(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の構成ユニツトを連結するようにして構築される自律移動型のロボツト装置において、
所定の上記構成ユニツトに着脱自在に装填され、各上記構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する制御手段と、
各上記構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する際の所望の行動タイプを示す行動タイプ情報が記憶された第１の記憶手段と、
各上記構成ユニツトが連結されて構築された形態を各上記構成ユニツトのそれぞれ固有のユニツト情報によつて表す形態情報を記憶する第２の記憶手段と、
所定の動作プログラムを記憶する第３の記憶手段と
を具え、上記制御手段は、上記第１、第２及び第３の記憶手段からそれぞれ記憶された上記行動タイプ情報、上記形態情報及び上記動作プログラムを読み出し、当該読み出した上記行動タイプ情報に基づいて上記行動タイプを認識し、当該行動タイプを認識した状態で、上記読み出した上記形態情報及び上記動作プログラムに基づいて各上記構成ユニツトを所定状態に駆動制御する
ことを特徴とするロボツト装置。
【請求項２】
単数又は複数の上記構成ユニツトに追加して連結される単数又は複数の追加構成ユニツト
を具え、上記制御手段は、上記第２及び第３の記憶手段からそれぞれ読み出した上記形態情報及び上記動作プログラムを、各上記構成ユニツトに連結された各上記追加構成ユニツトに基づいて変更し、上記行動タイプを認識した状態で、上記変更した上記形態情報及び上記動作プログラムに基づいて各上記構成ユニツト及び各上記追加構成ユニツトを所定状態に駆動制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のロボツト装置。
【請求項３】
上記第１の記憶手段は、所定の上記構成ユニツトに着脱自在に装填される
ことを特徴とする請求項１に記載のロボツト装置。
【請求項４】
各上記構成ユニツトは、胴体部ユニツト、太股部ユニツト、すね部ユニツト、首部ユニツト及び頭部ユニツトでなり、
上記行動タイプ情報は、ペツト用、ダンス用又は対戦用の上記行動タイプを示す
ことを特徴とする請求項１に記載のロボツト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
【０００２】
発明の属する技術分野
従来の技術（図１２）
発明が解決しようとする課題（図１２）
課題を解決するための手段（図１〜図６）
発明の実施の形態
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態によるロボツトの構成（図１〜図５）
（１−２）第１の実施の形態による動作及び効果（図１〜図５）
（２）第２の実施の形態
（２−１）第２の実施の形態によるロボツトの構成（図６〜図９）
（２−２）第２の実施の形態による動作及び効果（図６〜図９）
（３）他の実施の形態（図１〜図１１）
発明の効果
【０００３】
【発明の属する技術分野】
本発明はロボツト装置に関し、例えば自律移動型のロボツトに適用して好適なものである。
【０００４】
【従来の技術】
従来、この種のロボツトとしては、図１２（Ａ）に示すような４足歩行型や、図１２（Ｂ）に示すような２足歩行型、図１２（Ｃ）に示すような車型、又は図１２（Ｄ）に示すような２輪推進型等のように各種形態のものがある。
【０００５】
通常、これら各種ロボツトは、例えば胴体部ユニツト内部に収納された汎用の計算機又はＣＰＵ（Central Processing Unit ）ボードに搭載されたＣＰＵによつてその２足歩行型や４足歩行型等の形態に応じた動作プログラムを実行させることによりその形態に応じて動作し得るようになされている。
【０００６】
ところでこの種のロボツトとして、最近では、当該ロボツトを構成する胴体部ユニツトや、頭部ユニツト等の各構成ユニツトをシリアルバスを介して連結させることにより、ＣＰＵによつてこれら各構成ユニツトの連結のしかたを検出し、この検出結果に基づいてロボツトの形態を自動的に判断するものがある。
【０００７】
またこの種のロボツトとして、動作プログラムをロボツトの形態に依存しない「前進」、「後退」等のような大まかな動作命令を出す上位のプログラム（以下、これを上位動作プログラムと呼ぶ）と、この命令に応じて実際にロボツトを前進させるために当該ロボツトの形態に依存して各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する下位のプログラム（以下、これを下位動作プログラムと呼ぶ）とに分離することにより、ロボツトの形態に依存しない上位動作プログラムを異なるロボツト間で共通に利用することができるようにしたものもある。
【０００８】
さらにこの他には、ロボツトの各構成ユニツトをシリアルバスを介して着脱自在に連結させると共に、ＣＰＵによりロボツトの形態を分類し、この分類結果に基づいて動作プログラムをどのように選択するか、すなわち各構成ユニツトをどのような意味（例えば右足や、左足等）で動作させるかを決定することにより、各構成ユニツトの連結のさせかたを変えてロボツトの形態を変更してもこの形態に対応する動作プログラムを自動的に選択して実行させるものもある。
【０００９】
ところがロボツトの各構成ユニツトをシリアルバスを介して着脱自在に連結することは、ロボツトのデザインに自由度をもたせることができるものの、ロボツトの形態を変更させないように予め一体型に設計するほうが、よりロボツトのデザインに自由度をもたせることができ、あるいはロボツトを安価に構成することができる。因みにこのようにロボツトを一体型に設計することは、各構成ユニツトを着脱自在に連結する方法の特殊な場合とみなすことができると共に、上位動作プログラムの汎用性を保証することもできる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種のロボツトとして、ＣＰＵボードをＶＭＥ（Versa Module Europe ）バスやＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect ）バス等のパラレルバスを介して胴体部ユニツト内部に着脱自在に装填する方法が考えられており、この方法によればＣＰＵの性能が毎年２倍に向上することから性能の向上したＣＰＵが搭載されたＣＰＵボードに交換することができる利点がある。
【００１１】
ところがこの方法では、ＣＰＵボードに設けられたメモリに動作プログラム（階層構造の場合は下位動作プログラム）が書き込まれているため、ＣＰＵボードの交換毎にこのＣＰＵボードがアクセスできるホストコンピユータ等から新たなＣＰＵボードのメモリに上述した動作プログラム（又は下位動作プログラム）をダウンロードする必要があり、このためＣＰＵボートの交換作業が煩雑になり当該ＣＰＵボードを容易には交換し難い問題があつた。
【００１２】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、機能及び性能を容易に向上させ得るロボツト装置を提案しようとするものである。
【００１３】
【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、複数の構成ユニツトを連結するようにして構築される自律移動型のロボツト装置において、所定の構成ユニツトに着脱自在に装填され、各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する制御手段と、各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する際の所望の行動タイプを示す行動タイプ情報が記憶された第１の記憶手段と、各構成ユニツトが連結されて構築された形態を各構成ユニツトのそれぞれ固有のユニツト情報によつて表す形態情報を記憶する第２の記憶手段と、所定の動作プログラムを記憶する第３の記憶手段とを設けるようにし、制御手段により、第１、第２及び第３の記憶手段からそれぞれ記憶された行動タイプ情報、形態情報及び動作プログラムを読み出し、当該読み出した行動タイプ情報に基づいて行動タイプを認識し、当該行動タイプを認識した状態で形態情報及び動作プログラムに基づいて各構成ユニツトを所定状態に駆動制御するようにした。
【００１４】
従つて本発明においては、制御手段を容易に交換することができる。
【００１５】
また本発明においては、自律移動型のロボツト装置において、単数又は複数の構成ユニツトに単数又は複数の追加構成ユニツトが追加して連結された場合、制御手段により、第２及び第３の記憶手段からそれぞれ読み出した形態情報及び動作プログラムを、各構成ユニツトに連結された各追加構成ユニツトに基づいて変更し、行動タイプを認識した状態で、変更した形態情報及び動作プログラムに基づいて各構成ユニツト及び各追加構成ユニツトを所定状態に駆動制御するようにした。
【００１６】
従つて本発明においては、ロボツト装置の形態が変更されても、形態情報や動作プログラムの書き換えを必要とせず、かつ制御手段も交換せずにそのまま各構成ユニツトを所定状態に駆動制御するために用いることができ、かくしてロボツト装置の形態を容易に変更することができる。
【００１７】
さらに本発明においては、第１の記憶手段を所定の構成ユニツトに着脱自在に装填するようにした。
【００１８】
従つて本発明においては、ロボツト装置において第１の記憶手段をこれに記憶された行動タイプ情報とは異なる行動タイプ情報が記憶された他の第１の記憶手段に容易に交換することができる。
【００１９】
【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。
【００２０】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態によるロボツトの構成
図１において、１は全体として第１の実施の形態によるロボツトを示し、胴体部ユニツト２の下面の前後左右の各隅部にそれぞれ太股部ユニツト３〜６及びすね部ユニツト７〜１０が順次連結されると共に、胴体部ユニツト２の上面前端部の中央に首部ユニツト１１及び頭部ユニツト１２が順次連結されて一体に形成されている。なお以下の説明においては、胴体部ユニツト２、太股部ユニツト３〜６、すね部ユニツト７〜１０、首部ユニツト１１及び頭部ユニツト１２をまとめて構成ユニツト２〜１２と呼ぶものとする。
【００２１】
また胴体部ユニツト２の後端部側の側面には、第１及び第２のスロツト２Ａ及び２Ｂが設けられており、第１のスロツト２Ａには、ＰＣ（Personal Computer ）カード構成でなる制御部ユニツト１５が着脱自在に装填されると共に、第２のスロツト２Ｂには、ＰＣカード構成でなるメモリ部ユニツト１６が着脱自在に装填される。
【００２２】
この場合図２に示すように、制御部ユニツト１５内部にはロボツト１の動作を制御するためのＣＰＵ１７等が収納されていると共に、メモリ部ユニツト１６内部にはマスクＲＯＭ（Read Only Memory）又はフラツシユＲＯＭ等の不揮発性のメモリ（以下、これを単にメモリと呼ぶ）１８が収納されており、このメモリ１８にペツト用、ダンス用又は対戦用等のようにこのロボツト１にどのようなタイプの行動をさせるかといつた情報（以下、これを行動タイプ情報と呼ぶ）が予めアプリケーシヨンプログラムとして記憶されている。
【００２３】
さらに胴体部ユニツト２内部には、フラツシユＲＯＭ等のメモリ１９等が収納されており、このメモリ１９に上位動作プログラムと、下位動作プログラムの一部分でなり、当該上位動作プログラムの出す動作命令に付随して「立て」、「座れ」等の動作命令を出すプログラム（以下、これを中位動作プログラムと呼ぶ）との階層構造でなりロボツト１に基本的な動作をさせるような動作プログラム（以下、これを基本動作プログラムと呼ぶ）と、図３に示すように、構成ユニツト２〜１２毎の役割（「頭」、「首」等）、形状及び重心位置等の各種情報（以下、これをまとめてユニツト情報と呼ぶ）をこのロボツト１の形態（例えば４足歩行型）に応じて各構成ユニツト２〜１２の連結状態を表すツリー構造にしてなる形態情報とが予め記憶されている。
【００２４】
そしてこのロボツト１では、この胴体部ユニツト２の第１又は第２のスロツト２Ａ又は２Ｂに制御部ユニツト１５又はメモリ部ユニツト１６が装填され、これらが胴体部ユニツト２内部に保持されると、この制御部ユニツト１５のＣＰＵ１７にカードバス２０を介して胴体部ユニツト２及びメモリ部ユニツト１６のメモリ１９及び１８が電気的に接続される。
【００２５】
かくして制御部ユニツト１５とメモリ部ユニツト１６とが胴体部ユニツト２内部に保持されると、ＣＰＵ１７は、胴体部ユニツト２のメモリ１９から形態情報及び基本動作プログラムを読み出すと共に、メモリ部ユニツト１６のメモリ１８からアプリケーシヨンプログラムを読み出し、これら読み出した形態情報、基本動作プログラム及びアプリケーシヨンプログラムに基づいてロボツト１をその形態及び行動タイプに応じて動作させることができるようになされている。
【００２６】
ここで実際上図４及び図５に示すように、ロボツト１においては、胴体部ユニツト２の第１のスロツト２Ａに制御部ユニツト１５が装填されると共に、第２のスロツト２Ｂにメモリ部ユニツト１６が装填されると、当該制御部ユニツト１５のＣＰＵ１７に第１のＣＰＵバス２１、バス使用切換え器２２、第２のＣＰＵバス２３、カードバスインターフエイス２４及びカードバス２０を順次介して胴体部ユニツト２内部のシリアルバスを制御するためのＳＢＨ（Serial Bus Host ）２６と、メモリ部ユニツト１６内部のメモリ１８とが電的的に接続される。因みに胴体部ユニツト２内部では、ＳＢＨ２６にＨＵＢ（分配器）２７を介してメモリ１９が電気的に接続されている。
【００２７】
このとき制御部ユニツト１５のバツテリマネージヤ３０には、カードバス２０を介して胴体部ユニツト２内部のバツテリ３１が電気的に接続され、これによりＣＰＵ１７は、そのバツテリ３１からカードバス２０、バツテリマネージヤ３０、ペリフエラルインターフエイス３２、第２のＣＰＵバス２３、バス使用切換え器２２及び第１のＣＰＵバス２１を順次介して電源が供給されると、フラツシユＲＯＭ等のメモリ３３からこれに予め記憶されているオペレーシヨンシステム（OS:Opereting System ）を読み出し、当該読み出したオペレーシヨンシステムをＲＯＭインターフエイス３４、第２のＣＰＵバス２３及びＳＤＲＡＭ（SD-Random Access Memory ）インターフエイス３５を順次介してＳＤＲＡＭ３６にダウンロードすると共に、このＳＤＲＡＭ３６からオペレーシヨンシステムを第１のＣＰＵバス２１を介して読み出して起動させる。
【００２８】
またＣＰＵ１７は、胴体部ユニツト２内部においてＳＢＨ２６からＨＵＢ２７を介してメモリ１９から形態情報を読み出し、当該読み出した形態情報をＨＵＢ２７、ＳＢＨ２６、カードバス２０、カードバスインターフエイス２４、第２のＣＰＵバス２３及びＳＤＲＡＭインターフエイス３５を順次介してＳＤＲＡＭ３６にダウンロードする。
【００２９】
そしてＣＰＵ１７は、このＳＤＲＡＭ３６から形態情報を第１のＣＰＵバス２１を介して読み出し、当該読み出した形態情報に基づいてロボツト１の形態を認識する。
【００３０】
さらにバス使用切換え器２２がＣＰＵ１７の制御のもとに、第２のＣＰＵバス２３の使用権をＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ３７に与えることにより、当該ＤＭＡコントローラ３７は、ＣＰＵ１７の制御のもとに、メモリ部ユニツト１６内部のメモリ１８からアプリケーシヨンプログラムを読み出し、これをカードバス２０、カードバスインターフエイス２４、第２のＣＰＵバス２３及びＳＤＲＡＭインターフエイス３５を順次介してＳＤＲＡＭ３６にダウンロードする。
【００３１】
そしてＣＰＵ１７は、このＳＤＲＡＭ３６からアプリケーシヨンプログラムを第１のＣＰＵバス２１を介して読み出し、これによりこの読み出したアプリケーシヨンプログラムに基づいてロボツト１の行動タイプを認識する。
【００３２】
この状態においてＣＰＵ１７は、上述した形態情報の読み出し時と同様の経路を辿つて胴体部ユニツト２内部のメモリ１９から基本動作プログラムを読み出し、当該読み出した基本動作プログラムをＳＤＲＡＭ３６にダウンロードした後、当該ＳＤＲＡＭ３６からこの基本動作プログラムを第１のＣＰＵバス２１介して読み出して起動させる。
【００３３】
これによりＣＰＵ１７は、基本動作プログラムの上位動作プログラムから例えば「前進」といつたような所定の命令が与えられると、当該基本動作プログラムの中位動作プログラム及び形態情報に基づいてロボツト１を「前進」させるために胴体部ユニツト２を除く各構成ユニツト３〜１２に対してそれぞれ必要な「右すね部を上げろ」等のような各種命令に応じた制御信号Ｓ１を生成し、これら各制御信号Ｓ１を胴体部ユニツト２のＳＢＨ２６を介してＨＵＢ２７に与える。
【００３４】
この場合胴体部ユニツト２のＨＵＢ２７には、太股部ユニツト３〜６及び首部ユニツト１１のそれぞれ内部に収納されたＨＵＢ４０がシリアルバス４１を介して電気的に接続されていると共に、これら太股部ユニツト３〜６及び首部ユニツト１１内部の各ＨＵＢ４０には、それぞれ対応するすね部ユニツト７〜１０及び頭部ユニツト１２の内部に収納されたＨＵＢ４０がシリアルバス４１を介して電気的に接続されている。
【００３５】
また太股部ユニツト３〜６、すね部ユニツト７〜１０、首部ユニツト１１及び頭部ユニツト１２内部には、それぞれアクチユエータ及びセンサ等の動作に必要な電子部品４３が収納されている。
【００３６】
これにより胴体部ユニツト２のＨＵＢ２７に与えられた各制御信号Ｓ１は、このＨＵＢ２７からそれぞれ対応する太股部ユニツト３〜６、すね部ユニツト７〜１０、首部ユニツト１１及び頭部ユニツト１２のＨＵＢ４０を介して電子部品４３に与えられる。
【００３７】
このようにしてＣＰＵ１７は、太股部ユニツト３〜６、すね部ユニツト７〜１０、首部ユニツト１１及び頭部ユニツト１２内部の電子部品４３をそれぞれ対応する制御信号Ｓ１に基づいて駆動制御し、かくして太股部ユニツト３〜６、すね部ユニツト７〜１０、首部ユニツト１１及び頭部ユニツト１２にそれぞれロボツト１が例えば前進するために必要な動作を実行させることができるようになされている。
【００３８】
因みにこの制御部ユニツト１５においては、胴体部ユニツト２の第１のスロツト２Ａに装填されたとき、第２のＣＰＵバス２３にペリフエラルインターフエイス３２を介して接続されたパラレルインプツトアウトプツト（ＰＩＯ）５５又はシリアルコミユニケーシヨンコントロール（ＳＣＣ）５６がそれぞれカードバス２０を介して胴体部ユニツト２に設けられた対応する外部端子５７Ａ又は５７Ｂに電気的に接続される。
【００３９】
これによりこのロボツト１では、外部端子５７Ａ又は５７Ｂに接続し得る例えばパーソナルコンピユータ（図示せず）からパラレルインプツトアウトプツト５５又はシリアルコミユニケーシヨンコントロール５６を介して制御部ユニツト１５内のデバツグ処理を実行し得るようになされている。
【００４０】
またこの制御部ユニツト１５には、第２のＣＰＵバス２３にタイマー５８が接続されており、例えばＣＰＵ１７の動作時にインタラクテイブな動作を必要とするときにこのタイマー５８を用いるようになされている。
【００４１】
（１−２）第１の実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、このロボツト１では、制御部ユニツト１５と、メモリ部ユニツト１６とが胴体部ユニツト２の第１又は第２のスロツト２Ａ又は２Ｂに装填されることにより、当該制御部ユニツト１５のＣＰＵ１７がメモリ部ユニツト１６のメモリ１８からアプリケーシヨンプログラムを読み出すと共に、この胴体部ユニツト２内部のメモリ１９から形態情報及び基本動作プログラムを読み出す。
【００４２】
そしてこのロボツト１では、ＣＰＵ１７が形態情報に基づいて当該ロボツト１の形態を認識すると共に、アプリケーシヨンプログラムに基づいてロボツト１の行動タイプを認識し、この状態において基本動作プログラム及び形態情報に基づいて各構成ユニツト３〜１２の電子部品４３を駆動制御することにより基本動作プログラムの上位のプログラムから与えられる命令に応じた動作を実行する。
【００４３】
この場合ロボツト１では、基本動作プログラムを胴体部ユニツト２内部のメモリ１９に記憶しておき、当該胴体部ユニツト２から着脱自在な制御部ユニツト１５内部のメモリ３３にオペレーシヨンシステムのみを記憶させておけば良く、従つて制御部ユニツト１５を交換する場合でも、新たな制御部ユニツト１５内部のメモリ３３に基本動作プログラムをダウンロードする必要がない。
【００４４】
このためこのロボツト１では、既存の制御部ユニツト１５を性能の向上したＣＰＵが収納された制御部ユニツトに容易に交換することができる。
【００４５】
またこのように制御部ユニツト１５内部のメモリ３３には、オペレーシヨンシステムのみを記憶させていることから、この制御部ユニツト１５を他のロボツトにも用いることができる。かくして制御部ユニツト１５の汎用性を向上させることができる。
【００４６】
さらにこのロボツト１では、形態情報及び中位動作プログラムに基づいて胴体部ユニツト２を除く各構成ユニツト３〜１２を所定状態に駆動制御することから、上位動作プログラム及び下位動作プログラムからなる階層構造の動作プログラムよりも基本動作プログラムの構成を簡略化することができる。
【００４７】
さらにこのロボツト１では、制御部ユニツト１５と同様にしてメモリ部ユニツト１６を容易に交換することができ、すなわち異なる種類の行動タイプ情報を持つメモリ部ユニツト１６を胴体部ユニツト２の第２のスロツト２Ｂに装填するだけでロボツト１に異なる行動タイプの動作を容易に実行させることができる。
【００４８】
以上の構成によれば、胴体部ユニツト２内部のメモリ１９に形状情報及び基本動作プログラムを記憶し、ロボツト１の動作時に当該胴体部ユニツト２の第１のスロツト２Ａに着脱自在に装填された制御部ユニツト１５のＣＰＵ１７によりこの形状情報及び基本動作プログラムを読み出すようにしたことにより、この制御部ユニツト１５を性能の向上したＣＰＵが収納された新たな制御部ユニツトに容易に交換することができ、かくして機能及び性能を容易に向上し得るロボツトを実現することができる。
【００４９】
また制御部ユニツト１５と同様にメモリ部ユニツト１６も胴体部ユニツト２の第２のスロツト２Ｂに着脱自在に装填して保持させるようにしたことにより、当該メモリ部ユニツト１６をその内部のメモリ１８に記憶された行動タイプ情報とは異なる行動タイプ情報が記憶されたメモリ１８が収納されたメモリ部ユニツト１６に容易に交換することができ、かくして機能及び性能を容易に向上し得るロボツトを実現することができる。
【００５０】
（２）第２の実施の形態
（２−１）第２の実施の形態によるロボツトの構成
図１との対応部分に同一符号を付して示す図６は、第２の実施の形態によるロボツト５０を示し、胴体部ユニツト５１を除く各構成ユニツト３〜１２に加えて当該胴体部ユニツト５１の複数の所定位置にそれぞれ設けられた連結部５１Ａに新たに尻尾部ユニツト等のような所定の構成ユニツト（以下、これを追加構成ユニツトと呼ぶ）５２が着脱自在に連結される点と、この追加構成ユニツト５２の連結に応じて制御部ユニツト５３により形態情報を変更する点とを除いて、上述した第１の実施の形態によるロボツト１とほぼ同様に構成されている。
【００５１】
実際上図４及び図５との対応部分に同一符合を付して示す図７及び図８において、胴体部ユニツト５１は、内部のメモリ５４に基本動作プログラム及び形態情報（追加構成ユニツト５２の連結前のロボツト５０の形態を表す）に加えて、ＨＵＢ５５の各連結部５１Ａに対応する連結点Ｐ１の位置情報が記憶されると共に、各連結部５１Ａにそれぞれ内部に配設されたシリアルバス４１を介してＨＵＢ５５と接続されたコネクタ（図示せず）が設けられている。
【００５２】
追加構成ユニツト５２は、内部に胴体部ユニツト５１を除く各構成ユニツト３〜１２と同様にＨＵＢ４０及び電子部品４３が収納されると共に、当該内部に配設されたシリアルバス４１を介してＨＵＢ４０と接続されたコネクタ（図示せず）が設けられており、胴体部ユニツト５１の対応する連結部５１Ａに物理的に連結されることによりＨＵＢ４０を当該胴体部ユニツト５１のＨＵＢ５５にシリアルバス４１を介して電気的に接続し得るようになされている。
【００５３】
またこの追加構成ユニツト５２は、内部にマスクＲＯＭ又はフラツシユＲＯＭ等の不揮発性でなるメモリ５６が収納されており、当該メモリ５６には、この追加構成ユニツト５２に応じたユニツト情報が記憶されている。
【００５４】
そしてこのロボツト５０では、胴体部ユニツト５１の第１のスロツトに制御ユニツト５３が装填され、これによりこの制御ユニツト５３のＣＰＵ５７が起動すると共に、メモリ３３から読み出したオペレーシヨンシステムを起動させると、胴体部ユニツト５１内部のメモリ５４から形態情報及び位置情報を読み出してこれらをＳＤＲＡＭ３６にダウンロードすると共に、胴体部ユニツト５１内部のＳＢＨ２６、ＨＵＢ５５、シリアルバス４１及び追加構成ユニツト５２のＨＵＢ４０を順次介して、この追加構成ユニツト５２のメモリ５６からこれに記憶されているユニツト情報を読み出し、このユニツト情報をＳＤＲＡＭ３６にダウンロードする。
【００５５】
そしてこのＣＰＵ５７は、図９に示すように、この後ＳＤＲＡＭ３６からこれにダウンロードした形態情報、位置情報及びユニツト情報を読み出し、これら読み出した形態情報、位置情報及びユニツト情報に基づいて、追加構成ユニツト５２が胴体部ユニツト５１に連結される前のロボツト５０の形態に応じたツリー構造を当該胴体部ユニツト５１に追加構成ユニツト５２が連結された後ロボツト５０の形態に応じたツリー構造に変更することにより、当該形態情報を変更し得るようになされている。
【００５６】
かくしてこのＣＰＵ５７は、このようにして変更した形態情報（以下、これを変更形態情報と呼ぶ）に基づいて、胴体部ユニツト５１のどの連結部５１Ａにどのような追加構成ユニツト５２が連結され、またこの結果としてロボツト５０の形態がどのように変更されたかを認識することができるようになされている。
【００５７】
またこのＣＰＵ５７は、変更形態情報をＳＤＲＡＭ３６に一旦ダウンロードすると共に、胴体部ユニツト５１内部のメモリ５４から基本動作プログラムを読み出し、これをＳＤＲＡＭ３６に一旦ダウンロードする。
【００５８】
そしてＣＰＵ５７は、ＳＤＲＡＭ３６から変更形態情報を読み出すと共に、基本動作プログラムを読み出してこれを起動させることにより、当該基本動作プログラムの上位動作プログラムから例えば「前進」といつたような所定の命令が与えられると、この基本動作プログラムの中位動作プログラム及び変更形態情報に基づいてロボツト５０を「前進」させるために胴体部ユニツト５１を除く各構成ユニツト３〜１２及び追加構成ユニツト５２に対してそれぞれ必要な「右すね部を上げろ」等のような各種命令に応じた制御信号Ｓ２を生成し、これら各制御信号Ｓ２を胴体部ユニツト５１のＨＵＢ２７から胴体部ユニツト５１を除く各構成ユニツト３〜１２及び追加構成ユニツト５２にそれぞれ与える。
【００５９】
これによりＣＰＵ５７は、胴体部ユニツト５１を除く各構成ユニツト３〜１２及び追加構成ユニツト５２の電子部品４３をそれぞれ対応する制御信号Ｓ２に基づいて駆動制御し、かくして胴体部ユニツト５１を除く各構成ユニツト３〜１２及び追加構成ユニツト５２にそれぞれロボツト１が前進するために必要な動作を実行させることができるようになされている。
【００６０】
（２−２）第２の実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、このロボツト５０では、制御部ユニツト５３内部のＣＰＵ５７が、胴体部ユニツト５１内部のメモリから読み出した形態情報及び位置情報と、胴体部ユニツト５１に連結された追加構成ユニツト５２内部のメモリ５６から読み出したユニツト情報とに基づいて、この形態情報を胴体部ユニツト５１に追加構成ユニツト５２が連結された後のロボツト５０の形態に応じて変更形態情報に変更する。
【００６１】
そしてこのロボツト５０では、ＣＰＵ５７が基本動作プログラム及び変更形態情報に基づいて胴体部ユニツト５１を除いた各構成ユニツト３〜１２及び追加構成ユニツト５２の電子部品４３を駆動制御することにより、当該形態の変更されたロボツト５０を基本動作プログラムの上位のプログラムから与えられる命令に応じて動作させる。
【００６２】
この場合ロボツト５０では、胴体部ユニツト５１内部のメモリ５４に予め基本動作プログラムを記憶していることから、制御部ユニツト５３の交換時にその内部のメモリ３３に基本動作プログラムをダウンロードせずに容易に交換することができる。
【００６３】
またこのロボツト５０では、胴体部ユニツト５１に追加構成ユニツト５２が連結されて当該ロボツト５０の形態が変更されても、制御部ユニツト５３内部のメモリ３３にこのロボツト５０の新たな形態に応じた基本動作プログラムをダウンロードする必要がなく、かくしてロボツト５０の形態を容易に変更することができる。
【００６４】
この結果このロボツト５０では、１つの制御部ユニツト５３によりロボツト５０における形態の変更に容易に対応することができると共に、当該制御部ユニツト５３を形態に係わらずに他のロボツトにも容易に用いることができ、かくして上述した第１の実施の形態によるロボツト１（図１）の場合よりも制御部ユニツト５３の汎用性をさらに向上させることができる。
【００６５】
以上の構成によれば、胴体部ユニツト５１内部のメモリ５４に形態情報及び基本動作プログラムを記憶し、当該胴体部ユニツト５１の第１のスロツトに着脱自在に装填される制御部ユニツト５３によりこの胴体部ユニツト５１内部のメモリ５４から形態情報及び基本動作プログラムを読み出し、この読み出した形態情報及び基本動作プログラムに基づいてロボツト５０を動作させるようにしたことにより、制御部ユニツト５３を容易に交換することができ、かくして制御部ユニツト５３内部のＣＰＵ５７の機能及び性能を容易に向上し得るロボツトを実現することができる。
【００６６】
また胴体部ユニツト５１に追加構成ユニツト５２が連結されてロボツト５０の形態が変更された場合でも、これに応じて形態情報を変更するようにしたことにより、ロボツト５０の形態を容易に変更することができ、かくして機能及び性能を容易に向上し得るロボツトを実現することができる。
【００６７】
（３）他の実施の形態
なお上述の第１及び第２の実施の形態においては、本発明を４足歩行型のロボツト１、５０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、２足歩行型や、車型、２輪推進型又はこれらの変形型等のように、この他種々の形態のロボツトに適用することができる。
【００６８】
また上述の第１及び第２の実施の形態においては、胴体部ユニツト２、５１の第１又は第２のスロツト２Ａ又は２Ｂに装填された制御部ユニツト１５、５３とメモリ部ユニツト１６とが当該胴体部ユニツト２、５１内部においてカードバス２０を介して電気的に接続され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、例えば図１０に示すように、胴体部ユニツト２、５１と、制御部ユニツト１５、５３と、メモリ部ユニツト１６とを直列に接続するようにしても良い。
【００６９】
さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、ＣＰＵ１７、５７が基本動作プログラムの上位動作プログラムから与えられる動作命令に従つてロボツト１を動作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、例えば図２との対応部分に同一符号を付して示す図１１において、ロボツト８０の胴体部ユニツト８１に第１及び第２のスロツトに加えて第３のスロツト（図示せず）を設け、この第３のスロツトにＰＣカード構成でなり例えば無線ＬＡＭ（Local Area Network）が収納された通信部ユニツト８２を着脱自在に装填することにより当該通信部ユニツト８２をカードバス２０を介して制御部ユニツト１５に電気的に接続し、かくしてＣＰＵ１７に通信部ユニツト８２を介して外部から得られる動作命令に基づいてロボツト８０を動作させるようにしても良い。またＣＰＵ１７、５７がイーサネツト等を介して外部から得られる動作命令に基づいてロボツトを動作させる等のように、この他種々の媒体を介して外部から得られる動作命令に基づいてロボツトを動作させるようにしても良い。
【００７０】
さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、制御部ユニツト１５、５３と、メモリ部ユニツト１６と、胴体部ユニツト２、５１とをカードバス２０を介して電気的に接続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、制御部ユニツト１５、５３と、メモリ部ユニツト１６と、胴体部ユニツト２、５１とを、カードバス２０に代えてこの他種々の構成でなるバスを介して電気的に接続するようにしても良い。
【００７１】
さらに上述の第１の実施の形態においては、胴体部ユニツト２内部のメモリ１９に予め基本動作プログラム及び形態情報を記憶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、当該胴体部ユニツト２内部のメモリ１９に上位動作プログラム及び下位動作プログラムの階層構造でなる動作プログラムを予め記憶しておき、ＣＰＵ１７により形態情報を用いずにこの動作プログラムのみでロボツト１を動作させるようにしても良い。
【００７２】
さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、胴体部ユニツト２、５１内部のメモリ１９、５４に上位動作プログラム及び中位動作プログラムからなる階層構造の基本動作プログラムを予め記憶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、胴体部ユニツト２、５１内部のメモリ１９、５４に基本動作プログラムの中位動作プログラムを予め記憶しておき、当該基本動作プログラムの上位動作プログラムをメモリ部ユニツト１６内部のメモリ１８に予め記憶するようにしても良い。
【００７３】
さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、胴体部ユニツト２、５１内部のメモリ１９、５４に基本動作プログラムを予め記憶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、当該胴体部ユニツト２、５１内部のメモリ１９、５４に記憶されている基本動作プログラムを必要に応じて書き換えるようにしても良い。
【００７４】
さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、制御部ユニツト１５、５３のＣＰＵ１７、５７により基本動作プログラム及び形態情報に基づいてロボツト１を動作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、制御部ユニツト内部にロボツトが各種動作を重ねる毎にこの動作を学習する学習機能を持たせ、この学習結果に基づいて基本動作プログラム及び又は形態情報を書き換えるようにしても良く、又これに加えてこのように学習結果に基づいて書き換えた基本動作プログラム及び又は形態情報と、他の同一形態又は異なる形態のロボツトの同様に学習結果に基づいて書き換えた基本動作プログラム及び又は形態情報とを遺伝的アルゴリズムを用いて交配させるようにしても良い。
【００７５】
さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、胴体部ユニツト２、５１内部に基本動作プログラム及び形態情報が予め記憶されたメモリ１９、５４を収納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、この基本動作プログラム及び形態情報が予め記憶されたメモリ１９、５４を制御部ユニツト１５、５３と電気的に接続することができれば、胴体部ユニツト２、５１を除く他のいずれかの構成ユニツト３〜１２又は追加構成ユニツト５２内部に収納させたり、又は基本動作プログラムのみが予め記憶されたメモリと、形態情報が予め記憶されたメモリとをそれぞれ異なるいずれかの構成ユニツト２〜１２内部又は追加構成ユニツト５２内部に収納するようにしても良い。
【００７６】
さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、胴体部ユニツト２、５１の第２のスロツト２Ｂに、行動タイプ情報が記憶されたメモリが収納されたメモリ部ユニツト１６を装填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、胴体部ユニツト２、５１の第２のスロツト２Ｂにこのメモリ部ユニツト１６に代えて拡張用のメモリが収納されたメモリ部ユニツトを装填するようにして、このメモリ部ユニツトの拡張用メモリに必要に応じて種々の情報を記憶するようにしても良い。
【００７７】
さらに上述の第２の実施の形態においては、胴体部ユニツト５１に複数の連接部５１Ａを設け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、胴体部ユニツト５１のみならずに、当該胴体部ユニツト５１を除く各構成ユニツト３〜１２にもそれぞれ連結部を設け、これら各構成ユニツト３〜１２にも追加構成ユニツト５２を連結させるようにしても良い。
【００７８】
さらに上述の第２の実施の形態においては、胴体部ユニツト５１内部のメモリ５４に予め基本動作プログラムを記憶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、メモリ部ユニツト１６内部のメモリにロボツト５０の各種形態に応じた複数の基本動作プログラムを予め記憶しておき、これら各種基本動作プログラムから、胴体部ユニツト５１への追加構成ユニツト５２の連結に応じて変更した形態情報に応じた基本動作プログラムを選定して用いるようにしても良い。
【００７９】
さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、ユニツト化されて所定の構成ユニツトに着脱自在に保持され、各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する制御手段として，制御部ユニツト１５、５３を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、所定の構成ユニツトに着脱自在に保持することができれば、この他種々の形状や構成でなる制御手段を適用するようにしても良い。
【００８０】
さらに上述の第１及び第２の実施の形態においては、ユニツト化されて所定の構成ユニツトに着脱自在に装填され、所望の動作タイプ情報が記憶された記憶手段として、メモリ部ユニツト１６を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、所定の構成ユニツトに着脱自在に装填することができれば、この他種々の形状や構成でなる記憶手段を適用するようにしても良い。
【００８１】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、複数の構成ユニツトを連結するようにして構築される自律移動型のロボツト装置において、所定の構成ユニツトに着脱自在に装填され、各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する制御手段と、各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する際の所望の行動タイプを示す行動タイプ情報が記憶された第１の記憶手段と、各構成ユニツトが連結されて構築された形態を各構成ユニツトのそれぞれ固有のユニツト情報によつて表す形態情報を記憶する第２の記憶手段と、所定の動作プログラムを記憶する第３の記憶手段とを設けるようにし、制御手段により、第１、第２及び第３の記憶手段からそれぞれ記憶された行動タイプ情報、形態情報及び動作プログラムを読み出し、当該読み出した行動タイプ情報に基づいて行動タイプを認識し、当該行動タイプを認識した状態で形態情報及び動作プログラムに基づいて各構成ユニツトを所定状態に駆動制御するようにしたことにより、制御手段を容易に交換することができ、かくして機能及び性能を容易に向上させ得るロボツト装置を実現することができる。
【００８２】
また自律移動型のロボツト装置において、単数又は複数の構成ユニツトに単数又は複数の追加構成ユニツトが追加して連結された場合、制御手段により、第２及び第３の記憶手段からそれぞれ読み出した形態情報及び動作プログラムを、各構成ユニツトに連結された各追加構成ユニツトに基づいて変更し、行動タイプを認識した状態で、当該変更した形態情報及び動作プログラムに基づいて各構成ユニツト及び各追加構成ユニツトを所定状態に駆動制御するようにしたことにより、ロボツト装置の形態が変更されても、形態情報や動作プログラムの書き換えを必要とせず、かつ制御手段も交換せずにそのまま各構成ユニツトを所定状態に駆動制御するために用いることができ、かくしてロボツト装置の形態を容易に変更することができる。
【００８３】
さらに自律移動型のロボツト装置において、第１の記憶手段を所定の構成ユニツトに着脱自在に装填するようにしたことにより、第１の記憶手段をこれに記憶された行動タイプ情報とは異なる行動タイプ情報が記憶された他の第１の記憶手段に容易に交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるロボツトの構成の第１の実施の形態を示す略線的斜視図である。
【図２】制御部ユニツトと、メモリ部ユニツトと、胴体部ユニツトとの接続の説明に供するブロツクである。
【図３】形態情報を表すツリー構造を示す概念図である。
【図４】制御部ユニツトの回路構成を示すブロツク図である。
【図５】ロボツトの回路構成を示すブロツク図である。
【図６】本発明によるロボツトの構成の第２の実施の形態を示す略線的斜視図である。
【図７】制御部ユニツトの回路構成を示すブロツク図である。
【図８】ロボツトの回路構成を示すブロツク図である。
【図９】追加構成ユニツトが連結されることにより変更された形態情報を表すツリー構造を示す概念図である。
【図１０】他の実施の形態による制御部ユニツトと、メモリ部ユニツトと、胴体部ユニツトとの接続の説明に供する略線的ブロツクである。
【図１１】他の実施の形態によるロボツトの構成を示すブロツク図である。
【図１２】各種ロボツトの形態の説明に供する略線的斜視図である。
【符号の説明】
１、５０、８０……ロボツト、２〜１２、５１、８１……構成ユニツト、１５、５３……制御部ユニツト、１６……メモリ部ユニツト、１７、５７……ＣＰＵ、１８、１９、３３、５４、５６……メモリ、５２……追加構成ユニツト、８２……通信部ユニツト、Ｓ１、Ｓ２……制御信号。
【図１】
0003765356.tif 000002
【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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