(57)【要約】  ロボット１００は、ボディ１０４と、移動時の接地面を有する車輪（１０２，１０３）と、ボディ１０４に設けた収納スペースＳから外部へ車輪を進退駆動する車輪駆動機構３７０と、を備える。車輪駆動機構３７０は、収納条件が成立すると、車輪を非接地状態にて収納スペースＳへ退避させる。ボディ１０４は、車輪が非接地状態にて収納スペースＳに収納されたときに接地する接地底面を有する。
2018012219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボディと、
移動時の接地面を有する移動機構と、
収納条件が成立すると、前記ボディに設けた収納スペースへ前記移動機構を退避させる駆動機構と、
を備えることを特徴とする自律行動型ロボット。
【請求項２】
前記移動機構が車輪であることを特徴とする請求項１に記載の自律行動型ロボット。
【請求項３】
前記駆動機構は、前記移動機構が前記収納スペースに収納された状態で所定の駆動条件が成立すると、前記移動機構を前記収納スペースにて駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の自律行動型ロボット。
【請求項４】
抱き上げられたことを判定する抱き上げ判定部を備え、
前記駆動機構は、抱き上げられたと判定されて前記駆動条件が成立したときに、前記移動機構を駆動することを特徴とする請求項３に記載の自律行動型ロボット。
【請求項５】
前記ボディは、前記移動機構が非接地状態にて前記収納スペースに収納されたときに接地する接地底面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自律行動型ロボット。
【請求項６】
ユーザが近くにいることを検出する認識部を備え、
前記収納条件として、ユーザが近くにいることが検出されることが含まれることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自律行動型ロボット。
【請求項７】
当該ロボットの落下を判定する落下判定部を備え、
前記駆動機構は、前記移動機構が前記収納スペースに収納された状態で落下が判定されたときに、前記移動機構を前記収納スペースから外部へ進出させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の自律行動型ロボット。
【請求項８】
当該ロボットの落下を判定する落下判定部と、
当該ロボットの落下中の体勢を検出する体勢検出部と、
を備え、
当該ロボットの特定部位がアプローチポイントとして設定され、
前記駆動機構は、落下が判定されたときに検出される体勢に基づき、前記アプローチポイントが最初に接地するようにその体勢をバランスさせるよう、前記移動機構を駆動することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の自律行動型ロボット。
【請求項９】
ユーザの親密度を判定する判断部を備え、
前記駆動機構は、前記移動機構が前記収納スペースに収納された状態で抱き上げられたと判定された場合、その収納状態での前記移動機構の駆動有無又は駆動態様をユーザの親密度に応じて変化させることを特徴とする請求項４に記載の自律行動型ロボット。
【請求項１０】
前記移動機構が収納された状態で前記収納スペースを開閉するカバーと、
前記収納スペースの開閉を検出するセンサと、
を備え、
前記駆動条件として、前記収納スペースが閉じられていることが含まれることを特徴とする請求項４に記載の自律行動型ロボット。
【請求項１１】
ボディと、
抱き上げられたことを判定する抱き上げ判定部と、
抱き上げられたと判定されて所定の駆動条件が成立すると、前記ボディの体勢を変化させるよう駆動する駆動機構と、
を備えることを特徴とする自律行動型ロボット。
【請求項１２】
抱き上げ状態の継続時間を計測する計時部をさらに備え、
前記継続時間が予め定める基準時間を経過したときに前記駆動条件が成立することを特徴とする請求項１１に記載の自律行動型ロボット。
【請求項１３】
前記ボディの内部温度を検出する温度センサを備え、
前記ボディの内部温度が予め定める判定基準値を超えたとき、または判定基準を超えると判定されるときに前記駆動条件が成立することを特徴とする請求項１１に記載の自律行動型ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部状態または外部環境に応じて自律的に行動選択するロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒューマノイドロボットやペットロボット等、人間との対話や癒しを提供する自律行動型ロボットの開発が進められている（例えば特許文献１参照）。このようなロボットは、制御プログラムにしたがって動作するが、周囲の状況に基づいて自律的に学習することで行動を進化させ、生命体に近い存在となっていくものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２３２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、このようなロボット技術が急速に進歩しつつあるが、ペットのような伴侶としての存在感を実現するには至っていない。ロボットがいかに高性能になろうとも、生物のような生身の温かさを有するものではない。そうした固定観念に基づく構造設計がなされ、制御がなされるからである。【０００５】
本発明は上記課題認識に基づいて完成された発明であり、その主たる目的は、ロボットとの距離感を縮めることが可能な構造および制御技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様における自律行動型ロボットは、ボディと、移動時の接地面を有する移動機構と、収納条件が成立すると、ボディに設けた収納スペースへ移動機構を退避させる駆動機構と、を備える。【０００７】
本発明の別の態様の自律行動型ロボットは、ボディと、抱き上げられたことを判定する抱き上げ判定部と、抱き上げられたと判定されて所定の駆動条件が成立すると、ボディの体勢を変化させるよう駆動する駆動機構と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ロボットとの距離感を縮めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るロボットの外観を表す図である。
【図２】ロボットの構造を概略的に表す断面図である。
【図３】ロボットの構造をフレームを中心に表す側面図である。
【図４】車輪収納動作を模式的に示す図である。
【図５】膨縮動作を模式的に示す図である。
【図６】ロボットシステムの構成図である。
【図７】感情マップの概念図である。
【図８】ロボットのハードウェア構成図である。
【図９】ロボットシステムの機能ブロック図である。
【図１０】ロボットの車輪駆動制御を例示するフローチャートである。
【図１１】第２実施形態に係るロボットの構成および動作を表す模式図である。
【図１２】第３実施形態に係るロボットの構成および動作を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略することがある。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るロボット１００の外観を表す図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。
本実施形態におけるロボット１００は、外部環境および内部状態に基づいて行動や仕草（ジェスチャー）を決定する自律行動型のロボットである。外部環境は、カメラやサーモセンサなど各種のセンサにより認識される。内部状態はロボット１００の感情を表現するさまざまなパラメータとして定量化される。これらについては後述する。
【００１２】
ロボット１００は、屋内行動が前提とされており、たとえば、オーナー家庭の家屋内を行動範囲とする。以下、ロボット１００に関わる人間を「ユーザ」とよび、ロボット１００が所属する家庭の構成員となるユーザのことを「オーナー」とよぶ。
【００１３】
ロボット１００のボディ１０４は、全体的に丸みを帯びた形状を有し、ウレタンやゴム、樹脂、繊維などやわらかく弾力性のある素材により形成された外皮を含む。ロボット１００に服を着せてもよい。丸くてやわらかく、手触りのよいボディ１０４とすることで、ロボット１００はユーザに安心感とともに心地よい触感を提供する。
【００１４】
ロボット１００は、総重量が１５キログラム以下、好ましくは１０キログラム以下、さらに好ましくは、５キログラム以下である。生後１３ヶ月までに、赤ちゃんの過半数は一人歩きを始める。生後１３ヶ月の赤ちゃんの平均体重は、男児が９キログラム強、女児が９キログラム弱である。このため、ロボット１００の総重量が１０キログラム以下であれば、ユーザは一人歩きできない赤ちゃんを抱きかかえるのとほぼ同等の労力でロボット１００を抱きかかえることができる。生後２ヶ月未満の赤ちゃんの平均体重は男女ともに５キログラム未満である。したがって、ロボット１００の総重量が５キログラム以下であれば、ユーザは乳児を抱っこするのと同等の労力でロボット１００を抱っこできる。
【００１５】
適度な重さと丸み、柔らかさ、手触りのよさ、といった諸属性により、ユーザがロボット１００を抱きかかえやすく、かつ、抱きかかえたくなるという効果が実現される。同様の理由から、ロボット１００の身長は１．２メートル以下、好ましくは、０．７メートル以下であることが望ましい。本実施形態におけるロボット１００にとって、抱きかかえることができるというのは重要なコンセプトである。
【００１６】
ロボット１００は、３輪走行するための３つの車輪を備える。図示のように、一対の前輪１０２（左輪１０２ａ，右輪１０２ｂ）と、一つの後輪１０３を含む。前輪１０２が駆動輪であり、後輪１０３が従動輪である。前輪１０２は、操舵機構を有しないが、回転速度や回転方向が個別に制御可能とされている。後輪１０３は、いわゆるオムニホイールからなり、ロボット１００を前後左右への移動させるために回転自在となっている。左輪１０２ａよりも右輪１０２ｂの回転数を大きくすることで、ロボット１００が左折したり、左回りに回転することができる。右輪１０２ｂよりも左輪１０２ａの回転数を大きくすることで、ロボット１００が右折したり、右回りに回転することができる。
【００１７】
前輪１０２および後輪１０３は、後述する駆動機構（回動機構、リンク機構）によりボディ１０４に完全収納することもできる。走行時においても各車輪の大部分はボディ１０４に隠れているが、各車輪がボディ１０４に完全収納されるとロボット１００は移動不可能な状態となる。すなわち、車輪の収納動作に伴ってボディ１０４が降下し、床面に着座する。この着座状態においては、ボディ１０４の底部に形成された平坦状の着座面１０８（接地底面）が床面Ｆに当接する。
【００１８】
ロボット１００は、一対の手１０６を有する。手１０６は、モノを把持する機能はなく、後述する胴部の膨縮変形に伴って上下および左右に若干変位する。なお、変形例においては、２つの手１０６も個別制御可能とし、上げる、振る、振動するなど簡単な動作が可能となるようにしてもよい。
【００１９】
目１１０にはカメラが内蔵される。目１１０は、液晶素子または有機ＥＬ素子による画像表示も可能である。ロボット１００は、目１１０に内蔵されるカメラのほか、集音マイクや超音波センサなどさまざまなセンサを搭載する。また、スピーカーを内蔵し、簡単な音声を発することもできる。ロボット１００の頭部にはツノ１１２が取り付けられる。上述のようにロボット１００は軽量であるため、ユーザはツノ１１２をつかむことでロボット１００を持ち上げることも可能である。
【００２０】
図２は、ロボット１００の構造を概略的に表す断面図である。図３は、ロボット１００の構造をフレームを中心に表す側面図である。図２は図３のＡ−Ａ矢視断面に対応する。
図２に示すように、ロボット１００のボディ１０４は、ベースフレーム３０８、本体フレーム３１０、一対のホイールカバー３１２および外皮３１４を含む。ベースフレーム３０８は、金属からなり、ボディ１０４の軸芯を構成するとともに内部機構を支持する。ベースフレーム３０８は、アッパープレート３３２とロアプレート３３４とを複数のサイドプレート３３６により上下に連結して構成される。複数のサイドプレート３３６間には通気が可能となるよう、十分な間隔が設けられている。ベースフレーム３０８の内方には、バッテリー１１８、制御装置３４２および各種アクチュエータ等が収容されている。
【００２１】
ロアプレート３３４の中央には段付孔３６０が設けられ、排気弁３６２が配設されている。すなわち、段付孔３６０における上部小径部が排気口３６４を形成し、下部大径部にゴムシートからなる弁体３６６が配設されている。小径部と大径部との境界面に弁座３６８が形成されている。弁体３６６の径方向片側が大径部に接着されて固定端となり、径方向反対側が自由端となっている。弁体３６６が弁座３６８に着脱することにより排気弁３６２が開閉される。排気弁３６２は、本体フレーム３１０内の空気を外部に排出するときにのみ開弁する逆止弁である。
【００２２】
本体フレーム３１０は、樹脂材からなり、頭部フレーム３１６および胴部フレーム３１８を含む。頭部フレーム３１６は、中空半球状をなし、ロボット１００の頭部骨格を形成する。胴部フレーム３１８は、段付筒形状をなし、ロボット１００の胴部骨格を形成する。胴部フレーム３１８は、ベースフレーム３０８と一体に固定されている。頭部フレーム３１６は、胴部フレーム３１８の上端部に相対変位可能に組み付けられている。
【００２３】
頭部フレーム３１６には、ヨー軸３２０、ピッチ軸３２２およびロール軸３２４の３軸と、各軸を回転駆動するためのアクチュエータ３２６が設けられている。アクチュエータ３２６は、各軸を個別に駆動するための複数のサーボモータを含む。首振り動作のためにヨー軸３２０が駆動され、頷き動作のためにピッチ軸３２２が駆動され、首を傾げる動作のためにロール軸３２４が駆動される。
【００２４】
頭部フレーム３１６の上部には、ヨー軸３２０を支持するプレート３２５が固定されている。プレート３２５には、上下間の通気を確保するための複数の通気孔３２７が形成されている。頭部フレーム３１６の上端部中央には段付孔３５０が設けられ、吸気弁３５２が配設されている。すなわち、段付孔３５０における上部小径部が吸気口３５４を形成し、下部大径部にゴムシートからなる弁体３５６が配設されている。小径部と大径部との境界面に弁座３５８が形成されている。弁体３５６の径方向片側が大径部に接着されて固定端となり、径方向反対側が自由端となっている。弁体３５６が弁座３５８に着脱することにより吸気弁３５２が開閉される。吸気弁３５２は、本体フレーム３１０内へ外気を導入するときにのみ開弁する逆止弁である。
【００２５】
頭部フレーム３１６およびその内部機構を下方から支持するように、金属製のベースプレート３２８が設けられている。ベースプレート３２８は、クロスリンク機構３２９（パンタグラフ機構）を介してプレート３２５と連結される一方、ジョイント３３０を介してアッパープレート３３２（ベースフレーム３０８）と連結されている。
【００２６】
胴部フレーム３１８は、ベースフレーム３０８、車輪駆動機構３７０および膨縮駆動機構３７２を収容している。図３にも示すように、車輪駆動機構３７０は、前輪駆動機構３７４および後輪駆動機構３７６を含む。胴部フレーム３１８は、ボディ１０４のアウトラインに丸みをもたせるよう、上半部３８０が滑らかな曲面形状とされている。上半部３８０は、首部に対応する上部に向けて徐々に小幅となるように形成されている。胴部フレーム３１８の下半部３８２は、ホイールカバー３１２との間に前輪１０２の収納スペースＳを形成するために小幅とされている。上半部３８０と下半部３８２との境界は段差形状となっている。
【００２７】
下半部３８２を構成する左右の側壁は互いに平行とされ、前輪駆動機構３７４の後述する回動軸３７８を貫通させ、これを支持している。上半部３８０には、側部から前方に向けて開放されるスリット状の開口部３８４が形成されている。開口部３８４を介して外皮３１４の内面に空気を導入することができる。下半部３８２の下端開口部を閉止するようにロアプレート３３４が設けられている。言い換えれば、ベースフレーム３０８は、胴部フレーム３１８の下端部に固定され、支持されている。
【００２８】
一対のホイールカバー３１２は、胴部フレーム３１８の下半部３８２を左右から覆うように設けられている。ホイールカバー３１２は、樹脂からなり、胴部フレーム３１８の上半部３８０と連続した滑らかな外面（曲面）を形成するように組み付けられている。ホイールカバー３１２の上端部が、上半部３８０の下端部に沿って連結されている。それにより、下半部３８２の側壁とホイールカバー３１２との間に、下方に向けて開放される収納スペースＳが形成されている。
【００２９】
外皮３１４は、ウレタンゴムからなり、本体フレーム３１０およびホイールカバー３１２を外側から覆うように装着されている。なお、本実施形態ではウレタンゴムを採用するが、変形例においては、その他のゴム等の弾性体であってもよい。外皮３１４は、「膨縮体」として機能する。手１０６は、外皮３１４と一体成形されている。
【００３０】
外皮３１４の上端部には、吸気口３５４に対応する位置に開口部３９０が設けられている。それにより、吸気弁３５２を介した外気の導入が可能とされている。外皮３１４は、本体フレーム３１０およびホイールカバー３１２の外面に概ね密着しているが、本体フレーム３１０内の気密性を確実なものとするためのシール構造が設けられている。すなわち、胴部フレーム３１８の上部と外皮３１４との間には接着層５１４が全周にわたって設けられている。また、ホイールカバー３１２と外皮３１４との間にも接着層５１６が全周にわたって設けられている。このような構成により、外皮３１４の膨縮部のシール性が確保されている。
【００３１】
このような構成により、本体フレーム３１０の内方には、吸気口３５４と排気口３６４とを連通させる連通路３５５が形成されている。吸気口３５４および排気口３６４の双方が閉じているとき、連通路３５５内は密閉空間となる。バッテリー１１８、制御装置３４２およびアクチュエータ等の発熱部品は、その連通路３５５内に配置されている。また、これらの発熱部品は、連通路３５５を流れる空気の流れをできる限り妨げないように配置されることが好ましい。連通路３５５の通気を良好にするために、ベースプレート３２８には複数の通気孔３３１が形成されている。アッパープレート３３２にも複数の通気孔３３３が形成されている。
【００３２】
前輪駆動機構３７４は、前輪１０２を回転させるための車輪駆動機構と、前輪１０２を収納スペースＳから進退させるための収納作動機構とを含む。すなわち、前輪駆動機構３７４は、回動軸３７８およびアクチュエータ３７９を含む。前輪１０２は、その中心部にダイレクトドライブモータ（以下「ＤＤモータ」と表記する）３９６を有する。ＤＤモータ３９６は、アウターロータ構造を有し、ステータが車軸３９８に固定され、ロータが前輪１０２のホイール３９７に同軸状に固定されている。車軸３９８は、アーム４００を介して回動軸３７８と一体化されている。胴部フレーム３１８の下部側壁には、回動軸３７８を貫通させつつ回動可能に支持する軸受４０２が埋設されている。軸受４０２には、胴部フレーム３１８の内外を気密にシールするためのシール構造（軸受シール）が設けられている。アクチュエータ３７９の駆動により、収納スペースＳから外部へ前輪１０２を進退駆動できる。
【００３３】
後輪駆動機構３７６は、回動軸４０４およびアクチュエータ４０６を含む。回動軸４０４からは２本のアーム４０８が延び、その先端に車軸４１０が一体に設けられている。車軸４１０に後輪１０３が回転可能に支持されている。胴部フレーム３１８の下部側壁には、回動軸４０４を貫通させつつ回動可能に支持する図示略の軸受が埋設されている。その軸受にも軸シール構造が設けられている。アクチュエータ４０６の駆動により、収納スペースＳから外部へ後輪１０３を進退駆動できる。
【００３４】
膨縮駆動機構３７２は、外皮３１４に埋設された形状記憶合金線６１０と、その駆動回路６２０（通電回路）を含む。形状記憶合金線６１０は、加熱されると収縮硬化し、徐熱されると弛緩伸長するワイヤ状の線材として形成されている。形状記憶合金線６１０の両端から引き出されたリード線が、駆動回路６２０に接続されている。駆動回路６２０のスイッチがオンされると、形状記憶合金線６１０に通電がなされる。
【００３５】
形状記憶合金線６１０は、外皮３１４における開口部３８４に対応する高さ位置にモールド又は編み込まれている。形状記憶合金線６１０の両端から胴部フレーム３１８の内方にリード線が引き出されている。形状記憶合金線６１０は外皮３１４の左右に１本ずつ設けてもよいし、複数本ずつ並列に設けてもよい。
【００３６】
外皮３１４の無負荷時には、図示のように、外皮３１４がその弾性により膨らんだ形状となる。形状記憶合金線６１０は、外皮３１４に沿って曲線状に弛緩伸長した状態となる。駆動回路６２０をオンにすると、形状記憶合金線６１０が直線状に収縮硬化した状態となる（図５（ｂ）参照）。
【００３７】
次に、ロボット１００の車輪収納動作および膨縮動作について説明する。
図４は、車輪収納動作を模式的に示す図である。図４（ａ）は側面図であり、図４（ｂ）は正面図である。図中点線は車輪が収納スペースＳから進出して走行可能な状態を示し、図中実線は車輪が収納スペースＳに収納された状態を示す。
【００３８】
車輪収納時には、アクチュエータ３７９，４０６が一方向に駆動される。このとき、アーム４００が回動軸３７８を中心に回動し、前輪１０２が床面Ｆから上昇する。また、アーム４０８が回動軸４０４を中心に回動し、後輪１０３が床面Ｆから上昇する（一点鎖線矢印参照）。それにより、ボディ１０４が降下し、着座面１０８が床面Ｆに接地する（実線矢印参照）。これにより、ロボット１００がお座りした状態が実現される。アクチュエータ３７９，４０６を反対方向に駆動することにより、各車輪を収納スペースＳから進出させ、ロボット１００を立ち上がらせることができる。
【００３９】
図５は、膨縮動作を模式的に示す図である。図５（ａ）は膨張状態を示し、図５（ｂ）は縮小状態を示す。
駆動回路６２０のスイッチがオンからオフにされると、図５（ａ）に示すように、形状記憶合金線６１０が弛緩伸長する（実線矢印参照）。それにより、外皮３１４が元の状態に膨らみ、本体フレーム３１０の内圧が負圧になる。その結果、吸気弁３５２が開弁し、ボディ１０４の内部に外気が導入される（二点鎖線矢印参照）。このとき、排気弁３６２は閉じた状態を保つ。外観上は、ロボット１００の胴部が膨らみ、手１０６がやや押し上げられる状態となる。
【００４０】
駆動回路６２０のスイッチがオフからオンにされると、図５（ｂ）に示すように、形状記憶合金線６１０が直線状に収縮硬化し、外皮３１４が内方に押圧されて収縮する。それにより、本体フレーム３１０の内圧が上昇し、排気弁３６２が開弁する。その結果、ボディ１０４の内気が外部に排出される（二点鎖線矢印参照）。このとき、吸気弁３５２は閉じた状態を保つ。外観上は、ロボット１００の胴部が元通りに縮み、手１０６が下がった状態となる。以上の動作を繰り返すことにより、外観上、ロボット１００が生物のように呼吸している状態を実現できる。なお、吸気弁３５２、排気弁３６２および膨縮駆動機構３７２が、「吸排機構」として機能する。
【００４１】
図６は、ロボットシステム３００の構成図である。
ロボットシステム３００は、ロボット１００、サーバ２００および複数の外部センサ１１４を含む。家屋内にはあらかじめ複数の外部センサ１１４（外部センサ１１４ａ、１１４ｂ、・・・、１１４ｎ）が設置される。外部センサ１１４は、家屋の壁面に固定されてもよいし、床に載置されてもよい。サーバ２００には、外部センサ１１４の位置座標が登録される。位置座標は、ロボット１００の行動範囲として想定される家屋内においてｘ，ｙ座標として定義される。
【００４２】
サーバ２００は、家庭内に設置される。本実施形態におけるサーバ２００とロボット１００は１対１で対応する。ロボット１００の内蔵するセンサおよび複数の外部センサ１１４から得られる情報に基づいて、サーバ２００がロボット１００の基本行動を決定する。外部センサ１１４はロボット１００の感覚器を補強するためのものであり、サーバ２００はロボット１００の頭脳を補強するためのものである。
【００４３】
外部センサ１１４は、定期的に外部センサ１１４のＩＤ（以下、「ビーコンＩＤ」とよぶ）を含む無線信号（以下、「ロボット探索信号」とよぶ）を送信する。ロボット１００はロボット探索信号を受信するとビーコンＩＤを含む無線信号（以下、「ロボット返答信号」とよぶ）を返信する。サーバ２００は、外部センサ１１４がロボット探索信号を送信してからロボット返答信号を受信するまでの時間を計測し、外部センサ１１４からロボット１００までの距離を測定する。複数の外部センサ１１４とロボット１００とのそれぞれの距離を計測することで、ロボット１００の位置座標を特定する。もちろん、ロボット１００が自らの位置座標を定期的にサーバ２００に送信する方式でもよい。
【００４４】
図７は、感情マップ１１６の概念図である。
感情マップ１１６は、サーバ２００に格納されるデータテーブルである。ロボット１００は、感情マップ１１６にしたがって行動選択する。感情マップ１１６は、ロボット１００の場所に対する好悪感情の大きさを示す。感情マップ１１６のｘ軸とｙ軸は、二次元空間座標を示す。ｚ軸は、好悪感情の大きさを示す。ｚ値が正値のときにはその場所に対する好感が高く、ｚ値が負値のときにはその場所を嫌悪していることを示す。
【００４５】
感情マップ１１６において、座標Ｐ１は、ロボット１００の行動範囲としてサーバ２００が管理する屋内空間のうち好感情が高い地点（以下、「好意地点」とよぶ）である。好意地点は、ソファの陰やテーブルの下などの「安全な場所」であってもよいし、リビングのように人が集まりやすい場所、賑やかな場所であってもよい。また、過去にやさしく撫でられたり、触れられたりした場所であってもよい。ロボット１００がどのような場所を好むかという定義は任意であるが、一般的には、小さな子どもや犬や猫などの小動物が好む場所を好意地点として設定することが望ましい。
【００４６】
座標Ｐ２は、悪感情が高い地点（以下、「嫌悪地点」とよぶ）である。嫌悪地点は、テレビの近くなど大きな音がする場所、お風呂や洗面所のように濡れやすい場所、閉鎖空間や暗い場所、ユーザから乱暴に扱われたことがある不快な記憶に結びつく場所などであってもよい。ロボット１００がどのような場所を嫌うかという定義も任意であるが、一般的には、小さな子どもや犬や猫などの小動物が怖がる場所を嫌悪地点として設定することが望ましい。
【００４７】
座標Ｑは、ロボット１００の現在位置を示す。複数の外部センサ１１４が定期的に送信するロボット探索信号とそれに対するロボット返答信号により、サーバ２００はロボット１００の位置座標を特定する。たとえば、ビーコンＩＤ＝１の外部センサ１１４とビーコンＩＤ＝２の外部センサ１１４がそれぞれロボット１００を検出したとき、２つの外部センサ１１４からロボット１００の距離を求め、そこからロボット１００の位置座標を求める。
【００４８】
あるいは、ビーコンＩＤ＝１の外部センサ１１４は、ロボット探索信号を複数方向に送信し、ロボット１００はロボット探索信号を受信したときロボット返答信号を返す。これにより、サーバ２００は、ロボット１００がどの外部センサ１１４からどの方向のどのくらいの距離にいるかを把握してもよい。また、別の実施の形態では、車輪（前輪１０２）の回転数からロボット１００の移動距離を算出して、現在位置を特定してもよいし、カメラから得られる画像に基づいて現在位置を特定してもよい。感情マップ１１６が与えられた場合、ロボット１００は好意地点（座標Ｐ１）に引き寄せられる方向、嫌悪地点（座標Ｐ２）から離れる方向に移動する。
【００４９】
感情マップ１１６は動的に変化する。ロボット１００が座標Ｐ１に到達すると、座標Ｐ１におけるｚ値（好感情）は時間とともに低下する。これにより、ロボット１００は好意地点（座標Ｐ１）に到達して、「感情が満たされ」、やがて、その場所に「飽きてくる」という生物的行動をエミュレートできる。同様に、座標Ｐ２における悪感情も時間とともに緩和される。時間経過とともに新たな好意地点や嫌悪地点が生まれ、それによってロボット１００は新たな行動選択を行う。ロボット１００は、新しい好意地点に「興味」を持ち、絶え間なく行動選択する。
【００５０】
感情マップ１１６は、ロボット１００の内部状態として、感情の起伏を表現する。ロボット１００は、好意地点を目指し、嫌悪地点を避け、好意地点にしばらくとどまり、やがてまた次の行動を起こす。このような制御により、ロボット１００の行動選択を人間的・生物的なものにできる。
【００５１】
なお、ロボット１００の行動に影響を与えるマップ（以下、「行動マップ」と総称する）は、図３に示したようなタイプの感情マップ１１６に限らない。たとえば、好奇心、恐怖を避ける気持ち、安心を求める気持ち、静けさや薄暗さ、涼しさや暖かさといった肉体的安楽を求める気持ち、などさまざまな行動マップを定義可能である。そして、複数の行動マップそれぞれのｚ値を重み付け平均することにより、ロボット１００の目的地点を決定してもよい。
【００５２】
ロボット１００は、行動マップとは別に、さまざまな感情や感覚の大きさを示すパラメータを有してもよい。たとえば、寂しさという感情パラメータの値が高まっているときには、安心する場所を評価する行動マップの重み付け係数を大きく設定し、目標地点に到達することでこの感情パラメータの値を低下させてもよい。同様に、つまらないという感覚を示すパラメータの値が高まっているときには、好奇心を満たす場所を評価する行動マップの重み付け係数を大きく設定すればよい。
【００５３】
図８は、ロボット１００のハードウェア構成図である。
ロボット１００は、内部センサ１２８、通信機１２６、記憶装置１２４、プロセッサ１２２、駆動機構１２０およびバッテリー１１８を含む。各ユニットは電源線１３０および信号線１３２により互いに接続される。バッテリー１１８は、電源線１３０を介して各ユニットに電力を供給する。各ユニットは信号線１３２により制御信号を送受する。バッテリー１１８は、リチウムイオン二次電池などの二次電池であり、ロボット１００の動力源である。
【００５４】
内部センサ１２８は、ロボット１００が内蔵する各種センサの集合体である。具体的には、カメラ、集音マイク、赤外線センサ、サーモセンサ、タッチセンサ、加速度センサ、ニオイセンサなどである。ニオイセンサは、匂いの元となる分子の吸着によって電気抵抗が変化する原理を応用した既知のセンサである。ニオイセンサは、さまざまな匂いを複数種類のカテゴリ（以下、「ニオイカテゴリ」とよぶ）に分類する。
【００５５】
通信機１２６は、サーバ２００や外部センサ１１４、ユーザの有する携帯機器など各種の外部機器を対象として無線通信を行う通信モジュールである。記憶装置１２４は、不揮発性メモリおよび揮発性メモリにより構成され、コンピュータプログラムや各種設定情報を記憶する。プロセッサ１２２は、コンピュータプログラムの実行手段である。駆動機構１２０は、内部機構を制御するアクチュエータである。このほかには、表示器やスピーカーなども搭載される。
【００５６】
プロセッサ１２２は、通信機１２６を介してサーバ２００や外部センサ１１４と通信しながら、ロボット１００の行動選択を行う。内部センサ１２８により得られるさまざまな外部情報も行動選択に影響する。
【００５７】
駆動機構１２０は、上述した車輪駆動機構３７０および膨縮駆動機構３７２を含む。駆動機構１２０は、主として、車輪（前輪１０２）、頭部（頭部フレーム３１６）および胴部（膨縮体を膨縮させる形状記憶合金線６１０への通電）を制御する。駆動機構１２０は、２つの前輪１０２のそれぞれの回転速度や回転方向を変化させることにより、ロボット１００の移動方向や移動速度を変化させる。また、駆動機構１２０は、車輪（前輪１０２および後輪１０３）を昇降させることもできる。車輪が上昇すると、車輪はボディ１０４に完全に収納され、ロボット１００は着座面１０８にて床面に当接し、着座状態となる。
【００５８】
図９は、ロボットシステム３００の機能ブロック図である。
上述のように、ロボットシステム３００は、ロボット１００、サーバ２００および複数の外部センサ１１４を含む。ロボット１００およびサーバ２００の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および各種コプロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。ロボット１００の機能の一部はサーバ２００により実現されてもよいし、サーバ２００の機能の一部または全部はロボット１００により実現されてもよい。
【００５９】
（サーバ２００）
サーバ２００は、通信部２０４、データ処理部２０２およびデータ格納部２０６を含む。通信部２０４は、外部センサ１１４およびロボット１００との通信処理を担当する。データ格納部２０６は各種データを格納する。データ処理部２０２は、通信部２０４により取得されたデータおよびデータ格納部２０６に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部２０２は、通信部２０４およびデータ格納部２０６のインタフェースとしても機能する。
【００６０】
データ格納部２０６は、動作パターン格納部２３２、マップ格納部２１６、個人データ格納部２１８および履歴データ格納部２３８を含む。動作パターン格納部２３２は、ロボット１００の各種仕草（ジェスチャー）を表現する動作パターンのＩＤ（以下、「動作ＩＤ」とよぶ）とその選択条件を対応づける。マップ格納部２１６は、複数の行動マップを格納する。個人データ格納部２１８は、ユーザ、特に、オーナーの情報を格納する。具体的には、ユーザに対する親密度やユーザの身体的特徴・行動的特徴など各種のパラメータを格納する。年齢や性別などの他の属性情報を格納してもよい。
【００６１】
履歴データ格納部２３８は、ロボット１００の移動や仕草等の行動（動作）の履歴情報を格納する。この履歴情報は、サーバ２００側で検出および管理する情報のほか、ロボット１００から送信される情報を含む。この履歴情報は、定期的に更新又は消去される。
【００６２】
ロボット１００はユーザの身体的特徴や行動的特徴に基づいてユーザを識別する。ロボット１００は、内蔵のカメラで常時周辺を撮像する。そして、画像に写る人物の身体的特徴と行動的特徴を抽出する。身体的特徴とは、背の高さ、好んで着る服、メガネの有無、肌の色、髪の色、耳の大きさなど身体に付随する視覚的特徴であってもよいし、平均体温や匂い、声質、などその他の特徴も含めてもよい。行動的特徴とは、具体的には、ユーザが好む場所、動きの活発さ、喫煙の有無など行動に付随する特徴である。たとえば、父親として識別されるオーナーは在宅しないことが多く、在宅時にはソファで動かないことが多いが、母親は台所にいることが多く、行動範囲が広い、といった行動上の特徴を抽出する。ロボット１００は、大量の画像情報やその他のセンシング情報から得られる身体的特徴および行動的特徴に基づいて、高い頻度で出現するユーザを「オーナー」としてクラスタリングする。
【００６３】
ユーザＩＤでユーザを識別する方式は簡易かつ確実であるが、ユーザがユーザＩＤを提供可能な機器を保有していることが前提となる。一方、身体的特徴や行動的特徴によりユーザを識別する方法は画像認識処理負担が大きいものの携帯機器を保有していないユーザでも識別できるメリットがある。２つの方法は一方だけを採用してもよいし、補完的に２つの方法を併用してユーザ特定を行ってもよい。本実施形態においては、身体的特徴と行動的特徴からユーザをクラスタリングし、ディープラーニング（多層型のニューラルネットワーク）によってユーザを識別する。
【００６４】
ロボット１００は、ユーザごとに親密度という内部パラメータを有する。ロボット１００が、自分を抱き上げる、声をかけてくれるなど、自分に対して好意を示す行動を認識したとき、そのユーザに対する親密度が高くなる。ロボット１００に関わらないユーザや、乱暴を働くユーザ、出会う頻度が低いユーザに対する親密度は低くなる。
【００６５】
データ処理部２０２は、位置管理部２０８、マップ管理部２１０、認識部２１２、動作判断部２２２および親密度管理部２２０を含む。位置管理部２０８は、ロボット１００の位置座標を、図６を用いて説明した方法にて特定する。位置管理部２０８はユーザの位置座標もリアルタイムで追跡してもよい。
【００６６】
マップ管理部２１０は、複数の行動マップについて図７に関連して説明した方法にて各座標のパラメータを変化させる。マップ管理部２１０の機能の一部である温度マップ管理部２２６は、行動マップの一種である温度マップを管理する。
【００６７】
マップ管理部２１０は、複数の行動マップのいずれかを選択してもよいし、複数の行動マップのｚ値を加重平均してもよい。たとえば、行動マップＡでは座標Ｒ１、座標Ｒ２におけるｚ値が４と３であり、行動マップＢでは座標Ｒ１、座標Ｒ２におけるｚ値が−１と３であるとする。単純平均の場合、座標Ｒ１の合計ｚ値は４−１＝３、座標Ｒ２の合計ｚ値は３＋３＝６であるから、ロボット１００は座標Ｒ１ではなく座標Ｒ２の方向に向かう。行動マップＡを行動マップＢの５倍重視するときには、座標Ｒ１の合計ｚ値は４×５−１＝１９、座標Ｒ２の合計ｚ値は３×５＋３＝１８であるから、ロボット１００は座標Ｒ１の方向に向かう。
【００６８】
認識部２１２は、外部環境を認識する。外部環境の認識には、温度や湿度に基づく天候や季節の認識、光量や温度に基づく物陰（安全地帯）の認識など多様な認識が含まれる。認識部２１２は、更に、人物認識部２１４と応対認識部２２８を含む。人物認識部２１４は、ロボット１００の内蔵カメラによる撮像画像から人物を認識し、その人物の身体的特徴や行動的特徴を抽出する。そして、個人データ格納部２１８に登録されている身体特徴情報や行動特徴情報に基づいて、撮像されたユーザ、すなわち、ロボット１００が見ているユーザが、父親、母親、長男などのどの人物に該当するかを判定する。人物認識部２１４は、表情認識部２３０を含む。表情認識部２３０は、ユーザの表情を画像認識することにより、ユーザの感情を推定する。なお、人物認識部２１４は、人物以外、たとえば、ペットである猫や犬についても特徴抽出を行う。
【００６９】
応対認識部２２８は、ロボット１００になされたさまざまな応対行為を認識し、快・不快行為に分類する。応対認識部２２８は、また、ロボット１００の行動に対するオーナーの応対行為を認識することにより、肯定・否定反応に分類する。快・不快行為は、ユーザの応対行為が、生物として心地よいものであるか不快なものであるかにより判別される。たとえば、抱っこされることはロボット１００にとって快行為であり、蹴られることはロボット１００にとって不快行為である。肯定・否定反応は、ユーザの応対行為が、ユーザの快感情を示すものか不快感情を示すものであるかにより判別される。たとえば、抱っこされることはユーザの快感情を示す肯定反応であり、蹴られることはユーザの不快感情を示す否定反応である。
【００７０】
サーバ２００の動作判断部２２２は、ロボット１００の動作判断部１５０と協働して、ロボット１００の動作（移動と仕草）を決定する。動作判断部２２２は、移動判断部２３４と行動判断部２３６を含む。移動判断部２３４は、マップ管理部２１０による行動マップ選択に基づいて、ロボット１００の移動目標地点とそのための移動ルートを作成する。移動判断部２３４は、複数の移動ルートを作成し、その上で、いずれかの移動ルートを選択してもよい。行動判断部２３６は、動作パターン格納部２３２の複数の動作パターンからロボット１００の仕草を選択する。
【００７１】
親密度管理部２２０は、ユーザごとの親密度を管理する。上述したように、親密度は個人データ格納部２１８において個人データの一部として登録される。親密度管理の詳細は後述する。
【００７２】
（ロボット１００）
ロボット１００は、通信部１４２、データ処理部１３６、データ格納部１４８、駆動機構１２０および内部センサ１２８を含む。通信部１４２は、通信機１２６（図８参照）に該当し、外部センサ１１４およびサーバ２００との通信処理を担当する。データ格納部１４８は各種データを格納する。データ格納部１４８は、記憶装置１２４（図８参照）に該当する。データ処理部１３６は、通信部１４２により取得されたデータおよびデータ格納部１４８に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部１３６は、プロセッサ１２２およびプロセッサ１２２により実行されるコンピュータプログラムに該当する。データ処理部１３６は、通信部１４２、内部センサ１２８、駆動機構１２０およびデータ格納部１４８のインタフェースとしても機能する。
【００７３】
内部センサ１２８は、温度検出部１５２を含む。温度検出部１５２は、ユーザの体温や周辺温度を測定する。温度検出部１５２は、放射温度計やサーモグラフィーなど非接触型温度センサと、サーミスタや測温抵抗体、熱電対、ＩＣ温度センサなどの接触型温度センサを含む。
【００７４】
データ格納部１４８は、動作パターン格納部１６０および履歴データ格納部１６４を含む。動作パターン格納部１６０は、ロボット１００の各種動作を定義する。動作パターン格納部１６０においては、動作ＩＤと動作の選択条件が対応づけられる。たとえば、不快行為を検出したときの動作パターンＡの選択確率が動作ＩＤと対応づけて記録される。行動判断部１４０は、このような選択条件に基づいて動作パターンを選択する。
【００７５】
動作パターン格納部１６０においては、動作ＩＤとその動作を実現するための各種アクチュエータの制御方法が定義される。具体的には、車輪を収容して着座する、手１０６を持ち上げる、２つの前輪１０２を逆回転させることで、あるいは、片方の前輪１０２だけを回転させることでロボット１００を回転行動させる、車輪を収納した状態で前輪１０２を回転させることで震える、ユーザから離れるときにいったん停止して振り返る、などのさまざまな仕草を表現するために、各種アクチュエータ（駆動機構１２０）の動作タイミング、動作時間、動作方向などが動作パターンごとに時系列定義される。
【００７６】
履歴データ格納部１６４は、ロボット１００の移動や仕草等の行動（動作）の履歴情報を逐次格納する。この履歴情報は、たとえば電源オフ時の終了処理のタイミングなどでサーバ２００へ送信される。履歴データ格納部１６４は、揮発性メモリであって、電源オフにより消去されるものでもよい。
【００７７】
データ処理部１３６は、認識部１５６と動作判断部１５０を含む。動作判断部１５０は、サーバ２００の動作判断部２２２と協働してロボット１００の動作を決める。動作判断部１５０は、移動判断部１３８および行動判断部１４０を含む。動作判断部１５０は、駆動機構１２０を制御する「制御部」としても機能する。
【００７８】
駆動機構１２０は、移動駆動部１４４と行動駆動部１４６を含む。移動判断部１３８は、サーバ２００の移動判断部２３４とともにロボット１００の移動方向を決める。行動マップに基づく移動をサーバ２００で決定し、障害物をよけるなどの即時的移動を移動判断部１３８により決定してもよい。移動駆動部１４４は、移動判断部１３８の指示にしたがって車輪を駆動することで、ロボット１００を移動目標地点に向かわせる。ロボット１００の移動方向の大枠を決めるのは行動マップであるが、ロボット１００は親密度に対応した行動も可能である。
【００７９】
サーバ２００の行動判断部２３６により選択された動作ＩＤはロボット１００に伝えられ、行動判断部１４０は動作ＩＤに対応する動作パターンを行動駆動部１４６に実行指示する。
【００８０】
なお、一部の複雑な動作パターンをサーバ２００により決定し、それ以外の動作パターンをロボット１００により決定してもよい。あるいは、サーバ２００において基本の動作パターンを決定し、ロボット１００において追加の動作パターンを決定してもよい。動作パターンの決定処理をサーバ２００およびロボット１００においてどのように分担するかはロボットシステム３００の仕様に応じて設計すればよい。
【００８１】
行動判断部１４０は、親密度の高いユーザが近くにいるときには「抱っこ」をせがむ仕草として両方の手１０６をもちあげる仕草を実行することもできるし、上下に動かす仕草を実行することもできる。また、「抱っこ」に飽きたときには前輪１０２を収容したまま逆回転させることで抱っこをいやがる仕草を表現することもできる。
【００８２】
行動駆動部１４６は、行動判断部１４０からの指示にしたがって各機構を駆動することで、ロボット１００にさまざまな仕草を表現させる。たとえば、親密度の高いユーザが近くにいるときに行動判断部１４０から親密動作指示を受けると、行動駆動部１４６は車輪駆動機構３７０を駆動して車輪を収納し、ロボット１００を床面にお座りした状態とする。また、膨縮駆動機構３７２を駆動することで手１０６を持ち上げ、抱っこをせがむ仕草を行わせる。
【００８３】
認識部１５６は、内部センサ１２８から得られた外部情報を解釈する。認識部１５６は、視覚的な認識（視覚部）、匂いの認識（嗅覚部）、音の認識（聴覚部）、触覚的な認識（触覚部）が可能である。認識部１５６は、内蔵カメラ（内部センサ１２８）により定期的に外界を撮像し、人やペットなどの移動物体であるユーザを検出する。これらの特徴はサーバ２００に送信され、サーバ２００の人物認識部２１４は移動物体の身体的特徴を抽出する。また、ユーザの匂いやユーザの声も検出する。匂いや音（声）は既知の方法にて複数種類に分類される。また、温度検出部１５２により、触られたときの温度も検出できる。認識部１５６は、温度検出部１５２により検出された温度を判定する「温度判定部」としても機能する。
【００８４】
ロボット１００に対する強い衝撃が与えられたとき、認識部１５６は内蔵の加速度センサによりこれを認識し、サーバ２００の応対認識部２２８は、近隣にいるユーザによって「乱暴行為」が働かれたと認識する。ユーザがツノ１１２を掴んでロボット１００を持ち上げるときにも、乱暴行為と認識してもよい。ロボット１００に正対した状態にあるユーザが特定音量領域および特定周波数帯域にて発声したとき、サーバ２００の応対認識部２２８は、自らに対する「声掛け行為」がなされたと認識してもよい。また、体温程度の温度を検知したときにはユーザによる「接触行為」がなされたと認識し、接触認識した状態で上方への加速度を検知したときには「抱っこ」がなされたと認識する。ユーザがボディ１０４を持ち上げるときの物理的接触をセンシングしてもよいし、車輪にかかる荷重が低下することにより抱っこを認識してもよい。認識部１５６は、ユーザに抱き上げられたことを判定する「抱き上げ判定部」として機能する。
【００８５】
このように、サーバ２００の応対認識部２２８は、ロボット１００に対するユーザの各種応対を認識する。これらの各種応対行為のうち一部の典型的な応対行為には、快または不快、肯定または否定が対応づけられる。一般的には快行為となる応対行為のほとんどは肯定反応であり、不快行為となる応対行為のほとんどは否定反応となる。快・不快行為は親密度に関連し、肯定・否定反応はロボット１００の行動選択に影響する。
【００８６】
検出・分析・判定を含む一連の認識処理は、サーバ２００の認識部２１２だけで行ってもよいし、ロボット１００の認識部１５６だけで行ってもよいし、双方が役割分担をしながら上記認識処理を実行してもよい。認識部１５６により認識された応対行為に応じて、サーバ２００の親密度管理部２２０はユーザに対する親密度を変化させる。原則的には、快行為を行ったユーザに対する親密度は高まり、不快行為を行ったユーザに対する親密度は低下する。
【００８７】
サーバ２００の認識部２１２は、応対に応じて快・不快を判定し、マップ管理部２１０は「場所に対する愛着」を表現する行動マップにおいて、快・不快行為がなされた地点のｚ値を変化させてもよい。たとえば、リビングにおいて快行為がなされたとき、マップ管理部２１０はリビングに好意地点を高い確率で設定してもよい。この場合、ロボット１００はリビングを好み、リビングで快好意を受けることで、ますますリビングを好む、というポジティブ・フィードバック効果が実現する。
【００８８】
サーバ２００の人物認識部２１４は、外部センサ１１４または内部センサ１２８から得られた各種データから移動物体を検出し、その特徴（身体的特徴と行動的特徴）を抽出する。そして、これらの特徴に基づいて複数の移動物体をクラスタ分析する。移動物体としては、人間だけでなく、犬や猫などのペットが分析対象となることがある。
【００８９】
ロボット１００は、定期的に画像撮影を行い、人物認識部２１４はそれらの画像から移動物体を認識し、移動物体の特徴を抽出する。移動物体を検出したときには、ニオイセンサや内蔵の集音マイク、温度センサ等からも身体的特徴や行動的特徴が抽出される。たとえば、画像に移動物体が写っているとき、ひげが生えている、早朝活動している、赤い服を着ている、香水の匂いがする、声が大きい、メガネをかけている、スカートを履いている、白髪である、背が高い、太っている、日焼けしている、ソファにいる、といったさまざまな特徴が抽出される。
【００９０】
移動物体（ユーザ）からどのような行為をされるかによってそのユーザに対する親密度が変化する。親密度管理部２２０は、クラスタリングされた各ユーザに対する親密度を増減させる。親密度は、主として（１）検出（視認）、（２）物理的接触、（３）声掛け、により変化する。
【００９１】
（１）検出
ロボット１００の撮影画像に幼児が検出された場合、幼児はロボット１００に「視認」される。より具体的には、撮影画像から得られる特徴情報と撮影時にニオイセンサ等から得られる他の特徴情報に基づくディープラーニングにより、検出した移動物体の特徴が幼児のクラスタ（プロファイル）に一致すると判定したとき、視認判定となる。視認判定がなされると、親密度管理部２２０は幼児の親密度をアップさせる。検出頻度が高いユーザほど親密度が高くなりやすい。このような制御方法により、よく出会う人について親近感をいだきやすい、という生物的行動をエミュレートする。
【００９２】
単なる検出に限らず、「目が合う」ときに親密度が高くなるとしてもよい。ロボット１００の認識部１５６は、正対するユーザの顔画像を認識し、その顔画像から視線方向を認識し、視線方向が自らに向けられている時間が所定時間以上であるとき、「目が合った」と認識してもよい。
【００９３】
（２）物理的接触
ロボット１００がユーザを視認し、かつ、ユーザからのタッチ（物理的接触）を検出したときには、ユーザからロボット１００に対する興味を示されたと判定し、親密度はアップする。たとえば、母親に触られたとき、親密度管理部２２０は母親の親密度をアップさせる。ロボット１００は、圧電ファブリックによって外殻を覆うことにより、自らに対するタッチを検出してもよい。温度センサにより、ユーザの体温を検知することでタッチを検出してもよい。ロボット１００が抱っこを検出したときには、ロボット１００に対する強い親愛が示されたとして、親密度を大きくアップさせてもよい。
【００９４】
一方、蹴られる、叩かれる、ツノ１１２を掴まれるなどの乱暴行為を検出したときには、親密度管理部２２０は親密度をダウンさせる。たとえば、幼児に放り投げられたときには、親密度管理部２２０は幼児に対する親密度を大幅に低下させる。このような制御方法により、ソフトにタッチしてくれる人には親近感を抱きやすいが乱暴な人は嫌う、という生物的行動をエミュレートする。
【００９５】
（３）声掛け
ロボット１００は、自らに向けられた声を検出したときにも親密度を変化させる。たとえば、自分の名前や親愛用語を所定の音量範囲にて検出したとき、親愛度はアップする。親愛用語として「かわいい」「おもしろい」「おいで」のようにあらかじめ典型的な用語パターンを登録しておき、音声認識により親愛用語か否かを判定してもよい。一方、通常の音量範囲を超えた大音量で声を掛けられたときには親密度をダウンさせてもよい。大声で叱られたとき、びっくりさせられたときには親愛度は低下する。また、嫌悪用語をかけられたときには、親愛度を低下させてもよい。嫌悪用語として、「こら」「くるな」「あっちへいけ」「ばか」のようにあらかじめ典型的な用語パターンを登録しておき、音声認識によって嫌悪用語か否かを判定してもよい。
【００９６】
ロボット１００の名前は、あらかじめユーザにより登録されてもよい。あるいは、ロボット１００は、自らに掛けられるさまざまな用語のうち、特に頻繁に掛けられる用語を自分の名前だと認識してもよい。この場合には、「おい」「おいで」のように一般的に頻出しやすい用語については名前認識の候補から除外してもよい。
【００９７】
以上の制御方法によれば、ロボット１００は、よく出会う人、よく触ってくる人、よく声をかけてくれる人に対して高い親密度を設定する。一方、めったに見ない人、あまり触ってこない人、乱暴な人、大声で叱る人に対する親密度は低くなる。ロボット１００はセンサ（視覚、触覚、聴覚）によって検出するさまざまな外界情報にもとづいて、ユーザごとの親密度を変化させる。
【００９８】
親密度管理部２２０は、親密度を時間とともに低下させる。たとえば、親密度管理部２２０は、１０分ごとに全ユーザの親密度を１ずつ低下させてもよい。ユーザはロボット１００と関わり続けなければ、いいかえれば、ロボット１００をかわいがり続けなければ、ロボット１００と親密な関係を維持できなくなる。
【００９９】
実際のロボット１００は行動マップにしたがって自律的に複雑な行動選択を行う。ロボット１００は、寂しさ、退屈さ、好奇心などさまざまなパラメータに基づいて複数の行動マップに影響されながら行動する。ロボット１００は、行動マップの影響を除外すれば、あるいは、行動マップの影響が小さい内部状態にあるときには、原則的には、親密度の高い人に近づこうとし、親密度の低い人からは離れようとする。
【０１００】
ロボット１００の行動は親密度に応じて以下に類型化される。
（１）親密度が非常に高いクラスタ
ロボット１００は、ユーザに近づき（以下、「近接行動」とよぶ）、かつ、人に好意を示す仕草としてあらかじめ定義される愛情仕草を行うことで親愛の情を強く表現する。
（２）親密度が比較的高いクラスタ
ロボット１００は、近接行動のみを行う。
（３）親密度が比較的低いクラスタ
ロボット１００は特段のアクションを行わない。
（４）親密度が特に低いクラスタ
ロボット１００は、離脱行動を行う。
【０１０１】
以上の制御方法によれば、ロボット１００は、親密度が高いユーザを見つけるとそのユーザに近寄り、逆に親密度が低いユーザを見つけるとそのユーザから離れる。このような制御方法により、いわゆる「人見知り」を行動表現できる。また、来客（親密度が低いユーザＡ）が現れたとき、ロボット１００は、来客から離れて家族（親密度が高いユーザＢ）の方に向かうこともある。
【０１０２】
ユーザＡにより抱き上げられたことを検出すると、膨縮駆動機構３７２による膨縮速度を高めるなどして呼吸表現を荒くしたり、収納した左右の前輪１０２（左輪１０２ａ，右輪１０２ｂ）を互い違いに回転と停止を繰り返すことで抱っこをいやがる仕草を表現することもできる。このとき、左右の前輪１０２を同時に車軸（軸線）に対して互いに反対方向に回転させてもよい。また、左右の前輪１０２を交互に回転させてもよい。一方、ユーザＢにより抱き上げられたことを検出すると、膨縮駆動機構３７２による膨縮速度を低くするなどして呼吸表現を緩やかにして安堵感を表現することもできる。
【０１０３】
この場合、ユーザＢはロボット１００が人見知りをして不安を感じていること、自分を頼っていること、を感じ取ることができる。このような行動表現により、ユーザＢは、選ばれ、頼られることの喜び、それにともなう愛着の情を喚起される。
【０１０４】
一方、来客であるユーザＡが頻繁に訪れ、声を掛け、タッチをするとロボット１００のユーザＡに対する親密度は徐々に上昇し、ロボット１００はユーザＡに対して人見知り行動（離脱行動）をしなくなる。ユーザＡも自分にロボット１００が馴染んできてくれたことを感じ取ることで、ロボット１００に対する愛着を抱くことができる。
【０１０５】
なお、以上の行動選択は、常に実行されるとは限らない。たとえば、ロボット１００の好奇心を示す内部パラメータが高くなっているときには、好奇心を満たす場所を求める行動マップが重視されるため、ロボット１００は親密度に影響された行動を選択しない可能性もある。また、玄関に設置されている外部センサ１１４がユーザの帰宅を検知した場合には、ユーザのお出迎え行動を最優先で実行するかもしれない。
【０１０６】
［車輪収納機能］
一般的なロボットは、運搬のために持ち上げられることはあっても、ユーザに愛情をもって抱き上げられることは想定されていない。ロボットにいかに生物的な行動をさせようとも、所詮は機械であるという固定観念が設計者にあるからである。ロボット１００ではその固定観念が取り除かれ、ユーザに抱っこされることを想定した設計がなされている。上述した車輪収納機能がその一つである。
【０１０７】
ロボット１００は、停止状態においてユーザが近づいたことを感知すると、車輪収納条件が成立したと判定する。そして、車輪駆動機構３７０を駆動し、車輪を上昇させて非接地状態としつつ収納スペースＳに収納する。この車輪収納に伴ってボディ１０４が接地することで、ロボット１００がお座りして抱っこを待つ仕草が表現される。上述したように手１０６を動かすことで、抱っこをせがむ仕草も表現できる。
【０１０８】
車輪がボディ１０４内にほぼ完全に収納されるため、ユーザがロボット１００を抱っこしても汚れにくい。すなわち、室内で使用したとしても車輪は汚れている。汚れた車輪がユーザの衣服に接すると衣服が汚れてしまう。衣服が汚れることを心配して抱っこをためらうことのないように車輪を収納する。車輪を収納した状態で回転駆動させることにより、ロボット１００の感情を表現することもできる。ロボット１００は、たとえば抱っこするユーザが親密度の低いユーザであるときに駆動条件が成立したと判定し、左右の車輪を互いに逆方向に回転させる、その回転方向を交互に切り替えるなどの制御を実行する。それにより、ロボット１００がボディ１０４をよじり、抱っこをいやがる仕草を表現することができる。このとき、頭部フレーム３１６の首振り動作を追加することにより、抱っこをいやがる仕草を強調することもできる。逆に、抱っこするユーザが親密度の高いユーザであるときに駆動条件が成立したと判定し、車輪を緩やかに回転させてもよい。それにより、ロボット１００の心地よさを表現することもできる。
【０１０９】
［呼吸機能］
一般的なロボットには、ファンなどの強制的に空気を循環させる装置が搭載される。しかしながら、生物的な行動特性をエミュレートするロボット１００において、ファンの作動音はユーザに「機械」を感じさせてしまうことになり、極力抑えることが好ましい。そこで、本実施形態のロボット１００は、ＣＰＵなどの発熱部品の冷却のために発生する機械的な騒音を極力減らすよう、膨縮駆動機構３７２を駆動してボディ１０４内に外気を取り込み、内部の空気を排出させる。上述のように、ロボット１００の膨縮動作は外観上、生物の呼吸のようにみえるため、ロボット１００をより生物（生命体）に近いものと感じさせることができる。
【０１１０】
このような呼吸表現は、ロボット１００の内部状態や周囲環境に応じて変化する。たとえば、頻繁な移動その他の比較的激しい動作を行った後、それらの履歴情報に基づき呼吸動作の負荷を大きくすることで、激しい運動後の息切れを表現できる。また、季節や空調状態に起因して周囲温度が高いことを検出したときに呼吸動作の負荷を大きくすることで、ロボット１００が暑がっている様子を表現できる。このような制御により、ロボット１００の生命感を向上させることができる。
【０１１１】
図１０は、ロボット１００の車輪駆動制御を例示するフローチャートである。
本図の処理は、所定の制御周期にて繰り返し実行される。内部センサ１２８は、定期的にロボット１００の内部温度や室温（周辺温度）を計測する。認識部１５６によりユーザが近くにいることが検出されると（Ｓ１０のＹ）、車輪収納状態でなければ（Ｓ１２のＮ）、行動判断部１４０が行動駆動部１４６に車輪収納指示を出す（Ｓ１４）。それにより、車輪（前輪１０２および後輪１０３）がボディ１０４に収納され、ロボット１００が床面にお座りした状態となる。既に車輪が収納されていれば（Ｓ１２のＹ）、Ｓ１４の処理をスキップする。
【０１１２】
このとき、近接するユーザが親密度の高いユーザであれば（Ｓ１６のＹ）、行動判断部１４０が行動駆動部１４６に親密動作指示を出す（Ｓ１８）。それにより、膨縮駆動機構３７２の駆動回路６２０がオン・オフされ、手１０６が上下に振られて抱っこをせがむ仕草が表現される。
【０１１３】
それにより、所定時間内にそのユーザに抱き上げられたことを認識部１５６が認識すると（Ｓ２０のＹ）、行動判断部１４０が呼吸動作選択をし（Ｓ２２）、行動駆動部１４６に呼吸動作制御Ａを指示する（Ｓ２４）。呼吸動作制御Ａは、たとえば膨縮駆動機構３７２を緩やかに駆動し、心地良さをアピールする呼吸動作を表現するものである。一方、ユーザＢによる抱き上げが検出されない場合には（Ｓ２０のＮ）、Ｓ２２およびＳ２４の処理をスキップする。
【０１１４】
一方、近接するユーザが親密度の高いユーザでなければ（Ｓ１６のＮ）、そのユーザに抱き上げられたことを認識部１５６が認識すると（Ｓ２６のＹ）、行動判断部１４０が行動駆動部１４６に車輪特定回転指示を出す（Ｓ２８）。それにより、左右の前輪１０２が収容されたまま駆動され、抱っこをいやがる仕草が表現される。そのユーザに抱き上げられたことが認識されなければ（Ｓ２６のＮ）、Ｓ２８以降の処理をスキップする。
【０１１５】
ユーザが近くにいることが検出されなければ（Ｓ１０のＮ）、車輪収納状態であれば（Ｓ３０のＹ）、行動判断部１４０が行動駆動部１４６に車輪進出指示を出す（Ｓ３２）。これにより、車輪が収納スペースＳから進出し、移動可能な状態となる。車輪収納状態でなければ（Ｓ３０のＮ）、Ｓ３２の処理をスキップする。
【０１１６】
このとき、内部温度ｔが、所定の閾値Ｔ１よりも大きければ（Ｓ３４のＹ）、行動判断部１４０が呼吸動作選択をし（Ｓ３６）、行動駆動部１４６に呼吸動作制御Ｂを指示する（Ｓ３８）。呼吸動作制御Ｂは、ロボット１００の内部温度と周辺温度に基づいて設定される。たとえば、内部温度および周辺温度に基づいて適正温度への冷却負荷が大きいと判定された場合、膨縮駆動機構３７２を比較的高い速度で駆動することにより、冷却を促進する。冷却負荷が小さいと判定された場合、膨縮駆動機構３７２を適度な速度で駆動することにより、冷却を促進する。このような制御により、冷却効率を高めるとともに省電力化を図ることができる。
【０１１７】
内部温度ｔが、閾値Ｔ１以下であっても（Ｓ３４のＮ）、内部温度の変化率Δｔが所定の閾値Ｔ２よりも大きい場合には（Ｓ４０のＹ）、Ｓ３６へ移行する。内部温度の変化率は、所定期間、たとえば、５秒間あたりの温度上昇率として定義されてもよい。温度上昇率が大きいときには、現時点で内部温度ｔが低くてもすぐに冷却が必要になると予想されるためである。内部温度ｔが閾値Ｔ１以下で（Ｓ３４のＮ）、かつ、内部温度の変化率Δｔが閾値Ｔ２以下のときには（Ｓ４０のＮ）、本処理を一旦終了する。
【０１１８】
以上、実施形態に基づいてロボット１００およびロボット１００を含むロボットシステム３００について説明した。本実施形態では、ロボット１００が停止時にユーザに対面したときに車輪を収納し、お座りして抱っこを待つ仕草を表現するようにした。それに応じて抱っこされたとき、ユーザの親密度に応じて収納中の車輪の駆動有無又は駆動態様を変化させ、ロボット１００の感情を表現するようにした。このような機能により、ロボット１００に生命感を与えることができ、ユーザのロボット１００に対する精神的距離感を縮めることができる。また、車輪収納により、ユーザが抱っこしたときに汚れにくい構成を実現したため、ユーザの１００に対するスキンシップを促すことができる。すなわち、ユーザのロボット１００に対する物理的距離感を縮めることもできる。
【０１１９】
また、本実施形態では、ボディ１０４の外皮３１４を膨縮体とし、その外皮３１４の膨縮に応じた吸気弁３５２および排気弁３６２の開閉により、ボディ１０４内への吸排気を行うようにした。このため、ロボット１００内の発熱部品を適正な温度に冷却でき、熱による故障や劣化等を防止できる。また、ボディ１０４の膨縮により呼吸動作を表現でき、ロボット１００に生命感を与えることができる。
【０１２０】
すなわち、コンピュータも、高温時にはプロセッサ１２２の停止、メモリ（記憶装置１２４）のデータ破壊など不具合が発生することがある。特にファンなどの冷却装置によって内部温度を下げる場合、冷却機能の動作レベルが高くなると騒音が大きくなる。生物的な行動特性をエミュレートするロボット１００にとっては、冷却時の騒音は「機械」を感じさせるため、興ざめになりかねない。この点、本実施形態では、膨縮機構を動作させて空気の給排を行い、ロボット１００の呼吸動作にみせることで生命感を与えることができる。さらに、ロボット１００は、自律行動という特徴がある。ロボット１００が自ら冷涼地点Ｃに移動することで冷却装置に過度に頼らない冷却が可能となる。このような制御方法は、ロボット１００の省電力化にも寄与する。
【０１２１】
また、本実施形態では、吸気口３５４を排気口３６４よりも上方に設けたことで、クリーンな外気をボディ１０４に導入することができる。また、熱交換された高温の内気がユーザに向けられて不快感を与えるような事態を防止できる。
［第２実施形態］
図１１は、第２実施形態に係るロボット５００の構成および動作を表す模式図である。図１１（ａ）は側面図であり、図１１（ｂ）は正面図である。図中点線は車輪が収納スペースＳから進出して走行可能な状態を示し、図中実線は車輪が収納スペースＳに収納された状態を示す。
【０１２２】
ロボット５００は、２輪走行するための一対の車輪５０２（左輪５０２ａ，右輪５０２ｂ）と、各車輪を駆動するための一対の駆動機構５０４を備える。左輪５０２ａ，右輪５０２ｂは個別に制御可能な駆動輪である。車輪５０２は、ＤＤモータ３９６およびホイール３９７を含む。車輪５０２の車軸３９８は、ボディ１０４の上下方向に延びる回動軸５０６と一体に設けられている。回動軸５０６は、車輪５０２の操舵軸として機能する。
【０１２３】
駆動機構５０４は、車輪５０２を操舵するための操舵機構５０８と、車輪５０２を昇降させるための昇降機構５１０を含む。操舵機構５０８は、回動軸５０６をその軸線回りに回動させるアクチュエータであり、図示略のモータおよび減速機（減速ギア）を含む。昇降機構５１０は、回動軸５０６を収納スペースＳの内方に向けて上昇、または収納スペースＳから降下させるアクチュエータであり、図示略のラック・ピニオン機構を含む。
【０１２４】
ロボット５００は、いわゆる倒立振り子の原理を用いて構成され、２輪で安定に姿勢を保ち、走行することができる。左輪５０２ａおよび右輪５０２ｂのそれぞれの操舵角度を調整することにより、前進、後進、右折、左折、右回転、左回転など様々な走行状態を実現できる。
【０１２５】
車輪収納時には、昇降機構５１０を一方向に駆動することにより、一対の車輪５０２が床面Ｆから上昇する（一点鎖線矢印参照）。それにより、ボディ１０４が降下し、着座面１０８が床面Ｆに接地する（実線矢印参照）。これにより、ロボット１００がお座りした状態が実現される。昇降機構５１０を反対方向に駆動することにより、各車輪を収納スペースＳから進出させ、ロボット５００を立ち上がらせることができる。
【０１２６】
なお、駆動機構５０４は、本体フレーム３１０の下半部３８２の外壁に設けられており（図２参照）、電源線および信号線がシール部材を介して本体フレーム３１０の内部に導かれている。このため、連通路３５５のシール性は確保されている。
【０１２７】
［第３実施形態］
図１２は、第３実施形態に係るロボット６００の構成および動作を表す図である。図１２（ａ）は車輪（前輪１０２，後輪１０３）が収納スペースＳから進出して走行可能な状態を示し、図１２（ｂ）は車輪が収納スペースＳに収納された状態を示す。
【０１２８】
ロボット６００は、車輪が収納されるとともに収納スペースＳが閉止される構成を有する点で第１実施形態と異なる。一対のホイールカバー６１２は、それぞれの上端部が胴部フレーム６１８に回動可能に連結されている。すなわち、ホイールカバー６１２の回動軸６２１が、胴部フレーム６１８に軸支されている。胴部フレーム６１８の内方には、回動軸６２１を回転駆動するためのアクチュエータ６２２が設けられている。ホイールカバー６１２は、回動軸６２１を有する基端から先端に向けて湾曲する滑らかな形状を有する。外皮３１４は、ホイールカバー６１２の外面に沿って密着している。
【０１２９】
一方、胴部フレーム６１８の下部の左右側壁には、断面凹状の嵌合部６１９が設けられている。嵌合部６１９は、ホイールカバー６１２に対向するように形成された嵌合溝である。ホイールカバー６１２の先端部が、嵌合部６１９に着脱可能に嵌合する。また、嵌合部６１９の近傍には、車輪収納後にホイールカバー６１２により収納スペースＳが閉止されたことを検出可能なセンサ６３０が設けられている。センサ６３０は、反射型のフォトセンサであり、嵌合部６１９の側（下方）に向けて光を照射する。ホイールカバー６１２が嵌合部６１９に嵌合すると、センサ６３０により反射光が検出される。その反射光の検出をもって収納スペースＳが閉じられていると判定される。
【０１３０】
図１２（ａ）に示すように、ロボット６００が走行可能な状態では、一対のホイールカバー６１２が最も開いた状態となり、車輪の一部が収納スペースＳから外部に突出する。このとき、光軸上（二点鎖線参照）にホイールカバー６１２が位置しないため、センサ６３０はオフの状態となる。一方、車輪収納後にアクチュエータ６２２が一方向に駆動されると、図１２（ｂ）に示すように、一対のホイールカバー６１２がその間隔を小さくする方向に作動し、その先端が嵌合部６１９に嵌合して収納スペースＳを閉じる。このとき、光軸上にホイールカバー６１２が位置するため、センサ６３０がオンし、車輪が完全に収納されたことが検出される。車輪収納時に抱っこをいやがる仕草を表現する場合、センサ６３０により車輪完全収納が検出されたことを条件に車輪を駆動する。
【０１３１】
走行のために車輪を進出させるときには、アクチュエータ６２２が反対方向に駆動される。それにより、一対のホイールカバー６１２の各先端部が嵌合部６１９から離脱し、間隔を大きくする方向に作動する（図１２（ａ））。それにより、収納スペースＳが開放され、車輪が進出可能な状態となる。
【０１３２】
このように、ホイールカバー６１２により収納スペースＳを閉じる形で車輪を完全収納することにより、車輪がユーザの衣服を汚してしまうことを確実に防止できる。また、ホイールカバー６１２の先端をフレーム（胴部フレーム６１８）に嵌合させることで、ユーザの体と車輪との干渉を確実に防止できる。さらに、車輪収納とともに一対のホイールカバー６１２を内側に作動させることで、ボディ１０４が全体的により丸みを帯びた状態に変形するため、ロボット６００の見た目が柔らかくなる。これらの効果から、ユーザがロボット６００を安心して自然に抱っこしたくなり、ユーザのロボット６００に対する物理的および精神的距離感を縮めることが可能となる。
【０１３３】
なお、本実施形態では、車輪完全収納を検出するセンサとして、反射型のフォトセンサを例示したが、透過型のフォトセンサとしてもよい。その場合、嵌合部６１９に対して一方の側に発光素子を設ける一方、他方の側に受光素子を設け、発光素子から受光素子への光が遮断されたときにホイールカバー６１２が嵌合部６１９に嵌合、つまり収納スペースＳが閉じられたと判定してもよい。あるいは、磁気センサその他のセンサによりホイールカバー６１２を検知し、収納スペースＳが閉じられたことを判定してもよい。また、機械的なスイッチによりホイールカバー６１２が閉じられたことを判定してもよい。要は、センサ６３０は、非接触、接触など任意の手法によりホイールカバー６１２が閉じられていることを検出できるよう構成されればよい。
【０１３４】
なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。
【０１３５】
１つのロボット１００と１つのサーバ２００、複数の外部センサ１１４によりロボットシステム３００が構成されるとして説明したが、ロボット１００の機能の一部はサーバ２００により実現されてもよいし、サーバ２００の機能の一部または全部がロボット１００に割り当てられてもよい。１つのサーバ２００が複数のロボット１００をコントロールしてもよいし、複数のサーバ２００が協働して１以上のロボット１００をコントロールしてもよい。
【０１３６】
ロボット１００やサーバ２００以外の第３の装置が、機能の一部を担ってもよい。図９において説明したロボット１００の各機能とサーバ２００の各機能の集合体は大局的には１つの「ロボット」として把握することも可能である。１つまたは複数のハードウェアに対して、本発明を実現するために必要な複数の機能をどのように配分するかは、各ハードウェアの処理能力やロボットシステム３００に求められる仕様等に鑑みて決定されればよい。
【０１３７】
上述したように、「狭義におけるロボット」とはサーバ２００を含まないロボット１００のことであるが、「広義におけるロボット」はロボットシステム３００のことである。サーバ２００の機能の多くは、将来的にはロボット１００に統合されていく可能性も考えられる。
【０１３８】
上記実施形態では、一対の手１０６が胴部の膨縮変形に伴って変位する構成を示した。変形例においては、２つの手１０６も個別制御可能とし、上げる、振る、振動するなど簡単な動作が可能となるようにしてもよい。具体的には、手１０６にワイヤを埋設してもよい。駆動機構１２０がそのワイヤを介して手１０６を引っ張ることにより、手１０６を持ち上げることができる。手１０６を振動させることで手を振るような仕草も可能である。多数のワイヤを利用すればさらに複雑な仕草も表現可能である。
【０１３９】
上記第１実施形態では、ロボット１００を３輪走行させ、前輪を駆動輪、後輪を従動輪とする構成を例示した。変形例においては、前輪および後輪の双方を駆動輪としてもよい。また、一輪走行あるいは４輪走行する構成を採用してもよい。後者の場合、前輪および後輪の一方を駆動輪としてもよいし、双方を駆動輪としてもよい。駆動機構によって全車輪をボディ１０４内に収納可能とするのが好ましい。
【０１４０】
上記実施形態では、吸気口３５４をボディ１０４の最上部に設け、排気口３６４を最下部に設ける例を示したが、吸気口３５４が排気口３６４よりも相対的に上方に配置されていればよい。それらの配置については適宜設定することができる。
【０１４１】
上記実施形態では述べなかったが、行動判断部１４０は、履歴データ格納部１６４に格納された履歴情報に基づいてロボット１００の活動量（動作量）を判定してもよい。そして、直近の活動量が多いほど膨縮駆動機構を高い速度で駆動させたり、駆動頻度を高めるなどして冷却を促進してもよい。活動量が多い状態は、ロボット１００の内部温度が高い状態に対応すると考えられるため、結果的に冷却効率を高めることとなる。外観的には、激しい動作をした後の呼吸が荒くなる様子を表現でき、ロボット１００の生命感をより向上させることができる。
【０１４２】
上記実施形態では、吸気弁および排気弁として、ボディ内外の差圧を感知して自律的に開閉する弁の一例を示した。変形例においては、弁体が吸気口や排気口に対して接近または離脱可能な構成であってよい。具体的には、弁座に着脱可能に対向配置される弁体と、弁体を閉弁方向に付勢するスプリング等の付勢部材を有する弁構造を採用してもよい。さらに、吸気弁および排気弁の一方又は双方を、ソレノイドにより駆動される電磁弁、モータにより駆動される電動弁等の電気駆動弁としてもよい。
【０１４３】
上記実施形態では述べなかったが、ボディ内にエアポンプを設置し、膨縮体を膨縮させるとともに空気の給排を行ってもよい。
【０１４４】
上記実施形態では、吸気弁を排気弁よりも相対的に上方に配置したが、逆に、相対的に下方に配置してもよい。ただし、吸気弁を床面から離れた位置に配置するのが好ましい。
【０１４５】
上記実施形態では、外皮３１４（膨縮体）を弾性体とした。変形例においては、弾性体ではないが可撓性を有する膨縮体としてもよい。そして、その膨縮体を内方から押し広げることが可能な第１駆動機構と、その膨縮体を外方から押し縮めることが可能な第２駆動機構を設けてもよい。
【０１４６】
上記実施形態では、ロボットが、移動時の接地面を有する「接地部（移動機構）」として車輪を有する構成を例示した。変形例においては「接地部」を脚部とし、歩行可能な構成としてもよい。駆動機構は、ボディに設けた収納スペースから外部へ接地部を進退駆動する。上記実施形態では、車輪がボディの収納スペースに完全収納される構成を例示した。変形例においては、車輪の大部分が収納スペースに収納されるものの、車輪の一部がボディから露出する構成としてもよい。すなわち、駆動機構は、停止時に収納条件が成立すると、接地部を非接地状態にて収納スペースへ退避させるものでよい。その場合、接地部が収納スペースへ退避されたときに、その接地部の半部以上が収納されるのが好ましい。これにより、ユーザがロボットを抱き上げたとき等に汚れることを防止又は抑制できる。
【０１４７】
「接地部」を脚部とする場合も、その脚部が収納スペースに収納された状態で駆動できる構成としてもよい。その場合、歩行時と同様、脚部を前後に駆動してもよい。あるいは、脚部に別途回動軸を設けておき、収納状態においてのみ回動可能な構成としてもよい。そして、抱っこするユーザが親密度の高いユーザであるか否かに応じて、脚部収納時の駆動有無および駆動態様を異ならせてもよい。
【０１４８】
上記実施形態では、車輪（接地部）の収納条件として、ロボットが停止状態にあること、ユーザが近くにいることが検出されたことの２つの条件を例示した。変形例では、その条件として異なるものを設定したり、別条件を追加してもよい。たとえば、近くにいるユーザが親密度の高いユーザであることを条件に加えてもよい。
【０１４９】
上記実施形態では、車輪（接地部）の収納時における駆動条件として、親密度が高くないユーザに抱き上げられていることを例示した。変形例では、その条件として異なるものを設定したり、別条件を追加してもよい。たとえば、親密度のレベルを段階分けし、その親密度が所定レベルよりも低いユーザであることを条件としてもよい。
【０１５０】
上記実施形態では述べなかったが、ロボットが抱っこされているときに、収納状態の車輪を以下のように制御してもよい。たとえば、車輪を回転状態から急激に停止させることで、抱っこをいやがる仕草を激しく表現してもよい。逆に、車輪を回転状態からゆっくり停止させることで、ロボットの喜びから生まれる体のひねりを表現してもよい。また、左右の車輪の回転有無および回転方向を制御することにより、抱っこの位置を変えたい旨をアピールさせてもよい。たとえば、ロボットからユーザの顔が見える方向にボディをひねらせる慣性力が得られるよう、車輪を制御してもよい。すなわち、抱っこされているときに自ら動きたい方向に動かしてもらえるようにユーザを促す（抱っこの状態を変えるように促す）機能をもつロボットとして構成してもよい。
【０１５１】
また、親密度の高いユーザであっても、長時間抱っこされた場合にこれをいやがる仕草を表現してもよい。すなわち、抱き上げ判定がなされてからの抱き上げ継続時間を計る計時部が設けられてもよい。そして、その抱き上げ継続時間が予め定める基準時間を経過すると、移動機構（接地部／車輪）を駆動して抱っこをいやがる仕草を表現してもよい。
【０１５２】
その場合、ユーザの親密度に応じて基準時間が異なるように設定してもよい。その親密度が高いほど基準時間が長くなり、その親密度が低いほど基準時間が短くなるようにしてもよい。親密度を複数段階に設定し、各段階に対応させるように複数の基準時間を設定してもよい。あるいは、季節や周囲温度に応じて基準時間を異ならせてもよい。たとえば、夏場（外気温が高いとき）に基準時間を相対的に短くすることで、暑い時の抱っこをいやがる仕草を表現できる。
【０１５３】
上記実施形態では述べなかったが、ロボットが抱っこされた状態において、内部温度の上昇を抑えるためにＣＰＵの処理負荷を低減させてもよい。たとえば、ＣＰＵに供給する動作クロックを相対的に遅くしてもよい。また、予め定める必要最低限の処理のみをＣＰＵに実行させるようにしてもよい。
【０１５４】
また、ロボットの落下を判定する落下判定部を備えてもよい。その落下判定部は、たとえば加速度センサを含み、その検出値に基づいて落下を判定してもよい。抱っこ状態からの落下が判定された場合、車輪を出し、床面へ衝突したときの衝撃を吸収してもよい。車輪のホイールには、弾性体からなるタイヤを組み付けてもよい。
【０１５５】
抱っこ状態からの落下が判定された場合、移動機構（車輪等）を収納スペースから外部へ進出させる際に、移動機構の接地面が最初に床面に接地するようにボディの体勢をバランスさせてもよい。落下中のロボットの体勢を検出するために、ロボットは体勢検出部を備えてもよい。例えば、体勢検出部は、加速度センサの検出結果に基づいて重力方向を判定し、鉛直方向とロボットの各軸線とのずれ量を検出することで体勢を検出してもよい。あるいは、カメラにより撮影された周囲の画像に基づいて、ロボットの体勢を検出してもよい。このように体勢検出部は、ロボットの現在の姿勢を判定する。そして、ボディに収納された移動機構（左右の車輪等）を互いに逆方向に回転させる、その回転方向を交互に切り替える、回転後に急停止するなどの制御を実行する。このように車輪の回転をロボットの体勢に応じてフィードバック制御することにより落下中のロボットの重心を調整し、移動機構が重力方向下方に位置するように体勢をバランスさせてもよい。このフィードバック制御においては、移動機構をボディにおける重力方向下方に位置させるための体勢の目標値と、現在の体勢の検出値との偏差をゼロに近づける制御が実行される。このようにすることで、落下によるボディの損傷を防止または緩和できる。この例では、移動機構の接地面をアプローチポイントとして設定し、そのアプローチポイントが最初に床面に接地するようにバランスさせた。これは移動機構が丈夫に設計されているためである。別の例では、構造的に頑丈な部分や衝撃を吸収するように形成された部分（特定部位）を落下時のアプローチポイントとして設定し、そのアプローチポイントが最初に床面に接地するようにバランスさせてもよい。また、この例では、ロボットの体勢をバランスさせるために移行機構を回転駆動した。別の例では、移動機構の直線駆動（並進駆動）も含めて体勢をバランスさせてもよい。例えば、移動機構を構成する複数の部品（左右の車輪、左右の脚部等）が直線方向に相対変位可能である場合、各部品の直線駆動も含めて体勢をバランスさせてもよい。
【０１５６】
抱き上げ判定部は、抱っこ状態の安定度を判定してもよい。この安定度は、ロボットが抱き上げられているときのユーザとの位置関係、接触部位、姿勢等のいずれか、またはいずれかの組み合わせに基づいて判定してもよい。内部機構の駆動により抱っこをいやがる仕草を表現する場合、その抱っこ状態の安定度に応じてその駆動態様（駆動の大きさ（振幅）や速度等）を変化させてもよい。たとえば、ユーザの膝の上に両手で支えられているなど、相対的に安定した抱っこ状態であると判定された場合、相対的に激しく駆動してもよい。ユーザに片手で支えられているなど、相対的に不安定な抱っこ状態であると判定された場合、相対的に緩やかに駆動する、あるいは駆動禁止としてもよい。抱っこ状態の安定度を複数段階にレベル分けし、そのレベルに応じて駆動態様を異ならせてもよい。
【０１５７】
上記実施形態では、移動機構（接地部／車輪）の駆動により抱っこをいやがる仕草を表現したが、移動機構とは別の機構を駆動することによりその仕草を表現してもよい。たとえば、頭部を横に振る、手を激しく振るなどにより表現してもよい。
【０１５８】
上記実施形態では述べなかったが、ロボットの移動中に突然抱き上げられた場合、移動機構（接地部／車輪）の収納を禁止してもよい。その際、移動機構を含む駆動系を緊急停止するのが好ましい。
【０１５９】
ロボットを抱き上げるユーザへの安全等に配慮する観点からは、ロボットが抱き上げられたと判定されたときに、移動機構（接地部／車輪）の駆動をロックしてもよい。また、抱き上げ等の要因にかかわらず、移動機構（接地部／車輪）の接地面が床面から離れるなど、非接地が検出されたときに移動機構の駆動をロックしてもよい。このような構成は、ロボットが移動機構の収納スペースを有するか否かにかかわらず適用されてもよい。
【０１６０】
このような自律行動型ロボットは、以下のように定義することができる。このロボットは、ボディと、移動時の接地面を有する移動機構と、前記移動機構を駆動する駆動機構と、前記接地面の接地状態（接地有無）を判定する動作判断部と、を備える。前記駆動機構は、前記接地面が非接地であると判定されたときに、前記移動機構の作動をロックする。なお、前記ボディや前記移動機構に、前記接地面の接地状態（接地有無）を検出するためのセンサ（タッチセンサや近接センサ等）が設けられてもよい。このような構成によれば、ユーザが自律行動型ロボットを抱き上げるときの安定感を維持する、そのときの安全を確保する等の技術課題を解決できる。
【０１６１】
上記実施形態では述べなかったが、季節等によってはロボットから温もりを感じることが、ユーザに心地よい場合もある。そこで、ロボットを駆動させつつ吸気弁および排気弁の双方を意図的に閉じるよう制御することにより、ボディ１０４内に熱を蓄えられる構成としてもよい。その場合、吸気弁および排気弁を、電磁弁や電動弁等の電気駆動弁にて構成するとよい。このようにして暖められた内気を、開口部３８４を介して外皮３１４の内面に導くことで、外皮３１４を内側から温めることができる。ユーザは、この状態でロボットを抱き上げることにより、その温もりを感じることができる。このことが、ロボットの生命感をより高めることにもつながる。なお、外皮３１４に熱伝導性に優れた部材を埋め込んでもよい。また、開口部３８４とは異なる位置に、外皮３１４と本体フレーム３１０との間隙に通じる孔を別途設けてもよい。
【０１６２】
上記実施形態では述べなかったが、胴部フレーム３１８内の連通路３５５にファンを配設してもよい。ファンを駆動することにより、ボディ１０４の内外で差圧を発生させ、吸気弁３５２および排気弁３６２を同時に開弁させることができる。それにより、ボディ１０４内に外気を循環させることができる。行動判断部１４０は、ロボット１００の内部温度に応じて、ファンの回転数を調整し、その動作レベルを調整できる。
【０１６３】
上記実施形態および変形例は、以下の構成を有する自律行動型ロボットとして定義することもできる。このロボットは、頭部および胴部を有する中空のボディと、前記ボディへ外気を取り込むための吸気口と、前記ボディから内気を排出するための排気口と、前記吸気口と前記排気口とを連通させ、前記吸気口および前記排気口の双方が閉じているときに密閉空間を形成する連通路と、前記胴部に配置され、前記連通路の少なくとも一部を構成する膨縮体と、前記膨縮体を膨縮させるための第１駆動機構と、前記膨縮体の膨張に応じて前記排気口を閉じたまま前記吸気口を開き、前記膨縮体の収縮に応じて前記吸気口を閉じたまま前記排気口を開く吸排機構と、移動時の接地面を有する移動機構（接地部）と、前記ボディに設けた収納スペースから外部へ前記移動機構を進退駆動する第２駆動機構と、を備える。前記第２駆動機構は、停止時に収納条件が成立すると、前記移動機構を非接地状態にて前記収納スペースへ退避させる。
【０１６４】
なお、吸気口および排気口の少なくとも一方をオリフィスなどとし、弁を設けない構成としてもよい。その場合、連通路３５５は密閉されなくなる。このロボットは、頭部および胴部を有する中空のボディと、前記ボディへ外気を取り込むための吸気口と、前記ボディから内気を排出するための排気口と、前記吸気口と前記排気口とを連通させる連通路と、前記胴部に配置され、前記連通路の少なくとも一部を構成する膨縮体と、前記膨縮体を膨縮させるための第１駆動機構と、前記膨縮体の膨張に応じて前記排気口よりも前記吸気口の開度を大きくし、前記膨縮体の収縮に応じて前記吸気口よりも前記排気口の開度を大きくする吸排機構と、移動時の接地面を有する移動機構（接地部）と、前記ボディに設けた収納スペースから外部へ前記移動機構を進退駆動する第２駆動機構と、を備える。前記第２駆動機構は、停止時に収納条件が成立すると、前記移動機構を非接地状態にて前記収納スペースへ退避させる。このような構成であっても、吸気口と排気口との開度バランスで膨縮体の体積変化を実現できる。それによりロボットの呼吸感を出すことができる。
【０１６５】
上記実施形態では述べなかったが、ロボットが抱っこされた状態において内部温度が上昇し、予め定める判定基準値を上回った場合、または所定時間後に判定基準を上回ると判定される場合、ロボットに抱っこをいやがる動作をさせてもよい。後者については、例えば現在の内部温度と温度上昇勾配とに基づき、その判定基準に達するか否かを判定（推定）してもよい。例えば、ボディに収納された左右の車輪を互いに逆方向に回転させる、その回転方向を交互に切り替えるなどの制御を実行する。すなわち、ロボットを抱きにくく感じさせる動作をおこなうことで、ユーザにロボットを床面に下ろすように促す。ユーザがロボットを床面に降ろすと、ロボットがユーザから離れて、内部の発熱部品の冷却を行うよう制御してもよい。ロボットに冷却用のファンが配設されている場合には、そのファンを駆動して冷却してもよい。それにより、ユーザが冷却用ファンの回転音を耳にすることで、機械を意識し、興ざめすることを防ぐことができるとともに、発熱による熱暴走や、発熱部品の故障などを防止できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年5月18日(2018.5.18)
【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】
ボディと、
移動時の接地面を有する移動機構と、
内部および外部の少なくともいずれかの状態を検出するセンサと、
前記センサの検出情報に基づいて、予め定める収納条件が成立したか否かを判断する収納条件判断部と、
前記収納条件が成立すると、前記ボディに設けた収納スペースへ前記移動機構を退避させる駆動機構と、
を備えることを特徴とする自律行動型ロボット。
【請求項２】
前記移動機構が車輪であることを特徴とする請求項１に記載の自律行動型ロボット。
【請求項３】
前記センサの検出情報に基づいて、予め定める駆動条件が成立したか否かを判断する駆動条件判断部を備え、
前記駆動機構は、前記移動機構が前記収納スペースに収納された状態で前記駆動条件が成立すると、前記移動機構を前記収納スペースにて駆動することを特徴とする請求項１または２に記載の自律行動型ロボット。
【請求項４】
抱き上げられたことを判定する抱き上げ判定部を備え、
前記駆動機構は、抱き上げられたと判定されて前記駆動条件が成立したときに、前記移動機構を駆動することを特徴とする請求項３に記載の自律行動型ロボット。
【請求項５】
前記ボディは、前記移動機構が非接地状態にて前記収納スペースに収納されたときに接地する接地底面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自律行動型ロボット。
【請求項６】
ユーザが近くにいることを検出する認識部を備え、
前記収納条件として、ユーザが近くにいることが検出されることが含まれることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自律行動型ロボット。
【請求項７】
ユーザの応対行為を認識する応対認識部と、
前記応対行為に応じてユーザに対する親密度を変化させるとともに管理する親密度管理部と、
管理された情報に基づき、応対するユーザの親密度を判定する親密度判断部を備え、
前記駆動機構は、前記移動機構が前記収納スペースに収納された状態で抱き上げられたと判定された場合、その収納状態での前記移動機構の駆動有無又は駆動態様をユーザの親密度に応じて変化させることを特徴とする請求項４に記載の自律行動型ロボット。
【請求項８】
前記移動機構が収納された状態で前記収納スペースを開閉するカバーと、
前記収納スペースの開閉を検出するセンサと、
を備え、
前記駆動条件として、前記収納スペースが閉じられていることが含まれることを特徴とする請求項４に記載の自律行動型ロボット。
【請求項９】
当該ロボットの落下を判定する落下判定部と、
当該ロボットの落下中の体勢を検出する体勢検出部と、
を備え、
当該ロボットの特定部位がアプローチポイントとして設定され、
前記駆動機構は、落下が判定されたときに検出される体勢に基づき、前記アプローチポイントが最初に接地するようにその体勢をバランスさせるよう、前記移動機構を駆動することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の自律行動型ロボット。
【請求項１０】
当該ロボットの落下を判定する落下判定部を備え、
前記駆動機構は、前記移動機構が前記収納スペースに収納された状態で落下が判定されたときに、前記移動機構を前記収納スペースから外部へ進出させることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の自律行動型ロボット。
【請求項１１】
ボディと、
抱き上げられたことを判定する抱き上げ判定部と、
内部および外部の少なくともいずれかの状態を検出するセンサと、
前記センサの検出情報に基づいて、予め定める駆動条件が成立したか否かを判断する駆動条件判断部と、
抱き上げられたと判定されて所定の駆動条件が成立すると、抱き上げられた状態のまま前記ボディの体勢を変化させるよう駆動する駆動機構と、
を備えることを特徴とする自律行動型ロボット。
【請求項１２】
抱き上げ状態の継続時間を計測する計時部をさらに備え、
前記センサの検出情報にかかわらず、前記継続時間が予め定める基準時間を経過したときに前記駆動条件が成立することを特徴とする請求項１１に記載の自律行動型ロボット。
【請求項１３】
ボディと、
抱き上げられたことを判定する抱き上げ判定部と、
抱き上げられたと判定されて所定の駆動条件が成立すると、前記ボディの体勢を変化させるよう駆動する駆動機構と、
前記ボディの内部温度を検出する温度センサと、を備え、
前記ボディの内部温度が予め定める判定基準値を超えたとき、または判定基準を超えると判定されるときに前記駆動条件が成立することを特徴とする自律行動型ロボット。
【国際調査報告】
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