特許 7494479 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】2024-05-27

(45)【発行日】2024-06-04

(54)【発明の名称】ロボット

(51)【国際特許分類】

   A63H 11/00 20060101AFI20240528BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20240528BHJP

【ＦＩ】

A63H11/00 Z

B25J13/08 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020021147

(22)【出願日】2020-02-12

(65)【公開番号】P2021126196

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2023-01-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(72)【発明者】

【氏名】中山 健二

【審査官】前地 純一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０７２４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５９４６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】登録実用新案第３１７４４２３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００５－１６１４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２３２９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３４２２２４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６３Ｈ １／００－３７／００

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

Ｇ０１Ｂ ７／００－ ７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットであって、
本体部と、
第１電極を有し、前記本体部に設けられた第１静電容量センサと、
第２電極を有し、前記本体部に設けられた第２静電容量センサと、
前記第１及び第２静電容量センサよりも大きい検出範囲を有し、前記本体部に設けられた第３静電容量センサと、を備え、
前記第１及び第２静電容量センサは、前記第１及び第２静電容量センサの検出範囲よりも外側に検出対象が位置している状態から前記第１及び第２電極に対して互いに同じ距離分、離れた位置に前記検出対象が位置することによって発生した前記第１及び第２静電容量センサの各々の静電容量の変化量が互いに異なるように構成されており、
前記本体部並びに前記第１、第２及び第３静電容量センサを覆う外装と、
前記第３静電容量センサにより前記ロボットへの前記検出対象の近接が検出されたことを条件として、前記第１及び第２静電容量センサへの検出用の電力の供給を許可し、前記第３静電容量センサにより前記ロボットへの前記検出対象の近接が検出されていないことを条件として、前記第１及び第２静電容量センサへの前記検出用の電力の供給を禁止するセンサ制御手段と、
前記第１及び第２静電容量センサの検出結果に応じて、前記ロボットの動作を制御する制御手段と、
をさらに備えるロボット。

【請求項2】

前記第１及び第２電極が互いに同じ基板に設けられている、
請求項１に記載のロボット。

【請求項3】

前記センサ制御手段は、
前記第３静電容量センサにより前記ロボットへの前記検出対象の近接が検出されたことを条件として、前記第１及び第２静電容量センサへの検出用の電力の供給を許可するとともに、前記第３静電容量センサへの検出用の電力の供給を禁止し、
検出用の電力が供給された前記第１及び第２静電容量センサの検出結果に応じて前記ロボットの動作が前記制御手段により制御されたことを条件として、前記第１及び第２静電容量センサへの前記検出用の電力の供給を禁止するとともに、検出用の電力の供給が禁止されている前記第３静電容量センサへの検出用の電力の供給を許可する、
請求項１または２に記載のロボット。

【請求項4】

前記第３静電容量センサは、自己容量方式の静電容量センサである、
請求項１から３のいずれか１項に記載のロボット。

【請求項5】

前記第１及び第２静電容量センサは、相互容量方式の静電容量センサである、
請求項１から４のいずれか１項に記載のロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、接触を検出するセンサが設けられた電子機器として、例えば特許文献１に開示されたロボットが知られている。このロボットには、本体部を覆う外皮３１４が設けられており、この外皮の外側（本体部と反対側）の表面には、表皮が貼りつけられている。また、表皮と外皮と間には第１層タッチセンサが、外皮と本体部の間には第２層タッチセンサが、それぞれ設けられている。これらの第１及び第２層タッチセンサは、静電容量センサである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－７２４９５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に開示されたロボットでは、ユーザが表皮を触ったときに、第１層タッチセンサが接触を検出し、ロボットを強く触れることで外皮が変形したときに、第２層タッチセンサの検出値が変化する。以上の第１及び第２層タッチセンサの検出結果に応じて、ロボットがユーザに強く抱きしめられているのか、やさしく抱きしめられているのかが、検出される。しかし、このように、従来のロボットでは、表皮と外皮と間に第１層タッチセンサを、外皮と本体部の間に第２層タッチセンサを、それぞれ設けているため、その構成が比較的複雑になってしまう。

【0005】

そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、構成を簡略化することができるロボットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記目的を達成するため、本発明に係るロボットの一様態は、
ロボットであって、
本体部と、
第１電極を有し、前記本体部に設けられた第１静電容量センサと、
第２電極を有し、前記本体部に設けられた第２静電容量センサと、
前記第１及び第２静電容量センサよりも大きい検出範囲を有し、前記本体部に設けられた第３静電容量センサと、を備え、
前記第１及び第２静電容量センサは、前記第１及び第２静電容量センサの検出範囲よりも外側に検出対象が位置している状態から前記第１及び第２電極に対して互いに同じ距離分、離れた位置に前記検出対象が位置することによって発生した前記第１及び第２静電容量センサの各々の静電容量の変化量が互いに異なるように構成されており、
前記本体部並びに前記第１、第２及び第３静電容量センサを覆う外装と、
前記第３静電容量センサにより前記ロボットへの前記検出対象の近接が検出されたことを条件として、前記第１及び第２静電容量センサへの検出用の電力の供給を許可し、前記第３静電容量センサにより前記ロボットへの前記検出対象の近接が検出されていないことを条件として、前記第１及び第２静電容量センサへの前記検出用の電力の供給を禁止するセンサ制御手段と、
前記第１及び第２静電容量センサの検出結果に応じて、前記ロボットの動作を制御する制御手段と、
をさらに備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ロボットの構成を簡略化することができる。

【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示す図である。

【図2】実施形態に係るロボットの側面から見た断面図である。

【図3】実施形態に係るロボットの本体部を説明する図である。

【図4】（ａ）実施形態に係るタッチセンサユニットの平面図である。（ｂ）実施形態に係るタッチセンサユニットの断面図である。（ｃ）実施形態に係るタッチセンサユニットの他の断面図である。

【図5】（ａ）検出対象との位置関係に基づいて実施形態に係るタッチセンサユニットを説明する図である。（ｂ）実施形態に係るタッチセンサユニットと外装との位置関係を説明する図である。

【図6】実施形態に係るロボットの機能構成を示すブロック図である。

【図7】実施形態に係るロボット制御処理のフローチャートである。

【図8】実施形態に係る外部刺激取得処理スレッドのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付す。

【0010】

（実施形態）
本発明の実施形態に係るロボット２００は、小型の動物を模したペットロボットである。ロボット２００は、図１に示すように、基布２０８の上に目を模した装飾部品２０２や、ふさふさの毛２０３が付けられた外装２０１を備える。そして、図２に示すように、外装２０１は、ロボット２００の本体部２０７を覆っている。ロボット２００の本体部２０７は、頭部２０４、連結部２０５及び胴体部２０６からなり、頭部２０４と胴体部２０６とが、連結部２０５で連結されている。

【0011】

そして、胴体部２０６の前端部にひねりモータ２２１が備えられており、頭部２０４が連結部２０５を介して胴体部２０６の前端部に連結されている。連結部２０５には、上下モータ２２２が備えられている。なお、図２では、ひねりモータ２２１は胴体部２０６に備えられているが、連結部２０５に備えられていてもよい。

【0012】

連結部２０５は、連結部２０５を通り胴体部２０６の前後方向に延びる第１回転軸を中心として回転自在に、胴体部２０６と頭部２０４とを連結している。ひねりモータ２２１は、頭部２０４を上下モータ２２２とともに、胴体部２０６に対して、第１回転軸を中心として時計回り（右回り）に正転角度範囲内で回転（正転）させたり、反時計回り（左回り）に逆転角度範囲内で回転（逆転）させたりする。なお、この説明における時計回りは、胴体部２０６から頭部２０４の方向を見た時の時計回りである。

【0013】

また、連結部２０５は、連結部２０５を通り胴体部２０６の幅方向に延びる第２回転軸を中心として回転自在に、胴体部２０６と頭部２０４とを連結する。上下モータ２２２は、頭部２０４を、第２回転軸を中心として上方に正転角度範囲内で回転（正転）させたり、下方に逆転角度範囲内で回転（逆転）させたりする。なお、第１回転軸と第２回転軸とは互いに直交していてもよいし、直交していなくてもよい。

【0014】

また、ロボット２００は、頭部２０４にスピーカ２３１を備え、スピーカ２３１を用いてロボット２００の鳴き声を発することができる。なお、本実施形態ではスピーカ２３１は頭部２０４に備えられているが、ロボット２００はスピーカ２３１を胴体部２０６に備えていてもよい。

【0015】

また、ロボット２００は、図２及び図３に示すように、胴体部２０６の左右にそれぞれ１つずつタッチセンサユニット２１１が設けられている。タッチセンサユニット２１１は、静電容量方式による複数のセンサを同じ１つの基板３１０上に集積したものであり、ロボット２００に検出対象（ユーザの手や指等）がタッチしたり近づいたりしたことを検出する。

【0016】

タッチセンサユニット２１１は、図４（ａ）に示すように、起動センサ３００を基板３１０の中央に備える。起動センサ３００は、自己容量方式の静電容量センサである。そして、タッチセンサユニット２１１は、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３を、起動センサ３００の上下にそれぞれ２つずつ備える。センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３は、相互容量方式の静電容量センサである。なお、図４（ａ）の一点鎖線Ａ－Ａ’でタッチセンサユニット２１１を切断した時の断面図を図４（ｂ）に示す。また、図４（ａ）の一点鎖線Ｂ－Ｂ’でタッチセンサユニット２１１を切断した時の断面図を図４（ｃ）に示す。

【0017】

自己容量方式の静電容量センサは１つの電極で構成され、この電極で発生した電磁界に検出対象（手、指等）が近づいた時に、電極自身の静電容量が増加することを利用して、検出対象の近接を検出する。このため、電極の面積が大きいほど、検出対象を検出可能な範囲（検出範囲）が大きくなる。本実施形態では、静電容量の変化量を見る時間を設定し、その時間内での変化量が閾値を超えたか否かによって、検出対象が近づいたか否かを判定する。

【0018】

図４（ａ）に示すように自己容量方式の起動センサ３００の電極は、タッチセンサユニット２１１全体の面積の中でかなり大きな比率を占めるので、起動センサ３００は、タッチセンサユニット２１１からかなり離れたところまで、すなわち、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示す点線３００Ｒからタッチセンサユニット２１１側の範囲において、検出対象の検出が可能である。本実施形態では、起動センサ３００は、起動センサ計測時間（例えば１秒間）における電極の静電容量の変化量が起動閾値を超えた場合に、検出対象を検出したとみなす。

【0019】

一方、相互容量方式の静電容量センサは２つの電極で構成され、この２つの電極間で発生した電磁界の状態変化によって検出対象の近接を検出する。すなわち、検出対象が近づくことにより、電磁界の一部が遮られ、この２つの電極間の静電容量が減少することを利用して、検出対象を検出する。このため、２つの電極間の距離が長くなるほど、離れた場所の電磁界の変化の影響をより受けやすくなり、検出対象を検出可能な範囲が大きくなる。

【0020】

また、相互容量方式の静電容量センサでは、基準容量に対する静電容量の変化量が閾値を超えたか否かによって、検出対象が近づいたか否かを判定することができる。この基準容量は、静電容量センサに検出用の電力を供給している状態で静電容量センサの周囲に物体が存在していない場合における２つの電極間の静電容量に基づいて、予め設定される。また、基準容量は、検出対象が検出されていない時間帯における２つの電極間の静電容量に基づいて、定期的に更新するのが望ましい。また、相互容量方式においても、自己容量方式と同様に、静電容量の変化量を見る時間を予め設定しておき、その時間内での変化量が閾値を超えたか否かによって、検出対象が近づいたか否かを判定してもよい。

【0021】

図４（ｃ）に示すように相互容量方式のセンサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３において、センサＡ３０１の２つの電極間の距離ＤＡ、センサＢ３０２の２つの電極間の距離ＤＢ、及び、センサＣ３０３の２つの電極間の距離ＤＣの関係は、ＤＡ＞ＤＢ＞ＤＣとなっている。このため、この３つのセンサの中では、センサＡ３０１で検出可能な範囲が最も大きく、センサＣ３０３で検出可能な範囲が最も小さい。図４（ｃ）では、センサＡ３０１で検出可能な範囲が点線３０１Ｒで、センサＢ３０２で検出可能な範囲が点線３０２Ｒで、センサＣ３０３で検出可能な範囲が点線３０３Ｒで、それぞれ示されている。

【0022】

本実施形態では、センサＡ３０１は、電極間の静電容量の変化量（センサＡ基準容量との差）がセンサＡ閾値よりも大きい場合に、検出対象を検出したとみなす。また、センサＢ３０２は、電極間の静電容量の変化量（センサＢ基準容量との差）がセンサＢ閾値よりも大きい場合に検出対象を検出したとみなす。また、センサＣ３０３は電極間の静電容量の変化量（センサＣ基準容量との差）がセンサＣ閾値よりも大きい場合に、検出対象を検出したとみなす。なお、センサＡ閾値、センサＢ閾値及びセンサＣ閾値は全て同じ値であってもよい。

【0023】

なお、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３から任意に選択した２つのセンサの一方は第１静電容量センサ、他方は第２静電容量センサとも呼ばれる。第１静電容量センサの２つの電極は第１電極とも呼ばれ、第２静電容量センサの２つの電極は第２電極とも呼ばれる。上述したように、各センサの２つの電極間の距離（ＤＡ、ＤＢ、ＤＣ）は異なるので、第１静電容量センサ及び第２静電容量センサは、検出対象が第１静電容量センサ及び第２静電容量センサの検出範囲よりも外側に位置している状態から、第１電極及び第２電極に対して互いに同じ最短距離分、離れた位置に検出対象が位置することによって発生した第１静電容量センサ及び第２静電容量センサの各々の静電容量の変化量が互いに異なるように構成されていることになる。

【0024】

この点について、図５（ａ）を参照して説明する。ただし、ここではセンサＡ閾値、センサＢ閾値及びセンサＣ閾値として、全て同じセンサ閾値が設定されているものとする。例えば、第１静電容量センサをセンサＡ３０１とし、第２静電容量センサをセンサＢ３０２とする。そして、センサＡ３０１に対して検出対象である手４０１が最短距離Ｄだけ近づいている場合のセンサＡ３０１の静電容量の変化量をｄ１とし、センサＢ３０２に対して検出対象である手４０２が最短距離Ｄだけ近づいている場合のセンサＢ３０２の静電容量の変化量をｄ２とする。すると、手４０１は、点線３０１Ｒで示す範囲の中に入っているので、変化量ｄ１はセンサ閾値よりも大きくなる。これに対し、手４０２は、点線３０２Ｒで示される位置なので、変化量ｄ２はセンサ閾値とほぼ同じ値になる。つまり、第１静電容量センサの静電容量の変化量ｄ１と第２静電容量センサの静電容量の変化量ｄ２とは互いに異なる。

【0025】

また、例えば、第１静電容量センサをセンサＢ３０２とし、第２静電容量センサをセンサＣ３０３とする。そして、センサＢ３０２に対して検出対象である手４０２が最短距離Ｄだけ近づいている場合のセンサＢ３０２の静電容量の変化量をｄ２とし、センサＣ３０３に対して検出対象である手４０３が最短距離Ｄだけ近づいている場合のセンサＣ３０３の静電容量の変化量をｄ３とする。すると、手４０２は、点線３０２Ｒで示される位置なので、変化量ｄ２はセンサ閾値とほぼ同じ値になる。これに対し、手４０３は、点線３０３Ｒで示す範囲のかなり外なので、変化量ｄ３はセンサ閾値よりもかなり小さく、ほぼ０に近い値である。つまり、第１静電容量センサの静電容量の変化量ｄ２と第２静電容量センサの静電容量の変化量ｄ３とは互いに異なる。

【0026】

第１静電容量センサをセンサＡ３０１とし、第２静電容量センサをセンサＣ３０３とした場合も同様に、変化量ｄ１は、変化量ｄ３より大きな値になることがわかる。つまり、この場合も第１静電容量センサの静電容量の変化量ｄ１と第２静電容量センサの静電容量の変化量ｄ３とは互いに異なる。以上より、検出対象が第１静電容量センサ及び第２静電容量センサの検出範囲よりも外側に位置している状態から、第１電極及び第２電極に対して互いに同じ最短距離Ｄだけ離れた位置に検出対象が位置することによって発生した第１静電容量センサ及び第２静電容量センサの各々の静電容量の変化量は互いに異なることが確認できる。また、起動センサ３００は、第３静電容量センサとも呼ばれる。

【0027】

図２に示すように本体部２０７は外装２０１で覆われ、外装２０１は基布２０８と毛２０３とで構成されている。また、上述したように、起動センサ３００の検出範囲は、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３の検出範囲よりも大きい。このため、図５（ｂ）から明らかなように、ユーザが手をロボット２００に近づけると、まず起動センサ３００の検出範囲（点線３００Ｒ）内に手が入り、起動センサ３００の電極の静電容量の変化量が起動閾値を超える。

【0028】

そして、ユーザが手をロボット２００にさらに近づけ、毛２０３の表面をそっと撫でた時には、センサＡ３０１の検出範囲（点線３０１Ｒ）内に手が入る。するとセンサＡ３０１の電極間の静電容量の変化量がセンサＡ閾値を超える。しかし、この時の手の位置は、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３の検出範囲（それぞれ点線３０２Ｒ、点線３０３Ｒ）よりも外側なので、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３のそれぞれの２つの電極間の静電容量の変化量は、センサＢ閾値及びセンサＣ閾値以下である。すなわち、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３のうち、センサＡ３０１のみが手を検出する。このことから、ロボット２００は、ユーザが毛２０３の表面をそっと撫でたことを検出できる。

【0029】

そして、ユーザがさらに手をロボット２００に近づけて、毛２０３が撓むような力で撫でた時には、センサＡ３０１の検出範囲に加え、センサＢ３０２の検出範囲（点線３０２Ｒ）内に手が入り、センサＣ３０３の検出範囲（点線３０３Ｒ）内には手が入らない。すると、センサＡ３０１及びセンサＢ３０２の電極間の静電容量の変化量が、センサＡ閾値及びセンサＢ閾値をそれぞれ超え、センサＣ３０３の電極間の静電容量の変化量はセンサＣ閾値を超えない。すなわち、センサＡ３０１とセンサＢ３０２とが手を検出し、センサＣ３０３は手を検出しない。このことから、ロボット２００は、ユーザが毛２０３を撓ませるくらいしっかりと毛２０３を撫でたことを検出できる。

【0030】

そして、ユーザがロボット２００をぎゅっと力を入れて触った時には、センサＡ３０１及びセンサＢ３０２の検出範囲に加え、センサＣ３０３の検出範囲（点線３０３Ｒ）内に手が入る。すると、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３の電極間の静電容量の変化量が、センサＡ閾値、センサＢ閾値及びセンサＣ閾値をそれぞれ超える。すなわち、センサＡ３０１、センサＢ３０２、センサＣ３０３の全てが手を検出する。このことから、ロボット２００は、ユーザがロボット２００を、力を入れて触ったことを検出できる。

【0031】

なお、図４（ａ）に示す相互容量方式のセンサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３の配線パターンの形状は四角い形状であるが、この配線パターンは一例である。センサＡ３０１と、センサＢ３０２と、センサＣ３０３とで、それぞれの検出範囲が異なるように電極を形成できるなら、タッチセンサユニット２１１は、任意の配線パターンを用いてよい。

【0032】

また、本実施形態では、検出範囲を３種類区別できるように、タッチセンサユニット２１１は、センサＡ３０１、センサＢ３０２、センサＣ３０３という３種類の相互容量方式の静電容量センサを備えるものとした。しかし、検出範囲の種類は３種類に限らず、２種類でもよいし、４種類以上でもよい。

【0033】

また、本実施形態では、センサＡ３０１、センサＢ３０２、センサＣ３０３は全て相互容量方式の静電容量センサとしたが、例えば、面積の異なる数種類の自己容量方式の静電容量センサを用いてもよい。また、一部のセンサとして自己容量方式の静電容量センサを、残りのセンサとして相互容量方式の静電容量センサを、それぞれ用いてもよい。また、本実施形態では起動センサ３００は自己容量方式の静電容量センサとしたが、例えば、２つの電極間の距離を距離ＤＡよりも大きく（例えば距離ＤＡの３倍に）設定した相互容量方式の静電容量センサを用いてもよい。

【0034】

また、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、タッチセンサユニット２１１は、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３を、起動センサ３００の上下にそれぞれ２つずつ備えるが、各センサの配置は任意である。例えば、起動センサ３００の左右両側にセンサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３をそれぞれ備えてもよい。また、起動センサ３００、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３は、同一平面上の異なる位置に配置されているが、各センサの配置位置はこれに限らない。例えば、起動センサ３００、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３の一部が基板３１０とは異なる基板に配置される等、タッチセンサユニット２１１は、複数の基板で構成されてもよい。

【0035】

次に、ロボット２００の機能構成について説明する。ロボット２００は、図６に示すように、制御部１１０と、記憶部１２０と、センサ部２１０と、駆動部２２０と、出力部２３０と、操作部２４０と、を備え、これらがバスラインＢＬを介して電気的に接続されている。

【0036】

制御部１１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成され、記憶部１２０に記憶されたプログラムを実行することにより、ロボット２００の動作を制御する。また、制御部１１０は、マルチスレッド機能に対応しており、複数のスレッド（異なる処理の流れ）を並行して進めることができる。

【0037】

記憶部１２０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。ＲＯＭには、制御部１１０のＣＰＵが実行するプログラム及びプログラムを実行する上で予め必要なデータが、記憶されている。ＲＡＭには、プログラム実行中に作成されたり変更されたりするデータが記憶される。

【0038】

センサ部２１０は、前述したタッチセンサユニット２１１を備える。制御部１１０は、バスラインＢＬを介して、センサ部２１０が備える各種センサが検出した検出値を外部刺激として取得する。なお、センサ部２１０は、タッチセンサユニット２１１以外のセンサ（例えば、加速度センサ、音センサ等）をさらに備えてもよい。センサ部２１０が備えるセンサの種類を増やすことにより、制御部１１０が取得できる、ロボット２００に対する外部刺激の種類を増やすことができる。

【0039】

タッチセンサユニット２１１は、上述したように、手や指等の検出対象が近づいたり接触したりしたことを検出する。制御部１１０は、タッチセンサユニット２１１からの検出値に基づいて、ユーザによってロボット２００が撫でられていること等を検出することができる。

【0040】

駆動部２２０は、前述したひねりモータ２２１及び上下モータ２２２を備える。駆動部２２０は、制御部１１０によって駆動される。その結果、ロボット２００は、例えば頭部２０４を持ち上げたり（第２回転軸を中心として上方に回転させたり）、横にひねったり（第１回転軸を中心として右方又は左方にひねり回転させたり）するような動作を表現することができる。

【0041】

出力部２３０は、前述したスピーカ２３１を備え、制御部１１０が音のデータを出力部２３０に入力することにより、スピーカ２３１から音が出力される。例えば、制御部１１０がロボット２００の鳴き声のデータを出力部２３０に入力することにより、ロボット２００は疑似的な鳴き声を発する。

【0042】

操作部２４０は、例えば、操作ボタン、ボリュームつまみ等から構成される。操作部２４０は、例えば、電源オンオフ、出力音のボリューム調整等のユーザ操作を受け付けるためのインタフェースである。

【0043】

次に、図７に示すフローチャートを参照しながら、ロボット２００の制御部１１０が実行するロボット制御処理について説明する。ロボット制御処理は、制御部１１０が、ロボット２００の動作を制御する処理である。ユーザがロボット２００の電源をオンすると、ロボット制御処理が開始される。

【0044】

まず、制御部１１０は、初期化処理を行う（ステップＳ１０１）。初期化処理では、例えば、外部刺激フラグの値を０にリセットする処理が行われる。外部刺激フラグとは、ロボット２００に対する外部刺激の検出状態を示す変数である。本実施形態では、外部刺激フラグとして、センサＡ３０１の検出状態を示す外部刺激フラグＡ、センサＢ３０２の検出状態を示す外部刺激フラグＢ、センサＣ３０３の検出状態を示す外部刺激フラグＣ、が存在する。ステップＳ１０１では、これら外部刺激フラグＡ、Ｂ、Ｃが全て０にリセットされる。また、ステップＳ１０１では、制御部１１０は、タッチセンサユニット２１１が備える全てのセンサ（起動センサ３００、センサＡ３０１、センサＢ３０２、センサＣ３０３）への検出用の電力の供給を禁止し、これら全てのセンサはＯＦＦ状態（電力を消費しない状態）となり、対象を検出できない状態（各センサの電極から電磁界が発生していない状態）になる。なお、各センサの検出用の電力は、ロボット２００の電源ユニットから供給される。

【0045】

次に、制御部１１０は、後述する外部刺激取得処理スレッドを起動する（ステップＳ１０２）。外部刺激取得処理スレッドは、ロボット制御処理と並行に動作し、センサ部２１０から外部刺激を取得して、取得した刺激に応じて外部刺激フラグをセットする外部刺激取得処理を行う。

【0046】

そして、制御部１１０は、上記の外部刺激フラグがセットされたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。外部刺激フラグがセットされていなければ（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、ステップＳ１０３に戻る。

【0047】

外部刺激フラグがセットされていたら（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、セットされた外部刺激フラグに応じて、駆動部２２０を駆動したり、出力部２３０から音声を出力させたりして、ロボット２００の動作を制御する（ステップＳ１０４）。

【0048】

例えば、外部刺激フラグＡがセットされていたら、制御部１１０は、毛２０３の表面をそっと撫でられたと判断し、ロボット２００に、毛２０３をそっと撫でられたことに気付いたことを示すちょっとした動作を行わせる。このちょっとした動作としては、上下モータ２２２で軽く頭部２０４を持ち上げて、スピーカ２３１からかわいい鳴き声を出力させるような動作が一例として挙げられる。

【0049】

また、外部刺激フラグＢがセットされたら、制御部１１０は、毛２０３をしっかり触られたと判断し、ロボット２００に、気持ちよさそうな動作を行わせる。この気持ちよさそうな動作としては、ひねりモータ２２１で胴体部２０６を小さくねじり、スピーカ２３１から甘えた鳴き声を出力させるような動作が一例として挙げられる。

【0050】

また、外部刺激フラグＣがセットされたら、制御部１１０は、ぎゅっと力強く握られたと判断し、ロボット２００に、嫌であることを示す動作を行わせる。この嫌であることを示す動作としては、ひねりモータ２２１及び上下モータ２２２で頭部２０４を左右に大きく振って、スピーカ２３１から悲鳴のような鳴き声を出力させるような動作が一例として挙げられる。

【0051】

このように、ステップＳ１０４において制御部１１０は、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３の検出結果に応じて、ロボット２００の動作を制御する制御手段として機能する。なお、ここでは、外部刺激フラグの各々に対応する動作を一例として挙げたが、ロボット２００の動作は、このような、外部刺激フラグの各々と一対一で対応するような動作に限られない。

【0052】

例えば、ロボット２００に、疑似的な感情を持たせるための変数（感情変数）を設定し、この感情変数を外部刺激フラグに基づいて変化させ、感情変数の値に応じてロボット２００の動作を制御してもよい。このような制御を行うと、例えば、ユーザが同じように毛２０３を撫でても、その時のロボット２００の感情変数の値に応じて、ロボット２００の動作が変わるように制御することも可能になる。

【0053】

図７に戻り、制御部１１０は、ステップＳ１０４で、ロボット２００に外部刺激フラグに応じた動作を完了させた後は、外部刺激フラグをリセットする（ステップＳ１０５）。具体的には、外部刺激フラグＡ、Ｂ、Ｃを全て０にする。

【0054】

そして、制御部１１０は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１０６）。例えば、操作部２４０が、ロボット２００の電源オフの指示を受け付けたら、制御部１１０は処理を終了すると判定する。処理を終了するなら（ステップＳ１０６；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、ロボット制御処理を終了する。

【0055】

処理を終了しないなら（ステップＳ１０６；Ｎｏ）、制御部１１０は、ステップＳ１０３に戻って、外部刺激に応じてロボット２００を動作させる処理を継続する。

【0056】

次に、ロボット制御処理のステップＳ１０２で起動される外部刺激取得処理スレッドについて、図８を参照して説明する。このスレッドで実行される外部刺激取得処理では、制御部１１０は、外部刺激を取得するだけでなく、タッチセンサユニット２１１で消費される電力をできるだけ低減するように、各静電容量センサのＯＮ／ＯＦＦ状態を制御する。このスレッドにおいて、制御部１１０は、センサ制御手段として機能する。

【0057】

まず、制御部１１０は、起動センサ３００への検出用の電力の供給を許可して起動センサ３００をＯＮにする（ステップＳ２０１）。これにより、ロボット２００は、検出対象が近づいたことを検出できるようになる。

【0058】

そして、制御部１１０は、予め設定された起動センサ計測時間（例えば１秒間）内での起動センサ３００の電極の静電容量の変化量（起動センサ計測時間における最後のタイミングで取得された静電容量と最初のタイミングで取得された静電容量との差）が、起動閾値を超えているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

【0059】

起動センサ３００の電極の静電容量の変化量が起動閾値以下なら（ステップＳ２０２；Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻る。変化量が起動閾値以下ということは、検出対象が近接していないことを意味するので、制御部１１０は、ステップＳ２０２に戻ることにより、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３への電力の供給を禁止し続ける。

【0060】

起動センサ３００の電極の静電容量の変化量が起動閾値を超えているなら（ステップＳ２０２；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、起動センサ３００への検出用の電力の供給を禁止して起動センサ３００をＯＦＦにする（ステップＳ２０３）。そして、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３への検出用の電力の供給を許可することによって、これらのセンサＡ３０１～センサＣ３０３をＯＮにする（ステップＳ２０４）。起動センサ３００の電極の静電容量の変化量が起動閾値を超えているということは、検出対象が近接したことを意味するため、それに応じて、センサＡ３０１～Ｃ３０３が起動される。

【0061】

そして、制御部１１０は、センサＡ計測時間（例えば３秒間）の間に、センサＡ３０１の電極間の静電容量のセンサＡ基準容量に対する変化量（センサＡ基準容量と現在の静電容量との差）が、センサＡ閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２０５）。センサＡ閾値を超えていないなら（ステップＳ２０５；Ｎｏ）、ステップＳ２１１に進む。

【0062】

センサＡ３０１の電極間の静電容量の変化量がセンサＡ閾値を超えたなら（ステップＳ２０５；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、センサＢ計測時間（例えば０．５秒間）の間に、センサＢ３０２の電極間の静電容量のセンサＢ基準容量に対する変化量（センサＢ基準容量と現在の静電容量との差）が、センサＢ閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２０６）。センサＢ閾値を超えていないなら（ステップＳ２０６；Ｎｏ）、制御部１１０は、外部刺激フラグＡに１をセットして（ステップＳ２０７）、ステップＳ２１１に進む。

【0063】

センサＢ３０２の電極間の静電容量の変化量がセンサＢ閾値を超えたなら（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、センサＣ計測時間（例えば０．５秒間）の間に、センサＣ３０３の電極間の静電容量のセンサＣ基準容量に対する変化量（センサＣ基準容量と現在の静電容量との差）が、センサＣ閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２０８）。センサＣ閾値を超えていないなら（ステップＳ２０８；Ｎｏ）、制御部１１０は、外部刺激フラグＢに１をセットして（ステップＳ２０９）、ステップＳ２１１に進む。

【0064】

センサＣ３０３の電極間の静電容量の変化量がセンサＣ閾値を超えたなら（ステップＳ２０８；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、外部刺激フラグＣに１をセットして（ステップＳ２１０）、ステップＳ２１１に進む。

【0065】

なお、ステップＳ２０５では、当該変化量がセンサＡ閾値を超えたら、センサＡ計測時間の間待つことなく、すぐにステップＳ２０６に進む。また、ステップＳ２０６では、当該変化量がセンサＢ閾値を超えたら、センサＢ計測時間の間待つことなく、すぐにステップＳ２０８に進む。また、ステップＳ２０８では、当該変化量がセンサＣ閾値を超えたら、センサＣ計測時間の間待つことなく、すぐにステップＳ２１０に進む。

【0066】

ステップＳ２１１では、制御部１１０は、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３への検出用の電力の供給を禁止してこれらのセンサをＯＦＦにし、ステップＳ２０１に戻る。

【0067】

以上説明した外部刺激取得処理によれば、ロボット２００は、ユーザが手をロボット２００にどの程度近づけたか（例えば、やさしく撫でられている、しっかり撫でられている、ぎゅっと掴まれている等）を区別して検出することができる。また、この検出は、前述した従来の場合と異なり、表皮と外皮の間及び外皮と本体部の間のそれぞれにセンサを設けるのではなく、図４（ａ）に示すようなシンプルなタッチセンサユニット２１１を用いて行うことができ、ロボット２００の構成を簡略化することができる。

【0068】

また、タッチセンサユニット２１１は、上述のようなシンプルな構成にも関わらず、検出範囲の異なる複数のセンサ（センサＡ３０１、センサＢ３０２、センサＣ３０３）を備えている。このため、タッチセンサユニット２１１は、構成のさらなる簡略化と、（複数の検出範囲を用いて検出対象の近接の度合を把握可能という）高機能化とを両立できる。

【0069】

また、外部刺激取得処理により、検出対象が近接していない時には、タッチセンサユニット２１１に搭載されているセンサのうち、起動センサ３００のみに検出用の電力が供給され、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３には検出用の電力は供給されないので、消費電力の低減を図ることができる。

【0070】

また、外部刺激取得処理により、検出対象が近接している時には、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３に検出用の電力が供給されるが、起動センサ３００には検出用の電力は供給されないので、起動センサ３００に常に検出用の電力を供給する場合と比較すると、さらに消費電力の低減を図ることができる。

【0071】

また、起動センサ３００は、電極の面積が大きい高感度な自己容量方式のセンサなので、小さな消費電力で広い検出範囲をカバーすることができる。

【0072】

また、センサＡ３０１、センサＢ３０２及びセンサＣ３０３は検出範囲を互いに異ならせた相互容量方式のセンサなので、湿度の変化や水濡れ等の環境変化によらずに、各センサから検出対象までの距離の違いを高精度に判別することができる。

【0073】

なお、上述の実施形態において、ロボット２００はタッチセンサユニット２１１を胴体部２０６の左右に１つずつ設けていたが、これは一例である。ロボット２００は、頭部２０４と胴体部２０６の少なくとも一方に、少なくとも１つのタッチセンサユニット２１１を備えていればよい。例えばロボット２００は、胴体部２０６に代えて、又は、胴体部２０６とともに、頭部２０４にタッチセンサユニット２１１を設けてもよい。

【0074】

上述の実施形態において、制御部１１０のＣＰＵが実行する動作プログラムは、あらかじめ記憶部１２０のＲＯＭ等に記憶されていた。しかしながら、本発明は、これに限定されず、上述の各種処理を実行させるための動作プログラムを、既存の汎用コンピュータ等に実装することにより、上述の実施形態に係るロボット２００に相当する装置として機能させてもよい。

【0075】

このようなプログラムの提供方法は任意であり、例えば、コンピュータが読取可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ）、メモリカード、ＵＳＢメモリ等）に格納して配布してもよいし、インターネット等のネットワーク上のストレージにプログラムを格納しておき、これをダウンロードさせることにより提供してもよい。

【0076】

また、上述の処理をＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）とアプリケーションプログラムとの分担、又は、ＯＳとアプリケーションプログラムとの協働によって実行する場合には、アプリケーションプログラムのみを記録媒体やストレージに格納してもよい。また、搬送波にプログラムを重畳し、ネットワークを介して配信することも可能である。例えば、ネットワーク上の掲示板（Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｂｏａｒｄ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＢＳ）に上記プログラムを掲示し、ネットワークを介してプログラムを配信してもよい。そして、このプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上記の処理を実行できるように構成してもよい。

【0077】

本発明は、本発明の広義の精神と範囲とを逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、前述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

【0078】

（付記１）
ロボットであって、
本体部と、
第１電極を有し、前記本体部に設けられた第１静電容量センサと、
第２電極を有し、前記本体部に設けられた第２静電容量センサと、を備え、
前記第１及び第２静電容量センサは、前記第１及び第２静電容量センサの検出範囲よりも外側に検出対象が位置している状態から前記第１及び第２電極に対して互いに同じ距離分、離れた位置に前記検出対象が位置することによって発生した前記第１及び第２静電容量センサの各々の静電容量の変化量が互いに異なるように構成されており、
前記本体部、前記第１及び第２静電容量センサを覆う外装と、
前記第１及び第２静電容量センサの検出結果に応じて、前記ロボットの動作を制御する制御手段と、
をさらに備えるロボット。

【0079】

（付記２）
前記第１及び第２電極が互いに同じ基板に設けられている、
付記１に記載のロボット。

【0080】

（付記３）
前記第１及び第２静電容量センサよりも大きい検出範囲を有し、前記本体部に設けられるとともに、前記外装に覆われた第３静電容量センサと、
前記第３静電容量センサにより前記ロボットへの前記検出対象の近接が検出されたことを条件として、前記第１及び第２静電容量センサへの検出用の電力の供給を許可し、前記第３静電容量センサにより前記ロボットへの前記検出対象の近接が検出されていないことを条件として、前記第１及び第２静電容量センサへの前記検出用の電力の供給を禁止するセンサ制御手段と、
をさらに備える、付記１又は２に記載のロボット。

【0081】

（付記４）
前記センサ制御手段は、
前記第３静電容量センサにより前記ロボットへの前記検出対象の近接が検出されたことを条件として、前記第１及び第２静電容量センサへの検出用の電力の供給を許可するとともに、前記第３静電容量センサへの検出用の電力の供給を禁止し、
検出用の電力が供給された前記第１及び第２静電容量センサの検出結果に応じて前記ロボットの動作が前記制御手段により制御されたことを条件として、前記第１及び第２静電容量センサへの前記検出用の電力の供給を禁止するとともに、検出用の電力の供給が禁止されている前記第３静電容量センサへの検出用の電力の供給を許可する、
付記３に記載のロボット。

【0082】

（付記５）
前記第３静電容量センサは、自己容量方式の静電容量センサである、
付記３または４に記載のロボット。

【0083】

（付記６）
前記第１及び第２静電容量センサは、相互容量方式の静電容量センサである、
付記１から５のいずれか１つに記載のロボット。

【符号の説明】

【0084】

１１０…制御部、１２０…記憶部、２００…ロボット、２０１…外装、２０２…装飾部品、２０３…毛、２０４…頭部、２０５…連結部、２０６…胴体部、２０７…本体部、２０８…基布、２１０…センサ部、２１１…タッチセンサユニット、２２０…駆動部、２２１…ひねりモータ、２２２…上下モータ、２３０…出力部、２３１…スピーカ、２４０…操作部、３００…起動センサ、３００Ｒ，３０１Ｒ，３０２Ｒ，３０３Ｒ…点線、３０１…センサＡ、３０２…センサＢ、３０３…センサＣ、３１０…基板、４０１，４０２，４０３…手、ＢＬ…バスライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】