JP2004338056A - ロボット装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】搭載されたアクチュエータの耐久性を向上させながら常に姿勢を維持し得るロボット装置及びその制御方法を提案する。
【解決手段】可動部を駆動するアクチュエータを制御して可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に可動部の位置を監視し、可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、アクチュエータに対する制御を再開して可動部を元の安定位置に移動させた後、アクチュエータに対する制御を再度停止するようにした。
【選択図】 図７
【解決手段】可動部を駆動するアクチュエータを制御して可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に可動部の位置を監視し、可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、アクチュエータに対する制御を再開して可動部を元の安定位置に移動させた後、アクチュエータに対する制御を再度停止するようにした。
【選択図】 図７
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボット装置及びその制御方法に関し、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】
従来、本願特許出願人により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。かかるペットボットは、一般家庭において飼育される犬又は猫や、他のライオン等の動物に似た形状を有し、「叩く」又は「撫でる」といったユーザからの働きかけや、周囲の環境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（例えば非特許文献１）。
【０００３】
【非特許文献１】
特願２００１−２６８１１７
【０００４】
【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、動作を発現する場合のみならず、静止している状態にあっても、そのときの姿勢を維持するために、重力に逆らって可動部を所定位置に位置させるためのトルクを対応するアクチュエータに発生させる必要がある。
【０００５】
このため従来のペットロボットにおいては、動作を発現しているか否かに拘わりなく、稼働中は全てのアクチュエータに常に駆動電流が印加されている状態となっており、その分アクチュエータの寿命が短くなる問題があった。
【０００６】
かかる問題を解決するための１つの手法として、例えばペットロボットが動作を発現しない待機モード時にあるときなどに、姿勢維持に不要なアクチュエータに対する駆動電流の印加を停止（以下、これをアクチュエータの制御を停止するという）する方法が考えられる。
【０００７】
しかしながらこの方法によると、かかるアクチュエータが発生するトルクによって所定位置に位置していたペットロボットの可動部が、当該アクチュエータの制御を停止した途端に自重により重力方向に動きだし、この結果ペットロボットの姿勢が崩れて不自然な姿勢となる問題があった。
【０００８】
従って、かかるペットロボットにおいて、搭載するアクチュエータの耐久性を向上させながら常に姿勢を維持するというトレードオフの関係にある両課題を共に解決することができれば、ペットロボットとしてのエンターテインメント性を損なうことなく、ペットロボットの耐久性を向上させ得るものと考えられる。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、搭載されたアクチュエータの耐久性を向上させながら常に姿勢を維持し得るロボット装置及びその制御方法を提案しようとするものである。
【００１０】
【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、ロボット装置において、制御部が、可動部を駆動するアクチュエータを制御して当該可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に可動部の位置を検出する位置検出手段の検出結果を監視し、当該検出結果に基づいて可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、アクチュエータに対する制御を再開して可動部を元の安定位置に移動させた後、アクチュエータに対する制御を再度停止するようにした。
【００１１】
この結果このロボット装置においては、アクチュエータを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができる。
【００１２】
また本発明においては、ロボット装置の制御方法において、可動部を駆動するアクチュエータを制御して可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に可動部の位置を監視し、可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、アクチュエータに対する制御を再開して可動部を元の安定位置に移動させた後、アクチュエータに対する制御を再度停止するようにした。
【００１３】
この結果このロボット装置の制御方法によれば、アクチュエータを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができる。
【００１４】
【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。
【００１５】
（１）本実施の形態によるペットロボット１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の前端部及び後端部にそれぞれ頭部ユニット４及び尻尾部ユニット５が連結されることにより構成されている。
【００１６】
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の動力源としてのバッテリ１１と、バッテリセンサ１２及び温度センサ１３などからなる内部センサ部１４と、各種制御プログラムや制御パラメータが格納された外部メモリ２６となどが収納されている。
【００１７】
また頭部ユニット４には、このペットロボット１の実質的な「目」として機能するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ１５、「耳」として機能するマイクロホン１６及びタッチセンサ１７などからなる外部センサ部１８と、外見上の「目」として機能するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１９と、「口」として機能するスピーカ２０となどがそれぞれ所定位置に配設されている。
【００１８】
さらに各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの大腿部ブロック３Ａ１〜３Ｄ１及び脛部ブロック３Ａ２〜３Ｄ２を連結する膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄや、胴体部ユニット２と各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄとをそれぞれ連結する各肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ、胴体部ユニット２及び頭部ユニット４を連結する首関節機構部２３（図６）、並びに尻尾部ユニット５における尻尾５Ａ（図１）の付根部分などには、それぞれ対応する自由度数分のアクチュエータ２４１〜２４ｎ及び対応するポテンショメータ２５１〜２５ｎが配設されている。
【００１９】
そして頭部ユニット４のＣＣＤカメラ１５は、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号Ｓ１Ａをコントローラ１０に送出する。またマイクロホン１６は、ユーザから発話された「歩け」、「伏せ」又は「ボールを追いかけろ」等の音声を集音し、得られた音声信号Ｓ１Ｂをコントローラ１０に送出する。
【００２０】
さらにタッチセンサ１７は、図１において明らかなように頭部ユニット４の上部に設けられており、ユーザからの「撫でる」や「叩く」といった物理的な働きかけにより受けた圧力を検出し、検出結果を圧力検出信号Ｓ１Ｃとしてコントローラ１０に送出する。
【００２１】
一方、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Ｓ２Ａとしてコントローラ１０に送出し、温度センサ１３は、ペットロボット１内部の温度を検出して検出結果を温度検出信号Ｓ２Ｂとしてコントローラ１０に送出する。また各ポテンショメータ２５１〜２５ｎは、バッテリセンサ１２及び熱センサ１３などと共に内部センサ部１４を構成し、それぞれ対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎの出力軸の回転角度を検出し、検出結果を角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎとしてコントローラ１０に送出する。
【００２２】
コントローラ１０は、外部センサ部１８のＣＣＤカメラ１５、マイクロホン１６及びタッチセンサ１７などの各外部センサからそれぞれ与えられる画像信号Ｓ１Ａ、音声信号Ｓ１Ｂ及び圧力検出信号Ｓ１Ｃなどの外部センサ信号Ｓ１と、内部センサ部１４のバッテリセンサ１２、熱センサ１３及び各ポテンショメータ２５１〜２５ｎなどの各内部センサからそれぞれ与えられるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ、温度検出信号Ｓ２Ｂ及び各角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎなどの内部センサ信号Ｓ２となどに基づいて、ペットロボット１の周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令、ユーザからの物理的な働きかけの有無などを判断する。
【００２３】
そしてコントローラ１０は、この判断結果と、予めメモリ１０Ａや外部メモリ２６に格納されている各種制御プログラム及び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２４１〜２４ｎに駆動信号Ｓ３１〜Ｓ３ｎを送出して当該駆動信号Ｓ３１〜Ｓ３ｎに基づきそのアクチュエータ２４１〜２４ｎを所望状態に駆動させることにより、頭部ユニット４を上下左右に振らせたり、尻尾部ユニット５の尻尾を動かせたり、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行わせる。
【００２４】
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Ｓ４をスピーカ２０に与えることにより当該音声信号Ｓ４に基づく音声を外部に出力させたり、ＬＥＤ１９にＬＥＤ駆動信号Ｓ５を出力することによりこれを点滅させる。
【００２５】
このようにしてこのペットロボット１においては、周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令及び働きかけの有無など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。
【００２６】
（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２４１〜２４ｎ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。
【００２７】
この場合状態認識部３０は、各外部センサ部１８から与えられる外部センサ信号Ｓ１と、各内部センサ部１４から与えられる内部センサ信号Ｓ２とに基づいて外部及び内部の状態を認識し、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。
【００２８】
具体的に状態認識部３０は、外部センサ部１８のＣＣＤカメラ１５（図２）から与えられる画像信号Ｓ１Ａ（図２）を常時監視し、当該画像信号Ｓ１Ａ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。
【００２９】
また状態認識部３０は、マイクロホン１６（図２）から与えられる音声信号Ｓ１Ｂ（図２）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。
【００３０】
さらに状態認識部３０は、タッチセンサ１７（図２）から与えられる圧力検出信号Ｓ１Ｃを常時監視し、当該圧力検出信号Ｓ１Ｃに基づいて所定の閾値以上のかつ短時間（例えば２秒未満）の圧力を検出したときには「叩かれた（叱られた）」と認識し、所定の閾値未満のかつ長時間（例えば２秒以上）の圧力を検出したときには「撫でられた（誉められた）」と認識し、認識結果を感情・本能モデル部３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３１】
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１３からそれぞれ与えられるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ及び温度検出信号Ｓ２Ｂに基づいてバッテリ１１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。
【００３２】
さらに状態認識部は、各ポテンショメータ２５１〜２５ｎから与えられる角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎに基づいて、対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎの回転状態を認識し、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】
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」等の複数の情動について、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。
【００３４】
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」等の複数の互いに独立した欲求について、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。
【００３５】
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及び外部メモリ２６に格納されている制御プログラム及び制御パラメータに基づいて次の行動を決定する。
【００３６】
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。
【００３７】
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２６に格納されている。
【００３８】
そして行動決定部３２は、例えば状態認識部３０から外部又は内部における特定状態の認識結果である状態認識情報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とを接続するアーク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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
例えば、姿勢遷移制御部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。
【００４４】
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２４１〜２４ｎ（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２４１〜２４ｎ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２６内に有している。
【００４５】
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Ｓ３１〜Ｓ３ｎを生成し、当該駆動信号Ｓ３１〜Ｓ３ｎに基づいて対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎ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。
【００４６】
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２４１〜２４ｎ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２４１〜２４ｎ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。
【００４７】
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、ＬＥＤ１９（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２６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２０（図２）から音声を出力させたり、ＬＥＤ１９を点滅駆動させる。
【００４８】
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。
【００４９】
（３）ペットロボット１におけるアクチュエータ制御
（３−１）ペットロボット１におけるアクチュエータ制御
次に、このペットロボット１における待機モード時におけるアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御処理内容について説明する。
【００５０】
このペットロボット１では、当該ペットロボット１がほぼ一日、２４時間電源がオンされた状態で稼動（常時稼動）することを前提として制御ソフトウェアが構築されている。ただし、常時稼動といっても、ペットロボット１が常に動いているわけでなく、バッテリ１２（図２）を充電するための図６に示すような充電ステーション４０に載せられて充電されている間の多くの時間はペットロボット１の動作モードが動作を発現しない待機モードとなる。
【００５１】
そこで、このペットロボット１においては、かかる待機モード時には、そのときのペットロボット１の姿勢を維持するために最低限必要なアクチュエータ以外のアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する駆動電流の印加を一時的に停止（すなわち制御を一時的に停止）するようになされ、これにより駆動電流を常時印加することに起因するアクチュエータ２４１〜２４ｎの短命化を有効に防止し得るようになされている。
【００５２】
具体的には、例えば図６（Ａ）に示すように、ペットロボット１が充電ステーション４０に載せられている状態では、ペットロボット１が「伏せ」の姿勢に似た所定の姿勢（以下、これを「ステーション」の姿勢と呼ぶ）で充電ステーション４０にその腹部を支えられるようにして保持されるため、このときペットロボット１の首関節機構部２３や各肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び各膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄ内の各アクチュエータ２４１〜２４ｎは、この「ステーション」の姿勢を維持するためにトルクを発生させていなければならない最低限必要なアクチュエータとは言い得ない。
【００５３】
そこで、このときペットロボット１においては、待機モード時には、首関節機構部２３における各自由度の方向（ピッチ方向及びヨー方向）用のアクチュエータ２４１〜２４ｎと、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄにおける各自由度の方向（ピッチ方向及びロール方向）用のアクチュエータ２４１〜２４ｎと、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄにおける自由度の方向（ピッチ方向）用のアクチュエータ２４１〜２４ｎとに対する制御を一時停止（すなわち、これらアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する駆動電流の印加を停止）するようになされている。
【００５４】
ただし、このようなアクチュエータ制御を行った場合、首関節機構部２３のピッチ方向のアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御を停止した途端に頭部ユニット４がその自重により図６（Ｂ）のように前方向又は後方向に倒れてペットロボット１が『うなだれている』ような姿勢となったり、脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが自重により動いて左右の脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの姿勢がアンバランスになるおそれがあり、このような場合には見た目も悪く、また無気力な印象をユーザに与えることとなる。
【００５５】
そこでこのペットロボット１では、かかるアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を一時的に停止するに際して、頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを、当該アクチュエータ２４１〜２４ｎの制御を停止した場合においても自重によって変位し難い最も安定な位置（以下、これを安定位置と呼ぶ）にまで移動させたうえで、このアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御を停止させるようになされている。
【００５６】
実際上、ペットロボット１は、例えば充電ステーション４０に載せられた状態において待機モードに遷移するに際して、図６（Ｃ）に示すように、頭部ユニット４を、その重心ＧＰが首部関節機構部２３におけるピッチ方向の回転中心ＣＥの鉛直上方に位置するように移動させる。
【００５７】
またペットロボット１は、これと併せて各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄの全てのアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止するが、この際には各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを、それぞれ膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄを所定角度に曲げてその先端部を充電ステーション４０における脚置き用段部４０Ａの所定位置に接触させるように姿勢を遷移させる。
【００５８】
これによりこのペットロボット１においては、待機モードに遷移してこれらアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止した状態においても、頭部ユニット４については、首部関節機構部２３及び胴体部ユニット２間の静止摩擦力と、アクチュエータ２４１〜２４ｎの出力段に配設された減速ギア列による負荷とによって、自重により頭部ユニット４がピッチ方向に動きだすのを防止でき、また各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄについては、その脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの先端部及び充電ステーション４０の脚置き用段部４０Ａ間の静止摩擦力と、肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び胴体部ユニット２間の静止摩擦力と、肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄ内の各アクチュエータ２４１〜２４ｎの出力段に配設された減速ギア列による負荷とによって、自重により各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの待機モード時における姿勢が崩れるのを防止できるようになされている。
【００５９】
一方、上述のようにペットロボット１が動作モードを待機モードに遷移させるに際して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを予め安定位置に移動させた場合においても、その後の待機モード時において、振動等により頭部ユニット４が動いてその重心ＧＰ（図６（Ａ））が首関節機構部２３におけるピッチ方向の回転中心ＣＥの鉛直上方位置から外れ、頭部ユニット４が図６（Ｃ）のように前方向又は後方向に倒れたり、また振動等により脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの姿勢が崩れて左右の脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの姿勢がアンバランスになるおそれがある。
【００６０】
また首関節機構部２３のヨー方向のアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御を停止した状態では、頭部ユニット４に外力が与えられて頭部ユニット４がヨー方向に回転した場合でも、頭部ユニット４が元の安定位置に戻らないため、見た目も悪く、また生命感がない印象をユーザに与える。
【００６１】
そこでこのペットロボット１においては、充電ステーション４０に載せられた状態で待機モードに遷移した場合において、頭部ユニット４がその安定位置から首関節機構部２３のいずれかの自由度の方向（ピッチ方向及びヨー方向）に当該自由度の方向について予め設定された所定の角度（以下、これを制御開始角度と呼ぶ）以上に回転変位し、又はいずれかの脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ若しくは膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄのいずれかの自由度の方向の屈曲角がその自由度の方向について予め設定された所定の制御開始角度以上に大きく若しくは小さくなったとき（すなわち脚部ユニット３Ａ〜３Ｄ又は脛部ブロック３Ａ２〜３Ｄ２がその自由度方向に対応する制御開始角度以上に回転変位したとき）に、首関節機構部２３又はその脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ若しくは膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄの対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎを駆動することによりその頭部ユニット４又は脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを元の安定位置に戻し（以下、これを復帰制御と呼ぶ）、その後再びこのアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止するようになされている。
【００６２】
これによりこのペットロボット１では、自重や外力等によりペットロボット１の姿勢が崩れた場合においてもこれを直ちに元の姿勢に戻すことができ、かくして待機モード時においても常に一定の姿勢を維持し得るようになされている。
【００６３】
なおこのペットロボット１の場合、上述のいずれの制御開始角度の値も１０〜３０度程度の範囲で選定されており、これにより制御の偏差やメカ的機構の誤差等に起因する上述のような復帰制御が頻繁に行われるのを未然にかつ有効に防止し得るようになされている。
【００６４】
（３−２）アクチュエータ制御処理手順
ここで実際上、上述のような待機モード前及び待機モード中のアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御は、図３について上述した行動決定部３２の制御のもとに、図７に示すアクチュエータ制御処理手順ＲＴ１に従って行われる。
【００６５】
実際上、行動決定部３２は、ペットロボット１が充電ステーション４０に載せられた状態において、１つの動作が終了し、次に発現すべき動作が決定していないときなど、動作モードを待機モードに遷移すべき状況であることを認識すると、このアクチュエータ制御処理手順ＲＴ１をステップＳＰ０において開始し、続くステップＳＰ１において、頭部ユニット４を安定位置に移動させる行動をペットロボット１の次の行動として決定し、当該決定結果を行動決定情報Ｄ２として姿勢遷移制御部３３（図３）に通知する。この結果この行動決定情報Ｄ３に基づいて、デバイス制御部３４により首関節機構部２３のピッチ方向及びロール方向のアクチュエータ２４１〜２４ｎが駆動され、頭部ユニット４が安定位置に移動させられる。
【００６６】
次いで行動決定部３２は、ステップＳＰ２に進んで、姿勢遷移制御部３３を介してデバイス制御部３４を制御することにより、かかる首関節機構部２３のピッチ方向及ヨー方向のアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止させる。
【００６７】
さらに行動決定部３２は、この後ステップＳＰ３に進んで、状態認識部３０（図３）から外部又は内部における特定状態の認識結果である状態認識情報Ｄ１が与えられ、現在のノード（ＮＤＡ０）に移ってから一定時間が経過し、又は感情・本能モデル部３１（図３）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否か（すなわちペットロボット１が次の行動の行動を発現すべき状態であるか否か）を判断する。
【００６８】
そして行動決定部３２は、ステップＳＰ３において否定結果を得るとステップＳＰ４に進んで、首関節機構部２３内の各アクチュエータ２４１〜２４ｎとそれぞれ対応する各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎと、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄ内の各アクチュエータ２４１〜２４ｎとそれぞれ対応する各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎとに基づく状態認識部３０の認識結果として、頭部ユニット４のピッチ方向又はヨー方向の角度が安定位置から制御開始角度以上ずれ、又はいずれかの脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄの角度が当該脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが安定位置にある場合の角度から制御開始角度以上ずれたとの通知が状態認識部３０から与えられたか否かを判断する。
【００６９】
そして行動決定部３２は、このステップＳＰ４において否定結果を得ると、ステップＳＰ３に戻って、この後ステップＳＰ３又はステップＳＰ４のいずれかにおいて肯定結果を得るまで、各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎを監視しながらステップＳＰ３−ＳＰ４−ＳＰ３のループを繰り返す。
【００７０】
そして行動決定部３２は、やがてステップＳＰ３において肯定結果を得るとステップＳＰ６に進んで、ステップＳＰ３において得られた状態認識部３０からの状態検出情報Ｄ１に基づいてペットロボット１の次の行動を決定し、決定結果を行動決定情報Ｄ２として姿勢遷移制御部３３に通知し、この後ステップＳＰ７に進んでこのアクチュエータ制御処理手順ＲＴ１を終了する。
【００７１】
この結果、このとき行動決定情報Ｄ２に基づく動作指令情報Ｄ３が姿勢遷移制御部３３からデバイス制御部３４に与えられ、当該動作指令情報Ｄ３の入力に応動してデバイス制御部３３よる首関節機構部２３のピッチ方向及びヨー方法のアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御が再開される。またこの動作指令情報Ｄ３に基づきデバイス制御部３４により対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎ等の制御が行われ、これにより行動決定部３２により決定された行動がペットロボット１により発現される。
【００７２】
一方、行動決定部３２は、ステップＳＰ４において肯定結果を得るとステップＳＰ５に進んで、姿勢遷移制御部３２を介してデバイス制御部３４を制御することにより、首関節機構部２３のピッチ方向及びヨー方法のアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再開させた後ステップＳＰ１に戻り、この後ステップＳＰ１〜ステップＳＰ７について同様の処理を繰り返す。
【００７３】
このようにして行動決定部３２は、待機モード前及び待機モード時における首関節機構部２３並びに各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄのアクチュエータ２４１〜２４ｎを制御するようになされている。
【００７４】
（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のコントローラ１０は、アクチュエータ２４１〜２４ｎを制御して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止すると共に対応する各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎを監視し、当該角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎに基づいて頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再開して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを元の安定位置に移動させた後、アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再度停止する。
【００７５】
従って、このペットロボット１では、アクチュエータ２４１〜２４ｎを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができる。
【００７６】
以上の構成によれば、アクチュエータ２４１〜２４ｎを制御して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止すると共に対応する各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎを監視し、当該角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎに基づいて頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再開して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを元の安定位置に移動させた後、アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再度停止するようにしたことにより、アクチュエータ２４１〜２４ｎを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができ、かくしてアクチュエータ２４１〜２４ｎの耐久性を向上させながら常に姿勢を維持し得るペットロボットを実現できる。
【００７７】
（５）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を図１及び図２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、この他種々の形態のロボット装置に広く適用することができる。
【００７８】
また上述の実施の形態においては、本発明によるアクチュエータ制御処理を、ペットロボット１が充電ステーション４０上に載せられた状態での待機モード時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、充電ステーション４０に載せられていない状態で待機モードに遷移する場合にもかかるアクチュエータ制御を適用することができる。この場合にあっては、そのときのペットロボット１の姿勢を維持するために最低限必要なアクチュエータ以外のアクチュエータ２４１〜２４ｎに対してかかるアクチュエータ制御処理を適用するようにすれば良い。
【００７９】
さらに上述の実施の形態においては、待機モード時における頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの位置を検出するための位置検出手段として、対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎの出力軸の回転角を検出するポテンショメータ２５１〜２５ｎ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、この他種々のセンサ等を位置検出手段として広く適用することができる。
【００８０】
さらに上述の実施の形態においては、ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎに基づいて対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎを制御する制御手段としてのコントローラ１０が図３について上述したような機能を有し、このため図４について上述したようにして待機モード時におけるアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御を行う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、コントローラ１０が、アクチュエータ２４１〜２４ｎを制御して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止すると共に対応する各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎを監視し、当該角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎに基づいて頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再開して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを元の安定位置に移動させた後、アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再度停止するようにするのであれば、その具体的な処理内容として、そのロボット装置のコントローラの機能に合わせた具体的処理内容を適用するようにすれば良い。
【００８１】
さらに上述の実施の形態においては、待機モード時において、変位した頭部ユニット４等を元の安定位置に戻すための復帰処理を開始する制御開始角度を１０〜３０度の範囲で選定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、これ以外の範囲で選定するようにしても良い。
【００８２】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、ロボット装置において、制御部が、可動部を駆動するアクチュエータを制御して当該可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に可動部の位置を検出する位置検出手段の検出結果を監視し、当該検出結果に基づいて可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、アクチュエータに対する制御を再開して可動部を元の安定位置に移動させた後、アクチュエータに対する制御を再度停止するようにしたことにより、アクチュエータを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができ、かくして搭載されたアクチュエータの耐久性を向上させながら常に姿勢を維持し得るロボット装置を実現できる。
【００８３】
また本発明によれば、ロボット装置の制御方法において、可動部を駆動するアクチュエータを制御して可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に可動部の位置を監視し、可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、アクチュエータに対する制御を再開して可動部を元の安定位置に移動させた後、アクチュエータに対する制御を再度停止するようにしたことにより、アクチュエータを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができ、かくして搭載されたアクチュエータの耐久性を向上させながら常に姿勢を維持し得るロボット装置の制御方法を実現できる。
【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】行動生成に関するコントローラの処理内容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】ペットロボットに適用された待機状態前及び待機情報時におけるアクチュエータの制御処理内容の説明に供する略線的な側面図である。
【図７】アクチュエータ処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１……ペットロボット、３Ａ〜３Ｄ……脚部ユニット、１０……コントローラ、２１１〜２１ｎ……膝関節機構部、２３……首関節機構部、２４１〜２４ｎ……アクチュエータ、２５１〜２５ｎ……ポテンショメータ、３２……行動決定部、３４……デバイス制御部、４０……充電ステーション、ＣＥ……回転中心、ＧＰ……重心、ＲＴ１……アクチュエータ制御処理手順。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボット装置及びその制御方法に関し、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】
従来、本願特許出願人により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。かかるペットボットは、一般家庭において飼育される犬又は猫や、他のライオン等の動物に似た形状を有し、「叩く」又は「撫でる」といったユーザからの働きかけや、周囲の環境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（例えば非特許文献１）。
【０００３】
【非特許文献１】
特願２００１−２６８１１７
【０００４】
【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、動作を発現する場合のみならず、静止している状態にあっても、そのときの姿勢を維持するために、重力に逆らって可動部を所定位置に位置させるためのトルクを対応するアクチュエータに発生させる必要がある。
【０００５】
このため従来のペットロボットにおいては、動作を発現しているか否かに拘わりなく、稼働中は全てのアクチュエータに常に駆動電流が印加されている状態となっており、その分アクチュエータの寿命が短くなる問題があった。
【０００６】
かかる問題を解決するための１つの手法として、例えばペットロボットが動作を発現しない待機モード時にあるときなどに、姿勢維持に不要なアクチュエータに対する駆動電流の印加を停止（以下、これをアクチュエータの制御を停止するという）する方法が考えられる。
【０００７】
しかしながらこの方法によると、かかるアクチュエータが発生するトルクによって所定位置に位置していたペットロボットの可動部が、当該アクチュエータの制御を停止した途端に自重により重力方向に動きだし、この結果ペットロボットの姿勢が崩れて不自然な姿勢となる問題があった。
【０００８】
従って、かかるペットロボットにおいて、搭載するアクチュエータの耐久性を向上させながら常に姿勢を維持するというトレードオフの関係にある両課題を共に解決することができれば、ペットロボットとしてのエンターテインメント性を損なうことなく、ペットロボットの耐久性を向上させ得るものと考えられる。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、搭載されたアクチュエータの耐久性を向上させながら常に姿勢を維持し得るロボット装置及びその制御方法を提案しようとするものである。
【００１０】
【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、ロボット装置において、制御部が、可動部を駆動するアクチュエータを制御して当該可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に可動部の位置を検出する位置検出手段の検出結果を監視し、当該検出結果に基づいて可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、アクチュエータに対する制御を再開して可動部を元の安定位置に移動させた後、アクチュエータに対する制御を再度停止するようにした。
【００１１】
この結果このロボット装置においては、アクチュエータを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができる。
【００１２】
また本発明においては、ロボット装置の制御方法において、可動部を駆動するアクチュエータを制御して可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に可動部の位置を監視し、可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、アクチュエータに対する制御を再開して可動部を元の安定位置に移動させた後、アクチュエータに対する制御を再度停止するようにした。
【００１３】
この結果このロボット装置の制御方法によれば、アクチュエータを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができる。
【００１４】
【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。
【００１５】
（１）本実施の形態によるペットロボット１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の前端部及び後端部にそれぞれ頭部ユニット４及び尻尾部ユニット５が連結されることにより構成されている。
【００１６】
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の動力源としてのバッテリ１１と、バッテリセンサ１２及び温度センサ１３などからなる内部センサ部１４と、各種制御プログラムや制御パラメータが格納された外部メモリ２６となどが収納されている。
【００１７】
また頭部ユニット４には、このペットロボット１の実質的な「目」として機能するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ１５、「耳」として機能するマイクロホン１６及びタッチセンサ１７などからなる外部センサ部１８と、外見上の「目」として機能するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１９と、「口」として機能するスピーカ２０となどがそれぞれ所定位置に配設されている。
【００１８】
さらに各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの大腿部ブロック３Ａ１〜３Ｄ１及び脛部ブロック３Ａ２〜３Ｄ２を連結する膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄや、胴体部ユニット２と各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄとをそれぞれ連結する各肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ、胴体部ユニット２及び頭部ユニット４を連結する首関節機構部２３（図６）、並びに尻尾部ユニット５における尻尾５Ａ（図１）の付根部分などには、それぞれ対応する自由度数分のアクチュエータ２４１〜２４ｎ及び対応するポテンショメータ２５１〜２５ｎが配設されている。
【００１９】
そして頭部ユニット４のＣＣＤカメラ１５は、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号Ｓ１Ａをコントローラ１０に送出する。またマイクロホン１６は、ユーザから発話された「歩け」、「伏せ」又は「ボールを追いかけろ」等の音声を集音し、得られた音声信号Ｓ１Ｂをコントローラ１０に送出する。
【００２０】
さらにタッチセンサ１７は、図１において明らかなように頭部ユニット４の上部に設けられており、ユーザからの「撫でる」や「叩く」といった物理的な働きかけにより受けた圧力を検出し、検出結果を圧力検出信号Ｓ１Ｃとしてコントローラ１０に送出する。
【００２１】
一方、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Ｓ２Ａとしてコントローラ１０に送出し、温度センサ１３は、ペットロボット１内部の温度を検出して検出結果を温度検出信号Ｓ２Ｂとしてコントローラ１０に送出する。また各ポテンショメータ２５１〜２５ｎは、バッテリセンサ１２及び熱センサ１３などと共に内部センサ部１４を構成し、それぞれ対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎの出力軸の回転角度を検出し、検出結果を角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎとしてコントローラ１０に送出する。
【００２２】
コントローラ１０は、外部センサ部１８のＣＣＤカメラ１５、マイクロホン１６及びタッチセンサ１７などの各外部センサからそれぞれ与えられる画像信号Ｓ１Ａ、音声信号Ｓ１Ｂ及び圧力検出信号Ｓ１Ｃなどの外部センサ信号Ｓ１と、内部センサ部１４のバッテリセンサ１２、熱センサ１３及び各ポテンショメータ２５１〜２５ｎなどの各内部センサからそれぞれ与えられるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ、温度検出信号Ｓ２Ｂ及び各角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎなどの内部センサ信号Ｓ２となどに基づいて、ペットロボット１の周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令、ユーザからの物理的な働きかけの有無などを判断する。
【００２３】
そしてコントローラ１０は、この判断結果と、予めメモリ１０Ａや外部メモリ２６に格納されている各種制御プログラム及び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２４１〜２４ｎに駆動信号Ｓ３１〜Ｓ３ｎを送出して当該駆動信号Ｓ３１〜Ｓ３ｎに基づきそのアクチュエータ２４１〜２４ｎを所望状態に駆動させることにより、頭部ユニット４を上下左右に振らせたり、尻尾部ユニット５の尻尾を動かせたり、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行わせる。
【００２４】
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Ｓ４をスピーカ２０に与えることにより当該音声信号Ｓ４に基づく音声を外部に出力させたり、ＬＥＤ１９にＬＥＤ駆動信号Ｓ５を出力することによりこれを点滅させる。
【００２５】
このようにしてこのペットロボット１においては、周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令及び働きかけの有無など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。
【００２６】
（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２４１〜２４ｎ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。
【００２７】
この場合状態認識部３０は、各外部センサ部１８から与えられる外部センサ信号Ｓ１と、各内部センサ部１４から与えられる内部センサ信号Ｓ２とに基づいて外部及び内部の状態を認識し、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。
【００２８】
具体的に状態認識部３０は、外部センサ部１８のＣＣＤカメラ１５（図２）から与えられる画像信号Ｓ１Ａ（図２）を常時監視し、当該画像信号Ｓ１Ａ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。
【００２９】
また状態認識部３０は、マイクロホン１６（図２）から与えられる音声信号Ｓ１Ｂ（図２）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。
【００３０】
さらに状態認識部３０は、タッチセンサ１７（図２）から与えられる圧力検出信号Ｓ１Ｃを常時監視し、当該圧力検出信号Ｓ１Ｃに基づいて所定の閾値以上のかつ短時間（例えば２秒未満）の圧力を検出したときには「叩かれた（叱られた）」と認識し、所定の閾値未満のかつ長時間（例えば２秒以上）の圧力を検出したときには「撫でられた（誉められた）」と認識し、認識結果を感情・本能モデル部３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３１】
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１３からそれぞれ与えられるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ及び温度検出信号Ｓ２Ｂに基づいてバッテリ１１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。
【００３２】
さらに状態認識部は、各ポテンショメータ２５１〜２５ｎから与えられる角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎに基づいて、対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎの回転状態を認識し、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】
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」等の複数の情動について、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。
【００３４】
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」等の複数の互いに独立した欲求について、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。
【００３５】
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及び外部メモリ２６に格納されている制御プログラム及び制御パラメータに基づいて次の行動を決定する。
【００３６】
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。
【００３７】
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２６に格納されている。
【００３８】
そして行動決定部３２は、例えば状態認識部３０から外部又は内部における特定状態の認識結果である状態認識情報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とを接続するアーク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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
例えば、姿勢遷移制御部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。
【００４４】
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２４１〜２４ｎ（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２４１〜２４ｎ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２６内に有している。
【００４５】
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Ｓ３１〜Ｓ３ｎを生成し、当該駆動信号Ｓ３１〜Ｓ３ｎに基づいて対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎ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。
【００４６】
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２４１〜２４ｎ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２４１〜２４ｎ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。
【００４７】
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、ＬＥＤ１９（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２６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２０（図２）から音声を出力させたり、ＬＥＤ１９を点滅駆動させる。
【００４８】
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。
【００４９】
（３）ペットロボット１におけるアクチュエータ制御
（３−１）ペットロボット１におけるアクチュエータ制御
次に、このペットロボット１における待機モード時におけるアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御処理内容について説明する。
【００５０】
このペットロボット１では、当該ペットロボット１がほぼ一日、２４時間電源がオンされた状態で稼動（常時稼動）することを前提として制御ソフトウェアが構築されている。ただし、常時稼動といっても、ペットロボット１が常に動いているわけでなく、バッテリ１２（図２）を充電するための図６に示すような充電ステーション４０に載せられて充電されている間の多くの時間はペットロボット１の動作モードが動作を発現しない待機モードとなる。
【００５１】
そこで、このペットロボット１においては、かかる待機モード時には、そのときのペットロボット１の姿勢を維持するために最低限必要なアクチュエータ以外のアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する駆動電流の印加を一時的に停止（すなわち制御を一時的に停止）するようになされ、これにより駆動電流を常時印加することに起因するアクチュエータ２４１〜２４ｎの短命化を有効に防止し得るようになされている。
【００５２】
具体的には、例えば図６（Ａ）に示すように、ペットロボット１が充電ステーション４０に載せられている状態では、ペットロボット１が「伏せ」の姿勢に似た所定の姿勢（以下、これを「ステーション」の姿勢と呼ぶ）で充電ステーション４０にその腹部を支えられるようにして保持されるため、このときペットロボット１の首関節機構部２３や各肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び各膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄ内の各アクチュエータ２４１〜２４ｎは、この「ステーション」の姿勢を維持するためにトルクを発生させていなければならない最低限必要なアクチュエータとは言い得ない。
【００５３】
そこで、このときペットロボット１においては、待機モード時には、首関節機構部２３における各自由度の方向（ピッチ方向及びヨー方向）用のアクチュエータ２４１〜２４ｎと、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄにおける各自由度の方向（ピッチ方向及びロール方向）用のアクチュエータ２４１〜２４ｎと、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄにおける自由度の方向（ピッチ方向）用のアクチュエータ２４１〜２４ｎとに対する制御を一時停止（すなわち、これらアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する駆動電流の印加を停止）するようになされている。
【００５４】
ただし、このようなアクチュエータ制御を行った場合、首関節機構部２３のピッチ方向のアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御を停止した途端に頭部ユニット４がその自重により図６（Ｂ）のように前方向又は後方向に倒れてペットロボット１が『うなだれている』ような姿勢となったり、脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが自重により動いて左右の脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの姿勢がアンバランスになるおそれがあり、このような場合には見た目も悪く、また無気力な印象をユーザに与えることとなる。
【００５５】
そこでこのペットロボット１では、かかるアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を一時的に停止するに際して、頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを、当該アクチュエータ２４１〜２４ｎの制御を停止した場合においても自重によって変位し難い最も安定な位置（以下、これを安定位置と呼ぶ）にまで移動させたうえで、このアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御を停止させるようになされている。
【００５６】
実際上、ペットロボット１は、例えば充電ステーション４０に載せられた状態において待機モードに遷移するに際して、図６（Ｃ）に示すように、頭部ユニット４を、その重心ＧＰが首部関節機構部２３におけるピッチ方向の回転中心ＣＥの鉛直上方に位置するように移動させる。
【００５７】
またペットロボット１は、これと併せて各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄの全てのアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止するが、この際には各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを、それぞれ膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄを所定角度に曲げてその先端部を充電ステーション４０における脚置き用段部４０Ａの所定位置に接触させるように姿勢を遷移させる。
【００５８】
これによりこのペットロボット１においては、待機モードに遷移してこれらアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止した状態においても、頭部ユニット４については、首部関節機構部２３及び胴体部ユニット２間の静止摩擦力と、アクチュエータ２４１〜２４ｎの出力段に配設された減速ギア列による負荷とによって、自重により頭部ユニット４がピッチ方向に動きだすのを防止でき、また各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄについては、その脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの先端部及び充電ステーション４０の脚置き用段部４０Ａ間の静止摩擦力と、肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び胴体部ユニット２間の静止摩擦力と、肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄ内の各アクチュエータ２４１〜２４ｎの出力段に配設された減速ギア列による負荷とによって、自重により各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの待機モード時における姿勢が崩れるのを防止できるようになされている。
【００５９】
一方、上述のようにペットロボット１が動作モードを待機モードに遷移させるに際して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを予め安定位置に移動させた場合においても、その後の待機モード時において、振動等により頭部ユニット４が動いてその重心ＧＰ（図６（Ａ））が首関節機構部２３におけるピッチ方向の回転中心ＣＥの鉛直上方位置から外れ、頭部ユニット４が図６（Ｃ）のように前方向又は後方向に倒れたり、また振動等により脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの姿勢が崩れて左右の脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの姿勢がアンバランスになるおそれがある。
【００６０】
また首関節機構部２３のヨー方向のアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御を停止した状態では、頭部ユニット４に外力が与えられて頭部ユニット４がヨー方向に回転した場合でも、頭部ユニット４が元の安定位置に戻らないため、見た目も悪く、また生命感がない印象をユーザに与える。
【００６１】
そこでこのペットロボット１においては、充電ステーション４０に載せられた状態で待機モードに遷移した場合において、頭部ユニット４がその安定位置から首関節機構部２３のいずれかの自由度の方向（ピッチ方向及びヨー方向）に当該自由度の方向について予め設定された所定の角度（以下、これを制御開始角度と呼ぶ）以上に回転変位し、又はいずれかの脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ若しくは膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄのいずれかの自由度の方向の屈曲角がその自由度の方向について予め設定された所定の制御開始角度以上に大きく若しくは小さくなったとき（すなわち脚部ユニット３Ａ〜３Ｄ又は脛部ブロック３Ａ２〜３Ｄ２がその自由度方向に対応する制御開始角度以上に回転変位したとき）に、首関節機構部２３又はその脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ若しくは膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄの対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎを駆動することによりその頭部ユニット４又は脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを元の安定位置に戻し（以下、これを復帰制御と呼ぶ）、その後再びこのアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止するようになされている。
【００６２】
これによりこのペットロボット１では、自重や外力等によりペットロボット１の姿勢が崩れた場合においてもこれを直ちに元の姿勢に戻すことができ、かくして待機モード時においても常に一定の姿勢を維持し得るようになされている。
【００６３】
なおこのペットロボット１の場合、上述のいずれの制御開始角度の値も１０〜３０度程度の範囲で選定されており、これにより制御の偏差やメカ的機構の誤差等に起因する上述のような復帰制御が頻繁に行われるのを未然にかつ有効に防止し得るようになされている。
【００６４】
（３−２）アクチュエータ制御処理手順
ここで実際上、上述のような待機モード前及び待機モード中のアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御は、図３について上述した行動決定部３２の制御のもとに、図７に示すアクチュエータ制御処理手順ＲＴ１に従って行われる。
【００６５】
実際上、行動決定部３２は、ペットロボット１が充電ステーション４０に載せられた状態において、１つの動作が終了し、次に発現すべき動作が決定していないときなど、動作モードを待機モードに遷移すべき状況であることを認識すると、このアクチュエータ制御処理手順ＲＴ１をステップＳＰ０において開始し、続くステップＳＰ１において、頭部ユニット４を安定位置に移動させる行動をペットロボット１の次の行動として決定し、当該決定結果を行動決定情報Ｄ２として姿勢遷移制御部３３（図３）に通知する。この結果この行動決定情報Ｄ３に基づいて、デバイス制御部３４により首関節機構部２３のピッチ方向及びロール方向のアクチュエータ２４１〜２４ｎが駆動され、頭部ユニット４が安定位置に移動させられる。
【００６６】
次いで行動決定部３２は、ステップＳＰ２に進んで、姿勢遷移制御部３３を介してデバイス制御部３４を制御することにより、かかる首関節機構部２３のピッチ方向及ヨー方向のアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止させる。
【００６７】
さらに行動決定部３２は、この後ステップＳＰ３に進んで、状態認識部３０（図３）から外部又は内部における特定状態の認識結果である状態認識情報Ｄ１が与えられ、現在のノード（ＮＤＡ０）に移ってから一定時間が経過し、又は感情・本能モデル部３１（図３）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否か（すなわちペットロボット１が次の行動の行動を発現すべき状態であるか否か）を判断する。
【００６８】
そして行動決定部３２は、ステップＳＰ３において否定結果を得るとステップＳＰ４に進んで、首関節機構部２３内の各アクチュエータ２４１〜２４ｎとそれぞれ対応する各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎと、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄ内の各アクチュエータ２４１〜２４ｎとそれぞれ対応する各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎとに基づく状態認識部３０の認識結果として、頭部ユニット４のピッチ方向又はヨー方向の角度が安定位置から制御開始角度以上ずれ、又はいずれかの脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄの角度が当該脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが安定位置にある場合の角度から制御開始角度以上ずれたとの通知が状態認識部３０から与えられたか否かを判断する。
【００６９】
そして行動決定部３２は、このステップＳＰ４において否定結果を得ると、ステップＳＰ３に戻って、この後ステップＳＰ３又はステップＳＰ４のいずれかにおいて肯定結果を得るまで、各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎを監視しながらステップＳＰ３−ＳＰ４−ＳＰ３のループを繰り返す。
【００７０】
そして行動決定部３２は、やがてステップＳＰ３において肯定結果を得るとステップＳＰ６に進んで、ステップＳＰ３において得られた状態認識部３０からの状態検出情報Ｄ１に基づいてペットロボット１の次の行動を決定し、決定結果を行動決定情報Ｄ２として姿勢遷移制御部３３に通知し、この後ステップＳＰ７に進んでこのアクチュエータ制御処理手順ＲＴ１を終了する。
【００７１】
この結果、このとき行動決定情報Ｄ２に基づく動作指令情報Ｄ３が姿勢遷移制御部３３からデバイス制御部３４に与えられ、当該動作指令情報Ｄ３の入力に応動してデバイス制御部３３よる首関節機構部２３のピッチ方向及びヨー方法のアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御が再開される。またこの動作指令情報Ｄ３に基づきデバイス制御部３４により対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎ等の制御が行われ、これにより行動決定部３２により決定された行動がペットロボット１により発現される。
【００７２】
一方、行動決定部３２は、ステップＳＰ４において肯定結果を得るとステップＳＰ５に進んで、姿勢遷移制御部３２を介してデバイス制御部３４を制御することにより、首関節機構部２３のピッチ方向及びヨー方法のアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再開させた後ステップＳＰ１に戻り、この後ステップＳＰ１〜ステップＳＰ７について同様の処理を繰り返す。
【００７３】
このようにして行動決定部３２は、待機モード前及び待機モード時における首関節機構部２３並びに各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの肩関節機構部２２Ａ〜２２Ｄ及び膝関節機構部２１Ａ〜２１Ｄのアクチュエータ２４１〜２４ｎを制御するようになされている。
【００７４】
（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のコントローラ１０は、アクチュエータ２４１〜２４ｎを制御して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止すると共に対応する各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎを監視し、当該角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎに基づいて頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再開して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを元の安定位置に移動させた後、アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再度停止する。
【００７５】
従って、このペットロボット１では、アクチュエータ２４１〜２４ｎを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができる。
【００７６】
以上の構成によれば、アクチュエータ２４１〜２４ｎを制御して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止すると共に対応する各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎを監視し、当該角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎに基づいて頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再開して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを元の安定位置に移動させた後、アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再度停止するようにしたことにより、アクチュエータ２４１〜２４ｎを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができ、かくしてアクチュエータ２４１〜２４ｎの耐久性を向上させながら常に姿勢を維持し得るペットロボットを実現できる。
【００７７】
（５）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を図１及び図２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、この他種々の形態のロボット装置に広く適用することができる。
【００７８】
また上述の実施の形態においては、本発明によるアクチュエータ制御処理を、ペットロボット１が充電ステーション４０上に載せられた状態での待機モード時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、充電ステーション４０に載せられていない状態で待機モードに遷移する場合にもかかるアクチュエータ制御を適用することができる。この場合にあっては、そのときのペットロボット１の姿勢を維持するために最低限必要なアクチュエータ以外のアクチュエータ２４１〜２４ｎに対してかかるアクチュエータ制御処理を適用するようにすれば良い。
【００７９】
さらに上述の実施の形態においては、待機モード時における頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの位置を検出するための位置検出手段として、対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎの出力軸の回転角を検出するポテンショメータ２５１〜２５ｎ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、この他種々のセンサ等を位置検出手段として広く適用することができる。
【００８０】
さらに上述の実施の形態においては、ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎに基づいて対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎを制御する制御手段としてのコントローラ１０が図３について上述したような機能を有し、このため図４について上述したようにして待機モード時におけるアクチュエータ２４１〜２４ｎの制御を行う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、コントローラ１０が、アクチュエータ２４１〜２４ｎを制御して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を停止すると共に対応する各ポテンショメータ２５１〜２５ｎからの角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎを監視し、当該角度検出信号Ｓ２Ｃ１〜Ｓ２Ｃｎに基づいて頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、対応するアクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再開して頭部ユニット４及び各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを元の安定位置に移動させた後、アクチュエータ２４１〜２４ｎに対する制御を再度停止するようにするのであれば、その具体的な処理内容として、そのロボット装置のコントローラの機能に合わせた具体的処理内容を適用するようにすれば良い。
【００８１】
さらに上述の実施の形態においては、待機モード時において、変位した頭部ユニット４等を元の安定位置に戻すための復帰処理を開始する制御開始角度を１０〜３０度の範囲で選定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、これ以外の範囲で選定するようにしても良い。
【００８２】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、ロボット装置において、制御部が、可動部を駆動するアクチュエータを制御して当該可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に可動部の位置を検出する位置検出手段の検出結果を監視し、当該検出結果に基づいて可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、アクチュエータに対する制御を再開して可動部を元の安定位置に移動させた後、アクチュエータに対する制御を再度停止するようにしたことにより、アクチュエータを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができ、かくして搭載されたアクチュエータの耐久性を向上させながら常に姿勢を維持し得るロボット装置を実現できる。
【００８３】
また本発明によれば、ロボット装置の制御方法において、可動部を駆動するアクチュエータを制御して可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に可動部の位置を監視し、可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、アクチュエータに対する制御を再開して可動部を元の安定位置に移動させた後、アクチュエータに対する制御を再度停止するようにしたことにより、アクチュエータを常時駆動させることなく、待機モード時の姿勢が自重等により崩れるのを有効に防止することができ、かくして搭載されたアクチュエータの耐久性を向上させながら常に姿勢を維持し得るロボット装置の制御方法を実現できる。
【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】行動生成に関するコントローラの処理内容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】ペットロボットに適用された待機状態前及び待機情報時におけるアクチュエータの制御処理内容の説明に供する略線的な側面図である。
【図７】アクチュエータ処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１……ペットロボット、３Ａ〜３Ｄ……脚部ユニット、１０……コントローラ、２１１〜２１ｎ……膝関節機構部、２３……首関節機構部、２４１〜２４ｎ……アクチュエータ、２５１〜２５ｎ……ポテンショメータ、３２……行動決定部、３４……デバイス制御部、４０……充電ステーション、ＣＥ……回転中心、ＧＰ……重心、ＲＴ１……アクチュエータ制御処理手順。
Claims (6)
- 可動部を有するロボット装置において、
上記可動部を駆動するアクチュエータと、
上記可動部の位置を検出する位置検出手段と、
上記位置検出手段の検出結果に基づいて上記アクチュエータを制御する制御手段と
を具え、
上記制御手段は、
上記アクチュエータを制御して上記可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、上記待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に上記位置検出手段の検出結果を監視し、当該検出結果に基づいて上記可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、上記アクチュエータに対する上記制御を再開して上記可動部を元の上記安定位置に移動させた後、上記アクチュエータに対する制御を再度停止する
ことを特徴とするロボット装置。 - 上記可動部は、上記自重により回転変位し、
上記閾値は、当該回転変位の角度が１０〜３０度の範囲で選定された
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。 - 上記制御手段は、
充電時に上記待機モードに遷移する
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。 - 可動部を有するロボット装置の制御方法において、
上記可動部を駆動するアクチュエータを制御して上記可動部を自重により変位し難い所定の安定位置に位置させた後に待機モードに遷移し、
上記待機モード中は、当該アクチュエータに対する制御を停止すると共に上記可動部の位置を監視し、上記可動部が予め設定された所定の閾値以上に変位したことを認識したときには、上記アクチュエータに対する上記制御を再開して上記可動部を元の上記安定位置に移動させた後、上記アクチュエータに対する制御を再度停止する
ことを特徴とするロボット装置の制御方法。 - 上記可動部は、上記自重により回転変位し、
上記閾値は、当該回転変位の角度が１０〜３０度の範囲で選定された
ことを特徴とする請求項４に記載のロボット装置の制御方法。 - 上記ロボット装置の充電時に上記待機モードに遷移する
ことを特徴とする請求項４に記載のロボット装置の制御方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003139461A JP2004338056A (ja) | 2003-05-16 | 2003-05-16 | ロボット装置及びその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2004338056A true JP2004338056A (ja) | 2004-12-02 |
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011067943A (ja) * | 2009-09-22 | 2011-04-07 | Gm Global Technology Operations Inc | インターアクティブロボット制御システム及び使用方法 |
| WO2015174155A1 (ja) * | 2014-05-16 | 2015-11-19 | シャープ株式会社 | 姿勢制御装置、ロボットおよびプログラム |
| JP2017196716A (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | シャープ株式会社 | アクチュエータ制御装置、自動機械、アクチュエータ制御方法、アクチュエータ制御プログラム、及び、コンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
-
2003
- 2003-05-16 JP JP2003139461A patent/JP2004338056A/ja active Pending
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| WO2015174155A1 (ja) * | 2014-05-16 | 2015-11-19 | シャープ株式会社 | 姿勢制御装置、ロボットおよびプログラム |
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