(57)【要約】  教育目的用プログラマブルロボット（１）は、ロボットを動かすためのドライブシステム（２１）、外部情報伝達要素（１０１）から情報を取得するように構成された情報取得装置（２２）及び第１接続要素（２３）を備えるボディ（２）と、データ記憶要素（３２）、及び、少なくとも１つの情報取得装置から送信されたデータ信号を受信するように、データ信号は外部情報伝達要素から取得された情報を備え、情報を解釈して命令を達成するためにデータ信号を処理するように、かつ、ドライブシステム（２１）が命令に従ってロボット（１）を動作させるように、構成されたプロセッサ要素（３４）を伴う制御システム（３１）及び第２接続要素（３３）を備えるヘッド（３）とを備え、ボディ（２）及びヘッド（３）は第１接続要素（２３）と第２接続要素（３３）を互いに接続することにより互いに取り外し可能に結合されるように適合される。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作中にロボットを動かすように適合されたドライブシステム、外部情報伝達要素から情報を取得するように構成された少なくとも１つの情報取得装置、及び、第１接続要素を備えるボディと、
制御システム、前記制御システムは、データ記憶要素及びプロセッサ要素を備え、前記プロセッサ要素は、前記少なくとも１つの情報取得装置から送信されたデータ信号を受信するように、前記データ信号は、前記外部情報伝達要素から取得された前記情報を備え、前記データ記憶要素に記憶されたデータを必要に応じて使用して、前記データ信号を処理するように、前記情報を解釈して、１つ以上の命令を達成するように、かつ、前記ドライブシステムが前記１つ以上の命令に従って前記ロボットを動作させるように、構成され、及び、第２接続要素を備えるヘッドと、
前記ボディ及び前記ヘッドは、前記第１接続要素と前記第２接続要素を互いに接続することにより、互いに取り外し可能に結合されるように適合される、
教育目的用プログラマブルロボット。
【請求項２】
前記ヘッドの前記制御システムの前記データ記憶要素は、予め決められた教育トピックに関する記憶したデータを備える、
請求項１に記載の教育目的用プログラマブルロボット。
【請求項３】
前記第１接続要素及び前記第２接続要素は、前記ボディ上の予め決められた唯一の向きに前記ヘッドが取り付けられるように構成及び配置され、及び／又は、
前記第１接続要素及び前記第２接続要素の一方が少なくとも１つの磁石を備え、前記第１接続要素及び前記第２接続要素の他方が磁石に引き付けられる金属要素及び／又は少なくとも１つの磁石を備え、又は、
前記第１接続要素及び前記第２接続要素は、スナップロック又はクリックロック又は摩擦ロックの接続の互いに整合する雄型及び雌型構成要素である、
上述のいずれか１つに記載のプログラマブルロボット。
【請求項４】
前記ロボットは、前記制御システムに電流を供給するための電気エネルギー源をさらに備え、前記ボディは、電気回路をさらに備え、前記ヘッドは、電気回路をさらに備え、前記ボディの前記電気回路と前記ヘッドの前記電気回路は、前記電気エネルギー源からの電流が、前記制御システムに供給される前に、前記ヘッドの前記電気回路の少なくとも一部を通り、かつ、前記ボディの前記電気回路の少なくとも一部を通るように流されるように構成される、
上述のいずれか１つに記載のプログラマブルロボット。
【請求項５】
前記ボディは、前記ボディの互いに反対側に配置され、かつ、前記ドライブシステムに結合された一組のホイールをさらに備え、
前記情報取得装置は、前記ボディの下面より下の前記一組のホイールの間の領域を前記情報取得装置がスキャンすることができるように、前記ボディの前記下面の前記一組のホイールの間に配置される、
上述のいずれか１つに記載のプログラマブルロボット。
【請求項６】
前記情報取得装置は、センサ装置及び／又は近距離無線通信装置を備え、
前記ヘッドは、フィードバック装置を備える、
上述のいずれか１つに記載のプログラマブルロボット。
【請求項７】
情報を備える少なくとも１つのグループの情報伝達要素及びロボットを備え、
前記ロボットは、
動作中に前記ロボットを動かすように適合されたドライブシステム、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素から前記情報を取得するように構成された少なくとも１つの情報取得装置、及び、第１接続要素を備えるボディと、
制御システム、前記制御システムは、データ記憶要素及びプロセッサ要素を備え、前記プロセッサ要素は、前記少なくとも１つの情報取得装置から送信されたデータ信号を受信するように、前記データ信号は、前記外部情報伝達要素から取得された前記情報を備え、前記データ記憶要素に記憶されたデータを必要に応じて使用して、前記データ信号を処理するように、前記情報を解釈して、１つ以上の命令を達成するように、かつ、前記ドライブシステムが前記１つ以上の命令に従って前記ロボットを動作させるように、構成され、及び、第２接続要素を備えるヘッドと備え、
前記ボディ及び前記ヘッドは、前記第１接続要素と前記第２接続要素を互いに接続することにより、互いに取り外し可能に結合されるように適合される、
教育キット。
【請求項８】
前記ロボットの前記ヘッドの前記制御システムの前記データ記憶要素は、予め決められた教育トピックに関する記憶したデータを備える、
請求項７に記載の教育キット。
【請求項９】
前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素は、所定の教育トピックに関する情報を備え、又は、
前記教育キットは、複数のグループの情報伝達要素をさらに備え、各グループの情報伝達要素は、所定の教育トピックに関する情報を備える、
請求項７又は請求項８に記載の教育キット。
【請求項１０】
前記第１接続要素及び前記第２接続要素は、前記ボディ上の予め決められた唯一の向きに前記ヘッドが取り付けられるように構成及び配置され、及び／又は、
前記第１接続要素及び前記第２接続要素の一方が少なくとも１つの磁石を備え、前記第１接続要素及び前記第２接続要素の他方が磁石に引き付けられる金属要素及び／又は少なくとも１つの磁石を備え、又は、
前記第１接続要素及び前記第２接続要素は、スナップロック又はクリックロック又は摩擦ロックの接続の互いに整合する雄型及び雌型構成要素である、
請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の教育キット。
【請求項１１】
前記ロボットは、前記制御装置に電流を供給する電気エネルギー源をさらに備え、前記ロボットの前記ボディは、電気回路をさらに備え、前記ロボットの前記ヘッドは、電気回路をさらに備え、前記ボディの前記電気回路と前記ヘッドの前記電気回路は、前記電気エネルギー源からの電流が、前記制御システムに供給される前に、前記ヘッドの前記電気回路の少なくとも一部を通り、かつ、前記ボディの前記電気回路の少なくとも一部を通るように流されるように構成される、
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の教育キット。
【請求項１２】
前記ロボットの前記ボディは、前記ドライブシステムに結合され、前記ボディの互いに反対側に配置され、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の前記情報伝達要素の幅より大きいか、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の前記情報伝達要素の幅と等しいか、又は、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の前記情報伝達要素の幅から一組のホイールの合計厚さを引いたものに等しいような、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の前記情報伝達要素の幅よりも小さい、のいずれか１つの距離を離して間隔があけられた前記一組のホイールをさらに備え、
前記情報取得装置は、前記ボディの下面より下の前記一組のホイールの間の領域を前記情報取得装置がスキャンすることができるように、前記ボディの前記下面の前記一組のホイールの間に配置される、
請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の教育キット。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の各情報伝達要素は、タグを備え、前記ロボットの前記情報取得装置は、前記タグを登録するように構成された近距離通信装置を備え、及び／又は、
前記ロボットの前記情報取得装置は、センサ要素を備え、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の各情報伝達要素は、前記センサ要素により測定可能であり、かつ、前記ロボットの前記プロセッサ要素が前記情報に基づいて１つ以上の命令を識別することが可能であるように、及び／又は、前記情報伝達要素及び／又は前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素内の情報伝達要素のタイプを区別するように、構成された情報を備え、及び／又は、
前記ロボットの前記ヘッドは、フィードバック装置を備える、
請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の教育キット。
【請求項１４】
前記教育キットは、複数の交換可能なロボット用ヘッドをさらに備え、前記複数のヘッドのそれぞれは、データ記憶要素とプロセッサ要素とを備え、前記プロセッサ要素は、前記少なくとも１つの情報取得装置から送信されたデータ信号を受信するように、前記データ信号は、前記外部情報伝達要素から取得された前記情報を備え、前記データ記憶要素に記憶されたデータを必要に応じて使用して、前記データ信号を処理するように、前記情報を解釈して、１つ以上の命令を達成するように、かつ、前記ドライブシステムが前記１つ以上の命令に従って前記ロボットを動作させるように、構成され、及び、第２接続要素を備え、
前記複数のヘッドのそれぞれは、前記第１接続要素と前記第２接続要素を互いに接続することにより、１つずつ前記ボディに取り外し可能に結合されるように適合される、
請求項７又は請求項８に記載の教育キット。
【請求項１５】
前記教育キットは、複数の交換可能なロボット用ヘッドをさらに備え、前記複数のヘッドのそれぞれは、データ記憶要素とプロセッサ要素とを備え、前記プロセッサ要素は、前記少なくとも１つの情報取得装置から送信されたデータ信号を受信するように、前記データ信号は、前記外部情報伝達要素から取得された前記情報を備え、前記データ記憶要素に記憶されたデータを必要に応じて使用して、前記データ信号を処理するように、前記情報を解釈して、１つ以上の命令を達成するように、かつ、前記ドライブシステムが前記１つ以上の命令に従って前記ロボットを動作させるように、構成され、及び、第２接続要素を備え、
前記複数のヘッドのそれぞれの前記制御システムの前記データ記憶要素は、予め決められた教育トピックに関して記憶した情報を備える、
請求項７、請求項８又は請求項１４のいずれか１項に記載の教育キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に学校又はその他の場所で子供を教育するための教育目的用プログラマブルロボットに関する。より具体的には、本発明は、ボディとヘッドを備える教育目的用プログラマブルロボットに関する。
ここで使用される用語「情報」は、プロセッサ要素で直接実行可能な命令と、プロセッサ要素で実行可能な特定の命令を識別するために使用可能な情報との両方を含むことを意図する。
【０００２】
ここで使用される用語「情報伝達要素」は、直接的又は間接的に情報を伝達するように適合された任意の実現可能な要素を含むことを意図し、限定されない例は、カード類又はブロック類などであり、その上又は中に配置される、別個のデータキャリア、タグ、又は、バーコードなどを伴う又は伴わないものである。
【０００３】
ここで使用される用語「情報取得装置」は、最も広い意味では、情報要素で提供される情報の読み取り又は検知などの取得が可能な任意の装置を含むことを意図する。
また、ここで使用される用語「トピック」及び「教育トピック」は、生徒を教育することが望まれる可能性がある任意の実現可能なトピック又は主題を包含することを意図する。限定されない例は、言語、数学及び科学に加えサブトピックであり、数学トピックのサブトピックの限定されない例は、加算、減算、乗算、除算、及び、分数である。
【背景技術】
【０００４】
教育目的用ロボットは、特に、プログラミング言語の事前の知識が全く又はほとんどない子供達にコンピュータをプログラミングする方法を教える目的で、よく知られている。
米国特許出願公開第２０１１／０１９９１９４号明細書は、レッグ、アーム及びヘッドを有するボディ、コントローラ、出力装置、及び、ボディに配置された情報取得装置を備えるプログラムマブル歩行ロボットを記載している。ロボットは、それぞれが１つ以上の複数の命令を含み、かつ、それぞれが送信タグを含むいくつかのキャリアを所望の順序で提供及び配置することによりプログラムされ、続いてロボットに情報取得装置により送信タグを読み取らせて、このようにして読み取られた命令をコントローラにより実行する。
【０００５】
しかしながら、当技術分野では、特にプログラミングの経験が全く又はほとんどない小さな子供のために、所定のトピックにおける教育のための準備をすることだけでなく、操作及びプログラムが簡単で早く、そして、それにより、いくつかの異なる教育トピックに使用することが容易である、教育目的用ロボットを提供することが依然として望まれている。さらに、教育機関は資金が限られていることが多いので、さらに調達するのが安価であるそのようなロボットを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、上記に照らして、本発明の目的は、たとえ小さな子供でも、所定のトピックでの教育のための準備をすることが簡単で早く、生産するのに簡単で安価であり、調達するのに安価である、教育目的用ロボットを開発し提供することである。
さらに、本発明の目的は、所定のトピックにおける教育のための準備ができているときに、ロボットが準備されているトピックを識別することが簡単で容易である、教育目的用ロボットを提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、特に技術的な見識を必ずしも有していない小さな子供のために、使用が簡単で直接的である、教育目的用ロボットを提供することである。
これらの目的及び他の目的は、教育目的用ロボットにより本発明が解決される場合の第１の態様であり、教育目的用ロボットは、動作中に前記ロボットを動かすように適合されたドライブシステム、外部情報伝達要素から情報を取得するように構成された少なくとも１つの情報取得装置、及び、第１接続要素を備えるボディと、制御システム、前記制御システムは、データ記憶要素及びプロセッサ要素を備え、前記プロセッサ要素は、前記少なくとも１つの情報取得装置から送信されたデータ信号を受信するように、前記データ信号は、前記外部情報伝達要素から取得された前記情報を備え、前記データ記憶要素に記憶されたデータを必要に応じて使用して、前記データ信号を処理するように、前記情報を解釈して、１つ以上の命令を達成するように、かつ、前記ドライブシステムが前記１つ以上の命令に従って前記ロボットを動作させるように、構成され、及び、第２接続要素を備えるヘッドと、前記ボディ及び前記ヘッドは、前記第１接続要素と前記第２接続要素を互いに接続することにより、互いに取り外し可能に結合されるように適合される。
【０００８】
このようなロボットを提供することによって、特に、ボディの第１接続要素とヘッドの第２接続要素を互いに接続することにより互いに取り外し可能に結合されるように適合されたヘッドとボディを備えるロボットを提供することによって、小さな子供でも、ヘッドをボディに単に取り付けることにより、又は必要に応じてロボットのヘッドを交換することにより、所定の教育トピックでの教育のための準備をすることが簡単で早いロボットが提供される。
【０００９】
さらに、そのようなロボットは生産が簡単で安価であり、したがって調達も安価である。
１つの実施形態では、プログラマブルロボットは、複数の交換可能なヘッドをさらに備え、前記複数のヘッドのそれぞれは、データ記憶要素とプロセッサ要素とを備え、前記プロセッサ要素は、前記少なくとも１つの情報取得装置から送信されたデータ信号を受信するように、前記データ信号は、前記外部情報伝達要素から取得された前記情報を備え、前記データ記憶要素に記憶されたデータを必要に応じて使用して、前記データ信号を処理するように、前記情報を解釈して、１つ以上の命令を達成するように、かつ、前記ドライブシステムが前記１つ以上の命令に従って前記ロボットを動作させるように、構成され、前記ボディと前記複数のヘッドのそれぞれは、前記第１接続要素と前記第２接続要素を互いに接続することにより、互いに取り外し可能に結合されるように適合される。
【００１０】
そのようなロボットを調達する場合、複数のヘッドごとに１つのボディしか取得する必要がない。従って、そのようなロボットは調達するのに特に安価である。
さらに、このような教育目的用ロボットでは、ロボットが所定のトピックにおける教育の準備ができている場合、ロボットが準備されているトピックを識別するのが簡単で容易である。さらに、どのヘッドがどのトピックに構成されているかを生徒が識別することも簡単で容易になり、したがって、ロボットを簡単で迅速に準備することができる。それにより、利用可能なレッスンのうちの最小のものが使用されて、生徒は所定のトピックで教育を受ける準備ができる。
【００１１】
１つの実施形態では、ロボットのヘッド又は複数の交換可能なヘッドの各ヘッドのプロセッサ要素は、情報を含むデータ信号を少なくとも１つの情報取得装置に送信することにより情報を外部情報伝達要素に送信及び／又は書き込むようにさらに構成され、これにより、データ信号を外部情報伝達要素に送信する。それにより、外部情報伝達要素により伝達された情報を変更することができるロボットが提供される。
【００１２】
追加の実施形態では、ヘッド又は複数の交換可能なヘッドの各ヘッドは、マーキング若しくはタグなど、又は、特定の形状、色若しくは形態を備えてもよく、それにより、学校の子供のようなユーザが各ヘッドを特定の教育トピックに対して構成されていると容易に識別することを可能にする。
【００１３】
１つの実施形態では、前記ロボットの前記ヘッドの前記制御システムの前記データ記憶要素は、予め決められた教育トピックに関して記憶したデータを備える。
１つの実施形態では、前記複数のヘッドのそれぞれの前記制御システムの前記データ記憶要素は、予め決められた教育トピックに関して記憶した情報を備える。
【００１４】
このようなロボットを調達する場合、複数のヘッドのそれぞれについてだけでなく、複数の教育的トピックについても、１つのボディのみを取得する必要がある。したがって、そのようなロボットは、特に小学校及び中学校などの教育機関にとって、調達するのに特に安価である。
【００１５】
１つの実施形態では、前記第１接続要素及び前記第２接続要素は、前記ボディ上の予め決められた唯一の向きに前記ヘッドが取り付けられように構成及び配置される。
それにより、ヘッドを誤った方法でボディに取り付けることができないことが保証される。したがって、そのようなロボットは、組み立て及び使用するための準備が特に小さな子供にとって簡単である。
【００１６】
さらなる実施形態では、前記第１接続要素及び前記第２接続要素の一方が少なくとも１つの磁石を備え、前記第１接続要素及び前記第２接続要素の他方が磁石に引き付けられる金属要素及び／又は少なくとも１つの磁石を備える。
あるいは、第１接続要素及び第２接続要素は、スナップロック又はクリックロック又は摩擦ロックの接続の互いに一致する雄型及び雌型構成要素である。
【００１７】
それにより、ヘッドとボディとが特に簡単な方法で接続可能及び取り外し可能であることが確実にされる。このようなロボットでは、例えば、クラス又はトピック間において、あるヘッドを別のものと交換することができ、したがって、特に小さな子供にとっては、特に簡単で直接的である。
【００１８】
１つの実施形態では、前記ロボットは、前記制御システムに電流を供給するための電気エネルギー源をさらに備え、前記ボディは、電気回路をさらに備え、前記ヘッドは、電気回路をさらに備え、前記ボディの前記電気回路及び前記ヘッドの前記電気回路は、前記電気エネルギー源からの電流が、前記制御システムに供給される前に、前記ヘッドの前記電気回路の少なくとも一部を通り、かつ、前記ボディの前記電気回路の少なくとも一部を通るように流されるように構成される。
【００１９】
それによって、ロボットは、電気的接続の前に、電源を入れることができず、それにより動くことができず、構造によってはヘッドとボディとの間の機械的接続も確立されることが保証される。これにより、ロボットのセキュリティが強化される。
１つの実施形態では、前記ボディは、前記ロボットの前記ボディの互いに反対側に配置され、かつ、前記ドライブシステムに結合された一組のホイールをさらに備え、前記情報取得装置は、前記ロボットの前記ボディの下面より下の前記一組のホイールの間の領域を前記情報取得装置がスキャンすることができるように、前記ロボットの前記ボディの前記下面の前記一組のホイールの間に配置される。
【００２０】
それにより、ロボットに一連の外部情報伝達要素をスキャンさせ、それによりロボットをプログラミングさせるプロセスが、スキャンされる第１情報伝達要素の各側の１つのホイールと共にロボットが単に配置され、これにより、情報取得装置は自動的かつ必然的にスキャンして情報伝達要素から情報を取得する、という点で非常に簡単にされる、プログラマブルロボットが提供される。したがって、そのようなロボットは、特に小さな子供にとって、操作及びプログラムすることが特に簡単である。
【００２１】
１つの実施形態では、前記情報取得装置はセンサ装置を備える。代替的又は追加的に、前記情報取得装置は近距離無線通信装置を備える。
１つの実施形態では、前記ヘッドはフィードバック装置を備える。前記フィードバック装置は、触覚、視覚又は聴覚のうちの任意の１つ以上のフィードバックを提供してもよい。
【００２２】
触覚のフィードバックは、例えば、ロボットのヘッドの一部を移動又は振動させるフィードバック装置により与えられてもよい。視覚のフィードバックは、例えば光信号でもよく、その場合、フィードバック装置は、発光装置でもよく、例えばロボットの目のように見えるように設けられてもよい。聴覚のフィードバックは、例えば、音声信号又は一連の音声信号でもよく、その場合、フィードバック装置は、ラウドスピーカーとして提供されてもよく、例えば、ロボットが話している印象を与えるように配置されて提供されてもよい。
【００２３】
いずれにせよ、フィードバック装置の提供は、ロボットが正しく組み立てられ及び／又は操作されているかどうか、及び、提起された質問に対する答えが正しいかどうかを示すなど、教育プロセス中の適切な案内をユーザに提供することを可能にする。
上記及び他の目的は、本発明の第２の態様において、情報を備える少なくとも１つのグループの情報伝達要素、本発明の第１の態様による教育目的用プログラマブルロボット、及び、上述及び下記の詳細な説明に記載された任意の１以上の特徴を備える教育キットにより解決される。
【００２４】
教育キットの１つの実施形態では、少なくとも１つのグループの情報伝達要素は、所定の教育トピックに関する情報を備える。
１つの実施形態では、教育キットは、複数のグループの情報伝達要素をさらに備え、各グループの情報伝達要素は、所定の教育トピックに関する情報を備える。
【００２５】
それにより、ヘッド及び所定の教育トピックに関する情報を備える１つのグループの情報伝達要素は、所定の学習目的のための完全に機能的な教育キットを提供するために選択されてもよい。
教育キットの１つの実施形態では、前記ロボットの前記ボディは、前記ドライブシステムに結合され、前記ロボットの互いに反対側に配置され、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の前記情報伝達要素の幅より大きいか、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の前記情報伝達要素の幅と等しいか、又は、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の前記情報伝達要素の幅から前記一組のホイールの合計厚さを引いたものに等しいような、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の前記情報伝達要素の幅よりも小さい、のいずれか１つの距離を離して間隔があけられた一組のホイールをさらに備え、前記情報取得装置は、前記ロボットの下面より下の前記一組のホイールの間の領域を前記情報取得装置がスキャンすることができるように、前記ボディの前記下面の前記一組のホイールの間に配置される。
【００２６】
さらに、上述の利点は、そのような教育キットでは、ロボットは、その距離が情報伝達要素の幅以上に大きい場合、そのスキャン中に情報伝達要素を駆動しない。これは次に、情報伝達要素の耐久性に加えて、動作中のロボットの安定性を向上させる。
さらに、上述の利点は、ロボットのホイールの間の距離が、少なくとも１つのグループの情報伝達要素の情報伝達要素の幅からその組の合計の厚さを引いたものに等しい、このような教育キットにより、上述のようにロボットのボディの下面の一組のホイールの間に情報取得装置を設けることに関連する利点を犠牲にすることなく、ロボットをよりコンパクトにして材料を節約することができる。
【００２７】
前記教育キットの１つの実施形態では、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の各情報伝達要素は、タグを備え、前記ロボットの前記情報取得装置は、前記タグを登録するように構成された近距離通信装置を備える。
適切なタグの例には、それだけには限定されないが、ＲＦＩＤタグ、バーコード、及びＱＲコード（登録商標）、が含まれる。同様に、適切な近距離通信装置の例には、それだけには限定されないが、ＲＦＩＤタグリーダ、バーコードリーダ、及び、ＱＲコードリーダが含まれる。ＲＦＩＤタグ及びＲＦＩＤタグリーダは、ロボットが情報伝達要素に対して、情報を読み取り、かつ、情報を書き込むことができるという特別な利点を有する。
【００２８】
タグは、ロボットのプロセッサ要素が情報に基づいて１つ以上の命令を識別することを可能にするように構成された前記情報を備えてもよく、典型的には、適切なプログラムコードの形式、及び／又は、情報伝達要素を区別するように構成された情報、及び／又は、少なくとも１つのグループの情報伝達要素内の情報伝達要素のタイプである。
【００２９】
教育キットの１つの実施形態では、タグは、情報取得装置を用いて、ロボットがタグに情報を書き込むことを可能にするような情報を受け取るように適合されている。
教育キットの１つの実施形態では、前記ロボットの前記情報取得装置は、センサ要素を備え、前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素の各情報伝達要素は、前記センサ要素により測定可能であり、かつ、前記ロボットの前記プロセッサ要素が前記情報に基づいて１つ以上の命令を識別することが可能であるように、及び／又は、前記情報伝達要素及び／又は前記少なくとも１つのグループの情報伝達要素内の情報伝達要素のタイプを区別するように、構成された情報を備える。
【００３０】
適切なセンサ要素の例は、カラーセンサ及びＯＣＲセンサが含まれるが、これらに限定されない。同様に、センサ要素により測定可能で情報伝達要素に提供される適切な情報の例は、異なる命令を示す異なる色、及び、ＯＣＲセンサによる認識に適したテキストを含むが、これらに限定されない。
【００３１】
本発明の第１の態様によるプログラマブルロボット及び本発明の第２の態様による教育キットの両方のさらなる実施形態は、各従属クレームに加え、以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
ここで、本発明は、現在好ましい実施形態の限定されない例を用い、概略図を参照して、以下に詳細に説明される。  
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の第１の態様に係る教育目的用プログラマブルロボットであって、ボディと複数の交換可能なヘッドから選択されたヘッドを備えたものを示す概略斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の第１の態様に係る教育目的用プログラマブルロボットであって、ボディと複数の交換可能なヘッドから選択されたヘッドを備えたものを示す正面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の第１の態様に係る教育目的用プログラマブルロボットであって、ボディと複数の交換可能なヘッドから選択されたヘッドを備えたものを示す側面図である。
【図２】図２は、図１に係るロボットのボディとヘッドを接続するための接続要素の実施形態の概略斜視図である。
【図３】図３は、図１に係るロボットのボディとヘッドを接続するための図２の接続要素の概略側面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１に係るロボットのボディの電気回路を示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１に係るロボットのヘッドの電気回路を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の第２の態様に係る教育キットであって、本発明の第１の態様による教育目的用プログラマブルロボット及び複数の情報伝達要素を備えたものの概略斜視図を示す。
【図６】図６は、図５に係る教育キットの概略正面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の現在好ましい実施形態が示されている添付の図面を参照して、本発明を以下により十分に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具体化されてもよく、ここで説明する実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は徹底的かつ完全にするために提供され、本発明の範囲を当業者に十分に伝える。
【００３４】
まず、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃを参照すると、本発明に係る教育目的用プログラマブルロボット１が示されている。ロボット１は、通常、ボディ２及びヘッド３を備える。
ボディ２は、外部情報伝達要素１０１〜１０５（図５及び図６参照）、ホイール２５,２６及び下面２７１から情報を取得するための情報取得装置２２を備える。情報取得装置２２は、センサ装置及び／又は近距離無線通信装置でもよいし、含めてもよい。図示された実施形態では、情報取得装置２２は、ボディ２の下面２７１に、接続されているか、取り付けられているか、又は、関連しているが、他の実施形態では、ボディ２の別の部分又はヘッド３に配置又は取り付けられてもよい。情報取得装置２２がボディ２の下面２７１に接続又は取り付けられた場合、情報取得装置２２は、ボディ２の下面２７１より下の一組のホイール２５，２６の間の領域５をスキャンすることが可能になる。
【００３５】
一組のホイール２５，２６は、ボディ２の下面２７１と上面２７２とを接続する表面又は側面２７３の両側に接続されている。したがって、情報取得装置２２は、ボディ２の下面２７１のホイール２５，２６間に配置されている。
図示された実施形態では、一組のホイール２５，２６は、外部情報伝達要素１０１〜１０５の幅よりも大きい距離Ｄ（図６参照）を離して間隔をあけて配置されている。代わりに、一組のホイール２５,２６は、例えば、外部情報伝達要素１０１〜１０５の幅からホイール２５，２６の合計厚さを引いたものなど、外部情報伝達要素１０１〜１０５の幅以下の距離Ｄ（図６参照）を離して間隔をあけて配置されてもよく、後者の可能性は、ロボットが外部情報伝達要素１０１〜１０５の両端部を走行することを可能にする。典型的には、ホイール２５，２６間の距離は３〜５ｃｍのオーダーである。図示された実施形態では、２つのホイール２５、２６が設けられているが、２つのホイールより多い例えば４つのホイールが設けられてもよい。
【００３６】
図４も参照すると、ボディ２は、動作中に、ロボット１のボディ２のホイール２５，２６を動かし、それによりロボット１を動かすようにするために適合されたドライブシステム２１を、電気回路２４に加えてさらに備える。したがって、ホイール２５，２６は、ドライブシステム２１に接続されている。ドライブシステム２１は、例えば、ステッピングモータのような１つ以上の電気モーターでもよい。
【００３７】
図４も参照すると、ヘッド３は、制御システム３１を備える。制御システム３１は、電気回路３４、データ記憶要素３２及びプロセッサ要素３６を備える。
プロセッサ要素３６は、少なくとも１つの情報取得装置２２から送信されたデータ信号を受信し、データ信号は外部情報伝達要素１０１〜１０５から取得した情報を含み、必要に応じてデータ信号の処理中にデータ記憶要素３２に記憶されたデータを使用し、情報を解釈して、１つ以上の命令を達成し、ドライブシステム２１がホイール２５，２６を動かし、それにより、１つ以上の命令に従ってロボット１を動かすように構成される。
【００３８】
プロセッサ要素３６は、関連情報を含むデータ信号をロボット１のボディ２の少なくとも１つの情報取得装置２２に送信することにより、外部情報伝達要素１０１〜１０５に情報を送信及び／又は書き込み、これにより順に、関連情報を含むデータ信号を外部情報伝達要素１０１〜１０５に送信するようにさらに構成されてもよい。
【００３９】
ヘッド３は、さらにフィードバック装置３７を備え、これは図１Ａに示す実施形態では、ロボット１の目３７のように見えるように構成されており、光フィードバック信号を送出するように適合されたフィードバック装置である。代わりに又は追加的に、図１Ｂに示されるように、ヘッド３’は、フィードバック装置３７’も備えてもよく、これは、ロボット１の口３７’のように見えるように構成され、音響フィードバック信号を送出するように適合されたフィードバック装置である。
【００４０】
ヘッド３の制御システム３１のデータ記憶要素３２は、予め決められた教育トピックに関連してそれに記憶されたデータをさらに備えてもよい。そのような実施形態では、ヘッド３は、前記予め決められた教育トピックを識別するように適合されたマーキング３５をさらに備えてもよい。
【００４１】
ボディ２及びヘッド３は、互いに取り外し可能に結合されるように適合されている。このために、ボディ２は第１接続要素２３を備え、ヘッド３は第２接続要素３３を備え、第１接続要素２３と第２接続要素３３は互いに接続可能である。第１接続要素２３は、下面２７１とは反対側のボディ２の上面２７２に配置されている。第２接続要素３３は、ヘッド３の下面に配置されている。
【００４２】
このようにヘッド３は、ボディ２から取り外し、ボディ２に取り付けることができるので、ロボットは、いくつかの実施形態では、複数の交換可能なヘッド３，３’，３’’を備えてもよい。そのような実施形態では、複数のヘッド３，３’，３’’のそれぞれは、上述のように構築及び構成されている。また、複数のヘッド３，３’，３’’のそれぞれの制御システム３１のデータ記憶要素３２は、複数のヘッドのそれぞれが異なる予め決められた教育トピックのための準備ができるように、予め決められた教育トピックに関してそれに記憶された情報を備えてもよい。複数のヘッド３，３’，３’’のそれぞれは、前記予め決められた教育トピックを識別するように適合された（異なる）マーキング３５をさらに備えてもよい。例えば、図１Ａでは、ヘッド３の「２＋２」と表示されているマーキング３５は、関連トピックを数学として識別し、一方、図１Ｂでは、ヘッド３’の「ＡＢＣ」と表示されているマーキング３５’は、関連トピックをスペリングとして識別する。
【００４３】
ここで、図２及び図３を参照し、ボディ２とヘッド３又は各ヘッド３との間の接続、又は、言い換えれば、第１接続要素２３と第２接続要素３３との間の接続についてさらに詳細に説明する。
第１接続要素３２及び第２接続要素３３は、ヘッド３又は各ヘッド３がロボット１のボディ２上に予め決められた唯一の向きで取り付けられるように構成及び配置される。
【００４４】
例えば、図３に示すように、第１接続要素３２は、４つの磁石３２１を備え、第２接続要素３３も同様に４つの磁石３３１を備える。磁石３２１，３３１のその他の個数は、１つ、２つ、３つ、又は、４つより多い等でも可能である。磁石３２１，３３１のそれぞれは、ヘッド３又は各ヘッド３がボディ２上に予め決められた唯一の向きで取り付けられるように向けられた位置に置かれてもよい。例えば、ヘッド３をボディ２上の予め決められた１つの向きに取り付けることを試みる場合、ボディ２上の少なくとも１つの磁石３２１とヘッド３上の少なくとも１つの磁石３３１とが互いにちょうど引き合うように、それぞれの磁石３２１，３３１は、それぞれの極が他方に対する方向に向くように配置されてもよい。
【００４５】
図２にも示されるように、第１接続要素も、磁石３２１に加えて又はその代わりに、磁石に引き付けられる金属要素２３２を含めてもよい。第１接続要素３２が少なくとも１つの磁石３２１を備える他の実施形態でも、同様のことが第２接続要素３３にも当てはまる。
【００４６】
例えば、ヘッド３は１つの磁石３３１を含めてよく、ボディは１つの金属要素２３２を含めてもよく、ヘッド３をボディ２上の予め決められた１つの向きに取り付けることを試みた場合、磁石３３１と金属要素２３２がちょうど接続できるようにそれぞれの位置に、磁石３３１及び金属要素２３２が配置される。
【００４７】
代替の又は追加の実施形態では、第１接続要素３２及び第２接続要素３３は、スナップロック又はクリックロック又は摩擦ロック接続の互いに一致するそれぞれ雄型及び雌型構成要素３２３，３３３をそれぞれ備える。例えば、図２及び図３に示すように、第１接続要素３２は、バネ付きコネクタ２３３を備え、第２接続要素３３は、バネ付きコネクタ２３３用のソケット３３３を備える。雄型及び雌型構成要素２３３，３３３のそれぞれは、例えば適切な非対称形状が設けられることにより例えば形成されてもよく、この適切な非対称形状とは、ヘッド３をボディ２上の予め決められた１つの向きに取り付けることを試みた場合に、それらが互いにちょうど接続できる形状である。
【００４８】
さらなる代替の又は追加の実施形態では、第１接続要素３２及び第２接続要素３３は、
ボディ２との接続後及びボディ２への接続中のヘッド３の位置ずれのリスクを避けるように適合され構成されたそれぞれ凹み２８，３８のように互いに整合する要素を備えてもよい。原則として、凹み２８，３８又は互いに整合する要素は、代替的に又は追加的に、ヘッド３又は各ヘッド３がボディ２上の予め決められた唯一の向きに取り付けられることを確実にするように、配置され、構成され、及び／又は、形成されてもよい。
【００４９】
ここで、図４Ａ，４Ｂを参照すると、ボディ２の電気回路２４（図４Ａ）及びヘッド３の電気回路３４（図４Ｂ）が示されており、それらについてさらに詳細に説明する。
図４Ａに示すように、ボディ２の電気回路２４は、通常、電気接続要素２４１〜２４８を有するボディコネクタ２４０、ボディメイン回路２４９、及び、ボディコネクタ２４０とボディメイン回路２４９を接続するＲＸ／ＴＸ回路２５０を備える。
【００５０】
ボディメイン回路２４９は、ドライブシステム２１及び情報取得装置２２を備える。
ＲＸ／ＴＸ回路２５０において：接続要素２４１とボディメイン回路２４９はラインＲＸ２により接続され、接続要素２４２とボディメイン回路２４９はラインＲＸ１により接続され、接続要素２４３とボディメイン回路２４９はラインＴＸ２により接続され、
接続要素２４４とボディメイン回路２４９はラインＴＸ１により接続され、接続要素２４５とボディメイン回路２４９は供給ラインＳＵＰＰＬＹにより接続され、接続要素２４６とボディメイン回路２４９は、接地線ＧＮＤにより接続されている。
【００５１】
ボディ２の電気回路２４は、バッテリ回路２９０を用いて、ボディコネクタ２４０の電気接続要素２４７，２４８に接続されたバッテリの形態の電気エネルギー供給源２９をさらに備える。接続要素２４７と電気エネルギー供給源２９は、バッテリ回路２９０の供給ラインＳＵＰＰＬＹにより接続されている。接続要素２４８と電気エネルギー供給源２９は、バッテリ回路２９０の接地線ＧＮＤにより接続されている。
【００５２】
図示のように、ボディ２の電気回路２４では、バッテリ回路２９０とＲＸ／ＴＸ回路２５０との間に電気的接続はない。したがって、バッテリ回路２９０ひいては電気エネルギー供給源２９は、ＲＸ／ＴＸ回路２５０から分離される。
同様に、ここで図４Ｂを参照すると、ヘッド３の電気回路３４は、通常、電気接続要素３４１〜３４８を有するヘッドコネクタ３４０、ヘッドメイン回路３４９、及び、ボディコネクタ２４０とボディメイン回路２４９を接続するＲＸ／ＴＸ回路３５０を備える。
【００５３】
ヘッドメイン回路３４９は、制御システム３１、データ記憶要素３２、及び、プロセッサ要素３６を備える。
ＲＸ／ＴＸ回路３５０において：接続要素３４１とヘッドメイン回路３４９はラインＲＸ２により接続され、接続要素３４２とヘッドメイン回路３４９はラインＲＸ１により接続され、接続要素３４３とヘッドメイン回路３４９はラインＴＸ２により接続され、接続要素３４４とヘッドメイン回路３４９はラインＴＸ１により接続され、接続要素３４７とヘッドメイン回路３４９は供給ラインＳＵＰＰＬＹにより接続され、接続要素３４８とヘッドメイン回路３４９は接地線ＧＮＤにより接続されている。
【００５４】
さらに、図示のように、ヘッド３の電気回路３４のＲＸ／ＴＸ回路３５０では、接続要素３４６は、接続要素３４８とヘッドメイン回路３４９を接続する接地線ＧＮＤに接続されている。同様に、接続要素３４５は、接続要素３４７とヘッドメイン回路３４９を接続する供給ラインＳＵＰＰＬＹに接続されている。
【００５５】
ヘッド３がボディ２に接続されたときにボディコネクタ２４０及びヘッドコネクタ３４０が互いに同様に接続されるように、ボディコネクタ２４０及びヘッドコネクタ３４０は、それぞれボディ２及びヘッド３内に配置される。ボディコネクタ２４０とヘッドコネクタ３４０が接続されると、ボディ２の電気回路２４とヘッド３の電気回路３４とのそれぞれの上述の構成は、一方の、ボディ２の電気回路２４の接地線ＧＮＤとヘッド３の電気回路３４の接地線ＧＮＤ、及び、もう一方の、ボディ２の電気回路２４の供給ラインＳＵＰＰＬＹとヘッド３の電気回路３４の供給ラインＳＵＰＰＬＹとの間に、電気的接続が形成されることにより、ボディメイン回路２４９及びヘッドメイン回路３４９に電気エネルギーの供給を可能にすることを確実にする。
【００５６】
言い換えれば、電気エネルギー源２９からの電流は、制御システム３１及び／又はドライブシステム２１に供給される前に、ヘッド３の電気回路３４の少なくとも一部を通って、かつ、ボディ２の電気回路２４の少なくとも一部を通って流れるようにする。したがって、ロボット１の電源が入れられて作業することができる前に、ヘッド３とボディ２は、適切に接続されなければならない。
【００５７】
最後に、図５は、本発明に係る教育キットの実施形態を概略的に示す。教育キットは、通常、情報を備える情報伝達要素１０１，１０２，１０３，１０４，１０５の少なくとも１つのグループ１０、及び、図１〜４を参照して上述されたように、ボディ２と少なくとも１つのヘッド３を備えるロボット１とを備える。 
本発明に係る情報伝達要素のグループは、任意の数の情報伝達要素を備えてもよい。図示された実施形態では、情報伝達要素のグループ１０は、５つの情報伝達要素１０１〜１０５を備える。
【００５８】
情報伝達要素１０１〜１０５の少なくとも１つのグループ１０は、所定の教育トピックに関する情報、図示された実施形態では数学、又は、より具体的には数学分野の足し算を備える。
情報伝達要素１０１〜１０５の少なくとも１つのグループ１０は、開始情報命令を伴う情報伝達要素、ロボット１により登録及び処理されるとロボット１が開始する、及び／又は、終了情報命令を伴う情報伝達要素、ロボット１により登録及び処理されるとロボット１が停止する、もまた備えてもよい。
【００５９】
教育キットが情報伝達要素１０１〜１０５の複数のグループ１０を備える実施形態では、情報伝達要素の各グループは、所定の教育トピックに関する情報を備えてもよい。本発明に係る教育キットは、複数のロボット１用ヘッド３、したがって特定の実施形態では、ロボット１用ヘッド３のいくつかの整合するセット、及び、情報伝達要素１０１〜１０５を備えてもよい。
【００６０】
情報伝達要素の少なくとも１つのグループ１０の各情報伝達要素１０１〜１０５は、それぞれタグ１１１〜１１５を備える。それぞれのタグ１１１〜１１５は、情報取得装置２２が適応する近距離無線通信装置、例えばＲＦＩＤリーダ又はバーコードリーダ、であるか備える場合には、情報伝達要素１０１〜１０５から情報を取得するためにロボット２の情報取得装置２２により読み取られ、又は登録されるように適合される。そのようなタグ１１１〜１１５は、例えば、ＲＦＩＤタグ、バーコード、又は、その他のタイプの近距離無線通信タグでもよい。ロボット２の情報取得装置２２により、このように取得された情報は、ロボット１のプロセッサ要素３６が、その情報に基づいて１つ以上の命令を識別することができるように、及び／又は、情報伝達要素の少なくとも１つのグループ１０内で、ロボット１がその情報伝達要素１０１〜１０５及び／又は例えばその情報伝達要素１０１〜１０５が関連する教育トピック及び／又は命令のタイプなどの情報伝達要素１０１〜１０５のタイプを区別することを可能にすることができるように構成される。そのような情報は、通常、情報伝達要素１０１〜１０５のタグ１１１〜１１５に格納されたデータ列である。
【００６１】
それぞれのタグ１１１〜１１５は、さらに、ロボット１が情報取得装置２２を用いてタグ１１１〜１１５に情報を書き込むことを可能にするような情報を受信するように適合させてもよい。
代替的に又は追加的に、情報取得装置２２がセンサ要素であるか又は備える場合、情報伝達要素の少なくとも１つのグループ１０の各情報伝達要素１１１〜１１５は、センサ要素によりそれぞれ測定可能な情報１２１〜１２５を備える。情報１２１〜１２５のそれぞれは、さらに、ロボット１のプロセッサ要素３６が、情報１２１〜１２５に基づいて１つ以上の命令を識別することができるように、及び／又は、情報伝達要素の少なくとも１つのグループ１０内で、ロボット１及び／又はユーザがその情報伝達要素１０１〜１０５及び／又は例えばその情報伝達要素１０１〜１０５が関連する教育トピック及び／又は命令のタイプなどの情報伝達要素１０１〜１０５のタイプを区別することを可能にすることができるように構成される。そのような情報１２１〜１２５は、例えば、情報伝達要素１０１〜１０５に印刷された、テキスト、数字、記号、又は、色などでもよい。したがって、適応するセンサ要素は、カラーセンサ、ＯＣＲ装置、及び、画像取り込み装置である。
【００６２】
当業者は、本発明が決して上述の好ましい実施形態に限定されないことを理解する。それどころか、添付の特許請求の範囲内で、多くの修正形態及び変形形態が可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2019525265.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
2019525265.tif 000006
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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