(57)【要約】　　　（修正有）【課題】構造が簡単で低価格化でき、傾斜床でも姿勢維持が容易で長期間使用しても外面が汚れたり傷つくことがない家庭用途に最適な移動ロボットを提供する。【解決手段】独立して回転駆動可能な３つの車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃを本体ユニット２からその外形を突出して搭載し、その車輪ユニットの回転軸３ａ，３ｂ，３ｃを、その回転軸の被移動面８への投影線が互いに略等角度をなすように構成した。また、本体ユニット内に、出力装置と、外部センサと、この外部センサの検出情報に対応して所定の処理を実行させるプログラムを格納したメモリ部と、この検出情報とこのプログラムとに基づき出力内容と車輪ユニットの回転駆動内容を決定し、出力装置と回転駆動装置とに実行を指示する制御部とを搭載した。【選択図】　　　図２
2004042246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ユニットに、被移動面と接触する接地部を有する少なくとも３つの車輪ユニットを外形が突出するように備え、前記車輪ユニットの回転により前記被移動面上の移動を可能にした移動ロボットであって、
前記本体ユニットまたは前記車輪ユニットの内部に回転駆動装置を搭載し、前記車輪ユニットを、前記回転駆動装置によりそれぞれ独立して回転駆動可能にし、前記車輪ユニットの回転軸を、前記回転軸の前記被移動面への投影線が互いに略等角度を成すように構成したことを特徴とする移動ロボット。
【請求項２】
前記本体ユニットは、すべての前記回転軸が同一平面に含まれない位置に前記車輪ユニットを備えたことを特徴とする請求項１記載の移動ロボット。
【請求項３】
すべての前記回転軸を一点で交わるように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の移動ロボット。
【請求項４】
前記本体ユニットと前記車輪ユニットとを前記回転軸方向に伸縮自在な脚部で連結するとともに、伸縮駆動装置を前記本体ユニット、前記車輪ユニットまたは前記脚部のいずれかに搭載して、前記伸縮駆動装置により前記脚部を伸縮駆動可能にしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の移動ロボット。
【請求項５】
前記接地部を略球面状に形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の移動ロボット。
【請求項６】
前記本体ユニットに、
外部の情報を検出する外部センサと、
外部に情報を出力する出力装置と、
前記外部センサが検出した情報に対応して所定の処理を実行させるプログラムを格納したメモリ部と、
前記外部センサが検出した情報と前記プログラムとに基づいて、前記出力装置に出力させる内容と前記車輪ユニットの回転駆動内容とを含む動作内容を決定し、前記動作内容をそれぞれ前記出力装置及び前記回転駆動装置に対して実行するように指示する制御部とを搭載したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の移動ロボット。
【請求項７】
前記動作内容は、前記脚部の伸縮駆動内容を含み、前記制御部は、前記伸縮駆動内容を前記伸縮駆動装置に対しても実行するように指示する制御部であることを特徴とする請求項６記載の移動ロボット。
【請求項８】
前記外部センサは、
前記本体ユニットの外部の情報及び前記本体ユニットへの外部からの圧力を検出し、その検出結果を前記制御部に送出する制御系センサと、
人間の健康状態を測定し、その測定結果を前記制御部に送出する健康管理系センサと、
前記本体ユニット周囲の気象の状況を測定し、その測定結果を前記制御部に送出する気象系センサとのうち、少なくとも前記制御系センサを含んでなることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の移動ロボット。
【請求項９】
前記本体ユニットに、外部と無線で情報通信を行う通信手段を搭載したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の移動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自律移動する移動ロボットに係り、特に３つ以上の回転軸を有する車輪式の移動ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ロボットはその大部分が産業用ロボットとして使用されているが、今後は、高い安全性を有して家庭内で人間と共存できる家庭用移動ロボットが期待されている。
そして、その移動ロボットとして、特許文献１乃至特許文献３に記載されたものがある。
具体的には、特許文献１には足歩行型の移動ロボットが記載され、特許文献２及び特許文献３には安全性に優れた移動機構を有する球形移動ロボットが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３２２０７９号公報
【特許文献２】
特開２０００−２１８５７８号公報
【特許文献３】
特開平０９−２５４８３８号公報
【０００４】
特許文献１に記載された２足歩行型のロボットは、ロボットを転倒させないため、ロボット上体内に傾斜センサ，加速度センサ及び速度センサを、また足部には６軸力センサを備え、それらのセンサの出力情報を基に複雑な運動方程式を計算してロボットの複数の関節を適切に駆動して姿勢制御を行うものである。
【０００５】
また、特許文献２及び特許文献３に記載された球形移動ロボットは、その球形という形状により、姿勢を検出するためのセンサや動作に関する関節が不要であり、球殻内の駆動車輪によって所望の方向への移動を可能にしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのロボットは、以下に示す問題がある。すなわち、
▲１▼　２足歩行型ロボットは、構造が極めて複雑で部品点数も多く、使用される６軸力センサ，加速度センサ，速度センサ等は、非常に高価で大きな部品であり、ロボットの低価格化ができないばかりか小型・軽量化も困難であって、家庭用途には適さない。
【０００７】
▲２▼　２足歩行型ロボットは、その転倒を防ぐための制御系アルゴリズムが非常に複雑になるため、高速で処理する特殊なコンピュータを搭載する必要がある。そして、制御プログラムの容量が大きいため、必要となるメモリ容量が膨大であり、制御するコンピュータ，メモリ共に極めて高価になる。
【０００８】
▲３▼　２足歩行型ロボットは、偶発的に障害物に当ったり何らかの外乱が加わった時にロボットが転倒する可能性が十分にあり、それによって人に怪我を負わせたり、周辺の器物を破損してしまう危険性がある。
【０００９】
▲４▼　球形移動ロボットでは、その球形という特徴から水平な床面でしか移動を行うことができず、傾斜した床の上での姿勢の維持が困難で傾斜方向に転がり易いという問題がある。
また、意図せず転がしてしまい壁に激突して球殻が破損したり、内部のギア，モータ等の駆動機構が強制的に駆動されて部品が破損してしまう可能性があり、これらを回避する何らかの手段が必要になる分コストアップになってしまう。
【００１０】
▲５▼　球形移動ロボットでは、外部を被う球殻全体が床面との接触部位であり、長時間の使用により球殻外周面が汚れたり傷がついたりして、その品位が保てないという問題があるばかりでなく、その汚れや傷によって装備したセンサが誤動作したり、情報の入出力において支障が発生する可能性もある。
【００１１】
▲６▼　進路変更することなく床面の障害物を避けて移動することができない。
また、穴や窪み等があった場合に進路変更をしないと落ちたりはまり込んでしまい移動ができなくなる場合がある。
【００１２】
▲７▼　複雑な動きや早い動作が困難であり、家庭用途としてのパフォーマンス性が十分ではない。
【００１３】
そこで本発明が解決しようとする課題は、構造が極めて簡単で部品点数も少なく低価格化が可能な家庭用途に最適の移動ロボットであって、転倒を防ぐための特殊なコンピュータを必要とせず、メモリも安価であり、障害物に当たったり外乱により転倒して人にけがを負わせたり、周辺の器物を破損することがなく、傾斜した床でも姿勢維持が容易で転がり難く、障害物、穴又は窪み等があっても進路変更せずに移動可能であり、長期間使用しても外面が汚れたり傷がつくことがない移動ロボットを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
即ち、請求項１は、本体ユニット２に、被移動面８と接触する接地部６ａ，６ｂ，６ｃを有する少なくとも３つの車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃを外形が突出するように備え、前記車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃの回転により前記被移動面８上の移動を可能にした移動ロボットであって、
前記本体ユニット２または前記車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃの内部に回転駆動装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃを搭載し、前記車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃを、前記回転駆動装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃによりそれぞれ独立して回転駆動可能にし、前記車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃの回転軸３ａ，３ｂ，３ｃを、前記回転軸３ａ，３ｂ，３ｃの前記被移動面８への投影線が互いに略等角度を成すように構成したことを特徴とする移動ロボットである。
【００１５】
また、請求項２は、前記本体ユニットは、すべての前記回転軸３ａ，３ｂ，３ｃが同一平面に含まれない位置に前記車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃを備えたことを特徴とする請求項１記載の移動ロボットである。
【００１６】
また、請求項３は、前記回転軸３ａ，３ｂ，３ｃを全て一点で交わるように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の移動ロボットである。
【００１７】
また、請求項４は、前記本体ユニット２０と前記車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃとを前記回転軸３ａ，３ｂ，３ｃ方向に伸縮自在な脚部９ａ，９ｂ，９ｃで連結するとともに、伸縮駆動装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃを前記本体ユニット２０、前記車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃまたは前記脚部９ａ，９ｂ，９ｃのいずれかに搭載して、前記伸縮駆動装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより前記脚部９ａ，９ｂ，９ｃを伸縮駆動可能にしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の移動ロボットである。
【００１８】
また、請求項５は、前記接地部６ａ，６ｂ，６ｃを略球面状に形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の移動ロボットである。
【００１９】
また、請求項６は、前記本体ユニット２，２０に、外部の情報を検出する外部センサ１４と、外部に情報を出力する出力装置１５と、前記外部センサ１４が検出した情報に対応して所定の処理を実行させるプログラムを格納したメモリ部１３ａと、前記外部センサ１４が検出した情報と前記プログラムとに基づいて、前記出力装置１５に出力させる内容と前記車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４０ａ，４０ｂ，４０ｃの回転駆動内容とを含む動作内容を決定し、前記動作内容をそれぞれ前記出力装置１５及び前記回転駆動装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃに対して実行するように指示する制御部１３とを搭載したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の移動ロボットである。
【００２０】
また、請求項７は、前記動作内容は、前記脚部９ａ，９ｂ，９ｃの伸縮駆動内容を含み、前記制御部１３は、前記伸縮駆動内容を前記伸縮駆動装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃに対しても実行するように指示する制御部１３であることを特徴とする請求項６記載の移動ロボットである。
【００２１】
また、請求項８は、前記外部センサ１４は、前記本体ユニット２，２０の外部の情報及び前記本体ユニット２，２０への外部からの圧力を検出し、その検出結果を前記制御部１３に送出する制御系センサ１４ａと、人間の健康状態を測定し、その測定結果を前記制御部に送出する健康管理系センサ１４ｂと、前記本体ユニット２，２０周囲の気象の状況を測定し、その測定結果を前記制御部に送出する気象系センサ１４ｃとのうち、少なくとも前記制御系センサ１４ａを含んでなることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の移動ロボットである。
【００２２】
また、請求項９は、前記本体ユニット２，２０に、外部と無線で情報通信を行う通信手段１７を搭載したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の移動ロボットである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１乃至図１３を用いて説明する。
図１は、本発明の移動ロボットの第１実施例を示す平面図であり、
図２は、本発明の移動ロボットの第１実施例を示す正面図であり、
図３は、本発明の移動ロボットの第１実施例を示す右側面図であり、
図４は、本発明の移動ロボットの第１実施例における動作モードを説明する平面図であり、
図５は、本発明の移動ロボットの第１実施例における自転と移動について説明する平面図であり、
図６は、本発明の移動ロボットの第１実施例における車輪の回転制御を説明する図であり、
図７は、本発明の移動ロボットの第２実施例を示す平面図であり、
図８は、本発明の移動ロボットの第２実施例を示す正面図であり、
図９は、本発明の移動ロボットの第２実施例を示す右側面図であり、
図１０は、本発明の移動ロボットの第２実施例における制御システムの構成図であり、
図１１は、本発明の移動ロボットの第２実施例における制御システムのブロック図であり、
図１２は、本発明の移動ロボットのその他の実施例を示す正面図であり、
図１３は、本発明の移動ロボットの別の実施例を示す部分斜視図である。
【００２４】
＜第１実施例＞
第１実施例について図１〜図３を用いて説明する。
第１実施例の移動ロボット（以下ロボットと称する）１は、４つのユニットから構成される。
一つのユニットは略球体状筐体の本体ユニット２であり、他の３つは車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃであり、この３つの車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃは同一の構成からなる。
【００２５】
車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃは、後述する回転軸に対応して本体ユニット２の外周面に開口した開口部５ａ，５ｂ，５ｃに、その外形が本体ユニット２から突出するように配設される。
そして、この車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃは、略球面状の接地部６ａ，６ｂ，６ｃとこれに連接した円筒状の胴体部７ａ，７ｂ，７ｃとで構成され、接地部６ａ，６ｂ，６ｃが床面８に接触することで、本体ユニット２を床面８から離間して支持している。
【００２６】
この接触は、接地部６ａ，６ｂ，６ｃと、床面８とがそれぞれ剛体であれば点接触であるが、例えば床面８が絨毯のような柔らかい材料の床面８では面接触となる。
胴体部７ａ，７ｂ，７ｃは、その中心軸が、それぞれ回転軸３ａ，３ｂ，３ｃになるように構成され、回転軸３ａ，３ｂ，３ｃの被移動面への投影線が互いに略等角度を成すように構成される。すなわち、図１においてθａｂ＝θｂｃ＝θｃａである。
また、回転軸３ａ，３ｂ，３ｃは、本体ユニット２の中心Ｏで交わるように構成される。
ここで、被移動面８とは、接地部６ａ，６ｂ，６ｃが接地する３点により決定される平面を意味している。従って、床面８が剛体の平面であればそれは被移動面である。
本実施例では、各回転軸３ａ，３ｂ，３ｃは、互いになす角β（図２，図３参照）を９０°に設定され、その場合の各回転軸３ａ，３ｂ，３ｃの被移動面８への投影線は互いに等しく１２０°を成す。従って、３つの回転軸の内２つが同一平面上にあるように構成されている。
【００２７】
そして、車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃは、その内部または本体ユニット２の内部に搭載された回転駆動モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（図１０参照）により、それぞれ独立して駆動され、回転軸３ａ，３ｂ，３ｃを軸として回転する。本実施例では、回転駆動モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃとしてＤＣモータを使用している。図１０は、回転駆動モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを本体ユニット２の内部に搭載した例を示している。
【００２８】
各車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃの回転方向と回転速度とを独立して様々に変えることで、接地部６ａ，６ｂ，６ｃと床面８との摩擦力により、ロボット１に種々の動きを与えることができる。
この回転駆動モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃの制御、すなわち、車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃの回転制御方法によって、ロボット１を大別して以下の５つの動作モードで動かすことができる（図４，図５参照）。
（１）静止状態での回転（自転）。
（２）直進移動（前進、後進及び側進）。
（３）曲線移動。
（４）蛇行移動。
（５）自転しながらの直線移動及び曲線移動
【００２９】
これらの動作モードについて順次説明する。
（１）静止状態での回転（自転）（図５（ａ）参照）
最も基本的な動作モードであり、車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ同一の回転方向に同一の回転数で回転駆動することで、ロボット１はその場に静止しつつ自転する。
例えば、当図に示すように、車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃを外側から見て時計回り方向に回転させると、ロボット１はその位置に静止したまま、上面からみて反時計回り方向に自転する。
また、車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃの回転方向を反時計回りにすれば、ロボット１はその位置に静止したまま、時計回り方向に自転する。
そして、車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃの単位時間あたりの回転数（以下、回転数と記す）を増減することでロボット１の自転速度を増減させることができる。
【００３０】
（２）直進移動（図５（ｂ）〜図５（ｅ）参照）
３つある車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃのうち、任意の一つの車輪ユニット４ｃ（以下、第１の車輪ユニット４ｃと称す）を回転させずに停止して維持させ、残りの２つの車輪ユニット４ａ，４ｂをそれぞれ逆方向に回転駆動することで、ロボット１を第１の車輪ユニット４ｃの回転軸３ｃの床面８への投影線に沿った方向に直進移動させることができる。
また、回転方向と回転数の設定によって、回転軸３ｃと直交する方向に直進移動させることもできる。
停止させた第１の車輪ユニット４ｃの反対方向に進む場合を前進、第１の車輪ユニット４ｃ側に進む場合を後進、前進または後進方向と直交する方向に進む場合を側進と呼び、それぞれについて以下に説明する。
【００３１】
（２Ａ）前進
図５（ｂ）に示すように、第１の車輪ユニット４ｃを停止して維持させ、車輪ユニット４ａを時計回り方向に、車輪ユニット４ｂを反時計回り方向にそれぞれ同一の回転数で駆動すると、ロボット１は車輪ユニット４ｃにおける回転軸３ｃの床面８への投影線に沿った方向の、第１の車輪ユニット４ｃの反対方向（図の矢印Ｃの方向）に直進移動する。
【００３２】
（２Ｂ）後進
前進に対して車輪ユニット４ａ，４ｂの回転方向を共に逆にした場合は後進し、これを図５（ｃ）に示す。
第１の車輪ユニット４ｃを停止して維持させ、車輪ユニット４ａを反時計回り方向に、車輪ユニット４ｂを時計回り方向にそれぞれ同一の回転数で駆動すると、ロボット１は、車輪ユニット４ｃにおける回転軸３ｃの床面８への投影線に沿った方向の、第１の車輪ユニット４ｃの方向（図の矢印Ｄの方向）に直進移動する。
【００３３】
（２Ｃ）側進
車輪ユニット４ａ，４ｂを同一の回転方向に同一の一定回転数で回転させ、第１の車輪ユニット４ｃを車輪ユニット４ａ，４ｂの回転方向と逆方向に、かつ、車輪ユニット４ａ，４ｂの２倍の回転数で回転させることで、ロボット１は上述の前進及び後進の方向に対して直交する方向に移動する（図４（２）参照）。
具体的に説明すると、車輪ユニット４ａ，４ｂの回転方向を時計回り方向に一定の回転数Ｎで回転させ、第１の車輪ユニット４ｃを反時計回り方向に回転数２Ｎで回転させると、ロボット１は前進方向に対して直交する左方向（図５（ｄ）の矢印Ｅの方向）に直線移動する。
一方、これとは逆に、車輪ユニット４ａ，４ｂの回転方向を反時計回り方向に一定の回転数Ｎで回転させ、第１の車輪ユニット４ｃを時計回り方向に回転数２Ｎで回転させると、ロボット１は前進方向に対して直交する右方向（図５（ｅ）の矢印Ｆの方向）に直線移動する。
【００３４】
そして、（２Ａ），（２Ｂ），（２Ｃ）いずれの場合も、回転数を増減させることで、ロボット１の移動速度を増減させることができる。
【００３５】
（３）曲線移動
ロボット１は、円弧状に移動させることができ、これを曲線移動と称する。
この曲線移動を与える駆動制御方法には２通りの方法があり、以下に説明する。
【００３６】
（３Ａ）第１の方法
第１の方法は、上述の（２）に示した直進移動状態において回転を停止させていた第１の車輪ユニット４ｃを回転駆動させる方法である。
これにより、ロボット１は円弧状に移動を行う。
この時、第１の車輪ユニット４ｃの回転速度を可変して移動する円弧の半径を可変することができる。
すなわち、第１の車輪ユニット４ｃの回転速度が速いほど移動する円弧の半径は小さくなる。
【００３７】
（３Ｂ）第２の方法
第２の方法は、前述の直進移動状態において第１の車輪ユニット４ｃを停止して維持させたまま、他の２つの車輪ユニット４ａ，４ｂを異なった一定の回転数で回転駆動させる方法である。
これにより、ロボット１は円弧状に移動を行う。
すなわち、回転数の少ない方の車輪ユニット側に中心を持つ円弧状に曲線移動を行う。
この場合、駆動させている２つの車輪ユニットのそれぞれの回転数の差を可変して円弧の半径を可変することが可能であり、その差が大きい程、移動する円弧の半径は小さくなる。
【００３８】
そして、（３Ａ），（３Ｂ）いずれの場合も、第１の車輪ユニット４ｃ以外の駆動車輪ユニット４ａ，４ｂの回転数を増減させることで、ロボット１の移動速度を増減させることができる。
特に（３Ａ）の場合は、移動する円弧の半径も可変することが可能であって、駆動車輪ユニット４ａ，４ｂの回転数を増やすと移動する円弧の半径も大きくなる。
【００３９】
（４）蛇行移動
（３）で説明した曲線移動において、曲がる方向を順次変えることで、左右に振れながら略直進をする蛇行移動をする。
すなわち（３）の第１の方法においては、第１の車輪ユニット４ｃの回転方向を正転，逆転と繰り返し切り替えることで、また、第２の方法においては第１の車輪ユニット４ｃ以外の車輪ユニット４ａ，４ｂの異なる回転数を、それぞれ交互に切り替えて与えることで蛇行移動をする。
【００４０】
（５）自転しながらの直線移動及び曲線移動
３つの車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃの回転方向を、「正方向回転→逆方向回転→正方向回転→…」のように周期的に反転させ、また、回転数を、正弦波に相当する時間変化で周期的に変化させると共にその周期に一定の時間差を持たせてそれぞれの車輪ユニットを駆動すると、ロボット１は自転しながら直線移動あるいは曲線移動をする。
【００４１】
この回転数と回転方向の時間変化を図６に示す。
図６は、横軸に時間、縦軸に車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃの回転数をとり、縦軸の上半分を正方向回転、下半分を逆方向回転として各車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃの回転駆動の時間変化を示したグラフである。
当図に示すように、それぞれの車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃを位相差Δｔだけずらして回転駆動する。
この回転駆動の波形の振幅，周期及び位相を変えることで、自転速度，直進及び回転の移動速度並びに曲線移動半径を自由に制御することができる。
また、当図では正弦波形で制御しているが、この波形は自由に設定することができ、それにより複雑な動きも容易に行わせることができる。
【００４２】
上述した第１実施例においては、車輪ユニット４ａ，４ｂ，４ｃのそれぞれの接地部６ａ，６ｂ，６ｃにおける回転軸３ａ，３ｂ，３ｃと直交する断面の直径が同一直径である場合の回転駆動制御方法を説明しているが、この直径がそれぞれ異なる車輪ユニットとしてもよい。その場合でも、回転駆動制御を直径の比率に応じた回転数の比率に設定することで上述した５つの動作モードでの移動が可能である。
具体的には、接地部６ａ，６ｂ，６ｃは、通常床面８に最大直径となる部位で接地するので、各最大直径の比がＭａ：Ｍｂ：Ｍｃの場合、それぞれの回転数の比を１／Ｍａ：１／Ｍｂ：１／Ｍｃとして回転制御すればよい。
【００４３】
以上の説明のように、３つの車輪ユニット４ａ、４ｂ、４ｃの回転数と回転方向とをそれぞれ独立して制御することで、通常の車輪走行や脚式歩行ロボットでは不可能な多様な移動を実現することができる。
従って、この第１実施例のロボット１は、家具等の様々な障害物がある家庭内においても、それを素早い動きで回避しつつ移動することができ、特に家庭用移動型ロボットとしてのパフォーマンス性に優れている。
また、動きの組み合わせによって、後述するようないわゆる感情表現を擬似的に行うことも可能であり、エンタテイメント性にも優れたものである。
また、車輪ユニット４ａ、４ｂ、４ｃを静止状態に維持することで、姿勢が維持されて傾斜面でも容易に転がることがないので安全に使用することができる。
【００４４】
＜第２実施例＞
次に第２実施例を説明する。
第２実施例は、車輪ユニットを伸縮できる脚部の先端に配置し、脚部を介して本体ユニットと連結したものであって、より多様な動きを可能にした好ましい形態である。
第２実施例のロボット１０の車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、伸縮可能な脚部９ａ，９ｂ，９ｃによって、その回転軸３ａ，３ｂ，３ｃ方向にそれぞれ独立して位置を可変できるように構成され、脚部９ａ，９ｂ，９ｃが最も縮んだ状態（以下、標準状態と称す）を図１，図２，図３に示す。
各図はそれぞれ平面図，正面図，右側面図である。
【００４５】
車輪ユニット４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、脚部９ａ，９ｂ，９ｃを伸ばすことで、この標準状態からそれぞれの回転軸３ａ，３ｂ，３ｃの外側方向の任意の位置に配置され、最も伸びた状態を図７，図８，図９に示す。各図はそれぞれ平面図，正面図，右側面図である。
この第２実施例の具体的構成を以下に詳述する。
【００４６】
この第２実施例の移動ロボット１０（以下、ロボット１０と称する）は、４つのユニットから構成される。（図７，図８，図９参照）
１つのユニットは、略球体状筐体の本体ユニット２０であり、他の３つは、それぞれ、伸縮可能な脚部９ａ，９ｂ，９ｃと、その先端に装着された車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃとからなる。そして、３つは同一構成のものである。
各車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、標準状態において、後述する回転軸３ａ，３ｂ，３ｃに対応して本体ユニット２０の外周面に開口した開口部５ａ，５ｂ，５ｃにその一部が収納されるように配設される。
【００４７】
車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、略球面状の接地部６ａ，６ｃ，６ｄと、これに連接した円筒状の胴体部７ａ，７ｂ，７ｃとで構成され、この胴体部７ａ，７ｂ，７ｃから本体ユニット２０に向かって、回転軸３ａ，３ｂ，３ｃを軸とした円筒状の脚部９ａ，９ｂ，９ｃが連接される。
そして、接地部６ａ，６ｃ，６ｄが床面８に接触することで、本体ユニット２０を床面８から離間して支持している。
この接触は、接地部６ａ，６ｂ，６ｃと床面８とがそれぞれ剛体であれば点接触であるが、例えば床面８が絨毯のような柔らかい材料の床面８では面接触となる。
【００４８】
胴体部７ａ，７ｂ，７ｃは、その中心軸が、それぞれ回転軸３ａ，３ｂ，３ｃとなるように構成され、これらの回転軸３ａ，３ｂ，３ｃは、本体ユニット２０の筐体の中心Ｏで交わり、全てが同一平面上にあるということがなく互いに等角度を成すようにして設定される。
本実施例では、各回転軸３ａ，３ｂ，３ｃは、互いに成す角β（図７，図８参照）を９０°に設定される。
【００４９】
そして車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、その内部または本体ユニット２０の内部に搭載された図示しない回転駆動モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（図１０参照）により、それぞれ独立して駆動され、回転軸３ａ，３ｂ，３ｃを軸として回転する。
本実施例では、回転駆動モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃとしてＤＣモータを使用している。
【００５０】
また、脚部９ａ，９ｂ，９ｃは、その内部または車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃ若しくは本体ユニット２０の内部に備えれられた伸縮駆動モータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（図１０参照）によって回転軸３ａ，３ｂ，３ｃ上にそれぞれ独立して伸縮自在に構成されており、これが伸びることにより車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃの胴体部７ａ，７ｂ，７ｃは本体ユニット２０から離れた状態になる。
また、脚部９ａ，９ｂ，９ｃの内部または車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃ若しくは本体ユニット２０の内部には、脚部９ａ，９ｂ，９ｃの伸び量を検出するエンコーダ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ（図１０参照）が備えられており、このエンコーダ１２ａ，１２ｂ，１２ｃで検出した脚部９ａ，９ｂ，９ｃの長さ情報を基に、脚部９ａ，９ｂ，９ｃを所定の長さに伸張することが可能となっている。
図１０は、回転駆動モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，伸縮駆動モータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及びエンコーダ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを本体ユニット２０の内部に搭載した場合について示している。
【００５１】
回転駆動モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、伸縮駆動モータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、伸び量検出エンコーダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとは、それぞれの車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃと対になってサブユニット化されており、このサブユニットをアクチュエータ５０と称する（図１１参照）。
【００５２】
回転駆動モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，伸縮駆動モータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び伸び量検出エンコーダ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、それらがすべて同じ部位に搭載されている必要はなく、脚部９ａ，９ｂ，９ｃ，車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃまたは本体ユニット２０のいずれかにそれぞれが搭載された構成でもよい。
【００５３】
脚部９ａ，９ｂ，９ｃが伸張した状態でも車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４ｃは回転駆動モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃにより回転可能であり、上述の５種類（（１）〜（５））の動作モードを実行することができる。
また、脚部９ａ，９ｂ，９ｃが伸張することで、床面８と接触する３点が、互いにより遠くに離間するためロボット１の姿勢は更に安定し、段差がある床面でも転倒することなく移動することが可能である。
さらに、床面に障害物，穴または窪み等があっても、脚部を伸張させることでこれらを容易にまたぐことができ、進路変更をすることなくロボット１の移動が可能である。
【００５４】
また、脚部９ａ，９ｂ，９ｃを高速で伸張することによりボールを押し転がしたり、２つの脚部の間にボールを納めたまま移動してこれを運ぶことも可能になるため、例えば、ロボットによるサッカー競技会に参加が可能になる等、ロボット１のエンタテイメント性がより向上する。
【００５５】
また、脚部９ａ，９ｂ，９ｃは、３つとも同様に伸びている必要はなく、１つが縮んだ状態で２つが伸びた状態、又は、２つが縮んで１つが伸びた状態で車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃを回転駆動して移動を行っても良い。
さらに、移動を行いながら脚部９ａ，９ｂ，９ｃを伸縮させてもよい。
この様な様々な組み合わせにより、より一層複雑な動きが可能である。
【００５６】
従って、この第２実施例のロボット１０においても、家具等の様々な障害物がある家庭内においても、それを素早い動きで回避しつつ移動することができ、特に家庭用移動型ロボットとしてのパフォーマンス性に優れている。
また、動きの組み合わせによって、後述するようないわゆる感情表現を擬似的に行うことも可能であり、エンタテイメント性にも優れたものである。
また、車輪ユニット４ａ、４ｂ、４ｃを静止状態に維持することで、姿勢が維持されて傾斜面でも容易に転がることがないので安全に使用することができる。
【００５７】
上述した第２実施例においては、車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃの接地部６ａ，６ｂ，６ｃにおける回転軸３ａ，３ｂ，３ｃと直交する断面の最大直径が同一直径である場合の回転駆動制御方法を説明しているが、第１実施例と同様に、この直径がそれぞれ異なる車輪ユニットとしてもよい。その場合でも、回転駆動制御を直径の比率に応じた回転数の比率に設定することで上述した５つの動作モードでの移動が可能である。
具体的には、接地部６ａ，６ｂ，６ｃは、通常床面８に最大直径となる部位で接地するので、各最大直径の比がＭａ：Ｍｂ：Ｍｃの場合、それぞれの回転数の比を１／Ｍａ：１／Ｍｂ：１／Ｍｃとして回転制御すればよい。
【００５８】
＜制御方法＞
次に、ロボット全体の制御方法について第２実施例に沿って詳述する。
第１実施例における制御方法は、この第２実施例の制御方法に対して伸縮駆動モータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃとエンコーダ１２ａ，ｂ，ｃとを除いたものであり、それ以外は共通である。
図１０は、ロボット１０の制御システム構成を模式的に示したものであり、図１１はその詳細を説明するブロック図である。
【００５９】
本体ユニット２０の内部には、前述のアクチュエータ５０の他に、ロボット１０を統括的に制御する制御部であるコントローラ１３、外部の情報を検出測定する外部センサ１４、外部に情報等を出力する出力装置１５、情報の記録再生を行うハードディスク（以下ＨＤＤと称す）等の記録再生装置１６、情報を外部と無線で通信するための通信手段（以下通信Ｉ／Ｆと称す）１７、ロボット１０の電源となるバッテリ１８及びバッテリの残量を検出するバッテリセンサ１９で構成される制御システムが搭載される。
【００６０】
この制御システムの各構成要素を、図１１を用いて以下に説明する。
（イ）　外部センサ１４
外部センサ１４は大別して３つの系統で構成される。
第１系統は、ロボット１０の行動を制御するために必要な、本体ユニット２０の外部の情報及び外部からの本体ユニット２０への圧力を検出してその検出結果を制御部１３に送出する制御系センサ１４ａであり、第２系統は、ロボット１０のユーザーである人間の健康状態を測定してその結果を制御部１３に送出する健康管理系センサ１４ｂであり、第３系統は、気温や湿度等の周囲の気象状況を測定し、その測定結果を制御部１３に送出する気象系センサ１４ｃである。この気象の測定結果を基に、コントローラ１３において天気の予測を行う。
【００６１】
まず、第１系統の制御系センサ１４ａは、ロボット１０の実質的な目として機能するＣＣＤカメラ２１Ａ、同じく耳として機能するマイク２１Ｂ、障害物との距離を検出する測距センサ２２、人間に撫でられたり叩かれたりしたのを検出するタッチセンサ２３とから構成されている。
ＣＣＤカメラ２１Ａは、周囲の状況を撮像し、得られた画像情報をコントローラ１３に送出する。
マイク２１Ｂはユーザーの声などを集音し、得られた音声情報をコントローラ１３に送出する。
【００６２】
測距センサ２２は、ロボット１０と外部の障害物等との距離を測定し、得られた距離情報をコントローラ１３に送出する。
タッチセンサ２３はユーザーからの撫でる、あるいは叩く等の物理的な働きかけによって受けた圧力を測定し、測定結果を圧力情報としてコントローラ１３に送出する。
【００６３】
第２系統の健康管理系センサ１４ｂは、ユーザーがロボット１０の所定部位に触れることによってユーザーの健康状態をチェックするもので、血圧計２４、心拍計２５、体温計２６からなる。
血圧計２４は、ユーザーの指等から血圧を測定し、その測定結果を血圧情報としてコントローラ１３に送出する。
心拍計２５は、ユーザーの心拍数を測定し、その測定結果を心拍数情報としてコントローラ１３に送出する。
体温計２６は、ユーザーの体温を測定し、その測定結果を体温情報としてコントローラ１３に送出する。
【００６４】
第３系統の気象系センサ１４ｃは、ロボット１０周囲の気温，湿度及び気圧の測定を行う。
気圧計２７は、大気圧を測定し、その測定結果を大気圧情報としてコントローラ１３に送出する。
湿度計２８は、ロボット１０周囲のの湿度を測定し、その測定結果を湿度情報としてコントローラ１３に送出する。
温度計２９は、ロボット１０周囲の気温を測定し、その測定結果を気温情報としてコントローラ１３に送出する。
【００６５】
以上説明したように、外部情報の検出は特殊な検出ではないので、外部センサ１４は安価な汎用品を使用することができる。そして、ロボット１０の外部の情報，気象の状況及びユーザーの健康状態に関する情報とを測定検出し、それらの検出情報を外部センサ信号Ｓ１によりコントローラ１３に送出するものである。
【００６６】
（ロ）　バッテリセンサ１９
バッテリセンサ１９は、バッテリ１８の残量を検出し、検出結果情報をバッテリ検出結果信号Ｓ２によりコントローラ１３に送出する。
【００６７】
（ハ）　コントローラ１３
コントローラ１３は、外部センサ信号Ｓ１とバッテリ検出信号Ｓ２に基づいて、ロボット１０の周囲の状況や、内部のバッテリ残量や、ユーザからの指令、ユーザからの働きかけの有無等を判断する。
そして、この判断結果と、予めコントローラ１３内部のメモリ部１３ａに格納された制御プログラムとに基づき、次にとるべき行動を決定し、その決定に基づいて回転駆動モータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを駆動させて前述の動作モードやそれらを組み合わせた複雑な動作をロボット１にさせたり、脚部伸縮駆動モータ１１ａ，１１ｂ，１１ｃを適宜駆動させて車輪ユニット４０ａ，４０ｂ，４０ｃを回転軸３ａ，３ｂ，３ｃ方向に伸縮させる等の動作を行わせるものである。
【００６８】
また、コントローラ１３は、必要に応じて、出力装置に対して所定の情報を出力するように指示する。
これにより、例えば、視覚に訴える出力手段の一つである発光装置のＬＥＤ３０を点灯あるいは点滅させることにより、あるいは、別の出力手段である表示装置のモニタ３１やプロジェクタ３２に所定の表示をさせることにより擬似的な感情表現を行うことができる。
また、聴覚に訴える出力手段の音声発生装置であるスピーカ３３によって各種情報を出力することもできる。
【００６９】
ここでいう各種情報とは、映像情報と音声情報を含むものであり、さらに、外部センサ１４で検出した映像情報や、血圧値，心拍数，湿度，気温等や、後述する通信Ｉ／Ｆによって得られた外部から送信されてきた情報や、ロボット１０内部の記録再生装置１６に記録した情報も含んでいるものである。
【００７０】
このようにして、ロボット１０は、内部に搭載したコントローラ１３により、その外部情報やユーザからの指令や働きかけの有無に基づいて自律的に行動することができるようになされている。
【００７１】
次に、視覚や聴覚に訴える出力方法について具体的に説明する。
気象系センサ１４ｃが測定した気温や湿度等の情報をモニタ３１に表示したり、その気温や湿度環境における快適さ度合いによって感情表現を行うことができる。
例えば、不快な環境状態の場合はＬＥＤ３０を赤く点滅させ、快適な環境状態の場合はそれを緑色に点灯させる。
また、気圧の変化を継続的に測定すること等で天気の予測を行い、その予測結果をＬＥＤ３０の色で表現したり、モニタ３１に表示したり、スピーカ３３により音声でユーザーに知らせることもできる。
【００７２】
一方、ユーザーがロボット１０を撫でた場合、ＬＥＤ３０を緑色に点灯させると共にその位置で自転をして喜びの表現をしたり、叩いた場合は、ＬＥＤ３０を赤く点滅させると共に、自転の方向を、正転と反転を短い間隔で繰り返すことで体をゆするような動きとして怒りの表現をすることができる。
もちろん、表示装置に表示したり、スピーカで発音することにより視覚や聴覚に訴えることもできる。
【００７３】
この様な出力や表現の親しみやすさを具現化した一例を図９に示している。
この例は、カメラ２１Ａ，マイク２１Ｂ，モニター３１及びＬＥＤ３０を擬似的な目，耳，頬及び口として本体ユニット外面に設けた例である。
口については、ＬＥＤを両端が上がった弓状と下がった弓状とに並べて配置しておき、喜びの表現の場合に両端上がりの弓状に点灯させ、悲しみや怒りの表現の場合に両端下がりの弓状に点灯させるものである。
また、頬については、モニター画面を赤くして感情の高ぶりを、また、青くして不安な感情を表現することもできる。
【００７４】
このように、ロボット１０が自律的に行動しつつ感情表現も行えるので、ユーザーとのコミュニケーションを密にとることができ、パートナーロボットとして人間に楽しみや喜びを与えることができる。
【００７５】
（ニ）　通信Ｉ／Ｆ１７
通信Ｉ／Ｆ１７を介して、外部センサ信号Ｓ１の情報や記録再生装置１６内の情報をロボット１０から外部に送信することができる。
また、ロボット１０を、自律行動ではなく、通信Ｉ／Ｆ１７を介することよってユーザーの指示による遠隔操作で動作させることも可能である。
【００７６】
具体的なロボット１０の遠隔操作の方法としては、ロボット１０の外部に設けた図示しないリモートコントローラユニットやパーソナルコンピュータを使用し、ロボット１０を制御する信号を無線信号としてロボット１０に送信することで、通信Ｉ／Ｆ１７を介してコントローラ１３を制御する方法である。これにより、ロボット１０をユーザーの思うまま自由に動作させることができる。
この方法によれば、ロボット１０の外部に設けたパーソナルコンピュータや携帯電話などの情報機器内部に格納された情報を、無線でロボット１０に送信し、その情報をロボット１０の出力装置１５で出力することも遠隔操作で可能である。
【００７７】
また、ロボット１０で検出した映像情報や音声情報を通信Ｉ／Ｆ１７を介して遠隔地に送信すれば、監視カメラとしてロボット１０を使用することができる。
さらに、通信を双方向とすることで、ロボット１０の撮影した画像を見ながらロボット１０を遠隔操作することができる。
【００７８】
加えて、健康管理系センサ１４ｂによって測定したユーザーの血圧，心拍数，体温等の情報を、定期的に通信Ｉ／Ｆ１７を介して病院や健康管理センタ等に送信することで、そのユーザーの健康状態を遠隔的に管理することも可能である。
身体に異常のある場合は、このロボット１０を通して健康管理センタの医師がユーザーに問診することができ、ユーザーが独居老人の場合には特に有効である。
【００７９】
また、あらかじめ正常とする各測定値情報をメモリ部１３ａに記憶させておき、新たに測定した情報と比較して異常の有無をロボット１０に判断させ、病院に連絡する等の行動をとるようにプログラムを設定しておくこともできる。
【００８０】
（ホ）　記録再生装置１６
記録再生装置１６として、ＨＤＤを用いることができるが他の装置でもよい。
この記録再生装置１６は、通信Ｉ／Ｆ１７介して受信した情報を記録／再生するためのもので、コントローラ１３内のメモリ部１３ａの容量を補うためのものであり、ロボット１０の外部センサ１４によって検出した情報も記録／再生することを可能とするものである。
【００８１】
制御するプログラムは簡単に構成できるので、メモリ部１３ａの容量も膨大にならず、また、この記録再生装置の容量も特別膨大である必要はない。また、使用するセンサも汎用品が使用可能であり、安価に製造することができる。
以上が第２実施例におけるロボット１０の制御システム構成である。
【００８２】
さて、本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において例えば下記のように変更が可能である。
【００８３】
３つの回転軸３ａ，３ｂ、３ｃは、本体ユニット２，２０の略球体状筐体の中心Ｏで交わるものに限らず、中心Ｏを通る垂直軸（図２のＶ軸）上における一点で交わり、互いに略等角度を成す３つの軸としてもよい。
【００８４】
さらに車輪ユニットの数を３つとしたが、回転軸を４軸以上として４つ以上設けてもよい。
また、回転軸数によらず、回転軸が交わらない構成にすることができる。この場合においても、被移動面への投影線が互いになす角度が略等角度に設定されていればよい。
ただし、軸数を増やすことによりコストアップとなりスペース制約も多くなり、回転軸が交わらない構成とすると制御が複雑化する。従って、３つの回転軸とし、回転軸が交わる構成とするのが最も好ましい。
【００８５】
また、３つの回転軸すべてが同一平面上にはないように、または、多くとも２つの回転軸が同一平面上にあるように構成するのがよい。
これにより、車輪ユニットの外径を大きくすることなく本体ユニットを被移動面から離して配置できるので、進路変更することなく床面上の障害物をまたぐようにして移動が可能である。
【００８６】
接地部は、球面状でなくてもよいが、略球面状とするのが最も好ましい。
例えば、接地部を円筒の稜線部とした場合には、ロボットの自重によって被移動面とは線接触となり応力が集中してしまうのに対して、この接地部を球面状にすることで、円状の面接触となって応力が分散緩和される。
【００８７】
別の実施例として、接地部６ａ，６ｂ，６ｃの床面８と接地する略円形部に、その円周の接線方向に回転軸を持つ小さなローラー３４を並べて配置してもよい。
図１３にその構成の部分斜視図を示す。
これによれば、例えば、動作モード（２）の直進移動において、停止させた車輪ユニット４ｃは、ローラ３４が回転することで床を滑り易くなり、回転駆動する車輪ユニット４ａ，４ｂにおいては、ローラー３４の軸方向に力がかかるためローラ３４は回転せず床面８に対して推進力を発揮できてロボット１，１０の移動が極めて容易になる。
【００８８】
また、ロボット１，１０の本体ユニット２，２０は略球体状でなくてもよい。
本体ユニットの形状にはよらず、少なくとも３つの車輪ユニットの回転軸の全てが同一平面上にあるということがなく、それぞれの被移動面８への投影線が互いに略等角度を成すように構成すればよく、本体ユニット２，２０の外形形状は自由に設定できる。
例えば、薬剤カプセルのような略円筒形でも、だるま型（図１２参照）としでもよく、また、多面体で構成してもよい。
【００８９】
また、外形は対称形状でも非対称形状でもよいが、移動の制御を容易にし、安定した接地状態を維持し、床面への駆動力を均一に伝達するために、各回転軸が交わる点を通る床面に垂直な線上にロボット１，１０の重心を設定することが好ましい。
【００９０】
説明した３系統の系センサはすべての系統を搭載する必要はない。
制御系センサ１４ａは動作制御の為に必ず必要であるが、他の系センサについては、いずれかを搭載して健康管理あるいは天気予報に特化した移動ロボットとしてもよい。
また、各系センサを構成するセンサは、移動ロボットの用途に応じて必要で最適なものを適宜選択して搭載することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願発明によれば以下の効果を得る。
本体ユニットまたは車輪ユニットの内部に搭載した回転駆動装置により、車輪ユニットをそれぞれ独立して回転駆動可能にし、その回転軸の被移動面への投影線が互いに略等角度を成すように構成したので、ロボットの駆動構造が簡単であり部品点数が少なく、各車輪ユニットが共用可能になる。従って低価格での提供及び小型軽量化が可能で家庭用途に最適である。
また、通常の動作では転倒することがなく、偶発的に障害物に当たったり、何らかの外乱が加わった時でもロボットが転倒する可能性が極めて少ない。従って、人に怪我を負わせたり、周辺の器物を破損してしまう危険性がほとんどない。
本体を球形としても、傾斜した床の上での姿勢の維持や移動が容易に可能であり、車輪ユニットを停止して維持させることで傾斜方向に転がることを防ぐことができる。従って、意図せずに転がって壁に激突して破損したり、駆動機構が強制的に駆動されて破損することがない。
前後方向への直進移動，蛇行移動及びその場に静止しての自転が自由に行えるので、より複雑な動きが可能でパフォーマンス性に優れる。
【００９２】
また、本体ユニットが、すべての回転軸が同一平面に含まれない位置に車輪ユニットを備えたので、車輪ユニットの外形を大きくすることなく本体を被移動面から離間して配置することが可能となり、床面上の障害物をまたいで進路変更をすることなく移動可能である。
【００９３】
また、すべての回転軸を一点で交わるように構成したので、接地部と床面との接触が各車輪ユニットで同じ状態になり、より安定した接触状態を維持することができる。
【００９４】
また、本体ユニットと車輪ユニットとを転軸方向に伸縮自在な脚部で連結するとともに、伸縮駆動装置を本体ユニット、車輪ユニットまたは脚部のいずれかに搭載して脚部を伸縮駆動可能にしたので、段差がある被移動面も転倒することなく移動可能である。また、移動しながら脚を伸縮させるというような複雑な動きが可能で、より高いエンタテイメント性を発揮することができる。
【００９５】
また、接地部を略球面状に形成したので、床面と接触する部位が車輪ユニットの接地部における特定の部位となり、長時間使用しても本体の外面が汚れたり傷がついたりすることがなく、品位を長期間維持することができる。
【００９６】
また、本体ユニットに、外部の情報を検出する外部センサと、外部に情報を出力する出力装置と、外部センサが検出した情報に対応して所定の処理を実行させるプログラムを格納したメモリ部と、外部センサが検出した情報とプログラムとに基づいて、出力装置に出力させる内容と車輪ユニットの回転駆動内容とを含む動作内容を決定し、動作内容をそれぞれ出力装置及び回転駆動装置に対して実行するように指示する制御部とを搭載したので、自律制御における制御系アルゴリズムが簡単であり、特殊なコンピュータを搭載する必要がなく、制御プログラムの容量も抑制されるので、少ないメモリ容量でもよく安価に提供できる。
【００９７】
また、動作内容には脚部の伸縮駆動内容を含み、制御部は、伸縮駆動内容を伸縮駆動装置に対しても実行するように指示する制御部であるので、制御系アルゴリズムは簡単であり、特殊なコンピュータを搭載する必要がなく、制御プログラムの容量も抑制され、少ないメモリ容量もよく、より安価でありながら脚部を伸縮させる動作を伴った高いエンタテイメント性を発揮することができる。
【００９８】
また、外部センサは、本体ユニットの外部の情報及び本体ユニットへの外部からの圧力を検出し、その検出結果を制御部に送出する制御系センサと、人間の健康状態を測定し、その測定結果を制御部に送出する健康管理系センサと、本体ユニット周囲の気象の状況を測定し、その測定結果を制御部に送出する気象系センサとのうち、少なくとも前記制御系センサを含んでなるように構成したので、周囲の状況に応じた擬似的な感情表現を行うことが可能であり、ユーザーとのコミュニケーションを円滑に行うことができる。
【００９９】
また、本体ユニットに、外部と無線で情報通信を行う通信手段を搭載したので、遠隔地にいる人間と本発明の移動ロボットとの間で情報の双方向通信を行うことが可能であり、人間同士のコミュニケーションを円滑にはかることが可能になる。
以上のように、人間に、楽しみ，喜び及び夢を与えるエンタテイメントロボットとして最適な移動ロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動ロボットの第１実施例を示す平面図である。
【図２】本発明の移動ロボットの第１実施例を示す正面図である。
【図３】本発明の移動ロボットの第１実施例を示す右側面図である。
【図４】本発明の移動ロボットの第１実施例における動作モードを説明する平面図である。
【図５】本発明の移動ロボットの第１実施例における自転と移動について説明する平面図である。
【図６】本発明の移動ロボットの第１実施例における車輪の回転制御を説明する図である。
【図７】本発明の移動ロボットの第２実施例を示す平面図である。
【図８】本発明の移動ロボットの第２実施例を示す正面図である。
【図９】本発明の移動ロボットの第２実施例を示す右側面図である。
【図１０】本発明の移動ロボットの第２実施例の制御システムの構成図である。
【図１１】本発明の移動ロボットの第２実施例の制御システムのブロック図である。
【図１２】本発明の移動ロボットのその他の実施例を示す正面図である。
【図１３】本発明の移動ロボットの別の実施例を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
１，１０　移動ロボット（ロボット）
２，２０　本体ユニット
３ａ，３ｂ，３ｃ　回転軸
４ａ，４ｂ，４ｃ，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ　車輪ユニット
５ａ，５ｂ，５ｃ　開口部
６ａ，６ｂ，６ｃ　接地部
７ａ，７ｂ，７ｃ　胴体部
８　床面（被移動面）
９ａ，９ｂ，９ｃ　脚部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ　回転駆動モータ（回転駆動装置）
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　伸縮駆動モータ（伸縮駆動装置）
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ　エンコーダ
１３　コントローラ（制御部）
１３ａ　メモリ部
１４　外部センサ
１５　出力装置
１６　記録再生装置
１７　通信Ｉ／Ｆ（通信手段）
１８　バッテリ
１９　バッテリセンサ
３４　ローラー
５０　アクチュエータ
Δｔ　位相差
Ｓ１　外部センサ信号
Ｓ２　バッテリ検出信号
θａｂ，θｂｃ，θｃａ，β　角度
【図１】
2004042246.tif 000003
【図２】
2004042246.tif 000004
【図３】
2004042246.tif 000005
【図４】
2004042246.tif 000006
【図５】
2004042246.tif 000007
【図６】
2004042246.tif 000008
【図７】
2004042246.tif 000009
【図８】
2004042246.tif 000010
【図９】
2004042246.tif 000011
【図１０】
2004042246.tif 000012
【図１１】
2004042246.tif 000013
【図１２】
2004042246.tif 000014
【図１３】
2004042246.tif 000015