(57)【要約】      （修正有）【課題】有用な移動式ヒューマンインターフェースロボットを提供する。【解決手段】移動式ヒューマンインターフェースロボット１００であって、垂直中心軸線及び前方駆動方向Ｆを定める基部１２０及び基部１２０によって支持されたホロノミック駆動システムを有する移動式ヒューマンインターフェースロボット１００。駆動システムは、第１、第２及び第３の被動駆動輪を有し、各駆動輪は、垂直中心軸線回りに三角形の形に互いに間隔を置いて配置されると共に垂直中心軸線に対して半径方向軸線に垂直な駆動方向を有する。タッチセンサシステムは、人の接触に応動する。コントローラは、タッチセンサシステムから受け取ったタッチ信号に基づいて駆動指令をホロノミック駆動システムに出す。【選択図】図１
2014176966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）であって、
垂直中心軸線（Ｚ）及び前方駆動方向（Ｆ）を定める基部（１２０）を有し、
前記基部（１２０）によって支持されたホロノミック駆動システム（２００）を有し、前記駆動システム（２００）は、第１、第２及び第３の被動駆動輪（２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）を有し、各駆動輪は、前記垂直中心軸線（Ｚ）回りに三角形の形に互いに間隔を置いて配置されると共に前記垂直中心軸線（Ｚ）に対して半径方向軸線（Slip）に垂直な駆動方向（Drive）を有し、
前記ホロノミック駆動システム（２００）と通信状態にあるコントローラ（５００）を有し、
前記基部（１２０）の上方に支持された胴部（１４０）を有し、
前記コントローラ（５００）と通信状態にあるタッチセンサシステム（４８０）を有し、前記タッチセンサシステム（４８０）は、人の接触に応動し、
前記コントローラ（５００）は、前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取ったタッチ信号に基づいて駆動指令を前記ホロノミック駆動システム（２００）に出す、移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項２】
前記タッチセンサシステム（４８０）は、少なくとも一部が前記胴部（１４０）に設けられている、請求項１記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項３】
前記基部（１２０）に取り付けられると共に前記胴部（１４０）を支持した作動可能な伸縮式脚部（１３０）を更に有し、前記コントローラ（５００）は、前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取った前記タッチ信号に応答して前記脚部の高さ（ＨL）を変更して前記胴部（１４０）の高さ（ＨT）を変更し、好ましくは、前記コントローラ（５００）は、前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取った前記タッチ信号に応答して前記脚部（１３０）に命令して前記脚部が前記胴部（１４０）のユーザ高さ変更に対するアクティブな支援を提供するようにする、請求項１又は２記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項４】
前記駆動指令は、前記ロボット（１００）を前記ロボット（１００）と接触状態にあるユーザからの支援により推進する電力減少支援駆動指令を含む、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項５】
前記胴部（１４０）に取り付けられた頸部（１５０）及び前記頸部（１５０）によって支持された頭部（１６０）を更に有し、前記頸部（１５０）は、前記頭部（１６０）を前記胴部（１４０）に対してパンしたり傾動させたりしたりするよう構成され、好ましくは、前記コントローラ（５００）は、頭部タッチを指示する前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取った前記タッチ信号に応答して前記頭部（１６０）のユーザ関節運動を可能にすると共に頭部タッチの完了後、前記頭部（１６０）の姿勢を維持する、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項６】
前記コントローラ（５００）は、前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取った前記タッチ信号に応答して前記ロボット（１００）に対する接触場所に向くよう前記頭部（１６０）を関節運動させる、請求項５記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項７】
前記頸部（１５０）及び前記頭部（１６０）のうちの少なくとも一方に設けられていて、前記頭部（１６０）のユーザ操作を検出する操作センサ（１５８ａ，１５８ｂ，１６５）を更に有する、請求項５記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項８】
前記タッチセンサシステム（４８０）は、容量センサ（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌ，１６５）、接触センサ（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｒ，１４７ｌ，１６５）、カメラ（３２０）、三次元イメージセンサ（４５０）及びスイッチ（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌ，１６５）のうちの少なくとも１つを有し、好ましくは、タッチセンサシステムは、前記胴部（１４０）の頂面、底面、右側面、左側面、前面及び後面（１４４，１４６，１４７，１４８，１４９）に取り付けられた接触センサ（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌ）を有する、請求項１〜７のうちいずれか一に移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項９】
前記タッチセンサシステム（４８０）は、前記ロボット（１００）の支持面から３フィート（９１．５ｃｍ）〜５フィート（１５２．５ｃｍ）のところに位置する少なくとも１つの作動可能なタッチ応答式入力（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌ，１６５）を有する、請求項１〜８のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１０】
前記コントローラ（５００）は、受け取ったタッチとは逆の方向における前記ロボット（１００）の少なくとも一部分の運動抵抗を増大させると共に／或いは前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取った前記タッチ信号に応答して駆動を停止させるよう前記駆動システム（２００）に命令を出す、請求項１〜９のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１１】
移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）であって、
前方駆動方向（Ｆ）を有する基部（１２０）と、
前記基部（１２０）によって支持された駆動システム（２００）と、
前記基部（１２０）によって支持されていて、毎秒１００億を超える命令（million instruction(s) per second ：ＭＩＰＳ）を処理することができるロボットコンピュータ（５００）と、
前記基部（１２０）の上方に取り外し可能に支持されると共に前記ロボットコンピュータ（５００）とワイヤレス通信状態にある少なくとも１つのタブレット型コンピュータ（３１０，３１０ａ，３１０ｂ）と、
前記基部（１２０）の上方に支持されていて、前記少なくとも１つのタブレット型コンピュータ（３１０，３１０ａ，３１０ｂ）とは別個に少なくとも１つの自由度の範囲内で動くことができるカメラ（３２０，３２０ａ，３２０ｂ，４５０，４５０ａ，４５０ｂ）とを有する、移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１２】
前記駆動システムは、第１、第２及び第３の被動駆動輪（２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）を有し、各駆動輪は、前記垂直中心軸線（Ｚ）回りに三角形の形に互いに間隔を置いて配置されると共に前記垂直中心軸線（Ｚ）に対して半径方向軸線（Slip）に垂直な駆動方向（Drive）を有し、好ましくは、各駆動輪（２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）は、前記駆動輪（２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）の周囲に沿って設けられた第１及び第２の列（２３２，２３４）をなすローラ（２３０）を有し、各ローラ（２３０）は、前記駆動輪（ＤR）の転動方向に垂直な転動方向（Ｄr）を有し、より好ましくは、前記ローラ（２３０）は各々、弧状転動面（２３５）を備え、前記ローラ（２３０）は、一緒になって、前記駆動輪（２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）の少なくとも実質的に円形の転動面を構成する、請求項１１記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１３】
前記カメラ（３２０，３２０ａ，３２０ｂ，４５０，４５０ａ，４５０ｂ）は、前記ロボット（１００）に隣接して位置する空間ボリュームから点群を得るよう位置決めされたボリューム形点群イメージング装置（４５０，４５０ａ，４５０ｂ）を有し、好ましくは、前記ボリューム形点群イメージング装置（４５０，４５０ａ，４５０ｂ）は、地面よりも約１フィート（３０．５ｃｍ）以上、上方の高さ位置のところに位置決めされると共に前記移動式ロボット（１００）の移動方向において床平面を含む空間ボリュームから点群を得ることができるよう差し向けられている、請求項１１又は１２記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１４】
前記カメラ（３２０，３２０ａ，３２０ｂ，４５０，４５０ａ，４５０ｂ）は、前記基部（１２０）の前縁の近くの領域を視認するよう動くことができる、請求項１３記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１５】
前記タブレット型コンピュータ（３１０，３１０ａ，３１０ｂ）は、少なくとも１５０平方インチ（９６７．７ｃｍ2）の表示領域を有すると共に／或いは前記ロボット（１００）に取り付けられた状態で少なくとも１つの自由度で動くことができるタッチスクリーン（３１２）を有する、請求項１１〜１４のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１６】
前記ロボットコンピュータ（５００）と電気通信状態にあるディスプレイ（３１０ｂ）を更に有し、前記タブレット型コンピュータ（３１０，３１０ａ）は、前記ディスプレイ（３１０ｂ）に取り外し可能に装着でき、前記ディスプレイ（３１０ｂ）は、前記タブレット型コンピュータ（３１０，３１０ａ）が前記ディスプレイ（３１０ｂ）に装着されると不作動状態になり、前記タブレット型コンピュータ（３１０，３１０ａ）が前記ディスプレイ（３１０ｂ）から取り外されると作動状態になる、請求項１５記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１７】
移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）を作動させる方法であって、前記方法は、
ユーザが前記ロボット（１００）にタッチしたことに応答して前記ロボット（１００）のタッチセンサシステム（４８０）からタッチ信号を受け取るステップと、
しきい期間を超えるタッチ持続時間の間、前記ロボットを前記ロボット（１００）への接触場所に基づく方向に駆動するステップと、
前記しきい期間よりも短いタッチ持続時間の間、前記ロボット（１００）のインターフェース（３１０，３２０，３２０ａ，３２０ｂ，４５０，４５０ａ，４５０ｂ）を関節運動させて前記インターフェースが少なくとも実質的に、前記ロボット（１００）への前記接触場所に向くようにするステップと、
前記しきい期間よりも短いタッチ持続時間の間、ゼロ速度駆動指令を出すステップとを有する、方法。
【請求項１８】
駆動指令をホロノミック駆動システム（２００）に出して前記ロボット（１００）を前記しきい期間、好ましくは０．２５秒間よりも長いタッチ持続時間、前記受け取ったタッチの前記ロボット（１００）とは逆方向に向く方向に動かすステップを更に有する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記ロボット（１００）の頭部（１６０）を前記ロボット（１００）の連結状態の胴部（１４０）に対してパンすること及び傾動させることのうちの少なくとも一方を行って少なくとも実質的に、前記頭部（１６０）を前記しきい期間よりも短いタッチ持続時間の間、前記ロボット（１１０）に対する前記接触場所の方へ向かせるステップを更に有する、請求項１７又は１８記載の方法。
【請求項２０】
前記タッチセンサシステム（４８０）は、容量センサ（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌ，１６５）、接触センサ（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌ，１６５）、カメラ（３２０）、三次元イメージセンサ（４５０）及びスイッチ（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌ，１６５）のうちの少なくとも１つを有する、請求項１７〜１９のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項２１】
移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）であって、
駆動モータ（２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ）により対応関係をなして駆動される少なくとも１つの駆動輪（２１０，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）を有する駆動システム（２００）と、
前記駆動システム（２００）と通信状態にある存在場所突き止めシステム（１７１０）と、
前記駆動システム（２００）及び前記存在場所突き止めシステム（１７１０）と通信状態にある電源（１０５）と、
前記駆動システム（２００）の上方に支持されたタッチ応答入力（１７５）とを有し、  前記タッチ応答入力（１７５）の作動により、前記駆動システム（２００）への配電状態が変更され、それにより前記対応の少なくとも１つの駆動輪（２１０，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）への前記駆動モータ（２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ）の駆動荷重が少なくとも減少する、移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項２２】
前記タッチ応答入力（１７５）の作動により、前記駆動システム（２００）への配電が終了し、他方、前記存在場所突き止めシステム（１７１０）への配電を続行させることができると共に／或いは前記対応の駆動モータ（２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ）からの少なくとも１つの駆動輪（２１０，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）の結合解除が生じる、請求項２１記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項２３】
前記駆動システム（２００）は、前記タッチ応答入力（１７５）の作動に応答して、前記ロボット（１００）を移動させると共に前記ロボット（１００）のユーザ運動を支援することしかできない電力減少駆動指令を出す、請求項２１又は２２記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項２４】
前記タッチ応答入力（１７５）は、地面よりも約３フィート（９１．５ｃｍ）〜約５フィート（１５２．５ｃｍ）上方に位置している、請求項２１〜２３のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項２５】
前記存在場所突き止めシステム（１７１０）は、センサシステム（４００）と、前記駆動システム（２００）、前記センサシステム（４００）、前記電源（１０５）及び前記タッチ応答入力（１７５）と通信状態にあるコントローラ（５００）とを有する、請求項２１〜２４のうちいずれ一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項２６】
前記センサシステム（４００）は、慣性測定ユニット（４７０）、オドメータ、全地球測位システム、レーザスキャナ（４４０）、ソナー近接センサ（４１０）及び三次元イメージセンサ（４５０）のうちの少なくとも１つを有する、請求項２５記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項２７】
前記存在場所突き止めシステム（１７１０）は、三次元イメージセンサ（４５０）、レーザスキャナ（４４０）、１つ又は２つ以上のソナー近接センサ（４１０）、前記少なくとも１つの駆動輪（２１０，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）のための駆動輪エンコーダ（１３８ａ）及び駆動輪モータフィードバックのうちの少なくとも１つを有する、請求項２１〜２６のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項２８】
前記駆動システム（２００）は、第１、第２及び第３のホロノミック的に駆動される駆動輪（２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）を有し、各駆動輪は、前記ロボット（１００）の垂直軸線（Ｚ）回りに三角形の形に間隔を置いて配置されると共に前記垂直軸線（Ｚ）に対して半径方向軸線（Slip）に垂直な駆動方向（Drive）を有する、請求項２１〜２７のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項２９】
前記駆動システム（２００）を支持した基部（１２０）と、
前記基部（１２０）から上方に延びる作動可能な伸縮式脚部（１３０）と、
前記脚部（１３０）によって支持されていて、地面よりも約３フィート（９１．５ｃｍ）〜約５フィート（１５２．５ｃｍ）上方に位置する胴部（１４０）とを更に有し、前記タッチ応答入力（１７５）は、前記胴部（１４０）に設けられている、請求項２１〜２８のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項３０】
前記タッチ応答入力（１７５）は、接触センサ、容量センサ、作動可能なボタン及びスイッチのうちの少なくとも１つを有する、請求項２１〜２９のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項３１】
移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）であって、
垂直中央軸線（Ｚ）回りに実質的に三角形の形をした対称形状を定めると共に第１、第２及び第３の部分（１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ）を有する基部（１２０）を有し、
前記基部（１２０）によって支持されたホロノミック駆動システム（２００）を有し、前記駆動システム（２００）は、第１、第２及び第３の被動駆動輪（２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）を有し、各駆動輪は、前記垂直中心軸線（Ｚ）回りに三角形の形に互いに間隔を置いて配置されると共に対応の前記第１、前記第２及び前記第３の基部部分（１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃ）により支持され、各駆動輪（２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ）は、前記垂直中心軸線（Ｚ）に対して半径方向軸線（Slip）に垂直な駆動方向（Drive）を有し、
前記基部（１２０）から上方に延びると共に可変高さ（ＨL）を有する脚部（１３０）を有し、
前記脚部（１３０）によって支持された胴部（１４０）を有し、前記胴部（１４０）は、前記基部（１２０）から張り出した底面（１４４）を有する肩（１４２）を備え、
前記胴部（１４０）の前記底面（１４４）に設けられていて、前記駆動システム（２００）の前方駆動方向（Ｆ）に沿って下方に向いた胴部イメージングセンサ（４５０，４５０ａ）を有し、前記胴部イメージングセンサ（４５０，４５０ａ）は、前記ロボット（１００）の周りのシーンの三次元イメージを捕捉し、
前記胴部（１４０）によって支持された頸部（１５０）を有し、
前記頸部（１５０）によって支持された頭部（１６０）を有し、前記頸部（１５０）は、前記頭部（１６０）を前記垂直中心軸線（Ｚ）に対してパンさせたり傾動させたりし、  前記頭部（１６０）によって支持されたディスプレイ（３１０，３１０ａ，３１０ｂ，３１２）を有する、移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項３２】
前記ディスプレイ（３１０，３１０ａ，３１０ｂ，３１２）は、前記頭部（１６０）に解除可能に取り付けられ、好ましくは、前記ディスプレイ（３１０，３１０ａ，３１０ｂ，３１２）は、タッチスクリーン（３１２）を備えたタブレット型コンピュータ（３１０，３１０ａ，３１０ｂ）を有する、請求項３１記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項３３】
前記ディスプレイ（３１０，３１０ａ，３１０ｂ，３１２）は、前記頭部（１６０）から取り外されると、前記ディスプレイ（３１０，３１０ａ，３１０ｂ，３１２）の存在場所を突き止めるロケータ（３１５）を有する、請求項３１又は３２記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項３４】
前記頭部（１６０）に解除可能に取り付けられたタブレット型コンピュータ（３１０，３１０ｂ）を更に有し、前記タブレット型コンピュータ（３１０，３１０ｂ）は、前記ディスプレイ（３１０，３１０ａ）に解除可能に装着される、請求項３１〜３３のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項３５】
前記頭部（１６０）に取り付けられたカメラ（３２０，３２０ａ，３２ｂ，４５０，４５０ａ，４５０ｂ）を更に有する、請求項３１〜３４のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項３６】
前記頭部（１６０）に取り付けられると共に前記ロボット（１００）の周りのシーンの三次元イメージを捕捉する頭部イメージングセンサ（３２０，３２０ａ，３２０ｂ，４５０，４５０ｂ）を更に有し、前記頭部イメージングセンサ（３２０，３２０ａ，３２０ｂ，４５０，４５０ｂ）は、好ましくは、前記ロボット（１００）の周りの空間ボリュームから点群を得ることができるよう位置決めされたボリューム形点群イメージング装置（４５０，４５０ｂ）を有する、請求項３１〜３５のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項３７】
前記頸部（１５０）に取り付けられると共に前記頭部（１６０）を前記頸部（１５０）から遠ざけて支持するアーム（１９０）を更に有する、請求項３１〜３６のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項３８】
前記胴部（１４０）に取り付けられたマニピュレータアーム（１８０）及び前記マニピュレータアーム（１８０）の遠位端部に取り付けられたエンドエフェクタ（１８２）を更に有し、好ましくは、前記マニピュレータアーム（１８０）は、長さが可変である、請求項３１〜３７のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動式ヒューマンインターフェースロボットに関する。
【０００２】
本米国特許出願は、２０１０年５月２０日に出願された米国特許仮出願第６１／３４６，６１２号、２０１０年６月２１日に出願された米国特許仮出願第６１／３５６，９１０号、２０１０年１２月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／４２８，７１７号、２０１０年１２月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／４２８，７３４号、２０１０年１２月３０日に出願された米国特許仮出願第６１／４２８，７５９号及び２０１１年１月５日に出願された米国特許仮出願第６１／４２９，８６３号に関する３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の規定に基づくと共に２０１１年２月２２日に出願された米国特許出願第１３／０３２，３７０号に関する３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１２０に基づく優先権主張出願である。これら先の出願を参照により引用し、これら先の出願の開示内容全体を本明細書の一部とする。
【背景技術】
【０００３】
ロボットは、一般に、コンピュータ又は電子プログラミングにより誘導される電気機械的装置である。移動式ロボットは、自分の環境内を動き回る能力を備えていて、１つの物理的な場所に固定されることはない。今日一般に用いられている移動式ロボットの一例は、自動搬送車又は無人搬送車（ＡＧＶ）である。ＡＧＶは、一般に、床のマーカ又はワイヤを辿り又はナビゲーションのためにビジョンシステム又はレーザを用いる移動式ロボットである。移動式ロボットは、産業界、軍事環境又はセキュリティ環境において見受けられる。これら移動式ロボットは又、娯楽のための又は真空クリーニングや在宅支援（ホームアシスタンス）のような或る特定の仕事を実行するための消費者用製品とも考えられる。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の一観点は、垂直中心軸線及び前方駆動方向を定める基部及び基部によって支持されたホロノミック駆動システムを有する移動式ヒューマンインターフェースロボットを提供する。駆動システムは、第１、第２及び第３の被動駆動輪を有し、各駆動輪は、垂直中心軸線回りに三角形の形に互いに間隔を置いて配置されると共に垂直中心軸線に対して半径方向軸線に垂直な駆動方向を有する。ロボットは、ホロノミック駆動システムと通信状態にあるコントローラ、基部の上方に支持された胴部及びコントローラと通信状態にあるタッチセンサシステムを更に有する。タッチセンサシステムは、人の接触に応動する。
コントローラは、タッチセンサシステムから受け取ったタッチ信号に基づいて駆動指令をホロノミック駆動システムに出す。
【０００５】
本発明の具体化例は、以下の特徴のうちの１つ又は２つ以上を含むことができる。幾つかの具体化例では、タッチセンサシステムは、少なくとも一部が胴部に設けられる。ロボットは、基部に取り付けられると共に胴部を支持した作動可能な伸縮式脚部を更に有する。コントローラは、タッチセンサシステムから受け取ったタッチ信号に応答して脚部の高さを変更して胴部の高さを変更する。コントローラは、タッチセンサシステムから受け取ったタッチ信号に応答して脚部に命令して脚部が胴部のユーザ高さ変更に対するアクティブな支援を提供するようにする。
【０００６】
幾つかの実施例では、駆動指令は、ロボットをロボットと接触状態にあるユーザからの支援により推進する電力減少支援駆動指令を含む。ロボットは、胴部に取り付けられた頸部及び頸部によって支持された頭部を更に有するのが良い。頸部は、頭部を胴部に対してパンしたり傾動させたりしたりするよう構成されているのが良い。コントローラは、頭部タッチを指示するタッチセンサシステムから受け取ったタッチ信号に応答して頭部のユーザ関節運動を可能にすると共に頭部タッチの完了後、頭部の姿勢を維持することができる。さらに、コントローラは、タッチセンサシステムから受け取ったタッチ信号に応答してロボットに対する接触場所に向くよう頭部を関節運動させることができる。幾つかの実施例では、ロボットは、頸部及び頭部のうちの少なくとも一方に設けられていて、頭部のユーザ操作を検出する操作センサを更に有する。
【０００７】
幾つかの具体化例では、タッチセンサシステムは、容量センサ、接触センサ、カメラ、三次元イメージセンサ及びスイッチのうちの少なくとも１つを有する。タッチセンサシステムは、胴部の頂面、底面、右側面、左側面、前面及び後面に取り付けられた接触センサを有するのが良い。さらに、タッチセンサシステムは、ロボットの支持面から３フィート（９１．５ｃｍ）〜５フィート（１５２．５ｃｍ）のところに位置する少なくとも１つの作動可能なタッチ応答式入力を有するのが良い。
【０００８】
コントローラは、幾つかの実施例では、受け取ったタッチとは逆の方向におけるロボットの少なくとも一部分の運動抵抗を増大させる。追加の実施例では、コントローラは、タッチセンサシステムから受け取ったタッチ信号に応答して駆動を停止させるよう駆動システムに命令を出す。
【０００９】
別の観点では、移動式ヒューマンインターフェースロボットが、前方駆動方向を有する基部と、基部によって支持された駆動システムと、基部によって支持されていて、毎秒１００億を超える命令（million instruction(s) per second ：ＭＩＰＳ）を処理することができるロボットコンピュータとを有する。ロボットは、基部の上方に取り外し可能に支持されると共にロボットコンピュータとワイヤレス通信状態にある少なくとも１つのタブレット型コンピュータと、基部の上方に支持されていて、少なくとも１つのタブレット型コンピュータとは別個に少なくとも１つの自由度の範囲内で動くことができるカメラとを更に有する。
【００１０】
幾つかの具体化例では、駆動システムは、第１、第２及び第３の被動駆動輪を有し、各駆動輪は、垂直中心軸線回りに三角形の形に互いに間隔を置いて配置されると共に垂直中心軸線に対して半径方向軸線に垂直な駆動方向を有する。各駆動輪は、駆動輪の周囲に沿って設けられた第１及び第２の列をなすローラを有する。各ローラは、駆動輪の転動方向に垂直な転動方向を有する。さらに、ローラは各々、弧状転動面を備えるのが良い。ローラは、一緒になって、駆動輪の少なくとも実質的に円形の転動面を構成する。
【００１１】
幾つかの実施例では、カメラは、地面よりも約１フィート（３０．５ｃｍ）以上、上方の高さ位置のところに位置決めされると共に移動式ロボットの移動方向において床平面を含む空間ボリュームから点群を得ることができるよう差し向けられているボリューム形点群イメージング装置である。追加の実施例では、カメラは、ロボットに隣接して位置する空間ボリュームから点群を得るよう位置決めされたボリューム形点群イメージング装置である。カメラは、基部の前縁の近くの領域を視認するよう動くことができる。
【００１２】
タブレット型コンピュータは、少なくとも１５０平方インチ（９６７．７ｃｍ2）の表示領域を有する。さらに、タブレット型コンピュータは、ロボットに取り付けられた状態で少なくとも１つの自由度で動くことができる。幾つかの実施例では、ロボットは、ロボットコンピュータと電気通信状態にあるディスプレイを有する。タブレット型コンピュータは、ディスプレイに取り外し可能に装着できる。ディスプレイは、タブレット型コンピュータがディスプレイに装着されると不作動状態になり、タブレット型コンピュータがディスプレイから取り外されると作動状態になる。
【００１３】
さらに別の観点では、移動式ヒューマンインターフェースロボットを作動させる方法が、ユーザがロボットにタッチしたことに応答してロボットのタッチセンサシステムからタッチ信号を受け取るステップを有する。しきい期間を超えるタッチ持続時間の間、この方法は、ロボットをロボットへの接触場所に基づく方向に駆動するステップを有する。しきい期間よりも短いタッチ持続時間の間、この方法は、ロボットのインターフェースを関節運動させてインターフェースが少なくとも実質的に、ロボットへの接触場所に向くようにするステップを有する。しきい期間よりも短いタッチ持続時間の間、この方法は、ゼロ速度駆動指令を出すステップを有する。
【００１４】
幾つかの具体化例では、この方法は、駆動指令をホロノミック駆動システムに出してロボットをしきい期間よりも長いタッチ持続時間、受け取ったタッチのロボットとは逆方向に向く方向に動かすステップを有する。しきい期間は、０．２５秒であるのが良い。この方法は、ロボットの頭部をロボットの連結状態の胴部に対してパンすること及び傾動させることのうちの少なくとも一方を行って少なくとも実質的に、頭部をしきい期間よりも短いタッチ持続時間の間、ロボットに対する接触場所の方へ向かせるステップを有するのが良い。
【００１５】
幾つかの実施例では、タッチセンサシステムは、容量センサ、接触センサ、カメラ、三次元イメージセンサ及びスイッチのうちの少なくとも１つを有する。
【００１６】
本発明のさらに別の観点では、移動式ヒューマンインターフェースロボットが、駆動モータにより対応関係をなして駆動される少なくとも１つの駆動輪を有する駆動システムと、駆動システムと通信状態にある存在場所突き止めシステムと、駆動システム及び存在場所突き止めシステムと通信状態にある電源と、駆動システムの上方に支持されたタッチ応答入力とを有する。タッチ応答入力の作動により、駆動システムへの配電状態が変更され、それにより対応の少なくとも１つの駆動輪への駆動モータの駆動荷重が少なくとも減少する。
【００１７】
幾つかの具体化例では、タッチ応答入力の作動により、駆動システムへの配電が終了し、他方、存在場所突き止めシステムへの配電を続行させることができる。タッチ応答入力の作動に応答して、駆動システムは、タッチ応答入力の作動に応答して、ロボットを移動させると共にロボットのユーザ運動を支援することしかできない電力減少駆動指令を出すことができる。さらに、タッチ応答入力の作動により、対応の駆動モータからの少なくとも１つの駆動輪の結合解除を生じさせることができる。タッチ応答入力は、地面よりも約３フィート（９１．５ｃｍ）〜約５フィート（１５２．５ｃｍ）上方に位置する。
【００１８】
幾つかの実施例では、存在場所突き止めシステムは、センサシステムと、駆動システム、センサシステム、電源及びタッチ応答入力と通信状態にあるコントローラとを有する。
センサシステムは、慣性測定ユニット、オドメータ、全地球測位システム、レーザスキャナ、ソナー近接センサ及び三次元イメージセンサのうちの少なくとも１つを有するのが良い。追加の実施例では、存在場所突き止めシステムは、三次元イメージセンサ、レーザスキャナ、１つ又は２つ以上のソナー近接センサ、少なくとも１つの駆動輪のための駆動輪エンコーダ及び駆動輪モータフィードバックのうちの少なくとも１つを有する。
【００１９】
駆動システムは、幾つかの実施例では、第１、第２及び第３のホロノミック的に駆動される駆動輪を有し、各駆動輪は、ロボットの垂直軸線回りに三角形の形に間隔を置いて配置されると共に垂直軸線に対して半径方向軸線に垂直な駆動方向を有する。
【００２０】
移動式ヒューマンインターフェースロボットは、駆動システムを支持した基部と、基部から上方に延びる作動可能な伸縮式脚部と、脚部によって支持されていて、地面よりも約３フィート（９１．５ｃｍ）〜約５フィート（１５２．５ｃｍ）上方に位置する胴部とを更に有し、タッチ応答入力は、胴部に設けられる。タッチ応答入力は、接触センサ、容量センサ、作動可能なボタン及びスイッチのうちの少なくとも１つを含むのが良い。
【００２１】
本発明の別の観点は、移動式ヒューマンインターフェースロボットを提供し、このロボットは、垂直中央軸線回りに実質的に三角形の形をした対称形状を定めると共に第１、第２及び第３の部分を有する基部を有する。ロボットは、基部によって支持されたホロノミック駆動システムを有する。駆動システムは、第１、第２及び第３の被動駆動輪を有し、各駆動輪は、垂直中心軸線回りに三角形の形に互いに間隔を置いて配置されると共に対応の第１、第２及び第３の基部部分により支持される。各駆動輪は、垂直中心軸線に対して半径方向軸線に垂直な駆動方向を有する。ロボットは、基部から上方に延びると共に可変高さを有する脚部、脚部によって支持された胴部及び胴部に設けられた胴部イメージングセンサを更に有する。胴部は、基部から張り出した底面を有する肩を備える。胴部イメージングセンサは、胴部の底面に設けられると共に駆動システムの前方駆動方向に沿って下方に向いている。胴部イメージングセンサは、ロボットの周りのシーンの三次元イメージを捕捉する。ロボットは、胴部によって支持された頸部、頸部によって支持された頭部及び頭部によって支持されたディスプレイを更に有する。頸部は、頭部を垂直中心軸線に対してパンさせたり傾動させたりする。
【００２２】
幾つかの具体化例では、ディスプレイは、頭部に解除可能に取り付けられる。ディスプレイは、頭部から取り外されると、ディスプレイの存在場所を突き止めるロケータ（例えば、存在場所検出のための信号を出すホーミングデバイス又は回路）を有する。幾つかの実施例では、ディスプレイは、タッチスクリーンを備えたタブレット型コンピュータを有する。さらに、頭部及び／又はロボットの他の部分、例えば基部、脚部及び／又は胴部に解除可能に取り付けられたタブレット型コンピュータが設けられるのが良い。幾つかの具体化例では、タブレット型コンピュータは、ディスプレイに解除可能に装着される。ロボットは、頭部に取り付けられたカメラを有するのが良い。
【００２３】
ロボットは、頭部に取り付けられると共にロボットの周りのシーンの三次元イメージを捕捉する頭部イメージングセンサを有するのが良い。頭部イメージングセンサは、好ましくは、ロボットの周りの空間ボリュームから点群を得ることができるよう位置決めされたボリューム形点群イメージング装置を有するのが良い。
【００２４】
アームが頸部に取り付けられると共に頭部を頸部から遠ざけて支持するのが良い。さらに、ロボットは、胴部に取り付けられたマニピュレータアーム及びマニピュレータアームの遠位端部に取り付けられたエンドエフェクタを有するのが良い。マニピュレータアームは、長さが可変であるのが良い。
【００２５】
本発明の１つ又は２つ以上の具体例の細部が添付の図面及び以下の説明に記載されている。他の観点、他の特徴及び他の利点は、明細書、図面及び特許請求の範囲の記載から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの斜視図である。
【図２】例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの略図である。
【図３】例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの上方に見た斜視図である。
【図４Ａ】移動式ヒューマンインターフェースロボットの例示の基部の前から見た斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示された基部の後ろから見た斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示された基部の平面図である。
【図５Ａ】例示のヒューマンインターフェースロボットの例示の基部の概略正面図である。
【図５Ｂ】移動式ヒューマンインターフェースロボットの例示の基部の概略平面図である。
【図５Ｃ】移動式ヒューマンインターフェースロボットの例示のホロノミック車輪の正面図である。
【図５Ｄ】図５Ｃに示された車輪の側面図である。
【図６Ａ】移動式ヒューマンインターフェースロボットのための例示の胴部の前から見た斜視図である。
【図６Ｂ】移動式ヒューマンインターフェースロボットのためのタッチ検出機能を備えた例示の胴部の前から見た斜視図である。
【図６Ｃ】図６Ｂに示されている胴部の下から見た斜視図である。
【図７】移動式ヒューマンインターフェースロボットの例示の頸部の前から斜視図である。
【図８Ａ】移動式ヒューマンインターフェースロボットの例示の回路構成の略図である。
【図８Ｂ】移動式ヒューマンインターフェースロボットの例示の回路構成の略図である。
【図８Ｃ】移動式ヒューマンインターフェースロボットの例示の回路構成の略図である。
【図８Ｄ】移動式ヒューマンインターフェースロボットの例示の回路構成の略図である。
【図８Ｅ】移動式ヒューマンインターフェースロボットの例示の回路構成の略図である。
【図８Ｆ】移動式ヒューマンインターフェースロボットの例示の回路構成の略図である。
【図８Ｇ】移動式ヒューマンインターフェースロボットの例示の回路構成の略図である。
【図９】取り外し可能なウェブパッドを有する例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの斜視図である。
【図１０Ａ】例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットと対話する人々の斜視図である。
【図１０Ｂ】例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットと対話する人々の斜視図である。
【図１０Ｃ】例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットと対話する人々の斜視図である。
【図１０Ｄ】例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットと対話する人々の斜視図である。
【図１０Ｅ】例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットと対話する人々の斜視図である。
【図１１】移動式ヒューマンインターフェースロボットとの通信を開始すると共に実行する例示の電話技術略図である。
【図１２Ａ】例示のロボットシステムアーキテクチャの略図である。
【図１２Ｂ】例示のロボットシステムアーキテクチャの略図である。
【図１３】例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの略図である。
【図１４】地面の方へ向けられた多数のセンサを有する例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの斜視図である。
【図１５】移動式ヒューマンインターフェースロボットのコントローラによって実行される例示の制御システムの略図である。
【図１６】ヒューマンタッチ指令を受け取る例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの斜視図である。
【図１７Ａ】ユーザが手動で移動式ヒューマンインターフェースロボットを動かすことができるようロボット保持を実行する操作又はステップの例示の構成の流れ図である。
【図１７Ｂ】ユーザが手動で移動式ヒューマンインターフェースロボットを動かすことができるようにする保持ボタンシステムの略図である。
【図１８】マニピュレータが取り付けられている例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの斜視図である。
【図１９Ａ】マニピュレータがドアノブに近付いている状態の例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの斜視図である。
【図１９Ｂ】マニピュレータがドアノブを掴んで対応のドアを開けている状態の例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの斜視図である。
【図１９Ｃ】マニピュレータがドアノブをリリースして対応の開いたドアの出入口を通って動いている状態の例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの斜視図である。
【図１９Ｄ】マニピュレータが人のためにドアを開放状態に保持した状態の例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの斜視図である。
【図２０】アームが頭部をロボットの胴部から遠ざけて支持した状態の例示の移動式ヒューマンインターフェースロボットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
種々の図において、同一の参照符号は、同一の要素を示している。
【００２８】
移動式ロボット（移動ロボットとも呼ばれる）は、ホームアシスタンス（在宅支援からコマーシャルアシスタンス（商業的支援）まで）の範囲にわたる多くのサービスを提供するよう人と対話し又はインターフェースすることができる。ホームアシスタンスの例では、移動式ロボットは、日常の仕事について年取った人を支援することができ、かかる仕事としては、薬物療法、移動支援、コミュニケーション支援（例えば、テレビ会議、電気通信、Internetアクセス等）、住宅又は現場監視（内側及び／又は外側）、人の監視及び／又は個人用緊急時対応システム（personal emergency response system：ＰＥＲＳ）の提供が挙げられるが、これらには限定されない。コマーシャルアシスタントの場合、移動式ロボットは、テレビ会議（例えば、病院環境内における）、売場専用端末（ＰＯＳ端末）、対話式情報／マーケティング端末等を提供することができる。
【００２９】
図１及び図２を参照すると、幾つかの具体例では、移動式ロボット１００が前方駆動方向Ｆを定めるロボット本体１１０（又はシャーシ）を有している。ロボット１００は、駆動システム２００、インターフェースモジュール３００及びセンサシステム４００を更に有し、これらは各々、ロボット本体１１０により支持されると共にロボット１００の動作と運動を協調させるコントローラ５００と通信状態にある。電源１００を（例えば、１個又は複数個のバッテリ）が必要に応じてこれらコンポーネントの各々と電気的通信関係をなして支持されるのが良く、この電源は、電力を必要に応じてこれらコンポーネントの各々に送り出す。例えば、コントローラ５００は、１，０００ＭＩＰＳ（１秒当たり１００万の命令）を超える数の命令を実施することができるコンピュータを含むのが良く、電源１０５８は、コンピュータに３時間を超える間、電力供給するのに十分なバッテリを提供する。
【００３０】
ロボット本体１１０は、図示の実施例では、基部１２０、基部１２０から上方に延びる少なくとも１本の脚部１３０及び少なくとも１本の脚部１３０によって支持された胴部１４０を有する。基部１２０は、少なくとも駆動システム２００を部分的に支持することができる。ロボット本体１１０は、胴部１４０によって支持された頸部１５０を更に有する。頸部１５０は、頭部１６０を支持し、頭部１６０は、インターフェースモジュール３００の少なくとも一部分を支持している。基部１２０は、機械的安定性を維持するために基部１２０の低い重心ＣＧB及びロボット１００の低い全体的重心ＣＧRを維持するのに十分なおもり（例えば、電源１０５（バッテリを支持することによって）を有する。
【００３１】
図３及び図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、幾つかの具体例では、基部１２０は、三辺形的に対称の形状（例えば、平面図で見て三角形の形状）を定めている。例えば、基部１２０は、基部シャーシ１２２を有するのが良く、基部シャーシ１２２は、三辺形状の基部１２０（例えば、図４Ａ参照）の各脚部に対応する第１、第２及び第３の基部本体部分１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃを備えた基部本体１２４を支持している。各基部本体部分１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃは、物体との接触に応答して基部シャーシ１２２に対して別個独立に動くよう基部シャーシ１２２によって可動的に支持されるのが良い。基部１２０の三辺形的対称形状により、ロボット１００周りに３６０°にわたる出っ張りバンプ（隆起部）の検出が可能である。各基部本体部分１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃは、基部シャーシ１２２に対する対応の基部本体部分１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃの運動を検出する関連の接触センサ（例えば、容量センサ、リードスイッチ等）を有するのが良い。
【００３２】
幾つかの具体化例では、駆動システム２００は、ロボット１００の全方向性及び／又はホロノミック運動制御を可能にする。本明細書で用いられる「全方向性」という用語は、実質的に任意の平面方向、即ち、左右（側方）、前後及び回転運動を行うことができるということを意味している。これら方向は、一般に、本明細書ではそれぞれｘ、ｙ及びθｚと称する。さらに、「ホロノミック」という用語は、この用語の文献的使用と実質的に一致した仕方で用いられており、平面方向に３つの平面状自由度、即ち、２つの並進及び１つの回転で動くことができるということを意味している。それ故、平面方向に３つの平面速度（前後、側方及び回転）の実質的に任意の比率で構成された速度で動くことができる能力を備えると共に実質的に連続した仕方でこれらの比率を変化させることができる能力を備えている。
【００３３】
ロボット１００は、車輪付き移動方式を用いて人の環境（例えば、典型的には二足歩行居住者向きに設計された環境）で働くことができる。幾つかの具体化例では、駆動システム２００は、垂直軸線Ｚ回りに等間隔を置いて（例えば、１２０°の間隔を置いて）（即ち、三辺形対称に）配置された第１、第２及び第３の駆動輪２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを有するが、他の構成も又採用可能である。図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、駆動輪２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは、横方向弧状転動面（即ち、転動方向ＤR）に対して横方向又は垂直な方向に湾曲した輪郭形状を備えるのが良く、この転動面は、ホロノミック駆動システム２００の操縦性を助けることができる。各駆動輪２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは、それぞれ駆動モータ２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃに結合されており、この駆動モータは、他の駆動モータ２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃとは別個独立に駆動輪２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃを前進（前方）方向及び／又は後退（後方）方向に駆動することができる。各駆動モータ２２０ａ〜２２０ｃは、それぞれのエンコーダ２１２（図８Ｃ）を有するのが良く、このエンコーダは、コントローラ５００に車輪回転フィードバックを提供する。幾つかの実施例では、各駆動輪２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは、正三角形の３つの頂点のうちの１つに又はこの近くに取り付けられ、それぞれの三角形の端の角度の二等分線に垂直な駆動方向（前後方向）を有する。三辺形対称ホロノミック基部１２０を前方駆動方向Ｆで駆動することにより、ロボット１００は、閉じ込め状態又はクラッタからの自律的な逃げ出しのために非前方駆動方向に移行することができ、次に、逃げ出しが解決した後、前方駆動方向Ｆに沿って駆動するよう回転すると共に／或いは並進することができる。
【００３４】
図５Ｃ及び図５Ｄを参照すると、幾つかの具体化例では、各駆動輪２１０は、ローラ２３０の内側の列２３２及び外側の列２３４を有し、各列は、駆動輪２１０の転動方向ＤRに垂直な転動方向Ｄrを有する。ローラ２３０の列２３２，２３４は、互い違いに配置されているのが良い（例えば、その結果、内側の列２３２に属する１つのローラ２３０は、外側の列２３４に属する２つの隣り合うローラ２３０相互間に等しく位置決めされる。ローラ２３０は、駆動輪２１０の駆動方向に垂直な無限のスリップを行う。ローラ２３０は、これらの転動方向Ｄrに垂直な弧状（例えば、凸状）外面２３５を備え、その結果、ローラ２３０は、一緒になって、駆動輪２１０の円形又は実質的に円形の周囲を定めている。ローラ２３０の輪郭形状は、駆動輪２１０の全体的輪郭形状に影響を及ぼす。例えば、ローラ２３０は、一緒になって駆動輪２１０のスカラップ状転動面（例えば、トラクションのためのトレッドとして）を構成する弧状ローラ外面２３５を備えることができる。しかしながら、ローラ２３０をこれが駆動輪２１０の全体として円形の転動面を構成する輪郭形状を有するよう構成することにより、ロボット１００は、車輪トレッドと垂直に振動するのではなく、平坦な表面上で滑らかに移動することができる。角度をなして物体に接近する場合、ローラ２３０（半径ｒ）の互い違いの列２３２，２３４をトレッドとして用いると、駆動輪２１０の車輪半径Ｒとほぼ同じほど高く又はほぼ同じほど高い物体を登ることができる。
【００３５】
図３〜図５Ｂに示された実施例では、第１の駆動輪２１０は、前方駆動方向Ｆに沿う先導駆動輪として構成され、残りの２つの駆動輪２１０ｂ，２１０ｃは、これに後続する。
この構成例では、前方に駆動するためには、コントローラ５００は、第１の駆動輪２１０ａが前方駆動方向Ｆに沿ってスリップしている間に第２及び第３の駆動輪２１０ｂ，２１０ｃが同じ速度で前方転動方向に駆動するようにする駆動指令を出すのが良い。さらに、この駆動輪構成により、ロボット１００は、短時間で停止することができる（例えば、前方駆動方向Ｆに対して迅速な負の加速を生じさせる）。これは、三輪設計の自然な動的不安定性に起因している。前方駆動方向Ｆが２本の前方駆動輪相互間の角度の二等分線に沿っている場合、短時間で停止させると、ロボット１００がその２本の「前」輪を中心として回動してこれを転倒させるトルクが生じる。これとは異なり、１本の駆動輪２１０ａを前方に自然に走行させることにより、ロボット１００が支持され又は急停止を行うことが必要な場合であっても前方に倒れるのが阻止される。しかしながら、停止状態から加速すると、コントローラ５００は、ロボット１００の全体的重心ＣＧRからロボット１００の慣性モーメントＩを考慮に入れることができる。
【００３６】
駆動システム２００の幾つかの具体化例では、各駆動輪２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは、垂直軸Ｚと半径方向に整列した転動方向ＤRを有し、垂直軸Ｚは、ロボット１００のＸ軸及びＹ軸と直交している。第１の駆動輪２１０ａは、前方駆動方向Ｆに沿う先導駆動輪として構成されるのが良く、残りの２つの駆動輪２１０ｂ，２１０ｃは、これに後続する。この構成例では、前方に進むために、制御装置５００は、第１の駆動輪２１０ａが前方転動方向に進むようにし、第２及び第３の駆動輪２１０ｂ，２１０ｃが第１の駆動輪２１０ａと同一の速度で、しかしながら、逆方向に進むようにする駆動指令を出すのが良い。
【００３７】
他の具体化例では、駆動システム２００は、２本の駆動輪２１０ａ，２１０ｂ相互間の角度の角度二等分線がロボット１００の前方駆動方向Ｆと整列するよう位置決めされた第１及び第２の駆動輪２１０ａ，２１０ｂを有するよう配置されるのが良い。この構成例では、前方に駆動するため、コントローラ５００は、第１及び第２の駆動輪２１０ａ，２１０ｂを前方転動方向に且つ同一速度で駆動させ、駆動させる駆動指令を出すのが良く、他方、第３の駆動輪２１０ｃは、逆方向に逆方向に駆動し又は空回り状態のままであり、第１及び第２の駆動輪２１０ａ，２１０ｂの後ろに引きずられる。前方に駆動しながら左又は右に曲がるため、コントローラ５００は、対応の第１又は第２の駆動輪２１０ａ，２１０ｂが比較的迅速な／遅い速度で駆動するようにする指令を出すのが良い。他の構成の駆動システム２００も又使用できる。駆動輪２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃは、円筒形、円形、楕円形又は多角形の輪郭形状を備えることができる。
【００３８】
再び図１〜図３を参照すると、基部１２０は、基部１２０からＺ方向に上方に延びる少なくとも１本の脚部１３０を支持している。脚部１３０は、胴部１４０を基部１２０に対して昇降させるために可変高さを有するよう構成されているのが良い。幾つかの具体化例では、各脚部１３０は、互いに対して動く（例えば、入れ子式又は伸縮運動、直線運動及び／又は角運動）第１及び第２の脚部分１３２，１３４を有する。連続的に小径の押し出し部を互いに入れ子式に出入りさせたり比較的大径の基部押し出し部から入れ子式に出したりするのではなく、第２の脚部分１３４は、図示の実施例では、第１の脚部分１３２上でこれに沿って入れ子式に動き、かくして、他のコンポーネントを第２の脚部分１３４に沿って配置することができると共に潜在的に第２の脚部分１３４と一緒に基部１２０の比較的近くまで動くことができる。脚部１３０は、第２の脚部分１３４を第１の脚部分１３２に対し動かすアクチュエータ組立体１３６（図８Ｃ）を有するのが良い。アクチュエータ組立体１３６は、昇降モータ１３８ｂ及び位置フィードバックをコントローラ５００に提供するエンコーダ１３８ｃと連絡状態にあるモータドライバ１３８ａを含むのが良い。
【００３９】
一般に、入れ子式構成は、脚部１３０全体の重心ＣＧLをできるだけ低く保つために基部１２０のところの比較的大径の押し出し部から入れ子式に出入りする連続的に小径の押し出し部を有する。さらに、脚部１３０を完全に伸長させたときに基部１２０のところで生じる大きなトルクを取り扱うために底部のところに強力且つ／又は大径のコンポーネントを設けるのが良い。しかしながら、このやり方は、２つの問題を提起する。第１に、比較的小径のコンポーネントが脚部１３０の頂部のところに配置されると、雨、埃又は他の粒状物が押し出し部に沿って流れ又は落ちる傾向があり、それにより押し出し部相互間の空間に入り込み、かくして押し出し部の嵌合を妨害する。これにより、脚部１３０の完全な移動性／関節運動を依然として維持しようとする場合に極めて困難な密封上の問題が生じる。第２に、ロボット１００にペイロード又は付属装置を取り付けることが望ましい場合がある。付属装置に取り付ける１つのありふれた場所は、胴部１４０の頂部である。第２の脚部分１３４が入れ子式に第１の脚部分に対して出入りした場合、付属装置及びコンポーネントは、胴部１４０と一緒に移動する必要がある場合、第２の脚部分１３４全体の上方にしか取り付けることができない。もしそうでなければ、第２の脚部分１３４に取り付けられたコンポーネントが脚部１３０の入れ子式運動を制限することになる。
【００４０】
第２の脚部分１３４を第１の脚部分１３０上でこれに沿って入れ子式に動かすことにより、第２の脚部分１３４は、基部１２０に対して垂直に動くことができる追加のペイロード取り付け箇所を提供する。この種の構成により、水又は空気により運ばれる粒状物が脚部分１３２，１３４相互間の空間に入らないで、全ての脚部分１３２，１３４（例えば、押し出し部）の外部で胴部１４０に沿って流れる。これにより、脚部１３０の継手又は関節部の密封が大幅に単純化される。さらに、胴部１４０のペイロード／付属装置取り付け特徴部及び／又は第２の脚部分１３４は、常時露出され、脚部１３０がどのように伸長されようと接近可能である。
【００４１】
図３及び図６Ａを参照すると、脚部１３０は、胴部１４０を支持し、胴部１４０は、基部１２０を覆うと共にこの上方に延びる肩１４２を有するのが良い。図示の実施例では、胴部１４０は、肩１４２の少なくとも一部を形成する下方に向いた底面４４（例えば、基部寄り）及び逆の上方に向いた頂面１４６を有し、これら相互間には側面１４８が延びている。胴部１４０は、脚部１３０によって支持された中央部分１４１及び脚部１３０の側方広がりを超える側方に延びる周辺自由部分１４３を備えた種々の形状又は幾何学的形状、例えば、円形又は楕円形の形をしているのが良く、かくして、下方に向いた表面１４４を構成する張り出し部分が形成されている。幾つかの実施例では、胴部１４０は、肩を構成する多角形又は他の複雑な形状を有し、肩は、基部１２０を覆った状態で脚部１３０を超えて延びる張り出し部分となっている。
【００４２】
ロボット１００は、ペイロードを受け入れる１つ又は２つ以上の付属装置ポート１７０（例えば、機械的及び／又は電気的相互連結箇所）を有するのが良い。付属装置ポート１７０は、受け入れたペイロードがセンサシステム４００（例えば、胴部１４０の底面１４４及び／又は頂面１４６等に取り付けられている）のセンサを遮蔽せず又は妨害しないよう配置されるのが良い。幾つかの具体化例では、図６Ａに示されているように、胴部１４０は、胴部１４０の後方部分１４９に設けられていて、例えば、バスケット３４０に入ったペイロードを受け入れる１つ又は２つ以上の付属装置ポート１７０を有し、それにより、胴部１４０の前方部分１４７又はロボット本体１１０の他の部分に取り付けられているセンサが妨害されないようになっている。
【００４３】
胴部１４０の外面は、ユーザからのタッチ指令を受け取るようユーザによる接触又はタッチに敏感であるのが良い。例えば、ユーザが胴部１４０の頂面１４６にタッチする（触る）と、ロボット１００は、胴部の高さＨTを床に対して（例えば、胴部１４０を支持した脚部１３０の高さＨLを減少させることによって）下降させることによって応動する。
同様に、ユーザが胴部１４０の底面１４４にタッチすると、ロボット１００は、胴部１４０を床に対して（例えば、胴部１４０を支持した脚部１３０の高さＨLを増大させることによって）上昇させることによって応動する。さらに、胴部１４０の側面１４８の前方、後方、右側又は左側部分に対するユーザのタッチを受け取ると、ロボット１００は、受け取ったタッチ指令の対応の方向（例えば、それぞれ、後方、前方、左側及び右側）に動くことによって応動する。胴部１４０の外面は、コントローラ５００と通信状態にあり、ユーザ接触を検出する容量センサを有するのが良い。
【００４４】
図６Ｂ及び図６Ｃを参照すると、幾つかの具体化例では、胴部１４０は、頂部パネル１４５ｔ、底部パネル１４５ｂ、前側パネル１４５ｆ、後側パネル１４５ｂ、右側パネル１４５ｒ及び左側パネル１４５ｌを備えた胴部本体１４５を有する。各パネル１４５ｔ，１４５ｂ，１４５ｆ，１４５ｒ，１４５ｌは、他のパネルに対して別個独立に動くことができる。さらに、各パネル１４５ｔ，１４５ｂ，１４５ｆ，１４５ｒ，１４５ｌは、コントローラ５００と通信状態にあり、それぞれのパネルの運動及び／又はそれぞれのパネルとの接触を検出する関連の運動及び／又は接触センサ１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌを有するのが良い。
【００４５】
再び図１〜図３及び図７を参照すると、胴部１４０は、頭部１６０を胴部１４０に対してパンしたり係合させたりする頸部１５０を支持している。図示の実施例では、頸部１５０は、ローテータ１５２及びチルタ１５４を有する。ローテータ１５２は、約９０°〜約３６０°の角運動範囲θR（例えば、Ｚ軸回り）を提供することができる。他の範囲も又、採用可能である。さらに、幾つかの実施例では、ローテータ１５２は、頭部１６０とロボット１００の残部との間の電気的連絡状態を維持しながら制限されない回転数で胴部１４０に対する頭部１６０の連続した３６０°の回転を可能にする電気的コネクタ又は接点を有する。チルタ１５４は、頭部１６０とロボット１００の残部との間の電気的連絡状態を維持しながら胴部１４０に対する頭部１５０の回転を可能にする同一又は類似の電気コネクタ又は接点を有するのが良い。ローテータ１５２は、リング１５３（例えば、歯付きリングラック）に結合され又はこれに係合するローテータモータ１５１を有するのが良い。チルタ１５４は、ローテータ１５２とは別個独立に、頭部を胴部１４０に対して角度θT（例えば、Ｙ軸回りに）動かすことができる。幾つかの実施例では、チルタ１５４は、チルタモータ１５５を有し、チルタモータ１５５は、頭部１６０をＺ軸に対して±９０°の角度θTの間で動かす。他の範囲、例えば±４５°等も又採用可能である。ロボット１００は、脚部１３０、胴部１４０、頸部１５０及び頭部１６０がロボット１００の安定した移動性を維持するために基部１２０の周囲の範囲内に留まるよう構成されているのが良い。図１０Ｆに示されている例示の概略回路図では、頸部１５０は、パン・チルト組立体１５１を有し、パン・チルト組立体１５１は、ローテータ１５２及びチルタ１５４を対応のモータドライバ１５６ａ，１５６ｂ及びエンコーダ１５８ａ，１５８ｂと一緒に含む。
【００４６】
頭部１６０は、ユーザからのタッチ指令を受け取るようユーザによる接触又はタッチ操作に敏感であるのが良い。例えば、ユーザが頭部１６０を前方に引くと、頭部１６０は、受動的抵抗をもたらしながら前方に傾動し、次にその位置を保持する。さらに、ユーザが頭部１６０垂直方向下方に押したり引っ張ったりした場合、胴部１４０は、頭部１６０を下降させるよう下降することができる（脚部１３０の長さの減少により）。頭部１６０及び／又は頸部１５０は、ユーザの接触又は操作を検出するひずみ計及び／又は接触センサ１６５（図７）を有するのが良い。
【００４７】
図８Ａ〜図８Ｇは、ロボット１００の回路構成の例示の略図である。図８Ａ〜図８Ｃは、基部１２０のための回路構成の例示の略図を提供しており、基部１２０は、近接センサ、例えばソナー近接センサ４１０及びクリフ（断崖状箇所）近接センサ４２０、接触センサ４３０、レーザスキャナ４４０、ソナースキャナ４６０及び駆動システム２００を収容するのが良い。基部１２０は、コントローラ５００、電源１０５及び脚部アクチュエータ組立体１３６を更に収容するのが良い。胴部１４０は、マイクロコントローラ１４５、マイクロホン３３０、スピーカ３４０、走査型３‐Ｄイメージセンサ４１０ａ及び胴部タッチセンサシステム４８０を収容するのが良く、胴部タッチセンサシステム４８０により、コントローラ５００は、ユーザの接触又はタッチを受け取ってこれに対して応動することができる（例えば、胴部１４０を基部１２０に対して動かし、頸部１５０をパンすると共に／或いは傾動させると共に／或いはこれに応答して指令を駆動システム２００に送り出すことによって）。頸部１５０は、パン・チルト組立体１５１を収容するのが良く、パン・チルト組立体１５１は、対応のモータドライバ１５６ａ及びエンコーダ１３８ａを有するパンモータ１５２と、対応のモータドライバ１５６ｂ及びエンコーダ１３８ｂを有するチルトモータ１５４とを含むのが良い。頭部１６０は、１つ又は２つ以上のウェブパッド１３０及びカメラ３１２を収容するのが良い。
【００４８】
図１〜図３及び図９を参照すると、幾つかの具体化例では、頭部１６０は、インターフェースモジュール３００の１つ又は２つ以上の部分を支持する。頭部１６０は、ウェブパッド又はタブレットＰＣとも呼ばれる１つ又は２つ以上のコンピューティングタブレット３１０を解除可能に受け入れるドック３０２を有するのが良く、これらコンピューティングタブレットは各々、タッチスクリーン３１２を有するのが良い。ウェブパッド３１０を前方、後方又は上方に差し向けることができる。幾つかの具体化例では、ウェブパッド３１０は、タッチスクリーン、オプションとしてのＩ／Ｏ（例えば、ボタン及び／又はコネクタ、例えばマイクロＵＳＢ等）、プロセッサ及びプロセッサと通信状態にあるメモリを有する。例示のウェブパッド３１０としては、アップル・インコーポレイテッド（Apple Inc.）製のアップルｉＰａｄが挙げられる。幾つかの実施例では、ウェブパッド３１０は、コントローラ５００として機能し又はコントローラ５００を支援すると共にロボット１００を制御する。幾つかの実施例では、ドック３０２は、これにしっかりと取り付けられた第１のコンピューティングタブレット３１０ａ（例えば、比較的高い帯域幅、例えばギガビット速度でのデータ伝送のためのワイヤードインターフェース）及びドックに取り外し可能に接続された第２のコンピューティングタブレット３１０ｂを有する。第２のウェブパッド３１０ｂを図９に示されているように第１のウェブパッド３１０ａに装着することができ又は第２のウェブパッド３１０ｂを第１のウェブパッド３１０ａに対して頭部１６０の反対側に向いた側部又は他方の側部に装着することができる。追加の実施例では、頭部１６０は、これに固定的に取り付けられるか着脱自在に取り付けられるかのいずであっても良い単一のウェブパッド３１０を支持する。タッチスクリーン３１２は、ユーザ入力を受け取ると共にタッチ対話式であるグラフィカルユーザインターフェースを提供するためにユーザがタッチスクリーンにタッチする箇所を検出し、モニタすると共に／或いは再現することができる。幾つかの実施例では、ウェブパッド３１０をロボット１００から取り外したときにユーザがこれを見出すことができるようにするタッチスクリーンコーラ（caller）を有する。
【００４９】
幾つかの具体化例では、ロボット１００は、ロボット本体１１０の１つ又は２つ以上の部分に取り付けられた多数のウェブパッドドック３０２を有する。図２７に示されている実施例では、ロボット１００は、オプションとして脚部１３０及び／又は胴部１４０に取り付けられたウェブパッドドック３０２を有する。これにより、ユーザは、例えばウェブパッド３１０を種々の高さでロボット１００にドッキングさせて異なる背丈のユーザに対応すると共に異なる見晴らしの利く箇所でウェブパッド３１０のカメラを用いて映像を捕捉すると共に／或いは多数のウェブパッド３１０をロボット１００に装着することができる。
【００５０】
インターフェースモジュール３００は、頭部１６０に取り付けられたカメラ３２０を有するのが良く（例えば、図２を参照されたい）、このカメラを用いると、頭部１６０の高い見晴らしの利く箇所から映像を捕捉することができる（例えば、テレビ会議のために）。図３に示されている実施例では、カメラ３２０は、頸部１５０に取り付けられている。
幾つかの実施例では、カメラ３２０がウェブパッド３１０，３１０ａを頭部１６０から取り外し又はドッキング解除したときにのみ作動される。ウェブパッド３１０，３１０ａをドック３０２内で頭部１６０に取り付け又はドッキングさせたとき（そして、オプションとしてカメラ３２０を覆ったとき）、ロボット１００は、映像を捕捉するためにウェブパッド３１０ａのカメラを用いることができる。かかる場合、カメラ３２０は、ドッキングさせたウェブパッド３１０の背後に配置されるのが良く、かかるカメラ３２０は、ウェブパッド３１０を頭部１６０から取り外し又はドッキング解除したときに作動状態にあり、ウェブパッド３１０を頭部１６０に取り付け又はドッキングさせたときには不作動状態になる。ウェブパッド３１０は、これが頭部１６０から取り外されたときにウェブパッド３１０を位置決めするロケータ３１５を有するのが良い。ロケータ３１５は、光エミッタ（例えば、可視光、赤外光等）、信号エミッタ（例えば、無線エミッタ）及び／又は光若しくは信号検出器であるのが良い。
【００５１】
ロボット１００は、インターフェースモジュール３００を介して（例えば、ウェブパッド３１０、カメラ３２０、マイクロホン３３０及び／又はスピーカ３４０を用いて）テレビ会議（例えば、２４ｆｐｓのところで）提供することができる。テレビ会議は、多パーティであるのが良い。ロボット１００は、頭部１６０をこれがユーザに向くよう操縦することによってテレビ会議の両方のパーティ相互間のアイコンタクトを提供することができる。さらに、ロボット１００は、５°未満の凝視角度（例えば、頭部１６０の前方フェースに垂直な軸線から遠ざかる角度）を有するのが良い。ロボット１００に取り付けられている少なくとも１つの３‐Ｄイメージセンサ４５０及び／又はカメラ３２０は、ボディランゲージを含む実物大のイメージを捕捉することができる。コントローラ５００は、音声と映像を同期させることができる（例えば、５０ミリ秒未満の差で）。図１０Ａ〜図１０Ｅに示されている実施例では、ロボット１００は、頭部１６０に取り付けられているウェブパッド３１０及び／カメラ３２０の高さを調節する（胴部１４０を昇降させることにより）と共に／或いは頭部１６０をパンすると共に／或いは傾動させることによって立っている又は座っている人々にテレビ会議を提供することができる。カメラ３２０は、ウェブパッド３１０とは別個に少なくとも１つの自由度の範囲内で動くことができる。幾つかの実施例では、カメラ３２０は、地面から３フィートを超える距離のところであるがウェブパッド３１０の表示領域の頂縁からウェブパッド高さの１０パーセント以下のところに位置決めされた対物レンズを有する。さらに、ロボット１００は、カメラ３２０をズームしてロボット１００の周りの拡大ピクチャ又は映像を得ることができる。頭部１６０は、テレビ会議を表示しているウェブパッド３１０の近くで音声を頭部１６０から出すよう１つ又は２つ以上のスピーカ３４０を有するのが良い。
【００５２】
幾つかの実施例では、ロボット１００は、図１０Ｅに示されているようにユーザ入力をウェブパッド３１０に受け入れることができる（例えば、タッチスクリーンを介して）。
幾つかの具体化例では、ウェブパッド３１０は、ディスプレイ又はモニタであり、他の具体化例では、ウェブパッド３１０は、タブレット形コンピュータである。ウェブパッド３１０は、高い対話性を提供する容易且つ直感的に使える制御装置、例えばタッチスクリーンを有するのが良い。ウェブパッド３１０は、少なくとも１つの自由度で動くことができる１５０平方インチ（９６７．７ｃｍ2）以上の表示面積を備えたモニタディスプレイ３１２（例えば、タッチスクリーン）を有するのが良い。
【００５３】
ロボット１００は、幾つかの実施例では、医師及び患者及び／又は他の医師又は看護師相互間のテレビ会議を提供することによってＥＭＲインテグレーションを提供することができる。ロボット１００は、パススルーコンサルテーション（対診）命令を含むのが良い。例えば、ロボット１００は、聴き取りをテレビ会議ユーザ（例えば、医師）に伝えるよう構成されたステソスコープ（聴診器）を有するのが良い。他の実施例では、ロボットは、クラスＩＩ医療器具、例えば電子ステソスコープ、オトスコープ（耳鏡）及び超音波への直接的な接続を可能にして医療データを遠隔ユーザ（主治医）に送るコネクタ１７１０を有する。
【００５４】
図１０Ｂに示されている実施例では、ユーザは、ロボット１００の遠隔操作、テレビ会議（例えば、ウェブパッド３１０のカメラ及びマイクロホンを用いて）及び／又はウェブパッド３１０上におけるソフトウェアアプリケーションの利用のためにウェブパッド３１０を頭部１６０に取り付けられているウェブパッドドック３０２から取り外すことができる。ロボット１００は、ウェブパッド３１０がウェブパッドドック３０２から取り外されている間、テレビ会議、ナビゲーション等のために種々の見晴らしの利く箇所を得るために頭部１６０に取り付けられた第１及び第２のカメラ３２０ａ，３２０ｂを有するのが良い。
【００５５】
コンピュータ５００上で実行可能であると共に／或いはコントローラ５００と通信状態にある対話型用途では、ロボット１００に２つ以上のディスプレイを設ける必要がある場合がある。ロボット１００と関連した多数のウェブパッド３１０は、「フェースタイム（FaceTime）」、テレストレーション（Telestration）、ＨＤルックアットジス‐カム（HD look at this-cam）（例えば、内蔵カメラを有するウェブパッド３１０の場合）の種々
の組み合わせを提供することができ、ロボット１００を遠隔制御するための遠隔オペレータ制御ユニット（ＯＣＵ）として働くことができると共に／或いは局所ユーザインターフェースパッドを提供することができる。
【００５６】
幾つかの具体化例では、ロボット１００は、ウェブパッド３１０とコントローラ５００（及び／又はロボット１００の他のコンポーネント）との通信を可能にするブリッジとも呼ばれている媒介セキュリティ装置３５０（図９）を有する。例えば、ブリッジ３５０は、ウェブパッド３１０の通信をウェブパッド通信プロトコルからロボット通信プロトコル（例えば、ギガビット容量を有するEthernet）に変換することができる。ブリッジ３５０は、ウェブパッド３１０が不正でないものと認証することができ、そしてウェブパッド３１０とコントローラ５００との通信変換を可能にする。幾つかの実施例では、ブリッジ３５０は、ウェブパッド３１０とロボット１００との間の通信トラフィックを認可／確認する認可チップを有する。ブリッジ３５０は、ブリッジがロボット１００と通信しようとするウェブパッド３１０をチェックして認可した時期をコントローラ５００に知らせることができる。さらに、認可後、ブリッジ３５０は、通信認可をウェブパッド３１０に知らせる。ブリッジ３５０は、頸部１５０又は頭部（又は図２及び図３に示されているように）又はロボット１００のどこか他の場所に取り付け可能である。
【００５７】
セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）は、インターネットプロトコル（ＩＰ）によりマルチメディア通信セッション、例えば音声及び映像コールを制御するために広く用いられているＩＥＴＦ規定シグナリングプロトコルである。このプロトコルは、１つ又は数個のメディアストリームを含む２パーティ（ユニキャスト）又は多パーティ（マルチキャスト）セッションを作成したり修正したり終了させたりするために使用できる。修正は、アドレス又はポートの変更、多くの参加者の招待及びメディアストリームの追加又は削除を含む場合がある。他の実行可能な用途の例としては、テレビ会議、ストリーミングマルチメディア配信、インスタントメッセージング、プレゼンスインフォメーション、ファイル伝送等が挙げられる。インターネットプロトコルによる音声（ＩＰによる音声、即ち、ＶｏＩＰ）は、インターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク、例えばインターネットにより音声通信及びマルチメディアセッションの配信のための方法論、コミュニケーションプロトコル及び送信技術の系統の一部である。しばしば見受けられると共にＶｏＩＰと同義的に用いられる場合の多い他の用語は、ＩＰ電話技術、インターネット電話、ブロードバンドによる音声（ＶｏＢＢ）、ブロードバンド電話技術及びブロードバンド電話である。
【００５８】
図１１は、ロボット１００を介して通信を開始すると共に行うためにブリッジ３５０との対話を含む例示としての電話技術を提供している。電話ＡのＳＩＰは、ＳＩＰアプリケーションサーバに電話をかける。ＳＩＰは、ＶｏＩＰのダイヤル機能を起動し、それにより、ＨＴＴＰポストリクエストがＶｏＩＰウェブサーバに送られる。ＨＴＴＰポストリクエストは、折り返し（コールバック機能）電話機能のように挙動するのが良い。ＳＩＰアプリケーションサーバは、呼び出しを電話Ａに送り、通話が開始したことを指示する。ＶｏＩＰサーバは、ＰＳＴＮを介してＨＴＴＰポストリクエストに含まれているコールバック電話番号への呼び出しを開始する。コールバック電話番号は、ＳＩＰ  ＤＩＤプロバイダで終わり、ＳＩＰ  ＤＩＤプロバイダは、ＳＩＰアプリケーションサーバへのコールバックを送るよう構成されている。ＳＩＰアプリケーションサーバは、来た電話と電話Ａの元の電話を照合し、両方の電話をオーケー応答で返答する。メディアセッションは、電話ＡとＳＩＰ  ＤＩＤプロバイダとの間に成り立っている。電話Ａは、ＶｏＩＰにより生じた人工的な呼び出しを聞くことができる。ＶｏＩＰによりコールバックレッグに応答したことがいったん確認されると、ＶｏＩＰは、送信宛先、例えばロボット１００へのブリッジ３５０を介する）ＰＳＴＮのコールを開始する。ロボット１００は、コールに応答し、ＶｏＩＰサーバは、ＳＩＰ  ＤＩＤプロバイダからのメディアをロボット１００からのメディアにブリッジする。
【００５９】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、例示のロボットシステムアーキテクチャ１２００の略図であり、この例示のロボットシステムアーキテクチャは、ロボット１００（又はその一部分、例えばコントローラ５００又は駆動システム２００）、コンピューティング装置３１０（頭部１６０に取り外し可能であり又はこれに固定的に取り付けられる）、クラウド１２２０（例えば、クラウドコンピューティング）及びポータル１２３０を有するのが良い。
【００６０】
ロボット１００は、種々の基本的なロボット特徴を提供することができ、かかる基本的なロボット特徴としては、移動性（例えば、駆動システム２００）、信頼性があって確実であり、しかもセキュリティ保護されたロボットインテリジェンスシステム、例えば、コントローラ５００、電源１０５、検出システム４００及びオプションとしてのコントローラ５００と通信状態にあるマニピュレータについて実行される制御システムを含むのが良い。制御システムは、方位及び速度制御、本体姿勢制御、ナビゲーション及び基本的なロボットアプリケーションを提供することができる。検出システム４００は、ビジョン（例えば、カメラ３２０を介して）、深さマップイメージング（例えば、３‐Ｄイメージングセンサ４５０により）、衝突検出、障害物検出及び障害物回避及び／又は慣性測定（例えば、慣性測定ユニット４７０を介して）を提供することができる。
【００６１】
コンピューティング装置３１０は、タブレット型コンピュータ、携帯型電子装置、例えば携帯電話若しくは携帯型情報端末又はダムタブレット型ディスプレイ（例えば、ロボット本体１１０内のアトムスケールＰＣ用のモニタとして働くタブレット）であるのが良い。幾つかの実施例では、タブレット型コンピュータは、ユーザインターフェースを表示すると共にユーザ入力を受け入れるタッチスクリーンを有するのが良い。コンピューティング装置３１０は、１つ又は２つ以上のロボットアプリケーション１２１０を実行することができ、かかるロボットアプリケーションは、セキュリティ、服薬順守、テレプレゼンス、挙動指導、ソーシャルネットワーキング、能動的警報、家庭管理）等のためのソフトウェアアプリケーション（例えば、メモリに記憶されていて、プロセッサ上で実行可能である）を含むのが良い。コンピューティング装置３１０は、種々の通信機能（例えば、ワイヤレス接続性及び／又はセルラ通信、改良アプリケーション開発ツール、音声認識及び個人若しくは物体認識機能を提供することができる。コンピューティング装置３１０は、幾つかの実施例では、対話／ＣＯＭＳ特徴オペレーティングシステム、例えばグーグル・インコーポレイテッド（Google Inc.）により提供されているＡｎｄｒｏｉｄ、アップル・インコーポレイテッド（Apple Inc.）により提供されているｉＰａｄ  ＯＳ、他のスマートホンオペレーティングシステム又は政府システム、例えばＲＳＳ  Ａ２を利用する。
【００６２】
クラウド１２２０は、クラウドコンピューティング／又はクラウド記憶機能を提供する。クラウドコンピューティングは、インターネット利用コンピューティングを提供することができ、それにより共有サーバは、要求に応じてリソース、ソフトウェア及びデータをコンピュータ及び他の装置に提供する。例えば、クラウド１２２０は、少なくとも１つのサーバコンピューティング装置を含むクラウドコンピューティングサービスであるのが良く、かかるサーバコンピューティング装置は、アブストラクションレーヤ及びこれに具体化されたサーバ仮想機械によるハイパーテキスト転送プロトコルラッパを含むのが良い。
サーバコンピューティング装置は、ＨＴＴＰ要求をパースしてＨＴＴＰ応答を送るよう構成されているのが良い。クラウドコンピューティングは、データ及びアプリケーションを維持するようインターネット及び中央リモートサーバを用いる技術であるのが良い。クラウドコンピューティングにより、ユーザは、インストールなしでアプリケーションにアクセスしてこれを使用することができ、そしてインターネットアクセスにより任意のコンピュータでパーソナルファイルにアクセスすることができる。クラウドコンピューティングは、格納装置、メモリ、処理及び帯域幅を集中化させることによって比較的効率的なコンピューティングを可能にする。クラウド１２２０は、スケール変更可能なオンデマンドコンピューティング出力、記憶及び帯域幅を提供することができる。
【００６３】
クラウド記憶装置１２２２は、データが一般に第三者によってホストされる多数の仮想サーバ上に記憶されるネットワーク化コンピュータデータ記憶装置の一モデルであるのが良い。ロボット１００とクラウド１２２０との間の通信を可能にすることによって、ロボット１００によって集められた情報をウェブ利用情報ポータルを介して資格のあるユーザによって確実に見ることができる。
【００６４】
ポータル１２３０は、情報、例えばパーソナル情報、家庭状態情報、アンガーロボット状態情報を集めると共に／或いは提供するウェブ利用ユーザポータルであるのが良い。情報は、第三者の情報と一体化され、それにより追加の機能及びリソースをユーザ及び／又はロボット１００に提供することができる。ロボットシステムアーキテクチャ１２００は、プロアクティブデータ収集を容易にすることができる。例えば、コンピューティング装置３１０上で実行されるアプリケーション１２１０は、ロボット１００及び／又は人によって実行される行為又はロボット１００により視認される環境（検出システム４００を用いて）に関するデータ及び報告を集めることができる。このデータは、ロボット１００の特徴的な属性であると言える。
【００６５】
幾つかの実施例では、ポータル１２３０は、ワールド・ワイド・ウェブ（World Wide Web）上のパーソナルポータルウェブサイトである。ポータル１２３０は、個人化された機能及び経路を他のコンテンツに提供することができる。ポータル１２３０は、分散型アプリケーション、種々の数及び種々の形式のミドルウェア及びハードウェアを用いて多種多様なソースからサービスを提供することができる。加うるに、ビジネスポータル１２３０は、仕事場での協調を共有し、多数のプラットホーム、例えばパーソナルコンピュータ、携帯型情報端末（ＰＤＡ）及び携帯電話／モバイルホン上で利用できるコンテンツを提供することができる。情報、ニュース及びアップデートは、ポータル１２３０を介して配信可能なコンテンツの例である。パーソナルポータ１２３０は、友人情報をソーシャルネットワーク上で提供し又は他人を助けることができる外部コンテンツへのリンクを提供する特定のトピックに関連付け可能である。
【００６６】
再び図６Ａを参照すると、インターフェースモジュール３００は、音声入力を受け取るマイクロホン３３０（例えば、又はマイクロホンアレイ）及びロボット本体１１０に取り付けられていて、音声出力を出す１つ又は２つ以上のスピーカ３４０を有するのが良い。
マイクロホン３３０及びスピーカ３４０は各々、コントローラ５００と通信することができる。幾つかの実施例では、インターフェースモジュール３００は、パンフレット、非常時情報、家庭用品及び他のアイテムを保持するよう構成されているのが良いバスケット３６０を有する。
【００６７】
図１〜図４Ｃ、図１３及び図１４を参照すると、確実且つ堅牢な自律運動を達成するため、センサシステム４００は、ロボット１００がロボットの環境で取る行為に関する知的な決定を行うことができるのに十分なロボット環境の知覚を生じさせるよう互いに関連して用いることができる幾つかの互いに異なる形式のセンサを有するのが良い。センサシステム４００は、ロボット本体１１０により支持された１つ又は２つ以上の形式のセンサを有するのが良く、かかるセンサとしては、障害物検出衝突回避（ＯＤＯＡ）センサ、通信センサ、ナビゲーションセンサ等が挙げられる。例えば、これらセンサとしては、近接センサ、接触センサ、三次元（３‐Ｄ）イメージング／深度マップセンサ、カメラ（例えば、可視光及び／又は赤外線カメラ）、ソナー、レーダ、ＬＩＤＡＲ（Light Detection And Ranging）（光検知測距、これは、遠くに位置する標的のレンジ及び／又は他の情報を検知するよう散乱光の特性を測定する光学遠隔検出方式を必要とする場合がある）、ＬＡＤＡＲ（Laser Detection and Ranging）等が挙げられるが、これらには限定されない。
幾つかの具体化例では、センサシステム４００は、レンジングソナーセンサ４１０（例えば、基部１２０の周囲の周りに９つ）、近接クリフ検出器４２０、接触センサ４３０、レーザスキャナ４４０、１つ又は２つ以上の３‐Ｄイメージング／深度センサ４５０及びイメージングソナー４６０を有するのが良い。
【００６８】
センサをロボットプラットホームに配置するには幾つかの課題が存在する。第１に、センサは、これらがロボット１００の周りの関心のある領域の最大カバレージ（有効範囲）を有するよう配置されることが必要である。第２に、センサは、ロボット１００それ自体がセンサに対する絶対最小限の遮蔽度を生じさせるよう配置されることが必要な場合があり、本質的には、センサは、これらがロボットそれ自体により「目隠しされ」るように配置されてはならない。第３に、センサの配置及び取り付けは、プラットホームの工業的設計の残部に対して出しゃばるようなことがあってはならない。美感の面で、センサが目立たないように取り付けられたロボットがそうではないロボットよりも「魅力的」であると見なすことができる。実用性の面では、センサは、通常のロボット動作を邪魔しないよう（障害物に引っ掛かったりなどしないよう）取り付けられるべきである。
【００６９】
幾つかの具体化例では、センサシステム４００は、コントローラ５００と通信状態にあると共に近くの又は侵入している障害物を検出するためにロボット１００の１つ又は２つ以上のゾーン又は部分内に配置された（例えば、ロボット本体１１０の基部本体部分１２４ａ，１４２ｂ，１４２ｃに又はその近くに設けられた１組の又はアレイをなす近接センサ４１０，４２０を有する。近接センサ４１０，４２０は、物体がロボット１００の所与の範囲内にあるときに信号をコントローラ５００に提供する集束形赤外線（ＩＲ）エミッタ‐センサ要素、ソナーセンサ、超音波センサ及び／又はイメージングセンサ（例えば、３‐Ｄ深度マップイメージセンサ）であるのが良い。
【００７０】
図４Ａ〜図４Ｃに示されている実施例では、ロボット１００は、基部本体１２０の周りに設けられる（例えば、実質的に等間隔を置いて）と共に上向き視野を備えて構成されたアレイをなすソナー形近接センサ４１０を有する。第１、第２及び第３のソナー近接センサ４１０ａ，４１０ｂ，４１０ｃが第１の（前方の）基部本体部分１２４ａに設けられ又はその近くに設けられており、ソナー近接センサのうちの少なくとも１つは、第１の基部本体１２４ａの半径方向最も外側の縁部１２５ａの近くに位置している。第４、第５及び第６のソナー近接センサ４１０ｄ，４１０ｅ，４１０ｆが第２の（右側の）基部本体部分１２４ｂに又はその近くに設けられており、ソナー近接センサのうちの少なくとも１つは、第２の基部本体１２４ｂの半径方向最も外側の縁部１２５ｂの近くに位置する。第７、第８及び第９のソナー近接センサ４１０ｇ，４１０ｈ，４１０ｉが第３の（右側の）基部本体部分１２４ｃに又はその近くに設けられており、ソナー近接センサのうちの少なくとも１つは、第３の基部本体１２４ｃの半径方向最も外側の縁部１２５ｃの近くに位置している。この構成により、少なくとも３つの検出ゾーンが得られる。
【００７１】
幾つかの実施例では、基部本体１２０の周りに設けられた１組のソナー近接センサ４１０（例えば、４１０ａ〜４１０ｉ）は、上方に（例えば、実質的にＺ方向に）向くよう配置され、オプションとして、Ｚ軸から外方に遠ざかるよう角度をなしており、かくして、ロボット１００の周りに検出カーテン４１２が形成されている。各ソナー近接センサ４１０ａ〜４１０ｉは、ソナーエミッション（放射波）を上方に案内し又は少なくともロボット本体１１０の他の部分に向かっては案内しない（例えば、ロボット本体１１０のそれ自体に対する運動を検出しないようにするため）シュラウド又はエミッション案内４１４を有するのが良い。エミッション案内４１４は、シェル又は半シェル形のものであるのが良い。図示の実施例では、基部本体１２０は、脚部１３０を越えて側方に延び、ソナー近接センサ４１０（例えば、４１０ａ〜４１０ｉ）は、脚部１３０の周りで基部本体１２０に（例えば、実質的に本体基部１２０の周囲に沿って）設けられている。さらに、上方に向いたソナー近接センサ４１０は、脚部１３０周りの連続した又は実質的に連続したソナー検出カーテン４１２を形成するよう互いに間隔を置いて位置している。ソナー検出カーテン４１２は、高所側方突き出し部分を備えた障害物、例えばテーブル上面、棚等を検出するために使用できる。
【００７２】
上方視認型ソナー近接センサ４１０は、主として水平面内に位置する物体、例えばテーブル上面を見る機能を提供する。これら物体は、これらのアスペクト比に起因して、他のセンサシステムの他のセンサ、例えばレーザスキャナ４４０又はイメージングセンサ４５０では見えない場合があり、したがって、ロボット１００に対して問題をもたらす場合がある。基部１２０の周囲に沿って設けられた、上方視認型ソナー近接センサ４１０は、これら形式の物体／障害物を視認し又は検出する手段となる。さらに、ソナー近接センサ４１０は、ロボット１００の胴部１２０又は頭部１６０により遮蔽又は妨害されないように僅かに外方に傾斜した状態で基部周囲の最も幅の広い箇所の周りに配置されるのが良く、かくして、結果的にロボット１００それ自体の部分を検出する誤った確信が生じなくなる。幾つかの具体化例では、ソナー近接センサ４１０は、ソナー近接センサ４１０の視野の外部で胴部１４０の周りに設けられていて、かくして、取り付けられたペイロード又は付属装置、例えばバスケット３４０を自由に受け入れることができる容積部を後に残すよう配置されている（上方及び外方に）。ソナー近接センサ４１０は、目に見えないようにしかも障害物に引っ掛かり又は当たる外部特徴部をもたらさないよう基部本体１２４内に引っ込められるのが良い。
【００７３】
センサシステム４００は、バックアップの役目を果たしながら障害物を検出するために後方に（例えば、前方駆動方向Ｆとは反対側の方向に）向けられた１つ又は２つ以上のソナー近接センサ４１０（例えば、後側近接センサ４１０ｊ）を有するのが良い。後側ソナー近接センサ４１０ｊは、そのソナー検出野４１２を方向付けるエミッション案内４１４を有するのが良い。さらに、後側ソナー近接センサ４１０ｊは、ロボット１００と後側ソナー近接センサ４１０ｊの視野内の検出物体（例えば、「バックアップアラート」として）との間の距離を求めるための測距に使用できる。幾つかの実施例では、後側ソナー近接センサ４１０ｊは、ハウジング形式の視覚的又は機能的不規則性をもたらさないよう基部本体１２０内に引っ込められた状態で設けられる。
【００７４】
図３及び図４Ｂを参照すると、幾つかの具体化例では、ロボット１００は、駆動輪２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃがクリフ（例えば、階段）に当たる前にクリフ検出を可能にするよう駆動輪２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃの近くに又はこれらの周りに配置されたクリフ近接センサ４２０を有している。例えば、クリフ近接センサ４２０は、基部本体１２４ａ〜１２４ｃの半径方向最も外側の縁部１２５ａ〜１２５ｃの各々のところ又はその近くで且つこれら相互間の場所に配置されるのが良い。幾つかの場合、クリフ検出は、赤外線（ＩＲ）近接又は実際のレンジ検出を用いると共に床を予測するべき場所にオーバーラップしたエミッション及び検出野及びかくして検出ゾーンを形成するよう互いに向かって傾けられた赤外線エミッタ４２２及び赤外線検出器４２４を用いて実施される。ＩＲ近接検出は、比較的狭い視野を有するのが良く、信頼性を得るために表面アルベド（albedo）で決まる場合があり、表面ごとの変化するレンジ精度を有するのが良い。結果として多数の別々のセンサをロボット１００の周囲に沿ってぐるりと配置してロボット１００上の多数の箇所からのクリフを適切に検出するのが良い。さらに、ＩＲ近接利用型センサは、代表的には、クリフと例えばロボット１００が敷居を上がった直後の安全事象とを区別することができない。
【００７５】
クリフ近接センサ４２０は、ロボット１００が床の下がり縁に遭遇した時点、例えばロボットが一連の階段に遭遇した時点を検出することができる。コントローラ５００（制御システムを実行する）は、縁を検出したときにロボット１００が例えばその移動方向の変化という行為を取るようにする挙動を実行することができる。幾つかの具体化例では、センサシステム４００は、１つ又は２つ以上の二次クリフセンサ（例えば、クリフ検出及びオプションとしての他形式の検出を行うよう構成された他のセンサ）を有する。クリフ検出近接センサ４２０は、クリフの早期検出を提供し、実際のクリフと安全事象（例えば、敷居を上がること）とを区別するためのデータを提供するよう構成され、そして、これらの視野がロボット本体１１０の少なくとも一部及びロボット本体１１０から遠ざかって位置する領域を含むよう下方及び外方に位置決めされるのが良い。幾つかの具体化例では、コントローラ５００は、支持作業面（例えば、床）の縁、作業面の縁を通過する距離の増大及び／又はロボット本体１１０と作業面との間の距離の増大を識別して検出するクリフ検出ルーチンを実施する。この具体化例では、１）潜在的なクリフの早期検出（これは、未知の環境における迅速な移動速度の実現を可能にする場合がある）、２）コントローラ５００がクリフ事象が真の意味で安全ではないかどうか又はクリフを安全に横切ることができるかどうか（例えば、敷居を上がって）を知るためにクリフ検出近接センサ４２０からのクリフイメージング情報を受け取るので、自律移動性の信頼性の増大、３）クリフの誤った確信の減少（例えば、狭い視野を備えた多数の別々のＩＲ近接センサに対する縁検出の使用に起因している）が可能になる。「ホイールドロップ（wheel drop）」センサとして配置された追加のセンサは、万全を期すためにしかもレンジ検出カメラが或る特定の形式のクリフを確実に検出することができない状況を検出するために使用できる。
【００７６】
敷居及び階段の検出により、ロボット１００は、上がることができる敷居を横切るか高すぎる階段を回避するかのいずれかを効果的に計画することができる。これは、ロボット１００が安全に横切ることができる場合があり又はそうでない作業面上の乱雑に置かれた物体についても当てはまる。ロボット１００が確認する障害物又は敷居の場合、ロボット１００が滑らかさを最大にすると共に突然の加速に起因した不安定性を最小限に抑えるために滑らかに移行することができるよう必要であると見なされた場合に適度に減速することができるこれらの高さを知って上がることができる。幾つかの具体化例では、敷居及び階段検出は、幾何学的認識（例えば、敷居又は電気ケーブルと染み、例えばソックスの区別）と共に作業面上の物体高さに基づいている。敷居は、縁検出によって認識できる。コントローラ５００は、クリフ検出近接センサ４２０（又は、ロボット１００に取り付けられている別のイメージングセンサ）からイメージングデータを受け取り、縁検出ルーチンを実行し、そして縁検出ルーチンの結果に基づいて駆動指令を出すことができる。コントローラ５００は、パターン認識を利用して物体を識別することも可能である。敷居検出により、ロボット１００は、滑らかな階段登り能力を最大にするよう敷居に対してその向きを変えることができる。
【００７７】
近接センサ４１０，４２０は、単独で機能することができ又は変形例として、万全を期すために１つ又は２つ以上の接触センサ４３０（例えば、バンプスイッチ）と組み合わせて機能することができる。例えば、ロボット本体１１０に取り付けられている１つ又は２つ以上の接触又はバンプセンサ４３０は、ロボット１００が物理的に障害物に出会ったかどうかを検出することができる。かかるセンサは、ロボットが障害物に出会った時点を確認するためにロボット１００内の物理的性質、例えばキャパシタンス又は物理的変位を利用することができる。幾つかの具体化例では、基部１２０の各基部本体部分１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃは、基部シャーシ１２２（例えば、図４Ａを参照されたい）に対する対応の基部本体部分１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃの運動を検出する関連の接触センサ４３０（例えば、容量形センサ、リードスイッチ等）を有する。例えば、各基部本体１２４ａ，１２４ｂ，１２４ｃは、スリーウェイバンプ検出を可能にするよう基部シャーシ１２２のＺ軸に対して半径方向に動くことができる。
【００７８】
再び図１〜図４Ｃ、図１３及び図１４を参照すると、幾つかの具体化例では、センサシステム４００は、ロボット本体１１０の前方部分に取り付けられると共にコントローラ５００と通信状態にあるレーザスキャナ４４０を有する。図示の実施例では、レーザスキャナ４４０は、第１の基部１２４ａに又はこれの上方で（例えば、ロボットの駆動方向Ｆに沿う最大イメージングカバレージを得るために）前方に向いた状態で（例えば、前方駆動方向Ｆに沿う視野を有する）基部本体１２０に取り付けられている。さらに、レーザスキャナを三角形基部１２０の前側先端部に又はその近くに配置することは、ロボット基部の外側の角度（例えば、３００°）がレーザスキャナ４４０の視野４４２（例えば、約２８５°）よりも大きく、かくして、基部１２０がレーザスキャナ４４０の検出視野４４２を遮蔽せず又は妨害するのが阻止されることを意味している。レーザスキャナ４４０を基部本体１２４を越える突き出しレーザスキャナの部分を最小限に抑えるために（例えば、美感のために、更に障害物に引っ掛かる恐れを最小限に抑えるために）その視野を遮蔽しないで、可能な限り基部本体１２４内に引っ込んだ状態で設けられるのが良い。
【００７９】
レーザスキャナ４４０は、ロボット１００の周りの領域を走査し、コントローラ５００は、レーザスキャナ４４０から受け取った信号を用いて、走査した領域の環境マップ又は物体マップを作る。コントローラ５００は、ナビゲーション、障害物検出及び障害物回避のために物体マップを用いることができる。さらに、コントローラ５００は、物体マップを作成するため且つ／或いはナビゲーションのためにセンサシステム４００の他のセンサから感覚入力を用いることができる。
【００８０】
幾つかの実施例では、レーザスキャナ４４０は、走査型ＬＩＤＡＲであり、これは、一方向に領域を迅速に走査するレーザを「主」走査線として用いると共に深度をこのライン中で生じた各ピクセルに割り当てる（走査平面内の二次元深度線に戻る）ために位相差又はこれに類似した技術を用いるタイムオブフライトイメージング要素を使用することができる。三次元マップを作成するため、ＬＩＤＡＲは、第２の方向に「補助」走査を実施することができる（例えば、スキャナを「うなずかせる」によって）。この機械的走査技術は、捕捉されなければ、例えば“フラッシュ”ＬＩＤＡＲ／ＬＡＤＡＲ及び“Swiss Ranger”型焦点面イメージング要素センサのようなテクノロジー、各ピクセルのところに深度
又は各ピクセルのところに一連の深度を提供するよう（エンコードされたイルミネータ又は照明レーザにより）ピクセルの完全２‐Ｄマトリックスのためのタイムオブフライト計算を可能にするよう半導体スタックを用いる技術によって完全なものとなることができる。
【００８１】
センサシステム４００は、コントローラ５００と通信状態にある１つ又は２つ以上の三次元（３‐Ｄ）イメージセンサ４５０を有するのが良い。３‐Ｄイメージセンサ４５０が限られた視野を持つ場合、コントローラ５００又はセンサシステム４００は、３‐Ｄイメ
ージセンサ４５０ａを側方走査方式で作動させて比較的広い視野を作り、それにより堅固なＯＤＯＡを実施することができる。図１〜図３、図１４を参照すると、幾つかの具体化例では、ロボット１００は、ロボット本体１１０の前方部分に取り付けられていて、前方駆動方向Ｆに沿って視野を持つ（例えば、ロボットの駆動方向Ｆに沿って最大のイメージングカバレージを有するよう）走査型３‐Ｄイメージセンサ４５０ａを有する。走査型３‐Ｄイメージセンサ４５０ａは、主として、障害物検出／障害物回避（ＯＤＯＡ）のため
に使用できる。図示の実施例では、例えば図３に示されているように胴部１４０内に引っ込められた状態で（例えば、底面１４４と面一をなして又はこれを越えて）胴部１４０に肩１４２の下で又は底面１４４上に取り付けられており、それにより、ユーザと走査型３‐Ｄイメージセンサ４５０ａとの接触が阻止されている。走査型３‐Ｄイメージセンサ４５０ａは、障害物検出及び障害物回避（ＯＤＯＡ）のために（例えば、ロボット本体１１
０の基部１２０又は他の部分による妨害がある状態で）ロボット１００の前に下向きの視野４５２を有するよう実施的に下方に且つロボット本体１１０から遠ざかる方向に向くよう配置されるのが良い。走査型３‐Ｄイメージセンサ４５０ａを胴部１４０の前方縁部に又はその近くに配置することにより、３‐Ｄイメージセンサ４５０の視野（例えば、約２８５°）は、３‐Ｄイメージセンサ４５０に対して胴部１４０の外側の表面角度（例えば、３００°）よりも小さいものとすることができ、かくして、胴部１４０が走査型３‐Ｄイメージセンサ４５０ａの検出視野４５２を遮蔽し又は妨害するのが阻止される。さらに、走査型３‐Ｄイメージセンサ４５０ａ（及び関連のアクチュエータ）は、その視野を遮蔽しないで（例えば、美感のためにも且つ障害物に引っ掛かるのを最小限に抑えるために）できるだけ胴部１４０内に引っ込んだ状態で設けられるのが良い。走査型３‐Ｄイメージセンサ４５０ａの注意をそらせてしまうような走査運動は、ユーザの目には見えず、かくして注意をそらすような相互作用の経験が少なくなる。突出したセンサ又は特徴部とは異なり、引っ込んだ状態で設けられた走査型３‐Ｄイメージセンサ４５０ａは、特に動いているとき又は走査しているときに環境と意図しない相互作用（人、障害物等に引っ掛かること）を生じる傾向はないであろう。というのは、胴部１４０のエンベロープを越えて延びる可動部分が事実上ないからである。
【００８２】
幾つかの具体化例では、センサシステム４００は、基部本体１２０、脚部１３０、頸部１５０及び／又は頭部１６０に設けられた追加の３‐Ｄイメージセンサ４５０を有している。図１に示されている実施例では、ロボット１００は、基部本体１２０、胴部１４０及び頭部１６０に設けられた３‐Ｄイメージセンサ４５０を有している。図２に示されている実施例では、ロボット１００は、基部本体１２０、胴部１４０及び頭部１６０に設けられた３‐Ｄイメージセンサ４５０を有している。図１３に示されている実施例では、ロボット１００は、脚部１３０、胴部１４０及び頸部１５０に設けられた３‐Ｄイメージセンサ４５０を有している。他の形態も又、採用可能である。１つの３‐Ｄイメージセンサ４５０（例えば、頭部１６０の上方で頸部１５０に取り付けられている）は、人々の認識、ジェスチャの認識及び／又はテレビ会議のために用いることができ、他方、別の３‐Ｄイメージセンサ４５０（例えば、基部１２０及び／又は脚部１３０に取り付けられている）は、ナビゲーション及び／又は障害物検出及び障害物回避のために用いることができる。
【００８３】
頸部１５０及び／又は頭部１６０に設けられた前方に向いた３‐Ｄイメージセンサ４５０がロボット１００の周りの人々の個人の、顔面及び／又はジェスチャの認識のために使用できる。例えば、頭部１６０に設けられた３‐Ｄイメージセンサ４５０からの信号入力を用いて、コントローラ５００は、視認すると共に／或いは捕捉したユーザの顔面の三次元マップを作り、そして作った三次元マップを人々の顔面の既知の３‐Ｄイメージと比較し、そして既知の３‐Ｄ顔面イメージのうちの１つとの一致を確認することによってユーザを認識することができる。顔面認識は、ロボット１００の許容可能なユーザとしてユーザを確証するために使用されるのが良い。さらに、３‐Ｄイメージセンサ４５０のうちの１つ又は２つ以上は、ロボット１００によって視認される個人のジェスチャを判定し、オプションとして、判定したジェスチャ（例えば、手の指差し、手を振って合図すること及び／又は手信号）に基づいて反応するために使用できる。例えば、コントローラ５００は、特定の方向における認識された手の指差しに応答して駆動指令を出すことができる。
【００８４】
３‐Ｄイメージセンサ４５０は、以下の形式のデータ、即ち、（ｉ）深度マップ、（ｉｉ）反射率を利用した強度イメージ及び／又は（ｉｉｉ）通常強度のイメージを生成することができる場合がある。３‐Ｄイメージセンサ４５０は、イメージパターン照合、フライトタイムの測定及び／又は源から放出されて標的から反射される光の位相遅れシフトによってかかるデータを得ることができる。
【００８５】
幾つかの具体化例では、プロセッサ（例えば、ロボットコントローラ５００のプロセッサ）上で実行可能な推論又は制御ソフトウェアがセンサシステム４００により生成される種々のタイプのデータを用いて実行されるアルゴリズムの組み合わせを用いる。推論ソフトウェアは、センサシステム４００から集められたデータを処理し、ロボット１００が例えば障害物と衝突しないで動くことができる場所についてのナビゲーション上の決定を行うためのデータを出力する。ロボットの周囲の経時的なイメージングデータの蓄積によって、推論ソフトウェアは、効果的な方法を検出されたイメージの選択されたセグメントに適用して３‐Ｄイメージセンサ４５０の深度測定を向上させることができる。これは、適当な一時的且つ空間的平均化技術の使用を含むのが良い。
【００８６】
ロボットの衝突なしの運動を実行する信頼性は、（ｉ）経時的な高レベル推論によって得られる信頼水準及び（ｉｉ）分析のために３つの主要な形式のデータを蓄積する深度知覚センサに基づくのが良く、かかる３つの主要な形式のデータは、（ａ）深度イメージ、（ｂ）アクティブ照明イメージ及び（ｃ）周囲照明イメージである。種々の形式のデータを認識するアルゴリズムを深度知覚イメージングセンサ４５０により得られたイメージの各々について実行するのが良い。集まったデータは、種々のデータのうちの１つだけを用いたシステムと比較して信頼水準を向上させることができる。
【００８７】
３‐Ｄイメージセンサ４５０は、１つ又は２つ以上の物体を含むロボット１００の周りのシーン（例えば、部屋又は作業領域のセンサ視認部分）から深度及び輝度データを含むイメージを得ることができる。コントローラ５００は、シーンからの反射光の捕捉に基づいて物体に関する占有データを定めるよう構成されているのが良い。さらに、コントローラ５００は、幾つかの実施例では、障害物（即ち、シーン内の物体）を迂回するために少なくとも部分的に占有データに基づいて駆動指令を駆動システム２００に出す。３‐Ｄイメージセンサ４５０は、コントローラ５００によるリアルタイム決定のためにシーン深度イメージを繰り返し捕捉してロボット１００をシーン内の物体に衝突することなくシーン中を進むことができる。例えば、深度イメージデータが３‐Ｄイメージセンサ４５０により得られる速度又は頻度を３‐Ｄイメージセンサ４５０のシャッタ速度によって制御することができる。加うるに、コントローラ５００は、事象トリガ（例えば、センサシステム４００の別のセンサコンポーネント（例えば近接センサ４１０，４２０からの）を受け取り、コントローラ５００に近くに物体があること又は危険があることを知らせる。コントローラ５００は、事象トリガに応答して、３‐Ｄイメージセンサ４５０が深度イメージを捕捉すると共に占有情報を得る頻度を増大させるようにすることができる。
【００８８】
幾つかの具体化例では、ロボットは、ロボット１００の周りの領域の音響イメージングを得るためのソナースキャナ４６０を有する。図１及び図３に示されている実施例では、ソナースキャナ４６０は、基部本体１２０の前方部分に設けられている。
【００８９】
図１、図３Ｂ及び図１４を参照すると、幾つかの具体化例では、ロボット１００は、検出の万全を期すためにレーザスキャナ又はレーザレンジファインダ４４０並びに安全のために後方に向いたソナー近接センサ４１０ｊを用いており、これらは両方共、地面Ｇに平行に差し向けられている。ロボット１００は、ロボット１００の周りの堅調な検出を可能にするために第１及び第２の３‐Ｄイメージセンサ４５０ａ，４５０ｂ（デプスカメラ）を有するのが良い。第１の３‐Ｄイメージセンサ４５０ａは、地面Ｇに対して一定の角度をなして下方に差し向けられた状態で胴部１４０に取り付けられている。第１の３‐Ｄイメージセンサ４５０ａを下方に傾斜させることによって、ロボット１００は、ロボット１００のすぐ前又はこれに隣接した領域の密なセンサカバレージを受け取り、このカバレージは、前方方向におけるロボット１００の短時間移動に適切である。後方に向いたソナー４１０ｊは、ロボットが後方に移動しているときに物体検出を行う。後方移動がロボット１００にとって一般的である場合、ロボット１００は、ロボット１００のすぐ後方の又はこれに隣接した領域の密のセンサカバレージを提供するよう前後に向いた第３の３‐Ｄイメージセンサ４５０を有するのが良い。
【００９０】
第２の３‐Ｄイメージセンサ４５０ｂは、頸部１５０をパンしたり傾動させたりすることができる頭部１６０に取り付けられている。第２の３‐Ｄイメージセンサ４５０ｂは、遠隔駆動に有用であるのが良い。というのは、これにより、オペレータとしての人が、ロボット１００がどこに行っているかを見ることができるからである。頸部１５０により、オペレータは、第２の３‐Ｄイメージセンサ４５０ｂを傾動させたり／或いはパンしたりして近くの物体と遠くの物体の両方を見ることができる。第２の３‐Ｄイメージセンサ４５０ｂをパンすると、関連の水平視野が広がる。速い走行中、ロボット１００は、第２の３‐Ｄイメージセンサ４５０ｂを僅かに下方に傾けて３‐Ｄイメージセンサ４５０ａ，４５０ｂの両方の全体的又は組み合わせ状態の視野を広げると共にロボット１００が障害物
を回避するのに十分な時間を与えることができる（というのは、速い速度は、一般に、物体に対応する時間が短いことを意味するからである）。遅い速度では、ロボット１００は、第２の３‐Ｄイメージセンサ４５０ｂを上方に又は地面Ｇに実質的に平行に傾けてロボット１００がついて行っている人を追跡することができる。さらに、比較的低速で駆動している間、ロボット１００は、第２の３‐Ｄイメージセンサ４５０ｂをパンしてロボット１００の周りのその視野を広げることができる。第１の３‐Ｄイメージセンサ４５０ａは、ロボットがロボットの知覚範囲を広げようと駆動しているとき、固定状態のままであるのが良い（例えば、基部１２０に対して動かないのが良い）。
【００９１】
幾つかの具体化例では、３‐Ｄイメージセンサ４５０のうちの少なくとも１つは、地面よりも１フィート（３０．５ｃｍ）又は２フィート（６１．０ｃｍ）以上、上方の高さ位置のところでロボット１００に取り付けられると共にロボットの移動方向において床平面を含む空間ボリュームから点群を得ることができる（全方向性駆動システム２００により）差し向けられたボリューム形点群イメージング装置（例えば、スペックル又はタイムオブフライトカメラ）であるのが良い。図１及び図３に示されている実施例では、第１の３‐Ｄイメージセンサ４５０ａは、地面よりも１又は２フィート以上、上方の高さ位置（又は、地面よりも約１又は２フィートの高さ）のところで基部１２０に取り付けられると共に駆動しながら（例えば、物体検出及び物体回避のために）床を含むボリュームのイメージ（例えば、ボリューム的点群）を捕捉するために前方駆動方向Ｆに沿って差し向けられるのが良い。第２の３‐Ｄイメージセンサ４５０ｂは、ロボット１００に隣接して位置する空間ボリュームから骨組み認識及びデフィニション点群を得ることができるよう頭部１６０に（例えば、地面よりも約３フィート（９１．５ｃｍ）又は４フィート（１２２．０ｃｍ）以上、上方の高さ位置のところで）取り付けられた状態で示されている。コントローラ５００は、骨組み／ディジタル認識ソフトウェアを実行して捕捉されたボリューム形点群のデータを分析することができる。
【００９２】
再び図２及び図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、センサシステム４００は、ロボット１００の全体的重心ＣＧRに対するロボット１００の慣性モーメントを測定したりモニタしたりするようコントローラ５００と通信状態にある慣性測定ユニット（ＩＭＵ）４７０を有するのが良い。
【００９３】
コントローラ５００は、通常の制限のない操作に対応したしきい信号に対するＩＭＵ４７０からのフィードバックのずれをモニタすることができる。例えば、ロボットが直立位置からつんのめり始めた場合、ロボットは、「衣服内張り」され又は違ったやり方で妨害され、或いは、誰かが突然重いペイロードを追加する場合がある。これらの場合、ロボット１００の安全動作を保証するために緊急措置（かかる措置としては、捕らえどころのない操作、再較正及び／又は音声的／視覚的警告の発生を含むが、これらには限定されない）を取ることが必要な場合がある。
【００９４】
ロボット１００は、人間環境で働くことができるので、ロボット１００は、人と対話することができ、そして人向きに設計された空間内で作業することができる（ロボットの制約を顧慮しないで）。ロボット１００は、混雑し、拘束され又は極めて動的な環境内にあるとき、例えば、カクテルパーティ又はせわしない病院においてその駆動速度及び加速度を制限することができる。しかしながら、ロボット１００は、例えば長くて何も置かれていない廊下では比較的迅速に駆動しても安全である状況に遭遇する場合があるが、例えば何かがロボットの運動経路を横切った場合に突然減速することが可能である。
【００９５】
停止から加速すると、コントローラ５００は、ロボットの全体的重心ＣＧRからのロボット１００の慣性モーメントを考慮してロボットがひっくり返るのを阻止することができる。コントローラ５００は、その現在の慣性モーメントを含むその姿勢のモデルを使用することができる。ペイロードを支持する場合、コントローラ５００は、全体的重心ＣＧRに対する荷重の影響を計測してロボット慣性モーメントの運動をモニタすることができる。例えば、胴部１４０及び／又は頸部１５０は、ひずみを測定するためにひずみ計を有するのが良い。これが可能ではない場合、コントローラ５００は、試験登録指令を駆動輪２１０に加えるのが良く、そして安全限度を経験的に定めるためにＩＭＵ４７０を用いてロボットの実際の直線加速度及び角加速度を測定することができる。
【００９６】
突然の減速の際、第２及び第３の駆動輪２１０ｂ，２１０ｃ（後輪）に対する指令された荷重を減少させ、その間、第１の駆動輪２１０ａ（前輪）は、前方駆動方向にスリップし、ロボット１００を支持する。第２及び第３の駆動輪２１０ｂ，２１０ｃ（後輪）の荷重が非対称である場合、ロボット１００は、「偏揺れ（ヨーイング）」し、それにより、動的安定性が低下する。ＩＭＵ４７０（例えば、ジャイロ）を用いると、この偏揺れを検出し、第２及び第３の駆動輪２１０ｂ，２１０ｃに指令を出してロボット１００の向きを向け直すことができる。
【００９７】
図３〜図４Ｃ及び図６Ａを参照すると、幾つかの具体例では、ロボット１００は、多数のアンテナを有する。図示の実施例では、ロボット１００は、第１のアンテナ４９０ａ及び第２のアンテナ４９０ｂを有し、これら両方のアンテナは、基部１２０に取り付けられている（但し、これらアンテナは、ロボット１００の任意他の部分、例えば、脚部１３０、胴部１４０、頸部１５０及び／又は頭部１６０に取り付けられても良い）。多数のアンテナを使用することにより、堅調な信号受信及び信号送信が可能になる。多数のアンテナの使用により、ロボット１００に多入力及び多出力、即ちＭＩＭＯが提供され、このＭＩＭＯは、通信性能を向上させるために送信器及び／受信器のための多数のアンテナの使用法である。ＭＩＭＯは、追加の帯域幅又は送信電力をなしでデータスループット及びリンクレンジの大幅な増大をもたらす。ＭＩＭＯは、高いスペクトル性能（帯域幅の１ヘルツ当たり１秒当たりのビット数が多い）及びリンク信頼性又は多様性（フェーディングの減少）によってこれを達成する。ＭＩＭＯは、これらの特性に鑑みて、最新式のワイヤレス通信規格、例えばIEEE 802.11n（ＷｉＦｉ）、４Ｇ、３ＧＰＰロング・ターム・エボリューション（Long Term Evolution）、ＷｉＭＡＸ及びＨＳＰＡ＋の重要な部分である。さらに、ロボット１００は、近くの他の電子装置のためのＷｉＦｉブリッジ、ハブ又はホットスポットとして働くことができる。ロボット１００のＭＩＭＯの移動性及び使用により、ロボットは、比較的高い信頼性のあるＷｉＦｉブリッジとなることができる。
【００９８】
ＭＩＭＯは、３つの主要なカテゴリ、即ち、プレコーディング（pre-coding）、空間多重化又はＳＭ及び多様化コーディングダイバーシティコーディングに細分できる。プレコーディングは、一種のマルチストリームビーム成形であり、送信器のところで生じる全ての空間処理であると考えられる。ビーム形成（単一層ビーム成形）では、同一の信号は、信号出力が受信器入力のところで最大になるよう重み付けする適当な位相（及び場合によってはゲイン）を備えた送信器アンテナの各々から放出される。ビーム成形の利点は、互いに異なるアンテナから放出された信号を互いに強めるようにすることによって受け取った信号のゲインを増大させると共に多パスフェーディング効果を減少させることにある。
散乱が存在しない場合、ビーム形成の結果として、良好に規定された方向性パターンが得られる。受信器が多数のアンテナを備えている場合、送信ビーム形成は、受信アンテナの全てのところでの信号レベルを同時に最大にすることができず、多数のストリームを備えたプレコーディングを使用するのが良い。プレコーディングは、送信器のところでのチャネル状態情報（ＣＳＩ）の知識を必要とする場合がある。
【００９９】
空間多重化は、ＭＩＭＯアンテナ構成を必要とする。空間多重化では、高レート信号が多数の低レートストリームに分割され、各ストリームは、同一周波数チャネルで異なる送信アンテナから送信される。これら信号が十分に異なる空間シグナチュアで受信器アンテナアレイに達した場合、受信器は、これらストリームを平行な（ほぼ平行な）チャネルに分離することができる。空間多重化は、チャネルキャパシティを高い信号対雑音費（ＳＮＲ）で増大させる非常に強力が技術である。空間ストリームの最大数は、送信器又は受信器のところのアンテナの個数の減少によって制限される。空間多重化を送信チャネルに関する知識の有無にかかわらず利用することができる。空間多重化は又、空間分割多元接続と呼ばれている多数の受信器への同時送信にも使用できる。互いに異なる空間シグナチュアを備えた受信器をスケジュール設定することにより、良好な分離性を保証することができる。
【０１００】
ダイバーシティコーディング技術は、送信器のところでのチャネルに関する知識が存在しない場合に使用されるのが良い。ダイバーシティ方法では、単一のストリーム（空間多重化の多数のストリームとは異なり）を送信するが、時空間コーディングと呼ばれている技術を用いてコード化される。信号は、完全又はほぼ直交するコーディングを備えた送信アンテナの各々から放出される。ダイバーシティコーディングは、信号ダイバーシティを高めるために多数のアンテナリンクにおける独立フェーディングを利用する。チャネルに関する知識がないので、ビーム成形は行われず又はダイバーシティコーディングからのアレイゲインが存在しない。空間多重化は又、チャネルが送信器のところで知られている場合にプレコーディングと組み合わせ可能であり又はデコーディング信頼性がトレードオフの関係にある場合にダイバーシティコーディングと組み合わせ可能である。
【０１０１】
幾つかの具体化例では、胴部１４０及び／又は頭部１６０にそれぞれ設けられた第３のアンテナ４９０ｃ及び／又は第４のアンテナ４９０ｄを有している（例えば、図３を参照されたい）。かかる場合、コントローラ５００は、堅調な通信のためのしきい信号レベルを達成するアンテナ配置構成を定めることができる（例えば、胴部１４０を昇降させると共に／或いは頭部１６０を回転させると共に／或いは傾動させることにより例えばアンテナ４９０ａ〜４９０ｄを動かすことによって）。例えば、コントローラ５００は、指令を出して胴部１４０の高さを持ち上げることによって第３及び第４のアンテナ４９０ｃ，４９０ｄを高くすることができる。さらに、コントローラ５００は、指令を出して頭部１６０を回転させると共に／或いは傾動させて他のアンテナ４９０ａ〜４９０ｃに対して第４のアンテナ４９０ｄを更に配向させることができる。
【０１０２】
図１５を参照すると、幾つかの具体化例では、コントローラ５００は、互いに通信状態にある制御調停システム５１０ａと挙動システム５１０ｂを含む制御システム５１０を実行する。制御調停システム５１０ａにより、アプリケーション５２０を制御システム５１０に動的に追加したりこれから削除したりすることができ、又、アプリケーション５２０が各々任意他のアプリケーション５２０について知る必要なくロボット１００を制御することができるようにするのが容易になる。換言すると、制御調停システム５１０ａは、ロボット１００のアプリケーション５２０とリソース又は資源５３０との間の単純な優先化制御機構体を提供する。リソース５３０は、コントローラ５００と通信状態にある駆動システム２００、センサシステム４００及び／又は任意のペイロード又は制御可能な装置を有するのが良い。
【０１０３】
アプリケーション５２０は、ロボット１００のメモリ内に記憶されるのが良く又はロボット１００と通信関係をなすのが良く、それにより同時に動作し（例えば、プロセッサ）、それと同時にロボット１００を制御する。アプリケーション５２０は、挙動システム５１０ｂの挙動６００にアクセスすることができる。独立して配備されるアプリケーション５２０を実行時に動的に組み合わせてロボット１００のロボットリソース５３０（例えば、駆動システム２００、腕、頭部等）を共有することができる。アプリケーション５２０の中で実行時にロボットリソース５３０を動的に共有する低レベルポリシーが実施される。ポリシーは、どのアプリケーション５２０がそのアプリケーション５２０（例えば、アプリケーション５２０のうちで優先度階層）の必要とするロボットリソース５３０の制御を行うかを決定する。アプリケーション５２０は、動的に開始したり停止したりすることができ、そして互いに完全に別個独立にランする。また、制御システム５１０により、互いに組み合わせることができる複雑な挙動６００は、互いに支援することができる。
【０１０４】
制御調停システム５１０ａは、１つ又は２つ以上のリソースコントローラ５４０、ロボットマネージャ５５０及び１つ又は２つ以上の制御アービタ５６０を有する。これらコンポーネントは、共通のプロセス又はコンピュータにある必要はなく、しかも、任意特定の順序で開始される必要もない。リソースコントローラ５４０のコンポーネントは、アプリケーション５２０のための制御調停システム５１０ａのインターフェースをなす。あらゆるアプリケーション５２０についてこのコンポーネントのインスタンスが存在する。リソースコントローラ５４０は、認証、分散型リソース制御アービタ、コマンドバッファリング等の複雑さを抜粋すると共に要約する。ロボットマネージャ５５０は、どのアプリケーション５２０が任意特定の時点でロボットリソース５３０のうちの任意のものの排他的制御を行うかを制御することによってアプリケーション５２０の優先化を強調させる。これは、上方の中央コーディネータなので、ロボット部分毎にロボットマネージャ５５０のインスタンスが１つだけ存在する。ロボットマネージャ５５０は、リソースコントローラ５４０の線形優先化順序を有する優先度ポリシーを実行し、ハードウェア制御を可能にするリソース制御アービタ５６０を常時監視する。制御アービタ５６０は、全てのアプリケーション５２０から指令を受け取り、そしてアプリケーションの優先度に基づいて単一の指令を出し、そしてこれをその関連のリソース５３０のために公示する。制御アービタ５６０は又、その関連のリソース５３０から状態フィードバックを受け取り、そしてこれをアプリケーション５２０に送り戻す。ロボットリソース５３０は、１つ又は２つ以上のハードウェアコントローラを備えた機能モジュール（例えば、アクチュエータ、駆動システム及びこれらの群）のネットワークであるのが良い。制御アービタ５６０の指令は、特定の行為を実行する上でリソース５３０にとって特有である。
【０１０５】
コントローラ５００上で実行可能なダイナミックスモデル５７０が現在のロボットの状態を評価するためにロボット１００の種々の部分の重心（ＣＧ）、慣性モーメント及び慣性の外積をコンピュータ計算するよう構成されているのが良い。ダイナミックスモデル５７０は又、これらコンポーネントの形状、重量及び／又は慣性モーメントをモデル化することができる。幾つかの実施例では、ダイナミックスモデル５７０は、ロボット１００に設けられていて、ロボット１００の種々の重心を計算するためにコントローラ５００と通信状態にある慣性モーメントユニット４７０（ＩＭＵ）又はその部分（例えば、加速度計及び／又はジャイロ）と通信する。ダイナミックスモデル５７０を他のプログラム５２０又は挙動６００と一緒にコントローラ５００によって使用することができ、それによりロボット１００及びそのコンポーネントの作動エンベロープを求めることができる。
【０１０６】
各アプリケーション５２０は、行為選択エンジン５８０及びリソースコントローラ５４０を有し、１つ又は２つ以上の挙動６００が、行為選択エンジン５８０に接続され、１つ又は２つ以上の行為モデル５９０が行為選択エンジン５８０に接続されている。挙動システム５１０ｂは、予測モデル化を提供し、かかる挙動システムにより、挙動６００は、ロボット行為の考えられる結果を評価することによってロボットの行為に関して協調的に決定することができる。幾つかの実施例では、挙動６００は、アプリオリ（事前）限度及び情報を備えた多数の源から感覚フィードバックをロボットの許容可能な行為に対する評価フィードバックに結合する階層的ステート・フル（state-full）評価機能を提供するプラグインコンポーネントである。挙動６００は、アプリケーション５２０にプラグ接続可能なので（例えば、アプリケーション５２０の内側又は外側に存在する）、アプリケーション５２０又は制御システム５１０の任意他の部分を改変することなく挙動６００を取り外したり付け加えたりすることができる。各挙動６００は、スタンドアロンポリシーである。挙動６００を強力にするためには、多数の挙動６００の出力を一緒に別の挙動の入力に取り付けて複雑な組み合わせ機能を有することができるようにすることが可能である。挙動６００は、ロボット１００の全管轄の管理可能な部分を実行するようになっている。
【０１０７】
行為選択エンジン５８０は、制御システム５１０の協調要素であり、挙動６００の全ての入力が与えられると、最適行為を探して迅速な最適化された行為選択サイクル（予測／修正サイクル）を実施する。行為選択エンジン５８０は、３つの段階、即ち、ノミネーション、行為選択サーチ及び完了を有する。ノミネーション段階では、各挙動６００が通知され、行為選択サイクルが開始し、これにサイクル開始時間、現在の状態及びロボットアクチュエータ空間の制限が与えられる。内部ポリシー又は外部入力に基づいて、各挙動６００は、この行為選択サイクルに参加したいかどうかを決定する。この段階中、アクティブな挙動原形のリストが生じ、これら入力は、ロボット１００上で実行されるべき指令の選択に影響を及ぼすであろう。
【０１０８】
行為選択サーチ段階では、行為選択エンジン５８０は、行為空間とも呼ばれる利用可能な行為の空間から実行可能な結果を発生させる。行為選択エンジン５８０は、行為モデル５９０を用いて、将来における計画対象時間により互いに異なる時間ステップで各指令の行為をシミュレートした結果としてひとまとまりの実行可能な指令（限度内）及び対応の結果を提供する。行為選択エンジン５８０は、挙動６００の結果評価に基づいて好ましい結果を計算し、対応の指令を制御調停システム５１０ａに送り、フィードバックとして選択された指令の行為モデル５９０を知らせる。
【０１０９】
完了段階では、協調的な最善の得点が付けられた結果に対応する指令を全体的指令として互いに組み合わせ、かかる全体的な指令がロボットリソース５３０上で実行可能にリソースコントローラ５４０に提供される。最善の結果は、フィードバックとしてアクティブな挙動６００に提供され、将来の評価サイクルで用いられる。
【０１１０】
センサシステム４００からの受け取りセンサ信号により、１つ又は２つ以上の挙動６００との相互作用が行為を実行することができる。例えば、制御システム５１０を用いて、コントローラ５００は、対応の行為空間（例えば、その特定のコンポーネントのためのひとまとまりの考えられる行為又は動き）から各ロボットコンポーネント（例えば、モータ又はアクチュエータのための行為又は動き指令）を選択し、それにより各ロボットコンポーネント自体との衝突及びロボット１００が知っているロボット１００の周りの物体との衝突を回避する効率的な仕方で各ロボットコンポーネントの協調された動きを行わせる。
コントローラ５００は、２０１０年２月１６日に出願された米国特許出願第６１／３０５，０６９号明細書に記載されているようにロボットネットワーク、例えばEtherIOネットワークにより協調された指令を出すことができる。なお、この米国特許出願を参照により引用し、その記載内容を本明細書の一部とする。
【０１１１】
制御システム５１０は、ロボット１００が所与の領域の回りを動いているときに互いに異なる形態／位置におけるロボット１００の安定性を最大にするために駆動システム２００の適応速度／加速度を提供することができる。
【０１１２】
幾つかの具体化例では、コントローラ５００は、指令を駆動システム２００に出し、この駆動システムは、方位設定値及び速度設定値に従ってロボット１００を推進する。１つ又は複数の挙動６００は、センサシステム４００から受け取った信号を用いて実行可能な指令の予想される結果を評価し、これら指令のうちの１つは、障害物を取り扱うために実行可能に（単独で又は全体的ロボット指令として他の指令と組み合わせて）選ばれるのが良い。例えば、近接センサ４１０からの信号により、制御システム５１０は、ロボット１００の指令された速度又は方位を変化させることができる。例えば、近くの壁の存在に起因した近接センサ４１０からの信号の結果として、制御システム５１０は、原則指令を出すことができる。別の場合、椅子との遭遇に起因した接触センサからの衝突信号により、制御システム５１０は、方位を変える指令を出すことができる。他の場合、ロボット１００の速度設定値を接触センサに応答して減少させることができず、しかも／或いはロボット１００の方位設定値を近接センサ４１０に応答して変えることができない。
【０１１３】
挙動システム５１０ｂは、占有マップ１７００及び／又はロボットマップ１８２０を生じさせるマッピング挙動６００ａ、ロボット１００の速度設定値を調節するよう構成された速度挙動６００ｃ（例えば、プロセッサ上で実行可能な挙動ルーチン）及びロボット１００の方位設定値を変更するよう構成された方位挙動６００ｄを有するのが良い。速度及び方位挙動６００ｃ，６００ｄは、同時に実行したり別個独立に実行したりするよう構成可能である。例えば、速度挙動６００ｃは、センサのうちの１つ（例えば、近接センサ４１０，４２０の組）をポーリングするよう構成されているのが良く、方位挙動６００ｄは、別のセンサ（例えば、運動学的バンプセンサ）をポーリングするよう構成されているのが良い。
【０１１４】
図１５及び図１６を参照すると、挙動システム５１０ｂは、遠隔操作（例えば、ロボット１００の案内）のためにユーザ１６００が胴部１４０にタッチしたことに応答するよう構成された胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａ（例えば、プロセッサ上で実行可能な挙動ルーチン）を有するのが良い。胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、センサシステム４００により胴部が少なくともしきい期間（例えば、０．２５秒間）接触（例えば、人による接触）を受けたことが検出された場合に有効になるのが良い。例えば、コントローラ５００と通信状態にあると共に胴部本体１４５の頂部パネル１４５ｔ、底部パネル１４５ｂ、前側パネル１４５ｆ、後側パネル１４５ｂ、右側パネル１４５ｒ及び左側パネル１４５ｌと対応関係をなして関連した運動及び／又は接触センサ１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌは、図６Ｂ及び図６Ｃに示されているように運動及び／又はそれぞれのパネルとの接触を検出することができる。いったん有効になると、胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、接触力方向（例えば、タッチの楕円形場所から検出されると共にコンピュータ計算される）を受け取り、そして局所Ｘ／Ｙ座標（ホロノミック移動性を利用して）をなして速度指令を駆動システム２００に出す。障害物検出及び障害物回避挙動を胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａが有効になっている間、ターンオフするのが良い。検出されたタッチ場所、力及び方向が変化した場合、胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、速度指令を変更して検出された接触力方向と対応関係をなす。胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、センサシステム４００がしきい期間にわたって（例えば、２秒間）ロボット１００との接触をもはや検出しない場合に停止ルーチンを実行するのが良い。停止ルーチンにより、駆動システム２００は、センサシステム４００がロボット１００との（例えば、胴部１４０との）接触をもはや検出しない場合に約０．５秒後、駆動を停止することができる。胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、ロボット１００を停止させる際に遅延をもたらすことができ、それによりトリガ期間の間、待機する必要なく、タッチ点の移動を可能にする。
【０１１５】
胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、駆動システム２００からの駆動支援を受け取っている間、ユーザがロボット１００を押すことができるようにする支援駆動指令（例えば、それ自体ロボット１００を動かすことができないがユーザによるロボット１００の運動を支援する部分速度指令）を駆動システム２００に出すことができる。
【０１１６】
胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、タッチセンサシステム４８０（例えば、ボタン、容量センサ、接触センサ等）からセンサ信号を受け取ることができ、かかるタッチセンサシステムの一部分は、胴部１４０及びロボット１００上のどこかほかの場所、例えば頭部１６０）に設けられるのが良い。胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、タッチセンサシステム４８０の少なくとも一部分を典型的なユーザにとって接近可能な高さのところに配置するよう胴部１４０を地面Ｇから３〜５フィートの高さＨTのところに位置決めするのが良い。
【０１１７】
幾つかの具体化例では、胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、ロボット１００を配置するユーザのタッチ及び特定の姿勢を認識する。例えば、ユーザ１６００が胴部１４０を押し下げたとき、センサシステム４００は、胴部１４０に加わる下向きの力を検出し、対応の信号をコントローラ５００に送る。胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、胴部１４０に加わる下向きの力の指標を受け取り、それにより、制御システム５１０は、指令を出して脚部１３０の長さＨLを減少させ、それにより胴部１４０の高さＨTを減少させる。同様に、ユーザ１６００が胴部１４０を押し上げたり引き上げたりすると、胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、センサシステム４００から胴部１４０に加わる上向きの力の指標を受け取り、それにより、制御システム５１０は、指令を出して脚部１３０の高さＨLを増大させ、それにより胴部１４０の高さＨTを増大させる。
【０１１８】
ユーザ１６００が頭部１６０を押したり引いたりすると共に／或いは回転させると、胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａは、センサシステム４００から（例えば、頸部１５０に設けられているひずみ計／運動／接触センサ１６５から）ユーザ行為の指標を受け取ることができ、そして、制御システム５１０が指令を出して頭部１６０をそれに応じて動かし、しかる後、その姿勢を保持するようにすることによって応動することができる。
【０１１９】
幾つかの具体化例では、ロボット１００は、ロボット１００のユーザによる操作に対して受動的な抵抗及び／又は積極的な支援を提供する。例えば、脚部１３０及び頸部１５０を作動させるモータ１３８ｂ，１５２，１５４は、ユーザに操作のフィードバックを提供するようロボット１００のユーザによる操作に対して受動的な抵抗及び／又は積極的な支援を提供すると共に比較的重いコンポーネントを動かし、例えば胴部１４０を持ち上げる支援を提供する。これにより、ユーザは、対応のコンポーネントの重量全体に耐える必要なく種々のロボットコンポーネントを動かすことができる。
【０１２０】
挙動システム５１０ｂは、ロボット１００の注意をユーザに向けるよう構成されたタップ注意挙動６００ｂ（例えば、プロセッサ上で実行可能な挙動ルーチン）を有するのが良い。タップ注意挙動６００ｂは、センサシステム４００により胴部１４０（又はロボット１００の他の何らかの部分）がしきい期間（例えば、０．２５秒間）よりも短い期間にわたって接触（例えば、人との接触）を受け取ったことが検出されると、有効になるのが良い。さらに、タップ注意挙動６００ｂは、胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａが不作動状態にあるときにのみ有効になるのが良い。例えば、０．２秒間胴部１４０へのタッチが検出されても、胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａはトリガされないが、タップ注意挙動６００ｂはトリガされることになる。タップ注意挙動６００ｂは、胴部１４０に対する接触場所を用いることができ、それにより、頭部１６０は、ユーザを見るよう傾動すると共に／或いはパンする（頸部１５０の作動により）ことができる。頭部１６０がタッチ場所の方向に見ている位置に頭部１６０が達したときに挙動６００ｂの停止基準に達することができる。  幾つかの具体化例では、挙動システム５１０ｂは、駆動システム２００を駆動から停止させる（例えば、ロボット１００を停止状態にする）よう構成されたタップ停止挙動６００ｃ（例えば、プロセッサ上で実行可能な挙動ルーチン）を有する。タップ停止挙動６００ｃは、センサシステム４００により胴部１４０が接触（例えば、人との接触）を受け取り、そしてゼロ速度駆動指令を駆動システム２００に出して先の駆動指令をキャンセルしたことが検出された場合に有効になるのが良い。ロボットが進み、ユーザがロボットを停止させたいと思った場合、ユーザは、胴部１４０（又はロボット１００の他の何らかの部分）又はタッチセンサをタップするのが良い。幾つかの実施例では、タップ停止挙動６００ｃを優先度の高い挙動、例えば、胴部タッチ遠隔操作挙動６００ａ及びタップ注意挙動６００ｂが有効でない場合にのみ作動させるのが良い。タップ停止挙動６００ｃは、センサシステム４００が胴部１４０（又は、ロボット１００上のどこかほかの場所）へのタッチをもはや検出しない場合に終了することができる。
【０１２１】
図１〜図６Ａを参照すると、幾つかの具体化例では、ロボットは、駆動システム２００又はその部分を稼働解除（例えば、モータドライバ出力をシャットオフする）機能を提供し、したがって、ロボット１００を場所から場所へ自由に押すことができるようになる。
モータエンコーダ２１２は、動作状態のままであるのが良く、したがって、ロボット１００の存在場所が突き止められたままである（例えば、その場所を定めることができる）。
ロボット１００が静止状態にあるとき、対応のモータ２２０ａ〜２２０ｃが稼働状態にあることに起因して駆動輪２１０ａ〜２１０ｃをロックすることができ、かくして人がロボット１００を動かすのが困難になる。ロボットをシャットオフすることにより、車輪モータ２２０ａ〜２２０ｃに加わるトルクを解除することができるが、電力が供給されないロボット１００は、全ての存在場所突き止め及び通信を失うことになる。ロボット１００は、保持ボタン１７５（非常時停止ボタンとも呼ばれる）を有するのが良い。保持ボタン１７５は、胴部１４０に設けられた状態で示されているが、保持ボタンは、ロボット本体１１０の他の部分にも取り付けることができる。保持ボタン１７５は、幾つかの実施例では、胴部１４０に設けられる。というのは、胴部１４０は、平均的なユーザにとって接近可能な高さのところに（例えば、地面Ｇから約３〜５フィートの高さＨTのところに）維持できるからである。
【０１２２】
図１７Ａは、保持ボタン１７５の使用法を記載した例示の流れ図である。図１７Ｂは、補助ボタンシステム１７００のところの例示の略図である。幾つかの具体化例では、保持ボタン１７５は、駆動輪モータ２２０ａ〜２２０ｃへの配電を止め、かくして、電力を存在場所突き止めシステム１７１０（例えば、コントローラ５００（制御システム５１０）及びセンサシステム４００）への電力を止めることなく、駆動輪２１０ａ〜２１０ｃのロック解除／係合解除が行われる。例えば、保持ボタン１７５を作動させると、存在場所突き止めシステム１７１０を除き、ロボット１００全体への電力を切ることができる。保持ボタン１７５を押しながらロボット１００を動かしているとき、駆動輪モータ２２０ａ〜２２０ｃは、車輪運動に抵抗せず、存在場所突き止めシステム１７１０は、ロボットの位置を追跡し続ける。幾つかの実施例では、存在場所突き止めシステム１７１０は、３‐Ｄイメージセンサ４５０、レーザ距離検出のためのレーザスキャナ４４０、ソナー距離検出のためのソナー近接センサ４１０及び駆動輪モータ２２０ａ〜２２０ｃ及びエンコーダ２１２からのフィードバックを有する。
【０１２３】
駆動輪モータ２２０ａ〜２２０ｃから高電圧電力を除くことにより、駆動輪２１０ａ〜２１０ｃに加わる駆動トルクをなくすことができる。幾つかの場合、機械的ハードウェア、例えばクラッチ又は他の車輪係合方法を用いることが必要な場合がある。保持ボタン１７５と関連した回路は、ロボット１００がユーザにより手動で動かされたときに外部から加わるトルクに起因して電流がモータ２２０ａ〜２２０ｃに流れるのを阻止する必要がある場合がある。対応のモータ接続を切る装置、例えばリレー（中継器）を用いると、電流は、ロボット１００がユーザにより手動で動かされたときに外部から加わるトルクに起因してモータ２２０ａ〜２２０ｃに流れるのを阻止することができる。変形例として、モータＤＣバス上昇を可能にする装置は、モータ電流が流れるのを阻止するであろう。エネルギーがロボット１００を動かしているユーザからのみ利用できる仕方でこれが行われる場合、駆動輪モータ２２０ａ〜２２０ｃは、依然として、保持ボタン１７５の目的である場合があるロボット指令下において動くのが阻止される。
【０１２４】
幾つかの具体化例では、保持ボタン１７５の作動により、駆動システム２００への電力が止められず、というよりも、駆動システム２００は、ロボット１００を推進せず、ロボット１００のユーザ運動を支援するだけの仕方で駆動モータ２２０ａ〜２２０ｃを付勢する支援モードになる。
【０１２５】
駆動システム２００は、５０Ｎ未満の横方向抵抗がロボット１００を床レベルで動かすのに必要であるよう構成されているのが良い。さらに、基部１２０は、任意の方向に２フィート未満の車輪ベースを有するよう寸法決めされるのが良く、ロボット１００を路面よりも４フィート（１２２ｃｍ）の高さで１００Ｎで押しても、ロボット１００をつれて行くことができない。
【０１２６】
図１８を参照すると、幾つかの具体化例では、ロボット１００は、エンドエフェクタ１８２を備えたマニピュレータ１８０（例えば、関節連結式又は非関節連結式）を有する。
マニピュレータ１８０が固定状態のベース（即ち、動かないベース）に取り付けられている場合、マニピュレータ１８０は、関節を備えていなければならず、関節のうちの任意の１つは、多数の自由度でエンドエフェクタ１８２の運動を可能にするよう少なくとも１つもしそうでなくても２つ以上の自由度を有する。しかしながら、多数のモータを備えた多数の関節は、マニピュレータ１８０のコスト及び複雑さを増大させる。
【０１２７】
マニピュレータ１８０を移動性プラットホームに取り付けることにより、この問題を緩和することができる。というのは、幾つかの自由度は、プラットホーム自体の移動性によって得られるからである。しかしながら、移動性に関するパラダイムが軌道付きの又は平行な車輪方式に基づいている場合、マニピュレータは、移動性プラットホームの向きを維持しながらエンドエフェクタ１８２を任意の方向に動かすことができるようにするためには或る程度の関節連結方式を依然として必要とするであろう。例えば、マニピュレータ１８０が軌道付き車両上で前方に真っ直ぐ向いていて軌道付き車両の向きを維持しながらエンドエフェクタ１８２を側方に直接動かすことが望ましい場合、軌道付き車両を動かすことなく、マニピュレータ１８０に何らかの関節連結方式が必要である。というのは、軌道付き車両は、側方に直接（即ち、軌道の駆動方向に垂直に）動くことができないからである。
【０１２８】
胴部１４０の可変高さと関連した（脚部１３０の作動による）ホロノミック駆動システム２００により、胴部１４０に取り付けられた非関節連結式マニピュレータ１８０の無限の運動の自由度の実現が可能であり、したがって、任意所与のロボットの向きを維持しながらエンドエフェクタを実際の空間内で任意のベクトルに沿って動かすことができる。さらに、マニピュレータ１８０を頸部１５０と共に動かすことができる頭部１６０に取り付けることにより、マニピュレータ１８０の追加の運動及び到達範囲が得られる。基部１２０のホロノミック移動性により、ｘ、ｙ及びθz自由度が提供される。脚部１３０の垂直作動により、胴部１４０は、“ｚ”自由度に関しＺ方向に動く。したがって、ロボット１００は、マニピュレータ１８０それ自体の関節運動なしで、エンドエフェクタ１８２のｘ
、ｙ及びθ運動を提供することができる。
【０１２９】
マニピュレータ１８０のコスト及び複雑さの減少に加えて、この方式は、エンドエフェクタ１８２を種々の方向に制御するのに必要なコンピュータ処理を大幅に単純化する。運動を分析すること又は多数の関節を多数の自由度で制御することによってエンドエフェクタ１８２を特定の方向に動かすことができるようにするには、複雑な論理及び制御アルゴリズムが必要である。しかしながら、マニピュレータを開示したロボット１００の胴部１４０に取り付けることにより、自由度のうちの２つ以上に影響を及ぼす関節の制御を利用するよりもむしろ各自由度（ｘ，ｙ，ｚ，θz）の独立制御が可能になり、分析される運動アルゴリズムの背後にある数学的手法が比較的容易になる。さらに、これにより、コンピュータプロセッサオーバーヘッドの要件が比較的少なくなり、コストが減少すると共に信頼性が向上する。
【０１３０】
伝統的に、ロボットのためのドア又は出入口を開くと共に／或いは通る方法は、「チョック（chock）」を用いてドアを開いたままにし又は多数の自由度又は広いレンジの運動マニピュレータを用いてロボットが出入口を通って操作している間（例えば、非ホロノミック運動（ｙ及びθzだけ）を用いてドアを連続的に開いたままにする（これには、個別の波形運動が必要である）ステップを含む。ホロノミック駆動システム２００により、ロボット１００は、ドアを開いて（フリーハング（free hung）又は自動閉鎖）そしてそれに対応した出入口を通ることができる。
【０１３１】
図１９Ａ〜図１９Ｃを参照すると、幾つかの具体化例では、挙動システム４１０ａは、制御システム５１０が指令を出してドア１９０２を開き、対応の出入口１９００をうまく通るようにするマニピュレータ挙動６００ｄ（例えば、コンピューティングプロセッサ上で実行可能なルーチン）を含む。ドア１９０２を開ける方法は、ロボット１００を操作して（例えば、回転させると共に／或いは並進させて）マニピュレータ１８０のエンドエフェクタ１８２を方向付けると共に位置決めし、その結果、エンドエフェクタ１８２がドア１９０２のドアノブ１９０４を操作することができるようにするステップを有する。エンドエフェクタ１８２は、開閉して物体を掴み、そして回転させる（例えば、マニピュレータ１８０の軸線回りに、例えば、ひねる）ようにするよう構成されているのが良い。この方法は、ドアノブ１９０４をエンドエフェクタ１８２で掴んでドアノブ１９０４をひねり（又は、胴部１４０を昇降させてレバー１９０４をひねると共に作動させて）ドアノブ１９０４を解除するステップを有する。この方法は、ロボット１００を操作してドア１９０２を引き又は押して開き、次にロボットをホロノミック的に対応の出入口１９００を通って操作するステップを更に有する。ロボット１００は、ドアの反対側のドアノブ１９０４を掴み、次に、ドア１９０２を引き又は押して閉じることができる。
【０１３２】
比較的重いドア１９０２を比較的小形の軽量ロボット１００で開閉するため、ドアノブ１９０４を解除した後（例えば、ドアノブを回し又はレバーをひねることによって）、ロボット１００をドアノブ１９０４のできるだけ近くで操作し、他方、マニピュレータ１８０の伸長長さを減少させてドアノブ１９０４と基部１２０との間の距離を最小限に抑える。この方法は、ドアノブ１９０４を押し上げて（例えば、脚部１３０を伸長させることによって、例えば胴部１４０を持ち上げることによって）駆動輪２１０ａ〜２１０ｃに加わる法線力を増大させ、それによりトラクションを増大させるステップを更に有する。
【０１３３】
自動閉鎖式ドア１９０２をうまく通り過ぎるため（いずれかの方向から）、ドア１９０２をいったん開けると、ロボット１００は、既にドア１９０２の近くに位置し、そして基部１２０を回転させると共に／或いは移動させてチョックのように働く。幾つかの実施例では、マニピュレータ１８０は、エンドエフェクタ１８２とドアノブ１９０４の接触状態を維持するよう受動又は能動的パン自由度（ＤＯＦ）を有する。出入口１９００をいったん通過すると、この方法は、エンドエフェクタ１８２を解除し、マニピュレータ１８０を引っ込めて（例えば、基部１２０のｘ，ｙ，θzＤＯＦを用いることによって）、ドア１９０２とロボット基部１２０の連続接触状態を維持しながら出入口１９００をスムーズに通過するステップを有する。ドア１９０２に対する摺動接触運動が不要であり、かくして、ロボット１００又はドア１９０２の引っ掻きが回避されると共にこれら相互の摩擦が回避され、それにより、ロボットの作業性が向上する。ロボット１００は、幾つかの具体化例では、基部１２０により定められる垂直容積部内に全ての関連したコンポーネントを基部１２０上に維持するので、ドア１９０２と基部１２０との接触しか存在しない。ドア１９０２との接触は、地面に近いので、ロボット１００のトラクション及び安定性を最大にすることができる。
【０１３４】
図１９Ｄに示されている実施例では、ロボット１００は、頭部１６０に取り付けられた伸長可能なマニピュレータ１８０を有する。ロボット１００は、操作しながら（例えば、ホロノミック的に）、ドアノブ１９０４を掴んだり解除したりし、対応のドア１９０２を押して開き、次に出入口１９００を出てドアを開けそらし、ドア１９０２を開いたままにした状態で人が出入口を通過することができるようにする。
【０１３５】
図２０を参照すると、幾つかの具体化例では、ロボット１００は、基部１２０、基部１２０から上方に延びる少なくとも１本の脚部１３０及び少なくとも１本の脚部１３０によって支持された胴部１４０を備えたロボット本体１１０を有する。基部１２０は、駆動システム２００の少なくとも幾つかの部分を支持するのが良い。ロボット本体１１０は、胴部１４０によって支持された頸部１５０を更に有する。頸部１５０は、頭部１６０を支持したアーム１９０（これは、関節連結されているのが良い）を支持している。頭部１６０は、インターフェースモジュール３００の少なくとも一部分を支持するのが良い。アーム１９０により、ロボット１００は、頭部１６０を頸部１５０よりも上方でこれから離れた高い位置に動かすことができる。図示の実施例では、ロボット１００は、頭部１６０をコンベヤベルト上に動かしてロボット１００が頭部１６０に取り付けられているカメラ３２０又は３‐Ｄイメージセンサ４５０を用いてコンベヤベルト上の物品を見ることができるようにする。遠隔のユーザ、ロボット１００及びロボット１００に隣接して位置する現地のユーザとのテレビ会議セッションの間、遠隔のユーザ及び／又は現地のユーザは、ロボット１００を差し向けてロボット１００が関心のある物体を検出すると共に／或いは視認することができるようにする姿勢を取らせることができる。さらに、制御システム５１０は、ロボット１００の安定性を維持するよう頸部１５０から遠ざかる頭部１６０の運動を制限するのが良い。幾つかの実施例では、制御システム５１０は、全体的重心ＣＧRを基部１２０の周囲を越えて動かさないように頭部１６０を基部１２０の周囲内に維持する。
【０１３６】
本明細書において説明したシステム及び技術の種々の具体化例をディジタル電子回路、集積回路、特別設計ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、コンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア及び／又はこれらの組み合わせで実現できる。これら種々の具体化例は、プログラム可能なシステム上で実行可能であると共に／或いは解釈可能な１つ又は２つ以上のコンピュータプログラムの状態での具体化例を含むことができ、かかるプログラム可能なシステムは、記憶システム、少なくとも１つの入力装置及び少なくとも１つの出力装置からデータ及び命令を受け取り、データ及び命令を記憶システム、少なくとも１つの入力装置及び少なくとも１つの出力装置に送るよう結合された特定目的又は一般目的であるのが良い少なくとも１つのプログラム可能プロセッサを含む。
【０１３７】
これらコンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション又はコードとも呼ばれる）は、プログラム可能プロセッサのための機械命令を含み、ハイレベル手順及び／又はオブジェクト指向プログラミング言語及び／又はアセンブリ／機械言語で実施できる。本明細書で用いられる「機械可読媒体」及び「コンピュータ可読媒体」という用語は、機械命令及び／又はデータを、機械命令を機械可読信号として受け取る機械可読媒体を含むプログラム可能プロセッサに提供するために用いられる任意のコンピュータプログラム製品、装置及び／又はデバイス（例えば、磁気ディスク、光ディスク、メモリ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ））を意味する。「機械可読信号」という用語は、機械命令及び／又はデータをプログラム可能プロセッサに提供するために用いられる任意の信号を意味している。
【０１３８】
本明細書において説明した本発明の内容及び機能的操作の具体化は、ディジタル電子回路又はコンピュータソフトウェア、ファームウェア又は本明細書において開示した構造及びこれら構造の均等例又はこれらのうちの１つ又は２つ以上の組み合わせを含むハードウェアで具体化できる。本明細書において説明した本発明の内容の実施形態は、１つ又は２つ以上のコンピュータプログラム製品、即ち、データ処理装置により実行可能に又はデータ処理装置の動作を制御するためのコンピュータ可読媒体上にコード化されたコンピュータプログラム命令の１つ又は２つ以上のモジュールとして具体化できる。コンピュータ可読媒体は、機械可読記憶装置、機械可読記憶基板、メモリ装置、機械可読伝搬信号を送る物体の構成物又はこれらのうちの１つ又は２つ以上の組み合わせであって良い。「データ処理装置」という用語は、データを処理するための全ての装置、デバイス及び機械を含み、これらとしては、一例を挙げると、プログラム可能プロセッサ、コンピュータ又は多数のプロセッサ若しくはコンピュータが挙げられる。装置は、ハードウェアに加えて、問題のコンピュータプログラムのための実行環境を生じさせるコード、例えば、プロセッサファームウェア、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム又はこれらのうちの１つ若しくは２つ以上の組み合わせを構成するコードを含むのが良い。伝搬信号は、適当なレシーバ装置への送信のために情報をコード化するよう生成される人工的に生じた信号、例えば、機械生成電気信号、光信号又は電磁信号である。
【０１３９】
コンピュータプログラム（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト又はコードとも呼ばれる）は、コンパイルされ又は解釈された言語を含むプログラミング言語の任意の形態で書き込み可能であり、これをスタンドアロンプログラム又はモジュール、コンポーネント、サブルーチン若しくはコンピュータ処理環境で用いられるのに適した他のユニットとして含まれる任意の形態で利用可能である。コンピュータプログラムは、必ずしも、ファイルシステム中のファイルに対応しているわけではない。
プログラムは、問題のプログラムに専用のシングルファイル又は多数のコーディネートされたファイル（例えば、１つ又は２つ以上のモジュール、サブプログラム又はコードの部分を記憶したファイル）中に他のプログラム又はデータ（例えば、メーキャップ言語文章に記憶された１つ又は２つ以上のスクリプト）を保持したファイルの一部分に記憶可能である。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ又は１つのサイトに配置され又は多数の場所に分散して配置されると共に通信ネットワークによって互いに接続された多数のコンピュータ上で実行されるよう利用可能である。
【０１４０】
本明細書において説明したプロセス及び論理の流れは、入力データについて働き、出力を生じさせることによって機能を実行するよう１つ又は２つ以上のコンピュータプログラムを実行する１つ又は２つ以上のプログラム可能プロセッサによって実施できる。プロセス及び論理流れは又、専用目的論理回路、例えばＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）又はＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によっても実行可能であり、そして装置は、これらとしても具体化できる。
【０１４１】
コンピュータプログラムの実行に適したプロセッサとしては、一例を挙げると、汎用目的マイクロプロセッサと専用目的プロセッサの両方及び任意種類のディジタルコンピュータの任意の１つ又は２つ以上のプロセッサが挙げられる。一般に、プロセッサは、読み取り専用記憶装置又は読み取り書き込み記憶装置から命令及びデータを受け取る。コンピュータの必須の要素は、命令を実行するプロセッサ及び命令及びデータを記憶する１つ又は２つ以上の記憶装置である。一般に、コンピュータは、データを記憶する１つ又は２つ以上の大量記憶装置、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク又は光ディスクを含み又はこれらからデータを受け取り、若しくはデータをこれらに伝送し又はこれら両方を行うよう作動的に結合される。しかしながら、コンピュータは、かかる装置を有する必要はない。
さらに、コンピュータは、別の装置、例えば、少し挙げてみただけでも、携帯電話、携帯型端末（ＰＤＡ）、移動式オーディオプレーヤ、全地球測位システム（ＧＰＳ）レシーバに埋め込み可能である。コンピュータプログラム命令及びデータを記憶するのに適したコンピュータ可読媒体としては、あらゆる形式の不揮発性メモリ、メディア及び記憶装置が挙げられ、かかる形態としては、一例を挙げると、半導体記憶装置、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びフラッシュメモリ装置、磁気ディスク、例えば内部ハードディスク又はリムーバブルディスク、光磁気ディスク、ＣＤＲＯＭ及びＤＶＤ‐ＲＯＭディスクが挙げられる。プロセッサ及びメモリは、専用目的論理回路によって捕捉されるのが良く又はこれらの中に組み込まれるのが良い。
【０１４２】
本明細書において説明した本発明の内容の具体化例は、例えばデータサーバとしてバックエンドコンポーネントを含み若しくはミドルウェアコンポーネント、例えばアプリケーションサーバを含み、或いはフロントエンドコンピュータ、例えばユーザが本明細書において説明した本発明の内容の具体化例と対話することができるようにするグラフィカルユーザインターフェース又はウェブブラウザを有するクライアントコンピュータを含み又は１つ又は２つ以上のかかるバックエンド、ミドルウェア又はフロントエンドコンポーネントの任意の組み合わせを含むコンピューティングシステムで具体化できる。かかるシステムのコンポーネントは、ディジタルデータ通信の任意の形態又は媒体、例えば通信ネットワークにより互いに接続可能である。通信ネットワークの例としては、ローカルエリアネットワーク（「ＬＡＮ」）及びワイドエリアネットワーク（「ＷＡＮ」）、例えばインターネットが挙げられる。
【０１４３】
コンピューティングシステムは、クライアント及びサーバを含むのが良い。クライアント及びサーバは、一般に、互いに離れており、典型的には、通信ネットワークを介して対話する。クライアントとサーバの関係は、それぞれのコンピュータ上でランすると共に互いに対するクライアント‐サーバ関係を有するコンピュータプログラムによって生じる。
本明細書は、多くの細部を有するが、これら細部は、本発明の範囲又はクレーム請求可能な本発明の制限として介されてはならず、それどころか、本発明の特定の具体化例に特有の特徴の説明として介されるべきである。別々の具体化例に関連して本明細書において説明した或る特定の特徴は又、単一の具体化例において組み合わせ状態で具体化できる。
これとは逆に、単一の具体化例の関連で説明した種々の特徴も又、多数の具体化例において別々に又は任意適当なサブコンビネーションの状態で具体化できる。さらに、特徴を或る特定の組み合わせで用いられるものとして上述し、場合によっては当初その状態でクレーム請求されている場合があるが、クレーム請求されたコンビネーションからの１つ又は２つ以上の特徴は、場合によっては、その組み合わせから削除でき、クレーム請求されるコンビネーションは、サブコンビネーション又はさびコンビネーションの変形例に変更可能である。
【０１４４】
同様に、操作又はステップが図面に特定の順序で記載されているが、これは、かかる操作又はステップが図示の特定の順序又は逐次順序で実施されること又は全ての図示した操作又はステップが所望の目的を達成するために実施されるべきであることを必要条件として理解されるべきではない。或る特定の状況では、多重タスキング及び並行処理が有利な場合がある。さらに、上述の実施形態における種々のシステムコンポーネントの分離は、あらゆる実施形態においてかかる分離を必要とするものであると理解されるべきではなく、上述のプログラムコンポーネント及びシステムは、一般に、単一ソフトウェア製品に互いに一体化でき又は多数のソフトウェア製品にパッケージ化できることは理解されるべきである。
【０１４５】
多くの具体化例を説明した。それにもかかわらず、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の改造例を相当できることは理解されよう。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で他の具体化例が存在する。例えば、特許請求の範囲に記載された行為は、別の順序で実施でき、この場合であっても、所望の結果を達成することができる。
【図１】
2014176966.tif 000003
【図２】
2014176966.tif 000004
【図３】
2014176966.tif 000005
【図４Ａ】
2014176966.tif 000006
【図４Ｂ】
2014176966.tif 000007
【図４Ｃ】
2014176966.tif 000008
【図５Ａ】
2014176966.tif 000009
【図５Ｂ】
2014176966.tif 000010
【図５Ｃ】
2014176966.tif 000011
【図５Ｄ】
2014176966.tif 000012
【図６Ａ】
2014176966.tif 000013
【図６Ｂ】
2014176966.tif 000014
【図６Ｃ】
2014176966.tif 000015
【図７】
2014176966.tif 000016
【図８Ａ】
2014176966.tif 000017
【図８Ｂ】
2014176966.tif 000018
【図８Ｃ】
2014176966.tif 000019
【図８Ｄ】
2014176966.tif 000020
【図８Ｅ】
2014176966.tif 000021
【図８Ｆ】
2014176966.tif 000022
【図８Ｇ】
2014176966.tif 000023
【図９】
2014176966.tif 000024
【図１０Ａ】
2014176966.tif 000025
【図１０Ｂ】
2014176966.tif 000026
【図１０Ｃ】
2014176966.tif 000027
【図１０Ｄ】
2014176966.tif 000028
【図１０Ｅ】
2014176966.tif 000029
【図１１】
2014176966.tif 000030
【図１２Ａ】
2014176966.tif 000031
【図１２Ｂ】
2014176966.tif 000032
【図１３】
2014176966.tif 000033
【図１４】
2014176966.tif 000034
【図１５】
2014176966.tif 000035
【図１６】
2014176966.tif 000036
【図１７Ａ】
2014176966.tif 000037
【図１７Ｂ】
2014176966.tif 000038
【図１８】
2014176966.tif 000039
【図１９Ａ】
2014176966.tif 000040
【図１９Ｂ】
2014176966.tif 000041
【図１９Ｃ】
2014176966.tif 000042
【図１９Ｄ】
2014176966.tif 000043
【図２０】
2014176966.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月27日(2014.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）であって、
垂直中心軸線（Ｚ）及び前方駆動方向（Ｆ）を定める基部（１２０）と、
前記基部（１２０）によって支持されたホロノミック駆動システム（２００）と、
前記ホロノミック駆動システム（２００）と通信状態にあるコントローラ（５００）と、
前記基部（１２０）の上方に支持された胴部（１４０）と、
前記コントローラ（５００）と通信状態にあり、人の接触に応動するタッチセンサシステム（４８０）と、
を有し、
前記コントローラ（５００）は、前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取ったタッチ信号に基づいて駆動指令を前記ホロノミック駆動システム（２００）に出し、
前記駆動指令は、受け取ったタッチとは逆の方向における前記ロボット（１００）の少なくとも一部分の運動抵抗を増大させる指令、及び／又は、前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取ったタッチ信号に応答して駆動を停止させる指令を含む、移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項２】
前記タッチセンサシステム（４８０）は、少なくとも一部が前記胴部（１４０）に設けられている、請求項１記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項３】
前記基部（１２０）に取り付けられると共に前記胴部（１４０）を支持した作動可能な伸縮式脚部（１３０）を更に有し、前記コントローラ（５００）は、前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取った前記タッチ信号に応答して前記脚部の高さ（ＨL）を変更して前記胴部（１４０）の高さ（ＨT）を変更し、前記コントローラ（５００）は、前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取った前記タッチ信号に応答して前記脚部（１３０）に命令して前記脚部が前記胴部（１４０）のユーザ高さ変更に対するアクティブな支援を提供するようにする、請求項１又は２記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項４】
前記駆動指令は、前記ロボット（１００）を前記ロボット（１００）と接触状態にあるユーザからの支援により推進する電力減少支援駆動指令を含む、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項５】
前記胴部（１４０）に取り付けられた頸部（１５０）及び前記頸部（１５０）によって支持された頭部（１６０）を更に有し、前記頸部（１５０）は、前記頭部（１６０）を前記胴部（１４０）に対してパンしたり傾動させたりしたりするよう構成され、前記コントローラ（５００）は、頭部タッチを指示する前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取った前記タッチ信号に応答して前記頭部（１６０）のユーザ関節運動を可能にすると共に頭部タッチの完了後、前記頭部（１６０）の姿勢を維持する、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項６】
前記コントローラ（５００）は、前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取った前記タッチ信号に応答して前記ロボット（１００）に対する接触場所に向くよう前記頭部（１６０）を関節運動させる、請求項５記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項７】
前記頸部（１５０）及び前記頭部（１６０）のうちの少なくとも一方に設けられていて、前記頭部（１６０）のユーザ操作を検出する操作センサ（１５８ａ，１５８ｂ，１６５）を更に有する、請求項５記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項８】
前記タッチセンサシステム（４８０）は、容量センサ（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌ，１６５）、接触センサ（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｒ，１４７ｌ，１６５）、カメラ（３２０）、三次元イメージセンサ（４５０）及びスイッチ（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌ，１６５）のうちの少なくとも１つを有し、タッチセンサシステムは、前記胴部（１４０）の頂面、底面、右側面、左側面、前面及び後面（１４４，１４６，１４７，１４８，１４９）に取り付けられた接触センサ（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌ）を有する、請求項１〜７のうちいずれか一に移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項９】
前記タッチセンサシステム（４８０）は、前記ロボット（１００）の支持面から３フィート（９１．５ｃｍ）〜５フィート（１５２．５ｃｍ）のところに位置する少なくとも１つの作動可能なタッチ応答式入力（１４７ｔ，１４７ｂ，１４７ｆ，１４７ｒ，１４７ｌ，１６５）を有する、請求項１〜８のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１０】
前記ロボット（１００）の一部分は前記胴部（１４０）を構成する、請求項１〜９のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１１】
前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取ったタッチ信号は、
しきい期間を超えるタッチ持続時間の間、前記駆動システム（２００）に、前記ロボット（１００）への接触場所に基づく方向に前記ロボットを駆動させるようにし、
前記しきい期間よりも短いタッチ持続時間の間、前記ロボット（１００）のインターフェース（３１０，３２０，３２０ａ，３２０ｂ，４５０，４５０ａ，４５０ｂ）を関節運動させて、少なくとも実質的に前記ロボット（１００）への前記接触場所に向くようにし、
前記しきい期間よりも短いタッチ持続時間の間、前記駆動システム（２００）に、ゼロ速度駆動指令を実行させるようにする、請求項１〜１０のうちいずれか一に記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１２】
前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取ったタッチ信号は、前記しきい期間を超えるタッチ持続時間の間、前記駆動システム（２００）に、前記受け取ったタッチの前記ロボット（１００）の反対側に向く方向に前記ロボットを駆動させるようにする、請求項１１記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１３】
前記しきい期間は０．２５秒からなる、請求項１２記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。
【請求項１４】
前記胴部（１４０）の上に支持される頭部（１６０）を更に有し、
前記タッチセンサシステム（４８０）から受け取ったタッチ信号は、前記しきい期間よりも短いタッチ持続時間の間、前記頭部（１６０）を前記胴部（１４０）に対してパンすること及び傾動させることのうちの少なくとも一方を行って、前記頭部（１６０）を前記ロボット（１１０）に対する前記接触場所の方へ少なくとも実質的に向かせる、請求項１記載の移動式ヒューマンインターフェースロボット（１００）。