JPWO2019054464A1 - コミカルに動作するロボットおよびその構造 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
ボディ104は、ベースフレーム308、本体フレーム310、一対のホイールカバー312および外皮314を含む。ベースフレーム308は、ボディ104の軸芯を構成するとともに内部機構を支持する。ベースフレーム308は、ロアプレート334に複数のサイドプレート336を立設して構成される。ベースフレーム308の内方には、バッテリー118、制御回路342および各種アクチュエータ等が収容されている。
図3(a)に示すように、リンク構造330は、胴部(第1部位)を構成する第1ベース331と、頭部(第2部位)を構成する第2ベース332と、両ベースを接続する接続機構333とを含む。
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。
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およびバッテリー118を含む。駆動機構120は、上述した接続機構333(リンク機構361〜363)や車輪駆動機構370を含む。プロセッサ122と記憶装置124は、制御回路342に含まれる。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であり、ロボット100の動力源である。
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。
ロボット100は、通信部142、データ処理部136、データ格納部148、内部センサ128、および駆動機構120を含む。通信部142は、通信機126(図9参照)に該当し、外部センサ114、サーバ200および他のロボット100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9参照)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。
図11は、ロボット100から外皮314を取り除いた状態を表す図である。図12は、ロボット100に外皮314が装着された状態を表す図である。各図の(a)は右側面図であり、(b)は正面図であり、(c)は背面図である。なお、ロボット100の外観は、ほぼ左右対称となっている。
Claims (13)
- 第1部位と第2部位とが接続されるロボットであって、
前記第1部位を構成する第1ベースと、
前記第2部位を構成する第2ベースと、
前記第1ベースと前記第2ベースとを接続する接続機構と、
前記接続機構を駆動する駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、前記第1ベースに配設された第1〜第3アクチュエータを含み、
前記接続機構は、互いに並列に配置され、前記第1〜第3アクチュエータにそれぞれ駆動される第1〜第3リンク機構を含み、
各リンク機構は、
前記アクチュエータの回転軸に対して固定された駆動リンクと、
第1ジョイントを介して前記駆動リンクに接続され、第2ジョイントを介して前記第2ベースに接続される従動リンクと、
を含み、
前記第1ジョイントが、単軸のヒンジジョイントであり、
前記第2ジョイントが、ユニバーサルジョイントであることを特徴とするロボット。 - 前記第1部位が胴部であり、
前記第2部位が頭部であることを特徴とする請求項1に記載のロボット。 - 各アクチュエータの回転軸に、荷重キャンセル用のねじりばねが設けられていることを特徴とする請求項2に記載のロボット。
- 前記頭部に、ヨー軸周りの首振り動作を実現するためのアクチュエータが設けられていることを特徴とする請求項2又は3に記載のロボット。
- 前記接続機構を外側から覆いつつ、前記第1部位および前記第2部位に被せられる外皮を備え、
前記外皮は、少なくとも前記接続機構に対応する位置において伸縮性を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のロボット。 - 頭部と胴部とを接続する接続機構と、
前記接続機構を駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記頭部を前記胴部に近接又は離間させる方向に駆動する第1の制御と、前記頭部を前記方向と直交するロール軸周りに回動させる第2の制御とを同時又は連続的に実行可能であることを特徴とするロボット。 - 前記接続機構は、互いに並列に配置され、それぞれが前記頭部と前記胴部とを接続する第1〜第3リンク機構を含み、
前記アクチュエータは、前記胴部に対して固定され、前記第1〜第3リンク機構をそれぞれ駆動する第1〜第3アクチュエータを含み、
各リンク機構は、
前記アクチュエータの回転軸に対して固定された駆動リンクと、
第1ジョイントを介して前記駆動リンクに接続され、第2ジョイントを介して前記頭部に接続される従動リンクと、
を含み、
前記第1ジョイントが、単軸のヒンジジョイントであり、
前記第2ジョイントが、ユニバーサルジョイントであることを特徴とする請求項6に記載のロボット。 - 当該ロボットを移動させる移動機構を備え、
前記制御部は、前記移動機構による移動を制御しつつ、前記第1および第2の制御を実行可能であることを特徴とする請求項6又は7に記載のロボット。 - 第1ベースと、
第2ベースと、
前記第1ベースと前記第2ベースとを接続する接続機構と、
前記接続機構を駆動する駆動部と、
を備え、
前記駆動部は、前記第1ベースに配設された第1〜第3アクチュエータを含み、
前記接続機構は、互いに並列に配置され、前記第1〜第3アクチュエータにそれぞれ駆動される第1〜第3リンク機構を含み、
各リンク機構は、
前記アクチュエータの回転軸に対して固定された駆動リンクと、
第1ジョイントを介して前記駆動リンクに接続され、第2ジョイントを介して前記第2ベースに接続される従動リンクと、
を含み、
前記第1ジョイントが、単軸のヒンジジョイントであり、
前記第2ジョイントが、ユニバーサルジョイントであることを特徴とするリンク構造。 - 第1部位と第2部位とが接続されるロボットであって、
前記第1部位を構成する第1ベースと、
前記第2部位を構成する第2ベースと、
前記第1ベースと前記第2ベースとを近接および離間可能に接続する接続機構と、
前記接続機構を駆動する駆動部と、
前記接続機構を外側から覆いつつ前記第1部位および前記第2部位に被せられ、少なくとも前記接続機構に対応する位置において伸縮性を有する外皮と、
を備えることを特徴とするロボット。 - 前記第2ベースが前記接続機構の中心軸に沿って変位することで前記第1ベースに対して近接又は離間し、
前記中心軸と平行な回動軸が設けられ、
前記第2ベースは、前記回動軸周りに回動可能に支持されていることを特徴とする請求項10に記載のロボット。 - 前記第1部位が胴部であり、
前記第2部位が頭部であり、
前記回動軸が、前記頭部のヨー軸として前記中心軸の後方に設けられていることを特徴とする請求項11に記載のロボット。 - 前記接続機構が、前記頭部のローリングおよびピッチングを実現するための複数のリンク機構を含み、
前記頭部のヨーイングを実現するために前記回転軸周りに前記第2ベースを回動させるアクチュエータをさらに備えることを特徴とする請求項12に記載のロボット。
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