(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成でより自然な動きで自然な文字や図形を描くことができる描画ロボットおよびその制御方法、並びに制御プログラムを提供する。【解決手段】描画媒体上を移動しながら文字又は図形を描画する描画ロボットであって、描画用ペンが取り付けられ、所定中心点を基準に旋回可能な旋回アームと、少なくとも前後にロボット自身を移動可能にするための車輪と、旋回アームの旋回角度及び旋回アームの旋回動作によって生じたズレ量に関する情報を取得し、この旋回角度及びズレ量に基づいてアームの動作を制御する制御手段と、を備える。ズレ量は、所定のストロークの始点及び終点間の筆軌跡に関する情報をも考慮して算出される。【選択図】図７
2006231461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の軌跡からなる文字又は図形等を描画する描画するロボットであって、
描画部材を取り付け、所定点を中心に旋回可能な旋回アームと、
前記旋回アームを旋回させるための第１の駆動手段と、
描画ロボットを移動させるための移動手段と、
前記移動手段を駆動するための第２の駆動手段と、
前記第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御する制御手段とからなり、
前記制御手段は、前記所定の軌跡上の第１点から第２点までを描画するに際し、前記旋回アームの旋回すべき旋回角度と、前記旋回アームを前記旋回角度旋回させることにより生じる前記所定の軌跡上の第２点との誤差を修正するための修正量とに関する情報を取得し、前記軌跡と前記旋回角度と前記修正量とに関する情報から前記第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御することを特徴とする描画ロボット。
【請求項２】
さらに、前記旋回アームを昇降させるためのアーム昇降駆動手段を備え、
前記制御手段は、前記所定の軌跡の始点座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記旋回アームに取り付けられた前記描画用部材を前記描画媒体に接触させることを特徴とする請求項１に記載の描画ロボット。
【請求項３】
前記制御手段は、前記所定の軌跡の終点座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記描画用部材を前記描画媒体から離すことを特徴とする請求項１に記載の描画ロボット。
【請求項４】
前記移動手段は、少なくとも前後方向に描画ロボットを移動可能にするための車輪であり、前記第２の駆動手段は、前記車輪を回転駆動する車輪回転駆動手段であることを特徴とする請求項１に記載の描画ロボット。
【請求項５】
前記制御手段は、前記修正量を前記車輪の回転角度に換算して前記車輪回転駆動手段を制御することを特徴とする請求項４に記載の描画ロボット。
【請求項６】
前記制御手段は、前記各座標点ごとの前記アームの旋回角度及び前記車輪の回転角度に基づいて前記第１の駆動手段及び前記車輪回転駆動手段の動作制御を開始した後所定時間経過したら次の座標点の処理に動作を移行させることを特徴とする請求項５に記載の描画ロボット。
【請求項７】
描画媒体の上を移動することにより文字又は図形等を描画する描画ロボットであって、
描画用部材が取り付けられ、所定中心点を基準に旋回可能な旋回アームと、
前記旋回アームを旋回させるための第１の駆動手段と、
描画ロボットを移動させるための移動手段と、
前記移動手段を駆動するための第２の駆動手段と、
前記描画用部材が描く描線が前記文字又は図形等を構成する軌跡を表す軌跡データを記憶した記憶手段と、
前記描画用部材の現在位置を表す第１の点の座標データと、前記描画用部材が描く描線が前記軌跡となるために次に移動するべき第２の点の座標データを用いて算出された、前記旋回アームの旋回すべき旋回角度と前記旋回アームを前記旋回角度旋回させた場合の前記描画用部材の移動位置と前記第２の点の座標との誤差を修正する修正量とに関する情報を取得し、前記軌跡データ、および、前記旋回角度と前記修正量とに関する情報に基づいて前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段の動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする描画ロボット。
【請求項８】
所定の軌跡からなる文字又は図形等を描画する描画するロボットを制御する制御方法であって、
前記描画ロボットは、描画部材を取り付け、所定点を中心に旋回可能な旋回アームと、前記旋回アームを旋回させるための第１の駆動手段と、描画ロボットを移動させるための移動手段と、前記移動手段を駆動するための第２の駆動手段と、を備え、
前記制御方法は、
前記所定の軌跡上の第１点から第２点までを描画するに際し、前記旋回アームの旋回すべき旋回角度と、前記旋回アームを前記旋回角度旋回させることにより生じる前記所定の軌跡上の第２点との誤差を修正するための修正量とに関する情報を取得する工程と、
前記軌跡と前記旋回角度と前記修正量とに関する情報から前記第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御する工程と、
を備えることを特徴とする描画ロボットの制御方法。
【請求項９】
さらに、前記旋回アームを昇降させるためのアーム昇降駆動手段を備え、
前記制御工程は、前記所定の軌跡の始点の座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記旋回アームに取り付けられた前記描画用部材を前記描画媒体に接触させることを特徴とする請求項８に記載の描画ロボットの制御方法。
【請求項１０】
前記制御工程は、前記所定の軌跡の終点座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記描画用部材を前記描画媒体から離すことを特徴とする請求項８に記載の描画ロボットの制御方法。
【請求項１１】
前記移動手段は、少なくとも前後方向に描画ロボットを移動可能にするための車輪であり、前記第２の駆動手段は、前記車輪を回転駆動する車輪回転駆動手段であることを特徴とする請求項８に記載の描画ロボットの制御方法。
【請求項１２】
前記制御工程は、前記修正量を前記車輪の回転角度に換算して前記車輪回転駆動手段を制御することを特徴とする請求項１１に記載の描画ロボットの制御方法
【請求項１３】
前記制御工程は、前記各座標点ごとの前記アームの旋回角度及び前記車輪の回転角度に基づいて前記第１の駆動手段及び前記車輪回転駆動手段の動作制御を開始した後所定時間経過したら次の座標点の処理に動作を移行させることを特徴とする請求項１２に記載の描画ロボットの制御方法。
【請求項１４】
所定の軌跡からなる文字又は図形等を描画する描画するロボットを制御するための制御プログラムであって、
前記描画ロボットは、描画部材を取り付け、所定点を中心に旋回可能な旋回アームと、前記旋回アームを旋回させるための第１の駆動手段と、描画ロボットを移動させるための移動手段と、前記移動手段を駆動するための第２の駆動手段と、を備え、
前記制御プログラムは、
前記所定の軌跡上の第１点から第２点までを描画するに際し、前記旋回アームの旋回すべき旋回角度と、前記旋回アームを前記旋回角度旋回させることにより生じる前記所定の軌跡上の第２点との誤差を修正するための修正量とに関する情報を取得する工程を実現するためのプログラムコードと、
前記軌跡と前記旋回角度と前記修正量とに関する情報から前記第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御する工程を実現するためのプログラムコードと、
を含むことを特徴とする描画ロボットの制御プログラム。
【請求項１５】
さらに、前記旋回アームを昇降させるためのアーム昇降駆動手段を備え、
前記制御プログラムを実現するためのプログラムコードは、前記所定の軌跡の始点の座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記旋回アームに取り付けられた前記描画用部材を前記描画媒体に接触させるようにするコードを含むことを特徴とする請求項１４に記載の描画ロボットの制御プログラム。
【請求項１６】
前記制御プログラムは、前記所定の軌跡の終点座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記描画用部材を前記描画媒体から離すことを特徴とする請求項１４に記載の描画ロボットの制御プログラム。
【請求項１７】
前記移動手段は、少なくとも前後方向に描画ロボットを移動可能にするための車輪であり、前記第２の駆動手段は、前記車輪を回転駆動する車輪回転駆動手段であることを特徴とする請求項１４に記載の描画ロボットの制御プログラム。
【請求項１８】
前記制御プログラムは、前記修正量を前記車輪の回転角度に換算して前記車輪回転駆動手段を制御することを特徴とする請求項１７に記載の描画ロボットの制御プログラム。
【請求項１９】
前記制御プログラムは、前記各座標点ごとの前記アームの旋回角度及び前記車輪の回転角度に基づいて前記第１の駆動手段及び前記車輪回転駆動手段の動作制御を開始した後所定時間経過したら次の座標点の処理に動作を移行させることを特徴とする請求項１８に記載の描画ロボットの制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、文字や図形等を描く描画ロボットに関し、特に、書かれた文字の各軌跡が滑らかで自然なものとすることができる描画ロボットおよびその制御方法、並びに制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１は、特開２００３−１８２２８９号公報に開示されている従来の描画ロボットを示す図である。
【０００３】
この従来の描画ロボットは、自走して予めインプットされた文字情報を紙面上に描くロボットであって、図１に示されるように、アルミニウム板で四角箱状に製作された走行器体１と、描画面２０に筆記可能なマジックペンなどの筆記具８と、この筆記具８を保持する筆記具保持機構２と、この筆記具８を描画面２０に対して移動させる筆記具移動機構３と、走行器体１を走行移動させる走行移動機構４と、これら筆記具移動機構３および走行移動機構４を制御する制御装置５で構成されている描画ロボットで、基板９にスタートスイッチ１０、制御用ワンチップ・マイコン５ａ、制御用モータドライバ５ｂ・５ｃ、リモコン用接続端子１１を取り付ける。走行器体１に筆記具移動機構３用スライドレール固定部３ｂとその固定部に装着されているスライドレール可動部３ｃを取り付け、そのスライドレール可動部３ｃに筆記具保持用クリップ２ａを取り付け、筆記具８を固定する。筆記具移動制御用モータであるパルスモータ３ａと、そのパルスモータ３ａの回転軸２１にスライドレール可動部３ｃを上下移動させる回転部品１８を取り付け、走行移動制御用モータであるパルスモータ４ａと、走行用車輪６ａを取り付ける。走行用車輪６ａには滑り止め用凹凸ゴム１２が貼り付けてある。走行器体１の内部にはＤＣ電源２２と、吸引装置７ａと吸着装置７ｂで構成されている吸引機構７が格納されている。
【０００４】
図２は従来の描画ロボットが文字を描く様子を示しているが、このような描画ロボットによれば、走行器体に搭載した制御用ワンチップマイコンにプログラムを書き込んで、自動で文字や図形を描くことができ、基板上のスイッチの切替やマイコンチップを替えることにより、さらに色々な文字や図形を描くことができる。
【特許文献１】特開２００３−１８２２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の描画ロボットでは、横線、縦線及び斜め線を用いて文字や図形を略直線的にしか描くことができず、人間が描いたような自然な文字等を描くことはできなかった。つまり、従来の描画ロボットの筆記具を取り付けたる筆記具移動機構３は上下にしか動かず、線を描くためには、ロボット本体が大きく動かなければならない。そのロボットの動きは前後左右であるので、その組み合わせにより文字及び図形を表現すると、どうしても直線的にならざるを得ないのである。
【０００６】
これではただ単に不自然な文字を不自然な動作で描けるというだけであって、なんらエンターテイメント性が認められず、ロボット所有者や文字を描くロボットの様子を見ている者の感情に何ら訴えるものがない。
【０００７】
その一方で、自然な文字を描かせるための動作を実現するためには複雑で回路規模の大きいロボットになってしまう可能性が高いという問題点もあった。
【０００８】
本願発明は上記問題点を鑑みて為されたものであり、簡単な構成でより自然な動きで自然な文字や図形を描くことができる描画ロボットおよびその制御方法、並びに制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するために、本発明による描画ロボットは、所定の軌跡からなる文字又は図形等を描画する描画するロボットであって、描画部材を取り付け、所定点を中心に旋回可能な旋回アームと、前記旋回アームを旋回させるための第１の駆動手段と、描画ロボットを移動させるための移動手段と、前記移動手段を駆動するための第２の駆動手段と、前記第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御する制御手段とからなり、前記所定の軌跡上の第１点から第２点までを描画するに際し、前記旋回アームの旋回すべき旋回角度と、前記旋回アームを前記旋回角度旋回させることにより生じる前記所定の軌跡上の第２点との誤差を修正するための修正量とに関する情報を取得し、前記軌跡と前記旋回角度と前記修正量とに関する情報から前記第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御することを特徴とする。
さらに、前記旋回アームを昇降させるためのアーム昇降駆動手段を備え、
前記制御手段は、前記所定の軌跡の始点座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記旋回アームに取り付けられた前記描画用部材を前記描画媒体に接触させることを特徴とする。
【００１０】
また、前記制御手段は、前記所定の軌跡の終点座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記描画用部材を前記描画媒体から離すことを特徴とする。
前記移動手段は、少なくとも前後方向に描画ロボットを移動可能にするための車輪であり、前記第２の駆動手段は、前記車輪を回転駆動する車輪回転駆動手段であることを特徴とする。
【００１１】
前記制御手段は、前記修正量を前記車輪の回転角度に換算して前記車輪回転駆動手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
前記制御手段は、前記各座標点ごとの前記アームの旋回角度及び前記車輪の回転角度に基づいて前記第１の駆動手段及び前記車輪回転駆動手段の動作制御を開始した後所定時間経過したら次の座標点の処理に動作を移行させることを特徴とする。
【００１３】
本発明による描画ロボットは、紙等の描画媒体の上を移動することにより文字又は図形等を描画する描画ロボットであって、描画用部材が取り付けられ、所定中心点を基準に旋回可能な旋回アームと、前記旋回アームを旋回させるための第１の駆動手段と、描画ロボットを移動させるための移動手段と、前記移動手段を駆動するための第２の駆動手段と、前記描画用部材が描く描線が前記文字又は図形等を構成する軌跡を表す軌跡データを記憶した記憶手段と、前記描画用部材の現在位置を表す第１の点の座標データと、前記描画用部材が描く描線が前記軌跡となるために次に移動するべき第２の点の座標データを用いて算出された、前記旋回アームの旋回すべき旋回角度と前記旋回アームを前記旋回角度旋回させた場合の前記描画用部材の移動位置と前記第２の点の座標との誤差を修正する修正量とに関する情報を取得し、前記軌跡データ、および、前記旋回角度と前記修正量とに関する情報に基づいて前記第１の駆動手段及び前記第２の駆動手段の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明による描画ロボットの制御方法は、所定の軌跡からなる文字又は図形等を描画する描画するロボットを制御する制御方法であって、前記描画ロボットは、描画部材を取り付け、所定点を中心に旋回可能な旋回アームと、前記旋回アームを旋回させるための第１の駆動手段と、描画ロボットを移動させるための移動手段と、前記移動手段を駆動するための第２の駆動手段と、を備え、前記制御方法は、前記所定の軌跡上の第１点から第２点までを描画するに際し、前記旋回アームの旋回すべき旋回角度と、前記旋回アームを前記旋回角度旋回させることにより生じる前記所定の軌跡上の第２点との誤差を修正するための修正量とに関する情報を取得する工程と、前記軌跡と前記旋回角度と前記修正量とに関する情報から前記第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
前記描画ロボットはさらに、前記旋回アームを昇降させるためのアーム昇降駆動手段を備え、前記制御工程は、前記所定の軌跡の始点の座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記旋回アームに取り付けられた前記描画用部材を前記描画媒体に接触させることを特徴とする。
【００１６】
また、前記制御工程は、前記所定の軌跡の終点座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記描画用部材を前記描画媒体から離すことを特徴とする。
前記移動手段は、少なくとも前後方向に描画ロボットを移動可能にするための車輪であり、前記第２の駆動手段は、前記車輪を回転駆動する車輪回転駆動手段であることを特徴とする。
【００１７】
前記制御工程は、前記修正量を前記車輪の回転角度に換算して前記車輪回転駆動手段を制御することを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記制御工程は、前記各座標点ごとの前記アームの旋回角度及び前記車輪の回転角度に基づいて前記第１の駆動手段及び前記車輪回転駆動手段の動作制御を開始した後所定時間経過したら次の座標点の処理に動作を移行させることを特徴とする。
【００１９】
本発明による制御プログラムは、所定の軌跡からなる文字又は図形等を描画する描画するロボットを制御するための制御プログラムであって、前記描画ロボットは、描画部材を取り付け、所定点を中心に旋回可能な旋回アームと、前記旋回アームを旋回させるための第１の駆動手段と、描画ロボットを移動させるための移動手段と、前記移動手段を駆動するための第２の駆動手段と、を備え、前記制御プログラムは、前記所定の軌跡上の第１点から第２点までを描画するに際し、前記旋回アームの旋回すべき旋回角度と、前記旋回アームを前記旋回角度旋回させることにより生じる前記所定の軌跡上の第２点との誤差を修正するための修正量とに関する情報を取得する工程を実現するためのプログラムコードと、前記軌跡と前記旋回角度と前記修正量とに関する情報から前記第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御する工程を実現するためのプログラムコードと、を含むことを特徴とする。
前記描画ロボットはさらに、前記旋回アームを昇降させるためのアーム昇降駆動手段を備え、前記制御プログラムを実現するためのプログラムコードは、前記所定の軌跡の始点の座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記旋回アームに取り付けられた前記描画用部材を前記描画媒体に接触させるようにするコードを含むことを特徴とする。
【００２０】
前記制御プログラムは、前記所定の軌跡の終点座標において前記アーム昇降駆動手段を制御して前記描画用部材を前記描画媒体から離すことを特徴とする。
【００２１】
前記移動手段は、少なくとも前後方向に描画ロボットを移動可能にするための車輪であり、前記第２の駆動手段は、前記車輪を回転駆動する車輪回転駆動手段であることを特徴とする。
【００２２】
前記制御プログラムは、前記修正量を前記車輪の回転角度に換算して前記車輪回転駆動手段を制御することを特徴とする。
【００２３】
前記制御プログラムは、前記各座標点ごとの前記アームの旋回角度及び前記車輪の回転角度に基づいて前記第１の駆動手段及び前記車輪回転駆動手段の動作制御を開始した後所定時間経過したら次の座標点の処理に動作を移行させることを特徴とする。
【００２４】
さらなる本発明の特徴は、以下の発明を実施するための最良の形態の記載及び添付図面により明らかになるものである。
【発明の効果】
【００２５】
以上のような構成を備えた本発明によれば、簡単な構成でより自然な動きで自然な文字や図形等を描くことができる描画ロボットおよびその制御方法、並びに制御プログラムを提供することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２７】
＜描画ロボットの外観について＞
図３は、本実施形態に係る描画ロボット１００の外観を示す図である。
【００２８】
１０１は描画ロボット１００の外装であり、これを取り去ると図４及び５で示されるロボット内部の構成が現われる。１０２は描画ロボット１００の腕部、１０３は描画用部材であるペン（筆記具）１０４を保持するペン保持部（手部）である。ペン（筆記具）１０４は、例えばペン保持部１０３のネジ締めによって保持されている。１０５は胴体部で、ロボット全体の安定性のため重心はこの胴体部の中でも低い位置に来るようになっている。１０６ａ及びｂは脚部であり、後述のようにモーターの駆動によってロボットを紙面Ｐ上で移動させることができる。
【００２９】
図４はロボット外装を取り去った状態を示す外観図である。図３に示される脚部１０３ａおよびｂの外装を取り去ると、脚部を構成する車輪２０１ａ（及びｂ）が現われる。また、ロボット全体の安定性をより担保するため補助車輪２０２も設けられている。さらに、腕部１０２の外装を取り去ると腕フレーム２０３が現われる。後述のようにペン１０４によって文字の軌跡を描き、次の軌跡（画線）に移る際に腕フレーム２０３を上下（昇降）させる。なお、胴体部１０５の中には、ロボット全体の安定性を保つため、後述のモーター等が含まれている。
【００３０】
図５は、描画ロボット１００の駆動機構を説明するための図である。
【００３１】
車輪駆動用モーター３０１は、車輪駆動用ギア３０２に動力を伝え、車輪軸３０３を介して車輪２０１ａ及びｂを回転させる。この車輪２０１ａ及びｂの回転によって、描画ロボット１００は前後に移動することができる。
【００３２】
旋回盤駆動用モーター３０４は、旋回盤駆動用ギア３０５に動力を伝え、旋回軸３０６を介して旋回盤３０７をＸＹ平面上で右回り及び左回りに旋回させる。この旋回盤３０７を旋回させることによって腕フレーム２０３を左右に振ることができる。
【００３３】
腕昇降用モーター３０８は、腕昇降用ギア３０９に動力を伝え、アーム軸３１０を介して腕フレーム２０３を上下させることができる。これによってペン１０４の昇降動作を行うことができる。
【００３４】
描画ロボット１００は、車輪駆動機構を有することによって、文章や文字列を構成する各文字間を移動することができる。また、旋回盤の旋回動作と車輪２０１の前後動作とペンの昇降動作の組み合わせによって、文字の各軌跡の始点にペン１０４を移動させることができると共に、さらに、ペン１０４が紙面Ｐに接触しているときには腕の左右旋回動作によって横線を描き、車輪の前後動作によって縦線を描くことができる。腕フレーム２０３の旋回によって横線を描くことができるが、旋回動作は円弧を描くので、それをより直線的にするために車輪２０１を回転させてロボット１００を移動させながら横線を描くようにしている。詳しい動作については後述する。
【００３５】
なお、各モーター中、例えば、車輪駆動用モーター３０１及び旋回盤駆動用モーター３０４についてはサーボモーターを用い、腕フレーム昇降用モーター３０８についてはステッピングモーターを用いることができる。
【００３６】
＜基本構成ブロックについて＞
図６は本実施形態に係る描画ロボット１００を制御するためのハードウエア基本構成を示すブロック図である。
【００３７】
図６において、４０１はＣＰＵであり、描画ロボット１００の各動作部に対する全ての制御を行っている。４０２はＲＯＭ（リードオンリメモリ）であり、各動作部に対する制御プログラム、予め設定されたパラメータや予め入力されている文字データ等を格納している記憶（格納）手段である。具体的に、文字データ等とは、文字等を構成する軌跡を表す軌跡データであり、この軌跡データを記憶（格納）している。４０３はＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）であり、描画ロボット１００による描画若しくは筆記動作途中の様々なデータ、例えば計算された移動量等のデータが一時的に格納される。
【００３８】
４０４は操作部であり、ここから描画動作開始の指示を入力すると、ＣＰＵ４０１は制御を開始する。操作部４０４はテンキーやタッチパネルであったり、単にＯＮ／ＯＦＦのスイッチであっても良い。
【００３９】
４０６は表示部としてのＬＣＤであり、例えば、バッテリ残量表示、縦書き動作或いは横書き動作のモード種別（切替可能となっている）、書かれる文字の書体の種別（フォント）や文字の大きさ等が表示される。なお、フォント選択が可能なようにするには、フォントデータがＲＯＭ４０２又はＲＡＭ４０３に予め格納されている必要がある。これらの表示は単なる例示であり、これらに限定されるものではない。
【００４０】
４０５は腕上下位置検出部であり、腕フレーム２０３が下がっておりペン１０４が紙面Ｐに接触している状態なのか、腕フレーム２０３が上がっておりペン１０４が紙面Ｐから離れた状態なのかを検出する。
【００４１】
そして、描画ロボット１００を実際に駆動させるための車輪用駆動モータ３０１、旋回盤駆動用モータ３０４、腕フレーム昇降用モータ３０８の動作がＣＰＵ４０１によって制御されることにより所定の文字、文章や図形等が紙面上に描画される。つまり、操作部４０４によって描画動作開始が指示されると、ＣＰＵ４０１はＲＯＭ４０２から指示に対応する文字列や図形(文字又は図形等を構成する軌跡を表す軌跡データ)を読み出し、ＲＡＭ４０３に格納する。また、ＣＰＵ４０１はＲＯＭ４０２から制御プログラムを読み出す。この制御プログラムと描かれるべき文字に基づいて文字の各軌跡についての始点位置及び終点位置や描画動作中における移動距離や車輪の回転角度、ペン１０４を備えた腕フレームの旋回角度等が計算される。そして、その計算されて得られた各数値に従って車輪用駆動モータ３０１、旋回盤駆動用モータ３０４、腕フレーム昇降用モータ３０８が制御され、実際に文字等が紙面Ｐ上に描かれることになる。動作制御に用いられる数値計算の例については後述する。
【００４２】
＜描画動作フローチャート＞
図７は、描画ロボット１００の一連の描画動作の概略を説明するためのフローチャートである。
【００４３】
まず、動作スタート時までに描画すべき文章、文字列或いは図形データの指定又は入力がなされ、筆記スタートのコマンドがロボットに対して入力される。
【００４４】
そして、紙面P上の任意の位置に描画ロボットを配置し、操作部４０４によって描画動作が指示されると、ステップS１０１の処理が開始し、腕フレーム２０３の旋回、および車輪の移動により所定文字を構成する軌跡の描画を行う。
【００４５】
上述のように、本実施形態の描画ロボットの動力としては、横軸（Ｘ軸）方向と縦軸（Ｙ軸）方向の制御にサーボモータを２個、ペンの昇降用に通常のステッピングモータを使用しており、Ｘ軸方向は胴体を軸として腕の回転、Ｙ軸方向は車輪によるロボット本体の前進及び後進により制御しているので、より人間らしい描画動作を実現している。また、描画ロボットは、文字等を構成する各々の軌跡の各点の座標データから演算した腕角度及び車輪角度がメインコントローラ（ＣＰＵ）に送信される。指定した角度になったかについては、モータのフィードバック情報によって確認される。腕角度データや車輪角度データについては、座標データを読み込んだ後、モータに送信する際にリアルタイムで演算を行っても良いし、予め文字データに事前に演算した角度データを持たせておいても良い。
【００４６】
なお、上述の指示又は入力された描画されるべき文字若しくは文字列、図形は、本実施形態ではＲＯＭ４０２又はＲＡＭ４０３に格納されている。外部ＲＯＭカード等に格納しておいて使用時にロボット１００に設けられた図示しないスロットに差し込んで文字列等を読み出すようにしてもよい。
【００４７】
ステップＳ１０１で始点移動が完了すると、処理はステップＳ１０２に移行し、腕フレーム２０３を下ろし、ペン１０４を紙面Ｐに接触させる。腕フレーム２０３をどの位上下させるかについては所定値として予め設定されているが、この値は筆圧が極度に高くならない程度に抑えられている。また、紙面Ｐにペン先が接触して時間が経つとインクが紙面ににじんでしまう可能性があるため、腕フレームが所定値分下がれば即座に処理はステップＳ１０３に移行するように制御される。
【００４８】
ステップＳ１０３において、一軌跡分の線引き動作が開始される。この線引き動作は座標移動によって行われるが、一座標点毎の腕及び車輪の回転角度に係る情報がＲＡＭ４０３から読み出され、各モータ３０１、３０４、３０８に伝達される。この一座標点毎のデータは予め計算されているものである。
【００４９】
線引き動作に関しては、ある一軌跡（一筆）についての始点から終点に向かって線引き座標移動動作が実行される。ここで座標とは、例えば文字中心を原点としたＸＹ平面座標であり、このＸＹ平面上の点の集合体として文字を捉えるものである。各文字ごとにこの座標は仮想的に構成される。
【００５０】
座標移動動作によって描かれる一軌跡は横線や縦線等の単純な直線の場合や斜め線、曲線等、様々である。本発明に係る描画ロボット１００によって描画される文字や図形は角張ったものではなく、より滑らかで自然なものを目指している。このため、腕フレーム２０３の旋回動作だけでなく、車輪２０１及び２０２の回転による移動によって文字の直線や曲線が描かれるようになっている。この描画のための線引き座標移動動作中の車輪の回転量の例については後述する。
【００５１】
そして、ステップＳ１０４では、一軌跡（一筆）分について全ての線引き座標移動が終了し、一軌跡分の描画が終了したか否かが判断される。終了していれば処理はステップＳ１０５に移行し、終了していない場合にはステップＳ１０３に移行して次の座標点に関して引き続き線引き動作が行われる。
【００５２】
ステップＳ１０５においては、一軌跡の描画が終われば次の軌跡に関して線引き座標移動動作が実行されるわけだが、次の軌跡の始点に移行する前にペン１０４を紙面Ｐから離すべく、腕フレーム２０３を上げる動作が実行され、処理が次のステップＳ１０６に移行する。
【００５３】
ステップＳ１０６では、描画中の文字の全ての軌跡について処理が終了したかが判断される。終了していれば処理はステップＳ１０８に移行し、終了していなければステップＳ１０７に移行する。
【００５４】
ステップＳ１０７では、次の軌跡を処理する際に必要な情報が取得される。具体的には次の軌跡の始点と終点座標、この軌跡の線引き座標移動中における車輪の回転角度等である。そして、ステップＳ１０１からＳ１０６までの処理が繰り返される。
【００５５】
ステップＳ１０８では、次の文字があるか否かが判断される。次の文字がある場合には、ステップＳ１０９に処理が移行する。
【００５６】
ステップＳ１０９では、字送りが行われる。具体的には、縦書きの場合には一文字分の距離を車輪の回転により紙面下方向にロボット１００が移動するように制御される。また横書きの場合には、同じく一文字分の距離移動が紙面横方向に実行される。そして、再度その文字についてステップＳ１０１からＳ１０８までの処理が繰り返される。
【００５７】
ステップＳ１０８において書くべき文字列の全ての文字について処理が完了していると判断されれば、描画動作自体が終了する。
【００５８】
＜座標修正処理の具体例について＞
上述したように本発明では、描画ロボット１００によって描画される文字や図形は角張ったものではなく、より滑らかで自然なものを目指している。このため、腕フレーム２０３の旋回動作だけでなく、車輪２０１及び２０２の回転による移動によって座標修正処理が行われている。ここでは、文字「あ」の書き順の最初の一軌跡の(描画部材の現在位置を表す)第１点から（描画部材が描く描線が上記軌跡となるために次に移動するべき）第２点までの描画に際し、旋回アームを所定の旋回角度旋回させることにより生じる所定の軌跡上の第２点との誤差を修正するための修正量について説明する。横方向は腕の回転運動であるため、Ｘ座標が原点から離れるほどＹ座標を大きく補正する必要がある。
【００５９】
図８は文字「あ」をxy座標平面に展開した図である。また、図９は文字「あ」の最初の一軌跡である横直線「ー」の領域Aにおける微小部分（第１点S(X１,Y１)から第２点E１(X２,Y２)まで）の描画を行うために腕の回転角度及びＹ方向への修正量演算を説明するための図である。また、E１´(X２,Y２´)は、円弧A上の点であり、E１に対応する修正量演算前の点である。
【００６０】
ロボット内での実際の演算は、１ドットずつの連続したデータ送信処理を行うことになる。
【００６１】
Ｘ１＜Ｘ２＜０、かつＹ１＜Ｙ２のとき
まず、図９において、第１点S（X１，Y１）から第２点E１（X２，Y２）までの描画に際し、旋回すべき腕フレーム２０３の旋回角度α１を求めると、
腕の旋回角度α１＝ｓｉｎ-1（ｎ×Ｘ１÷ｒ）
−ｓｉｎ-1（ｎ×Ｘ２÷ｒ）  ・・・式（１）
となる。ここで、腕フレーム２０３の旋回半径をｒ、１ドットの大きさをｎ×ｎとしている。
【００６２】
また、腕フレーム２０３の旋回動作による軌跡は図９で示されるように円弧Ａのようになるので、この軌跡が横直線になるためにはＹ軸方向の誤差Ｇ１を修正しなければならない。この誤差Ｇ１を車輪２０１の回転移動量に換算し、その分を考慮してロボット（ペン１０４の先端）を縦方向に移動させることによって横直線を実現するようにしている。そして、この車輪の回転角度β１を求めると、
車輪の回転角度β１＝｛n×(Y２−Y１)−(lα２−l(α１+α２)｝
＝[n×(Y２-Y１)−{r×cos(sin-1ｎ×X２÷ｒ)
−r×cos(sin-1ｎ×X１÷ｒ) }]÷2πR×360度    
・・・式（２）
となる。ここでＲは車輪２０１の半径である。
【００６３】
つまり、式（２）は描画ロボット１００を縦方向移動量分の距離を移動させながら誤差Ｇ１を修正するための車輪の回転角度を求めていることになる。
【００６４】
以上の動作を全ての軌跡について継続すると、文字「あ」を描くことができ、さらに全ての文字について継続すれば、所定の入力文字列を描くことができる。
【００６５】
＜実施形態の効果＞
以上のような動作をさせることにより、本実施形態に係る描画ロボット１００によれば、従来技術で開示された描画ロボットとは異なり、直線のみで文字や図形を表現することは無く、より自然でより滑らかな曲線等も表現でき、まるで人が書いたような文字や図形を表現することができる。従って、見るものにとっても驚きや新鮮さを感じ、より娯楽性の高い描画ロボットを提供することができるという利点がある。
【００６６】
＜その他＞
本実施の形態では、描画ロボット１００が置かれた位置を基準にその基準位置との相対的位置関係として、予め設定された座標情報に従って上述のように描画動作を制御するようにしているが、描画ロボット１００にＣＣＤカメラを搭載し、ＣＣＤカメラから得られる情報によって座標の自動計算を行うことにより描画ロボット１００の描画動作制御を行うようにしてもよい。
【００６７】
また、本実施形態では予め設定され決められた文字や文字列、図形を紙面上に描画するようにしているが、ＣＣＤカメラにより撮像された文字や文字列、図形を認識し、その認識した文字列等を描画するようにしても良い。この場合に用いられる文字・図形認識方法は、公知のものを用いることができる。また、この場合には文字等の軌跡の始点や終点の座標は予め決められたものではないので、文字・図形認識処理後に座標を自動計算してロボットの腕の旋回角度や車輪の回転角度（移動量）を算出するようにする。算出方法は上述した計算式に基づいて行われる。
【００６８】
実施の形態の処理は、各機能を具現化したソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても実現することができる。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピィ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００６９】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれている。
【００７０】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】従来の描画ロボットの一例の外観を示す斜視図である。
【図２】従来の描画ロボットが文字を書いている様子を示す図である。
【図３】本発明による描画ロボットの外観を示す図である。
【図４】本発明による描画ロボットの外観のカバーを取り去ったときの構造を示す図である。
【図５】本発明による描画ロボットの駆動系の構成を示す図である。
【図６】本発明による描画ロボットの動作ブロック図である。
【図７】本発明による描画ロボットの描画動作を制御するためのフローチャートである。
【図８】本発明による描画ロボットの描画動作により描画した文字「あ」をxy座標平面に展開した図である。
【図９】本発明による描画ロボットの描画動作における腕の旋回角度、及び車輪の回転角度を説明するための図である。
【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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