(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体部ユニットに第１の関節機構を介して接続される第１のリンクと、上記第１のリンクに第２の関節機構を介して接続される第２のリンクとを有し、上記胴体部ユニットの尻相当部を地面に接触させた状態のまま、上記胴体部ユニットを起こす動作を制御するロボット装置において、
上記第１の関節機構に設けられ、当該第１の関節機構内の所定の第１の軸を中心として上記第１のリンクを回転駆動する第１の駆動手段と、
上記第２の関節機構に設けられ、当該第２の関節機構内の所定の第２の軸を中心として上記第２のリンクを回転駆動する第２の駆動手段と、
上記第１の駆動手段及び上記第２の駆動手段を制御する制御手段と
を具え、
上記制御手段は、
上記胴体部ユニットの尻相当部の局面部を上記地面に接地させながら、後側の両脚部ユニットを前方向に伸ばし、かつ前脚部ユニットの上記第２のリンクの先端部を上記地面に接地した状態から上記尻相当部の局面部を上記地面に接地させながら上記胴体部ユニットを起こす動作に制御する過程において、
上記第１の駆動手段及び上記第２の駆動手段を制御することにより、上記第１のリンクを、上記第２のリンクが上記地面に対して垂直よりも小さい所定の傾きをもって接触できる所定の回転位置に位置する姿勢にさせた後、
上記第１の駆動手段及び上記第２の駆動手段を制御して、上記胴体部に対して上記第１のリンクを上記胴体部ユニットに対してピッチ方向に回転しないように上記第１の駆動手段によって回転トルクを発生させ、かつ上記地面に対して反発するように上記第２のリンクを上記地面に摺動させながら上記第２の駆動手段によって回転駆動させることにより、上記第２のリンクと上記地面となす角を垂直に近づかせ、上記第１のリンクを上記胴体部ユニットに固定させながら上記第１の駆動手段が発生する回転トルクによって上記胴体部ユニットを起こすように後方向に回転させる
ロボット装置。
【請求項２】
上記第１の駆動手段に対して所定の減速比を有する減速機構を具える
請求項１に記載のロボット装置。
【請求項３】
胴体部ユニットに第１の関節機構を介して接続される第１のリンクと、上記第１のリンクに第２の関節機構を介して接続される第２のリンクとを有し、上記胴体部ユニットの尻相当部を地面に接触させた状態のまま、上記胴体部ユニットを起こす動作を制御するロボット装置の制御方法において、
上記第１の関節機構に設けられた第１の駆動手段により、当該第１の関節機構内の所定の第１の軸を中心として上記第１のリンクを回転駆動する第１の駆動ステップと、
上記第２の関節機構に設けられた第２の駆動手段により、当該第２の関節機構内の所定の第２の軸を中心として上記第２のリンクを回転駆動する第２の駆動ステップと、
上記第１の駆動ステップ及び上記第２の駆動ステップを制御する制御ステップと
を具え、
上記制御ステップは、
上記胴体部ユニットの尻相当部の局面部を上記地面に接地させながら、後側の両脚部ユニットを前方向に伸ばし、かつ前脚部ユニットの上記第２のリンクの先端部を上記地面に接地した状態から上記尻相当部の局面部を上記地面に接地させながら上記胴体部ユニットを起こす動作に制御する過程において、
上記第１の駆動ステップ及び上記第２の駆動ステップを制御することにより、上記第１のリンクを、上記第２のリンクが上記地面に対して垂直よりも小さい所定の傾きをもって接触できる所定の回転位置に位置する姿勢にさせた後、
上記第１の駆動ステップ及び上記第２の駆動ステップを制御して、上記胴体部に対して上記第１のリンクを上記胴体部ユニットに対してピッチ方向に回転しないように上記第１の駆動ステップによって回転トルクを発生させ、かつ上記地面に対して反発するように上記第２のリンクを上記地面に摺動させながら上記第２の駆動ステップによって回転駆動させることにより、上記第２のリンクと上記地面となす角を垂直に近づかせ、上記第１のリンクを上記胴体部ユニットに固定させながら上記第１の駆動ステップが発生する回転トルクによって上記胴体部ユニットを起こすように後方向に回転させる
ロボット装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロボット装置及びロボット装置の制御方法に関し、例えばペットロボットに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、本願特許出願人より４足歩行型のペットロボットが開発及び販売されている。かかるペットロボットは、一般家庭において飼育される犬や猫に似た形状を有し、「叩く」や「撫でる」といったユーザからの働きかけや、周囲の環境等に応じて自律的に行動し得るようになされたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかるペットロボットにおいては、例えば図９（Ａ）のように両後脚部５０を前方向（矢印ａ）に伸ばした前傾姿勢から胴体部５１を起こす動きを、後脚部５０の股関節５２における対応するアクチュエータのみを駆動して、胴体部５１の尻相当部を接地させた状態で当該胴体部５１を後方向（矢印ａと逆方向）に回転させることにより行っていた。
【０００４】
この場合、このような方法により胴体部５１を起こすためには、当該股関節５２から膝関節５３までの長さをＬ１、膝関節５３から後脚部５０における接地部位までの長さをＬ２、胴体部５１を起こす際に後脚部５０の接地部位が地面５４に作用する力をＦ、股関節５２及び膝関節５３のモーメントをそれぞれＭ１及びＭ１´、胴体部５１を起こすために必要なトルクをｍとすると、次式
【０００５】
【数１】
0004556092.tif 000002
【０００６】
が成り立つことから、当該アクチュエータの最大出力トルクをＴとして、この最大出力トルクが次式
【０００７】
【数２】
0004556092.tif 000003
【０００８】
を満たせば良いことが分かる。
【０００９】
ところが、かかる従来の方法によると、当該アクチュエータに与えられる負荷が過大であり、地面状況（傾斜、凹凸等）やアクチュエータの性能等によっては胴体部５１を円滑かつ確実に起こすことができなくなるおそれがあった。
【００１０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、円滑かつ確実な動作発現を可能とするロボット装置及びロボット装置の制御方法を提案しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、胴体部ユニットに第１の関節機構を介して接続される第１のリンクと、第１のリンクに第２の関節機構を介して接続される第２のリンクとを有し、胴体部ユニットの尻相当部を地面に接触させた状態のまま、胴体部ユニットを起こす動作を制御するロボット装置において、第１の関節機構に設けられ、当該第１の関節機構内の所定の第１の軸を中心として第１のリンクを回転駆動する第１の駆動手段と、第２の関節機構に設けられ、当該第２の関節機構内の所定の第２の軸を中心として第２のリンクを回転駆動する第２の駆動手段と、第１の駆動手段及び上記第２の駆動手段を制御する制御手段とを具え、制御手段は、胴体部ユニットの尻相当部の局面部を地面に接地させながら、後側の両脚部ユニットを前方向に伸ばし、かつ前脚部ユニットの第２のリンクの先端部を地面に接地した状態から尻相当部の局面部を地面に接地させながら胴体部ユニットを起こす動作に制御する過程において、第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御することにより、第１のリンクを、第２のリンクが地面に対して垂直よりも小さい所定の傾きをもって接触できる所定の回転位置に位置する姿勢にさせた後、第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御して、胴体部に対して第１のリンクを胴体部ユニットに対してピッチ方向に回転しないように第１の駆動手段によって回転トルクを発生させ、かつ地面に対して反発するように第２のリンクを地面に摺動させながら第２の駆動手段によって回転駆動させることにより、第２のリンクと地面となす角を垂直に近づかせ、第１のリンクを胴体部ユニットに固定させながら第１の駆動手段が発生する回転トルクによって胴体部ユニットを起こすように後方向に回転させるようにした。
【００１２】
この結果、胴体部ユニットの尻相当部の局面部を地面に接地させながら、後側の両脚部ユニットを前方向に伸ばし、かつ前脚部ユニットの第２のリンクの先端部を地面に接地した状態から尻相当部の局面部を地面に接地させながら胴体部ユニットを起こす動作に制御する過程において、第１のリンクを、第２のリンクが地面に対して垂直よりも小さい傾きをもって接触できる所定の回転位置に位置する姿勢にさせることができるので、第１の駆動手段で発生する回転トルクによって胴体部ユニットが自重により正面に倒れることなく、胴体部ユニットを第２の駆動手段で発生する小さい回転トルクによって起こすことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１６】
（１）本実施の形態によるペットロボットの構成
図１において、１は全体として本実施の形態によるペットロボットを示し、胴体部ユニット２の前後左右にそれぞれ脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが連結されると共に、胴体部ユニット２の前端部に首輪部４を介在させて頭部ユニット５が連結されることにより構成されている。
【００１７】
この場合胴体部ユニット２には、図２に示すように、このペットロボット１全体の動作を制御するコントローラ１０と、このペットロボット１の動力源となるバッテリ１１と、バッテリセンサ１２及び温度センサ１３等の各種内部センサと、このペットロボット１の実質上の「口」として機能するスピーカ１４と、各種制御パラメータが格納された着脱自在の外部メモリ１５となどが収納されている。また胴体部ユニット２の上面後端近傍には、その先端部にＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）１６が収納されたジョイステックでなる外見上の尻尾部１７が突出させて設けられている。
【００１８】
また頭部ユニット５には、このペットロボットの実質上の「目」に相当するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１８及び実質上の「耳」に相当するマイクロホン１９などが収納されており、その頭頂部にはＬＥＤ２０を内蔵する所定形状の角部２１（図１）が突出させて設けられている。
【００１９】
さらに各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの太腿部２２及び脛部２３をそれぞれ連結する各膝関節２４や、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄ及び胴体ユニット２をそれぞれ連結する各股関節２５、並びに頭部ユニット５及び胴体部ユニット２を連結する首関節２６などには、それぞれ対応する自由度数分のアクチュエータ２７１〜２７ｎ及びポテンショメータ２８１〜２８ｎが配設されている。
【００２０】
そして頭部ユニット５のＣＣＤカメラ１８は、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号Ｓ１をコントローラ１０に送出する。またマイクロホン１９は、ユーザが発した「歩け」、「お座り」又は「ボールを追いかけろ」等の音声指令や周囲音を集音し、かくして得られた音声信号Ｓ２をコントローラ１０に送出する。
【００２１】
また胴体部ユニット２のバッテリセンサ１２は、バッテリ１１の残量を検出して、検出結果をバッテリ残量検出信号Ｓ３としてコントローラ１０に送出し、温度センサ１３は、胴体部ユニット２の内部温度を検出して、検出結果を温度検出信号Ｓ４としてコントローラ１０に送出する。
【００２２】
さらに各ポテンショメータ２８１〜２８ｎは、対応するアクチュエータ２７１〜２７ｎの出力軸の回転角度を検出して、検出結果を角度検出信号Ｓ５１〜Ｓ５ｎとしてコントローラ１０に送出し、胴体部ユニット２の尻尾部１７は、ユーザが操作したときにこれに応じた操作検出信号Ｓ６をコントローラ１０に送出する。
【００２３】
コントローラ１０は、ＣＣＤカメラ１８、マイクロホン１９、バッテリセンサ１２、温度センサ１３、各ポテンショメータ２８１〜２８ｎ及び尻尾部１７等から与えられる画像信号Ｓ１、音声信号Ｓ２、バッテリ残量検出信号Ｓ３、温度検出信号Ｓ４、各角度検出信号Ｓ５１〜Ｓ５ｎ及び操作検出信号Ｓ６などに基づいて、外部及び内部の状況や、ユーザからの指令及びユーザからの働きかけの有無などを判断する。
【００２４】
そしてコントローラ１０は、この判断結果と予め内部メモリ１０Ａに格納された制御プログラム及び外部メモリ１５に格納されている各種制御パラメータとに基づいて続く行動を決定し、決定結果に基づいて必要なアクチュエータ２７１〜２７ｎを振動させることにより、頭部ユニット５を上下左右に振らせたり、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを駆動して歩行させるなどの行動をペットロボット１に発現させる。
【００２５】
またこの際コントローラ１０は、必要に応じて所定の音声信号Ｓ７をスピーカ１４に与えることにより当該音声信号Ｓ７に基づく音声を外部に出力させたり、角部２１内や尻尾部１７内のＬＥＤ２０、１６を点灯、消灯又は点滅させる。
【００２６】
このようにしてこのペットロボット１０においては、外部及び内部の状況や、ユーザからの指令及び働きかけの有無、並びに外部メモリ１５に格納された各種制御パラメータ等に応じて自律的に行動し得るようになされている。
【００２７】
（２）コントローラ１０の処理
ここでこのようなペットロボット１の行動生成に関するコントローラ１０の処理について説明する。
【００２８】
図３に示すように、ペットロボット１の行動生成に関するコントローラ１０の処理内容を機能的に分類すると、外部及び内部の状態を認識する状態認識部３０と、状態認識部３０の認識結果に基づいて感情及び本能の状態を決定する感情・本能モデル３１と、状態認識部３０の認識結果及び感情・本能モデル３１において決定された感情・本能の状態に基づいて次の行動を決定する行動決定部３２と、行動決定部３２により決定された行動や動作を行うためのペットロボット１の一連の動作計画を立てる姿勢遷移制御部３３と、姿勢遷移制御部３３により立てられた動作計画に基づいてＬＥＤ１６、２０やアクチュエータ２７１〜２７ｎ等のデバイスを制御するデバイス制御部３４とに分けることができる。
【００２９】
この場合状態認識部３０は、ＣＣＤカメラ１８、マイクロホン１９、バッテリセンサ１２、温度センサ１３、各ポテンショメータ２８１〜２８ｎ及び尻尾部１７等から与えられる画像信号Ｓ１、音声信号Ｓ２、バッテリ残量検出信号Ｓ３、温度検出信号Ｓ４、各角度検出信号Ｓ５１〜Ｓ５ｎ及び操作検出信号Ｓ６などの各種センサ信号Ｓ１０に基づいて特定の状態を認識し、認識結果を状態認識情報Ｄ１として感情・本能モデル３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３０】
具体的に状態認識部３０は、ＣＣＤカメラ１８から与えられる画像信号Ｓ１を常時監視し、当該画像信号Ｓ１に基づく画像内に例えば「赤い丸いもの」や「進行方向に位置する物体」を検出したときには「ボールがある」、「障害物がある」と認識して、当該認識結果を感情・本能モデル３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３１】
また状態認識部３０は、マイクロホン１９から与えられる音声信号Ｓ２を常時監視し、ＨＭＭ（Hidden Markov Model）法などの音声認識手法により「歩け」、「伏せ」、「ボールを追いかけろ」等の各種音声を認識したときには、これを感情・本能モデル３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３２】
さらに状態認識部３０は、バッテリセンサ１２及び温度センサ１４からそれぞれ与えられるバッテリ残量検出信号Ｓ３及び温度検出信号Ｓ４に基づいてバッテリの残量及び内部温度を認識し、認識結果を感情・本能モデル３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３３】
さらに状態認識部は、各ポテンショメータ２８１〜２８ｎから与えられる角度検出信号Ｓ５１〜Ｓ５ｎを常時監視し、例えば頭部ユニット５のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎに対応するポテンショメータ２８１〜２８ｎからの角度検出信号Ｓ５１〜Ｓ５ｎに基づいて頭部ユニット５が下又は上を向くように押されたことを検出したときには「誉められた」又は「叱られた」と認識し、認識結果を感情・本能モデル３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３４】
さらに状態認識部３０は、尻尾部１７から与えられる操作検出信号Ｓ６を常時監視し、当該操作検出信号Ｓ６に基づいて尻尾部１７が操作されたことを検出すると、当該操作に応じたユーザの意思を認識し、認識結果を感情・本能モデル３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３５】
感情・本能モデル部３１は、「喜び」、「悲しみ」、「驚き」、「恐怖」、「嫌悪」及び「怒り」の合計６つの情動について、これら情動ごと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・本能モデル部３１は、これら各情動のパラメータ値を、それぞれ状態認識部３０から状態認識情報Ｄ１として与えられる「誉められた」、「叱られた」などの特定の認識結果等に基づいて順次変更する。
【００３６】
また感情・本能モデル部３１は、これと同様にして、「愛情欲」、「探索欲」、「運動欲」、「充電欲」及び「睡眠欲」の互いに独立した５つの欲求について、これら欲求ごとにその欲求の強さを表すパラメータを保持している。そして感情・本能モデル部３１は、これら各欲求のパラメータ値を、それぞれ状態認識部３０からの認識結果や経過時間等に基づいて順次変更する。
【００３７】
一方、行動決定部３２は、状態認識部３０から状態認識情報Ｄ１が与えられたときや、現在の行動に移ってから一定時間経過したとき、感情・本能モデル部３１におけるいずれかの情動又は本能のパラメータ値が閾値を超えたときなどに、内部メモリ１０Ａに格納されている制御プログラム及び外部メモリ１５に格納されている制御パラメータに基づいて次の行動を決定する。
【００３８】
具体的に行動決定部３２は、次の行動を決定する手法として、図４に示すように、状態をノードＮＤＡ０〜ＮＤＡｎとして表現し、１つのノードＮＤＡ０から次にどのノードＮＤＡ０〜ＮＤＡｎに遷移するかを、自ノードＮＤＡ０〜ＮＤＡｎにおいて完結し又は各ノードＮＤＡ０〜ＮＤＡｎ間を接続するアークＡＲＡ０〜ＡＲＡｎに対してそれぞれ設定された遷移確率Ｐ０〜Ｐｎに基づいて確率的に決定する確率オートマトンと呼ばれるアルゴリズムを用いる。
【００３９】
この場合この確率オートマトンにおける各ノードＮＤＡ０〜ＮＤＡｎ間の接続関係や、各アークＡＲＡ０〜ＡＲＡｎに対する遷移確率Ｐ１〜Ｐｎ及び、各アークＡＲＡ０〜ＡＲＡｎにそれぞれ対応付けられた行動が制御パラメータ（行動モデル）として外部メモリ１５に格納されている。
【００４０】
そして行動決定部３２は、例えば状態認識部３０から状態認識情報Ｄ１が与えられたときや、現在のノード（ＮＤＡ０）に移ってから一定時間が経過したとき、感情・本能モデル部３１におけるいずれかの情動又は本能のパラメータ値が閾値を超えたときなどに、かかる確率オートマトンにおける次の遷移先のノード（ＮＤＡ０〜ＮＤＡｎ）を各アークＡＲＡ０〜ＡＲＡｎに対する遷移確率Ｐ０〜Ｐｎに基づいて確率的に決定し、このとき決定したノード（ＮＤＡ０〜ＮＤＡｎ）と元のノード（ＮＤＡ０）をと接続するアーク（ＡＲＡ０〜ＡＲＡｎ）に対応付けられた行動を次に発現すべき行動として、行動決定情報Ｄ２として姿勢遷移制御部３３に通知する。
【００４１】
姿勢遷移制御部３３においては、行動決定部３２から行動決定情報Ｄ２が与えられると、当該行動決定情報Ｄ２に基づく行動を行うためのペットロボット１の一連の動作計画を立て、当該動作計画に基づく動作指令情報Ｄ３をデバイス制御部３４に出力する。
【００４２】
この場合姿勢遷移制御部３３は、かかる動作計画を立てる手法として、例えば図５に示すようなペットロボット１がとり得る姿勢をそれぞれノードＮＤＢ０〜ＮＤＢ２とし、遷移可能なノードＮＤＢ０〜ＮＤＢ２間を動作を表す有向アークＡＲＢ０〜ＡＲＢ５で結び、かつ１つのノードＮＤＢ０〜ＮＤＢ２で完結する動作を自己動作アークＡＲＣ０〜ＡＲＣ３として表現する有向グラフを用いる。
【００４３】
具体的には、このペットロボット１の場合、各ノードＮＤＢ０〜ＮＤＢ２にはそれぞれ「立つ」、「座る」、「伏せる」等の姿勢が対応付けられ、これらノードＮＤＢ０〜ＮＤＢ２間をそれぞれ結ぶ各有向アークＡＲＢ０〜ＡＲＢ５には姿勢を遷移させるための動作が対応付けられている。また各自己動作アークＡＲＣ０〜ＡＲＣ３には、それぞれ「歩く」、「ダンスする」、「頭を揺する」、「お手をする」等の対応するその姿勢において発現できる各種動作が対応付けられている。
【００４４】
そして姿勢遷移制御部３３は、行動決定部３２から「立て」、「歩け」、「ダンスしろ」等の行動指令が行動決定情報Ｄ２として与えられると、有向アークＡＲＢ０〜ＡＲＢ２の向きに従いながら、現在のノードＮＤＢ０〜ＮＤＢ２から指定された姿勢又は動作が対応付けられたノードＮＤＢ０〜ＮＤＢ２又は有向アークＡＲＢ０〜ＡＲＢ５若しくは自己動作アークＡＲＣ０〜ＡＲＣ３に至る最短経路を探索し、当該探索した経路上の各有向アークＡＲＢ０〜ＡＲＢ５や自己動作アークＡＲＣ０〜ＡＲＣ３にそれぞれ対応付けられた動作を順次行わせるための動作指令を動作指令情報Ｄ３としてデバイス制御部３４に次々と出力する。
【００４５】
例えば、姿勢制御制御部３３は、ペットロボット１が「伏せる」の姿勢にある場合において、行動決定部３２から「座ってバンザイ」という行動指令が与えられた場合には、「伏せる」の姿勢に対応するノードＮＤＢ２及び「座る」の姿勢に対応するノードＮＤＢ１間を結ぶ有向アークＡＲＢ１に対応付けられた「座る」という動作（以下、これを「座り動作」と呼ぶ）の動作指令と、自己動作アークＡＲＣ１に対応付けられた「バンザイ」という動作（以下、これを「バンザイ動作」と呼ぶ）の動作指令とをデバイス制御部３４に順次送出することとなる。
【００４６】
デバイス制御部３４においては、姿勢遷移制御部３３が保持する有向グラフの各有向アークＡＲＢ０〜ＡＲＢ５や各自己動作アークＡＲＣ０〜ＡＲＣ３にそれぞれ対応付けられた各動作にそれぞれ対応させて、その動作をペットロボット１に発現させるためにどのアクチュエータ２７１〜２７ｎ（図２）をどのタイミングでどのくらい駆動させるかといった、動作ごとの各アクチュエータ２７１〜２７ｎの時系列的な制御内容を規定したファイル（以下、これを動作ファイルと呼ぶ）を外部メモリ１５内に有している。
【００４７】
そしてデバイス制御部３４は、姿勢遷移制御部３３から動作指令情報Ｄ３が与えられるごとに、対応する動作ファイルを順次再生して当該動作ファイルに格納された制御パラメータに基づく駆動信号Ｓ１１１〜Ｓ１１ｎを生成し、当該駆動信号Ｓ１１１〜Ｓ１１ｎに基づいて対応するアクチュエータ２７１〜２７ｎを駆動制御することにより、ペットロボット１に対応する動作を発現させる。
【００４８】
従ってデバイス制御部３４は、例えばペットロボット１が「伏せる」の姿勢にある場合において、姿勢遷移制御部３３から上述の「座り動作」及び「バンザイ動作」の動作指令が順次与えられた場合には、まず「座り動作」に対応する動作ファイルに基づき対応する各アクチュエータ２７１〜２７ｎを時系列的に順次制御することによりペットロボット１に「座り動作」を発現させ、この後これに続けて「バンザイ動作」に対応する動作ファイルに基づき対応する各アクチュエータ２７１〜２７ｎを時系列的に順次制御することによりペットロボット１に「バンザイ動作」を発現させる。これによりペットロボット１全体として、姿勢を「伏せる」から「座る」に遷移し、その後「バンザイ」するという一連の動作が発現されることとなる。
【００４９】
またデバイス制御部３４は、各種音のＷＡＶＥファイルである複数の音声ファイルと、ＬＥＤ１６、２０（図２）の駆動データが格納された複数のＬＥＤ駆動ファイルを外部メモリ１５内に有しており、かかる動作ファイルの再生時等にその動作ファイルと対応付けられた音声ファイル及び又はＬＥＤ駆動ファイルを同時に再生することにより、ペットロボット１に動作と合わせてスピーカ１４（図２）から音声を出力させたり、ＬＥＤ１６、２０を点滅駆動させる。
【００５０】
このようにしてコントローラ１０においては、外部及び内部の状況や、ユーザからの指令及び働きかけの有無等に応じてペットロボット１を自律的に行動させ得るようになされている。
【００５１】
（３）ペットロボット１における座り動作
次に、このペットロボット１における上述の「座り動作」の具体的動きについて説明する。なおペットロボット１においては、各股関節２５（図１）にピッチ方向（図１において矢印ｙと平行な軸を中心とする回転方向）及びロール方向（図１において矢印ｘと平行な軸を中心とする回転方向）の２自由度を有し、各膝関節２４（図１）にピッチ方向の１自由度を有している。
【００５２】
このペットロボット１の場合、「伏せる」では、図６（Ａ）に示すように、胴体部ユニット２の腹部を地面４０に接地させながら、前後左右の各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄをそれぞれ矢印ｘで示す前方向に伸ばした姿勢をとる。
【００５３】
そしてペットロボット１は、この状態から「腕立て伏せ」のときと同様にして、左右前側の脚部ユニット（以下、これらを前脚部ユニットと呼ぶ）３Ａ、３Ｂを屈曲及び伸長することにより、図６（Ｂ）に示すように、胴体部ユニット２の腹部後端部である尻相当部の曲面部２Ｂを地面４０に接地させながら、後側の両脚部ユニット（以下、これらを後脚部ユニットと呼ぶ）３Ｃ、３Ｄを前方向に伸ばし、かつ各前脚部ユニット３Ａ、３Ｂの各脛部２３の先端部をそれぞれ接地させた姿勢に遷移する。
【００５４】
次いでペットロボット１は、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの膝関節２４のアクチュエータ２７１〜２７ｎと、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄと胴体部ユニット２とをそれぞれ連結する股関節（以下、これらをそれぞれ後股関節と呼ぶ）２５のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎとをそれぞれ駆動することにより、図７（Ａ）に示すように、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの太腿部２２を、これら後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの脛部２３が地面４０と垂直よりも小さい所定の傾きをもって接触した所定の回転位置に位置させた姿勢をとる。
【００５５】
そしてペットロボット１は、この後、胴体部ユニット２に各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの大腿部２２を固定するように（すなわち、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの大腿部２２がそれぞれ胴体部ユニット２に対して相対的にピッチ方向に回転しないように）、後股関節２５のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎに発生させるトルクを制御しながら、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの膝関節２４のアクチュエータ２７１〜２７ｎを駆動してこれら膝関節２４を曲げることにより、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの脛部２３をそれぞれ地面４０を押すように回転させる。
【００５６】
この結果、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの脛部２３の回転に伴ってこれら脛部２３が地面２４となす角が垂直に近づき、これに伴ってこれら脛部２３によって各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの膝関節２４が当該脛部２３の長手方向に押されていく。このとき各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの大腿部２２は、それぞれ上述のように胴体部ユニット２に対して相対的にピッチ方向に回転しないように固定されていることにより、胴体部ユニット２が尻相当部の曲面部２Ｂの接地部位を中心として後方向（矢印ｘと逆方向）に倒れるように回転する。
【００５７】
そしてペットロボット１は、このようにして各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの膝関節２４を所定角度まで曲げ終えると、この後これに続けて各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄにおける膝関節２４のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎを駆動して、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの脛部２３が地面４０上を前方向に摺動させるようにこれら膝関節２４を伸ばしながら、各後股関節２５のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎを駆動して、胴体部ユニット２を起こす方向（後方向）に回転させる。
【００５８】
この結果、胴体部ユニット２が尻相当部２Ｂを接地させながら後方向に倒れるように回転しながら徐々に起き上がり、やがて胴体部ユニット２の尻相当部に設けられた図示しない平面部を接地させた状態でこの一連の起き上がり動作が終了して図８に示すような「座る」の姿勢となる。
【００５９】
ここで、このようなペットロボット１の一連の座り動作において、各後股関節２５のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎに必要なトルクと、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの膝関節のアクチュエータ２７１〜２７ｎに必要なトルクとを考える。
【００６０】
例えば図６（Ｂ）の状態から、従来のように、後股関節２５のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎのみを用いて胴体部ユニット２を起こす場合において、当該アクチュエータ２７１〜２７ｎが胴体部ユニット２を起こすのに必要なトルクｍを発生させたときに、後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄが接地部位において地面を押す力Ｆは、図９（Ａ）を参照して、次式
【００６１】
【数３】
0004556092.tif 000004
【００６２】
により表すことができる。
【００６３】
これに対して、本実施の形態によるペットロボット１のように、この力Ｆを、胴体部ユニット２に対する後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの太腿部２２の位置を固定して当該後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの膝関節２４のアクチュエータ２７１〜２７ｎにより発生させる場合、当該膝関節２４のモーメントＭ２´は、図９（Ａ）を参照して、近似的に次式
【００６４】
【数４】
0004556092.tif 000005
【００６５】
で表される。
【００６６】
この場合、次式
【００６７】
【数５】
0004556092.tif 000006
【００６８】
が成り立つことから、（１）式及び（４）式の比較からも、力点から作用点までの距離（（１）式の場合は（Ｌ１＋Ｌ２）、（４）式の場合はＬ２）が短くなった分、膝関節２４のアクチュエータ２７１〜２７ｎが発生すべきトルクＭ２´が後股関節２５のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎにより発生させたトルクＭ１で胴体部ユニット２を起こす場合に比べて小さくて済むことが分かる。
【００６９】
実際上、例えばＬ１及びＬ２がほぼ等しいときには、膝関節２４のアクチュエータ２７１〜２７ｎが発生すべきトルクＭ２´は後股関節２５のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎにより発生させたトルクＭ１で胴体部ユニット２を起こす場合の約半分となる。
【００７０】
一方、このとき後股関節２５のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎが胴体部ユニット２を支える（後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの太腿部２２を胴体部ユニット２に対して固定する）のに必要なトルクＭ２は、次式
【００７１】
【数６】
0004556092.tif 000007
【００７２】
となる。
【００７３】
従って、次式
【００７４】
【数７】
0004556092.tif 000008
【００７５】
なる関係が成立すれば、胴体部ユニット２が自重により正面方向に倒れようとするトルクＴ´に負けることなく、後股関節２５のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎが発生するトルクＭ２によって後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの太腿部２２を胴体部ユニット２に固定しながら、当該後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの膝関節２４のアクチュエータ２７１〜２７ｎが発生するトルクＭ２´によって胴体部ユニット２を起こすことができることが分かる。
【００７６】
ここで、このトルクＭ２と、（１）式のトルクＭ１との関係を考えると、後股関節２５におけるピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎの最大トルクをＴ０、当該アクチュエータ２７１〜２７ｎに設けられた減速機構の減速比をＺ、この減速機構の伝達効率をηとすると、減速機構を介して出力される最大出力トルクＴは次式
【００７７】
【数８】
0004556092.tif 000009
【００７８】
であり、減速機構の出力側からアクチュエータ２７１〜２７ｎの最大トルクに打ち勝って逆回転させるときに必要な逆回転トルク（（７）式のＴ´）は、次式
【００７９】
【数９】
0004556092.tif 000010
【００８０】
であるが、伝達効率ηは、次式
【００８１】
【数１０】
0004556092.tif 000011
【００８２】
を満たすため、次式
【００８３】
【数１１】
0004556092.tif 000012
【００８４】
なる関係が成立する。
【００８５】
従って、この（１１）式、（２）式及び（７）式からも明らかなように、本実施の形態において後股関節２５のピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎに必要とされるトルクＭ２は、従来の動作方法において必要であったトルクＭ１よりも小さい値となることから、当該アクチュエータ２７１〜２７ｎとして従来と同じものを用いた場合においても、かかる一連の動作を円滑かつ確実に行うことができる。
【００８６】
またこの後図７（Ｂ）の状態から各後股関節２５及び各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの膝関節２４を駆動して図８の状態に移行する場合も、図９（Ａ）及び（Ｂ）を参照すると、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの膝関節部２４を屈曲させている分だけ後股関節２５における後脚部ユニットの回転中心Ｐ１である力点と、その後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄにおける脛部２３先端の接地部位Ｐ２である作用点との距離ｌが図９（Ａ）のように後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄを伸ばした場合の距離（Ｌ１＋Ｌ２）に比べて短い。
【００８７】
従って、このペットロボット１においては、その分胴体部ユニット２を起き上がらせる際の後股関節２５におけるピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎの負荷モーメントが小さく、これに応じて必要なトルクも従来（図９（Ａ））の場合に比べて小さくなることから、当該アクチュエータ２７１〜２７ｎとして従来と同じものを用いた場合においても図７（Ｂ）以降の動作も円滑かつ確実に行うことができる。
【００８８】
さらにこのペットロボット１では、図７（Ｂ）以降においては、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの膝関節２４を、当該後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの脛部２３の接地部位を地面４０上を摺動させながら伸ばすように動作するため、その反作用として胴体部ユニット２を起こす際のアシストともなり、その分より後股関節２５におけるピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎに与えられる負荷を軽減させることができる。
【００８９】
（４）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、このペットロボット１では、座り動作時、図６（Ｂ）の状態から各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの太腿部を僅かに持ち上げながら、脛部２３の先端部が接地するように膝関節２４を屈曲させ、この後各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの太腿部２２を胴体部ユニット２に固定しながら、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの脛部２３により地面４０を押すように膝関節２４を屈曲させることにより、図７（Ｂ）の姿勢に移行する。
【００９０】
そしてこの後、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの脛部２３の接地部位を地面４０上を摺動させながら、当該各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの膝関節２４を伸ばしつつ、後股関節２５におけるピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎが発生するトルクによって胴体部ユニット２を起こすことにより図８の「座る」の姿勢に遷移する。
【００９１】
そしてこのような一連の動きによって、後股関節２５におけるピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎに必要とされるトルクを従来に比べて小さくすることができ、その分従来と同じ出力トルクのアクチュエータを２７１〜２７ｎ用いた場合においても、接地面の状況等の影響を受け難くして、かかる座り動作を円滑かつ確実に行わせることができる。
【００９２】
以上の構成によれば、ペットロボット１の座り動作を上述のような後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの屈曲及び伸長動作を利用して行うようにしたことにより、後股関節２５におけるピッチ方向のアクチュエータ２７１〜２７ｎに必要とされるトルクを従来に比べて小さくすることができ、座り動作を円滑かつ確実に行わせることができる。かくするにつきペットロボット１の発現動作を自然なものとして、当該ペットロボット１のエンターテイメント性を向上させることができる。
【００９３】
（５）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を、胴体部ユニット２に第１の関節機構としての股関節部２５を介して第１のリンクとしての大腿部２２が連結されると共に、大腿部２２に第２の関節機構としての膝関節部２４を介して第２のリンクとしての脛部２３が連結された図１のように構成されたペットロボット１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これ以外の構成のペットロボットや、ペットロボット以外のこの他種々のロボット装置に広く適用することができる。
【００９４】
また上述の実施の形態においては、図７（Ａ）の姿勢において、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの脛部２３を地面４０と垂直よりも小さい所定の傾きをもって接触させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの太腿部２２を地面４０（動作基準面）と垂直よりも小さい傾きをもって接触できる所定の回転位置に位置させるのであれば、このときに各後脚部ユニット３Ｃ、３Ｄの脛部２３が地面４０と接触していなくても良い。
【００９５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、胴体部ユニットの尻相当部の局面部を地面に接地させながら、後側の両脚部ユニットを前方向に伸ばし、かつ前脚部ユニットの第２のリンクの先端部を地面に接地した状態から尻相当部の局面部を地面に接地させながら胴体部ユニットを起こす動作に制御する過程において、第１のリンクを、第２のリンクが地面に対して垂直よりも小さい所定の傾きをもって接触できる所定の回転位置に位置する姿勢にさせた後、第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御して、胴体部に対して第１のリンクを胴体部ユニットに対してピッチ方向に回転しないように第１の駆動手段によって回転トルクを発生させ、かつ地面に対して反発するように第２のリンクを地面に摺動させながら第２の駆動手段によって回転駆動させることにより、第２のリンクと地面となす角を垂直に近づかせ、第１のリンクを胴体部ユニットに固定させながら第１の駆動手段が発生する回転トルクによって胴体部ユニットを起こすように後方向に回転させるようにしたことにより、第１のリンクを、第２のリンクが地面に対して垂直よりも小さい傾きをもって接触できる所定の回転位置に位置する姿勢にさせることができるので、第１の駆動手段で発生する回転トルクによって胴体部ユニットが自重により正面に倒れることなく、胴体部ユニットを第２の駆動手段で発生する小さい回転トルクによって起こすことができ、かくして胴体部ユニットを第２の駆動手段で発生する小さい回転トルクによって起こすことができ得るロボット装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態によるペットロボットの外観構成を示す略線的な斜視図である。
【図２】ペットロボットの内部構成を示すブロック図である。
【図３】コントローラの処理の説明に供するブロック図である。
【図４】確率オートマトンの説明に供する概念図である。
【図５】有向グラフの説明に供する概念図である。
【図６】ペットロボットの座り動作の説明供する側面図である。
【図７】ペットロボットの座り動作の説明供する側面図である。
【図８】ペットロボットの座り動作の説明供する側面図である。
【図９】各種姿勢の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
１……ペットロボット、２……胴体部ユニット、３Ａ〜３Ｄ……脚部ユニット、１０……コントローラ、２２……太腿部、２３……脛部、２４……膝関節、２５……股関節、４０……地面。
【図１】
0004556092.tif 000013
【図２】
0004556092.tif 000014
【図３】
0004556092.tif 000015
【図４】
0004556092.tif 000016
【図５】
0004556092.tif 000017
【図６】
0004556092.tif 000018
【図７】
0004556092.tif 000019
【図８】
0004556092.tif 000020
【図９】
0004556092.tif 000021