(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボットを使ったゲームでは、テレビゲームによくある物理学的ごまかしが行えないために、操縦が難しくなりがちである。操縦が難しくなるとロボットゲームの楽しくないので操縦をやさしくすることが必要である。玉を使ったゲームでは、玉を簡単に捕獲し、操作することが課題である。【解決手段】ロボットの前部に捕球機能を備え、ロボット外縁とロボット中心との間に回転中心を定めた極小回転半径のカーブ走行を行う機能を設ける。通常の走行での操舵コントロールでは、操縦をやさしくするため走行回転半径は大きめに設定し、通常走行の操舵範囲を越えたところにこの極小回転半径走行の操舵域を設ける。【選択図】図３
2011147490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
玉を操作して遊ぶゲームロボットにおいて,
前記ゲームロボットは操縦器で遠隔操縦され、
前記ロボットは、前記ロボットを基準とした座標上の回転中心移動線上を移動可能な点を中心とする前記ロボットの回転動作により向き変更をし、
前記ロボットの進行方向の先頭部に前記玉を操作する玉操作手段を設け、
前記ロボットの前記玉と接触し得る縁のうちで前記玉操作部から左回りで前記回転中心移動線に交わるまでの部分を左前縁部とし、
前記ロボットの前記玉と接触し得る縁のうちで前記玉操作部から右回りで前記回転中心移動線に交わるまでの部分を右前縁部とすると、
前記操縦器の操縦によって、
（ア）前記ロボットの左半分で前記左前縁より内側で前記回転中心移動線上に左中心点を選び、左中心点を中心とした左回転動作を行い、かつ前記左中心点を中心に描いた左回りの任意の円弧が前記左前縁部と交わる点の前記左前縁部接線方向成分は、前記ロボットを左回りする方向であること、
（イ）前記ロボットの右半分で前記右外縁に囲まれた前記回転中心移動線上の右中心点を中心点とした右回転動作を行い、かつ前記右中心点を中心に描いた右回りの任意の円弧が前記右前縁部と交わる点の前記右前縁部接線方向成分は、前記ロボットを右回りする方向であること、
の２つの動作を行いうることを特徴とするゲームロボットシステム。
【請求項２】
左右2個の前後方向に独立して制御可能な駆動力を有する車輪によって走行し、
左回転動作は左車輪を停止させ、右車輪を前進駆動させることと、
右回転動作は右車輪を停止させ、左車輪を前進駆動させることと、
である請求項１記載のゲームロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は玉などを使って遊ぶゲームロボットを、楽しく遊べるようにするロボットに関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
ラジコンを使ったロボットを操縦してサッカーゲームやホッケイゲーム、野球などいわゆる球技を楽しむことが、行われている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−４４２３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロボットを使ったゲームでは、テレビゲームによくある物理学的ごまかしが行えないために、操縦が難しくなりがちである。操縦が難しくなるとロボットゲームの楽しくないので操縦をやさしくすることが必要である。
玉を使ったゲームでは、玉を簡単に捕獲したり、操作することことが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
課題を解決するために、ロボットの前部に捕球機能を備え、ロボット外縁とロボット中心との間に回転中心を定めた極小回転半径のカーブ走行を行う機能を設ける。
通常の走行での操舵コントロールでは、操縦をやさしくするため走行回転半径は大きめに設定し、通常走行の操舵範囲を越えたところにこの極小回転半径走行の操舵域を設ける。
例えばロボットのすぐ左横に玉がある場合は左極小回転半径走行を行わせる。そうするとロボットの左外縁の玉との接触部分は玉を押しながら後方向に移動を始める。
ロボット全体としては、前進走行しているが。左前縁だけは玉に対して後進しているように見える。そのため、静止していた玉は徐々に相対的にロボットの前部に近づいてゆき捕獲機能に捕獲される。
【０００６】
例を図３に示す。ロボット１は左車輪３を止めて右車輪４を前進駆動させる。それによりロボット１は左車輪の床との接点Ｑを中心に回転運動を始める。(a)ではボール２はロボット１と少し離れているが次第に近付き、(b)ではくっついた状態になる。
この状態で玉２とロボット１との接点では、Ｗの回転力がボールに対して伝わり、すなわち、この接点でのＷの方向ベクトルＳの力がボールを押すことになる。
Ｓはボールの中心を通る放射方向Ｓｙと接線方向Ｓｘに分けると、Ｓｘはロボットの前部の切り欠き部から遠ざかる方向を向いているのでロボットの縁は後方に、また相対的に玉２はロボットの前部に向かってＢの方向に移動することになる。
玉２はロボットの縁の動きに摩擦力で引っ張られてロボットの後方に向かう力を受けるが、玉２は床との接点は玉２の中心にあるのでここを中心に回転し前記摩擦力の影響は小さくなり、全体としては玉２はロボットの前部の方向に移動する。
そして最終的には(e)のように玉２はロボットの前部切り欠き部の中に取り込まれることになる。
【発明の効果】
【０００７】
玉を取り逃がして、玉がロボットのすぐ横にきた場合や、玉がロボットの横に来た場合に、ロボットを極小回転半径走行をさせることにより容易に捕獲することができるため、ロボットの操縦に慣れていなくても容易にロボットゲームを楽しむことが可能となる。
【実施例１】
【０００８】
図１は、ゲームロボット１を操縦してボール２を捕獲する説明図である。
図１(a0)(a1)(a2)(a3)はゲームロボット１とボール２の時間変化関係を示す平面図である。(b0)(b1)(b2)(b3)は同時間に対応する同様の側面図である。
ロボット１は、ギアつきモータ５と６の主軸に車輪３，４が固定されていて、この車輪の回転方向と回転速度により任意の方向と速度で移動することができる。
【０００９】
図１(a0),(b0)のようにロボット１の前方に玉２がある場合、モータ５，６を同じ速度で回転させて直進前進させると、(a1)(b1)のように玉２がロボット１の切り欠き部に入って行き、光源１２からの光が光検出器１３に入るのを妨げるようになり、玉２が切り欠き部に入ったことを検出する。これを検出すると、ギアつきモータ１１を駆動し捕獲アーム８を動かし、図１(c0)(c1)のように玉２を捕獲する。
この後、操縦器による操縦により、モータ５，６を駆動してロボットの向きを変え、モータ１０，１１を捕獲のときの反対方向に駆動し、捕獲アームと投げアームを回して玉を前方に投げることができる。これはゲーム上はシュートまたはパスにあたる。
ギアつきモータ１１と捕獲アーム８と投げアーム１５の関係を拡大して示したのが図６(a)平面図と(b)側面図である。
【００１０】
図２は玉がロボットのすぐ横にあってもそれを捕獲できない例である。
図２(a)のようにロボット１の斜め前方にくっつくように玉があり、それをロボット１が捕獲しようとして点Pを中心にして回転動作をしたとする。
この回転走行の回転半径は、2個の車輪の速度VlとVｒの比を変えることにより任意に設定できるが、図２のように回転半径は少し大きめに設定してある。
この時のロボット１と玉２相対的な動作は次のようにして推測できる。
【００１１】
初期状態では、図２(a)のように玉２はロボット１の左前横の外縁に密着している。ここでロボット１は点Ｐを中心とした円軌道で走行を始めたとする。そうすると玉２とロボット外縁との接点９は点Ｐを中心の円弧Ｗの軌跡で動こうとするので、接点９は瞬間的にはベクトルSの方向に動こうとし玉をS方向に押すことになる。ベクトルSを接点９における接線方向成分Sxと垂線方向成分Syにわけて考える。Syは玉を外側に押すことを示し、Sxは玉に対して外縁が動こうとする方向を示す。図１(a)のようにSxはロボットの前部の方向を向いている。これは、玉２に対してロボットの外縁の接点付近はロボット１の前部方向に移動していることを示している。
【００１２】
すなわち玉２はロボット１に対して後方図の矢印Bの方向に移動することを示す。図２(a)からロボット１はＰ点の回りを回り、図２(b)のように、ロボット１は向きを変え、玉２はロボット１に対して若干後方にずれる。さらに時間がたつと、図２(c)のように玉はさらにロボットの後方に移り、ロボット１の真横まで来る。そこからさらにじかんが進むと図２(d)のように玉はロボット１を離れてしまう。玉自体は図２をみるとロボット１とともに前進移動しているように見えるが、ロボット１に対する位置は後方に移動している。
【００１３】
ここで玉２とロボット１の外縁との間の摩擦が小さいときは、スリップするが、実際は摩擦力が働いて玉を引きずろうとする。玉は玉の中央からの垂線に床との接点があるため水平モーメントが働き、玉は水平回転して動作は若干複雑になるが現象の大勢は変わらない。
【００１４】
次に捕球に成功する例を示す。
図３(a)はロボット１のすぐ横に玉があり、ロボット１はロボット１の左車輪３を静止させ、右車輪４のみ前進駆動させる。この場合ロボット１は左車輪３の床との接点Ｐを中心とした回転動作をすることになる。(a)の状態から回転を始めると回転とともにロボット１の外縁は玉２に近づいてゆき、図３(b)のように両者は接触状態になる。ここで外縁の玉２との接点９の動きは円弧Ｗであるため、このときの接点９の速度ベクトルはＳとなる。ここでＳの接線方向成分Sｘはロボット１の後ろ方向を向いているので接点９は玉に対してロボットの後ろ方向に動いていることを示す。すなわち玉２はロボット１の接点９に対してロボットの前部方向、図のＢに向かって移動していることになる。
同様にして図３(c)の状態に達する。さらに回転を続けると図３(d)のように玉２はロボットの切り欠き部１４に入る。
ここで、光源１２からの光が光検出器１３に入るのを妨げるようになり、玉２が切り欠き部に入ったことを検出する。そして前述と同様にして玉２はロボット１に捕獲され図３(e)の状態になる。
【００１５】
図４は操縦器２０の例である。
図４(a)で、操縦器２０には、方向つまみ２１があり、これを回すことによりロボット進行方向をコントロールする。
図４(b)は方向つまみを回す度合いとロボットの舵角の関係を示す。ハンドル操作が小さい間は通常のハンドル操縦走行であるがある点を超えると内側の車輪の回転を止めて最大舵角となり、玉捕獲に入る。
【００１６】
図５(a)は操縦器２０で操縦する図であり、図５(b)は、操縦器２０の方向つまみの回転αとロボットの舵角を示す。方向つまみの角度が小さい間は通常の走行の操縦に使いやすいようにつまみの角度につれて舵角も緩やかに変化するがある角度を過ぎると舵角は最大角度に固定されることになり、[0014]の説明の玉２の捕獲動作に入る。
【００１７】
図６は玉２の捕獲と投げる動作をモータ１個で簡単に行わせる構造を示す。ギアつきのモータであるアームモータ１０の軸１６に玉捕獲アーム１４は固定されている。また、玉投げアームは、アームモータの軸１６に回転自在に取り付けられ、玉投げアームには、爪１８があって、玉捕獲アーム１４と引っかかるように構成され、図１６のように両アームが一定角以上は開かないようになっている。
また、ばね１７は両アーム間にかかっていて、前記の玉捕獲アーム１４と玉投げアーム１５が爪１８で一定の角度以上に開かない状態に押しつけている。図１(b0)がこの状態である。(b1)で玉２を検知するとアームモータ１０は右回転を始める。そして(b2)のように、玉捕獲アーム１４も右回転して玉にを捕獲する。玉投げアームはモーター軸１６が回っても空回りで前の状態を保つ。
次に玉投げの指令を受け取るとモーター軸１６は左回転を始め、玉捕獲アーム１４は玉２を離れていく。そして(b1)の状態になると爪１８が玉投げアームを引き連れて左回転をさせ、玉２を押しだし、外へ投げ出す。(b3)の状態になる。その後モータ１０は軽く右回転駆動され、(b0)の状態に移る。
この状態は、玉捕獲アーム１４は重力で右回転トルクを得、玉投げアームはストッパー１９に接触して回転力を止めて安定している。
【００１８】
図７は、玉投げアームの軸をモーター軸１６と独立させたものであり、動作自体は図６の例とほとんど同じである。図８は玉の捕獲、玉の投げ出しを示すが、これも図１と同様のものになる。
いずれも、玉２の操作を簡単な機構でモータ１個で行わせるものである。また、モータ軸に取り付けるだけなので別な機構と取り換える場合も簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ロボットが直進して玉を捕獲する図
【図２】ロボットがカーブ走行して玉を捕獲に失敗する図
【図３】ロボットがカーブ走行して玉を捕獲に成功する図
【図４】操縦器の例
【図５】ロボットが操縦器からの赤外線を検出するシステムに応用した例
【図６】ロボットが玉を捕獲する機構部分例
【図７】ロボットが玉を捕獲する機構部分の別例
【図８】ロボットが玉を捕獲する機構部分の別例の動作説明図
【符号の説明】
【００２０】
１      ロボット
２      玉
３      左車輪
４      右車輪
５ 左モータ
６ 右モータ
７ キャスタ
９ ロボット外縁の玉との接点
１０  アームモータ
１２  発光ダイオード
１３  赤外線検出器
１４  玉捕獲アーム
１５  玉投げアーム
１６  アームモータの軸
１７  ばね
１８  爪
１９  ストッパー
２０  操縦器
２１  方向つまみ
【図１】
2011147490.tif 000003
【図２】
2011147490.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011147490.tif 000007
【図６】
2011147490.tif 000008
【図７】
2011147490.tif 000009
【図８】
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