる把持部を備える。
本体部は、本体を駆動する駆動機構と、駆動機構に電力を供給する電源部と、把持部が引き出されるとき電源部からの電力供給を遮断する遮断機構と、を含む。

本発明の別の態様における自律行動型ロボットは、本体部および前記本体部に取り付けられる把持部を備える。
本体部は、ロボットの動作を選択する電子回路に電力を供給する第１の電源線と、選択された動作を実行する駆動機構に電力を供給する第２の電源線と、把持部が引き出されるときに、第２の電源線を遮断する遮断機構を含む。
第１の電源線は、把持部が引き出されたときにも導通を維持される。

本発明によれば、ロボットをより確実に緊急停止させやすくなる。

ロボットの正面外観図である。 ロボットの側面外観図である。 ロボットシステムの構成図である。 感情マップの概念図である。 ロボットのハードウェア構成図である。 ロボットシステムの機能ブロック図である。 本実施形態における遮断機構の構成図である。 ユーザがツノを握ってロボットを吊り上げたときの模式図である。 変形例１における遮断機構の構成図である。 変形例２における遮断機構の構成図である。 電流遮断回路の回路図である。 変形例３における把持部の模式図である。 変形例４における把持部の模式図である。 ツノの外観を表す斜視図である。 ジョイント機構を表す斜視図である。 ジョイント機構の内部構造を表す断面図である。 ジョイント機構の内部構造を表す断面図である。 第２部材の回転規制構造を表す説明図である。 第２部材の離脱過程（嵌合解除）を例示する図である。

図１（ａ）は、ロボット１００の正面外観図である。図１（ｂ）は、ロボット１００の側面外観図である。
本実施形態におけるロボット１００は、外部環境および内部状態に基づいて行動や仕草（ジェスチャー）を決定する自律行動型のロボットである。外部環境は、カメラやサーモセンサなど各種のセンサにより認識される。内部状態はロボット１００の感情を表現するさまざまなパラメータとして定量化される。これらについは後述する。
本実施形態のロボット１００は、屋内行動が前提とされており、たとえば、オーナー家庭の家屋内を行動範囲とする。以下、ロボット１００に関わる人間を「ユーザ」とよび、ロボット１００が所属する家庭の構成員となるユーザのことを「オーナー」とよぶ。

ロボット１００のボディ１０４は、全体的に丸みを帯びた形状を有し、ウレタンやゴム、樹脂などやわらかく弾力性のある素材により形成される。ロボット１００に服を着せてもよい。丸くてやわらかく、手触りのよいボディ１０４とすることで、ロボット１００はユーザに安心感とともに心地よい触感を提供する。

ロボット１００は、総重量が１５キログラム以下、好ましくは１０キログラム以下、さらに好ましくは、５キログラム以下である。生後１３ヶ月までに、赤ちゃんの過半数は一人歩きを始める。生後１３ヶ月の赤ちゃんの平均体重は、男児が９キログラム強、女児が９キログラム弱である。このため、ロボット１００の総重量が１０キログラム以下であれば、ユーザは一人歩きできない赤ちゃんを抱きかかえるのとほぼ同等の労力でロボット１００を抱きかかえることができる。
生後２ヶ月未満の赤ちゃんの平均体重は男女ともに５キログラム未満である。したがって、ロボット１００の総重量が５キログラム以下であれば、ユーザは乳児を抱っこするのと同等の労力でロボット１００を抱っこできる。

適度な重さと丸み、柔らかさ、手触りのよさ、といった諸属性により、ユーザがロボット１００を抱きかかえやすく、かつ、抱きかかえたくなるという効果が実現される。同様の理由から、ロボット１００の身長は１．２メートル以下、好ましくは、０．７メートル以下であることが望ましい。
本実施形態におけるロボット１００にとって、抱きかかえることができるというのは重要なコンセプトである。

ロボット１００は、車輪１０２により移動する。２つの車輪１０２の回転速度や回転方向は個別に制御可能である。また、車輪１０２をロボット１００のボディ１０４の内部において上方向にスライドさせ、ボディ１０４に完全格納することもできる。走行時においても車輪１０２の大部分はボディ１０４に隠れているが、車輪１０２がボディ１０４に完全格納されるとロボット１００は移動不可能な状態（以下、「着座状態」とよぶ）となる。着座状態においては、平坦状の着座面１０８が床面に当接する。

ロボット１００は、２つの手１０６を有する。手１０６には、モノを把持する機能はない。手１０６は上げる、振る、振動するなど簡単な動作が可能である。２つの手１０６も個別制御可能である。
目１１０にはカメラが内蔵される。目１１０は、液晶素子または有機ＥＬ素子による画像表示も可能である。ロボット１００は、目１１０に内蔵されるカメラのほか、集音マイクや超音波センサなどさまざまなセンサを搭載する。また、スピーカーを内蔵し、簡単な音声を発することもできる。
ロボット１００の頭部にはツノ１１２が取り付けられる。上述のようにロボット１００は軽量であるため、ユーザはツノ１１２をつかむことでロボット１００を持ち上げることも可能である。

図２は、ロボットシステム３００の構成図である。
ロボットシステム３００は、ロボット１００、サーバ２００および複数の外部センサ１１４を含む。家屋内にはあらかじめ複数の外部センサ１１４（外部センサ１１４ａ、１１４ｂ、・・・、１１４ｎ）が設置される。外部センサ１１４は、家屋の壁面に固定されてもよいし、床に載置されてもよい。サーバ２００には、外部センサ１１４の位置座標が登録される。位置座標は、ロボット１００の行動範囲として想定される家屋内においてｘ、ｙ座標として定義される。

サーバ２００は、家庭内に設置される。本実施形態におけるサーバ２００とロボット１００は１対１で対応する。ロボット１００の内蔵するセンサおよび複数の外部センサ１１４から得られる情報に基づいて、サーバ２００がロボット１００の基本行動を決定する。
外部センサ１１４はロボット１００の感覚器を補強するためのものであり、サーバ２００はロボット１００の頭脳を補強するためのものである。

外部センサ１１４は、定期的に外部センサ１１４のＩＤ（以下、「ビーコンＩＤ」とよぶ）を含む無線信号（以下、「ロボット探索信号」とよぶ）を送信する。ロボット１００はロボット探索信号を受信するとビーコンＩＤを含む無線信号（以下、「ロボット返答信号」とよぶ）を返信する。サーバ２００は、外部センサ１１４がロボット探索信号を送信してからロボット返答信号を受信するまでの時間を計測し、外部センサ１１４からロボット１００までの距離を測定する。複数の外部センサ１１４とロボット１００とのそれぞれの距離を計測することで、ロボット１００の位置座標を特定する。
もちろん、ロボット１００が自らの位置座標を定期的にサーバ２００に送信する方式でもよい。

図３は、感情マップ１１６の概念図である。
感情マップ１１６は、サーバ２００に格納されるデータテーブルである。ロボット１００は、感情マップ１１６にしたがって行動選択する。図３に示す感情マップ１１６は、ロボット１００の場所に対する好悪感情の大きさを示す。感情マップ１１６のｘ軸とｙ軸は、二次元空間座標を示す。ｚ軸は、好悪感情の大きさを示す。ｚ値が正値のときにはその場所に対する好感が高く、ｚ値が負値のときにはその場所を嫌悪していることを示す。

図３の感情マップ１１６において、座標Ｐ１は、ロボット１００の行動範囲としてサーバ２００が管理する屋内空間のうち好感情が高い地点（以下、「好意地点」とよぶ）である。好意地点は、ソファの陰やテーブルの下などの「安全な場所」であってもよいし、リビングのように人が集まりやすい場所、賑やかな場所であってもよい。また、過去にやさしく撫でられたり、触れられたりした場所であってもよい。
ロボット１００がどのような場所を好むかという定義は任意であるが、一般的には、小さな子どもや犬や猫などの小動物が好む場所を好意地点として設定することが望ましい。

座標Ｐ２は、悪感情が高い地点（以下、「嫌悪地点」とよぶ）である。嫌悪地点は、テレビの近くなど大きな音がする場所、お風呂や洗面所のように濡れやすい場所、閉鎖空間や暗い場所、ユーザから乱暴に扱われたことがある不快な記憶に結びつく場所などであってもよい。
ロボット１００がどのような場所を嫌うかという定義も任意であるが、一般的には、小さな子どもや犬や猫などの小動物が怖がる場所を嫌悪地点として設定することが望ましい。

座標Ｑは、ロボット１００の現在位置を示す。複数の外部センサ１１４が定期的に送信するロボット探索信号とそれに対するロボット返答信号により、サーバ２００はロボット１００の位置座標を特定する。たとえば、ビーコンＩＤ＝１の外部センサ１１４とビーコンＩＤ＝２の外部センサ１１４がそれぞれロボット１００を検出したとき、２つの外部センサ１１４からロボット１００の距離を求め、そこからロボット１００の位置座標を求める。
あるいは、ビーコンＩＤ＝１の外部センサ１１４は、ロボット探索信号を複数方向に送信し、ロボット１００はロボット探索信号を受信したときロボット返答信号を返す。これにより、サーバ２００は、ロボット１００がどの外部センサ１１４からどの方向のどのくらいの距離にいるかを把握してもよい。また、別の実施の形態では、車輪１０２の回転数からロボット１００の移動距離を算出して、現在位置を特定してもよいし、カメラから得られる画像に基づいて現在位置を特定してもよい。
図３に示す感情マップ１１６が与えられた場合、ロボット１００は好意地点（座標Ｐ１）に引き寄せられる方向、悪意地点（座標Ｐ２）から離れる方向に移動する。

感情マップ１１６は動的に変化する。ロボット１００が座標Ｐ１に到達すると、座標Ｐ１におけるｚ値（好感情）は時間とともに低下する。これにより、ロボット１００は好意地点（座標Ｐ１）に到達して、「感情が満たされ」、やがて、その場所に「飽きてくる」という生物的行動をエミュレートできる。同様に、座標Ｐ２における悪感情も時間とともに緩和される。時間経過とともに新たな好意地点や嫌悪地点が生まれ、それによってロボット１００は新たな行動選択を行う。ロボット１００は、新しい好意地点に「興味」を持ち、絶え間なく新しい行動選択を行う。

感情マップ１１６は、ロボット１００の内部状態として、感情の起伏を表現する。ロボット１００は、好意地点を目指し、嫌悪地点を避け、好意地点にしばらくとどまり、やがてまた次の行動を起こす。このような制御により、ロボット１００の行動選択を人間的・生物的なものにすることができる。

なお、ロボット１００の行動に影響を与えるマップ（以下、「行動マップ」と総称する）は、図３に示したようなタイプの感情マップ１１６に限らない。たとえば、好奇心、恐怖を避ける気持ち、安心を求める気持ち、静けさや薄暗さ、涼しさや暖かさといった肉体的安楽を求める気持ち、などさまざまな行動マップを定義可能である。そして、複数の行動マップそれぞれのｚ値を重み付け平均することにより、ロボット１００の目的地点を決定してもよい。

ロボット１００は、行動マップとは別に、さまざまな感情や感覚の大きさを示すパラメータを有してもよい。たとえば、寂しさという感情パラメータの値が高まっているときには、安心する場所を評価する行動マップの重み付け係数を大きく設定し、目標地点に到達することでこの感情パラメータの値を低下させてもよい。同様に、つまらないという感覚を示すパラメータの値が高まっているときには、好奇心を満たす場所を評価する行動マップの重み付け係数を大きく設定すればよい。

図４は、ロボット１００のハードウェア構成図である。
ロボット１００は、内部センサ１２８、通信機１２６、記憶装置１２４、プロセッサ１２２、駆動機構１２０、遮断機構２４０およびバッテリー１１８（電源部）を含む。各ユニットは電源線１３０および信号線１３２により互いに接続される。バッテリー１１８は、電源線１３０を介して各ユニットに電力を供給する。各ユニットは信号線１３２により制御信号を送受する。バッテリー１１８は、リチウムイオン二次電池などの二次電池であり、ロボット１００の動力源である。

内部センサ１２８は、ロボット１００が内蔵する各種センサの集合体である。具体的には、カメラ、集音マイク、赤外線センサ、サーモセンサ、タッチセンサ、加速度センサ、ニオイセンサなどである。ニオイセンサは、匂いの元となる分子の吸着によって電気抵抗が変化する原理を応用した既知のセンサである。ニオイセンサは、さまざまな匂いを複数種類のカテゴリ（以下、「ニオイカテゴリ」とよぶ）に分類する。

通信機１２６は、サーバ２００や外部センサ１１４、ユーザの有する携帯機器など各種の外部機器を対象として無線通信を行う通信モジュールである。記憶装置１２４は、不揮発性メモリおよび揮発性メモリにより構成され、コンピュータプログラムや各種設定情報を記憶する。プロセッサ１２２は、コンピュータプログラムの実行手段である。駆動機構１２０は、車輪１０２や手１０６等の各機構を制御するアクチュエータである。
このほかには、表示器やスピーカーなども搭載される。

プロセッサ１２２は、通信機１２６を介してサーバ２００や外部センサ１１４と通信しながら、ロボット１００の行動選択を行う。内部センサ１２８により得られるさまざまな外部情報も行動選択に影響する。駆動機構１２０は、主として、車輪１０２および手１０６を制御する。駆動機構１２０は、２つの車輪１０２それぞれの回転速度や回転方向を変化させることにより、ロボット１００の移動方向や移動速度を変化させる。また、駆動機構１２０は、車輪１０２を昇降させることもできる。車輪１０２が上昇すると、車輪１０２はボディ１０４に完全に格納され、ロボット１００は着座面１０８にて床面に当接し、着座状態となる。

駆動機構１２０がワイヤ１３４を介して手１０６を引っ張ることにより、手１０６を持ち上げることができる。手１０６を振動させることで手を振るような仕草も可能である。多数のワイヤ１３４を利用すればさらに複雑な仕草も表現可能である。

遮断機構２４０は、ツノ１１２（把持部２４４）と連結される。ツノ１１２を引っ張ると、遮断機構２４０は電源線１３０を断線させるため、ロボット１００は緊急停止する。遮断機構２４０の詳細は後述する。

図５は、ロボットシステム３００の機能ブロック図である。
上述のように、ロボットシステム３００は、ロボット１００、サーバ２００および複数の外部センサ１１４を含む。ロボット１００およびサーバ２００の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および各種コプロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
ロボット１００の機能の一部はサーバ２００により実現されてもよいし、サーバ２００の機能の一部または全部はロボット１００により実現されてもよい。

（サーバ２００）
サーバ２００は、通信部２０４、データ処理部２０２およびデータ格納部２０６を含む。通信部２０４は、外部センサ１１４およびロボット１００との通信処理を担当する。データ格納部２０６は各種データを格納する。データ処理部２０２は、通信部２０４により取得されたデータおよびデータ格納部２０６に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部２０２は、通信部２０４およびデータ格納部２０６のインタフェースとしても機能する。

データ格納部２０６は、マップ格納部２１６と個人データ格納部２１８を含む。マップ格納部２１６は、複数の行動マップを格納する。個人データ格納部２１８は、ユーザ、特に、オーナーの情報を格納する。具体的には、ユーザに対する親密度やユーザの身体的特徴・行動的特徴など各種のパラメータを格納する。年齢や性別などの他の属性情報を格納してもよい。

ロボット１００はユーザの身体的特徴や行動的特徴に基づいてユーザを識別する。ロボット１００は、内蔵のカメラで常時周辺を撮像する。そして、画像に写る人物の身体的特徴と行動的特徴を抽出する。身体的特徴とは、背の高さ、好んで着る服、メガネの有無、肌の色、髪の色、耳の大きさなど身体に付随する視覚的特徴であってもよいし、平均体温や匂い、声質、などその他の特徴も含めてもよい。行動的特徴とは、具体的には、ユーザが好む場所、動きの活発さ、喫煙の有無など行動に付随する特徴である。たとえば、父親として識別されるオーナーは在宅しないことが多く、在宅時にはソファで動かないことが多いが、母親は台所にいることが多く、行動範囲が広い、といった行動上の特徴を抽出する。
ロボット１００は、大量の画像情報やその他のセンシング情報から得られる身体的特徴および行動的特徴に基づいて、高い頻度で出現するユーザを「オーナー」としてクラスタリングする。

ユーザＩＤでユーザを識別する方式は簡易かつ確実であるが、ユーザがユーザＩＤを提供可能な機器を保有していることが前提となる。一方、身体的特徴や行動的特徴によりユーザを識別する方法は画像認識処理負担が大きいものの携帯機器を保有していないユーザでも識別できるメリットがある。２つの方法は一方だけを採用してもよいし、補完的に２つの方法を併用してユーザ特定を行ってもよい。
本実施形態においては、身体的特徴と行動的特徴からユーザをクラスタリングし、ディープラーニング（多層型のニューラルネットワーク）によってユーザを識別する。

ロボット１００は、ユーザごとに親密度という内部パラメータを有する。ロボット１００が、自分を抱き上げる、声をかけてくれるなど、自分に対して好意を示す行動を認識したとき、そのユーザに対する親密度が高くなる。ロボット１００に関わらないユーザや、乱暴を働くユーザ、出会う頻度が低いユーザに対する親密度は低くなる。

データ処理部２０２は、位置管理部２０８、マップ管理部２１０、認識部２１２、ルート作成部２２２および親密度管理部２２０を含む。
位置管理部２０８は、ロボット１００の位置座標を、図２を用いて説明した方法にて特定する。また、位置管理部２０８はユーザの位置座標もリアルタイムで追跡してもよい。

マップ管理部２１０は、複数の行動マップのいずれかを選択し、選択した行動マップのｚ値に基づいてロボット１００の移動方向を決める。マップ管理部２１０は、複数の行動マップのｚ値を加重平均することでロボット１００の移動方向を決めてもよい。
たとえば、行動マップＡでは座標Ｒ１、座標Ｒ２におけるｚ値が４と３であり、行動マップＢでは座標Ｒ１、座標Ｒ２におけるｚ値が−１と３であるとする。単純平均の場合、座標Ｒ１の合計ｚ値は４−１＝３、座標Ｒ２の合計ｚ値は３＋３＝６であるから、ロボット１００は座標Ｒ１ではなく座標Ｒ２の方向に向かう。
行動マップＡを行動マップＢの５倍重視するときには、座標Ｒ１の合計ｚ値は４×５−１＝１９、座標Ｒ２の合計ｚ値は３×５＋３＝１８であるから、ロボット１００は座標Ｒ１の方向に向かう。

認識部２１２は、外部環境を認識する。外部環境の認識には、温度や湿度に基づく天候や季節の認識、光量や温度に基づく物陰（安全地帯）の認識など多様な認識が含まれる。認識部２１２は、更に、人物認識部２１４を含む。人物認識部２１４は、ロボット１００の内蔵カメラによる撮像画像から人物を認識し、その人物の身体的特徴や行動的特徴を抽出する。そして、個人データ格納部２１８に登録されている身体特徴情報や行動特徴情報に基づいて、撮像されたユーザ、すなわち、ロボット１００が見ているユーザが、父親、母親、長男などのどの人物に該当するかを判定する。
なお、人物認識部２１４は、人物以外、たとえば、ペットである猫や犬についても特徴抽出を行う。以下、ユーザ、または、オーナーとは、人に限らず、ペットも含まれるものとして説明する。
更に、人物認識部２１４は、ロボット１００になされたさまざまな応対行為を認識し、快・不快行為（後述）として認識する。

ルート作成部２２２は、ロボット１００の移動すべきルートを作成する。ルート作成部２２２は、複数の候補ルートを作成し、ロボット１００はいずれかのルートを選択してもよい。ルート選択については後述する。

親密度管理部２２０は、ユーザごとの親密度を管理する。上述したように、親密度は個人データ格納部２１８において個人データの一部として登録される。

（ロボット１００）
ロボット１００は、通信部１４２、データ処理部１３６、データ格納部１４８、駆動機構１２０および内部センサ１２８を含む。
通信部１４２は、通信機１２６（図４参照）に該当し、外部センサ１１４およびサーバ２００との通信処理を担当する。データ格納部１４８は各種データを格納する。データ格納部１４８は、記憶装置１２４（図４参照）に該当する。データ処理部１３６は、通信部１４２により取得されたデータおよびデータ格納部１４８に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部１３６は、プロセッサ１２２およびプロセッサ１２２により実行されるコンピュータプログラムに該当する。データ処理部１３６は、通信部１４２、内部センサ１２８、駆動機構１２０およびデータ格納部１４８のインタフェースとしても機能する。

データ処理部１３６は、認識部１５６、移動判断部１３８および行動判断部１４０を含む。
駆動機構１２０は、移動駆動部１４４と行動駆動部１４６を含む。移動判断部１３８は、ロボット１００の移動方向を決める。移動駆動部１４４は、移動判断部１３８の指示にしたがって車輪１０２を駆動することで、ロボット１００を目標地点に向かわせる。サーバ２００のマップ管理部２１０は、行動マップに基づいて、ロボット１００の移動先（目標地点）をリアルタイムで計算する。サーバ２００は、目標地点の座標をロボット１００に送信し、移動判断部１３８は目標地点に向けてロボット１００を移動させる。
ロボット１００の移動方向の大枠を決めるのは行動マップであるが、本実施形態のロボット１００は親密度に対応した特定行動も可能である。親密度に応じて、複数種類の行動パターンが定義されてもよい。

行動判断部１４０は、ロボット１００の仕草（ジェスチャー）を決める。データ格納部１４８においては、あらかじめ複数の仕草が定義されている。具体的には、車輪１０２を収容して着座する仕草、手１０６を持ち上げる仕草、２つの車輪１０２を逆回転させることで、あるいは、片方の車輪１０２だけを回転させることでロボット１００を回転行動させる仕草、車輪１０２を収納した状態で車輪１０２を回転させることで震える仕草、などが定義される。

行動判断部１４０は、親密度の高いユーザが近くにいるときには「抱っこ」をせがむ仕草として両方の手１０６をもちあげる仕草を実行することもできるし、「抱っこ」に飽きたときには車輪１０２を収容したまま逆回転させることで抱っこをいやがる仕草を表現することもできる。行動駆動部１４６は、行動判断部１４０からの指示にしたがって車輪１０２や手１０６を駆動することで、ロボット１００にさまざまな仕草を表現させる。

認識部１５６は、内部センサ１２８から得られた外部情報を解釈する。認識部１５６は、視覚的な認識（視覚部）、匂いの認識（嗅覚部）、音の認識（聴覚部）、触覚的な認識（触覚部）が可能である。
認識部１５６は、内蔵カメラ（内部センサ１２８）により定期的に外界を撮像し、人やペットなどの移動物体であるユーザを検出する。これらの特徴はサーバ２００に送信され、サーバ２００の人物認識部２１４は移動物体の身体的特徴を抽出する。また、ユーザの匂いやユーザの声も検出する。匂いや音（声）は既知の方法にて複数種類に分類される。また、内蔵の温度センサにより、触られたときの温度も検出できる。

ロボット１００に対する強い衝撃が与えられたとき、認識部１５６は内蔵の加速度センサによりこれを認識し、サーバ２００の人物認識部２１４は、近隣にいるユーザによって「乱暴行為」が働かれたと認識する。ロボット１００に正対した状態にあるユーザが特定音量領域および特定周波数帯域にて発声したとき、サーバ２００の人物認識部２１４は、自らに対する「声掛け行為」がなされたと認識してもよい。また、体温程度の温度を検知したときにはユーザによる「接触行為」がなされたと認識し、接触認識した状態で上方への加速度を検知したときには「抱っこ」がなされたと認識する。ユーザがボディ１０４を持ち上げるときの物理的接触をセンシングしてもよいし、車輪１０２にかかる荷重が低下することにより抱っこを認識してもよい。

このように、サーバ２００の人物認識部２１４は、ロボット１００に対するユーザの各種応対を認識する。これらの各種応対行為のうち一部の典型的な応対行為には、快または不快が対応づけられる。検出・分析・判定を含む一連の認識処理は、サーバ２００の認識部２１２だけで行ってもよいし、ロボット１００の認識部１５６だけで行ってもよいし、双方が役割分担をしながら上記認識処理を実行してもよい。
認識部１５６により認識された応対に応じて、サーバ２００の親密度管理部２２０はユーザに対する親密度を変化させる。原則的には、快行為を行ったユーザに対する親密度は高まり、不快行為を行ったユーザに対する親密度は低下する。

サーバ２００の認識部２１２は、応対に応じて快・不快を判定し、マップ管理部２１０は「場所に対する愛着」を表現する行動マップにおいて、快・不快行為がなされた地点のｚ値を変化させてもよい。たとえば、リビングにおいて快行為がなされたとき、マップ管理部２１０はリビングに好意地点を高い確率で設定してもよい。この場合、ロボット１００はリビングを好み、リビングで快好意を受けることで、ますますリビングを好む、というポジティブ・フィードバック効果が実現する。

サーバ２００のルート作成部２２２は、知らない人、すなわち、親密度の低い移動物体を検出した場合（以下、「退避イベント」とよぶ）を想定した移動ルート（以下、「退避ルート」とよぶ）を現在のロボット１００の位置を起点として随時作成する。退避ルートを決めるためには、少なくとも（１）最終的な移動位置（以下、「移動終了位置」とよぶ）の選定、および（２）移動を開始する位置（以下、「移動開始位置」とよぶ）が必要になる。ロボット１００が知らない人を検出した後に、移動終了位置を探し、移動開始位置から移動終了位置までのルートを作成して、実際の行動に移ると、行動までの時間が長くなってしまう。このため、本来は即時行動であるべき退避行動が不自然になってしまう。

ルート作成部２２２は、ロボット１００の現在位置に応じた退避ルートを、待避イベントが発生していなくても随時作成する。退避イベントが発生した場合に、ロボット１００は、ルート作成部２２２が予め作成している退避ルートに基づいて、即座に退避行動をとることができる。移動開始位置はロボット１００の現在位置であればよい。移動終了位置は、ロボット１００から所定距離だけ離れた任意の位置でもよいし、親密度が所定値以上のユーザの近辺に設定されてもよい。
ルート作成部２２２の機能は、サーバ２００ではなくロボット１００に搭載されてもよい。

マップ管理部２１０は、隠れることができる家具の位置や安全な場所などロボット１００が存在する空間に存在する安全な場所を記録したマップ（以下、「静的マップ」とよぶ）を作成しマップ格納部２１６に蓄積する。また、マップ管理部２１０はロボット１００が存在する空間（通常は、同一家屋内）にいる親密度の高い人の位置を記録したマップ（以下、「動的マップ」とよぶ）を作成しマップ格納部２１６に蓄積する。ルート作成部２２２は、動的マップを静的マップより優先利用してもよい。これにより、退避イベントが発生した際に、ロボット１００は、物陰より人の後ろに回り込むという退避行動を優先してとることができる。

ルート作成部２２２は、マップ格納部２１６に保存されている静的マップおよび動的マップを参照し、現在のロボット１００の位置から最も近い地点を移動終了位置とする。そして、ルート作成部２２２は移動開始位置から移動終了位置までの退避ルートを随時作成する。ルート作成部２２２はロボット１００が移動する度に、退避ルートを作成してもよいし、定期的に退避ルートを作成してもよい。

［緊急停止機能］
図６は、本実施形態における遮断機構２４０の構成図である。
電源線１３０は、ばね端子１５０を介して幅Ｗだけ離隔される。いいかえれば、電源線１３０は部分的に断線している。本実施形態におけるツノ１１２（把持部２４４）は絶縁性の樹脂により形成されるが、その先端部は銅などの導電体１５２により被膜される。ツノ１１２の一部は、ロボット１００の外殻１５４（ボディ１０４）から外部に突出する。外殻１５４は樹脂製である。ツノ１１２を図面下方向に押し込むと、導電体１５２とばね端子１５０が接触し、電源線１３０は導電体１５２を介して導通する。

外殻１５４の内壁には小さな突起１６０が形成され、ツノ１１２（把持部２４４）には切欠１５８が形成される。ツノ１１２を押しこむと突起１６０と切欠１５８が嵌合する。このため、ツノ１１２を強く押込めば、ばね端子１５０と導電体１５２は接触状態を維持する。
ツノ１１２を図面上方向に強く引っ張ると、切欠１５８と突起１６０の嵌合が外れ、ばね端子１５０と導電体１５２は非接触となるため、電源線１３０は断線する。電源線１３０が断線すると、バッテリー１１８から駆動機構１２０等への電力供給が行われなくなるため、ロボット１００は緊急停止する。

ツノ１１２の外周にはストッパー１６２が形成される。外殻１５４には規制面１６４が形成される。ストッパー１６２が規制面１６４に引っかかるため、ツノ１１２を引っ張ってもツノ１１２がロボット１００から完全に外れることはない。

ツノ１１２によって電源線１３０を物理的に断線させる方式であるため、シンプルかつ確実にロボット１００を緊急停止させることができる。ボタンを押して緊急停止させる方式（以下、「プッシュ方式」とよぶ）ではなく、ツノ１１２を引っ張ることで電源線１３０を断線させる方式（以下、「プル方式」とよぶ）であるため、ロボット１００は壁などの障害物にぶつかったときの不可抗力によって緊急停止するリスクが小さい。本実施形態の遮断機構２４０によれば、確実かつ簡易な方法にてロボット１００を緊急停止させることが可能であり、しかも、不可抗力によってロボット１００が誤って緊急停止してしまうリスクを大きく抑制できる。

不可抗力によって「押されてしまう」事象に比べれば、「引っ張られてしまう」事象が発生する確率は低い。ツノ１１２は、外部の障害物に引っかかりにくいシンプルな形状であることが望ましい。ツノ１１２は、円筒形の物体であってもよいし、先端部に丸みを帯びた三角錐形状の物体であってもよい。

本実施形態におけるロボット１００は、一般的な成人よりも遥かに背が低い。このため、ロボット１００の頭部から突出するツノ１１２を握って引っ張るプル方式は、ロボット１００の表面に小さな非常停止ボタンを取り付けるよりもロボット１００を緊急停止させやすい。上述したようにロボット１００は軽量であるため、プッシュ方式を採用するとボタンを押す際の力でロボット１００自体が動いてしまい緊急停止させられない場合や、必要以上の力が加わることでロボット１００を転倒させてしまう場合も想定される。プル方式においては、軽量なロボット１００であっても確実に緊急停止できる。

図７は、ユーザがツノ１１２を握ってロボット１００を吊り上げたときの模式図である。
ツノ１１２は、実質的には、切欠１５８と突起１６０の嵌合力によって固定される。ユーザがツノ１１２を握ってロボット１００を持ち上げると、ロボット１００の自重（重力Ｆ）により切欠１５８と突起１６０の嵌合が外れ、ロボット１００は緊急停止する。いいかえれば、切欠１５８と突起１６０の嵌合力をロボット１００の本体部（ボディ１０４とその内蔵物）の自重よりも小さく設定することにより、ツノ１１２を握ってロボット１００を吊り上げることでロボット１００を緊急停止させることができる。
元気に動きまわるロボット１００であっても、ツノ１１２を握ってロボット１００を吊り上げてしまえば簡単におとなしくさせることができる。このため、ツノ１１２がロボット１００の弱点であるかのように演出できる。

図８は、変形例１における遮断機構２４０の構成図である。
変形例１においては、樹脂製の基板１７８に電源線１３０ａ、１３０ｂが埋設される。電源線１３０ａの先端部においては端子１６６ａが露出し、電源線１３０ｂの先端部においては端子１６６ｂが露出する。２つの端子１６６は幅Ｗだけ離隔される。変形例２においても、電源線１３０は部分的に断線している。

ツノ１１２の先端には、導電性の連結端子１７０が固定される。連結端子１７０は、端子１６６ａ、端子１６６ｂの双方と接触することにより、電源線１３０ａ、電源線１３０ｂを導通させる。連結端子１７０の端部は樹脂製の固定部材１７４に固定される。固定部材１７４の内側面に形成される切欠１７６と、基板１７８の外側面に形成される突起１８０が嵌合することにより、連結端子１７０は基板１７８に固定される。切欠１７６と突起１８０の嵌合力もロボット１００の本体部の自重よりも小さく設定することが好ましい。

ツノ１１２を強く引っ張ると、切欠１７６と突起１８０の嵌合は外れ、連結端子１７０と端子１６６は非接触となり、電源線１３０は断線し、ロボット１００は緊急停止する。外殻１５４の貫通孔１６８よりも連結端子１７０が大きいので、ツノ１１２がロボット１００から完全に抜けてしまうことはない。変形例１の遮断機構２４０においては、ツノ１１２に導電体１５２を形成する必要はない。

図９は、変形例２における遮断機構２４０の構成図である。
変形例２においては、ボタン１８２を押しつけたときに電源線１３０が導通する。ボタン１８２は、押しボタン式のスイッチであり、押し込まれている状態のときオン、押し込まれていないときオフになるように構成されている。したがって、変形例２も、ツノ１１２を押し込んだ時にオン、引き出された時にオフとなるプル方式であることに変わりはない。ボタン１８２は外殻１５４に埋まっているため、ツノ１１２を使わなければボタン１８２を操作できない。ボタン１８２はばね１７２を介して台座２４２と接続される。ツノ１１２を台座２４２に押し付けると、ボタン１８２は押し下げられる。ツノ１１２の外側面の切欠１５８と外殻１５４の内側面の突起１６０が嵌合することにより、押し付けられた状態、いいかえれば、電源線１３０の導通状態が維持される。

ツノ１１２を引っ張ると、切欠１５８と突起１６０の嵌合が外れる。ボタン１８２は、ツノ１１２で押さえつけられなくなると図示しないばねの付勢力によって図面上方向に持ち上がる。このとき、ボタン１８２は、図６、８に示したのと同様の方式により、電源線１３０を断線させる。変形例２においては、ロボット１００からツノ１１２を完全に離脱させることができる。また、変形例２においてもツノ１１２に緊急停止に関わる電気的な構成を設ける必要がない。

図１０は、電流遮断回路２２６の回路図である。
電流遮断回路２２６は、メイン回路１９８とリレー制御回路２２４を含む。遮断機構２４０は、図６、図８に関連して説明したように電源線１３０を直接遮断してもよいが、図１０に示す間接的な電力停止も可能である。電流遮断回路２２６においては、遮断機構２４０はリレー制御回路２２４の電力供給を停止させることにより、メイン回路１９８の電力供給を停止させる。

メイン回路１９８は、バッテリー１１８、負荷１８４およびリレースイッチ１９４を含む。負荷１８４は、内部センサ１２８、通信機１２６、記憶装置１２４、プロセッサ１２２、駆動機構１２０などバッテリー１１８から電力供給される部材の総称である。リレースイッチ１９４は、ばね１９０によりノーマリーオープンに設定される。

リレー制御回路２２４は、リレースイッチ１９４の開閉を制御する。リレー制御回路２２４は、電源１８６、遮断機構２４０および電磁石１９６を含む。遮断機構２４０は、図６等に関連して説明した方法により、電源１８６から電磁石１９６への電力供給を制御する。リレー制御回路２２４が通電状態にあるとき、電磁石１９６はリレースイッチ１９４の鉄製の可動端子１８８を引きつける。可動端子１８８がばね１９０の付勢力に逆らって固定端子１９２と接触すると、メイン回路１９８も導通する。

遮断機構２４０においてツノ１１２を引っ張ると、電磁石１９６への電力供給が停止される。可動端子１８８は、ばね１９０の付勢力により固定端子１９２から離れ、メイン回路１９８の電力供給は停止される。
メイン回路１９８に大電流が流れる場合でも、リレー制御回路２２４は小さな電流で制御できる。ツノ１１２（把持部２４４）はメイン回路１９８と直接接触しないため、遮断機構２４０を電源線１３０に直接接続するよりも安全性が高い。

以上、実施形態に基づいてロボット１００およびロボット１００を含むロボットシステム３００について説明した。
ロボット１００は、車輪１０２により走行するため、場所によっては二足歩行ロボットよりも素早く動くことができる。本実施形態に示す方式によれば、小さくて素早いロボット１００であっても、ツノ１１２をつかんでロボット１００を持ち上げるだけで簡単かつ確実に緊急停止させることができる。一方、プッシュ方式の場合には、緊急時に小さなボタンを確実に押すのが難しい場合もある。ボタンを大きくした場合や、ボタンの数を増やす場合には、不可抗力的にロボットが緊急停止してしまう可能性が高い。

本実施形態においては、背の低いロボット１００の頭部からツノ１１２（把持部２４４）を突出させているため、ユーザから見て掴みやすい位置にツノ１１２がある。把持部２４４は、ロボット１００の身体の一部である「ツノ１１２」としてデザインされているから、把持部２４４の見た目上の異物感も緩和される。また、ロボット１００が丸く、柔らかく、軽いこともロボット１００の安全性に寄与する。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１つのロボット１００と１つのサーバ２００、複数の外部センサ１１４によりロボットシステム３００が構成されるとして説明したが、ロボット１００の機能の一部はサーバ２００により実現されてもよいし、サーバ２００の機能の一部または全部がロボット１００に割り当てられてもよい。１つのサーバ２００が複数のロボット１００をコントロールしてもよいし、複数のサーバ２００が協働して１以上のロボット１００をコントロールしてもよい。
ロボット１００やサーバ２００以外の第３の装置が、機能の一部を担ってもよい。図５において説明したロボット１００の各機能とサーバ２００の各機能の集合体は大局的には１つの「情報処理装置」として把握することも可能である。１つまたは複数のハードウェアに対して、本発明を実現するために必要な複数の機能をどのように配分するかは、各ハードウェアの処理能力やロボットシステム３００に求められる仕様等に鑑みて決定されればよい。

遮断機構２４０における電流遮断のための把持部２４４は「ツノ１１２」である必要はない。把持部２４４は、ロボット１００の外殻１５４から突出し、把持可能な突起物として形成されればよい。更に、把持部２４４が突起物でなくてもプル方式による緊急停止は可能である。

図１１は、変形例３における把持部２４４の模式図である。
変形例３においては、ロボット１００に中空部２３０を形成し、中空部２３０にハンドル２２８（把持部２４４）を設置してもよい。ユーザは中空部２３０から指または手を差し入れ、ハンドル２２８を引っ張ることでロボット１００を緊急停止させる。中空部２３０にハンドル２２８の全部または一部を格納することにより、ロボット１００の外観をすっきりさせることができる。また、不可抗力によってハンドル２２８が引き出されるリスクは更に低くなる。

図１２は、変形例４における把持部２４４の模式図である。
変形例３においては、ロボット１００に内蔵されるハンドル２２８は、紐２３２により引っ張られる。紐２３２は通常の紐でもよいし、毛髪やアクセサリなどにより装飾されてもよい。

リレー制御回路２２４などの別の回路を無線信号により制御してもよい。スマートフォンなどの携帯端末から所定の停止信号を送ると、電源線１３０のスイッチをオフにする受信回路が設置されてもよい。所定のキーワードを音声認識した時に電力停止させてもよい。また、電気信号による緊急停止と、把持部２４４の引き抜きによる物理的な緊急停止は併用されてもよい。

ツノ１１２は、ロボット１００から完全に離脱可能であってもよい。図６のツノ１１２からストッパー１６２を除去すれば、図８の変形例２と同様、ツノ１１２をロボット１００から離脱させることができる。ロボット１００を起動させるためのツノ１１２を持ち運び可能とすることにより、ツノ１１２がロボット１００のイグニッションキーと同様に機能させることができる。
一方、ツノ１１２がロボット１００から離脱しない構成の場合には、ツノ１１２の紛失リスクを抑制できるメリットがある。

ツノ１１２は、図４に示した各種ユニットの一部を内蔵してもよい。たとえば、ツノ１１２は内部センサ１２８の全部または一部、あるいは、バッテリー１１８の全部または一部を内蔵してもよい。
ツノ１１２を取り外すことにより、電力的にも機能的にもロボット１００を動作不可能とすれば、ツノ１１２の「鍵」としての機能をいっそう強化できる。

本実施形態においては、ロボット１００はさまざまなユーザを撮影し、撮影時に匂いや音声、体温などの他のデータも取得し、これらのデータから特徴抽出を行い、クラスタ分析を行うことで複数のユーザを識別（クラスタリング）するとして説明した。
変形例として、ユーザはあらかじめ各ユーザの身体的特徴や行動的特徴をサーバ２００にセットしてもよい。たとえば、パパ（０１）の特徴として、ひげが生えていること、早起きであること、身長が１７０センチメートルであること、喫煙者であること、などの情報をサーバ２００の個人データ格納部２１８に教師データとして与えてもよい。サーバ２００は、これらの特徴情報に基づいて、ディープラーニング等の既知の手法によりユーザ検出を行ってもよい。
ニオイカテゴリもユーザのクラスタリングのための情報として利用可能である。

より簡易なユーザ認識手段として、ロボット１００は、ユーザの保有するスマートフォンなどの携帯機器から定期的にユーザＩＤを受信することでユーザを識別してもよい。ペットについても、首輪にＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）タグをつけることで簡易な識別が可能である。このような制御方法によれば、ロボット１００やサーバ２００の処理負担を大幅に軽減できる。

ロボット１００が探索信号を送信し、各外部センサ１１４から返答信号を受信することで、ロボット１００が自らの位置座標を特定してもよい。あるいは、外部センサ１１４が指向性のある探索信号を送信し、それによって、外部センサ１１４からロボット１００までの距離と方向を特定してもよい。

次に、ツノ１１２およびそのジョイント機構５００の改良例について説明する。
図１３は、ツノ１１２の外観を表す斜視図である。図１４は、ジョイント機構５００を表す斜視図である。図１４（ａ）はジョイント機構５００の連結解除状態を斜め前方（図２におけるツノ１１２の下方）からみた図であり、図１４（ｂ）はジョイント機構５００の同状態を斜め後方（図２におけるツノ１１２の上方）からみた図である。

図１３に示すように、ツノ１１２は、ジョイント機構５００（ジョイント構造）にツノ本体５０２を組み付けて構成される。ツノ本体５０２には、「センサモジュール」としての全天球カメラ４００が収容されている。ジョイント機構５００は、第１部材５０４および第２部材５０６を含む。第１部材５０４は、ロボット１００の頭部に組み付けられる。第２部材５０６には、ツノ本体５０２が組み付けられる。第１部材５０４および第２部材５０６は、本実施形態では樹脂材からなるが、金属材を成形して得てもよい。

第１部材５０４は、フランジ状の大径部５０８を有し、その大径部５０８の周縁の一部がフラットに切り欠かれている（切欠き５１０）。ロボット１００の頭頂部にも、これと嵌合するほぼ同形状の円孔が設けられており、組付作業時の位置決めが容易となるよう工夫されている。また、大径部５０８の後面の周縁部には、周方向に段差を有する嵌合構造５１２が形成されている。ロボット１００の頭部にも、これに対応する嵌合構造が形成されている。ロボット１００の頭部の円孔に形状を合わせるように大径部５０８を突き当て、第１部材５０４を軸線周りに回転させることにより、第１部材５０４を頭部に固定できる。第１部材５０４には、配線（電源線１３０および信号線１３２）を通すための挿通孔５１４が形成されている。

図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、ジョイント機構５００は、第１部材５０４から延びる第１軸５１６と、第２部材５０６から延びる第２軸５１８を含む。これら第１軸５１６と第２軸５１８とは、ジョイント５２０を介して連結されている。ジョイント５２０は、ユニバーサルジョイントであり、第１軸５１６および第２軸５１８のそれぞれが回動可能に接続される連結部材５２２を含む。

第１部材５０４は、第１軸５１６を自軸周りに回動可能に支持する。第２軸５１８は、第２部材５０６を軸線方向にスライド可能に支持する。図１４に示す状態から第２部材５０６を前方（第１部材５０４に近づける方向）にスライドさせることで、図１３に示すように、第１部材５０４と第２部材５０６とを嵌合させることができる。第１部材５０４の内周面には複数の嵌合突起５２４が設けられ、第２部材５０６の先端部外周面には、複数の嵌合溝５２６が設けられている。各嵌合突起５２４が対応する嵌合溝５２６に嵌合することで、第１部材５０４に対する第２部材５０６の回転をロックできる。また、第１部材５０４の後面には、環状の弾性部材５２８（本実施形態ではゴム）が設けられている。弾性部材５２８は、第１部材５０４と第２部材５０６とが嵌合する際、および第２部材５０６が第１部材５０４から離脱する際に両者間に作用する力を吸収し、それらの破損や変形を防止する。弾性部材５２８は、弾性力をもって第２部材５０６を受け入れ、両部材の嵌合部による連結力を高める「連結機構」としても機能する。

図１５および図１６は、ジョイント機構５００の内部構造を表す断面図である。図１５は両部材の嵌合解除状態を示す。図１５（ａ）は縦断面であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。一方、図１６は両部材の嵌合状態を示す。図１６（ａ）は図１５（ａ）に対応し、図１６（ｂ）は図１５（ｂ）に対応する。

図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、第１部材５０４は、有底円筒状の本体５３０を有する。本体５３０の側面から半径方向外向きにフランジ部が延出し、大径部５０８を構成している。本体５３０に対して同軸状に第１軸５１６が組み付けられている。本体５３０の底部５３１の中央には、第１軸５１６の一端部を挿通する挿通孔５３２が形成されている。

第１軸５１６は、円板状のベース部５３４と、ベース部５３４の片側面から二股状に延出する一対のアーム５３６と、ベース部５３４の反対側面から同軸状に延出する円ボス状の軸部５３８を有する。軸部５３８が挿通孔５３２に挿通されている。一対のアーム５３６は、ベース部５３４の軸線に対して対称に配置される。

軸部５３８は、挿通孔５３２からやや突出する長さ寸法とされており、その先端面と当接するようにワッシャ５４０が配置されている。ワッシャ５４０は、軸部５３８よりも外径が大きく、ねじ５４２により軸部５３８に締結されている。図示のように、ベース部５３４とワッシャ５４０との間に底部５３１が挟まれる形となるが、ベース部５３４とワッシャ５４０との間隔が底部５３１の厚みよりもやや大きい。このような構成により、第１軸５１６が第１部材５０４に対して自軸周りに回転可能に支持される。

一対のアーム５３６の先端に挟まれるように連結部材５２２が支持されている。連結部材５２２は、断面正方形の角筒状をなし、その４側面のうち互いに反対側となる２側面から一対のピボット５４４が突出し、残る２側面から一対のピボット５４５が突出している。一対のピボット５４４は、同軸状かつ反対向きに突出して第１回動軸を形成する。一対のピボット５４５は、同軸状かつ反対向きに突出して第２回動軸を形成する。これらの回動軸の軸線は、互いに直交する。一対のアーム５３６のそれぞれの先端部には円形の支持孔５４６が設けられ、一対のピボット５４４がそれぞれ嵌合している。それにより、第１軸５１６と連結部材５２２とは、第１回動軸の軸線周りに相対的に回動できる。

嵌合突起５２４は、本体５３０の内周面に所定間隔にて複数配設されている。本体５３０の開口端には、環状の装着部５４８が突設されている。弾性部材５２８の裏面には、環状の凹溝５５０が形成されている。この凹溝５５０が装着部５４８に嵌合するようにして、弾性部材５２８が第１軸５１６に装着されている。また、弾性部材５２８の開口端がテーパ状に形成され（テーパ部５５２）、第２部材５０６の受け入れを容易にしている。第２部材５０６は、たとえ第１部材５０４に対して多少傾いていたとしても、その先端部が弾性部材５２８に沿って滑りこむようにして組み付けられる。

一方、第２部材５０６は、段付円筒状の本体５６０を有する。本体５６０は、第１部材５０４に嵌合又は離脱する小径部５６２と、ツノ本体５０２が接続される大径部５６４を有する。本体５６０に対して同軸状に第２軸５１８が組み付けられている。小径部５６２の先端部はＲ形状とされ、その周面に複数の嵌合溝５２６が所定間隔で設けられている。なお、このＲ形状をなす小径部５６２の外周面が、第１部材５０４と嵌合する「嵌合面」として機能する。小径部５６２の後端部には、環状の磁性部材５６６が固定されている。また、小径部５６２の内周面には複数のガイド部５６８が突設され、軸線方向に延在している。

第２軸５１８は、円筒状のベース部５７０と、ベース部５７０の片側面から二股状に延出する一対のアーム５７２を有する。一対のアーム５７２は、ベース部５７０の軸線に対して対称に配置される。ベース部５７０の中央には、配線Ｌを通すための挿通孔５７４が形成されている。挿通孔５１４、連結部材５２２の内部通路、挿通孔５７４、およびこれらをつなぐ通路が、第１軸５１６および第２軸５１８を貫通する「貫通路」として機能する。ベース部５７０の外周面には、複数のガイド部５６８とそれぞれ嵌合する複数のガイド溝（凹溝）が設けられ、軸線方向に延在している。これらの嵌合により、第２軸５１８に対する第２部材５０６の回転が防止されている。なお、第２部材５０６の軸線周りの回転は、第１軸５１６の回転により確保される。

一対のアーム５７２のそれぞれの先端部には円形の支持孔５７３が設けられている。これらの支持孔５７３が、一対のピボット５４５にそれぞれ嵌合している。それにより、第２軸５１８と連結部材５２２とが、第２回動軸の軸線周りに相対的に回動できる。このような構成により、第１軸５１６と第２軸５１８とが、連結部材５２２を介して互いに回動可能となっている（図中一点鎖線矢印）。

ベース部５７０の外径が小径部５６２の内径とほぼ等しく、第２部材５０６は、第２軸５１８により軸線方向にスライド可能に支持されている。ベース部５７０の後面に環状の嵌合溝５７６が設けられ、環状の磁石５７８（本実施形態では永久磁石）が嵌着されている。磁石５７８は、磁性部材５６６と軸線方向に対向する。

図示の状態から第２部材５０６を第２軸５１８に対してスライドさせると、第２部材５０６が第１部材５０４に近接し、弾性部材５２８に当接する。この弾性部材５２８の弾性力に抗してさらに第２部材５０６を押し込むと、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、小径部５６２が第１部材５０４の本体５３０に挿入される。弾性部材５２８のテーパ部５５２と小径部５６２のＲ形状とにより、その挿入が促される。このとき、嵌合溝５２６を嵌合突起５２４に嵌合させることにより、第２部材５０６の回転をロックできる。このようにして、第１部材５０４を第２部材５０６に対して正確な姿勢で安定に固定できる。

また、このとき、磁石５７８と磁性部材５６６との間に磁力が生じるため、第２部材５０６が軸線方向に吸引（付勢）され、第２軸５１８にしっかりと固定される。すなわち、第２部材５０６の第１部材５０４に対する軸線方向の固定も安定する。言い換えれば、第２部材５０６が第１部材５０４に嵌合した状態では、この磁力を超えるような外力が作用しない限り、第１部材５０４から離脱することはない。つまり、ツノ１１２がロボット１００の頭部から離脱することがない。ツノ１１２の外力に対する耐性を、磁石５７８の磁力の設定により調整できる。なお、磁石５７８および磁性部材５６６は、第１部材５０４と第２部材５０６との連結力を発揮させる「連結機構」として機能し、また、両部材の連結方向の付勢力を高める「付勢機構」としても機能する。

なお、本実施形態では、ツノ１１２における連結機構（付勢機構）以外の主要部材（第１部材５０４、第２部材５０６、第１軸５１６、第２軸５１８、連結部材５２２等）の強度を、磁石５７８と磁性部材５６６との連結力よりも大きくしている。それにより、ジョイント機構５００の脱臼作用が起こらないままツノ１１２が破壊されることを防止している。また、ロボット１００の自重（重力方向の荷重）を上記連結力よりも大きくすることで、ツノ１１２を引っ張れば離脱する（脱臼作用で抜ける）ようにしている。さらに、ツノ１１２の重さ（重力方向の荷重）を上記連結力よりも小さくすることで、ロボット１００の通常作動時において、その連結力によりツノ１１２を保持（第１部材５０４と第２部材５０６との嵌合状態を保持）できるようにしている。

一方、磁石５７８および磁性部材５６６による連結力を超える外力がツノ１１２に作用することで、第１部材５０４と第２部材５０６との嵌合が解除されても、第１軸５１６と第２軸５１８とが連結しているため、第２部材５０６と第１部材５０４との接続がなくなることはない。つまり、ツノ１１２が脱臼のような態様で頭部から離脱することはあっても、脱落することはない。第１軸５１６、第２軸５１８および連結部材５２２は、第１部材５０４と第２部材５０６との間に介在して両者をつなぐ「接続部材」として機能する。なお、連結部材５２２による第１軸５１６と第２軸５１８との接続強度は、第１部材５０４と第２部材５０６が離脱した後にツノ１１２（第２部材５０６）を保持できるよう十分な大きさを有する。

図１７は、第２部材５０６の回転規制構造を表す説明図である。図１７（ａ）は、図１６（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。図１７（ｂ）および図１７（ｃ）は、図１７（ａ）の状態から第２部材５０６が回転するときの回転限界を示す模式図である。

図１７（ａ）に示すように、第１部材５０４の底部５３１と、第１軸５１６のベース部５３４との間には、第１軸５１６の自軸周りの回転角度範囲を制限する回転規制構造が設けられている。すなわち、底部５３１には、ベース部５３４との対向面に環状のガイド溝５８０が形成されている。本実施形態では、ガイド溝５８０の範囲をベース部５３４の軸線を中心とする３３０度の範囲に設定しているが、その角度範囲は３６０度未満の範囲で適宜設定できる。

一方、ベース部５３４には、底部５３１との対向面に扇状の係止片５８２が突設され、ガイド溝５８０に遊嵌されている。本実施形態では、係止片５８２の幅を、ベース部５３４の軸線を中心とする３０度の範囲に設定しているが、その角度範囲は適宜設定できる。

第１軸５１６が一方向に回転すると、図１７（ｂ）に示すように、ガイド溝５８０の一方の周端に位置する壁５８４に係止される。第１軸５１６が他方向に回転すると、図１７（ｃ）に示すように、ガイド溝５８０の他方の周端に位置する壁５８６に係止される。このため、第１軸５１６の回転角度は、３６０度未満の所定角度範囲（本実施形態では３００度の範囲）に制限される。既に述べたように、第２部材５０６の軸線周りの回転は、第１軸５１６の回転により確保されることから、その回転角度範囲も第１軸５１６と同様に制限される。

図１８は、第２部材５０６の離脱過程（嵌合解除）を例示する図である。図１８（ａ）および（ｂ）は、その離脱過程を示している。第２部材５０６を第１部材５０４から離脱させるためには、図１８（ａ）に示すように、少なくとも嵌合突起５２４と嵌合溝５２６との嵌合を解除する必要があり、そのために第２部材５０６に対して軸線方向の力成分を作用させる必要がある。

第２部材５０６が第１部材５０４から離れる方向に所定量変位すると、嵌合突起５２４と嵌合溝５２６との嵌合が解除される。この状態で第２部材５０６に径方向の力成分を作用させることで、図１８（ｂ）に示すように、第２部材５０６を第１部材５０４に対して回動させることができる。このとき、第２部材５０６は、第１軸５１６の軸線Ｌ１周り、連結部材５２２の第１回動軸の軸線Ｌ２周り、および連結部材５２２の第２回動軸の軸線Ｌ３周り（つまり３軸周り）に回動できる。それにより、ツノ１１２の動作自由度が高まる。

上述の改良例によれば、ロボット１００の本体に設けられる第１部材５０４と、ツノ１１２を構成する第２部材５０６とが、嵌合又は離脱（嵌合解除）可能に構成される。ロボット１００の行動過程でツノ１１２に想定外の外力が加わったとしても、両部材の相対変位が所定量を超えたときに嵌合状態が解除され、脱臼のような現象を生じさせることで、その外力による負荷を受け流すことができる。それにより、ツノ１１２の破壊を防止できる。また、両部材が離脱しても、第１軸５１６と第２軸５１８との連結状態が保たれるため、ツノ１１２が脱落することを防止できる。

また、改良例においては、第１軸５１６、連結部材５２２および第２軸５１８を貫通する貫通路が形成され、その貫通路に配線Ｌが挿通される。ジョイント５２０そのものに配線Ｌが通されることとなるため、部材間の配線を最短距離で行うことができる。ジョイント５２０が複雑な回転作動をしても、配線Ｌがその作動に干渉することがない。さらに、第１軸５１６の回転角度範囲を３６０度未満に制限したため、配線Ｌ（電源線１３０，信号線１３２）が捩れることも防止又は抑制できる。このため、配線Ｌの切断や破損を効果的に防止できる。

磁性部材５６６の近傍にホール素子等による磁気センサ（非接触センサ）を配置し、図示しない検知部は、磁石５７８と磁性部材５６６との着脱（つまり、第１部材５０４と第２部材５０６との嵌合有無）を検知する。検知部は、この離脱検知によりツノ１１２が抜かれたと判定し、アラート信号を出力する。認識部１５６（プロセッサ１２２）は、アラート信号の入力に応じてロボット１００の動力系電源をオフにする。あるいは、電源線１３０を引き抜き可能なコネクタで接続し、ツノ１１２を離脱（嵌合解除）させたときにコネクタが外れる程度の張力にて配線Ｌを挿通孔５１４から挿通させてもよい。

なお、本実施形態で述べたように電源線１３０の遮断機構２４０をジョイント機構５００が内蔵してもよい。たとえば、図１５の嵌合突起５２４を図６のばね端子１５０として利用し、図１５の本体５６０の外側面（たとえば、嵌合溝５２６と小径部５６２）を図６の導電体１５２として利用することにより、図１５に示した遮断機構２４０を実現できる。

上述した構造によれば、ツノ１１２は本体から引き抜かれたときだけではなく、ツノ１１２に対して横方向から強い力がかけられたときにも、第１部材５０４と第２部材５０６の嵌合が外れる。このため、ロボット１００が転倒したときや、壁面に衝突したときにも、ロボット１００を緊急停止させることができる。

本実施形態における移動判断部１３８および行動判断部１４０をまとめて「動作判断部」とよぶ。動作判断部は、プロセッサ１２２（電子回路）およびプロセッサ１２２において実行されるソフトウェアによりその機能が実現される。ロボット１００の電源線１３０は、第１電源線と第２電源線に系統分離されてもよい。第１電源線は、ロボットが搭載するモニタや内部センサ１２８、プロセッサ１２２、記憶装置１２４など、物理的駆動をともなわない電子回路（制御系）に対して電力を供給する。一方、第２電源線は、駆動機構１２０のように物理的駆動をともなう機構（アクチュエータ）に対して電力を供給する。第２電源線は第１電源線よりも高電圧（大電力）である。

遮断機構２４０は、ツノ１１２が引き抜かれたとき、第２電源線のみを遮断してもよい。この場合にも、動作制御部は、たとえば、目１１０を光らせる、音を出すなどの駆動をともなわない制御は実行可能である。ツノ１１２が引き抜かれたとき、物理的駆動に関わり、かつ、大電力を供給する第２電源線のみを遮断することにより、ロボット１００の基本機能を維持しつつ、安全を確保できる。

ツノ１１２が外れたあと、ツノ１１２を再び嵌合させると、第２電源線への電力供給が再開される。ロボット１００は、第２電源線への電力供給を再開するか否かを判定する電力制御部を搭載してもよい。電力制御部は、所定の給電条件が成立したとき、第２電源線への電力供給を許可する。給電条件は、ユーザから明示的に電力供給の再開を指示されることであってもよい。たとえば、ユーザがロボット１００の鼻などに設置される所定のボタンを押すことで給電条件が成立するとしてもよい。

ロボット１００はジャイロセンサを内蔵してもよい。そして、ツノ１１２が嵌合されたとき、ロボット１００が水平状態にあること、あるいは、ロボット１００が床面に設置されていることを給電条件として第２電源線への電力供給を開始してもよい。このような制御方法によれば、ロボット１００が自然な設置状態にあることを確認してからロボット１００の再起動できるため、再起動時の安全性をより確実に確保できる。

ツノ１１２が引き抜かれたときには、動作制御部は目１１０のモニタに所定の瞳画像を表示させてもよいし、特定の音声を出力させてもよい。ツノ１１２が引き抜かれても第１電源線は維持されているため、ツノ１１２が引き抜かれたことを画像や音声によりアピールできる。動作制御部は、第２電源線が遮断されたときには、実行中（計算中）の処理をすべてキャンセルする。また、ツノ１１２が再び嵌合され、第２電源線が再導通したときには、動作制御部はリスタートとなる。このとき、動作制御部は、再導通に対応する所定のモーション（動作）を実行させてもよい。たとえば、首をかしげる、手１１６を挙げるなどのモーションが考えられる。

ツノ１１２が引き抜かれたときには、図示しない検査部は各電子回路の状態をチェックしてもよい。具体的には、既知のように、検査電流を各種配線に流したときの出力値に基いて異常の有無をチェックしてもよい。異常が検知されたときには、検査部は第１電源線の導通を自動的にオフしてもよい。

Claims (11)

1. 本体部および前記本体部に取り付けられる把持部と、を備え、
   前記本体部は、
   本体を駆動する駆動機構と、
   前記駆動機構に電力を供給する電源部と、
   前記把持部が引き出されるとき前記電源部からの電力供給を遮断する遮断機構と、を含み、
   前記把持部と前記本体部は、前記把持部の前記本体部からの離脱方向に沿った第１軸線を中心とした前記把持部の回転を規制する嵌合構造を有し、
   前記把持部が離脱方向に所定量移動したとき、前記把持部と前記本体部の嵌合が解除され、
   前記把持部は、前記本体部から離脱方向に引き抜かれたときに限らず、前記把持部と前記本体部の嵌合が解除された後に前記把持部に側面から力を加えられたときにも前記本体部から引き出される構造を有することを特徴とする自律行動型ロボット。
2. 前記把持部は、ロボットの頭部から突出する部材であることを特徴とする請求項１に記載の自律行動型ロボット。
3. 前記駆動機構は、車輪の回転を制御することによりロボットを移動させることを特徴とする請求項１または２に記載の自律行動型ロボット。
4. 前記遮断機構は、前記把持部の引き出し時において、ロボットの自重により電源線を物理的に断線させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自律行動型ロボット。
5. 前記把持部は、引き出し時において前記本体部から離脱することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の自律行動型ロボット。
6. 前記把持部は、引き出し時においても前記本体部との連結を維持されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の自律行動型ロボット。
7. 電源部と、
   把持部と、
   把持部が引き出されるときに前記電源部からの電力供給を遮断する遮断機構と、を備え、
   前記把持部は、前記把持部の本体部からの引き抜き方向である第１軸を中心とした前記把持部の回転を規制する嵌合構造を有し、
   前記把持部が前記第１軸の方向に所定量引き出されたときに前記把持部と前記本体部の嵌合が解除され、
   前記把持部は、前記本体部から離脱方向に引き抜かれたときに限らず、前記把持部と前記本体部の嵌合が解除された後に前記把持部に側面から力を加えられたときにも前記本体部から引き出される構造を有することを特徴とする自律行動型ロボット。
8. 本体部および前記本体部に取り付けられる把持部と、
   電力制御部と、を備え、
   前記本体部は、
   ロボットの動作を選択する電子回路に電力を供給する第１の電源線と、
   前記選択された動作を実行する駆動機構に電力を供給する第２の電源線と、
   前記把持部が引き出されるときに、前記第２の電源線を遮断する遮断機構と、を含み、
   前記第１の電源線は、前記把持部が引き出されたときにも導通を維持され、
   前記電力制御部は、前記把持部の引き出し後において、前記把持部が前記本体部に再度押し込まれ、かつ、所定の給電条件が成立するとき、前記第２の電源線を導通させることを特徴とする自律行動型ロボット。
9. 前記第２の電源線は、前記第１の電源線よりも高電圧にて電力を供給することを特徴とする請求項８に記載の自律行動型ロボット。
10. 前記電力制御部は、前記押し込み操作に加えて、ユーザからの許可指示を前記給電条件として電力供給を実行することを特徴とする請求項８に記載の自律行動型ロボット。
11. ロボットの動作を選択する動作制御部、を更に備え、
    前記動作制御部は、前記把持部が引き出されて前記第２の電源線が遮断されたときには実行中の処理をキャンセルし、前記把持部が前記本体部に嵌合されて前記第２の電源線による電力供給が再開されるときには前記再開に対応づけられる所定の動作を選択することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載の自律行動型ロボット。

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