(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-10-28
(54)【発明の名称】ロボット
(51)【国際特許分類】
B25J 5/00 20060101AFI20241018BHJP
【ＦＩ】
B25J5/00 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024524373
(86)(22)【出願日】2022-11-26
(85)【翻訳文提出日】2024-04-23
(86)【国際出願番号】 CN2022134530
(87)【国際公開番号】W WO2023093869
(87)【国際公開日】2023-06-01
(31)【優先権主張番号】202111437472.X
(32)【優先日】2021-11-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(31)【優先権主張番号】202211477892.5
(32)【優先日】2022-11-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520176681
【氏名又は名称】北京可以科技有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＢＥＩＪＩＮＧ ＫＥＹＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．，ＬＴＤ
【住所又は居所原語表記】Ｒｏｏｍ ８０１，Ｆｌｏｏｒ ８，Ｎｏ．Ｂ３，Ｈｕａｙｕａｎ Ｒｏａｄ，Ｈａｉｄｉａｎ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】100205659
【弁理士】
【氏名又は名称】齋藤 拓也
(74)【代理人】
【識別番号】100185269
【弁理士】
【氏名又は名称】小菅 一弘
(72)【発明者】
【氏名】ヤン ジャンボー
(72)【発明者】
【氏名】カオ リン ジエ
(72)【発明者】
【氏名】ザン チェン
【テーマコード（参考）】
3C707
【Ｆターム（参考）】
3C707AS36
3C707CS08
3C707HS12
3C707HS27
3C707KS06
3C707KS12
3C707KS16
3C707KS20
3C707KS23
3C707KS24
3C707KX03
3C707KX11
3C707LV15
3C707MT05
3C707MT08
3C707WA02
3C707WA13
3C707WA16
3C707WM10
3C707WM22
(57)【要約】
ロボット１は、制御システム１１と、体幹モジュール１２と、体幹モジュールに接続された脚モジュール１３とを含み、前記脚モジュールは、少なくとも１つの脚アセンブリ１３１を含み、前記脚アセンブリは、複数の接続された可動要素１３１１をさらに含み、前記制御システムは、ロボットの全体的な状態を変化するために、地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替えるように少なくとも１つの可動要素を制御する。前記ロボットは、制御システムが少なくとも１つの可動要素が地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替わる設計を制御することができ、ロボットの全体的な状態を変化させ、ロボットの動きをより柔軟かつ変更可能にする。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロボットであって、前記ロボットは、制御システムと、体幹モジュールと、前記体幹モジュールに接続された脚モジュールとを含み、
前記脚モジュールは少なくとも１つの脚アセンブリを含み、前記脚アセンブリは、複数の接続された可動要素を含み、前記制御システムは、前記ロボットの全体的な状態を変化させるために、前記可動要素の少なくとも１つを制御して、地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替える、ことを特徴とするロボット。
【請求項2】
前記体幹モジュールは第１のアクションアセンブリを含み、前記第１のアクションアセンブリの出力端は前記脚モジュールに駆動的に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項3】
前記脚モジュールは少なくとも２つの前記脚アセンブリを含み、少なくとも２つの前記脚アセンブリは、前記体幹モジュールの対向する両側に配置されており、前記体幹モジュールは、前記脚アセンブリに対して回転可能である、ことを特徴とする請求項２に記載のロボット。
【請求項4】
前記脚アセンブリは、複数の前記可動要素に接続されたホイールフレームをさらに含み、前記制御システムは、前記可動要素が地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替わるように、前記体幹モジュールに対して前記ホイールフレームを回転するように制御する、ことを特徴とする請求項３に記載のロボット。
【請求項5】
前記ホイールフレームは、複数の接続部と、前記接続部を接続するためのジョイントとを含み、前記制御システムは、複数の前記接続部が前記ジョイントを介して相互に移動するように制御する、ことを特徴とする請求項４に記載のロボット。
【請求項6】
前記ホイールフレームは第１の構造要素を含み、前記第１の構造要素は、前記体幹モジュールに回転可能に接続されており、前記第１の構造要素の前記体幹モジュールから離れた側は、複数の前記可動要素に回転可能に接続される、ことを特徴とする請求項４に記載のロボット。
【請求項7】
前記ホイールフレームは、第２の構造要素と、第３の構造要素とを含み、前記第２の構造要素は、前記体幹モジュールに回転可能に接続されており、前記第２の構造要素の前記体幹モジュールから離れた側は、少なくとも１つの可動要素に回転可能に接続されており、
前記第３の構造要素は、前記体幹モジュールに回転可能に接続されており、前記第３の構造要素の前記体幹モジュールから離れた側は、少なくとも１つの可動要素に回転可能に接続される、ことを特徴とする請求項４に記載のロボット。
【請求項8】
前記ホイールフレームは伸縮機構をさらに含み、前記伸縮機構の一端は、前記第２の構造要素に移動可能に接続され、前記伸縮機構の他端は、前記第３の構造要素に移動可能に接続され、第１の夾角の角度変化を制御し、前記第１の夾角は、前記第２の構造要素と前記第３の構造要素とによって形成される前記体幹モジュールから離れた開口部の夾角である、ことを特徴とする請求項７に記載のロボット。
【請求項9】
前記第２の構造要素と前記第３の構造要素は、同じ回転軸を介して前記体幹モジュールに回転可能に接続されており、前記第３の構造要素は、前記第２の構造要素と前記体幹モジュールとの間に配置される、ことを特徴とする請求項８に記載のロボット。
【請求項10】
前記ホイールフレームは、第４の構造要素と第５の構造要素を含み、前記第４の構造要素の一端は、前記体幹モジュールにヒンジで取り付けられ、前記第４の構造要素の他端は、前記第５の構造要素にヒンジで取り付けられ、前記第５の構造要素は、複数の可動要素に回転可能に接続されており、
前記制御システムは、前記第４の構造要素および前記第５の構造要素を介して、２つの可動要素間の距離および／または２つの可動要素間に形成される夾角を調整し、前記２つの可動要素は、前記体幹モジュールの両側に対向して配置される、ことを特徴とする請求項４に記載のロボット。
【請求項11】
前記脚モジュールは、２つの前記脚アセンブリを含み、２つの前記脚アセンブリは、それぞれ第１の脚アセンブリおよび第２の脚アセンブリとして定義され、前記第１の脚アセンブリは、第１のホイールフレームおよび前記第１のホイールフレーム上に設けられた前記可動要素を含み、前記第１のホイールフレーム上に設けられた前記可動要素を第１の可動要素として定義し、前記第１の可動要素の数は少なくとも２つであり、前記第１の可動要素は、前記第１のホイールフレームの対向する両端に配置され、
前記第２の脚アセンブリは、第２のホイールフレームおよび前記第２のホイールフレーム上に設けられた可動要素を含み、前記第２のホイールフレーム上に設けられた前記可動要素を第２の可動要素として定義し、前記第２の可動要素の数は少なくとも２つであり、前記第２の可動要素は、前記第２のホイールフレームの対向する両端に配置され、ことを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項12】
前記第１の可動要素の数は２つであり、２つの前記第１の可動要素のうちの少なくとも１つは駆動輪であり、前記駆動輪を第１の駆動輪として定義し、前記制御システムは前記第１の駆動輪の回転を制御できる、ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット。
【請求項13】
前記第２の可動要素の数は２つであり、２つの前記第２の可動要素のうちの少なくとも１つは駆動輪であり、前記駆動輪を第２の駆動輪として定義し、前記制御システムは前記第２の駆動輪の回転を制御できる、ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット。
【請求項14】
前記第１のアクションアセンブリは複数の前記出力端を含み、各前記出力端は１つの対応する前記ホイールフレームに駆動可能に接続される、ことを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項15】
複数の前記出力端は、同じ駆動アセンブリによって同時に駆動されるか、または複数の駆動アセンブリによってそれぞれ駆動される、ことを特徴とする請求項１４に記載のロボット。
【請求項16】
前記第１のアクションアセンブリは前記体幹モジュールの対向する両端に設けられた２つの前記出力端を含み、２つの前記出力端は２つの駆動アセンブリによってそれぞれ駆動され、２つの前記出力端を第１の出力端および第２の出力端として定義し、前記第１の出力端は前記第１のホイールフレームに駆動可能に接続され、前記第２の出力端は前記第２のホイールフレームに駆動可能に接続される、ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット。
【請求項17】
前記ロボットは感知システムをさらに含み、前記感知システムは、前記ロボットのアセンブリ姿勢および前記ロボットの位置状態を監視し、前記制御システムは、前記アセンブリ姿勢および前記位置状態から前記ロボットの全体的な状態を取得し、前記全体的な状態が転倒状態または傾斜状態である場合、前記制御システムは、前記ロボットが自律的にバランスをとるように、前記脚モジュールに対して回転するおよび／または前記可動要素が回転するように前記体幹モジュールを制御する、ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット。
【請求項18】
前記感知システムは角度検出アセンブリを含み、前記角度検出アセンブリは、前記脚モジュールと前記体幹モジュールとの間の相対角度を検出し、前記制御システムは前記相対角度に従って前記ロボットのアセンブリ姿勢を取得する、ことを特徴とする請求項１７に記載のロボット。
【請求項19】
前記感知システムは第１の感知アセンブリをさらに含み、前記第１の感知アセンブリは、前記ロボットの位置状態を取得するために、地面に対する前記ロボットの重心の位置関係を監視し、前記制御システムは、前記位置状態および前記アセンブリ姿勢にしたがって前記ロボットが転倒する傾向の有無を判断し、前記ロボットが転倒する傾向がある場合、前記制御システムは、前記ロボットが転倒方向と反対の方向にトルクを生成して前記ロボットの転倒を防止するように、前記脚モジュールに対して回転するおよび／または前記可動要素が回転するように前記体幹モジュールを制御する、ことを特徴とする請求項１８に記載のロボット。
【請求項20】
前記制御システムは、前記位置状態および前記アセンブリ姿勢にしたがって前記ロボットが転倒状態であるかどうかを判断し、前記ロボットが転倒状態である場合、前記制御システムは、前記ロボットが立位状態にするために、前記脚モジュールに対して回転するおよび／または前記可動要素が回転するように前記体幹モジュールを制御する、ことを特徴とする請求項１９に記載のロボット。
【請求項21】
前記第１の感知アセンブリは、前記地面に対する前記体幹モジュールの重心の位置関係を監視することによって、体幹の位置情報を取得し、前記制御システムは、前記体幹の位置情報および前記アセンブリ姿勢にしたがって脚の位置情報を取得し、前記制御システムは、前記体幹の位置情報および前記脚の位置情報にしたがって前記ロボットの位置状態を取得する、ことを特徴とする請求項１９に記載のロボット。
【請求項22】
前記第１の感知アセンブリは、体幹検出アセンブリおよび脚検出アセンブリを含み、前記体幹検出アセンブリは、前記地面に対する前記体幹モジュールの重心の位置関係を監視することによって、体幹の位置情報を取得し、前記脚検出アセンブリは、前記地面に対する前記脚モジュールの重心の位置関係を監視することによって、脚の位置情報を取得し、前記制御システムは、前記体幹の位置情報および前記脚の位置情報にしたがって前記ロボットの位置状態を取得する、ことを特徴とする請求項１９に記載のロボット。
【請求項23】
前記体幹モジュールは、可動に接続されたヘッドフェイスアセンブリおよびボディアセンブリを含み、前記ボディアセンブリは、前記ヘッドフェイスアセンブリと脚モジュールを接続し、前記ボディアセンブリの回転は、前記脚モジュールに対する前記ヘッドフェイスアセンブリの回転を駆動する、ことを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年１１月２６日に中国特許局に提出し、出願番号が２０２１１１４３７４７２．Ｘであり、発明名称が「ロボット」との中国特許出願を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。また、本出願は、２０２２年１１月２３日に中国特許局に提出し、出願番号が２０２２１１４７７８９２．５であり、発明名称が「ロボット」との中国特許出願を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。
本出願は、２０２１年１１月２６日に中国特許局に提出し、出願番号が２０２１１１４３７４７２．Ｘであり、発明名称が「ロボット」との中国特許出願を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。また、本出願は、２０２２年１１月２３日に中国特許局に提出し、出願番号が２０２２１１４７７８９２．５であり、発明名称が「ロボット」との中国特許出願を基礎とする優先権を主張し、その開示の総てをここに取り込む。
【0002】
本発明は、人工知能デバイスの技術分野に関し、特にロボットに関する。
【背景技術】
【0003】
人工知能技術の発展に伴い、ロボットが家族の場面に参入し始めており、特に子供の教育や仲間としての役割を持つロボットは親や市場の間で非常に人気があるが、既存のロボットには十分な柔軟性がない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来のロボットが十分に柔軟ではないという問題を解決するために、本発明の実施形態はロボットを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の技術的問題を解決するために、本発明の実施形態はロボットを提供する。
【0006】
前記ロボットは、制御システムと、体幹モジュールと、前記体幹モジュールに接続された脚モジュールとを含み、前記脚モジュールは少なくとも１つの脚アセンブリを含み、前記脚アセンブリはさらに、複数の接続された可動要素を含み、前記制御システムは、前記ロボットの全体的な状態を変化させるために、前記可動要素の少なくとも１つを制御して、地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替えることができる。
【0007】
いくつかの実施形態では、前記体幹モジュールは第１のアクションアセンブリを含み、前記第１のアクションアセンブリの出力端は前記脚モジュールに駆動的に接続される。
【0008】
いくつかの実施形態では、前記脚モジュールは少なくとも２つの前記脚アセンブリを含み、少なくとも２つの前記脚アセンブリは、前記体幹モジュールの対向する両側に配置されており、前記体幹モジュールは、前記脚アセンブリに対して回転可能である。
【0009】
いくつかの実施形態では、前記脚アセンブリは、複数の前記可動要素に接続されたホイールフレームをさらに含み、前記制御システムは、前記可動要素が地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替わるように、前記体幹モジュールに対して前記ホイールフレームを回転するように制御する。
【0010】
いくつかの実施形態では、前記ホイールフレームは、複数の接続部と、前記接続部を接続するためのジョイントとを含み、前記制御システムは、複数の前記接続部が前記ジョイントを介して相互に移動するように制御する。
【0011】
いくつかの実施形態では、前記ホイールフレームは第１の構造要素を含み、前記第１の構造要素は、前記体幹モジュールに回転可能に接続されており、前記第１の構造要素の前記体幹モジュールから離れた側は、複数の前記可動要素に回転可能に接続される。
【0012】
いくつかの実施形態では、前記ホイールフレームは、第２の構造要素と、第３の構造要素とを含み、
前記第２の構造要素は、前記体幹モジュールに回転可能に接続されており、前記第２の構造要素の前記体幹モジュールから離れた側は、少なくとも１つの可動要素に回転可能に接続されており、
前記第３の構造要素は、前記体幹モジュールに回転可能に接続されており、前記第３の構造要素の前記体幹モジュールから離れた側は、少なくとも１つの可動要素に回転可能に接続される。
前記第２の構造要素は、前記体幹モジュールに回転可能に接続されており、前記第２の構造要素の前記体幹モジュールから離れた側は、少なくとも１つの可動要素に回転可能に接続されており、
前記第３の構造要素は、前記体幹モジュールに回転可能に接続されており、前記第３の構造要素の前記体幹モジュールから離れた側は、少なくとも１つの可動要素に回転可能に接続される。
【0013】
いくつかの実施形態では、前記ホイールフレームは伸縮機構をさらに含み、
前記伸縮機構の一端は、前記第２の構造要素に移動可能に接続され、伸縮機構の他端は、前記第３の構造要素に移動可能に接続され、第１の夾角の角度変化を制御し、前記第１の夾角は、前記第２の構造要素と前記第３の構造要素とによって形成される前記体幹モジュールから離れた開口部の夾角である。
前記伸縮機構の一端は、前記第２の構造要素に移動可能に接続され、伸縮機構の他端は、前記第３の構造要素に移動可能に接続され、第１の夾角の角度変化を制御し、前記第１の夾角は、前記第２の構造要素と前記第３の構造要素とによって形成される前記体幹モジュールから離れた開口部の夾角である。
【0014】
いくつかの実施形態では、前記第２の構造要素と前記第３の構造要素は、同じ回転軸を介して前記体幹モジュールに回転可能に接続されており、前記第３の構造要素は、前記第２の構造要素と前記体幹モジュールとの間に配置される。
【0015】
いくつかの実施形態では、前記ホイールフレームは、第４の構造要素と第５の構造要素を含み、
前記第４の構造要素の一端は、前記体幹モジュールにヒンジで取り付けられ、前記第４の構造要素の他端は、前記第５の構造要素にヒンジで取り付けられ、前記第５の構造要素は、複数の可動要素に回転可能に接続されており、
前記制御システムは、前記第４の構造要素および前記第５の構造要素を介して、２つの可動要素間の距離および／または２つの可動要素間に形成される夾角を調整し、前記２つの可動要素は、前記体幹モジュールの両側に対向して配置される。
前記第４の構造要素の一端は、前記体幹モジュールにヒンジで取り付けられ、前記第４の構造要素の他端は、前記第５の構造要素にヒンジで取り付けられ、前記第５の構造要素は、複数の可動要素に回転可能に接続されており、
前記制御システムは、前記第４の構造要素および前記第５の構造要素を介して、２つの可動要素間の距離および／または２つの可動要素間に形成される夾角を調整し、前記２つの可動要素は、前記体幹モジュールの両側に対向して配置される。
【0016】
いくつかの実施形態では、前記脚モジュールは、２つの前記脚アセンブリを含み、２つの前記脚アセンブリは、それぞれ第１の脚アセンブリおよび第２の脚アセンブリとして定義され、前記第１の脚アセンブリは、第１のホイールフレームおよび前記第１のホイールフレーム上に設けられた前記可動要素を含み、前記第１のホイールフレーム上に設けられた前記可動要素を第１の可動要素として定義し、前記第１の可動要素の数は少なくとも２つであり、前記第１の可動要素は、前記第１のホイールフレームの対向する両端に配置され、前記第２の脚アセンブリは、第２のホイールフレームおよび前記第２のホイールフレーム上に設けられた可動要素を含み、前記第２のホイールフレーム上に設けられた前記可動要素を第２の可動要素として定義し、前記第２の可動要素の数は少なくとも２つであり、前記第２の可動要素は、前記第２のホイールフレームの対向する両端に配置される。
【0017】
いくつかの実施形態では、前記第１の可動要素の数は２つであり、２つの前記第１の可動要素のうちの少なくとも１つは駆動輪であり、前記駆動輪を第１の駆動輪として定義し、前記制御システムは前記第１の駆動輪の回転を制御できる。
【0018】
いくつかの実施形態では、前記第２の可動要素の数は２つであり、２つの前記第２の可動要素のうちの少なくとも１つは駆動輪であり、前記駆動輪を第２の駆動輪として定義し、前記制御システムは前記第２の駆動輪の回転を制御できる。
【0019】
いくつかの実施形態では、前記第１のアクションアセンブリは複数の前記出力端を含み、各前記出力端は１つの対応する前記ホイールフレームに駆動可能に接続される。
【0020】
いくつかの実施形態では、複数の前記出力端は、同じ駆動アセンブリによって同時に駆動されるか、または複数の駆動アセンブリによってそれぞれ駆動される。
【0021】
いくつかの実施形態では、前記第１のアクションアセンブリは前記体幹モジュールの対向する両端に設けられた２つの前記出力端を含み、２つの前記出力端は２つの駆動アセンブリによってそれぞれ駆動され、２つの前記出力端を第１の出力端および第２の出力端として定義し、前記第１の出力端は前記第１のホイールフレームに駆動可能に接続され、前記第２の出力端は前記第２のホイールフレームに駆動可能に接続される。
【0022】
いくつかの実施形態では、前記ロボットは感知システムをさらに含み、前記感知システムは、前記ロボットのアセンブリ姿勢および前記ロボットの位置状態を監視し、前記制御システムは、前記アセンブリ姿勢および前記位置状態から前記ロボットの全体的な状態を取得し、前記全体的な状態が転倒状態または傾斜状態である場合、前記制御システムは、前記ロボットが自律的にバランスをとるように、前記脚モジュールに対して回転するおよび／または前記可動要素が回転するように前記体幹モジュールを制御する。
【0023】
いくつかの実施形態では、前記感知システムは角度検出アセンブリを含み、前記角度検出アセンブリは、前記脚モジュールと前記体幹モジュールとの間の相対角度を検出し、前記制御システムは前記相対角度に従って前記ロボットのアセンブリ姿勢を取得する。
【0024】
いくつかの実施形態では、前記感知システムは第１の感知アセンブリをさらに含み、前記第１の感知アセンブリは、前記ロボットの位置状態を取得するために、地面に対する前記ロボットの重心の位置関係を監視し、前記制御システムは、前記位置状態および前記アセンブリ姿勢にしたがって前記ロボットが転倒する傾向の有無を判断し、前記ロボットが転倒する傾向がある場合、前記制御システムは、前記ロボットが転倒方向と反対の方向にトルクを生成して前記ロボットの転倒を防止するように、前記脚モジュールに対して回転するおよび／または前記可動要素が回転するように前記体幹モジュールを制御する。
【0025】
いくつかの実施形態では、前記制御システムは、前記位置状態および前記アセンブリ姿勢にしたがって前記ロボットが転倒状態であるかどうかを判断し、前記ロボットが転倒状態である場合、前記制御システムは、前記ロボットが立位状態にするために、前記脚モジュールに対して回転するおよび／または前記可動要素が回転するように前記体幹モジュールを制御する。
【0026】
いくつかの実施形態では、前記第１の感知アセンブリは、前記地面に対する前記体幹モジュールの重心の位置関係を監視することによって、体幹の位置情報を取得し、前記制御システムは、前記体幹の位置情報および前記アセンブリ姿勢にしたがって脚の位置情報を取得し、前記制御システムは、前記体幹の位置情報および前記脚の位置情報にしたがって前記ロボットの位置状態を取得する。
【0027】
いくつかの実施形態では、前記第１の感知アセンブリは、体幹検出アセンブリおよび脚検出アセンブリを含み、前記体幹検出アセンブリは、前記地面に対する前記体幹モジュールの重心の位置関係を監視することによって、体幹の位置情報を取得し、前記脚検出アセンブリは、前記地面に対する前記脚モジュールの重心の位置関係を監視することによって、脚の位置情報を取得し、前記制御システムは、前記体幹の位置情報および前記脚の位置情報にしたがって前記ロボットの位置状態を取得する。
【0028】
いくつかの実施形態では、前記体幹モジュールは、可動に接続されたヘッドフェイスアセンブリおよびボディアセンブリを含み、前記ボディアセンブリは、前記ヘッドフェイスアセンブリと脚モジュールを接続し、前記脚モジュールに対する前記ボディアセンブリの回転は、前記脚モジュールに対する前記ヘッドフェイスアセンブリの回転を駆動する。
【発明の効果】
【0029】
先行技術と比較して、本発明の実施例によって提供されるロボットは、以下の利点を有する：
１、本発明の実施例によって提供されるロボットは、制御システム、体幹モジュールおよび体幹モジュールに接続された脚モジュールを含み、制御システムは、少なくとも１つの可動要素が地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替わる設計を制御することができ、ロボットの全体的な状態を変化させ、ロボットの動きをより柔軟かつ変更可能にする。例えば、全ての可動要素が地面に接触している場合、ロボットはすべての足が地面についたかわいいペットのような伏せた姿勢になる。可動要素の一部が地面から持ち上げられた場合、ロボットは部分的に足で立ち、部分的に足を上げているかわいいペットのような立位状態になる。ロボットの動きがより柔軟で豊かになり、人間とコンピュータのインタラクションをより深く進歩させる基礎条件が提供される。また、制御システムは、少なくとも１つの可動要素が地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替わる設計を制御することができ、ロボットはより複雑な環境に適応することができる。例えば、ロボットは、可動要素の一部が地面から持ち上げられた状態となるように制御することにより、障害物を迂回し、または、ロボットが傾く傾向がある場合、ロボットの転倒を防止するために、地面から持ち上げられた状態の可動要素を地面と接触している状態に切り替える。このように、制御システムは、少なくとも１つの可動要素が地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替わる設計を制御することができ、ロボットの動きの柔軟性、適応性、および信頼性を大幅に向上させる。
１、本発明の実施例によって提供されるロボットは、制御システム、体幹モジュールおよび体幹モジュールに接続された脚モジュールを含み、制御システムは、少なくとも１つの可動要素が地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替わる設計を制御することができ、ロボットの全体的な状態を変化させ、ロボットの動きをより柔軟かつ変更可能にする。例えば、全ての可動要素が地面に接触している場合、ロボットはすべての足が地面についたかわいいペットのような伏せた姿勢になる。可動要素の一部が地面から持ち上げられた場合、ロボットは部分的に足で立ち、部分的に足を上げているかわいいペットのような立位状態になる。ロボットの動きがより柔軟で豊かになり、人間とコンピュータのインタラクションをより深く進歩させる基礎条件が提供される。また、制御システムは、少なくとも１つの可動要素が地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替わる設計を制御することができ、ロボットはより複雑な環境に適応することができる。例えば、ロボットは、可動要素の一部が地面から持ち上げられた状態となるように制御することにより、障害物を迂回し、または、ロボットが傾く傾向がある場合、ロボットの転倒を防止するために、地面から持ち上げられた状態の可動要素を地面と接触している状態に切り替える。このように、制御システムは、少なくとも１つの可動要素が地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替わる設計を制御することができ、ロボットの動きの柔軟性、適応性、および信頼性を大幅に向上させる。
【0030】
２、本発明の実施例によって提供されるロボット，出力端が脚モジュールに駆動可能に接続される第１のアクションアセンブリを備えることにより、脚モジュールが体幹モジュールに対して相対的に移動可能になるため、ロボットは、体幹モジュールと脚モジュールを別々に作動させることも、または、必要に応じて、２つのモジュールのうち一方のみを作動させることも実現でき、これにより、ロボットの移動および動作の柔軟性および環境に対するロボットの適応性をさらに効果的に向上させ、また、ロボットの表現力をさらに向上させ、ロボットをよりバイオニックの要求に沿ったものとすることができる。
【0031】
３、本発明の実施例によって提供されるロボットは、少なくとも２つの脚アセンブリが体幹モジュールの対向する両側に配置されるように設計されているため、ロボットがバランスと安定性を維持しやすくなり、ロボットの異なる地形への適応能力がさらに向上する。また、脚アセンブリが体幹モジュールの対向する両側に配置される設計により、体幹モジュールの重心が相対的に地面に近くなり、ロボットの全体的な重心の高さが低くなり、ロボットの安定性がさらに向上し、転倒しにくくなり、ロボットの環境への適応能力がさらに向上する。
【0032】
４、本発明の実施例によって提供されるロボットは、複数の可動要素に接続されたホイールフレームを備えることにより、制御システムは、体幹モジュールに対するホイールフレームの回転を制御することにより、可動要素を地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替えさせ、ロボットの全体的な状態の変化を実現することができる。ホイールフレームの設計により、同じ脚アセンブリ内の複数の可動要素を互いに関連付けることができ、それにより、例えば、１つの脚アセンブリ上の部分的に地面と接触した可動要素が、残りの可動要素を地面から持ち上げられた状態になるように支持することにより、ロボットがより豊富な動作を行うことができ、それにより、可動要素の一部が地面と接触した状態にあり、可動要素の一部が地面から持ち上げられた状態にある動作を行うことができる。また、脚アセンブリにおける複数の可動要素をホイールフレームによって接続する態様は、複数の可動要素の同期した移動を容易にし、それによってロボットの移動の安定性をさらに向上させる。ホイールフレームを設けることにより、ロボットの動きの豊かさと安定性がさらに向上することがわかる。
【0033】
５、本発明の実施例によって提供されるロボットは、ホイールフレームを、複数の接続部がジョイントによって互いに相対的に移動可能であるように設計することによって、ホイールフレームとホイールフレーム上の可動要素との間の動きをより多様化させ、すなわち、脚アセンブリの動きをより柔軟かつ変更可能にする。例えば、ロボットは、地面と接触するジョイントによって、体幹モジュールおよび他の脚アセンブリの支持を実現することができる。また、接続部がジョイント部材によって移動可能に接続される態様により、ロボットが凹凸のある地面上で移動する場合や重心が不安定な場合に、接続部間の相対移動によってロボットの重心を調整することが可能となり、ロボットの安定性が向上する。
【0034】
６、本発明の実施例によって提供されるロボットは、２つの脚アセンブリと、各脚アセンブリの対向する２端に配置された複数の可動要素とを備えることにより、ロボットの全体的な設計の対称性がさらに確保され、これにより、ロボットの重心が２つの脚アセンブリに対してより確実に中央に配置され、ロボット全体の安定性がより高くなり、より比較的複雑な動作を安定的に実現することができる。また、より比較的複雑な動作を安定的に実現することができるとともに、ロボットの動作時に比較的大きな角度で伸展することが可能となり、ロボットの動作の柔軟性と豊かさをさらに向上させることができる。さらに、複数の可動要素が各脚アセンブリの対向する端部に配置される設計により、各脚アセンブリは、一方の端部が地面に接触する動作を実現する一方で、他方の端部が地面から持ち上げられる動作を実現することができ、これにより、ロボットの動作の多様性がさらに確保される。
【0035】
７、本発明の実施例によって提供されるロボットは、２つの第１可動要素の少なくとも一方が駆動輪である設計により、第１の脚アセンブリの駆動下でロボットを移動させることができる。さらに、２つの第２の可動要素のうち少なくとも１つを駆動輪とする設計により、ロボットは第２の脚アセンブリによっても駆動することができる。これにより、ロボットの動きの柔軟性が確保される。
【0036】
８、本発明の実施例によって提供されるロボットは、複数の出力端を備え、各出力端がホイールフレームに駆動可能に接続されることにより、各出力端の駆動で各ホイールフレームが体幹モジュールに対して相対的に回転できることが保証され、これによりロボットの動きの柔軟性がさらに向上する。複数の出力端が同じ駆動アセンブリによって同時に駆動される場合、複数のホイールフレームは同期して移動することができ、複数のホイールフレームの同じ端部が同時に地面に着地し、複数のホイールフレームの他の端部が同時に地面から持ち上げられる動作を実現することができる。また、複数の駆動アセンブリによって複数の出力端が個別に駆動される場合には、例えば、１つのみのホイールフレームの一端が地面と接触し、他端が地面から持ち上げられるようになれ、同時に、他のホイールフレームは両端が全て地面と接触するような動きを実現することができる。さらに、２つの脚アセンブリに対応し、２つの駆動アセンブリによって別々に駆動される出力端を設ける設計により、２つの脚アセンブリが出力端の駆動を受けて自律的に動くことが保証され、ロボットの動きの柔軟性がさらに向上し、同時にロボットのバイオニック効果がより良くなる。
【0037】
９、本発明の実施例によって提供されるロボットは、感知システムが設けられ、感知システムを通じて脚モジュールと地面に対するロボットの重心の位置関係を監視することができ、及び／又は、感知システムを通じて可動要素の回転状態を検出することができ、つまり、感知システムはロボットの移動状態及び姿勢状況を監視することができる。したがって、制御システムは、感知システムの監視結果によって、ロボットの安定状態を判断し、ロボットの現在の安定状態によって、脚モジュールに対する体幹モジュールの回転を制御し、及び／又は、可動要素の回転を制御することができ、実際のニーズに合わせて、ロボットの重心、ロボットの移動及び姿勢を調整することができ、それによって、ロボットは自律的にバランスを取る機能を実現することができる。したがって、感知システムは、制御システムと協力し、ロボットの安定性、柔軟性、環境適応性を大幅に向上させ、さらに、ロボットがより複雑な環境で自律的に動作し、移動できることを保証する。
【0038】
１０、本発明の実施例によって提供されるロボットにおいて、第１の感知アセンブリは、脚モジュールと地面に対するロボットの重心の位置関係を監視することができ、制御システムは、ロボットが転倒する傾向があるかどうかを知ることができ、すなわち、制御システムは、第１の感知アセンブリの監視結果に応じて、ロボットの現在の重心が安定しているかどうかを判断することができる。制御システムが、ロボットの現在の重心が不安定であり、転倒問題が発生する可能性があると判断した場合、制御システムは、脚モジュールに対する体幹モジュールの回転を制御して、ロボットが転倒する方向とは反対の方向にトルクを発生させ、ロボットが転倒するのを防止し、ロボットが自律的にバランスをとることができるようにすることができる。また、制御システムは、第１の感知アセンブリの監視結果にしたがって、ロボットが既に転倒状態にあるか否かを判断してもよく、ロボットが現在転倒状態にあると制御システムが判断した場合、制御システムは、ロボットの行動姿勢を変更するように、脚モジュールに対する体幹モジュールの回転及び／又は可動要素の回転を制御して、ロボットが立位状態を再開できるようにしてもよい。第１の感知アセンブリが制御システムと協力する設計により、ロボットの転倒を防止し、ロボットをより安定させるだけでなく、ロボットが転倒した場合、ロボットが自律的に立位状態に戻ることを可能にし、それによって、ロボットの安定性、信頼性及び環境適応性を効果的に確保することができる。
【0039】
１１、本発明の実施例によって提供されるロボットにおいて、ボディアセンブリは、ヘッドフェイスアセンブリと脚モジュールを接続し、脚モジュールに対するボディアセンブリの回転が脚モジュールに対するヘッドフェイスアセンブリの回転を駆動する設計により、ロボットのヘッドフェイスアセンブリは、ボディアセンブリの回転を通じて脚モジュールに対して相対的に回転することができ、ロボットの動作の豊かさと柔軟性をさらに向上させ、同時にロボットのバイオニック効果をより良くする。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】本発明の実施例によって提供されるロボットの三次元状態を示す第１の模式図である。
【図2】本発明の実施例によって提供されるロボットの三次元状態を示す第２の模式図である。
【図3】本発明の実施例によって提供されるロボットの部分構造を示す模式図である。
【図4】本発明の実施例によって提供されるロボットの三次元状態を示す第３の模式図である。
【図5】本発明の実施例によって提供されるロボットの三次元状態を示す第４の模式図である。
【図6】本発明の実施例によって提供されるロボットの三次元状態を示す第５の模式図である。
【図7】本発明の実施例によって提供されるロボットの三次元状態を示す第６の模式図である。
【図8】本発明の実施例によって提供されるロボットの三次元状態を示す第７の模式図である。
【図9】本発明の実施例によって提供されるロボットの三次元状態を示す第８の模式図である。
【図10】本発明の実施例によって提供されるロボットの三次元状態を示す第９の模式図である。
【図11】本発明の実施例によって提供されるロボットの三次元状態を示す第１０の模式図である。
【図12】本発明の実施例によって提供されるロボットの三次元状態を示す第１１の模式図である。
【図13】本発明の実施例によって提供されるロボットの前方転倒状態を示す第１の模式図である。
【図14】本発明の実施例によって提供されるロボットの前方転倒状態を示す第２の模式図である。
【図15】本発明の実施例によって提供されるロボットの後方転倒状態を示す第１の模式図である。
【図16】本発明の実施例によって提供されるロボットの後方転倒状態を示す第２の模式図である。
【図17】本発明の実施例によって提供されるロボットの傾斜状態を示す模式図である。
【図18】本発明の実施例によって提供されるロボットの四輪立位状態を示す模式図である。
【図19】本発明の実施例によって提供されるロボットの二輪立位状態を示す模式図である。
【図20】本発明の実施例によって提供されるロボットの全体的な状態の変化を示す第１の模式図である。
【図21】本発明の実施例によって提供されるロボットの全体的な状態の変化を示す第２の模式図である。
【図22】本発明の実施例によって提供されるロボットの全体的な状態の変化を示す第３の模式図である。
【図23】本発明の実施例によって提供されるロボット全体的な状態の変化を示す第４の模式図である。
【図24】本発明の実施例によって提供されるロボット全体的な状態の変化を示す第５の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0041】
本発明の目的、技術的解決策、および利点をより明確にするために、図１～図１３および実施例を参照して、以下で本願をさらに詳細に説明する。本明細書に記載される特定の実施形態は、説明するためにのみ使用され、本発明を限定するものではないことを理解されたい。
【0042】
明細書および特許請求の範囲における「第１」および「第２」などの用語は、特定の順序を説明するものではなく、異なる対象を区別するために使用されることに留意されたい。
【0043】
１つの要素が別の要素に「固定されている」と呼ばれる場合、その要素は他の要素上に直接存在する場合もあれば、介在する要素も存在する場合があることに留意されたい。１つの要素が別の要素に「接続されている」と言われる場合、その要素は他の要素に直接接続されている場合もあれば、介在する要素が存在する場合もある。「垂直」、「水平」、「左」、「右」という用語、および類似の表現は、本明細書では説明のみを目的として使用されている。
【0044】
本発明では、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「トップ」、「ボトム」、「内」、「外」、「中」、「垂直」、「水平」、「横」、「縦」という用語で示されている方向または位置の関係は、図面に基づいて示された向きや位置関係である。これらの用語は主に、本発明およびその実施形態をより良く説明するために使用され、示された装置、要素、または構成要素が特定の方向を有するように、または特定の方向で構築および動作されるように限定することを意図するものではない。
【0045】
また、上記の用語の一部は、方向や位置関係を示す以外に、他の意味を表現するために使用されることもある。例えば、「上記」という用語は、ある依存関係や接続関係を表現するために用いられる場合もある。当業者は、特定の状況に応じて、本発明におけるこれらの用語の特定の意味を理解することができる。
【0046】
また、「設置する」、「配置する」、「備える」、「接続する」、「接続する」という用語は、広義に理解されるべきである。例えば、接続は、固定接続、取り外し可能な接続、または一体型接続であってもよい。機械的接続または電気的接続の場合がある。直接接続、中間媒体を介した間接接続、または２つの装置、要素、またはコンポーネント間の内部通信の場合がある。当業者であれば、特定の状況に応じて、本発明における上述の用語の具体的な意味を理解することができるであろう。
【0047】
図１～図２と組み合わせると、本発明の第１の実施例はロボット１を提供する。前記ロボット１は、制御システム１１、体幹モジュール１２、及び体幹モジュール１２に接続された脚モジュール１３を含む。ここで、脚モジュール１３は、少なくとも１つの脚アセンブリ１３１を含む。脚アセンブリ１３１は、複数の接続された可動要素１３１１を含む。制御システム１１は、少なくとも１つの可動要素１３１１を制御して、地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態とを切り替えて、ロボット１の全体的な状態を変化させる。ロボット１の各構成要素の相対的な位置関係は、ロボット１自体のアセンブリ姿勢を構成する。地面に対するロボット１の位置関係がロボット１の位置状態を構成する。ロボット１のアセンブリ姿勢とロボット１の位置状態とが協働してロボット１の全体状態を決定する。
【0048】
制御システム１１は、少なくとも１つの可動要素１３１１を制御して、地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替えることができ、それによってロボット１の全体的な状態を変化させ、ロボット１の動作をより柔軟かつ変更可能にする。例えば、すべての可動要素１３１１が地面に接触している場合、ロボット１は、すべての足が地面にあるかわいいペットのように、うつ伏せの姿勢になる。可動要素１３１１の一部が地面から持ち上げられると、ロボット１は、一部の足が立ったり、一部の足が上がったりしたかわいいペットのような立った状態になる。ロボット１の動作はより柔軟かつ豊かになり、人間とコンピュータのインタラクションをより深く促進させる基礎条件が提供される。また、制御システム１１は、少なくとも１つの可動要素１３１１を制御して、地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替えることができる設計により、ロボット１がより複雑な環境に適応することが可能になる。例えば、ロボット１は、障害物を迂回するために地面から持ち上げられるように可動要素１３１１の一部を制御することができる。また、ロボット１が傾きそうになった場合には、地面から持ち上げられた状態の可動要素１３１１を地面と接触している状態に切り替わり、ロボット１の転倒を防止する。よって、制御システム１１が少なくとも１つの可動要素１３１１を制御して、地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替えることができる設計は、ロボット１の動作の柔軟性、適応性、および信頼性を大幅に向上させる。
【0049】
なお、制御システム１１は、制御機能を実現できる限り、その設置場所は限定されない。任意選択で、制御システム１１は、体幹モジュール１２、脚モジュール１３、または外部端末に集中的に設けられてもよい。あるいは、制御システム１１を幹モジュール１２と脚モジュール１３に分散して設けてもよい。あるいは、制御システム１１の一部が幹モジュール１２および／または脚モジュール１３に設けられ、一部が外部端末に設けられてもよい。
【0050】
さらに、脚モジュール１３は、少なくとも２つの脚アセンブリ１３１を含む。脚アセンブリ１３１は、体幹モジュール１２に対して移動することができ、それにより、可動要素１３１１を駆動して体幹モジュール１２に対して移動する。任意選択で、脚アセンブリ１３１は、ボディアセンブリ１２３の側面および／または底面に配置される。
【0051】
さらに、少なくとも２つの脚アセンブリ１３１が、体幹モジュール１２の対向する両側に配置される。
【0052】
少なくとも２つの脚アセンブリ１３１を体幹モジュール１２の対向する両側に配置する設計により、ロボット１の全体的な設計がより対称になり、したがってロボット１の全体的な重心が相対的により中心に寄せられることが理解できる。これにより、ロボット１はバランスと安定性を維持しやすくなり、異なる地形に対するロボット１の適応性がさらに向上する。さらに、体幹モジュール１２の対向する両側に配置された脚アセンブリ１３１の設計により、体幹モジュール１２の重心を地面に比較的近づけることができ、したがってロボット１の全体的な重心の高さを低減することができる。これにより、ロボット１の安定性がさらに向上して転倒しにくくなり、ロボット１の環境適応性がさらに向上する。
【0053】
具体的には、本願のいくつかの実施形態では、脚アセンブリ１３１の数は２つである。２つの脚アセンブリ１３１をそれぞれ第１の脚アセンブリ１３１、第２の脚アセンブリ１３１とする。第１の脚アセンブリ１３１と第２の脚アセンブリ１３１は、体幹モジュール１２の対向する両側に配置される。
【0054】
図１から図３に示すように、体幹モジュール１２は、第１のアクションアセンブリ１２１をさらに含む。第１のアクションアセンブリ１２１は出力端１２１１を含む。前記出力端１２１１は、脚アセンブリ１３１を駆動して体幹モジュール１２に対して移動させるように、脚アセンブリ１３１に駆動可能に接続される。
【0055】
第１のアクションアセンブリ１２１の出力端１２１１は、脚アセンブリ１３１の位置に対応するボディアセンブリ１２３上の対応する位置に設けることができることを理解されたい。特に、本発明のいくつかの実施形態では、第１のアクションアセンブリ１２１の出力端１２１１は、第１の脚アセンブリ１３１及び第２の脚アセンブリ１３１に対応する体幹モジュール１２のＶ両端にそれぞれ設けられている。
【0056】
任意選択で、脚アセンブリ１３１が体幹モジュール１２に対して移動する方法は限定されず、回転、ローリング、往復運動などであってもよいが、これらに限定されない。特に、本発明のいくつかの実施形態では、脚アセンブリ１３１が体幹モジュール１２に対して移動する方法は回転である。
【0057】
出力端１２１１が脚モジュール１３に駆動可能に接続された第１アクションアセンブリ１２１の配置により、脚モジュール１３が体幹モジュール１２に対して移動できるようになり、ロボット１が、体幹モジュール１２と脚モジュール１３は、必要に応じて別々に動くか、または２つのモジュールのうちの一方だけが動くことができ、これにより、ロボット１の動きおよび動作の柔軟性および環境へのロボット１の適応性をさらに効果的に向上させることができる。これにより、ロボット１の表現力がさらに向上し、ロボット１がバイオミメティックな要件にさらに適合するようになる。
【0058】
体幹モジュール１２は、移動可能に接続されるヘッドフェイスアセンブリ１２２およびボディアセンブリ１２３も含む。ボディアセンブリ１２３は、ヘッドフェイスアセンブリ１２２を脚モジュール１３に移動可能に接続する。脚モジュール１３に対するボディアセンブリ１２３の回転は、脚モジュール１３に対するヘッドフェイスアセンブリ１２２の回転を駆動する。
【0059】
さらに、ヘッドフェースアセンブリ１２２は、２つの対向する側面を含み、一方の側にはフェース１２２１が設けられ、他方の側には後頭部１２２２が設けられる。この設計により、ロボット１はよりバイオニックなものになる。
【0060】
ボディアセンブリ１２３がヘッドフェイスアセンブリ１２２を脚モジュール１３に接続し、脚モジュール１３に対するボディアセンブリ１２３の回転が、脚モジュール１３に対するヘッドフェイスアセンブリ１２２の回転を駆動することが理解できる。これにより、ロボット１のヘッドフェイスアセンブリ１２２は、ボディアセンブリ１２３の回転を通じて脚モジュール１３に対して回転することができ、ロボット１の動作の豊かさと柔軟性がさらに向上し、同時に、ロボット１のバイオニック効果が向上する。
【0061】
さらに、第１のアクションアセンブリ１２１は、ボディアセンブリ１２３上に配置されており、第１のアクションアセンブリ１２１の出力端１２１１は、脚モジュール１３をボディアセンブリ１２３に対して回転駆動することができる。
【0062】
任意選択で、第１のアクションアセンブリ１２１は、１つまたは複数の出力端１２１１を含む。具体的には、本発明のいくつかの実施形態では、第１のアクションアセンブリ１２１は、脚アセンブリ１３１に駆動可能に接続される複数の出力端１２１１を含む。
【0063】
また、出力端１２１１の数は、脚アセンブリ１３１の数に対応する。各出力端１２１１は、脚アセンブリ１３１に１対１対応で駆動接続される。任意選択で、複数の出力端１２１１は、同じ駆動アセンブリ１２１２によって同時に駆動されるか、または複数の駆動アセンブリ１２１２によってそれぞれ駆動される。
【0064】
複数の出力端１２１１を配置し、各出力端１２１１を１つの対応する脚アセンブリ１３１に駆動可能に接続する設計により、各脚アセンブリ１３１が出力端１２１１の駆動下で体幹モジュール１２に対して回転できることが保証されることが理解できる。これにより、ロボット１は必要に応じて対応する動作を行うことができ、それによってロボット１の動作の柔軟性がさらに向上する。
【0065】
複数の出力端１２１１が同じ駆動アセンブリ１２１２によって同時に駆動される場合、複数の脚アセンブリ１３１は同期して動作することができ、複数の脚アセンブリ１３１の同じ端が同時に地面と接触し、同時に伸縮機構の他端が地面から持ち上げられるなどの動作を実現することができる。複数の出力端１２１１が複数の駆動アセンブリ１２１２によってそれぞれ駆動されると、複数の脚アセンブリ１３１が自律的に動作して、例えば、１つの脚アセンブリ１３１のみの一端が地面に接触し、同時に他端が地面から持ち上げられるとともに、他の脚部１３１の両端は地面に接している動作を実現することもできる。
【0066】
任意選択で、駆動アセンブリ１２１２の種類は限定されず、駆動アセンブリ１２１２が脚アセンブリ１３１を駆動してそれに応じて動作できる限り、モータ、シリンダ等であってもよいが、これらに限定されない。具体的には、本発明のいくつかの実施形態では、駆動アセンブリ１２１２はモータである。
【0067】
具体的には、本発明のいくつかの実施形態では、第１アクションアセンブリ１２１は、体幹モジュール１２の両端に設けられた２つの出力端１２１１を含む。任意選択で、２つの出力端１２１１は、１つのモータによって同時に駆動されるか、またはそれぞれ２つのモータによって駆動される。具体的には、本発明のいくつかの実施形態では、２つの出力端１２１１はそれぞれ２つのモータによって駆動される。２つの出力端１２１１を第１出力端１２１１および第２出力端１２１１と定義する。第１出力端１２１１に対応するモータを第１のモータと定義し、第２出力端１２１１に対応するモータを第２のモータと定義する。第１の出力端１２１１は第１の脚アセンブリ１３１に駆動可能に接続され、第２の出力端１２１１は第２の脚アセンブリ１３１に駆動可能に接続される。
【0068】
２つの脚アセンブリ１３１に対応して、２つの駆動アセンブリ１２１２によってそれぞれ駆動される出力端１２１１を配置する設計により、２つの脚アセンブリ１３１の両方が出力端１２１１の駆動の下で自律的に動作できることが保証されることが理解され得る。これにより、ロボット１の動作の柔軟性が向上し、同時にロボット１のバイオニック効果が向上する。
【0069】
さらに、脚アセンブリ１３１は、複数の可動要素１３１１に接続されたホイールフレーム１３１２も含む。第１のアクションアセンブリ１２１の出力端１２１１は、ホイールフレーム１３１２に駆動可能に接続される。制御システム１１は、第１のアクションアセンブリ１２１の出力端１２１１の回転を制御して、ホイールフレーム１３１２を駆動して体幹モジュール１２に対して回転させ、それによって可動要素１３１１を駆動して、体幹モジュール１２が地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替える。
【0070】
複数の可動要素１３１１に接続されたホイールフレーム１３１２を配置することによって、制御システム１１は、体幹モジュール１２に対するホイールフレーム１３１２の回転を制御して、可動要素１３１１を地面から持ち上げられた状態と地面と接触している状態との間で切り替えることができ、ロボット１の全体的な状態の変化を実現することが理解され得る。ホイールフレーム１３１２の設計により、同じ脚アセンブリ１３１内の複数の可動要素１３１１が連動して動くことができ、そのため、ロボット１の動きはより変化に富んでいる。例えば、一方の脚アセンブリ１３１上で地面と接触しているいくつかの可動要素１３１１は、他の可動要素１３１１を支持して地面から持ち上がり、その結果、ロボット１は、一部の移動要素１３１１が地面に接触し、一部の移動要素１３１１が地面から持ち上げられる動作を行うことができる。さらに、１つの脚アセンブリ１３１内の複数の可動要素１３１１をホイールフレーム１３１２を介して接続する方法により、複数の可動要素１３１１の同期動きが容易になり、ロボット１の動きの安定性がさらに向上することがわかる。ホイールフレーム１３１２の配置により、ロボット１の動作の豊かさと安定性がさらに向上する。
【0071】
また、第１の脚部１３１は、第１のホイールフレーム１３１２と、第１のホイールフレーム１３１２上に設けられた可動要素１３１１とを含む。第１のホイールフレーム１３１２に設けられた可動要素１３１１を第１可動要素とする。第１の可動要素の数は少なくとも２つであり、第１の可動要素は第１のホイールフレーム１３１２の対向する両端に配置される。第２の脚アセンブリ１３１は、第２のホイールフレーム１３１２と、第２のホイールフレーム１３１２に設けられた可動要素１３１１とを含む。第２のホイールフレーム１３１２に設けられた可動要素１３１１を第２の可動要素とする。第２の可動要素の数は少なくとも２つであり、第２の可動要素は第２のホイールフレーム１３１２の対向する両端に配置される。任意選択で、第１の可動要素の数と第２の可動要素の数は両方とも２、３、４、５、６、７、８、９、１０などにしてもよいが、限定されない。
【0072】
２つの脚アセンブリ１３１を配置し、各脚アセンブリ１３１の対向する両端に複数の可動要素１３１１を配置する設計により、ロボット１の全体的な設計の対称性がさらに確保され、ロボット１の重心が２つの脚アセンブリ１３１に対して相対的に中心に位置することが確実に配置されることが理解できる。これにより、ロボット１の全体的な安定性がより高くなり、それによって、ロボット１がより比較的複雑な動作を安定して実行することも可能になり、また、ロボット１が動作する際に比較的大きな角度で伸びることができるため、ロボット１の動作きの柔軟性と豊かさをさらに向上させることができる。また、各脚アセンブリ１３１の対向する両端に配置された複数の可動要素１３１１の設計により、各脚アセンブリ１３１の対向する両端に配置された複数の可動要素１３１１の設計により、各脚アセンブリ１３１の端が地面に接触し、他端が地面から持ち上がることが確実に動作を達成できる。これにより、ロボット１の動作の多様性がさらに確保される。
【0073】
２つの出力端１２１１が２つのホイールフレーム１３１２に駆動的に接続されていることが理解できる。すなわち、第１の出力端１２１１は第１のホイールフレーム１３１２に駆動的に接続され、第２の出力端１２１１は第２のホイールフレーム１３１２に駆動的に接続される。
【0074】
さらに、各脚アセンブリ１３１は、第２のアクションアセンブリ１３１５をさらに含む。前記第２のアクションアセンブリ１３１５は、少なくとも１つの可動要素１３１１に駆動可能に接続され、可動要素１３１１動作を駆動して、可動要素１３１１動作によりロボット１を移動させることができる。さらに、各脚アセンブリ１３１は、少なくとも２つの可動要素１３１１を含み、そのうち少なくとも１つの可動要素１３１１は、は駆動型可動要素１３１１として、第２のアクションアセンブリ１３１５に駆動可能に接続される。残りの第２のアクションアセンブリ１３１５に駆動可能に接続されていない可動要素１３１１は、従動型可動要素１３１１である。駆動型可動要素１３１１の動作により、従動型可動要素１３１１の動作が駆動され、ロボット１の移動機能が実現される。
【0075】
脚アセンブリ１３１に、可動要素１３１１を駆動して動作させてロボット１を移動駆動させることができる第２のアクションアセンブリ１３１５を配置することにより、第２のアクションアセンブリによりロボット１全体を移動駆動させて、ロボット１の動きの柔軟性を向上することができることが理解できる。さらに、第２のアクションアセンブリ１３１５は、可動要素１３１１を駆動して動作させるため、ロボット１の重心は不安定である場合、ロボット１の全体的な加速度も、動作時の可動要素１３１１の動作によって変化させることができ、ロボット１は、運動慣性、運動抵抗、重力などの様々な外力の助けを借りて平衡状態を維持または回復することができ、それによってロボット１の自律平衡能力および環境適応能力が大幅に向上する。
【0076】
また、２つの可動要素１３１１の一方を駆動輪、他方を従動輪とすることにより、ロボット１は、駆動輪の駆動を受けて従動輪の支持を受けながらバランスを保ちながら移動することができる。さらに、従動輪の設定により、ロボット１が移動する際の地面との摩擦力を低減することができ、ロボット１の動きの自由度をさらに高めることができる。
【0077】
なお、可動要素１３１１が動作することによりロボット１を駆動して移動させる機能を実現できる限り、可動要素１３１１の種類は限定されない。任意選択で、可動要素１３１１は、ローラ、クローラなどであってもよいが、これらに限定されない。具体的には、本発明のいくつかの実施形態では、可動要素１３１１はローラであり、対応する駆動可動要素１３１１は駆動輪１３１３であり、対応する従動型可動要素１３１１は従動輪１３１４である。
【0078】
また、第１の可動要素は２つであり、２つの第１の可動要素のうちの少なくとも１つは駆動輪１３１３である。第１の可動要素における駆動輪１３１３を第１の駆動輪１３１３として定義し、第１の可動要素における従動輪１３１４を第１の動輪１３１４として定義する。第２の可動要素の数は２つであり、２つの第２の可動要素のうち少なくとも１つの駆動輪１３１３であり、第２の可動要素における駆動輪１３１３を第２の駆動輪１３１３として定義し、第２の可動要素における従動輪１３１４を第２の動輪１３１４として定義する。制御システム１１は、第２の駆動輪１３１３が回転するように制御することができる。可動要素１３１１が同時に地面に着地すると、第１の駆動輪１３１３と第２の駆動輪１３１３はボディアセンブリ１２３の一方の側に位置し、第１の従動輪１３１４と第２の従動輪１３１４はボディアセンブリ１２３の他方の側に位置する。
【0079】
ボディアセンブリ１２３の一方の側に２つの駆動輪１３１３を配置し、ボディアセンブリ１２３の他方の側に２つの従動輪１３１４を配置することにより、ロボット１は、ボディアセンブリ１２３に対して脚アセンブリ１３１を回転させて、２つの従動輪１３１３が同時に地面に着地し、同時に２つの従動輪１３１４が地面から持ち上がる。また、この姿勢のロボット１は、２つの駆動輪１３１３を同時に動かすことによって、２輪での立ち、同時移動が可能、ロボット１の動作の自由度や多様性がさらに向上する。
【0080】
任意選択で、２つの駆動輪１３１３をフェース１２２１に近いホイールフレーム１３１２の一端に設けることができ、２つの従動輪１３１４を後頭部１２２２に近いホイールフレーム１３１２の他端に設けることができる。あるいは、２つの従動輪１３１４がフェース１２２１に近いホイールフレーム１３１２の一端に設けられ、２つの駆動輪１３１３が後頭部１２２２に近いホイールフレーム１３１２の他端に設けられてもよい。具体的に、本発明のいくつかの実施形態では、２つの駆動輪１３１３が、フェース１２２１に近いホイールフレーム１３１２の一端に設けられ、２つの従動輪１３１４が、後頭部１２２２に近いホイールフレーム１３１２の他端に設けられ得る。
【0081】
２つの第１の可動要素のうちの少なくとも１つが駆動輪１３１３である設計により、ロボット１は第１の脚アセンブリ１３１の駆動を受けて移動することが可能となり、さらに、２つの第１の可動要素のうちの少なくとも１つが駆動輪１３１３である設計により、ロボット１が第２の脚アセンブリ１３１の駆動下でも移動することが可能であることが理解できる。それによってロボット１の移動の柔軟性を確保する。
【0082】
また、ホイールフレーム１３１２は、複数の接続部と、これらの接続部を接続するジョイントとを含む。制御システム１１は、複数の接続部がジョイントを介して相互に移動するように制御することができる。
【0083】
ホイールフレーム１３１２は、ジョイントを介して相対的に移動できる複数の接続部を備えて設計されており、その結果、ホイールフレーム１３１２とホイールフレーム１３１２上の可動要素１３１１との間の動作モードがより多様になることが理解され得る。すなわち、脚アセンブリ１３１の動作はより柔軟で変更可能である。例えば、ロボット１は、地面と接触するジョイントを介して体幹モジュール１２および他の脚アセンブリ１３１を支持することができる。また、各接続部がジョイントを介して可動に連結されているので、ロボット１が不整地を移動する場合や重心が不安定な場合には、接続部間の相対移動によりロボット１の重心を調整することもできる。これにより、ロボット１の安定性がより高くなる。
【0084】
要約すると、本発明の実施形態におけるロボット１では、ヘッドフェイスアセンブリ１２２がボディアセンブリ１２３に移動可能に接続され、第１の脚アセンブリ１３１と第２の脚アセンブリ１３１がそれぞれボディアセンブリ１２３の対向する両端に接続されている。ボディアセンブリ１２３の第１の出力端１２１１は第１のホイールフレーム１３１２に駆動的に接続され、第２の出力端１２１１は第２のホイールフレーム１３１２に駆動的に接続される。第１の駆動輪１３１３と第１の従動輪１３１４は、第１のホイールフレーム１３１２の対向する両端にそれぞれ配置される。第２の駆動輪１３１３および第２の従動輪１３１４は、第２のホイールフレーム１３１２の対向する両端にそれぞれ配置される。ここで、第１の駆動輪１３１３および第２の駆動輪１３１３は、フェース１２２１に近いホイールフレーム１３１２の一端に配置されている。すなわち、第１の従動輪１３１４および第２の従動輪１３１４のそれぞれは、後頭部１２２２に近いホイールフレーム１３１２の一端に配置されている。
【0085】
ロボットのホイールフレームが他の構造であってもよいことは理解されたい。ホイールフレームのその他の具体的な構造については、以下に詳述する。
【0086】
いくつかの実施形態では、図４に示すように、ホイールフレームは、体幹モジュール１２に回転可能に接続された第１の構造要素１３１２１を含み、前記第１の構造要素１３１２１は、第１の構造要素１３１２１の体幹モジュール１２から離れる側は、複数の可動要素１３１１に回転可能に接続される。
【0087】
図４に示すように、ロボットの体幹モジュール１２は、手動対話を実現するための信号によって制御システム１１に接続されるスクリーン１２４を有する。ロボット１は、ロボット１のアセンブリの姿勢および位置状態を監視する感知システム１４をさらに含む。制御システム１１は、アセンブリの姿勢および位置状態に応じてロボット１の全体状態を取得する。感知システム１４は外部環境も感知できることに留意されたい。例えば、感知システムは、ロボットが障害物を回避する機能を有するように、障害物を感知できる少なくとも１つのセンサーを含む。ロボットの脚モジュール１３は２つの脚アセンブリ１３１を含み、２つの脚アセンブリ１３１は体幹モジュール１２の両側に対向して配置される。遠近感の問題により、図４は、体幹モジュール１２の片側の脚アセンブリ１３１のみが示されている。脚アセンブリ１３１は、ホイールフレームと、ホイールフレーム上に配置された可動要素１３１１とを含む。前記ホイールフレームの第１の構造要素１３１２１は、３つの接続端を有する。第１の構造要素１３１２１の第１の接続端は、第１の回転軸を介して体幹モジュール１２に回転可能に接続され、第１の構造要素１３１２１の第２の接続端は、第２の回転軸を介して可動要素１３１１の１つに回転可能に接続され、第１構造要素１３１２１の第３接続端は、第３回転軸を介して他方の可動要素１３１１に回転可能に接続される。もちろん、図４では、例として２つの可動要素を取り上げている。可動要素が複数ある場合、第１の構造要素は、いずれかの可動要素と連動して回転する接続端を有する。制御システム１１は、第１回転軸（すなわちホイールフレームと体幹モジュール１２との間の連結軸）を中心とするホイールフレームの回転を制御することにより、二輪着地、三輪着地、及び四輪着地形態の切り替えを実現することができる。
【0088】
いくつかの実施形態では、図５および図６に示すように、ホイールフレームは、第２の構造要素１３１２２および第３の構造要素１３１２３を含む。第２の構造要素１３１２２は体幹モジュール１２に回転可能に接続され、第２の構造要素１３１２２の体幹モジュール１２から離れる側は少なくとも１つの可動要素１３１１に回転可能に接続される。第３の構造要素１３１２３の体幹モジュール１２から離れる側は、少なくとも１つの可動要素１３１１に回転可能に接続される。
【0089】
図５および図６において、図４の構造と異なる点は次のとおりである。ホイールフレームが第２の構造要素１３１２２と第３の構造要素１３１２３を含み、第２の構造要素１３１２２が２つの接続端を有し、第２の構造要素１３１２２の第１の接続端が第４の回転軸１３１２２を介して体幹モジュール１２に回転可能に接続されていることである。第２の構造要素１３１２２の第２の接続端は、第５の回転軸を介して可動要素１３１１の１つに回転可能に接続される。第３の構造要素１３１２３は２つの接続端を有し、第３の構造要素１３１２３の第１接続端は第６の回転軸を介して体幹モジュール１２に回転可能に接続され、第３の構造要素１３１２３の第２の接続端は、第７の回転軸を介してもう一方の可動要素１３１１に回転可能に接続される。第４の回転軸は第６の回転軸と平行である。制御システム１１は、第１の回転軸、すなわちホイールフレームと体幹モジュールとの間の連結軸を中心とするホイールフレームの回転を制御することにより、二輪着地、三輪着地、及び四輪着地形態の切り替えを実現することができる。さらに、この構造は、様々な着地形態において体幹モジュール１２の重心を調整することもでき、それによってロボットの可変性を高めることができる。例えば、図５の姿勢から図６の姿勢へ変えて、ロボットの重心を下げる。
【0090】
いくつかの実施形態では、図７および図８に示されるように、ホイールフレームは、第２の構造要素１３１２２、第３の構造要素１３１２３、および伸縮機構１３１２４を含む。第２の構造要素１３１２２は体幹モジュール１２に回転可能に接続され、第２の構造要素１３１２２の体幹モジュール１２から離れる側は少なくとも１つの可動要素１３１１に回転可能に接続される。第３の構造要素１３１２３の体幹モジュール１２から離れる側は少なくとも１つの可動要素１３１１に回転可能に接続される。伸縮機構１３１２４の一端は第２の構造要素１３１２２に移動可能に接続され、伸縮機構の他端は、第３の構造要素１３１２３に移動可能に接続され、夾角の角度変化を制御する。第１の夾角は、第２の構造要素１３１２２と第３の構造要素１３１２３とによって形成される体幹モジュール１２から離れた側の開口部の夾角である。
【0091】
図７および図８において、図５の構造と異なる点は次のとおりである。第２の構造要素１３１２２と第３の構造要素１３１２３が伸縮機構１３１２４を介して接続されており、伸縮機構１３１２４は、第２の構造要素１３１２２と第３の構造要素１３１２３によって形成される開口部を、体幹モジュール１２の夾角（すなわち、第１の夾角α）から離れるように調整できることである。さらに、２つの可動要素１３１１間の距離を調整する。すなわち、この構造は、体幹モジュール１２の重心を様々な着地形態で調整することもでき、それによりロボットの変動性を増加させることができる。例えば、図７の姿勢から図８の姿勢へ変更する。伸縮機構１３１２４が短くなり、第１夾角αが小さくなり、２つの可動要素１３１１が互いに接近し、体幹モジュール１２の重心が上昇する。図８の姿勢から図６の姿勢へ変更する。図７に示すように、伸縮機構１３１２４が伸びて、第１夾角αが大きくなり、２つの可動要素１３１１が互いに遠ざかり、体幹モジュール１２の重心が低くなる。
【0092】
伸縮機構の主な機能は、長さの変化によって２つの可動要素を近づけたり遠ざけたりすることであることに留意されたい。したがって、シリンダ、油圧シリンダ、電動プッシュロッド等、上記の機能を実現できるあらゆる構造物を本実施形態における伸縮機構と呼ぶことができる。
【0093】
いくつかの実施形態では、第２の構造要素１３１２２および第３の構造要素１３１２３は、同じ回転軸を介して体幹モジュール１２に回転可能に接続され、第３の構造要素１３１２３は、第２の構造要素１３１２２と体幹モジュール１２との間に位置する。
【0094】
図７および図８において、図５の構造と異なる点は次のとおりである。第４の回転軸と第６の回転軸が同じ回転軸であり、すなわち、第２の構造要素１３１２２と第３の構造要素１３１２３が同じ回転軸を介して体幹モジュール１２に回転可能に接続されており、部品の節約と故障率の低化を実現している。
【0095】
いくつかの実施形態では、図９および１０を参照すると、ホイールフレームは、第４の構造要素１３１２５および第５の構造要素１３１２６を含む。第４の構造要素１３１２５の一端は体幹モジュール１２にヒンジ結合され、第４の構造要素１３１２５の他端は第５の構造要素１３１２６にヒンジ結合される。第５の構造要素１３１２６は、複数の可動要素１３１１に回転可能に接続される。制御システム１１は、第４の構造要素１３１２５および第５の構造要素１３１２６を通じて、２つの可動要素１３１１間の距離および／または２つの可動要素１３１１間の夾角を調整する。２つの可動要素１３１１、体幹モジュール１２の両側（すなわち可動要素１３１１ａと可動要素１３１１ｂ）に対向するように配置される。
【0096】
図９および１０を参照すると、ホイールフレームは、第４の構造要素１３１２５および第５の構造要素１３１２６を含む。第４の構造要素１３１２５は２つの接続端を有し、第５の構造要素１３１２６は３つの接続端を有する。第４の構造要素１３１２５の第１の接続端は、体幹モジュール１２にヒンジに結合されており、その結果、第４の構造要素１３１２５は、体幹モジュール１２に対して第１の接続端の周りで任意の角度で回転することができる。例えば、第４の構造要素１３１２５の第１の接続端は、体幹モジュール１２にボールヒンジで取り付けられている。第４の構造要素１３１２５の第２の接続端は、第５の構造要素１３１２６の第１の接続端にヒンジで結合されているため、第５の構造要素１３１２６は、第４の構造要素１３１２５に対して第４の構造要素１３１２５の第２の接続端の周りで任意の角度で回転することができる。例示的に、第４の構造要素１３１２５の第２の接続端は、第５の構造要素１３１２６の第１の接続端にボールヒンジで取り付けられている。第５の構造要素１３１２６は、第８の回転軸を介して１方の可動要素に回転可能に接続され、第５の構造要素１３１２６の第３の接続端は、第９の回転軸を介して他方の可動要素に回転可能に接続される。制御システムは、図１０および図１１に示すように、第４の構造要素１３１２５および第５の構造要素１３１２６を介して２つの可動要素間の距離を調整することができる。１つの可能な実施では、図１０の姿勢から図９の姿勢へ切り替えるとき、制御システム１１は、まず、第４の構造要素１３１２５を制御して可動要素１３１１ｂおよび可動要素１３１１ａを持ち上げ、次に、第４の構造要素１３１２５を制御して、可動要素１３１１ｂと可動要素１３１１ａとの間の距離を減少させる。これにより、可動要素１３１１ｂと可動要素１３１１ａとが着地状態となり、可動要素１３１１ｂと可動要素１３１１ａとの間の距離が短くなる。調整された姿勢を図１１に示す。制御システム１１は、第４の構造要素１３１２５および第５の構造要素１３１２６を介して、２つの可動要素間の夾角を調整することもできる。図１０および図１２に示すように、第４構造体１３１２５と第５の構造体１３１２６との間の自由度を調整することにより、可動要素１３１１ａおよび可動要素１３１１ｂが８の字形状を形成する。もちろん、制御システム１１は、ロボットの姿勢を高めるために、一方の可動要素のみを他方の可動要素に近づくか遠ざかるように調整することもできる。
【0097】
【0098】
図１３～図１９に示すように、本発明の実施形態においては、ロボット１の全体状態には、少なくとも転倒状態、傾斜状態、及び立位状態が含まれる。ここで、ロボット１のヘッドフェイスアセンブリ１２２が地面と接触している状態全体を転倒状態と定義し、ロボット１のフェース１２２１が地面と接触している状態を前傾転倒状態（図１３、図１４参照）と定義する。ロボット１の後頭部１２２２が地面に接触する転倒状態を後傾転倒状態と定義する（図１５、図１６参照）。ロボット１のヘッドフェイスアセンブリ１２２が地面に接しておらず、転倒しやすい状態を傾斜状態と定義する（図１７参照）。ロボット１の転倒状態および傾斜状態を除いた状態を立位状態と定義し、ロボット１の全てのローラが同時に地面に接触した状態を四輪立位状態（図１８に示す）と定義する。ロボット１の駆動輪１３１３のみが同時に地面に接触している状態を二輪立位状態とする（図１９）。
【0099】
図３と組み合わせると、図１３～図１９に示すように、ロボット１は、ロボット１のアセンブリの姿勢および位置状態を監視する感知システム１４をさらに備え、制御システム１１は、アセンブリの姿勢および位置状態に応じてロボット１の全体的な状態を取得する。全体的な状態が転倒状態または傾斜状態である場合、制御システム１１は、ロボット１が自律的にバランスをとるように、脚モジュール１３に対して体幹モジュール１２が回転するように制御し、および／または可動要素１３１１が回転するように制御する。任意選択で、本発明のいくつかの実施形態では、感知システム１４は、脚アセンブリ１３１および／またはヘッドフェイスアセンブリ１２２および／またはボディアセンブリ１２３上に設けられる。
【0100】
感知システム１４の配置により、ロボット１が感知システム１４を介してロボット１のアセンブリの姿勢や位置状態を監視できるように、つまり、感知システム１４がロボットの動作や姿勢を監視できるように配置されていることが理解できる。その結果、制御システム１１は、感知システム１４の監視結果にしたがってロボット１の安定状態を判断し、脚モジュール１３に対して体幹モジュール１２を回転させ、および／または可動要素１３１１の回転を制御することができる。実際の必要に応じてロボット１の重心、動作および姿勢を調整し、それによってロボット１が自律バランス機能を達成できるようにする。したがって、感知システム１４は、制御システム１１と協働して、ロボット１の安定性、柔軟性、および環境適応性を大幅に改善し、ロボット１がより複雑な環境において自律的に動作および行動できることをさらに保証する。
【0101】
さらに、感知システム１４は、角度検出アセンブリ１４３を含み、角度検出アセンブリ１４３は、脚モジュール１３と体幹モジュール１４との間の相対角度を検出し、制御システム１１は、前記相対角度に基づいてロボット１のアセンブリ姿勢を取得する。
【0102】
さらに、感知システム１４は、地面に対するロボット１の重心の位置関係を監視してロボット１の位置状態を取得するための第１センシングコンポーネント１４１を含み、制御システム１１は、ロボット１がロボット１の位置状態およびアセンブリ姿勢に基づいてロボット１が転倒する傾向の有無を判定する。ロボット１が転倒する傾向がある場合、制御システム１１は、ロボット１転倒を防止するため、ロボット１が転倒方向と反対する方向にトルクを生成するように、体幹モジュール１２が脚モジュール１３に対して回転するように制御し、および／または可動要素１３１１が回転するように制御する。これにより、ロボット１は、自律バランスをとることができる。
【0103】
第１の感知アセンブリ１４１は、地面に対するロボット１の重心の位置関係を監視して、ロボット１の位置状態を取得することができ、その結果、制御システム１１は、ロボット１の位置状態に基づいてロボット１の転倒傾向の有無を把握できることが理解されたい。すなわち、制御システム１１は、第１の感知アセンブリ１４１の監視結果に基づいて、ロボット１の現在の重心が安定しているかどうかを判断することができる。ロボット１の現在の重力が不安定で転倒の問題が発生する可能性がある場合、制御システム１１は、脚モジュール１３に対して回転するように体幹モジュール１２を制御し、それによってロボット１の転倒方向と反対方向のトルクを生成することができ、これにより、ロボット１の転倒が防止され、ロボット１が自律的にバランスをとることが可能となる。
【0104】
また、制御システム１１は、位置状態とアセンブリ姿勢に基づいて、ロボット１が転倒状態にあるか否かを判定することもできる。ロボット１が転倒状態にあるとき、制御システム１１は、ロボット１が立位状態になれるように、体幹モジュール１２が脚モジュール１３に対して回転するように制御し、および／または可動要素１３１１が回転するように制御する。
【0105】
制御システム１１は、第１の感知アセンブリ１４１の監視結果に基づいて、ロボット１が転倒状態にあるかどうかを判断することもできることが理解されたい。制御システム１１が、ロボット１が現在転倒状態にあると判断した場合、制御システム１１は、体幹モジュール１２が脚モジュール１３に対して回転するように、および／または可動要素１３１１が回転するように制御することができ、それによってロボット１の動作姿勢を変更し、ロボット１が立位状態に戻ることを可能にし、ロボット１が自律的にバランスをとることを保証する。制御システム１１と協働する第１の感知アセンブリ１４１の設計は、ロボット１の転倒を防止してロボット１をより安定させることができるだけではなく、ロボット１が転倒した場合に自律的に立位状態に戻ることも可能にし、ロボット１の安定性、信頼性および環境適応性を効果的に確保することができる。
【0106】
さらに、第１の感知アセンブリ１４１は体幹検出アセンブリ１４１１を含み、体幹検出アセンブリ１４１１は、地面に対するヘッドフェイスアセンブリ１２２および／またはボディアセンブリ１２３の重心の相対的な位置関係を監視することによって体幹の位置情報を取得し、前記体幹の位置情任意選択で、制御システム１１は、以下の２つの任意の方法で脚の位置情報を取得する。第１の方法では、制御システム１１は、体幹の位置情報とアセンブリ姿勢に基づいて計算により脚の位置情報を取得する。第２の方法では、第１の感知アセンブリ１４１は、脚検出アセンブリ１４１２をさらに含む。脚検出アセンブリ１４１２は、地面に対する脚モジュール１３の重心の位置関係を監視することによって脚の位置情報を取得し、その脚の位置情報を制御システム１１に送信する。これにより、制御システム１１は脚の位置情報を直接取得することができる。
【0107】
具体的には、本発明のいくつかの実施形態では、制御システム１１は第１の方法で脚の位置情報を取得する。体幹の位置情報および脚の位置情報を取得した後、制御システム１１は、体幹の位置情報および脚の位置情報に基づいてロボット１の位置状態を解析して取得することができる。
【0108】
さらに、第１の感知アセンブリ１４１は、慣性測定ユニット、加速度センサー、および角速度センサーのうちの１つまたは組み合わせを含む。第１の感知アセンブリ１４１は、ロボット１の加速度および／または角速度を監視することによって、脚モジュール１３および地面に対するロボット１の重心の位置関係を監視する。第１の感知部１４１の検出結果に基づいてロボット１が転倒したと判断した場合、制御システム１１は第１のアクションアセンブリ１２１及び／又は第２のアクションアセンブリ１３１５を動作させてロボット１を立位状態に復帰させる。
【0109】
さらに、感知システム１４は、可動要素１３１１が空転しているか否かを監視する第２の感知アセンブリ１４２も含み、制御システム１１は、第２の感知アセンブリ１４２の監視結果と位置状態とに基づいて、ロボット１が転倒するか否かを判断する。ロボット１が転倒すると、制御システム１１は、脚モジュール１３に対して体幹モジュール１２を回転させ、および／または可動要素１３１１を回転させ、ロボット１が立位状態になるように制御する。
【0110】
第２の感知部１４２は可動要素１３１１が空転しているか否かを監視し、制御システム１１は第２の感知部１４２の監視結果に基づいてロボット１が転倒するか否かを判断できることが理解できる。ロボット１が現在転倒状態にあると判断した場合、制御システム１１は、体幹モジュール１２を脚モジュール１３に対して回転させたり、および／または可動要素１３１１を回転させたりすることにより、ロボット１の動作姿勢を変更させ、ロボット１が立位状態に戻ることを可能にし、ロボット１の自律的にバランスを取る能力をさらに保証する。制御システム１１と協働する第２の感知アセンブリ１４２の設計により、ロボット１が転倒状態を正確に検出することができ、ロボット１が立位状態に戻るまでの現在の転倒状態に応じて全体の動作姿勢を調整することができ、ロボット１の自律バランス能力及び安定性をさらに向上させることができる。
【0111】
さらに、第２の感知アセンブリ１４２は慣性センサーを含む。第２の感知部１４２は、慣性センサーを通じて駆動輪１３１３の慣性パラメータを検出し、慣性パラメータを通じて駆動輪１３１３が空転しているかどうかを監視する。例として、慣性センサーは、ロボット１の慣性パラメータをリアルタイムで検出し、その慣性パラメータを制御システム１１にフィードバックする。制御システム１１が、受信した慣性パラメータが変化し、予め設定された閾値に達したことを検出すると、制御システム１１は、ロボット１の駆動輪１３１３が空転していると判断する。制御システム１１が駆動輪１３１３の空転が異常空転であることを解析して発見した場合、制御システム１１はロボット１が転倒したと判断し、第１のアクションアセンブリ１２１及び／又は第２のアクションアセンブリ１３１５が動作するように制御することにより、ロボット１は立位状態に戻る。空転異常とは、制御システム１１が駆動輪１３１３を地面から持ち上げられた状態に制御していない場合に、制御システム１１が駆動輪１３１３の空転を検出することを意味すると理解できる。
【0112】
さらに、制御システム１１は、第２の感知部１４２の検出結果に基づいて、ロボット１が地面から離れたか否かを判断する。例えば、第２の感知部１４２がロボット１の全ての駆動輪１３１３が空転していることを感知すると、ロボット１が地面から離れたか否かを判断する。制御システム１１は、ロボット１が地面から離れたと判断すると、ロボット１を制御して停止し、ロボット１の全体状態を変化させて立位状態に戻ろうとする。
【0113】
ロボット１が転倒した場合、制御システム１１は、まずロボット１の転倒モードを判断し、転倒モードに応じてロボット１が立位状態に戻るように制御する。ロボット１は、以下の４つの転倒モードを有する。
【0114】
図２０Ａ～図２０Ｄに示すように、第１のモードにおいて、ロボット１が二輪立位状態から前傾すると、ロボット１が立位状態に戻る過程は以下の通りである。第１のアクションアセンブリ１２１が回転して２つのホイールフレーム１３１２を体幹モジュール１２に対して回転させるように同時に駆動する。これにより、ロボット１の重心を上昇させ、同時にロボット１のヘッドフェイスアセンブリ１２２と駆動輪１３１３との間の距離を減少させる。次に、第２のアクションアセンブリが駆動輪１３１３を駆動して前方に加速回転させ、ロボット１が加速して前方に移動すると、駆動輪１３１３が脚アセンブリ１３１に後方の力を及ぼし、この力によりロボット１を２つの状態に戻すことができる。
【0115】
図２１Ａ～図２１Ｃに示すように、第２のモードにおいて、ロボット１が二輪直立状態から後方に傾いた場合、ロボット１が立位状態に戻る過程は以下の通りである。第１のアクションアセンブリ１２１が回転して体幹モジュール１２を回転駆動する。ロボット１が４立位状態に戻るまで、ホイールフレーム１３１２に対して駆動輪１３１３に向かって回転する。
【0116】
図２２Ａ～図２２Ｃに示すように、第３のモードでは、ロボット１が四輪立位状態から前方に傾くと、まず第１のアクションアセンブリ１２１が回転して体幹モジュール１２をホイールフレーム１３１２に対して駆動輪１３１３側に回転駆動する。さらに、第２のアクションアセンブリ１３１５が回転して、ヘッドフェイスアセンブリ１２２が駆動輪１３１３の上に移動するまで、駆動輪１３１３を後方に回転駆動する。そして、ロボット１が二輪立位状態に戻るまで、第１のアクションアセンブリ１２１が回転して体幹モジュール１２をホイールフレーム１３１２に対して従動輪１３１４側に回転駆動させる。
【0117】
図２３Ａ～図２３Ｄに示すように、第４のモードでは、ロボット１が四輪立位状態から後方に傾くと、まず、駆動輪１３１３と従動輪１３１４は同時に地面に接地するまでに、第１のアクションアセンブリ１２１の回転は、体幹モジュール１２を、ホイールフレーム１３１２に対して従動輪１３１４に向かって回転するように、駆動する。そして、第１のアクションアセンブリ１２１は、ロボット１が四輪立位状態に戻るまで、体幹モジュール１２をホイールフレーム１３１２に対して駆動輪１３１３に向かって回転駆動する。
【0118】
図２４Ａ～図２４Ｄに示すように、ロボット１が四輪立位状態から二輪立位状態に変形する過程は以下の通りである。第１のアクションアセンブリ１２１の回転は、体幹モジュール１２を、ホイールフレームに対して従動輪１３１４に向かって回転するように、駆動する。さらに、第２のアクションアセンブリ１３１５の回転は、ロボット１が二輪立位状態となるまでに、駆動輪１３１３を前方に回転するように、駆動する。
【0119】
本発明における「地面」または「床」は、通常の意味での可動要素の作動接触面を指し、便宜的にのみ地面と呼ばれるが、必ずしも床に限定されるわけではないことに留意すべきである。垂直の壁、反転した上部、または可動要素が移動できるその他の作業面でもよい。
【0120】
上記の説明は、本発明の好ましい実施形態にすぎず、本発明を限定するものではない。本発明の原理内で行われるあらゆる修正、同等の置換、改善、その他はすべて本発明の保護範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0121】
１、ロボット
１１、制御システム １２、体幹モジュール
１３、脚モジュール １４、感知システム
１２１、第１のアクションアセンブリ
１２２、ヘッドフェイスアセンブリ １２３、ボディアセンブリ
１２４、スクリーン １３１、脚アセンブリ
１４１、第１の感知アセンブリ １４２、第２の感知アセンブリ
１４３、角度検出アセンブリ
１２１１、出力端 １２１２、駆動アセンブリ
１２２１、フェース １２２２、後頭部 １３１１、可動要素
１３１１ａ、可動要素 １３１１ｂ、可動要素
１３１２、ホイールフレーム １３１３、駆動輪
１３１４、従動輪 １３１５、第２のアクションアセンブリ
１４１１、体幹検出アセンブリ １４１２、脚検出アセンブリ
１３１２１－第１の構造要素 １３１２２－第２の構造要素
１３１２３－第３の構造要素 １３１２４－伸縮機構
１３１２５－第４の構造要素 １３１２６－第５の構造要素
１１、制御システム １２、体幹モジュール
１３、脚モジュール １４、感知システム
１２１、第１のアクションアセンブリ
１２２、ヘッドフェイスアセンブリ １２３、ボディアセンブリ
１２４、スクリーン １３１、脚アセンブリ
１４１、第１の感知アセンブリ １４２、第２の感知アセンブリ
１４３、角度検出アセンブリ
１２１１、出力端 １２１２、駆動アセンブリ
１２２１、フェース １２２２、後頭部 １３１１、可動要素
１３１１ａ、可動要素 １３１１ｂ、可動要素
１３１２、ホイールフレーム １３１３、駆動輪
１３１４、従動輪 １３１５、第２のアクションアセンブリ
１４１１、体幹検出アセンブリ １４１２、脚検出アセンブリ
１３１２１－第１の構造要素 １３１２２－第２の構造要素
１３１２３－第３の構造要素 １３１２４－伸縮機構
１３１２５－第４の構造要素 １３１２６－第５の構造要素
【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】
【図19】
【図20(A)】
【図20(B)】
【図20(C)】
【図20(D)】
【図21(A)】
【図21(B)】
【図21(C)】
【図22(A)】
【図22(B)】
【図22(C)】
【図23(A)】
【図23(B)】
【図23(C)】
【図23(D)】
【図24(A)】
【図24(B)】
【図24(C)】
【図24(D)】
【国際調査報告】