JPH11276721A - ロボット装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マイクロロボットが机の上から落下するよう
な事故を防止する。 【解決手段】 マイクロロボットを駆動する車輪１０９
と、走行面に摺動しつつ匡体３００を支持する支持材３
０１と、支持材３０１の支持が外れた場合に走行面に接
触し匡体３００を逆方向に駆動する逆走車輪１１３とを
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、玩具に用いて好適
なロボット装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】約１ｃｍ立方程度の寸法を有し、光や磁
気等に反応して走行可能であり、かつ、所定のシーケン
スに基づく走行も可能であるマイクロロボットが本出願
人により提案されている（特開平６−１７０７７０号公
報、特開平７−１６８６６２号公報、特開平８−３００
２８１号公報等）。特に特開平６−１７０７７０号公報
においては、マイクロロボットに障害物センサを設け、
障害物が検出されるとマイクロロボットがこれを自動的
に回避する技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、マイクロロボ
ットに障害物センサを設けることは構造が複雑になり、
コストアップにつながるという問題がある。また、マイ
クロロボットは机の上等において使用されることが多い
ため、時に机の端から転落することがある。これを自動
的に回避するためには、走行面の端を検出する必要があ
るため、構造が一層複雑になるという問題を生ずる。

【０００４】ところで、マイクロロボットは小型で駆動
力も小さいため、障害物に衝突したりモータに過負荷が
加わったとしても、破壊や発熱の可能性はきわめて小さ
い。従って、一般的な産業用ロボットのように障害物に
衝突するような事態を必ずしも未然に防止する必要は無
く、衝突した後に結果的に障害物を回避して走行できれ
ば充分であると考えられる。

【０００５】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、簡単な構造でありながら各種の障害を回避
できるロボット装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の構成にあっては、匡体と、前記匡体に収
納され前記匡体を走行させるとともに、走行抵抗が大と
なると空転または停止する走行手段と、所定のまたはラ
ンダムなシーケンスに従って、前記走行手段の駆動方向
を制御する制御手段とを具備し、これによって障害物を
回避して走行することを特徴とする。

【０００７】また、請求項２記載の構成にあっては、匡
体と、前記匡体に設けられ第１の領域における物理量を
検出する第１のセンサと、前記匡体に設けられ前記第１
の領域に対して一部重複する第２の領域における物理量
を検出する第２のセンサと前記匡体に収納され前記匡体
を走行させるとともに、走行抵抗が大となると空転また
は停止する走行手段と、所定のまたはランダムなシーケ
ンスに従って前記走行手段の駆動方向を制御するととも
に、前記シーケンスにおいては前記第１および第２のセ
ンサの検出結果に基づいて前記走行手段の駆動方向を制
御するセンサ追従期間を設け、該センサ追従期間におい
ては、前記第１のセンサのみにおいて所定の検出結果が
得られた場合は前記第２のセンサから前記第１のセンサ
に向かう方向に前記匡体を駆動するように指示し、前記
第２のセンサのみにおいて前記所定の検出結果が得られ
た場合は、前記第１のセンサから前記第２のセンサに向
かう方向に前記匡体を駆動するように指示し、前記第１
および第２のセンサにおいて共に前記所定の検出結果が
得られた場合は直進する方向に前記匡体を駆動するよう
に指示する制御手段とを具備することを特徴とする。

【０００８】さらに、請求項３記載の構成にあっては、
請求項１または２記載のロボット装置において、前記制
御手段におけるシーケンスは前記走行手段に対して前進
および後退を指示する期間を含み、この前進を指示する
期間の積算時間は後退を指示する期間の積算時間よりも
長いことを特徴とする。

【０００９】さらに、請求項４記載の構成にあっては、
請求項１または２記載のロボット装置において、前記制
御手段におけるシーケンスは前記走行手段に対して方向
転換を指定する期間を含み、前記走行手段は複数の駆動
部から構成され、前記制御手段は、前記方向転換を指定
する期間において前記複数の駆動部のうち一部のみを駆
動しまたは逆転させることを特徴とする。

【００１０】また、請求項５記載の構成にあっては、匡
体と、前記匡体を所定方向に駆動する走行手段と、前記
走行手段の前記所定方向側に設けられ前記匡体を前記所
定方向の逆方向側に駆動する逆走手段と、前記逆走手段
の前記所定方向側に設けられ前記匡体を支持するととも
に走行面から前記逆走手段を浮遊させる支持手段とを具
備することを特徴とする。

【００１１】さらに、請求項６記載の構成にあっては、
請求項５記載のロボット装置において、前記逆走手段
は、前記逆方向側にのみ前記匡体を駆動することを特徴
とする。

【００１２】さらに、請求項７記載の構成にあっては、
請求項５記載のロボット装置において、前記匡体は、前
記走行手段よりも前記逆走手段に近い位置に重心を有す
ることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】１．実施形態の構成 以下、本発明のロボット装置の実施形態のマイクロロボ
ットの構成を説明する。

【００１４】図１，図２において３００はマイクロロボ
ットの匡体であり、略半球状に形成されている。１０
１，１０２は光センサであり、マイクロロボットの前面
の左右に設けられ、可視光のレベルを検出する。これら
光センサ１０１，１０２によって検出可能な可視光の範
囲を、図１おいて各々範囲A1およびA2で示す。図示のよ
うに範囲A1およびA2は、範囲A3の部分が重複する。

【００１５】３０１，３０２は支持材であり、匡体３０
０の前面から斜め下方に突出し、走行面に摺動しつつ匡
体３００を支持する。１０９は匡体３００を駆動する左
車輪であり、この対称位置に右車輪１１０が設けられて
いる。。また、１１３は左逆走車輪であり、左車輪１０
９の斜め上方に設けられている。また、この対称位置に
右逆走車輪１１４が設けられている。

【００１６】これら逆走車輪１１３，１１４は、匡体３
００を逆方向（図上で右方向）に駆動するように回転す
るが、支持材３０１，３０２によって匡体３００の前部
が支持されているため、マイクロロボットの走行面が平
面である限り、逆走車輪１１３，１１４は走行面には接
触しない。

【００１７】一方、図３に示すようにマイクロロボット
が机の端に達した場合等においては、支持材３０１，３
０２による支持が外れ、匡体３００が前方に傾くため、
逆走車輪１１３，１１４が走行面に接触する。ここで、
マイクロロボットは、その重心が車輪１０９，１１０よ
りも逆走車輪１１３，１１４に近い位置になるように構
成されているため、逆走車輪１１３，１１４の駆動力は
車輪１０９，１１０の駆動力よりも高くなり、マイクロ
ロボットはそれ以上前方に進行しなくなる。

【００１８】次に、本マイクロロボットの電気的構成を
図４を参照し説明する。

【００１９】図において１０４はメモリであり、マイク
ロロボットを駆動する制御プログラムと、この制御プロ
グラムにおいて参照されるシーケンスデータとが格納さ
れる。１０３は制御部であり、この制御プログラムとシ
ーケンスデータとに基づいて、各部を制御する。

【００２０】１０５は発信回路であり、制御部１０３の
動作のための基準クロックを出力する。また、上記光セ
ンサ１０１，１０２の出力信号は制御部１０３に供給さ
れる。また、上記車輪１０９，１１０，１１３，１１４
には、各々モータ１０６，１０７，１１１，１１２が結
合され、これらモータの回転方向は制御部１０３によっ
て制御される。

【００２１】次に、シーケンスデータの構成を図５を参
照し説明する。図示の各行はシーケンスデータの各ステ
ップを示しており、１ステップのシーケンスデータは、
モードデータと、左駆動データと、右駆動データとから
構成される。ここで、モードデータは、「指定モー
ド」、「追従モード」または「待機モード」の何れかの
動作モードを指定するデータである。

【００２２】ここで、「指定モード」とは、左駆動デー
タおよび右駆動データの内容に基づいてモータ１０６，
１０７を制御する動作モードである。また、「追従モー
ド」とは、光センサ１０１，１０２の検出結果に応じ
て、光源の方向に向かうようにモータ１０６，１０７を
制御する動作モードである。また、「待機モード」と
は、所定の操作がなされるまで、モータ１０６，１０
７，１１１，１１２を停止させる動作モードである。

【００２３】次に、左駆動データおよび右駆動データ
は、車輪１０９，１１０に対応して「「＋１」、
「０」、または「−１」の何れかの値を示すデータであ
る。ここで、「＋１」は前進、「０」は停止、「−１」
は後退を示す。なお、図上「×」印は、左右の駆動デー
タは考慮されないこと（指定モード以外の動作モードで
あること）を示す。このシーケンスデータにおいては、
前進を指示する期間の積算時間は後退を指示する期間の
積算時間よりも長くなっている。

【００２４】２．実施形態の動作 次に、本実施形態の動作を説明する。マイクロロボット
の電源が投入されると、図６に示す制御プログラムが実
行される。

【００２５】図において処理がステップＳＰ１に進む
と、シーケンスデータ（図５）の内容が１ステップだけ
読み込まれる。次に、処理がステップＳＰ２に進むと、
モードデータが「待機モード」を示すか否かが判定され
る。また、ステップＳＰ３においては、既に読み込まれ
たシーケンスデータのステップ数が所定の最大値に達し
たか否かが判定される。

【００２６】ステップＳＰ２，３の何れかにおいて「Ｙ
ＥＳ」と判定されると、処理はステップＳＰ５に進み、
各モータ１０６，１０７，１１１，１１２が停止され
る。一方、両者で「ＮＯ」と判定されると、処理はステ
ップＳＰ４に進む。ここでは、先に読出されたシーケン
スデータの内容に基づいてモータ１０６，１０７，１１
１，１１２が駆動される。

【００２７】その後、処理はステップＳＰ１に戻り、次
のステップのシーケンスデータが読出され、同様の処理
が繰返される。ここで、ステップＳＰ４におけるモータ
制御内容は動作モードに応じて異なるため、場合を分け
て説明する。

【００２８】（１） 「指定モード」の場合 上述したように、モードデータが「指定モード」である
場合は、左右の駆動データに応じてモータ１０６，１０
７が駆動される。すなわち、左右の駆動データが共に
「＋１」であるときは、マイクロロボットが前進するよ
うにモータ１０６，１０７が駆動される。また、左右の
駆動データが共に「−１」であるときは、マイクロロボ
ットが後退するようにモータ１０６，１０７が駆動され
る。

【００２９】また、一方の駆動データが「０」であって
他方の駆動データが「＋１」である場合は、「０」に対
応する車輪を軸としながら他方の車輪が円を描くような
軌道でマイクロロボットが駆動されることになる。そし
て、一方の駆動データが「−１」であって他方の駆動デ
ータが「＋１」である場合は、マイクロロボットは
（（位置を変えずに）その場で回転することになる。

【００３０】（２） 「追従モード」の場合 「追従モード」において光センサ１０１，１０２の検出
レベルが共に所定の閾値を超えている場合は、マイクロ
ロボットが前進するようにモータ１０６，１０７が駆動
される。また、光センサ１０１のレベルが閾値を超え、
光センサ１０２のレベルが閾値を超えない場合、左車輪
１０９は後退方向に、右駆動車輪１１０は前進方向に駆
動される。これにより、図１において反時計周りにマイ
クロロボットが回転することになる。

【００３１】また、光センサ１０２のレベルが閾値を超
え、光センサ１０１のレベルが閾値を超えない場合は、
左車輪１０９は前進方向に、右駆動車輪１１０は後退方
向に駆動される。これにより、図１において時計周りに
マイクロロボットが回転することになる。これにより、
「追従モード」においては、マイクロロボットは光源に
向かって走行することになる。

【００３２】ここで、マイクロロボットが何等かの障害
物に衝突すると、車輪１０９，１１０が空転し、あるい
は停止する。しかし、かかる場合においても、本実施形
態においては、障害物を回避することが可能である。す
なわち、シーケンスデータ内に「追従モード」が含まれ
ているため、この期間においては光に向かう方向にマイ
クロロボットが駆動されるため、障害物の方向と光の方
向が異なる場合には障害物を回避することができる。

【００３３】さらに、「指定モード」内においては後退
ステップが含まれている。この後退ステップにおいて
は、障害物から離れる方向にマイクロロボットが駆動さ
れる。このように、「追従モード」および「指定モー
ド」の何れによっても、マイクロロボットは、障害物を
回避しつつ走行を続けることが可能である。

【００３４】また、「追従モード」の期間が「指定モー
ド」の期間よりも比較的長く設定されている場合は、マ
イクロロボットは全体として光に向かう方向に移動しつ
つ、時々それとは異なる方向に駆動される。これによ
り、光に向かう方向に障害物が存在したとしても、これ
を回避して所望の（光に向かう）方向にマイクロロボッ
トを駆動させることが可能である。

【００３５】３．変形例 本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、
例えば以下のように種々の変形が可能である。

【００３６】(１)上記実施形態においては、予めメモリ
１０４に格納したシーケンスデータに基づいてモータ１
０６，１０７を駆動したが、シーケンスデータをランダ
ムに発生させてモータ１０６，１０７を駆動してもよ
い。

【００３７】(２)また、上記実施形態における光センサ
１０１，１０２に代えて、音や磁気等の物理量に反応す
るセンサを用い、これらの物理量に追従するようにマイ
クロロボットを制御してもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
定のまたはランダムなシーケンスに従って前記走行手段
の駆動方向を制御し、第１および第２のセンサの検出結
果に基づいて駆動方向を制御し、または逆走手段によっ
て転落を防止できるから、簡単な構造でありながら各種
の障害を回避することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施形態のマイクロロボットの平面図であ
る。

【図２】 上記マイクロロボットの側面図である。

【図３】 上記マイクロロボットの動作説明図である。

【図４】 上記マイクロロボットのブロック図である。

【図５】 上記マイクロロボットのシーケンスデータの
構成を示す図である。

【図６】 上記マイクロロボットの制御プログラムのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１０１，１０２ 光センサ １０３ 制御部 １０４ メモリ １０５ 発信回路 １０６，１０７，１１１，１１２ モータ １０９ 左車輪 １１０ 右車輪 １１３ 左逆走車輪 １１４ 右逆走車輪 ３００ 匡体 ３０１，３０２ 支持材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 匡体と、 前記匡体に収納され前記匡体を走行させるとともに、走
   行抵抗が大となると空転または停止する走行手段と、 所定のまたはランダムなシーケンスに従って、前記走行
   手段の駆動方向を制御する制御手段とを具備し、 これによって障害物を回避して走行することを特徴とす
   るロボット装置。
2. 【請求項２】 匡体と、 前記匡体に設けられ第１の領域における物理量を検出す
   る第１のセンサと、 前記匡体に設けられ前記第１の領域に対して一部重複す
   る第２の領域における物理量を検出する第２のセンサと
   前記匡体に収納され前記匡体を走行させるとともに、走
   行抵抗が大となると空転または停止する走行手段と、 所定のまたはランダムなシーケンスに従って前記走行手
   段の駆動方向を制御するとともに、前記シーケンスにお
   いては前記第１および第２のセンサの検出結果に基づい
   て前記走行手段の駆動方向を制御するセンサ追従期間を
   設け、該センサ追従期間においては、前記第１のセンサ
   のみにおいて所定の検出結果が得られた場合は前記第２
   のセンサから前記第１のセンサに向かう方向に前記匡体
   を駆動するように指示し、前記第２のセンサのみにおい
   て前記所定の検出結果が得られた場合は、前記第１のセ
   ンサから前記第２のセンサに向かう方向に前記匡体を駆
   動するように指示し、前記第１および第２のセンサにお
   いて共に前記所定の検出結果が得られた場合は直進する
   方向に前記匡体を駆動するように指示する制御手段とを
   具備することを特徴とするロボット装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段におけるシーケンスは前記
   走行手段に対して前進および後退を指示する期間を含
   み、この前進を指示する期間の積算時間は後退を指示す
   る期間の積算時間よりも長いことを特徴とする請求項１
   または２記載のロボット装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段におけるシーケンスは前記
   走行手段に対して方向転換を指定する期間を含み、前記
   走行手段は複数の駆動部から構成され、前記制御手段
   は、前記方向転換を指定する期間において前記複数の駆
   動部のうち一部のみを駆動しまたは逆転させることを特
   徴とする請求項１または２記載のロボット装置。
5. 【請求項５】 匡体と、 前記匡体を所定方向に駆動する走行手段と、 前記走行手段の前記所定方向側に設けられ前記匡体を前
   記所定方向の逆方向側に駆動する逆走手段と、 前記逆走手段の前記所定方向側に設けられ前記匡体を支
   持するとともに走行面から前記逆走手段を浮遊させる支
   持手段とを具備することを特徴とするロボット装置。
6. 【請求項６】 前記逆走手段は、前記逆方向側にのみ前
   記匡体を駆動することを特徴とする請求項５記載のロボ
   ット装置。
7. 【請求項７】 前記匡体は、前記走行手段よりも前記逆
   走手段に近い位置に重心を有することを特徴とする請求
   項５記載のロボット装置。