WO2020171120A1 - ロボットおよびその外皮 - Google Patents

Abstract

ロボットに適度な温もりをもたせるのに有効な構造を提供する。　ロボット１００は、フレーム５００と、フレーム５００を覆う表皮５０２と、流体を加熱する熱源と、フレーム５００により囲まれる空間５０４を加圧する加圧部と、を備える。空間５０４が加圧されることで、加熱された流体が空間５０４から流出する。空間５０４から流出した流体により、フレーム５００を覆う表皮５０２の内側に流体層５０６が形成される。

Description

ロボットおよびその外皮

　本発明は、ロボット及びその外皮に関する構造に関する。

　人間との対話や癒しを提供する自律行動型ロボットの開発が進められている（特許文献１参照）がある。このようなロボットの例としては、ヒューマノイドロボットやペットロボット等があげられる。このようなロボットとして、周囲の状況に基づいて自律的に学習することで行動を進化させ、生命を感じさせるものも出現しつつある（特許文献２参照）。

特開２０００－３２３２１９号公報 国際公開第２０１７／１６９８２６号

　ところで、生命には温もりがある。ペットを抱き上げたときにユーザがその温もりを感じると、ユーザは本能的に安心感を覚えうる。ひいては、自然にペットとのスキンシップが促され、ユーザはペットに愛情を注ぎたくなりうる。この点、従来のロボットは生き物を模した外観や機能が重視され、おおよそ温もりとは無縁のものであった。内部部品の過熱を防止するために冷却が必要であるとの認識が一般的であり、ロボットを温めるという発想は従来なかった。発明者らは、ロボットの構造を利用して適度な温もりをもたせることが、ユーザの愛情を引き出すことに有効であるとの考えに到った。

　本発明は上記課題認識に基づいてなされた発明であり、その主たる目的は、ロボットに適度な温もりをもたせるのに有効な構造を提供することにある。

　本発明のある態様はロボットである。このロボットは、フレームと、フレームを覆う表皮と、流体を加熱する熱源と、フレームにより囲まれる空間を加圧し、加熱された流体を空間から流出させることで、フレームを覆う表皮の内側に流体層を形成する加圧部と、を備える。

　本発明の別の態様もロボットである。このロボットは、頭部フレームと、頭部フレームと接続される胴部フレームと、頭部フレームと胴部フレームとの間の空間を覆うように各フレームに被せられる表皮と、頭部フレームに収容された第１の熱源と、第１の熱源を経由する通気通路に設けられ、第１の熱源にて温められた流体を空間へ送出する第１のファンと、胴部フレームに収容された第２の熱源と、第２の熱源を経由する通気通路に設けられ、第２の熱源にて温められた流体を空間へ送出する第２のファンと、を備える。空間へ流出する流体が加圧されることで、各フレームと表皮との間に流体層が形成される。

　本発明のさらに別の態様は、頭部フレームと胴部フレームを覆うようにロボットに着脱可能な外皮である。この外皮は、可撓性を有する基材と、基材の少なくとも外表面を覆う布材と、を備える。基材は、頭部フレームと胴部フレームとの間の空間と、基材と布材との間隙とを連通させる連通孔を有する。

　本発明によれば、ロボットの体表面に適度な温もりをもたせることができる。

　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

ロボットの概要を説明するための図で、ロボットの体表面を温めるメカニズムを表す図である。 ロボットの概要を説明するための図で、保温原理を模式的に表す部分拡大断面図である。 ロボットの外観を表す正面図である。 ロボットの外観を表す側面図である。 ロボットの構造を概略的に表す断面図である。 車輪収納機構の構造および動作を模式的に示す側面図である。 車輪収納機構の構造および動作を模式的に示す正面図である。 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。 ロボットの外観を表す右側面図である。 ロボットの外観を表す正面図である。 ロボットの外観を表す背面図である。 通気構造の主要部を示す部分拡大図で、図７ＣのＡ部拡大図である。 通気構造の主要部を示す部分拡大図で、図８Ａの反対側面、つまり外皮３１４の内側面を示す。 図８ＢのＢ－Ｂ矢視断面図である。 ロボットの構造を表す断面図である。 ロボットの通気構造の詳細を表す断面図で、ロボット１００の上半部を側方からみた断面図である。 図１０ＡのＣ部拡大図であり、ファンが停止された状態における低通気抵抗領域を示す。 図１０ＡのＣ部拡大図であり、ファンが駆動された状態における低通気抵抗領域を示す。

　以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

　図１は、ロボット１００の概要を説明するための図である。図１Ａは、ロボット１００の体表面を温めるメカニズムを表す図である。図１Ｂは、保温原理を模式的に表す部分拡大断面図である。
　一般的に、内部に熱源のあるロボットは、その熱源近くの体表面は温かくなる。しかし、例えば手の先や指先などのような身体の末端などの熱源から離れたところは温かくならない。したがって、単に内部に熱源があるだけでは、体表面を一様に温めることはできない。熱源の付近が温まることは当然の現象であるが、体表面の一部が温まることと、体表面を一様に温めることは異なる。なお、ここでいう「一様に温める」とは、体表面の一部の領域が他の領域と比べて所定以上の温度差にならないように温めることを意味する。

　体表面を一様に温かくすることにより、ロボットの身体に触れた人が違和感を持つことなく、温もりを感じることができる。これにより、ロボットに積極的に触れたいという気持ちをユーザに持たせうる。ロボットの体表面を一様に温めることが、ロボットに対するスキンシップをユーザに促し、ロボットに対するユーザの愛着形成に貢献する。以上を念頭において本実施形態のロボット１００は構成されている。

　ロボット１００は、体表面に適度な温度を維持する。ユーザがロボット１００に触れたとき、ユーザはあたかもロボット１００に体温があるかのように感じ、ひいては、ユーザはロボット１００に生命の温もりを感じうる。それにより、ユーザのロボット１００に対するスキンシップが促され、本能的にユーザのロボット１００に対する愛情が引き出される。この温もりは、体内を流れる温風を利用して体表面に沿った温かい空気層を形成することで実現される。

　図１Ａに示すように、ロボット１００は、骨格を形成するフレーム５００を有し、そのフレーム５００を覆うように表皮５０２が被せられている。表皮５０２は、フレーム５００に対して着脱可能である。一方、フレーム５００の所定箇所には吸気口が設けられ、実線矢印参照に示されるように、外気が導入される。フレーム５００内には発熱部品などの熱源が設けられるため、その熱源が過熱しないよう外気による冷却がなされる。熱源との熱交換により温められた空気は、点線矢印に示されるように、フレーム５００により囲まれる特定の空間５０４に集められる。

　図１Ｂに示すように、空間５０４に集合することで加圧された空気は、一点鎖線矢印に示されるように、その一部が表皮５０２の繊維を通過して外部に排出される。ただし、表皮５０２には通気抵抗があるため、空気の一部は、フレーム５００と表皮５０２との間に導かれ、両者間に空気層５０６を形成する。空間５０４には温められた空気が継続的に導入されるため、二点鎖線矢印に示されるように、その空気が空気層５０６を形成しつつ体表面全体に循環する。それにより、ロボット１００に適度な温もりが維持される。以下、このようなロボット１００の具体的構成について説明する。

［基本構成］
　図２は、ロボット１００の外観を表す図である。図２Ａは正面図であり、図２Ｂは側面図である。
　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の感情を表現する様々なパラメータとして定量化される。ロボット１００は、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、繊維などやわらかく弾力性のある素材により形成された外皮３１４を含む。ロボット１００に服を着せてもよい。ロボット１００の総重量は５～１５キログラム程度、身長は０．５～１．２メートル程度である。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。

　ロボット１００は、一対の前輪１０２（左輪１０２ａ，右輪１０２ｂ）と、一つの後輪１０３を含む。前輪１０２が駆動輪であり、後輪１０３が従動輪である。前輪１０２は、操舵機構を有しないが、左右輪の回転速度や回転方向を個別に制御可能とされている。後輪１０３は、キャスターであり、ロボット１００を前後左右へ移動させるために回転自在となっている。後輪１０３はオムニホイールであってもよい。左輪１０２ａよりも右輪１０２ｂの回転数を大きくすることで、ロボット１００が左折したり、左回りに回転できる。右輪１０２ｂよりも左輪１０２ａの回転数を大きくすることで、ロボット１００が右折したり、右回りに回転できる。

　前輪１０２および後輪１０３は、駆動機構（回動機構、リンク機構）によりボディ１０４に完全収納できる。ボディ１０４の下半部には左右一対のカバー３１２が設けられている。カバー３１２は、可撓性および弾性を有する樹脂材（ラバー、シリコーンゴム等）からなり、柔らかい胴体を構成するとともに前輪１０２を収納できる。カバー３１２には側面から前面にかけて開口するスリット３１３（開口部）が形成され、そのスリット３１３を介して前輪１０２を進出させ、外部に露出させることができる。

　走行時においても各車輪の大半はボディ１０４に隠れているが、各車輪がボディ１０４に完全収納されるとロボット１００は移動不可能な状態となる。すなわち、車輪の収納動作にともなってボディ１０４が降下し、床面Ｆに着座する。この着座状態においては、ボディ１０４の底部に形成された平坦状の着座面１０８（接地底面）が床面Ｆに当接する。

　ロボット１００は、２つの腕１０６を有する。腕１０６の先端に手があるが、モノを把持する機能はない。腕１０６は、後述するアクチュエータの駆動により、上げる、曲げる、手を振る、振動するなど簡単な動作が可能である。２つの腕１０６は、それぞれ個別に制御可能である。

　ロボット１００の頭部正面には顔領域１１６が露出している。顔領域１１６には、２つの目１１０が設けられている。目１１０は、液晶素子または有機ＥＬ素子による画像表示が可能である。顔領域１１６の中央には、鼻１０９が設けられている。鼻１０９には、アナログスティックが設けられており、上下左右の全方向に加えて、押し込み方向も検出できる。また、ロボット１００には複数のタッチセンサが設けられており、頭部、胴部、臀部、腕など、ロボット１００のほぼ全域についてユーザのタッチを検出できる。ロボット１００は、音源方向を特定可能なマイクロフォンアレイや超音波センサなど様々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。ツノ１１２には全天周カメラ１１３が取り付けられ、ロボット１００の上部全域を一度に撮像可能である。ツノ１１２にはまた、サーモセンサ１１５（サーモカメラ）が内蔵されている。ツノ１１２には、緊急停止用のスイッチが設けられており、ユーザはツノ１１２を引き抜くことでロボット１００を緊急停止できる。

　図３は、ロボット１００の構造を概略的に表す断面図である。
　ボディ１０４は、本体フレーム３１０、一対の腕１０６、一対のカバー３１２および外皮３１４を含む。本体フレーム３１０は、頭部フレーム３１６および胴部フレーム３１８を含む。頭部フレーム３１６は、中空半球状をなし、ロボット１００の頭部骨格を形成する。胴部フレーム３１８は、角筒形状をなし、ロボット１００の胴部骨格を形成する。胴部フレーム３１８の下端部が、ロアプレート３３４に固定されている。頭部フレーム３１６は、接続機構３３０を介して胴部フレーム３１８に接続されている。

　胴部フレーム３１８は、ボディ１０４の軸芯を構成する。胴部フレーム３１８は、ロアプレート３３４に左右一対のサイドプレート３３６を固定して構成され、一対の腕１０６および内部機構を支持する。胴部フレーム３１８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。ロアプレート３３４の底面が着座面１０８を形成する。

　胴部フレーム３１８は、その上部にアッパープレート３３２を有する。アッパープレート３３２には、有底円筒状の支持部３１９が固定されている。アッパープレート３３２、ロアプレート３３４、一対のサイドプレート３３６および支持部３１９が、胴部フレーム３１８を構成している。支持部３１９の外径は、左右のサイドプレート３３６の間隔よりも小さい。一対の腕１０６は、環状部材３４０と一体に組み付けられることでアームユニット３５０を構成している。環状部材３４０は円環状をなし、その中心線上を径方向に離隔するように一対の腕１０６が取り付けられている。環状部材３４０は、支持部３１９に同軸状に挿通され、一対のサイドプレート３３６の上端面に載置されている。アームユニット３５０は、胴部フレーム３１８により下方から支持されている。

　頭部フレーム３１６は、ヨー軸３２１、ピッチ軸３２２およびロール軸３２３を有する。頭部フレーム３１６のヨー軸３２１周りの回動（ヨーイング）により首振り動作が実現され、ピッチ軸３２２周りの回動（ピッチング）により頷き動作，見上げ動作および見下ろし動作が実現され、ロール軸３２３周りの回動（ローリング）により首を左右に傾げる動作が実現される。各軸は、接続機構３３０の駆動態様に応じて三次元空間における位置や角度が変化し得る。接続機構３３０は、リンク機構からなり、胴部フレーム３１８に設置された複数のモータにより駆動される。

　胴部フレーム３１８は、車輪駆動機構３７０を収容している。車輪駆動機構３７０は、前輪１０２および後輪１０３をそれぞれボディ１０４から出し入れする前輪駆動機構および後輪駆動機構を含む。前輪１０２および後輪１０３は、ロボット１００を移動させる「移動機構」として機能する。前輪１０２は、その中心部にダイレクトドライブモータを有する。このため、左輪１０２ａと右輪１０２ｂを個別に駆動できる。前輪１０２はホイールカバー１０５に回転可能に支持され、そのホイールカバー１０５が胴部フレーム３１８に回動可能に支持されている。

　一対のカバー３１２は、胴部フレーム３１８を左右から覆うように設けられ、ボディ１０４のアウトラインに丸みをもたせるよう、滑らかな曲面形状とされている。胴部フレーム３１８とカバー３１２との間に閉空間が形成され、その閉空間が前輪１０２の収容空間Ｓとなっている。後輪１０３は、胴部フレーム３１８の下部後方に設けられた収容空間に収容される。

　外皮３１４は、本体フレーム３１０および一対の腕１０６を外側から覆う。外皮３１４は、人が弾力を感じる程度の厚みを有し、ウレタンスポンジなどの伸縮性を有する素材で形成される。これにより、ユーザがロボット１００を抱きしめると、適度な柔らかさを感じ、人がペットにするように自然なスキンシップをとることができる。外皮３１４は、カバー３１２を露出させる態様で本体フレーム３１０に装着されている。外皮３１４の上端部には、開口部３９０が設けられる。この開口部３９０がツノ１１２を挿通する。外皮３１４は、本体フレーム３１０に対して着脱可能である。

　本体フレーム３１０と外皮３１４との間にはタッチセンサが配設される。カバー３１２にはタッチセンサが埋設されている。これらのタッチセンサは、いずれも静電容量センサであり、ロボット１００のほぼ全域におけるタッチを検出する。なお、タッチセンサを外皮３１４に埋設してもよいし、本体フレーム３１０の内側に配設してもよい。

　腕１０６は、第１関節３５２および第２関節３５４を有し、両関節の間に腕３５６、第２関節３５４の先に手３５８を有する。第１関節３５２は肩関節に対応し、第２関節３５４は手首関節に対応する。各関節にはモータが設けられ、腕３５６および手３５８をそれぞれ駆動する。腕１０６を駆動するための駆動機構は、これらのモータおよびその駆動回路３４４を含む。

　図４は、車輪収納機構の構造および動作を模式的に示す図である。図４Ａは側面図であり、図４Ｂは正面図である。図中点線は車輪が収容空間Ｓから進出して走行可能な状態を示し、図中実線は車輪が収容空間Ｓに収納された状態を示す。

　車輪駆動機構３７０は、前輪駆動機構３７４および後輪駆動機構３７６を含む。前輪駆動機構３７４は、回動軸３７８およびアクチュエータ３７９を含む。回動軸３７８がホイールカバー１０５に連結されている。本実施形態では、アクチュエータ３７９としてモータが採用される。アクチュエータ３７９の駆動によりホイールカバー１０５を回動させることで、前輪１０２を収容空間Ｓから外部へ進退駆動できる。

　本実施形態では、左輪１０２ａと右輪１０２ｂの進退駆動を個別に制御できる。すなわち、左輪１０２ａ用のアクチュエータ３７９ａと、右輪１０２ｂ用のアクチュエータ３７９ｂが設けられ、それぞれ独立に駆動できる。左輪１０２ａのホイールカバー１０５が回動軸３７８ａを介してアクチュエータ３７９ａに接続され、右輪１０２ｂのホイールカバー１０５が回動軸３７８ｂを介してアクチュエータ３７９ａに接続されている。なお、以下の説明において、回動軸３７８ａ，３７８ｂを特に区別しないときには「回動軸３７８」と称し、アクチュエータ３７９ａ，３７９ｂを特に区別しないときには「アクチュエータ３７９」と称す。

　後輪駆動機構３７６は、回動軸４０４およびアクチュエータ４０６を含む。回動軸４０４は、前輪駆動機構３７４の回動軸３７８と平行に設けられ、その軸線周りに後輪１０３を回動可能に支持する。後輪１０３はキャスターであり、主軸４０７（旋回軸）と車軸４０８を有する。主軸４０７から二股のアーム４１０が延び、それらのアーム４１０の先端に車軸４０８が設けられている。車軸４０８に車輪が回転自在に支持されている。主軸４０７の上端が回動軸４０４の中央に接続され、自軸周りに回動自在に支持されている。車軸４０８は主軸４０７の軸線上にはなく、オフセットされている。主軸４０７は、後輪１０３の向き（進行方向）を任意に変化させる。アクチュエータ４０６の駆動により回動軸４０４が回動し、後部収容空間から外部へ後輪１０３を進退駆動できる。

　車輪収納時には、アクチュエータ３７９，４０６が一方向に駆動される。このとき、ホイールカバー１０５が回動軸３７８を中心に回動し、前輪１０２が床面Ｆから上昇する。また、アーム４１０が回動軸４０４を中心に回動し、後輪１０３が床面Ｆから上昇する（一点鎖線矢印参照）。それにより、ボディ１０４が降下して着座面１０８が床面Ｆに接地し（実線矢印参照）、ロボット１００がお座りした状態が実現される。アクチュエータ３７９，４０６を反対方向に駆動することにより、各車輪を進出させ、ロボット１００を立ち上がらせることができる。

　なお、後輪１０３の外側には尻尾を模した後部カバー１０７が設けられており、後輪１０３の進退と連動してボディ１０４の後部下開口部を開閉する。すなわち、後輪１０３を進出させるときには後部カバー１０７が開動作し、後輪１０３を収納するときには後部カバー１０７が閉動作する。

　図５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３３０および車輪駆動機構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。

　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、マイクロフォンアレイ、測距センサ（赤外線センサ）、サーモセンサ、タッチセンサ、加速度センサ、気圧センサ、ニオイセンサなどである。タッチセンサは、ボディ１０４の大部分の領域に対応し、静電容量の変化に基づいてユーザのタッチを検出する。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。

　通信機１２６は、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、複数のアクチュエータを含む。このほか、表示器やスピーカーなども搭載される。

　駆動機構１２０は、主として、車輪と頭部を制御する。駆動機構１２０は、ロボット１００の移動方向や移動速度を変化させるほか、車輪を昇降させることもできる。車輪が上昇すると、車輪はボディ１０４に完全に収納され、ロボット１００は着座面１０８にて床面Ｆに当接し、着座状態となる。また、駆動機構１２０は、腕１０６を制御する。

　図６は、ロボットシステム３００の機能ブロック図である。
　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。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。

　家屋内にはあらかじめ複数の外部センサ１１４が設置される。サーバ２００は、外部センサ１１４を管理し、必要に応じてロボット１００に外部センサ１１４により取得された検出値を提供する。ロボット１００は、内部センサ１２８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、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の処理能力を補強するためのものである。ロボット１００の通信機１２６がサーバ２００と定期的に通信し、サーバ２００が外部センサ１１４によりロボット１００の位置を特定する処理を担ってもよい（特許文献２も参照）。

（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、モーション格納部２３２と個人データ格納部２１８を含む。ロボット１００は、複数の動作パターン（モーション）を有する。腕１０６を震わせる、蛇行しながらオーナーに近づく、首をかしげたままオーナーを見つめる、など様々なモーションが定義される。

　モーション格納部２３２は、モーションの制御内容を定義する「モーションファイル」を格納する。各モーションは、モーションＩＤにより識別される。モーションファイルは、ロボット１００のモーション格納部１６０にもダウンロードされる。どのモーションを実行するかは、サーバ２００で決定されることもあるし、ロボット１００で決定されることもある。ロボット１００のモーションの多くは、複数の単位モーションを含む複合モーションとして構成される。

　個人データ格納部２１８は、ユーザの情報を格納する。具体的には、ユーザに対する親密度とユーザの身体的特徴・行動的特徴を示すマスタ情報を格納する。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、認識部２１２、動作制御部２２２、親密度管理部２２０および状態管理部２４４を含む。位置管理部２０８は、ロボット１００の位置座標を特定する。状態管理部２４４は、充電率や内部温度、プロセッサ１２２の処理負荷などの各種物理状態など各種内部パラメータを管理する。また、状態管理部２４４は、ロボット１００の感情（寂しさ、好奇心、承認欲求など）を示す様々な感情パラメータを管理する。

　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。ロボット１００の認識部１５６は、内部センサ１２８により各種の環境情報を取得し、これを一次処理した上でサーバ２００の認識部２１２に転送する。

　認識部２１２は、ロボット１００の内蔵カメラによる撮像画像から抽出された特徴ベクトルと、個人データ格納部２１８にあらかじめ登録されているユーザ（クラスタ）の特徴ベクトルと比較することにより、撮像されたユーザがどの人物に該当するかを判定する（ユーザ識別処理）。また、認識部２１２は、ユーザの表情を画像認識することにより、ユーザの感情を推定する。認識部２１２は、人物以外の移動物体、例えばペットである猫や犬についてもユーザ識別処理を行う。

　認識部２１２は、ロボット１００になされた様々な応対行為を認識し、快・不快行為に分類する。認識部２１２は、また、ロボット１００の行動に対するオーナーの応対行為を認識することにより、肯定・否定反応に分類する。快・不快行為は、ユーザの応対行為が、生物として心地よいものであるか不快なものであるかにより判別される。

　動作制御部２２２は、ロボット１００の動作制御部１５０と協働して、ロボット１００のモーションを決定する。動作制御部２２２は、ロボット１００の移動目標地点とそのための移動ルートを作成する。動作制御部２２２は、複数の移動ルートを作成し、その上で、いずれかの移動ルートを選択してもよい。動作制御部２２２は、モーション格納部２３２の複数のモーションからロボット１００のモーションを選択する。

　親密度管理部２２０は、ユーザごとの親密度を管理する。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。快行為を検出したとき、親密度管理部２２０はそのオーナーに対する親密度をアップさせる。不快行為を検出したときには親密度はダウンする。また、長期間視認していないオーナーの親密度は徐々に低下する。

（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、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５参照）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５参照）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。

　データ格納部１４８は、ロボット１００の各種モーションを定義するモーション格納部１６０を含む。モーション格納部１６０には、サーバ２００のモーション格納部２３２から各種モーションファイルがダウンロードされる。モーションは、モーションＩＤによって識別される。車輪を収容して着座する、腕１０６を持ち上げる、２つの前輪１０２を逆回転させることで、あるいは、片方の前輪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、車輪を収納した状態で前輪１０２を回転させることで震える、ユーザから離れるときにいったん停止して振り返る、などの様々なモーションを表現するために、各種アクチュエータ（駆動機構１２０）の動作タイミング、動作時間、動作方向などがモーションファイルにおいて時系列定義される。データ格納部１４８には、個人データ格納部２１８からも各種データがダウンロードされてもよい。

　データ処理部１３６は、認識部１５６および動作制御部１５０を含む。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、画像から移動物体、特に、人物や動物に対応する画像領域を抽出し、抽出した画像領域から移動物体の身体的特徴や行動的特徴を示す特徴量の集合として「特徴ベクトル」を抽出する。特徴ベクトル成分（特徴量）は、各種身体的・行動的特徴を定量化した数値である。例えば、人間の目の横幅は０～１の範囲で数値化され、１つの特徴ベクトル成分を形成する。人物の撮像画像から特徴ベクトルを抽出する手法については、既知の顔認識技術の応用である。移動物体を検出したときには、ニオイセンサや内蔵の集音マイク、サーモセンサ等からも身体的特徴や行動的特徴が抽出される。これらの特徴も定量化され、特徴ベクトル成分となる。認識部１５６は、特許文献２等に記載の既知の技術に基づいて、特徴ベクトルからユーザを特定する。ロボット１００は、特徴ベクトルをサーバ２００に送信する。

　検出・分析・判定を含む一連の認識処理のうち、認識部１５６は認識に必要な情報の取捨選択や抽出を行い、判定等の解釈処理はサーバ２００の認識部２１２により実行される。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、上述のように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。ロボット１００は内部センサ１２８によりユーザの行為を物理的情報として取得し、サーバ２００の認識部２１２は快・不快を判定する。また、サーバ２００の認識部２１２は特徴ベクトルに基づくユーザ識別処理を実行する。

　サーバ２００の認識部２１２は、ロボット１００に対するユーザの各種応対を認識する。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、肯定または否定が対応づけられる。一般的には快行為となる応対行為のほとんどは肯定反応であり、不快行為となる応対行為のほとんどは否定反応となる。快・不快行為は親密度に関連し、肯定・否定反応はロボット１００の行動選択に影響する。

　認識部１５６により認識された応対行為に応じて、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。

　動作制御部１５０は、サーバ２００の動作制御部２２２と協働してロボット１００のモーションを決める。一部のモーションについてはサーバ２００で決定し、他のモーションについてはロボット１００で決定してもよい。また、ロボット１００がモーションを決定するが、ロボット１００の処理負荷が高いときにはサーバ２００がモーションを決定するとしてもよい。サーバ２００においてベースとなるモーションを決定し、ロボット１００において追加のモーションを決定してもよい。モーションの決定処理をサーバ２００およびロボット１００においてどのように分担するかはロボットシステム３００の仕様に応じて設計すればよい。

　動作制御部１５０は、選択したモーションを駆動機構１２０に実行指示する。駆動機構１２０は、モーションファイルにしたがって、各アクチュエータを制御する。

　動作制御部１５０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腕１０６をもちあげるモーションを実行することもできるし、「抱っこ」に飽きたときには左右の前輪１０２を収容したまま逆回転と停止を交互に繰り返すことで抱っこをいやがるモーションを表現することもできる。駆動機構１２０は、動作制御部１５０の指示にしたがって前輪１０２や腕１０６、頭部（頭部フレーム３１６）を駆動することで、ロボット１００に様々なモーションを表現させる。

　次に、以上の基本構成を前提として、本実施形態におけるロボット１００の実装について説明する。以下では特に、基本構成との相違点を中心に説明する。
　図７は、ロボット１００の外観を表す図である。図７Ａは右側面図、図７Ｂは正面図、図７Ｃ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。ロボット１００のフレーム（本体フレーム３１０：図３参照）は、外皮３１４の内側に設けられる骨格構造であり、外皮３１４と密着してロボット１００の外観を形成する部分を含む。

　ロボット１００における胴部フレーム３１８の後部下方には、後輪１０３を収容するための収容口３７７が設けられている。収容口３７７の左右に一対の充電端子５１０が突設されている。充電端子５１０は、段付円柱状をなし、図示しない充電ステーションの給電端子に接続されることで電力を受ける。充電端子５１０の基端は、胴部フレーム３１８の内部に位置し、配線を介して充電回路ひいてはバッテリー１１８に接続されている。充電端子５１０の先端が円板状に拡径され、ボタン態様をなしている。

　外皮３１４は、外皮本体４２０と弾性装着部４２２とを縫い合わせて構成されている。外皮本体４２０と弾性装着部４２２とは一体に構成されてもよい。外皮本体４２０および弾性装着部４２２は、いずれもフレームよりも柔軟な素材からなる。外皮本体４２０は、伸縮性を有する基材５２０と、その基材５２０を収容する布袋５２２を含む。基材５２０は、ウレタンスポンジ（多孔質材料）などの伸縮性を有する素材からなる。基材５２０は断熱材を含む。布袋５２２は、ポリエステルなどの滑らかな手触りであり、伸縮性を有する布材を袋状に縫製したものである。外皮本体４２０は、頭部フレーム３１６に被せられる袋状部４２４と、袋状部４２４の左右側面から下方に延びる一対の手部４２６と、袋状部４２４の正面から下方に延びる前延在部４２８と、袋状部４２４の背面から下方に延びる後延在部４３０とを含む。袋状部４２４の前面側に、顔領域１１６を露出させるための開口部４３２が設けられている。なお、外皮３１４の素材としては、このように柔軟で伸縮性のあるものが好ましいが、少なくとも可撓性を有するものであればよい。

　弾性装着部４２２は、外皮３１４の底部を構成し、外皮本体４２０の前延在部４２８，後延在部４３０を下方で連結している。弾性装着部４２２には、収容口３７７と対応する位置に開口部４３４が設けられている。弾性装着部４２２の後部下方には一対の孔４３６が形成されている。孔４３６は、ボタン穴のような小幅形状の孔であるが、弾性装着部４２２が柔軟であるため、幅方向に押し広げることができる。これらの孔４３６に、一対の充電端子５１０が挿通される。孔４３６の長手方向の長さは、充電端子５１０の先端部（拡径部）の径よりも長く形成され、孔４３６の短手方向の長さは、充電端子５１０の先端部の径よりも短い。充電端子５１０の孔４３６への挿通後、孔４３６は弾性力により元の小幅形状に戻る。それにより、充電端子５１０の頭部が孔４３６の周辺に引っ掛かり、外皮３１４がフレームに対してずれることを防止できる。すなわち、充電端子５１０は、充電のための端子であるとともに、外皮３１４のずれを防止または軽減するための部材でもある。

　なお、基材５２０は、所定の温度閾値以上の温度となると自己消化性ガスを放出する難燃性材料（例えば難燃性スポンジ）を含んで構成される。すなわち、外皮本体４２０は、難燃性の基材５２０を布袋５２２で包み込むように形成されるため、布袋５２２が所定の温度以上となったとしても、基材５２０から自己消火性ガスが放出され、布袋５２２の発火又は延焼を防止できる。基材５２０が自己消火性ガスを発生させるときの閾値温度は、布袋５２２の布材の着火温度よりも低いことが好ましい。その場合、布袋５２２の布材の温度が上昇しても、布袋５２２の布材に着火する前に自己消火性ガスが発生するため、布袋５２２の発火を防止できる。外皮本体４２０が難燃性の基材５２０とその外側に温暖な空気を保持する布袋５２２で構成されることにより、ロボット１００に触れたときの温かみと、高温に対する安全性を両立できる。

　外皮本体４２０は、背面側に温かい空気を流出させるための通気構造を有する（図７ＣのＡ部）。この通気構造は、基材５２０の所定領域に複数の連通孔５２４を配列した多孔構造を含む。

　図８は、通気構造の主要部を示す部分拡大図である。図８Ａは、図７ＣのＡ部拡大図である。図８Ｂは、図８Ａの反対側面、つまり外皮３１４の内側面を示す。図８Ｃは、図８ＢのＢ－Ｂ矢視断面図である。

　図８Ａおよび図８Ｂに示すように、基材５２０の所定領域には連通孔５２４が縦横に配設され、多孔構造を形成している。連通孔５２４は円孔からなり、布袋５２２の気孔よりも十分に大きい。この多孔構造は、基材５２０において部分的に布袋５２２の通気抵抗よりも低い通気抵抗を有し、本発明の「低通気抵抗領域」及び「低通過抵抗領域」として機能する。なお、低通気抵抗領域は、図示の連通孔５２４の形状、大きさ、配置等によるものに限られず、布袋５２２よりも通気抵抗が低いものであれば適宜選択できる。

　図８Ｂおよび図８Ｃに示すように、布袋５２２の内側面において低通気抵抗領域に対応する位置に開口部５２６が設けられ、その開口部５２６を覆うように継布５３０が縫い付けられている。継布５３０はメッシュ生地を有し、そのメッシュサイズは連通孔５２４よりも小さく、布袋５２２の気孔よりも十分に大きい。継布５３０は、基材５２０を内側から保護するとともに、低通気抵抗領域の通気性を確保する。このように継布５３０が布袋５２２に縫い付けられることで、開口部５２６の変形が防止又は抑制され、外皮３１４の形状が維持される。

　図９は、ロボット１００の構造を表す断面図である。
　ロボット１００において、本体フレーム３１０がフレーム５００（図１参照）として機能する。ロボット１００は、頭部フレーム３１６と胴部フレーム３１８との間に空間５０４を有する。外皮３１４は、内方にその空間５０４を形成するように本体フレーム３１０を覆っている。すなわち、外皮３１４の内側面が空間５０４に対して露出する。

　腕１０６の基端付近において環状の内皮３１５が外皮３１４と一体に設けられている。内皮３１５は、外皮３１４の構成要素である布袋５２２よりも伸縮性の高い布材からなり、ロボット１００の脇位置に沿って布袋５２２に縫い付けられている。胴部フレーム３１８とカバー３１２との間に形成される環状溝３１７に内皮３１５の下端周縁部が嵌合し、固定されている。具体的には、内皮３１５の下端開口部に沿って紐通し部が縫製されている。この紐通し部に図示略の紐が挿通され、その紐が緊縮状態となることにより、内皮３１５の下端開口部が絞られ、内皮３１５の下端開口部が環状溝３１７に固定される。内皮３１５は、ロボット１００が腕１０６を上げると伸長し、腕１０６を下げると縮小するが、その下端部の固定状態は維持される。このため、腕１０６の動作にかかわらず、温められた空気が内皮３１５の下端開口部から流出することが回避される。

　なお、内皮３１５にかぎらず、外皮３１４のうち可動域にかかる部分は、可動性を確保するため、外皮３１４の他の部分よりも薄手に構成されることが好ましい。しかし、薄手に構成されると、その部分を触った時の感触が他の部分よりも固くなりがちであったり、他の部分よりも薄手部分から熱が放出されやすくなったりしうる。これらのようなことを回避するため、外皮３１４のうち可動域にかかる部分は、他の部分よりも弾性が高く、かつ、他の部分よりも断熱性が高い材料で構成されることが好ましい。

　アッパープレート３３２の中央には、胴部フレーム３１８の内方と支持部３１９の内方とを連通させる連通孔５４０が設けられている。支持部３１９の底部中央には、支持部３１９の内方と空間５０４とを連通させる連通孔５４２が設けられている。胴部フレーム３１８の左右側部には通気孔５４４が設けられ、各通気孔５４４には防塵用のフィルタが取り付けられている。そのフィルタのメッシュサイズは通気を損なわずに防塵機能を発揮できる程度に設定されている。連通孔５４０の直下にはファン５５０が配設されている。

　ロボット１００の作動中はファン５５０が駆動され、通気による冷却が行われる。すなわち、ファン５５０の駆動により、胴部フレーム３１８内に外気が取り込まれる。外気は、図７に示されるスリット３１３を介してカバー３１２内に導入され、さらに通気孔５４４を介して胴部フレーム３１８内に導入される（二点鎖線矢印参照）。それにより、胴部フレーム３１８に配置されたバッテリー１１８、制御回路３４２、各アクチュエータ等の発熱部品である電気部品が冷却される。ファン５５０は、その冷却による熱交換で温められた空気を温風として上方へ送出する。この空気は、連通孔５４０，５４２を通って空間５０４へ排出される。すなわち、通気孔５４４は「吸気口」として機能し、連通孔５４０，５４２は「排気口」として機能する。

　一方、頭部フレーム３１６の内部には複数の制御回路基板５３２が配置され、発熱の要因となっている。そこで、頭頂部に吸気口、下部に排気口を設け、それらをつなぐ通路に吸気ファン５５２、排気ファン５５４を設けることで、外気による冷却が行われる（二点鎖線矢印参照）。

　図１０は、ロボット１００の通気構造の詳細を表す断面図である。図１０Ａは、ロボット１００の上半部を側方からみた断面図である。図１０Ｂおよび図１０Ｃは、図１０ＡのＣ部拡大図であり、低通気抵抗領域を示す。図１０Ｂはファンが停止された状態を示し、図１０Ｃはファンが駆動された状態を示す。

　図１０Ａに示すように、頭部フレーム３１６の頂部にはガイド５６０が設けられている。ガイド５６０は段付円筒状をなし、その外周面に外皮３１４の開口部３９０が嵌合している。ガイド５６０は、ツノ１１２を支持する一方、外皮３１４を固定する際の位置決めに用いられる。ガイド５６０は、可撓性を有する樹脂材からなり、頭部フレーム３１６にツノ１１２を組み付けた際にシール機能も発揮する。

　ガイド５６０の内側に環状の吸気口５６２が設けられ、頭部フレーム３１６の下部に排気口５６４が設けられている。吸気口５６２の入口には、防塵用のフィルタ５６８が設けられている。フィルタ５６８のメッシュサイズは通気を損なわずに防塵機能を発揮できる程度に設定されている。頭部フレーム３１６内の上部に隔壁５７０が設けられ、その上方の外気導入室５７２と下方の収容室５７４とが画定されている。収容室５７４に制御回路基板５３２等の電気部品が収容されている。

　隔壁５７０の前半部に段差５７６が設けられ、その段差５７６の後方が一段低くなって排水用の溝（排水溝５７８）を形成している。一方、段差５７６の上面に通気用の開口部５８０が設けられている。頭部フレーム３１６の後方には、排出口５８２が設けられている。排出口５８２は、外気導入室５７２に連通する。外部から吸気口５６２を介して外気導入室５７２に水分が侵入したとしても、排水溝５７８および排出口５８２を介して外部に排出可能となっている。

　段差５７６の内方における開口部５８０の直下に吸気ファン５５２が配設されている。ガイド５６０の下端開口部（吸気口５６２）が、段差５７６から後方にずれるように位置する。このため、仮に外部からガイド５６０を伝って水分が侵入したとしても、開口部５８０には導かれず、段差５７６の後方に滴下される。すなわち、水分が収容室５７４に侵入することが防止される。

　頭部フレーム３１６における排気口５６４の直上には排気ファン５５４が配設されている。これにより、吸気ファン５５２と排気ファン５５４との間に通気通路が形成される。その通気通路に制御回路基板５３２が位置する。

　ロボット１００の作動中はファン５５２，５５４が駆動され、通気による冷却が行われる。すなわち、吸気口５６２から外気導入室５７２に導入された外気は、開口部５８０を介して収容室５７４に導入され、制御回路基板５３２等の発熱部品（電気部品）を冷却する。排気ファン５５４は、その冷却による熱交換で温められた空気を温風として下方へ送出する。この空気は、排気口５６４を通って空間５０４へ排出される。

　以上のように、頭部フレーム３１６および胴部フレーム３１８のそれぞれにおいて通気による発熱部品の冷却が行われるところ、ロボット１００は、その熱交換で温められた空気を利用して体表面を適度に温める。

　すなわち、温められた空気が空間５０４へ継続的に導入されることで、空間５０４の圧力（「内圧」ともいう）が高められる。その結果、内圧と大気圧との差圧が大きくなり（内圧が適度な正圧となり）、温められた空気が体表面に向けて押し出される。このとき、基材５２０の外面に密着していた布袋５２２の外布５２２ａが押し広げられる（図１０Ｂ，図１０Ｃ）。内布５２２ｂは基材５２０の内面に密着した状態を保つ。なお、本実施形態では、外布５２２ａが「表皮」として機能する。排気口５６４および連通孔５４０，５４２が「開口」として機能する。排気ファン５５４が「第１のファン」として機能し、ファン５５０が「第２のファン」として機能する。これらのファンが「加圧部」として機能する。

　温められた空気は、低通気抵抗領域において継布５３０および連通孔５２４を通過する。その空気の一部は外布５２２ａの繊維を通り抜けて大気へと排出されるが（点線矢印参照）、外布５２２ａの通気抵抗によってその排出は抑制される。すなわち、空気の多くは基材５２０と外布５２２ａとの間隙に流れ込み、空気層５０６を形成する（二点鎖線矢印参照）。空気層５０６は、外皮本体４２０の外表面のほぼ全体にわたり、ロボット１００の体表面を適度に温める。ファンが駆動されている間、空気層５０６の空気は流動するので、空気層５０６に接する外布５２２ａが温められ、その体表面の温度を安定に維持する。基材５２０が断熱性を有することが、体表面のほぼ全体に温かい空気を行きわたらせ易くし、また、その空気により形成される空気層５０６の温度を維持し易くしている。すなわち、ロボット１００の体表面において、内部の熱源の周辺のみが局所的に温まる状況を回避し、体表面の温度をほぼ一様にできる。なお、空気層５０６の厚みが基材５２０の厚みよりも小さくなるよう布袋５２２の寸法や材質（弾性）が設定されている。このため、ファンの駆動により布袋５２２が膨らんだとしても、外皮３１４としての触感を維持できる。

　以上、実施形態に基づいてロボット１００について説明した。本実施形態によれば、発熱部品の冷却という不可欠な機能を利用して、ロボットの体表面を効率良く温めることができる。それにより、ロボットでありながら、ユーザに生命の温もりを感じさせることができる。フレーム間に形成される特定の空間に温風を合流させることで、その空間の圧力（ロボットの内圧）が高められ、温められた空気が外皮へ向けて押し出される。一方、外皮の内側（低通気抵抗領域）と外側（表皮）の通気抵抗に差をもたせることで、フレームと表皮との間に流出した空気により温かい空気層が形成される。すなわち、通気抵抗のバランスに着目することで、ロボットに温もりをもたせる構造を簡易に実現できる。

　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。

　上記実施形態では、頭部フレーム３１６と胴部フレーム３１８との間に空間５０４を形成し、双方のフレーム内から空間５０４へ温かい空気を排出させる構成を例示した。変形例においては、頭部フレーム３１６および胴部フレーム３１８の一方からのみ、空間５０４へ空気を排出させてもよい。例えば、内蔵する発熱部品による発熱量が多いほうのフレームからのみ当該空間へ空気を排出させてもよい。あるいは逆に、内蔵する発熱部品による発熱量が少ないほうのフレームからのみ当該空間へ空気を排出させてもよい。発熱量が多いほうのフレームについては冷却を優先し、熱交換後の空気を外部に積極的に排出させるようにしてもよい。

　上記実施形態では、頭部フレーム３１６と胴部フレーム３１８との間に空間５０４を形成し、温風を合流させる構成を例示した。腕部フレームがある場合には、腕部フレームと胴部フレームとの間の空間を表皮にて覆い、熱交換後の温かい空気を腕部フレームと胴部フレームとの間の空間に導入してもよい。すなわち、ロボットにおいて温風を合流させる領域は適宜選択できる。ロボットが、第１部位の骨格を形成する第１フレームと、第２部位の骨格を形成する第２フレームを備え、第１フレームと第２フレームとの間の空間へ温かい空気が合流するように構成されている。この空間の空気が加圧されることで、この空間の空気が各フレームと表皮との間に流出し、各フレームと表皮との間に空気層が形成される。外皮を基材と表皮で構成する場合、その空間に露出する部分には低通気抵抗領域が設けられる。

　上記実施形態では、「熱源」として本体フレーム３１０に収容された回路基板やアクチュエータ等、ロボット１００の駆動に関わる電気部品（発熱部品）を例示した。変形例においては、例えば電熱線等、空気を温めるための発熱体を別途用意して「熱源」としてもよい。上記実施形態では、頭部フレーム３１６および胴部フレーム３１８のそれぞれの内部（各フレーム内）に熱源を配置したが、頭部フレーム３１６と胴部フレーム３１８との間の空間５０４（フレーム間の空間）に熱源を配置してもよい。

　上記実施形態では、各フレームに外気を取り入れ、熱源を経由した空気をフレーム間の空間に集めて加圧する構成を例示した。つまり、フレーム間の空間を「フレームにより囲まれる空間」とし、加圧領域とする構成を例示した。変形例においては、フレームの内部空間を「フレームにより囲まれる空間」としてもよい。例えば、フレームの側壁に開口を設けて外皮（表皮）をフレーム内に露出させ、そのフレーム内を加圧領域としてもよい。その場合、フレームの内圧が高くなるため、吸気口を設けても外気を導入できない可能性がある。そこで、ガスボンベ等の高圧の気体を貯蔵する容器を用いて加圧を行う加圧装置（加圧部）をフレーム内に配置し、加圧を行ってもよい。すなわち、ガスボンベから一定の流量でガスを放出することにより、フレーム内を加圧する。開口に露出した外皮の部分を低通気抵抗領域とすることにより、フレームと表皮との間に温かい空気層を形成できる。このような構成を採用すれば、外気を取り入れるための開口部が不要になる。

　上記実施形態では、各フレーム内に熱源があり、その熱源で加熱された流体をフレーム間の空間に導出し、その空間を加圧する構成を例示した。変形例においては、そのフレーム間の空間に熱源を設け、その空間を加圧してもよい。すなわち、各フレーム内に熱源があることを前提としなくてもよい。

　上記実施形態では、基材を単一素材からなる布袋に収容して外皮を構成し、外布を「表皮」として機能させる例を示した。変形例においては、外布と内布を互いに異なる素材からなるものとし、両者を一体に有する布袋を構成してもよい。その場合、内布をメッシュ生地とするなど、外布よりも通気性の高い素材からなるものとしてもよい。それにより、上記実施形態のように継布を縫い付ける必要がなくなる。あるいは、外布と内布とが縫い付けられるのではなく、基材の外面に外布が、内面に内布がそれぞれ貼着されたものでもよい。ユーザが基材の内面に触れる頻度が少ない場合や、基材が耐摩耗性に優れる場合には、内布を省略してもよい。あるいは、基材をなくし、一または複数の表皮にてフレームを覆う構成としてもよい。その場合、表皮は布材からなるものとしてもよい。その場合、コストの低減にはつながる。

　上記実施形態では、基材の低通気抵抗領域に設ける連通孔を円孔とする例を示したが、連通孔の形状はこれに限られない。連通孔の断面形状は、多角形状であってもよいし、Ｙ字状、Ｖ字形状、Ｘ字状など種々の形状であってもよい。ただし、連通孔の断面形状は、ロボット１００の作動時に基材が変形することで局所的な応力集中が生じ難い形状とするのが好ましい。

　上記実施形態では、温められた空気の大気への排出を、外布５２２ａそのものの通気構造（繊維の隙間）に依存する態様を例示した。このような態様では、通気抵抗が過大になると、温められた空気がロボット１００に滞留し、本来の機能である発熱部品の冷却を阻害する可能性がある。また、ロボット１００の温もりを伝えるという目的を超えて高温となり、ユーザに不快感すら与える可能性もある。そこで、外布５２２ａの通気抵抗は、内圧と大気圧との差圧、空気層を形成する空気の流動抵抗、外気温度等に応じた抵抗であることが好ましい。言い換えれば、適切な通気抵抗が得られる材質で外布５２２ａが構成されることが好ましい。この通気抵抗により空気層の温度が所定の温度（例えば３０℃～４０℃）となるように材質が選定されるとよい。外布（表皮）の材質又はその通気抵抗に応じて、外気温度等に応じて空気層の温度が所定の温度（例えば３０℃～４０℃）となるよう、ファンの駆動負荷（回転数）を制御してもよい。

　空気を外部に漏洩させる排出構造として、このように外布（表皮）の通気性能のみに依存する構造ではなく、さらに排気口を設けてもよい。例えば、外皮の空気層を形成する領域において所定の位置（例えば、低通気抵抗領域から離隔した端部）に排気口を設けてもよい。排気口をオリフィスとし、少なくともファンの駆動中に空気層を確保できる程度の排出抵抗（圧力損失）が得られるものとしてもよい。あるいは、排出口を開閉する弁を設けてもよい。空気層の圧力が設定圧力を超えたときに開弁する開閉弁とすることにより、内圧の上昇ひいてはフレーム内の温度上昇を抑制できる。

　上記実施形態では、ロボット１００の表皮を布材とする例を示した。変形例においては、例えばビニール等の柔らかい樹脂材にて表皮が形成されてもよい。このような構成としてもフレームと表皮との間に空気層を形成できる。その場合、表皮において適度な通気抵抗が得られるよう、樹脂材の表面に通気孔（小孔）が設けられてもよい。あるいは、樹脂材の所定箇所（端部等）に排出口が形成されてもよい。

　上記実施形態では述べなかったが、表皮が伸縮性を有し、伸びた際に通気抵抗が低減するものであってもよい。具体的には、加圧部により内圧が高まることで外布が膨らみ、その外布の繊維の隙間（気孔）が適度に広がるよう素材の選定を行ってもよい。

　上記実施形態では述べなかったが、加圧部の作動による外気の吸気量が、表皮から漏洩される空気の排出量よりも多くなるよう構成してもよい。

　上記実施形態では、上記空気層の形成による外表面の保温構造をロボットにおいて具現化した例を示したが、ユーザが触れることで温もりを感じるものであればロボットに限らず適用できる。例えば、玩具やぬいぐるみ、携帯カイロやコタツ、布団といったもの（以下「保温装置」と総称する）への適用も可能である。このような保温装置は、以下のように表現することができる。

　この保温装置は、本体と、前記本体を覆う表皮と、前記本体に設けられた開口と、前記本体内の空気を加熱する熱源と、前記本体により囲まれる空間を加圧することで、前記開口から流出した空気により前記本体と前記表皮との間に空気層を形成する加圧部と、を備える。この態様によれば、保温装置に適度な温もりをもたせることができ、ユーザに心地よさを提供できる。

　また、保温のために熱交換を経て流動させる媒体として、空気以外の気体や水その他の流体を用いてもよい。この保温装置は、本体と、前記本体を覆う表皮と、前記本体に設けられた開口と、前記本体内の流体を加熱する熱源と、前記本体により囲まれる空間を加圧することで、前記開口から流出した流体により前記本体と前記表皮との間に保温媒体層（流体層）を形成する加圧部と、を備える。袋状部材に基材を収容して外皮を形成する場合、基材よりも外側部分が表皮を構成する。袋状部材における基材よりも内側部分には、外側部分よりも流体の通過抵抗が低い低通過抵抗領域が設けられる。

　なお、「通過抵抗」は、部材が有する孔（繊維の隙間等による小孔であってもよい）を流体が通過する際に受ける抵抗を意味し、流体が空気である場合には通気抵抗を意味する。すなわち、「通過抵抗」は、通気抵抗、流動抵抗、流通抵抗などの概念を含みうる。「低通過抵抗領域」は、低通気抵抗領域、低流動抵抗領域、低流通抵抗領域などの概念を含みうる。通過抵抗が小さいほど、流体が通過する際の圧力損失も小さくなる。

　この出願は、2019年2月19日に出願された日本出願特願2019-27070号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (15)

1. 　フレームと、
   　前記フレームを覆う表皮と、
   　流体を加熱する熱源と、
   　前記フレームにより囲まれる空間を加圧し、加熱された流体を前記空間から流出させることで、前記フレームを覆う前記表皮の内側に流体層を形成する加圧部と、
   　を備えることを特徴とするロボット。
2. 　前記表皮は、前記フレームに対して着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載のロボット。
3. 　前記流体層における流体を外部に排出する排出構造をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
4. 　前記表皮が布材であり、
   　前記排出構造は、前記布材を形成する繊維の隙間を含むことを特徴とする請求項３に記載のロボット。
5. 　前記フレームと前記表皮との間に基材が設けられ、
   　前記基材と前記表皮との間に前記流体層が形成され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。
6. 　前記基材には、前記空間から流出した流体を前記流体層に導く連通孔が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のロボット。
7. 　前記基材を収容して外皮を形成する袋状部材を備え、
   　前記袋状部材における前記基材よりも外側部分が前記表皮を構成し、
   　前記袋状部材における前記基材よりも内側部分には、前記外側部分よりも流体の通過抵抗が低い低通過抵抗領域が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のロボット。
8. 　前記基材は、断熱性を有することを特徴とする請求項５～７のいずれかに記載のロボット。
9. 　前記空間が加圧されないとき、前記基材と前記表皮とは密着することを特徴とする請求項５～８のいずれかに記載のロボット。
10. 　前記基材は、所定の温度閾値以上の温度となると自己消化性ガスを放出する素材を含むことを特徴とする請求項５～９のいずれかに記載のロボット。
11. 　前記加圧部は、前記フレームの内部に外気を取り入れて前記空間を加圧することを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載のロボット。
12. 　前記熱源は電気部品であり、駆動されることで熱を発生することを特徴とする請求項１～１１のいずれかに記載のロボット。
13. 　前記流体は空気であることを特徴とする請求項１～１２のいずれかに記載のロボット。
14. 　頭部フレームと、
    　頭部フレームと接続される胴部フレームと、
    　前記頭部フレームと前記胴部フレームとの間の空間を覆うように各フレームに被せられる表皮と、
    　前記頭部フレームに収容された第１の熱源と、
    　前記第１の熱源を経由する通気通路に設けられ、前記第１の熱源にて温められた流体を前記空間へ送出する第１のファンと、
    　前記胴部フレームに収容された第２の熱源と、
    　前記第２の熱源を経由する通気通路に設けられ、前記第２の熱源にて温められた流体を前記空間へ送出する第２のファンと、
    　を備え、
    　前記空間へ流出する流体が加圧されることで、各フレームと前記表皮との間に流体層が形成されることを特徴とするロボット。
15. 　頭部フレームと胴部フレームを覆うようにロボットに着脱可能な外皮であって、
    　断熱性を有する基材と、
    　前記基材の少なくとも外表面を覆う布材と、
    　を備え、
    　前記基材は、前記頭部フレームと前記胴部フレームとの間の空間と、前記基材と前記布材との間隙とを連通させる連通孔を有することを特徴とする外皮。

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