特開 2024-112714 ロボットおよびその推進方法

(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】P2024112714

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】ロボットおよびその推進方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 5/00 20060101AFI20240814BHJP

   B64D 27/40 20240101ALI20240814BHJP

   B64U 50/10 20230101ALI20240814BHJP

   B64C 3/38 20060101ALI20240814BHJP

   B64U 30/12 20230101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

B25J5/00 F

B25J5/00 E

B64D27/26

B64U50/10

B64C3/38

B64U30/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017952

(22)【出願日】2023-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】北川 丈晴

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707BS27

3C707CS08

3C707CX01

3C707HS09

3C707HS20

3C707KS20

3C707LV15

3C707MT13

3C707WA03

3C707WA13

3C707WA26

(57)【要約】

【課題】 ロボットを歩行の体勢で推進装置により移動する場合に比べて、推進装置による移動に係るエネルギーの単位容量当たりの移動距離を長くする。
【解決手段】 胴体部に肩関節アクチュエータを介して接続されている腕部と、前記胴体部に股関節アクチュエータを介して接続されている脚部とを備えた歩行可能なロボットであって、当該ロボットは、ロボットに推力を与える複数の推進装置を備える。複数の推進装置のうちの少なくとも一つの推進装置は可動装置によって胴体部に可動可能に装着される。また、ロボットは、制御装置を備える。制御装置は、推進装置を用いて移動している推進時には、可動装置を制御することにより胴体部に装着されている推進装置の姿勢を歩行時から可変する姿勢制御を行う。制御装置は、股関節アクチュエータを制御することにより推進時における脚部の伸長方向が前進方向とは逆向きとなるように脚部の向きの制御を行う。
【選択図】 図１７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

胴体部に肩関節アクチュエータを介して接続されている腕部と、前記胴体部に股関節アクチュエータを介して接続されている脚部とを備えた歩行可能なロボットであって、
当該ロボットに装着され当該ロボットに推力を与える複数の推進装置と、
当該複数の推進装置のうちの少なくとも一つの推進装置を前記胴体部に可動可能に装着させる可動装置と、
前記肩関節アクチュエータと前記股関節アクチュエータと前記複数の推進装置と前記可動装置のそれぞれの動作を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記推進装置を用いて移動している推進時には、前記可動装置を制御することにより前記胴体部に装着されている前記推進装置の姿勢を歩行時から可変する姿勢制御を行い、また、前記股関節アクチュエータを制御することにより推進時における前記脚部の伸長方向が前進方向とは逆向きとなるように前記脚部の向きの制御を行う
ロボット。

【請求項2】

前記複数の推進装置は、前記可動装置を介して前記胴体部に装着されている推進装置と、前記脚部に組み込まれている推進装置とを含む
請求項１に記載のロボット。

【請求項3】

前記制御装置は、前記肩関節アクチュエータを制御することにより前記腕部に翼又は翅の動きを模した動きを実行させる
請求項１又は請求項２に記載のロボット。

【請求項4】

前記胴体部には、さらに、羽が接続されている
請求項１に記載のロボット。

【請求項5】

前記推進装置には、前進方向の向きを制御するスラスターが設けられている
請求項１に記載のロボット。

【請求項6】

前記脚部は３本以上、備えられ、当該脚部のそれぞれに推進装置が組み込まれている
請求項１に記載のロボット。

【請求項7】

胴体部に肩関節アクチュエータを介して接続されている腕部と、前記胴体部に股関節アクチュエータを介して接続されている脚部とを備えた歩行可能なロボットに、当該ロボットに装着され当該ロボットに推力を与える複数の推進装置と、当該複数の推進装置のうちの少なくとも一つの推進装置を前記胴体部に可動可能に装着させる可動装置と、前記肩関節アクチュエータと前記股関節アクチュエータと前記複数の推進装置と前記可動装置のそれぞれの動作を制御する制御装置とが備えられているロボットの前記制御装置によって、
前記推進装置を用いて移動している推進時には、前記可動装置を制御することにより前記胴体部に装着されている前記推進装置の姿勢を歩行時から可変する姿勢制御を行い、
また、前記股関節アクチュエータを制御することにより推進時における前記脚部の伸長方向が前進方向とは逆向きとなるように前記脚部の向きの制御を行う
ロボットの推進方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歩行ロボットに係る技術に関する。

【背景技術】

【0002】

歩行ロボットについての研究開発が進んでいる。例えば、特許文献１（特開２０１９－１５５５０５号公報）には、歩行ロボットの頂部に着脱自在に接続させた推進ユニットにより、歩行ロボットを吊り下げるような態様でもって移動させる技術が示されている。特許文献２（特開２００６－２９７５５４号公報）には、鉛直上向きに浮上させる推進機を用いることにより、歩行ロボットを浮上させて移動可能とした技術が示されている。このように、歩行だけでなく、推進機を用いて浮上させて移動させる歩行ロボットが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１５５５０５号公報

【特許文献2】特開２００６－２９７５５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような推進機を用いた飛行での移動が可能な歩行ロボットの用途として、人が到達することが難しい場所に飛行により移動して作業を行うというような用途が考えられる。しかしながら、そのような用途での歩行ロボットの活用可能な場所を次のような理由に因り広げにくいという問題がある。すなわち、歩行ロボットの機動性などを考慮すると、歩行ロボットに搭載することができる推進機の電力源（エネルギー源）であるバッテリーの大きさや重さ（換言すれば、蓄電容量）には制約が生じる。このバッテリーの蓄電容量の制約によって、歩行ロボットが飛行により移動可能な距離が限られてしまうこととなり、これにより、歩行ロボットが飛行により移動して作業を行う活用可能な場所の拡大が難しい。

【0005】

本発明は上述した課題を解決するために考え出された。すなわち、本発明の主な目的は、ロボットを歩行の体勢で推進装置により移動させる場合に比べて、ロボットを推進装置により移動させる場合における移動に係るエネルギーの単位容量当たりの移動距離を長くできる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係るロボットは、その一態様として、
胴体部に肩関節アクチュエータを介して接続されている腕部と、前記胴体部に股関節アクチュエータを介して接続されている脚部とを備えた歩行可能なロボットであって、
当該ロボットに装着され当該ロボットに推力を与える複数の推進装置と、
当該複数の推進装置のうちの少なくとも一つの推進装置を前記胴体部に可動可能に装着させる可動装置と、
前記肩関節アクチュエータと前記股関節アクチュエータと前記複数の推進装置と前記可動装置のそれぞれの動作を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、前記推進装置を用いて移動している推進時には、前記可動装置を制御することにより前記胴体部に装着されている前記推進装置の姿勢を歩行時から可変する姿勢制御を行い、また、前記股関節アクチュエータを制御することにより推進時における前記脚部の伸長方向が前進方向とは逆向きとなるように前記脚部の向きの制御を行う。

【0007】

また、本発明に係るロボットの推進方法は、その一態様として、
胴体部に肩関節アクチュエータを介して接続されている腕部と、前記胴体部に股関節アクチュエータを介して接続されている脚部とを備えた歩行可能なロボットに、当該ロボットに装着され当該ロボットに推力を与える複数の推進装置と、当該複数の推進装置のうちの少なくとも一つの推進装置を前記胴体部に可動可能に装着させる可動装置と、前記肩関節アクチュエータと前記股関節アクチュエータと前記複数の推進装置と前記可動装置のそれぞれの動作を制御する制御装置とが備えられているロボットの前記制御装置によって、
前記推進装置を用いて移動している推進時には、前記可動装置を制御することにより前記胴体部に装着されている前記推進装置の姿勢を歩行時から可変する姿勢制御を行い、
また、前記股関節アクチュエータを制御することにより推進時における前記脚部の伸長方向が前進方向とは逆向きとなるように前記脚部の向きの制御を行う。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ロボットを歩行の体勢で推進装置により移動させる場合に比べて、ロボットを推進装置により移動させる場合における移動に係るエネルギーの単位容量当たりの移動距離を長くできる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係る第１実施形態のロボットを模式的に表す斜視図である。

【図2】第１実施形態のロボットにおける飛行体勢を説明する図である。

【図3】第１実施形態のロボットの飛行を含む移動経路の一例を説明する図である。

【図4】第１実施形態のロボットの飛行に係る制御動作の一例を説明する図である。

【図5】第１実施形態のロボットの飛行に係る制御動作の一例を説明するフローチャートである。

【図6】ロボットの飛行を含む移動経路のその他の例を説明する図である。

【図7】ロボットの飛行に係る制御動作のその他の例を説明する図である。

【図8】本発明に係る第２実施形態のロボットを胴体部の上方側から見た平面図である。

【図9】第２実施形態のロボットの飛行を含む移動経路の一例を説明する図である。

【図10】第２実施形態のロボットの飛行に係る制御動作の一例を説明する図である。

【図11】腕部が傾いている状態の一例を表す図である。

【図12】ロボットのその他の実施形態を説明する図である。

【図13】ロボットの別のその他の実施形態を説明する図である。

【図14】ロボットのさらに別のその他の実施形態を説明する図である。

【図15】羽が閉じている状態の一例を表す図である。

【図16】ロボットのさらに別のその他の実施形態を説明する図である。

【図17】ロボットのさらに別のその他の実施形態を説明する図である。

【図18】ロボットにおける飛行に係る制御動作の一例を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

【0011】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る第１実施形態のロボットを模式的に表した斜視図である。このロボットは、歩行可能なロボットに飛行機能を付加したロボット（以下、飛行ロボットとも称する）１である。この飛行ロボット１は、図１に表されているような歩行時の姿勢（歩行体勢）のまま飛行する場合に比べて、エネルギーの単位容量当たりの移動距離（飛行距離）を長くできる構成を備えている。

【0012】

すなわち、飛行ロボット１は胴体部３を備えている。この胴体部３を間にして２本の腕部５Ａ，５Ｂが配置され、これら腕部５Ａ，５Ｂは、それぞれ、肩関節アクチュエータ４Ａ，４Ｂを介して胴体部３に接続されている。腕部５Ａ，５Ｂは、肩関節アクチュエータ４Ａ，４Ｂによって、胴体部３に接続されている部分を中心にして回転可能となっている。ここでは、腕部５Ａ，５Ｂは、ロボットの腕として機能できればよく、腕部５Ａ，５Ｂに装備される関節アクチュエータの有無やその数などを含む構成は限定されず、その説明は省略される。ただ、図１の例では、腕部５Ａ，５Ｂのそれぞれの先端側には、把持部１３Ａ，１３Ｂが設けられている。把持部１３Ａ，１３Ｂは、予め設定された把持対象の物体を把持できる構成を備えている。つまり、把持部１３Ａ．１３Ｂは、把持対象の物体に応じた構成を備え、ここでは限定されない。これにより、把持部１３Ａ．１３Ｂの構成の説明は省略される。

【0013】

ここで説明を容易にするために、互いに直交する３方向を設定する。３方向のうちの一つの方向は、腕部５Ａ，５Ｂが胴体部３を介して並んでいる方向であり、左右方向と称することとする。３方向のうちの別の一つの方向は、ロボットが歩行する歩行時にロボットが前進または後退する方向であり、前後方向と称することとする。３方向のうちのさらに別の一つの方向は、上下方向と称することとする。

【0014】

胴体部３には、さらに、２本の脚部７Ａ，７Ｂが股関節アクチュエータ６を介して接続されている。脚部７Ａ，７Ｂは、股関節アクチュエータ６によって、当該股関節アクチュエータ６に接続されている部分を中心にして回転可能となっており、前の方や後ろの方に動かすことができる。

【0015】

脚部７Ａ，７Ｂには、それぞれ、推進装置１１Ａ，１１Ｂが組み込まれている。推進装置１１Ａ，１１Ｂは、回転翼（図示せず）および当該回転翼の駆動機構を備えている。当該回転翼は、脚部７Ａ，７Ｂの伸長方向（図１の例では、上下方向）に沿う中心軸を中心にして回転可能に設けられている。推進装置１１Ａ，１１Ｂは、駆動機構による回転翼の回転により、回転翼の回転中心軸に沿う方向（図１の例では上向き）の推力を飛行ロボット１に与えることができる。

【0016】

脚部７Ａ，７Ｂにおける推進装置１１Ａ，１１Ｂに係る構成以外の構成は、飛行ロボット１の歩行を可能とする脚の構成を備えていればよく、その構成は限定されず、ここでは、その説明は省略される。なお、図１の例では、脚部７Ａ，７Ｂの先端側には、飛行ロボット１の起立時や歩行時における飛行ロボット１の安定性を図るために、突出片１２が設けられている。突出片１２の基端側には回転機構が設けられており、突出片１２は、その基端側を中心にして、脚部７Ａ，７Ｂの伸長方向との成す角度が可変する方向に回転変位可能となっている。このような突出片１２は、飛行ロボット１の用途に応じて省略される場合もある。

【0017】

胴体部３には、さらに、飛行ロボット１の後ろ側（換言すれば、背面側）となる部分に可動装置１５を介して複数の推進装置１０Ａ，１０Ｂが接続されている。推進装置１０Ａ，１０Ｂのそれぞれは、この例では、推進装置１１Ａ，１１Ｂと同様な構成を持つ装置であり、駆動機構による回転翼の回転により、回転翼の回転中心軸に沿う方向の推力を飛行ロボット１に与えることができる。図１の例では、推進装置１０Ａ，１０Ｂは、上向きの推力が生じる状態となっている。

【0018】

可動装置１５は、支持部材１６と装置回転アクチュエータ１７を備える。支持部材１６は、胴体部３に固定され、推進装置１０Ａ，１０Ｂのそれぞれを支持する部材である。推進装置１０Ａ，１０Ｂは、装置回転アクチュエータ１７を介して支持部材１６に接続されている。装置回転アクチュエータ１７は、推進装置１０Ａ，１０Ｂを次のように回転させることによって推進装置１０Ａ，１０Ｂの姿勢を可変する。この装置回転アクチュエータ１７による推進装置１０Ａ，１０Ｂの回転方向は、推進装置１０Ａ，１０Ｂにおける回転翼の回転中心軸に沿う方向を、図１における上下方向から前後方向に、または、その逆向きに回転する方向である。

【0019】

胴体部３の前面側には、さらに、空気抵抗軽減部材１８が設けられている。この空気抵抗軽減部材１８は、その一端側（図１の例では上端側）がアクチュエータ（図示せず）を介して胴体部３に接続されている。空気抵抗軽減部材１８は、そのアクチュエータによって、その他端側（図１の例では下端側）が図１のような下向きの状態から前に突き出る状態に、または、その逆に回転変位可能となっている。

【0020】

飛行ロボット１には、さらに、当該飛行ロボット１の歩行動作や飛行動作や把持動作などの動作の制御に用いる各種のセンサ（図示せず）が搭載されている。飛行ロボット１に搭載されるセンサの具体例としては、ジャイロ、加速度センサ、距離測定センサ、気圧センサなどが挙げられる。また、飛行ロボット１には、ＧＰＳ（Global Positioning System）などのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System（全球測位衛星システム））を用いて所在位置を検知する位置検知装置が搭載されている。さらに、飛行ロボット１には、当該飛行ロボット１の周囲の状況を撮影する撮影装置（図示せず）が搭載される場合がある。さらに、飛行ロボット１には、他の装置と無線通信するためにアンテナ（図示せず）が搭載される場合がある。

【0021】

胴体部３には、さらに、制御装置２０およびバッテリー（図示せず）が内蔵されている。バッテリーは、飛行ロボット１に装備されている各種アクチュエータや制御装置２０や各種センサなどに電力を供給する電力供給源（エネルギー源）である。

【0022】

制御装置２０は、コンピュータ装置であり、与えられているコンピュータプログラムを実行することにより当該コンピュータプログラムに基づいた機能を飛行ロボット１に持たせる。例えば、制御装置２０は、各種センサから出力されたセンサ出力や、撮影装置による撮影画像や、位置検知装置による位置情報などを用いた演算処理を行う。そして、制御装置２０は、飛行ロボット１に装備されている各種のアクチュエータなどの駆動制御を行うことにより、飛行ロボット１の歩行動作や飛行動作や把持動作などの動作を制御する。ここでは、飛行ロボット１における飛行動作以外の動作、つまり、歩行動作や把持動作などを制御する制御手法は限定されないので、その説明は省略される。

【0023】

第１実施形態では、制御装置２０は、飛行ロボット１の飛行動作に係る制御として、飛行時には、推進装置１０Ａ，１０Ｂの姿勢および脚部７Ａ，７Ｂの向きを歩行時とは異なる状態に可変する制御を行う。すなわち、第１実施形態では、歩行時には、推進装置１０Ａ，１０Ｂの姿勢および脚部７Ａ，７Ｂの向きは、図１に表されているような起立体勢である。つまり、図１では、胴体部３は上下方向に沿って起立した状態である。また、推進装置１０Ａ，１０Ｂは、それぞれ、回転翼の回転中心軸が上下方向に沿う姿勢となっている。さらに、脚部７Ａ，７Ｂは、それぞれ、伸長方向が上下方向に沿う向きとなっている。

【0024】

これに対し、飛行時には、制御装置２０は、股関節アクチュエータ６および可動装置１５の装置回転アクチュエータ１７を制御することにより、飛行ロボット１を図２に表されているような飛行体勢（推進体勢）に可変制御する。つまり、胴体部３は、飛行時（推進装置を用いて移動している推進時）にも、歩行時と同様に、上下方向に沿って起立した状態であるのに対し、推進装置１０Ａ，１０Ｂは、飛行時には、制御装置２０による可動装置１５の装置回転アクチュエータ１７の制御により、その姿勢が、回転翼の回転中心軸に沿う方向が前後方向に沿う方向となるように可変制御される。これにより、飛行時には、推進装置１０Ａ，１０Ｂにおける回転翼の回転により発生する推力の向きは前後方向となる。

【0025】

また、飛行時には、制御装置２０による股関節アクチュエータ６の制御により、推進装置１１Ａ，１１Ｂを含む脚部７Ａ，７Ｂは、その伸長方向が前後方向に沿うように可変制御される。これにより、飛行時における推進装置１１Ａ，１１Ｂの推力の向きも、推進装置１０Ａ，１０Ｂと同様に、前後方向となる。このような推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの姿勢によって、飛行ロボット１の飛行方向（前進方向）は、図２に表されるように、前後方向に沿った方向となる。換言すれば、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの姿勢は目的の飛行方向に沿う方向の推力を飛行ロボット１に与えることができるように、可変制御される。また、飛行時には、脚部７はその伸長方向が飛行方向とは逆向きとなるように向きが制御されるから、脚部７による空気抵抗が軽減される。

【0026】

さらに、制御装置２０は、空気抵抗軽減部材１８と胴体部３を接続しているアクチュエータ（図示せず）の制御により、飛行ロボット１が起立体勢である場合には空気抵抗軽減部材１８を図１のように下向きとし、飛行時には、空気抵抗軽減部材１８を図２のように前に突き出る状態とする。

【0027】

飛行ロボット１は上述したように構成されている。以下に、飛行ロボット１における制御装置２０の飛行に係る動作の一例を図３～図５を用いて説明する。なお、図３は、飛行ロボット１の飛行を含む移動の経路の一例を表す図である。図４は、図３に表されるように飛行ロボット１が移動する場合における推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの出力の一例を説明する図である。図５は、制御装置２０の飛行に係る動作の一例を説明するフローチャートである。なお、図４に表されている推進装置の出力は、回転翼を回転するモータ（例えば、ブラシレスモータ）の定格出力を１００％とした場合の出力の大きさを表している。

【0028】

例えば、地上において飛行ロボット１は図１に表されるような起立体勢であるとする。この状態において、制御装置２０は、まず、背面側の推進装置１０Ａ，１０Ｂも脚部７Ａ，７Ｂの推進装置１１Ａ，１１Ｂも始動し（図５におけるステップ１０１）、それらの推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂのそれぞれの出力を３０％程度まで上げる。これにより飛行ロボット１が浮上する。引き続き、制御装置２０は、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの出力を上げていき、６０％程度まで上げることにより、飛行ロボット１を起立体勢のまま、図３に表されるように鉛直方向に上昇させる（ステップ１０２）。

【0029】

飛行ロボット１が目的の高さまで上昇したところで、制御装置２０は、飛行ロボット１をホバリング状態に移行させる（ステップ１０３）。この際、例えば、制御装置２０は、背面側の推進装置１０Ａ，１０Ｂの出力を０％に下げ、脚部７Ａ，７Ｂの推進装置１１Ａ，１１Ｂの出力が６０％である状態を維持する。

【0030】

また、制御装置２０は、ホバリング状態において、可動装置１５の装置回転アクチュエータ１７および股関節アクチュエータ６を制御することにより、推進装置１０Ａ，１０Ｂの姿勢および脚部７Ａ，７Ｂ（推進装置１１Ａ，１１Ｂ）の向きを図２に表されるような飛行体勢に可変する。換言すれば、制御装置２０は、飛行ロボット１の体勢を起立体勢から飛行体勢に可変する（ステップ１０４）。また、制御装置２０は、空気抵抗軽減部材１８の向きを可変する。さらに、図２の例では、飛行時には、制御装置２０は、肩関節アクチュエータ４Ａ，４Ｂを制御して、腕部５Ａ，５Ｂによる空気抵抗が小さくなる方向に腕部５Ａ，５Ｂの向きを可変する。

【0031】

その後、制御装置２０は、背面側の推進装置１０Ａ，１０Ｂの出力を３０％に上げることにより飛行ロボット１の飛行（水平移動）を開始させ（ステップ１０５）、飛行状態が安定すると、背面側の推進装置１０Ａ，１０Ｂの出力を０％に下げる。一方、制御装置２０は、脚部７Ａ，７Ｂの推進装置１１Ａ，１１Ｂの出力が６０％である状態を維持する。

【0032】

そして、飛行ロボット１が目的地の上空に到達したところで、制御装置２０は、飛行ロボット１をホバリング状態に移行させる（ステップ１０６）。この際、例えば、制御装置２０は、背面側の推進装置１０Ａ，１０Ｂの出力を３０％に上げ、脚部７Ａ，７Ｂの推進装置１１Ａ，１１Ｂの出力を３０％に下げる。また、制御装置２０は、そのような推進装置の出力制御を行いつつ、ホバリング状態において、可動装置１５の装置回転アクチュエータ１７および股関節アクチュエータ６を制御して、推進装置１０Ａ，１０Ｂの姿勢および脚部７Ａ，７Ｂ（推進装置１１Ａ，１１Ｂ）の向きを可変する。換言すれば、制御装置２０は、飛行ロボット１を飛行体勢から起立体勢に可変する（ステップ１０７）。また、制御装置２０は、空気抵抗軽減部材１８の姿勢や腕部５Ａ，５Ｂの向きを可変する。

【0033】

その後、制御装置２０は、背面側の推進装置１０Ａ，１０Ｂも脚部７Ａ，７Ｂの推進装置１１Ａ，１１Ｂも出力を１０％程度まで下げることにより、飛行ロボット１を下降させる（ステップ１０８）。そして、飛行ロボット１が着地したところで、制御装置２０は、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの出力を０％に下げる。つまり、制御装置２０は、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂを停止する（ステップ１０９）。

【0034】

このように、制御装置２０は、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ、可動装置１５および股関節アクチュエータ６などを制御することにより、飛行ロボット１の飛行を制御する。なお、制御装置２０は、飛行ロボット１の飛行の安定化のために、ピッチングやローリングやヨーイングなどの姿勢制御を行うべく各種センサを用いて推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂのそれぞれの出力を制御する場合があるが、この制御手法は限定されないので、ここでは、その説明は省略される。

【0035】

第１実施形態の飛行ロボット１は上述したように構成されている。この飛行ロボット１は、歩行時も飛行時も胴体部３の姿勢が変化しない一方で、制御装置２０の制御による可動装置１５の動作によって推進装置１０Ａ，１０Ｂの姿勢が変化する。これにより、推進装置１０Ａ，１０Ｂのそれぞれが、飛行ロボット１に飛行方向の推力を与えることとなる。このため、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの姿勢制御が行われず、例えば、４つの回転翼を備えるドローンのような状態である場合に比べて、飛行ロボット１の飛行方向の推進力を大きくすることができる。これにより、飛行ロボット１は、起立体勢（歩行の体勢）で飛行する場合に比べて、バッテリー（エネルギー源）の単位容量当たりの飛行による移動距離（飛行距離）を長くすることができる。換言すれば、飛行ロボット１は、上述したような推進装置の姿勢制御を行うことにより、歩行の体勢で推進装置により移動させる場合に比べて、ロボットを推進装置により移動させる場合における移動に係るエネルギーの単位容量当たりの移動距離を長くできる。特に、第１実施形態では、推進装置１０Ａ，１０Ｂだけでなく、脚部７Ａ，７Ｂに組み込まれた推進装置１１Ａ，１１Ｂも、飛行時には飛行ロボット１に与える推力の向きが飛行方向となるように姿勢が可変する。このことは、飛行ロボット１が、バッテリー（エネルギー源）の単位容量当たりの飛行による移動距離（飛行距離）をさらに長くできることに寄与する。

【0036】

（第１実施形態の変形例）
上述した制御装置２０による飛行に係る制御の例では、飛行ロボット１は、図３に表されるように地上から鉛直方向に上昇し、また、地上に向けて鉛直方向に下降している。これに代えて、図６に表されるように飛行ロボット１が斜め上昇や斜め下降するように制御装置２０による飛行の制御が行われてもよい。また、空中で、制御装置２０の制御により飛行ロボット１が起立体勢から飛行体勢に又はその逆に変形するのではなく、地上で変形してもよい。つまり、制御装置２０は、次のような飛行に係る制御を行ってもよい。

【0037】

図７は、飛行ロボット１を図６に表されるように移動させる場合における推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの出力制御の一例を表す図である。まず、制御装置２０は、可動装置１５、股関節アクチュエータ６および肩関節アクチュエータ４Ａ，４Ｂを制御することにより、飛行ロボット１の体勢を起立体勢から飛行体勢に変形する。そして、制御装置２０は、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂを始動することにより飛行体勢の飛行ロボット１の移動を開始させ、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの出力を上げていくことにより、図６に表されるように飛行ロボット１を加速滑走させた後に斜め上昇させる。斜め上昇させる場合には、制御装置２０は、肩関節アクチュエータ４Ａ，４Ｂの制御により、腕部５Ａ，５Ｂの傾き制御を行う。この際の腕部５Ａ，５Ｂは空気抵抗に起因した揚力を上げる方向に傾けられる。そして、制御装置２０は、飛行ロボット１が目的の高さに達したところで、肩関節アクチュエータ４Ａ，４Ｂの制御により腕部５Ａ，５Ｂのさらなる傾き制御を行うことにより、飛行ロボット１に水平移動による飛行に移行させる。

【0038】

然る後に、飛行ロボット１が目的地に近付き下降開始ポイントに至ると、制御装置２０は、肩関節アクチュエータ４Ａ，４Ｂの制御による腕部５Ａ，５Ｂの傾き制御により、飛行ロボット１の下降を開始させる。また、制御装置２０は、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの出力を下げていく。このような制御装置２０による腕部５Ａ，５Ｂの傾き制御および推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの出力の制御により、飛行ロボット１が図６に表されるように斜め下降する。そして、飛行ロボット１が着地すると、制御装置２０は、さらに、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの出力を下げていき、飛行ロボット１は飛行体勢のまま減速しながら滑走し、目的の停止位置で推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの出力を停止することにより、飛行ロボット１を停止させる。その後、制御装置２０は、飛行ロボット１を飛行体勢から起立体勢に変形させる。これにより、飛行ロボット１は、歩行が可能となる。

【0039】

上述したような制御装置２０の制御によって飛行ロボット１の飛行を含む移動が制御される場合であっても、飛行時には、飛行ロボット１は飛行体勢でもって飛行するから、起立体勢でもって飛行する場合に比べて、飛行に係るエネルギーの単位容量当たりの飛行距離を長くすることができる。

【0040】

＜第２実施形態＞
以下に、本発明に係る第２実施形態を説明する。なお、この第２実施形態の説明において、第１実施形態における飛行ロボットの構成と同じ名称部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

【0041】

図８は、第２実施形態の飛行ロボット１を上方側から見た平面図である。第２実施形態では、肩関節アクチュエータ４Ａ，４Ｂは、図８に表されている前後方向と左右方向と上下方向の３方向のそれぞれに沿う３軸を回転中心軸として回転可能な３軸アクチュエータにより構成されている。また、腕部５Ａ，５Ｂは、肘関節アクチュエータ（図示せず）を備えている。肘関節アクチュエータも３軸アクチュエータにより構成されている。これにより、腕部５Ａ，５Ｂは、肘部分において曲げることが可能な構成となっている。

【0042】

このような腕部５Ａ，５Ｂの構成により、腕部５Ａ，５Ｂは動きの自由度が高くなる。このため、飛行ロボット１の上昇時や下降時において、制御装置２０の制御により、腕部５Ａ，５Ｂに鳥の翼や甲虫の翅の動きを模した動きを行わせることが容易となる。

【0043】

図９は、第２実施形態における飛行ロボット１の飛行を含む移動の経路の一例を表す図である。図１０は、図９に表されるように飛行ロボット１が移動する場合における推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの出力および腕部の動きの一例を説明する図である。なお、図１０に表されている回転角度θｘ，θｙは腕部５Ｂの回転角度を表す。回転角度θｘは、肩関節アクチュエータ４Ｂによって図８における左右方向に沿う方向の軸を回転中心軸として腕部５Ｂを回転させた場合の回転角度である。また、回転角度θｘは、腕部５Ｂが上下方向に沿って下向きである状態をゼロ度とし、図８における左側から右向きに腕部５Ｂを見た場合における時計回りが正の角度である。回転角度θｙは、肩関節アクチュエータ４Ｂによって図８における前後方向に沿う方向の軸を回転中心軸として腕部５Ｂを回転させた場合の回転角度である。また、回転角度θｙは、腕部５Ｂが上下方向に沿って下向きである状態をゼロ度とし、後ろ側から前向きに腕部５Ｂを見た場合における時計回りが正の角度である。

【0044】

図９および図１０に表されている例では、制御装置２０による推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂの出力制御および各種アクチュエータの駆動制御により、飛行ロボット１は、起立体勢で浮上し、斜め上昇しながら飛行体勢に移行していく。そして、飛行ロボット１は、飛行中（水平移動中）には、図２に表されるような飛行体勢で推進する。目的地に近付いて下降開始ポイントに達すると、制御装置２０による肩関節アクチュエータ４Ａ，４Ｂの制御によって腕部５Ａ，５Ｂの傾き制御が行われて、飛行ロボット１は斜め下降を開始する。

【0045】

然る後に、飛行ロボット１は、一旦、上向いた後に着地する。換言すれば、飛行ロボット１は、斜め下降から跳ね上がった後に鉛直方向に下降して着地する。その跳ね上がりから下降に移行する際には、制御装置２０による肩関節アクチュエータ４Ａ，４Ｂの制御によって、腕部５Ａ，５Ｂはそれぞれ図１１に表されるように左右方向に外側に開くように傾けられる。また、鉛直方向の下降時には、制御装置２０による肩関節アクチュエータ４Ａ，４Ｂの制御によって、腕部５Ａ，５Ｂは下向きとなるように制御される。

【0046】

第２実施形態における飛行ロボット１における上述した構成以外の構成は第１実施形態の飛行ロボット１の構成と同様である。

【0047】

第２実施形態の飛行ロボット１においても、飛行時には、第１実施形態と同様に、推進装置１０Ａ，１０Ｂの姿勢制御および脚部７Ａ，７Ｂの向きの制御が行われるので、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。つまり、飛行ロボット１は、起立体勢（歩行の体勢）で飛行する場合に比べて、バッテリー（エネルギー源）の単位容量当たりの飛行による移動距離（飛行距離）を長くすることができる。

【0048】

また、第２実施形態では、腕部５Ａ，５Ｂの動きの自由度を高める構成を備え、制御装置２０によるアクチュエータの駆動制御により、上昇時や下降時において腕部５Ａ，５Ｂを翼や翅のように機能させることが容易な構成を備える。これにより、飛行ロボット１の上昇や下降の安定性を高めることができる。

【0049】

＜その他の実施形態＞
本発明は第１や第２の実施形態に限定されず、様々な実施の態様を採り得る。例えば、第１と第２の実施形態では、可動装置１５は、推進装置１０Ａ，１０Ｂの両方の姿勢を併せて可変制御する構成を備えている。これに代えて、可動装置１５は、推進装置１０Ａ，１０Ｂの姿勢を個別に可変制御する構成を備えていてもよい。この場合、制御装置２０は、推進装置１０Ａ，１０Ｂの姿勢制御を個別に行うことが可能となり、例えば、飛行中における飛行ロボット１の姿勢を第１や第２の実施形態よりも細かく制御することが容易となる。

【0050】

また、胴体部３の形状は図１などに表されている形状に限定されない。さらに、例えば、胴体部３の形状によっては空気抵抗軽減部材１８が省略される。さらに、第１や第２の実施形態の構成に加えて、飛行中に尾翼として機能する部材を飛行ロボット１に装着してもよい。

【0051】

さらに、第１や第２の実施形態では、飛行ロボット１は、可動装置１５によって胴体部３に接続されている推進装置１０Ａ，１０Ｂ、および、脚部７Ａ，７Ｂに組み込まれている推進装置１１Ａ，１１Ｂを備えている。飛行ロボット１は、さらに、それら以外の推進装置を備えていてもよい。例えば、図１２には、推進装置２５Ａ，２５Ｂがそれぞれ腕部５Ａ，５Ｂに装着されている例が示されている。図１２の例では、推進装置２５Ａ，２５Ｂは、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂと同様に回転翼を備えており、回転翼の回転中心軸が腕部５Ａ，５Ｂの伸長方向に沿うように腕部５Ａ，５Ｂに装着されている。これら推進装置２５Ａ，２５Ｂの駆動制御も制御装置２０により行われる。推進装置２５Ａ，２５Ｂの駆動制御に関しては、他の推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ、腕部５Ａ，５Ｂおよび脚部７Ａ，７Ｂの制御と関連させた制御が行われる。

【0052】

さらに、飛行ロボット１は、胴体部３の底部に推進装置が装着されていてもよい。つまり、脚部７Ａ，７Ｂの間となる領域に配置されるように推進装置が胴体部３の底部に装着されてもよい。このように、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ以外の推進装置が、飛行ロボット１の飛行や、腕部５Ａ，５Ｂや脚部７Ａ，７Ｂの動きの妨げとならない適宜な場所に設けられてもよい。さらに、胴体部３の背面側に可動装置１５を介して装着される推進装置は、２つに限定されず、例えば、推進装置の能力によっては１つでもよい。

【0053】

さらに、第１と第２の実施形態では、飛行ロボット１は２本の脚部７Ａ，７Ｂを備えている。これに代えて、飛行ロボット１は、３本以上の脚部を備えていてもよい。図１３に表される例では、飛行ロボット１は４本の脚部７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄを備えている。また、図１３の例では、４本の脚部７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄのそれぞれに、推進装置１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄが組み込まれている（換言すれば、全ての脚部のそれぞれに推進装置が組み込まれている）。推進装置１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの駆動制御も制御装置２０により行われる。また、脚部の本数が３本以上であっても、制御装置２０は、飛行中には脚部の向きを飛行体勢となるように制御する。

【0054】

さらに、第２実施形態では、飛行ロボット１は、腕部５Ａ，５Ｂの機構と制御装置２０の制御により、腕部５Ａ，５Ｂを翼のように機能させる例を説明している。これに代えて、例えば、飛行ロボット１は、図１４に表されるような羽２６Ａ，２６Ｂを備えていてもよい。これら羽２６Ａ，２６Ｂは、アクチュエータ（図示せず）を介して胴体部３の背面側に接続されている。そのアクチュエータは、図１４に表される左右方向に沿う軸と、前後方向に沿う軸とをそれぞれ回転中心軸として羽２６Ａ，２６Ｂを回転させることができる。これにより、羽２６Ａ，２６Ｂは、それぞれ、制御装置２０によるアクチュエータの制御により、図１４に表されている状態から、左右方向に沿う回転中心軸を中心にして羽２６Ａ，２６Ｂの羽面の傾き制御が可能である。また、羽２６Ａ，２６Ｂは、図１４のように広げた状態から、制御装置２０によるアクチュエータの制御により前後方向に沿う回転中心軸を中心にして回転することにより、図１５に表されるような収納状態に変位可能である。

【0055】

さらに、推進装置に図１６に表されるようなスラスター２８および当該スラスター２８の向きを変化させる可変装置（図示せず）が備えられてもよい。スラスター２８が備えられる場合には、制御装置２０は、その可変装置を制御することによって、スラスター２８の向きを制御し、これにより、飛行中における飛行ロボット１の飛行方向を制御する。

【0056】

さらに、第１と第２の実施形態では、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂは、エネルギーとしてバッテリーの電気を用いる装置である。これに代えて、例えば、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂは、エネルギーとしてガソリンを用いる推進装置であってもよい。また、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂは、電気とガソリンを用いるハイブリッドな推進装置であってもよいし、エネルギー源としての小型核融合炉や小型原子炉により発生するエネルギーを用いる推進装置であってもよい。推進装置が用いるエネルギーの種類は限定されず、推進装置はエネルギーの種類に応じた構造を備える。さらに、飛行ロボット１は有線給電が可能な構成を備えていてもよい。

【0057】

さらに、飛行ロボット１が物を採取する用途で用いられる場合には、第１や第２の実施形態の構成に加えて、飛行ロボット１は、採取したものを収納する収納容器を備えていてもよい。収納容器の大きさや形や設置場所は、腕部５Ａ，５Ｂの可動範囲や推進装置の設置場所などを考慮して適宜に設定される。

【0058】

さらに、第１実施形態では、飛行ロボット１が浮上する際の体勢の一例として、図１に表されるような起立体勢を挙げている。これに代えて、例えば、脚部７Ａ，７Ｂは起立したまま胴体部３を倒すように飛行ロボット１が変形することにより、推進装置１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂが並ぶような体勢とし、この体勢から飛行ロボット１を浮上させてもよい。さらに、上述したそれぞれの実施形態では、飛行機能を持つロボット（飛行ロボット）を例にして、本発明に係る実施形態を説明しているが、本発明は、水中を推進移動するロボットにも適用できる。この場合には、本発明が適用されるロボットは防水対策が考慮された構造をもち、また、推進装置は、水中での用途に対応可能な種類の推進装置が採用される。

【0059】

図１７は、本発明に係るその他の実施形態のロボットを模式的に表す側面図である。このロボット５０は、胴体部５２を有し、胴体部５２には肩関節アクチュエータ５７を介して腕部５３が接続され、また、胴体部５２には、股関節アクチュエータ５８を介して脚部５４が接続されており、歩行可能となっている。さらに、ロボット５０は、複数の推進装置（図１７の例では、推進装置５５Ａ，５５Ｂ）を備えている。複数の推進装置は、それぞれ、ロボット５０に推力を与える装置である。これら複数の推進装置のうちの少なくとも一つ（図１７の例では、推進装置５５Ａ）は、可動装置５９を介して胴体部５２に可動可能に接続されている。さらに、ロボット５０は、制御装置５６を備えている。制御装置５６は、肩関節アクチュエータ５７と股関節アクチュエータ５８と複数の推進装置５５Ａ，５５Ｂと可動装置５９のそれぞれの動作を制御する装置であり、例えば、コンピュータ装置である。

【0060】

制御装置５６は、推進装置を用いて移動している推進時には、可動装置５９を制御することにより、胴体部５２に装着されている推進装置５５Ａの姿勢を図１７における実線で表されるような歩行時の姿勢から点線に表されるような姿勢に可変する姿勢制御を行う。また、制御装置５６は、股関節アクチュエータ５８を制御することにより推進時における脚部５４の伸長方向が図１７における点線のように、前進方向とは逆向きとなるように脚部５４の向きの制御を行う。

【0061】

図１８は、ロボット５０が歩行の状態から推進時の状態に移行する際の推進装置５５Ａの姿勢と脚部５４の向きの制御に係る制御装置５６の制御動作の一例を表すフローチャートである。例えば、制御装置５６は、可動装置５９を制御することにより胴体部５２に対する推進装置５５Ａの姿勢を制御し、これにより、推進装置５５Ａの姿勢を歩行時から予め定められた状態に可変制御する（ステップ２０１）。また、制御装置５６は、股関節アクチュエータ５８を制御することにより脚部５４の向きが図１７における点線のような向きとなるように脚部５４を変位させる。つまり、制御装置５６は、脚部５４の伸長方向が前進方向とは逆向きとなるように、股関節アクチュエータ５８の制御により脚部５４の向きを制御する（ステップ２０２）。

【0062】

ロボット５０は、上述したような構成を備えている。この構成は、推進装置５５Ａの姿勢制御によって推進装置５５Ａからロボット５０に与える推力の向きを制御できることとなり、推進装置５５Ａの推力の向きが制御されない場合よりもロボット５０の推進力を大きくすることができる。また、推進時には、脚部５４の伸長方向が前進方向とは逆向きとなるように脚部５４の向きの制御が行われるから、脚部５４が例えば鉛直下向きである場合よりも脚部５４による空気抵抗を小さくできる。このような推進装置の姿勢制御による効果および脚部５４の向きの制御による効果によって、ロボット５０は、ロボットを歩行の体勢で移動させる場合に比べて、エネルギーの単位容量当たりの推進装置による移動距離を長くすることができる。

【符号の説明】

【0063】

１ 飛行ロボット
３，５２ 胴体部
４，５７ 肩関節アクチュエータ
５Ａ，５Ｂ，５３ 腕部
６，５８ 股関節アクチュエータ
７Ａ，７Ｂ，５４ 脚部
１０Ａ，１０Ｂ，１１Ａ，１１Ｂ，５５Ａ，５５Ｂ 推進装置
１５，５９ 可動装置
２０，５６ 制御装置
５０ ロボット

【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】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】