(57)【要約】【課題】ロボットを目的位置で正確に停止させる。【解決手段】メイン筐体を回転させてロボットが所定の目標地点まで走行する際に、第２駆動機構にメイン筐体の回転を指示してから変化するピッチ角の最大値を検知し、検知したピッチ角の最大値に対応する最小制御量を判断し、ロボットが目標地点の所定距離手前に到達した場合、目標地点までの残距離に応じて第２駆動機構に対する減速制御量を、最小制御量以上の範囲で生成し、減速制御量に従って第２駆動機構を制御してメイン筐体の回転を減速させる。【選択図】図１Ａ
2019018276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球体の第１側部と前記第１側部に対向する第２側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第１側部に対応する第１球冠部と、
前記第２側部に対応する第２球冠部と、
前記第１球冠部と前記第２球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記シャフトの回転により前記第１球冠部及び前記第２球冠部を回転させる第１駆動機構と、
前記第１駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第２駆動機構と、
前記メイン筐体の走行方向に垂直な左右方向を軸とする前記表示部の角速度を検知する角速度センサと、
参照ピッチ角と、前記第２駆動機構において用いられ、前記メイン筐体を停止させずに走行させるための最小制御量との対応関係を記憶するメモリと、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが所定の目標地点まで走行する際に、前記第２駆動機構に前記メイン筐体の回転を指示してから変化するピッチ角の最大値を検知し、
前記ピッチ角は前記検知された角速度の累積値であり、
前記対応関係を参照して前記検知されたピッチ角の最大値に対応する最小制御量を判断し、
前記ロボットが前記所定の目標地点の所定距離手前に到達した場合、前記所定の目標地点までの残距離に応じて前記第２駆動機構に対する減速制御量を、前記最小制御量以上の範囲で生成し、
前記減速制御量に従って前記第２駆動機構を制御して前記メイン筐体の回転を減速させる
制御回路と、を含む、
ロボット。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記減速制御量をＳ字制御により減少させて前記メイン筐体の回転を減速させる、
請求項１記載のロボット。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットの走行を開始させる際に、前記メイン筐体の回転速度が所定の速度に達するまで、前記メイン筐体の回転を加速させる加速制御量を台形制御により増加させて前記メイン筐体の回転を加速させる、
請求項２記載のロボット。
【請求項４】
前記制御回路は、
前記メイン筐体の回転速度が所定の速度に達した後、前記所定の目標地点の所定距離手前に到達するまで、前記メイン筐体の回転速度を前記所定の速度に維持する、
請求項３記載のロボット。
【請求項５】
前記第１球冠部及び前記第２球冠部の少なくともいずれか一方に設けられたカメラと、
前記第１球冠部及び前記第２球冠部の少なくともいずれか一方に設けられたマイクと、を備え、
前記メモリは、人物を照合するための参照データ画像及び音声を認識するための参照音声データを記憶し、
前記制御回路は、
前記マイクから入力した音声データと前記参照音声データに基づいて、所定の人物が所定の言葉を発したと判断し、且つ、前記カメラから入力した画像データと前記参照データ画像に基づいて、前記所定の人物を認識した場合、前記所定の人物の位置を前記所定の目標地点と設定する、
請求項１記載のロボット。
【請求項６】
前記制御回路は、以下の演算式を用いて前記減速制御量を生成し、
（ＳＩＮ（３＊π／２−π／Ｌ＊ｄ）＋１）＊（Ｍａｘ−ｍｉｎ）／２＋ｍｉｎ、
前記演算式において、
ｄは、前記ロボットの位置から前記所定の目標地点までの距離（ｍ）を示し、
Ｍａｘは、前記制御回路が前記減速制御量に従って前記第２駆動機構の制御を開始するときの制御量（Ｈｚ）を示し、
ｍｉｎは、前記最小制御量を示し、
Ｌは目的地点からの所定の距離を示す、
請求項１記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、ユーザの腕によって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断し、判断結果に基づき、各関節機構の動作を停止させるロボットを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０６２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来技術は、例えば、ユーザがロボットを呼び寄せた場合に、前記ロボットが前記ユーザの位置まで来て停止する制御については一切開示がない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係るロボットは、球体の第１側部と前記第１側部に対向する第２側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第１側部に対応する第１球冠部と、
前記第２側部に対応する第２球冠部と、
前記第１球冠部と前記第２球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記シャフトの回転により前記第１球冠部及び前記第２球冠部を回転させる第１駆動機構と、
前記第１駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第２駆動機構と、
前記メイン筐体の走行方向に垂直な左右方向を軸とする前記表示部の角速度を検知する角速度センサと、
参照ピッチ角と、前記第２駆動機構において用いられ、前記メイン筐体を停止させずに走行させるための最小制御量との対応関係を記憶するメモリと、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが所定の目標地点まで走行する際に、前記第２駆動機構に前記メイン筐体の回転を指示してから変化するピッチ角の最大値を検知し、
前記ピッチ角は前記検知された角速度の累積値であり、
前記対応関係を参照して前記検知されたピッチ角の最大値に対応する最小制御量を判断し、
前記ロボットが前記所定の目標地点の所定距離手前に到達した場合、前記所定の目標地点までの残距離に応じて前記第２駆動機構に対する減速制御量を、前記最小制御量以上の範囲で生成し、
前記減速制御量に従って前記第２駆動機構を制御して前記メイン筐体の回転を減速させる
制御回路と、を含む。
【発明の効果】
【０００６】
これにより、例えば、ユーザがロボットを呼び寄せた場合に、前記ロボットが前記ユーザの位置で停止することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】本開示の実施の形態に係るロボットの外観斜視図である。
【図１Ｂ】本開示の実施の形態に係るロボットの外観正面図である。
【図２】本開示の実施の形態に係るロボットの内部斜視図である。
【図３】本開示の実施の形態に係るロボットの内部背面図である。
【図４】本開示の実施の形態に係るロボットの第１球冠部及び第２球冠部の連結状態を示す内部背面図である。
【図５】図３におけるロボットのＡＡ断面図である。
【図６Ａ】図３のＢ視におけるロボットの内部側面図である。
【図６Ｂ】図３のＢ視におけるロボットの第１表示部、第２表示部、及び第３表示部が後方に傾いた状態を示す内部側面図である。
【図６Ｃ】図３のＢ視におけるロボットの第１表示部、第２表示部、及び第３表示部が前方に傾いた状態を示す内部側面図である。
【図７Ａ】図３のＣ視におけるロボットの筐体駆動機構を示す側面図である。
【図７Ｂ】図３のＣ視におけるロボットの直進動作を表す側面図である。
【図８Ａ】図３において、ロボットの重りが左方よりに位置しているときのロボットの姿勢を示す内部背面図である。
【図８Ｂ】図３において、ロボットの重りが右方寄りに位置しているときのロボット１の姿勢を示す内部背面図である。
【図９】図７Ｂに示すメイン筐体が矢印１３６の方向に回転を始めるまでのロボットの姿勢を示す図である。
【図１０】本開示の実施の形態に係るロボットが適用されたロボットシステムの全体構成の一例を示す図である。
【図１１】本開示の実施の形態に係るロボットを示すブロック図である。
【図１２】本開示の実施の形態に係るロボットが活動する空間と第１ユーザに対してロボットが行う処理の一部を示す図である。
【図１３】メモリが記憶するロボットの周辺環境に対する地図情報を示す図である。
【図１４】３次元空間上におけるロボットの前進方向をＸ軸としたときに、Ｘ軸に対して垂直に交わる２つの軸（Ｙ軸、Ｚ軸）を示す図である。
【図１５】床面の種類に応じた最大ピッチ角と最小制御量との関係を示す制御量決定データベースのデータ構成の一例を示す図である。
【図１６】台形制御により第１制御量を決定させた場合において、ロボットが走行する床面の種類に応じた停止位置の違いを示すグラフである。
【図１７】フローリング及び絨毯のそれぞれについて、式（１）を用いてロボット１を目的位置に停止させる際の、減速開始位置から目的位置までの残り距離と第１制御量との関係を示すグラフである。
【図１８】本開示の実施の形態に係るロボットにおける移動開始から停止するまでの第１制御量の推移を示すグラフである。
【図１９】床面ごとにロボットが走行開始命令を受けて、実際に走り出すまでの間のピッチ角の変化を示すグラフである。
【図２０】本開示の実施の形態に係るロボットのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図２１】図２０における目的位置設定処理を示すフローチャートである。
【図２２】図２０における駆動制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（本開示にかかる一態様を発明するに至った経緯）
まず、本発明者は、球体状の筐体を備え、この筐体を回転させることで移動するロボットを検討している。
【０００９】
そして、前記ロボットのユーザが、上記のようなロボットに対して、前記ロボットの名前を呼ぶ等して、前記ロボットを前記ユーザの場所に呼び寄せることができる機能を検討している。
【００１０】
本発明者は、このような機能を前記ロボットに実現させるために、以下のような仕様を考えている。
【００１１】
即ち、前記ロボットは、前記ユーザが発した音声に基づき、前記ユーザの場所に呼び寄せる指示を認識すると共に前記ユーザの位置を確認する。そして、前記ロボットは、前記確認したユーザの位置を目標地点として設定して、前記目標地点に向けた移動を開始する。そして、前記目標地点に到達したことを検知すると、前記ロボットは前記移動動作を停止する。
【００１２】
しかし、本発明者が種々の実験を試みたところ、前記ロボットを前記目標地点にて停止させることは、必ずしも容易ではなかった。これは、上記ロボットの筐体が球体状であるため、転がりやすく、所望の位置に停止させることは容易ではなかったためである。そのため、前記ロボットは、前記ユーザの位置より手前で停止したり、又は、前記ロボットの駆動の停止後も慣性により前記ユーザの位置を通り過ぎることがあった。
【００１３】
従って、前記ロボットが前記ユーザの位置より手前で停止し、又は、前記ロボットが前記ユーザの位置を通り過ぎて停止するのではなく、前記ロボットが前記ユーザの位置で停止するように前記ロボットの性能を改善する必要があった。
【００１４】
本発明者が鋭意研究を重ねたところ、前記ロボットが前記ユーザの位置で停止するためには、前記ロボットが移動する速度を示す情報、及び、前記目標地点までの距離を示す情報、のみならず、走行面の素材を示す情報が必要であることが分かった。
【００１５】
しかし、前記ロボットが移動する速度を示す情報は、前記ロボット内部のモータの回転数を示す情報などから前記ロボット自身が判断できる。同様に、前記目標地点までの距離を示す情報は、前記ロボットに内蔵されたカメラから入力した情報などに基づき、前記ロボット自身が判断できる。
【００１６】
一方、走行面の素材を示す情報は、前記ロボットの内部に設けられたセンサ類から入力される情報からは直接的には判断できないという課題を見出した。
【００１７】
そこで、本発明者が鋭意検討した結果、前記ロボットが走行を開始する際、走行面の素材に応じて、前記ロボットのメイン筐体が回転する角度が異なることに着目した。例えば、走行面が木材のフローリングの場合、前記ロボットと前記走行面との摩擦は相対的に小さい。よって、この場合、前記ロボットのメイン筐体が回転する角度は、相対的に小さい。一方、走行面が絨毯の場合、前記ロボットと前記走行面との摩擦は相対的に大きい。よって、この場合、前記ロボットのメイン筐体が回転する角度は、相対的に大きい。これにより、走行面の素材の情報は、前記ロボットの内部に設けられたセンサ類から入力できる情報からは直接的には判断できなくても、前記ロボットが走行を開始する際における前記ロボットのメイン筐体の回転角度に基づいて判断できる。
【００１８】
上記知見に基づき、以下の発明の一態様を想到するに至った。
【００１９】
本開示の一態様にかかるロボットは、球体の第１側部と前記第１側部に対向する第２側部とをカットした球帯状のメイン筐体と、
前記第１側部に対応する第１球冠部と、
前記第２側部に対応する第２球冠部と、
前記第１球冠部と前記第２球冠部とを連結するシャフトと、
前記シャフトにアームを介して取り付けられた、少なくともロボットの顔の一部を表示する表示部と、
前記シャフトの回転により前記第１球冠部及び前記第２球冠部を回転させる第１駆動機構と、
前記第１駆動機構から独立し、前記シャフトを中心に前記メイン筐体を回転させる第２駆動機構と、
前記メイン筐体の走行方向に垂直な左右方向を軸とする前記表示部の角速度を検知する角速度センサと、
参照ピッチ角と、前記第２駆動機構において用いられ、前記メイン筐体を停止させずに走行させるための最小制御量との対応関係を記憶するメモリと、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが所定の目標地点まで走行する際に、前記第２駆動機構に前記メイン筐体の回転を指示してから変化するピッチ角の最大値を検知し、
前記ピッチ角は前記検知された角速度の累積値であり、
前記対応関係を参照して前記検知されたピッチ角の最大値に対応する最小制御量を判断し、
前記ロボットが前記所定の目標地点の所定距離手前に到達した場合、前記所定の目標地点までの残距離に応じて前記第２駆動機構に対する減速制御量を、前記最小制御量以上の範囲で生成し、
前記減速制御量に従って前記第２駆動機構を制御して前記メイン筐体の回転を減速させる
制御回路と、を含む。
【００２０】
本態様により、前記メイン筐体の走行方向に垂直な左右方向を軸とする角速度を検知する角速度センサを設け、前記メイン筐体を回転させて前記ロボットが所定の目標地点まで走行する際に、前記第２駆動機構に前記メイン筐体の回転を指示してから所定時間内に変化する角速度の最大値を検知するようにした。
【００２１】
これにより、前記検知されたピッチ角の最大値に対応する最小制御量を判断し、前記ロボットが前記目標地点の所定距離手前に到達した場合、前記目標地点までの残距離に応じて前記第２駆動機構に対する減速制御量を、前記最小制御量以上の範囲で生成し、前記減速制御量に従って前記第２駆動機構を制御して前記メイン筐体の回転を減速させるようにした。
【００２２】
これにより、前記ロボットが走行を開始する際における前記ロボットのメイン筐体の回転角度から、走行面の素材を考慮して、前記ロボットが前記ユーザの位置より手前で停止し、又は、前記ロボットが前記ユーザの位置を通り過ぎて停止するのではなく、前記ロボットが前記ユーザの位置で停止できるようにした。
【００２３】
即ち、前記ロボットは、前記最小制御量以上の範囲の減速制御量に従って減速するため、前記ロボットが前記ユーザの位置より手前で停止することを防止できる。また、前記所定の目標地点の付近では前記最小制御量近傍の減速制御量に従って減速しているので、前記メイン筐体の回転を停止する指示後に慣性により前記ロボットが転がることを抑制できる。これにより、前記メイン筐体の回転停止を指示すればそのタイミングで前記ロボットを停止させることができる。
【００２４】
上記態様において、前記制御回路は、
前記減速制御量をＳ字制御により減少させて前記メイン筐体の回転を減速させてもよい。
【００２５】
本態様では、Ｓ字制御によりメイン筐体の回転が減速されるので、所定の目標地点にロボットをふらつきなく停止させることができる。
【００２６】
上記態様において、前記制御回路は、
前記メイン筐体を回転させて前記ロボットの走行を開始させる際に、前記メイン筐体の回転速度が所定の速度に達するまで、前記メイン筐体の回転を加速させる加速制御量を台形制御により増加させて前記メイン筐体の回転を加速させてもよい。
【００２７】
本態様では、ロボットの走行を開始させる際に、メイン筐体の回転速度が所定の速度に到達するまでは、メイン筐体は台形制御により加速されるので、所定の目標地点までのロボットの移動時間を短くすることができる。
【００２８】
上記態様において、前記制御回路は、
前記メイン筐体の回転速度が所定の速度に達した後、前記所定の目標地点の所定距離手前に到達するまで、前記メイン筐体の回転速度を前記所定の速度に維持してもよい。
【００２９】
本態様では、メイン筐体の回転速度が所定の速度に達した後、所定の目標地点の所定距離手前に到達するまでは、メイン筐体の回転速度は所定の速度に維持されるので、メイン筐体の回転速度が所定の速度を超えることを防止できる。そのため、メイン筐体の回転速度が不必要に増大することを防止できる。
【００３０】
上記態様において、前記第１球冠部及び前記第２球冠部の少なくともいずれか一方に設けられたカメラと、
前記第１球冠部及び前記第２球冠部の少なくともいずれか一方に設けられたマイクと、を備え、
前記メモリは、人物を照合するための参照データ画像及び音声を認識するための参照音声データを記憶し、
前記制御回路は、
前記マイクから入力した音声データと前記参照音声データに基づいて、所定の人物が所定の言葉を発したと判断し、且つ、前記カメラから入力した画像データと前記参照データ画像に基づいて、前記所定の人物を認識した場合、前記所定の人物の位置を前記所定の目標地点と設定してもよい。
【００３１】
本態様では、マイクから入力した音声データと参照音声データとに基づいて、所定の人物が所定の言葉を発したと判断し、且つ、カメラから入力した画像データと参照データ画像とに基づいて、所定の人物を認識した場合、所定の人物の位置が所定の目標地点として設定されている。そのため、本態様は、例えば、ロボットの周辺に複数の人物が存在したとしても、ロボットを所定の言葉を発した人物の位置に停止させることができる。
【００３２】
上記態様において、前記制御回路は、以下の演算式を用いて前記減速制御量を生成し、
（ＳＩＮ（３＊π／２−π／Ｌ＊ｄ）＋１）＊（Ｍａｘ−ｍｉｎ）／２＋ｍｉｎ、
前記演算式において、
ｄは、前記ロボットの位置から前記所定の目標地点までの距離（ｍ）を示し、
Ｍａｘは、前記制御回路が前記減速制御量に従って前記第２駆動機構の制御を開始するときの制御量（Ｈｚ）を示し、
ｍｉｎは、前記最小制御量を示し、
Ｌは目的地点からの所定の距離を示す。
【００３３】
本態様では、上記の演算式を用いて減速制御量が生成されているので、Ｓ字制御により所定の目標地点にロボットをふらつきなく移動させることがで、所定の目標地点にロボットを正確に停止させることができる。
【００３４】
（実施の形態）
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、各図面において、同じ構成要素については同じ符号が用いられている。
【００３５】
（全体構成）
図１Ａは、本開示の実施の形態に係るロボット１の外観斜視図である。図１Ｂは、本開示の実施の形態に係るロボット１の外観正面図である。ロボット１は、図１Ａ、及び図１Ｂに示すように、球帯状のメイン筐体１０１、第１球冠部１０２、及び第２球冠部１０３を備える。メイン筐体１０１、第１球冠部１０２、及び第２球冠部１０３は全体として球体を構成する。即ち、ロボット１は、球体形状を有する。また、ロボット１は、図１Ａに示すように、第１球冠部１０２にカメラ１０４を備え、第２球冠部１０３に距離センサ１０５を備える。カメラ１０４は、光軸が例えばロボット１の正面を向くように第１球冠部１０２に設けられ、ロボット１の周辺環境の映像を取得する。また、距離センサ１０５は、光軸が例えばロボット１の正面を向くように第２球冠部１０３に取り付けられ、ロボット１の周辺に位置する物体までの距離情報を取得する。
【００３６】
また、ロボット１は、図１Ａに示すように、第１球冠部１０２にマイク１０６とスピーカ１０７とを備える。マイク１０６は、ロボット１の周辺環境の音声を取得する。また、スピーカ１０７は、ロボット１の音声情報を出力する。尚、本態様において、ロボット１は、第１球冠部１０２にカメラ１０４を、第２球冠部１０３に距離センサ１０５備えるが、これに限られるものではなく、第１球冠部１０２、及び第２球冠部１０３の少なくともいずれか一方にカメラ１０４と距離センサ１０５とを備えればよい。本態様では、ロボット１は、第１球冠部にマイク１０６とスピーカ１０７とを備えるが、これに限られるものではなく、第１球冠部１０２及び第２球冠部１０３の少なくともいずれか一方にマイク１０６とスピーカ１０７とを備えればよい。
【００３７】
図２は、本開示の実施の形態に係るロボット１の内部斜視図である。図２に示すように、ロボット１は、メイン筐体１０１の内部に、第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０を備える。第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０は、固定板金１１１に備え付けられている。また、固定板金１１１は、第１アーム１１２及び第２アーム１１３（図３）を介してシャフト１１５（図３）に取り付けられている。図３は、本開示の実施の形態に係るロボット１の内部背面図である。図３に示すように第１アーム１１２及び第２アーム１１３は、シャフト１１５と直行する方向にシャフト１１５から延びるようにシャフト１１５に取り付けられている。第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０は、例えば、複数の発光ダイオードにより構成される。第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０は、ロボット１の表情の表示情報を表示する。具体的には、第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０は、前記複数の発光ダイオードの点灯を個別に制御することにより、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ロボット１の顔の一部、例えば、目や口を表示する。図２の例では、第１表示部１０８がロボット１を正面から見て左目の画像を表示し、第２表示部１０９がロボット１を正面から見て右目の画像を表示し、第３表示部１１０が口の画像を表示している。そして、左目、右目、口の画像は、透明又は半透明の部材からなるメイン筐体１０１を透過し、外部に放射されている。
【００３８】
図３に示すように、ロボット１は、メイン筐体１０１の内部の下方に重り１１４を備える。このため、ロボット１の重心は、メイン筐体１０１の中心から下方に位置する。これにより、ロボット１の動作を安定させることができる。また、図３は、シャフト１１５を回転させるシャフト駆動機構２０６（図１１）、メイン筐体１０１を回転させる筐体駆動機構２０８（図１１）、及びロボット１の重心を移動させる重り駆動機構２１０（図１１）を示す図である。
【００３９】
図３において、シャフト１１５は、ロボット１の中心に位置し、ロボット１の中心軸となる。図４は、本開示の実施の形態に係るロボットの第１球冠部１０２及び第２球冠部１０３の連結状態を示す内部背面図である。図４において、第１球冠部１０２及び第２球冠部１０３はシャフト１１５によって連結されている。一方、シャフト１１５とメイン筐体１０１は固定されていない。従って、シャフト１１５を回転させると、シャフト１１５に連結された第１球冠部１０２及び第２球冠部１０３は、シャフト１１５に同期して回転するが、メイン筐体１０１は回転しない。
【００４０】
また、図３において、筐体駆動機構２０８（図１１）は、メイン筐体１０１に固定された第１ギア１１６、第１ギア１１６と噛み合う第２ギア１１７、第２ギア１１７に連結された第１モータ１１８、及び第１モータ１１８を固定するフレーム１１９を備える。フレーム１１９はシャフト１１５に吊り下げられているため、シャフト１１５が回転することがあっても、フレーム１１９は回転しない。また、フレーム１１９は、フレーム１１９の回転量を検出する角速度センサ１２０を備える。尚、本態様において、第１ギア１１６の中心とシャフト１１５の中心とは一致している。筐体駆動機構２０８（図１１）の動作の詳細は後述する。
【００４１】
次に重り駆動機構２１０（図１１）について図３、及び図５を用いて説明する。図５は、図３におけるロボット１のＡＡ断面図である。なお、ＡＡ断面とは、Ｂ視（又はＣ視）と直交する平面であって、ロボット１の中心を通る平面でロボット１を切断したときの断面である。
【００４２】
図３及び図５に示すように、重り駆動機構２１０（図１１）は、重り１１４の一端を支持する第３アーム１２３、重り１１４の他端を支持する第４アーム１２４、及び第４アーム１２４に連結された第３モータ１２５を備える。尚、本態様においては、重り駆動機構２１０（図１１）は、フレーム１１９に対して回転自由な状態で取り付けられている。従って、第３モータ１２５を駆動しても、それに連動してフレーム１１９は回転しない。重り駆動機構２１０（図１１）の動作の詳細は後述する。
【００４３】
次にシャフト駆動機構２０６（図１１）について図３及び図６Ａを用いて説明する。図６Ａは、図３のＢ視におけるロボット１の内部側面図である。なお、Ｂ視は、背面から正面を見て左方向からロボット１の側面を見た方向を指す。また、Ｃ視は、背面から正面を見て右方向からロボット１の側面を見た方向を指す。図３及び図６Ａに示すように、シャフト駆動機構２０６（図１１）は、フレーム１１９に固定された第２モータ１２１、第２モータ１２１と連結された第３ギア１２６、第３ギア１２６とシャフト１１５に固定された第４ギア１２７を同期させる駆動ベルト１２２を備える。シャフト駆動機構（図１１）の動作の詳細は後述する。
【００４４】
ロボット１は、図３に図示しないが、制御回路２０１（図１１）、を備える。制御回路２０１は、ロボット１の各種動作を制御する。制御回路２０１（図１１）の詳細は後述する。
【００４５】
次にシャフト駆動機構（図１１）の動作の詳細について図６Ａ、図６Ｂ、及び図６Ｃを参照して説明する。
【００４６】
図６Ｂは、図３のＢ視における、本開示の実施の形態に係るロボット１の第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０が後方に傾いた状態を示す内部側面図である。図６Ｃは、図３のＢ視における、本開示の実施の形態に係るロボット１の第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０が前方に傾いた状態を示す内部側面図である。
【００４７】
図６Ａに示すように、第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０は、デフォルト位置において、ロボット１の正面を向いている。第２モータ１２１（図３）を駆動すると、第２モータ１２１に連結された第３ギア１２６が回転する。その動力が駆動ベルト１２２を介して第４ギア１２７に伝達され、第４ギア１２７が固定されたシャフト１１５は第２モータ１２１の駆動に同期して回転する。ここで、図２に示すように、固定板金１１１は、第１アーム１１２及び第２アーム１１３を介してシャフト１１５により連結されている。また、第１球冠部１０２及び第２球冠部１０３はシャフト１１５により連結されている（図４）。このため、シャフト１１５の回転、即ち、第１球冠部１０２及び第２球冠部の回転により、固定板金１１１に備え付けえられた第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０もシャフト１１５に連動して回転する。
【００４８】
図６Ｂに示すように、上述のデフォルト位置から、矢印１２８及び矢印１２９に示す方向（Ｂ視（図３）において、シャフト１１５回りに時計回りの方向）にシャフト１１５を回転させると、第１表示部１０８、第２表示部１０９（図２）及び第３表示部１１０は、矢印１３０が示す後方（Ｂ視（図３）において、シャフト１１５回りに時計回りの方向）に傾く。また、図６Ｂに図示していないが、シャフト１１５と同期して回転する第１球冠部１０２（図１Ｂ）及び第２球冠部１０３（図１Ｂ）も同様に矢印１３０が示す後方に傾く。即ち、第１球冠部１０２（図１Ｂ）及び第２球冠部１０３（図１Ｂ）に備え付けられたカメラ１０４及び距離センサ１０５が取得する情報も矢印１３０が示す後方に傾く。
【００４９】
一方、図６Ｃに示すように、上述のデフォルト位置から、矢印１３１に示す第３ギア１２６回りに反時計回りの方向及び矢印１３２に示す第４ギア１２７回りに反時計回りの方向にシャフト１１５を回転させると、第１表示部１０８、第２表示部１０９（図２）及び第３表示部１１０は、矢印１３３が示すように前方（Ｂ視（図３）において、シャフト１１５回りに反時計回りの方向）に傾く。また、図６Ｃに図示していないが、シャフト１１５と同期して回転する第１球冠部１０２（図１Ｂ）及び第２球冠部１０３（図１Ｂ）も同様に矢印１３２が示す前方に傾く。即ち、第１球冠部１０２（図１Ｂ）及び第２球冠部１０３（図１Ｂ）に備え付けられたカメラ１０４及び距離センサ１０５が取得する情報の方向も矢印１３２が示す前方に傾く。
【００５０】
次に筐体駆動機構２０８（図１１）の動作の詳細について図７Ａ、及び図７Ｂを参照して説明する。
【００５１】
図７Ａは、図３のＣ視における、本開示の実施の形態に係るロボット１の筐体駆動機構２０８（図１１）を示す側面図である。図７Ｂは、図３のＣ視におけるロボット１の直進動作を表す側面図である。
【００５２】
図７Ａにおいて、第１モータ１１８（図３）を駆動すると、第１モータ１１８に連結された第２ギア１１７が回転する。そして、その動力が第２ギア１１７に噛み合う第１ギア１１６に伝達される。これにより、第１ギア１１６が固定されたメイン筐体１０１は第１モータ１１８の駆動に同期して回転する。
【００５３】
図７Ｂにおいて、第１モータ１１８（図３）を矢印１３４の方向（Ｂ視（図３）において第２ギア１１７回りに時計回りの方向）に回転させると、第２ギア１１７に噛み合う第１ギア１１６は矢印１３５の方向（Ｂ視（図３）においてシャフト１１５回りに反時計回りの方向）に回転する。そして、第１ギア１１６が固定されたメイン筐体１０１は矢印１３６の方向（Ｂ視（図３）においてシャフト１１５回りに反時計回りの方向）に回転する。これにより、ロボット１は前進する。また、矢印１３４とは逆方向に第１モータ１１８を回転させると、メイン筐体１０１は矢印１３６の方向に対して反対回りの方向に回転するので、ロボット１は後進する。このように、ロボット１は、筐体駆動機構２０８（図１１）において、第１モータ１１８の回転方向を切り替えることにより、前後のいずれの方向にも移動できる。
【００５４】
次に、重り駆動機構２１０（図１１）の動作の詳細について図８Ａ及び図８Ｂを参照して説明する。
【００５５】
図８Ａは、図３において、ロボット１の重り１１４が左方寄りに位置しているときのロボット１の姿勢を示す内部背面図である。図８Ｂは、図３において、ロボット１の重り１１４が右方寄りに位置しているときのロボット１の姿勢を示す内部背面図である。
【００５６】
図８Ａに示すように、第３モータ１２５（図５）を駆動することにより、重り１１４を中央線Ｃ８（メイン筐体１０１の上側の頂点と下側の頂点とを通る線）から矢印１３７が示す左方（ロボット１を背面から正面に見て時計回りの方向）に移動させると、ロボット１の姿勢は矢印１３８が示す方向（鉛直方向に対して地面とロボット１の接点とを中心に反時計回りの方向）に傾く。これとは逆方向に第３モータ１２５（図５）を駆動することにより、図８Ｂに示すように、重り１１４を中央線Ｃ８から矢印１３９が示す右方（ロボット１を背面から正面に見て反時計回りの方向）に移動させると、ロボット１の姿勢は矢印１４０が示す方向（鉛直方向に対して地面とロボット１の接点とを中心に時計回りの方向）に傾く。
【００５７】
次に筐体駆動機構２０８（図１１）の動作と重り駆動機構２１０（図１１）の動作が同時に駆動している状態について図８Ａ及び図８Ｂを参照して説明する。
【００５８】
図８Ａに示すように、ロボット１の姿勢が矢印１３８の示す方向に傾いているときに、第１モータ１１８がロボット１の進行方向に移動するように駆動した場合、ロボット１は、上面視において左方に旋回移動する。また、図８Ｂに示すように、ロボット１の姿勢が矢印１４０の示す方向に傾いているときに、第１モータ１１８がロボット１の進行方向に移動するように駆動した場合、ロボット１は、上面視において右方に旋回移動する。
【００５９】
以上のように、ロボット１の走行方向は、重り駆動機構２１０（図１１）による重り１１４の左方または右方への切り替えと、筐体駆動機構２０８（図１１）によるメイン筐体１０１の前進または後進動作とを組み合わせることにより、左右の方向へロボット１を旋回移動させることができる。
【００６０】
次に、走行開始時のロボット１の姿勢について図９を参照して説明する。
【００６１】
図９は、メイン筐体１０１が図７Ｂに示す矢印１３６の方向に回転を始めるまでのロボット１の姿勢を示す図である。メイン筐体１０１は、筐体駆動機構２０８（図１１）が駆動することで発生する力が、床面１４３の摩擦等の外的要因よる力よりも大きい場合に、矢印１３６（図７Ｂ）の方向に回転を始める。また、メイン筐体１０１は、筐体駆動機構２０８（図１１）が駆動することで発生する力が、床面１４３の摩擦等の外的要因よる力よりも小さい場合に、回転を始めることは無い。このとき、第１ギア１１６は、メイン筐体１０１に固定されているため、メイン筐体１０１が回転しない場合は、第１ギア１１６も回転することは無い。図９において、メイン筐体１０１が回転しない場合、第１モータ１１８を矢印１３４の方向（Ｂ視（図３）においてシャフト１１５回りに時計回りの方向）に回転させると、第２ギア１１７は、噛み合う第１ギア１１６の歯に沿って移動する。第２ギア１１７及び第１モータ１１８は、フレーム１１９（図３）に固定されているため、フレーム１１９（図３）、及びフレーム１１９（図３）に固定されている重り駆動機構（図１１）や角速度センサ１２０（図３）とともに矢印１４４の方向（Ｂ視（図３）においてシャフト１１５回りに時計回りの方向）へ回転する。
【００６２】
これにより、メイン筐体１０１は、ロボット１が走行を開始するまでの間、外的要因による力の影響によりピッチ角が増大していくのである。また、角速度センサ１２０は、フレーム１１９に取り付けられており、メイン筐体１０１のピッチ角の増大に伴ってフレーム１１９もピッチ角が増大する。そのため、角速度センサ１２０はメイン筐体１０１のピッチ方向の角速度を検出できる。その結果、角速度センサ１２０が検出するピッチ方向の角速度を累積することで、メイン筐体１０１のピッチ角が検出される。
【００６３】
次に、図１０を参照しつつ、本開示の実施の形態に係るロボット１が適用されたロボットシステム１２００の全体構成の一例について説明する。図１０は、本開示の実施の形態に係るロボット１が適用されたロボットシステム１２００の全体構成の一例を示す図である。ロボットシステム１２００は、クラウドサーバ２、携帯端末３、及びロボット１を備える。ロボット１は例えばＷｉｆｉ（登録商標）の通信を介してインターネットと接続し、クラウドサーバ２と接続する。また、ロボット１は例えばＷｉｆｉ（登録商標）の通信を介して携帯端末３と接続する。ユーザ１２０１は例えば、子供であり、ユーザ１２０２，１２０３は、例えば、その子供の両親である。
【００６４】
ロボット１は、例えば、携帯端末３からある絵本を子供に読み聞かせる指示があったとすると、その絵本の朗読を開始し、子供に読み聞かせる。ロボット１は、例えば、絵本の読み聞かせ中に子供から何らかの質問を受け付けると、その質問をクラウドサーバ２に送り、その質問に対する回答をクラウドサーバ２から受信し、回答を示す音声を発話する。
【００６５】
このように、ユーザ１２０１〜１２０３は、ロボット１をペットのように取り扱い、ロボット１との触れ合いを通じて、言語学習をすることができる。
【００６６】
次に、図１１を参照しつつ、本開示の実施の形態に係るロボット１の内部回路の詳細について説明する。図１１は、本開示の実施の形態に係るロボット１を示すブロック図である。
【００６７】
図１１に示すように、ロボット１は、制御回路２０１、表示部２０４、シャフト駆動機構制御部２０５（第１駆動機構の一例）、シャフト駆動機構２０６（第１駆動機構の一例）、筐体駆動機構制御部２０７（第２駆動機構の一例）、筐体駆動機構２０８（第２駆動機構の一例）、重り駆動機構制御部２０９、重り駆動機構２１０、通信部２１１、カメラ１０４、距離センサ１０５、マイク１０６、スピーカ１０７、及び角速度センサ１２０を備える。
【００６８】
制御回路２０１は、メモリ２１２と、ＣＰＵ等のプロセッサで構成された主制御部２０２と、表示情報出力制御部２０３と、時刻を計時する図略のタイマー等を含むコンピュータで構成されている。制御回路２０１は、フレーム１１９（図３）の内部に取り付けられている。
【００６９】
メモリ２１２は、例えば、不揮発性の書き換え可能な記憶装置で構成され、ロボット１の制御プログラムなどを記憶する。
【００７０】
主制御部２０２は、メモリ２１２に記憶されているロボット１の制御プログラムを実行する。これにより、主制御部２０２は、目的位置生成部２１、移動経路生成部２２、自己位置推定部２３、及び駆動制御部２４として機能する。
【００７１】
カメラ１０４及び距離センサ１０５は、上述のように、第１球冠部１０２（図１Ａ）及び第２球冠部１０３（図１Ａ）の少なくともいずれか一方に設けられている。このため、カメラ１０４の撮像方向、及び距離センサ１０５が取得する距離情報の方向は、シャフト駆動機構２０６によって第１球冠部１０２（図１Ａ）及び第２球冠部１０３（図１Ａ）を回転させることで、第１球冠部１０２（図１Ａ）及び第２球冠部１０３（図１Ａ）に連動して回転する第１表示部１０８、第２表示部１０９及び第３表示部１１０と同じ方向に向けることができる。これにより、カメラ１０４及び距離センサ１０５は、第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０が存在するロボット１の前方を撮影し、距離情報を取得できる。カメラ１０４及び距離センサ１０５は、撮像した画像（以降、撮像画像）、及び取得した距離情報を主制御部２０２に出力する。主制御部２０２は、カメラ１０４から取得した撮像画像からユーザの顔の有無、位置、及び大きさを認識し、顔認識結果をメモリ２１２に蓄積することで、顔認識結果を管理する。なお、距離センサ１０５は、例えば、赤外線や超音波等を用いてロボット１の周囲の距離分布を示す距離情報を取得する距離センサで構成されている。
【００７２】
マイク１０６は、音を電気信号に変換し、主制御部２０２に出力する。主制御部２０２は、マイク１０６での取得音声からユーザの音声の有無を認識し、音声認識結果をメモリ２１２に蓄積することで、音声認識結果を管理する。主制御部２０２は、メモリ２１２に格納された音声認識用データと、取得音声とを照合し、発話内容及び発話したユーザを認識する。
【００７３】
スピーカ１０７は、音声の電気信号を物理振動に変換する。主制御部２０２は、所定の音声をスピーカ１０７から出力することで、ロボット１に発話させる。
【００７４】
角速度センサ１２０は、上述のようにフレーム１１９（図３）に備わっている。角速度センサ１２０は、重力方向に平行な方向軸（図１４に示すＺ軸に平行な方向軸）、メイン筐体１０１の走行面に平行なメイン筐体１０１の走行方向を、重力方向に直交する水平面に射影した方向軸（図１４に示すＸ軸に平行な方向軸）、及び前記２方向に直交する方向軸（図１４に示すＹ軸に平行な方向軸）の３つの方向軸の角速度を検知し、主制御部２０２へ出力する。すわなち、角速度センサ１２０は、Ｚ軸回りの角速度（ヨー方向の角速度）と、Ｘ軸回りの角速度（ロール方向の角速度）と、Ｙ軸回りの角速度（ピッチ方向の角速度）とを検知する。主制御部２０２の駆動制御部２４は、角速度センサ１２０により検知された３つの角速度のそれぞれを累積してメモリ２１２に蓄積することで、メイン筐体１０１のヨー角、ロール角、及びピッチ角を管理する。なお、Ｙ軸はメイン筐体１０１の走行方向（Ｘ軸）に垂直な左右方向の一例である。
【００７５】
主制御部２０２の駆動制御部２４は、音声認識結果、顔認識結果、周辺環境の距離情報、３軸の角速度、及び通信部２１１の情報に基づきコマンドを生成し、表示情報出力制御部２０３、シャフト駆動機構制御部２０５、筐体駆動機構制御部２０７、重り駆動機構制御部２０９、及び通信部２１１等に出力する。主制御部２０２に関する詳細は後述する。
【００７６】
表示情報出力制御部２０３は、主制御部２０２から出力されるコマンドに応じたロボット１の表情の表示情報を表示部２０４に表示する。表示部２０４は、図２において説明した第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０により構成される。
【００７７】
シャフト駆動機構制御部２０５は、主制御部２０２から出力されるコマンドに応じて、ロボット１のシャフト駆動機構２０６を動作させる。シャフト駆動機構２０６は、図３、及び図６Ａにおいて説明したシャフト１１５、第３ギア１２６、駆動ベルト１２２、第４ギア１２７、第２モータ１２１、及びフレーム１１９により構成される。
【００７８】
筐体駆動機構制御部２０７は、主制御部２０２から出力されるコマンドに応じて、ロボット１の筐体駆動機構２０８を動作させる。筐体駆動機構２０８は、図３において説明した、第１ギア１１６、第２ギア１１７、第１モータ１１８、及びフレーム１１９により構成される。
【００７９】
重り駆動機構制御部２０９は、主制御部２０２から出力されるコマンドに応じて、ロボット１の重り駆動機構２１０を動作させる。重り駆動機構２１０は、図３及び図５において説明した、重り１１４、第３アーム１２３、第４アーム１２４、第３モータ１２５、及びフレーム１１９により構成される。
【００８０】
通信部２１１は、ロボット１をクラウドサーバ２（図１１）に接続させるための通信装置で構成される。通信部２１１としては、例えば、Ｗｉｆｉ（登録商標）等の無線ＬＡＮの通信装置が採用できるがこれは一例である。通信部２１１は、主制御部２０２から出力されるコマンドに応じてクラウドサーバと通信を行う。
【００８１】
次に、主制御部２０２を構成する目的位置生成部２１、移動経路生成部２２、自己位置推定部２３、及び駆動制御部２４について説明する。
【００８２】
目的位置生成部２１は、カメラ１０４、距離センサ１０５、マイク１０６、及びメモリ２１２を用いて、第１ユーザ２１３（図１２）の位置を検出し、検出した第１ユーザ２１３の位置をロボット１が行動を開始する際の目的位置（目標地点の一例）として生成する。目的位置生成部２１について、図１２を参照して説明する。図１２は、本開示の実施の形態に係るロボット１が活動する空間と第１ユーザ２１３に対してロボット１が行う処理の一部とを示す図である。目的位置生成部２１は、マイク１０６が取得した第１ユーザ２１３の音声と、メモリ２１２が保持する第１ユーザ２１３の声紋情報（参照音声データの一例）とを比較し、第１ユーザ２１３を検出する。第１ユーザ２１３はロボット１に対して第１キーワードを発話したユーザである。第１キーワードとしては、例えば、「こっちへおいで」というような、ロボット１を第１ユーザ２１３の位置に呼び寄せる言葉が採用できる。
【００８３】
目的位置生成部２１は、第１ユーザ２１３の発声に対する音声認識結果２１４に第１キーワードが含まれている場合に、第１ユーザ２１３の位置検出処理を行う。目的位置生成部２１は、カメラ１０４の撮像画像２１５とメモリ２１２が保持する第１ユーザ２１３の顔情報とを比較し、撮像画像２１５内における第１ユーザ２１３の顔を認識する。目的位置生成部２１は、撮像画像２１５において第１ユーザ２１３の顔を認識できたならば、撮像画像２１５における第１ユーザ２１３の領域を抽出し、抽出した第１ユーザ２１３の領域からロボット１に対する第１ユーザ２１３の方向を特定する。目的位置生成部２１は、特定した方向に対応する距離情報を距離センサ１０５から取得することで、ロボット１と第１ユーザ２１３との間の距離を推定する。また、目的位置生成部２１は、推定した第１ユーザ２１３の方向、及び距離から実空間上における第１ユーザ２１３が存在する位置を目的位置２１７（図１３）として生成する。
【００８４】
移動経路生成部２２は、ロボット１が目的位置まで移動するための移動経路を生成する。移動経路生成部２２について、図１３を参照して説明する。図１３は、メモリ２１２が記憶するロボット１の周辺環境に対する地図情報を示す図である。また、図１３に示す地図情報は、ロボット１の周辺の実空間を、ロボット１の前進方向を示すｘ軸、ロボット１の右方向（ロボット１を背面から正面に見たときの右方向）を示すｙ軸で表した２次元の座標空間で構成される。この地図情報は、格子状に区切られた複数のマスで構成され、各マスが各位置を表す。位置２１６は、ロボット１の現在位置を示し、目的位置２１７は、目的位置生成部２１で生成された目的位置を示す。移動経路生成部２２は、公知の処理（例えば、Ａスターアルゴリズムやダイクストラ）でロボット１が目的位置２１７まで移動するための最適な移動経路を決定する。例えば、ロボット１の移動経路は、矢印２１８のような移動経路を辿って、目的位置２１７に到達する。尚、メモリ２１２が保持する地図情報は、図１３に示すような２次元の座標空間が採用されても良いし、高さ方向を示すｚ軸を更に含む３次元の座標空間が採用されても良い。
【００８５】
自己位置推定部２３は、ロボット１の周辺の環境情報または、ロボット１の移動量を用いて、所定の時間間隔で実空間上におけるロボット１の現在位置を推定する。例えば、自己位置推定部２３は、カメラ１０４が周辺を撮像することで取得した画像データ、及び距離センサ１０５が検出したロボット１の周辺に位置する物体までの距離を示す距離情報を参照して、例えば、Ｖ−ＳＬＡＭ（Ｖｉｓｕａｌ  Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｍａｐｐｉｎｇ）を用いて、ロボット１の現在位置を推定すればよい。或いは、自己位置推定部２３は、筐体駆動機構制御部２０７から取得できる第１モータ１１８（図３）の回転量、及び角速度センサ１２０から取得できるロボット１の重力方向に平行な方向軸（Ｚ軸）回りの角速度（ヨー角の角速度）を用いたデッドレコニングのような公知の方法で、ロボット１の現在位置を推定しても良い。
【００８６】
自己位置推定部２３は、推定したロボット１の現在位置をメモリ２１２が保持する地図情報に設定する。図１３に示すように、ロボット１の現在位置を示す位置２１６は、自己位置推定部２３によって逐次更新される。
【００８７】
駆動制御部２４は、シャフト駆動機構制御部２０５、筐体駆動機構制御部２０７、及び重り駆動機構制御部２０９のそれぞれにコマンドとして出力する制御量と、表示情報出力制御部２０３を制御する制御コマンドとを決定する。制御量は、筐体駆動機構２０８の第１モータ１１８を制御する第１制御量と、重り駆動機構２１０の第２モータ１２１を制御する第２制御量と、シャフト駆動機構２０６の第３モータ１２５を制御する第３制御量とがある。
【００８８】
第１制御量は第１モータ１１８の回転量を制御する値であり、値が大きいほど、第１モータ１１８のトルク及び回転速度は大きくなる。本実施の形態では、第１モータ１１８（図３）は、ＰＦＭ制御されるモータで構成されているので、第１制御量としては、第１モータ１１８のトルク及び回転速度を決定するための周波数が採用される。但し、これは一例であり、第１モータ１１８がＰＷＭ制御されるモータで構成されるのであれば、第１制御量は、デューティ値が採用される。第２モータ１２１及び第３モータ１２５は、例えばサーボモータで構成されている。そのため、第２制御量及び第３制御量は、それぞれ、指定した角度へサーボモータを回転させるコマンドとなる。
【００８９】
制御コマンドは、ロボット１の表情パターンを変更するコマンドである。したがって、駆動制御部２４は、表情パターンを変更する場合、制御コマンドを表示情報出力制御部２０３に出力する。
【００９０】
次に、駆動制御部２４の処理の詳細を説明する。駆動制御部２４は、ロボット１が受ける床面からの影響を推定し、表示情報出力制御部２０３、シャフト駆動機構制御部２０５、筐体駆動機構制御部２０７、重り駆動機構制御部２０９、及び通信部２１１等に出力する制御量を決定する。
【００９１】
まず、本開示の実施の形態に係るロボット１における床面の検出処理の概要について図９、図１４、図１５、及び図１９を用いて説明する。駆動制御部２４は、ロボット１が走行開始命令を受けて、実際に走り出すまでの間に変化するロボット１の姿勢から、ロボット１が走行する床面の種類を推定する。
【００９２】
図１４は、３次元空間上におけるロボット１の前進方向をＸ軸としたときに、Ｘ軸に対して垂直に交わる２つの軸（Ｙ軸、Ｚ軸）を示す図である。また、ロボット１の回転は、Ｘ軸回りの回転角度をロール角（矢印２１９に相当）、Ｙ軸周りの回転角度をピッチ角（矢印２２０に相当）、Ｚ軸周りの回転角度をヨー角（矢印２２１に相当）と呼称することとする。
【００９３】
本開示の実施の形態に係るロボット１は、前述したように、ロボット１が走行開始命令を受けて、実際に走り出すまでの間にロボット１の姿勢はＹ軸回りに回転する。このとき、角速度センサ１２０は矢印２２０（図１４）で示すピッチ方向の角速度を取得する。前述したように取得した角速度は累積されてメモリ２１２に蓄積されることで、メイン筐体１０１のピッチ角が管理されている。
【００９４】
図１９は、床面ごとにロボット１が走行開始命令を受けて、実際に走り出すまでの間のピッチ角の変化を示すグラフである。図１９に示すグラフは、縦軸がピッチ角を示し、下側の横軸が筐体駆動機構２０８の第１制御量を示す。筐体駆動機構２０８に対する第１制御量は、値が大きいほど、床面１４３（図９）に対して与える力は大きくなる。また、図１９における第１制御量は、単位時間ごとに一定量増加しているため、図１９のグラフの上部に示すように、走行開始命令を受けてからの経過時間を示す時間軸が設定される。
【００９５】
ロボット１は、図１９に示すように、床面によって走行開始時の姿勢が変化する。ロボット１は、図９が示すように、第１ギア１１６及び第２ギア１１７等の内部機構の傾きが変化するため、重り１１４（図３）も矢印１４４の方向へ移動し、ロボット１の重心位置も前方方向へ変移する。図１９を参照し、第１制御量により変化する筐体駆動機構２０８が床面に与える力と、ロボット１の重心位置の変化により床面に与える力との総和が、床面から受ける摩擦等の外的要因による力を超えると、ロボット１は動き出す。つまり、床面から受ける摩擦等の外的要因による力が大きいほど、走行を開始するまでのメイン筐体１０１のピッチ角は大きくなる。また、図１９を参照し、ピッチ角の減少は、ロボット１が走行に成功した際に出現する。すなわち、ロボット１が走行を開始するまでは、メイン筐体１０１のピッチ角は増大していき、ロボット１が走行を開始すると、ピッチ角は減少に転じる。
【００９６】
したがって、ロボット１は、ピッチ角の減少が出現したタイミングで走行を開始すると言えるため、ピッチ角の変化を監視することで床面の種類を判断することができる。よって、駆動制御部２４は、ピッチ角の最大角度（最大ピッチ角）が、床面の種類に応じて予め定められた値を超えるか否かを判断して床面の種類を推定する。尚、ピッチ角の変化の監視は、メモリ２１２の地図情報を参照して、ロボット１の位置が移動するまでの間でも良いし、所定時間内における最大ピッチ角としても良い。
【００９７】
図１５は、床面の種類に応じた最大ピッチ角と最小制御量との関係を示す制御量決定データベースＴ１５のデータ構成の一例を示す図である。制御量決定データベースＴ１５（対応関係の一例）は、１つの床面の種類に対して１つのレコードが割り当てられたデータベースであり、床面の種類毎に、最大ピッチ角（ｄｅｇ）と、最小制御量（Ｈｚ）とを対応付けて記憶する。
【００９８】
図１５に示す最大ピッチ角及び最小制御量は、事前にロボット１を様々な床面で移動させることで取得されたものである。尚、本開示の実施の形態に係るロボット１においては、ロボット１のピッチ角の変化に伴う重心位置の変化が、ロボット１が床面に与える力の影響として大きい。そのため、駆動制御部２４は、図１５に示す制御量決定データベースＴ１５を使用することで、複雑な計算式を用いた複雑な演算を行わなくても、ロボット１を実際に動かすことで得られた経験則に沿って最小制御量を決定できる。但し、これは一例であり、駆動制御部２４は、ロボット１の重心位置や筐体駆動機構２０８が発するトルクから床面の摩擦等の外的要因を算出して、最小制御量を決定しても良い。
【００９９】
図１９に示すように、ピッチ角の最大値は、フローリングのような摩擦が少ない床面で駆動させた場合と、絨毯のような毛足が長く、摩擦が大きい床面で駆動させた場合とで大きな違いが現れる。つまり、例えば、家庭環境といった床面の性質が限られる環境下では、ピッチ角の最大値から、ロボット１が立つ床面がフローリングであるか、絨毯であるかの予測ができる。
【０１００】
次に、本開示の実施の形態に係るロボット１における第１制御量の生成処理について、図１３、図１６、図１７、及び図１８を用いて説明する。
【０１０１】
筐体駆動機構制御部２０７は、主制御部２０２から出力される第１制御量に応じて、ロボット１の筐体駆動機構２０８を動作させる。第１制御量は、筐体駆動機構２０８に含まれる第１モータ１１８を制御する。筐体駆動機構制御部２０７は、第１モータ１１８の回転量を取得する。第１モータ１１８の回転量は、第１制御量に比例して大きくなる。筐体駆動機構制御部２０７は、第１モータ１１８の回転量を、第１モータ１１８に付属したエンコーダから取得しても良いし、第１モータ１１８のスペックに応じた公知の計算方法で算出しても良い。
【０１０２】
第１制御量は、自己位置推定部２３により推定された自己位置と目的位置生成部２１により生成された目的位置までの残り距離に応じて変化する。ここで、第１制御量は、制御量決定データベースＴ１５を参照することで決定された最大ピッチ角に対応する最小制御量未満にならないように逐次更新される。そのため、ロボット１は、目的位置までの移動途中で、床面の外的要因により停止することなく、目的位置に辿り着くことができる。
【０１０３】
目的位置までの残り距離は、図１３に示すように、目的位置生成部２１によって生成された目的位置２１７、及び自己位置推定部２３によって逐次更新されるロボット１の位置２１６とから算出される。例えば、目的位置２１７までの残り距離は、移動経路生成部２２が生成した移動経路において、ロボット１の位置２１６と目的位置とを繋ぐ１又は複数のマスの個数に１マスあたりの距離を乗じることで算出される。或いは、目的位置２１７までの残り距離は目的位置２１７とロボット１の位置２１６とのユークリッド距離により求められてもよい。
【０１０４】
ここで、制御量決定データベースＴ１５に記憶された最小制御量を参照する理由を説明する。本開示の実施の形態に係るロボット１は、図１Ａに示すように球体状をしている。そのため、ロボット１は、急停止を行った場合、慣性力により大きく前後方向にふらついて、目的位置２１７を超えてしまうことがある。ロボット１は、スムーズな停止を行うために、特に、停止直前はゆるやかに減速を行う必要がある。そこで、駆動制御部２４は、台形制御やＳ字制御を適用してロボット１を目的位置２１７まで移動させる。
【０１０５】
次に、床面の種類に応じた停止位置の違いについて図１６を参照して説明する。図１６は、台形制御により第１制御量を決定させた場合において、ロボット１が走行する床面の種類に応じた停止位置の違いを示すグラフである。
【０１０６】
図１６において、縦軸は第１制御量（Ｈｚ）を示し、横軸は目的位置までの残り距離を示す。直線２２５は、第１制御量を示す。直線２２５で示すように、第１制御量は、残り距離が短くなるにつれて一定の変化量で減少されている。図１６のグラフでは、ロボット１は、直線２２５で示す第１制御量にしたがって、絨毯又はフローリング上を走行する。
【０１０７】
絨毯の上を走行した場合、ロボット１は、第１制御量が、例えば、直線２２２が示す値（４００Ｈｚ）を下回ったとき停止する。また、ロボット１は、フローリングの上を走行した場合、フローリングは絨毯よりも摩擦が少ないので、第１制御量が、例えば、直線２２３で示す値（２００Ｈｚ）を下回ったとき停止する。
【０１０８】
距離２２４は、直線２２５で示すように第１制御量を変化させてロボット１を絨毯の上で走行させた場合のロボット１の停止位置と、直線２２５で示すように第１制御量を変化させてロボット１をフローリングの上で走行させた場合のロボット１の停止位置との差を示す。
【０１０９】
距離２２４が示す停止位置の差は、床面がロボット１に与える、摩擦等の外的な力が要因となっている。そのため、ロボット１は、目的位置に到着するまで、第１制御量を最小制御量以上に保持する必要がある。すなわち、ロボット１を絨毯で走行させる場合は、第１制御量を絨毯に対応する最小制御量である４００Ｈｚ以上に保持すれば、ロボット１が目的位置に到達できないことを防止できる。また、ロボット１をフローリングで走行させる場合は、第１制御量をフローリングに対応する最小制御量である２００Ｈｚ以上に保持すれば、ロボット１が目的位置に到達できないことを防止できる。したがって、床面の種類に応じた最小制御量以上となるように第１制御量を設定することで、目的位置に到着するまでにロボット１が停止する事態を回避でき、ロボット１を目的位置までスムーズに移動させることができる。
【０１１０】
駆動制御部２４は、目的位置までの残り距離、及び最小制御量に応じた第１制御量を生成する。ロボット１は、床面の種類が違う場合であっても、同様な動作を行うために、駆動制御部２４は、例えば、以下の式（１）を用いたＳ字制御により第１制御量を決定する。
【０１１１】
尚、第１制御量の算出方法は、床面に応じて異なる制御方法が採用されても良い。例えば、床面がフローリングの場合、ロボット１は、床面からの摩擦の影響力が少ないため、停止時に前後方向のふらつきが発生することがある。この場合、第１制御量は、停止直前の変化量を小さくするのが良い。そこで、本実施の形態では、式（１）を用いて、第１制御量は決定される。また、床面が絨毯の場合、ロボット１は、床面からの摩擦力の影響が大きいため、停止時に前後方向のふらつきが発生しにくい。この場合、台形制御を用いて、第１制御量は決定されても良い。但し、以下の例では、床面の種類によらず、目的位置の手前において、第１制御量は式（１）のＳ字制御によって決定されるものとする。
【０１１２】
第１制御量＝（ＳＩＮ（３＊π／２−π／Ｌ＊ｄ）＋１）＊（Ｍａｘ−ｍｉｎ）／２＋ｍｉｎ        （１）
Ｌ［ｍ］：減速制御を開始するために事前に定められた目標位置からの距離である減速開始距離、ｄ［ｍ］：ロボット１の位置から目的位置までの残り距離、Ｍａｘ［Ｈｚ］：減速制御距離が示す位置である減速開始位置での第１制御量、ｍｉｎ［Ｈｚ］：最小制御量
また、ロボット１の位置から目的位置まで距離をｄ［ｍ］は、上述の図１３で説明した手法を用いて算出された値が採用できる。また、最小制御量ｍｉｎ［Ｈｚ］は、上述の制御量決定データベースＴ１５を参照して決定された値が採用できる。尚、本態様においては、式（１）に限らず、台形制御の減速比を変えるなどしても良い。
【０１１３】
図１７は、フローリング及び絨毯のそれぞれについて、式（１）を用いてロボット１を目的位置に停止させる際の、減速開始位置から目的位置までの範囲内における目的位置までの残り距離と第１制御量との関係を示すグラフである。図１７において縦軸は第１制御量［Ｈｚ］を示し、横軸は目的位置までの残り距離［ｍ］を示す。
【０１１４】
このグラフにおいて、目的位置からＬ［ｍ］離れた減速開始距離として１［ｍ］、減速開始位置での第１制御量として１０００［Ｈｚ］、床面が絨毯の場合の最小制御量ｍｉｎとして４００［Ｈｚ］、及び床面がフローリングの場足の最小制御量ｍｉｎとして２００［Ｈｚ］が採用され、これらの値を式（１）に代入したときの演算結果が示されている。
【０１１５】
絨毯の曲線（点線）及びフローリングの曲線（実線）に示されるように、１［ｍ］地点の減速開始位置から０［ｍ］地点の目的位置まで、第１制御量はサインカーブを描いて徐々に減少していることが分かる。また、フローリング及び絨毯について、目的位置での第１制御量はそれぞれ、２００［Ｈｚ］、４００［Ｈｚ］になっており、目的位置に到達するまで、第１制御量が最小制御量以上に維持されている。そのため、目的位置の手前でロボット１が停止する事態が防止される。また、フローリングの場合、残り距離が０．１５［ｍ］を超えたあたりから第１制御量の傾きが急激に緩くなっており、目的位置でのロボット１のふらつきの防止が図られている。
【０１１６】
図１８は、本開示の実施の形態に係るロボット１における移動開始から停止するまでの第１制御量の推移を示すグラフである。図１８において、縦軸は第１制御量［Ｈｚ］を示し、横軸は移動距離［ｍ］を示す。図１８では、例えば、ロボット１が５ｍ移動した場合の第１制御量の推移が示されている。第１制御量は、移動開始から停止するまで、領域２２５，２２６，２２７で示す３つの制御方式が適用される。
【０１１７】
領域２２５は加速領域である。領域２２５において、第１制御量は、時間に対して一定の変化量で増大する加速制御量となる。すなわち、領域２２５では、第１制御量は、台形制御により増大される。領域２２６は等速領域である。領域２２６において、第１制御量は、最大制御量を維持する等速制御量となる。最大制御量とは、ロボット１の上限速度に対応する事前に定められた第１制御量を指す。この上限速度は、第１モータ１１８の性能や走行時のロボット１の安全性等を考慮して事前に定められた値が採用される。
【０１１８】
領域２２７は減速領域である。領域２２７では、第１制御量は式（１）に示すＳ字制御による減速制御量となる。
【０１１９】
駆動制御部２４は、ロボット１が移動を開始すると、第１制御量を台形制御により上昇させ、第１制御量が最大制御量（１０００［Ｈｚ］）に到達すると、第１制御量を最大制御量に維持する。そして、駆動制御部２４は、ロボット１が減速開始位置に到達すると第１制御量を式（１）に従って減少させる。これにより、駆動制御部２４は、ロボット１を速やかに目的位置に到達させると共に、目的位置に正確に停止させることができる。更に、駆動制御部２４は、第１制御量が最大制御量に到達すると、それ以上第１制御量を増大させないので、ロボット１の安全性を確保できる。
【０１２０】
なお、移動開始位置から目的位置までの距離が短い場合、第１制御量が最大制御量に到達する前にロボット１が減速開始位置に到達することもある。この場合、駆動制御部２４は、減速開始位置での第１制御量を式（１）のＭａｘに代入して第１制御量を計算すればよい。これにより、駆動制御部２４は、ロボット１を目的位置に滑らか且つ正確に停止させることができる。
【０１２１】
図１１に参照を戻す。重り駆動機構制御部２０９は、主制御部２０２から出力される第２制御量に応じて、重り駆動機構２１０を動作させる。第２制御量は、重り駆動機構２１０に含まれる第３モータ１２５の回転量を制御する。第３モータ１２５の回転量は、重り１１４の可動域に制限される。
【０１２２】
主制御部２０２は、自己位置推定部２３から取得したロボット１の現在位置が、移動経路生成部２２が生成した移動経路に対して、左方にずれている場合は、重り１１４を右方に傾ける第２制御量を生成し、右方にずれている場合は、重り１１４を左方に傾ける第２制御量を生成する。このとき、第２制御量は左右方向に重りを傾けるコマンド化された所定の値とする。このコマンド化された所定の値は、重り駆動機構２１０の可動域を所定数に分割されたものの１つの値を指す。尚、第２制御量は、自己位置推定部２３から取得したロボット１の現在位置を参照しながら、フィードバック制御のような公知の方法で動的に算出されてもよい。
【０１２３】
シャフト駆動機構制御部２０５は、主制御部２０２から出力される第３制御量に応じて、ロボット１のシャフト駆動機構２０６を動作させる。第３制御量は、シャフト駆動機構２０６に含まれる第２モータ１２１の回転量を制御する。第２モータ１２１の回転量は、第１表示部１０８、第２表示部１０９、及び第３表示部１１０の可動域に制限される。
【０１２４】
駆動制御部２４は、目的位置生成部２１が第１ユーザ２１３（図１２）を検出する際に、必要に応じて、矢印１３０（図６Ｂ）及び矢印１３３（図６Ｃ）にカメラ１０４及び距離センサ１０５を傾ける第３制御量を生成する。このとき、第３制御量は、シャフト駆動機構２０６と連結された第１球冠部１０２、第２球冠部１０３、カメラ１０４、距離センサ１０５、マイク１０６、第１表示部１０８、第２表示部１０９、第３表示部１１０を上下方向に回転させるコマンド化された所定の値に設定される。このコマンド化された所定の値は、シャフト駆動機構２０６の可動域を所定数に分割されたものの１つの値を指す。
【０１２５】
以下、実施の形態において、ロボット１が、声と顔とからユーザを識別し、識別したユーザの位置を目的位置として設定し、ロボット１の現在位置を把握しつつ、途中で止まることなく、目的位置まで移動するまでの処理手順を図２０から図２２を参照して説明する。図２０は、本開示の実施の形態に係るロボット１のメインルーチンを示すフローチャートである。
【０１２６】
図２０を参照し、目的位置生成部２１は、目的位置設定処理を実行する（ステップＳ１０１）。
【０１２７】
図２１は、図２０における目的位置設定処理を示すフローチャートである。
【０１２８】
マイク１０６は、周辺環境の音信号を取得し（ステップＳ１００１：Ｙｅｓ）、主制御部２０２へ出力する。目的位置生成部２１は、取得された音信号に対して音声認識処理を行う（ステップＳ１００２）。この音声認識処理では、人物が発話した音声の音圧の時間的な推移を示す音声データとその音声データに含まれるユーザの発話内容をテキスト化して示す発話情報とが抽出される。目的位置生成部２１は、マイク１０６が音信号を取得できない場合は、音信号が取得されるまでステップＳ１００１の処理を繰り返す（ステップＳ１００１：Ｎｏ）。
【０１２９】
目的位置生成部２１は、音声認識処理で抽出した音声データが、１又は複数のユーザのユーザ情報としてメモリ２１２に事前に記憶された１又は複数の声紋情報のうち、いずれの声紋情報と一致するか否かを判断する。抽出した音声データと声紋情報とが一致したと判断した場合（ステップＳ１００３：Ｙｅｓ）、目的位置生成部２１は、声紋情報が一致したユーザを第１ユーザ２１３と判定する（ステップＳ１００４）。目的位置生成部２１は、抽出した音声データがメモリ２１２に記憶されたいずれの声紋情報とも一致しなかった場合（ステップＳ１００３：Ｎｏ）、処理をステップＳ１００１に戻す。
【０１３０】
目的位置生成部２１は、音声認識処理によって得られた第１ユーザ２１３の音声データに第１キーワードが含まれている場合（ステップＳ１００５：Ｙｅｓ）、カメラ１０４から画像データを取得する（ステップＳ１００６）。目的位置生成部２１は、音声認識処理によって得られた第１ユーザ２１３の音声データに第１キーワードが含まれていない場合（ステップＳ１００５：Ｎｏ）、処理をステップＳ１００１に戻す。
【０１３１】
目的位置生成部２１は、カメラ１０４から取得した画像データに含まれる１又は複数の顔画像のそれぞれと、第１ユーザ２１３のユーザ情報としてメモリ２１２に事前に記憶された第１ユーザ２１３の顔の特徴量とを比較する顔認識処理を行い、画像データから第１ユーザ２１３を検出する（ステップＳ１００７）。
【０１３２】
目的位置生成部２１は、画像データから第１ユーザ２１３を検出できた場合（ステップＳ１００７：Ｙｅｓ）、画像データ中での第１ユーザ２１３の位置から、ロボット１に対する第１ユーザ２１３の方向を検出する（ステップＳ１００８）。
【０１３３】
目的位置生成部２１は、距離センサ１０５が取得した距離情報のうち、第１ユーザ２１３が存在する方向の距離情報を第１ユーザ２１３の距離情報として取得する（ステップＳ１００９）。目的位置生成部２１は、第１ユーザ２１３の方向及び距離情報からロボット１の周辺の実空間における第１ユーザ２１３の位置を検出し、検出した位置を地図情報（図１３）にプロットする（ステップＳ１０１０）。
【０１３４】
目的位置生成部２１は、プロットした位置をロボット１の目的位置２１７として設定する（ステップＳ１０１１）。また、目的位置生成部２１は、画像データから第１ユーザ２１３を検出できなかった場合、（ステップＳ１００７：Ｎｏ）、処理をステップＳ１００６に戻す。
【０１３５】
次に、ロボット１が目的位置に移動するための移動経路の生成について説明する。図２０を参照し、移動経路生成部２２は、メモリ２１２が保持する地図情報を参照して、ロボット１の位置２１６と目的位置２１７との移動経路を生成する（ステップＳ１０２）。なお、地図情報には、距離センサ１０５の計測結果からロボット１の周辺に位置する障害物の位置もプロットされている。したがって、移動経路生成部２２は、ロボット１の位置２１６と目的位置２１７との移動経路上に障害物が存在すれば、ロボット１と障害物とが所定の距離以上の間隔となる安全な経路であって最短な経路となるように、移動経路を生成すればよい。
【０１３６】
次に、ロボット１の駆動制御処理について説明する。図２０を参照し、駆動制御部２４は、駆動制御処理を実行する（ステップＳ１０３）。図２２は、図２０における駆動制御処理を示すフローチャートである。
【０１３７】
駆動制御部２４は、角速度センサ１２０が検出したピッチ方向の角速度を取得する（ステップＳ１１０１）。次に、駆動制御部２４は、取得したピッチ方向の角速度から単位時間当たりのピッチ角の変化量を算出する（ステップＳ１１０２）。
【０１３８】
例えば、角速度センサ１２０は、一定のサンプリング間隔でピッチ方向の角速度を検出するものとする。この場合、駆動制御部２４は、角速度センサ１２０が検出した１サンプル点のピッチ方向の角速度を単位時間当たりのピッチ角の変化量として算出することができる。或いは、単位時間としてサンプリング間隔とは異なる時間を採用するのであれば、駆動制御部２４は、角速度センサ１２０が検出した、単位時間分のサンプル点のピッチ方向の角速度を累積することで、単位時間当たりのピッチ角の変化量を算出してもよい。
【０１３９】
次に、駆動制御部２４は、単位時間当たりのピッチ方向の変化量を累積し（ステップＳ１１０３）、メイン筐体１０１の現在のピッチ角を算出する。図９を参照し、角速度センサ１２０は、例えば、Ｂ視において、メイン筐体１０１が時計回りの方向に回転する場合にプラス、メイン筐体１０１が反時計回りの方向に回転する場合にマイナスの値をとるようにピッチ方向の角速度を検出するものとする。この場合、駆動制御部２４は、角速度センサ１２０が検出したピッチ方向の角速度をそのまま累積することで、メイン筐体１０１のピッチ角を検出することができる。なお、算出された現在のピッチ角はメモリ２１２に時系列に記憶される。
【０１４０】
駆動制御部２４は、ピッチ角が所定回数連続して減少した場合（ステップＳ１１０４：Ｙｅｓ）、メモリ２１２に時系列に記憶したピッチ角の中から最大ピッチ角を特定する（ステップＳ１１０５）。ここで、駆動制御部２４は、ピッチ角が所定回数連続して減少した場合、図１９に示すように、ピッチ角がピークに到達したとみなしている。所定回数としては、例えば、ピッチ角がピークに到達したとみなせる予め定められた値が採用される。
【０１４１】
次に、駆動制御部２４は、制御量決定データベースＴ１５を参照して、特定した最大ピッチ角に対応する最小制御量を決定する（ステップＳ１１０６）。
【０１４２】
一方、駆動制御部２４は、ピッチ角が所定回数連続して減少していない場合（ステップＳ１１０４：Ｎｏ）、ステップＳ１１０５及びステップＳ１１０６の処理を行わず、処理をステップＳ１１０７に進める。
【０１４３】
次に、自己位置推定部２３は、カメラ１０４が取得した画像データ及び距離センサ１０５が取得した距離情報からロボット１の自己位置を推定する（ステップＳ１１０７）。ここでは、自己位置推定部２３は、Ｖ−ＳＬＡＭを用いて、自己位置を推定すればよい。
【０１４４】
なお、カメラ１０４が取得した画像データにロボット１の周辺の物体を表す特徴点群が十分に表れていなければ、自己位置推定部２３は、Ｖ−ＳＬＡＭを用いた自己位置の推定ができない。この場合、自己位置推定部２３は、筐体駆動機構制御部２０７から第１モータ１１８の回転量を取得すると共に、角速度センサ１２０が検出したヨー角の角速度からロボット１のヨー角を算出し、公知のデッドレコニングを行う。すなわち、自己位置推定部２３は、Ｖ−ＳＬＡＭにより自己位置を見失った地点からＶ−ＳＬＡＭにより再度、自己位置が検出されるまでの期間において、デッドレコニングでロボット１の自己位置を補填する。これにより、自己位置推定部２３は、常にロボット１の自己位置を把握できる。
【０１４５】
次に、駆動制御部２４は、メモリ２１２が記憶する地図情報を参照して、ロボット１の位置２１６の座標と、目的位置２１７の座標と、移動経路生成部２２が生成した移動経路とを用いて残り距離を算出する（ステップＳ１１０８）。残り距離の算出は、ロボット１の位置２１６の座標と目的位置２１７の座標とを繋ぐ移動経路を示すマスの個数に１マスあたりの距離を乗じることで算出される。
【０１４６】
駆動制御部２４は、ロボット１が目的位置２１７へ到着した場合（ステップＳ１１０９：Ｙｅｓ）、第１制御量として停止制御量を生成し（ステップＳ１１１０）、生成した停止制御量を筐体駆動機構制御部２０７へ出力する（ステップＳ１１１６）。駆動制御部２４は、筐体駆動機構制御部２０７へ停止制御量を出力した場合（ステップＳ１１１７：Ｙｅｓ）、処理を終了する。ここで、停止制御量としては、例えば、０［Ｈｚ］が採用できる。
【０１４７】
一方、駆動制御部２４は、は、ロボット１が目的位置２１７へ到着していない場合（ステップＳ１１０９：Ｎｏ）、ロボット１の位置２１６から目的位置２１７までの残り距離が減速開始距離以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１１１）。残り距離が減速開始距離以下である場合（ステップＳ１１１１：Ｙｅｓ）、駆動制御部２４は、式（１）を用いて残り距離に応じた減速制御量を生成し（ステップＳ１１１２）、生成した減速制御量を、第１制御量として筐体駆動機構制御部２０７へ出力する（ステップＳ１１１６）。
【０１４８】
ここで、駆動制御部２４は、ロボット１の位置２１６から目的位置２１７までの残り距離、減速開始距離、ステップＳ１１０６で決定した最小制御量、及び減速開始位置での第１制御量を、それぞれ、式（１）のｄ、Ｌ、ｍｉｎ、ＭＡＸに代入し、減速制御量を生成する。減速制御量は図１８の領域２２７において生成される第１制御量である。
【０１４９】
駆動制御部２４は、ロボット１の位置２１６から目的位置２１７までの残り距離が減速開始距離を超える場合（ステップＳ１１１１：Ｎｏ）、第１制御量が最大制御量未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１１３）。第１制御量が最大制御量未満である場合（ステップＳ１１１３：Ｙｅｓ）、第１制御量として加速制御量を生成し（ステップＳ１１１４）、生成した加速制御量を筐体駆動機構制御部２０７へ出力する（ステップＳ１１１６）。加速制御量は図１８の領域２２５において生成される第１制御量である。ここで、駆動制御部２４は、時間が経過するにつれて一定の変化量で第１制御量を増大させることで加速制御量を生成すればよい。
【０１５０】
駆動制御部２４は、第１制御量が最大制御量以上の場合（ステップＳ１１１３：Ｎｏ）、第１制御量として等速制御量を生成し（ステップＳ１１１５）、生成した等速制御量を筐体駆動機構制御部２０７へ出力する（ステップＳ１１１６）。等速制御量は図１８の領域２２６において生成される第１制御量である。
【０１５１】
駆動制御部２４は、停止制御量を筐体駆動機構制御部２０７へ出力していない場合（ステップＳ１１１７：Ｎｏ）、ステップＳ１１０６の処理によって最小制御量が決定済みであるか否かを判定する（ステップＳ１１１８）。最小制御量が決定済みでなければ（ステップＳ１１１８：Ｎｏ）、ロボット１はまだ移動を開始していないので、処理をステップＳ１１０１に戻す。
【０１５２】
一方、駆動制御部２４は、最小制御量が決定済みの場合（ステップＳ１１１８：Ｙｅｓ）、ロボット１は移動を開始しているので、処理をステップＳ１１０７に戻す。
【０１５３】
一方、駆動制御部２４は、停止制御量を筐体駆動機構制御部２０７へ出力した場合（ステップＳ１１１７：Ｙｅｓ）、ロボット１は目的位置２１７に到達しているので、処理を終了する。
【０１５４】
図２２のフローチャートを概観すると、ロボット１が移動を開始していない場合は、ステップＳ１１０４でＮｏ、ステップＳ１００９でＮｏ、ステップＳ１１１１でＮｏ、ステップＳ１１１３でＹｅｓ、ステップＳ１１１７でＮｏ、ステップＳ１１１８でＮｏのループが繰り返され、第１制御量が一定の変化量で増大される。これに伴って、メイン筐体１０１のピッチ角が増大する。
【０１５５】
また、移動開始後の加速制御中では、ステップＳ１１０９でＮｏ、ステップＳ１１１１でＮｏ、ステップＳ１１１３でＹｅｓ、ステップＳ１１１７でＮｏ、ステップＳ１１１８でＹＥＳのループが繰り返され、ロボット１は一定の加速度で移動する。
【０１５６】
等速制御中では、ステップＳ１１０９でＮｏ、ステップＳ１１１１でＮｏ、ステップＳ１１１３でＮｏ、ステップＳ１１１７でＮｏ、ステップＳ１１１８でＹｅｓのループが繰り返され、ロボット１は一定の速度で移動する。
【０１５７】
減速制御中では、ステップＳ１１０９でＮｏ、ステップＳ１１１１でＹｅｓ、ステップＳ１１１７でＮｏ、ステップＳ１１１８でＹｅｓのループが繰り返され、ロボット１は式（１）に示すＳ字制御に従って減速される。
【０１５８】
以上、説明したように実施の形態に係るロボット１によれば、角速度センサ１２０により検知されたメイン筐体１０１の最大ピッチ角に対応する最小制御量が決定され、最小制御量を下回らないようにロボット１が減速制御される。そのため、ロボット１を正確且つスムーズに目的位置に停止させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本開示は家庭向けのロボットとして有用である。
【符号の説明】
【０１６０】
１  ロボット
２１  目的位置生成部
２２  移動経路生成部
２３  自己位置推定部
２４  駆動制御部
１０１  メイン筐体
１０２  第１球冠部
１０３  第２球冠部
１０４  カメラ
１０５  距離センサ
１０６  マイク
１０７  スピーカ
１０８  第１表示部
１０９  第２表示部
１１０  第３表示部
１１５  シャフト
１１８  第１モータ
１２０  角速度センサ
１２１  第２モータ
１２５  第３モータ
２０１  制御回路
２０２  主制御部
２０３  表示情報出力制御部
２０４  表示部
２０５  シャフト駆動機構制御部
２０６  シャフト駆動機構
２０７  筐体駆動機構制御部
２０８  筐体駆動機構
２０９  重り駆動機構制御部
２１０  重り駆動機構
２１１  通信部
２１２  メモリ
Ｔ１５  制御量決定データベース
【図１Ａ】
2019018276.tif 000003
【図１Ｂ】
2019018276.tif 000004
【図２】
2019018276.tif 000005
【図３】
2019018276.tif 000006
【図４】
2019018276.tif 000007
【図５】
2019018276.tif 000008
【図６Ａ】
2019018276.tif 000009
【図６Ｂ】
2019018276.tif 000010
【図６Ｃ】
2019018276.tif 000011
【図７Ａ】
2019018276.tif 000012
【図７Ｂ】
2019018276.tif 000013
【図８Ａ】
2019018276.tif 000014
【図８Ｂ】
2019018276.tif 000015
【図９】
2019018276.tif 000016
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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