JP4237118B2 - ロボット装置及びロボット装置の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、感情表現を豊かにするためのロボット装置及びロボット装置の制御方法に係り、詳しくは、低コスト、かつ低消費電力で、上下回転機能、左右回転機能とは別に、上下運動機能又は上下運動機能を含む運動機能を実現するロボット装置及びロボット装置の制御方法に関する。

ロボット装置の制御技術においては、ロボット装置の多彩な感情表現や、ロボット装置の頭部に納められたカメラ及びマイクなどの位置制御を目的として、モータ等のアクチュエータを用い、ロボット装置の頭部を水平方向又は垂直方向に回転運動させることにより、それらの感情表現や位置制御を実現させている。即ち、ロボット装置の感情表現を頭部の動作で行う場合は、通常、頭部の上下回転又は左右回転を感情プログラムとアクチュエータの制御とを連動させて行われている。

これらの頭部の上下回転又は左右回転だけでは、動物の特徴的動作を表現することが困難であるとして、２種以上の動作を組み合わせる種々の玩具が提案されている。例えば、特許文献１では、一つの駆動力手段と複数のカム機構とを用いてゴリラの玩具の肩部を上下運動させつつ頭部を反復的に左右に円弧運動させると共に、口部を開閉動作させている。また、特許文献２では、ぬいぐるみ玩具の腹部を押圧すると、フライホイールが回転し、その慣性力により、頭部を上下に開閉させている。さらに、特許文献３では、玩具に意外性のある動作をさせるために、モータを駆動源とする一つの歯車軸に設けた変形カムにより、目部、口部、肩部、腕部、及び脚部を連携して動作させている。
実用新案登録第３０３５０７１号公報 特開２０００−１４０４５５号公報 特開平０２−０６５８８７号公報

しかしながら、上述の従来技術には、次のような問題点があった。
第１の問題は、頭部の上下回転（上下開閉を含む）、左右回転では十分な表現力を生み出せず、ロボット装置の感情表現が限られるという点である。その一つの理由は、ロボット装置の頭部を水平方向と垂直方向に回転運動させるだけでは、人間の感情表現で言えば、いわゆる首をすくめるような表現が出来ないからである。例えば、人間の感情表現にある、恥ずかしいため首をすくめてキョロキョロするという動きは、頭部の上下運動と頭部の左右回転運動を組み合わせた表現となってくるが、通常の頭部の左右回転、上下回転だけでは実現できない。また、別の理由としては、複数の運動を単に組み合わせて動作させた場合では、容易に動作が推測できてしまう問題がある。このような動作による表現は、上述の玩具の分野では十分であっても、ロボット装置の分野では、その性質上、ギミックな動作を行わせたい場合があるため、複数の単一動作又は組み合わせ動作を別々に行うことが必要である。

第２の問題は、上記のロボット装置の頭部の動きとして上下運動機能を上下回転機能や左右回転機能とは別に実現させるには、コストアップにつながることである。その理由は、上述の玩具のように一つの動作あるいは一つの組み合わせ動作を行う場合は、モータ等の駆動源は一つでよいが、２つ以上の異なる動作又は組み合わせ動作を選択的にさせるには、一般的に各動作又は各組み合わせ動作別に駆動源が必要となるからである。即ち、ロボット装置の頭部の動作として、上下回転機能や左右回転機能とは別に上下運動機能や上下運動機能を含む動作をさせるには、モータ等のアクチュエータを用いることが一般的であり、かつそれを制御するためには回路基板や制御ソフトウェアの開発等が必要になってくるためである。

第３の問題は、アクチュエータやこれを制御する回路基板が増えるために消費する電力が大きくなることである。その理由は、ロボット装置頭部の上下運動をさせるためには、モータ等のアクチュエータと、これを駆動する回路基板に電力を供給する必要が新たに生じるためである。

この発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、ロボット装置の感情表現を豊かにするためのロボット装置頭部の動きとして、低コスト、かつ低消費電力で、上下回転機能、左右回転機能とは別に、上下運動機能又は上下運動を含む運動機能を実現するロボット装置及びロボット装置の制御方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、第１のアクチュエータとその駆動力を伝える第１の伝達手段とからなり、頭部を水平方向に回転させる第１の駆動手段と、第２のアクチュエータとその駆動力を伝える第２の伝達手段とからなり、前記頭部を垂直方向に回転させる第２の駆動手段とを備えるロボット装置において、前記第１又は第２のアクチュエータの駆動により、前記頭部が所定の水平方向回転角度又は所定の垂直方向回転角度を越えると、前記第１又は第２のアクチュエータの駆動エネルギーの一部を前記頭部の上下運動に変換する運動変換機構と、前記頭部を水平方向又は垂直方向にのみ回転させるときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度未満又は前記所定の垂直方向回転角度未満となるように前記第１又は第２の駆動手段を制御すると共に、前記頭部を水平方向又は垂直方向の回転を伴いながら上下運動させたいときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度又は前記所定の垂直方向回転角度を越えるように前記第１又は第２の駆動手段を制御する制御手段とを備えてなることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のロボット装置に係り、前記運動変換機構が、前記頭部を垂直方向に回転可能に支持して水平方向に回転する第１の回転台と、前記第１の回転台とこれに平行な第２の回転台とに固定されて前記第１の回転台を付勢部材により上方に付勢しつつ下方へ移動可能に支持する伸縮支持構造体と、前記頭部に設けられ、前記頭部の前記所定の垂直方向回転角度を越える所定の角度範囲において前記伸縮支持構造体を下方に押し下げる押圧部材とを有してなることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載のロボット装置に係り、前記運動変換機構が、頭部を支持し係合突起部を有する支持部材を固定するか又は頭部を支持する支持部材を固定し係合突起部を有する第３の回転台と、基台に固定されて前記係合突起部を溝部で摺動可能に支持して前記第３の回転台を水平方向に回転可能に支持する円筒状構造体を有してなり、前記溝部が前記所定の水平方向回転角度を越える所定の角度範囲において傾斜していることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のロボット装置に係り、前記円筒状構造体が、前記第３の回転台の中心部の孔に回転可能に嵌め込まれ、前記係合突起部が前記第３の回転台に中心軸に向けて設けられ、前記溝部が前記円筒状構造体の外周面に設けられていることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項３記載のロボット装置に係り、前記第３の回転台が、前記円筒状構造体の内周側に回転可能に嵌め込まれ、前記係合突起部が前記第３の回転台の中心軸から外側に向けて設けられ、前記溝部が前記円筒状構造体の内周面に設けられていることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項１記載のロボット装置に係り、前記運動変換機構が、頭部を支持し水平回転方向に倣う円弧形状の長穴部を有する第４の回転台と、前記第４の回転台を載せてアクチュエータにより水平方向に回転する第５の回転台と、前記第５の回転台に固定され回転方向の一部に傾斜面を有して前記長穴部に入り込む傾斜台と、前記第４の回転台を所定の回転角度で回転を停止させるストッパとを有してなり、前記第４の回転台は前記所定の回転角度の範囲内で前記第５の回転台と共に回転し、前記第５の回転台が前記所定の回転角度を越えて所定の角度範囲で回転すると前記第４の回転台が前記ストッパで停止されて前記長穴部の回転方向の縁部が前記傾斜台を摺動して前記第４の回転台が上方又は下方に移動することを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、請求項６記載のロボット装置に係り、前記ストッパが前記所定の回転角度範囲の両端に設けられ、一方のストッパは上方に位置する第４の回転台を停止させて下方に前記傾斜台上を摺動させ、他方のストッパは下方に位置する第４の回転台を停止させて上方に前記傾斜台上を摺動させるものであることを特徴としている。

また、請求項８記載の発明は、請求項１記載のロボット装置に係り、前記運動変換機構が、頭部を付勢部材により上方に付勢しつつ下方へ移動可能に支持する伸縮支持構造体と、前記伸縮支持構造体を固定して水平方向に回転する第６の回転台と、前記第６の回転台が所定の回転角度範囲を越えて所定の角度範囲に回転する時、前記伸縮支持構造体を下方に押し下げる押圧部材とを、有してなることを特徴としている。

また、請求項９記載の発明は、第１のアクチュエータとその駆動力を伝える第１の伝達手段とからなり、頭部を水平方向に回転させる第１の駆動手段と、第２のアクチュエータとその駆動力を伝える第２の伝達手段とからなり、前記頭部を垂直方向に回転させる第２の駆動手段と、前記第１又は第２のアクチュエータの駆動により、前記頭部が所定の水平方向回転角度又は所定の垂直方向回転角度を越えると、前記第１又は第２のアクチュエータの駆動エネルギーの一部を前記頭部の上下運動に変換する運動変換機構とを備えるロボット装置の制御方法に係り、前記頭部を水平方向又は垂直方向にのみ回転させるときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度未満又は前記所定の垂直方向回転角度未満となるように前記第１又は第２の駆動手段を制御すると共に、前記頭部を水平方向又は垂直方向の回転を伴いながら上下運動させたいときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度又は前記所定の垂直方向回転角度を越えるように前記第１又は第２の駆動手段を制御することを特徴としている。

以上説明したように、この発明の構成による第１の効果は、ロボット装置の感情表現力を向上できることである。その理由は、通常の頭部の左右回転、上下回転だけでは実現できない感情表現方法、たとえば首をすくめるような表現をロボット装置の頭部の上下運動機能又は上下運動を含む運動機能により実現できるからである。

第２の効果は、低コストで頭部上下運動を付加できることである。その理由は、上下回転又は左右回転の回転エネルギを用いてロボット装置頭部の上下運動機能又は上下運動を含む運動機能を実現するため、モータ等の追加のアクチュエータが不要であり、それを制御する回路基板、及びソフトウェア開発等を必要としないで、その機能を実現できるからである。

第３の効果は、低消費電力でロボット装置の頭部の上下運動機能又は上下運動を含む運動機能を実現できることである。その理由は、この発明のロボット装置頭部の上下運動機能又は上下運動を含む運動機能の実現には、電力を消費するモータ等のアクチュエータとそれを制御する回路基板を必要としないからである。

この発明は、ロボット装置の感情表現を豊かにするためのロボット装置頭部の動きとして、低コスト、かつ低消費電力で、上下回転機能、左右回転機能とは別に、上下運動機能又は上下運動を含む運動機能を実現するロボット装置及びその制御方法を提供するという目的を、ロボット装置の頭部の上下回転又は左右回転を所定の回転角度位置に至るまでは上下回転又は左右回転を行い、所定の回転角度位置を越える所定の角度範囲での上下回転又は左右回転の運動エネルギをロボット装置頭部の上下運動に変換する運動変換機構を設けることで実現した。
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。

始めに、この発明の第１実施例であるロボット装置頭部の構成例について説明する。この実施例は、ロボット装置頭部の上下回転運動エネルギを上下方向の伸縮構造体を用いてロボット装置の頭部の上下運動に変換する例である。
図１は、この実施例のロボット装置頭部内の機械的構成の一例を示す斜視図である。まず、この例のロボット装置頭部の垂直方向の上下回転運動機構について説明する。ロボット装置の頭部１は、ヘッドブラケット２に固定され、ヘッドブラケット２はモータブラケットＨ３に固定されたシャフト４を軸として、上下方向に回転運動ができるように支持されている。モータブラケットＨ３の両側にはポスト８が取り付けられており、水平方向の左右に回転する回転台Ｕ９に連結されて固定されている。ヘッドブラケット２にはギアＨ５が固定されており、モータＨ６からの回転運動エネルギがギア列Ｈ７を介してギアＨ５に伝えられることによって、頭部１は回転台Ｕ９に対して垂直方向の上下に回転運動することができる。

次に、この例のロボット装置頭部の上下運動変換機構の構成について説明する。回転台Ｕ９には円筒状のスライダ１１が固定され、この回転台Ｕ９に平行な回転台Ｌ１０にはギアＮ１２が固定され、ギアＮ１２の中でスライダ１１が上下方向に摺動し直線往復運動をするように組み込まれる。更に、回転台Ｕ９と回転台Ｌ１０はクランプＬ１３ａ、クランプＵ１３ｂにより接続され、クランプＬ１３ａ、クランプＵ１３ｂは互いの連結軸部で回転方向の自由度を持ち、回転台Ｕ９と回転台Ｌ１０の連結軸部でも回転方向の自由度を有している。クランプＬ１３ａ、クランプＵ１３ｂにはスプリング１４が圧縮されて取り付けられており、回転台Ｕ９は回転台Ｌ１０に対して上方に付勢されている。これにより、回転台Ｕ９は上下運動が可能となっている。後述する図２に示すように、ロボット装置の頭部１の下方には、ロボット装置の頭部１が上下回転運動するときにクランプＬ１３ａと所定の回転角度で干渉するような位置にそのような形状を有しているリブ１ａを設ける。リブ１ａは、所定の回転角度を越える所定の角度範囲で、スプリング１４の上方への付勢力に抗して回転台Ｕ９が下方の回転台Ｌ１０に対し移動するようにクランプＬ１３ａを押圧する。この上下運動変換機構は、所定の回転角度を越える上下回転運動を利用しているので、専用のモータやソレノイド等のアクチュエータを必要としない。

次に、この例のロボット装置頭部の水平方向の左右回転運動機構について説明する。回転台Ｌ１０に固定されたギアＮ１２は、ベアリングブラケット１５に回転運動方向の自由度を有するように取り付けられ、ベアリングブラケット１５に取り付けられたモータＮ１６の回転運動エネルギが、ギア列Ｎ１７を介してギアＮ１２に伝えられる。これにより、回転台Ｌ１０は、ベアリングブラケット１５に対して水平方向の左右に回転運動する。回転台Ｕ９は、回転台Ｌ１０に対して水平方向の回転には自由度を持たないので、頭部１も回転台Ｕ９、回転台Ｌ１０と共にベアリングブラケット１５に対して水平方向の左右に回転運動する。

続いて、この実施例の動作例について説明する。図２及び図３はロボット装置頭部の上下運動機構の動作例について説明する模式的な説明図であり、図４はロボット装置頭部のコントロール回路の電気的構成の一例を示すブロック図である。
まず、ロボット装置頭部の上下回転運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部１を下方に回転させる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、ロボット装置の頭部１の上下回転角度が所定のα゜の範囲でモータＨ６を回転させるようにドライバＨ３２に指令する。これを受けてドライバＨ３２は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｈ３３により指定されたα゜の範囲の回転角度を検出するまでモータＨ６を回転させ、ロボット装置の頭部１を上位プログラムから発せられた指定の位置で固定する。ロボット装置の頭部１の上下回転角度がα゜の範囲では、スプリング１４のバネの復元力（付勢力）でクランプＬ１３ａ、クランプＵ１３ｂは互いの連結軸を中心として伸びた状態にあり、回転台Ｕ９及びロボット装置の頭部１はクランプＬ１３ａ、クランプＵ１３ｂの可動範囲内で上方に持ち上げられたままで、上下運動はせずに所定の位置にとどまり、上述のように上下回転運動のみ行う。

次に、ロボット装置頭部の上下運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部１を下方に移動する信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、ロボット装置の頭部１の上下回転角度が前述のα゜を越えるβ゜の範囲でモータＨ６を回転させるようにドライバＨ３２に指令する。これを受けてドライバＨ３２は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｈ３３により指定されたβ゜の範囲の回転角度を検出するまでモータＨ６を回転させ、ロボット装置の頭部１を上位プログラムから発せられた指定の回転位置で固定する。ロボット装置の頭部１の上下回転角度がβ゜の範囲では、リブ１ａがモータＨ６の回転運動エネルギによりクランプＬ１３ａを押し下げ、それと連動したクランプＵ１３ｂを介しスプリング１４を圧縮させ、回転台Ｕ９を下方に移動させる。ロボット装置の頭部１は、その回転角度がβ゜の範囲でスプリング１４の復元力により回転台Ｕ９は上方に移動させる力を受けるが、モータＨ６のサーボロックを用いることで、ロボット装置の頭部１はβ゜範囲の任意の角度位置で待機できる。

ロボット装置の頭部１を下方の位置から上方に移動する信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、ロボット装置の頭部１の上下回転角度がβ゜の範囲の角度からα゜の範囲の角度にモータＨ６を回転させるようにドライバＨ３２に指令する。これを受けてドライバＨ３２は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｈ３３により、指定されたα゜の範囲の回転角度を検出するまでモータＨ６を回転させ、ロボット装置の頭部１を上位プログラムから発せられた指定の回転位置で固定する。ロボット装置の頭部１の上下回転角度がα゜の範囲では、リブ１ａはクランプＬ１３ａとは係わりが無くなるので、クランプＬ１３ａとクランプＵ１３ｂからなる伸縮構造体がスプリング１４の復原力で伸びた状態に戻り、回転台Ｕ９は上方に移動する。

次に、ロボット装置頭部の水平方向の左右回転運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部１を所定の回転角度位置から左又は右に回転させる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、上位プログラムから指定された角度までモータＮ１６を回転させるようにドライバＮ３４に指令する。これを受けてドライバＮ３４はポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｎ３５により回転台Ｌ１０等の左右の回転位置が指定された回転角度を検出するまでモータＮ１６を回転させ、ロボット装置の頭部１を上位プログラムから発せられた指定の角度位置で固定する。ロボット装置の頭部１は、回転台Ｌ１０や回転台Ｕ９と共に左右に回転するので、ロボット装置の頭部１も上位プログラムから発せられた指定の角度位置に固定される。

以上のように、この実施例によれば、ロボット装置頭部１の垂直方向の上下回転運動機能と、左右回転運動機能とは別に、上下運動機能又は上下運動機能を含む運動機能を実現できるため、通常の頭部左右回転、上下回転だけでは実現できない感情表現方法、例えば首をすくめるような表情をロボット装置の頭部の垂直方向の上下運動により実現でき、ロボット装置の感情表現力を向上させることができる。この上下回転運動を上下運動に変換する運動変換機構は、上下回転を行う運動エネルギを利用するため、通常の場合では必要となる、モータ等のアクチュエータ、それを制御する回路基板、及びソフトウェア開発等が不要となり、低コストで、かつ消費電力を増加させることなく上下運動を含む運動機能を付加することができる。

続いて、この発明の第２実施例であるロボット装置の頭部の構成について図面を参照して詳細に説明する。図５、図６、図７、及び図８は、この実施例の機械的構成の詳細図である。この実施例は、ロボット装置頭部の左右の回転運動エネルギをロボット装置頭部の上下運動に変換する第一例である。
図５は、この実施例の機械的構成を示す斜視図である。この実施例における垂直方向の上下回転運動機構は、実施例１と同様であり、容易に類推可能なので、その機械的な構成については説明を省略する。

まず、この実施例のロボット装置における水平方向の左右回転運動機構の構成例について説明する。回転台を兼ねるギアＮ１２には内側に同心円状の穴部を有し、この穴部に円筒状のインナースライダ１８が回転可能に嵌め込まれている。図６はインナースライダ１８とギアＮ１２の位置関係を示した断面図である。インナースライダ１８は、ベアリングブラケット１５に固定されており、その外周にはギアＮ１２の内周に取り付けられた複数のピン１２ａが入り込む溝加工が施されている。ギアＮ１２の複数のピン１２ａは、所定の回転角度範囲の間で、インナースライダ１８の外周に位置する溝部１８ａの水平部分を摺動する。ベアリングブラケット１５には、モータＮ１６が取り付けられており、このモータＮ１６の回転運動エネルギが、ギア列Ｎ１７を介してギアＮ１２に伝えられる。ギアＮ１２には頭部１を支持している２つのポスト８が固定されており、ギアＮ１２が回転するとロボット装置の頭部１は連動し、上記所定の回転角度範囲の間では、ベアリングブラケット１５に対して水平方向の左右に回転運動する。

次に、この例のロボット装置頭部の水平方向の左右回転エネルギを垂直方向の上下運動に変換する運動変換機構について説明する。図７、図８はこの運動変換機構の構成について説明するための説明図であって、図７はロボット装置の頭部１の左右回転運動について説明するためのギアＮ１２を上方から見た平面図であり、図８はインナースライダ１８に施された溝部１８ａの展開図であって、ロボット装置の頭部１の左右回転角度と溝部１８ａとの関係を示した図である。ロボット装置の頭部１の左右回転角度Ａ゜の範囲が上述の所定の回転角度範囲であり、この角度範囲では溝部１８ａが水平に溝加工されており、ピン１２ａはインナースライダ１８に施された溝部１８ａの水平部分上を摺動して、ロボット装置の頭部１は上下運動の上方に位置し、上述のように水平方向の左右に回転運動する。モータＮ１６によりギアＮ１２が所定の回転角度Ａ゜の範囲を越えて回転された場合のＢ゜の角度範囲では、インナースライダ１８の溝部１８ａには上下運動の下限に向けて傾斜する溝加工が施される。ピン１２ａはこの溝部１８ａの斜面部分に沿って摺動して下降し、その結果、ロボット装置の頭部１は下方に移動することができる。このようにして水平方向の左右の回転エネルギが垂直方向の上下運動に変換される。この運動変換機構は、所定の回転角度を越える水平方向の回転運動のエネルギを利用しているので、専用のモータやソレノイド等のアクチュエータを必要としない。

続いて、この実施例の動作例について説明する。この例のロボット装置頭部のコントロール回路の電気的構成例は以下の動作を除いて図４と略同様である。まず、ロボット装置頭部の上下回転運動の動作例は、実施例１とは上下運動に変換をしない点が異なるのみであって略同様であり、容易に類推可能なのでその説明は省略する。
次に、ロボット装置頭部の水平方向の左右回転運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部１を、停止している角度位置から左又は右に回転させる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、上位プログラムから指定された所定の回転角度Ａ゜の範囲の角度までモータＮ１６を回転させるようにドライバＮ３４に指令する。これを受けてドライバＮ３４は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｎ３５によりギアＮ１２等の左右の回転位置が指定された回転角度を検出するまでモータＮ１６を回転させ、ギアＮ１２を上位プログラムから発せられた指定の角度位置で固定する。所定の回転角度Ａ゜の範囲では、ピン１２ａは、インナースライダ１８に施された溝部１８ａの水平部分上を摺動して、ロボット装置の頭部１は上下運動の上方に位置を維持し、水平方向の左右に回転運動する。ロボット装置の頭部１は、ギアＮ１２に固定されているので、ギアＮ１２と連動して回転し、ロボット装置の頭部１も上位プログラムから発せられた指定の角度位置に固定される。

次に、ロボット装置頭部の上下運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部１を下げる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、所定の回転角度Ａ゜の範囲を越えるＢ゜の範囲の角度までモータＮ１６を回転させるようにドライバＮ３４に指令する。これを受けてドライバＮ３４は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｎ３５によりギアＮ１２の回転位置が指定されたＢ゜の範囲の回転角度を検出するまでモータＮ１６を回転させ、その角度で固定する。このＢ゜の範囲の角度は、上位プログラムから指定されても良い。Ｂ゜の角度範囲では、ピン１２ａはインナースライダ１８に施された溝部１８ａの傾斜部分に沿って摺動して下降し、その結果、ギアＮ１２と共にロボット装置の頭部１は下方に移動する。

この例では、ロボット装置頭部１の左右回転運動と上下運動とは独立に行うことは出来ないが、左右回転運動とは別に上下運動を含む左右回転運動を行うことができるので、感情表現の幾つかを実現できることになり、ロボット装置の感情表現力を向上させることができる。従って、この例における効果は、実施例１と同様である。

続いて、この発明の第３実施例であるロボット装置の頭部の構成について図面を参照して詳細に説明する。図９、図１０、図１１及び図１２は、この実施例の機械的構成の詳細図である。この実施例は、ロボット装置の頭部１の左右の回転運動エネルギをロボット装置の頭部１の上下運動に変換する第二例であり、実施例２と異なる点は、上下運動への変換機構にインナースライダに代えてアウタースライダを用いることである。
図９は、この実施例の機械的構成を示す斜視図であって、アウタースライダ１９の一部を切り取った斜視図である。この実施例における垂直方向の上下回転運動機構は、実施例１と同様であり、容易に類推可能なので、その機械的構成については説明を省略する。

まず、この実施例のロボット装置における水平方向の左右回転運動機構の構成例について説明する。回転台を兼ねるギアＮ１２には、頭部１を支持する２つのポスト８が固定され、円筒状のアウタースライダ１９の内周側に上下運動可能に嵌め込まれている。図１０はアウタースライダ１９とポスト８の関係を示した断面図である。アウタースライダ１９は、ベアリングブラケット１５に固定されており、その内周には各ポスト８に外側に向けて取り付けられた両側のピン８ａが入り込む溝加工が施されている。なお、ポスト８とピン８ａの組は３以上であっても良いし、ピン８ａは取付板等を介してギアＮ１２に取り付けても良い。ポスト８のピン１２ａは、所定の回転角度範囲の間で、アウタースライダ１９の内周面に位置する溝部１９ａの水平部分を摺動する。ベアリングブラケット１５には、モータＮ１６が取り付けられており、このモータＮ１６の回転運動エネルギが、ギア列Ｎ１７を介してギアＮ１２に伝えられる。ギアＮ１２にはポスト８が固定されているので、ギアＮ１２が回転するとロボット装置の頭部１は連動し、上記所定の回転角度範囲の間では、ベアリングブラケット１５に対して水平方向の左右に回転運動する。

次に、この例のロボット装置頭部の水平方向の左右回転エネルギを垂直方向の上下運動に変換する運動変換機構について説明する。図１０は、ロボット装置の頭部１を上方から見た図であって、ロボット装置の頭部の左右回転運動の説明図である。また、図１２は、アウタースライダ１９に施された溝部１９ａの展開図であって、ロボット装置の頭部１の左右回転角度と溝との関係を示した図である。ロボット装置の頭部１の左右回転角度Ａ゜の範囲が上述の所定の回転角度範囲であり、この角度範囲では溝部１９ａが水平に溝加工されており、ピン８ａはアウタースライダ１９に施された溝部１９ａの水平部分上を摺動して、ロボット装置の頭部１は上下運動の上方に位置を維持し、上述のように水平方向の左右に回転運動する。モータＮ１６によりギアＮ１２が所定の回転角度Ａ゜の範囲を越えて回転された場合のＢ゜の角度範囲では、アウタースライダ１９の溝部１９ａには上下運動の下限に向けて傾斜するように溝加工が施される。ピン８ａは、この溝部１９ａの斜面部分に沿って摺動して下降し、その結果、ギアＮ１２と共にロボット装置の頭部１は下方に移動することができる。このようにして水平方向の左右の回転エネルギが垂直方向の上下運動に変換される。この運動変換機構は、所定の回転角度を越える水平方向の回転運動のエネルギを利用しているので、専用のモータやソレノイド等のアクチュエータを必要としない。

続いて、この実施例の動作例について説明する。この例のロボット装置頭部のコントロール回路の電気的構成例は以下の動作を除いて図４と略同様である。まず、ロボット装置頭部の上下回転運動の動作例については、実施例１とは上下運動に変換をしない点が異なるのみであって略同様であり、容易に類推可能なのでその説明は省略する。
次に、ロボット装置頭部の水平方向の左右回転運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部１を所定の回転角度位置から左又は右に回転させる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、上位プログラムからの指定された所定の回転角度Ａ゜の範囲の角度までモータＮ１６を回転させるように、ドライバＮ３４に指令する。これを受けてドライバＮ３４は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｎ３５により、ギアＮ１２等の左右の回転位置が指定された回転角度を検出するまでモータＮ１６を回転させ、ギアＮ１２を上位プログラムから発せられた指定の角度位置で固定する。所定の回転角度Ａ゜の範囲では、ピン１２ａはアウタースライダ１９に施された溝部１９ａの水平部分上を摺動して、ロボット装置の頭部１は上下運動の上方に位置を維持し、水平方向の左右に回転運動する。ロボット装置の頭部１は、ギアＮ１２に固定されているので、ギアＮ１２と連動して回転し、ロボット装置の頭部１も上位プログラムから発せられた指定の角度位置に固定される。

次に、ロボット装置頭部の上下運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭１部を下げる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、所定の回転角度Ａ゜の範囲を越えるＢ゜の範囲の角度までモータＮ１６を回転させるように、ドライバＮ３４に指令する。これを受けてドライバＮ３４は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｎ３５により、ギアＮ１２の回転位置が指定されたＢ゜の範囲の回転角度を検出するまでモータＮ１６を回転させ、その角度で固定する。このＢ゜の範囲の角度は上位プログラムから指定されても良い。Ｂ゜の角度範囲では、ギアＮ１２側のピン８ａはアウタースライダ１９に施された溝部１９ａの傾斜部分に沿って摺動して下降し、その結果、ギアＮ１２と共にロボット装置の頭部１は下方に移動する。

この例では、ロボット装置頭部１の左右回転運動と上下運動とは独立に行うことは出来ないが、左右回転運動とは別に上下運動を含む左右回転運動を行うことができるので、感情表現の幾つかを実現できることになり、ロボット装置の感情表現力を向上させることができる。従って、この例における効果は、実施例１と同様である。

続いて、この発明の第４実施例であるロボット装置の頭部の構成について図面を参照して詳細に説明する。図１３、図１４及び図１５は、この実施例の機械的構成を示す詳細図である。この実施例は、ロボット装置の頭部１の左右の回転運動エネルギをロボット装置の頭部１の上下運動に変換する第三例であり、実施例２、３と異なる点は、上下運動への変換機構に円筒状のスライダに代えて円弧形状の傾斜台であるスライドピースを用いることである。
図１３は、この実施例のロボット装置頭部内の機械的構成を示す斜視図である。この実施例における垂直方向の上下回転運動機構は、実施例１と同様であり、容易に類推可能なので、その機械的な構成については説明を省略する。

まず、この実施例のロボット装置における水平方向の左右回転運動機構の構成例について説明する。この例では、２つの回転台ａ２１ａと回転台ｂ２１ｂとが重ね合わせられるように設けられる。上側の回転台ｂ２１ｂには、図略の頭部を支持する２つのポスト８が固定され、下側の回転台ａ２１ａの上部には、少なくとも２つのスライドピース２０が固定されている。スライドピース２０の形状は細幅の同心円弧状の台形を成し、大半部分の斜面部分と若干の水平部分を有する。回転台ｂ２１ｂには、このスライドピース２０が入り込む同心円弧状の長穴部２１ｃが設けられている。回転台ｂ２１ｂは、スライドピース２０が長穴部２１ｃに入り込んだ状態、又はスライドピース２０が長穴部２１ｃから外れて回転台ｂ２１ｂがスライドピース２０の水平部分に載った状態で、摩擦力により、あるいは強制力で外れる係止穴部２１ｅと係止部２０ａにより、所定の回転角度範囲で共に水平方向の左右に回転する。下側の回転台２１ａはギアＮ１２に固定されており、ギアＮ１２はベアリングブラケット１５に取り付けられて、ベアリングブラケット１５に対し回転方向の自由度を持つ。ベアリングブラケット１５には、モータＮ１６が取り付けられており、このモータＮ１６の回転運動エネルギが、ギア列Ｎ１７を介してギアＮ１２に伝えられる。ギアＮ１２には回転台２１ａが固定されているので、ギアＮ１２が回転すると回転台２１ａと共にロボット装置の頭部１を支持している回転台２１ｂが連動して回転し、上記所定の回転角度範囲の間では、頭部１はベアリングブラケット１５に対して水平方向の左右に回転運動する。

次に、この例のロボット装置頭部の水平方向の左右回転エネルギを垂直方向の上下運動に変換する運動変換機構について説明する。図１４、図１５はこの実施例の運動変換機構の構成について説明する図であって、図１４は回転台とスライドピースの関係を示す側面図、図１５は上側の回転台ｂ２１ｂを上方から見た平面図である。回転台ｂ２１ｂの外周の縁部には突起部２１ｄを設け、この突起部２１ｄを係止して回転を強制的に止めるために、所定の回転角度Ａ゜の範囲の両端の一方には上方ストッパ２２を、他方には下方ストッパ２３をそれぞれ設ける。回転台ａ２１ａの左右回転がＡ゜の範囲では、回転台ｂ２１ｂは、上方又は下方のいずれかの位置を保ち続けながら、連動して水平方向に左右回転する。回転台ｂ２１ｂの位置がスライドピース２０の上方に載っている状態から下方に移動させる場合、この所定の回転角度Ａ゜の範囲を越えてＢ゜の範囲の角度になるように回転台ａ２１ａを回転する。回転台ａ２１ａ、回転台ｂ２１ｂとは独立した上方ストッパ２２がＢ゜の開始値点に配置されているので、この上方ストッパ２２により回転台ｂ２１ｂの突起部２１ｄが係止されて、回転台ｂ２１ｂは回転方向の運動が規制される。しかしながら、モータＮ１６の回転エネルギにより回転台ａ２１ａは回転し続けるので、回転台ｂ２１ｂは、長穴部２１ｃにスライドピース２０が入り込むようにその斜面部分を滑り落ち、下方に移動する。

これに対し、長穴部２１ｃにスライドピース２０が入り込んでいて、回転台ｂ２１ｂの位置がライドピース２０の下方、つまり回転台ａ２１ａと重なっている状態から上方に移動する場合、ロボット装置の頭部１の左右回転角度が所定の回転角度Ａ゜の範囲を越えて反対方向のＣ゜の範囲になるように回転台ａ２１ａを回転する。ロボット装置の頭部１の左右回転角度がＣ゜の開始値点には、回転台ａ２１ａ、回転台ｂ２１ｂとは独立した下方ストッパ２３により回転台ｂ２１ｂは回転方向の運動が規制される。しかしながらモータＮ１６の回転エネルギにより回転台ａ２１ａは、回転し続けるので、回転台ｂ２１ｂは長穴部２１ｃからスライドピース２０が外れるようにスライドピース２０の斜面部分を摺動して水平部分に載り、上方に移動する。

続いて、この実施例の動作例について説明する。この例のロボット装置頭部のコントロール回路の電気的構成例は以下の動作を除いて図４と略同様である。まず、ロボット装置頭部の上下回転運動の動作例については、実施例１とは上下運動に変換をしない点が異なるのみであって略同様であり、容易に類推可能なのでその説明は省略する。
次に、ロボット装置頭部の水平方向の左右回転運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部１を所定の回転角度位置から左又は右に回転させる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、上位プログラムから指定された所定の回転角度Ａ゜の範囲の角度までモータＮ１６を回転させるようにドライバＮ３４に指令する。これを受けてドライバＮ３４は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｎ３５により、ギアＮ１２等の左右の回転位置が指定された回転角度を検出するまでモータＮ１６を回転させ、ロボット装置の頭部１を上位プログラムから発せられた指定の角度位置で固定する。所定の回転角度Ａ゜の範囲では、回転台ｂ２１ｂは、上方又は下方のいずれかの位置を保ち続けながら、連動して水平方向に左右回転する。ロボット装置の頭部１は、回転台ｂ２１ｂに支持されているので連動して回転し、ロボット装置の頭部１も上位プログラムから発せられた指定の左右の角度位置に固定される。

次に、ロボット装置頭部の上下運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部１が上方に位置している状態から下げる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、Ａ゜の角度範囲を越えてＢ゜の範囲の角度までモータＮ１６を回転させるようにドライバＮ３４に指令する。これを受けてドライバＮ３４はポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｎ３５によりギアＮ１２や回転台ａ２１ａ等の回転位置が指定されたＢ゜の範囲の回転角度を検出するまでモータＮ１６を回転させ、その角度で固定する。このＢ゜の範囲の角度は上位プログラムから指定されても良い。このＢ゜の角度範囲では、回転台ｂ２１ｂとは独立した上方ストッパ２２がＢ゜の開始値点に配置されているので、この上方ストッパ２２により回転台ｂ２１ｂの突起部２１ｄが係止されて、回転台ｂ２１ｂは回転方向の運動が規制される。しかしながら、モータＮ１６の回転エネルギにより回転台ａ２１ａは回転し続けるので、回転台ｂ２１ｂは長穴部２１ｃにスライドピース２０が入り込むようにその斜面部分を滑り落ちて下方に移動し、回転台ｂ２１ｂに支持されている頭部１も下方に移動する。

これに対し、長穴部２１ｃにスライドピース２０が入り込んでいて、回転台ｂ２１ｂの位置がライドピース２０の下方、つまり回転台ａ２１ａと重なっている状態において、上方に移動する信号が上位プログラムから発せられた場合、コントローラ３１はドライバＮ３４に対してロボット装置の頭部１の左右回転角度がＡ゜の範囲を越えて反対方向のＣ゜の範囲の角度までモータＮ１６を回転させるようにドライバＮ３４に指令する。これを受けてドライバＮ３４は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｎ３５により、ギアＮ１２や回転台ａ２１ａ等の回転位置が指定されたＣ゜の範囲の回転角度を検出するまでモータＮ１６を回転させ、その角度で固定する。このＣ゜の範囲の角度は上位プログラムから指定されても良い。このＣ゜の角度範囲では、回転台ｂ２１ｂとは独立した下方ストッパ２３がＣ゜の開始値点に配置されているので、この下方ストッパ２３により回転台ｂ２１ｂの突起部２１ｄが係止されて、回転台ｂ２１ｂは回転方向の運動が規制される。しかしながら、モータＮ１６の回転エネルギにより回転台ａ２１ａは回転し続けるので、回転台ｂ２１ｂは長穴部２１ｃに入り込んでいるスライドピース２０が外れるようにその斜面部分を駆け登って上方に移動し、回転台ｂ２１ｂに支持されている頭部１も連動して上方に移動する。

この例では、ロボット装置頭部１の上下運動を、Ｂ゜の角度範囲の開始点又はＣ゜の角度範囲の開始点で停止させて左右回転運動とは独立に行うことが出来るため、感情表現の幾つかを実現できることになり、ロボット装置の感情表現力を向上させることができる。従って、この例における効果は、実施例１と同様である。

次に、この発明の第５実施例であるロボット装置の頭部の構成について図面を参照して詳細に説明する。図１６、図１７は、この実施例の機械的構成を示す詳細図である。この実施例は、ロボット装置の頭部１の左右回転運動エネルギをロボット装置の頭部１の上下運動に変換させた第四例であり、上下運動への変換機構にを頭部を付勢部材により上方に付勢しつつ下方へ移動可能に支持する伸縮支持構造体を用いるものである。
図１６はこの実施例のロボット装置頭部１内の機械的構成を示す斜視図である。この実施例における垂直方向の上下回転運動機構は、実施例１と同様であり、容易に類推可能なので、その機械的な構成については説明を省略する。

まず、この実施例のロボット装置における水平方向の左右回転運動機構の構成例について説明する。この例では、頭部１が後記する伸縮支持構造体により回転台２４に支持され、回転台２４はギアＮ１２に固定される。ギアＮ１２はベアリングブラケット１５に取り付けられており、ベアリングブラケット１５に対し回転方向の自由度を持つ。ベアリングブラケット１５にはモータＮ１６及びギア列Ｎ１７が取り付けられており、モータＮ１６の回転運動エネルギはギア列Ｎ１７を介してギアＮ１２に伝えられて回転する。ギアＮ１２には回転台２４が固定され、回転台２４には頭部１が支持されているので、所定の回転角度範囲において頭部１はギアＮ１２に連動して水平方向の左右に回転運動する。

次に、この例のロボット装置頭部の水平方向の左右回転エネルギを垂直方向の上下運動に変換する運動変換機構について説明する。図１７は、この実施例の運動変換機構の構成について説明する図であって、回転台２４を上方から見たサイドクランク２５とサイドストッパ２７の関係を示す図である。この例では、サイドクランク２５を回転台２４の両側に固定する。サイドクランク２５はピン固定を軸として回転の自由度を持ち折れ曲がる上下方向の伸縮構造を有しており、サイドスプリング２６が圧縮して取り付けられ、この伸縮構造を上方に付勢している。頭部１を支持する２つのポスト８は、サイドクランク２５にピン固定され、このピンを軸として回転の自由度を有する。サイドクランク２５は、回転の中心方向へ押圧されると、上記付勢力に抗して下方に縮ませる突起片２５ａを有しており、回転台２４が所定の回転角度Ａ゜の範囲を越えてＢ゜の角度範囲に回転した位置にこの突起片２５ａを押圧するサイドストッパ２７を設ける。この構成により、回転台２４を所定の回転角度Ａ゜の範囲を越えるＢ゜の角度範囲の回転を、サイドクランク２５の上下運動に変換することができ、これに連動して頭部１を上下運動させることができる。

続いて、この実施例の動作例について説明する。この例のロボット装置頭部のコントロール回路の電気的構成例は、以下の動作を除いて図４と略同様である。まず、ロボット装置頭部の上下回転運動の動作例については、実施例１とは上下運動に変換をしない点が異なるのみであって略同様であり、容易に類推可能なのでその説明は省略する。
次に、ロボット装置頭部の水平方向の左右回転運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部１の左右回転角度がＡ゜の範囲では、サイドスプリング２６のバネの復元力でサイドクランク２５は伸び、ロボット装置の頭部１は、上方に位置する。ロボット装置の頭部１を下げる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、上位プログラムから指定された所定の回転角度Ａ゜の範囲の角度までモータＮ１６を回転させるようにドライバＮ３４に指令する。これを受けてドライバＮ３４は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｎ３５により、ギア回転台２４等の左右の回転位置が指定された回転角度を検出するまでモータＮ１６を回転させ、ロボット装置の頭部１を上位プログラムから発せられた指定の角度位置で固定する。所定の回転角度Ａ゜の範囲では、回転台２４は、スプリング２６の復原力により上方の位置を保ちながら水平方向に左右回転する。ロボット装置の頭部１は、回転台２４に支持されているので連動して水平方向の左右に回転し、上位プログラムから発せられた指定の左右の角度位置に固定される。

次に、ロボット装置頭部の上下運動の動作例について説明する。ロボット装置の頭部１を下げる信号が上位プログラムから発せられると、コントローラ３１は、所定のＡ゜の角度範囲を越えてＢ゜の範囲の角度までモータＮ１６を回転させるように、ドライバＮ３４に指令する。これを受けてドライバＮ３４は、ポテンショメータ等の回転角度検出手段Ｎ３５により、ギアＮ１２や回転台ａ２１ａ等の回転位置が指定されたＢ゜の範囲の回転角度を検出するまでモータＮ１６を回転させ、その角度で固定する。このＢ゜の範囲の角度は上位プログラムから指定されても良い。このＢ゜の角度範囲では、ロボット装置の頭部１の左右回転角度がＢ゜の開始値点には、回転台２４と独立して固定されたサイドストッパ２７が設けられているので、ロボット装置の頭部１の左右回転角度がＢ゜の開始値点で、サイドクランク２５がサイドストッパ２７と干渉する。モータＮ１６がＢ゜の範囲の所定の角度まで更に駆動を続けると、サイドストッパ２７によりサイドクランク２５には回転センタ方向に押圧力が作用し、サイドクランク２５は、サイドスプリング２６を圧縮する方向に折れ曲がり、ロボット装置の頭部１は下方に移動する。

この例では、ロボット装置頭部１の左右回転運動と上下運動とは独立に行うことが出来ないが、左右回転運動とは別に上下運動を含む左右回転運動を行うことができるので、感情表現の幾つかを実現できることになり、ロボット装置の感情表現力を向上させることができる。従って、この例における効果は、実施例１と同様である。

以上、この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、モータにはＤＣ、ＡＣのモータとポテンショメータの組み合わせ以外に、角度検出手段にエンコーダ等を用いたり、アクチュエータとしてＤＣ、ＡＣのサーボモータやステッピングモータ等のモータを用いる機構は簡単に推測される。また、この発明ではアクチュエータの駆動力の伝達手段にギア列を用いたが、弾性体ベルト、金属ワイヤ等を用いても、この発明の構成が崩れないことはいうまでもない。また、上述の実施例では、モータに対応したドライバに検出角度を入力して、このドライバに回転角度制御機能を持たせているが、コントローラの処理能力が高ければ、コントローラに検出角度を入力して、このコントローラに回転角度制御機能を持たせても良い。

この発明は、玩具用途のロボット装置に限らず、産業用途あるいは民生用途のロボット装置に広く適用することができる。

この発明の第１実施例であるロボット装置頭部の機械的構成を示す斜視図である。 同ロボット装置頭部の上下運動への運動変換機構の動作例について説明する模式的な説明図（その１）である。 同ロボット装置頭部の上下運動への運動変換機構の動作例について説明する模式的な説明図（その２）である。 同ロボット装置頭部のコントロール回路の電気的構成の一例を示すブロック図である。 この発明の第２実施例であるロボット装置頭部の機械的構成を示す斜視図である。 同ロボット装置頭部の左右回転運動機構におけるインナースライダとギアＮとの位置関係を示した断面図である。 同ギアＮを上方から見た平面図である。 同インナースライダに施された溝部の展開図である。 この発明の第３実施例であるロボット装置頭部の機械的構成を示す斜視図である。 同ロボット装置頭部の左右回転運動機構におけるアウタースライダとギアＮ及びポストとの位置関係を示した断面図である。 同ギアＮを上方から見た平面図である。 同アウタースライダに施された溝部の展開図である。 この発明の第４実施例であるロボット装置頭部の機械的構成を示す斜視図である。 同ロボット装置頭部の上側及び下側の回転台とスライドピースの関係を示す側面図である。 同上側の回転台を上方から見た平面図である。 この発明の第５実施例であるロボット装置頭部の機械的構成を示す斜視図である。 同ロボット装置頭部の回転台を上方から見たサイドクランクとサイドストッパの関係を示す図である。

符号の説明

１ 頭部
１ａ リブ（押圧部材）
５ ギアＨ（伝達手段）
６ モータＨ（アクチュエータ）
７ ギア列（伝達手段）
８ ポスト（支持部材）
８ａ ピン（係合突起部）
９ 回転台Ｕ（第１の回転台）
１０ 回転台Ｌ（第２の回転台）
１２ ギアＮ（伝達手段、第３の回転台）
１２ａ ピン（係合突起部）
１３ａ クランプＬ（伸縮支持構造体）
１３ｂ クランプＵ（伸縮支持構造体）
１４ スプリング（付勢部材）
１５ ベアリングブラケット（基台）
１６ モータＮ（アクチュエータ）
１７ ギア列（伝達手段）
１８ インナースライダ（円筒状構造体）
１８ａ 溝部
１９ アウタースライダ（円筒状構造体）
１９ａ 溝部
２０ スライドピース（傾斜台）
２１ａ 回転台ａ（第４の回転台）
２１ｂ 回転台ｂ（第５の回転台）
２１ｃ 長穴部
２２ 上方ストッパ
２３ 下方ストッパ
２４ 回転台（第６の回転台）
２５ サイドクランク（伸縮支持構造体）
２６ サイドスプリング（付勢部材）
２７ サイドストッパ（押圧部材）
３１ コントローラ（制御手段）

Claims (9)

1. 第１のアクチュエータとその駆動力を伝える第１の伝達手段とからなり、頭部を水平方向に回転させる第１の駆動手段と、
   第２のアクチュエータとその駆動力を伝える第２の伝達手段とからなり、前記頭部を垂直方向に回転させる第２の駆動手段とを備えるロボット装置において、
   前記第１又は第２のアクチュエータの駆動により、前記頭部が所定の水平方向回転角度又は所定の垂直方向回転角度を越えると、前記第１又は第２のアクチュエータの駆動エネルギーの一部を前記頭部の上下運動に変換する運動変換機構と、
   前記頭部を水平方向又は垂直方向にのみ回転させるときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度未満又は前記所定の垂直方向回転角度未満となるように前記第１又は第２の駆動手段を制御すると共に、前記頭部を水平方向又は垂直方向の回転を伴いながら上下運動させたいときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度又は前記所定の垂直方向回転角度を越えるように前記第１又は第２の駆動手段を制御する制御手段とを、備えてなることを特徴とするロボット装置。
2. 前記運動変換機構が、前記頭部を垂直方向に回転可能に支持して水平方向に回転する第１の回転台と、前記第１の回転台とこれに平行な第２の回転台とに固定されて前記第１の回転台を付勢部材により上方に付勢しつつ下方へ移動可能に支持する伸縮支持構造体と、前記頭部に設けられ、前記頭部の前記所定の垂直方向回転角度を越える所定の角度範囲において前記伸縮支持構造体を下方に押し下げる押圧部材とを有してなることを特徴とする請求項１記載のロボット装置。
3. 前記運動変換機構が、頭部を支持し係合突起部を有する支持部材を固定するか又は頭部を支持する支持部材を固定し係合突起部を有する第３の回転台と、基台に固定されて前記係合突起部を溝部で摺動可能に支持して前記第３の回転台を水平方向に回転可能に支持する円筒状構造体を有してなり、前記溝部が前記所定の水平方向回転角度を越える所定の角度範囲において傾斜していることを特徴とする請求項１記載のロボット装置。
4. 前記円筒状構造体が、前記第３の回転台の中心部の孔に回転可能に嵌め込まれ、前記係合突起部が前記第３の回転台に中心軸に向けて設けられ、前記溝部が前記円筒状構造体の外周面に設けられていることを特徴とする請求項３記載のロボット装置。
5. 前記第３の回転台が、前記円筒状構造体の内周側に回転可能に嵌め込まれ、前記係合突起部が前記第３の回転台の中心軸から外側に向けて設けられ、前記溝部が前記円筒状構造体の内周面に設けられていることを特徴とする請求項３記載のロボット装置。
6. 前記運動変換機構が、頭部を支持し水平回転方向に倣う円弧形状の長穴部を有する第４の回転台と、前記第４の回転台を載せてアクチュエータにより水平方向に回転する第５の回転台と、前記第５の回転台に固定され回転方向の一部に傾斜面を有して前記長穴部に入り込む傾斜台と、前記第４の回転台を所定の回転角度で回転を停止させるストッパとを有してなり、前記第４の回転台は前記所定の回転角度の範囲内で前記第５の回転台と共に回転し、前記第５の回転台が前記所定の回転角度を越えて所定の角度範囲で回転すると前記第４の回転台が前記ストッパで停止されて前記長穴部の回転方向の縁部が前記傾斜台を摺動して前記第４の回転台が上方又は下方に移動することを特徴とする請求項１記載のロボット装置。
7. 前記ストッパが前記所定の回転角度範囲の両端に設けられ、一方のストッパは上方に位置する第４の回転台を停止させて下方に前記傾斜台上を摺動させ、他方のストッパは下方に位置する第４の回転台を停止させて上方に前記傾斜台上を摺動させるものであることを特徴とする請求項６記載のロボット装置。
8. 前記運動変換機構が、頭部を付勢部材により上方に付勢しつつ下方へ移動可能に支持する伸縮支持構造体と、前記伸縮支持構造体を固定して水平方向に回転する第６の回転台と、該第６の回転台に対応して設けられ、前記第６の回転台が所定の回転角度範囲を越えて所定の角度範囲に回転する時、前記伸縮支持構造体を下方に押し下げる、押圧部材とを、有してなることを特徴とする請求項１記載のロボット装置。
9. 第１のアクチュエータとその駆動力を伝える第１の伝達手段とからなり、頭部を水平方向に回転させる第１の駆動手段と、
   第２のアクチュエータとその駆動力を伝える第２の伝達手段とからなり、前記頭部を垂直方向に回転させる第２の駆動手段と、
   前記第１又は第２のアクチュエータの駆動により、前記頭部が所定の水平方向回転角度又は所定の垂直方向回転角度を越えると、前記第１又は第２のアクチュエータの駆動エネルギーの一部を前記頭部の上下運動に変換する運動変換機構とを備えるロボット装置の制御方法であって、
   前記頭部を水平方向又は垂直方向にのみ回転させるときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度未満又は前記所定の垂直方向回転角度未満となるように前記第１又は第２の駆動手段を制御すると共に、前記頭部を水平方向又は垂直方向の回転を伴いながら上下運動させたいときは、前記頭部の回転が前記所定の水平方向回転角度又は前記所定の垂直方向回転角度を越えるように前記第１又は第２の駆動手段を制御することを特徴とするロボット装置の制御方法。

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