特許 7288686 柔軟な外皮を有するロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-31

(45)【発行日】2023-06-08

(54)【発明の名称】柔軟な外皮を有するロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 19/00 20060101AFI20230601BHJP

   B25J 5/00 20060101ALI20230601BHJP

   A63H 11/00 20060101ALI20230601BHJP

   A63H 3/36 20060101ALI20230601BHJP

【ＦＩ】

B25J19/00 H

B25J5/00 A

A63H11/00 Z

A63H3/36 G

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020519882

(86)(22)【出願日】2019-05-15

(86)【国際出願番号】 JP2019019243

(87)【国際公開番号】W WO2019221161

(87)【国際公開日】2019-11-21

【審査請求日】2022-04-22

(31)【優先権主張番号】P 2018093430

(32)【優先日】2018-05-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】515337268

【氏名又は名称】ＧＲＯＯＶＥ Ｘ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】林 要

(72)【発明者】

【氏名】加藤 大二朗

(72)【発明者】

【氏名】横山 智彰

【審査官】仁木 学

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０５２００１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １９／００

Ｂ２５Ｊ ５／００

Ａ６３Ｈ １１／００

Ａ６３Ｈ ３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース部と、
前記ベース部に支持された第１可動部と、
前記第１可動部に接触し、前記ベース部を覆うように設けられた柔軟な外皮と、
前記外皮と接触して設けられ、前記第１可動部の動作に応じた前記外皮の変位にともない前記ベース部に対する相対変位が変わる第２可動部と、
を備え、
前記第１可動部の駆動軸を中心とする動作に応じて前記外皮が変位し、
前記外皮の変位にともなって前記第２可動部が動作するときの仮想の軸と、前記第１可動部の駆動軸とのずれが、前記外皮の変位が大きくなるに応じて大きくなることを特徴とするロボット。

【請求項2】

ベース部と、
前記ベース部に支持された第１可動部と、
前記第１可動部に接触し、前記ベース部を覆うように設けられた柔軟な外皮と、
前記外皮と接触して設けられ、前記第１可動部の動作に応じた前記外皮の変位にともない前記ベース部に対する相対変位が変わる第２可動部と、
を備え、
前記第２可動部を一対備え、
前記一対の第２可動部は、それぞれの駆動基端の相対位置が変わらないように拘束されていることを特徴とするロボット。

【請求項3】

前記一対の第２可動部が左右の腕として環状部材に支持され、
前記環状部材が、前記ベース部の周囲をとり囲むように設けられていることを特徴とする請求項２に記載のロボット。

【請求項4】

前記外皮が、前記第１可動部と前記ベース部との間に弾性変形領域を有し、
前記外皮における前記弾性変形領域に前記第２可動部が配置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のロボット。

【請求項5】

前記外皮が、前記第１可動部と、前記ベース部における前記第１可動部とは反対側の領域に被着されてい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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボディを覆う柔軟な外皮を備えたロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

ヒューマノイドロボットやペットロボット等、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（例えば特許文献１参照）。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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－３２３２１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ロボットは、各部位の連結部に設けられたアクチュエータをそれぞれ駆動制御することで一つのモーションを実現するため、どうしても機械的挙動によるぎこちなさを感じさせる。

【0005】

本発明の少なくとも一つの実施形態は、より自然で生物的な挙動を実現可能なロボットを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある態様はロボットである。このロボットは、ベース部と、ベース部に支持された第１可動部と、第１可動部に接触し、ベース部を覆うように設けられた柔軟な外皮と、外皮と接触して設けられ、第１可動部の動作に応じた外皮の変位にともないベース部に対する相対変位が変わる第２可動部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明のある態様によれば、より自然で生物的な挙動を実現可能なロボットを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係るロボットの外観を表す図である。

【図2】ロボットの構造を概略的に表す断面図である。

【図3】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4】ロボットのハードウェア構成図である。

【図5】ロボットシステムの機能ブロック図である。

【図6】ロボットの構造を表す説明図である。

【図7】ロボットの構造を表す説明図である。

【図8】ロボットの構造を表す説明図である。

【図9】ロボットの構造を表す説明図である。

【図10】アームユニットの構成を表す図である。

【図11】アームユニットの設置構成および動作を表す模式図である。

【図12】アームユニットの設置構成および動作を表す模式図である。

【図13】排水構造を表す模式図である。

【図14】頭部とツノとの接続部の構造を表す説明図である。

【図15】頭部の排水構造を表す説明図である。

【図16】保護部材の構造を表す図である。

【図17】変形例に係るアームユニットおよびその構成部品を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

本実施形態のロボットは、頭部の動きに応じて腕（肩）が自然に追従する。この腕の追従が、その駆動機構の制御ではなく、柔軟な外皮の弾性力が利用されることで実現される。それにより、しなやかな生物的挙動を実現できる。ロボットの姿勢は、ボディのシルエットを変える主要な骨格を動かすことと、腕などの細部を動かすことの２つの要素を組み合わせることで実現される。本実施形態では大きな動きを柔軟な外皮を利用して実現し、細部の動きをモータの制御により実現する。それにより、少ないアクチュエータで自然なモーションを実現できる。以下、このようなロボットの具体的構成について説明する。

【0011】

図１は、実施形態に係るロボット１００の外観を表す図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）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や仕草（ジェスチャー）を決定する自律行動型のロボットである。外部環境は、カメラやサーモセンサなど各種のセンサにより認識される。内部状態はロボット１００の感情を表現するさまざまなパラメータとして定量化される。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。

【0012】

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。

【0013】

ロボット１００は、一対の前輪１０２（左前輪１０２ａ，右前輪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が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を前後左右への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。左前輪１０２ａよりも右前輪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。右前輪１０２ｂよりも左前輪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。

【0014】

前輪１０２および後輪１０３は、後述する駆動機構（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。

【0015】

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、車輪の収納動作に伴ってボディ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な着座面１０８（接地底面）が床面Ｆに当接する。なお、車輪収納機構の構造および動作の詳細については後述する。

【0016】

ロボット１００は、２つの腕部１０６を有する。腕部１０６の先端に手があるが、モノを把持する機能はない。腕部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つの腕部１０６は、それぞれ個別に制御可能である。

【0017】

ロボット１００の頭部正面（顔）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素子により、様々な表情で表示される。ロボット１００は、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の頭頂部にはツノ１１２が取り付けられる。ツノ１１２には全天周カメラが内蔵され、上下左右全方位を一度に撮影できる。また、ロボット１００の頭部正面には、高解像度カメラが設けられる（図示せず）。

【0018】

このほか、ロボット１００は、周辺温度を検出する温度センサ、複数のマイクロフォンを有するマイクロフォンアレイ、計測対象の形状を測定可能な形状測定センサ（深度センサ）、超音波センサなどさまざまなセンサを内蔵する。

【0019】

図２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、一対の腕部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。

【0020】

胴部フレーム３１８は、「ベース部」として機能し、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、一対の腕部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。

【0021】

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。一対の腕部１０６は、それぞれ「第２可動部」として機能し、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部１０６が取り付けられている。環状部材３４０は、支持部３１９に同軸状に外挿され、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。

【0022】

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。頭部フレーム３１６は、「第１可動部」として機能する。

【0023】

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（以下「ＤＤモータ」と表記する）を有する。このため、左前輪１０２ａと右前輪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。

【0024】

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。

【0025】

外皮３１４は、本体フレーム３１０および一対の腕部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、後述するガイド７６０とともにツノ１１２を挿通する。

【0026】

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、変形例においては、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。

【0027】

腕部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。腕部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（通電回路）を含む。腕部１０６を含むアームユニット３５０の詳細については後述する。

【0028】

図３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３（ａ）は側面図であり、図３（ｂ）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。

【0029】

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。

【0030】

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の中央に回転軸４０７が支持されている。回転軸４０７からは二股のアーム４０８が延び、その先端に車軸４１０が一体に設けられている。車軸４１０に後輪１０３が回転可能に支持されている。回転軸４０７は自軸周りに回転自在であり、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、後部収容空間から外部へ後輪１０３を進退駆動できる。

【0031】

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４０８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、着座面１０８が床面Ｆに接地する（実線矢印参照）。これにより、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。

【0032】

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。

【0033】

図４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や車輪駆動機構３７０を含む。プロセッサ１２２と記憶装置１２４は、制御回路３４２に含まれる。各ユニットは電源線１３０および信号線１３２により互いに接続される。バッテリー１１８は、電源線１３０を介して各ユニットに電力を供給する。各ユニットは信号線１３２により制御信号を送受する。バッテリー１１８は、リチウムイオン二次電池であり、ロボット１００の動力源である。

【0034】

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（全天周カメラ，高解像度カメラ）、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、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。

【0035】

通信機１２６は、後述のサーバ２００や外部センサ１１４、ユーザの有する携帯機器など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、内部機構を制御するアクチュエータである。このほかには、表示器やスピーカーなども搭載される。

【0036】

プロセッサ１２２は、通信機１２６を介してサーバ２００や外部センサ１１４と通信しながら、ロボット１００の行動選択を行う。内部センサ１２８により得られる様々な外部情報も行動選択に影響する。駆動機構１２０は、主として、車輪（前輪１０２）や頭部（頭部フレーム３１６）の動きを制御する。駆動機構１２０は、２つの前輪１０２それぞれの回転速度や回転方向を変化させることにより、ロボット１００の移動方向や移動速度を変化させる。また、駆動機構１２０は、車輪（前輪１０２および後輪１０３）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、腕部１０６を制御する。

【0037】

図５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。

【0038】

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には、外部センサ１１４の位置座標が登録される。ロボット１００の内部センサ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、サーバ２００がロボット１００の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が外部センサ１１４と定期的に通信し、サーバ２００は外部センサ１１４によりロボット１００の位置を特定する。

【0039】

（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。

【0040】

データ格納部２０６は、モーション格納部２３２、マップ格納部２１６および個人データ格納部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。腕部１０６を震わせる、蛇行しながらユーザに近づく、首をかしげたままユーザを見つめる、など様々なモーションが定義される。

【0041】

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。

【0042】

マップ格納部２１６は、状況に応じたロボットの行動を定義した行動マップのほか、椅子やテーブルなどの障害物の配置状況を示すマップも格納する。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。

【0043】

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。

【0044】

データ処理部２０２は、位置管理部２０８、認識部２１２、動作制御部２２２および親密度管理部２２０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。位置管理部２０８はユーザの位置座標もリアルタイムで追跡してもよい。

【0045】

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１５０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。

【0046】

認識部２１２は、更に、人物認識部２１４と応対認識部２２８を含む。人物認識部２１４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）。人物認識部２１４は、表情認識部２３０を含む。表情認識部２３０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。

【0047】

応対認識部２２８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。応対認識部２２８は、また、ロボット１００の行動に対するユーザ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。

【0048】

動作制御部２２２は、ロボット１００の動作制御部１５２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。

【0049】

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はそのユーザ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ユーザの親密度は徐々に低下する。

【0050】

（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４参照）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４参照）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。

【0051】

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。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。

【0052】

データ格納部１４８には、マップ格納部２１６および個人データ格納部２１８からも各種データがダウンロードされてもよい。

【0053】

データ処理部１３６は、認識部１５０および動作制御部１５２を含む。認識部１５０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１５０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。

【0054】

認識部１５０は、内蔵の全天周カメラにより定期的に外界を撮像し、人やペットなどの移動物体を検出する。認識部１５０は、移動物体の撮像画像から特徴ベクトルを抽出する。上述したように、特徴ベクトルは、移動物体の身体的特徴と行動的特徴を示すパラメータ（特徴量）の集合である。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、温度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。

【0055】

認識部１５０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。

【0056】

動作制御部１５２は、サーバ２００の動作制御部２２２とともにロボット１００の移動方向を決める。行動マップに基づく移動をサーバ２００で決定し、障害物をよけるなどの即時的移動をロボット１００で決定してもよい。駆動機構１２０は、動作制御部１５２の指示にしたがって前輪１０２（車輪駆動機構３７０）を駆動することで、ロボット１００を移動目標地点に向かわせる。

【0057】

動作制御部１５２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。

【0058】

動作制御部１５２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。モーションファイルに頭部の動作や車輪の進退動作が定義されている場合、動作制御部１５２は、駆動機構１２０を駆動してその動作制御を実行する。

【0059】

動作制御部１５２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部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１５２の指示にしたがって前輪１０２や腕部１０６、首（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。

【0060】

次に、ロボット１００の特徴的構成および動作について説明する。
図６～図９は、ロボット１００の構造を表す説明図である。図６は、ロボット１００から外皮３１４およびカバー３１２を取り除いた状態を表す図である。図７は、外皮３１４を表す図である。図８は、ボディ１０４の組付け方法を概略的に表す図である。図８（ａ）～（ｃ）は、その組付け過程を示す。図９は、ロボット１００に外皮３１４が装着された状態を表す図である。各図の（ａ）は右側面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は背面図である。なお、ロボット１００の外観は、ほぼ左右対称となっている。

【0061】

図６に示すように、頭部フレーム３１６の前面に円形の開口部７１７が設けられ、顔部材７１２が組み付けられている。顔部材７１２は、開口部７１７と相補となる円板状をなし、その前面が顔領域を形成している。顔部材７１２と開口部７１７との隙間により、環状の嵌合凹部７０６が形成される。頭部フレーム３１６における顔部材７１２の下方位置に、一対の嵌合孔７０８が設けられている。

【0062】

頭部フレーム３１６の頂部にガイド７６０が設けられている。ガイド７６０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となる。ガイド７６０は、段付円筒状をなし、外周面に沿って環状の嵌合部７６１が形成されている。ガイド７６０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。詳細については後述する。

【0063】

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。また、収容口３７７の左右には、一対の突起７２０が後方に突設されている。突起７２０は、その先端がやや大径の円板状とされ、ボタン態様の形状を有する。胴部フレーム３１８の下面には、一対の面ファスナー７２２が設けられている。

【0064】

胴部フレーム３１８の正面および背面には、保護部材５７０，５７２がそれぞれ設けられている。各保護部材は、可撓性を有する樹脂材からなり、胴部フレーム３１８から離れる方向に膨出し、側面視が滑らかな曲面形状を呈する。これらの保護部材５７０，５７２と一対のカバー３１２とが協働してボディ１０４のアウトラインに丸みをもたせている。保護部材５７０は、胴部フレーム３１８の前面に露出する制御回路基板等を前方から覆うようにして保護する。保護部材５７２は、胴部フレーム３１８の後面に露出する制御回路基板等を後方から覆うようにして保護する。保護部材５７０，５７２は、可撓性を高めるハニカム構造を有するが、その詳細については後述する。

【0065】

図７に示すように、外皮３１４は、外皮本体７２８と弾性装着部７３０とを縫い合わせて構成される。外皮本体７２８は、伸縮性を有する基材５２０を布袋５２２に収容して構成され、全体的に手触りが良い柔軟素材からなる。布袋５２２は、ポリエステルなどの滑らかな手触りの布材を袋状に縫製したものであり、ロボット１００に装着した際に外側になる面の内側に不繊布（不織布）が設けられる。外皮本体７２８は、頭部フレーム３１６に被せられる袋状部５２４と、袋状部５２４の左右側面から下方に延びる一対の手部５２６と、袋状部５２４の正面から下方に延びる延在部５２８と、袋状部５２４の背面から下方に延びる延在部５３０とを含む。外皮本体７２８の開口部５０２に沿って紐通し部７４０が縫製されている。この紐通し部７４０に挿通された紐７４２の両端を引っ張ることにより、開口部５０２を適度な大きさに絞ることができる。

【0066】

外皮本体７２８には、また、開口部５０２の下部に沿って留め具７５０が縫い付けられている。留め具７５０は、硬質の樹脂からなり、顔部材７１２の周縁とほぼ同じ曲率を有する長尺状の部材である。留め具７５０の中間部には、一対の突起７５２が設けられている。これらの突起７５２は、上記一対の嵌合孔７０８に嵌合可能とされている。図７（ｂ）に示すように、留め具７５０は、その外径側（凸側）を開口部５０２に沿わせるように設けられている。

【0067】

弾性装着部７３０は、外皮本体７２８の前後の延在部５２８，延在部５３０を下方で連結している。弾性装着部７３０は、外皮本体７２８と同じように柔軟素材で形成され、外皮３１４の底部を構成する。また、弾性装着部７３０は、外皮本体７２８とは伸縮性が異なる柔軟素材（スポンジ等）で形成されてもよい。弾性装着部７３０には、収容口３７７と対応する位置に開口部７３１が設けられている。弾性装着部７３０の後部下方には一対の孔７３４が形成されている。孔７３４は、ボタン穴のような小幅形状を有するが、弾性装着部７３０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７３４に、それぞれ上記一対の突起７２０を挿通可能とされている。弾性装着部７３０の底部上面には一対の面ファスナー７３２が設けられ、それぞれ上記一対の面ファスナー７２２と装着可能とされている。

【0068】

ボディ１０４の組付け工程においては、図８（ａ）に示すように、本体フレーム３１０およびその内部機構等を組み立てる。前輪１０２およびホイールカバー１０５は、退避状態（収納状態）に位置させる。

【0069】

続いて、図８（ｂ）に示すように、一対のカバー３１２を本体フレーム３１０の左右から組み付けて固定する。一対のカバー３１２は、本体フレーム３１０に対して左右対称に構成され、その前面と後面において接合される。両カバーの接合は、本実施形態では溶着又は接着によりなされるが、ねじ留めによる締結その他の固定方法を採用してもよい。車輪収納状態においては図示のように、スリット３１３が閉じられた状態となる。前輪１０２は、カバー３１２の内方に完全に収容される。カバー３１２内の収容空間Ｓは、前輪１０２と一体のホイールカバー１０５がちょうど一つ入る程度の大きさを有する。

【0070】

続いて、図８（ｃ）に示すように、本体フレーム３１０に外皮３１４を取り付ける。このとき、外皮３１４の側部開口部（外皮本体７２８と弾性装着部７３０とに囲まれる左右開口部のいずれか一方）から頭部フレーム３１６を挿入する。このとき、開口部３９０にガイド７６０を挿通させつつ、外皮３１４を頭部フレーム３１６に被せる。それにより、図９（ｃ）に示すように、開口部３９０がガイド７６０に嵌合し、外皮３１４の上部を頭部フレーム３１６に対して位置決めしつつ固定できる。

【0071】

そして、頭部フレーム３１６が袋状部５２４に収容された後、突起７５２を嵌合孔７０８に嵌合させ、留め具７５０を頭部フレーム３１６に組み付ける。このとき、図７（ｂ）に示す状態から留め具７５０を開口部５０２の内方に向けて上下反転させつつ、開口部５０２周辺を捲り上げる。それにより、留め具７５０が布袋５２２に巻かれ、外部への露出しないように取り付けられる。そして、紐７４２を引っ張ることで開口部５０２を適度に絞り、その開口端縁を嵌合凹部７０６に嵌合させる。それにより、外皮３１４が頭部フレーム３１６にしっかりと固定されるとともに、顔部材７１２の顔領域をきれいに露出させることができる。

【0072】

続いて、弾性装着部７３０を胴部フレーム３１８の底面に固定する。このとき、一対の突起７２０をそれぞれ対応する孔７３４に挿通させる。突起７２０の孔７３４への挿通後、孔７３４は弾性力により元の小幅形状に戻ろうとする。それにより、突起７２０の頭部がボタン態様で孔７３４の周辺に引っ掛かり、胴部フレーム３１８からの離脱が防止される。また、一対の面ファスナー７３２をそれぞれ対応する面ファスナー７２２に取り付ける。このようにして、図９（ａ）～（ｃ）に示すように、外皮３１４を本体フレーム３１０に対して適正に固定できる。

【0073】

図１０は、アームユニット３５０の構成を表す図である。図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は平面図、図１０（ｃ）は底面図である。
図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、アームユニット３５０は、平面視円形状の環状部材３４０に一対の腕部１０６（左腕部１０６ａ，右腕部１０６ｂ）が設けられている。左腕部１０６ａと右腕部１０６ｂは、環状部材３４０の中心線に対して線対称となる位置に設けられ、両者の後方に向けて約９０度ずれた位置にコネクタユニット３６６が配設されている。

【0074】

腕部１０６の駆動基端にはモータ３６２が設けられ、第１関節３５２を構成している。モータ３６２が環状部材３４０に固定されているため、一対の腕部１０６の駆動基端の相対位置は変わらない。腕３５６は、上腕部３５３と前腕部３５７とが固定ヒンジ３５５を介して連結されて構成される。前腕部３５７と手３５８との間にモータ３６４が設けられ、第２関節３５４を構成している。モータ３６２を駆動することで腕３５６を上下させることができ、モータ３６４を駆動することで手３５８を動かすこと（手首を曲げること）ができる。本実施形態では、固定ヒンジ３５５により上腕部３５３と前腕部３５７との角度、つまり腕３５６の曲がり具合を一定としている。変形例にお旺盛いては、例えば固定ヒンジ３５５に代えてモータを設けることで、腕３５６の曲がり具合を制御できるようにしてもよい。

【0075】

図１０（ｂ）および（ｃ）に示すように、上腕部３５３，前腕部３５７および手３５８は、その横断面が台形状とされており、腕部１０６に外皮３１４が被せられたときのアウトラインに丸みをもたせることができる。このように断面台形状とすることで、断面長方形状とする場合よりも触れたときの力が分散する。すなわち、ユーザが外皮３１４越しに腕部を触ったときにロボットの部材が存在することを感じ難くなり、生物のような柔らかい触感を提供できる。腕部１０６の上面と外皮３１４との間には、図示略のタッチセンサが配設されている。

【0076】

環状部材３４０において、モータ３６２に対応する位置の下面には、長方形状の滑り部材３４６が設けられている。滑り部材３４６は、摩擦係数が小さい樹脂材からなる。アームユニット３５０は、左右一対の滑り部材３４６が一対のサイドプレート３３６の上端面にそれぞれ載置されることで、胴部フレーム３１８に対して摺動自在とされている。
環状部材３４０は、可撓性を有する樹脂材からなるものでよく、エラストマーのような弾性部材で構成されることが好ましい。それにより、ロボット１００が転倒するなどして腕３５６がひねられたときでも、環状部材３４０が撓んで力を逃がすことができるので、腕３５６が破断しにくくなる。

【0077】

モータ３６２，３６４やタッチセンサ（図示略）から延びる配線（電源線や信号線）が、コネクタユニット３６６に集約されている（点線参照）。コネクタユニット３６６からは複数のコネクタが延出し、胴部フレーム３１８に設置された回路基板（制御回路基板、電源回路基板）に接続されている。

【0078】

図１１および図１２は、アームユニット３５０の設置構成および動作を表す模式図である。図１１は平面図であり、図１２は正面図である。各図（ａ）～（ｃ）は、アームユニット３５０の動作過程を例示する。

【0079】

図１１（ａ）に示すように、一対のサイドプレート３３６がほぼ平行に設けられ、アームユニット３５０が、一対の滑り部材３４６を介して載置される。アームユニット３５０は、環状部材３４０の中心を通る軸線Ｌａ（「仮想の軸」に対応する）を中心に回動可能である。その回動に際して、滑り部材３４６がサイドプレート３３６の上端面を摺動する。一対のサイドプレート３３６には、アームユニット３５０の一方向（図中時計回り）への回動範囲を規制する第１ストッパ３３５と、反対方向（図中反時計周り）への回動範囲を規制する第２ストッパ３３７が設けられている。

【0080】

ロボット１００は、アームユニット３５０を軸線Ｌａを中心に電気的に駆動する構成を有していない。しかし、外皮３１４が頭部フレーム３１６とアームユニット３５０の双方に被着しているため、頭部フレーム３１６の動きは、外皮３１４を介してアームユニット３５０に伝達される。例えば、ロボット１００が正面を向いた状態から左右に振り向くとき、頭部フレーム３１６は、支持部３１９の軸線Ｌ（「駆動軸」に対応する）を中心に回動する（ここでは、ヨー軸３２１と軸線Ｌとが一致していると仮定する）。このとき、その頭部フレーム３１６の回動が外皮３１４の弾性力によりアームユニット３５０に伝達される。アームユニット３５０は、環状部材３４０の軸線Ｌａを中心に回動し、一対の腕部１０６は、頭部の動きに追従する。

【0081】

言い換えれば、外皮３１４は、頭部フレーム３１６と胴部フレーム３１８との間に弾性変形領域を有し、その弾性変形領域に一対の腕部１０６が配置されている。外皮３１４は、胴部フレーム３１８の一端側において頭部フレーム３１６に被着される一方、胴部フレーム３１８の他端領域にも被着される。それにより、外皮３１４がロボット１００の頭部と臀部を包み込む形となり、弾性変形領域のテンションが維持される。このため、頭部フレーム３１６の動作に応じた外皮３１４の変位（つまり弾性変形領域の変形）に伴い、外皮３１４の弾性力（引張力）が腕部１０６に作用する。その結果、一対の腕部１０６は、電気的駆動を伴わないにもかかわらず、胴部フレーム３１８に対する相対変位が変わる。

【0082】

ところで、環状部材３４０が支持部３１９に同軸状に外挿されるものの、両者間には図示のように十分な隙間（遊び）が設けられている。このため、環状部材３４０の軸線Ｌａは、支持部３１９の軸線Ｌと必ずしも一致しない。図１１（ａ）に示すように、ロボット１００が正面を向いた状態では両軸線はほぼ一致する。しかし、図１１（ｂ）に示すように、ロボット１００が左右に振り向いたときには、アームユニット３５０の回動角度が大きくなるほど、両軸線のずれが大きくなる。

【0083】

ロボット１００が大きく振り向いたとき、アームユニット３５０は、所定角度（本実施形態では３０度）回動した時点で第１ストッパ３３５又は第２ストッパ３３７により係止される。一方、ロボット１００が振り向くことで外皮３１４がねじられるため、その振り向き角度が大きくなるほど、外皮３１４のねじりに対する弾性反力も大きくなる。このため、ロボット１００の振り向き角度が所定の追従上限角度以下であれば、アームユニット３５０は所定角度に達することなく、その弾性反力が一要因となって停止される。

【0084】

図１２（ａ）に示すように、アームユニット３５０は、一対の滑り部材３４６の箇所でサイドプレート３３６に載置されているに過ぎず、軸線方向に拘束されていない。このため、図１２（ｂ）および（ｃ）に示すように、例えばロボット１００が首を左右に傾げる動作を行ったとき、頭部フレーム３１６の角度に応じて外皮３１４が一方の第１関節３５２を引き上げる。すなわち、外皮３１４の弾性力により、胴部フレーム３１８に対するアームユニット３５０のフローティング構造が実現される。このとき、頭部の角度に応じて左右の肩の高さが異なるように変化する。これは生物的挙動と合致する。なお、頭部の傾げ角度が大きくなるほど、環状部材３４０の軸線Ｌａと、支持部３１９の軸線Ｌとのずれは大きくなる。

【0085】

次に、ロボットの頭部に設けられた排水構造について説明する。
図１３は、排水構造を表す模式図であり、説明の便宜上、頭部フレーム３１６から顔部材７１２を除いた状態を示す。図１３（ａ）は側断面図であり、図１３（ｂ）は正面図であり、図１３（ｃ）は背面図である。

【0086】

図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、頭部フレーム３１６の内部には複数の制御回路基板ＰＣ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、後頭部に排気口を設け、それらをつなぐ通路に吸気ファン、排気ファンを設けることで、外気による冷却が行われる。具体的には、ガイド７６０の内側に環状の吸気口６００が設けられ、頭部フレーム３１６の後方下部にスリット状の排気口６０２が設けられている。頭部フレーム３１６内の上部に隔壁６０３が設けられ、その上方の外気導入室６０４と下方の収容室６０５とが画定されている。収容室６０５に制御回路基板ＰＣ等の機能部品が収容されている。

【0087】

隔壁６０３の前半部に段差６０６が設けられ、その段差６０６の左右および後方が一段低くなって排水用の溝（排水溝６０９）を形成している。段差６０６の後方領域は、左右の排水溝６０９に向けて傾斜している。一方、段差６０６の上面に通気用の開口部６０８が設けられている。段差６０６の内方における開口部６０８の直下に吸気ファン６１０が配設されている。ガイド７６０の下端開口部（吸気口６００）が、段差６０６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７６０を伝って水分が侵入したとしても、開口部６０８には導かれず、段差６０６の後方に滴下される。すなわち、水分が収容室６０５に侵入することが防止される。

【0088】

図１３（ａ）および（ｃ）に示すように、頭部フレーム３１６の後方には、左右一対の排出口６０７が設けられている。排出口６０７は、外気導入室６０４に連通する。本実施形態では、排水溝６０９の底面が、排出口６０７の底面と面一の位置関係にある。頭部フレーム３１６内の後方下部には、排気口６０２と対向する位置に排気ファン６１２が配設されている。これにより、吸気ファン６１０と排気ファン６１２との間に通気通路が形成され、その通気通路に制御回路基板ＰＣが位置する。

【0089】

図１４は、頭部とツノ１１２との接続部の構造を表す説明図である。図１４（ａ）はツノ１１２と頭部フレーム３１６との嵌合構造（ツノ１１２を頭部フレーム３１６から取り外した状態）を示す。図１４（ｂ）はフィルタの取付構造を示す。

【0090】

図１４（ａ）に示すように、ガイド７６０は、円筒状のガイド本体７６４と、ガイド本体７６４の上端に設けられたアッパーフランジ７６６と、ガイド本体７６４の下端に設けられたロアフランジ７６８を有する。ロアフランジ７６８の周縁部には、嵌合凸部７６９が設けられている。嵌合凸部７６９は、ロアフランジ７６８の半径方向に突出し、周方向に段差を有する。頭部フレーム３１６には、嵌合凸部７６９と相補形状の嵌合凹部３１７が設けられている。嵌合凸部７６９を嵌合凹部３１７に嵌合させ、ガイド７６０を軸線周りに回転させることにより、ガイド７６０を頭部フレーム３１６に固定できる。ロアフランジ７６８は、頭部フレーム３１６の表面に密着し、その接合面においてシール機能を発揮する。

【0091】

図１４（ｂ）に示すように、ガイド本体７６４の内方には、円筒状の支持部７７０が同心状に設けられている。ガイド本体７６４と支持部７７０とは、両者間を半径方向に延びる複数の連結部７７７により連結されている。隣接する連結部７７７の間に形成される空隙により吸気口６００が構成される。

【0092】

吸気口６００の入口には、防塵用のフィルタ７７６が着脱可能に取り付けられる。フィルタ７７６は、中心角が約１２０度の扇状をなしており、そのメッシュの大きさ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。３つのフィルタ７７６が環状に並設される。

【0093】

支持部７７０の内側には、ジョイント機構６３０が挿通されている。ジョイント機構６３０は、頭部フレーム３１６から延びる第１部材６３２と、ツノ１１２から延びる第２部材６３４とを含む。第２部材６３４は、第１部材６３２に対して近接又は離間する方向にスライドできる。ツノ１１２の下端部には複数の突起６２０が環状に配設されている。支持部７７０には、それらの突起６２０と相補形状の複数の凹部７７２が設けられている。第２部材６３４を第１部材６３２に近接させ、突起６２０を凹部７７２に嵌合させることにより、ツノ１１２を頭部フレーム３１６に対して固定できる。

【0094】

このようにツノ１１２を固定したとしても、ツノ１１２とガイド７６０との間にフィルタ７７６が露出するため、頭部フレーム３１６内へ外気を導入できる。一方、このような構成のため、外部の水分がフィルタ７７６を通過して頭部フレーム３１６内へ侵入する可能性がある。例えばユーザがテーブル上の飲料をこぼしたとき、その直下にいたロボット１００にかかるような場合が想定される。このような場合にその水分がフィルタ７７６を介して外気導入室６０４に侵入したとしても、収容室６０５には侵入させない排水構造が設けられている。

【0095】

図１５は、頭部の排水構造を表す説明図である。図１５（ａ）はロボットが正面（水平方向）を向いた状態を示し、図１５（ｂ）はロボットが上方を見上げた状態を示す。図中の点線は空気の流れを示し、二点差線は水滴の流れを示す。
ロボット１００の作動中はファン６１０，６１２が駆動され、通気による冷却が行われる。すなわち、吸気口６００から外気導入室６０４に導入された外気は、開口部６０８を介して収容室６０５に導入され、制御回路基板ＰＣ等の発熱部品（機能部品）を冷却し、排気口６０２から排出される。

【0096】

このとき、仮に図１５（ａ）に示すように外気導入室６０４に水分が侵入したとしても、開口部６０８には到らず、外気導入室６０４の下部に溜まる（二点鎖線参照）。その後、図１５（ｂ）に示すようにロボット１００が上向くと、その水分が排水溝６０９を伝って後方に流れ、排出口６０７から排出される。この水分は、外皮３１４の後頭部周辺部位に吸収されて蒸発する。特に、通気により温められた空気が外皮３１４の後頭部周辺位置を加熱するため、その水分の蒸発が促進される。

【0097】

次に、ロボットの腹部および背部に設けられた保護部材の構造について説明する。
図１６は、保護部材５７０の構造を表す図である。図１６（ａ）は保護部材５７０をやや上方からみた斜視図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＡ部拡大正面図である。
図１６（ａ）に示すように、腹部の保護部材５７０は、平面視アーチ状をなし、正面視において六角形状の孔５８０（開口部）が多数形成されたハニカム構造を有する。保護部材５７０は、例えば熱可塑性エラストマーなど、汎用プラスチックよりも柔らかい素材からなる。

【0098】

図１６（ｂ）に示すように、孔５８０を形成する壁面が、正面視で上下および左右に傾斜するように構成されている。より具体的には、孔５８０を画成する上下の壁面５８２が、奥方にむけて上方に傾斜している。また、左右の壁面５８４が右周縁に近づくほど奥方に向けて左方に傾斜し、左周縁に近づくほど奥方に向けて右方に傾斜している。このように孔形状を傾斜させることで、正面側から圧力が作用したときに壁部が倒れやすくなり、保護部材５７０が全体として撓み易くなっている。このように、保護部材５７０の素材と形状を工夫することで、ユーザが抱き上げたときに柔らかくて心地よい触感を提供できる。また、保護部材５７０の内側には、タッチセンサを実装した基板が配設され、ユーザのタッチを検出する。すなわち、ロボット１００の胴体（腹）部分は、人が抱っこをするときに人の身体の一部と頻繁に接触する箇所であり、柔軟さが求められる。それとともに、タッチの態様も正確に検出する必要があり、再現精度の高いタッチセンサが設けられている。保護部材５７０により覆うことで、このタッチセンサを外側から保護できる。

【0099】

また、保護部材５７０をハニカム構造（多孔構造）とすることで、胴部フレーム３１８内から発せられる熱を逃がしつつ外皮３１４を温めることができる。その結果、ユーザが抱き上げたときにロボット１００の温かみ（体温）を感じさせることができる。ハニカム構造とすることで、軽量化と強度確保を両立させることもできる。なお、背部の保護部材５７２についても同様のハニカム構造を有するが、その説明については省略する。

【0100】

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、頭部の動作に応じた外皮３１４の変位にともない、胴部に対する一対の腕部１０６の相対変位が変わる。すなわち、腕部１０６の追従が、その駆動機構の電気的制御ではなく、柔軟な外皮３１４の弾性力の利用により実現される。それにより、ロボット１００の身体のねじりに合わせて肩が自然についてくるようになり、生物的挙動を実現できる。また、外皮３１４が弾性体であるため、ロボット１００が頭部を動かしたときに適度な弾性変形が生じ、リアルな身体のひねりを表現できる。特に上記実施形態のように胴部を下肢に対してひねる構造を有しないロボットにおいて、振り向くというモーションを違和感なく見せることができる。

【0101】

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。

【0102】

上記実施形態では、「ベース部」として胴部、「第１可動部」として頭部、「第２可動部」として腕部を備えるロボットを例示した。変形例においては、例えば「ベース部」を胴部下半部（腹部以下）、「第１可動部」を頭部、「第２可動部」を胴部上半部（胸部以上）とするなど、ロボットにおけるその他の部位の組み合わせを採用してもよい。

【0103】

上記実施形態では、「第１可動部」および「第２可動部」の各動作が、制御部（動作制御部１５２）により個別に制御されるものとした。一方、物理的構造に起因して第１可動部の変位が外皮（連結部材）を介して第２駆動部に伝達され、制御部による制御とは関わりなく第２可動部を変位させるものとした。より詳細には、複数の第２可動部を環状部材により支持することでユニット（腕ユニット）を構成した。制御部は、そのユニットにおける各第２可動部の細部の動きを制御するが、ユニット全体としての大きな動きは制御しない。ユニット全体としての大きな動きは、柔軟な外皮を利用することで実現される。変形例においては、第１可動部および第２可動部の少なくともいずれかが、制御を伴わずに駆動されるものとしてもよい。例えば、外力（外乱）を受けて慣性により動くものとしてもよい。制御部により第１可動部は制御され、第２可動部は制御されないものとしてもよい。第２可動部がアクチュエータにより駆動される部分を有しないものとしてもよい。上記実施形態のように第２可動部が腕およびその関節からなる場合、関節を駆動するモータ等を有しない部材連結構造（単なる機構）としてもよい。

【0104】

上記実施形態では、ロボットの頭部に設けられた排水構造について説明した。このような排水構造は、ロボットの通気その他の機能を確保するためにロボットの頭頂部に隙間ができるような場合、内部の電子部品の防水を確保するといった課題に対応できる。なお、例えば四足歩行させる等、ロボットが直立駆動されないような場合、その上面位置に隙間ができる構造にも同様に対応できる。例えば、動物型ロボットの尻尾の基端に隙間ができるような場合が該当する。

【0105】

このような排水構造を有するロボットは、以下のように表現することもできる。
フレームと、
前記フレームに設けられて上方に開口する第１開口部と、
前記第１開口部に干渉することなく前記フレームを覆う吸湿性を有する外皮と、
前記フレーム内を前記第１開口部に連通する第１室と、機能部品を収容する第２室とに区画する隔壁と、
前記フレームにおける前記第１開口部よりも低位置に開口し、前記第１室に連通する一方、前記外皮に覆われる第２開口部と、
を備えることを特徴とするロボット。

【0106】

ここで、「機能部品」とは、例えば電気回路部品など、防水性が必要とされる部品を意味する。第１室と第２開口部とは、排水溝を介して連通させることができる。上記実施形態において、頭部フレーム３１６が「フレーム」に対応し、吸気口６００が「第１開口部」に対応する。また、外気導入室６０４が「第１室」に対応し、収容室６０５が「第２室」に対応し、排出口６０７が「第２開口部」に対応する。

【0107】

第１室に段差を有し、その段差の上部に第１室と第２室とを連通させる第３開口部を備えてもよい。ロボットの定常姿勢（ロボットが正面を向いた状態、待機状態など）において第２開口部が第３開口部よりも低位置となるようにする。上記実施形態において、開口部６０８が「第３開口部」に対応する。このような構成により、仮に第１開口部から水分が侵入したとしても、第１室の底部に溜まる。この水分を第２開口部を介して排出させ、外皮に吸収させることができる。

【0108】

第１室の浸水を検知する浸水検知センサを設けてもよい。浸水検知センサは、第１室の底部に溜まった水分の高さが設定高さ以上となったときに「浸水」として検知する。「設定高さ」は、段差の高さの所定割合（％）としてもよい。制御部は、浸水が検知されると、第３開口部が相対的に低くなる方向（第２開口部が相対的に高くなる方向）にフレームを傾斜させないよう、ロボットのモーションを制御する。それにより、水分が第３開口部を介して第２室へ侵入することを防止できる。このとき、積極的に第３開口部が相対的に高くなる方向（第２開口部が相対的に低くなる方向）にフレームを傾斜させるよう、ロボットのモーションを選択するのが好ましい。

【0109】

上記実施形態を例に説明すると、動作制御部２２２は、浸水検知センサが外気導入室６０４の浸水を検知すると、排出口６０７からの排水を促すために頭部フレーム３１６を後方に傾ける制御をする。浸水中は開口部６０８から水が浸入しないよう、頭部フレーム３１６を前方に傾けるモーションは実行しない（そのようなモーションの選択をキャンセルする）。動作制御部２２２は、浸水状態が解消されることで浸水検知センサによる浸水の検知がなくなると、頭部フレーム３１６を前方に傾けるモーションの選択を許可する。

【0110】

上記実施形態では、ロボットの腹部および背部に設けられた保護部材のハニカム構造（多孔構造）について説明した。このような多孔構造は、ロボットの柔らかい触感を実現する、あるいはロボットの温かみを伝達する等の課題に対応できる。ハニカム構造は、腹部や背部のみならず、そのような機能が求められるロボットの部位に適用できる。

【0111】

このような多孔構造を有するロボットは、以下のように表現することもできる。
フレームと、
前記フレームの側面に設けられた保護部材と、
前記保護部材の外側から前記フレームを覆う柔軟な外皮と、
を備え、
前記保護部材は、可撓性素材からなる多孔構造を有することを特徴とするロボット。

【0112】

ここで、「多孔構造」は、上記実施形態のようにハニカム構造でもよい。その場合、ハニカム構造を形成する複数の壁部が、奥方に向けて傾斜する形状を有することが好ましい。上記実施形態では、保護部材５７０，５７２の多孔構造としてハニカム形状を例示したが、格子形状、網目形状、その他の多孔形状を採用してもよい。

【0113】

上記実施形態では、カバー３１２をラバーにて構成したが、保護部材５７０，５７２と同様の素材を採用してもよい。

【0114】

上記実施形態では、ロボットが「移動機構」として車輪を有する構成を例示した。変形例においては「移動機構」を脚部とし、ロボットが歩行可能な構成としてもよい。

【0115】

上記実施形態では述べなかったが、頭部フレーム３１６の後頭部の内側にタッチセンサを配設してもよい。その場合、頭部フレーム３１６の内面が球面（凹球面）であるため、タッチセンサの基板を平板状とすると、頭部フレーム３１６の表面とタッチセンサとの間隔が大きくなり、十分な感度が得られない可能性がある。そこで、変形例においては、タッチセンサの基板を可撓性樹脂からなるフレキシブル基板とし、頭部フレーム３１６の内面側に向けて凸となるように湾曲させて配置してもよい。ただし、フレキシブル基板は一方向（長手方向）に沿ってしか撓まないため、頭部フレーム３１６の凹球面に沿って当接させることは困難である。この基板を凹球面に強引に貼り付けようとすると、タッチセンサの電極が歪み、センサ精度を低下させるおそれがある。そこで本変形例では、頭部フレーム３１６の内面（凹球面）に複数のリブを突設し、配列する。それらのリブの先端面により円弧状の曲面（凹曲面）を形成して取付面とする。フレキシブル基板をこの取付面に沿って貼り付けることで、頭部フレーム３１６の内面側に向けた凸形状を実現できる。このようにすることで、タッチセンサを頭部フレーム３１６の表面に近づけて感度を維持しつつ、検出精度も維持できる。

【0116】

上記実施形態では述べなかったが、ロボットの落下を判定する落下判定部を備えてもよい。その落下判定部は、例えば加速度センサの検出値に基づいて落下を判定してもよい。走行中に落下が判定された場合、床面に衝突する前に車輪１０２をカバー３１２に収納して衝撃を吸収してもよい。また、抱っこ状態からの落下が判定された場合、床面に衝突する前に車輪１０２をカバー３１２に収納して衝撃を吸収してもよい。特に上記実施形態のように車輪支持部にショックアブソーバ（ばね等）を有しない構造において、車輪１０２の損傷を防止または緩和できる。

【0117】

上記実施形態では述べなかったが、アームユニットを構成する環状部材が、モータを収容する収容部を備えてもよい。また、上記実施形態では環状部材を単一の部材で構成したが、複数の部材を組み付けて環状部材を構成してもよい。環状部材は平面視円形状に限らず、例えば平面視八角形状等の平面視多角形状を有してもよい。

【0118】

図１７は、変形例に係るアームユニットおよびその構成部品を表す図である。図１７（ａ）はアームユニットの平面図である。図１７（ｂ）は、アームユニットを構成する環状部材の平面図である。図１７（ｃ）および（ｄ）は、環状部材を構成する半環状部材を示す。図１７（ｃ）は平面図、図１７（ｄ）は正面図である。図１７（ｅ）は環状部材の分解図である。

【0119】

図１７（ａ）に示すように、アームユニット８５０は、環状部材８４０に一対の腕部１０６が組み付けられて構成される。図１７（ｂ）に示すように、環状部材８４０は、平面視半円状の２つの半環状部材８１０（前側半環状部材８１０ｆ，後側半環状部材８１０ｒ）を前後に組み付けて構成される。前側半環状部材８１０ｆと後側半環状部材８１０ｒとは共通の構造（本変形例では同一構造）を有する。

【0120】

図１７（ｃ）および（ｄ）にも示すように、半環状部材８１０は、帯状の本体８１２の一端に直方体形状の収容部８１４を一体に有する。半環状部材８１０は、樹脂材の射出成形等により本体８１２と収容部８１４とが一体成形されたものである。収容部８１４にモータ３６２が収容される。収容部８１４の上半部側面が半環状部材８１０の径方向外向きに開口し、腕部１０６の第１関節３５２およびモータ３６２の収容口８１６となっている。前側半環状部材８１０ｆの一端に第１収容部８１４ａが設けられ、後側半環状部材８１０ｒの一端に第２収容部８１４ｂが設けられている。また、収容部８１４の下半部端面には、半環状部材８１０の前後方向（周方向）に延びる嵌合穴８１８が開口している。

【0121】

図１７（ｅ）および（ｂ）に示すように、前側半環状部材８１０ｆと後側半環状部材８１０ｒとを前後に組み付ける。このとき、互いの本体８１２の他端部（収容部８１４とは反対側端部）を相手側の嵌合穴８１８に挿入する。すなわち、前側半環状部材８１０ｆと後側半環状部材８１０ｒとを互い違いに組み付け、固定することにより環状部材８４０が得られる。そして、第１収容部８１４ａに収容されるモータ３６２には、左腕部１０６ａが組み付けられる。第２収容部８１４ｂに収容されるモータ３６２には、右腕部１０６ｂが組み付けられる。環状部材８４０に両腕部１０６を組み付け、さらにコネクタユニット３６６を組み付けることで、アームユニット８５０を構成できる。収容部８１４の下面が、上記実施形態の「滑り部材３４６」として機能する。

【0122】

本変形例によれば、環状部材８４０に収容部８１４を一体成形することで、部品点数を削減するとともに耐久性を向上できる。また、環状部材３４０を構成する一対の半環状部材８１０を同一構造とすることで、部品の共通化を実現でき、製造コストを削減できる。

【0123】

あるいは、一対の腕部を環状部材等の連結部材によって一体化しない構成としてもよい。具体的には、左腕と第１収容部とを一体化した左腕ユニットと、右腕と第２収容部とを一体化した右腕ユニットとを独立に設け、それぞれの収容部を外皮に縫い付けるなどして固定してもよい。外皮の左右には袋状の腕収容部（左腕収容部，右腕収容部）がある。左腕収容部に左腕を収容するとともに、第１収容部を外皮における左腕収容部の入口近傍に固定してもよい。右腕収容部に右腕を収容するとともに、第２収容部を外皮における右腕収容部の入口近傍に固定してもよい。このような構成によっても、頭部の動作に応じた外皮の弾性変形により胴部に対する一対の腕部の相対変位が変わり、生物的挙動を実現できる。このような構成を概念化すると、以下のようになる。一対の第２可動部が第１，第２支持部材にそれぞれ支持される。第１支持部材および第２支持部材は、ベース部の周囲をとり囲むように設けられ、それぞれ外皮に支持される。なお、第２可動部が単一である場合には、支持部材も単一でよい。

【0124】

上記実施形態では述べなかったが、頭部の動作に応じた外皮の変形とともに変位した腕部（アームユニット）を、元の状態（基準位置）に復帰する方向に付勢する構造又は機構を設けてもよい。外皮は、弾性素材からなるため、頭部が振り向き動作等から復帰して正面を向くと、変形前の状態に戻ろうとする。しかし、アームユニットには変位を戻す駆動力が作用しないため、基準位置に戻る際の摺動や引っ掛かり等により、外皮の状態復帰に対して抵抗となる可能性がある。そこで、アームユニットを正面（回動角度ゼロの位置：図１１（Ｂ）の太線状態参照）に向けて付勢するばね等の付勢機構を設けてもよい。それにより、外皮の状態復帰を促進できる。あるいは、外皮に形状維持のための弾性ワイヤを縫い込むなどの付勢構造を設けてもよい。すなわち、外皮又は第１可動部を基準位置に向けて付勢する弾性体等の付勢構造を設け、第１可動部の動作解除に応じて外皮および第２可動部が基準状態に復帰し易くしてもよい。

【0125】

上記実施形態では、図１１に示したように、環状部材３４０の内径が支持部３１９の外径よりも大きく、環状部材３４０が支持部３１９に遊嵌されている。それにより、環状部材３４０の支持部３１９に対する回動のみならず、傾動も容易とされている。その結果、頭部の動作が外皮を介して腕部に伝達された際、その腕部が頭部に追従しやすくなっている。すなわち、第２可動部が支持される環状部材をベース部に対して遊嵌（挿通）させることにより、第１可動部をベース部に対して回動させ、また傾動させることができる。それにより、第２可動部を第１可動部に追従させ易くなる。

【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】