(57)【要約】  ロボット（１００）は、本体フレーム（３１０）と、本体フレーム（３１０）との間に閉空間を形成する弾性体（３１２）と、移動時の接地面を有し、閉空間に収容可能に設けられた移動機構（１０２）と、移動機構（１０２）を閉空間の外部へ進出又は内部に退避させる駆動機構と、を備える。弾性体（３１２）は、移動機構（１０２）の進出に伴って受ける押圧力により弾性変形し、移動機構（１０２）を露出させるための開口部（３１３）を大きくし、移動機構（１０２）の退避に伴って弾性復帰して開口部（３１３）を小さくする。
2019131696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体フレームと、  前記本体フレームとの間に閉空間を形成する弾性体と、  移動時の接地面を有し、前記閉空間に収容可能に設けられた移動機構と、  前記移動機構を前記閉空間の外部へ進出又は内部に退避させる駆動機構と、  を備え、  前記弾性体は、前記移動機構の進出に伴って受ける押圧力により弾性変形し、前記移動機構を露出させるための開口部を大きくし、前記移動機構の退避に伴って弾性復帰して前記開口部を小さくすることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記弾性体は、前記本体フレームから離れる方向へ膨出し、内方に前記閉空間を形成する曲面形状を有し、  前記移動機構が前記閉空間の内部から外部へ進出するに伴い前記曲面形状が変化することを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記開口部は、前記弾性体において前記本体フレームと対向する周縁部と前記本体フレームとの間に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項４】
前記開口部を閉じる方向に前記弾性体を付勢する付勢機構を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロボット。
【請求項５】
前記移動機構が車輪およびホイールカバーを有し、  前記移動機構が進出する際に、前記ホイールカバーが前記弾性体の開口部に当接して押し広げることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のロボット。
【請求項６】
前記ホイールカバーは、前記弾性体の内面と相補形状の外面を有することを特徴とする請求項５に記載のロボット。
【請求項７】
前記弾性体は、芯材としてのばね材と、そのばね材が装着又はインサートされた樹脂材を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のロボット。
【請求項８】
前記ばね材が、前記樹脂材の形状に沿って設けられる骨組み構造を有することを特徴とする請求項７に記載のロボット。
【請求項９】
前記樹脂材は、前記本体フレームから離れる方向へ膨出する形状を有し、  前記ばね材が、前記樹脂材の形状に沿う湾曲形状を有することを特徴とする請求項７又は８に記載のロボット。
【請求項１０】
前記ばね材が、静電容量センサとして機能する金属板からなることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のロボット。
【請求項１１】
前記開口部は、前記弾性体において前記移動機構の軌道上に設けられたスリットであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかにに記載のロボット。
【請求項１２】
前記弾性体が、前記本体フレームと共に当該ロボットのボディを形成することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のロボット。
【請求項１３】
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閉空間から外部に進出した状態で落下が判定されたときに、前記移動機構を前記閉空間へ退避させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のロボット。
【請求項１４】
ボディと、  前記ボディの一部を構成し、内方に収容空間を有するボディ形成部材と、  移動時の接地面を有し、前記収容空間に収容可能に設けられた移動機構と、  前記移動機構を前記収容空間から外部へ進退させる駆動機構と、  を備え、  前記ボディ形成部材は、前記移動機構の進出に伴って押し広げられる開口部を形成する可撓性部位を有することを特徴とするロボット。
【請求項１５】
前記ボディ形成部材は、前記開口部が押し広げられた際に、その開口部を閉じる方向の付勢力を発生させることを特徴とする請求項１４に記載のロボット。
【請求項１６】
ボディと、  移動時の接地面を有する移動機構と、  前記移動機構に対して進出又は退避可能に支持され、進出駆動されることにより前記接地面を覆うことが可能なカバーと、  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、前記カバーを進出駆動する駆動機構と、  を備えることを特徴とするロボット。
【請求項１７】
予め定める収納維持条件が成立しているか否かを判断する収納維持条件判断部をさらに備え、  前記駆動機構は、  前記収納維持条件が成立している間は前記カバーの退避駆動を禁止することを特徴とする請求項１６に記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、移動機構を備え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として、周囲の状況に基づいて自律的に学習することで行動を進化させ、生命を感じさせるものも出現しつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】  ロボットにペットのような親近感をもたせようとする場合、ユーザとのスキンシップは欠かせない。思わず抱き上げたくなるような外観や仕草を実現することはもちろん、ユーザが抱き上げやすくなるような配慮も必要となる。【０００５】  本発明は上記課題認識に基づいてなされた発明であり、その主たる目的は、ユーザへの配慮を意識したロボットの構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明のある態様はロボットである。このロボットは、本体フレームと、本体フレームとの間に閉空間を形成する弾性体と、移動時の接地面を有し、閉空間に収容可能に設けられた移動機構と、移動機構を閉空間の外部へ進出又は内部に退避させる駆動機構と、を備える。弾性体は、移動機構の進出に伴って受ける押圧力により弾性変形し、移動機構を露出させるための開口部を大きくし、移動機構の退避に伴って弾性復帰して開口部を小さくする。【０００７】  本発明の別の態様もロボットである。このロボットは、ボディと、ボディの一部を構成し、内方に収容空間を有するボディ形成部材と、移動時の接地面を有し、収容空間に収容可能に設けられた移動機構と、移動機構を収容空間から外部へ進退させる駆動機構と、を備える。ボディ形成部材は、移動機構の進出に伴って押し広げられる開口部を形成する可撓性部位を有する。
【発明の効果】
【０００８】  本発明によれば、ユーザへの配慮を意識したロボットの構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るロボットの外観を表す図である。
【図２】ロボットの構造を概略的に表す断面図である。
【図３】車輪収納機構の構造および動作を模式的に示す図である。
【図４】ロボットのハードウェア構成図である。
【図５】ロボットシステムの機能ブロック図である。
【図６】車輪収納機構の構造および動作を表す図である。
【図７】車輪進出状態を示す側面図である。
【図８】車輪収納機構の構造および動作を表す図である。
【図９】ボディの組付け方法を概略的に表す図である。
【図１０】第１変形例に係る車輪収納構造を表す図である。
【図１１】第２変形例に係る車輪収納構造を表す図である。
【図１２】第３および第４変形例に係る車輪収納構造を表す側面図である。
【図１３】第５変形例に係る車輪収納機構を表す図である。
【図１４】第５変形例に係る車輪収納機構を表す図である。
【図１５】第６変形例に係る車輪収納機構を表す図である。
【図１６】第７変形例に係る車輪収納機構を表す図である。
【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】  本実施形態のロボットは、移動機構として車輪を有し、その車輪をボディに収容可能な構造を有する。すなわち、本体フレームの側面にカバーが設けられ、両者間の閉空間が車輪収容空間とされている。カバーが可撓性および弾性を有するため、車輪収容空間から車輪を進出させる際に押し広げられる。その車輪を車輪収容空間へ退避させると、カバーは元の形に復帰する。このようなカバーの柔軟な動き（変形）が生物の部位を想起させ、ユーザにペットに対するような親しみを感じさせる。車輪が完全収容されることで、ロボットを抱き上げることが容易になり、また、ユーザが車輪の接地面に触れることを防止できる。本実施形態によれば、このようにユーザへの配慮がなされたロボットが提供される。以下、このようなロボットの具体的構成について説明する。
【００１２】  図１は、実施形態に係るロボット１００の外観を表す図である。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は側面図である。  ロボット１００は、外部環境および内部状態に基づいて行動や仕草（ジェスチャー）を決定する自律行動型のロボットである。外部環境は、カメラやサーモセンサなど各種のセンサにより認識される。内部状態はロボット１００の感情を表現するさまざまなパラメータとして定量化される。ロボット１００は、オーナー家庭の家屋内を行動範囲とする。以下、ロボット１００に関わる人間を「ユーザ」とよぶ。
【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３１４を含む。ロボット１００に服を着せてもよい。ロボット１００の総重量は５〜１５キログラム程度、身長は０．５〜１．２メートル程度である。適度な重さと丸み、柔らかさ、手触りのよさ、といった諸属性により、ユーザがロボット１００を抱きかかえやすく、かつ、抱きかかえたくなるという効果が実現される。
【００１４】  ロボット１００は、一対の前輪１０２（左前輪１０２ａ，右前輪１０２ｂ）と、一つの後輪１０３を含む。前輪１０２が駆動輪であり、後輪１０３が従動輪である。前輪１０２は操舵機構を有しないが、左右輪の回転速度や回転方向が個別に制御可能とされている。後輪１０３はキャスターであり、ロボット１００を前後左右への移動させるために回転自在となっている。後輪１０３はオムニホイールであってもよい。左前輪１０２ａよりも右前輪１０２ｂの回転数を大きくすることで、ロボット１００が左折したり、左回りに回転できる。右前輪１０２ｂよりも左前輪１０２ａの回転数を大きくすることで、ロボット１００が右折したり、右回りに回転できる。
【００１５】  前輪１０２および後輪１０３は、後述する駆動機構（回動機構、リンク機構）によりボディ１０４に完全収納できる。ボディ１０４の下半部には左右一対のカバー３１２が設けられ、柔らかい胴体を構成するとともに前輪１０２を収納できる。カバー３１２には前方に向けて開口するスリット３１３（開口部）が形成され、そのスリット３１３を介して前輪１０２を進出させ、外部に露出させることができる。カバー３１２は「ボディ形成部材」として機能し、スリット３１３の周辺部が「可撓性部位」として機能する。
【００１６】  走行時においても各車輪の大半はボディ１０４に隠れているが、各車輪がボディ１０４に完全収納されるとロボット１００は移動不可能な状態となる。すなわち、車輪の収納動作に伴ってボディ１０４が降下し、床面Ｆに着座する。この着座状態においては、ボディ１０４の底部に形成された平坦な着座面１０８（接地底面）が床面Ｆに当接する。なお、車輪収納機構の構造および動作の詳細については後述する。
【００１７】  ロボット１００は、２つの手１０６を有する。手１０６には、モノを把持する機能はない。手１０６は、図示しない内蔵ワイヤを引っ張る又は緩めることにより、上げる、振る、振動するなど簡単な動作が可能である。２つの手１０６も個別制御可能である。
【００１８】  ロボット１００の頭部正面（顔）には２つの目１１０が設けられている。目１１０は、液晶素子または有機ＥＬ素子により、様々な表情で表示される。ロボット１００は、スピーカーを内蔵し、簡単な音声を発することもできる。ロボット１００の頭頂部にはツノ１１２が取り付けられる。ツノ１１２には全天周カメラが内蔵され、上下左右全方位を一度に撮影できる。また、ロボット１００の頭部正面には、高解像度カメラが設けられる（図示せず）。
【００１９】  このほか、ロボット１００は、周辺温度を検出する温度センサ、複数のマイクロフォンを有するマイクロフォンアレイ、計測対象の形状を測定可能な形状測定センサ（深度センサ）、超音波センサなどさまざまなセンサを内蔵する。
【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。  ボディ１０４は、ベースフレーム３０８、本体フレーム３１０、外皮３１４、および一対のカバー３１２を含む。ベースフレーム３０８は、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、ロアプレート３３４に複数のサイドプレート３３６を立設して構成される。ベースフレーム３０８の内方には、バッテリー１１８、制御回路３４２および各種アクチュエータ等が収容されている。ロアプレート３３４の底面が着座面１０８を形成する。
【００２１】  本体フレーム３１０は、頭部フレーム３１６および胴部フレーム３１８を含む。頭部フレーム３１６は、中空半球状をなし、ロボット１００の頭部骨格を形成する。胴部フレーム３１８は、角筒形状をなし、ロボット１００の胴部骨格を形成する。胴部フレーム３１８の下端部が、ロアプレート３３４に固定されている。頭部フレーム３１６は、接続機構３３０を介して胴部フレーム３１８に接続されている。
【００２２】  頭部フレーム３１６は、ヨー軸３２１、ピッチ軸３２２およびロール軸３２３を有する。頭部フレーム３１６のヨー軸３２１周りの回動（ヨーイング）により首振り動作が実現され、ピッチ軸３２２周りの回動（ピッチング）により頷き動作，見上げ動作および見下ろし動作が実現され、ロール軸３２３周りの回動（ローリング）により首を左右に傾げる動作が実現される。各軸は、接続機構３３０の駆動態様に応じて三次元空間における位置や角度が変化し得る。接続機構３３０は、リンク機構からなり、胴部フレーム３１８に設置された複数のモータにより駆動される。
【００２３】  胴部フレーム３１８は、ベースフレーム３０８および車輪駆動機構３７０を収容している。車輪駆動機構３７０は、前輪１０２および後輪１０３をそれぞれボディ１０４から出し入れする前輪駆動機構および後輪駆動機構を含む。前輪１０２および後輪１０３は、ロボット１００を移動させる「移動機構」として機能する。前輪１０２は、その中心部にダイレクトドライブモータ（以下「ＤＤモータ」と表記する）を有する。このため、左前輪１０２ａと右前輪１０２ｂを個別に駆動できる。前輪１０２はホイールカバー１０５に回転可能に支持され、そのホイールカバー１０５が胴部フレーム３１８に回動可能に支持されている。
【００２４】  一対のカバー３１２は、胴部フレーム３１８を左右から覆うように設けられ、ボディ１０４のアウトラインに丸みをもたせるよう、滑らかな曲面形状とされている。胴部フレーム３１８とカバー３１２との間に閉空間が形成され、その閉空間が前輪１０２の収容空間Ｓとなっている。後輪１０３は、胴部フレーム３１８の下部後方に設けられた収容空間に収容される。
【００２５】  外皮３１４は、本体フレーム３１０を外側から覆う。外皮３１４は、人が弾力を感じる程度の厚みを有し、ウレタンスポンジなどの伸縮性を有する素材で形成される。これにより、ユーザがロボット１００を抱きしめると、適度な柔らかさを感じ、人がペットにするように自然なスキンシップをとることができる。外皮３１４は、カバー３１２を露出させる態様で本体フレーム３１０に装着されている。
【００２６】  本体フレーム３１０と外皮３１４との間にはタッチセンサが配設される。カバー３１２にはタッチセンサが埋設されている。これらのタッチセンサは、いずれも静電容量センサであり、ロボット１００のほぼ全域におけるタッチを検出する。なお、変形例においては、タッチセンサを外皮３１４に埋設してもよいし、本体フレーム３１０の内側に配設してもよい。
【００２７】  手１０６は、外皮３１４と一体に形成されている。外皮３１４の上端部には、開口部３９０が設けられる。ツノ１１２の下端部が、開口部３９０を介して頭部フレーム３１６に接続されている。
【００２８】  手１０６を駆動するための駆動機構は、外皮３１４に埋設されるワイヤ１３４と、その駆動回路３４０（通電回路）を含む。ワイヤ１３４は、本実施形態では形状記憶合金線からなり、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１３４の両端から引き出されたリード線が、駆動回路３４０に接続されている。駆動回路３４０のスイッチがオンされるとワイヤ１３４（形状記憶合金線）に通電がなされる。
【００２９】  ワイヤ１３４は、外皮３１４から手１０６に延びるようにモールド又は編み込まれている。ワイヤ１３４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。ワイヤ１３４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。ワイヤ１３４に通電することで腕（手１０６）を上げることができ、通電遮断することで腕（手１０６）を下げることができる。
【００３０】  図３は、車輪収納機構の構造および動作を模式的に示す図である。図３（ａ）は側面図であり、図３（ｂ）は正面図である。図中点線は車輪が収容空間Ｓから進出して走行可能な状態を示し、図中実線は車輪が収容空間Ｓに収納された状態を示す。
【００３１】  車輪駆動機構３７０は、前輪駆動機構３７４および後輪駆動機構３７６を含む。前輪駆動機構３７４は、回動軸３７８およびアクチュエータ３７９を含む。回動軸３７８がホイールカバー１０５に連結されている。本実施形態では、アクチュエータ３７９としてモータが採用される。アクチュエータ３７９の駆動によりホイールカバー１０５を回動させることで、前輪１０２を収容空間Ｓから外部へ進退駆動できる。このように、前輪駆動機構３７４は「回動機構」として機能する。
【００３２】  後輪駆動機構３７６は、回動軸４０４およびアクチュエータ４０６を含む。回動軸４０４の中央に回転軸４０７が支持されている。回転軸４０７からは二股のアーム４０８が延び、その先端に車軸４１０が一体に設けられている。車軸４１０に後輪１０３が回転可能に支持されている。回転軸４０７は自軸周りに回転自在であり、後輪１０３の向き（進行方向）を任意に変化させる。アクチュエータ４０６の駆動により、後部収容空間から外部へ後輪１０３を進退駆動できる。このように、後輪駆動機構３７６は「リンク機構」として機能する。
【００３３】  車輪収納時には、アクチュエータ３７９，４０６が一方向に駆動される。このとき、ホイールカバー１０５が回動軸３７８を中心に回動し、前輪１０２が床面Ｆから上昇する。また、アーム４０８が回動軸４０４を中心に回動し、後輪１０３が床面Ｆから上昇する（一点鎖線矢印参照）。それにより、ボディ１０４が降下し、着座面１０８が床面Ｆに接地する（実線矢印参照）。これにより、ロボット１００がお座りした状態が実現される。アクチュエータ３７９，４０６を反対方向に駆動することにより、各車輪を進出させ、ロボット１００を立ち上がらせることができる。
【００３４】  なお、後輪１０３の外側には尻尾を模した後部カバー１０７が設けられており、後輪１０３と連動してボディ１０４の後部下開口部を開閉する。すなわち、後輪１０３を進出させるときには後部カバー１０７が開動作し、後輪１０３を収納するときには後部カバー１０７が閉動作する。
【００３５】  図４は、ロボット１００のハードウェア構成図である。  ロボット１００は、内部センサ１２８、通信機１２６、記憶装置１２４、プロセッサ１２２、駆動機構１２０およびバッテリー１１８を含む。駆動機構１２０は、上述した接続機構３３０や車輪駆動機構３７０を含む。プロセッサ１２２と記憶装置１２４は、制御回路３４２に含まれる。各ユニットは電源線１３０および信号線１３２により互いに接続される。バッテリー１１８は、電源線１３０を介して各ユニットに電力を供給する。各ユニットは信号線１３２により制御信号を送受する。バッテリー１１８は、リチウムイオン二次電池であり、ロボット１００の動力源である。
【００３６】  内部センサ１２８は、ロボット１００が内蔵する各種センサの集合体である。具体的には、カメラ（全天周カメラ，高解像度カメラ）、マイクロフォンアレイ、測距センサ（赤外線センサ）、サーモセンサ、タッチセンサ、加速度センサ、ニオイセンサなどである。タッチセンサは、ボディ１０４の大部分の領域に対応し、静電容量の変化に基づいてユーザのタッチを検出する。ニオイセンサは、匂いの元となる分子の吸着によって電気抵抗が変化する原理を応用した既知のセンサである。
【００３７】  通信機１２６は、後述のサーバ２００や外部センサ１１４、ユーザの有する携帯機器など各種の外部機器を対象として無線通信を行う通信モジュールである。記憶装置１２４は、不揮発性メモリおよび揮発性メモリにより構成され、コンピュータプログラムや各種設定情報を記憶する。プロセッサ１２２は、コンピュータプログラムの実行手段である。駆動機構１２０は、内部機構を制御するアクチュエータである。このほかには、表示器やスピーカーなども搭載される。
【００３８】  プロセッサ１２２は、通信機１２６を介してサーバ２００や外部センサ１１４と通信しながら、ロボット１００の行動選択を行う。内部センサ１２８により得られる様々な外部情報も行動選択に影響する。駆動機構１２０は、主として、車輪（前輪１０２）や頭部（頭部フレーム３１６）の動きを制御する。駆動機構１２０は、２つの前輪１０２それぞれの回転速度や回転方向を変化させることにより、ロボット１００の移動方向や移動速度を変化させる。また、駆動機構１２０は、車輪（前輪１０２および後輪１０３）を昇降させることもできる。車輪が上昇すると、車輪はボディ１０４に完全に収納され、ロボット１００は着座面１０８にて床面Ｆに当接し、着座状態となる。また、駆動機構１２０は、ワイヤ１３４を介して、手１０６を制御する。
【００３９】  図５は、ロボットシステム３００の機能ブロック図である。  ロボットシステム３００は、ロボット１００、サーバ２００および複数の外部センサ１１４を含む。ロボット１００およびサーバ２００の各構成要素は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）および各種コプロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。ロボット１００の機能の一部はサーバ２００により実現されてもよいし、サーバ２００の機能の一部または全部はロボット１００により実現されてもよい。
【００４０】  家屋内にはあらかじめ複数の外部センサ１１４が設置される。サーバ２００には、外部センサ１１４の位置座標が登録される。ロボット１００の内部センサ１２８および複数の外部センサ１１４から得られる情報に基づいて、サーバ２００がロボット１００の基本行動を決定する。外部センサ１１４はロボット１００の感覚器を補強するためのものであり、サーバ２００はロボット１００の処理能力を補強するためのものである。ロボット１００の通信機１２６が外部センサ１１４と定期的に通信し、サーバ２００は外部センサ１１４によりロボット１００の位置を特定する。
【００４１】（サーバ２００）  サーバ２００は、通信部２０４、データ処理部２０２およびデータ格納部２０６を含む。通信部２０４は、外部センサ１１４およびロボット１００との通信処理を担当する。データ格納部２０６は各種データを格納する。データ処理部２０２は、通信部２０４により取得されたデータおよびデータ格納部２０６に格納されるデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部２０２は、通信部２０４およびデータ格納部２０６のインタフェースとしても機能する。
【００４２】  データ格納部２０６は、モーション格納部２３２、マップ格納部２１６および個人データ格納部２１８を含む。ロボット１００は、複数の動作パターン（モーション）を有する。手１０６を震わせる、蛇行しながらユーザに近づく、首をかしげたままユーザを見つめる、など様々なモーションが定義される。
【００４３】  モーション格納部２３２は、モーションの制御内容を定義する「モーションファイル」を格納する。各モーションは、モーションＩＤにより識別される。モーションファイルは、ロボット１００のモーション格納部１６０にもダウンロードされる。どのモーションを実行するかは、サーバ２００で決定されることもあるし、ロボット１００で決定されることもある。ロボット１００のモーションの多くは、複数の単位モーションを含む複合モーションとして構成される。
【００４４】  マップ格納部２１６は、状況に応じたロボットの行動を定義した行動マップのほか、椅子やテーブルなどの障害物の配置状況を示すマップも格納する。個人データ格納部２１８は、ユーザの情報を格納する。具体的には、ユーザに対する親密度とユーザの身体的特徴・行動的特徴を示すマスタ情報を格納する。年齢や性別などの他の属性情報を格納してもよい。
【００４５】  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。
【００４６】  データ処理部２０２は、位置管理部２０８、認識部２１２、動作制御部２２２および親密度管理部２２０を含む。位置管理部２０８は、ロボット１００の位置座標を特定する。位置管理部２０８はユーザの位置座標もリアルタイムで追跡してもよい。
【００４７】  認識部２１２は、外部環境を認識する。外部環境の認識には、温度や湿度に基づく天候や季節の認識、光量や温度に基づく物陰（安全地帯）の認識など多様な認識が含まれる。ロボット１００の認識部１５０は、内部センサ１２８により各種の環境情報を取得し、これを一次処理した上でサーバ２００の認識部２１２に転送する。
【００４８】  認識部２１２は、更に、人物認識部２１４と応対認識部２２８を含む。人物認識部２１４は、ロボット１００の内蔵カメラによる撮像画像から抽出された特徴ベクトルと、個人データ格納部２１８にあらかじめ登録されているユーザ（クラスタ）の特徴ベクトルと比較することにより、撮像されたユーザがどの人物に該当するかを判定する（ユーザ識別処理）。人物認識部２１４は、表情認識部２３０を含む。表情認識部２３０は、ユーザの表情を画像認識することにより、ユーザの感情を推定する。
【００４９】  応対認識部２２８は、ロボット１００になされた様々な応対行為を認識し、快・不快行為に分類する。応対認識部２２８は、また、ロボット１００の行動に対するユーザの応対行為を認識することにより、肯定・否定反応に分類する。快・不快行為は、ユーザの応対行為が、生物として心地よいものであるか不快なものであるかにより判別される。
【００５０】  動作制御部２２２は、ロボット１００の動作制御部１５２と協働して、ロボット１００のモーションを決定する。動作制御部２２２は、ロボット１００の移動目標地点とそのための移動ルートを作成する。動作制御部２２２は、複数の移動ルートを作成し、その上で、いずれかの移動ルートを選択してもよい。動作制御部２２２は、モーション格納部２３２の複数のモーションからロボット１００のモーションを選択する。
【００５１】  親密度管理部２２０は、ユーザごとの親密度を管理する。親密度は個人データ格納部２１８において個人データの一部として登録される。快行為を検出したとき、親密度管理部２２０はそのユーザに対する親密度をアップさせる。不快行為を検出したときには親密度はダウンする。また、長期間視認していないユーザの親密度は徐々に低下する。
【００５２】（ロボット１００）  ロボット１００は、通信部１４２、データ処理部１３６、データ格納部１４８、内部センサ１２８、および駆動機構１２０を含む。通信部１４２は、通信機１２６（図４参照）に該当し、外部センサ１１４、サーバ２００および他のロボット１００との通信処理を担当する。データ格納部１４８は各種データを格納する。データ格納部１４８は、記憶装置１２４（図４参照）に該当する。データ処理部１３６は、通信部１４２により取得されたデータおよびデータ格納部１４８に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部１３６は、プロセッサ１２２およびプロセッサ１２２により実行されるコンピュータプログラムに該当する。データ処理部１３６は、通信部１４２、内部センサ１２８、駆動機構１２０およびデータ格納部１４８のインタフェースとしても機能する。
【００５３】  データ格納部１４８は、ロボット１００の各種モーションを定義するモーション格納部１６０を含む。モーション格納部１６０には、サーバ２００のモーション格納部２３２から各種モーションファイルがダウンロードされる。モーションは、モーションＩＤによって識別される。様々なモーションを表現するために、各種アクチュエータ（駆動機構１２０）の動作タイミング、動作時間、動作方向などがモーションファイルにおいて時系列定義される。
【００５４】  データ格納部１４８には、マップ格納部２１６および個人データ格納部２１８からも各種データがダウンロードされてもよい。
【００５５】  データ処理部１３６は、認識部１５０および動作制御部１５２を含む。認識部１５０は、内部センサ１２８から得られた外部情報を解釈する。認識部１５０は、視覚的な認識（視覚部）、匂いの認識（嗅覚部）、音の認識（聴覚部）、触覚的な認識（触覚部）が可能である。
【００５６】  認識部１５０は、内蔵の全天周カメラにより定期的に外界を撮像し、人やペットなどの移動物体を検出する。認識部１５０は、移動物体の撮像画像から特徴ベクトルを抽出する。上述したように、特徴ベクトルは、移動物体の身体的特徴と行動的特徴を示すパラメータ（特徴量）の集合である。移動物体を検出したときには、ニオイセンサや内蔵の集音マイク、温度センサ等からも身体的特徴や行動的特徴が抽出される。これらの特徴も定量化され、特徴ベクトル成分となる。
【００５７】  認識部１５０により認識された応対行為に応じて、サーバ２００の親密度管理部２２０はユーザに対する親密度を変化させる。原則的には、快行為を行ったユーザに対する親密度は高まり、不快行為を行ったユーザに対する親密度は低下する。
【００５８】  動作制御部１５２は、サーバ２００の動作制御部２２２とともにロボット１００の移動方向を決める。行動マップに基づく移動をサーバ２００で決定し、障害物をよけるなどの即時的移動をロボット１００で決定してもよい。駆動機構１２０は、動作制御部１５２の指示にしたがって前輪１０２（車輪駆動機構３７０）を駆動することで、ロボット１００を移動目標地点に向かわせる。
【００５９】  動作制御部１５２は、サーバ２００の動作制御部２２２と協働してロボット１００のモーションを決める。一部のモーションについてはサーバ２００で決定し、他のモーションについてはロボット１００で決定してもよい。また、ロボット１００がモーションを決定するが、ロボット１００の処理負荷が高いときにはサーバ２００がモーションを決定するとしてもよい。サーバ２００においてベースとなるモーションを決定し、ロボット１００において追加のモーションを決定してもよい。モーションの決定処理をサーバ２００およびロボット１００においてどのように分担するかはロボットシステム３００の仕様に応じて設計すればよい。
【００６０】  動作制御部１５２は、選択したモーションを駆動機構１２０に実行指示する。駆動機構１２０は、モーションファイルにしたがって、各アクチュエータを制御する。モーションファイルに頭部の動作や車輪の進退動作が定義されている場合、動作制御部１５２は、駆動機構１２０を駆動してその動作制御を実行する。
【００６１】  動作制御部１５２は、親密度の高いユーザが近くにいるときには「抱っこ」をせがむ仕草として両方の手１０６をもちあげるモーションを実行することもできるし、「抱っこ」に飽きたときには左右の前輪１０２を収容したまま逆回転と停止を交互に繰り返すことで抱っこをいやがるモーションを表現することもできる。駆動機構１２０は、動作制御部１５２の指示にしたがって前輪１０２や手１０６、首（頭部フレーム３１６）を駆動することで、ロボット１００に様々なモーションを表現させる。
【００６２】  次に、ロボット１００の特徴的構成および動作について説明する。  図６〜図８は、車輪収納機構の構造および動作を表す図である。図６は、ロボット１００の下半部について外皮３１４を除いた状態を示す斜視図である。図６（ａ）は車輪収納状態を示し、図６（ｂ）は車輪進出状態を示す。図７は、車輪進出状態を示す側面図である。図８は、車輪の進出動作を正面側からみた部分拡大図である。図８（ａ）〜（ｆ）は車輪の進出過程を示している。
【００６３】  図６（ａ）に示すように、一対のカバー３１２は、本体フレーム３１０に対して左右対称に構成され、その前面と後面において接合されている（接合部５０２）。これらのカバー３１２は、本体フレーム３１０と共にボディ１０４を形成する。両カバーの接合は、本実施形態では溶着又は接着によりなされるが、ねじ留めによる締結その他の固定方法を採用してもよい。カバー３１２は、可撓性および弾性を有する樹脂材（本実施形態ではラバー、シリコーンゴム等）からなる。カバー３１２の側面から前面にかけて縦方向のスリット３１３が設けられている。スリット３１３は、ボディ１０４の側面視円弧状（扇状）をなしている。
【００６４】  カバー３１２は、スリット３１３を境界とした内側に装着部５１０、外側に膨出部５１２を有する。装着部５１０が本体フレーム３１０に対して固定される。膨出部５１２は、本体フレーム３１０から離れる方向へ膨出する形状を有し、本体フレーム３１０との間に閉空間を形成する。膨出部５１２には、その形状に沿ってばね材５１４が埋設（インサート成形）されている。ばね材５１４は、金属板（ばね鋼板）を板金加工により骨組み形状に打ち抜き、さらに湾曲形状に成形して得られる。そのばね材５１４を所定の金型にセットし、樹脂材の射出成形を行うことによりカバー３１２が得られる。この金型のチャンバもカバー３１２の形状に沿う湾曲形状部分を有する。ばね材５１４は、カバー３１２の芯材として機能し、樹脂材（ラバー）と共に「弾性体」を構成する。
【００６５】  なお、ばね材５１４には、その全長にわたって所定間隔で複数の小孔５１６が形成されている。射出成形時に樹脂材がこれらの小孔５１６を介してばね材５１４の表裏に回り込めるようにし、ばね材５１４と樹脂材との接合の安定化を図っている。スリット３１３の両端（上下端）にはそれぞれ円孔５１８が設けられ（図７参照）、スリット３１３が押し広げられるときの端部への応力集中を緩和し、カバー３１２の破断を防止している。
【００６６】  車輪収納状態においては図示のように、スリット３１３が閉じられた状態となる。前輪１０２は、カバー３１２の内方に完全に収容される。カバー３１２内の収容空間Ｓは、前輪１０２と一体のホイールカバー１０５がちょうど一つ入る程度の大きさを有する。
【００６７】  図６（ｂ）に示す車輪駆動時には、前輪１０２がスリット３１３から突出し、カバー３１２の外部に露出する態様となる。この前輪１０２の進出過程で、ホイールカバー１０５が膨出部５１２を外側に押し広げる態様となる。カバー３１２は、その弾性および可撓性により、図示のようにホイールカバー１０５が差し掛かる部分を中心に撓み、ホイールカバー１０５が通過した部分は元の形状に弾性復帰する態様となる。すなわち、前輪１０２が進出する過程で、スリット３１３の変形領域が移り変わる。車輪を収納する際には、上記と逆の車輪動作が行われる。
【００６８】  図示のように、前輪１０２は、その接地面を除く大部分がホイールカバー１０５に覆われている。ホイールカバー１０５と前輪１０２との隙間が非常に小さくされており、周辺物の巻き込みや挟み込みが防止されている。カバー３１２におけるスリット３１３の部分に接触する箇所を前輪１０２そのものではなくホイールカバー１０５とすることで、前輪１０２の出し入れに際してカバー３１２が汚れることを防止している。
【００６９】  ホイールカバー１０５の外面には、前輪１０２の半径方向外側に向かうにつれて前輪１０２の外面に近づくように傾斜するテーパ面５２０が設けられている。車輪進出時には、ホイールカバー１０５の外面がスリット３１３に当接する。このとき、テーパ面５２０に沿ってスリット３１３をスムーズに押し広げることができ、前輪１０２の出し入れが円滑に行われるようになる。
【００７０】  また、テーパ面５２０を設けたことで、ホイールカバー１０５は、膨出部５１２の内面と相補形状の外面を有する。それにより、図６（ａ）に示した車輪収納状態において膨出部５１２に外圧が作用したとしても、ホイールカバー１０５により内側から支えられることで、膨出部５１２の変形を防止又は抑制できる。例えば、ユーザがロボット１００を抱きしめるようなとき、その強さによって膨出部５１２が弾性変形してしまう虞がある。このような場合でも、剛体であるホイールカバー１０５が芯材として機能することにより、膨出部５１２の過度な変形や潰れを防止できる。
【００７１】  図７に示すように、ホイールカバー１０５は、本体フレーム３１０の底部近傍に設けられた回転軸５２２を中心に回動する。スリット３１３は、カバー３１２において前輪１０２の軌道上に設けられている（二点鎖線参照）。カバー３１２の内側（より詳細には、装着部５１０および膨出部５１２におけるスリット３１３近傍の内面）には、滑り部材５３５が設けられている。滑り部材５３５は、耐摩耗性が高い樹脂（例えばポリアセタール（ＰＯＭ）等）からなるシート状部材であり、スリット３１３近傍におけるホイールカバー１０５との接触部分に配設されている。滑り部材５３５は、前輪１０２が進退駆動される際にホイールカバー１０５に当接して滑らかにガイドすることで、カバー３１２が摩耗（劣化）することを防止又は抑制する。
【００７２】  ばね材５１４は、膨出部５１２の周縁近傍に沿った環状のベース部５４０と、ベース部５４０の径方向に架け渡される複数のフレーム形成部５４２を有し、これらにより骨組み構造が形成されている。ベース部５４０とフレーム形成部５４２との間、および隣接するフレーム形成部５４２間に適度な間隔を確保して樹脂材を満たすことで（言い換えれば、ばね材５１４を適切な形状、厚み、幅に設定することで）、膨出部５１２全体として適度な弾性が得られる。ベース部５４０は、スリット３１３の近傍に沿って延在している。
【００７３】  ばね材５１４は、静電容量センサ（近接センサ）の電極としても機能する。ユーザがロボット１００を抱き上げる場合など、カバー３１２に触れると、その電極周辺の静電容量が変化する。この変化を検出することによりユーザのタッチを判定できる。このように、ロボット１００の胴部にあたるカバー３１２全体にわたってばね材５１４を配置し、センサ電極として大きな面積を確保することで、タッチセンサの感度を高めることができる。
【００７４】  車輪駆動時には、図８（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）のように前輪１０２がカバー３１２から徐々に押しだされ、最終的にはその大半が外部に露出する。車輪収納時には逆に、図８（ｆ）→（ｅ）→（ｄ）→（ｃ）→（ｂ）→（ａ）のように前輪１０２がカバー３１２へ徐々に引き込まれ、最終的には完全に収納される。このとき、スリット３１３も閉じる。膨出部５１２は、お椀のような三次元曲面形状を有するが、図示のように車輪を進出させる過程および退避させる過程でその曲面形状が変化する。このような車輪進退時の挙動は、前輪１０２がカバー３１２から柔軟に出し入れされる態様となり、ユーザに生物的な柔らかさや温かみを感じさせる。
【００７５】  図９は、ボディ１０４の組付け方法を概略的に表す図である。図９（ａ）〜（ｃ）は、その組付け過程を示す。  ボディ１０４の組付け工程においては、図９（ａ）に示すように、本体フレーム３１０およびその内部機構等を組み立てる。前輪１０２およびホイールカバー１０５は、退避状態（収納状態）に位置させる。
【００７６】  続いて、図９（ｂ）に示すように、一対のカバー３１２を本体フレーム３１０の左右から組み付けて固定する。なお、上記では説明を省略したが、カバー３１２の内面には前輪１０２と干渉しない位置に補強用のリブ５２６が複数設けられており、このカバー３１２の組み付けを安定かつスムーズに行うことができる。
【００７７】  続いて、図９（ｃ）に示すように、頭部の側から外皮３１４を被せる。外皮３１４の上部正面には、頭部フレーム３１６の顔領域を露出させるための円形の開口部５２８が設けられている。外皮３１４は、ロボット１００の正面側および背面側に延在し、それらの延在部５３０がスリット３１３に干渉しないように構成されている。
【００７８】  以上、実施形態に基づいてロボット１００について説明した。本実施形態によれば、カバー３１２が、前輪１０２の進出に伴って受ける押圧力により弾性変形してスリット３１３を大きくし、前輪１０２の退避に伴って弾性復帰してスリット３１３を小さくする。スリット３１３の変形態様も生物の柔らかい部位の動きを想起させるものとなる。それにより、ロボット１００にペットのような生命感や親近感をもたせることができる。車輪を完全収容することで、ユーザがロボット１００を抱き上げたときに干渉したり、衣服が汚れることも防止でき、ユーザへの配慮が行き届いたものとなる。
【００７９】  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。
【００８０】  図１０は、第１変形例に係る車輪収納構造を表す図である。図１０（ａ）は、車輪収容部およびその周辺の構造を表す側面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＢ方向矢視図（正面図）である。
【００８１】  図１０（ａ）に示すように、本変形例では、スリット３１３の上端部近傍において、前輪１０２およびホイールカバー１０５の軌道と干渉しない位置に遮蔽部５５０が設けられている。遮蔽部５５０は、可撓性樹脂材からなり、図１０（ｂ）に示すようなひだ構造を有する。そのひだ構造の開口端がスリット３１３の開口部と一体化され、折り返し部がスリット３１３の内方に配置される。車輪進出時にスリット３１３が押し広げられる際、および車輪収納時に引き込まれる際には、そのひだ構造が図１０（ｂ）左側の基準状態と右側の拡開状態との間で変化する。
【００８２】  このような構成により、図１０（ｃ）に示すように、ロボット１００の正面視において内部構造（機械構造部分）を隠すことができる。すなわち、車輪進出時に機械構造部分が覗き見えることでユーザが興ざめすることを防止できる。また、幼児の悪戯など、ユーザがスリット３１３を無理やり押し広げようとしたときに、ひだ構造が拡開状態でストッパとなり、カバー３１２の破損を防止できる。
【００８３】  図１１は、第２変形例に係る車輪収納構造を表す図である。図１１（ａ）は、外皮３１４を除いた状態の車輪収納状態を表す図である。図１１（ｂ）は、外皮３１４を除いた状態の車輪進出状態を表す図である。図１１（ｃ）は、外皮３１４を装着した状態の車輪進出状態を表す図である。
【００８４】  図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、本変形例では、カバー６１２は、上記実施形態のようなスリット３１３を有しない点を除き、カバー３１２と同様である。車輪収納状態においては、カバー６１２の内縁部が胴部フレーム３１８の側面に当接し、その内方に収容空間Ｓを形成する。車輪駆動時に前輪１０２が進出すると、ホイールカバー１０５が胴部フレーム３１８とカバー６１２との隙間を掻き分ける。このとき、カバー６１２の下部が外側に押し出され、胴部フレーム３１８の側面とカバー６１２との間に開口部６１３が形成される。図１１（ｃ）に示すように、外皮３１４は、開口部６１３には干渉しない。カバー６１２が「ボディ形成部材」として機能し、その下部内縁部が「可撓性部位」として機能する。
【００８５】  このような構成によっても、カバー６１２は、前輪１０２の進出に伴ってホイールカバー１０５からの押圧力により弾性変形する（撓む）ことで、開口部６１３を大きくする。カバー６１２は、開口部６１３が押し広げられた際にこれを閉じる方向の付勢力を発生させ、前輪１０２の退避に伴って弾性復帰して開口部６１３を閉じる。その結果、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８６】  図１２は、第３および第４変形例に係る車輪収納構造を表す側面図である。  第３，第４変形例では、ばね材の形状が上記実施形態のばね材５１４とは異なる。図１２（ａ）に示す第３変形例では、ばね材６１４のベース部６４０において前輪１０２の軌道に沿う部分６４４が、相対的にスリット３１３から離隔するように構成されている。それにより、膨出部５１２の周縁部においてホイールカバー１０５に押し広げられる部分が撓み易くされている。このような構成により、車輪進出時におけるスリット３１３の拡開箇所をより限定的なものとし、外部から内部構造が見え難い構成とすることができる。
【００８７】  図１２（ｂ）に示す第４変形例では、ばね材７１４のベース部７４０において前輪１０２の軌道に沿う部分を部分的に欠落させている。それにより、第３変形例と同様に、膨出部５１２の周縁部においてホイールカバー１０５に押し広げられる部分が撓み易くされている。さらに、膨出部５１２の外面において、前輪１０２の軌道に沿う周縁近傍に円弧状の触感形成部７５０が設けられている。触感形成部７５０は、膨出部５１２の他の領域よりも柔らかい軟質領域を形成し、ユーザに心地良い触感を与える。
【００８８】  図１３および図１４は、第５変形例に係る車輪収納機構を表す図である。図１３はロボットの断面図を示し、図１４は当該機構によるロボットの動作例を示す。  図１３に示すように、第５変形例では、左右の前輪１０２の進退駆動が、それぞれ個別に制御される。すなわち、左前輪１０２ａの回動軸３７８ａがアクチュエータ３７９ａに接続され、右前輪１０２ｂの回動軸３７８ｂがアクチュエータ３７９ｂに接続されている。アクチュエータ３７９ａ，３７９ｂは、それぞれ独立したモータからなり、個別に駆動される。
【００８９】  このような構成により、左右輪で進退駆動のタイミングをずらすことができる。図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ロボット１００が体を左右に傾けながら片足ずつ立ち上がる、立ち上がった状態から左右で上下に揺れる、あるいは揺れながら走行する等、モーションのバリエーションを豊かにできる。生物的な動作も実現できる。
【００９０】  上記実施形態では、収容空間Ｓに収容される移動機構として前輪１０２を例示したが、後輪１０３を同様に収容してもよい。すなわち、本体フレーム３１０の背面とカバー（弾性体）との間に閉空間（収容空間）を設け、後輪１０３を収納してもよい。カバーは、後輪１０３の進出に伴って受ける押圧力により弾性変形し、後輪１０３を露出させるための開口部（スリット）を大きくし、後輪１０３の退避に伴って弾性復帰してその開口部を小さくする。なお、上記実施形態では述べなかったが、後輪１０３をボール状のキャスターにて構成してもよい。あるいは、後輪１０３として、例えばオムニホイール等、前後左右に移動自在の他の車輪を採用してもよい。
【００９１】  上記実施形態では、樹脂材にばね材５１４をインサート成形してカバー３１２を得る構成としたが、樹脂材の表面に装着する構成としてもよい。例えば、膨出部５１２の内面にばね材５１４を貼り付けるなどして固定する構成としてもよい。あるいは、２枚のラバーを間にばね材５１４を挟んだ状態で貼りあわせるなどの構成を採用してもよい。
【００９２】  上記実施形態では、一対のカバー３１２を接合する例を示した。変形例においては、左右のカバーを接合するのではなく、それぞれを本体フレーム３１０の左側面、右側面に組み付ける構成としてもよい。あるいは、一枚の樹脂材の左領域と右領域のそれぞれにばね材を配設し、ロボットの胴部フレームに巻き付ける構成としてもよい。カバーを外皮の一部として一体化し、ロボットに被せてもよい。
【００９３】  上記実施形態では、カバーをラバーにて構成したが、低弾性樹脂などの可撓性部材にて構成してもよい。カバーの素材として、外皮と同様の素材を採用してもよい。上記実施形態では述べなかったが、スリット３１３の端縁又はその近傍に磁石を設けてもよい。具体的には、スリット３１３における装着部５１０側の端縁に磁石を配置してもよい。これにより、膨出部５１２側の金属製のばね材５１４と、装着部５１０側の磁石とが磁力により引き合い、スリット３１３を閉じ易くすることで、ロボット１００の内部構造を極力見え難くすることができる。スリット３１３における膨出部５１２側の端縁と装着部５１０側の端縁とを密着させ易くなる。あるいは、スリット３１３における膨出部５１２側の端縁にも磁石を配置してもよい。これにより、膨出部５１２側の磁石と、装着部５１０側の磁石とが磁力により引き合い、スリット３１３をより閉じ易くすることができる。
【００９４】  上記実施形態では、ばね材５１４の骨組み構造の一例を示したが、格子形状、網目形状、ハニカム形状その他の形状を採用してもよい。ばね材として骨組み構造を有しないものを採用してもよいが、切欠き等を設けることでばね材の形状を調整し、適度な弾性が得られるようにする。ばね材５１４として、静電容量センサとして機能する金属板を採用したが、センサ機能を有しないものとしてもよい。ばね材をモールド樹脂（インサート成形用の樹脂）よりも弾性が大きい樹脂材としてもよい。例えば、樹脂からなる板材に熱成形を施して弾性を向上させてもよい。具体的には、膨出部５１２の形状に沿う金型を用意する。そして、樹脂の板材をその金型に被せた状態で加熱して軟化させ、真空圧や圧空圧にて金型の形状に沿わせるように変形させる。このようにばね材として樹脂材を採用することで、金属板を採用する場合のようなスプリングバックが生じ難く、個体ごとの形状を安定化させることができる。あるいは、樹脂材の射出成形によってばね材を成形してもよい。なお、このようにばね材を樹脂材にて構成する場合、両サイドのタッチセンサ（静電容量センサ）を別部材として設けてもよい。
【００９５】  上記実施形態では、前輪１０２の大部分をホイールカバー１０５で覆う構成を例示した。変形例においてはホイールカバー１０５を省略し、前輪１０２によって開口部を押し広げる構成としてもよい。上記実施形態では、車輪駆動時に前輪１０２の大半をカバー３１２から露出させるものの、一部はカバー３１２の内部に配置する態様を示した。変形例においては、車輪駆動時に前輪１０２の全体を外部に露出させてもよい。その場合にも、ホイールカバー１０５における回動軸３７８の近傍部分については、カバー３１２の内部に配置する構成としてよい。
【００９６】  上記実施形態では、ロボットが「移動機構」として車輪を有する構成を例示した。変形例においては「移動機構」を脚部とし、ロボットが歩行可能な構成としてもよい。駆動機構は、カバー（弾性体、ボディ形成部材）の内方の収納空間から外部へ脚部を進退駆動する。このとき、脚部の進出に伴い、本体フレームとカバーとの間、又はカバーそのものに形成された開口部が押し広げられる。脚部の収納に伴い、カバーが弾性復帰して開口部を閉じる。
【００９７】  上記実施形態では述べなかったが、ロボットの落下を判定する落下判定部を備えてもよい。その落下判定部は、例えば加速度センサの検出値に基づいて落下を判定してもよい。すなわち、車輪がカバー（弾性体）から進出した状態でロボットの落下が判定された場合、駆動機構が車輪を速やかにカバーに収納し、ロボットが床面に落下したときの衝撃を吸収してもよい。特に上記実施形態のように車輪支持部にショックアブソーバ（ばね等）を有しない構造において、車輪の損傷を防止または緩和できる。なお、車輪収納制御は、前輪および後輪を含む全ての車輪について実行する。
【００９８】  上記実施形態では述べなかったが、車輪の収納条件（退避条件）を適宜設定してよい。例えばユーザが近くにいるとき、ロボットは自発的に車輪を収納し、お座りをして抱っこをせがむような仕草をしてもよい。具体的には、ロボットが所定距離以内にユーザを検出したことを条件としてもよい。さらに、そのユーザについて記憶されている親密度が基準値以上であることを条件に含めてもよい。
【００９９】  また、ロボットが抱き上げられたときなど、ユーザの接触態様に応じた収納条件を設定してもよい。具体的には、ロボットの両サイド（例えば一対の膨出部５１２）が触られており、かつ上方に持ち上げられることをその条件としてもよい。前者については、タッチセンサ（ばね材５１４による静電容量センサなど）により検出することができる。後者については、加速度センサの検出に基づき判定できる。
【０１００】  車輪の作動中又は作動直後に落下が判定されることを収納条件に含めてもよい。ロボットは、床面の段差を検出する段差検出部（図示せず）を有する。段差検出部が段差を検出した場合、ロボットは、検出した段差から落下しないように進路を変更する。しかし、例えばロボットが段差の際に位置するときに子供に押される場合など、ロボットの外部から所定量以上の力が加えられると、それに対処できず落下してしまうことが想定される。このような場合、落下判定部は、直後に落下を判定し、落下の検出および判定に基づいて車輪を収納してもよい。
【０１０１】  車輪の進出条件についても適宜設定してよい。例えばロボットが床面に置かれていることを前提とし、所定距離以内にユーザが検出されないことを進出条件としてもよい。ユーザに触れられていないこと（いずれのタッチセンサも接触を検出していないこと）をその条件としてもよい。あるいは、ユーザにより特定部位が触れられていないこと（特定のタッチセンサが接触を検出していないこと）をその条件としてもよい。例えば、ロボットの両サイド（一対の膨出部５１２など）が触られていないことをその条件としてもよい。また、このような進出条件が成立してから予め定める待ち時間（設定時間）が経過することを追加条件として含め、その追加条件が満たされたときに車輪進出動作を実行してもよい。このように待ち時間を設定することにより、例えば、不安定な場所にロボットが置かれ、倒れるような場合でも、車輪は収納されたままなので、意図しない負荷が車輪にかかり、車輪が破損することを防ぐことができる。
【０１０２】  上記実施形態では述べなかったが、カバー（弾性体）の弾性については適宜設定できる。カバーの弾性率を低くすれば、車輪を進退させるときの変形度合いが大きくなり、車輪を露出させた状態での開口領域を小さくできる。一方、カバーの弾性率を高く維持することで、外部から衝撃を受けた場合に内方の車輪を保護し易い。このため、カバーと本体フレームとの隙間を車輪が進退する場合、カバーにおいて本体フレームに近い側（近接部位）の弾性率を、遠い側（離隔部位）の弾性率よりも低く構成してもよい。
【０１０３】  上記実施形態では述べなかったが、カバーを構成する樹脂材の表面をスエード生地などの肌触りの良い素材で覆うようにしてもよい。
【０１０４】  図１５は、第６変形例に係る車輪収納機構を表す図である。図１５（ａ）は、車輪収容部およびその周辺の構造を表す側面図である。図１５（ｂ）は、車輪収容状態を正面からみた断面図である。  図１５（ａ）に示すように、本変形例は、カバー９００を備える。カバー９００は、第１カバー９０２および第２カバー９０４を含む。第１カバー９０２は、膨出部５１２を有し、全体としてお椀形状（半球状）をなすが、上端が平坦に形成されている。第１カバー９０２は、後端部がその周縁に沿って胴部フレーム３１８に固定されているが（一点鎖線領域参照）、上端部を含む他の部分はフリーとされている。第１カバー９０２において、前輪１０２の進退による変形が少ない箇所を固定したものである。
【０１０５】  第２カバー９０４は、第１カバー９０２の上方に配設されている。第２カバー９０４は、柔軟なラバーシートからなり、その上半部が胴部フレーム３１８に固定され（一点鎖線領域参照）、下半部がフリーとされている。第２カバー９０４の下部が第１カバー９０２の上端部にオーバーラップしており、前輪１０２の進退時に第１カバー９０２の上端開口部が大きくなっても、これを覆い隠すことができる。また、第２カバー９０４の材質として、第１カバー９０２の上端開口部の開口状態に対応して伸縮できる柔軟素材を用いた場合には、第２カバー９０４の下部を第１カバー９０２の上端部に接着してもよい。
【０１０６】  図１５（ｂ）にも示すように、第１カバー９０２の内縁部（周縁部）が胴部フレーム３１８の側面に当接することで、膨出部５１２の内方に閉空間が形成される。この閉空間が収容空間Ｓとして機能する。
【０１０７】  胴部フレーム３１８と第１カバー９０２との間には、スプリング９１０が介装されている。スプリング９１０は、前輪１０２およびホイールカバー１０５の軌道と干渉しないよう、胴部フレーム３１８の上部前側と下部後側に配置されている。前輪１０２が進出する際には、第１カバー９０２の周縁部（前端部および上端部）と胴部フレーム３１８との間に開口部が形成される。各スプリング９１０は、「付勢機構」として機能し、第１カバー９０２を胴部フレーム３１８へ近接する方向（両者間の開口部を閉じる方向）に付勢する（実線矢印参照）。このため、前輪１０２が進出した際に形成される開口部を小さくできる。
【０１０８】  さらに、胴部フレーム３１８の左右側面には、内外を連通する連通孔９１２が設けられ、胴部フレーム３１８の内部にファン９１４が設けられている。連通孔９１２には、胴部フレーム３１８の内部への異物の進入を抑制するフィルタが設けられている。ファン９１４は、内部の冷却のために用いられるが、第１カバー９０２を閉じると、外部からの空気の流入が難しくなり、ファン９１４を駆動することにより、収容空間Ｓの空気が吸引される（二点鎖線矢印参照）。それにより収容空間Ｓを負圧化し、第１カバー９０２を胴部フレーム３１８側に引き寄せる効果が生まれる（一点鎖線矢印参照）。その結果、開口部をよりしっかりと閉じることができる。前輪１０２を収納するときや、ロボットがユーザの接触を検出したときにファン９１４の回転数を高めるようにしてもよい。それにより、開口部をより確実に閉じることができる。
【０１０９】  なお、本変形例は、スプリング９１０の付勢力とファン９１４の吸引力とにより開口部を小さくする構成を例示したが、それらのうち一方を省略してもよい。また、本変形例を図１１に類似した構造（胴部フレーム３１８と第１カバー９０２との間に開口部が形成される構造）に適用したが、図７に示した構造（カバーそのものにスリットが形成される構造）に適用してもよい。その場合、車輪の軌道と干渉しないよう、胴部フレームと膨出部との間にスプリングを配置すればよい。
【０１１０】  図１６は、第７変形例に係る車輪収納機構を表す図である。図１６（ａ）は、車輪収容部およびその周辺の構造を表す側面図である。図１６（ｂ）は車輪の側面図であり、図１６（ｃ）は車輪収納機構の動作を表す図である。  図１６（ａ）に示すように、本変形例では、ロボットの車輪が四輪とされている。前輪９２２Ｆが駆動輪であり、後輪９２２Ｒが従動輪である。両者を特に区別しない場合、「車輪９２２」と総称する。なお、同図には説明の便宜上、左輪のみ示される。右輪は図示略の車軸を介して左輪と連結される。
【０１１１】  車輪９２２は、接地面を除く大部分がホイールカバー９２５に覆われる。ホイールカバー９２５は、胴部フレーム９１８の側面に露出し、上記実施形態のように収容空間に対して進退することはない。一方、図１６（ｂ）にも示すように、ホイールカバー９２５の内方に収容カバー９３０が配設されている。収容カバー９３０は、概略円板状をなし、回転軸９３２を中心に回転可能に設けられている。回転軸９３２の軸線は、車輪９２２の軸線と一致する。収容カバー９３０は、小径部９３４と大径部９３６を含み、周方向に段差形状を有する。小径部９３４は車輪９２２よりも小さな曲率半径を有し、大径部９３６は車輪９２２よりも大きな曲率半径を有する。大径部９３６の外周縁から胴部フレーム９１８側に向けて所定高さの外枠部９３８が延在している。外枠部９３８の高さは、車輪９２２の幅よりも大きい。
【０１１２】  図１６（ａ）に示すように、胴部フレーム９１８には、アクチュエータ９４０が設けられている。本変形例では、アクチュエータ９４０としてモータが採用される。動作制御部１５２がアクチュエータ９４０を駆動することで収容カバー９３０を回動させることができる。通常制御時、つまりロボットが走行可能な状態では、図１６（ｂ）に示すように、収容カバー９３０をホイールカバー９２５内に退避させ、車輪９２２を露出させる。一方、車輪収納条件が成立すると、アクチュエータ９４０を駆動して収容カバー９３０を所定角度（本変形例では１８０度）回動させる。それにより、図１６（ｃ）に示すように、収容カバー９３０が車輪９２２を覆い隠す。ロボットが持ち上げられたとき、車輪９２２が床面に接地していないとき、ロボットの着座面（底面）と床面との距離が所定距離より大きくなったとき等、車輪９２２の走行面が接地せずに浮いている状態を検出することが、車輪収納条件として定義される。ロボットは、各種のセンサを用いて、ロボットの状態が車輪収納条件を満たすか否かを判断する収納条件判断部（図示せず）を備える。駆動機構は、車輪収納条件が満たされていると判断された場合に、収容カバー９３０を進出駆動する。それにより、収容カバー９３０が車輪９２２を覆い隠す。ユーザがロボットを抱き上げるときにこのような制御を行うことで、車輪９２２がユーザに干渉したり、衣服を汚す等の問題を回避できる。なお、車輪収納条件として、上述した収納条件（落下が検出されるとき等）を含めてもよい。
【０１１３】  本変形例は、カバーを動かすことで車輪を覆う構造であるため、ロボットを床面に下ろす際には、床面にカバーが接地する前にカバーを退避させる必要がある。このため、車輪収納条件を満たしている状態からロボットを床面に下ろす際、ロボットが床面に接する前に収容カバー９３０をホイールカバー９２５の内部に退避させる。例えば、ロボットと床面との距離を、超音波や赤外線などを用いる測距センサにより測定してもよいし、気圧計を用いて測定してもよい。また、これらのセンサに加速度センサを併用することで、車輪９２２が床面から浮いているのか、浮いている状態から床面に接しそうなのかを高精度に判定できる。このように車輪を露出させる条件（収容カバー９３０を退避させる条件）として、上述した進出条件（ユーザにより特定部位が触れられていないこと、落下していないこと等）を含めてもよい。ロボットの姿勢を判定する姿勢判定部を設けてもよい。ロボットが抱き上げられた姿勢（横抱っこ、縦だっこ）、落下状態などの所定の姿勢のとき、車輪が床面等の対象物に接していても、カバーを退避させないようにしてもよい。また、ロボットの特定箇所にユーザからの直接的な操作を受け付けるスイッチ等のインタフェースを設け、そのスイッチが操作されたときに、車輪が露出していれば、収容カバー９３０を進出させて車輪９２２を覆い隠し、車輪が覆われていれば、収納カバー９３０を退避させて車輪９２２を露出されてもよい。このように、ユーザによる直接操作も、車輪収納条件と進出条件として定義されてもよい。
【０１１４】  本変形例のロボットは、以下の技術思想として表現できる。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、前記移動機構に対して進出又は退避可能に前記ボディに支持され、進出駆動されることにより前記接地面を覆うことが可能なカバーと、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、前記カバーを進出駆動する駆動機構と、を備える。ロボットは、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を備える。前記収納条件判断部は、前記センサの検出情報に基づいて、収納条件が成立したか否かを判断する。ロボットは、予め定める収納維持条件が成立しているか否かを判断する収納維持条件判断部（図示せず）をさらに備えてもよい。前記駆動機構は、前記収納維持条件が成立している間は前記カバーの退避駆動を禁止する。ロボットは、抱き上げられた状態であることを判定する抱き上げ判定部をさらに備えてもよい。前記収納維持条件として、ロボットが抱き上げられた状態であることを含めてもよい。
【０１１５】  また、以下のようにも表現できる。このロボットは、本体フレームと、前記本体フレームに固定された第１カバーと、前記第１カバーから一部を露出させるように前記本体フレームに支持された移動機構と、前記第１カバーと前記本体フレームとの間の空間に配置された第２カバーと、前記第２カバーを前記第１カバーから進出又は内部に退避させる駆動機構と、を備え、前記第２カバーが進出することにより、前記第１カバーとの間に閉空間を形成し、その閉空間に前記移動機構を収容する。
【０１１６】  本変形例において、胴部フレーム９１８が「本体フレーム」に対応し、ホイールカバー９２５が「第１カバー」に対応し、車輪９２２が「移動機構」に対応する。また、収容カバー９３０が「第２カバー」に対応し、アクチュエータ９４０が「駆動機構」に対応する。本変形例によれば、ユーザがロボットを抱き上げるなど、ロボットに触れるときに移動機構に干渉することを防止又は抑制するという課題を解決できる。
【０１１７】  なお、本変形例では、ホイールカバー９２５（本体フレームに固定される固定カバー）と、収容カバー９３０（本体フレームに可動に支持される可動カバー）とを設け、可動カバーが固定カバーから進出することで、両カバーにより車輪９２２の全体が収納される構成を例示した。他の変形例においては、固定カバーを省略してもよい。すなわち、可動カバーが退避した状態では車輪の全体又は一部（接地面を含む）が露出し、可動カバーを進出させることで、車輪全体が覆い隠されるように構成してもよい。
【０１１８】  上記実施形態および変形例の思想を、以下のようなロボットとして捉えることもできる。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、前記移動機構の接地面を覆うことが可能なカバーと、を備える。ロボットは、本体フレームと、前記本体フレームとの間に閉空間を形成可能なカバーと、移動時の接地面を有し、その接地面が前記閉空間に収容かつ前記閉空間から露出可能に設けられた移動機構と、を備える。ロボットは、駆動機構を備える。駆動機構は、閉空間から移動機構を進退駆動する機構、および移動機構に対してカバーを進退駆動する機構の少なくとも一方を有する。上記実施形態および変形例では述べなかったが、車輪の退避駆動とカバーの進出駆動とを組み合わせることにより、車輪を閉空間に収容できる構成としてもよい。車輪の収容に際して車輪とカバーの双方を駆動する態様により、それぞれの駆動量を小さくできる。それにより、ボディにおける車輪の収容空間を小さくし、ボディの省スペース化を図ることもできる。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月23日(2020.6.23)
【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】
本体フレームと、
前記本体フレームとの間に閉空間を形成する弾性体と、
移動時の接地面を有し、前記閉空間に収容可能に設けられた移動機構と、
前記移動機構を前記閉空間の外部へ進出又は内部に退避させる駆動機構と、
を備え、
前記弾性体は、前記移動機構の進出に伴って受ける押圧力により弾性変形し、前記移動機構を露出させるための開口部を大きくし、前記移動機構の退避に伴って弾性復帰して前記開口部を小さくすることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記弾性体は、前記本体フレームから離れる方向へ膨出し、内方に前記閉空間を形成する曲面形状を有し、
前記移動機構が前記閉空間の内部から外部へ進出するに伴い前記曲面形状が変化することを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記開口部は、前記弾性体において前記本体フレームと対向する周縁部と前記本体フレームとの間に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット。
【請求項４】
前記開口部を閉じる方向に前記弾性体を付勢する付勢機構を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロボット。
【請求項５】
前記移動機構が車輪およびホイールカバーを有し、
前記移動機構が進出する際に、前記ホイールカバーが前記弾性体の開口部に当接して押し広げることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のロボット。
【請求項６】
前記ホイールカバーは、前記弾性体の内面と相補形状の外面を有することを特徴とする請求項５に記載のロボット。
【請求項７】
前記弾性体は、芯材としてのばね材と、そのばね材が装着又はインサートされた樹脂材を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のロボット。
【請求項８】
前記ばね材が、前記樹脂材の形状に沿って設けられる骨組み構造を有することを特徴とする請求項７に記載のロボット。
【請求項９】
前記樹脂材は、前記本体フレームから離れる方向へ膨出する形状を有し、
前記ばね材が、前記樹脂材の形状に沿う湾曲形状を有することを特徴とする請求項７又は８に記載のロボット。
【請求項１０】
前記ばね材が、静電容量センサとして機能する金属板からなることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のロボット。
【請求項１１】
前記開口部は、前記弾性体において前記移動機構の軌道上に設けられたスリットであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のロボット。
【請求項１２】
前記弾性体が、前記本体フレームと共に当該ロボットのボディを形成することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のロボット。
【請求項１３】
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閉空間から外部に進出した状態で落下が判定されたときに、前記移動機構を前記閉空間へ退避させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のロボット。
【請求項１４】
ボディと、
前記ボディの一部を構成し、内方に収容空間を有するボディ形成部材と、
移動時の接地面を有し、前記収容空間に収容可能に設けられた移動機構と、
前記移動機構を前記収容空間から外部へ進退させる駆動機構と、
を備え、
前記ボディ形成部材は、前記移動機構の進出に伴って押し広げられる開口部を形成する可撓性部位を有することを特徴とするロボット。
【請求項１５】
前記ボディ形成部材は、前記開口部が押し広げられた際に、その開口部を閉じる方向の付勢力を発生させることを特徴とする請求項１４に記載のロボット。
【請求項１６】
前記ばね材には、所定間隔で孔が形成されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のロボット。
【請求項１７】
前記弾性体の内側に、滑り部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載のロボット。
【請求項１８】
本体フレームと、
前記本体フレームとの間に空間を形成するボディ形成部材と、
前記空間に収容可能に設けられた移動機構と、
前記移動機構を前記空間の外部へ進出又は内部に退避させる駆動機構と、
を備え、
前記ボディ形成部材は、前記移動機構の進出に伴って前記移動機構を露出可能な開口部を形成するように構成されていることを特徴とするロボット。
【国際調査報告】
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2019131696.tif 000021
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