(57)【要約】【課題】搭乗型ロボットの優位性と自律制御型歩行ロボットの優位性とを兼ね備えた歩行ロボットを提供する。【解決手段】自律制御型の歩行ロボット１００ａの下半身胴体部１１１ａに搭乗者１２３を載せるための搭載スペース１１７を設け、そこに椅子１２２を配置する。歩行ロボット１００ａは、自律制御型であるので、搭乗者１２３が細かい操縦操作を行わなくても搭乗者１２３を載せた状態で歩行を行い、搭乗者１２３を運ぶことができる。また、歩行ロボット１００ａが人型ロボットをベースにしたものであると、手を使った荷物の運搬や歩行時に搭乗者１２３を補助的に支えるといったことを行うことができる。【選択図】図１４
2007175831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律歩行可能な自律制御手段と、
人間を乗せるための搭乗手段と
を備えていることを特徴とする歩行ロボット。
【請求項２】
手動操縦のための制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載の歩行ロボット。
【請求項３】
前記搭乗手段は、手動操縦手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の歩行ロボット。
【請求項４】
前記自律制御手段に画像情報を提供する撮像手段および／または前記自律制御手段に音声情報を提供する音声認識手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の歩行ロボット。
【請求項５】
２足歩行型の人型ロボットとしての機能を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の歩行ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人を乗せることができる歩行ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
人が乗ることができる搭乗型の歩行ロボットが知られている。搭乗型の歩行ロボットは、基本的に遠隔操縦や搭乗者の操縦によって移動する。搭乗型の歩行ロボットに関しては、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。
【０００３】
一方、自律制御型の歩行ロボットが知られている。自律制御型の歩行ロボットは、画像情報等の周囲の情報を取得し、それに基づいて自律的に歩行を行うことができる。特に自律制御型の人型ロボットは、自身で判断して行動することができるので、人間と協調しての各種の作業や介護等への適用が期待されている。人型ロボットに関しては、例えば特許文献３に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５２８９７号
【特許文献２】特開２００５−１０３７２５号
【特許文献３】特開２００５−１６１４３８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、遊園地等のアミューズメント施設において、動物や恐竜に模した歩行ロボットを稼働させ、展示物とする場合がある。このような場合、この動物や恐竜に模した歩行ロボットが自律制御機能を備えていると、例えば園内を自律歩行機能により動き回ることで、施設の雰囲気を盛り上げる効果を得ることができる。そして、このような園内を自律歩行する歩行ロボットに来園者が搭乗することができれば、さらに来園者が乗ることができる娯楽設備としての機能を得ることができる。しかしながら、これまでの自律制御型の歩行ロボットは、人間と同様な動きを行うことができる点に重点が置かれており、人間が搭乗する機能は備えていない。一方、搭乗型の歩行ロボットは、外観形状および機能共に搭乗用途に特化したものであるため、他の用途に用いることができず、例えば動物や恐竜に模した歩行ロボットとして自律制御機能による稼働や動的展示物に供することができない。
【０００６】
そこで本発明は、搭乗型の歩行ロボットの優位性と自律制御型の歩行ロボットの優位性とを兼ね備えた歩行ロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の歩行ロボットは、自律歩行可能な自律制御手段と、人間を乗せるための搭乗手段とを備えていることを特徴とする。自律歩行というのは、自分で判断して、歩行経路や歩行先の目標を決めることができる機能のことをいう。搭乗手段というのは、人が乗ることができる構造を最低限備えている構造のことをいう。本発明の歩行ロボットは、自律歩行が可能で、さらに人を搭乗させることができる。このため、人を乗せない状態における自律歩行、そして人を乗せた状態における自律歩行が可能である。また、搭乗者等の指示に基づく自律歩行も可能である。この場合、歩行ロボット自体が自律的に歩行する能力を有しているため、搭乗者が操縦のための細かい操作を行う必要がない。このため、遊園地への来園客のような操縦技能を期待できない人間を搭乗させ、歩行させることができる。
【０００８】
歩行ロボットの歩行形態としては、２足を利用した歩行、３足以上の脚を利用しての歩行を挙げることができる。歩行ロボットの外観としては、人間、昆虫、動物あるいは恐竜に模した形態を挙げることができる。
【０００９】
本発明の歩行ロボットにおいて、手動操縦のための制御部を備えることは好ましい。この態様によれば、搭乗者による歩行ロボットの操縦、あるいは搭乗していない操縦者による遠隔操縦を行うことができる。本発明の歩行ロボットは、自律制御による歩行が可能であるので、手動操縦のための制御部は、進む方向の指示、停止の指示、歩行速度の調整等の指示が可能な機能を備えていれば良い。
【００１０】
搭乗手段が手動操縦手段を備え、この手動操縦手段の操作が、搭乗者によって行われる構成とすることは好ましい。この態様によれば、歩行ロボットへの搭乗者が歩行ロボットを操縦しての歩行を行うことができる。前述したように、本発明の歩行ロボットは、自律制御による歩行が可能であるので、操縦は簡易的なもので良い、このため、特に操縦のための技術は必要ではなく、素人や子供であっても操縦を行うことができる。
【００１１】
本発明の歩行ロボットにおいて、自律制御手段に画像情報を提供する撮像手段を備える態様とすることは好ましい。この態様によれば、自律制御による歩行時に画像情報を利用することができる。画像情報を利用することで、細かい歩行経路の決定、障害物の回避、危険の回避、姿勢維持といった制御を適切に行うことができる。また、自律制御手段に音声情報を提供する音声認識手段を備えても良い。この態様によれば、人間からの音声による指示や検出した周囲環境の音等を自律制御に反映させることができる。例えば、歩行する目的地に関する指示等を受けて、自律歩行を行うことができる。なお、認識する音声は、言語だけに限定されず、音楽、効果音、特定のノイズ、特定パターンの音等であってもよい。
【００１２】
本発明の歩行ロボットが、２足歩行型の人型ロボットの機能を備えることは好ましい。人型ロボットは、手を備えているので、人間と同様の身体機能を発揮させることができる。このため、手足を用いた各種の作業や機器の操作を行うことができる機能に加えて、人を乗せ運ぶことができる機能を備えた歩行ロボットを得ることができる。また、人型に模した、あるいは人型に近い外観を有する歩行ロボットとなるので、良好な対人親和性を得ることができる。
【００１３】
本発明において、脚部を備えた下半身胴体部と、この下半身胴体部に連結され、腕部を供えた上半身胴体部とを備え、さらに下半身胴体部が両サイドのバッテリー収納部とその間のベース部とを備え、さらにこのベース部に上半身胴体部との連結部を備え、さらに両サイドのバッテリー収納部は一体化され、且つ両バッテリー収納部の下部には、それぞれ左股関節および右股関節が配置され、さらにベース部が両サイドのバッテリー収納部に対して、前方あるいは後方にスライド可能な構造とすることが好ましい。この態様によれば、ベース部をバッテリー収納部に対して前方にスライドあるいは後方にスライドさせることで、搭乗型の歩行ロボットに変形させることができる。この態様によれば、人型ロボットを状況に応じて、搭乗型歩行ロボットに変形させることができる。また、逆に搭乗型歩行ロボットを人型ロボットに変形させることができる。この場合、人型ロボットから搭乗型歩行ロボットに変形しても、手足の機能は人型ロボットのものをそのまま利用することができる。こうして、汎用性の高い歩行ロボットを得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、搭乗型の歩行ロボットの優位性と自律制御型の歩行ロボットの優位性とを兼ね備えた歩行ロボットが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
１．第１の実施形態
（１−１）第１の実施形態の構成
本実施形態は、人型ロボットの機能と搭乗機能とを備えた自律制御型の歩行ロボットに関する。まず、基本形となる人型ロボットについて説明する。図１は、人型ロボット１００の概要を示す正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および背面図（Ｃ）である。
【００１６】
人型ロボット１００は、人間の胸郭に相当する上半身胴体部１０１と人間の腰部分に相当する下半身胴体部１１１を備えている。上半身胴体部１０１は、上下の胴体部を連結する胴体関節１１０を介して、下半身胴体部１１１上に配置されている。上半身胴体部１０１には、右肩関節１０２を介して右腕部１０３が接続され、左肩関節１０５を介して左腕部１０６が連結されている。右腕部１０３の先端には、右ロボットハンド部１０４が連結され、左腕部１０６の先端には、左ロボットハンド部１０７が連結されている。下半身胴体部１１１には、右股関節１１２を介して右脚部１１３が連結され、左股関節１１４を介して左脚部１１５が連結されている。また、上半身胴体部１０１の上部には、首関節１０８を介して頭部１０９が連結されている。
【００１７】
胴体関節１１０の機能により、上半身胴体部１０１は、下半身胴体部１１１に対して、ヨー軸回転およびピッチ軸回転が可能である。ヨー軸というのは、胴体を上下に貫く軸である。ヨー軸回転は、人間でいう腰を左右に捻る動作に相当する。ピッチ軸というのは、胴体を左右に貫く軸である。ピッチ軸回転は、人間でいう上半身を前後に曲げる動作に相当する。
【００１８】
右腕部１０３と左腕部１０６とは、人間の左右の腕と同様に動かすことができ、右ロボットハンド部１０４および左ロボットハンド部１０７を利用して物を掴んだり、支えたり、引っ張ったりすることができる。また、右脚部１１３と左脚部１１５を利用して、歩行を行うことができる。歩行は、平らな面上だけではなく、不整地面等の凹凸面や階段を歩行することができる。また、脚部を折り曲げることで、中腰になったり、しゃがんだりすることもできる。
【００１９】
頭部１０９は首関節１０８の機能により、上半身胴体部１０１に対して前後左右に動く。頭部１０９には、カメラが配置され、周囲の画像情報を取得することができる。また、各関節等には、姿勢や関節の動きを監視するためのセンサが配置されている。符号１１６は、通信アンテナであり、この通信アンテナ１１６を介して、外部からの指示信号を受信したり、外部へのデータ送信を行ったりすることができる。
【００２０】
上半身胴体部１０１内には、人型ロボットとしての機能を制御するＣＰＵボードが格納されている。頭部１０９に備えたカメラの画像情報や各種センサの計測データは、このＣＰＵボードによって解析され、歩行や姿勢制御が自律的に制御される。例えば、歩行の際に障害物があれば、それを避けて歩く、あるいはその障害物が取り除けるものであれば、手を使ってそれを除去し、歩行経路を確保する、といった自律動作を行うことができる。また、このＣＰＵボードと通信アンテナ１１６とは、無線インターフェース装置を介して接続されており、通信アンテナ１１６において受信された信号に基づいて、動作の指示を受けることができる。また、図示省略されているが、人型ロボット１００は、適当な場所にマイクが備えられ、さらに上半身胴体部１０１内に音声認識装置を備え、音声による外部認識や指示を受けることもできる。また、下半身胴体部１１１には、動力源となるバッテリーが格納されている。
【００２１】
図２は、図１に示す人型ロボットの下半身胴体部の構造を示す。図２（Ａ）は、人型ロボット１００の下半身胴体部１１１の上面図であり、図２（Ｂ）は、その側面図である。符号１１０ａは、胴体関節１１０が固定される胴体関節連結部分である。図２（Ｃ）に示すのは、（Ａ）および（Ｂ）に示す構造において、胴体関節連結部分１１０ａの位置を後方へシフトさせた場合の上面図である。また、図２（Ｄ）は、この場合における側面図である。図２（Ｃ）および（Ｄ）のタイプは、図２（Ａ）および（Ｂ）のタイプ（図１のタイプ）に比較して、上半身胴体部１０１が、下半身胴体部１１１の後方に連結されることになる。この場合、上半身胴体部１０１を前傾させたり、上体（下半身胴体部１１１と上半身胴体部１０１を合わせた胴体部分）を前傾させたりすることで直立時や歩行時のバランスを確保することができる。
【００２２】
また、下半身胴体部１１１は、中央のベース部１１ｃ、その両サイドのバッテリー収納部１１ａおよび１１ｂから構成されている。ベース部１１ｃは、その上面に胴体関節１１０を備えている。バッテリー収納部１１ａおよび１１ｂは、一体化されており、その一体化構造の下部の左右に、股関節１１２および１１４（図１参照）が配置されている。後に図４に関して説明するように、バッテリー収納部１１ａおよび１１ｂに対して、ベース１１ｃは、スライド機構によって、後方に移動可能な構造となっている。この構造によれば、図２に示す人型ロボットの基本形から、バッテリー収納部１１ａおよび１１ｂに対して、ベース１１ｃを後方にスライドさせると、図３および図４に示す搭乗型あるいは荷物搭載型の歩行ロボット用の下半身胴体部１１１ａに変形させることができる。
【００２３】
図３に示すのは、下半身胴体部１１１に対して上述した変形を行い、下半身胴体部を符号１１１ａの構造とした場合の歩行ロボットである。図３に示す歩行ロボット１００ａは、人型ロボット１００が有する身体能力を備えている。図３には、歩行ロボット１００ａを左側面方向から見た状態が示されている。図３（Ａ）は、直立した状態を示し、図３（Ｂ）は、右脚部１１３を一歩後ろに下げ、バランスをとった状態を示す。歩行ロボット１００ａは、歩行ロボット１００に比較して、重心が後ろに偏っているので、例えば図３（Ｂ）に示すような姿勢をとることで、直立時のバランスを確保することができる。
【００２４】
下半身胴体部１１１ａは、図１および図２に示す下半身胴体部１１１において、両サイドのバッテリー収納部１１ａおよび１１ｂに対して、中央のベース部１１ｃを後方にスライドさせる変形を行い、さらに符号１１７よって示される搭載スペースに図示しない搭載物載置板を配置した構造を有する。なお、図示しない搭載物載置板を配置しなくても、両サイドのバッテリー収納部１１ａおよび１１ｂの上面、さらには開放空間１１ｄ周囲の枠組み構造を搭載物の重量を支える支持部として利用することができる。下半身胴体部１１１ａは、下半胴体部１００に比較して前後に長く、その後方の上部に胴体関節１１０を介して上半身胴体部１０１が連結され、前方の下部の左右に股関節を介して左右の脚部が連結される。
【００２５】
なお、重量バランスが人型ロボット１００と１００ａとでは異なるが、姿勢制御に係るプログラムを相応するものに変更することで対応することができる。図３に示す歩行ロボット１００ａも図１に示す人型ロボット１００と同様な自律動作を行うことができる。この構造においては、上体（下半身胴体部１１１ａと上半身胴体部１０１を合わせた胴体部分）を前方に傾斜させたり、脚部を折り曲げて重心を前方に移動させたりすることで、直立時や歩行時のバランスを確保することもできる。
【００２６】
図４は、歩行ロボット１００ａの下半身胴体部１１１ａの構造を示す。図４（Ａ）は、第１のタイプの下半身胴体部１１１ａの上面図であり、図４（Ｂ）は、その側面図である。図４（Ｃ）は、第２のタイプの下半身胴体部１１１ａの上面図であり、図４（Ｄ）は、その側面図である。また符号１１０ａは、胴体関節１１０が固定される胴体関節連結部分である。図４（Ａ）および（Ｂ）に示す第１のタイプと図４（Ｃ）および（Ｄ）に示す第２のタイプとの違いは、胴体関節連結部分１１０ａの位置である。すなわち、図４（Ａ）および（Ｂ）に示す第１のタイプは、胴体関節連結部分１１０ａの位置が中央のやや後方であるが、図４（Ｃ）および（Ｄ）に示す第２のタイプは、胴体関節連結部分１１０ａの位置がそれよりさらに後方に寄った位置にある。
【００２７】
図４に示す下半身胴体部１１１ａは、図２に示す下半身胴体部１１１を変形することで得ることができる。すなわち、両サイドのバッテリー収納部１１ａおよび１１ｂは一体化されており、各バッテリー収納部１１ａおよび１１ｂの内側には、スライドレール１１ｅが設けられ、そこをベース部１１ｃの両側に設けられた図示しないスライド部がスライド可能な構造となっている。そして、図２に示す下半身胴体部１１１の状態において、両サイドのバッテリー収納部１１ａおよび１１ｂに対して、中央のベース部１１ｃを後方にスライドさせる変形を行うと、図４に示す状態となる。この場合、符号１１ｄの部分が開放空間となるので、状況に応じて、上述した図示しない搭載物載置板をその上部に配置し、そこに蓋をする。図２に示す状態から図４に示す状態への変形は、それ程の手間を必要としないので、稼働状況に応じて、図１に示す人型ロボットとしての稼働形態と、図３に示す搭乗型あるいは荷物搭載型の歩行ロボットの稼働形態とを適宜選択することができる。
【００２８】
図３あるいは図５に示す歩行ロボット１００ａは、下半身胴体部１１１ａの前方上面に符号１１７よって示される搭載スペースが確保されており、このスペースを人の搭乗スペースや荷物の搭載スペース、あるいは持ち上げた荷物を支える支持部として利用することができる。
【００２９】
（１−２）第１の実施形態の動作
（荷物を搭載する場合）
図５は、図３そして図４（Ａ）および（Ｂ）に示す第１のタイプの下半身胴体部１１１ａを採用した歩行ロボット１００ａが荷物１２１を持った状態を示す側面図である。図５（Ａ）は、直立した状態を示し、図５（Ｂ）は、右脚部１１３を一歩後ろに下げ、バランスをとった状態を示す。この例においては、荷物１２１を搭載スペース１１７上に載せ、さらに左ロボットハンド部１０７と右ロボットハンド部１０４によって荷物１２１を押さえている。このように、下半身胴体部１１１ａ上の搭載スペース１１７上に荷物１２１を載せ、さらに両手を用いて荷物１２１を支えることで、しっかりと荷物１２１を保持することができる。そして、右脚部１１３および左脚部１１５の機能により荷物１２１を運搬することができる。この態様においては、自律動作によって、手を用いて荷物１２１の持ち上げ、そして運搬、そして適当な場所に荷物を下ろす作業を行うことができる。
【００３０】
図６は、図３に示す歩行ロボット１００ａに荷物１２１を搭載した他の状態を示す側面図である。図６（Ａ）は、直立した状態を示し、図６（Ｂ）は、右脚部１１３を一歩後ろに下げ、バランスをとった状態を示す。この例においては、図５の荷物１２１を横向きに（９０°回転）し、その手前側を搭載スペース１１７上に載せ、その先の方を左ロボットハンド部１０７によって押さえている。なお、図示されていないが、右ロボットハンド部１０４も左ロボットハンド部１０７と同様な状態で荷物１２１を押さえている。
【００３１】
図７は、図６に示す場合と異なる支え方で、歩行ロボット１００ａが荷物１２１ａを持ち上げた状態を示す側面図である。図７（Ａ）は、直立した状態を示し、図７（Ｂ）は、右脚部１１３を一歩後ろに下げ、バランスをとった状態を示す。荷物１２１ａは、荷物１２１に比較して奥行き寸法が長い。このため、図７に示すように、左腕部１０６および図示されない右腕部１０３を伸ばして、荷物１２１ａを支えている。このように、人間の腕部と同じように使うことができる腕部を利用することで、大きさの異なる荷物であっても、その持ち運びを簡単に行うことができる。
【００３２】
図８は、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すタイプの下半身胴体部１１１ａを利用した歩行ロボット１００ａが、図５に示す場合と同じ方法によって荷物１２１を持ち上げた状態を示す側面図である。図８（Ａ）は、直立した状態を示し、図８（Ｂ）は、右脚部１１３を一歩後ろに下げ、バランスをとった状態を示す。この場合、胴体関節１１０の位置を図５の場合に比較して前方へシフトさせており、搭載スペース１１７の利用面積が狭くなる。したがって、右ロボットハンド部１０４および左ロボットハンド部１０７を利用した荷物１２１の保持は、バランスを確保する上で特に有効となる。図８に示すように、胴体関節１１０の位置を前後にスライドさせることで、運搬する対象に応じた重量バランスを確保することができる。
【００３３】
また、荷物の運搬だけではなく、手先のロボットハンド部を用いた各種の作業を行うこともできる。例えば、建築工事現場において、作業者が建材を壁に固定する作業を行う際に、歩行ロボット１００ａが、ロボットハンド部を用いて建材を補助的に支える作業を行うことができる。図９は、このような作業の様子を示す歩行ロボット１００ａの側面図である。図９（Ａ）は、直立した状態を示し、図９（Ｂ）は、右脚部１１３を一歩後ろに下げ、バランスをとった状態を示す。図９には、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すタイプの下半身胴体部１１１ａを利用した歩行ロボット１００ａが、右ロボットハンド部１０４および左ロボットハンド部１０７を利用して各種の作業を行う場合を想定した状態が示されている。
【００３４】
（人が搭乗する場合）
以下、図３に示す歩行ロボット１００ａに人が搭乗する場合の一例を説明する。図１０〜図１３は、歩行ロボット１００ａに人が搭乗し、立ち上がるまでの過程を示す側面図である。この例においては、搭乗者１２３を搭乗させるために、歩行ロボット１００ａの搭載スペース１１７上に椅子１２２が装着される。椅子１２２の装着構造は、ボルト等を用いた構造やワンタッチの嵌め込み式の構造を採用することができる。
【００３５】
搭乗者１２３を乗せる際、まず、図１０に示すように、歩行ロボット１００ａは、左脚部１１５および図示されない右脚部１１３を屈曲させ、しゃがんだ状態になると共に、上半身胴体部１０１を後方に傾倒させる。また、左腕部１０６先端の左ロボットハンド部１０７および図１０に図示されない右腕部１０３先端の右ロボットハンド部１０４を床面１２４（あるいは地面等）に接触させ、体を支える。またこの時、視界を確保するために、頭部１０９を前傾させる。この状態において、搭乗者１２３が椅子１２２に腰掛け、図１０に示す状態を得る。この時、両脚部と両腕部によって、歩行ロボット１００ａの姿勢が維持されるので、安定性が確保される。また、歩行ロボット１００ａは、頭部１０９に備えたカメラによって搭乗者１２３の状態を監視し、また図示しない姿勢計測センサによって自身の姿勢を監視し、その監視データに基づいて、その自律制御機能によって、全体のバランスを調整する。こうすることで、搭乗者１２３の搭乗に際する安全性を確保することができる。このように、歩行ロボット１００ａが備える自律制御機能を活用することで、例えば、搭乗する搭乗者１２３が子供やお年寄り、あるいは健常者でない人であるような場合であっても、高い安全性を確保することができる。
【００３６】
搭乗者１２３が椅子１２２に腰掛けたら、図１１に示すように、左脚部１１５および図示されない右脚部１１３の屈曲度を調整しつつ、上半身胴体部１０１を起こし、重心を前方に移動させてバランスを取り、体を上方に伸ばす。この時、左腕部１０６先端の左ロボットハンド部１０７および図１０に図示されない右腕部１０３先端の右ロボットハンド部１０４が、床面１２４から離れ、図１１に示す状態となる。またこの時、全体の動きに合わせて頭部１０９を起こし、姿勢を整える。
【００３７】
図１１に示す状態から、そのまま左脚部１１５および図示されない右脚部１１３を伸ばしてゆき、図１２に示す状態を経て、図１３に示す状態に到達する。こうして、歩行ロボット１００ａは、搭乗者１２３を下半身胴体部１１１ａの搭載スペース１１７に乗せた状態で左脚部１１５および図示されない右脚部１１３を利用して立ち上がる。そして歩行ロボット１００ａは、この状態で歩行移動することができる。
【００３８】
図１４は、搭乗者１２３を乗せた歩行ロボット１００ａが立ち上がった状態において、左腕部１０６および左ロボットハンド部１０７を搭乗者１２３の下半身左側に添え、安全性を確保した状態が示されている。なお、図示されていないが、右腕部１０３および右ロボットハンド部１０４も搭乗者１２３の下半身右側に添えられている。図１５には、搭乗者１２３を乗せた歩行ロボット１００ａが立ち上がった状態において、左腕部１０６を搭乗者１２３の腰付近の左側に添え、安全性を確保した状態が示されている。なお、図示されていないが、右腕部１０３も同様に搭乗者１２３の腰付近の右側に添えられている。このように手を使って搭乗した人を補助的に支えることで、歩行に際しての安全性を更に高めることができる。
【００３９】
また、図１５に示す状態においては、歩行ロボット１００ａの左腕部１０６および図示しない右腕部１０３が、搭乗者１２３の肘掛けあるいは手すりとしても機能している。これにより、搭乗者１２３の安全性や乗り心地を高めることができる。この腕部１０６および１０３を用いた肘掛けあるいは手すりとしての機能は、乗り降りの際や歩行ロボットの歩行時における揺れの発生時において、搭乗者１２３が自身のバランスを確保する上で有効に活用することができる。また自律制御機能を利用することで、腕部１０６および１０３を肘掛けあるいは手すりとして機能させる際に、搭乗者１２３から加わる力の加減に応じて、その力を柔軟に受け止める制御を行うこともできる。このようにすると、さらに乗り心地を高めることができる。
【００４０】
歩行ロボット１００ａは、人型ロボット１００と同様に音声による指示を受けることができる。したがって、搭乗者１２３の音声による指示を受けて、自律的な行動を行うことができる。例えば、アミューズメント施設内を一周する旨の指示を音声により与えられた場合、指示されたコースを自律制御により搭乗者１２３を乗せた状態で歩行し一周する。この際、自律制御による歩行であるので、混雑等の障害があれば（１）迂回コースを取る、（２）一旦停止する、（３）改めて指示を受ける、といった状況に応じた行動を自身で判断して実行することができる。つまり、歩行ロボット１００ａが自律動作を行うことができるので、搭乗者１２３は細かい動作制御（つまり操縦）を行う必要はなく、大雑把な指示を与えるだけでよい。
【００４１】
２．第２の実施形態
本実施形態は、歩行ロボットの後ろ（背面）に搭載スペースを設けた例である。図１６は、本発明を利用した歩行ロボットの一例を示す側面図である。図１６に示す歩行ロボット１００ｂが、図３に示す歩行ロボット１００ａと異なるのは、下半身胴体部の構造である。この例においては、図２に示す下半身胴体部１００のベース部１１ｃが、両サイドのバッテリー収納部１１ａおよび１１ｂに対して前方のスライドし、下半身胴体部１００ｂに変形する構造を採用する。
【００４２】
歩行ロボット１００ｂにおいては、その下半身胴体部１１１ｂの後部下面に左脚部１１５および図１６に図示されない右脚部１１３が連結され、その前部上面に上半身胴体部１０１が胴体関節１１０を介して連結される。そして、上半身胴体部１０１の後方に、下半身胴体部１１１ｂ上の搭載スペース１１８が確保される。この構造においては、上半身胴体部１０１の背面に人や荷物が搭載される。なお、下半身胴体部１１１ｂ以外の構造は、図３に示す歩行ロボット１００ａと同じである。
【００４３】
第２の実施形態の動作
以下、図１６に示す歩行ロボット１００ｂの動作の一例を説明する。まず図１６に示す直立した状態から、しゃがむ動作の過程を説明する。図１７および図１８は、しゃがむ動作の過程を示す側面図である。この場合、図１７に示すように、まず上半身胴体部１０１を前傾させ、次に図１８に示すように左脚部１１５および図示されていない右脚部１１３を屈曲させて姿勢を落とす。この時、左腕部１０６および図１８に図示しない右腕部１０３を伸ばし、その先端の左ロボットハンド部１０７および図１８に図示しない右ロボットハンド部１０４を床面１２４に接触させ、バランスを確保する。
【００４４】
（人を搭乗させる場合）
図１９〜図２１は、搭乗者１２３が搭乗した歩行ロボット１００ｂが立ち上がる過程を示す側面図である。この場合、搭載スペース１１８上に椅子１２２が後ろ向きに装着される。まず、図１８に示すのと同じしゃがんだ姿勢を取り、次いで左脚部１１５および図示されない右脚部１１３の屈曲状態を変えることで、前方に重心を移動させて図１９に示す状態を得る。この状態において、搭乗者１２３が椅子１２２に腰掛ける。そして、左脚部１１５および図示されない右脚部１１３を伸ばし、体を持ち上げ図２０に示す中間状態を得、図２１に示す状態に至る。こうして、搭乗者１２３が搭乗した状態における立ち上がりの動作が行われる。歩行ロボット１００ａは、図２１に示す状態において、自律歩行を行うことができる。また、左腕部１０６および左ロボットハンド部１０７、さらに図２１に図示されない右腕部１０３および右ロボットハンド部１０４を用いた各種の作業を行うことができる。例えば、左ロボットハンド部１０７に背負った搭乗者１２３の荷物を持ち、歩行するといった動作を行うことも可能である。
【００４５】
図２２は、搭乗者１２３を搭乗させた歩行ロボット１００ｂが、荷物１２５を両手に持っている状態を示す側面図である。この例においては、左腕部１０６と右腕部１０３によって荷物１２５を両側から挟み、さらに左ロボットハンド部１０７によって荷物１２５を前方から押さえ、右ロボットハンド部１０４によって荷物１２５を下から支えた状態が示されている。
【００４６】
（歩行ロボットの活用場面）
以上例示したような人を乗せることができる歩行ロボット１００ａや１００ｂは、以下のような状況において効果的に稼動させることができる。例えば、遊園地やテーマパーク、あるいは起伏の激しい景勝地の観光地等において、お年寄りや体の不自由の人にとって歩行が負担になる場合がある。また、面積が広く移動手段があった方が好ましい場合がある。また、遊園地やテーマパーク等であれば、その設立コンセプトにあった移動手段を用意したい場合がある。このような場合に、上述した歩行ロボット１００ａや１００ｂを移動手段とすることは好ましい。上述した歩行ロボットは、人型ロボットを基本としており、人間が歩行することを想定して作られた歩道等を歩行移動することが可能である。このため、そのような場所において、人を乗せて歩行することも当然可能である。特に階段や段差を歩行することが可能である。また、手を使うことが可能であるので、荷物を持ったりすることも可能である。また、人型ロボットを基本にしているので、対人親和性に優れている。そのため、人を搭乗させての移動手段に適している。
【００４７】
３．第３の実施形態
（３−１）実施形態の構成
以下、歩行ロボットとして恐竜型の歩行ロボットの例を説明する。図２３は、恐竜型歩行ロボットの一例を示す斜視図である。図２３（Ａ）は、外装構造を装着した状態（外観）を示し、図２３（Ｂ）は、外装構造を取り除いた状態を示す。
【００４８】
図２３（Ａ）に示すように、恐竜型歩行ロボット３００の外観は、胴体３０１を右脚部３０２および左脚部３０３によって支えた構造となっている。胴体３０１の前方下部には、右腕部３０４と左腕部３０５を備え、胴体３０１の前方に頭部３０７を、後方に尾３４０を備えている。頭部３０７の前部は、上顎３０８と下顎３０９を備えている。全体の外装表面は、ポリウレタン樹脂で構成され、柔軟性を有している。またその表面は、恐竜の肌触りを想定した質感に仕上げられている。また図示省略されているが、恐竜型歩行ロボット３００は、人を搭乗させることができる後述する構造を備えている。
【００４９】
符号３０１ａは、胴体３０１の胴体内部構造であり、中央やや後ろの両側に右脚部内部構造３０２ａと左脚部内部構造３０３ａを備えている。右脚部内部構造３０２ａと左脚部内部構造３０３ａは、２足歩行を行うための機構である。また、胴体内部構造３０１ａの前部の左右下部には、右腕部内部構造３０４ａと左腕部内部構造３０５ａが配置されている。右腕部内部構造３０４ａと左腕部内部構造３０５ａは、両腕部を前後に振る動作を行うためのものである。この例において、右腕部３０４と左腕部３０５とは、前後に動くだけであり、特に物を掴むような動作は行わない。
【００５０】
胴体内部構造３０１ａの前部には、首駆動機構３１１が配置され、その先端には頭部内部構造３０７ａが連結されている。首駆動機構３１１の機能により頭部内部構造３０７ａの動きが制御される。頭部内部構造３０７ａ内には、図示しないカメラが配置されており、上顎３０８と下顎３０９との間（つまり口の中）から外部を撮像し、画像情報を取得できるようになっている。頭部内部構造３０７ａは、上顎３０８および下顎３０９を動かすための、上顎内部構造３０８ａと下顎内部構造３０９ａを備えている。上顎内部構造３０８ａと下顎内部構造３０９ａは、頭部内部構造３０７ａが備えた駆動機構により動かされる。胴体内部構造３０１ａの後部には、尾内部構造３４０ａが連結されている。尾内部構造３４０ａによって、尾３４０が動かされる。胴体内部構造３０１ａの内部には、自律動作を制御するために必要なＣＰＵボードやインターフェース等が格納されている。また、電源となるバッテリーが格納されている。
【００５１】
（第１の搭乗構造）
図２４は、恐竜型歩行ロボットに人を乗せるための搭乗構造の一例を示す斜視図（Ａ）、側面図（Ｂ）および（Ｃ）である。この例においては、図２４（Ａ）に示すように、恐竜型歩行ロボット３００に、鞍３１０が装着される。図２４（Ｂ）に示すように、鞍３１０は、胴体内部構造３０１ａに固定部材３１４によって固定される。搭乗者１２３は、図２４（Ｂ）に示すように鞍３１０に跨る。鞍３１０の両側には、鐙３１１が一対配置され、搭乗者１２３はそこに足先を乗せ、搭乗姿勢の安定を保つ。鞍３１０には、操縦レバー３１２が配置されている。操縦レバー３１２が操作されると、制御信号が胴体内部構造３０１ａ内部に送られ、それがＣＰＵボードにおいて処理され、動作制御が行われる。この構成によれば、搭乗者１２３が、この操縦レバー３１２を操作することで、恐竜型歩行ロボット３００の進む方向を指示する等の簡易的な操縦を行うことができる。また、鞍３１０は、上下微動用レバー３１３を操作することで、その高さを調整することができる。
【００５２】
恐竜型歩行ロボット３００は、自律制御による歩行が可能であるので、搭乗者１２３が操縦レバーによって、出発、停止、進みたい方向等を指示するだけでよい。勿論、恐竜型歩行ロボット３００は自律制御により歩行するので、障害物等や危険を検知すれば、搭乗者１２３の指示に関係なく停止やしゃがむ等の危険回避動作が行われる。
【００５３】
図２４（Ｃ）に示すのは、搭乗者１２３以外の第三者の指示により、動作を行う場合の一例である。この場合、恐竜型歩行ロボット３００側に操縦手段は配置されておらず、歩行方向等の指示は無線等により外部から与えられる。なお、図２４（Ｃ）に示す構成の他の一例として、恐竜型ロボット３００が３０１ａ内に格納された図示されない音声認識装置を備え、この音声認識装置によって、搭乗者１２３から指示を受ける場合を挙げることもできる。
【００５４】
図２５は、搭乗手段の他の一例を示す正面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。この例においては、搭乗者１２３を保護するためのパイプで構成されたガード３１５が鞍３１０に配置されている。図２６は、搭乗手段の他の一例を示す斜視図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。この例においては、恐竜型歩行ロボット３００の背中部分の一部に開閉式の背もたれ３１６が配置されている。背もたれ３１６を持ち上げると、クッションを備えた座面３１７が現れ、そこに搭乗者１２３が座ることができる。
【００５５】
図２７は、操縦手段の一例を示す側面図および一部拡大図である。この例においては、図２６に示す開閉式の背もたれ３１６を備えた構造において、恐竜型歩行ロボット３００の背中に操縦レバー３１２が配置されている。また、さらに手綱３１８が頭部３０７の側面に固定され、またフットペダル３１９が胴体側面に配置されている。
【００５６】
図２７に示す例においては、多様な操縦方法を選択することができる。その一つは、操縦レバー３１２によって、搭乗者１２３が歩行方向等の指示を出す操縦方法である。他の一つは、手綱３１８による操作である。更に他の一つは、フットペダル３１９を踏むことによる操作である。また、これら操縦方法を複数組み合わせての操縦を行うこともできる。なお、手綱３１８は、恐竜型歩行ロボット３００の左側の分だけしか示されていないが、同様なものが右側にも配置されている。また、フットペダル３１９も同じものが胴体右側に配置されている。
【００５７】
上述した仕組みを実現するための構成の一例を説明する。図２７（Ｂ）に示すのは、符号３２０の部分における手綱３１８の頭部３０７への固定構造の一例を示す拡大断面図である。この構造においては、恐竜型歩行ロボット３００の頭部３０７の表皮に手綱固定ピン３２１を差し込むための孔が設けられている。手綱固定ピン３２１は、頭部内部構造３０７ａ（図２３参照）に設けられた支持部のハウジング３２２に差し込まれ、バネ３２３に接触する。また、手綱固定ピン３２１は、手綱３１８を固定するためのリング部３２１ａを備えている。支持部のハウジング３２２の周囲には、歪みゲージ３２４が取り付けられ、手綱３１８がどの程度の力で引かれたかを電子的に検出することができる。すなわち、手綱３１８が引かれると、手綱固定ピン３２１が傾き、それが支持部のハウジング３２２にストレスを与え、そのストレスが歪みゲージ３２４によって検出される。この構成によれば、搭乗者１２３による手綱さばきによって、恐竜型歩行ロボット３００の歩行を制御することができる。例えば、左右の手綱の引き具合のアンバランスを検出することで歩行の方向を指示する旨の検出が行われ、それが自立歩行の制御に反映される。
【００５８】
操縦レバー３１２の操作を検出する構成としては、ゲーム機のジョイスティックのように電子スイッチによって、その倒された方向を検出する構造を挙げることができる。また、操縦レバー３１２の材質を、操縦者１２３が動かすことで撓む程度の弾性を備えたものとし、さらにこの操縦レバー３１２に歪みゲージを貼り付けた構造を挙げることもできる。この場合、操縦レバー３１２に力を加えると、歪みゲージによってその方向が電子的に検出され、恐竜型歩行ロボット３００の歩行の方向を指示することができる。また、フットペダル３１９を操縦手段として利用する場合の例として、フットペダルを歪みゲージを備えた柔軟な材質のもので構成する構造を挙げることができる。この場合、左右のフットペダル３１９の踏まれ具合を歪みゲージにより電子的に検出することで、恐竜型歩行ロボット３００の歩行動作に対する指示を検出することができる。
【００５９】
図２７に示す例において、操縦レバー３１２、フットペダル３１９、および手綱固定ピン３２１を、恐竜型歩行ロボット３００に差込みおよび引き抜きが自在可能な構造、あるいは恐竜型歩行ロボット３００内に収納可能な構造とすることは好ましい。この態様は、例えばテーマパークや遊園地等において、通常は、恐竜型歩行ロボット３００を、その自律制御機能によって園内を練り歩かせ、来園客の求めに応じて、来園者を搭乗させて園内を歩行移動するような動作形態に適用することができる。この際、係員がそばに付き、搭乗者を乗せないで歩行させる際には、操縦レバー３１２、フットペダル３１９、および手綱固定ピン３２１を、恐竜型歩行ロボット３００から取り外し、あるいはその内部に収納させておく。そして、搭乗者を乗せる際には、操縦レバー３１２、フットペダル３１９、および手綱固定ピン３２１を、恐竜型歩行ロボット３００に装着し、あるいは恐竜型歩行ロボット３００内から引き出し、搭乗用態様に変形させる。
【００６０】
図２８は、搭乗手段のバリエーションを示す側面図である。図２８（Ａ）には、遠隔操作用コントローラ３３１によって恐竜型歩行ロボット３００の操縦を可能とする例が記載されている。図２８（Ｂ）には、搭乗者１２３が頭に装着したヘッドセット３３２によって、操縦が行われる例が示されている。図２８（Ｂ）に示す構成においては、恐竜型歩行ロボット３００の背中に掴まり棒３３３が固定されている。搭乗者１２３は、この掴まり棒３３３に掴まり、搭乗時の安全性を確保することができる。恐竜型歩行ロボット３００は、図示しない音声認識装置を備え、ヘッドセット３３２によって検出した音声がそこで解析され、恐竜型歩行ロボット３００の動作に反映される。また、搭乗者１２３が搭乗した状態において、ヘッドセット３３２から、恐竜型歩行ロボット３００の動作に対応させて、恐竜を想定した呼吸音や唸り声等の効果音を搭乗者１２３に聞かせることもできる。
【００６１】
以上説明した恐竜型歩行ロボット３００は、その外装をポリウレタン等の柔軟な材質で構成しているので、仮に何かにぶつかったり転倒したりしても、ロボットの内部機構をある程度保護することができる。また、仮に歩行時に衝撃を受けても、それが搭乗者に直に伝わる衝撃を緩和することができる。また、外装構造を軽量化することができるので、ロボットを軽量化することができる。また、ポリウレタン樹脂のような材質は、触った感覚や見た目の質感を柔らかいものとすることができるので、対人親和性を高めることができる。
【００６２】
以上説明した恐竜型歩行ロボット３００は、以下のような状況において活用することができる。例えば、遊園地やテーマパーク等において恐竜型歩行ロボットを、人を乗せない状態で自律制御機能によって施設内を歩き回らせる。この際、自律制御機能を利用して、来園客の近くに近づいたら、首を回す、口を開ける、尻尾を動かすといった動作を適宜行うことで、パフォーマンス効果を発揮させる。そして、その搭乗機能を利用することで、来園客を乗せて歩行することもできる。このように、自律制御機能と搭乗機能を備えることで、各種のパフォーマンスと客を乗せての歩行とを適宜行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、脚部を備え、この脚部によって移動可能な歩行ロボットに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】人型ロボットの概要を示す正面図（Ａ）、側面図（Ｂ）および背面図（Ｃ）である。
【図２】下半身胴体部の概要を示す上面図（Ａ）、側面図（Ｂ）、上面図（Ｃ）および側面図（Ｄ）である。
【図３】歩行ロボットの概要を示す側面図である。
【図４】下半身胴体部の概要を示す上面図（Ａ）、側面図（Ｂ）、上面図（Ｃ）および側面図（Ｄ）である。
【図５】歩行ロボットの動作状態を示す側面図である。
【図６】歩行ロボットの動作状態を示す側面図である。
【図７】歩行ロボットの動作状態を示す側面図である。
【図８】歩行ロボットの動作状態を示す側面図である。
【図９】歩行ロボットの動作状態を示す側面図である。
【図１０】搭乗者を乗せた歩行ロボットが立ち上がる過程を示す側面図である。
【図１１】搭乗者を乗せた歩行ロボットが立ち上がる過程を示す側面図である。
【図１２】搭乗者を乗せた歩行ロボットが立ち上がる過程を示す側面図である。
【図１３】搭乗者を乗せた歩行ロボットが立ち上がる過程を示す側面図である。
【図１４】搭乗者を乗せた歩行ロボットを示す側面図である。
【図１５】搭乗者を乗せた歩行ロボットを示す側面図である。
【図１６】歩行ロボットの概要を示す側面図である。
【図１７】歩行ロボットの動作状態を示す側面図である。
【図１８】歩行ロボットの動作状態を示す側面図である。
【図１９】搭乗者を乗せた歩行ロボットが立ち上がる過程を示す側面図である。
【図２０】搭乗者を乗せた歩行ロボットが立ち上がる過程を示す側面図である。
【図２１】搭乗者を乗せた歩行ロボットが立ち上がる過程を示す側面図である。
【図２２】歩行ロボットの動作状態を示す側面図である。
【図２３】恐竜型歩行ロボットの外観と内部構造を示す斜視図である。
【図２４】恐竜型歩行ロボットの搭乗手段の例を示す斜視図（Ａ）、側面図（Ｂ）および（Ｃ）である。
【図２５】搭乗手段の例を示す正面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。
【図２６】搭乗手段の例を示す斜視図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。
【図２７】搭乗手段の例を示す側面図（Ａ）および部分拡大図（Ｂ）である。
【図２８】搭乗手段の例を示す側面図（Ａ）および（Ｂ）である。
【符号の説明】
【００６５】
１００…人型ロボット、１００ａ…歩行ロボット、１００ｂ…歩行ロボット、１０１…上半身胴体部、１０２…右肩関節、１０３…右腕部、１０４…右ロボットハンド部、１０５…左肩関節、１０６…左腕部、１０７…左ロボットハンド部、１０８…首関節、１０９…頭部、１１０…胴体関節、１１０ａ…胴体関節連結部分、１１１…下半身胴体部、１１１ａ…下半身胴体部、１１１ｂ…下半身胴体部、１１ａ…バッテリー収納部、１１ｂ…バッテリー収納部、１１ｃ…ベース部、１１ｄ…開放空間、１１ｅ…スライドレール、１１２…右股関節、１１３…右脚部、１１４…左股関節、１１５…左脚部、１１６…通信アンテナ、１１７…搭載スペース、１１８…搭載スペース、１２１…荷物、１２１ａ…荷物、１２２…椅子、１２３…搭乗者、１２４…床面、１２５…荷物、３００…恐竜型歩行ロボット、３０１…胴体、３０１ａ…胴体内部構造、３０２…右脚部、３０２ａ…右脚部内部構造、３０３…左脚部、３０３ａ…左脚部内部構造、３０４…右腕部、３０４ａ…右腕部内部構造、３０５…左腕部、３０５ａ…左腕部内部構造、３０７…頭部、３０７ａ…頭部内部構造、３０８…上顎、３０８ａ…上顎内部構造、３０９…下顎、３０９ａ…下顎内部構造、３１０…鞍、３１１…鐙、３１２…操縦レバー、３１３…上下微動用レバー、３１４…固定部材、３１５…ガード、３１６…背もたれ、３１７…座面、３１８…手綱、３１９…フットペダル、３２０…拡大部分、３２１…手綱固定ピン、３２１ａ…リング部、３２２…支持部、３２３…バネ、３３１…遠隔操作用コントローラ、３３２…ヘッドセット、３３３…掴まり棒、３４０…尾、３４０ａ…尾内部構造。
【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】
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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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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