JP3765356B2 - ロボツト装置 - Google Patents
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Description
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
【0002】
発明の属する技術分野
従来の技術(図12)
発明が解決しようとする課題(図12)
課題を解決するための手段(図1〜図6)
発明の実施の形態
(1)第1の実施の形態
(1−1)第1の実施の形態によるロボツトの構成(図1〜図5)
(1−2)第1の実施の形態による動作及び効果(図1〜図5)
(2)第2の実施の形態
(2−1)第2の実施の形態によるロボツトの構成(図6〜図9)
(2−2)第2の実施の形態による動作及び効果(図6〜図9)
(3)他の実施の形態(図1〜図11)
発明の効果
【0003】
【発明の属する技術分野】
本発明はロボツト装置に関し、例えば自律移動型のロボツトに適用して好適なものである。
【0004】
【従来の技術】
従来、この種のロボツトとしては、図12(A)に示すような4足歩行型や、図12(B)に示すような2足歩行型、図12(C)に示すような車型、又は図12(D)に示すような2輪推進型等のように各種形態のものがある。
【0005】
通常、これら各種ロボツトは、例えば胴体部ユニツト内部に収納された汎用の計算機又はCPU(Central Processing Unit )ボードに搭載されたCPUによつてその2足歩行型や4足歩行型等の形態に応じた動作プログラムを実行させることによりその形態に応じて動作し得るようになされている。
【0006】
ところでこの種のロボツトとして、最近では、当該ロボツトを構成する胴体部ユニツトや、頭部ユニツト等の各構成ユニツトをシリアルバスを介して連結させることにより、CPUによつてこれら各構成ユニツトの連結のしかたを検出し、この検出結果に基づいてロボツトの形態を自動的に判断するものがある。
【0007】
またこの種のロボツトとして、動作プログラムをロボツトの形態に依存しない「前進」、「後退」等のような大まかな動作命令を出す上位のプログラム(以下、これを上位動作プログラムと呼ぶ)と、この命令に応じて実際にロボツトを前進させるために当該ロボツトの形態に依存して各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する下位のプログラム(以下、これを下位動作プログラムと呼ぶ)とに分離することにより、ロボツトの形態に依存しない上位動作プログラムを異なるロボツト間で共通に利用することができるようにしたものもある。
【0008】
さらにこの他には、ロボツトの各構成ユニツトをシリアルバスを介して着脱自在に連結させると共に、CPUによりロボツトの形態を分類し、この分類結果に基づいて動作プログラムをどのように選択するか、すなわち各構成ユニツトをどのような意味(例えば右足や、左足等)で動作させるかを決定することにより、各構成ユニツトの連結のさせかたを変えてロボツトの形態を変更してもこの形態に対応する動作プログラムを自動的に選択して実行させるものもある。
【0009】
ところがロボツトの各構成ユニツトをシリアルバスを介して着脱自在に連結することは、ロボツトのデザインに自由度をもたせることができるものの、ロボツトの形態を変更させないように予め一体型に設計するほうが、よりロボツトのデザインに自由度をもたせることができ、あるいはロボツトを安価に構成することができる。因みにこのようにロボツトを一体型に設計することは、各構成ユニツトを着脱自在に連結する方法の特殊な場合とみなすことができると共に、上位動作プログラムの汎用性を保証することもできる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種のロボツトとして、CPUボードをVME(Versa Module Europe )バスやPCI(Peripheral Component Interconnect )バス等のパラレルバスを介して胴体部ユニツト内部に着脱自在に装填する方法が考えられており、この方法によればCPUの性能が毎年2倍に向上することから性能の向上したCPUが搭載されたCPUボードに交換することができる利点がある。
【0011】
ところがこの方法では、CPUボードに設けられたメモリに動作プログラム(階層構造の場合は下位動作プログラム)が書き込まれているため、CPUボードの交換毎にこのCPUボードがアクセスできるホストコンピユータ等から新たなCPUボードのメモリに上述した動作プログラム(又は下位動作プログラム)をダウンロードする必要があり、このためCPUボートの交換作業が煩雑になり当該CPUボードを容易には交換し難い問題があつた。
【0012】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、機能及び性能を容易に向上させ得るロボツト装置を提案しようとするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、複数の構成ユニツトを連結するようにして構築される自律移動型のロボツト装置において、所定の構成ユニツトに着脱自在に装填され、各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する制御手段と、各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する際の所望の行動タイプを示す行動タイプ情報が記憶された第1の記憶手段と、各構成ユニツトが連結されて構築された形態を各構成ユニツトのそれぞれ固有のユニツト情報によつて表す形態情報を記憶する第2の記憶手段と、所定の動作プログラムを記憶する第3の記憶手段とを設けるようにし、制御手段により、第1、第2及び第3の記憶手段からそれぞれ記憶された行動タイプ情報、形態情報及び動作プログラムを読み出し、当該読み出した行動タイプ情報に基づいて行動タイプを認識し、当該行動タイプを認識した状態で形態情報及び動作プログラムに基づいて各構成ユニツトを所定状態に駆動制御するようにした。
【0014】
従つて本発明においては、制御手段を容易に交換することができる。
【0015】
また本発明においては、自律移動型のロボツト装置において、単数又は複数の構成ユニツトに単数又は複数の追加構成ユニツトが追加して連結された場合、制御手段により、第2及び第3の記憶手段からそれぞれ読み出した形態情報及び動作プログラムを、各構成ユニツトに連結された各追加構成ユニツトに基づいて変更し、行動タイプを認識した状態で、変更した形態情報及び動作プログラムに基づいて各構成ユニツト及び各追加構成ユニツトを所定状態に駆動制御するようにした。
【0016】
従つて本発明においては、ロボツト装置の形態が変更されても、形態情報や動作プログラムの書き換えを必要とせず、かつ制御手段も交換せずにそのまま各構成ユニツトを所定状態に駆動制御するために用いることができ、かくしてロボツト装置の形態を容易に変更することができる。
【0017】
さらに本発明においては、第1の記憶手段を所定の構成ユニツトに着脱自在に装填するようにした。
【0018】
従つて本発明においては、ロボツト装置において第1の記憶手段をこれに記憶された行動タイプ情報とは異なる行動タイプ情報が記憶された他の第1の記憶手段に容易に交換することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【0020】
(1)第1の実施の形態
(1−1)第1の実施の形態によるロボツトの構成
図1において、1は全体として第1の実施の形態によるロボツトを示し、胴体部ユニツト2の下面の前後左右の各隅部にそれぞれ太股部ユニツト3〜6及びすね部ユニツト7〜10が順次連結されると共に、胴体部ユニツト2の上面前端部の中央に首部ユニツト11及び頭部ユニツト12が順次連結されて一体に形成されている。なお以下の説明においては、胴体部ユニツト2、太股部ユニツト3〜6、すね部ユニツト7〜10、首部ユニツト11及び頭部ユニツト12をまとめて構成ユニツト2〜12と呼ぶものとする。
【0021】
また胴体部ユニツト2の後端部側の側面には、第1及び第2のスロツト2A及び2Bが設けられており、第1のスロツト2Aには、PC(Personal Computer )カード構成でなる制御部ユニツト15が着脱自在に装填されると共に、第2のスロツト2Bには、PCカード構成でなるメモリ部ユニツト16が着脱自在に装填される。
【0022】
この場合図2に示すように、制御部ユニツト15内部にはロボツト1の動作を制御するためのCPU17等が収納されていると共に、メモリ部ユニツト16内部にはマスクROM(Read Only Memory)又はフラツシユROM等の不揮発性のメモリ(以下、これを単にメモリと呼ぶ)18が収納されており、このメモリ18にペツト用、ダンス用又は対戦用等のようにこのロボツト1にどのようなタイプの行動をさせるかといつた情報(以下、これを行動タイプ情報と呼ぶ)が予めアプリケーシヨンプログラムとして記憶されている。
【0023】
さらに胴体部ユニツト2内部には、フラツシユROM等のメモリ19等が収納されており、このメモリ19に上位動作プログラムと、下位動作プログラムの一部分でなり、当該上位動作プログラムの出す動作命令に付随して「立て」、「座れ」等の動作命令を出すプログラム(以下、これを中位動作プログラムと呼ぶ)との階層構造でなりロボツト1に基本的な動作をさせるような動作プログラム(以下、これを基本動作プログラムと呼ぶ)と、図3に示すように、構成ユニツト2〜12毎の役割(「頭」、「首」等)、形状及び重心位置等の各種情報(以下、これをまとめてユニツト情報と呼ぶ)をこのロボツト1の形態(例えば4足歩行型)に応じて各構成ユニツト2〜12の連結状態を表すツリー構造にしてなる形態情報とが予め記憶されている。
【0024】
そしてこのロボツト1では、この胴体部ユニツト2の第1又は第2のスロツト2A又は2Bに制御部ユニツト15又はメモリ部ユニツト16が装填され、これらが胴体部ユニツト2内部に保持されると、この制御部ユニツト15のCPU17にカードバス20を介して胴体部ユニツト2及びメモリ部ユニツト16のメモリ19及び18が電気的に接続される。
【0025】
かくして制御部ユニツト15とメモリ部ユニツト16とが胴体部ユニツト2内部に保持されると、CPU17は、胴体部ユニツト2のメモリ19から形態情報及び基本動作プログラムを読み出すと共に、メモリ部ユニツト16のメモリ18からアプリケーシヨンプログラムを読み出し、これら読み出した形態情報、基本動作プログラム及びアプリケーシヨンプログラムに基づいてロボツト1をその形態及び行動タイプに応じて動作させることができるようになされている。
【0026】
ここで実際上図4及び図5に示すように、ロボツト1においては、胴体部ユニツト2の第1のスロツト2Aに制御部ユニツト15が装填されると共に、第2のスロツト2Bにメモリ部ユニツト16が装填されると、当該制御部ユニツト15のCPU17に第1のCPUバス21、バス使用切換え器22、第2のCPUバス23、カードバスインターフエイス24及びカードバス20を順次介して胴体部ユニツト2内部のシリアルバスを制御するためのSBH(Serial Bus Host )26と、メモリ部ユニツト16内部のメモリ18とが電的的に接続される。因みに胴体部ユニツト2内部では、SBH26にHUB(分配器)27を介してメモリ19が電気的に接続されている。
【0027】
このとき制御部ユニツト15のバツテリマネージヤ30には、カードバス20を介して胴体部ユニツト2内部のバツテリ31が電気的に接続され、これによりCPU17は、そのバツテリ31からカードバス20、バツテリマネージヤ30、ペリフエラルインターフエイス32、第2のCPUバス23、バス使用切換え器22及び第1のCPUバス21を順次介して電源が供給されると、フラツシユROM等のメモリ33からこれに予め記憶されているオペレーシヨンシステム(OS:Opereting System )を読み出し、当該読み出したオペレーシヨンシステムをROMインターフエイス34、第2のCPUバス23及びSDRAM(SD-Random Access Memory )インターフエイス35を順次介してSDRAM36にダウンロードすると共に、このSDRAM36からオペレーシヨンシステムを第1のCPUバス21を介して読み出して起動させる。
【0028】
またCPU17は、胴体部ユニツト2内部においてSBH26からHUB27を介してメモリ19から形態情報を読み出し、当該読み出した形態情報をHUB27、SBH26、カードバス20、カードバスインターフエイス24、第2のCPUバス23及びSDRAMインターフエイス35を順次介してSDRAM36にダウンロードする。
【0029】
そしてCPU17は、このSDRAM36から形態情報を第1のCPUバス21を介して読み出し、当該読み出した形態情報に基づいてロボツト1の形態を認識する。
【0030】
さらにバス使用切換え器22がCPU17の制御のもとに、第2のCPUバス23の使用権をDMA(Direct Memory Access)コントローラ37に与えることにより、当該DMAコントローラ37は、CPU17の制御のもとに、メモリ部ユニツト16内部のメモリ18からアプリケーシヨンプログラムを読み出し、これをカードバス20、カードバスインターフエイス24、第2のCPUバス23及びSDRAMインターフエイス35を順次介してSDRAM36にダウンロードする。
【0031】
そしてCPU17は、このSDRAM36からアプリケーシヨンプログラムを第1のCPUバス21を介して読み出し、これによりこの読み出したアプリケーシヨンプログラムに基づいてロボツト1の行動タイプを認識する。
【0032】
この状態においてCPU17は、上述した形態情報の読み出し時と同様の経路を辿つて胴体部ユニツト2内部のメモリ19から基本動作プログラムを読み出し、当該読み出した基本動作プログラムをSDRAM36にダウンロードした後、当該SDRAM36からこの基本動作プログラムを第1のCPUバス21介して読み出して起動させる。
【0033】
これによりCPU17は、基本動作プログラムの上位動作プログラムから例えば「前進」といつたような所定の命令が与えられると、当該基本動作プログラムの中位動作プログラム及び形態情報に基づいてロボツト1を「前進」させるために胴体部ユニツト2を除く各構成ユニツト3〜12に対してそれぞれ必要な「右すね部を上げろ」等のような各種命令に応じた制御信号S1を生成し、これら各制御信号S1を胴体部ユニツト2のSBH26を介してHUB27に与える。
【0034】
この場合胴体部ユニツト2のHUB27には、太股部ユニツト3〜6及び首部ユニツト11のそれぞれ内部に収納されたHUB40がシリアルバス41を介して電気的に接続されていると共に、これら太股部ユニツト3〜6及び首部ユニツト11内部の各HUB40には、それぞれ対応するすね部ユニツト7〜10及び頭部ユニツト12の内部に収納されたHUB40がシリアルバス41を介して電気的に接続されている。
【0035】
また太股部ユニツト3〜6、すね部ユニツト7〜10、首部ユニツト11及び頭部ユニツト12内部には、それぞれアクチユエータ及びセンサ等の動作に必要な電子部品43が収納されている。
【0036】
これにより胴体部ユニツト2のHUB27に与えられた各制御信号S1は、このHUB27からそれぞれ対応する太股部ユニツト3〜6、すね部ユニツト7〜10、首部ユニツト11及び頭部ユニツト12のHUB40を介して電子部品43に与えられる。
【0037】
このようにしてCPU17は、太股部ユニツト3〜6、すね部ユニツト7〜10、首部ユニツト11及び頭部ユニツト12内部の電子部品43をそれぞれ対応する制御信号S1に基づいて駆動制御し、かくして太股部ユニツト3〜6、すね部ユニツト7〜10、首部ユニツト11及び頭部ユニツト12にそれぞれロボツト1が例えば前進するために必要な動作を実行させることができるようになされている。
【0038】
因みにこの制御部ユニツト15においては、胴体部ユニツト2の第1のスロツト2Aに装填されたとき、第2のCPUバス23にペリフエラルインターフエイス32を介して接続されたパラレルインプツトアウトプツト(PIO)55又はシリアルコミユニケーシヨンコントロール(SCC)56がそれぞれカードバス20を介して胴体部ユニツト2に設けられた対応する外部端子57A又は57Bに電気的に接続される。
【0039】
これによりこのロボツト1では、外部端子57A又は57Bに接続し得る例えばパーソナルコンピユータ(図示せず)からパラレルインプツトアウトプツト55又はシリアルコミユニケーシヨンコントロール56を介して制御部ユニツト15内のデバツグ処理を実行し得るようになされている。
【0040】
またこの制御部ユニツト15には、第2のCPUバス23にタイマー58が接続されており、例えばCPU17の動作時にインタラクテイブな動作を必要とするときにこのタイマー58を用いるようになされている。
【0041】
(1−2)第1の実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、このロボツト1では、制御部ユニツト15と、メモリ部ユニツト16とが胴体部ユニツト2の第1又は第2のスロツト2A又は2Bに装填されることにより、当該制御部ユニツト15のCPU17がメモリ部ユニツト16のメモリ18からアプリケーシヨンプログラムを読み出すと共に、この胴体部ユニツト2内部のメモリ19から形態情報及び基本動作プログラムを読み出す。
【0042】
そしてこのロボツト1では、CPU17が形態情報に基づいて当該ロボツト1の形態を認識すると共に、アプリケーシヨンプログラムに基づいてロボツト1の行動タイプを認識し、この状態において基本動作プログラム及び形態情報に基づいて各構成ユニツト3〜12の電子部品43を駆動制御することにより基本動作プログラムの上位のプログラムから与えられる命令に応じた動作を実行する。
【0043】
この場合ロボツト1では、基本動作プログラムを胴体部ユニツト2内部のメモリ19に記憶しておき、当該胴体部ユニツト2から着脱自在な制御部ユニツト15内部のメモリ33にオペレーシヨンシステムのみを記憶させておけば良く、従つて制御部ユニツト15を交換する場合でも、新たな制御部ユニツト15内部のメモリ33に基本動作プログラムをダウンロードする必要がない。
【0044】
このためこのロボツト1では、既存の制御部ユニツト15を性能の向上したCPUが収納された制御部ユニツトに容易に交換することができる。
【0045】
またこのように制御部ユニツト15内部のメモリ33には、オペレーシヨンシステムのみを記憶させていることから、この制御部ユニツト15を他のロボツトにも用いることができる。かくして制御部ユニツト15の汎用性を向上させることができる。
【0046】
さらにこのロボツト1では、形態情報及び中位動作プログラムに基づいて胴体部ユニツト2を除く各構成ユニツト3〜12を所定状態に駆動制御することから、上位動作プログラム及び下位動作プログラムからなる階層構造の動作プログラムよりも基本動作プログラムの構成を簡略化することができる。
【0047】
さらにこのロボツト1では、制御部ユニツト15と同様にしてメモリ部ユニツト16を容易に交換することができ、すなわち異なる種類の行動タイプ情報を持つメモリ部ユニツト16を胴体部ユニツト2の第2のスロツト2Bに装填するだけでロボツト1に異なる行動タイプの動作を容易に実行させることができる。
【0048】
以上の構成によれば、胴体部ユニツト2内部のメモリ19に形状情報及び基本動作プログラムを記憶し、ロボツト1の動作時に当該胴体部ユニツト2の第1のスロツト2Aに着脱自在に装填された制御部ユニツト15のCPU17によりこの形状情報及び基本動作プログラムを読み出すようにしたことにより、この制御部ユニツト15を性能の向上したCPUが収納された新たな制御部ユニツトに容易に交換することができ、かくして機能及び性能を容易に向上し得るロボツトを実現することができる。
【0049】
また制御部ユニツト15と同様にメモリ部ユニツト16も胴体部ユニツト2の第2のスロツト2Bに着脱自在に装填して保持させるようにしたことにより、当該メモリ部ユニツト16をその内部のメモリ18に記憶された行動タイプ情報とは異なる行動タイプ情報が記憶されたメモリ18が収納されたメモリ部ユニツト16に容易に交換することができ、かくして機能及び性能を容易に向上し得るロボツトを実現することができる。
【0050】
(2)第2の実施の形態
(2−1)第2の実施の形態によるロボツトの構成
図1との対応部分に同一符号を付して示す図6は、第2の実施の形態によるロボツト50を示し、胴体部ユニツト51を除く各構成ユニツト3〜12に加えて当該胴体部ユニツト51の複数の所定位置にそれぞれ設けられた連結部51Aに新たに尻尾部ユニツト等のような所定の構成ユニツト(以下、これを追加構成ユニツトと呼ぶ)52が着脱自在に連結される点と、この追加構成ユニツト52の連結に応じて制御部ユニツト53により形態情報を変更する点とを除いて、上述した第1の実施の形態によるロボツト1とほぼ同様に構成されている。
【0051】
実際上図4及び図5との対応部分に同一符合を付して示す図7及び図8において、胴体部ユニツト51は、内部のメモリ54に基本動作プログラム及び形態情報(追加構成ユニツト52の連結前のロボツト50の形態を表す)に加えて、HUB55の各連結部51Aに対応する連結点P1の位置情報が記憶されると共に、各連結部51Aにそれぞれ内部に配設されたシリアルバス41を介してHUB55と接続されたコネクタ(図示せず)が設けられている。
【0052】
追加構成ユニツト52は、内部に胴体部ユニツト51を除く各構成ユニツト3〜12と同様にHUB40及び電子部品43が収納されると共に、当該内部に配設されたシリアルバス41を介してHUB40と接続されたコネクタ(図示せず)が設けられており、胴体部ユニツト51の対応する連結部51Aに物理的に連結されることによりHUB40を当該胴体部ユニツト51のHUB55にシリアルバス41を介して電気的に接続し得るようになされている。
【0053】
またこの追加構成ユニツト52は、内部にマスクROM又はフラツシユROM等の不揮発性でなるメモリ56が収納されており、当該メモリ56には、この追加構成ユニツト52に応じたユニツト情報が記憶されている。
【0054】
そしてこのロボツト50では、胴体部ユニツト51の第1のスロツトに制御ユニツト53が装填され、これによりこの制御ユニツト53のCPU57が起動すると共に、メモリ33から読み出したオペレーシヨンシステムを起動させると、胴体部ユニツト51内部のメモリ54から形態情報及び位置情報を読み出してこれらをSDRAM36にダウンロードすると共に、胴体部ユニツト51内部のSBH26、HUB55、シリアルバス41及び追加構成ユニツト52のHUB40を順次介して、この追加構成ユニツト52のメモリ56からこれに記憶されているユニツト情報を読み出し、このユニツト情報をSDRAM36にダウンロードする。
【0055】
そしてこのCPU57は、図9に示すように、この後SDRAM36からこれにダウンロードした形態情報、位置情報及びユニツト情報を読み出し、これら読み出した形態情報、位置情報及びユニツト情報に基づいて、追加構成ユニツト52が胴体部ユニツト51に連結される前のロボツト50の形態に応じたツリー構造を当該胴体部ユニツト51に追加構成ユニツト52が連結された後ロボツト50の形態に応じたツリー構造に変更することにより、当該形態情報を変更し得るようになされている。
【0056】
かくしてこのCPU57は、このようにして変更した形態情報(以下、これを変更形態情報と呼ぶ)に基づいて、胴体部ユニツト51のどの連結部51Aにどのような追加構成ユニツト52が連結され、またこの結果としてロボツト50の形態がどのように変更されたかを認識することができるようになされている。
【0057】
またこのCPU57は、変更形態情報をSDRAM36に一旦ダウンロードすると共に、胴体部ユニツト51内部のメモリ54から基本動作プログラムを読み出し、これをSDRAM36に一旦ダウンロードする。
【0058】
そしてCPU57は、SDRAM36から変更形態情報を読み出すと共に、基本動作プログラムを読み出してこれを起動させることにより、当該基本動作プログラムの上位動作プログラムから例えば「前進」といつたような所定の命令が与えられると、この基本動作プログラムの中位動作プログラム及び変更形態情報に基づいてロボツト50を「前進」させるために胴体部ユニツト51を除く各構成ユニツト3〜12及び追加構成ユニツト52に対してそれぞれ必要な「右すね部を上げろ」等のような各種命令に応じた制御信号S2を生成し、これら各制御信号S2を胴体部ユニツト51のHUB27から胴体部ユニツト51を除く各構成ユニツト3〜12及び追加構成ユニツト52にそれぞれ与える。
【0059】
これによりCPU57は、胴体部ユニツト51を除く各構成ユニツト3〜12及び追加構成ユニツト52の電子部品43をそれぞれ対応する制御信号S2に基づいて駆動制御し、かくして胴体部ユニツト51を除く各構成ユニツト3〜12及び追加構成ユニツト52にそれぞれロボツト1が前進するために必要な動作を実行させることができるようになされている。
【0060】
(2−2)第2の実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、このロボツト50では、制御部ユニツト53内部のCPU57が、胴体部ユニツト51内部のメモリから読み出した形態情報及び位置情報と、胴体部ユニツト51に連結された追加構成ユニツト52内部のメモリ56から読み出したユニツト情報とに基づいて、この形態情報を胴体部ユニツト51に追加構成ユニツト52が連結された後のロボツト50の形態に応じて変更形態情報に変更する。
【0061】
そしてこのロボツト50では、CPU57が基本動作プログラム及び変更形態情報に基づいて胴体部ユニツト51を除いた各構成ユニツト3〜12及び追加構成ユニツト52の電子部品43を駆動制御することにより、当該形態の変更されたロボツト50を基本動作プログラムの上位のプログラムから与えられる命令に応じて動作させる。
【0062】
この場合ロボツト50では、胴体部ユニツト51内部のメモリ54に予め基本動作プログラムを記憶していることから、制御部ユニツト53の交換時にその内部のメモリ33に基本動作プログラムをダウンロードせずに容易に交換することができる。
【0063】
またこのロボツト50では、胴体部ユニツト51に追加構成ユニツト52が連結されて当該ロボツト50の形態が変更されても、制御部ユニツト53内部のメモリ33にこのロボツト50の新たな形態に応じた基本動作プログラムをダウンロードする必要がなく、かくしてロボツト50の形態を容易に変更することができる。
【0064】
この結果このロボツト50では、1つの制御部ユニツト53によりロボツト50における形態の変更に容易に対応することができると共に、当該制御部ユニツト53を形態に係わらずに他のロボツトにも容易に用いることができ、かくして上述した第1の実施の形態によるロボツト1(図1)の場合よりも制御部ユニツト53の汎用性をさらに向上させることができる。
【0065】
以上の構成によれば、胴体部ユニツト51内部のメモリ54に形態情報及び基本動作プログラムを記憶し、当該胴体部ユニツト51の第1のスロツトに着脱自在に装填される制御部ユニツト53によりこの胴体部ユニツト51内部のメモリ54から形態情報及び基本動作プログラムを読み出し、この読み出した形態情報及び基本動作プログラムに基づいてロボツト50を動作させるようにしたことにより、制御部ユニツト53を容易に交換することができ、かくして制御部ユニツト53内部のCPU57の機能及び性能を容易に向上し得るロボツトを実現することができる。
【0066】
また胴体部ユニツト51に追加構成ユニツト52が連結されてロボツト50の形態が変更された場合でも、これに応じて形態情報を変更するようにしたことにより、ロボツト50の形態を容易に変更することができ、かくして機能及び性能を容易に向上し得るロボツトを実現することができる。
【0067】
(3)他の実施の形態
なお上述の第1及び第2の実施の形態においては、本発明を4足歩行型のロボツト1、50に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、2足歩行型や、車型、2輪推進型又はこれらの変形型等のように、この他種々の形態のロボツトに適用することができる。
【0068】
また上述の第1及び第2の実施の形態においては、胴体部ユニツト2、51の第1又は第2のスロツト2A又は2Bに装填された制御部ユニツト15、53とメモリ部ユニツト16とが当該胴体部ユニツト2、51内部においてカードバス20を介して電気的に接続されるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図10に示すように、胴体部ユニツト2、51と、制御部ユニツト15、53と、メモリ部ユニツト16とを直列に接続するようにしても良い。
【0069】
さらに上述の第1及び第2の実施の形態においては、CPU17、57が基本動作プログラムの上位動作プログラムから与えられる動作命令に従つてロボツト1を動作させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図2との対応部分に同一符号を付して示す図11において、ロボツト80の胴体部ユニツト81に第1及び第2のスロツトに加えて第3のスロツト(図示せず)を設け、この第3のスロツトにPCカード構成でなり例えば無線LAM(Local Area Network)が収納された通信部ユニツト82を着脱自在に装填することにより当該通信部ユニツト82をカードバス20を介して制御部ユニツト15に電気的に接続し、かくしてCPU17に通信部ユニツト82を介して外部から得られる動作命令に基づいてロボツト80を動作させるようにしても良い。またCPU17、57がイーサネツト等を介して外部から得られる動作命令に基づいてロボツトを動作させる等のように、この他種々の媒体を介して外部から得られる動作命令に基づいてロボツトを動作させるようにしても良い。
【0070】
さらに上述の第1及び第2の実施の形態においては、制御部ユニツト15、53と、メモリ部ユニツト16と、胴体部ユニツト2、51とをカードバス20を介して電気的に接続するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、制御部ユニツト15、53と、メモリ部ユニツト16と、胴体部ユニツト2、51とを、カードバス20に代えてこの他種々の構成でなるバスを介して電気的に接続するようにしても良い。
【0071】
さらに上述の第1の実施の形態においては、胴体部ユニツト2内部のメモリ19に予め基本動作プログラム及び形態情報を記憶するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該胴体部ユニツト2内部のメモリ19に上位動作プログラム及び下位動作プログラムの階層構造でなる動作プログラムを予め記憶しておき、CPU17により形態情報を用いずにこの動作プログラムのみでロボツト1を動作させるようにしても良い。
【0072】
さらに上述の第1及び第2の実施の形態においては、胴体部ユニツト2、51内部のメモリ19、54に上位動作プログラム及び中位動作プログラムからなる階層構造の基本動作プログラムを予め記憶するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、胴体部ユニツト2、51内部のメモリ19、54に基本動作プログラムの中位動作プログラムを予め記憶しておき、当該基本動作プログラムの上位動作プログラムをメモリ部ユニツト16内部のメモリ18に予め記憶するようにしても良い。
【0073】
さらに上述の第1及び第2の実施の形態においては、胴体部ユニツト2、51内部のメモリ19、54に基本動作プログラムを予め記憶するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該胴体部ユニツト2、51内部のメモリ19、54に記憶されている基本動作プログラムを必要に応じて書き換えるようにしても良い。
【0074】
さらに上述の第1及び第2の実施の形態においては、制御部ユニツト15、53のCPU17、57により基本動作プログラム及び形態情報に基づいてロボツト1を動作させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、制御部ユニツト内部にロボツトが各種動作を重ねる毎にこの動作を学習する学習機能を持たせ、この学習結果に基づいて基本動作プログラム及び又は形態情報を書き換えるようにしても良く、又これに加えてこのように学習結果に基づいて書き換えた基本動作プログラム及び又は形態情報と、他の同一形態又は異なる形態のロボツトの同様に学習結果に基づいて書き換えた基本動作プログラム及び又は形態情報とを遺伝的アルゴリズムを用いて交配させるようにしても良い。
【0075】
さらに上述の第1及び第2の実施の形態においては、胴体部ユニツト2、51内部に基本動作プログラム及び形態情報が予め記憶されたメモリ19、54を収納するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この基本動作プログラム及び形態情報が予め記憶されたメモリ19、54を制御部ユニツト15、53と電気的に接続することができれば、胴体部ユニツト2、51を除く他のいずれかの構成ユニツト3〜12又は追加構成ユニツト52内部に収納させたり、又は基本動作プログラムのみが予め記憶されたメモリと、形態情報が予め記憶されたメモリとをそれぞれ異なるいずれかの構成ユニツト2〜12内部又は追加構成ユニツト52内部に収納するようにしても良い。
【0076】
さらに上述の第1及び第2の実施の形態においては、胴体部ユニツト2、51の第2のスロツト2Bに、行動タイプ情報が記憶されたメモリが収納されたメモリ部ユニツト16を装填するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、胴体部ユニツト2、51の第2のスロツト2Bにこのメモリ部ユニツト16に代えて拡張用のメモリが収納されたメモリ部ユニツトを装填するようにして、このメモリ部ユニツトの拡張用メモリに必要に応じて種々の情報を記憶するようにしても良い。
【0077】
さらに上述の第2の実施の形態においては、胴体部ユニツト51に複数の連接部51Aを設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、胴体部ユニツト51のみならずに、当該胴体部ユニツト51を除く各構成ユニツト3〜12にもそれぞれ連結部を設け、これら各構成ユニツト3〜12にも追加構成ユニツト52を連結させるようにしても良い。
【0078】
さらに上述の第2の実施の形態においては、胴体部ユニツト51内部のメモリ54に予め基本動作プログラムを記憶するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、メモリ部ユニツト16内部のメモリにロボツト50の各種形態に応じた複数の基本動作プログラムを予め記憶しておき、これら各種基本動作プログラムから、胴体部ユニツト51への追加構成ユニツト52の連結に応じて変更した形態情報に応じた基本動作プログラムを選定して用いるようにしても良い。
【0079】
さらに上述の第1及び第2の実施の形態においては、ユニツト化されて所定の構成ユニツトに着脱自在に保持され、各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する制御手段として,制御部ユニツト15、53を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、所定の構成ユニツトに着脱自在に保持することができれば、この他種々の形状や構成でなる制御手段を適用するようにしても良い。
【0080】
さらに上述の第1及び第2の実施の形態においては、ユニツト化されて所定の構成ユニツトに着脱自在に装填され、所望の動作タイプ情報が記憶された記憶手段として、メモリ部ユニツト16を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、所定の構成ユニツトに着脱自在に装填することができれば、この他種々の形状や構成でなる記憶手段を適用するようにしても良い。
【0081】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、複数の構成ユニツトを連結するようにして構築される自律移動型のロボツト装置において、所定の構成ユニツトに着脱自在に装填され、各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する制御手段と、各構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する際の所望の行動タイプを示す行動タイプ情報が記憶された第1の記憶手段と、各構成ユニツトが連結されて構築された形態を各構成ユニツトのそれぞれ固有のユニツト情報によつて表す形態情報を記憶する第2の記憶手段と、所定の動作プログラムを記憶する第3の記憶手段とを設けるようにし、制御手段により、第1、第2及び第3の記憶手段からそれぞれ記憶された行動タイプ情報、形態情報及び動作プログラムを読み出し、当該読み出した行動タイプ情報に基づいて行動タイプを認識し、当該行動タイプを認識した状態で形態情報及び動作プログラムに基づいて各構成ユニツトを所定状態に駆動制御するようにしたことにより、制御手段を容易に交換することができ、かくして機能及び性能を容易に向上させ得るロボツト装置を実現することができる。
【0082】
また自律移動型のロボツト装置において、単数又は複数の構成ユニツトに単数又は複数の追加構成ユニツトが追加して連結された場合、制御手段により、第2及び第3の記憶手段からそれぞれ読み出した形態情報及び動作プログラムを、各構成ユニツトに連結された各追加構成ユニツトに基づいて変更し、行動タイプを認識した状態で、当該変更した形態情報及び動作プログラムに基づいて各構成ユニツト及び各追加構成ユニツトを所定状態に駆動制御するようにしたことにより、ロボツト装置の形態が変更されても、形態情報や動作プログラムの書き換えを必要とせず、かつ制御手段も交換せずにそのまま各構成ユニツトを所定状態に駆動制御するために用いることができ、かくしてロボツト装置の形態を容易に変更することができる。
【0083】
さらに自律移動型のロボツト装置において、第1の記憶手段を所定の構成ユニツトに着脱自在に装填するようにしたことにより、第1の記憶手段をこれに記憶された行動タイプ情報とは異なる行動タイプ情報が記憶された他の第1の記憶手段に容易に交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるロボツトの構成の第1の実施の形態を示す略線的斜視図である。
【図2】制御部ユニツトと、メモリ部ユニツトと、胴体部ユニツトとの接続の説明に供するブロツクである。
【図3】形態情報を表すツリー構造を示す概念図である。
【図4】制御部ユニツトの回路構成を示すブロツク図である。
【図5】ロボツトの回路構成を示すブロツク図である。
【図6】本発明によるロボツトの構成の第2の実施の形態を示す略線的斜視図である。
【図7】制御部ユニツトの回路構成を示すブロツク図である。
【図8】ロボツトの回路構成を示すブロツク図である。
【図9】追加構成ユニツトが連結されることにより変更された形態情報を表すツリー構造を示す概念図である。
【図10】他の実施の形態による制御部ユニツトと、メモリ部ユニツトと、胴体部ユニツトとの接続の説明に供する略線的ブロツクである。
【図11】他の実施の形態によるロボツトの構成を示すブロツク図である。
【図12】各種ロボツトの形態の説明に供する略線的斜視図である。
【符号の説明】
1、50、80……ロボツト、2〜12、51、81……構成ユニツト、15、53……制御部ユニツト、16……メモリ部ユニツト、17、57……CPU、18、19、33、54、56……メモリ、52……追加構成ユニツト、82……通信部ユニツト、S1、S2……制御信号。
Claims (4)
- 複数の構成ユニツトを連結するようにして構築される自律移動型のロボツト装置において、
所定の上記構成ユニツトに着脱自在に装填され、各上記構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する制御手段と、
各上記構成ユニツトをそれぞれ所定状態に駆動制御する際の所望の行動タイプを示す行動タイプ情報が記憶された第1の記憶手段と、
各上記構成ユニツトが連結されて構築された形態を各上記構成ユニツトのそれぞれ固有のユニツト情報によつて表す形態情報を記憶する第2の記憶手段と、
所定の動作プログラムを記憶する第3の記憶手段と
を具え、上記制御手段は、上記第1、第2及び第3の記憶手段からそれぞれ記憶された上記行動タイプ情報、上記形態情報及び上記動作プログラムを読み出し、当該読み出した上記行動タイプ情報に基づいて上記行動タイプを認識し、当該行動タイプを認識した状態で、上記読み出した上記形態情報及び上記動作プログラムに基づいて各上記構成ユニツトを所定状態に駆動制御する
ことを特徴とするロボツト装置。 - 単数又は複数の上記構成ユニツトに追加して連結される単数又は複数の追加構成ユニツト
を具え、上記制御手段は、上記第2及び第3の記憶手段からそれぞれ読み出した上記形態情報及び上記動作プログラムを、各上記構成ユニツトに連結された各上記追加構成ユニツトに基づいて変更し、上記行動タイプを認識した状態で、上記変更した上記形態情報及び上記動作プログラムに基づいて各上記構成ユニツト及び各上記追加構成ユニツトを所定状態に駆動制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のロボツト装置。 - 上記第1の記憶手段は、所定の上記構成ユニツトに着脱自在に装填される
ことを特徴とする請求項1に記載のロボツト装置。 - 各上記構成ユニツトは、胴体部ユニツト、太股部ユニツト、すね部ユニツト、首部ユニツト及び頭部ユニツトでなり、
上記行動タイプ情報は、ペツト用、ダンス用又は対戦用の上記行動タイプを示す
ことを特徴とする請求項1に記載のロボツト装置。
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