(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023112850
(43)【公開日】2023-08-15
(54)【発明の名称】４足歩行ロボット
(51)【国際特許分類】
G05D 1/02 20200101AFI20230807BHJP
B25J 5/00 20060101ALI20230807BHJP
B25J 13/00 20060101ALI20230807BHJP
B62D 57/032 20060101ALI20230807BHJP
【ＦＩ】
G05D1/02 H
B25J5/00 Z
B25J13/00 Z
B62D57/032 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022014818
(22)【出願日】2022-02-02
(71)【出願人】
【識別番号】000000974
【氏名又は名称】川崎重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000556
【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】掃部 雅幸
(72)【発明者】
【氏名】加藤 達彦
(72)【発明者】
【氏名】柚木崎 創
【テーマコード（参考）】
3C707
5H301
【Ｆターム（参考）】
3C707CS08
3C707HS27
3C707JU02
3C707KS21
3C707KS36
3C707KT03
3C707KT04
3C707KX02
3C707KX10
3C707WA14
3C707WA16
5H301AA01
5H301BB14
5H301CC03
5H301CC06
5H301CC10
5H301GG08
5H301GG09
5H301GG10
(57)【要約】
【課題】ユーザが日常的な用途で使用可能であるコンパクトな４足歩行ロボットを提供する。
【解決手段】４足歩行ロボットは、人が跨って着座する座部を含む本体と、前記座部に着座した状態の人が掴むハンドルと、前記本体に連結され且つ屈曲動作する４つの脚部であって、２つ以上の関節をそれぞれが含む４つの脚部と、複数の前記関節を駆動する複数のアクチュエータと、前記ハンドルに配置され、前記４足歩行ロボットの操作に関する指令の入力を受け付ける操作器と、前記操作器から受け取る指令に従って前記複数のアクチュエータを制御するコントローラとを備える。
【選択図】図１
【解決手段】４足歩行ロボットは、人が跨って着座する座部を含む本体と、前記座部に着座した状態の人が掴むハンドルと、前記本体に連結され且つ屈曲動作する４つの脚部であって、２つ以上の関節をそれぞれが含む４つの脚部と、複数の前記関節を駆動する複数のアクチュエータと、前記ハンドルに配置され、前記４足歩行ロボットの操作に関する指令の入力を受け付ける操作器と、前記操作器から受け取る指令に従って前記複数のアクチュエータを制御するコントローラとを備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
４足歩行ロボットであって、
人が跨って着座する座部を含む本体と、
前記座部に着座した状態の人が掴むハンドルと、
前記本体に連結され且つ屈曲動作する４つの脚部であって、２つ以上の関節をそれぞれが含む４つの脚部と、
複数の前記関節を駆動する複数のアクチュエータと、
前記ハンドルに配置され、前記４足歩行ロボットの操作に関する指令の入力を受け付ける操作器と、
前記操作器から受け取る指令に従って前記複数のアクチュエータを制御するコントローラとを備える
４足歩行ロボット。
人が跨って着座する座部を含む本体と、
前記座部に着座した状態の人が掴むハンドルと、
前記本体に連結され且つ屈曲動作する４つの脚部であって、２つ以上の関節をそれぞれが含む４つの脚部と、
複数の前記関節を駆動する複数のアクチュエータと、
前記ハンドルに配置され、前記４足歩行ロボットの操作に関する指令の入力を受け付ける操作器と、
前記操作器から受け取る指令に従って前記複数のアクチュエータを制御するコントローラとを備える
４足歩行ロボット。
【請求項2】
前記本体は、前記本体における第１側方向であり且つ前記座部の下方向である位置で、前記座部に着座した状態の人の脚を受け入れるようにくぼむ第１凹部と、前記本体における第２側方向であり且つ前記座部の下方向である位置で、前記座部に着座した状態の人の脚を受け入れるようにくぼむ第２凹部とを含み、
前記本体における第１側方向及び第２側方向は、互いに反対方向であり、前記本体における前後方向及び上下方向と交差する方向である
請求項１に記載の４足歩行ロボット。
前記本体における第１側方向及び第２側方向は、互いに反対方向であり、前記本体における前後方向及び上下方向と交差する方向である
請求項１に記載の４足歩行ロボット。
【請求項3】
前記座部は、人が跨って着座する座面と、前記本体における前記座面の後方向の位置で前記座面よりも前記本体における上方向に高くなった第１部分とを含む
請求項１又は２に記載の４足歩行ロボット。
請求項１又は２に記載の４足歩行ロボット。
【請求項4】
前記本体は、前記本体における前記座部の前方向の位置で前記座部よりも前記本体における上方向に高くなった第２部分を含む
請求項１から３のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
請求項１から３のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
【請求項5】
前記第２部分は、前記本体における前記座部の下方向に位置する第３部分よりも、前記本体における第１側方向及び第２側方向に張り出し、
前記本体における第１側方向及び第２側方向は、互いに反対方向であり、前記本体における前後方向及び上下方向と交差する方向である
請求項４に記載の４足歩行ロボット。
前記本体における第１側方向及び第２側方向は、互いに反対方向であり、前記本体における前後方向及び上下方向と交差する方向である
請求項４に記載の４足歩行ロボット。
【請求項6】
前記ハンドルは、前記座部に着座した状態の人が掴むバーを含み、
前記操作器は、前記バーに配置されるジョイスティック及びキーのいずれか又は両方を含む
請求項１から５のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
前記操作器は、前記バーに配置されるジョイスティック及びキーのいずれか又は両方を含む
請求項１から５のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
【請求項7】
前記本体から垂下した状態で配置され、前記座部に着座した状態の人が足を載せるフットレストをさらに備える
請求項１から６のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
請求項１から６のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
【請求項8】
前記４足歩行ロボットの周囲を走査するセンサをさらに備え、
前記コントローラは、前記センサから受け取る信号を処理して、前記４足歩行ロボットの周囲の物体及び前記物体の位置のいずれか又は両方を検出するように構成される
請求項１から７のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
前記コントローラは、前記センサから受け取る信号を処理して、前記４足歩行ロボットの周囲の物体及び前記物体の位置のいずれか又は両方を検出するように構成される
請求項１から７のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
【請求項9】
前記センサはカメラを含み、
前記コントローラは、前記カメラから受け取る画像信号を処理して、前記４足歩行ロボットの周囲の物体及び前記物体の位置のいずれか又は両方を検出するように構成される
請求項８に記載の４足歩行ロボット。
前記コントローラは、前記カメラから受け取る画像信号を処理して、前記４足歩行ロボットの周囲の物体及び前記物体の位置のいずれか又は両方を検出するように構成される
請求項８に記載の４足歩行ロボット。
【請求項10】
前記コントローラは、
前記４足歩行ロボットに実行させるタスクの指令を受け付け、
前記センサから受け取る信号の処理結果に基づき、前記タスクを実行する所定のプログラムに従って、前記４足歩行ロボットに自走させるように前記複数のアクチュエータを制御する
請求項８又は９に記載の４足歩行ロボット。
前記４足歩行ロボットに実行させるタスクの指令を受け付け、
前記センサから受け取る信号の処理結果に基づき、前記タスクを実行する所定のプログラムに従って、前記４足歩行ロボットに自走させるように前記複数のアクチュエータを制御する
請求項８又は９に記載の４足歩行ロボット。
【請求項11】
前記コントローラは、前記４足歩行ロボットの操作に関する指令の入力を受け付ける無線操作器と、無線通信を介して通信するように構成され、
前記コントローラは、
前記無線操作器から受け取る指令に従って前記複数のアクチュエータの動作を制御し、
前記センサから受け取る信号の処理結果を前記無線操作器に送信する
請求項８から１０のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
前記コントローラは、
前記無線操作器から受け取る指令に従って前記複数のアクチュエータの動作を制御し、
前記センサから受け取る信号の処理結果を前記無線操作器に送信する
請求項８から１０のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
【請求項12】
前記４つの脚部それぞれは、前記本体に連結される基部関節と、前記基部関節と前記脚部の先端との間に配置される１つ以上の中間関節とを含み、
前記基部関節は、２つ以上の自由度で動作し、
前記中間関節は、１つ以上の自由度で動作する
請求項１から１１のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
前記基部関節は、２つ以上の自由度で動作し、
前記中間関節は、１つ以上の自由度で動作する
請求項１から１１のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
【請求項13】
前記４つの脚部それぞれの前記基部関節は、
前記本体における上下方向に延びる第１軸と交差する方向に延びる第２軸を中心に屈曲する第１屈曲部分と、
前記第１軸及び前記第２軸と交差する方向に延びる第３軸を中心に屈曲する第２屈曲部分とを含み、
前記４つの脚部それぞれの１つ以上の前記中間関節は、当該脚部における前記中間関節の両側の部分がなす角度を変えるように屈曲する第３屈曲部分を含む
請求項１２に記載の４足歩行ロボット。
前記本体における上下方向に延びる第１軸と交差する方向に延びる第２軸を中心に屈曲する第１屈曲部分と、
前記第１軸及び前記第２軸と交差する方向に延びる第３軸を中心に屈曲する第２屈曲部分とを含み、
前記４つの脚部それぞれの１つ以上の前記中間関節は、当該脚部における前記中間関節の両側の部分がなす角度を変えるように屈曲する第３屈曲部分を含む
請求項１２に記載の４足歩行ロボット。
【請求項14】
前記４つの脚部それぞれにおいて、前記本体に連結される前記関節と前記脚部の先端との間の１つ以上の前記関節に、回動可能な第１ホイールを備え、
前記第１ホイールは、前記関節が動作することで前記４足歩行ロボットを支持する支持面に接触して前記４足歩行ロボットを支持するように、配置される
請求項１から１３のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
前記第１ホイールは、前記関節が動作することで前記４足歩行ロボットを支持する支持面に接触して前記４足歩行ロボットを支持するように、配置される
請求項１から１３のいずれか一項に記載の４足歩行ロボット。
【請求項15】
前記第１ホイールは、前記支持面に接触している状態で、前記関節によって動作される前記脚部と共に移動することで、前記第１ホイールの進行方向を変えるように配置される
請求項１４に記載の４足歩行ロボット。
請求項１４に記載の４足歩行ロボット。
【請求項16】
前記４つの脚部それぞれは、１つ以上の前記関節の動作を制止するストッパをさらに含み、
前記コントローラは、所定ケースでは、前記ストッパが１つ以上の前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態に、前記４つの脚部を動作させるように、前記複数のアクチュエータを制御し、
前記所定ケースは、前記４足歩行ロボットが休止するケースと、前記４足歩行ロボットへ人が乗り降りするケースとの一方又は両方を含む
請求項１４又は１５に記載の４足歩行ロボット。
前記コントローラは、所定ケースでは、前記ストッパが１つ以上の前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態に、前記４つの脚部を動作させるように、前記複数のアクチュエータを制御し、
前記所定ケースは、前記４足歩行ロボットが休止するケースと、前記４足歩行ロボットへ人が乗り降りするケースとの一方又は両方を含む
請求項１４又は１５に記載の４足歩行ロボット。
【請求項17】
前記４つの脚部それぞれは、前記ストッパとして、前記本体に連結される前記関節の動作を制止する第１ストッパを含み、
前記コントローラは、前記所定ケースでは、前記第１ストッパが前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態に、前記４つの脚部を動作させるように前記複数のアクチュエータを制御する
請求項１６に記載の４足歩行ロボット。
前記コントローラは、前記所定ケースでは、前記第１ストッパが前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態に、前記４つの脚部を動作させるように前記複数のアクチュエータを制御する
請求項１６に記載の４足歩行ロボット。
【請求項18】
前記４つの脚部それぞれは、
前記ストッパとして、前記第１ホイールが配置される前記関節の動作を制止する第２ストッパを含み、
前記コントローラは、前記所定ケースでは、前記第２ストッパが前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態に、前記４つの脚部を動作させるように、前記複数のアクチュエータを制御する
請求項１６又は１７に記載の４足歩行ロボット。
前記ストッパとして、前記第１ホイールが配置される前記関節の動作を制止する第２ストッパを含み、
前記コントローラは、前記所定ケースでは、前記第２ストッパが前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態に、前記４つの脚部を動作させるように、前記複数のアクチュエータを制御する
請求項１６又は１７に記載の４足歩行ロボット。
【請求項19】
前記４つの脚部それぞれは、前記第１ホイールが配置される前記関節と前記脚部の先端との間に、回動可能な第２ホイールをさらに含み、
前記第２ホイールは、前記第２ストッパが前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態において、前記支持面に接触するように配置される
請求項１８に記載の４足歩行ロボット。
前記第２ホイールは、前記第２ストッパが前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態において、前記支持面に接触するように配置される
請求項１８に記載の４足歩行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、４足歩行ロボットに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１及び２は、不整地移動能力を備えるロボットを開示する。これらのロボットはそれぞれ、胴体の両側部に配置された一対の車輪と、胴体に前後端に配置された４つの脚と、胴体の上に配置されたシートとを備える。各車輪及び各脚は、ＤＣサーボモータによって駆動される。さらに、特許文献２のロボットは、各脚に補助輪を備える。特許文献１及び２は、ロボットは、車輪のみを使用するモード、脚のみを使用するモード、車輪及び脚を使用するモード、又は、車輪、脚及び補助輪を使用するモードを選択して動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第４４８２６７７号公報
【特許文献2】特許第４７２４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１及び２のロボットは、林業及び建設業等の産業での使用を想定し、高速走行を目的とするため、大型の車輪での移動に適した大型な構造を有する。本開示は、ユーザが日常的な用途で使用可能であるコンパクトな４足歩行ロボットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットは、人が跨って着座する座部を含む本体と、前記座部に着座した状態の人が掴むハンドルと、前記本体に連結され且つ屈曲動作する４つの脚部であって、２つ以上の関節をそれぞれが含む４つの脚部と、複数の前記関節を駆動する複数のアクチュエータと、前記ハンドルに配置され、前記４足歩行ロボットの操作に関する指令の入力を受け付ける操作器と、前記操作器から受け取る指令に従って前記複数のアクチュエータを制御するコントローラとを備える。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】実施の形態に係る４足歩行ロボットの構成の一例を示す斜視図
【図5】実施の形態に係る４足歩行ロボットの関節の構成の一例を示す図
【図13】実施の形態に係る４足歩行ロボットのコントローラの構成の一例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下において、本開示の例示的な実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。本明細書及び請求項では、「装置」とは、１つの装置を意味し得るだけでなく、複数の装置からなるシステムも意味し得る。
【0008】
図１を参照しつつ、実施の形態に係る４足歩行ロボット１の構成を説明する。図１は、実施の形態に係る４足歩行ロボット１の構成の一例を示す斜視図である。以下において、「４足歩行ロボット」は、単に「ロボット」とも表記される。ロボット１は、単独でも、人間を載せた状態でも４足歩行する構造を有する。限定されないが、本実施の形態では、ロボット１は、四肢哺乳動物を模した外観を有し、例えば、馬、牛、鹿、ヤギ及び羊のような人間が騎乗できる体型の四肢哺乳動物を模した外観を有する。ロボット１は、１人の人間がロボット１に跨って乗る構造を有するが、例えば前後に並ぶ２人以上の人間がロボット１に跨って乗る構造を有してもよい。ロボット１は、上記の四肢哺乳動物又はモータサイクルと同等の大きさを有してもよく、それ故コンパクトな構造を有し得る。ロボット１は、人間の手軽な移動手段である小型又は超小型モビリティとして機能できる。
【0009】
ロボット１は、胴体１０と、首部２０と、４つの脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄと、コントローラ４０とを備える。コントローラ４０はロボット１全体を制御する。胴体１０は、人間が跨って着座する座部１１を胴体１０における上方向Ｄｕの位置に含み、座部１１に着座した状態の人間が足を載せるフットレスト１２を胴体１０における下方向Ｄｄの位置に含む。胴体１０は、本体の一例である。
【0010】
本明細書及び請求項において、胴体１０における「前方向Ｄｆ」、「後方向Ｄｂ」、「上方向Ｄｕ」、「下方向Ｄｄ」及び「側方向Ｄｌ」は、胴体１０を基準として胴体１０に設定される方向である。前方向Ｄｆは、４足歩行時のロボット１の前進方向に向いた方向である。後方向Ｄｂは、前方向Ｄｆと反対方向である。側方向Ｄｌは、第１側方向Ｄｌ１及び第２側方向Ｄｌ２を含み、第１側方向Ｄｌ１及び第２側方向Ｄｌ２は、互いに反対方向であり、前方向Ｄｆ及び後方向Ｄｂと交差する方向、例えば、垂直な方向である。上方向Ｄｕ及び下方向Ｄｄは、互いに反対方向であり、前方向Ｄｆ、後方向Ｄｂ、第１側方向Ｄｌ１及び第２側方向Ｄｌ２と交差する方向、例えば、垂直な方向である。上方向Ｄｕは、４足歩行時のロボット１の上方向に向いた方向である。
【0011】
図２は、図１の４足歩行ロボット１の側面図である。図２に示すように、座部１１は、前方向Ｄｆから後方向Ｄｂに延びるシート１１Ａと、第１部分１１Ｂとを含む。例えば、シート１１Ａは、乗馬用の鞍又はモータサイクルのクッション性のあるシートのような構造を有してもよい。限定されないが、本実施の形態では、シート１１Ａは、１人の人間が跨って着座できる大きさの座面１１Ａａを含む。座面１１Ａａは、２人以上の人間が跨って着座できる大きさを有してもよい。第１部分１１Ｂは、座面１１Ａａの後方向Ｄｂの位置に配置され、座面１１Ａａよりも上方向Ｄｕに高い。第１部分１１Ｂは、クッション性のある構造を有し、例えば、シートバックであってもよい。第１部分１１Ｂは、シート１１Ａと一体化されてもよい。
【0012】
２つのフットレスト１２が、胴体１０の側方向Ｄｌ１及びＤｌ２に配置される。限定されないが、本実施の形態では、２つのフットレスト１２は、胴体１０から垂下した状態で配置される。フットレスト１２は、乗馬用の鐙のような構造を有し、胴体１０から可動に吊り下げられてもよく、胴体１０に不動に固定されてもよい。又は、２つのフットレスト１２は、モータサイクルのフットレストのような構造を有し、胴体１０から側方向Ｄｌ１及びＤｌ２に突出し、胴体１０に不動に固定されてもよい。
【0013】
首部２０は、柱状の形状を有し、座部１１よりも前方向Ｄｆの位置で胴体１０から上方向Ｄｕに延びる。首部２０は、胴体１０に不動に固定される、又は、胴体１０と一体化される。
【0014】
首部２０は、座部１１に着座した状態の人間が掴むハンドル２３を含む。限定されないが、本実施の形態では、ハンドル２３は、首部２０よりも側方向Ｄｌ１及びＤｌ２に突出する。ハンドル２３は、首部２０又は胴体１０に不動に固定される。ハンドル２３は、座部に着座した状態の人間が掴むバー２３ａを含む。バー２３ａは、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２に延びる直線状の形状を有する。ハンドル２３は、バー２３ａの両端にハンドルグリップ２３ｂを含む。ハンドルグリップ２３ｂは、人間の手との摩擦力を増加するために、ゴム及びスポンジのような摩擦係数の高い材料で形成されてもよく、凹凸及び溝等を施す表面加工をされてもよい。
【0015】
１つのバー２３ａが、首部２０の後方向Ｄｂに配置されるが、首部２０を貫通して配置されてもよく、２つのバー２３ａが、首部２０から側方向Ｄｌ１及びＤｌ２に延びるように配置されてもよい。バー２３ａは、首部２０に対して可動であってもよい。例えば、バー２３ａは、自転車又はモータサイクルのハンドルバーのように回動可能であってもよい。ハンドル２３の構造は、上記に限定されず、人間の手が掴むことができる構造であればよく、例えば、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２に延びる弧状若しくはＵ字状のバー、航空機の操縦桿、自動車のステアリング、手摺、Ｕ字状等の取っ手、又は、乗馬用の手綱のような構造を有してもよい。この場合も、ハンドル２３は、首部２０に対して不動であっても可動であってもよい。
【0016】
ロボット１は、首部２０の上方向Ｄｕの端部に、四肢哺乳動物の頭部を模した頭部２１を含む。ロボット１は、頭部２１に、ロボット１の周囲を走査するセンサ２２を含む。センサ２２は、検出結果を示す信号をコントローラ４０に出力する。
【0017】
限定されないが、本実施の形態では、センサ２２は、カメラを含む。カメラの撮影方向は、前方向Ｄｆに方向付けられている。センサ２２は、被写体までの距離を検出可能な３次元カメラを含むが、単に画像を取得可能なカメラを含んでもよい。３次元カメラの例は、ステレオカメラ、ＴОＦカメラ（トフカメラ：Time-of-Flight-Camera）、縞投影等のパターン光投影カメラ、又は光切断法を用いたカメラ等である。センサ２２は、全方位の視野を有する全天球型又は半球型の３６０度カメラであるが、広角カメラ等の限定された視野を有するカメラであってもよい。
【0018】
センサ２２は、対象物までの距離を検出可能なセンサであってもよい。このようなセンサ２２は、光波、レーザ、磁気、電波、電磁波、超音波又はこれらの組み合わせ等を用いて検出を行うように構成され、光電センサ、レーザセンサ、電波式センサ、電磁波式センサ、超音波センサ、各種ライダ（LiDAR）又はこれらの組み合わせ等を含んでもよい。
【0019】
図３は、図１の４足歩行ロボット１の操作器５０の構成の一例を示す図である。図３に示すように、ロボット１は、ハンドル２３に配置される操作器５０を備える。操作器５０は、ロボット１の操作に関する指令の入力を受け付ける。限定されないが、本実施の形態では、操作器５０は、２つのハンドルグリップ２３ｂの近傍に配置される入力装置５１と、バー２３ａの中央付近に配置される表示装置５２とを含む。
【0020】
表示装置５２は、ロボット１に関する様々な情報を表示する。表示装置５２は、ディスプレイと、インジケータランプ及びウォーニングランプ等の表示ランプと、アナログメータ及びデジタルメータ等のメータとのうちの１つ以上を含んでもよい。ディスプレイはタッチパネルであってもよい。本実施の形態では、表示装置５２は、ディスプレイを少なくとも含む。
【0021】
入力装置５１は、種々の入力を受け付け、受け付けた入力情報をコントローラ４０に出力する。入力装置５１は、ロボット１の種々の設定、自動運転モードでの実行タスクの設定、移動目的地の設定、動作モードの選択、歩行モードの選択、手動運転モードでの操作方法の選択、手動運転モードでのマニュアル操作、乗降時のロボット１の姿勢の選択、及び、休止時のロボット１の姿勢の選択等のための入力を受け付ける。
【0022】
入力装置５１は、ジョイスティック、キー、スライドスイッチ、ボタンスイッチ、レバー及びマイクの１つ以上を含んでもよい。表示装置５２のタッチパネルが入力装置５１の機能の一部を実現してもよい。本実施の形態では、入力装置５１は、ジョイスティックを少なくとも含む。ジョイスティックは、ディスプレイ上での選択、及び、マニュアル操作等の入力を受け付ける。例えば、ジョイスティックは、マニュアル操作におけるロボット１の移動方向及び移動速度の入力を受け付けてもよい。
【0023】
ハンドル２３が入力装置５１の機能の一部を実現してもよい。ハンドル２３が可動である場合、入力装置５１は、ハンドル２３の回動量及び回動速度を検出するエンコーダ等の回転センサを含んでもよい。入力装置５１は、ハンドル２３の回動量及び回動速度をマニュアル操作等として受け付けてもよい。ハンドル２３が不動である場合、入力装置５１は、２つのハンドルグリップ２３ｂ又は近傍に配置される力センサを含んでもよい。入力装置５１は、力センサによって検出される力の大きさ及び方向をマニュアル操作等として受け付けてもよい。
【0024】
動作モードは、自動運転モードと手動運転モードとを含む。自動運転モードでは、コントローラ４０は、所定のプログラムに従って、指定された実行タスクを自律的に実行するように、ロボット１を制御する。手動運転モードでは、コントローラ４０は、入力装置５１に入力されるマニュアル操作に従った動作を実行するように、ロボット１を制御する。
【0025】
手動運転での操作方法は、操作器５０を用いる直接的な操作方法と、ロボット１から離れた遠隔操作器を用いる遠隔の操作方法とを含む。遠隔操作器は、ロボット１と無線通信するが、有線通信してもよく、有線通信及び無線通信の組み合わせを介して通信してもよい。遠隔操作器は、リモートコントローラ等の操作装置、又は操作端末であってもよい。遠隔操作器は、ロボット１に専用の操作器であってもよく汎用的な操作器であってもよい。例えば、遠隔操作器は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、スマートフォン及びタブレットなどのスマートデバイス、並びにその他の電子機器等であってもよい。遠隔操作器は、無線操作器の一例である。
【0026】
歩行モードは、４足歩行モードと車輪走行モードとを含む。４足歩行モードでは、コントローラ４０は、４つの脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄで歩行するように、ロボット１を制御する。車輪走行モードでは、コントローラ４０は、後述するホイールで走行するように、ロボット１を制御する。
【0027】
実行タスクは、自動運転モードでロボット１が実行する仕事であり、一連の動作を含む。移動目的地は、ロボット１の移動先の目的地である。例えば、ロボット１は、ナビゲーションシステムを備えてもよく、移動目的地は、ナビゲーションシステムに対して設定されてもよい。移動目的地は、自動運転モード及び手動運転モードのいずれにおいても設定されてもよい。
【0028】
乗降時のロボット１の姿勢は、人間が座部１１に乗り降りする際に選択され得る。このとき、例えば、コントローラ４０は、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄを屈曲して胴体１０を下方へ下げるように構成されてもよい。コントローラ４０は、選択される乗降時のロボット１の姿勢に応じて、胴体１０の高さ位置を変えてもよい。
【0029】
休止時のロボット１の姿勢は、ロボット１の電源をＯＦＦにする等でロボット１を休止する場合に選択され得る。このとき、コントローラ４０は、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄを屈曲して、後述する脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄのホイールをロボット１の支持面に接触させるように構成されてもよい。これにより、ロボット１は、当該ホイールによって支持され、電源がＯＦＦの場合でも人力により移動され得る。
【0030】
図４は、図１の４足歩行ロボット１の平面図である。図４に示すように、胴体１０は、第１凹部１０ａと、第２凹部１０ｂとを含む。第１凹部１０ａは、第１側方向Ｄｌ１であり且つ座部１１の下方向Ｄｄである胴体１０の位置でくぼむ。第２凹部１０ｂは、第２側方向Ｄｌ２であり且つ座部１１の下方向Ｄｄである胴体１０の位置でくぼむ。凹部１０ａ及び１０ｂは、座部１１に着座した状態の人間の脚を受け入れるようにくぼむ。凹部１０ａ及び１０ｂは、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２で互いに対向するように配置される。
【0031】
第１凹部１０ａは、胴体１０における凹部１０ａ及び１０ｂの前方向Ｄｆの第１胴体部分１０ｃよりも、第２側方向Ｄｌ２へくぼむ。第１凹部１０ａは、胴体１０における凹部１０ａ及び１０ｂの後方向Ｄｂの第２胴体部分１０ｄよりも、第２側方向Ｄｌ２へくぼむ。第２凹部１０ｂは、胴体部分１０ｃ及び１０ｄよりも第１側方向Ｄｌ１へくぼむ。胴体１０における凹部１０ａ及び１０ｂ間の部分は、第３胴体部分１０ｅである。第１胴体部分１０ｃは、第２部分の一例であり、第３胴体部分１０ｅは第３部分の一例である。
【0032】
側方向Ｄｌ１及びＤｌ２での第３胴体部分１０ｅの幅は、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２での第１胴体部分１０ｃの幅よりも、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２での座部１１の幅に近くてもよい。側方向Ｄｌ１及びＤｌ２での第３胴体部分１０ｅの幅は、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２での第２胴体部分１０ｄの幅よりも、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２での座部１１の幅に近くてもよい。第３胴体部分１０ｅの幅は、座部１１の幅に近いため、座部１１に着座した状態の人間の足の着地性が良好である。座部１１に着座した状態の人間は、両脚で第３胴体部分１０ｅを容易且つ確実に挟むことができるため、安定してロボット１に乗ることができる。より幅広な胴体部分１０ｃ及び１０ｄは、人間が座部１１上で前方向Ｄｆ及び後方向Ｄｂに滑って移動するのを抑えることができ、人間の安定した着座を可能にする。
【0033】
第１胴体部分１０ｃは、第３胴体部分１０ｅよりも、第１側方向Ｄｌ１及び第２側方向Ｄｌ２それぞれに張り出す。第１胴体部分１０ｃは、座部１１に着座した状態の人間の脚が上方向Ｄｕへ移動するのを抑えることができ、人間の安定した着座を可能にする。第１胴体部分１０ｃは、幅広であるため、人間の着座姿勢に悪影響を与えずに、様々な機器を収容できる。
【0034】
限定されないが、本実施の形態では、脚部３０Ａ及び３０Ｂは、第１胴体部分１０ｃと接続され、ロボット１の前脚として機能し得る。脚部３０Ｃ及び３０Ｄは、第２胴体部分１０ｄと接続され、ロボット１の後脚として機能し得る。
【0035】
図２に示すように、ロボット１は、第１胴体部分１０ｃ内に、コントローラ４０と、二次電池モジュール６０と、電源回路７０と、通信器８０とを含む。
【0036】
二次電池モジュール６０は、ロボット１の電力源として機能する。二次電池モジュール６０は、１つ以上の二次電池を含む。二次電池は、電力の充電及び放電を可能な電池である。二次電池の例は、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、全固体電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等である。
【0037】
電源回路７０は、二次電池モジュール６０に対する電力の需給を制御する回路である。電源回路７０は、コントローラ４０の指令等に従って、電力制御をするように構成される。例えば、電源回路７０は、コンバータ、インバータ、トランス及びアンプ等の機器を含んでもよい。
【0038】
電源回路７０は、商用電源等の外部電源と接続されるように構成される。電源回路７０は、外部電源から電力の供給を受け付け、当該電力を二次電池モジュール６０に供給し蓄電させる。電源回路７０は、二次電池モジュール６０に供給する電力を制御する。電源回路７０は、二次電池モジュール６０に蓄積される電力を、ロボット１内の電力を消費する構成要素に供給する。電源回路７０は、各構成要素に供給する電力を制御する。
【0039】
通信器８０は、遠隔操作器と無線通信するための装置である。通信器８０は、遠隔操作器と直接的に又は間接的に無線通信するように構成されてもよい。間接的な無線通信では、通信器８０は、無線通信を介して通信ネットワークと接続し、通信ネットワークを介して遠隔操作器と通信するように構成されてもよい。通信器８０が使用する無線通信は、特に限定されない。
【0040】
通信ネットワークは特に限定されず、例えば、ローカルエリアネットワーク（Local Area Network：ＬＡＮ）、広域ネットワーク（Wide Area Network：ＷＡＮ）、インターネット、又はこれらの２つ以上の組み合わせを含むことができる。通信ネットワークは、ブルートゥース（Bluetooth（登録商標））及びＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離無線通信、ネットワーク専用回線、通信事業者の専用回線、公衆交換電話網（Public Switched Telephone Network：ＰＳＴＮ）、モバイル通信網、インターネット網、衛星通信、又は、これらの２つ以上の組み合わせを用いるように構成され得る。モバイル通信網は、第４世代移動通信システム及び第５世代移動通信システム等を用いるものであってもよい。通信ネットワークは、１つ又は複数のネットワークを含むことができる。
【0041】
図５は、実施の形態に係る４足歩行ロボット１の関節の構成の一例を示す図である。図５に示すように、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄはそれぞれ、２つ以上の関節を含む。限定されないが、本実施の形態では、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄはそれぞれ、胴体１０に連結される基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄと、基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄと脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄの先端との間に配置される１つ以上の中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄとを含む。さらに、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄはそれぞれ、１つ以上の中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄと、先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄとを含む。
【0042】
中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄはそれぞれ、関節同士を連結し、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄの骨格の一部を形成する。先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄは、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄと連結され且つ脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄの先端まで延び、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄの骨格の一部を形成する。先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄの先端は、ロボット１を支持する支持面との摩擦力を増加する処理を受けている。例えば、先端は、ゴム及びスポンジのような摩擦係数の高い材料の部材が取り付けられてもよく、凹凸及び溝等を施す表面加工をされてもよい。
【0043】
本実施の形態では、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄはそれぞれ、１つの中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄを含む。脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄはそれぞれ、１つの中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄを含む。
【0044】
基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄはそれぞれ、２つ以上の自由度で動作可能であり、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄはそれぞれ、１つ以上の自由度で動作可能である。本実施の形態では、基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄは、２つの自由度で動作可能であり、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄは、１つの自由度で動作可能である。
【0045】
基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄはそれぞれ、第１屈曲部分３１Ａ１、３１Ｂ１、３１Ｃ１及び３１Ｄ１と、第２屈曲部分３１Ａ２、３１Ｂ２、３１Ｃ２及び３１Ｄ２とを含む。限定されないが、本実施の形態では、第１屈曲部分３１Ａ１、３１Ｂ１、３１Ｃ１及び３１Ｄ１が胴体１０と連結され、第２屈曲部分３１Ａ２、３１Ｂ２、３１Ｃ２及び３１Ｄ２がそれぞれ、中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄと連結される。
【0046】
第１屈曲部分３１Ａ１、３１Ｂ１、３１Ｃ１及び３１Ｄ１はそれぞれ、第２軸Ａ２Ａ、Ａ２Ｂ、Ａ２Ｃ及びＡ２Ｄを中心に屈曲する。第２軸Ａ２Ａ、Ａ２Ｂ、Ａ２Ｃ及びＡ２Ｄはそれぞれ、胴体１０の上下方向Ｄｕ及びＤｄに延びる第１軸Ａ１Ａ、Ａ１Ｂ、Ａ１Ｃ及びＡ１Ｄと交差する方向に延びる。
【0047】
本実施の形態では、第１軸Ａ１Ａ、Ａ１Ｂ、Ａ１Ｃ及びＡ１Ｄは、上下方向Ｄｕ及びＤｄと平行ではないが、平行であってもよい。第１軸Ａ１Ａ、Ａ１Ｂ、Ａ１Ｃ及びＡ１Ｄはそれぞれ、基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄから胴体１０に向かう方向の軸でもある。
【0048】
本実施の形態では、第２軸Ａ２Ａ、Ａ２Ｂ、Ａ２Ｃ及びＡ２Ｄはそれぞれ、第１軸Ａ１Ａ、Ａ１Ｂ、Ａ１Ｃ及びＡ１Ｄと垂直である。さらに、第２軸Ａ２Ａ、Ａ２Ｂ、Ａ２Ｃ及びＡ２Ｄは、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２に延びる。第２軸Ａ２Ａ、Ａ２Ｂ、Ａ２Ｃ及びＡ２Ｄは、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２と平行ではないが、平行であってもよい。
【0049】
このような第１屈曲部分３１Ａ１、３１Ｂ１、３１Ｃ１及び３１Ｄ１は、胴体１０に対してピッチング方向に屈曲する。
【0050】
第２屈曲部分３１Ａ２、３１Ｂ２、３１Ｃ２及び３１Ｄ２はそれぞれ、第３軸Ａ３Ａ、Ａ３Ｂ、Ａ３Ｃ及びＡ３Ｄを中心に屈曲する。第３軸Ａ３Ａ、Ａ３Ｂ、Ａ３Ｃ及びＡ３Ｄはそれぞれ、第１軸Ａ１Ａ、Ａ１Ｂ、Ａ１Ｃ及びＡ１Ｄと交差する方向であり且つ第２軸Ａ２Ａ、Ａ２Ｂ、Ａ２Ｃ及びＡ２Ｄと交差する方向である方向に延びる。本実施の形態では、第３軸Ａ３Ａ、Ａ３Ｂ、Ａ３Ｃ及びＡ３Ｄはそれぞれ、第２軸Ａ２Ａ、Ａ２Ｂ、Ａ２Ｃ及びＡ２Ｄと垂直である。さらに、第３軸Ａ３Ａ、Ａ３Ｂ、Ａ３Ｃ及びＡ３Ｄはそれぞれ、中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄが下方向Ｄｄに延びる状態で、前後方向Ｄｆ及びＤｂに延びる。
【0051】
このような第２屈曲部分３１Ａ２、３１Ｂ２、３１Ｃ２及び３１Ｄ２は、中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄが下方向Ｄｄに延びるとき、胴体１０に対してローリング方向に屈曲する。
【0052】
しかしながら、第２屈曲部分３１Ａ２、３１Ｂ２、３１Ｃ２及び３１Ｄ２が胴体１０と連結され、第１屈曲部分３１Ａ１、３１Ｂ１、３１Ｃ１及び３１Ｄ１がそれぞれ、中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄと連結されてもよい。この場合、第３軸Ａ３Ａ、Ａ３Ｂ、Ａ３Ｃ及びＡ３Ｄは、前後方向Ｄｆ及びＤｂに延びてもよい。第２軸Ａ２Ａ、Ａ２Ｂ、Ａ２Ｃ及びＡ２Ｄは、中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄが下方向Ｄｄに延びる状態で、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２に延びてもよい。
【0053】
基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄはそれぞれ、中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄに、前後方向Ｄｆ及びＤｂの揺動と側方向Ｄｌ１及びＤｌ２の揺動とを組み合わせた動作を可能にする。
【0054】
中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄはそれぞれ、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄの両側のリンクがなす角度を変えるように屈曲する第３屈曲部分３２Ａ１、３２Ｂ１、３２Ｃ１及び３２Ｄ１を含む。本実施の形態では、第３屈曲部分３２Ａ１、３２Ｂ１、３２Ｃ１及び３２Ｄ１はそれぞれ、中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄと先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄとがなす角度を変えるように屈曲する。
【0055】
第３屈曲部分３２Ａ１、３２Ｂ１、３２Ｃ１及び３２Ｄ１はそれぞれ、第４軸Ａ４Ａ、Ａ４Ｂ、Ａ４Ｃ及びＡ４Ｄを中心に屈曲する。第４軸Ａ４Ａ、Ａ４Ｂ、Ａ４Ｃ及びＡ４Ｄはそれぞれ、中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄが延びる方向並びに先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄが延びる方向と交差する方向に延びる。第４軸Ａ４Ａ、Ａ４Ｂ、Ａ４Ｃ及びＡ４Ｄは、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄが下方向Ｄｄに延びる状態で、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２に延びる。
【0056】
このような第３屈曲部分３２Ａ１、３２Ｂ１、３２Ｃ１及び３２Ｄ１はそれぞれ、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄが下方向Ｄｄに延びるとき、胴体１０に対してピッチング方向に屈曲する。中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄはそれぞれ、先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄに、前後方向Ｄｆ及びＤｂの揺動を可能にする。
【0057】
ロボット１は、基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄ並びに中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄを駆動する複数のアクチュエータを備える。当該複数のアクチュエータは、関節アクチュエータの一例である。複数のアクチュエータは、第１屈曲部分３１Ａ１、３１Ｂ１、３１Ｃ１及び３１Ｄ１それぞれを屈曲するように駆動するアクチュエータ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ及び３５Ｄと、第２屈曲部分３１Ａ２、３１Ｂ２、３１Ｃ２及び３１Ｄ２それぞれを屈曲するように駆動するアクチュエータ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ及び３６Ｄと、第３屈曲部分３２Ａ１、３２Ｂ１、３２Ｃ１及び３２Ｄ１それぞれを屈曲するように駆動するアクチュエータ３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃ及び３７Ｄとを含む。アクチュエータ３５Ａから３５Ｄ、３６Ａから３６Ｄ及び３７Ａから３７Ｄは、関節アクチュエータの一例である。
【0058】
限定されないが、本実施の形態では、アクチュエータ３５Ａから３５Ｄ、３６Ａから３６Ｄ及び３７Ａから３７Ｄはいずれも、サーボモータＳＭと、減速機Ｒと、エンコーダ等の回転センサＥとを含む。サーボモータＳＭは、コントローラ４０によって制御され、回転センサＥは、サーボモータＳＭの回転量を検出し、検出結果を示す信号をコントローラ４０に出力する。減速機Ｒは、サーボモータＳＭの回転速度を減速し且つ回転駆動力を増大しつつ、サーボモータＳＭの回転駆動力を屈曲部分に伝達する。
【0059】
限定されないが、本実施の形態では、アクチュエータ３５Ａ、３６Ａ及び３７Ａは、中間リンク３３Ａに配置され、アクチュエータ３５Ｂ、３６Ｂ及び３７Ｂは、中間リンク３３Ｂに配置され、アクチュエータ３５Ｃ、３６Ｃ及び３７Ｃは、中間リンク３３Ｃに配置され、アクチュエータ３５Ｄ、３６Ｄ及び３７Ｄは、中間リンク３３Ｄに配置される。こにより、下方向Ｄｄに向かって、ロボット１の構成部分の重量が小さくなるため、コントローラ４０によるロボット１の姿勢バランスの制御が容易になる。
【0060】
図１及び図２に示すように、ロボット１は、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄそれぞれに、回動可能な１つ以上の従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄをさらに備える。限定されないが、本実施の形態では、従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄそれぞれの数量は２である。従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄのペアはそれぞれ、第４軸Ａ４Ａ、Ａ４Ｂ、Ａ４Ｃ及びＡ４Ｄを中心に同軸上で回動し、且つ中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄを挟むように配置される。従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄは、第１ホイールの一例である。
【0061】
従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄはそれぞれ、基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄと中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄとが動作することでロボット１を支持する支持面に接触してロボット１を移動可能に支持するように、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄに配置される。例えば、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄが下方向Ｄｄへ突出するように脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄが屈曲した場合、従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄが支持面と接触してもよい。
【0062】
図６は、図１の４足歩行ロボット１の４足歩行モードでの構成の一例を示す側面図である。図７は、図１の４足歩行ロボット１の車輪走行モードでの構成の一例を示す側面図である。図６及び図７では、フットレスト１２の図示が省略されている。図６及び図７に示すように、ロボット１は、走行装置９０を胴体１０にさらに備える。
【0063】
走行装置９０は、胴体１０に格納されることができる。さらに、走行装置９０は、胴体１０に格納された状態から下方向Ｄｄに胴体１０から突出して、ロボット１を支持する支持面に接触するように動作可能であり、当該支持面と接触している状態でロボット１を移動させることができる。
【0064】
走行装置９０は、走行ホイール９１と、第１アクチュエータ９２と、支持体９３と、第２アクチュエータ９４と、付勢部材９５と、減衰器９６とを含む。第１アクチュエータ９２は、走行ホイール９１を回転駆動し、第２アクチュエータ９４は、支持体９３を動作させる。第１アクチュエータ９２は走行アクチュエータの一例であり、第２アクチュエータ９４は支持体アクチュエータの一例である。アクチュエータ９２及び９４はいずれも、サーボモータＳＭと、減速機Ｒと、エンコーダ等の回転センサＥとを含む。サーボモータＳＭは、コントローラ４０によって制御され、回転センサＥは、サーボモータＳＭの回転量の検出結果を示す信号をコントローラ４０に出力する。減速機Ｒは、サーボモータＳＭの回転駆動力を駆動対象に伝達する。
【0065】
限定されないが、本実施の形態では、走行装置９０は、走行ホイール９１として、２つの走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを含み、第１アクチュエータ９２として、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂそれぞれを駆動する第１アクチュエータ９２Ａ及び９２Ｂを含む。
【0066】
支持体９３は、胴体１０に配置及び固定され、胴体１０上で走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを支持する。支持体９３は、図７に示すように走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂが下方向Ｄｄに胴体１０から突出する第１位置と、図６に示すように走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂが胴体１０に接近且つ胴体１０に格納される第２位置との間で、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを移動するように動作することができる。
【0067】
限定されないが、本実施の形態では、支持体９３は、アーム９３ａと、先端部材９３ｂと、補助リンク９３ｃとを含む。アーム９３ａは、先端部材９３ｂを介して走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを支持し、屈曲可能である。アーム９３ａは、互いに対して回動可能に連結された２つのリンク９３ａ１及び９３ａ２を含む。アーム９３ａの基部のリンク９３ａ１の基端は、胴体１０に回動可能に接続され、アーム９３ａの先端のリンク９３ａ２の先端は、先端部材９３ｂと接続される。リンク９３ａ１の基端は、第２アクチュエータ９４と接続される。リンク９３ａ１は、第２アクチュエータ９４によって、基端を中心に回動駆動される。
【0068】
補助リンク９３ｃの基端は、胴体１０に回動可能に接続される。補助リンク９３ｃの先端は、リンク９３ａ１及び９３ａ２の連結部分から離れた位置でリンク９３ａ２に回動可能に接続される。例えば、補助リンク９３ｃの先端は、先端部材９３ｂとリンク９３ａ２との接続部分又はその近傍に接続されてもよい。補助リンク９３ｃは、リンク９３ａ２及び９３ｃの接続部分が移動する軌道を１つの円弧状軌道に決める。これにより、リンク９３ａ１が回動したときの先端部材９３ｂの軌道が１つに決まる。アーム９３ａは、図６に示すような第２位置では屈曲し、図７に示すような第１位置では伸展する。
【0069】
先端部材９３ｂは、アーム９３ａと反対側の端部において、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを同軸上で回動可能に支持する。限定されないが、本実施の形態では、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂの回動軸は、側方向Ｄｌ１及びＤｌ２に延びる。先端部材９３ｂは、第１アクチュエータ９２Ａ及び９２Ｂと、付勢部材９５と、減衰器９６とを支持する。第１アクチュエータ９２Ａ及び９２Ｂはそれぞれ、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂと接続される。付勢部材９５及び減衰器９６は、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂの軸受又は軸受の支持部材と接続される。走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂの軸受又は軸受の支持部材は、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂからアーム９３ａに向かう方向Ｄ１Ａ及びその反対方向Ｄ１Ｂに移動可能である。
【0070】
付勢部材９５は、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂの軸受又は軸受の支持部材を介して走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを付勢する。付勢部材９５は、図７に示すような第１位置にある走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを胴体１０から離れる方向に付勢する。付勢部材９５は、アーム９３ａから先端部材９３ｂに向かう方向に走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを付勢する。例えば、付勢部材９５は、コイルバネ等のバネ、ベローズ、ガス圧若しくは液圧シリンダ、又はこれらの組み合わせを含む構造を有してもよい。
【0071】
減衰器９６は、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂの軸受又は軸受の支持部材を介して走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂに作用し、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂに作用する振動エネルギーを減衰する。例えば、減衰器９６は、ガス又は液体を含むダンパー、ゴム、ゲル、又はこれらの組み合わせを含む構造を有してもよい。
【0072】
例えば、４足歩行モードでは、図６に示すように、コントローラ４０は、先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄの先端をロボット１の支持面に接触させるように、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄのアクチュエータを制御する。さらに、コントローラ４０は、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを第２位置に格納するように、第２アクチュエータ９４を制御する。そして、コントローラ４０は、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄに歩行動作させるように、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄのアクチュエータを制御する。
【0073】
車輪走行モードでは、図７に示すように、コントローラ４０は、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄの従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄをロボット１の支持面に接触させるように、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄのアクチュエータを制御する。さらに、コントローラ４０は、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを第１位置に突出させるように、第２アクチュエータ９４を制御する。
【0074】
限定されないが、本実施の形態では、中間関節３２Ａ及び３２Ｂはそれぞれ、基部関節３１Ａ及び３１Ｂの下方向Ｄｄ又は基部関節３１Ａ及び３１Ｂよりも前方向Ｄｆに位置する。中間関節３２Ｃ及び３２Ｄはそれぞれ、基部関節３１Ｃ及び３１Ｄの下方向Ｄｄ又は基部関節３１Ｃ及び３１Ｄよりも後方向Ｄｂに位置する。先端リンク３４Ａ及び３４Ｂの先端はそれぞれ、中間関節３２Ａ及び３２Ｂよりも後方向Ｄｂに位置し、先端リンク３４Ｃ及び３４Ｄの先端はそれぞれ、中間関節３２Ｃ及び３２Ｄよりも前方向Ｄｆに位置する。先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄの先端の位置は、上記に限定されない。中間関節３２Ａ及び３２Ｂはそれぞれ、基部関節３１Ａ及び３１Ｂよりも後方向Ｄｂに位置してもよく、中間関節３２Ｃ及び３２Ｄはそれぞれ、基部関節３１Ｃ及び３１Ｄよりも前方向Ｄｆに位置してもよい。
【0075】
コントローラ４０は、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを駆動するように、第１アクチュエータ９２Ａ及び９２Ｂを制御する。コントローラ４０は、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを同じ回転方向且つ同じ回転速度で回転駆動することで、ロボット１を前進又は後進させる。コントローラ４０は、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂを、同じ回転方向且つ異なる回転速度、又は、異なる回転方向で回転駆動することで、ロボット１を左旋回又は右旋回させる。コントローラ４０は、基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄのアクチュエータを駆動して、中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ又は３３Ｄを旋回させることで、ロボット１を左旋回又は右旋回させてもよい。
【0076】
４足歩行モードでは、図８に示すように、コントローラ４０は、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄと走行装置９０とを併用してロボット１を移動するようにアクチュエータを制御してもよい。図８は、図６の４足歩行ロボット１が脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄと走行装置９０とを併用して移動する例を示す側面図である。
【0077】
例えば、４足歩行モードでロボット１が所定の状態のとき、コントローラ４０は、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄの動作に加えて、走行装置９０が胴体１０から突出してロボット１の支持面を押圧するように、走行装置９０のアクチュエータ９２Ａ、９２Ｂ及び９４の動作を制御してもよい。このとき、走行装置９０によるロボット１の支持及び移動が、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄによるロボット１の支持及び移動に対して補助的であってもよい。脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄによるロボット１の支持及び移動が、走行装置９０によるロボット１の支持及び移動に対して補助的であってもよい。
【0078】
例えば、４足歩行モードでの所定の状態は、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄが受ける負荷が所定の負荷を超える状態、及び、ロボット１の姿勢が不安定である状態等であってもよい。例えば、所定の状態は、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄが段差のある支持面及び傾斜のある支持面等の水平方向に平坦でない支持面上を歩行する場合に生じ得る。
【0079】
車輪走行モードでロボット１が所定の状態のとき、図７に示すように、コントローラ４０は、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄと走行装置９０とを併用してロボット１を移動するようにアクチュエータを制御してもよい。コントローラ４０は、走行装置９０の動作に加えて、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄが従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄをロボット１の支持面を押圧するように、基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄのアクチュエータの動作を制御してもよい。このとき、従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄによるロボット１の支持が、走行装置９０によるロボット１の支持に対して補助的であってもよい。走行装置９０によるロボット１の支持が、従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄによるロボット１の支持に対して補助的であってもよい。車輪走行モードでロボット１が所定の状態のとき、コントローラ４０は、図８に示すように、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄと走行装置９０とを併用してもよい。
【0080】
例えば、車輪走行モードでの所定の状態は、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂの駆動力がロボット１の支持面に十分に伝達できない状態、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂの駆動力がロボット１の移動に不足する状態、及び、ロボット１の姿勢が不安定である状態等であってもよい。例えば、所定の状態は、走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂが凹凸のある支持面及び傾斜のある支持面等の水平方向に平坦でない支持面上を移動する場合に生じ得る。
【0081】
ロボット１に人間が乗降する場合、図９に示すように、コントローラ４０は、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄを屈曲させて胴体１０を下方向Ｄｄに移動してもよい。図９は、人間が乗降するときの図６の４足歩行ロボット１の状態の一例を示す側面図である。走行装置９０は、胴体１０に格納されている。コントローラ４０によって制御される胴体１０の高さ位置は、固定された高さ位置であってもよく、操作器５０又は遠隔操作器を介して指定される高さ位置に対応する高さ位置であってもよい。
【0082】
コントローラ４０は、人間が胴体１０に乗る又は胴体１０から降りた後、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄを伸展させて胴体１０を上方向Ｄｕに移動してもよい。コントローラ４０は、胴体１０の下方向Ｄｄへの移動及び胴体１０の上方向Ｄｕへの移動の一方又は両方において、図８に示すように、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄと走行装置９０とを併用して胴体１０を移動するようにアクチュエータを制御してもよい。
【0083】
ロボット１を休止する場合、図１０に示すように、コントローラ４０は、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄを屈曲させて従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄをロボット１の支持面に接触させてもよい。図１０は、図６の４足歩行ロボット１の休止状態の一例を示す側面図である。走行装置９０は、胴体１０に格納されている。
【0084】
限定されないが、本実施の形態では、中間関節３２Ａ及び３２Ｂはそれぞれ、基部関節３１Ａ及び３１Ｂの下方向Ｄｄ又は基部関節３１Ａ及び３１Ｂよりも後方向Ｄｆに位置する。中間関節３２Ｃ及び３２Ｄはそれぞれ、基部関節３１Ｃ及び３１Ｄの下方向Ｄｄ又は基部関節３１Ｃ及び３１Ｄよりも前方向Ｄｆに位置する。先端リンク３４Ａ及び３４Ｂの先端はそれぞれ、中間関節３２Ａ及び３２Ｂよりも後方向Ｄｂに位置し、先端リンク３４Ｃ及び３４Ｄの先端はそれぞれ、中間関節３２Ｃ及び３２Ｄよりも前方向Ｄｆに位置する。先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄの先端の位置は、上記に限定されない。
【0085】
ロボット１は、基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄのそれぞれに、所定方向への所定量を超える動作を制止するストッパ３９ＡＡ、３９ＢＡ、３９ＣＡ及び３９ＤＡを含む。
【0086】
限定されないが、本実施の形態では、ストッパ３９ＡＡ、３９ＢＡ、３９ＣＡ及び３９ＤＡはそれぞれ、第１屈曲部分３１Ａ１、３１Ｂ１、３１Ｃ１及び３１Ｄ１の所定方向への所定量を超える屈曲動作を制止するように構成される。ストッパ３９ＡＡ、３９ＢＡ、３９ＣＡ及び３９ＤＡは、第１屈曲部分３１Ａ１、３１Ｂ１、３１Ｃ１及び３１Ｄ１に加えて、第２屈曲部分３１Ａ２、３１Ｂ２、３１Ｃ２及び３１Ｄ２の所定方向への所定量を超える屈曲動作を制止するように構成されてもよい。
【0087】
ストッパ３９ＡＡ及び３９ＢＡはそれぞれ、第１屈曲部分３１Ａ１及び３１Ｂ１の屈曲動作を制止することで、中間リンク３３Ａ及び３３Ｂが中間関節３２Ａ及び３２Ｂを後方向Ｄｂへ移動するように所定量を超えて回動するのを制止する。ストッパ３９ＡＡ及び３９ＢＡはそれぞれ、中間リンク３３Ａ及び３３Ｂが図１０の状態を超えて中間関節３２Ａ及び３２Ｂを後方向Ｄｂへ移動するように回動するのを制止する。
【0088】
ストッパ３９ＣＡ及び３９ＤＡはそれぞれ、第１屈曲部分３１Ｃ１及び３１Ｄ１の屈曲動作を制止することで、中間リンク３３Ｃ及び３３Ｄが中間関節３２Ｃ及び３２Ｄを前方向Ｄｆへ移動するように所定量を超えて回動するのを制止する。ストッパ３９ＣＡ及び３９ＤＡはそれぞれ、中間リンク３３Ｃ及び３３Ｄが図１０の状態を超えて中間関節３２Ｃ及び３２Ｄを前方向Ｄｆへ移動するように回動するのを制止する。
【0089】
ストッパ３９ＡＡ、３９ＢＡ、３９ＣＡ及び３９ＤＡの構造は、基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄの動作を制止できる構造であれば、特に限定されない。例えば、ストッパ３９ＡＡ、３９ＢＡ、３９ＣＡ及び３９ＤＡは、制止のために能動的に動作しないように構成されてもよく、制止のために能動的に動作するように構成されてもよい。例えば、能動的に動作しないストッパは、所定方向へ動作する基部関節と係合する不動な係合体、及び、基部関節と連結されたリンク等を含んでもよい。例えば、能動的に動作するストッパは、基部関節と係合又は嵌合するように動作する係合体及びその駆動装置、及び、基部関節と接触して摩擦制止するブレーキ及びその駆動装置等を含んでもよい。
【0090】
図１０に示すロボット１の基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄは、ストッパ３９ＡＡ、３９ＢＡ、３９ＣＡ及び３９ＤＡによって制止されている。ロボット１の全ての関節のアクチュエータの電源がＯＦＦにされた場合、胴体１０及び首部２０の重量が脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄに作用するが、基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄは屈曲動作をしない。これにより、ロボット１の姿勢が図１０の姿勢に維持される。ロボット１は、電源がＯＦＦ状態であっても、従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄが回動することで、人力で移動され得る。例えば、コントローラ４０は、操作器５０又は遠隔操作器から休止の指令を受け取った場合、及び、ロボット１の異常を検出した場合等に、ロボット１を図１０に示す状態に動作させてもよい。
【0091】
ロボット１を休止する場合、図１１に示すように、コントローラ４０は、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄを屈曲させて、従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄと、先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄの先端とをロボット１の支持面に接触させてもよい。図１１は、図６の４足歩行ロボット１の休止状態の一例を示す側面図である。走行装置９０は、胴体１０に格納されている。
【0092】
限定されないが、本実施の形態では、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄの状態は、図７に示す３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄの状態に類似する。先端リンク３４Ａ及び３４Ｂの先端がそれぞれ、基部関節３１Ａ及び３１Ｂの下方向Ｄｄ又は基部関節３１Ａ及び３１Ｂよりも後方向Ｄｂに位置することが、ロボット１を安定化するために好ましい。先端リンク３４Ｃ及び３４Ｄの先端がそれぞれ、基部関節３１Ｃ及び３１Ｄの下方向Ｄｄ又は基部関節３１Ｃ及び３１Ｄよりも前方向Ｄｆに位置することが、ロボット１を安定化するために好ましい。しかしながら、先端リンク３４Ａ及び３４Ｂの先端がそれぞれ、基部関節３１Ａ及び３１Ｂよりも前方向Ｄｆに位置してもよく、先端リンク３４Ｃ及び３４Ｄの先端がそれぞれ、基部関節３１Ｃ及び３１Ｄよりも後方向Ｄｂに位置してもよい。いずれの場合も、従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄと、先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄの先端とは、ロボット１を静止した状態で支持することができる。
【0093】
ロボット１は、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄのそれぞれに、所定方向への所定量を超える第３屈曲部分３２Ａ１、３２Ｂ１、３２Ｃ１及び３２Ｄ１の屈曲動作を制止するストッパ３９ＡＢ、３９ＢＢ、３９ＣＢ及び３９ＤＢを含む。ストッパ３９ＡＢ、３９ＢＢ、３９ＣＢ及び３９ＤＢはそれぞれ、中間リンク３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ及び３３Ｄと先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄとがなす内角が所定の角度よりも小さくなるような、第３屈曲部分３２Ａ１、３２Ｂ１、３２Ｃ１及び３２Ｄ１の屈曲動作を制止する。ストッパ３９ＡＢ、３９ＢＢ、３９ＣＢ及び３９ＤＢはそれぞれ、図１１に示す状態よりも上記内角が小さくなるように第３屈曲部分３２Ａ１、３２Ｂ１、３２Ｃ１及び３２Ｄ１が屈曲するのを制止する。
【0094】
ストッパ３９ＡＢ、３９ＢＢ、３９ＣＢ及び３９ＤＢの構造は、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄの動作を制止できる構造であれば、特に限定されない。例えば、ストッパ３９ＡＢ、３９ＢＢ、３９ＣＢ及び３９ＤＢは、図１０に示すストッパ３９ＡＡ、３９ＢＡ、３９ＣＡ及び３９ＤＡについて例示した構造の１つ以上を含んでもよい。
【0095】
図１１に示すロボット１の中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄは、ストッパ３９ＡＢ、３９ＢＢ、３９ＣＢ及び３９ＤＢによって制止されている。ロボット１の全ての関節のアクチュエータの電源がＯＦＦにされた場合、胴体１０及び首部２０の重量が脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄに作用するが、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄは屈曲動作をせず、従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄと先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄの先端とが、ロボット１の支持面に接触しロボット１を支持する。このとき、基部関節３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ及び３１Ｄは、図１１に示す状態から屈曲動作をしない。これにより、ロボット１の姿勢が図１１の姿勢に維持される。ロボット１は、電源がＯＦＦ状態であっても、従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄが回動することで、人力で移動され得る。例えば、コントローラ４０は、操作器５０又は遠隔操作器から休止の指令を受け取った場合、及び、ロボット１の異常を検出した場合等に、ロボット１を図１１に示す状態に動作させてもよい。
【0096】
ロボット１は、ストッパ３９ＡＡ、３９ＢＡ、３９ＣＡ及び３９ＤＡと、ストッパ３９ＡＢ、３９ＢＢ、３９ＣＢ及び３９ＤＢとを含んでもよい。コントローラ４０は、休止する場合、ロボット１の状態に応じて、図１０に示す姿勢と図１１に示す姿勢とのうちの一方を選択してロボット１に実行させてもよい。
【0097】
図１２に示すように、図１１に示すロボット１は、先端リンク３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ及び３４Ｄにそれぞれ、従動ホイール３８ＡＡ、３８ＢＡ、３８ＣＡ及び３８ＤＡをさらに含んでもよい。図１２は、図１１の４足歩行ロボット１の別の一例を示す側面図である。走行装置９０は、胴体１０に格納されている。ロボット１を休止する場合、コントローラ４０は、ロボット１に図１１と同様に動作させる。従動ホイール３８ＡＡ、３８ＢＡ、３８ＣＡ及び３８ＤＡは、第２ホイールの一例である。
【0098】
限定されないが、本実施の形態では、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄの状態は、図１１に示す３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄの状態に類似する。先端リンク３４Ａ及び３４Ｂの従動ホイール３８ＡＡ及び３８ＢＡがそれぞれ、基部関節３１Ａ及び３１Ｂの下方向Ｄｄ又は基部関節３１Ａ及び３１Ｂよりも後方向Ｄｂに位置することが、ロボット１を安定化するために好ましい。先端リンク３４Ｃ及び３４Ｄの従動ホイール３８ＣＡ及び３８ＤＡがそれぞれ、基部関節３１Ｃ及び３１Ｄの下方向Ｄｄ又は基部関節３１Ｃ及び３１Ｄよりも前方向Ｄｆに位置することが、ロボット１を安定化するために好ましい。しかしながら、従動ホイール３８ＡＡ及び３８ＢＡがそれぞれ、基部関節３１Ａ及び３１Ｂよりも前方向Ｄｆに位置してもよく、従動ホイール３８ＣＡ及び３８ＤＡがそれぞれ、基部関節３１Ｃ及び３１Ｄよりも後方向Ｄｂに位置してもよい。いずれの場合も、従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ、３８Ｄ、３８ＡＡ、３８ＢＡ、３８ＣＡ及び３８ＤＡは、ロボット１を静止した状態で支持することができる。
【0099】
図１２に示すロボット１の全ての関節のアクチュエータの電源がＯＦＦにされた場合、中間関節３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ及び３２Ｄは屈曲動作をせず、従動ホイール３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ及び３８Ｄと従動ホイール３８ＡＡ、３８ＢＡ、３８ＣＡ及び３８ＤＡとが、ロボット１の支持面に接触しロボット１を支持する。そして、ロボット１の姿勢が図１２の姿勢に維持される。ロボット１は、電源がＯＦＦ状態であっても、従動ホイール３８Ａから３８Ｄ及び３８ＡＡから３８ＤＡが回動することで、人力で容易に移動され得る。例えば、コントローラ４０は、操作器５０又は遠隔操作器から休止の指令を受け取った場合、及び、ロボット１の異常を検出した場合等に、ロボット１を図１２に示す状態に動作させてもよい。
【0100】
ロボット１は、ストッパ３９ＡＡ、３９ＢＡ、３９ＣＡ及び３９ＤＡと、ストッパ３９ＡＢ、３９ＢＢ、３９ＣＢ及び３９ＤＢとを含んでもよい。コントローラ４０は、休止する場合、ロボット１の状態に応じて、図１０に示す姿勢と図１２に示す姿勢とのうちの一方を選択してロボット１に実行させてもよい。
【0101】
図１３は、実施の形態に係る４足歩行ロボット１のコントローラ４０の構成の一例を示すブロック図である。図１３に示すように、コントローラ４０は、コンピュータを含み、例えば、電子回路基板、電子制御ユニット、マイクロコンピュータ等であってもよい。コントローラ４０は、プロセッサＰ及びメモリＭを含む。プロセッサＰ及びメモリＭは、他の装置との指令、情報及びデータ等の送受信を行う。プロセッサＰ及びメモリＭは、種々の機器からの信号の入力及び制御対象への制御信号の出力を行う。
【0102】
例えば、メモリＭは、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の半導体メモリ、ＲＯＭ（Read-Only Memory）等の不揮発性の半導体メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。メモリＭは、プロセッサＰが実行するプログラム、及び種々のデータ等を記憶する。
【0103】
コントローラ４０の複数の機能の少なくとも一部の機能は、プロセッサＰ及びメモリＭの協働により実現されてもよい。プロセッサＰと、ＲＡＭ及びＲＯＭを含むメモリＭとは、コンピュータシステムを形成する。例えば、コンピュータシステムは、プロセッサＰがＲＡＭをワークエリアとして用いてＲＯＭに記録されたプログラムを実行することによって、上記機能を実現してもよい。
【0104】
コントローラ４０の機能の一部又は全部は、上記コンピュータシステムにより実現されてもよく、電子回路又は集積回路等の専用のハードウェア回路により実現されてもよく、上記コンピュータシステム及びハードウェア回路の組み合わせにより実現されてもよい。コントローラ４０は、単一のコンピュータによる集中制御により処理を実行してもよく、複数のコンピュータの協働による分散制御により処理を実行してもよい。
【0105】
以下に限定するわけでないが、例えば、プロセッサＰは、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic s Processing Unit）、マイクロプロセッサ（microprocessor）、プロセッサコア（processor core）、マルチプロセッサ（multiprocessor）、ＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、及びリコンフィギュラブルプロセッサ等を含み得、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ及びＬＳＩ（Large Scale Integration）などの集積回路等に形成されたハードウェア回路である論理回路又は専用回路によって処理を実現してもよい。コントローラ４０の複数の機能は、個別に１チップ化された集積回路によって実現されてもよく、一部又は全てを含むように１チップ化された集積回路によって実現されてもよい。
【0106】
コントローラ４０は、センサ２２及び２４、操作器５０、二次電池モジュール６０、電源回路７０、通信器８０、脚部３０Ａのアクチュエータ３５Ａから３７Ａ、脚部３０Ｂのアクチュエータ３５Ｂから３７Ｂ、脚部３０Ｃのアクチュエータ３５Ｃから３７Ｃ、脚部３０Ｄのアクチュエータ３５Ｄから３７Ｄ、走行装置９０のアクチュエータ９２Ａ、９２Ｂ及び９４と接続される。
【0107】
ロボット１は、センサ２２を第１センサとして備え、センサ２４を第２センサとしてさらに備える。第２センサ２４は、胴体１０内に配置される。第２センサ２４は、胴体１０の動きを検出する。限定されないが、本実施の形態では、第２センサ２４は、ジャイロセンサを含み、胴体１０の角速度を検出する。例えば、第２センサ２４は、直交する３軸周りの角速度を検出する。第２センサ２４は、加速度センサをさらに含み、胴体１０の加速度を検出してもよい。例えば、第２センサ２４は、直交する３軸方向の加速度を検出してもよい。このような第２センサ２４は、慣性計測装置を含んでもよい。第２センサ２４は、検出結果を示す信号をコントローラ４０に出力する。
【0108】
コントローラ４０は、第１センサ２２から検出結果を示す信号を受け取り処理する。第１センサ２２が３次元カメラを含む場合、コントローラ４０は、第１センサ２２から受け取る画像を処理して、当該画像に含まれる被写体と、当該被写体とセンサ２２との距離とを検出してもよい。さらに、コントローラ４０は、当該被写体の３次元位置を検出してもよい。第１センサ２２が、上記画像処理を行う処理回路等を含んでもよい。コントローラ４０は、処理結果を、操作器５０及び遠隔操作器Ｔの一方又は両方に出力してもよく、ロボット１の制御等の自己が実行する処理に使用してもよい。
【0109】
コントローラ４０は、第２センサ２４から検出結果を示す信号を受け取り処理する。コントローラ４０は、第２センサ２４から受け取る信号を処理して、胴体１０の角速度及び加速度を検出してもよい。第２センサ２４が、角速度及び加速度の検出処理を行う処理回路等を含んでもよい。コントローラ４０は、検出結果を、ロボット１の姿勢制御等の自己が実行する処理に使用してもよい。
【0110】
コントローラ４０は、通信器８０を介して遠隔操作器Ｔと通信する。コントローラ４０は、遠隔操作器Ｔから受信する信号を処理して、当該信号に含まれる指令を実行する。コントローラ４０は、当該信号に含まれる情報及びデータを、メモリＭ等に格納する、及び、自己が実行する処理に使用する。コントローラ４０は、種々の情報及びデータ等を遠隔操作器Ｔに送信する。
【0111】
コントローラ４０は、操作器５０から受け取る信号を処理して、当該信号に含まれる指令を実行する。コントローラ４０は、当該信号に含まれる情報及びデータを、メモリＭ等に格納する、及び、自己が実行する処理に使用する。コントローラ４０は、種々の情報及びデータ等を操作器５０に出力する。
【0112】
コントローラ４０は、遠隔操作器Ｔ及び操作器５０から、ロボット１の種々の設定、自動運転モードでの実行タスクの設定、移動目的地の設定、動作モードの選択、歩行モードの選択、手動運転モードでの操作方法の選択、手動運転モードでのマニュアル操作、乗降時のロボット１の姿勢の選択、及び、休止時のロボット１の姿勢の選択等を示す信号を受け取り得る。
【0113】
コントローラ４０は、電源回路７０のうちの第１電源回路７０ａを介して、外部電源ＥＰと接続される。コントローラ４０は、第１電源回路７０ａを制御することで、二次電池モジュール６０への外部電源ＥＰの電力の充電を制御する。
【0114】
コントローラ４０は、電源回路７０のうちの第２電源回路７０ｂを介して、脚部３０Ａから３０Ｄのアクチュエータ３５Ａから３７Ａ、３５Ｂから３７Ｂ、及び３５Ｄから３７Ｄと接続される。コントローラ４０は、アクチュエータ３５Ａから３７Ａ、３５Ｂから３７Ｂ、及び３５Ｄから３７Ｄへの電流の指令値を第２電源回路７０ｂに出力し、第２電源回路７０ｂは、当該指令値に従った電流を、二次電池モジュール６０からアクチュエータ３５Ａから３７Ａ、３５Ｂから３７Ｂ、及び３５Ｄから３７Ｄに供給する。コントローラ４０は、第２電源回路７０ｂを介して、アクチュエータ３５Ａから３７Ａ、３５Ｂから３７Ｂ、及び３５Ｄから３７Ｄの回転センサＥの検出結果及び当該アクチュエータの電流値を取得して、電流の指令値を決定する際のフィードバック情報として使用する。つまり、コントローラ４０は、アクチュエータ３５Ａから３７Ａ、３５Ｂから３７Ｂ、及び３５Ｄから３７ＤのサーボモータＳＭをサーボ制御する。
【0115】
コントローラ４０は、電源回路７０のうちの第３電源回路７０ｃを介して、走行装置９０のアクチュエータ９２Ａ、９２Ｂ及び９４と接続される。コントローラ４０は、アクチュエータ９２Ａ、９２Ｂ及び９４への電流の指令値を第３電源回路７０ｃに出力し、第３電源回路７０ｃは、当該指令値に従った電流を、二次電池モジュール６０からアクチュエータ９２Ａ、９２Ｂ及び９４に供給する。コントローラ４０は、第３電源回路７０ｃを介して、アクチュエータ９２Ａ、９２Ｂ及び９４の回転センサＥの検出結果及び当該アクチュエータの電流値を取得して、電流の指令値を決定する際にフィードバック情報として使用する。つまり、コントローラ４０は、アクチュエータ９２Ａ、９２Ｂ及び９４のサーボモータＳＭをサーボ制御する。
【0116】
コントローラ４０は、自動運転モードでは、操作器５０又は遠隔操作器Ｔから受け取る実行タスク及び移動目的地等を含む指令に従って、自動運転用のプログラムを実行する。例えば、自動運転用のプログラムは、ロボット１が実行すべき脚部３０Ａから３０Ｄの位置及び速度等の情報を含む制御データを含む。制御データは、ロボット１が実行すべきロボット１の位置、移動方向及び速度等の情報を含んでもよい。制御データは、教示作業を通じて設定される教示データであってもよい。
【0117】
４足歩行モードでは、コントローラ４０は、制御データ、並びに、センサ２２及び２４の検出信号の処理結果等を用いて、脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出する。コントローラ４０は、脚部３０Ａから３０Ｄを目標位置及び目標速度等にするように、アクチュエータ３５Ａから３７Ａ、３５Ｂから３７Ｂ、及び３５Ｄから３７Ｄへの電流の指令値を決定する。
【0118】
例えば、コントローラ４０は、第１センサ２２に関する処理結果を上記算出に反映することで、ロボット１の周囲の地表面の状態及び物体の位置等に対応した目標位置及び目標速度等を算出する。これにより、コントローラ４０は、脚部３０Ａから３０Ｄの動かし方の変更、移動軌跡の変更、減速及び停止等を、脚部３０Ａから３０Ｄに実行させることできる。例えば、コントローラ４０は、第２センサ２４に関する処理結果を上記算出に反映することで、胴体１０の動き及び姿勢等に対応してロボット１のバランスをとるような目標位置及び目標速度等を算出する。
【0119】
車輪走行モードでは、コントローラ４０は、制御データ等を用いてロボット１の目標位置及び目標速度等を算出する。コントローラ４０は、ロボット１の目標位置及び目標速度等に基づき、アクチュエータ９２Ａ及び９２Ｂへの電流の指令値を決定する。
【0120】
コントローラ４０は、上記算出に、センサ２２及び２４の検出信号の処理結果を用いてもよい。例えば、コントローラ４０は、第１センサ２２に関する処理結果を用いることで、ロボット１の周囲の地表面の状態及び物体の位置等に対応した脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出してもよい。これにより、コントローラ４０は、地表面の状態に対応して、従動ホイール３８Ａから３８Ｄと走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂとの水平方向及び鉛直方向の位置関係を変更するように、脚部３０Ａから３０Ｄを動作させてもよい。例えば、水平方向の位置関係の変更により、ロボット１のバランスが調整され得る。鉛直方向の位置関係の変更により、脚部３０Ａから３０Ｄがサスペンションとして機能し、振動及び衝撃を軽減できる。コントローラ４０は、周囲の物体の位置に対応して、ロボット１の走行方向の変更、減速及び停止等をするように、ロボット１の目標位置及び目標速度等を算出してもよい。
【0121】
例えば、コントローラ４０は、第２センサ２４に関する処理結果を用いることで、胴体１０の動き及び姿勢等に対応してロボット１のバランスをとるように、脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出してもよい。これにより、コントローラ４０は、胴体１０の動き及び姿勢等に対応して、従動ホイール３８Ａから３８Ｄと走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂとの水平方向及び鉛直方向の位置関係を変更するように、脚部３０Ａから３０Ｄを動作させてもよい。
【0122】
コントローラ４０は、手動運転モードでは、手動運転用のプログラムを実行する。コントローラ４０は、操作器５０又は遠隔操作器Ｔに入力されるマニュアル操作の内容を示す信号を、操作器５０又は遠隔操作器Ｔから受け取る。
【0123】
４足歩行モードでは、コントローラ４０は、手動運転用のプログラムに従ってマニュアル操作の内容を示す信号を処理することで、脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出する。コントローラ４０は、脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等に基づき、アクチュエータ３５Ａから３７Ａ、３５Ｂから３７Ｂ、及び３５Ｄから３７Ｄへの電流の指令値を決定する。
【0124】
コントローラ４０は、脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等の算出に、センサ２２及び２４の検出信号の処理結果を用いてもよい。例えば、コントローラ４０は、第１センサ２２に関する処理結果を用いることで、ロボット１の周囲の地表面の状態に対応した目標位置及び目標速度等を算出してもよい。コントローラ４０は、ロボット１の周囲の物体の位置に対応して衝突及び接触等を回避するために、脚部３０Ａから３０Ｄの動作を停止又は減速してもよい。例えば、コントローラ４０は、第２センサ２４の検出信号の処理結果を用いることで、胴体１０の動き及び姿勢等に対応してロボット１のバランスをとるように、目標位置及び目標速度等を算出してもよい。これにより、マニュアル操作による指令が、ロボット１の前進、後進、左旋回、右旋回及び進行速度等を示す単純な指令であっても、コントローラ４０は、ロボット１の周囲の状況及びロボット１のバランスに対応してロボット１に動作させることができる。
【0125】
車輪走行モードでは、コントローラ４０は、手動運転用のプログラムに従ってマニュアル操作の内容を示す信号を処理することで、ロボット１の目標位置及び目標速度等を算出する。コントローラ４０は、ロボット１の目標位置及び目標速度等に基づき、アクチュエータ９２Ａ及び９２Ｂへの電流の指令値を決定する。
【0126】
コントローラ４０は、上記算出に、センサ２２及び２４の検出信号の処理結果を用いてもよい。例えば、コントローラ４０は、第１センサ２２に関する処理結果を用いることで、ロボット１の周囲の地表面の状態に対応して、従動ホイール３８Ａから３８Ｄと走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂとの水平方向及び鉛直方向の位置関係を変更するように、脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出してもよい。例えば、水平方向の位置関係の変更により、ロボット１のバランスが調整され得る。鉛直方向の位置関係の変更により、脚部３０Ａから３０Ｄがサスペンションとして機能し、振動及び衝撃を軽減できる。コントローラ４０は、ロボット１の周囲の物体の位置に対応して衝突及び接触等を回避するために、ロボット１の走行を停止又は減速してもよい。コントローラ４０は、第２センサ２４に関する処理結果を用いることで、胴体１０の動き及び姿勢等に対応してロボット１のバランスをとるように、脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出してもよい。
【0127】
コントローラ４０は、自動運転モード及び手動運転モードの４足歩行モードにおいて、プログラム、第１センサ２２の検出結果、又は操作器５０若しくは遠隔操作器Ｔからの指令に対応して、図８に示すように、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄと走行装置９０とを併用してもよい。コントローラ４０は、センサ２２及び２４に関する処理結果を用いて、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄとバランスをとるように、走行装置９０の走行ホイール９１Ａ及び９１Ｂの目標位置及び目標速度等を算出してもよい。
【0128】
コントローラ４０は、自動運転モード及び手動運転モードの車輪走行モードにおいて、プログラム、第１センサ２２の検出結果、又は操作器５０若しくは遠隔操作器Ｔからの指令に対応して、図８に示すように、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄと走行装置９０とを併用してもよい。コントローラ４０は、センサ２２及び２４に関する処理結果を用いて、走行装置９０とバランスをとるように、脚部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ及び３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出してもよい。
【0129】
コントローラ４０は、いずれのモードにおいても、プログラム、又は操作器５０若しくは遠隔操作器Ｔからの指令に対応して、図９に示すように、人間がロボット１に乗降するときに胴体１０を昇降するための、脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出してもよい。
【0130】
コントローラ４０は、いずれのモードにおいても、プログラム、又は操作器５０若しくは遠隔操作器Ｔからの指令に対応して、ロボット１を休止するための脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出してもよい。例えば、走行装置９０が胴体１０から突出している場合、コントローラ４０は、胴体１０に格納するための走行装置９０の目標位置及び目標速度等を算出してもよい。コントローラ４０は、センサ２２及び２４に関する処理結果に基づき、図１０に示すロボット１の状態と、図１１又は図１２に示すロボット１の状態とから、休止に用いる状態を決定してもよい。コントローラ４０は、決定したロボット１の状態に対応する脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出してもよい。
【0131】
限定されないが、本実施の形態では、コントローラ４０は、４足歩行モードと車輪走行モードとの間の歩行モードの切り替え動作を、自律的に実行する。自動運転モードでは、コントローラ４０は、制御データに含まれる歩行モードの指令に従って、歩行モードを決定してもよい。コントローラ４０は、第１センサ２２の検出結果に基づく地表面の状態に応じて、歩行モードを決定してもよい。コントローラ４０は、歩行モードを切り替えるとき、制御データに含まれる切り替え動作に関する脚部３０Ａから３０Ｄの位置及び速度等の情報と、第２センサ２４の検出信号の処理結果等とに基づき、脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出してもよい。
【0132】
手動運転モードでは、コントローラ４０は、歩行モードを指定する信号を操作器５０又は遠隔操作器Ｔから受け取る。コントローラ４０は、歩行モードを切り替えるとき、切り替え動作に関する脚部３０Ａから３０Ｄの位置及び速度等の情報を手動運転用のプログラムから取得するが、自動運転プログラムの制御データから取得してもよい。コントローラ４０は、上記情報と、第２センサ２４の検出信号の処理結果等とに基づき、脚部３０Ａから３０Ｄの目標位置及び目標速度等を算出してもよい。
【0133】
コントローラ４０は、自動運転モードの４足歩行モードでは、図６に示すようなロボット１にタスクを自律的に実行させるために、自動運転用のプログラムに従って、センサ２２及び２４の検出結果を制御に反映させつつ、脚部３０Ａから３０Ｄの動作を制御する。コントローラ４０は、プログラム、第１センサ２２の検出結果、又は操作器５０若しくは遠隔操作器Ｔから指令に対応して、ロボット１の状態を４足歩行モードから車輪走行モードに変更し得る。
【0134】
コントローラ４０は、自動運転モードの車輪走行モードでは、図７に示すようなロボット１にタスクを自律的に実行させるために、自動運転用のプログラムに従って、走行装置９０の動作を制御する。コントローラ４０は、センサ２２及び２４の検出結果に対応して、走行装置９０及び脚部３０Ａから３０Ｄの動作を制御し得る。コントローラ４０は、プログラム、第１センサ２２の検出結果、又は操作器５０若しくは遠隔操作器Ｔからの指令に対応して、ロボット１の状態を車輪走行モードから４足歩行モードに変更し得る。
【0135】
コントローラ４０は、手動運転モードの４足歩行モードでは、図６に示すようなロボット１に、操作器５０又は遠隔操作器Ｔのマニュアル操作に従った歩行を実行させるように、脚部３０Ａから３０Ｄの動作を制御する。コントローラ４０は、センサ２２及び２４の検出結果に対応して、脚部３０Ａから３０Ｄの動作を制御し得る。コントローラ４０は、第１センサ２２の検出結果又は操作器５０若しくは遠隔操作器Ｔからの指令に対応して、ロボット１の状態を４足歩行モードから車輪走行モードに変更し得る。
【0136】
コントローラ４０は、手動運転モードの車輪走行モードでは、図７に示すようなロボット１に、操作器５０又は遠隔操作器Ｔのマニュアル操作に従った走行を実行させるように、走行装置９０の動作を制御する。コントローラ４０は、センサ２２及び２４の検出結果に対応して、走行装置９０及び脚部３０Ａから３０Ｄの動作を制御し得る。コントローラ４０は、第１センサ２２の検出結果又は操作器５０若しくは遠隔操作器Ｔからの指令に対応して、ロボット１の状態を車輪走行モードから４足歩行モードに変更し得る。
【0137】
そして、いずれのモードにおいても、コントローラ４０は、ロボット１に騎乗するユーザによって操作される操作器５０からの指令、及び、ロボット１から離れたユーザによって操作される遠隔操作器Ｔからの指令のいずれの指令にも従って、ロボット１を制御することができる。
【0138】
（その他の実施の形態）
以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されない。すなわち、本開示の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。例えば、各種変形を実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されない。すなわち、本開示の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。例えば、各種変形を実施の形態に施したもの、及び、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
【0139】
例えば、実施の形態に係るロボット１において、脚部３０Ａ及び３０Ｂが、前方向Ｄｆに偏った位置で胴体１０と接続され、脚部３０Ｃ及び３０Ｄが、後方向Ｄｂに偏った位置で胴体１０と接続されるが、これに限定されない。脚部３０Ａから３０Ｄと胴体１０との接続位置の配置は、いかなる配置であってもよい。
【0140】
実施の形態に係るロボット１において、脚部３０Ａから３０Ｄの基部関節３１Ａから３１Ｄは、中間リンク３３Ａから３３Ｄが下方向Ｄｄに延びるとき、胴体１０に対してピッチング方向とローリング方向との２つの軸周りに屈曲するように構成されるが、これに限定されない。例えば、基部関節３１Ａから３１Ｄは、中間リンク３３Ａから３３Ｄが下方向Ｄｄに延びるとき、胴体１０に対して、ピッチング方向とヨーイング方向との２つの軸周り、又は、ローリング方向とヨーイング方向との２つの軸周りに屈曲するように構成されてもよい。基部関節３１Ａから３１Ｄは、胴体１０に対して他の２つの軸周りに屈曲するように構成されてよい。さらに、基部関節３１Ａから３１Ｄは、胴体１０に対して３つ以上の軸周りに屈曲するように構成されてよい。
【0141】
実施の形態に係るロボット１において、脚部３０Ａから３０Ｄの中間関節３２Ａから３２Ｄは、脚部３０Ａから３０Ｄが下方向Ｄｄに延びるとき、胴体１０に対してピッチング方向に屈曲するように構成されるが、これに限定されない。例えば、中間関節３２Ａから３２Ｄは、脚部３０Ａから３０Ｄが下方向Ｄｄに延びるとき、胴体１０に対して、ヨーイング方向、ローリング方向又は他の方向に屈曲するように構成されてもよい。中間関節３２Ａから３２Ｄは、２つ以上の軸周りに屈曲するように構成されてよい。１つの脚部が２つ以上の中間関節を含む場合、中間関節の屈曲方向は互いに同じであっても異なっていてもよい。
【0142】
実施の形態に係るロボット１において、脚部３０Ａから３０Ｄの関節及び走行装置９０のアクチュエータは、サーボモータＳＭを駆動源として含み、サーボモータＳＭは、回転式の電気モータであるが、アクチュエータの駆動源は、回転式の電気モータに限定されない。例えば、アクチュエータは、回転式の電気モータ、直動式の電気モータ、回転式の液圧若しくはガス圧モータ、直動式の液圧若しくはガス圧モータ、又は、これらの２つ以上の組み合わせを駆動源とし含んでもよい。上記の種々のモータは、サーボモータであってもなくてもよい。
【0143】
実施の形態に係るロボット１は、胴体１０に固定されたフットレスト１２を備えるが、これに限定されない。フットレスト１２は、胴体１０に対して位置を変えることができるように構成されてもよい。例えば、フットレスト１２は、胴体１０に対して、上下方向、前後方向、又は、これらを組み合わせた方向に移動可能であってもよい。これにより、フットレスト１２は、ロボット１に乗る人の体格に合わせて移動され、当該人の脚への負荷を軽減できる。
【0144】
実施の形態に係るロボット１は、人を乗せる座部１１を備えるが、さらに、物を積載するように構成されてもよい。例えば、ロボット１は、座部１１、胴体１０及び首部２０のうちの１つ以上に、物を載せるキャリア、物を吊るす吊り具、及び、物を収容するボックスの取り付け具等を備えてもよい。
【0145】
実施の形態に係るロボット１は、首部２０を備えるが、首部２０を備えなくてもよい。この場合、ハンドル２３は、胴体１０に配置されてもよい。ハンドル２３は、座部１１に着座した状態の人間が掴むことができる位置に配置されればよく、ロボット１が首部２０を備える場合でも、首部２０以外のロボット１の構成要素に配置されてもよい。
【0146】
実施の形態に係るロボット１の外観は、四肢哺乳動物を模した外観に限定されない。例えば、脚部３０Ａから３０Ｄを含まないロボット１の外観は、いかなる外観であってもよい。例えば、脚部３０Ａから３０Ｄを含まないロボット１の外観は、モータサイクル、自転車、３つ以上の車輪を備える自動車、船舶及び航空機等の様々な乗り物を模した外観であってもよい。
【0147】
実施の形態に係るロボット１は、二次電池モジュール６０を電力源とするが、これに限定されない。例えば、ロボット１は、商用電源等の外部電源を電力源としてもよい。この場合、ロボット１は、外部電源と有線又は接触を介して電気的に接続され、外部電源から電力供給を受けつつ稼働してもよい。
【0148】
本開示の技術の各態様例は、以下のように挙げられる。本開示の一態様に係る４足歩行ロボットは、人が跨って着座する座部を含む本体と、前記座部に着座した状態の人が掴むハンドルと、前記本体に連結され且つ屈曲動作する４つの脚部であって、２つ以上の関節をそれぞれが含む４つの脚部と、複数の前記関節を駆動する複数のアクチュエータと、前記ハンドルに配置され、前記４足歩行ロボットの操作に関する指令の入力を受け付ける操作器と、前記操作器から受け取る指令に従って前記複数のアクチュエータを制御するコントローラとを備える。
【0149】
上記態様によると、４足歩行ロボットの本体は、人が本体に跨って座部に着座した状態でハンドルの操作器を操作できるような形状及び寸法を有する。これにより、本体はコンパクトな構造を有する。脚部は、２つ以上の関節を含むため、様々な姿勢をとることができる。これにより、４足歩行ロボットは、本体を上下方向に移動することで、４足歩行ロボットへの人の乗り降りを容易にできる。さらに、４足歩行ロボットは、様々な地形の地表面上を歩行することができる。よって、日常的な用途で使用可能であるコンパクトな４足歩行ロボットが提供される。
【0150】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記本体は、前記本体における第１側方向であり且つ前記座部の下方向である位置で、前記座部に着座した状態の人の脚を受け入れるようにくぼむ第１凹部と、前記本体における第２側方向であり且つ前記座部の下方向である位置で、前記座部に着座した状態の人の脚を受け入れるようにくぼむ第２凹部とを含み、前記本体における第１側方向及び第２側方向は、互いに反対方向であり、前記本体における前後方向及び上下方向と交差する方向であってもよい。
【0151】
上記態様によると、座部に着座した状態の人は、第１凹部及び第２凹部内の両脚で本体を容易に挟んで身体を支持することができる。座部に着座した状態の人の脚は、第１凹部及び第２凹部の前後の本体の部分によって、前後方向へスライドしないように保持され得る。よって、４足歩行ロボットは、安定した状態で人を乗せることができる。
【0152】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記座部は、人が跨って着座する座面と、前記本体における前記座面の後方向の位置で前記座面よりも前記本体における上方向に高くなった第１部分とを含んでもよい。上記態様によると、第１部分は、座面に着座した状態の人を後方から支持する。第１部分は、座面上で人が安定して着座するのに必要な身体の負担を軽減できる。
【0153】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記本体は、前記本体における前記座部の前方向の位置で前記座部よりも前記本体における上方向に高くなった第２部分を含んでもよい。上記態様によると、第２部分は、座面に着座した状態の人を前方から支持する。座面に着座した状態の人は、身体を第２部分上へもたせかけることで、身体への負荷を軽減できる。第２部分は、座面上で人が着座するのに必要な身体の負担を軽減できる。
【0154】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記第２部分は、前記本体における前記座部の下方向に位置する第３部分よりも、前記本体における第１側方向及び第２側方向に張り出し、前記本体における第１側方向及び第２側方向は、互いに反対方向であり、前記本体における前後方向及び上下方向と交差する方向であってもよい。上記態様によると、座部に着座した状態の人は、第１凹部及び第２凹部から第２部分にわたって、膝を側方向に開いた状態で両脚により本体を挟むことができる。第２部分は、両脚で本体を挟んでいるときの人の身体への負荷を軽減できる。
【0155】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記ハンドルは、前記座部に着座した状態の人が掴むバーを含み、前記操作器は、前記バーに配置されるジョイスティック及びキーのいずれか又は両方を含んでもよい。上記態様によると、座部に着座した状態の人は、バーを掴んだ状態の手で操作器を操作することができる。人は、腕で支持することで身体を安定させつつ操作器を操作することができる。
【0156】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットは、前記本体から垂下した状態で配置され、前記座部に着座した状態の人が足を載せるフットレストをさらに備えてもよい。上記態様によると、人は、足を本体よりも下方向の位置で支持された状態で、座部に着座することができる。これにより、人の脚の膝での屈曲角度が大きくなる。フットレストは、脚への負荷を軽減できる。
【0157】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットは、前記４足歩行ロボットの周囲を走査するセンサをさらに備え、前記コントローラは、前記センサから受け取る信号を処理して、前記４足歩行ロボットの周囲の物体及び前記物体の位置のいずれか又は両方を検出するように構成されてもよい。上記態様によると、コントローラは、周囲の物体の情報及び周囲の物体の位置の情報を、４足歩行ロボットの制御、及び、４足歩行ロボットの操作者への情報提供に使用することができる。
【0158】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記センサはカメラを含み、前記コントローラは、前記カメラから受け取る画像信号を処理して、前記４足歩行ロボットの周囲の物体及び前記物体の位置のいずれか又は両方を検出するように構成されてもよい。
【0159】
上記態様によると、コントローラは、周囲の物体の情報及び周囲の物体の位置の情報として、カメラの画像に写し出される様々な被写体の情報及び当該被写体の位置の情報を検出する。被写体の情報及び被写体の位置の情報は、画像を処理して得られるため、様々な情報を含むことができる。コントローラは、被写体の情報及び被写体の位置の情報を使用することで、４足歩行ロボットの正確な制御、及び、４足歩行ロボットの操作者への正確な情報提供を行うことができる。
【0160】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記コントローラは、前記４足歩行ロボットに実行させるタスクの指令を受け付け、前記センサから受け取る信号の処理結果に基づき、前記タスクを実行する所定のプログラムに従って、前記４足歩行ロボットに自走させるように前記複数のアクチュエータを制御してもよい。上記態様によると、コントローラは、センサから受け取る信号の処理結果に応じて、４足歩行ロボットにタスクを自律的に実行させる。例えば、コントローラは、周囲の物体の情報及び周囲の物体の位置の情報に応じた動作を実行させることで、４足歩行ロボットにタスクを確実に実行させることができる。
【0161】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記コントローラは、前記４足歩行ロボットの操作に関する指令の入力を受け付ける無線操作器と、無線通信を介して通信するように構成され、前記コントローラは、前記無線操作器から受け取る指令に従って前記複数のアクチュエータの動作を制御し、前記センサから受け取る信号の処理結果を前記無線操作器に送信してもよい。上記態様によると、コントローラは、無線操作器による遠隔操作を受け付け、遠隔操作に従って４足歩行ロボットを制御することができる。コントローラは、センサから受け取る信号の処理結果を無線操作器に送信することで、操作者の操作を容易にする。
【0162】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記４つの脚部それぞれは、前記本体に連結される基部関節と、前記基部関節と前記脚部の先端との間に配置される１つ以上の中間関節とを含み、前記基部関節は、２つ以上の自由度で動作し、前記中間関節は、１つ以上の自由度で動作してもよい。上記態様によると、脚部は多様な動きをすることができる。４足歩行ロボットは、様々な歩行形態で歩行することでき、傾斜、段差及び凹凸等を含む様々な状態の地表面を歩行することができる。
【0163】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記４つの脚部それぞれの前記基部関節は、前記本体における上下方向に延びる第１軸と交差する方向に延びる第２軸を中心に屈曲する第１屈曲部分と、前記第１軸及び前記第２軸と交差する方向に延びる第３軸を中心に屈曲する第２屈曲部分とを含み、前記４つの脚部それぞれの１つ以上の前記中間関節は、当該脚部における前記中間関節の両側の部分がなす角度を変えるように屈曲する第３屈曲部分を含んでもよい。上記態様によると、脚部は、四肢哺乳動物及び人の脚に近い動きをすることができる。
【0164】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットは、前記４つの脚部それぞれにおいて、前記本体に連結される前記関節と前記脚部の先端との間の１つ以上の前記関節に、回動可能な第１ホイールを備え、前記第１ホイールは、前記関節が動作することで前記４足歩行ロボットを支持する支持面に接触して前記４足歩行ロボットを支持するように、配置されてもよい。
【0165】
上記態様によると、４足歩行ロボットは、第１ホイールを支持面に接触させた状態で、脚部で歩行することなく移動することができる。例えば、コントローラは、支持面の状態に応じて、脚部での歩行と、ホイールでの移動とを選択して、４足歩行ロボットに移動させることができる。
【0166】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記第１ホイールは、前記支持面に接触している状態で、前記関節によって動作される前記脚部と共に移動することで、前記第１ホイールの進行方向を変えるように配置されてもよい。上記態様によると、４足歩行ロボットは、関節を動作させて脚部を動かすことで、進行方向を変えることができる。４足歩行ロボットの進行方向を変えるための構造が簡易になる。
【0167】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記４つの脚部それぞれは、１つ以上の前記関節の動作を制止するストッパをさらに含み、前記コントローラは、所定ケースでは、前記ストッパが１つ以上の前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態に、前記４つの脚部を動作させるように、前記複数のアクチュエータを制御し、前記所定ケースは、前記４足歩行ロボットが休止するケースと、前記４足歩行ロボットへ人が乗り降りするケースとの一方又は両方を含んでもよい。
【0168】
上記態様によると、所定ケースでは、４つの脚部それぞれは、ストッパによって関節の動作が制止された状態で４足歩行ロボットを支持する。駆動力を発生しないアクチュエータがＯＦＦの状態でも、４つの脚部の関節は、４足歩行ロボットの重量によって屈曲が進行しないようにストッパによって支持される。４足歩行ロボットは、アクチュエータがＯＦＦの状態でも、第１ホイールを支持面に接触させた姿勢を維持することができる。アクチュエータがＯＦＦの状態において、第１ホイールを用いた４足歩行ロボット移動も、４足歩行ロボットへの人が乗り降りも可能である。
【0169】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記４つの脚部それぞれは、前記ストッパとして、前記本体に連結される前記関節の動作を制止する第１ストッパを含み、前記コントローラは、前記所定ケースでは、前記第１ストッパが前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態に、前記４つの脚部を動作させるように前記複数のアクチュエータを制御してもよい。
【0170】
上記態様によると、所定ケースでは、第１ストッパは、本体に連結される関節の動作を制止する。４足歩行ロボットは、アクチュエータがＯＦＦの状態でも、４つの脚部の基部が第１ストッパによって所定の状態に制止された姿勢を維持することができる。
【0171】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記４つの脚部それぞれは、前記ストッパとして、前記第１ホイールが配置される前記関節の動作を制止する第２ストッパを含み、前記コントローラは、前記所定ケースでは、前記第２ストッパが前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態に、前記４つの脚部を動作させるように、前記複数のアクチュエータを制御してもよい。
【0172】
上記態様によると、所定ケースでは、第２ストッパは、第１ホイールが配置される関節の動作を制止する。４足歩行ロボットは、アクチュエータがＯＦＦの状態でも、４つの脚部における第１ホイールの周辺部分が第２ストッパによって所定の状態に制止された姿勢を、維持することができる。
【0173】
本開示の一態様に係る４足歩行ロボットにおいて、前記４つの脚部それぞれは、前記第１ホイールが配置される前記関節と前記脚部の先端との間に、回動可能な第２ホイールをさらに含み、前記第２ホイールは、前記第２ストッパが前記関節の動作を制止し且つ前記第１ホイールが前記支持面に接触する状態において、前記支持面に接触するように配置されてもよい。
【0174】
上記態様によると、所定ケースでは、第２ストッパが第１ホイールが配置される関節の動作を制止し、第１ホイール及び第２ホイールが支持面に接触する。所定ケースでの４足歩行ロボットが安定化する。
【0175】
本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成又はプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ、従来の回路、及び／又は、それらの組み合わせ、を含む回路又は処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路又は回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、又は手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、又は、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラム又は構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、又はユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェア及び／又はプロセッサの構成に使用される。
【0176】
上記で用いた序数、数量等の数字は、全て本開示の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本開示は例示された数字に制限されない。構成要素間の接続関係は、本開示の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本開示の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。
【0177】
本開示は、その本質的な特徴の精神から逸脱することなく、様々なかたちで実施され得るように、本開示の範囲は、明細書の記載よりも添付の請求項によって定義されるため、例示的な実施の形態及び変形例は、例示的なものであって限定的なものではない。請求項及びその範囲内にあるすべての変更、又は、請求項及びその範囲の均等物は、請求項によって包含されることが意図されている。
【符号の説明】
【0178】
１ ４足歩行ロボット
１０ 胴体（本体）
１０ａ，１０ｂ 凹部
１０ｃ 第１胴体部分（第２部分）
１０ｅ 第３胴体部分（第３部分）
１１ 座部
１１Ａａ 座面
１１Ｂ 第１部分
１２ フットレスト
２２ 第１センサ
２３ ハンドル
２３ａ バー
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 脚部
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ 基部関節
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ 中間関節
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ アクチュエータ
３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ 従動ホイール（第１ホイール）
３８ＡＡ，３８ＢＡ，３８ＣＡ，３８ＤＡ 従動ホイール（第２ホイール）
３９ＡＡ，３９ＡＢ，３９ＢＡ，３９ＢＢ，３９ＣＡ，３９ＣＢ，３９ＤＡ，３９ＤＢ ストッパ
４０ コントローラ
５０ 操作器
Ｔ 遠隔操作器（無線操作器）
１０ 胴体（本体）
１０ａ，１０ｂ 凹部
１０ｃ 第１胴体部分（第２部分）
１０ｅ 第３胴体部分（第３部分）
１１ 座部
１１Ａａ 座面
１１Ｂ 第１部分
１２ フットレスト
２２ 第１センサ
２３ ハンドル
２３ａ バー
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 脚部
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ 基部関節
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ 中間関節
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，３６Ｄ，３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ，３７Ｄ アクチュエータ
３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ 従動ホイール（第１ホイール）
３８ＡＡ，３８ＢＡ，３８ＣＡ，３８ＤＡ 従動ホイール（第２ホイール）
３９ＡＡ，３９ＡＢ，３９ＢＡ，３９ＢＢ，３９ＣＡ，３９ＣＢ，３９ＤＡ，３９ＤＢ ストッパ
４０ コントローラ
５０ 操作器
Ｔ 遠隔操作器（無線操作器）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】