(57)【要約】【課題】適当なトルクを伝達し、過大なトルクのみを緩衝する。【解決手段】ストッパ２０３の弾性体収納用受け面２１１と入力軸２０１のトルク調整ネジ２０５とにより弾性体が圧縮されて係止用凸部２１０が係止用切欠２０９に係止された状態でストッパ２０３を弾性体収納用受け面２１１に固定し、動力受部２１３から動力伝達用切欠２１４に所定の値より大きな力を受けたとき、弾性体２０４が圧縮変形し、ストッパ２０３の係止用凸部２１０を入力軸２０１の係止用切欠２０９から離間させるように、ストッパ２０３を入力軸２０１に対して回転させる。【選択図】　図８
2004025319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力を発生する駆動部と、上記駆動部からの駆動力により駆動される被駆動部とを有するロボット装置において、
上記駆動部に連結される第１の軸体と、
上記第１の軸体の軸心を中心として回動する動力伝達部材と、
上記第１の軸体の軸心を中心として回転し、上記被駆動部に連結される第２の軸体と、
上記第１の軸体に設けられた押圧面と上記動力伝達部材に設けられた受け面との間に配される弾性体とを有し、
上記第１の軸体には、上記動力伝達部材に設けられた係止片を係止する係止部が設けられ、
上記第２の軸体には、上記動力伝達部材に設けられた動力伝達面に対向する動力受け面が設けられ、
上記第１の軸体の押圧面と上記動力伝達部材の受け面とにより上記弾性体が圧縮されて上記動力伝達部材の係止片が上記第１の軸体の係止部に係止された状態で上記動力伝達部材の動力伝達面が上記第２の軸体の動力受け面に接触し、第１の軸体から受ける一方向への回転力を上記動力伝達部材を介して上記第２の軸体に伝達し、
上記第２の軸体に所定の値と同程度以上の他方向への回転力を受けたとき、上記弾性体は圧縮変形し、上記動力伝達部材の係止片を上記第１の軸体の係止部から離間させるように、上記動力伝達部材を上記第１の軸体に対して回転させることを特徴とするロボット装置。
【請求項２】
上記押圧面と上記受け面との相対位置は可変であり、上記押圧面と上記受け面の位置を変更させることにより、上記弾性体を圧縮させ、上記弾性体の応力を変化させることを特徴とする請求項１記載のロボット装置。
【請求項３】
上記動力伝達部材および弾性体は、少なくとも２組設けられ、正逆２方向の回転力を伝達および吸収することを特徴とする請求項１記載のロボット装置。
【請求項４】
上記弾性体は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなることを特徴とする請求項１記載のロボット装置。
【請求項５】
駆動力を発生する駆動部に連結される第１の軸体と、
上記第１の軸体の軸心を中心として回転する動力伝達部材と、
上記第１の軸体の軸心を中心として回転し、上記駆動部により駆動される被駆動部に連結される第２の軸体と、
上記第１の軸体に設けられた押圧面と上記動力伝達部材に設けられた受け面との間に配される弾性体とを有し、
上記第１の軸体には、上記動力伝達部材に設けられた係止片を係止する係止部が設けられ、
上記第２の軸体には、上記動力伝達部材に設けられた動力伝達面に対向する動力受け面が設けられ、
上記第１の軸体の押圧面と上記動力伝達部材の受け面とにより上記弾性体が圧縮されて上記動力伝達部材の係止片が上記第１の軸体の係止部に係止された状態で上記動力伝達部材の動力伝達面が上記第２の軸体の動力受け面に接触し、第１の軸体から一方向への回転力を上記動力伝達部材を介して上記第２の軸体に伝達し、
上記第２の軸体に所定の値と同程度以上の他方向への回転力が与えられたとき、上記弾性体は圧縮変形され、上記動力伝達部材の係止片を上記第１の軸体の係止部から離間させるように、上記動力伝達部を上記第１の軸体に対して回転させることを特徴とする緩衝装置。
【請求項６】
上記押圧面と上記受け面との相対位置は可変であり、上記押圧面と上記受け面の位置を変更させることにより、上記弾性体を圧縮させ、上記弾性体の応力を変化させることを特徴とする請求項５記載の緩衝装置。
【請求項７】
上記動力伝達部材および弾性体は、少なくとも２組設けられ、正逆２方向の回転力を伝達および吸収することを特徴とする請求項５記載の緩衝装置。
【請求項８】
上記弾性体は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなることを特徴とする請求項５記載の緩衝装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転方向の力を発生する駆動部と駆動部の回転力により回転する被駆動部との間に設けられ、上記駆動部と被駆動部との間に生じる過大なトルクを緩衝するロボット装置、および緩衝装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人間のパートナーとして生活を支援する、すなわち、住環境その他の日常生活上の様々な場面における人的活動を支援する実用ロボット装置の開発が進められている。このような実用ロボット装置は、産業用ロボット装置とは異なり、人間の生活環境の様々な局面において、個々に個性の相違した人間、または様々な環境への適応方法を自ら学習する能力を備えている。例えば、犬、猫のように４足歩行の動物の身体メカニズムやその動作を模した「ペット型」ロボット装置、或いは、２足直立歩行を行う動物の身体メカニズムや動作をモデルにしてデザインされた「人間型」または「人間形」ロボット装置（Ｈｕｍａｎｏｉｄ　Ｒｏｂｏｔ）等のロボット装置は、既に実用化されつつある。
【０００３】
このようなロボット装置は、手、足、頭部などの体の各部を動かすことにより、動物や人間と同じように動作している。ロボット装置の体の各部は、アクチュエータにギアなどを介して結合されている。
【０００４】
このように、ロボット装置は手や足などの部品をアクチュエータに結合しているため、これらの手や足の部品に大きな力が加わると、アクチュエータに負荷がかかり、ロボット装置が破損してしまうおそれがある。
【０００５】
この問題を解決するために、例えば、実開昭６０−１９２８９３のような考案が提案されている。上記の考案は、駆動部材および被駆動部材に設けられた突片を弾性部材よりなる割りリングの合い口部に係合させ、割りリングの弾性変形によって、被駆動部材からの外力を吸収するというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
実開昭６０−１９２８９３の考案のように、駆動部材と被駆動部材をリング状の弾性部材で連結した場合、リング状の弾性部材は、その構造上大きなトルクを伝達することができない。
【０００７】
また、回転力を伝達するときに、割りリングが弾性変形するため、駆動部材と被駆動部材の回転方向の位相にずれが生じ、正確な制御ができなくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、適当なトルクを伝達し、過大なトルクのみを緩衝するロボット装置および緩衝装置を提供すること目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明にかかるロボット装置は、駆動力を発生する駆動部と、駆動部からの駆動力により駆動される被駆動部とを有するロボット装置において、駆動部に連結される第１の軸体と、第１の軸体の軸心を中心として回動する動力伝達部材と、第１の軸体の軸心を中心として回転し、被駆動部に連結される第２の軸体と、第１の軸体に設けられた押圧面と動力伝達部材に設けられた受け面との間に配される弾性体とを有し、第１の軸体には、動力伝達部材に設けられた係止片を係止する係止部が設けられ、第２の軸体には、動力伝達部材に設けられた動力伝達面に対向する動力受け面が設けられ、第１の軸体の押圧面と動力伝達部材の受け面とにより弾性体が圧縮されて動力伝達部材の係止片が第１の軸体の係止部に係止された状態で動力伝達部材の動力伝達面が第２の軸体の動力受け面に接触し、第１の軸体から受ける一方向への回転力を動力伝達部材を介して第２の軸体に伝達し、第２の軸体に所定の値と同程度以上の他方向への回転力を受けたとき、弾性体は圧縮変形し、動力伝達部材の係止片を第１の軸体の係止部から離間させるように、動力伝達部材を第１の軸体に対して回転させることを特徴とする。
【００１０】
また、上述した目的を達成するために、本発明にかかる緩衝装置は、駆動力を発生する駆動部に連結される第１の軸体と、第１の軸体の軸心を中心として回転する動力伝達部材と、第１の軸体の軸心を中心として回転し、駆動部により駆動される被駆動部に連結される第２の軸体と、第１の軸体に設けられた押圧面と動力伝達部材に設けられた受け面との間に配される弾性体とを有し、第１の軸体には、動力伝達部材に設けられた係止片を係止する係止部が設けられ、第２の軸体には、動力伝達部材に設けられた動力伝達面に対向する動力受け面が設けられ、第１の軸体の押圧面と動力伝達部材の受け面とにより弾性体が圧縮されて動力伝達部材の係止片が第１の軸体の係止部に係止された状態で動力伝達部材の動力伝達面が第２の軸体の動力受け面に接触し、第１の軸体から一方向への回転力を動力伝達部材を介して第２の軸体に伝達し、第２の軸体に所定の値と同程度以上の他方向への回転力が与えられたとき、弾性体は圧縮変形され、動力伝達部材の係止片を第１の軸体の係止部から離間させるように、動力伝達部を第１の軸体に対して回転させることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明における緩衝装置は、ロボット装置１に適用される。ロボット装置１は、人間や動物と同様に複数の関節を有しており、この関節に接合された手足を駆動する。関節部には、ロボット装置１の各部に動力を与える駆動部が設けられている。緩衝装置は、駆動部と被駆動部との間に設けられ、ロボット装置１の被駆動部が外部から受ける力を緩衝し、アクチュエータの破損を防いでいる。
【００１２】
ロボット装置１の駆動部および被駆動部について、２足歩行型のヒューマノイドロボットを参照して説明する。図１に示すように、ロボット装置１は、体幹部ユニット２の所定の位置に頭部ユニット３が連結されるとともに、左右２つの腕部ユニット４Ｒ／Ｌと、左右２つの脚部ユニット５Ｒ／Ｌが連結されて構成されている（但し、ＲおよびＬの各々は、右および左の各々を示す接尾辞である。以下において同じ。）。
【００１３】
このロボット装置１は複数の関節を具備する。図２は、ロボット装置１の関節自由度構成を模式的に示す図である。頭部ユニット３を支持する首関節は、首関節ヨー軸１０１と、首関節ピッチ軸１０２と、首関節ロール軸１０３という３自由度を有している。
【００１４】
また、上肢を構成する各々の腕部ユニット４Ｒ／Ｌは、肩関節ピッチ軸１０７と、肩関節ロール軸１０８と、上腕ヨー軸１０９と、肘関節ピッチ軸１１０と、前腕ヨー軸１１１と、手首関節ピッチ軸１１２と、手首関節ロール軸１１３と、手部１１４とで構成される。手部１１４は、実際には、複数本の指を含む多関節・多自由度構造体である。但し、手部１１４の動作は、ロボット装置１の姿勢制御や歩行制御に対する寄与や影響が少ないので、本明細書ではゼロ自由度と仮定する。したがって、各腕部は７自由度を有するとする。
【００１５】
また、体幹部ユニット２は、体幹ピッチ軸１０４と、体幹ロール軸１０５と、体幹ヨー軸１０６という３自由度を有する。
【００１６】
また、下肢を構成する各々の脚部ユニット５Ｒ／Ｌは、股関節ヨー軸１１５と、股関節ピッチ軸１１６と、股関節ロール軸１１７と、膝関節ピッチ軸１１８と、足首関節ピッチ軸１１９と、足首関節ロール軸１２０と、足部１２１とで構成される。本明細書中では、股関節ピッチ軸１１６と股関節ロール軸１１７の交点は、ロボット装置１の股関節位置を定義する。人体の足部１２１は、実際には多関節・多自由度の足底を含んだ構造体であるが、ロボット装置１の足底は、ゼロ自由度とする。したがって、各脚部は、６自由度で構成される。
【００１７】
以上を総括すれば、ロボット装置１全体としては、合計で３＋７×２＋３＋６×２＝３２自由度を有することになる。但し、エンターテインメント向けのロボット装置１が必ずしも３２自由度に限定されるわけではない。設計・制作上の制約条件や要求仕様等に応じて、自由度すなわち関節数を適宜増減することができることはいうまでもない。
【００１８】
上述したようなロボット装置１は複数の関節を有し、ロボット装置１の被駆動部は、関節を介してアクチュエータなどの駆動部と接合されている。外観上で余分な膨らみを排してヒトの自然体形状に近似させること、２足歩行という不安定構造体に対して姿勢制御を行うことなどの要請から、アクチュエータは小型且つ軽量であることが好ましい。
【００１９】
図３は、本発明を適応した緩衝装置２００の外観図である。この緩衝装置２００は、上述したようにロボット装置１の関節部に組み込まれ、駆動部と被駆動部との間に生じる過大なトルクを吸収する。緩衝装置２００は、駆動部となるアクチュエータと接合された入力軸２０１と、この入力軸２０１から入力される動力（駆動力）をロボット装置１の腕や足等の被駆動部に出力する出力軸２０２とから構成される。
【００２０】
図４は、緩衝装置２００の部品を説明する部品構成図である。図４に示すように、緩衝装置２００は、入力軸２０１、出力軸２０２の他に、入力軸２０１の力を出力軸２０２に伝達する動力伝達部材としてのストッパ２０３、出力軸２０２が外部から受ける力を緩衝する弾性体２０４、弾性体の応力を調整するトルク調整ネジ２０５、出力軸２０２と入力軸２０１を固定する固定ネジ２０６などから構成される。
【００２１】
出力軸２０２には、入力軸２０１およびストッパ２０３の回転中心となる回転支持軸２０７が設けられている。回転支持軸２０７には、入力軸２０１と２枚のストッパ２０３が挿入され、入力軸２０１とストッパ２０３は、回転支持軸２０７を軸心として回転する。２枚のストッパ２０３、２０３’は、同一形状をしており、これらのストッパ２０３、２０３’は、反転して対向した状態で入力軸２０１と出力軸２０２の間に挟み込まれるように挿入されている。回転支持軸２０７の先端には、ネジ穴が設けられており、このネジ穴に固定ネジ２０６をねじ込むことにより、入力軸２０１とストッパ２０３の抜け落ちが防止されている。
【００２２】
次に、入力軸２０１について説明する。図５は、入力軸２０１の外観を示す斜視図である。入力軸２０１の一面には、ストッパ２０３を嵌め込むためのストッパ収納用凹部２０８が設けられている。ストッパ収納用凹部２０８の底面には、開口部が設けられており、この開口部に出力軸２０２の回転支持軸２０７が挿入される。ストッパ収納用凹部２０８の側面にはストッパ２０３を係止させるための係止用切欠２０９が設けられており、ストッパ収納用凹部２０８の係止用切欠き２０９の両側には出力軸２０２の動力受部２１３、２１３’を挿入する２つの切欠き２１５、２１５’が設けられている。また、入力軸２０１の側面にはトルク調整ネジ２０５、２０５’を挿入するためのネジ穴２１２、２１２’が設けられている。
【００２３】
図６は、入力軸２０１に軸に直交する面で切断した横断面図であり、ストッパ２０３がストッパ収納用凹部２０８に収納された状態を示す。ストッパ２０３には、入力軸２０１の内側面に設けられた係止用切欠部２０９に嵌合する係止用凸部２１０と、弾性体２０４を収納するための弾性体収納用受け面２１１が設けられている。入力軸２０１の弾性体収納用受け面２１１と対向する位置には、トルク調整ネジ２０５を挿入するネジ穴２１２があり、このネジ穴２１２にトルク調整ネジ２０５をねじ込むことにより、トルク調整ネジ２０５の端面２０５ａは弾性体２０４を押圧し、ネジ穴２１２の軸方向の力を弾性体２０４に与える。この力は、弾性体２０４を介してストッパ２０３に伝達され、ストッパ２０３は、回転支持軸２０７を中心として一方向に回動するが、係止用凸部２１０の側面２１０ａが入力軸２０１の係止用切欠部２０９の側面２０９ａに当接しストッパ２０３の回転は停止する。ストッパ２０３の回転が停止した後、さらに、トルク調整ネジ２０５がねじ込まれると、トルク調整ネジ２０５の端面２０５ａと弾性体収納用受け面２１１との間の距離は狭くなり、弾性体２０４は圧縮される。これにより、弾性体２０４の応力が高くなり、弾性体２０４の応力と係止用切欠部２０９の側面２０９ａの反力によって、ストッパ２０３の位置が固定される。
【００２４】
次に、入力軸２０１のトルクが出力軸２０２に伝達される仕組みについて説明する。図７は、入力軸２０１のトルクが出力軸２０２に伝達される様子を示す模式図である。アクチュエータから矢印Ａの方向のトルクを受けると、入力軸２０１は、矢印Ａの方向に回転する。このとき、入力軸２０１のトルクは弾性体２０４を介してストッパ２０３に伝達される。ストッパ２０３には、出力軸２０２の動力受部２１３と当接する動力伝達用凸部２１４が設けられており、ストッパ２０３が回転すると、動力伝達用凸部２１４の動力伝達面２１４ａが動力受部２１３の動力受け面２１３ａに押し当てられ、出力軸２０２に矢印Ａの方向のトルクが伝達される。
【００２５】
また、上の説明では、入力軸２０１に与えられた矢印Ａの方向のトルクを出力軸２０２に伝達する場合について説明したが、入力軸２０１に矢印Ａと逆方向のトルクが与えられた場合には、上記の機構と逆の機構を用いて矢印Ａと逆方向のトルクを出力軸２０２に伝達するようにしてもよい。この場合、緩衝装置２００は、係止用切欠部２０９と回転支持軸２０７を結ぶ線を中心として対称となっており、正逆２方向のトルクを伝達・吸収できるようになっている。なお、矢印Ａと逆方向の力を伝達する部材の符号は「’」（ダッシュ）を付け、その作用についての説明を省略する。
【００２６】
弾性体２０４は、入力軸２０１と出力軸２０２との間にある値以上のトルクが発生したときにだけ圧縮するようになっている。弾性体２０４が圧縮するトルクの値は、弾性体２０４そのものの材質とトルク調整ネジ２０５により調整されるようになっている。弾性体２０４の材質は、その硬さに基づいて選択され、適度な硬さを有する材料、例えば、引張破断点強度９７ＭＰａ（メガパスカル）、曲げ強度１４２ＭＰａ、曲げ弾性率３７３０ＭＰａ、破断点伸度８０％の物理特性を有するポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ材）を用いて、８０ｋｇｆ・ｃｍのトルクを伝達することができる。ＰＥＥＫ材により伝達されるトルクは、調整ネジのねじ込み量を加減することによりある程度可変である。また、伝達するトルクの値を小さくしてもよい場合は、ＰＥＥＫ材よりやわらかい材料、例えば、ウレタン材などを用いてもよい。
【００２７】
次に、図８を参照して弾性体２０４が過大なトルクを吸収する様子について説明する。上述したように、出力軸２０２は、ロボット装置１の被駆動部と結合されている。ここで、ロボット装置１が障害物に衝突するなどして、被駆動部に大きな力が加わると、被駆動部は回転し、出力軸２０２は被駆動部からのトルクを受ける。例えば、出力軸２０２が上記矢印Ａと逆方向、すなわち、図８に示す矢印Ｂの方向のトルクを受けた場合、出力軸２０２の動力受部２１３の動力受け面２１３ａは、ストッパ２０３の動力伝達用凸部２１４の動力伝達面２１４ａを押圧する。この押圧力は、弾性体収納用受け面２１１を介して弾性体２０４に伝達される。このとき、弾性体収納用受け面２１１が弾性体２０４を押圧する力が弾性体２０４の応力より小さいとき、弾性体は圧縮せずに直接力を伝達するが、弾性体２０４を押圧する力が弾性体２０４の応力より大きいときは、弾性体２０４は圧縮しこの力を吸収する。このとき、ストッパ２０３は矢印Ｂの方向に回動し、係止用凸部２１０の側面２１０ａは、係止用切欠２０９の側面２０９ａから離間する。
【００２８】
また、出力軸２０２が、矢印Ｂと逆方向のトルクを受ける場合には、入力軸２０１から出力軸２０２にトルクを伝達する場合と同様、緩衝装置２００に反転する機構を設け、矢印Ｂと逆方向の力を吸収するようにしてもよい。
【００２９】
以上のように本発明にかかる緩衝装置２００は、アクチュエータの力を入力する入力軸２０１と、入力軸２０１から入力された力をロボット装置１の被駆動部に出力する出力軸２０２とを有し、入力軸２０１と出力軸２０２との間にストッパ２０３が設けられている。ストッパ２０３は、弾性体２０４の応力により入力軸２０１に固定されており、入力軸２０１または出力軸２０２にかかる力は、ストッパ２０３を介して弾性体２０４に伝達される。ここで、弾性体２０４の応力より小さな力が弾性体２０４にかかると、弾性体２０４は変形せず剛体として働くが、弾性体２０４の応力より大きな力が弾性体２０４にかかると、弾性体２０４は変形し力を吸収する。
【００３０】
このように、緩衝装置２００は、弾性体２０４の応力に応じて、吸収するトルクの大きさを変更することができるので、弾性体２０４の応力を調整することにより、ある値までの力を正確に伝達し、それより大きな力を吸収してロボット装置１に大きな負荷がかからないようにしている。
【００３１】
弾性体２０４は、ストッパ２０３とトルク調整ネジ２０５との間に設けられ、弾性体２０４の応力は、トルク調整ネジ２０５のねじ込み量により、任意に設定することができる。
【００３２】
また、本具体例における緩衝装置２００は、同一形状の２枚のストッパ２０３を有し、これらのストッパ２０３が互いに反転した状態になるように配置されており、それぞれのストッパ２０３が逆方向の力を伝達・吸収するような構造になっている。
【００３３】
ここで、２枚のストッパ２０３を支持する弾性体２０４の材質、若しくは、トルク調整ネジ２０５のねじ込み量を調整し、弾性体２０４の応力を変化させると、回転方向ごとに吸収するトルクの大きさを個別に設定することができる。
【００３４】
また、本具体例における緩衝装置２００では、トルク調整ネジ２０５により弾性体２０４を固定するので、トルク調整ネジ２０５を緩めるだけで、弾性体２０４の出し入れが容易にでき、弾性体２０４の材質を任意に変更することができる。
【００３５】
また、弾性体２０４として剛性の高い、例えば、ＰＥＥＫ材などを用いると、約８０ｋｇｆ・ｃｍの高いトルクを伝達することができる。
【００３６】
続いて、図９を用いて、上述したロボット装置１の制御システム構成を具体的に説明する。
【００３７】
同図に模式的に示すように、ロボット装置１は、ヒトの四肢を表現した体幹部ユニット２，頭部ユニット３，腕部ユニット４Ｒ／Ｌ，脚部ユニット５Ｒ／Ｌと、各ユニット間の協調動作を実現するための適応制御を行う制御ユニット１０とで構成される。
【００３８】
ロボット装置１全体の動作は、制御ユニット１０によって統括的に制御される。制御ユニット１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）や、ＤＲＡＭ、フラッシュＲＯＭ等の主要回路コンポーネント（図示しない）で構成される主制御部１１と、電源回路やロボット装置１の各構成要素とのデータやコマンドの授受を行うインターフェイス（何れも図示しない）などを含んだ周辺回路１２とで構成される。
【００３９】
本発明を実現するうえで、この制御ユニット１０の設置場所は、特に限定されない。図９では体幹部ユニット２に搭載されているが、頭部ユニット３に搭載してもよい。或いは、ロボット装置１外に制御ユニット１０を配備して、ロボット装置１の機体とは有線または無線で交信するようにしてもよい。
【００４０】
図２に示したロボット装置１内の各関節自由度は、それぞれに対応するアクチュエータによって実現される。すなわち、頭部ユニット３には、首関節ヨー軸１０１、首関節ピッチ軸１０２、首関節ロール軸１０３の各々を表現する首関節ヨー軸アクチュエータＡ２、首関節ピッチ軸アクチュエータＡ３、首関節ロール軸アクチュエータＡ４が配設されている。
【００４１】
また、体幹部ユニット２には、体幹ピッチ軸１０４、体幹ロール軸１０５、体幹ヨー軸１０６の各々を表現する体幹ピッチ軸アクチュエータＡ５、体幹ロール軸アクチュエータＡ６、体幹ヨー軸アクチュエータＡ７が配設されている。また、体幹部ユニット２には、このロボット装置１の起動電源となるバッテリを備えている。このバッテリは、充放電可能な電池によって構成されている。
【００４２】
また、腕部ユニット４Ｒ／Ｌは、上腕ユニット４１Ｒ／Ｌと、肘関節ユニット４２Ｒ／Ｌと、前腕ユニット４３Ｒ／Ｌに細分化されるが、肩関節ピッチ軸１０７、肩関節ロール軸１０８、上腕ヨー軸１０９、肘関節ピッチ軸１１０、前腕ヨー軸１１１、手首関節ピッチ軸１１２、手首関節ロール軸１１３の各々表現する肩関節ピッチ軸アクチュエータＡ８、肩関節ロール軸アクチュエータＡ９、上腕ヨー軸アクチュエータＡ１０、肘関節ピッチ軸アクチュエータＡ１１、肘関節ロール軸アクチュエータＡ１２、手首関節ピッチ軸アクチュエータＡ１３、手首関節ロール軸アクチュエータＡ１４が配備されている。
【００４３】
また、脚部ユニット５Ｒ／Ｌは、大腿部ユニット５１Ｒ／Ｌと、膝ユニット５２Ｒ／Ｌと、脛部ユニット５３Ｒ／Ｌに細分化されるが、股関節ヨー軸１１５、股関節ピッチ軸１１６、股関節ロール軸１１７、膝関節ピッチ軸１１８、足首関節ピッチ軸１１９、足首関節ロール軸１２０の各々を表現する股関節ヨー軸アクチュエータＡ１６、股関節ピッチ軸アクチュエータＡ１７、股関節ロール軸アクチュエータＡ１８、膝関節ピッチ軸アクチュエータＡ１９、足首関節ピッチ軸アクチュエータＡ２０、足首関節ロール軸アクチュエータＡ２１が配備されている。各関節に用いられるアクチュエータＡ２，Ａ３・・・は、より好ましくは、ギア直結型で旦つサーボ制御系をワンチップ化してモータ・ユニット内に搭載したタイプの小型ＡＣサーボ・アクチュエータで構成することができる。
【００４４】
体幹部ユニット２、頭部ユニット３、各腕部ユニット４Ｒ／Ｌ、各脚部ユニット５Ｒ／Ｌなどの各機構ユニット毎に、アクチュエータ駆動制御部の副制御部２０，２１，２２Ｒ／Ｌ，２３Ｒ／Ｌが配備されている。さらに、各脚部ユニット５Ｒ／Ｌの足底が着床したか否かを検出する接地確認センサ３０Ｒ／Ｌを装着するとともに、体幹部ユニット２内には、姿勢を計測する姿勢センサ３１を装備している。
【００４５】
接地確認センサ３０Ｒ／Ｌは、例えば足底に設置された近接センサまたはマイクロ・スイッチなどで構成される。また、姿勢センサ３１は、例えば、加速度センサとジャイロ・センサの組み合わせによって構成される。
【００４６】
接地確認センサ３０Ｒ／Ｌの出力によって、歩行・走行などの動作期間中において、左右の各脚部が現在立脚または遊脚何れの状態であるかを判別することができる。また、姿勢センサ３１の出力により、体幹部分の傾きや姿勢を検出することができる。
【００４７】
主制御部１１は、各センサ３０Ｒ／Ｌ，３１の出力に応答して制御目標をダイナミックに補正することができる。より具体的には、副制御部２０，２１，２２Ｒ／Ｌ，２３Ｒ／Ｌの各々に対して適応的な制御を行い、ロボット装置１の上肢、体幹、および下肢が協調して駆動する全身運動パターンを実現できる。
【００４８】
ロボット装置１の機体上での全身運動は、足部運動、ＺＭＰ（Ｚｅｒｏ　Ｍｏｍｅｎｔ　Ｐｏｉｎｔ）軌道、体幹運動、上肢運動、腰部高さなどを設定するとともに、これらの設定内容にしたがった動作を指示するコマンドを各副制御部２０，２１，２２Ｒ／Ｌ，２３Ｒ／Ｌに転送する。そして、各々の副制御部２０，２１，・・・等では、主制御部１１からの受信コマンドを解釈して、各アクチュエータＡ２，Ａ３・・・等に対して駆動制御信号を出力する。ここでいう「ＺＭＰ」とは、歩行中の床反力によるモーメントがゼロとなる床面上の点のことであり、また、「ＺＭＰ軌道」とは、例えばロボット装置１の歩行動作期間中にＺＭＰが動く軌跡を意味する。なお、ＺＭＰの概念並びにＺＭＰを歩行ロボットの安定度判別規範に適用する点については、Ｍｉｏｍｉｒ　Ｖｕｋｏｂｒａｔｏｖｉｃ著“ＬＥＧＧＥＤ　ＬＯＣＯＭＯＴＩＯＮ　ＲＯＢＯＴＳ”（加藤一郎外著『歩行ロボットと人工の足』（日刊工業新聞社））に記載されている。
【００４９】
以上のように、ロボット装置１は、各々の副制御部２０，２１，・・・等が、主制御部１１からの受信コマンドを解釈して、各アクチュエータＡ２，Ａ３・・・に対して駆動制御信号を出力し、各ユニットの駆動を制御している。これにより、ロボット装置１は、目標の姿勢に安定して遷移し、安定した姿勢で歩行できる。
【００５０】
また、ロボット装置１における制御ユニット１０では、上述したような姿勢制御のほかに、加速度センサ、タッチセンサ、接地確認センサ等の各種センサ、およびＣＣＤカメラからの画像情報、マイクからの音声情報等を統括して処理している。制御ユニット１０では、図示しないが加速度センサ、ジャイロ・センサ、タッチセンサ、距離センサ、マイク、スピーカなどの各種センサ、各アクチュエータ、ＣＣＤカメラおよびバッテリが各々対応するハブを介して主制御部１１と接続されている。
【００５１】
主制御部１１は、上述の各センサから供給されるセンサデータや画像データおよび音声データを順次取り込み、これらをそれぞれ内部インターフェイスを介してＤＲＡＭ内の所定位置に順次格納する。また、主制御部１１は、バッテリから供給されるバッテリ残量を表すバッテリ残量データを順次取り込み、これをＤＲＡＭ内の所定位置に格納する。ＤＲＡＭに格納された各センサデータ、画像データ、音声データおよびバッテリ残量データは、主制御部１１がこのロボット装置１の動作制御を行う際に利用される。
【００５２】
主制御部１１は、ロボット装置１の電源が投入された初期時、制御プログラムを読み出し、これをＤＲＡＭに格納する。また、主制御部１１は、上述のように主制御部１１よりＤＲＡＭに順次格納される各センサデータ、画像データ、音声データおよびバッテリ残量データに基づいて自己および周囲の状況や、使用者からの指示および働きかけの有無などを判断する。
【００５３】
さらに、主制御部１１は、この判断結果およびＤＲＡＭに格納した制御プログラムに基づいて自己の状況に応じて行動を決定するとともに、当該決定結果に基づいて必要なアクチュエータを駆動させることによりロボット装置１に、いわゆる「身振り」、「手振り」といった行動をとらせる。
【００５４】
このようにしてロボット装置１は、制御プログラムに基づいて自己および周囲の状況を判断し、使用者からの指示および働きかけに応じて自律的に行動できる。
【００５５】
ところで、このロボット装置１は、内部状態に応じて自律的に行動することができる。そこで、ロボット装置１における制御プログラムのソフトウェア構成例について、図１０〜図１５を用いて説明する。なお、この制御プログラムは、上述したように、予めフラッシュＲＯＭ１２に格納されており、ロボット装置１の電源投入初期時において読み出される。
【００５６】
図１０において、デバイス・ドライバ・レイヤ４０は、制御プログラムの最下位層に位置し、複数のデバイス・ドライバからなるデバイス・ドライバ・セット４１から構成されている。この場合、各デバイス・ドライバは、ＣＣＤカメラやタイマ等の通常のコンピュータで用いられるハードウェアに直接アクセスすることを許されたオブジェクトであり、対応するハードウェアからの割り込みを受けて処理を行う。
【００５７】
また、ロボティック・サーバ・オブジェクト４２は、デバイス・ドライバ・レイヤ４０の最下位層に位置し、例えば上述の各種センサやアクチュエータ２８１〜２８ｎ等のハードウェアにアクセスするためのインターフェイスを提供するソフトウェア群でなるバーチャル・ロボット４３と、電源の切換えなどを管理するソフトウェア群でなるパワーマネージャ４４と、他の種々のデバイス・ドライバを管理するソフトウェア群でなるデバイス・ドライバ・マネージャ４５と、ロボット装置１の機構を管理するソフトウェア群でなるデザインド・ロボット４６とから構成されている。
【００５８】
マネージャ・オブジェクト４７は、オブジェクト・マネージャ４８およびサービス・マネージャ４９から構成されている。オブジェクト・マネージャ４８は、ロボティック・サーバ・オブジェクト４２、ミドル・ウェア・レイヤ５０、およびアプリケーション・レイヤ５１に含まれる各ソフトウェア群の起動や終了を管理するソフトウェア群であり、サービス・マネージャ４９は、メモリカードに格納されたコネクションファイルに記述されている各オブジェクト間の接続情報に基づいて各オブジェクトの接続を管理するソフトウェア群である。
【００５９】
ミドル・ウェア・レイヤ５０は、ロボティック・サーバ・オブジェクト４２の上位層に位置し、画像処理や音声処理などのこのロボット装置１の基本的な機能を提供するソフトウェア群から構成されている。また、アプリケーション・レイヤ５１は、ミドル・ウェア・レイヤ５０の上位層に位置し、当該ミドル・ウェア・レイヤ５０を構成する各ソフトウェア群によって処理された処理結果に基づいてロボット装置１の行動を決定するためのソフトウェア群から構成されている。
【００６０】
なお、ミドル・ウェア・レイヤ５０およびアプリケーション・レイヤ５１の具体なソフトウェア構成をそれぞれ図１１に示す。
【００６１】
ミドル・ウェア・レイヤ５０は、図１１に示すように、騒音検出用、温度検出用、明るさ検出用、音階認識用、距離検出用、姿勢検出用、タッチセンサ用、動き検出用および色認識用の各信号処理モジュール６０〜６８並びに入力セマンティクスコンバータモジュール６９などを有する認識系７０と、出力セマンティクスコンバータモジュール７８並びに姿勢管理用、トラッキング用、モーション再生用、歩行用、転倒復帰用、ＬＥＤ点灯用および音再生用の各信号処理モジュール７１〜７７などを有する出力系７９とから構成されている。
【００６２】
認識系７０の各信号処理モジュール６０〜６８は、ロボティック・サーバ・オブジェクト４２のバーチャル・ロボット４３によりＤＲＡＭから読み出される各センサデータや画像データおよび音声データのうちの対応するデータを取り込み、当該データに基づいて所定の処理を施して、処理結果を入力セマンティクスコンバータモジュール６９に与える。ここで、例えば、バーチャル・ロボット４３は、所定の通信規約によって、信号の授受或いは変換をする部分として構成されている。
【００６３】
入力セマンティクスコンバータモジュール６９は、これら各信号処理モジュール６０〜６８から与えられる処理結果に基づいて、「うるさい」、「暑い」、「明るい」、「ボールを検出した」、「転倒を検出した」、「撫でられた」、「叩かれた」、「ドミソの音階が聞こえた」、「動く物体を検出した」または「障害物を検出した」などの自己および周囲の状況や、使用者からの指令および働きかけを認識し、認識結果をアプリケーション・レイヤ４１に出力する。
【００６４】
アプリケーション・レイヤ５１は、図１２に示すように、行動モデルライブラリ８０、行動切換モジュール８１、学習モジュール８２、感情モデル８３および本能モデル８４の５つのモジュールから構成されている。
【００６５】
行動モデルライブラリ８０には、図１３に示すように、「バッテリ残量が少なくなった場合」、「転倒復帰する」、「障害物を回避する場合」、「感情を表現する場合」、「ボールを検出した場合」などの予め選択されたいくつかの条件項目にそれぞれ対応させて、それぞれ独立した行動モデルが設けられている。
【００６６】
そして、これら行動モデルは、それぞれ入力セマンティクスコンバータモジュール６９から認識結果が与えられたときや、最後の認識結果が与えられてから一定時間が経過したときなどに、必要に応じて後述のように感情モデル８３に保持されている対応する情動のパラメータ値や、本能モデル８４に保持されている対応する欲求のパラメータ値を参照しながら続く行動をそれぞれ決定し、決定結果を行動切換モジュール８１に出力する。
【００６７】
なお、この実施の形態の場合、各行動モデルは、次の行動を決定する手法として、図１４に示すような１つのノード（状態）ＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎから他のどのノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎに遷移するかを各ノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎに間を接続するアークＡＲＣ１〜ＡＲＣｎ１に対してそれぞれ設定された遷移確率Ｐ１〜Ｐｎに基づいて確率的に決定する有限確率オートマトンと呼ばれるアルゴリズムを用いる。
【００６８】
具体的に、各行動モデルは、それぞれ自己の行動モデルを形成するノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎにそれぞれ対応させて、これらノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎ毎に図１５に示すような状態遷移表９０を有している。
【００６９】
この状態遷移表９０では、そのノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎにおいて遷移条件とする入力イベント（認識結果）が「入力イベント名」の列に優先順に列記され、その遷移条件についてのさらなる条件が「データ名」および「データ範囲」の列における対応する行に記述されている。
【００７０】
したがって、図１５の状態遷移表９０で表されるノードＮＯＤＥ１００では、「ボールを検出（ＢＡＬＬ）」という認識結果が与えられた場合に、当該認識結果とともに与えられるそのボールの「大きさ（ＳＩＺＥ）」が「０から１０００」の範囲であることや、「障害物を検出（ＯＢＳＴＡＣＬＥ）」という認識結果が与えられた場合に、当該認識結果とともに与えられるその障害物までの「距離（ＤＩＳＴＡＮＣＥ）」が「０から１００」の範囲であることが他のノードに遷移するための条件となっている。
【００７１】
また、このノードＮＯＤＥ１００では、認識結果の入力がない場合においても、行動モデルが周期的に参照する感情モデル８３および本能モデル８４にそれぞれ保持された各情動および各欲求のパラメータ値のうち、感情モデル８３に保持された「喜び（Ｊｏｙ）」、「驚き（Ｓｕｒｐｒｉｓｅ）」または「悲しみ（Ｓａｄｎｅｓｓ）」の何れかのパラメータ値が「５０から１００」の範囲であるときには他のノードに遷移することができるようになっている。
【００７２】
また、状態遷移表９０では、「他のノードヘの遷移確率」の欄における「遷移先ノード」の行にそのノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎから遷移できるノード名が列記されているとともに、「入力イベント名」、「データ名」および「データの範囲」の列に記述された全ての条件が揃ったときに遷移できるほかの各ノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎへの遷移確率が「他のノードヘの遷移確率」の欄内の対応する箇所にそれぞれ記述され、そのノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎに遷移する際に出力すべき行動が「他のノードヘの遷移確率」の欄における「出力行動」の行に記述されている。なお、「他のノードヘの遷移確率」の欄における各行の確率の和は１００［％］となっている。
【００７３】
したがって、図１５の状態遷移表９０で表されるノードＮＯＤＥ１００では、例えば「ボールを検出（ＢＡＬＬ）」し、そのボールの「ＳＩＺＥ（大きさ）」が「０から１０００」の範囲であるという認識結果が与えられた場合には、「３０［％］」の確率で「ノードＮＯＤＥ１２０（ｎｏｄｅ　１２０）」に遷移でき、そのとき「ＡＣＴＩＯＮ１」の行動が出力されることとなる。
【００７４】
各行動モデルは、それぞれこのような状態遷移表９０として記述されたノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎが幾つも繋がるようにして構成されており、入力セマンティクスコンバータモジュール６９から認識結果が与えられたときなどに、対応するノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎの状態遷移表を利用して確率的に次の行動を決定し、決定結果を行動切換モジュール８１に出力するようになされている。
【００７５】
図１２に示す行動切換モジュール８１は、行動モデルライブラリ８０の各行動モデルからそれぞれ出力される行動のうち、予め定められた優先順位の高い行動モデルから出力された行動を選択し、当該行動を実行すべき旨のコマンド（以下、行動コマンドという。）をミドル・ウェア・レイヤ５０の出力セマンティクスコンバータモジュール７８に送出する。なお、この実施の形態においては、図１３において下側に表記された行動モデルほど優先順位が高く設定されている。
【００７６】
また、行動切換モジュール８１は、行動完了後に出力セマンティクスコンバータモジュール７８から与えられる行動完了情報に基づいて、その行動が完了したことを学習モジュール８２、感情モデル８３および本能モデル８４に通知する。
【００７７】
一方、学習モジュール８２は、入力セマンティクスコンバータモジュール６９から与えられる認識結果のうち、「叩かれた」や「撫でられた」など、使用者からの働きかけとして受けた教示の認識結果を入力する。
【００７８】
そして、学習モジュール８２は、この認識結果および行動切換えモジュール７１からの通知に基づいて、「叩かれた（叱られた）」ときにはその行動の発現確率を低下させ、「撫でられた（誉められた）」ときにはその行動の発現確率を上昇させるように、行動モデルライブラリ７０における対応する行動モデルの対応する遷移確率を変更する。
【００７９】
他方、感情モデル８３は、「喜び（Ｊｏｙ）」、「悲しみ（Ｓａｄｎｅｓｓ）」、「怒り（Ａｎｇｅｒ）」、「驚き（Ｓｕｒｐｒｉｓｅ）」、「嫌悪（Ｄｉｓｇｕｓｔ）」および「恐れ（Ｆｅａｒ）」の合計６つの情動について、各情動毎にその情動の強さを表すパラメータを保持している。そして、感情モデル８３は、これら各情動のパラメータ値を、それぞれ入力セマンティクスコンバータモジュール６９から与えられる「叩かれた」および「撫でられた」などの特定の認識結果や、経過時間および行動切換モジュール８１からの通知などに基づいて周期的に更新する。
【００８０】
具体的には、感情モデル８３は、入力セマンティクスコンバータモジュール６９から与えられる認識結果と、そのときのロボット装置１の行動と、前回更新してからの経過時間となどに基づいて所定の演算式により算出されるそのときのその情動の変動量を△Ｅ［ｔ］、現在のその情動のパラメータ値をＥ［ｔ］、その情動の感度を表す係数をｋｅとして、（１）式によって次の周期におけるその情動のパラメータ値Ｅ［ｔ＋１］を算出し、これを現在のその情動のパラメータ値Ｅ［ｔ］と置き換えるようにしてその情動のパラメータ値を更新する。また、感情モデル８３は、これと同様にして全ての情動のパラメータ値を更新する。
【００８１】
【数１】
2004025319.tif 000003
【００８２】
なお、各認識結果や出力セマンティクスコンバータモジュール７８からの通知が各情動のパラメータ値の変動量△Ｅ［ｔ］にどの程度の影響を与えるかは予め決められており、例えば「叩かれた」といった認識結果は「怒り」の情動のパラメータ値の変動量△Ｅ［ｔ］に大きな影響を与え、「撫でられた」といった認識結果は「喜び」の情動のパラメータ値の変動量△Ｅ［ｔ］に大きな影響を与えるようになっている。
【００８３】
ここで、出力セマンティクスコンバータモジュール７８からの通知とは、いわゆる行動のフィードバック情報（行動完了情報）であり、行動の出現結果の情報であり、感情モデル８３は、このような情報によっても感情を変化させる。これは、例えば、「叫ぶ」といった行動により怒りの感情レベルが下がるといったようなことである。なお、出力セマンティクスコンバータモジュール７８からの通知は、上述した学習モジュール８２にも入力されており、学習モジュール８２は、その通知に基づいて行動モデルの対応する遷移確率を変更する。
【００８４】
なお、行動結果のフィードバックは、行動切換モジュール８１の出力（感情が付加された行動）によりなされるものであってもよい。
【００８５】
一方、本能モデル８４は、「運動欲（ｅｘｅｒｃｉｓｅ）」、「愛情欲（ａｆｆｅｃｔｉｏｎ）」、「食欲（ａｐｐｅｔｉｔｅ）」および「好奇心（ｃｕｒｉｏｓｉｔｙ）」の互いに独立した４つの欲求について、これら欲求毎にその欲求の強さを表すパラメータを保持している。そして、本能モデル８４は、これらの欲求のパラメータ値を、それぞれ入力セマンティクスコンバータモジュール６９から与えられる認識結果や、経過時間および行動切換モジュール８１からの通知などに基づいて周期的に更新する。
【００８６】
具体的には、本能モデル８４は、「運動欲」、「愛情欲」および「好奇心」については、認識結果、経過時間および出力セマンティクスコンバータモジュール７８からの通知などに基づいて所定の演算式により算出されるそのときのその欲求の変動量をΔＩ［ｋ］、現在のその欲求のパラメータ値をＩ［ｋ］、その欲求の感度を表す係数ｋｉとして、所定周期で（２）式を用いて次の周期におけるその欲求のパラメータ値Ｉ［ｋ＋１］を算出し、この演算結果を現在のその欲求のパラメータ値Ｉ［ｋ］と置き換えるようにしてその欲求のパラメータ値を更新する。また、本能モデル８４は、これと同様にして「食欲」を除く各欲求のパラメータ値を更新する。
【００８７】
【数２】
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【００８８】
なお、認識結果および出力セマンティクスコンバータモジュール７８からの通知などが各欲求のパラメータ値の変動量△Ｉ［ｋ］にどの程度の影響を与えるかは予め決められており、例えば出力セマンティクスコンバータモジュール７８からの通知は、「疲れ」のパラメータ値の変動量△Ｉ［ｋ］に大きな影響を与えるようになっている。
【００８９】
なお、本実施の形態においては、各情動および各欲求（本能）のパラメータ値がそれぞれ０から１００までの範囲で変動するように規制されており、また係数ｋｅ、ｋｉの値も各情動および各欲求毎に個別に設定されている。
【００９０】
一方、ミドル・ウェア・レイヤ５０の出力セマンティクスコンバータモジュール７８は、図１０に示すように、上述のようにしてアプリケーション・レイヤ５１の行動切換モジュール８１から与えられる「前進」、「喜ぶ」、「鳴く」または「トラッキング（ボールを追いかける）」といった抽象的な行動コマンドを出力系７９の対応する信号処理モジュール７１〜７７に与える。
【００９１】
そしてこれら信号処理モジュール７１〜７７は、行動コマンドが与えられると当該行動コマンドに基づいて、その行動をするために対応するアクチュエータに与えるべきサーボ指令値や、スピーカから出力する音の音声データおよびまたはＬＥＤに与える駆動データを生成し、これらのデータをロボティック・サーバ・オブジェクト４２のバーチャル・ロボット４３および信号処理回路を順次介して対応するアクチュエータまたはスピーカまたはＬＥＤに順次送出する。
【００９２】
このようにしてロボット装置１は、上述した制御プログラムに基づいて、自己（内部）および周囲（外部）の状況や、使用者からの指示および働きかけに応じた自律的な行動ができる。
【００９３】
このような制御プログラムは、ロボット装置１が読取可能な形式で記録された記録媒体を介して提供される。制御プログラムを記録する記録媒体としては、磁気読取方式の記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク、磁気カード）、光学読取方式の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ）等が考えられる。記録媒体には、半導体メモリ（いわゆるメモリカード（矩形型、正方形型など形状は問わない。）、ＩＣカード）等の記憶媒体も含まれる。また、制御プログラムは、いわゆるインターネット等を介して提供されてもよい。
【００９４】
これらの制御プログラムは、専用の読込ドライバ装置、またはパーソナルコンピュータ等を介して再生され、有線または無線接続によってロボット装置１に伝送されて読み込まれる。また、ロボット装置１は、半導体メモリ、またはＩＣカード等の小型化された記憶媒体のドライブ装置を備える場合、これら記憶媒体から制御プログラムを直接読み込むこともできる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかるロボット装置は、駆動力を発生する駆動部と、駆動部からの駆動力により駆動される被駆動部とを有するロボット装置にであって、駆動部に連結される第１の軸体と、第１の軸体の軸心を中心として回動する動力伝達部材と、第１の軸体の軸心を中心として回転し、被駆動部に連結される第２の軸体と、第１の軸体に設けられた押圧面と動力伝達部材に設けられた受け面との間に配される弾性体とを有し、第１の軸体には、動力伝達部材に設けられた係止片を係止する係止部が設けられ、第２の軸体には、動力伝達部材に設けられた動力伝達面に対向する動力受け面が設けられ、第１の軸体の押圧面と動力伝達部材の受け面とにより弾性体が圧縮されて動力伝達部材の係止片が第１の軸体の係止部に係止された状態で動力伝達部材の動力伝達面が第２の軸体の動力受け面に接触し、第１の軸体から受ける一方向への回転力を動力伝達部材を介して第２の軸体に伝達し、第２の軸体に所定の値と同程度以上の他方向への回転力を受けたとき、弾性体は圧縮変形し、動力伝達部材の係止片を第１の軸体の係止部から離間させるように、動力伝達部材を第１の軸体に対して回転させることにより、駆動部と被駆動部に適度な大きさの力かかった場合には、この力を正確に伝達し、駆動部と被駆動部に過度な大きさの力がかかった場合には、この力を緩衝する。
【００９６】
また、本発明にかかる緩衝装置は、駆動力を発生する駆動部に連結される第１の軸体と、第１の軸体の軸心を中心として回転する動力伝達部材と、第１の軸体の軸心を中心として回転し、駆動部により駆動される被駆動部に連結される第２の軸体と、第１の軸体に設けられた押圧面と動力伝達部材に設けられた受け面との間に配される弾性体とを有し、第１の軸体には、動力伝達部材に設けられた係止片を係止する係止部が設けられ、第２の軸体には、動力伝達部材に設けられた動力伝達面に対向する動力受け面が設けられ、第１の軸体の押圧面と動力伝達部材の受け面とにより弾性体が圧縮されて動力伝達部材の係止片が第１の軸体の係止部に係止された状態で動力伝達部材の動力伝達面が第２の軸体の動力受け面に接触し、第１の軸体から一方向への回転力を動力伝達部材を介して第２の軸体に伝達し、第２の軸体に所定の値と同程度以上の他方向への回転力が与えられたとき、弾性体は圧縮変形され、動力伝達部材の係止片を第１の軸体の係止部から離間させるように、動力伝達部を第１の軸体に対して回転させることにより、駆動部と被駆動部に適度な大きさの力かかった場合には、この力を正確に伝達し、駆動部と被駆動部に過度な大きさの力がかかった場合には、この力を緩衝する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本具体例として示すロボット装置の外観構成を示す斜視図である。
【図２】本具体例として示すロボット装置の自由度構成モデルを模式的に示す図である。
【図３】本具体例として示す緩衝装置の外観構成を示す斜視図である。
【図４】本具体例として示す緩衝装置の部品構成図である。
【図５】入力軸の外観を示す斜視図である。
【図６】入力軸の軸方向断面図である。
【図７】入力軸のトルクが出力軸に伝達される様子を示す摸式図である。
【図８】弾性体が過大なトルクを吸収する様子を示す模式図である。
【図９】本具体例として示すロボット装置の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】本具体例として示すロボット装置のソフトウェア構成を示すブロック図である。
【図１１】本具体例として示すロボット装置のソフトウェア構成におけるミドル・ウェア・レイヤの構成を示すブロック図である。
【図１２】本具体例として示すロボット装置のソフトウェア構成におけるアプリケーション・レイヤの構成を示すブロック図である。
【図１３】アプリケーション・レイヤの行動モデルライブラリの構成を示すブロック図である。
【図１４】本具体例として示すロボット装置の行動決定のための情報となる有限確率オートマトンを説明する図である。
【図１５】有限確率オートマトンの各ノードに用意された状態遷移表を示す図である。
【符号の説明】
１　ロボット装置、２００　緩衝装置、２０１　入力軸、２０２　出力軸、２０３　ストッパ、２０４　弾性体、２０５　トルク調整ネジ、２０７　回転支持軸、２０８　入力軸収納用凹部、２０９　係止用切欠部、２１０　係止用凸部、２１１　弾性体収納用受け面、２１２　ネジ穴、２１３　動力受部、２１４　動力伝達用凸部
【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】
2004025319.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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