JP2012056001A - Robot control system - Google Patents

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Takashi Furuta
貴士 古田
Miho Shimoda
未歩 下田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot control system in which a robot is remote-controlled by a personal digital assistant such as a smartphone.SOLUTION: The robot control system 1 includes: the robot 2; the personal digital assistant 3 connectable with a wireless communication line 31; and a remote control terminal 7 which sends out control information 8 for controlling the robot 2. The robot 2 is composed by including: a robot body 11 formed of a head portion 9 to which the personal digital assistant 3 can be detachably attached and a barrel portion 10; a traveling mechanism 5 employing a two-wheel inverted mechanism having a pair of traveling wheels 21a, 21b, installed under the robot body 11; and a robot control unit 12 which receives control information 8 sent out from the remote control terminal 7 via the personal digital assistant 3 and performs operation control and traveling control of the robot 2.

Description

本発明は、ロボット制御システムに関するものであり、特に、スマートフォン等の携帯情報端末をロボット制御のための一構成として利用し、ロボットと離れた遠隔地から動作及び走行の制御を行うことが可能なロボット制御システムに関するものである。   The present invention relates to a robot control system, and in particular, using a portable information terminal such as a smartphone as one configuration for robot control, it is possible to control operation and travel from a remote place away from the robot. The present invention relates to a robot control system.

従来から、音声による通話機能（電話機能）に加え、電子メールの送受信、インターネット接続、動画・音声等の再生等の各種機能を有する多機能型の携帯情報端末（スマートフォン）が開発され、近年において特にその普及が進んでいる。スマートフォンは、製造メーカーによって出荷時に予め内蔵された各機能以外に、ウェブ等で有償若しくは無償で公開されている種々のアプリケーション・ソフトウェア等をインストールし、ユーザ自身によってスマートフォンの機能をさらに高めることができるカスタマイズ性を備えている。さらに、スマートフォンは、外部機器（例えば、パーソナルコンピュータ等）と接続するためのコネクタを有し、外部機器との間で各種データの同期等の処理を行ったり、スマートフォンを介して接続された外部機器を操作することが可能な機能を有し、外部機器との接続に優れた親和性を有している。   Conventionally, multifunctional portable information terminals (smartphones) having various functions such as voice call function (telephone function), e-mail transmission / reception, Internet connection, video / audio playback, etc. have been developed. In particular, it is spreading. In addition to the functions built in advance by the manufacturer at the time of shipment, the smartphone can install various application software, etc. that are disclosed on the web for free or free of charge, and can further enhance the functions of the smartphone by the user himself / herself Has customizability. Furthermore, the smartphone has a connector for connecting to an external device (for example, a personal computer), performs processing such as synchronization of various data with the external device, or is connected via the smartphone. It has a function that can be operated, and has an excellent affinity for connection with an external device.

一方、近年のロボット技術の進歩によって人間と同じ二足歩行型のロボットやクローラタイプの走行機構を有するロボットが開発されている。さらに、互いに平行に配置した一対の走行車輪を備え、走行車輪と接続した車台部に加わる荷重や重心移動を検知し、任意の方向への走行を可能とする倒立二輪機構方式を採用した新規な移動体及び当該倒立二輪機構方式を採用した各種移動装置が開発されている。そして、倒立二輪機構方式を採用した新規な乗物（移動体）は、空港や大型ショッピングセンター等の大型施設における警備の際の見回り用の設備として利用されたり、広い面積の観光スポットをガイドする際のガイドツアー用の機材として採用される等、我々の日常的な生活に身近なものとなってきている。   On the other hand, robots having a biped walking type robot and a crawler type traveling mechanism similar to those of human beings have been developed due to recent advances in robot technology. In addition, it has a pair of traveling wheels arranged in parallel to each other, detects a load applied to the chassis connected to the traveling wheels and a movement of the center of gravity, and adopts an inverted two-wheel mechanism system that enables traveling in an arbitrary direction Various moving devices employing a moving body and the inverted two-wheel mechanism have been developed. And new vehicles (moving bodies) that adopt the inverted two-wheel mechanism are used as patrol equipment for security at large facilities such as airports and large shopping centers, or when guiding sightseeing spots over a large area It has become familiar to our daily lives, such as being used as a guided tour equipment.

なお、倒立二輪機構の場合、一対の走行車輪によってバランスを取りながら直立した状態（倒立水平状態）で走行するものであり、走行時及び停止時の安定性が高く、さらに旋回性能に優れるため、凹凸の激しい悪路や狭い道等であっても、小回りの効いた安定走行が可能な性能を有し、実用性及び利便性の点で他の走行機構よりも優れた特性を有している。   In addition, in the case of an inverted two-wheel mechanism, it travels in an upright state (inverted horizontal state) while balancing with a pair of traveling wheels, and has high stability at the time of traveling and stopping, and further excellent in turning performance. Even on rough roads with narrow irregularities, narrow roads, etc., it has a performance that enables stable running with a small turn and has characteristics superior to other traveling mechanisms in terms of practicality and convenience. .

一方、所謂「産業用ロボット」として工場などの施設で主に利用されてきたロボット技術を、近年において一般家庭向けや小規模事業所向けのロボットに応用することが行われ、例えば、床上のゴミを自律移動しながら吸引し、室内を清掃する家庭用の清掃ロボットや、病院や老人介護施設等において看護師の看護業務を支援するための介護支援用ロボット等の開発も行われている。さらに、人工知能を有し、ペットの代替として使用される等のコミュニケーション用、エンターテイメント用のロボットも開発されている。すなわち、日常生活のあらゆる場面において、高度なロボット技術を利用したロボットが取り入れられるようになっている。一方、近年の高齢化社会によって、高齢者自身が屋外に買い物等のために外出する機会が制限され、上記ロボット技術を利用して屋外での作業（買い物等）を人間に代行する「おつかいロボット」のような新たな分野での応用も期待されている。   On the other hand, in recent years, robot technology that has been mainly used in facilities such as factories as so-called “industrial robots” has been applied to robots for general households and small business establishments. Developments have been made on household cleaning robots that suck and move indoors autonomously, and nursing support robots that assist nurses in nursing care facilities such as hospitals and elderly care facilities. Furthermore, communication and entertainment robots that have artificial intelligence and are used as substitutes for pets have been developed. That is, in every scene of daily life, robots using advanced robot technology can be incorporated. On the other hand, due to the recent aging society, the opportunity for elderly people to go outdoors for shopping is limited, and the above robot technology is used to perform outdoor work (shopping, etc.) for humans. Applications in new fields such as “robots” are also expected.

しかしながら、上述したロボット技術の多くは、操作性及びその用途が限られることがあり、特に室内でのロボットの利用を想定して開発されたものがほとんどであった。そのため、ロボットが屋外で走行しながら命令に基づいた要件を実施する「おつかいロボット」のようなロボット技術の応用はほとんど行われていなかった。   However, many of the above-described robot technologies may have limited operability and applications, and most of them have been developed especially assuming the use of robots indoors. For this reason, there has been almost no application of robot technology such as “Otsuka Robot” in which requirements are based on instructions while the robot runs outdoors.

加えて、ロボットを遠隔制御する場合、操作用の端末と制御対象となるロボットの間を、無線通信回線で接続する必要があった。この場合、無線通信回線は特定の周波数帯域のものが利用され、このための無線通信用の機器に要するコストが多大になることがあった。さらに、これらの周波数を利用した無線通信の出力が制限されることがあり、当該無線の到達する範囲が狭い場合があった。そのため、特定の施設（病院等）内でロボットを遠隔制御するなどに限られることがあった。一方、既存の携帯電話回線を利用してロボットを遠隔制御する試みもなされている（例えば、特許文献１参照）。   In addition, when remotely controlling the robot, it is necessary to connect the operation terminal and the robot to be controlled with a wireless communication line. In this case, a wireless communication line having a specific frequency band is used, and the cost required for the wireless communication device for this purpose may be great. Furthermore, the output of wireless communication using these frequencies may be limited, and the range that the wireless reaches may be narrow. For this reason, the robot is sometimes limited to remote control within a specific facility (hospital etc.). On the other hand, attempts have been made to remotely control a robot using an existing mobile phone line (see, for example, Patent Document 1).

さらに、主に屋外での使用を想定する場合、凹凸の激しい悪路を走行する際の安定性（走行安定性）あるいは実用的な走行速度での利用が可能か否かが問題となる。すなわち、上述した二足歩行タイプのロボットやクローラ走行機構の場合、移動速度が人間の歩行速度よりも遅いことがあり、係るロボットを利用した場合、実用性に乏しい可能性があった。一方、倒立二輪機構方式を採用し、既に警備活動等に採用されている実用化された移動体は、通常の走行速度が約６ｋｍ／ｈ、最大走行速度が約１２ｋｍ／ｈの走行性能を有することもあり、走行速度に係る点での実用性の問題をクリアしている。   Further, when assuming outdoor use, it becomes a problem whether the vehicle can be used at stability (running stability) when traveling on rough roads with severe irregularities or at a practical travel speed. That is, in the case of the above-described biped walking type robot or crawler traveling mechanism, the moving speed may be slower than the human walking speed, and when such a robot is used, there is a possibility that the practicality is poor. On the other hand, a practically used mobile body that uses an inverted two-wheel mechanism and is already used for security activities has a driving performance of about 6 km / h for a normal driving speed and about 12 km / h for a maximum driving speed. In some cases, the problem of practicality in terms of travel speed is cleared.

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、屋外を自走可能なロボットの遠隔制御において、ロボット制御に係る制御情報をスマートフォンのような携帯情報端末を利用して受信し、かつ走行安定性及び実用性に優れる倒立二輪機構方式を採用した走行機構部を有するロボットを制御可能なロボット制御システムの提供を課題とするものである。   Therefore, in view of the above situation, the present invention receives control information related to robot control using a portable information terminal such as a smartphone in remote control of a robot capable of self-propelled outdoors, and has running stability and practical use. An object of the present invention is to provide a robot control system capable of controlling a robot having a traveling mechanism unit that employs an inverted two-wheel mechanism system that is excellent in performance.

上記の課題を解決するため、本発明のロボット制御システムは、「ロボットと、カメラ機能及びマイク機能を有し、無線通信回線と接続して双方向通信可能な携帯情報端末と、前記ロボットを制御する制御情報を、前記無線通信回線を通じて前記携帯情報端末に送出する遠隔制御端末とを具備し、前記ロボットは、前記ロボットの前方の映像を映像情報として取得可能に前記カメラ機能のレンズ部を前記ロボットの進行方向に向けた状態で前記携帯情報端末を装着支持する端末装着部を有するロボット本体と、前記ロボット本体の下方に取設され、前記制御情報に基づいて前記ロボットを自走可能にする走行機構部と、前記携帯情報端末と端末コネクタ部を介して電気的に接続され、前記遠隔制御端末から前記携帯情報端末を通じて送出される前記制御情報を受付け、前記ロボット本体の動作制御及び前記走行機構部の走行制御を行うロボット制御部とをさらに具備し、前記携帯情報端末は、前記遠隔制御端末から送出された前記制御信号を受付け、前記ロボット制御部に出力する制御情報出力手段と、前記カメラ機能によって取得された前記映像情報、前記マイク機能によって取得された前記ロボットの周囲の音声情報、及び、前記ロボットの動作状態及び前記走行機構部の走行状態を含む状態情報を、それぞれ前記無線通信回線を通じて前記遠隔制御端末に送出する情報送出手段と」を具備するものから主に構成されている。   In order to solve the above-described problems, the robot control system of the present invention is configured to control a robot, a portable information terminal having a camera function and a microphone function, and capable of bidirectional communication by connecting to a wireless communication line. A remote control terminal that sends control information to the portable information terminal through the wireless communication line, and the robot has a lens section of the camera function that can acquire an image in front of the robot as video information. A robot body having a terminal mounting portion for mounting and supporting the portable information terminal in a state in which the robot is in a traveling direction, and installed below the robot body so that the robot can run on the basis of the control information. It is electrically connected to the travel mechanism unit via the portable information terminal and the terminal connector unit, and sent from the remote control terminal through the portable information terminal. A robot control unit that receives the control information and performs operation control of the robot body and travel control of the travel mechanism unit, and the portable information terminal receives the control signal sent from the remote control terminal Control information output means for outputting to the robot control unit; the video information acquired by the camera function; audio information of the surroundings of the robot acquired by the microphone function; and the operating state of the robot and the running It is mainly comprised from what comprises the information transmission means which each transmits the status information containing the driving | running state of a mechanism part to the said remote control terminal through the said radio | wireless communication line.

ここで、ロボットとは、遠隔制御端末を通じてリモート制御されるものであり、屋内及び屋外を自走可能な走行機構部を有している。ここで、走行機構部の一例を示すと、例えば、一対の走行車輪によってバランスを保持した状態（倒立水平状態）で自在に走行することが可能な倒立二輪機構や、一般的な走行機構である四輪走行機構、或いは二足歩行型、クローラタイプ等の周知の走行機構部を適宜採用することができる。   Here, the robot is remotely controlled through a remote control terminal, and has a traveling mechanism unit capable of traveling indoors and outdoors. Here, an example of the traveling mechanism unit is, for example, an inverted two-wheel mechanism that can freely travel in a state in which a balance is maintained by a pair of traveling wheels (an inverted horizontal state), or a general traveling mechanism. A well-known traveling mechanism such as a four-wheel traveling mechanism, a bipedal walking type, or a crawler type can be appropriately employed.

一方、携帯情報端末とは、上述した多機能型の携帯電話（スマートフォン）等を例示することができ、ロボットのロボット本体に着脱自在なサイズの既存の機器を利用することができる。ここで、ロボット本体への装着は、端末コネクタ部を介して接続される有線タイプのもの或いはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のように無線によって接続されるものであり、携帯情報端末のカメラ機能のレンズ部をロボットの進行方向（ロボットの前方向）に向け、ロボットの周囲（主に前方）の状況を映像情報として捉えるようにしている。これにより、遠隔制御端末の操作者は、ロボットと離れた位置であっても周囲の状況を把握することができる。なお、遠隔制御端末は、携帯情報端末と無線通信回線を通じて各種情報を双方向通信することが可能なものであり、パーソナルコンピュータ、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ等の既存の情報通信機器を使用することができる。また、無線通信回線とは、例えば、一般的な３Ｇ回線や周知の無線通信方式等を想定することができる。   On the other hand, the portable information terminal can exemplify the above-described multifunctional mobile phone (smart phone) or the like, and can use an existing device that is detachable from the robot body of the robot. Here, the attachment to the robot body is a wired type connected via a terminal connector portion or a wireless connection such as Bluetooth (registered trademark), and the lens portion of the camera function of the portable information terminal. Is directed toward the direction of robot movement (forward direction of the robot), and the situation around the robot (mainly forward) is captured as video information. Thereby, the operator of the remote control terminal can grasp the surrounding situation even at a position away from the robot. The remote control terminal is capable of two-way communication of various information with a portable information terminal through a wireless communication line, and uses an existing information communication device such as a personal computer, a mobile phone, a smartphone, or a PDA. Can do. The wireless communication line can be assumed to be, for example, a general 3G line or a known wireless communication system.

したがって、本発明のロボット制御システムによれば、ロボットに装着されたスマートフォン等の携帯情報端末を介してロボット内部のロボット制御部に制御情報が送出され、係る制御情報に基づいてロボットの動作等の制御が行われる。これにより、ロボットを制御の一機能として既存のスマートフォン等を採用することにより、制御システムの構築に係るコストを大幅に削減することが可能となる。さらに、無線通信回線も既存の３Ｇ回線等を利用することにより、無線通信設備に新たな投資を必要とすることがない。そのため、遠隔地からのロボット制御を容易に確立することができる。さらに、携帯情報端末によって送受された制御情報に基づいて走行機構部を制御することができ、ロボットを遠隔制御によって自走させることが可能となる。これにより、屋外での使用が可能となる。その結果、おつかいロボット等の用途としての使用ができるようになる。さらに、携帯情報端末に内蔵されているカメラ機能、マイク機能等を利用し、ロボットの周囲の状況を遠隔制御端末を操作している場所まで映像や音声等で伝えることができ、さらに、携帯情報端末のスピーカー機能によって操作場所からロボットの周囲の人間に音声で意志の疎通を図ることも可能となる。これにより、おつかいロボットとしての役割を十分に発揮させることが可能となる。なお、ロボット本体を中空状に形成し、空いているスペースを荷物搭載用とするものであってもよい。また、ロボット本体及び走行機構部に取設された各種センサの信号を上記カメラ及びマイクの信号等ととともに状態情報として出力するものであっても構わない。   Therefore, according to the robot control system of the present invention, the control information is sent to the robot control unit inside the robot via a portable information terminal such as a smartphone attached to the robot, and the robot operation and the like based on the control information. Control is performed. Thus, by adopting an existing smartphone or the like as a function of controlling the robot, it is possible to significantly reduce the cost related to the construction of the control system. Furthermore, since the wireless communication line uses an existing 3G line or the like, no new investment is required for the wireless communication facility. Therefore, robot control from a remote place can be easily established. Furthermore, the traveling mechanism unit can be controlled based on the control information transmitted and received by the portable information terminal, and the robot can be self-propelled by remote control. As a result, it can be used outdoors. As a result, the robot can be used as a use robot. Furthermore, by using the camera function, microphone function, etc. built in the portable information terminal, the situation around the robot can be conveyed to the place where the remote control terminal is operated by video or voice, etc. It is also possible to communicate with the people around the robot from the operation location by voice using the speaker function of the terminal. As a result, it is possible to fully exhibit the role as a moist robot. Note that the robot body may be formed in a hollow shape so that a vacant space can be loaded. Moreover, you may output as a status information the signal of the various sensors installed in the robot main body and the traveling mechanism part with the signal of the said camera, microphone, etc.

さらに、本発明のロボット制御システムは、上記構成に加え、「前記走行機構部は、一対の前記走行車輪と、前記走行車輪の間に架渡され、前記ロボット本体が上部に載設される車台部と、前記走行車輪をそれぞれ独立して駆動するための一対の車輪用モータと、前記車台部に取設され、前記車輪用モータを駆動するための駆動力を与えるための駆動バッテリと、前記ロボットの重心位置を変化させる重心変化機構部と、前記車台部の前後方向の傾斜角度を計測する傾斜角度センサ及び前記走行機構部の加速度を計測する加速度センサを有するセンサ部とを具備した倒立二輪機構が採用され、前記ロボット制御部は、前記傾斜角度センサ及び前記加速度センサの計測に基づいて前記ロボットの重心位置を算出する重心位置算出手段と、算出された前記重心位置及び前記重心変化機構部に基づいて、前記ロボットの重心位置を変化させる重心位置制御手段と」をさらに具備するものであっても構わない。   Further, the robot control system according to the present invention includes, in addition to the above configuration, “the travel mechanism section is spanned between a pair of the travel wheels and the travel wheels, and the robot body is mounted on the top. A pair of wheel motors for independently driving the traveling wheels, a drive battery installed in the chassis and for providing a driving force for driving the wheel motors, Inverted two-wheels comprising a center-of-gravity changing mechanism that changes the position of the center of gravity of the robot, a tilt angle sensor that measures the tilt angle in the front-rear direction of the chassis, and a sensor unit that includes an acceleration sensor that measures the acceleration of the travel mechanism A mechanism is employed, and the robot controller is configured to calculate a center-of-gravity position calculating unit that calculates a center-of-gravity position of the robot based on the measurement of the tilt angle sensor and the acceleration sensor. And on the basis of the gravity center position and the center of gravity variation mechanism unit, it may be one which comprises the center of gravity position control means for changing the position of the center of gravity of the robot "further.

ここで、重心変化機構部とは、例えば、本発明のロボットに占める重量の割合が高い駆動バッテリ或いはその他の重量物を重心位置変化のためのウエイトとして使用し、車台部の上面に一対のレールを配置し、当該レール上を駆動バッテリを摺動させるものや、一対の走行車輪と車台部との接続位置を前後に変化させることにより、走行機構部の重心位置を変化させるものが例示される。なお、駆動バッテリ等のウエイトを摺動させるために、ウエイト摺動用（バッテリ摺動用）のモータ等の構成がさらに必要となる。   Here, the center-of-gravity changing mechanism unit uses, for example, a driving battery or other heavy object having a high weight ratio in the robot of the present invention as a weight for changing the center-of-gravity position, and a pair of rails on the upper surface of the chassis unit Are arranged, and the drive battery is slid on the rail, or the center of gravity of the travel mechanism is changed by changing the connection position between the pair of travel wheels and the chassis part back and forth. . In addition, in order to slide weights, such as a drive battery, the structure of a motor for weight sliding (for battery sliding) etc. is further required.

したがって、本発明のロボット制御システムによれば、ロボットの重心位置を変化させる重心位置変化機構部が走行機構部に設けられている。本発明のロボットを「おつかいロボット」として使用した場合、上述した荷物搭載用のスペースに買い物後の荷物が搭載された場合、ロボット全体のバランスは搭載前に比べて著しく変化することになる。ここで、本発明は走行機構部として、倒立二輪機構を採用しているため、係るバランスのずれはその後の走行安定性に大きな影響を及ぼすことになる。そこで、重心位置変化機構部を利用し、ロボットの前後方向に重心位置を変化させ、搭載した荷物とバランスを取る位置に変化させる。これにより、ロボットの重心位置が搭載前とほぼ同じ位置にくることになる。その結果、荷物搭載後の走行であっても搭載前と同じ重心位置の状態で走行制御を行うことができる。なお、荷物搭載による重心位置の変化は、走行機構部に設置された加速度センサ及び傾斜角度センサに基づいて算出可能とされる。   Therefore, according to the robot control system of the present invention, the travel mechanism unit is provided with the center-of-gravity position changing mechanism that changes the position of the center of gravity of the robot. When the robot of the present invention is used as a “useful robot”, when a baggage after shopping is loaded in the above-described baggage loading space, the balance of the entire robot changes significantly compared to before loading. Here, since the present invention employs an inverted two-wheel mechanism as the traveling mechanism portion, such a deviation in balance greatly affects the subsequent traveling stability. Therefore, the center-of-gravity position changing mechanism is used to change the center-of-gravity position in the front-rear direction of the robot and change the position to balance with the loaded load. As a result, the center of gravity of the robot comes to substantially the same position as before mounting. As a result, it is possible to perform the traveling control in the state of the same center of gravity as before the loading even when traveling after loading. Note that the change in the center of gravity position due to the loading of the load can be calculated based on an acceleration sensor and an inclination angle sensor installed in the traveling mechanism unit.

さらに、本発明のロボット制御システムは、上記構成に加え、「前記ロボット制御部は、前記ロボットが一対の前記走行車輪によって直立した倒立水平状態から、走行状態に遷移する際に前記重心位置制御手段を利用して前記重心変化機構部を制御し、前記ロボットを前傾させる前傾姿勢制御手段と、前記ロボットが前傾した状態で前記走行機構部を制御し、前記進行方向への走行を開始させる前傾走行制御手段と」を具備するものであっても構わない。   Further, the robot control system according to the present invention may include, in addition to the above configuration, “the robot control unit is configured to control the center-of-gravity position when the robot transitions from an inverted horizontal state in which the robot is upright by a pair of traveling wheels to a traveling state. To control the center-of-gravity changing mechanism and to tilt the robot forward, and to control the traveling mechanism with the robot tilted forward to start traveling in the traveling direction. And a forward-inclined travel control means ”.

したがって、本発明のロボット制御システムによれば、倒立二輪機構によってロボットを直立して停止させた状態から走行状態に変位させる際に、バッテリ摺動機構部を利用して重心位置を変化させ、ロボットを前傾姿勢に変位させた後に走行を開始させることが行われる。すなわち、直立停止した位置から後退することなく、前進走行をすることが可能となる。   Therefore, according to the robot control system of the present invention, when the inverted two-wheel mechanism displaces the robot from an upright and stopped state to a traveling state, the center of gravity position is changed using the battery sliding mechanism, and the robot The vehicle is started to travel after being displaced to the forward tilt posture. That is, it is possible to travel forward without retreating from the position where it has been stopped upright.

一般的な倒立二輪機構を採用した移動体等の場合、進行方向に前進しようとしていきなり走行機構部の走行車輪を回転させると、慣性の法則によって走行機構部の上部がそのままの位置に留まろうとするために、走行機構部のみが前進し、その上部（本発明の場合、ロボット本体部分）が後ろに反った状態、すなわち、後傾姿勢となり、走行時のバランスが崩れることがある。係る状況を回避するため、一般には、予め進行方向と逆方向に僅かに後退し、前傾姿勢に変位させた後に走行車輪を回転させて前進させる制御を行っている。そのため、走行を開始する場合、後方に一時的に後退するためのスペースが必要となる。これに対し、本発明の場合、直立停止した位置から後退する必要がなく、前傾姿勢に変位させた後、当該位置から走行を開始することが可能となる。   In the case of a moving body that adopts a general inverted two-wheel mechanism, when the traveling wheel of the traveling mechanism section is suddenly rotated in an attempt to advance in the traveling direction, the upper part of the traveling mechanism section will remain in the position due to the law of inertia. Therefore, only the traveling mechanism part moves forward, and the upper part thereof (in the case of the present invention, the robot main body part) is warped backward, that is, a backward tilted posture, and the balance during traveling may be lost. In order to avoid such a situation, in general, control is performed in which the traveling wheel is rotated backward in advance after being slightly moved backward in the direction opposite to the traveling direction and displaced in a forward tilt posture. Therefore, when starting traveling, a space for temporarily moving backward is required. On the other hand, in the case of the present invention, it is not necessary to retreat from the position where the upright stop is performed, and it is possible to start traveling from the position after being displaced to the forward tilt posture.

さらに、本発明のロボット制御システムは、上記構成に加え、「前記端末装着部は、装着された前記携帯情報端末の装着角度を変位させ、前記カメラ機能の前記レンズ部の撮影範囲を変化させる角度変位機構部」を具備するものであっても構わない。   Further, the robot control system according to the present invention may include, in addition to the above-described configuration, “an angle at which the terminal mounting unit displaces a mounting angle of the mounted portable information terminal and changes a shooting range of the lens unit of the camera function. You may comprise a "displacement mechanism part."

したがって、本発明のロボット制御システムによれば、ロボット本体の端末装着部は、携帯情報端末の装着角度を変位させる機構を有している。これにより、携帯情報端末のカメラ機能を利用して、ロボットの前方の映像を遠隔制御端末に送出する場合、装着角度の変位によってロボット前方の広い範囲を映像情報として把握することが可能となる。なお、装着角度の変位は、遠隔制御端末から任意の位置に変位させることができる。   Therefore, according to the robot control system of the present invention, the terminal mounting portion of the robot body has a mechanism for displacing the mounting angle of the portable information terminal. As a result, when a video in front of the robot is sent to the remote control terminal using the camera function of the portable information terminal, a wide range in front of the robot can be grasped as video information by the displacement of the mounting angle. Note that the displacement of the mounting angle can be displaced from the remote control terminal to an arbitrary position.

さらに、本発明のロボット制御システムは、上記構成に加え、「前記走行機構部は、一対の前記走行車輪の後方に設けられ、前記ロボットの直立を三点支持によって補助する補助輪と、前記補助輪を昇降させる補助輪昇降機構部と」を具備するものであっても構わない。   Further, the robot control system according to the present invention includes, in addition to the above configuration, “the traveling mechanism unit is provided behind the pair of traveling wheels, and assists the robot upright by three-point support; And an auxiliary wheel raising / lowering mechanism for raising and lowering the wheel ”.

したがって、本発明のロボット制御システムによれば、走行機構部に昇降可能な補助輪が設けられている。これにより、ロボットの制御をオフにした場合、当該補助輪を下方に降ろし、一対の走行車輪及び補助輪の三点で三点支持状態でロボットを支持し、倒立水平状態を維持することが可能となる。一方、ロボットを走行させる場合には、補助輪を上方位置まで移動させ、走行時の邪魔にならないようにすることができる。   Therefore, according to the robot control system of the present invention, the traveling mechanism unit is provided with the auxiliary wheel that can be raised and lowered. As a result, when the control of the robot is turned off, the auxiliary wheel can be lowered and the robot can be supported in a three-point support state by three points of the pair of traveling wheels and the auxiliary wheel, and the inverted horizontal state can be maintained. It becomes. On the other hand, when the robot is traveling, the auxiliary wheel can be moved to the upper position so as not to interfere with the traveling.

本発明の効果として、スマートフォン等の多機能の携帯情報端末を、遠隔制御可能なロボットの一構成として使用することにより、無線通信回線を通じたロボットの遠隔制御のシステムを容易、かつ開発コストを抑えて構築することが可能となる。さらに、走行機構として、倒立二輪機構を採用した場合には、狭い道や悪路であっても高い旋回性能及び走行安定性を維持したロボットの自走が可能となる。さらに、駆動バッテリを摺動させ、重心位置を変化させることによって、重量物を搭載した場合であっても走行安定性を確保することができ、かつ倒立水平状態から走行状態に至るまでの制御を後退スペースを必要とすることなく行うことができる。   As an effect of the present invention, by using a multifunctional portable information terminal such as a smartphone as a configuration of a remotely controllable robot, a robot remote control system through a wireless communication line can be easily realized and development costs can be reduced. Can be constructed. Furthermore, when an inverted two-wheel mechanism is employed as the traveling mechanism, the robot can self-propelled while maintaining high turning performance and traveling stability even on narrow roads and rough roads. Furthermore, by sliding the drive battery and changing the position of the center of gravity, it is possible to ensure running stability even when heavy objects are mounted, and to control from the inverted horizontal state to the running state. This can be done without the need for retreat space.

本実施形態のロボット制御システムの概略構成及び機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure and functional structure of the robot control system of this embodiment. ロボット制御システムにおけるロボットの外観構成を示す（ａ）斜視図、及び（ｂ）平面図である。It is (a) perspective view and (b) top view which show the external appearance structure of the robot in a robot control system. 端末装着部の角度変位機構部の構成を示す（ａ）斜視図、及び（ｂ）側面図である。It is (a) perspective view and (b) side view which show the structure of the angle displacement mechanism part of a terminal mounting part. 走行機構部におけるバッテリ摺動機構部の構成を示す（ａ）上方から視た説明図、及び（ｂ）左側方から視た説明図である。It is explanatory drawing seen from the upper part which shows the structure of the battery sliding mechanism part in a driving | running | working mechanism part, (b) It is explanatory drawing seen from the left side. ロボット制御システムにおけるロボットの制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control of the robot in a robot control system. ロボット制御システムにおけるロボットの制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control of the robot in a robot control system. ロボット制御システムにおけるロボットの制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control of the robot in a robot control system. 停止状態から走行状態に変位するロボットの態様を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the aspect of the robot displaced from a stop state to a driving | running | working state.

以下、本発明の一実施形態であるロボット制御システム１（以下、単に「制御システム１」と称す）について、図１乃至図８に基づいて主に説明する。ここで、図１は本実施形態の制御システム１の概略構成及び機能的構成を示す説明図であり、図２は制御システム１におけるロボット２の外観構成を示す（ａ）斜視図、及び（ｂ）平面図であり、図３は端末装着部１３の角度変位機構部４の構成を示す（ａ）斜視図、及び（ｂ）側面図であり、図４は走行機構部５におけるバッテリ摺動機構部６の構成を示す（ａ）上方から視た説明図、及び（ｂ）左側方から視た説明図であり、図５乃至図７はロボット制御システムにおけるロボットの制御の一例を示すフローチャートであり、図８は停止状態から走行状態に変位するロボット２の態様を示す説明図である。ここで、本実施形態の制御システム１は、屋外を移動するロボット２を遠隔制御端末７を利用してリモート制御し、所定の場所で買い物等の要件を済ますことができる所謂「おつかいロボット」として使用する場合について例示するものとする。なお、図１乃至図８において、説明を簡略するために、一部構成についての図示を省略している。さらに、本実施形態の制御システム１において、携帯情報端末３として、市販の多機能型携帯電話（スマートフォン）を利用し、遠隔制御端末７として市販のパーソナルコンピュータを利用し、無線通信回線３１として通常の３Ｇ回線を利用するものについて例示をしている。なお、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、３Ｇ回線等については周知の構成及び技術であるため、詳細な説明は省略し、本実施形態の制御システム１に必要な機能及び構成について限定し、以下の説明を行うものとする。   Hereinafter, a robot control system 1 (hereinafter simply referred to as “control system 1”) according to an embodiment of the present invention will be mainly described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration and a functional configuration of the control system 1 of the present embodiment, and FIG. 2 is an (a) perspective view and (b) showing an external configuration of the robot 2 in the control system 1. 3) (a) is a perspective view and (b) is a side view showing the configuration of the angular displacement mechanism unit 4 of the terminal mounting unit 13, and FIG. 4 is a battery sliding mechanism in the traveling mechanism unit 5. FIG. 5A is an explanatory diagram viewed from above, and FIG. 5B is an explanatory diagram viewed from the left side, and FIGS. 5 to 7 are flowcharts illustrating an example of robot control in the robot control system. FIG. 8 is an explanatory diagram showing an aspect of the robot 2 that is displaced from the stopped state to the traveling state. Here, the control system 1 according to the present embodiment is a so-called “use robot” that can remotely control a robot 2 that moves outdoors by using a remote control terminal 7 and can complete requirements such as shopping at a predetermined place. The case of using as will be illustrated. Note that in FIGS. 1 to 8, illustration of a part of the configuration is omitted to simplify the description. Further, in the control system 1 of the present embodiment, a commercially available multifunctional mobile phone (smartphone) is used as the portable information terminal 3, a commercially available personal computer is used as the remote control terminal 7, and the wireless communication line 31 is usually used. This is an example of using a 3G line. In addition, since it is a known structure and technique about a smart phone, a personal computer, a 3G line | wire, etc., detailed description is abbreviate | omitted, the function and structure required for the control system 1 of this embodiment are limited, and the following description is given. Shall.

本実施形態の制御システム１は、図１乃至図８に示されるように、屋内及び屋外を自走可能な走行機構部５を有するロボット２と、ロボット２に対して着脱自在に装着される無線通信回線３１と接続可能な携帯情報端末３と、ロボット２をリモート制御するための遠隔制御端末７とを具備して主に構成されている。ここで、携帯情報端末３及び遠隔制御端末７の間は、無線通信回線３１を通じて相互に各種情報を送受することが可能であり、遠隔制御端末７から出力された制御情報８が、無線通信回線３１を通じて携帯情報端末３に送出され、当該制御情報８の入力を受付けた携帯情報端末３がロボット２のロボット制御部１２に係る制御情報８を出力することによって、ロボット２に対して各種動作制御及び走行制御を行うことができるものである。   As shown in FIGS. 1 to 8, the control system 1 according to the present embodiment includes a robot 2 having a traveling mechanism unit 5 capable of self-propelled indoors and outdoors, and a radio that is detachably attached to the robot 2. The mobile information terminal 3 that can be connected to the communication line 31 and the remote control terminal 7 for remotely controlling the robot 2 are mainly configured. Here, various information can be transmitted and received between the portable information terminal 3 and the remote control terminal 7 through the wireless communication line 31, and the control information 8 output from the remote control terminal 7 is transferred to the wireless communication line. The mobile information terminal 3 that is sent to the mobile information terminal 3 through 31 and receives the input of the control information 8 outputs the control information 8 related to the robot control unit 12 of the robot 2, thereby controlling various operations on the robot 2. And travel control can be performed.

さらに具体的に説明すると、ロボット２は、図２等に示されるように、略半球状を呈する頭部９及び頭部９の下方に形成された円柱状を呈する胴体部１０を組合わせて構成されたロボット本体１１と、当該ロボット本体１１の下部に取設された倒立二輪機構方式を採用した走行機構部５と、ロボット本体１１に内蔵され、携帯情報端末３から送出される制御情報８を受付け、これに基づいてロボット本体１１及び走行機構部５の動作制御、走行制御を行うロボット制御部１２とを主に具備している。   More specifically, as shown in FIG. 2 and the like, the robot 2 is configured by combining a head portion 9 having a substantially hemispherical shape and a body portion 10 having a columnar shape formed below the head portion 9. The robot main body 11, the traveling mechanism unit 5 adopting an inverted two-wheel mechanism installed at the lower part of the robot main body 11, and control information 8 incorporated in the robot main body 11 and sent from the portable information terminal 3. The robot control section 12 is mainly provided with the robot body 11 and the operation control of the traveling mechanism section 5 and the traveling control based on the reception.

ロボット本体１１の頭部９の前部には、前述の携帯情報端末３をロボット２に装着し、支持するための端末装着部１３が設けられている。係る端末装着部３は、矩形状の携帯情報端末３の端末正面３ａの上部位置に設けられたカメラ機能１４のレンズ部１５をロボット２の前方側に向け、携帯情報端末３の端末正面３ａを走行面に対して直立した状態で支持することを可能とするものである。そのため、図３に示すように、携帯情報端末３の底面及び両側面の下部分の外観形状と略一致する内側面を有する支持ガイド部１６を有し、係る支持ガイド部１６に上方から携帯情報端末３を挿入することが装着支持することができる。なお、支持ガイド部１６の内底部からは、携帯情報端末３の外部機器接続コネクタ（図示しない）と連結され、携帯情報端末３とロボット２（特に、ロボット制御部１２）とを電気的に接続するための端末コネクタ部４０が突出して設けられている。   At the front part of the head 9 of the robot body 11, a terminal mounting part 13 for mounting and supporting the portable information terminal 3 on the robot 2 is provided. The terminal mounting unit 3 is configured such that the lens unit 15 of the camera function 14 provided at the upper position of the terminal front surface 3a of the rectangular portable information terminal 3 faces the front side of the robot 2 and the terminal front surface 3a of the portable information terminal 3 is It is possible to support in an upright state with respect to the traveling surface. Therefore, as shown in FIG. 3, the portable information terminal 3 has a support guide portion 16 having an inner surface that substantially matches the external shape of the bottom surface and the lower portion of both side surfaces. Inserting the terminal 3 can be mounted and supported. In addition, from the inner bottom part of the support guide part 16, it connects with the external apparatus connection connector (not shown) of the portable information terminal 3, and electrically connects the portable information terminal 3 and the robot 2 (especially robot control part 12). A terminal connector portion 40 is provided so as to protrude.

さらに、支持ガイド部１６は、端末装着部１３の基部１３ａと下端部で回転可能に軸支され、支持ガイド部１６の裏面１６ｂと連結した連結アーム１８ａ等を有する伝達機構部１８、及び伝達機構部１８に角度変位用の駆動力を供給する角度変位用モータ１７を有し、携帯情報端末３のレンズ部１５の撮影方向を変化させることのできる角度変位機構部４を具備している。これにより、ロボット２の前方の幅広い範囲を携帯情報端末３のカメラ機能１４によって映像として捉えることができる。係る角度変位機構部４の制御は、遠隔制御端末７によって操作することができ、取得された映像情報は後述する状態情報５５の一部として遠隔制御端末７に送出される。そして、遠隔制御端末７の液晶ディスプレイ等の遠隔側出力手段３９に出力することができる。   Further, the support guide portion 16 is rotatably supported by the base portion 13a and the lower end portion of the terminal mounting portion 13, and has a transmission mechanism portion 18 having a connection arm 18a and the like connected to the back surface 16b of the support guide portion 16, and a transmission mechanism. An angular displacement motor 17 that supplies a driving force for angular displacement to the unit 18 and includes an angular displacement mechanism unit 4 that can change the photographing direction of the lens unit 15 of the portable information terminal 3. Thereby, a wide range in front of the robot 2 can be captured as an image by the camera function 14 of the portable information terminal 3. The control of the angular displacement mechanism unit 4 can be operated by the remote control terminal 7, and the acquired video information is sent to the remote control terminal 7 as a part of state information 55 described later. And it can output to the remote side output means 39, such as a liquid crystal display of the remote control terminal 7.

さらに、ロボット本体１１の頭部９には、上方に突出した左右一対のスピーカー部１１ａが形成されている。これにより、携帯情報端末３に予め内蔵された若しくは制御情報８とともに送出された音声情報を当該スピーカー部１１ａから出力することができる。さらに、遠隔制御端末７のマイク機能（図示しない）によって、遠隔操作者の音声を遠隔地のロボット２が出力することも可能となる。すなわち、おつかいロボットとして制御システム１におけるロボット２を使用する場合、おつかい先（商品購入先の店舗）の店員とのコミュニケーションや詳細な注文等を音声によって直接行うことが可能となる。なお、ロボット本体１１は、全体として小動物をイメージしたキャラクターの外観で構成され、上記スピーカー部１１ａが上記キャラクターの耳の位置に設けられ、ロボット２の前方には目１１ｂ及び鼻１１ｃに相当する構成も付されている。さらに、略円柱状の胴体部１０の内部の一部には、荷物収容部１９が形成され、胴体部１０の前面に設けられた開閉扉２０によって当該荷物収容部１９を開放及び閉塞することが可能となっている。係る荷物収容部１９に購入済みの物品等を収容することができる。   Further, the head 9 of the robot body 11 is formed with a pair of left and right speaker portions 11a protruding upward. As a result, audio information that is built in the portable information terminal 3 in advance or transmitted together with the control information 8 can be output from the speaker unit 11a. Furthermore, the remote robot 2 can output the voice of the remote operator by the microphone function (not shown) of the remote control terminal 7. That is, when the robot 2 in the control system 1 is used as a moisturizing robot, it becomes possible to directly communicate with the clerk of the moisturant (the store where the product is purchased) or to make a detailed order directly by voice. The robot body 11 is configured with the appearance of a character that looks like a small animal as a whole, the speaker unit 11a is provided at the position of the ear of the character, and the robot 2 has a configuration corresponding to the eyes 11b and the nose 11c. Is also attached. Furthermore, a luggage storage part 19 is formed in a part of the inside of the substantially cylindrical body part 10, and the luggage storage part 19 can be opened and closed by an opening / closing door 20 provided on the front surface of the body part 10. It is possible. Purchased items and the like can be stored in the luggage storage unit 19.

ロボット本体１１の下方に設けられた走行機構部５は、図２及び図４に示すように、一対の走行車輪２１ａ，２１ｂと、走行車輪２１ａ，２１ｂの間に架渡され、後述の駆動バッテリ２２等の載置される下部車台２３及び下部車台２３から立設された支持脚部２４によって支持され、ロボット本体１１を載置する上部車台２５を有する車台部２６と、一対の走行車輪２１ａ，２１ｂをそれぞれ独立して駆動するための一対の車輪用モータ２７ａ，２７ｂと、下部車台２３及び上部車台２５の間に設置され、車輪用モータ２７ａ等を駆動させるための電力を供給する駆動バッテリ２２と、駆動バッテリ２２の車台部２６に対する相対的位置関係を変化させるバッテリ摺動機構部６と、車台部２６の傾斜角度を計測する傾斜角度センサ２８及びロボット２の走行方向に対する加速度を計測する加速度センサ２９を有するセンサ部３０とを具備している。ここで、バッテリ摺動機構部６が本発明における重心変化機構部に相当する。   As shown in FIGS. 2 and 4, the traveling mechanism unit 5 provided below the robot body 11 is bridged between a pair of traveling wheels 21a and 21b and the traveling wheels 21a and 21b. 22 and the like, and a base part 26 having an upper base 25 on which the robot main body 11 is placed, and a pair of traveling wheels 21a, A pair of wheel motors 27a and 27b for independently driving the motor 21b, and a drive battery 22 that is installed between the lower chassis 23 and the upper chassis 25 and supplies electric power for driving the wheel motor 27a and the like. A battery sliding mechanism 6 that changes the relative positional relationship of the drive battery 22 with respect to the chassis 26, a tilt angle sensor 28 that measures the tilt angle of the chassis 26, and a It is provided with a sensor unit 30 having the acceleration sensor 29 that measures the acceleration relative to the running direction of Tsu bets 2. Here, the battery sliding mechanism 6 corresponds to the center-of-gravity changing mechanism in the present invention.

すなわち、本実施形態におけるロボット２は、一対の走行車輪２１ａ，２１ｂによってバランスを取りながら直立した状態で走行する倒立二輪機構を採用したものであり、センサ部３０によってロボット２の傾きや加速度を計測し、ロボット制御部１２によってバランス状態を制御しながら、所定方向への前進走行、後退走行、左右への転回、及びその場での倒立水平状態を行うことが可能となっている。ここで、倒立二輪機構は、既に周知のものであるため、ここでは詳細な説明は省略するものとする。なお、車台部２６の下部車台２３及び上部車台２５は、図４等に示されるように、略矩形状を板状部材が利用されている。そのため、当該車台部２６を囲み、ロボット本体１１の胴体部１０の下部形状と略一致する円筒状の走行機構部カバー３２が設置されている。これにより、ロボット本体１１の胴体部１０の形状に合わせた外観を有することとなり、ロボット本体１１と走行機構部５の上部とが一体的に構成されているように見える。   That is, the robot 2 in this embodiment employs an inverted two-wheel mechanism that travels in an upright state while balancing with a pair of traveling wheels 21a and 21b, and the sensor unit 30 measures the tilt and acceleration of the robot 2. In addition, while the balance state is controlled by the robot control unit 12, it is possible to perform forward traveling in a predetermined direction, backward traveling, turning left and right, and an inverted horizontal state on the spot. Here, since the inverted two-wheel mechanism is already well-known, detailed description thereof will be omitted here. In addition, as for the lower chassis 23 and the upper chassis 25 of the chassis part 26, as FIG. 4 etc. show, the substantially rectangular shape is using the plate-shaped member. Therefore, a cylindrical traveling mechanism cover 32 that surrounds the chassis 26 and substantially matches the lower shape of the body 10 of the robot body 11 is provided. Thereby, it has the external appearance matched with the shape of the trunk | drum 10 of the robot main body 11, and it seems that the robot main body 11 and the upper part of the traveling mechanism part 5 are comprised integrally.

また、走行機構部５は、一対の走行車輪２１ａ，２１ｂの後方（ロボット２の尾部近傍）に上下方向に昇降可能な補助輪４７と、当該補助輪４７を昇降させる補助輪昇降機構部４８とをさらに具備している。これにより、ロボット２の起動をＯＦＦにした場合、降下させた補助輪４７と、一対の走行車輪２１ａ，２１ｂの接地面によってロボット２を三点支持することが可能となる。その結果、ロボット２をやや後傾状態で直立させた状態を維持することができる（図８（ａ）参照）。また、夜間での走行が可能なように走行機構部カバー３２の前面側には左右一対のヘッドライト部４９ａ，４９ｂが設けられている。   The traveling mechanism unit 5 includes an auxiliary wheel 47 that can be moved up and down behind the pair of traveling wheels 21 a and 21 b (near the tail of the robot 2), and an auxiliary wheel lifting mechanism unit 48 that raises and lowers the auxiliary wheel 47. Is further provided. Thereby, when the activation of the robot 2 is turned off, the robot 2 can be supported at three points by the lowered auxiliary wheel 47 and the ground contact surface of the pair of traveling wheels 21a and 21b. As a result, the robot 2 can be kept upright in a slightly tilted state (see FIG. 8A). A pair of left and right headlights 49a and 49b are provided on the front side of the traveling mechanism cover 32 so that the vehicle can travel at night.

さらに、バッテリ摺動機構部６は、図４に示すように、下部車台２３の上面に配置された一対のレール部材３３ａ，３３ｂと、当該レール部材３３ａ，３３ｂの間を架渡し、レール長手方向に沿って摺動可能な摺動架設部３４と、摺動架設部３４を摺動させるための摺動用モータ等を含む摺動駆動部３５とを具備して構成されている。ここで、摺動架設部３４の上に駆動バッテリ２２が載置され、ロボット２の重心位置に一致するように駆動バッテリ２２の初期位置が設定される。なお、ロボット２の重心位置は、前述のセンサ部３０の傾斜角度センサ２８及び加速度センサ２９の計測結果に基づいて算出される。   Further, as shown in FIG. 4, the battery sliding mechanism 6 spans between a pair of rail members 33 a and 33 b disposed on the upper surface of the lower chassis 23 and the rail members 33 a and 33 b, and extends in the rail longitudinal direction. And a sliding drive part 35 including a sliding motor for sliding the sliding installation part 34. Here, the drive battery 22 is placed on the sliding frame 34, and the initial position of the drive battery 22 is set so as to coincide with the position of the center of gravity of the robot 2. The position of the center of gravity of the robot 2 is calculated based on the measurement results of the inclination angle sensor 28 and the acceleration sensor 29 of the sensor unit 30 described above.

一方、ロボット本体１１の内部に内蔵されたロボット制御部１２は、ロボット本体１１に装着された携帯情報端末３と端末コネクタ部４０を介して電気的に接続されており、遠隔制御端末７から送出された制御情報８を受付けるとともに、ロボット２側の状態情報５５等を携帯情報端末３を通じて遠隔制御端末７に送出可能なロボット側情報送受手段４１と、受付けた制御情報８に基づいてロボット２のロボット本体１１の動作制御を行う本体制御手段４２ａ及び走行機構部５の倒立二輪制御及び走行制御を行う走行制御手段４２ｂを有する制御手段４２とを具備して主に構成されている。さらに、ロボット制御部１２は、走行機構部５のセンサ部３０によって計測された傾斜角度データ及び加速度データに従ってロボット２の重心位置を算出する重心位置算出手段４３と、算出された重心位置に基づいてバッテリ摺動機構部６を制御し、摺動架設部３４をロボット２の前後方向（図４（ｂ）における左右方向に相当）に変位させ、重量物の駆動バッテリ２２をウエイトとして利用し、重心位置を規定範囲に抑える重心位置制御手段４４とを具備している。すなわち、買い物を完了し、前述したロボット本体１１の荷物収容部１９に物品（図示しない）を積載した場合、ロボット２の重心位置が初期状態からずれることがある。このとき、バッテリ摺動機構部６を作動させ、算出した重心位置と初期状態の重心位置のずれを計測し、当該ずれに応じた分だけ駆動バッテリ２２を移動させる。例えば、重心位置が前に移動し、ロボット２が前傾姿勢となった場合には、ロボット２の後方に向かって駆動バッテリ２２を摺動させ、一方、ロボット２が後傾姿勢となった場合には、ロボット２の前方に向かって駆動バッテリ２２を摺動させ、ロボット２全体の重心位置を走行車輪２１ａ，２１ｂの車軸位置に一致させることができる。   On the other hand, the robot control unit 12 built in the robot body 11 is electrically connected to the portable information terminal 3 mounted on the robot body 11 via the terminal connector unit 40, and is sent from the remote control terminal 7. The robot-side information transmission / reception means 41 capable of receiving the received control information 8 and transmitting the state information 55 on the robot 2 side to the remote control terminal 7 through the portable information terminal 3, and the robot 2 based on the received control information 8. A main body control means 42a for controlling the operation of the robot main body 11 and a control means 42 having a traveling control means 42b for performing inverted two-wheel control and traveling control of the traveling mechanism unit 5 are mainly configured. Further, the robot control unit 12 is based on the center-of-gravity position calculation means 43 that calculates the center-of-gravity position of the robot 2 according to the inclination angle data and the acceleration data measured by the sensor unit 30 of the traveling mechanism unit 5, and based on the calculated center-of-gravity position. The battery sliding mechanism unit 6 is controlled to displace the sliding erection unit 34 in the front-rear direction of the robot 2 (corresponding to the left-right direction in FIG. 4B), and the heavy-duty drive battery 22 is used as a weight. And a center-of-gravity position control means 44 for keeping the position within a specified range. That is, when the shopping is completed and an article (not shown) is loaded on the luggage storage unit 19 of the robot body 11 described above, the center of gravity of the robot 2 may deviate from the initial state. At this time, the battery sliding mechanism 6 is operated to measure the deviation between the calculated center of gravity position and the center of gravity position in the initial state, and the drive battery 22 is moved by an amount corresponding to the deviation. For example, when the center of gravity moves forward and the robot 2 assumes a forward leaning posture, the drive battery 22 is slid toward the rear of the robot 2, while the robot 2 assumes a backward leaning posture. In this case, the drive battery 22 can be slid toward the front of the robot 2 so that the position of the center of gravity of the entire robot 2 can coincide with the axle positions of the traveling wheels 21a and 21b.

さらに、ロボット制御部１２の走行制御手段４２ｂは、バッテリ摺動機構部６と連携し、倒立二輪機構によって倒立水平状態にあるロボット２を走行状態に遷移させる際に、倒立水平状態にある位置でロボット２を重心位置制御手段４４を利用して前傾姿勢を採らせる前傾姿勢制御手段４５と、前傾姿勢になった状態から車輪用モータ２７ａ，２７ｂを駆動し、走行を開始させる前傾走行制御手段４６とを具備している。また、ロボット制御部１２は、走行機構部５に設けられた補助輪４７の昇降を制御する補助輪昇降制御手段５０を具備している。   Further, the traveling control means 42b of the robot control unit 12 cooperates with the battery sliding mechanism unit 6, and at the position in the inverted horizontal state when the robot 2 in the inverted horizontal state is shifted to the traveling state by the inverted two-wheel mechanism. A forward-tilt posture control means 45 that causes the robot 2 to take a forward-tilt posture using the center-of-gravity position control means 44, and a forward-tilt that starts driving by driving the wheel motors 27a and 27b from the forward-tilted posture. Travel control means 46. Further, the robot control unit 12 includes auxiliary wheel lifting control means 50 that controls the lifting and lowering of the auxiliary wheels 47 provided in the traveling mechanism unit 5.

一方、携帯情報端末３は、図１等に示されるように、通常の３Ｇ回線等によって遠隔制御端末７と制御情報８及びその他各種情報の送受信をすることが可能なものであり、その機能的構成として遠隔制御端末７から送出された制御情報８を受付けロボット制御部１２に出力するとともに、携帯情報端末３のカメラ機能１４によって取得された映像情報及びロボット２の動作及び走行に係る各種状態を遠隔制御端末７に送出するための携帯側情報送受手段３６を主に具備している。ここで、携帯側情報送受手段３６が本発明における制御情報出力手段及び情報送出手段に相当する。さらに、携帯情報端末３に予め搭載されている機能及び構成として、動画及び静止画を撮像可能なカメラ機能１４及び周囲の音声を音声情報として取得するマイク機能５３、タッチパネル機能付きの端末液晶画面５４等を含んでいる。これにより、携帯情報端末３の無線通信及び情報処理機能を利用して遠隔制御端末７から送出された制御情報８に基づいてロボット２を制御することができる。なお、遠隔制御端末７に送出される情報として、走行機構部５に設けられたセンサ部３０によって取得されたセンサデータ等、及びロボット２の動作に係る状態情報５５を遠隔制御端末７に送出することも可能となっている。   On the other hand, as shown in FIG. 1 and the like, the portable information terminal 3 can transmit / receive control information 8 and other various information to / from the remote control terminal 7 through a normal 3G line or the like. The control information 8 sent from the remote control terminal 7 as a configuration is received and output to the robot control unit 12, and the video information acquired by the camera function 14 of the portable information terminal 3 and various states relating to the operation and running of the robot 2 are displayed. The portable information transmission / reception means 36 for sending to the remote control terminal 7 is mainly provided. Here, the portable information transmission / reception unit 36 corresponds to the control information output unit and the information transmission unit in the present invention. Furthermore, as functions and configurations preinstalled in the portable information terminal 3, a camera function 14 that can capture moving images and still images, a microphone function 53 that acquires surrounding audio as audio information, and a terminal liquid crystal screen 54 with a touch panel function Etc. Thereby, the robot 2 can be controlled based on the control information 8 sent from the remote control terminal 7 using the wireless communication and information processing function of the portable information terminal 3. In addition, as information sent to the remote control terminal 7, sensor data acquired by the sensor unit 30 provided in the traveling mechanism unit 5 and state information 55 related to the operation of the robot 2 are sent to the remote control terminal 7. It is also possible.

一方、遠隔制御端末７は、無線通信回線３１に接続可能なパーソナルコンピュータであり、携帯情報端末３に制御情報８を無線通信回線３１を通じて送出し、当該携帯情報端末３からロボット２及び携帯情報端末３の状態情報５５を受付ける遠隔側情報送受手段３７と、制御情報８によるロボット２に対する命令を入力するための操作手段３８と、制御情報８及び状態情報５５等を出力するモニタ及びスピーカ等の遠隔側出力手段３９とを具備して主に構成されている。携帯情報端末３及び遠隔制御端末７については、市販されている周知の機器を利用することができるため、ここでは詳細な説明は省略するものとする。   On the other hand, the remote control terminal 7 is a personal computer that can be connected to the wireless communication line 31. The remote control terminal 7 sends control information 8 to the portable information terminal 3 through the wireless communication line 31, and the robot 2 and the portable information terminal are transmitted from the portable information terminal 3. Remote information transmission / reception means 37 for receiving the state information 55 of FIG. 3, operation means 38 for inputting a command to the robot 2 by the control information 8, and a monitor and a speaker for outputting the control information 8 and the state information 55, etc. It mainly comprises a side output means 39. Since the portable information terminal 3 and the remote control terminal 7 can use commercially-known devices, detailed description thereof will be omitted here.

次に、本実施携帯の制御システム１を利用したロボット２のリモート制御の一例を主に図５乃至図７のロボット２における制御処理の一例を示すフローチャート、及び図８のロボット２の姿勢変化を示す説明図に基づいて説明する。まず、制御システム１を構成するロボット２、携帯情報端末３、及び遠隔制御端末７のそれぞれの電源をＯＮにして起動状態にする（ステップＳ１）。このとき、携帯情報端末３は、ロボット２の端末装着部１３に装着され、端末コネクタ部４０を介してロボット２と電気的に接続された状態にある。さらに、起動前の状態では、走行機構部５による倒立二輪機構による倒立水平制御がなされていないため、ロボット２は、走行機構部５の補助輪４７を降下させ、一対の走行車輪２１ａ，２１ｂとの三点でロボット２を後傾させた状態で支持する三点支持状態で直立している（図８（ａ）参照）。   Next, an example of remote control of the robot 2 using the mobile control system 1 of the present embodiment, mainly a flowchart showing an example of control processing in the robot 2 of FIGS. 5 to 7, and an attitude change of the robot 2 of FIG. It demonstrates based on the explanatory view shown. First, the power sources of the robot 2, the portable information terminal 3, and the remote control terminal 7 constituting the control system 1 are turned on to be activated (step S1). At this time, the portable information terminal 3 is mounted on the terminal mounting unit 13 of the robot 2 and is electrically connected to the robot 2 via the terminal connector unit 40. Furthermore, in the state before the start, since the inverted horizontal control by the inverted two-wheel mechanism by the traveling mechanism unit 5 is not performed, the robot 2 lowers the auxiliary wheel 47 of the traveling mechanism unit 5 so that the pair of traveling wheels 21a, 21b and The robot 2 stands upright in a three-point support state in which the robot 2 is supported in a state of being tilted backward (see FIG. 8A).

制御システム１の各構成を起動状態とすることにより、無線通信回線３１を介して携帯情報端末３及び遠隔制御端末７との接続を確立する（ステップＳ２）。これにより、相互に制御情報８及び状態情報５５を送受する状態となる。そして、ロボット２の走行機構部５による倒立水平制御が開始される。具体的に説明すると、走行機構部５のセンサ部３０の傾斜角度センサ２８及び加速度センサ２９によってそれぞれ傾斜角度データ及び加速度データが取得され（ステップＳ３）、取得した各データの値を利用してカルマンフィルタによる現時点からｔ秒後のロボット２の傾きの予測処理を行う（ステップＳ４）。そして、算出された傾き予測値に基づいて走行機構部５の制御を行う（ステップＳ５）。   By setting each component of the control system 1 to the activated state, the connection between the portable information terminal 3 and the remote control terminal 7 is established via the wireless communication line 31 (step S2). As a result, the control information 8 and the state information 55 are mutually transmitted and received. Then, the inverted horizontal control by the traveling mechanism unit 5 of the robot 2 is started. More specifically, inclination angle data and acceleration data are respectively acquired by the inclination angle sensor 28 and the acceleration sensor 29 of the sensor unit 30 of the traveling mechanism unit 5 (step S3), and the Kalman filter is used by using the values of the acquired data. The process of predicting the tilt of the robot 2 after t seconds from the present time is performed (step S4). Then, the traveling mechanism unit 5 is controlled based on the calculated predicted inclination value (step S5).

ここで、傾き予測値は、次の三通りに分けられる。すなわち、現時点よりもｔ秒後の傾きが＋となる場合（ステップＳ５において＋）、現時点よりもｔ秒後の傾きが−となる場合（ステップＳ５において−）、及び現時点とｔ秒後の傾きが同一の場合（ステップＳ５において０）に分けられる。ここで、倒立水平状態を基準としてロボット２の前方に傾く場合を“＋”、後方に傾く場合を“−”、傾きの変化がない場合を“０”と本明細書では定義している。そして、傾き予測値の違いによって各処理を行う。ｔ秒後の傾きが＋となる場合（ステップＳ５において＋）、車輪用モータ２７ａ，２７ｂを反時計回りに駆動し（ステップＳ６）、ｔ秒後の傾きが−となる場合（ステップＳ５において−）、車輪用モータ２７ａ，２７ｂを時計回りに駆動し（ステップＳ８）、ｔ秒後の傾きが同一の場合（ステップＳ５において０）、ブレーキ制御によりそのままの状態を保持する（ステップＳ７）。ここで、車輪用モータ２７ａ，２７ｂの駆動方向（反時計回り、時計回り）は図４（ｂ）を基準に示している。すなわち、ロボット２が前傾姿勢になる場合（＋）には、走行車輪２１ａ，２１ｂによって前進させる処理を行い（図４（ｂ）における紙面左方向）、ロボット２が後傾姿勢になる場合（−）には、走行車輪２１ａ，２１ｂによって後退させる処理（図４（ｂ）における紙面右方向）を行う。これにより、倒立水平状態になる（図８（ｂ）参照）。   Here, the predicted slope value is divided into the following three types. That is, when the slope after t seconds from the present time is + (in step S5 +), when the slope after t seconds from the current time is-(in step S5-), and the slope after the current time and t seconds Are the same (0 in step S5). In this specification, the case where the robot 2 is tilted forward with respect to the inverted horizontal state is defined as “+”, the case where the robot 2 is tilted backward is “−”, and the case where there is no change in tilt is defined as “0”. Then, each process is performed according to the difference in the predicted slope value. When the inclination after t seconds becomes + (+ in step S5), the wheel motors 27a and 27b are driven counterclockwise (step S6), and when the inclination after t seconds becomes-(in step S5-) ), The wheel motors 27a and 27b are driven clockwise (step S8). If the inclinations after t seconds are the same (0 in step S5), the state is maintained as it is by the brake control (step S7). Here, the driving directions (counterclockwise and clockwise) of the wheel motors 27a and 27b are shown with reference to FIG. 4B. That is, when the robot 2 is tilted forward (+), the robot 2 is moved forward by the traveling wheels 21a and 21b (left direction in FIG. 4B), and the robot 2 is tilted backward ( In (−), a process of moving backward by the traveling wheels 21a and 21b (the right direction in FIG. 4B) is performed. Thereby, it becomes an inverted horizontal state (refer FIG.8 (b)).

その後、倒立水平状態になったロボット２は、自身の重心位置を算出し、当該重心位置が所定範囲内（走行車輪２１ａ，２１ｂの車軸と一致する範囲）にくるように重心位置の制御を行う。具体的には、前述した傾斜角度センサ２８及び加速度センサ２９によるデータを取得し（ステップＳ９）、計測結果に基づいてｔ秒後の傾きをカルマンフィルタによって予測し（ステップＳ１０）、傾きが＋の場合（ステップＳ１１において＋）、ロボット２の前傾姿勢を直立状態に戻すためにバッテリ摺動機構部６によって駆動バッテリ２２をロボット２の後方側（後退方向）に摺動させる制御を行い（ステップＳ１２）、傾きが−の場合（ステップＳ１１において−）、ロボットの後傾姿勢を直立状態に戻すためにバッテリ摺動機構部６によって駆動バッテリ２２をロボット２の前方側（前進方向）に摺動させる制御を行い（ステップＳ１４）、ｔ秒後の傾きが同一の場合（ステップＳ１１において０）、ブレーキ制御によりそのままの状態を保持し、駆動バッテリ２２の摺動を行わない（ステップＳ１３）処理を行う。これにより、ロボット２の重心位置を規定範囲に補正する処理が完了する（ステップＳ１５：図８（ｂ）参照））。なお、実際には、上記ステップＳ３乃至ステップＳ１５までの処理を繰り返し実施し、倒立水平状態及び重心位置の変位を僅かずつ修正することが行われる。   Thereafter, the robot 2 in an inverted horizontal state calculates its center of gravity position, and controls the center of gravity position so that the center of gravity position is within a predetermined range (a range that coincides with the axles of the traveling wheels 21a and 21b). . Specifically, the data obtained by the tilt angle sensor 28 and the acceleration sensor 29 described above are acquired (step S9), and the tilt after t seconds is predicted by the Kalman filter based on the measurement result (step S10). (In step S11 +), in order to return the forward tilting posture of the robot 2 to the upright state, the battery sliding mechanism unit 6 controls the drive battery 22 to slide backward (reverse direction) of the robot 2 (step S12). ), When the tilt is-(in step S11-), the battery sliding mechanism 6 slides the drive battery 22 forward (toward the forward direction) of the robot 2 in order to return the back tilt posture of the robot to the upright state. When the control is performed (step S14) and the inclination after t seconds is the same (0 in step S11), the brake control does not Holding the state and does not slide driving battery 22 (step S13) performs the process. Thereby, the process which correct | amends the gravity center position of the robot 2 to a regulation range is completed (step S15: refer FIG.8 (b)). In practice, the processes from step S3 to step S15 are repeatedly performed to correct the inverted horizontal state and the displacement of the gravity center position little by little.

その後、遠隔制御端末７から携帯情報端末３を通じて送出される制御情報８の入力の有無をロボット制御部１２は検出する（ステップＳ１６）。制御情報８の入力が検出される場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、当該制御情報８の内容がロボット２の走行制御に関するもの、或いは動作制御に関するものかの判別を行う（ステップＳ１７）。一方、制御情報８の入力が検出されない場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、ステップＳ３の処理に戻り、倒立水平及び重心位置変位の制御を継続する。   Thereafter, the robot controller 12 detects whether or not the control information 8 sent from the remote control terminal 7 through the portable information terminal 3 has been input (step S16). When the input of the control information 8 is detected (YES in step S16), it is determined whether the content of the control information 8 relates to the travel control of the robot 2 or the operation control (step S17). On the other hand, when the input of the control information 8 is not detected (YES in step S16), the process returns to the process of step S3 and the control of the inverted horizontal position and the gravity center position displacement is continued.

ステップＳ１７において、制御情報８がロボット２の走行制御に係る場合（ステップＳ１７においてＹＥＳ）、ロボット制御部１２の走行制御手段４２ｂに基づいて走行機構部５を制御し、ロボット２を自走させる処理を行う（ステップＳ１８）。具体的に説明すると、倒立水平状態のロボット２（図８（ｂ）参照）に対し、バッテリ摺動機構部６を稼働し、駆動バッテリ２２を前進側にわずかに摺動させる。その結果、ロボット２の重心位置が初期位置またはステップＳ１１乃至Ｓ１５による補正値からロボット２の前方に変位師、ロボット２は進行方向に傾いた状態（前傾状態）となる（図８（ｃ）参照）。係る状態で車輪用モータ２７ａ，２７ｂを制御し、走行車輪２１ａ，２１ｂを前進方向（図８における紙面左方向）に回転させる。これにより、ロボット２は走行を開始することができる（図８（ｄ）参照）。その後の左右方向への旋回、後退、或いは停止等の操作は、遠隔制御端末７からの制御情報８に基づいて行われるため、ここでは詳細な説明は省略する。なお、走行開始後は駆動バッテリ２２は元の重心位置に復帰する。これにより、倒立水平状態での走行が可能となる。   In step S17, when the control information 8 relates to the traveling control of the robot 2 (YES in step S17), the traveling mechanism unit 5 is controlled based on the traveling control unit 42b of the robot control unit 12 to cause the robot 2 to self-run. Is performed (step S18). More specifically, the battery sliding mechanism 6 is operated with respect to the robot 2 in an inverted horizontal state (see FIG. 8B), and the drive battery 22 is slightly slid forward. As a result, the center of gravity of the robot 2 is displaced from the initial position or the correction values in steps S11 to S15 in front of the robot 2, and the robot 2 is tilted in the traveling direction (forward tilted state) (FIG. 8C). reference). In this state, the wheel motors 27a and 27b are controlled to rotate the traveling wheels 21a and 21b in the forward direction (left direction in FIG. 8). Thereby, the robot 2 can start running (see FIG. 8D). Subsequent operations such as turning in the left-right direction, retreating, or stopping are performed based on the control information 8 from the remote control terminal 7, and thus detailed description thereof is omitted here. Note that the drive battery 22 returns to the original center of gravity after the start of traveling. Thereby, traveling in an inverted horizontal state is possible.

すなわち、本実施形態の制御システム１におけるロボット２の場合、倒立水平状態から走行を開始する際に、従来の倒立二輪機構を採用した移動体のように後進処理を行う必要がなく、その場で走行を開始することができる。つまり、駆動バッテリ２２が摺動可能となっているため、倒立水平の状態でロボット２の重心位置を自由に変化させることができるため、走行開始前にその場で前傾姿勢に変位させることができる。その結果、後進する余裕のない狭い場所であっても小回りを効かせてロボット２の制御を行うことができる。なお、上述した駆動バッテリ２２の摺動機構を利用することにより、走行状態から停止状態の移行も容易に行える。すなわち、倒立水平状態を保った走行状態から本実施形態におけるロボット２を停止させる場合、ロボット２の走行機構部５の停止処理により、走行機構部５は接地面に対してその場で停止する。しかしながら、ロボット２の頭部９の近傍は、慣性の法則に従ってそのまま前進しようとする力が作用する。その結果、ロボット２は前方に傾く前傾姿勢の状態で停止することになる。このとき、走行時の停止処理の際に駆動バッテリ２２の重心位置をロボット２の後方にずらすことによって上記前傾姿勢を補正することができ、接地面に対して直立状態で停止させることが可能となる。これにより、走行開始時及び停止時のロボット２の前後方向の挙動を小さくすることができる。   That is, in the case of the robot 2 in the control system 1 of the present embodiment, when traveling from the inverted horizontal state, it is not necessary to perform the reverse processing as in the case of the moving body employing the conventional inverted two-wheel mechanism. You can start running. That is, since the drive battery 22 is slidable, the center of gravity of the robot 2 can be freely changed in an inverted horizontal state, so that it can be displaced to a forward leaning position on the spot before the start of traveling. it can. As a result, the robot 2 can be controlled with a small turn even in a narrow place where there is no room for backward travel. In addition, by using the sliding mechanism of the drive battery 22 described above, the transition from the running state to the stopped state can be easily performed. That is, when the robot 2 in the present embodiment is stopped from the traveling state in which the inverted horizontal state is maintained, the traveling mechanism unit 5 is stopped on the spot surface with respect to the ground plane by the stop process of the traveling mechanism unit 5 of the robot 2. However, in the vicinity of the head 9 of the robot 2, a force that tries to move forward according to the law of inertia acts. As a result, the robot 2 stops in a forward leaning state in which it leans forward. At this time, the forward leaning posture can be corrected by shifting the center of gravity of the drive battery 22 to the rear of the robot 2 during the stop process during traveling, and can be stopped in an upright state with respect to the ground plane. It becomes. Thereby, the behavior of the robot 2 in the front-rear direction at the start and stop of traveling can be reduced.

一方、制御情報８がロボット２の動作に関するものの場合（ステップＳ１７においてＮＯ）、制御情報８に基づいてロボット２の動作制御を行う（ステップＳ１９）。例えば、遠隔制御端末７のマイク機能（図示しない）を使用して入力され、携帯情報端末３を介して受付けた音声情報をロボット本体１１のスピーカー部１１ａを利用して出力する処理や，走行機構部５に取設されたヘッドライト部４９ａ，４９ｂを点灯させる処理等を行う。   On the other hand, when the control information 8 relates to the operation of the robot 2 (NO in step S17), the operation control of the robot 2 is performed based on the control information 8 (step S19). For example, a process for outputting voice information input using the microphone function (not shown) of the remote control terminal 7 and received via the portable information terminal 3 using the speaker unit 11a of the robot body 11, or a traveling mechanism A process of lighting the headlights 49a and 49b installed in the unit 5 is performed.

その後、遠隔制御端末７からロボット２の遠隔制御操作の停止に係る制御情報８の送出有無を検出し（ステップＳ２０）、当該制御情報８の送出がない場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、すなわち、遠隔制御端末７によるロボット２の遠隔制御が行われている場合には、上記ステップＳ３乃至ステップＳ１９の処理を継続し、ロボット２の動作制御及び走行制御を行う。一方、操作停止に係る制御情報８の送出がある場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、ロボット２の動作及び走行制御に係る処理を停止する（ステップＳ２１）。これにより、ロボット２は倒立水平制御状態（図８（ｂ）参照）を維持してその場で停止する。   Thereafter, the presence / absence of transmission of control information 8 related to the stop of the remote control operation of the robot 2 is detected from the remote control terminal 7 (step S20), and when the control information 8 is not transmitted (NO in step S20), that is, remote When the remote control of the robot 2 by the control terminal 7 is performed, the processing of the above steps S3 to S19 is continued, and the operation control and the travel control of the robot 2 are performed. On the other hand, when there is transmission of control information 8 related to the operation stop (YES in step S20), the process related to the operation of the robot 2 and the travel control is stopped (step S21). Thereby, the robot 2 maintains the inverted horizontal control state (see FIG. 8B) and stops on the spot.

そして、本実施形態の制御システム１の終了指示の有無を検出し（ステップＳ２２）、当該指示がある場合（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、補助輪昇降機構部４８を稼働させ、補助輪４７を降下させ、倒立水平制御を停止し、三点支持状態（図８（ａ）参照）でロボット２を直立させる（ステップＳ２３）。その後、本実施形態の制御システム１におけるロボット２、携帯情報端末３、及び遠隔制御端末７の電源をＯＦＦにして停止させる（ステップＳ２４）。これにより、制御システム１が終了する（ステップＳ２５）。一方、当該指示がない場合（ステップＳ２２においてＮＯ）、ステップＳ３の処理に戻り、ロボット２による制御を継続する。   And the presence or absence of the termination | instruction instruction | indication of the control system 1 of this embodiment is detected (step S22), and when there exists the said instruction | indication (in step S22 YES), the auxiliary wheel raising / lowering mechanism part 48 will be operated and the auxiliary wheel 47 will be lowered | hung. Then, the inverted horizontal control is stopped, and the robot 2 is erected in the three-point support state (see FIG. 8A) (step S23). Thereafter, the robot 2, the portable information terminal 3, and the remote control terminal 7 in the control system 1 of the present embodiment are turned off and stopped (step S24). Thereby, the control system 1 ends (step S25). On the other hand, if there is no such instruction (NO in step S22), the process returns to step S3 and the control by the robot 2 is continued.

上記示したように、本実施形態の制御システム１によれば、遠隔制御端末７から送出された制御情報８を、市販の携帯情報端末３（スマートフォン）を利用してロボット２に送出し、当該ロボット２を制御することが可能となる。特に、無線による遠隔制御において、既存の無線通信回線３１（３Ｇ回線等）及びスマートフォンを利用することによって遠隔制御に必要な構成を低コストかつ簡易に構築することができる。さらに、スマートフォンの多機能性を利用し、スマートフォンのカメラ機能やマイク機能を利用して、ロボット２の周囲の映像や音声を取得し、遠隔であっても周囲の状況を把握した上で遠隔制御を行うことができる。特に、携帯情報端末３を装着する端末装着部１３の角度変位機構部４によってスマートフォンの撮影範囲を変化させることができ、上記の周囲状況の把握がより容易なものとなる。また、無線通信回線３１の双方向通信性を利用し、スマートフォンから送出される映像情報等、及びロボット２の状態を示す状態情報５５とともに、遠隔制御端末３からスマートフォンに対して音声情報等を送出することが可能となり、遠隔制御端末７を操作する操作者と、ロボット２の周囲の人々（例えば、おつかい先の店舗の店員等）との間でコミュニケーションをとることができ、お互いの意志の疎通を図ることができる。   As described above, according to the control system 1 of the present embodiment, the control information 8 sent from the remote control terminal 7 is sent to the robot 2 using the commercially available portable information terminal 3 (smartphone), The robot 2 can be controlled. In particular, in wireless remote control, a configuration necessary for remote control can be easily constructed at low cost by using an existing wireless communication line 31 (3G line or the like) and a smartphone. Furthermore, using the smartphone's multi-functionality, using the camera function and microphone function of the smartphone, the video and audio around the robot 2 are acquired, and the remote control is performed after grasping the surrounding situation even if it is remote. It can be performed. In particular, the shooting range of the smartphone can be changed by the angular displacement mechanism unit 4 of the terminal mounting unit 13 on which the portable information terminal 3 is mounted, and the above-described surrounding situation can be easily grasped. Also, using the two-way communication property of the wireless communication line 31, audio information and the like are sent from the remote control terminal 3 to the smartphone together with video information and the like sent from the smartphone and status information 55 indicating the state of the robot 2. Communication between the operator who operates the remote control terminal 7 and the people around the robot 2 (for example, the store clerk at the store where he / she used). Can communicate.

さらに、ロボット２の走行機構部５として、倒立二輪機構方式を採用することにより、走行安定性の高い走行制御を行うことができるとともに、さらに駆動バッテリ２２をウェイトとしてロボット２の前後方向に摺動可能な機構を有することによって、ロボット２の重心位置を任意に変化させることができる。これにより、重量物を積載し、ロボット２の重心位置が崩れた場合のバランス調整を行い、走行の安定性を図ったり、走行開始時及び走行停止時に前傾姿勢等の姿勢制御を行うことができるため、狭いスペースでの走行制御が可能となる。   Further, by adopting an inverted two-wheel mechanism as the traveling mechanism unit 5 of the robot 2, it is possible to perform traveling control with high traveling stability and to slide in the front-rear direction of the robot 2 using the drive battery 22 as a weight. By having a possible mechanism, the position of the center of gravity of the robot 2 can be arbitrarily changed. Thereby, it is possible to carry out balance adjustment when a heavy object is loaded and the center of gravity of the robot 2 collapses, to improve running stability, and to perform posture control such as a forward leaning posture when starting and stopping running. Therefore, traveling control in a narrow space is possible.

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。   The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various improvements can be made without departing from the scope of the present invention as described below. And design changes are possible.

すなわち、本実施形態の制御システム１において、ロボット２を所謂「おつかいロボット」としての用途の例を示したが、これに限定されるものではなく、その他の遠隔制御によるロボット２の利用が可能な分野での応用が可能である。さらに、携帯情報端末３を装着する端末装着部１３の角度変位機構部４及び駆動バッテリ２２のバッテリ摺動機構部６の構成の一例を示したがこれに限定されるものではなく、携帯情報端末３のカメラ機能１４の撮影範囲の変化機能、或いは駆動バッテリ２２をウエイトとして使用し、ロボット２の重心位置を変位させる機能を有するものであれば構わない。さらに、重心変化機構部として、バッテリ摺動機構部６を用いるものを示したが、これに限定されるものではなく、駆動バッテリ２２以外の重量物をウェイトとして利用するもの、或いは走行車輪２１ａ，２１ｂに対して車台部２６の相対的位置関係を変化させ、重心位置の調整を図るものであっても構わない。さらに、走行機構部５として、倒立二輪機構方式を採用するものを例示したが、通常の四輪走行機構、二足歩行機構、或いはクローラタイプの周知の走行機構を採用し、スマートフォン等の多機能型の携帯情報端末３をロボット２の一構成として使用するものであれば構わない。   That is, in the control system 1 of the present embodiment, the example of the use of the robot 2 as a so-called “use robot” is shown, but the present invention is not limited to this, and the robot 2 can be used by other remote control. Application in various fields is possible. Furthermore, although the example of the structure of the angle displacement mechanism part 4 of the terminal mounting part 13 which mounts the portable information terminal 3, and the battery sliding mechanism part 6 of the drive battery 22 was shown, it is not limited to this, A portable information terminal 3 may be used as long as it has a function of changing the photographing range of the camera function 14 or a function of displacing the center of gravity of the robot 2 using the driving battery 22 as a weight. Furthermore, although the thing using the battery sliding mechanism part 6 was shown as a gravity center change mechanism part, it is not limited to this, The thing using heavy objects other than the drive battery 22 as a weight, or traveling wheel 21a, The relative position of the chassis 26 may be changed with respect to 21b to adjust the position of the center of gravity. Furthermore, although the thing which employ | adopts an inverted two-wheels mechanism system was illustrated as the traveling mechanism part 5, a normal four-wheeled traveling mechanism, a bipedal walking mechanism, or the well-known traveling mechanism of a crawler type is employ | adopted, multifunctional, such as a smart phone Any type of portable information terminal 3 may be used as long as it uses the robot 2 as one configuration.

さらに、本実施形態の制御システム１において、図５乃至図７に示したロボット２の制御処理の一例を示すフローチャートに限定されるものではなく、各ステップの順序等を適宜変更したものであっても構わない。特に、ｔ秒後の傾きをセンサ部３０によって算出し、倒立水平状態を維持する処理及びロボット２の重心位置を調整する処理は、同時に行うものであっても構わない。さらに、倒立水平状態の制御は、制御システム１の起動時に常に行う必要があるものであり、上述したフローチャートと独立して制御処理するものであっても構わない。   Furthermore, in the control system 1 of the present embodiment, the control system 1 is not limited to the flowchart showing an example of the control process of the robot 2 shown in FIGS. 5 to 7, and the order of each step is appropriately changed. It doesn't matter. In particular, the process of calculating the inclination after t seconds by the sensor unit 30 and maintaining the inverted horizontal state and the process of adjusting the position of the center of gravity of the robot 2 may be performed simultaneously. Furthermore, the control in the inverted horizontal state needs to be performed at all times when the control system 1 is activated, and the control process may be performed independently of the above-described flowchart.

１ 制御システム（ロボット制御システム）
２ ロボット
３ 携帯情報端末
４ 角度変位機構部
５ 走行機構部
６ バッテリ摺動機構部（重心変化機構部）
７ 遠隔制御端末
８ 制御情報
１１ ロボット本体
１２ ロボット制御部
１３ 端末装着部
１４ カメラ機能
１５ レンズ部
２１ａ，２１ｂ 走行車輪
２２ 駆動バッテリ
２６ 車台部
２７ａ，２７ｂ 車輪用モータ
２８ 傾斜角度センサ
２９ 加速度センサ
３０ センサ部
３１ 無線通信回線
３６ 携帯側情報送受手段（制御情報出力手段、情報送出手段）
４０ 端末コネクタ部
４３ 重心位置算出手段
４４ 重心位置制御手段
４５ 前傾姿勢制御手段
４６ 前傾走行制御手段
４７ 補助輪
４８ 補助輪昇降機構部 1 Control system (robot control system)
2 Robot 3 Mobile information terminal 4 Angular displacement mechanism 5 Traveling mechanism 6 Battery sliding mechanism (center of gravity change mechanism)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 7 Remote control terminal 8 Control information 11 Robot main body 12 Robot control part 13 Terminal mounting part 14 Camera function 15 Lens part 21a, 21b Running wheel 22 Drive battery 26 Chassis part 27a, 27b Wheel motor 28 Inclination angle sensor 29 Acceleration sensor 30 Sensor Unit 31 Wireless communication line 36 Mobile-side information transmission / reception means (control information output means, information transmission means)
40 Terminal Connector Unit 43 Center of Gravity Position Calculation Unit 44 Center of Gravity Position Control Unit 45 Forward Inclination Posture Control Unit 46 Forward Inclination Travel Control Unit 47 Auxiliary Wheel 48 Auxiliary Wheel Lifting Mechanism Unit

特開２００２−３２１１８０号公報JP 2002-321180 A

Claims (5)

ロボットと、
カメラ機能及びマイク機能を有し、無線通信回線と接続して双方向通信可能な携帯情報端末と、
前記ロボットを制御する制御情報を、前記無線通信回線を通じて前記携帯情報端末に送出する遠隔制御端末と
を具備し、
前記ロボットは、
前記ロボットの前方の映像を映像情報として取得可能に前記カメラ機能のレンズ部を前記ロボットの進行方向に向けた状態で前記携帯情報端末を装着支持する端末装着部を有するロボット本体と、
前記ロボット本体の下方に取設され、前記制御情報に基づいて前記ロボットを自走可能にする走行機構部と、
前記携帯情報端末と接続され、前記遠隔制御端末から前記携帯情報端末を通じて送出される前記制御情報を受付け、前記ロボット本体の動作制御及び前記走行機構部の走行制御を行うロボット制御部と
をさらに具備し、
前記携帯情報端末は、
前記遠隔制御端末から送出された前記制御信号を受付け、前記ロボット制御部に出力する制御情報出力手段と、
前記カメラ機能によって取得された前記映像情報、前記マイク機能によって取得された前記ロボットの周囲の音声情報、及び、前記ロボットの動作状態及び前記走行機構部の走行状態を含む状態情報を、それぞれ前記無線通信回線を通じて前記遠隔制御端末に送出する情報送出手段と
をさらに具備することを特徴とするロボット制御システム。 With robots,
A portable information terminal having a camera function and a microphone function and capable of bidirectional communication by connecting to a wireless communication line;
A remote control terminal for sending control information for controlling the robot to the portable information terminal through the wireless communication line;
The robot is
A robot main body having a terminal mounting portion for mounting and supporting the portable information terminal in a state in which a lens portion of the camera function is directed in a traveling direction of the robot so that an image in front of the robot can be acquired as video information;
A traveling mechanism installed below the robot body and allowing the robot to self-run based on the control information;
A robot controller connected to the portable information terminal, receiving the control information transmitted from the remote control terminal through the portable information terminal, and performing operation control of the robot body and traveling control of the traveling mechanism unit; And
The portable information terminal
Control information output means for receiving the control signal sent from the remote control terminal and outputting it to the robot controller;
The video information acquired by the camera function, the voice information around the robot acquired by the microphone function, and the state information including the operation state of the robot and the traveling state of the traveling mechanism unit, respectively, The robot control system further comprising information sending means for sending to the remote control terminal through a communication line. 前記走行機構部は、
一対の前記走行車輪と、
前記走行車輪の間に架渡され、前記ロボット本体が上部に載設される車台部と、
前記走行車輪をそれぞれ独立して駆動するための一対の車輪用モータと、
前記車台部に取設され、前記車輪用モータを駆動するための駆動力を与えるための駆動バッテリと、
前記ロボットの重心位置を変化させる重心変化機構部と、
前記車台部の前後方向の傾斜角度を計測する傾斜角度センサ及び前記走行機構部の加速度を計測する加速度センサを有するセンサ部と
を具備した倒立二輪機構が採用され、
前記ロボット制御部は、
前記傾斜角度センサ及び前記加速度センサの計測に基づいて前記ロボットの重心位置を算出する重心位置算出手段と、
算出された前記重心位置及び前記重心変化機構部に基づいて、前記ロボットの重心位置を変化させる重心位置制御手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のロボット制御システム。 The traveling mechanism section is
A pair of the traveling wheels;
A chassis part that is bridged between the traveling wheels and on which the robot body is mounted,
A pair of wheel motors for independently driving the traveling wheels;
A driving battery installed in the chassis and for providing a driving force for driving the wheel motor;
A center-of-gravity changing mechanism for changing the center-of-gravity position of the robot;
An inverted two-wheel mechanism comprising a tilt angle sensor that measures the tilt angle in the front-rear direction of the chassis and a sensor unit that includes an acceleration sensor that measures the acceleration of the travel mechanism unit is employed.
The robot controller is
Centroid position calculating means for calculating the centroid position of the robot based on the measurement of the tilt angle sensor and the acceleration sensor;
The robot control system according to claim 1, further comprising: a center-of-gravity position control unit that changes the center-of-gravity position of the robot based on the calculated center-of-gravity position and the center-of-gravity change mechanism. 前記ロボット制御部は、
前記ロボットが一対の前記走行車輪によって直立した倒立水平状態から、走行状態に遷移する際に前記重心位置制御手段を利用して前記重心変化機構部を制御し、前記ロボットを前傾させる前傾姿勢制御手段と、
前記ロボットが前傾した状態で前記走行機構部を制御し、前記進行方向への走行を開始させる前傾走行制御手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載のロボット制御システム。 The robot controller is
When the robot transitions from an inverted horizontal state upright by a pair of traveling wheels to a traveling state, the center-of-gravity position control means is used to control the center-of-gravity changing mechanism, and the robot tilts forward. Control means;
The robot control system according to claim 2, further comprising a forward tilt traveling control unit that controls the traveling mechanism unit in a state where the robot tilts forward and starts traveling in the traveling direction. 前記端末装着部は、
装着された前記携帯情報端末の装着角度を変位させ、前記カメラ機能の前記レンズ部の撮影範囲を変化させる角度変位機構部をさらに具備することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のロボット制御システム。 The terminal mounting part is
4. The apparatus according to claim 2, further comprising an angle displacement mechanism unit that displaces a mounting angle of the mounted portable information terminal and changes a photographing range of the lens unit of the camera function. 5. Robot control system. 前記走行機構部は、
一対の前記走行車輪の後方に設けられ、前記ロボットの直立を三点支持によって補助する補助輪と、
前記補助輪を昇降させる補助輪昇降機構部と
をさらに具備することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一つに記載のロボット制御システム。 The traveling mechanism section is
An auxiliary wheel provided behind the pair of traveling wheels and assisting the robot upright by three-point support;
The robot control system according to claim 2, further comprising an auxiliary wheel elevating mechanism unit that elevates and lowers the auxiliary wheel.
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