WO2019064776A1 - ロボット装置 - Google Patents

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WO2019064776A1
WO2019064776A1 PCT/JP2018/025055 JP2018025055W WO2019064776A1 WO 2019064776 A1 WO2019064776 A1 WO 2019064776A1 JP 2018025055 W JP2018025055 W JP 2018025055W WO 2019064776 A1 WO2019064776 A1 WO 2019064776A1
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WO
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robot apparatus
outer shell
operating body
power supply
main body
Prior art date
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PCT/JP2018/025055
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅之 大江
康仁 柳
豊田　淳
健司 大友
Original Assignee
株式会社バンダイ
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H11/00—Self-movable toy figures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/003—Manipulators for entertainment

Definitions

  • the present invention relates to a robot apparatus.
  • Patent Document 1 As a robot apparatus having the shape of a sphere, there is one described in Patent Document 1.
  • the present invention provides a robotic device that can exhibit more interesting movements compared to the prior art.
  • the present invention for solving the above problems is a robot apparatus, comprising: a main body; a first moving body and a second moving body which are provided in the main body so as to be operable; A control unit configured to control an operation of the second operating body, the control unit being controllable to operate the first operating body in a first direction, and the second operation The body can be controlled to move in a second direction different from the first direction.
  • FIG. 2 is a view showing an example of the configuration of an operating body in the robot apparatus 100 corresponding to the embodiment of the invention.
  • BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Sectional drawing which shows an example of the internal structure of the robot apparatus 100 corresponding to embodiment of invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining the operation of the robot apparatus 100 according to the rotation of the operating body in the robot apparatus 100 corresponding to the embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is an overall view showing one embodiment of a robot apparatus according to the present invention.
  • the robot apparatus 100 is configured as an apparatus having a spherical shape, and an outer shell thereof is a first outer shell body including a spherical upper main body 101 and a spherical lower main body 111, and a second outer surface grounded to the ground (grounding surface). And a shell 121.
  • the robot apparatus 100 is configured to be swingable in a predetermined direction along the outer surface of the spherical lower main body 111 of the first outer shell and the second outer shell 121, and the outer shell It is configured to be capable of turning around 121.
  • Each lid member 102 is openably and closably attached to the spherical upper main body 101, and forms a spherical surface with the spherical upper main body 101 in the closed state. Further, a weight (not shown) is connected to the lid member 102 via an arm in the spherical upper main body 101. With this configuration, while the robot apparatus 100 is swinging, the lid member 102 moves up and down in the direction indicated by the arrow 106 centering on the connection portion with the spherical upper main body 101 by the swinging of the weight portion. Furthermore, inside the respective lid members 102, hand-shaped members 103 are accommodated.
  • the bill member 103 can be connected to an arm member (not shown) and can protrude like an arm from the spherical upper main body 101.
  • the opening 104 corresponds to the eye of the robot apparatus 100, and a light emitting element such as an LED is embedded therein.
  • the bonding portion 105 is a bonding portion between the spherical upper main body 101 and the spherical lower main body 111, and a light emitting element such as an LED is embedded.
  • the main body of the robot apparatus 100 is divided into a spherical upper main body 101 and a spherical lower main body 111 by a joint portion 105.
  • the user of the robot apparatus 100 further attaches the attachment to the robot apparatus 100 to the user by grasping the lid member 102, the opening 104 and the joint 105 as the ears, eyes, and mouth forming the face of the robot apparatus 100. It can make you feel.
  • the joint portion 105 may be a separate transparent or semi-transparent member, and may be attached to the spherical upper main body 101 and the spherical lower main body 111.
  • a gap may be formed between the spherical upper main body 101 and the spherical lower main body 111.
  • the bonding portion is formed in a wave shape, bonding in different directions can be suppressed when bonding the spherical upper main body 101 and the spherical lower main body 111.
  • Each lid member 112 is detachably attached to the spherical lower main body 111, and forms a spherical surface with the spherical lower main body 111 in the mounted state. Further, the inside of each lid member 112 is connected to a leg member (not shown) so that the lid member 112 can be projected like a leg from the spherical lower main body 111.
  • the lid member 112 protruding from the spherical lower main body 111 can be in contact with the ground surface of the robot apparatus 100.
  • the direction of the robot apparatus 100 is identified front to back, right to left, top to bottom with the side with the eye 104 as the front (front side).
  • FIG. 2 is a view showing an example of the internal structure of the robot apparatus 100 corresponding to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a view showing a configuration example of an operating body in the robot apparatus 100 excluding the spherical lower main body 111 from the internal mechanism shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the robot apparatus 100. As shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. However, for the sake of simplicity, the lid member 102 is closed.
  • a mechanism is provided for swinging the sphere in the front-rear direction (pitch axis) and the left-right direction (roll axis) with respect to the front of the robot apparatus 100.
  • the mechanisms are arranged to intersect each other in the spherical lower body 111.
  • the crossing angle may be a predetermined value (for example, 90 degrees) determined in advance.
  • a mechanism for swinging in the front-rear direction includes an arm member 201, a power supply unit 202, a bearing unit 203, and a counterweight 204.
  • the arm member 201 is an operating body that rotates around a predetermined rotation axis in a predetermined angle range according to the power transmitted from the power supply unit 202.
  • the power supply unit 202 includes a motor and can rotate the arm member 201.
  • the bearing portion 203 supports the rotation shaft of the arm member 201 to enable the rotation of the arm member 201 and has a role of positioning the arm member 201 with respect to the spherical lower main body 111.
  • the bearing portion 203 is disposed on the inner circumferential surface of the robot apparatus 100 at a position where the contour of the spherical lower main body 111 is substantially equally divided in the front-rear direction.
  • the arm member 201 includes a connection portion connected to the power supply portion 202 and the one bearing portion 203, a connection portion connected to the other bearing portion 203, and an arm for connecting the connection portion and integrating it as the arm member 201. It is composed of parts.
  • the counterweight 204 is a weight held at a position in the vicinity of the bearing portion 203 of the arm member 201 or in the vicinity of an end portion of the arm member 201 in a suspended state by a support member 205 extending downward.
  • two counterweights 204 are provided for one arm member 201, but the number of counterweights is not limited to two, and may be more than two or one. However, in the case where the number of counter weights is one, the arrangement position is determined from the relationship with the position of the counter weights provided to the other arm members 211.
  • the counterweight 204 is disposed relative to the arm member 201 so that the robot apparatus 100 does not roll and rest without tilting in a state in which it rests in the lowermost position.
  • a mechanism for swinging in the left-right direction includes an arm member 211, a power supply unit 212, a bearing unit 213, and a counterweight 214.
  • the arm member 211 is an operating body that rotates around a predetermined rotation axis in a predetermined angle range according to the power transmitted from the power supply unit 212.
  • the power supply unit 212 includes a motor and can rotate the arm member.
  • the bearing portion 213 supports the pivot shaft of the arm member 211 to enable pivoting of the arm member 211 and has a role of positioning the arm member 211 with respect to the spherical lower main body 111.
  • the bearing portion 213 is disposed on the inner peripheral surface of the robot apparatus 100 at a position where the contour of the spherical lower main body 111 is substantially equally divided in the front-rear direction.
  • the arm member 211 is a connection portion connected to the power supply portion 212 and the one bearing portion 213, a connection portion connected to the other bearing portion 213, and an arm for connecting the connection portion and integrating it as the arm member 211. It is composed of parts.
  • the counterweight 214 is a weight held at a position in the vicinity of the bearing portion 213 of the arm member 211 or in the vicinity of the end portion of the arm member 201 in a suspended state by the support member 215 extending downward.
  • two counterweights 214 are provided for one arm member 211, but the number of counterweights is not limited to two, and may be more than two or one. However, when the number of counterweights is one, the arrangement position is determined from the relationship with the positions of the counterweights provided to the other arm members 201.
  • the counterweight 214 is also arranged with respect to the arm member 211 so that the robot apparatus 100 does not roll and rest without tilting in a state in which it is stationary at the lowermost position.
  • the arm members 201 and 211 are a first portion (connection portion) extending downward along the bearing portions 203 and 213, and a second portion extending horizontally connecting the first portions. (Arm part) and.
  • the bearing portions 203 and 213 are arranged at substantially the same height in the vertical direction with respect to the spherical lower main body 111. Accordingly, the height of the drive shaft when driving the arm member 201 and the position of the drive shaft when driving the arm member 211 are the same. Therefore, the lengths of the first portion of the arm member 201 and the first portion of the arm member 211 are made different so that the arm members 201 and 211 are not in contact with each other.
  • the length of the first portion of the arm member 211 is longer. Accordingly, the arm member 201 lengthens the length of the support member 205, and the arm member 211 shortens the support member 215. Thus, as shown by the alternate long and short dash line 402, the positions of the counter weight 204 and the counter weight 214 are the same.
  • the arm member 201 or the arm member 211 is used.
  • the amount of displacement of the center of gravity in the case of swinging is the same, and the motion of the robot apparatus 100 can be made similar in the front-rear direction (pitch axis) and the left-right direction (roll axis).
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the robot apparatus 100 according to the rotation of the operating body in the robot apparatus 100.
  • the robot apparatus 100 is a ground 500 that is a ground contact surface. Located on the top.
  • the counter weight 214 is at the lowest position in the initial state.
  • the position of the center of gravity of the robot apparatus 100 is on the alternate long and short dash line 501 passing through the center of the robot apparatus 100, and the position of the center of gravity does not change. Therefore, the robot apparatus 100 can be stably positioned with respect to the ground 500 in a stationary state.
  • the position of the counterweight 214 moves in the upper right direction, so the center of gravity of the robot apparatus 100 deviates from the alternate long and short dash line 501 in the right direction.
  • the robot device 100 rolls on the ground 500 in the direction of the arrow 503 so as to offset the displacement of the center of gravity.
  • the installation positions of the robot apparatus 100 and the ground 500 move in the direction of the arrow 503.
  • the raised position of the counterweight 214 is lowered by an amount corresponding to the rolling of the robot apparatus 100, and the change of the center of gravity can be relatively reduced.
  • the rotation angle of the arm member 211 can be made within a predetermined value (for example, 90 degrees) determined in advance.
  • a predetermined value for example, 90 degrees
  • the robot apparatus 100 can perform a desired operation by combining with the rotation operation of the other arm members. be able to.
  • the rotation angle of the arm member 211 can be set to a size according to the degree to which the robot apparatus 100 is swung. When it is desired to make the rocking smaller, the turning angle may be made smaller, and when making the rocking larger, the turning angle may be made larger.
  • the degree of swing can be controlled by the weight or the number of the counterweights 214.
  • the gear may be changed to a heavier counterweight 214, and the number of counterweights 214 may be increased. Further, the degree of swinging can be controlled by the number of times the arm member 211 is turned. If it is desired to make the swing larger, the rotation angle may be increased and the number of times may be increased. In addition, even when the degree of rocking is reduced, the rocking operation state can be continued by increasing the number of times.
  • the robot apparatus 100 pivots so as to cancel the change in the center of gravity position due to the pivoting operation of the arm member 211, so that the pivoting motion can be realized as a result. it can.
  • the operation principle of the rocking operation is the same as in the case of the arm member 201.
  • the direction of rotation is different between the front and rear direction and the left and right direction, the swing direction is different.
  • a weight may be provided on the lower side of the robot apparatus 100 as shown in FIG. 6 as shown in FIG. 6. If the pivoting operation of the arm member is stopped, the swing width of the robot apparatus 100 itself becomes naturally smaller. Finally, the oscillation stops at the original position even when the oscillation converges.
  • the swing can be forcibly stopped by rotating the arm member.
  • the principle of the rocking movement of the robot apparatus 100 is the cancellation of the change in the center of gravity position based on the rotation of the arm member and the movement of the counterweight. According to this principle, the robot device 100 rolls in the direction in which the position of the center of gravity changes, so turning the arm member in the direction opposite to the direction in which the robot device 100 is turning interferes with the turning force of the robot device 100 itself. Since the position of the center of gravity changes, the rocking speed can be forcibly reduced.
  • the robot apparatus 100 when the robot apparatus 100 is rotated in the direction indicated by the arrow 505, if the arm member 211 is rotated in the direction of the arrow 502, the change of the center of gravity turns the robot apparatus 100 in the direction of the arrow 503. As it acts to move, it prevents rotation in the direction of the arrow 505 and as a result, the rocking movement is impeded. As described above, by operating the arm member in the phase opposite to the swinging motion of the robot apparatus 100, the stop time can be shortened.
  • the state of the rocking motion in the robot apparatus 100 can be detected by, for example, an acceleration sensor or the like.
  • FIG. 6 is a view showing another example of the internal structure of the robot apparatus 100.
  • the bottom surface of the robot apparatus 100 is pivotable about a pivot shaft 600.
  • the rotation direction is not limited to one direction.
  • a power supply unit 601 is disposed on the bottom surface of the robot apparatus 100, and the power supply unit 601 is fixed to the spherical lower main body 111 by a holding plate 602. In addition, the rotational force of the power supply unit 601 is transmitted to the bottom surface member 604, and the other portion of the robot apparatus 100 is configured to turn relative to the bottom surface member 604.
  • the bottom surface member 604 corresponds to the second outer shell 121 of FIG.
  • At least a part of the contact surface of the bottom member 604 with the ground 500 is made of a member having a predetermined friction (for example, rubber etc.) or is surface finished to have a high coefficient of friction,
  • a member having a predetermined friction for example, rubber etc.
  • the bottom surface member 604 is maintained substantially stationary without rotating with respect to the ground 500 by the frictional force.
  • the bottom member 604 can be configured to be flatter on the ground surface side. Thereby, the curvature radius R1 of the outer surface of the bottom surface member 604 becomes a value different from the curvature radius R2 of the surface of the spherical lower main body 111, and R1> R2.
  • the robot device 100 turns by the rotational force supplied from the power supply unit 601.
  • the member 603 in contact with the bottom member 604 is fixed to the spherical lower main body 111 so that the rotational force of the power supply unit 601 can be reliably transmitted to the main body of the robot apparatus 100.
  • the contact area with the member 603 is reduced and the friction is reduced so that the main body of the robot apparatus 100 can easily turn relative to the bottom surface member 604. .
  • a predetermined weight 606 is disposed in the vicinity of the bottom surface member 604, for example, on the inner peripheral surface of the robot apparatus 100 and around the bottom surface member 604.
  • the weight 606 is disposed to lower the center of gravity of the robot apparatus 100.
  • the robot apparatus 100 can have a control unit 701, a detection unit 702, a rocking motor 703, a turning motor 704, and an output unit 705 as its configuration. These are described as the configuration for describing the embodiment of the above-mentioned invention, and may have a further configuration.
  • the control unit 701 controls the entire operation of the robot apparatus 100.
  • the control unit 701 controls the rocking motor 703 and the turning motor 704 according to the detection result of the detection unit 702.
  • the rocking motor 703 corresponds to the power supply units 202 and 212 in FIG.
  • the control unit 701 controls the operation of the rocking motor 703 to realize the rocking operation and the rocking stop operation of the robot apparatus 100.
  • the turning motor 704 corresponds to the power supply unit 601 of FIG.
  • the control unit 701 implements the swing operation and the swing stop operation of the robot apparatus 100 by controlling the operation of the swing motor 704.
  • the control unit 701 does not drive a plurality of motors simultaneously. That is, when driving the swing motor 703, the swing motor 704 is not driven. At the same time, when driving the turning motor 704, the swinging motor 703 is not driven. Further, the power supply unit 212 is not driven when the power supply unit 202 of the rocking motor 703 is driven, and the power supply unit 202 is not driven when the power supply unit 212 is driven. Note that simultaneously driving the plurality of motors, for example, simultaneously driving the two rocking motors 703 causes the robot apparatus 100 to rock in an oblique direction (right front left back rear direction, left front right rear direction). By driving the rocking motor 703 and the turning motor 704 at the same time, more complicated rocking motion can be achieved.
  • the control unit 701 further controls the operation of the output unit 705.
  • the output unit 705 can include, for example, a light emitting unit such as a light emitting element such as an LED embedded in the opening 104 in FIG. 1 or a light emitting element such as an LED embedded in the junction unit 105.
  • the output unit 705 can also function as a sound output unit and can include a speaker for performing sound output.
  • the control unit 701 can control the light emission of these light emitting elements in accordance with the detection result of the detection unit 702, the swinging operation and the turning operation of the robot apparatus 100. Also, at that time, a predetermined sound output can be performed.
  • the detection unit 702 may include a sensor that detects an operation of the robot apparatus 100, such as an acceleration sensor.
  • the control unit 701 can realize the swing operation and the swing stop operation by determining the swing state of the robot apparatus 100 based on the output signal from the acceleration sensor and controlling the swing motor 703. .
  • the control unit 701 determines whether the swing of the robot apparatus 100 is completely stopped based on the detection result of the detection unit 702, and determines that the swing is completely stopped after the swing is completely stopped. The operation can be started.
  • the detection unit 702 may also include sound detection means such as a microphone for detecting an external sound input.
  • the control unit 701 can analyze the content of the sound detected by the microphone and output the sound corresponding to the analysis result through the speaker of the output unit 705. At that time, the light emission form of the light emitting element may be changed to be a pattern in accordance with the sound content to be output.
  • the detection unit 702 may include a plurality of microphones. The control unit 701 can specify the direction of the sound generation source based on the information such as the size of the sound detected by the plurality of microphones. When the control unit 701 can identify the direction of the sound generation source, the control unit 701 operates the turning motor 704 to turn the robot apparatus 100 so that the front of the robot apparatus 100 can be controlled to face the direction. .

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Abstract

【課題】より興趣性のある動きを呈することが可能なロボット装置を提供する。【解決手段】ロボット装置であって、本体と、前記本体内において動作可能に設けられた第１の動作体及び第２の動作体と、前記第１の動作体及び前記第２の動作体の動作を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記第１の動作体を第１の方向に動作させるよう制御可能であると共に、前記第２の動作体を第１の方向とは異なる第２の方向に動作させるよう制御可能である。

Description

ロボット装置
本発明は、ロボット装置に関する。
球体の形状を有するロボット装置として、特許文献１に記載されるものがある。
特開２００５－０４６３８７号公報
本発明は、従来技術と比較して、より興趣性のある動きを呈することが可能なロボット装置を提供する。
上記課題を解決するための本願発明は、ロボット装置であって、　　本体と、　　前記本体内において動作可能に設けられた第１の動作体及び第２の動作体と、　　前記第１の動作体及び前記第２の動作体の動作を制御する制御部と、を有し、　　前記制御部は、前記第１の動作体を第１の方向に動作させるよう制御可能であると共に、前記第２の動作体を第１の方向とは異なる第２の方向に動作させるよう制御可能である。
本発明によれば、より興趣性のある動きを呈するロボット装置を提供することができる。
発明の実施形態に対応するロボット装置１００の外観の一例を示す図。 発明の実施形態に対応するロボット装置１００の内部構造の一例を示す図。 発明の実施形態に対応するロボット装置１００内の動作体の構成例を示す図。 発明の実施形態に対応するロボット装置１００の内部構造の一例を示す断面図。 発明の実施形態に対応するロボット装置１００内の動作体の回動に応じたロボット装置１００の動作を説明するための図。 発明の実施形態に対応するロボット装置１００の内部構造の他の一例を示す図。 発明の実施形態に対応するロボット装置１００のハードウエア構成の一例を示す図。
以下、発明の例示的な実施形態について、添付の図面を参照して説明する。なお、各図において、同じ参照符号は、同じ要素を示している。　
図１は、本願発明に係るロボット装置の一つの実施形態を示す全体図である。ロボット装置１００は球状形状を有する装置として構成され、その外殻は、球状上部本体１０１と球状下部本体１１１とからなる第１の外殻体と、地面（接地面）と接地する第２の外殻体１２１とで構成される。本実施形態において、ロボット装置１００は第１の外殻体の球状下部本体１１１と第２の外殻体１２１との外表面に沿って所定方向に揺動可能に構成されると共に、外殻体１２１を中心として旋回動作可能に構成されている。　
球状上部本体１０１には、２つの蓋部材１０２が取り付けられている。それぞれの蓋部材１０２は、球状上部本体１０１に対して開閉可能に取り付けられており、閉じられた状態において球状上部本体１０１とともに球状面を形成する。また、蓋部材１０２には、球状上部本体１０１内において不図示の錘部がアームを介して接続されている。この構成により、ロボット装置１００の揺動中において、錘部の揺動により蓋部材１０２が、球状上部本体１０１との接続部分を中心として矢印１０６で示す方向に上下に動作する。さらに、各蓋部材１０２の内側には、手型部材１０３が収容されている。手形部材１０３は、不図示の腕部材と接続されて球状上部本体１０１から腕のように突出させることができる。開口１０４はロボット装置１００の眼に相当し、例えばＬＥＤ等の発光素子が埋め込まれている。接合部１０５は、球状上部本体１０１と球状下部本体１１１との接合部分であって、ＬＥＤ等の発光素子が埋め込まれている。　
ロボット装置１００の本体は、接合部１０５により、球状上部本体１０１と球状下部本体１１１とに分割される。ロボット装置１００のユーザは、このような蓋部材１０２、開口１０４及び接合部１０５をロボット装置１００の顔部を形成する耳、眼、口として捉えることで、ロボット装置１００に対する愛着をより一層ユーザに感じさせることができる。なお、接合部１０５を透明又は半透明の別部材とし、球状上部本体１０１と球状下部本体１１１に取り付けられるようにしてもよい。また、球状上部本体１０１と球状下部本体１１１に間隙が形成されるようにしてもよい。さらに、接合部分は、波状に形成されているので、球状上部本体１０１と球状下部本体１１１との接合に際し、異なる向きでの接合を抑制することができる。　
球状下部本体１１１には、２つの蓋部材１１２が取り付けられている。それぞれの蓋部材１１２は、球状下部本体１１１に対して着脱可能に取り付けられており、装着された状態において球状下部本体１１１とともに球状面を形成する。また、各蓋部材１１２の内側は不図示の脚部材と接続されて、蓋部材１１２を球状下部本体１１１から脚のように突出させることができる。球状下部本体１１１から突出した蓋部材１１２は、ロボット装置１００の接地面と接触することができる。なお、本実施形態において、ロボット装置１００の向きは、図１の下側に示すように眼１０４のある側を正面（前側）として、前後、左右、上下が特定される。　
次に、ロボット装置１００の内部機構について、図２から図４を参照して説明する。図２は、本実施形態に対応するロボット装置１００の内部構造の一例を示す図である。図３は、図２に示す内部機構から、球状下部本体１１１を除外して、ロボット装置１００内の動作体の構成例を示す図である。図４は、ロボット装置１００の内部構造を示す断面図である。図４は、図１のＡ－Ａ断面図である。但し、簡単のため蓋部材１０２は閉じている。　
ロボット装置１００内には、球体をロボット装置１００の正面に対して前後方向(ピッチ軸)と左右方向(ロール軸)とに揺動動作させる機構が設けられている。当該機構は、球状下部本体１１１において互いに交差するように配置されている。交差角度としては、予め定めた所定値（例えば、９０度）とすることができる。　
まず、前後方向に揺動動作させるための機構は、アーム部材２０１、動力供給部２０２、軸受部２０３、カウンターウェイト２０４を含む。アーム部材２０１は、動力供給部２０２から伝達される動力に従って、一定角度範囲において所定の回動軸を中心に回動する動作体である。動力供給部２０２はモータを含み、アーム部材２０１を回動させることができる。軸受部２０３は、アーム部材２０１の回動軸を支持して、アーム部材２０１の回動を可能とするとともに、球状下部本体１１１に対してアーム部材２０１を位置決めする役割を有する。軸受部２０３は、球状下部本体１１１の輪郭を前後方向に実質的に等分する位置であって、ロボット装置１００の内部周面に配置される。アーム部材２０１は、動力供給部２０２及び一方の軸受部２０３と接続する接続部、及び他方の軸受部２０３と接続する接続部と、該接続部を繋いでアーム部材２０１として一体化するためのアーム部とで構成されている。　
カウンターウェイト２０４は、アーム部材２０１の軸受部２０３の近傍の位置、或いは、アーム部材２０１の端部近傍において、下方に延びる支持部材２０５によりにより垂下した状態で保持される錘部である。本実施形態では、１つのアーム部材２０１に対して２つのカウンターウェイト２０４が提供されるが、カウンターウェイトの数は２つに限定されず、２つよりも多くても良いし１つでも良い。ただし、カウンターウェイトの数を１つとする場合は、他のアーム部材２１１に対して提供されるカウンターウェイトの位置との関係から配置位置が決定される。カウンターウェイト２０４は、それが最も下側の位置で静止している状態において、ロボット装置１００が転がらず、かつ、傾かずに静止するように、アーム部材２０１に対して配置される。　
このようにカウンターウェイト２０４をアーム部材２０１から支持部材２０５を介して配置することにより、アーム部材２０１の回動により、ロボット装置１００の重心位置を簡単に変更して、ロボット装置１００の前後方向の揺動動作を実現することができる。より詳細には図５を参照して説明する。　
同様にして、左右方向に揺動動作させるための機構は、アーム部材２１１、動力供給部２１２、軸受部２１３、カウンターウェイト２１４を含む。アーム部材２１１は、動力供給部２１２から伝達される動力に従って、一定角度範囲において所定の回動軸を中心に回動する動作体である。動力供給部２１２はモータを含み、アーム部材を回動させることができる。軸受部２１３は、アーム部材２１１の回動軸を支持して、アーム部材２１１の回動を可能とするとともに、球状下部本体１１１に対してアーム部材２１１を位置決めする役割を有する。軸受部２１３は、球状下部本体１１１の輪郭を前後方向に実質的に等分する位置であって、ロボット装置１００の内周面に配置される。アーム部材２１１は、動力供給部２１２及び一方の軸受部２１３と接続する接続部、及び他方の軸受部２１３と接続する接続部と、該接続部を繋いでアーム部材２１１として一体化するためのアーム部とで構成されている。　
カウンターウェイト２１４は、アーム部材２１１の軸受部２１３の近傍の位置、或いは、アーム部材２０１の端部近傍において、下方に延びる支持部材２１５により垂下した状態で保持される錘部である。本実施形態では、１つのアーム部材２１１に対して２つのカウンターウェイト２１４が提供されるが、カウンターウェイトの数は２つに限定されず、２つよりも多くても良いし１つでも良い。ただし、カウンターウェイトの数を１つとする場合は、他のアーム部材２０１に対して提供されるカウンターウェイトの位置との関係から配置位置が決定される。カウンターウェイト２１４も、それが最も下側の位置で静止している状態において、ロボット装置１００が転がらず、かつ、傾かずに静止するように、アーム部材２１１に対して配置される。　
このようにカウンターウェイト２１４をアーム部材２１１から支持部材２１５を介して配置することにより、アーム部材２１１の回動により、ロボット装置１００の重心位置を簡単に変更して、ロボット装置１００の左右方向の揺動動作を実現することができる。より詳細には図５を参照して説明する。　
アーム部材２０１及び２１１とは、軸受部２０３及び２１３に沿って下方向に延びている第１の部分（接続部）と、当該第１の部分を接続する水平方向に延びている第２の部分（アーム部）とから構成される。ここで、図４で一点鎖線４０１で示すように、軸受部２０３及び２１３は球状下部本体１１１に対して上下方向において実質的に同じ高さに配置される。よって、アーム部材２０１を駆動する際の駆動軸の位置と、アーム部材２１１を駆動する際の駆動軸の位置と同じ高さになる。そこで、アーム部材２０１と２１１とが接触しないように、アーム部材２０１の第１の部分と、アーム部材２１１の第１の部分とで長さを異ならせている。本実施形態では、アーム部材２１１の方が第１の部分の長さが長くなっている。その分、アーム部材２０１は支持部材２０５の長さを長くし、アーム部材２１１は支持部材２１５を短くする。これにより、一点鎖線４０２で示すようにカウンターウェイト２０４とカウンターウェイト２１４との位置を同じくしている。　
このように、アーム部材２０１と２１１とをそれぞれ回動させる回動軸４０１からカウンターウェイトの位置４０２までの距離は、アーム部材２０１とアーム部材２１１とで等しいので、アーム部材２０１またはアーム部材２１１を揺動させた場合の重心のずれ量は同じくなり、ロボット装置１００の動きを、前後方向(ピッチ軸)と、左右方向(ロール軸)とで同様とすることができる。　
次に、アーム部材の回動によるロボット装置１００の揺動動作について説明する。図５はロボット装置１００内の動作体の回動に応じたロボット装置１００の動作を説明するための図である。図５において、ロボット装置１００は接地面である地面５００
上に位置している。このとき、アーム部材２１１は、初期状態においてカウンターウェイト２１４は最も低い位置にある。そして、ロボット装置１００の重心位置は、ロボット装置１００の中心を通る一点鎖線５０１上にあり、かつ、重心位置は変動しない。よって、ロボット装置１００は静止状態で地面５００に対し安定して位置することができる。　
これに対して、アーム部材２１１を矢印５０２の方向に回動させると、カウンターウェイト２１４の位置が右上方向に移動するため、ロボット装置１００の重心位置は一点鎖線５０１から右方向にずれると共に、上側に移動する。このときロボット装置１００は、本体が球形状を有しているので、重心位置のずれを相殺するように、ロボット装置１００は地面５００上を矢印５０３の方向に転がる。換言すると、ロボット装置１００と地面５００との設置位置が矢印５０３の方向に移動する。このことにより、上昇したカウンターウェイト２１４の位置がロボット装置１００が転がった分だけ下降し、重心位置の変化を相対的に小さくすることができる。　
このとき、アーム部材２１１の回動角度は、予め定めた所定値（例えば、９０度）以内とすることができる。アーム部材２１１の回動角度を所定値以内に制限することで、ロボット装置１００内の空間が狭い場合でも、他のアーム部材の回動動作と併せることで、ロボット装置１００に所望の動作をさせることができる。また、アーム部材２１１の回動角度は、ロボット装置１００を揺動させる程度に応じた大きさとすることができる。小さく揺動させたい場合には回動角度を小さくすればよく、大きく揺動させたい場合には回動角度を大きくすればよい。また、カウンターウェイト２１４の重量、又は数により、揺動の程度を制御することができる。より大きく揺動させたい場合には、より重いカウンターウェイト２１４に変更すればよく、また、カウンターウェイト２１４の数を増やせばよい。また、アーム部材２１１を回動させる回数により、揺動の程度を制御することができる。より大きく揺動させたい場合には回動角度を大きくするとともに回数を増やせばよい。また、揺動の程度を小さくする場合であっても、回数を増やすことにより揺動動作状態を継続することができる。　
次に、アーム部材２１１を矢印５０２とは反対方向の矢印５０４の方向に回動させると、カウンターウェイト２１４の位置が左下方向に移動するため、ロボット装置１００の重心位置は再び一点鎖線５０１上に戻っていくと共に、下側に移動する。このときロボット装置１００は、既に矢印５０３方向に回動している。そこで、重心位置の変化を再度相殺するために、ロボット装置１００は地面５００上を今度は矢印５０５方向に回動する。換言すると、ロボット装置１００と地面５００との設置位置が矢印５０５の方向に移動する。　
以上のアーム部材２１１の回動動作を繰り返すことにより、ロボット装置１００は、アーム部材２１１の回動動作による重心位置の変化を打ち消すように回動するため、結果として揺動運動を実現することができる。　
以上では、アーム部材２１１について説明したが、揺動動作の動作原理は、アーム部材２０１の場合も同様である。但し、アーム部材２０１とアーム部材２１１とでは回動の方向が前後方向と左右方向とで異なるため、揺動方向が異なる。　
また、上記では揺動動作を開始する場合のアーム部材の動作を説明したが、以下、揺動動作を終了する場合のアーム部材の動作を説明する。ロボット装置１００には、図６に示すように装置下側におもりが設けられていても良く、アーム部材の回動動作を停止すれば、自然にロボット装置１００自体の揺動の幅が小さくなって、最終的には揺動が収束してもとの位置に停止する。　
また、このような自然停止以外に、アーム部材を回動させることで強制的に揺動を停止することもできる。ロボット装置１００の揺動動作の原理は、アーム部材の回動及びカウンターウェイトの移動に基づく重心位置変化の相殺にある。この原理では、重心位置が変化した方向にロボット装置１００が転がるので、ロボット装置１００が回動している方向と反対方向にアーム部材を回動させれば、ロボット装置１００自体の回動力を妨げるように重心位置が変化するので、揺動速度を強制的に落とすことができる。　
例えば、矢印５０５に示す方向にロボット装置１００が回動している場合に、アーム部材２１１を矢印５０２の方向に回動させれば、重心位置の変化はロボット装置１００を矢印５０３の方向に回動させるように働くので、矢印５０５の方向への回動を妨げ、結果として揺動運動が妨げられることになる。このように、アーム部材をロボット装置１００の揺動動作と逆位相で動作させることにより、停止時間の短縮化を図ることができる。なお、ロボット装置１００における揺動動作の状態は、例えば加速度センサ等により検出することができる。　
次に、図６を参照してロボット装置１００の底面構造について説明する。図６は、ロボット装置１００の内部構造の他の一例を示す図である。ロボット装置１００の底面は、回動軸６００を中心として回動可能となっている。回動方向は、一方向に限定されない。　
ロボット装置１００の底面には、動力供給部６０１が配置され、動力供給部６０１は、保持板６０２により、球状下部本体１１１に対して固定されている。また、動力供給部６０１の回転力は底面部材６０４に伝達され、底面部材６０４に対して、ロボット装置１００のそれ以外の部分が旋回するように構成されている。ここで、底面部材６０４は、図１の第２の外殻１２１に対応する。底面部材６０４の地面５００との接触面の少なくとも一部は所定の摩擦を有する部材（例えば、ゴム等）で構成されているか、或いは、摩擦係数が高くなるような表面仕上げをされており、動力供給部６０１の回転力が底面部材６０４に伝達されると、当該摩擦力により底面部材６０４は地面５００に対して回転することなくほぼ静止した状態で維持される。また、底面部材６０４と地面５００との接地面積を大きくするために、底面部材６０４は接地面側がより平らになるように構成することができる。これにより、底面部材６０４の外表面の曲率半径Ｒ１は、球状下部本体１１１の該表面の曲率半径Ｒ２と異なる値となり、Ｒ１＞Ｒ２となる。　
本実施形態では、動力供給部６０１から供給される回転力によりロボット装置１００が旋回する。このとき、動力供給部６０１の回転力がロボット装置１００の本体に確実に伝達されるように、底面部材６０４と接触する部材６０３は球状下部本体１１１に対して固定されている。また、底面部材６０４には空隙６０５等を複数設けることにより、部材６０３との接触面積を小さくし摩擦を低減して、底面部材６０４に対してロボット装置１００本体が旋回しやすくなるようにしている。　
また、ロボット装置１００の底部側には、底面部材６０４の近傍、例えばロボット装置１００の内周面であって、底面部材６０４の周囲に所定の重り６０６が配置されている。この重り６０６は、ロボット装置１００の重心を下げるために配置されている。　
次に図７を参照して、発明の実施形態に対応するハードウエア構成を説明する。ロボット装置１００は、その構成として、制御部７０１、検知部７０２、揺動用モータ７０３、旋回用モータ７０４、出力部７０５を有することができる。これらは、上記発明の実施形態を説明するための構成として記載したものであって、更なる構成を有していても良い。　
制御部７０１は、ロボット装置１００の動作全体を制御する。制御部７０１は、検知部７０２における検知結果に従って、揺動用モータ７０３及び旋回用モータ７０４を制御する。揺動用モータ７０３は、図２の動力供給部２０２及び２１２に相当する。制御部７０１は、揺動用モータ７０３の動作を制御することにより、ロボット装置１００の揺動動作及び揺動停止動作を実現する。また、旋回用モータ７０４は、図６の動力供給部６０１に相当する。制御部７０１は、旋回用モータ７０４の動作を制御することにより、ロボット装置１００の旋回動作及び旋回停止動作を実現する。　
本実施形態において、制御部７０１は、複数のモータを同時には駆動しない。即ち、揺動用モータ７０３を駆動する場合には、旋回用モータ７０４は駆動しない。同時に、旋回用モータ７０４を駆動する場合には、揺動用モータ７０３は駆動しない。また、揺動用モータ７０３のうち、動力供給部２０２を駆動している場合は動力供給部２１２は駆動しないし、動力供給部２１２を駆動している場合は動力供給部２０２を駆動しない。なお、複数のモータを同時に駆動すること、例えば、２つの揺動用モータ７０３を同時に駆動することで、ロボット装置１００を斜め方向（右前左後方向、左前右後方向）に揺動動作をさせることができ、また揺動用モータ７０３と旋回用モータ７０４を同時に駆動することで、より複雑な揺動動作をさせることもできる。　　
制御部７０１は更に、出力部７０５の動作を制御する。出力部７０５は、例えば、図１の開口１０４に埋め込まれたＬＥＤ等の発光素子や、接合部１０５に埋め込まれたＬＥＤ等の発光素子といった発光部を含むことができる。さらには、出力部７０５は音出力部として機能することもでき、音出力を行うためのスピーカを含むことができる。制御部７０１は、これらの発光素子の発光を、検知部７０２における検知結果や、ロボット装置１００の揺動動作や旋回動作に応じて制御することができる。また、その際に所定の音出力を行うこともできる。　
検知部７０２は、加速度センサのようなロボット装置１００の動作を検知するセンサを含むことができる。制御部７０１は、加速度センサからの出力信号に基づき、ロボット装置１００の揺動状態を判定して、揺動用モータ７０３を制御することにより、揺動動作及び揺動停止動作を実現することができる。また、旋回動作を行なう場合、制御部７０１は、検知部７０２における検知結果に基づきロボット装置１００の揺動が完全に停止したかどうかを判定し、完全に揺動が停止したと判定した後に旋回動作を開始することができる。　
検知部７０２はまた、外部からの音入力を検出するマイクのような音検知手段を含むことができる。この場合、制御部７０１は、マイクにより検知された音の内容を解析して、解析結果に応じた音を出力部７０５のスピーカを介して出力することができる。その際に、発光素子による発光形態を、出力する音内容に合わせたパターンとなるように変化させても良い。また、検知部７０２は複数のマイクを含むことができる。制御部７０１は、複数のマイクにより検知された音の大きさ等の情報に基づき、音の発生源の方向を特定することができる。制御部７０１は、音の発生源の方向が特定できると、旋回用モータ７０４を動作させてロボット装置１００を旋回させることにより、ロボット装置１００の正面が当該方向を向くように制御することができる。

Claims (25)

  1. ロボット装置であって、　　本体と、　　前記本体内において動作可能に設けられた第１の動作体及び第２の動作体と、　　前記第１の動作体及び前記第２の動作体の動作を制御する制御部と、を有し、　　前記制御部は、前記第１の動作体を第１の方向に動作させるよう制御可能であると共に、前記第２の動作体を第１の方向とは異なる第２の方向に動作させるよう制御可能であるロボット装置。
  2. 前記第１の動作体は、前記第１の方向とは反対の方向である第３の方向に更に動作可能であり、　前記第２の動作体は、前記第２の方向とは反対の方向である第４の方向に更に動作可能である請求項１に記載のロボット装置。
  3. 前記第１の動作体は、前記第１の方向に第１の角度内で動作可能であり、　前記第２の動作体は、前記第２の方向に前記第１の角度内で動作可能である請求項１または２に記載のロボット装置。
  4. 前記第１の動作体は、第１の錘部、及び、前記第１の錘部を支持する第
    １のアーム部を含み、　前記第２の動作体は、第２の錘部、及び、前記第２の錘部を支持する第２のアーム部を含む請求項１から３のいずれか１項に記載のロボット装置。
  5. 前記第１の動作体は、複数の前記第１の錘部を含み、　　前記第１のアーム部に対し、垂下した状態で、前記第１のアーム部の一方の端部近傍と、前記第１のアーム部の他方の端部近傍とにそれぞれ少なくとも１つの第１の錘部が設けられ、　前記第２の動作体は、複数の前記第２の錘部を含み、　　前記第２のアーム部に対し、垂下した状態で、前記第２のアーム部の一方の端部近傍と、前記第１のアーム部の他方の端部近傍とにそれぞれ少なくとも１つの第２の錘部が設けられている請求項４に記載のロボット装置。
  6. 前記第１の動作体と前記第２の動作体とは、前記第１のアーム部と前記第２のアーム部とが前記本体内において交差するように設けられている請求項４または５に記載のロボット装置。
  7. 前記本体内において、前記第１のアーム部は前記第２のアーム部よりも上側で交差する請求項６に記載のロボット装置。
  8. 前記第１の錘部と前記第２の錘部とは、前記本体内において、前記本体の接地面に対し、同一の高さ位置に設けられる請求項４から７のいずれか１項に記載のロボット装置。
  9. 前記第１のアーム部と前記第２のアーム部とは、前記本体の内側に揺動可能に設けられている請求項４から８のいずれか１項に記載のロボット装置。
  10. 前記第１の動作体に第１の動力を供給する第１の動力供給部と、　前記第２の動作体に第２の動力を供給する第２の動力供給部とを更に有し、　前記第１の動作体は、前記第１の動力供給部と前記第１のアーム部とを接続する第１の接続部を更に含み、　前記第２の動作体は、前記第２の動力供給部と前記第２のアーム部とを接続する第２の接続部を更に含む請求項４から９のいずれか１項に記載のロボット装置。
  11. 前記第１のアーム部は、前記第１の接続部を介して前記第１の動力供給部より供給される前記第１の動力により揺動可能に構成され、　前記第２のアーム部は、前記第２の接続部を介して前記第２の動力供給部より供給される前記第２の動力により揺動可能に構成される請求項１０に記載のロボット装置。
  12. 前記制御部は、　　前記第１の動力供給部と前記第２の動力供給部とを制御することにより、前記第１の動作体及び前記第２の動作体の動作を制御し、　　前記第１の動力供給部を制御して前記第１の動作体を動作させている間は、前記第２の動作体を動作させないように前記第２の動力供給部を制御し、　　前記第２の動力供給部を制御して前記第２の動作体を動作させている間は、前記第１の動作体を動作させないように前記第１の動力供給部を制御する請求項１０又は１１に記載のロボット装置。
  13. 前記本体は、前記第１の動作体、又は前記第２の動作体の動作により揺動可能に構成され、　前記制御部は、前記本体の揺動動作中において、前記第１の動作体、又は前記第２の動作体を前記本体の揺動動作とは逆位相で動作させるように制御する請求項１から１２のいずれか１項に記載のロボット装置。
  14. 前記制御部は、前記本体の揺動動作中において、前記第１の動作体、又は前記第２の動作体を前記本体の揺動動作とは逆位相で動作させることで、当該逆位相で動作させない場合と比べて、前記本体の揺動が停止するまでの時間が短くなるように制御する請求項１３に記載のロボット装置。
  15. 前記本体は、第１の外殻体と第２の外殻体とを含み、　前記第１の動作体、又は前記第２の動作体の動作により、前記第１の外殻体及び第２の外殻体の少なくとも何れかの外表面に沿って揺動可能に構成される請求項１から１４のいずれか１項に記載のロボット装置。
  16. 前記第１の外殻体の外表面の曲率半径と第２の外殻体の外表面の曲率半径とは異なる請求項１５に記載のロボット装置。
  17. 前記第１の動作体、又は、前記第２の動作体の動作により、前記第２の外殻体の少なくとも一部が接地面に接地し、かつ、前記第１の外殻体が前記接地面に接地していない第１の動作状態から、前記第１の外殻体と前記第２の外殻体との少なくとも一部が前記接地面に接地する第２の動作状態へ遷移するように構成されている請求項１５または１６に記載のロボット装置。
  18. 前記第２の外殻体の外表面の少なくとも一部は、接地面に対する滑りを低減する部材により構成されている請求項１５から１７のいずれか１項に記載のロボット装置。
  19. 前記本体内において、前記第２の外殻体の近傍に第３の錘部を更に有する請求項１５から１８のいずれか１項に記載のロボット装置。
  20. 前記第１の外殻体を前記第２の外殻体に対し回転させるための第３の動力を供給する第３の動力供給部を更に有する請求項１５から１９のいずれか１項に記載のロボット装置。
  21. 前記制御部は、前記第１の動作体又は前記第２の動作体を動作させている場合に、前記第１の外殻体を前記第２の外殻体に対して回転させないように前記第３の動力供給部を制御する請求項２０に記載のロボット装置。
  22. 音入力を検知する音検知部を更に有し、　前記制御部は、　　前記音検知部により検出された音から、該音の発生源の方向を判定し、　　前記ロボット装置が前記判定された方向を向くように、前記第３の動力供給部を制御する特徴とする請求項２０または２１に記載のロボット装置。
  23. 前記第１の外殻体及び第２の外殻体により球体形状を成し、前記第１の外殻体には、顔部が形成されている請求項１５から２２のいずれか１項に記載のロボット装置。
  24. 前記第１の外殻体は、発光部を有し、　前記第１の外殻体は、一方の外殻体と他方の外殻体とが分割可能に接合され、　前記発光部は、前記一方の外殻体と他方の外殻体とを接合する接合部、又は前記一方の外殻体と他方の外殻体とに形成される間隙を介して視認可能となるように発光する請求項１５から２３のいずれか１項に記載のロボット装置。
  25. 音出力部と、　音入力を検知する音検知部とを更に有し、　前記制御部は、前記音検知部が検知した音に応じた音を出力するように前記音出力部を制御することを特徴とする請求項１から２４のいずれか１項に記載のロボット装置。
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