(57)【要約】      （修正有）【課題】種々のセンサで検出することが困難であった周囲の情報、物体の情報の認識を確実に行う球形ロボットの制御方法を提供する。【解決手段】分離可能な２つの半球１１ａ、１１ｂからなる球殻内部に配置された本体部２０に、外部の物体に設けられたＲＦＩＤタグ（無線タグ）の情報（ＩＤデータ等）を読み取る読取手段としてのＲＦＩＤリード部２８及びＲＦＩＤライト部２９を設け、外部の物体には、この物体情報（環境情報）が書き込まれたＲＦＩＤタグを設ける。球形ロボット１には、このＲＦＩＤタグに記述されたのＩＤ番号に対応して発現させる動作（行動パターン）をテーブルとして予め用意し、ここで認識されたＩＤ番号に応じた動作を実行するように制御する。【選択図】  図１
2004148439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有している球殻と、上記球殻内に配置される本体部とを有する球形ロボットにおいて、
外部に対して情報を出力する情報出力手段と、
外部の物体に設けられた無線タグから該無線タグに記憶されているデータを読み取る無線タグ読取手段と、
上記無線タグ読取手段により読み取られたデータに基づいて上記情報出力手段を制御する制御手段と
を有することを特徴とする球形ロボット。
【請求項２】
上記無線タグ読取手段により読み取られたデータと上記物体に関する情報とを関連付けたテーブルが記憶された記憶手段を有し、
上記制御手段は、上記無線タグ読取手段により読み取られたデータに関連付けられて上記記憶手段から読み出した上記物体情報に基づいて、上記情報出力手段を制御することを特徴とする請求項１記載の球形ロボット。
【請求項３】
上記情報出力手段は、外部に対して可視光を発光する可視光線発光部を有し、
上記制御手段は、上記無線タグ読取手段により読み取られたデータに関連づけられて上記記憶手段から読み出した上記物体情報に基づいて、上記可視光線発光部を制御することを特徴とする請求項２記載の球形ロボット。
【請求項４】
上記情報出力手段は、外部に対して赤外線を発光する赤外線発光部を有し、
上記制御手段は、上記無線タグ読取手段により読み取られたデータに関連づけられて上記記憶手段から読み出した上記物体情報に基づいて、上記赤外線発光部を制御することを特徴とする請求項２記載の球形ロボット。
【請求項５】
上記情報出力部は、上記球殻外部に音声を出力するための音声出力部を有し、
上記制御手段は、上記無線タグ読取手段により読み取られたデータに関連づけられて上記記憶手段から読み出した上記物体情報に基づいて、上記音声出力部を制御することを特徴とする請求項２記載の球形ロボット。
【請求項６】
上記情報出力部は、上記球殻内部で所定の動作をする回転駆動手段を有し、
上記制御手段は、上記無線タグ読取手段により読み取られたデータに関連づけられて上記記憶手段から読み出した上記物体情報に基づいて、上記回転駆動手段を制御することを特徴とする請求項２記載の球形ロボット。
【請求項７】
上記球殻外部から出力される、又は上記情報出力部から出力される赤外線の反射光を検出する光検出部を有することを特徴とする請求項４記載の球形ロボット。
【請求項８】
上記記憶手段は、上記本体部に対して着脱可能であり、外部と通信することにより書き換え可能であることを特徴とする請求項２記載の球形ロボット。
【請求項９】
外部から情報を取得する外部情報取得手段と、
上記情報出力手段で出力する情報を上記外部情報取得手段にて取得される情報に関連づけて予め記憶している出力情報記憶手段とを備え、
上記制御手段は、上記外部情報取得手段により取得された情報に関連づけられて上記出力情報記憶手段から読み出した情報を出力するように上記情報出力手段を制御することを特徴とする請求項１記載の球形ロボット。
【請求項１０】
上記制御手段は、上記外部情報取得手段により情報が取得された場合、一定期間、上記無線タグ読取手段の動作を実行することを特徴とする請求項９記載の球形ロボット。
【請求項１１】
上記外部情報取得手段は、接触を検出する接触検出手段を有することを特徴とする請求項９記載の球形ロボット。
【請求項１２】
上記外部情報取得手段は、物体の有無や状態を光学的に検出する光学的検出手段を有することを特徴とする請求項９記載の球形ロボット。
【請求項１３】
自律的に行動を出現させるとともに、外部からの入力情報に応じて上記行動が制御される球形ロボットの制御方法であって、
外部に対して情報を出力する情報出力工程と、
外部の物体に設けられた無線タグから該無線タグに記憶されているデータを読み取る無線タグ読取工程と、
上記無線タグ読取工程により読み取られたデータに基づいて上記情報出力工程で出力される情報を制御する制御工程と
を有することを特徴とする球形ロボットの制御方法。
【請求項１４】
外部から情報を取得する外部情報取得工程を有し、
上記制御工程では、上記外部情報取得工程で取得された情報に対応して上記情報出力工程にて出力される情報を予め記憶した出力情報記憶手段から出力すべき情報が読み出されることを特徴とする請求項１３記載の球形ロボットの制御方法。
【請求項１５】
上記制御工程では、上記外部情報取得工程で情報が取得された場合、一定期間、上記無線タグ読取工程の動作を実行することを特徴とする請求項１４記載の球形ロボットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、球形ロボット及びその制御方法に関するものであり、特に、自律的に行動を出現させ、外部からの入力情報に応じて行動を制御することによって、人間との間で双方向通信が可能な球形ロボット及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人間や動物等の動作に類似した運動を、例えば電気的又は磁気的作用を用いて行う機械装置のことを一般に「ロボット」という。わが国においてロボットが普及し始めたのは１９６０年代末からであるが、その多くは、工場における生産作業の自動化・無人化などを目的としたマニピュレータや搬送ロボットなどの産業用ロボット（ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  ｒｏｂｏｔ）であった。
【０００３】
アーム式ロボットのように、ある特定の場所に設置して用いる据置きタイプのロボットは、部品の組立・選別作業といった固定的・局所的な作業空間でのみ活動する。これに対し、移動式ロボットは、非限定的な作業空間の所定経路上又は無経路上を自在に移動して、所定又は任意の人的作業を代行したり、ヒトやイヌ或いはその他の生命体に置き換わるような種々の幅広いサービスを提供することができる。
【０００４】
移動手段としては、クローラ式やタイヤ式等があるが、なかでも脚式の移動ロボットは、不安定で姿勢制御や歩行制御が難しくなるが、階段や梯子の昇降、障害物の乗り越え、整地・不整地の区別を間わない柔軟な歩行・走行動作を実現できるという点で優れている。
【０００５】
最近では、イヌやネコのように４足歩行の動物の身体メカニズムやその動作を模した、いわゆるペット型ロボット、或いはヒトのような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」のロボット（ｈｕｍａｎｏｉｄ  ｒｏｂｏｔ）など、脚式移動ロボットに関する研究開発が進展し、実用化への期待もますます高まってきている。
【０００６】
このようなロボット装置は、所定の自由度をもつアクチュエータと所定の物理量を検出するセンサ等を所定の位置に配置された機構部とを有し、マイクロコンピュータを用いた制御部によって、外部からの情報に対して所定の動作を行うように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。このように、ロボット装置が実際の動物の示す行動により近づくことができれば、ロボット装置の生物感が一層増し、ユーザは、ロボット装置に一層の親近感や満足感を感じる。またこれにより、ロボット装置のエンターテインメント性、アミューズメント性が向上する。
【０００７】
一方で、例えば、安全性の高い移動機構として、ロボット装置自体を球形にすることが考えられる。これにより、人間と最も触れ合う機会が高い家庭内であっても外部に対して高い安全性を有するだけでなく、優れた移動性能を発揮する（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１５４６７９
【特許文献２】
特開２０００−２１８５７８
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のロボット装置において、外部から与えられる情報を検出する方法としては、例えば、（１）マイク等から得られる音声データを検出し、この音声データの音声認識結果を使用する方法、（２）ＣＣＤカメラ等から得られる画像データを検出し、この画像データの画像認識結果を使用する方法、（３）タッチセンサ等による物理的な働きかけにより受けた圧力を検出し、その選出結果を使用する方法、（４）温度センサ、湿度センサや匂いセンサ等により周辺の環境状況を検出し、この検出結果を使用する方法等が知られている。
【００１０】
しかしながら、音声、画像、圧力、環境状況といった外部情報を検出する手法では、例えば、周囲に騒音がある場合、マイク等から得られる音声データにノイズが重畳されて正しい音声認識結果が得られないことがある。また、表面の状態や形状が似ているが異なる物体が複数存在する場合、これらの物体を識別することが困難である。更に、物体を認識する際には、画像データを検出して、この画像データを解析して認識する手法が最も有力であるが、画像データを検出するためには「明るさ」が重要であり、外部が暗い場合には、得られる画像データの情報量が低下し正確な認識結果が得られない。また、外部環境の明るさや周囲の配色等は、一定ではないため、画像解析に十分な明るさが合ったとしても常に正確な認識結果が得られるとは限らない。
【００１１】
特に、イヌやネコのような動物の身体メカニズムやその動作を模したロボット装置であれば、手足部にタッチセンサ、顔部にＣＣＤカメラ、耳部にマイクロフォンというようにセンサの配置を決定することができるが、球形ロボットは、その本体形状の特性から、タッチセンサ、ＣＣＤカメラといった外部情報を取得するためのセンサ類を都合良く設けることが難しい。
【００１２】
そこで、本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、マイク、カメラや種々のセンサで検出することが困難であった周囲の情報、物体の情報の確認、外部環境が暗い際の物体の認識等を可能とする球形ロボット及びそのための制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【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、本発明に係る球形ロボットは、中空部を有している球殻と、上記球殻内に配置される本体部とを有する球形ロボットにおいて、外部に対して情報を出力する情報出力手段と、外部の物体に設けられた無線タグから該無線タグに記憶されているデータを読み取る無線タグ読取手段と、無線タグ読取手段により読み取られたデータに基づいて情報出力手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
ここで、この球形ロボットには、無線タグ読取手段により読み取られたデータと物体に関する情報とを関連付けたテーブルが記憶された記憶手段を設けてもよく、制御手段は、無線タグ読取手段により読み取られたデータに関連付けられて記憶手段から読み出した物体情報に基づいて情報出力手段を制御する。
【００１５】
また、情報出力手段としては、外部に対して可視光を発光する可視光線発光部、外部に対して赤外線を発光する赤外線発光部、球殻外部に音声を出力するための音声出力部、球殻内部で所定の動作をする回転駆動手段が挙げられ、制御手段は、無線タグ読取手段により読み取られたデータに関連づけられて記憶手段から読み出した物体情報に基づいて、これら情報出力手段を制御する。
【００１６】
また、球形ロボットは、外部から情報を取得する外部情報取得手段と、情報出力手段で出力する情報を外部情報取得手段にて取得される情報に関連づけて予め記憶している出力情報記憶手段とを備え、制御手段が外部情報取得手段により取得された情報に関連づけられて出力情報記憶手段から読み出した情報を出力するように情報出力手段を制御してもよい。このとき、制御手段は、外部情報取得手段により情報が取得されると、一定期間、無線タグ読取手段の動作を実行するようにもできる。
【００１７】
また、上述した目的を達成するために、本発明に係る球形ロボットの制御方法は、自律的に行動を出現させるとともに、外部からの入力情報に応じて行動が制御される球形ロボットの制御方法であって、外部に対して情報を出力する情報出力工程と、外部の物体に設けられた無線タグから該無線タグに記憶されているデータを読み取る無線タグ読取工程と、無線タグ読取工程により読み取られたデータに基づいて情報出力工程で出力される情報を制御する制御工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
この制御方法は、外部から情報を取得する外部情報取得工程を有し、制御工程では、外部情報取得工程で取得された情報に対応して情報出力手段から出力される情報を予め記憶した出力情報記憶手段から出力すべき情報が読み出される。
【００１９】
また、制御工程では、外部情報取得工程で情報が取得された場合、一定期間、無線タグ読取工程の動作を実行するようにしてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる具体例は本発明を好適に実現した一例であるから、以下に説明する具体例で技術的に種々の限定が付されていても本発明を限定する旨の記載がない限り、本発明は、この具体例によって限定されない。
【００２１】
図１は、本発明の球形ロボットの具体例を示す正面図及び背面図を示し、図２は、上面図及び側面図を示す。図１及び図２に示す球形ロボット１は、球殻１１、本体部２０等を有し、本体部２０は、球殻１１によって覆われている。
【００２２】
球殻１１は、例えば、分離可能な２つの半球１１ａ、１１ｂからなっており、球殻内部に配置された本体部２０が取り出せる構造になっている。球殻１１は、例えば、ポリオレフィン系の分子構造をもつ樹脂であり、紫外線域から赤外線域の光を透過するような材質である。これにより、後述する赤外線発光部２２及び可視光線発光部２５から出射された光線を球殻外部に透過できる。
【００２３】
本体部２０は、回転駆動部２１、赤外線発光部２２、スピーカ２３、マイク２４、可視光線発光部２５、受光部２６、記憶部２７等を有している。回転駆動部２１は、車輪２１ａ，２１ａ、モータ２１ｂ，２１ｂ等からなっている。車輪２１ａ，２１ａは、本体部２０の下部に設けられ、球殻１１の内周面と接触している。車輪２１ａ，２１ａは、それぞれモータ２１ｂ，２１ｂと接続されており、各モータの作動により独立に回転できる。これにより球殻１１を動作させている。
【００２４】
また、本体部２０には、外部の物体に設けられたＲＦＩＤタグ（無線タグ）の情報（ＩＤデータ等）を読み取る読取手段としてのＲＦＩＤリード部２８が所定位置に設けられている。
【００２５】
ここで、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）とは、非接触型の自動認識技術のことであり、例えばＩＣと小型アンテナが組み込まれたタグ等の媒体から電波等を介して情報を読み取る。媒体となるタグ（付け札）は、ＲＦＩＤタグ、無線タグ、ＩＣタグ等と称され、カード状やラベル状、マイクロチップ状等、種々の形状がある。ＲＦＩＤ識別技術は、バーコードに代わる技術として、ＲＦＩＤタグをあらゆる製品に埋め込んで製品の情報を管理することが期待されているのみならず、ゲートやドアの開閉、通過管理や、小包や荷物の配送管理等の種々の利用形態が提案されている。ＲＦＩＤリード部２８は、このようなＲＦＩＤタグ（無線タグ）に記憶されているデータ（ＩＤデータ等）を読み取るためのものである。なお、ＲＦＩＤシステムの情報伝送方式には、電磁誘導方式、電磁結合方式、マイクロ波方式、静電結合方式、光方式等が挙げられるが、上記ＲＦＩＤリード部２８としては、何れの方式に対応する情報読取手段を用いてもよく、複数の方式に対応できるようにしてもよい。
【００２６】
また、本体部２０は、更に、ＲＦＩＤタグに対して情報を記録するためのＲＦＩＤライト部２９を備えている。
【００２７】
続いて、各部を具体的に説明する。回転駆動部２１は、車輪２１ａ，２１ａを有しており、車輪２１ａ，２１ａが同一方向に同一速度で回転すると、球殻１１が車輪２１ａ，２１ａの回転方向とは反対方向に回転して球形ロボット１自身が前進し、車輪２１ａ，２１ａが互いに反対方向に回転すると球形ロボット１はその場で旋回する。また、車輪２１ａ，２１ａがそれぞれ同一方向に回転しているが回転速度が異なる場合には、車輪間の回転速度差に応じた回転半径で旋回することができる。このように、球形ロボット１は、回転駆動部２１によって種々の移動動作ができる。球形ロボット１は、この「動き」によっても何らかの情報を外部に伝達できる。
【００２８】
赤外線発光部２２は、例えば、赤外線ＬＥＤ（発光ダイオード）であり、本体部２０の正面側及び背面側に設けられている。赤外線発光部２２は、本体部２０の正面方向及び背面方向に赤外線を発光し、この赤外線発光によって情報の出力又は情報の入力を行っている。本体部２０には、この赤外線発光部２２に対応して、フォトトランジスタやフォトダイオードからなる受光部２６が設けられており、外部から赤外線を受光することによって情報を取得できる。
【００２９】
赤外線発光部２２は、外部のリモートコントローラ等に対して情報を赤外線を介して出力する。また、リモートコントローラから出力された赤外線を受光部２６にて受光することにより、外部の情報を取得することができる。更に、赤外線発光部２２が、正面方向に出力した赤外線の反射光を受光部２６にて検出することによって、障害物等、外部の情報を得ることができる。
【００３０】
図１及び図２に示すように、本体部２０にはスピーカ２３とマイク２４が設けられている。スピーカ２３は、外部に向かって音を発生し、マイク２４は、外部の音を集音する。したがって、球形ロボット１から人間に対してスピーカ２３により音情報を伝達することができ、人間から球形ロボット１に対してマイク２４により音情報を伝達することができる。球形ロボット１のスピーカ２３から出力された音声は、球殻１１を介して外部に伝達されるため球殻全体が振動し、音声が全方向に均一に発散されて音声伝播がよくなるという利点もある。
【００３１】
本体部２０には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、読み書き可能なフラッシュメモリやメモリカード等といった記憶部２７が着脱可能に取り付けられている。記憶部２７は、例えば、第１記憶部２７ａと第２記憶部２７ｂからなり、第１記憶部２７ａには、モータ２１ｂ、スピーカ２３等からなる、後述する情報出力部５２における動作情報が記憶されている。このように、球形ロボット１の動作についての情報を記憶している第１記憶部２７ａと音声内容等を記憶する第２記憶部２７ｂとを分離することにより、それぞれの記憶容量を変更することができ、記憶できる動作のバリエーションを増やすことができるという利点がある。
【００３２】
一方、第２記憶部２７ｂには、マイク２４、受光部２６及び磁気センサ３０等からなるセンサ部５１から入力された情報を判別するために必要な情報が記憶されている。後述するように、記憶部２７は、通信機能を用いて書き換え可能になっており、動作のための情報や判別のための情報等、ここに記憶された情報を随時変更できる。このため、各記憶部２７ａ、２７ｂが取り替えられること、又は通信機能により記憶部の内容が書き換られることにより、情報出力部５２から出力される情報が変化する。
【００３３】
可視光線発光部２５は、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタからなり、可視光を外部に照射して発光の有無又は点滅等することにより、外部へ情報を伝達することができる。また、本体内部には、ホールセンサのような磁気センサ３０が設けられている。磁気センサ３０は、外部に設置されている磁石やコイル等の磁気発生部による磁界を検知することによって、情報を取得するものである。
【００３４】
ＲＦＩＤリード部２８は、周囲の物体に備え付けられたＲＦＩＤタグから、そのＲＦＩＤタグに記録された情報（ＩＤデータ等）を非接触又は接触により読み取る。更に、ここで読み取った信号をＲＦＩＤ信号として本体部２０へ送出する。
【００３５】
ＲＦＩＤライト部２９は、周囲の物体に備え付けられたＲＦＩＤタグに対して、記録すべき情報（ＩＤデータ等）を非接触又は接触により書き込むことができる。記録すべき情報は、ＲＦＩＤ信号に変換され、特定周波数の記録用電波として発せられる。ここで記録すべき信号は、ＲＦＩＤ信号として本体部２０から送られる。
【００３６】
図３には、球形ロボット１の本体部２０の構成例を示す。本体部２０は、図３に示すように、インテリジェント制御部５３、電源部５４、駆動制御部５５、センサ制御部５６、通信部５７を有している。
【００３７】
インテリジェント制御部５３は、球形ロボット１全体の動作を制御するものであって、例えば、一般的に知られているマイクロコンピュータやＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）から構成されている。インテリジェント制御部５３は、センサ制御部５６からのセンサ情報を高速且つパラレルに演算処理する。
【００３８】
電源部５４は、球形ロボット１が動作するために必要な電力を供給するものであって、例えば、リチウムイオン電池やニッカド電池等の２次電池やアルカリ乾電池やマンガン乾電池の一次電池である。これらが着脱可能になっている。電源部５４には、外部から操作可能なスイッチ５８が接続されていて、スイッチ５８により電源部５４のオン／オフが制御される。駆動制御部５５は、本体部２０に設けられている赤外線発光部２２、可視光線発光部２５、モータ２１ｂ及びスピーカ２３により構成されているセンサ部５１の動作を制御するものである。
【００３９】
駆動制御部５５は、インテリジェント制御部５３の指令により情報出力部５２に所定の動作を行わせる。
【００４０】
センサ制御部５６は、マイク２４や、受光部２６、ＲＦＩＤリード部２８、磁気センサ３０等から与えられる音声信号、ＲＦＩＤ信号といった各種検出信号に基づいて、特定の外部状態、ユーザからの特定の働きかけ、ユーザからの指示等を認識し、認識結果を表す状態認識情報をインテリジェント制御部５３に通知する。すなわち、センサ制御部５６には、音声認識部も含まれ、音声認識部は、マイク２４から入力した音声信号を認識している。
【００４１】
また、センサ制御部５６は、ＩＤ認識部４０を有しており、ＩＤ認識部４０は、ＲＦＩＤリード部２８から与えられるＲＦＩＤ信号を用いて、ＲＦＩＤに記録された信号の認識処理を行う。そして、ＩＤ認識部４０は、その処理の結果、例えば、「段差」、「壁」、「斜面」等を認識し、認識結果を状態認識情報としてインテリジェント制御部５３に通知する。ＩＤ認識部４０の構成に関しては、後述する。
【００４２】
通信部５７は、有線又は無線通信により外部との間で情報を送受しており、外部と通信するために、例えばアンテナや配線等からなるコミュニケータ５７ａを有している。また、通信部５７は、記憶部２７と情報の授受ができ、受信した情報又は記録した情報は、記憶部２７に書込可能な形式になっている。また、通信部５７は、記憶部２７が取り付けられているか否かを認識する機能を有する。
【００４３】
インテリジェント制御部５３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やメモリ等を内蔵しており、ＣＰＵにおいて、メモリに記憶された制御プログラムが実行されることにより各種処理を行う。すなわち、インテリジェント制御部５３は、マイク２４、ＲＦＩＤリード部２８、磁気センサ３０等から与えられる音声信号、ＲＦＩＤ信号等に基づいて、特定の外部状態、ユーザからの指令、ユーザからの特定の働きかけ等を認識する。
【００４４】
インテリジェント制御部５３は、この判断結果等に基づいて、関連する行動を決定し、その決定結果に基づいて、例えば、車輪２１ａ，２１ｂを駆動させ、前進、後退、回転等の行動を表現する。また、インテリジェント制御部５３は、必要に応じて合成音を生成してスピーカ２３から出力させたり、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等である可視光線発光部２５を点灯、消灯又は点滅させる。
【００４５】
更に、インテリジェント制御部５３は、マイク２４等からの信号に基づいて、上記ＲＦＩＤリード部２８の読取動作を制御するようにしてもよい。例えば、インテリジェント制御部５３は、所定の音声信号を検出すると、一定期間、ＲＦＩＤリード部２８の動作を実行する。
【００４６】
以上のような構成を備えることによって、球形ロボット１は、周囲の状況等に基づいて自律的に行動をとることができる。図４を用いて、球形ロボット１がある動作を実行するときのデータの授受を説明する。
【００４７】
記憶部２７には、球形ロボット１の動作、例えば可視光線発光部２５の点滅速度やモータ２１ｂの回転速度等の情報出力部５２に関する動作情報が予め記憶されている。センサ部５１を構成するマイク２４、受光部２６、磁気センサ３０、ＲＦＩＤリード部２８等から情報が入力されると、センサ制御部５６を介してインテリジェント制御部５３に送られる。インテリジェント制御部５３は、センサ制御部５６から入力された情報と、通信部５７を介して記憶部２７から得られる情報とに基づいて球形ロボット１の動作を決定する。インテリジェント制御部５３は、決定した駆動指令を駆動制御部５５に転送する。駆動制御部５５は、駆動指令に基づいて情報出力部５２を動作させて外部に情報を出力する。
【００４８】
続いて、ＩＤ認識部４０の構成例を図５を用いて説明する。ＩＤ認識部４０は、センサ制御部５６内部に設けられ、ＩＤ照合部４１とＩＤテーブル記憶部４２とを有する。ＩＤ照合部４１には、ＲＦＩＤリード部２８によって読み取られたＲＦＩＤ信号が供給される。ＩＤテーブル記憶部４２は、予め登録されたＲＦＩＤタグ（無線タグ）のＩＤ番号及びそのＩＤ番号に対応した状態認識情報のテーブル（以下ＩＤテーブルと呼ぶ）が記録されている。図６に、ＩＤテーブルの例を示す。この図６の例では、状態認識情報として、例えば、「壁」、「段差」、「斜面」等の動作空間の状態を示した状態認識情報１と、状態識別情報１に示した動作空間で実際にとるべき行動（「停止」、「衝突」、「左折回避」、「後退」等）を示した状態認識情報２とがある。ＩＤ番号に対応する状況認識情報は、複数存在してもよい。また、このＩＤテーブルは、図１、図３等に示す記憶部２７に格納されていてもよい。
【００４９】
ＩＤ照合部４１は、ＲＦＩＤリード部２８において読み取られたＲＦＩＤ信号がＩＤテーブル記憶部４２のＩＤテーブルに記録された情報に属するかどうかを判定する。このＲＦＩＤ信号がＩＤパターン記憶部４２に記録されたものであると判定した場合、ＩＤパターン記憶部４２に記録されたＩＤテーブルに基づいて、ＲＦＩＤ信号のＩＤ番号に対応する状況認識情報をインテリジェント制御部５３へ通知する。
【００５０】
ＲＦＩＤ信号のフォーマットとしては、例えば、ヘッダ部、識別子部、データ部を有し、全体として１２８ビットで構成されているものが挙げられ、このほか、種々のフォーマットを使用可能である。一般にＲＦＩＤタグは、バーコードに比べて書き込める情報量が多く、物体の詳細なデータ等を盛り込むこともできる。また、ＲＦＩＤシステムは、非接触で情報通信が可能であるため、耐久性に優れており、汚れやほこり等の影響を受けない。また、移動しながらの読み取りが可能である。このため、カメラ等の光学検出手段と比べて、環境の光量に関係なく暗闇でも認識できる等の利点を有している。
【００５１】
このようなＲＦＩＤリード部２８をロボット装置に設ければ、マイク、カメラや種々のセンサで検出することが困難であった物体の情報の確認や物体の識別、行動範囲の制約、認識した結果に応じた行動をとらせる等といった応用が可能である。例えば、行動範囲の制約としては、壁や段差部分等に無線タグを付けることにより、球形ロボットがこの無線タグを認識すれば、壁に衝突したり段差部分から落下することを未然に回避できる。
【００５２】
図７及び図８を用いて、本発明を行動範囲の制約に適用する例について説明する。図７には、上述した球形ロボット１と、この球形ロボット１が動作する領域の一部とが示されている。ここでは、この領域は、領域外よりも高くなっているが、例えば、壁であってもよいし、領域外が斜面であってもよい。
【００５３】
領域１００の縁部は、所定間隔毎にＲＦＩＤタグ１０１１〜１０１ｎが貼付されたテープ１０２によって縁取りされている。この具体例では、約１０センチ間隔であり、このＲＦＩＤタグの各々には、図６に示したようなＩＤ番号が割り当てられている。ただし、ここでは、ＲＦＩＤタグには、予めこの領域に関する情報が書き込まれているものとする。
【００５４】
球形ロボット１がこの領域１００の縁部に向かって進行し、ＲＦＩＤリード部２８によって、ＲＦＩＤタグが読み取り可能な位置に達すると、図８に示すように、ＲＦＩＤリード部２８から発生される読み取り電波１０３によって、ＲＦＩＤタグ１０１ｋに記録された情報（ＲＦＩＤタグのＩＤ番号）がリードされる。ここでは、説明のため、ＲＦＩＤタグ１０１ｋのＩＤ番号が図６に示す「２００００００１」であるとする。
【００５５】
リードされたＲＦＩＤタグのＩＤ番号は、センサ制御部５６を介してインテリジェント制御部５３に送られる。インテリジェント制御部５３は、ＲＦＩＤリード部２８から送られたＩＤ番号が第２記憶部２７ｂのＩＤテーブルに属するか否か判別する。第２記憶部２７ｂに記録されている場合、インテリジェント制御部５３は、このＩＤ番号に対応する状況認識情報１と状況認識情報２とを取得し、このＩＤ番号「２００００００１」から、「段差」があることを認識し、「後退」によって対処する。インテリジェント制御部５３は、決定された駆動指令（「後退」）駆動制御部５５に送る。駆動制御部５５は、情報出力部３２のモータ３１ｂにこの指令に基づいて後退するための制御信号を送る。
【００５６】
このように本具体例によれば、「段差」、「壁」といった障害物の情報や環境の情報をＲＦＩＤタグに書き込んで球形ロボット１の行動空間中に点在させることにより、周囲の状態の識別が有効且つ確実に行える。
【００５７】
また、球体ロボット１が行動する平面に位置情報を記録した無線タグを付けて、位置情報を認識させて所定の経路を進行させたり、この球形ロボット１を充電するための充電器に識別のための無線タグを付けてこの球形ロボット１が充電器の無線タグを認識して独力で充電器に接続するようにもできる。また、球形ロボット１を構成する部品（パーツ）に無線タグを付けて球形ロボット自身にパーツを認識させ、着脱を行わせることもできる。
【００５８】
更に、認識したＩＤ番号に対応した行動パターンを用意しておいてこれを出現させることができることから、行動範囲の制約のみならず、人間や仲間ロボットとこの球形ロボット１との間のコミュニケーションの一手段としても適用できる。具体的には、所有者を認識するＲＦＩＤタグを所有者（ユーザ）の所持品等に設け、球形ロボット１がユーザを認識した場合、特有の動作を表出したり、ＲＦＩＤタグにより相手（人間又は他のロボット装置）との面識を記憶したりできる。
【００５９】
以上説明したように、この球形ロボット１は、交換又は通信等により記憶部２７の内容を更新を可能とし、球形ロボット１の動作のバリエーションを容易に増やすことができる。また、光、音、磁気等の情報を、動き、音、光等へ翻訳する機能を追加することにより、家庭やオフィス内で人間や仲間ロボットとの双方向通信を実現することができる。すなわち、球形ロボット１がセンサ機能を有することで、人間や他のロボットとの双方向通信を実現できる。また、ロボット装置にＲＦＩＤリード部２８を設けることにより、マイク、カメラや種々のセンサで検出することが困難であった物体の情報の確認や物体の識別が有効且つ確実に行える。認識した結果に応じた行動パターンを表出させることができる。
【００６０】
本具体例では、上述した一連の処理をインテリジェント制御部５３に格納されたプログラムを実行させることで行うようにしたが、一連の処理は、それ専用のハードウェアによって行うことも可能である。また、プログラムは、上述のように予めメモリに記憶させておくほか、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ），ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ  ｏｐｔｉｃａｌ）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、磁気ディスク、半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体に一時的又は永続的に格納（記録）することができる。このようなリムーバブル記録媒体を、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供し、球形ロボット１にインストールして用いるようにもできる。
【００６１】
また、プログラムは、リムーバブル記録媒体からインストールするほか、ダウンロードサイトやディジタル衛星放送用の人工衛星を介して無線で転送したり、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネットといったネットワークを介して有線で転送して提供できる。例えば、プログラムがバージョンアップされたとき等には、バージョンアップされたプログラムを入手して球形ロボット１にインストールすれば、バージョンアップが容易に行える。
【００６２】
本具体例において、インテリジェント制御部５３に各種の処理を行わせるためのプログラムを記述する処理ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的或いは個別に実行される処理（例えば、並列処理或いはオブジェクトによる処理）も含むものである。また、プログラムは、ひとつのＣＰＵにより処理されるものであってもよいし、複数のＣＰＵによって分散処理されるものであってもよい。
【００６３】
なお、本発明は、上述した具体例に限定されない。例えば、図１においてセンサ部５１として赤外線発光部２２等を例示しているが、その他、例えば球殻１１表面に振動を利用した超音波センサを使用して、球殻１１そのものをセンサ部として使用してもよい。また、球殻１１が透明な部材で形成されるようにして、本体部２０にＣＣＤカメラのような撮像素子を配置することにより、映像情報が取得できるようにしてもよい。例えば、ＣＣＤカメラからの画像信号を画像認識することにより、「壁」らしきものが認識された場合に、ＲＦＩＤリード部２８によってこの物体に設けられたＲＦＩＤタグを読み取り、ＲＦＩＤリード部２８から得られたＲＦＩＤ信号に基づいて、ＩＤ認識部４０にて「壁」であることを認識する。
【００６４】
これにより、例えば全方向を直接監視できる監視装置として応用することもできる。ＣＣＤカメラや赤外線センサ等を設けて物体の有無や状態を光学的に検出するようにした場合、光学的検出手段からの光学的検出結果により物体の有無や状態を検出したときに、一定期間、ＲＦＩＤリード部２８の動作を実行するようにもできる。動作空間に無線タグを配置しておけば、光量不足等でＣＣＤカメラから得られる情報が乏しくなっても、障害物回避等の動作が確実に行われる。
【００６５】
また、情報出力部５２として液晶ディスプレイ装置等の表示部を設けてもよい。この場合、球形ロボット１からより幅広い情報（応答）が出力できる。このほかにも、タッチセンサ、感熱センサ、感圧センサ等といった各種センサを設けることができる。
【００６６】
更に、記憶部２７は、第１記憶部２７ａ、第２記憶部２７ｂの２つの記憶部からなっているが、例えば、音声を記憶する記憶部、光に関する情報を記憶する記憶部、動作を記憶する記憶部というように、記憶する情報を細分化して、種類毎に記憶部を設けてもよい。この場合、各記憶部に記憶されている情報が変更されると、それぞれの記憶部の組み合わせにより球形ロボット１から出力される情報のバリエーションを増やすことができる。一方、記憶部２７を１つの記憶部として構成すれば、記憶部２７を交換する作業が効率的に行えるという利点もある。
【００６７】
上述した具体例では、球殻１１は、樹脂材料であるが、このほかにゴム等の変形自在な材料を用いてもよい。この場合、安全性や割れ等に対する強度を高めることができる。
【００６８】
また、通信部５７は、第２記憶部２７ｂを介して動作決定を判別するための情報を取得しているが、コミュニケータ５７ａを介して外部から動作決定を判別するための情報を取得するようにしてもよい。
【００６９】
以上、本発明を球形ロボット１に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、産業用のロボットや人間型ロボット等の各種ロボット装置に広く適用できる。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る球形ロボットは、中空部を有している球殻と、上記球殻内に配置されて上記球殻を回転駆動させるための本体部とを有する球形ロボットにおいて、外部に対して情報を出力する情報出力手段と、外部の物体に設けられた無線タグから該無線タグに記憶されているデータを読み取る無線タグ読取手段と、無線タグ読取手段により読み取られたデータに基づいて情報出力手段を制御する制御手段とを有することにより、マイク、カメラ、種々のセンサといった他の情報取得手段で検出することが困難であった周囲の情報、物体の情報の確認、外部環境が暗い際の物体の認識が有効且つ確実に行える。
【００７１】
ここで、この球形ロボットには、無線タグ読取手段により読み取られたデータと物体に関する情報とを関連付けたテーブルが記憶された記憶手段を設け、制御手段が無線タグ読取手段により読み取られたデータに関連付けられて記憶手段から読み出した物体情報に基づいて情報出力手段を制御することにより、物体や状況に応じた幅広い行動パターンを用意でき、この球形ロボットのエンターテインメント性が向上する。
【００７２】
また、上述した目的を達成するために、本発明に係る球形ロボットの制御方法は、自律的に行動を出現させるとともに、外部からの入力情報に応じて行動が制御される球形ロボットの制御方法であって、外部に対して情報を出力する情報出力工程と、外部の物体に設けられた無線タグから該無線タグに記憶されているデータを読み取る無線タグ読取工程と、無線タグ読取工程により読み取られたデータに基づいて情報出力工程で出力される情報を制御する制御工程とを有する。これにより、マイク、カメラ、種々のセンサといった他の情報取得手段で検出することが困難であった周囲の情報、物体の情報の確認、外部環境が暗い際の物体の認識が有効且つ確実に行えるとともに、物体や状況に応じた幅広い行動パターンを用意でき、この制御方法によって制御される球形ロボットのエンターテインメント性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の具体例として示す球形ロボットの球殻を透過して示す正面図であり、（ｂ）は、上記球形ロボットの球殻を透過して示す背面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の具体例として示す球形ロボット球殻を透過して示す上面図であり、（ｂ）は、上記球形ロボットの球殻を透過して示す側面図である。
【図３】上記球形ロボットの本体部を説明する構成図である。
【図４】上記球形ロボットがある動作をするときのデータの授受を説明する図である。
【図５】上記球形ロボットのＩＤ認識部を説明する構成図である。
【図６】上記球形ロボットが記憶するＩＤテーブルの例を示す図である。
【図７】上記球形ロボットの動作を説明する模式図である。
【図８】上記球形ロボットの動作を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  球形ロボット、１１  球殻、２０  本体部、２１  回転駆動部、２７  記憶部、２８  ＲＦＩＤリード部、２９  ＲＦＩＤライト部、４０  ＩＤ認識部、４１  ＩＤ照合部、４２  ＩＤテーブル記憶部、５１  センサ部、５２  情報出力部、５３  インテリジェント制御部、５５  駆動制御部、５６  センサ制御部
【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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