ロボットシステム
【課題】操作が簡単で、多様な操作を行うことが可能な２足歩行ロボットシステムを提供する。
【解決手段】操作されたスイッチ操作部に割当てられた歩行動作を行わせると同時に、操作されたアナログ操作部の操作量に応じて、右足首ロール軸制御用モータ２０６−１、左足首ロール軸制御用モータ２０６−２、右股関節ロール軸制御用モータ２０６−９及び左股関節ロール軸制御用モータ２０６−１０を駆動することにより、ロボット３０１の重心位置を移動させて、歩行の進行方向を変える。
【解決手段】操作されたスイッチ操作部に割当てられた歩行動作を行わせると同時に、操作されたアナログ操作部の操作量に応じて、右足首ロール軸制御用モータ２０６−１、左足首ロール軸制御用モータ２０６−２、右股関節ロール軸制御用モータ２０６−９及び左股関節ロール軸制御用モータ２０６−１０を駆動することにより、ロボット３０１の重心位置を移動させて、歩行の進行方向を変える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットを遠隔制御するロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロボットを遠隔制御するロボットシステムがゲーム用等に開発されている（例えば、特許文献１参照）。
従来、人型ロボット等の多数の関節を有するロボットを遠隔操作する場合、送信機に設けられたスイッチ操作型の操作部をオン／オフ操作することにより、ロボットに、前記各操作部に予め割当てた動作を実行させるようにしている。
【０００３】
前記各操作部をオン／オフ操作することにより、各操作部に予め割当てた動作を行わせるため、前記各操作部に複雑な動作を割当てておくことにより、簡単な操作でロボットに複雑な動作を行わせることが可能になる。
しかしながら、ロボットの動作は、前記各操作部に予め割当てられている動作の再生及びジャイロセンサ等のセンサを利用した自動的な姿勢制御動作しかできないため、ロボットの動作に対してリアルタイムに使用者の意志を反映させることができない。したがって、ロボットの動きが制限され、面白味に欠けるという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５１５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、操作が簡単で、多様な操作を行うことが可能なロボットシステムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、割当てられた動作を指示するスイッチ操作部と、操作量に応じた量の動作を指示するアナログ操作部と、前記スイッチ操作部及びアナログ操作部の操作に応じた制御信号を出力する制御信号出力手段と、前記制御信号を送信する送信手段とを有する送信機と、複数の関節及び前記各関節を駆動する複数のモータを有するロボットと、前記送信機からの制御信号を受信して出力する受信手段と、前記受信手段からの制御信号に応答して前記モータを駆動することによって前記ロボットの関節を制御する制御手段とを備えて成ることを特徴とするロボットシステムが提供される。
送信機の制御信号出力手段はスイッチ操作部及びアナログ操作部の操作に応じた制御信号を出力し、送信手段は前記制御信号を送信する。受信手段は前記送信機からの制御信号を受信して出力し、制御手段は前記受信手段からの制御信号に応答して、ロボットの関節を制御するためのモータを駆動することによって前記ロボットの関節を制御する。
【０００７】
ここで、前記制御手段は、前記制御信号に応答して前記モータに対し、前記スイッチ操作部及びアナログ操作部が指示する各動作を加算した駆動を行うように構成してもよい。
また、前記アナログ操作部によって指示する動作は、前記ロボットの姿勢制御動作であるように構成してもよい。
また、前記姿勢制御動作は、前記ロボットの重心位置を移動する制御動作であるように構成してもよい。
【０００８】
また、前記制御手段は、前記重心位置を移動するために、少なくとも前記ロボットの足首関節と股関節を動かすためのモータを駆動するように構成してもよい。
また、前記足首関節と股関節を制御するためのモータとして、前記各関節に少なくともロール軸制御用モータ及びピッチ軸制御用モータが設けられて成るように構成してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、操作が簡単で、多様な操作を行うことが可能なロボットシステムを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係るロボットシステムについて、二足歩行型のロボットの例を挙げて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用する送信機のブロック図である。
図１において、ロボットを遠隔制御するための送信機は、操作部１０１、信号処理回路１０２及び送受信回路１０３を備えている。
【００１１】
操作部１０１は、割当てられた動作を指示する割当て動作指示部１０５、操作量に応じた量の動作を指示するアナログ量指示部１０６を備えている。
割当て動作指示部１０５は、スイッチによって構成され、割当てられた動作を指示するためにオン／オフ操作される複数のスイッチ操作部（例えばボタンスイッチ）１０７−１〜１０７−ｎを備えている。スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎには、各々、歩行動作、立ち上がり動作等の相互に異なる動作が割当てられている。
【００１２】
アナログ量指示部１０６は、外部操作可能な可変抵抗器を有し操作量に応じたアナログ量の動作を指示する複数のアナログ操作部（例えば、操作スティック）１０８−１〜１０８ｎを備えている。
詳細は後述するが、アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎ中の２つのアナログ操作部１０８−１、１０８−２は、各々、ロボットの重心位置を左右方向に移動させる動作の指示、ロボットの重心位置を前後方向に移動させる動作の指示が行えると共に、各アナログ操作部１０８−１、１０８−２の操作量に応じた量の重心位置移動動作を指示することができるように構成されている。
【００１３】
信号処理回路１０２は各スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎ及びアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作に対応する制御信号を出力する。前記制御信号は、操作されたスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎを表す情報（換言すれば、当該スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎに割当てられた動作を指示する情報）、操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎを表す情報及び操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作量を表す情報（換言すれば、操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎに対応するモータを指示する情報及び前記モータの制御量を指示する情報）が含まれている。
【００１４】
送受信回路１０３は、信号処理回路１０２から受信した前記制御信号を変調して無線出力する。尚、本実施の形態では、被制御機器（本実施の形態では後述するロボット）の制御状態を表す信号のフィードバック等のために送受信回路１０３を使用しているが、単に前記被制御機器の制御を行うだけであれば受信機能は不要であるため、送受信回路１０３の代わりに送信回路を使用してもよい。
ここで、信号処理回路１０２は制御信号出力手段を構成し、送受信回路１０３は送信手段を構成している。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用する受信制御機のブロック図である。
図２において、受信制御機は、受信機２０１、制御回路２０２及び駆動部２０３を備えている。
ここで、受信機２０１は受信手段を構成し、制御回路２０２は制御手段を構成している。
【００１６】
受信機２０１は、前記送信機からの制御信号を受信し復調して出力する無線送受信回路２０７、無線送受信回路２０７からの制御信号を受信して出力するＳＰＩ（Serial Peripheral Interface ）インタフェースであるＳＰＩ信号送受信回路２０８を備えている。前記被制御機器の制御状態を表す信号のフィードバック等のために無線送受信回路２０７、ＳＰＩ信号送受信回路２０８を使用しているが、単に前記被制御機器の制御を行うだけであれば受信機能は不要であるため、これらの代わりに各々、送信回路を使用してもよい。
【００１７】
制御回路２０２は、受信機２０１からの前記制御信号を受信して出力するＳＰＩインタフェースであるＳＰＩ信号送受信回路２０９、ＳＰＩ信号送受信回路２０９から受信した制御信号に対応する処理を行ってモータ２０６、・・・、２０６の制御に適した形式の制御信号を出力する処理回路２１０、処理回路２１０からの制御信号を駆動部２０３に出力するＲＳ４８５インタフェースであるＲＳ４８５出力回路２０４を備えている。ＳＰＩ信号送受信回路２０９は、前記同様に、送受信回路の代わりに受信回路を使用してもよい。
【００１８】
処理回路２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）によって構成されており、図２には、前記ＣＰＵの処理を、機能ブロックとして示している。処理回路２１０は、ＳＰＩ信号送受信回路２０９から受信した前記制御信号の信号解析処理２１１、スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎの操作に応じた前記被制御機器のモーション再生処理２１２、アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作に応じた前記被制御機器の重心位置制御処理２１３、モーション再生処理２１２及び重心位置制御処理２１３を前記被制御機器の動作に反映させるためのモータ制御処理２１４を行い、スイッチ操作部１０７−１〜１０７ｎ及びアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎが指示する各動作を加算した制御信号を出力する。
ＲＳ４８５出力回路２０４は、処理回路２１０からの前記制御信号を受信し、駆動部２０３に出力する。
【００１９】
駆動部２０３は、複数のハブ２０５、・・・、２０５、前記いずれかのハブ２０５に接続された複数の直流サーボモータ２０６、・・・、２０６を備えている。各モータ２０６、・・・、２０６は、前記被制御機器の各関節を駆動するためのモータである。駆動部２０３では、ハブ２０５、・・・、２０５を介して、前記制御信号に対応するモータ２０６、・・・、２０６が回転駆動され、これにより、スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎ及びアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎが指示する各動作を加算した駆動動作がモータ２０６、・・・、２０６に対して行われる。尚、駆動部２０３は後述するロボット本体とともにロボットを構成する。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用するロボット３０１の構成を示す図である。図３では、図１及び図２と同一部分には同一符号を付しているが、モータ２０６には枝番号１〜２０を付すことによって他のモータ２０６と区別している。
被制御機器である二足歩行型ロボット３０１は人型に構成されており、複数の関節を有するロボット本体３０２と駆動部２０３を備えている。各関節には、駆動部２０３のハブ２０５を介して接続されたモータ２０６−１〜２０６−２０が配設されており、各モータ２０６−１〜２０６−２０を駆動することによって関節が動くように構成されている。
【００２１】
各ハブ２０５及びモータ２０６−１〜２０６−２０は、ハブ２０５を内蔵する電源分岐基板３０３を介して駆動電力が供給されると共に、図２に示すように、制御回路２０２のＲＳ４８５出力回路２０４に接続されている。
図４はロボット３０１の重心位置を横方向に移動するように制御する場合の説明図であり、図５はロボット３０１の重心位置を前後方向に移動するように制御する場合の説明図である。
【００２２】
以下、図１〜図５を用いて、本実施の形態に係るロボットシステムの動作を詳細に説明する。
先ず、送信機のスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎに割当てられた動作をロボット３０１に行わせる場合、複数のスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎ中の所望の動作が割当てられているスイッチ操作部（例えば、スイッチ操作部１０７−１）を操作する。
【００２３】
信号処理回路１０２は、スイッチ操作部１０７−１の操作を表す制御信号を送受信回路１０３に出力する。送受信回路１０３は前記制御信号を変調をして無線送信する。
受信制御機側では、受信機２０１の無線送受信回路２０７は送信機からの前記変調された制御信号を受信し復調して、制御信号として出力する。
ＳＰＩ信号送受信回路２０８は、無線送受信回路２０７からの前記復調された制御信号を出力する。
【００２４】
制御回路２０２では、ＳＰＩ信号送受信回路２０９が前記制御信号を受信し処理回路２１０に出力する。
処理回路２１０では、前記制御信号の信号解析処理を行うことによって、どのスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎが操作され又、どのアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎがどれだけの量操作されたかを解析する（信号解析処理２１１）。
【００２５】
次に、処理回路２１０は、信号解析処理２１１の結果、操作スイッチ部（例えば操作部１０７−１）が操作されたと判断した場合、予め制御回路２０２内の記憶手段に記憶されている、当該操作されたスイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作を（モーション）行わせるために駆動が必要なモータの情報（モーション制御情報）を読み出す（モーション再生処理２１２）。前記モーション制御情報には、駆動するモータを特定する情報及び前記モータの駆動量が含まれている。
【００２６】
次に、処理回路２１０は、信号解析処理２１１の結果、アナログ操作部１０８−１〜１０８ｎが操作されたと判断した場合には、当該操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎに対応するモータを前記アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作量に応じてロボット３０１の重心位置を制御するための重心位置制御情報を生成する（重心位置制御処理２１３）。前記重心位置制御情報には、駆動するモータを特定する情報及び前記アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作量に対応する前記モータの駆動量が含まれている。
ここでは、アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎは操作されていないため、重心位置制御処理２１３においては前記重心位置制御情報は生成されず、前記重心位置の制御は行われない。
【００２７】
次に、処理回路２１０は、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報に基づいて、駆動するモータ及び当該モータの駆動量を表す制御信号を生成し、ＲＳ４８５出力回路２０４に出力する（モータ制御処理２１４）。前記制御信号は、本来、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報を加算した信号であるが、ここでは、前記重心位置制御情報は生成されていないため、前記制御信号は前記モーション制御情報にのみ対応する信号である。
【００２８】
制御回路２０２は、前記制御信号をＲＳ４８５出力回路２０４から駆動部２０３に出力する。
駆動部２０３では、前記制御信号に対応するモータ２０６、・・・、２０６（即ち、図３のモータ２０６−１〜２０６−ｎ）が、前記制御信号に対応する量だけ駆動される。これにより、駆動されたモータ２０６、・・・、２０６によって該モータに対応する関節が制御され、ロボット３０１は、操作されたスイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作を行うことになる。
【００２９】
例えば、スイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作が前進歩行の場合、前記制御信号は、右足首ロール軸制御用モータ２０６−１、左足首ロール軸制御用モータ２０６−２、右足首ピッチ軸制御用モータ２０６−３、左足首ピッチ軸制御用モータ２０６ー４、右ひざ制御用モータ２０６−５、左ひざ制御用モータ２０６−６、右股関節ピッチ軸制御用モータ１０６−７、左股関節ピッチ軸制御用モータ１０６−８、右股関節ロール軸制御用モータ１０６−９、左股関節ロール軸制御用モータ１０６−１０を所定順序で所定量駆動するように指示する信号である。スイッチ操作部１０７−１を操作して前進歩行指示を行うことにより、前記各モータ２０６−１〜２０６−１０を所定順序で所定量駆動して、ロボット３０１を前進歩行させる。
【００３０】
次に、ロボット３０１の重心位置を移動する場合の動作を説明する。
この場合、横方向の重心位置移動が割当てられたアナログ操作部１０８−１、前後方向の重心位置移動が割当てられたアナログ操作部１０８−２の少なくとも一方を操作する。
例えば、横方向の重心位置移動が割当てられたアナログ操作部１０８−１を操作した場合、信号処理回路１０２は、アナログ操作部１０８−１の操作を表すと共にアナログ操作部１０８−１の操作量を表す制御信号を送受信回路１０３に出力する。送受信回路１０３は前記制御信号を変調をして無線送信する。
【００３１】
受信制御機側では、受信機２０１によって前記変調された制御信号を復調し、ＳＰＩ信号送受信回路２０８を介して前記復調された制御信号を出力する。
制御回路２０２の処理回路２１０では、前記制御信号の信号解析処理を行うことによって、操作されたスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎ及びアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎ並びにアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの量操作を解析する（信号解析処理２１１）。
【００３２】
ここでは、処理回路２１０は、信号解析処理２１１の結果、操作スイッチ部１０７は操作されていないと判断して、モーション再生処理２１２においてはモーション制御情報は出力しない。
一方、処理回路２１０は、信号解析処理２１１の結果、アナログ操作部１０８−１が操作されたと判断して、当該操作されたアナログ操作部１０８−１に対応するモータを前記アナログ操作部１０８−１の操作量に応じてロボット３０１の重心位置を制御するための重心位置制御情報を生成する（重心位置制御処理２１３）。
【００３３】
次に、処理回路２１０は、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報に基づいて、駆動するモータ及び当該モータの駆動量を表す制御信号を生成し、ＲＳ４８５出力回路２０４に出力する（モータ制御処理２１４）。前記制御信号は、本来、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報を加算した信号であるが、ここでは、モーション制御情報は出力されていないため、前記制御情報は前記重心位置制御情報にのみ対応する信号である。
【００３４】
駆動部２０３では、前記制御信号に対応するモータが対応する量だけ駆動される。重心位置移動を制御するモータは、股関節駆動用モータ及び足首関節駆動用モータである。
ここでは、アナログ操作部１０８−１によって制御される重心位置移動は左右方向への移動制御である。前記制御信号が重心位置を左右方向に移動させる制御信号であるので、制御される股関節制御用モータは右股関節ロール軸制御用モータ２０６−９及び左股関節ロール軸制御用モータ２０６−１０であり又、制御される足首制御用モータは右足首ロール軸制御用モータ２０６−１及び左足首ロール軸制御用モータ２０６−２である。
【００３５】
前記制御によってロボット３０１は、重心位置を右方向に移動する場合、図４（ａ）の直立位置と同図（ｂ）の右重心移動位置との間で、前記アナログ操作部１０８−１の操作量に対応する量だけ移動する。また、重心位置を左方向に移動する場合、図４（ａ）の直立位置と同図（ｃ）の左重心移動位置との間で、前記アナログ操作部１０８−１の操作量に対応する量だけ移動する。
【００３６】
ロボット３０１の重心位置を前後方向に移動させる場合には、操作部１０８−２が操作される。
重心位置を前後方向に移動させる動作の場合、制御される関節制御用モータは右股関節ピッチ軸制御用モータ２０６−７及び左股関節ピッチ軸制御用モータ２０６−８であり、制御される足首制御用モータは右足首ピッチ軸制御用モータ２０６−３及び左足首ピッチ軸制御用モータ２０６−４である。
【００３７】
ロボット３０１は、重心位置を前後向に移動する場合、図５（ａ）の直立位置と同図（ｂ）の後重心移動位置との間で、前記アナログ操作部１０８−２の操作量に対応する量だけ移動する。また、重心位置を前方向に移動する場合、図５（ａ）の直立位置と同図（ｃ）の前重心移動位置との間で、前記アナログ操作部１０８−２の操作量に対応する量だけ移動する。
【００３８】
次に、スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎのいずれかとアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎのいずれかを同時に操作した場合の動作を説明する。
例えば、スイッチ操作部１０７−１とアナログ操作部１０８−１を同時に操作した場合、歩行と同時に重心位置を横方向に移動させることになるため、ロボット３０１を右又は左に曲がりながら歩行させることができる。
以下、前進歩行の割当て動作と横方向重心位置移動動作を同時に行う場合の動作を詳細に説明する。
【００３９】
先ず、前記歩行が割当てられたスイッチ操作部１０７−１を操作すると同時に、横方向重心位置移動を制御するためのアナログ操作部１０８−１を所望の量だけ操作する。
信号処理回路１０２は、スイッチ操作部１０７−１及びアナログ操作部１０８−１の操作を表すと共にアナログ操作部１０８−１の操作量を表す制御信号を出力し、送受信回路１０３は前記制御信号を変調をして無線送信する。
【００４０】
受信制御機側では、無線送受信回路２０７は送信機からの前記変調された制御信号を受信し、復調して出力する。ＳＰＩ信号送受信回路２０８は、無線送受信回路２０７からの復調された制御信号を出力する。
制御回路２０２では、ＳＰＩ信号送受信回路２０９が前記制御信号を受信し処理回路２１０に出力する。処理回路２１０では、前記制御信号の信号解析処理を行うことによって、操作されたスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎの解析、操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの解析及び該操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作量の解析を行う（信号解析処理２１１）。
【００４１】
次に、処理回路２１０は、信号解析処理２１１においてスイッチ操作部１０７−１が操作されたと判断した場合、予め制御回路２０２内の記憶手段に記憶されている、当該操作されたスイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作を行わせるために駆動が必要なモータの情報（モーション制御情報）を読み出す（モーション再生処理２１２）。前記モーション制御情報には、駆動するモータを特定する情報、前記モータの駆動量が含まれている。
【００４２】
次に、処理回路２１０は、信号解析処理２１１においてアナログ操作部１０８−１が操作されたと判断した場合には、当該操作されたアナログ操作部１０８−１に対応するモータを、前記アナログ操作部１０８−１の操作量に対応する量だけ制御するための重心位置制御情報を生成する（重心位置制御処理２１３）。前記重心位置制御情報には、駆動するモータを特定する情報、前記モータの駆動量が含まれている。
【００４３】
次に、処理回路２１０は、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報に基づいて、駆動するモータ及び当該モータの駆動量を表す制御信号を生成し、ＲＳ４８５出力回路２０４に出力する（モータ制御処理２１４）。前記制御信号は、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報を加算した信号である。
制御回路２０２は、前記制御信号をＲＳ４８５出力回路２０４から駆動部２０３に出力する。
【００４４】
駆動部２０３では、前記制御信号に対応するモータ２０６−１〜２０６−ｎが、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報を加算した量だけ駆動される。例えば、前記モーション制御情報に基づくモータの角度制御量がθ１、前記重心位置制御情報に基づく前記モータの角度制御量がθ２の場合、前記モーション制御情報と前記重心位置制御情報の双方によって駆動されるモータは、前記制御信号に基づいて角度制御量（θ１＋θ２）だけ回転制御されることになる。
【００４５】
これにより、駆動されたモータ２０６−１〜２０６−ｎによって該モータに対応する関節が制御され、ロボット３０１は、操作されたスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎに割当てられた動作を行うと同時に、重心位置を移動させる動作を行うことになる。
例えば、操作されたスイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作が前進歩行動作で、操作されたアナログ操作部１０８−１が右重心移動の場合、ロボット３０１は右に曲がりながら前進歩行を行う。また、操作されたスイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作が前進歩行動作で、操作されたアナログ操作部１０８−２が左重心移動の場合、ロボット３０１は左に曲がりながら前進歩行を行う。
【００４６】
このように、予め割当てられた所定の動作を指示するスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎとアナログ的に姿勢制御の指示を行うアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎを用いてロボット３０１の動作を制御しているので、操作が簡単で、多様な操作を行うことが可能になる。
また、アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作に応じて、リアルタイムに重心位置の移動等を所望の量だけ行わせることが可能になる。
【００４７】
また、重心位置を変えるために、少なくともロボット３０１の股関節と足首関節を動かすためのモータを駆動するようにしているため、簡単な構成によって重心位置移動を実現することが可能になる。
また、摺り足や速歩き等の歩行による移動中に重心位置を移動させることによって、スムーズに進行方向を変えることが可能になる。
また、前記実施の形態ではアナログ的な姿勢制御動作の例として重心位置移動の例で説明したが、他の姿勢制御動作を行うようにしてもよい。
【００４８】
尚、前記実施の形態では、前進歩行時に重心位置を横方向に移動させることによって進行方向を変える連で説明したが、割当て動作と共に重心位置を前後に移動させることによっても多様な動作を行わせることが可能になる。
例えば、速歩き状態で急停止させたとき、重心位置を前後に移動させることによって、転倒を防止して、安定な停止動作を行わせることができる。
また、坂道を歩行させる場合でも、重心位置を前後に移動させることにより、安定した歩行動作を行わせることが可能になる。
【００４９】
また、パンチを打つ動作を行わせる場合、パンチを打つ動作にあわせて重心位置を前に移動させることにより、破壊力のあるパンチを打たせることが可能になるという効果を奏する。
また、前記実施の形態では、重心位置を移動させるために、股関節と足首関節を制御するように構成したが、股関節及び足首関節とともに腕を伸ばすことにより、重心位置を移動させるようにしてもよい。
【００５０】
また、股関節及び足首関節を制御する代わりに、腕を伸ばすように制御することにより、重心位置を移動させるようにしてもよい。但し、腕によって重心位置を変えるよりも股関節と足首関節の制御によって重心位置を変えた方が、パンチ打つときに重心位置を前に出して威力のあるパンチを打つ動作をさせる等、多様な動作が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、ロボット３０１を電波や赤外線による無線によって遠隔制御するホビー用ロボットシステムをはじめとして、屋内や屋外で使用する各種のロボットシステムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用する送信機のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用する受信制御機のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用するロボットの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るロボットシステムにける重心位置の横方向移動制御の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るロボットシステムにける重心位置の前後方向移動制御の説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１・・・操作部
１０２・・・制御信号出力手段を構成する信号処理回路
１０３・・・送信手段を構成する送受信回路
１０５・・・割当て動作指示部１０５
１０６・・・アナログ量指示部
１０７−１〜１０７−ｎ・・・スイッチ操作部
１０８−１〜１０８−ｎ・・・アナログ操作部
２０１・・・受信手段を構成する受信機２０１
２０２・・・制御手段を構成する制御回路
２０３・・・駆動部
２０４・・・ＲＳ４８５出力回路
２０５・・・ハブ
２０６、２０６−１〜２０６−ｎ・・・モータ
２０７・・・無線送受信回路
２０８、２０９・・・ＳＰＩ信号送受信回路
２１０・・・処理回路
２１１・・・信号解析処理
２１２・・・モーション再生処理
２１３・・・重心位置調整処理
２１４・・・サーボモータ制御処理
３０１・・・ロボット
３０２・・・ロボット本体
３０３・・・電源分岐基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットを遠隔制御するロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロボットを遠隔制御するロボットシステムがゲーム用等に開発されている（例えば、特許文献１参照）。
従来、人型ロボット等の多数の関節を有するロボットを遠隔操作する場合、送信機に設けられたスイッチ操作型の操作部をオン／オフ操作することにより、ロボットに、前記各操作部に予め割当てた動作を実行させるようにしている。
【０００３】
前記各操作部をオン／オフ操作することにより、各操作部に予め割当てた動作を行わせるため、前記各操作部に複雑な動作を割当てておくことにより、簡単な操作でロボットに複雑な動作を行わせることが可能になる。
しかしながら、ロボットの動作は、前記各操作部に予め割当てられている動作の再生及びジャイロセンサ等のセンサを利用した自動的な姿勢制御動作しかできないため、ロボットの動作に対してリアルタイムに使用者の意志を反映させることができない。したがって、ロボットの動きが制限され、面白味に欠けるという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５１５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、操作が簡単で、多様な操作を行うことが可能なロボットシステムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、割当てられた動作を指示するスイッチ操作部と、操作量に応じた量の動作を指示するアナログ操作部と、前記スイッチ操作部及びアナログ操作部の操作に応じた制御信号を出力する制御信号出力手段と、前記制御信号を送信する送信手段とを有する送信機と、複数の関節及び前記各関節を駆動する複数のモータを有するロボットと、前記送信機からの制御信号を受信して出力する受信手段と、前記受信手段からの制御信号に応答して前記モータを駆動することによって前記ロボットの関節を制御する制御手段とを備えて成ることを特徴とするロボットシステムが提供される。
送信機の制御信号出力手段はスイッチ操作部及びアナログ操作部の操作に応じた制御信号を出力し、送信手段は前記制御信号を送信する。受信手段は前記送信機からの制御信号を受信して出力し、制御手段は前記受信手段からの制御信号に応答して、ロボットの関節を制御するためのモータを駆動することによって前記ロボットの関節を制御する。
【０００７】
ここで、前記制御手段は、前記制御信号に応答して前記モータに対し、前記スイッチ操作部及びアナログ操作部が指示する各動作を加算した駆動を行うように構成してもよい。
また、前記アナログ操作部によって指示する動作は、前記ロボットの姿勢制御動作であるように構成してもよい。
また、前記姿勢制御動作は、前記ロボットの重心位置を移動する制御動作であるように構成してもよい。
【０００８】
また、前記制御手段は、前記重心位置を移動するために、少なくとも前記ロボットの足首関節と股関節を動かすためのモータを駆動するように構成してもよい。
また、前記足首関節と股関節を制御するためのモータとして、前記各関節に少なくともロール軸制御用モータ及びピッチ軸制御用モータが設けられて成るように構成してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、操作が簡単で、多様な操作を行うことが可能なロボットシステムを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係るロボットシステムについて、二足歩行型のロボットの例を挙げて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用する送信機のブロック図である。
図１において、ロボットを遠隔制御するための送信機は、操作部１０１、信号処理回路１０２及び送受信回路１０３を備えている。
【００１１】
操作部１０１は、割当てられた動作を指示する割当て動作指示部１０５、操作量に応じた量の動作を指示するアナログ量指示部１０６を備えている。
割当て動作指示部１０５は、スイッチによって構成され、割当てられた動作を指示するためにオン／オフ操作される複数のスイッチ操作部（例えばボタンスイッチ）１０７−１〜１０７−ｎを備えている。スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎには、各々、歩行動作、立ち上がり動作等の相互に異なる動作が割当てられている。
【００１２】
アナログ量指示部１０６は、外部操作可能な可変抵抗器を有し操作量に応じたアナログ量の動作を指示する複数のアナログ操作部（例えば、操作スティック）１０８−１〜１０８ｎを備えている。
詳細は後述するが、アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎ中の２つのアナログ操作部１０８−１、１０８−２は、各々、ロボットの重心位置を左右方向に移動させる動作の指示、ロボットの重心位置を前後方向に移動させる動作の指示が行えると共に、各アナログ操作部１０８−１、１０８−２の操作量に応じた量の重心位置移動動作を指示することができるように構成されている。
【００１３】
信号処理回路１０２は各スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎ及びアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作に対応する制御信号を出力する。前記制御信号は、操作されたスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎを表す情報（換言すれば、当該スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎに割当てられた動作を指示する情報）、操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎを表す情報及び操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作量を表す情報（換言すれば、操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎに対応するモータを指示する情報及び前記モータの制御量を指示する情報）が含まれている。
【００１４】
送受信回路１０３は、信号処理回路１０２から受信した前記制御信号を変調して無線出力する。尚、本実施の形態では、被制御機器（本実施の形態では後述するロボット）の制御状態を表す信号のフィードバック等のために送受信回路１０３を使用しているが、単に前記被制御機器の制御を行うだけであれば受信機能は不要であるため、送受信回路１０３の代わりに送信回路を使用してもよい。
ここで、信号処理回路１０２は制御信号出力手段を構成し、送受信回路１０３は送信手段を構成している。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用する受信制御機のブロック図である。
図２において、受信制御機は、受信機２０１、制御回路２０２及び駆動部２０３を備えている。
ここで、受信機２０１は受信手段を構成し、制御回路２０２は制御手段を構成している。
【００１６】
受信機２０１は、前記送信機からの制御信号を受信し復調して出力する無線送受信回路２０７、無線送受信回路２０７からの制御信号を受信して出力するＳＰＩ（Serial Peripheral Interface ）インタフェースであるＳＰＩ信号送受信回路２０８を備えている。前記被制御機器の制御状態を表す信号のフィードバック等のために無線送受信回路２０７、ＳＰＩ信号送受信回路２０８を使用しているが、単に前記被制御機器の制御を行うだけであれば受信機能は不要であるため、これらの代わりに各々、送信回路を使用してもよい。
【００１７】
制御回路２０２は、受信機２０１からの前記制御信号を受信して出力するＳＰＩインタフェースであるＳＰＩ信号送受信回路２０９、ＳＰＩ信号送受信回路２０９から受信した制御信号に対応する処理を行ってモータ２０６、・・・、２０６の制御に適した形式の制御信号を出力する処理回路２１０、処理回路２１０からの制御信号を駆動部２０３に出力するＲＳ４８５インタフェースであるＲＳ４８５出力回路２０４を備えている。ＳＰＩ信号送受信回路２０９は、前記同様に、送受信回路の代わりに受信回路を使用してもよい。
【００１８】
処理回路２１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）によって構成されており、図２には、前記ＣＰＵの処理を、機能ブロックとして示している。処理回路２１０は、ＳＰＩ信号送受信回路２０９から受信した前記制御信号の信号解析処理２１１、スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎの操作に応じた前記被制御機器のモーション再生処理２１２、アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作に応じた前記被制御機器の重心位置制御処理２１３、モーション再生処理２１２及び重心位置制御処理２１３を前記被制御機器の動作に反映させるためのモータ制御処理２１４を行い、スイッチ操作部１０７−１〜１０７ｎ及びアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎが指示する各動作を加算した制御信号を出力する。
ＲＳ４８５出力回路２０４は、処理回路２１０からの前記制御信号を受信し、駆動部２０３に出力する。
【００１９】
駆動部２０３は、複数のハブ２０５、・・・、２０５、前記いずれかのハブ２０５に接続された複数の直流サーボモータ２０６、・・・、２０６を備えている。各モータ２０６、・・・、２０６は、前記被制御機器の各関節を駆動するためのモータである。駆動部２０３では、ハブ２０５、・・・、２０５を介して、前記制御信号に対応するモータ２０６、・・・、２０６が回転駆動され、これにより、スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎ及びアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎが指示する各動作を加算した駆動動作がモータ２０６、・・・、２０６に対して行われる。尚、駆動部２０３は後述するロボット本体とともにロボットを構成する。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用するロボット３０１の構成を示す図である。図３では、図１及び図２と同一部分には同一符号を付しているが、モータ２０６には枝番号１〜２０を付すことによって他のモータ２０６と区別している。
被制御機器である二足歩行型ロボット３０１は人型に構成されており、複数の関節を有するロボット本体３０２と駆動部２０３を備えている。各関節には、駆動部２０３のハブ２０５を介して接続されたモータ２０６−１〜２０６−２０が配設されており、各モータ２０６−１〜２０６−２０を駆動することによって関節が動くように構成されている。
【００２１】
各ハブ２０５及びモータ２０６−１〜２０６−２０は、ハブ２０５を内蔵する電源分岐基板３０３を介して駆動電力が供給されると共に、図２に示すように、制御回路２０２のＲＳ４８５出力回路２０４に接続されている。
図４はロボット３０１の重心位置を横方向に移動するように制御する場合の説明図であり、図５はロボット３０１の重心位置を前後方向に移動するように制御する場合の説明図である。
【００２２】
以下、図１〜図５を用いて、本実施の形態に係るロボットシステムの動作を詳細に説明する。
先ず、送信機のスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎに割当てられた動作をロボット３０１に行わせる場合、複数のスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎ中の所望の動作が割当てられているスイッチ操作部（例えば、スイッチ操作部１０７−１）を操作する。
【００２３】
信号処理回路１０２は、スイッチ操作部１０７−１の操作を表す制御信号を送受信回路１０３に出力する。送受信回路１０３は前記制御信号を変調をして無線送信する。
受信制御機側では、受信機２０１の無線送受信回路２０７は送信機からの前記変調された制御信号を受信し復調して、制御信号として出力する。
ＳＰＩ信号送受信回路２０８は、無線送受信回路２０７からの前記復調された制御信号を出力する。
【００２４】
制御回路２０２では、ＳＰＩ信号送受信回路２０９が前記制御信号を受信し処理回路２１０に出力する。
処理回路２１０では、前記制御信号の信号解析処理を行うことによって、どのスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎが操作され又、どのアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎがどれだけの量操作されたかを解析する（信号解析処理２１１）。
【００２５】
次に、処理回路２１０は、信号解析処理２１１の結果、操作スイッチ部（例えば操作部１０７−１）が操作されたと判断した場合、予め制御回路２０２内の記憶手段に記憶されている、当該操作されたスイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作を（モーション）行わせるために駆動が必要なモータの情報（モーション制御情報）を読み出す（モーション再生処理２１２）。前記モーション制御情報には、駆動するモータを特定する情報及び前記モータの駆動量が含まれている。
【００２６】
次に、処理回路２１０は、信号解析処理２１１の結果、アナログ操作部１０８−１〜１０８ｎが操作されたと判断した場合には、当該操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎに対応するモータを前記アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作量に応じてロボット３０１の重心位置を制御するための重心位置制御情報を生成する（重心位置制御処理２１３）。前記重心位置制御情報には、駆動するモータを特定する情報及び前記アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作量に対応する前記モータの駆動量が含まれている。
ここでは、アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎは操作されていないため、重心位置制御処理２１３においては前記重心位置制御情報は生成されず、前記重心位置の制御は行われない。
【００２７】
次に、処理回路２１０は、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報に基づいて、駆動するモータ及び当該モータの駆動量を表す制御信号を生成し、ＲＳ４８５出力回路２０４に出力する（モータ制御処理２１４）。前記制御信号は、本来、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報を加算した信号であるが、ここでは、前記重心位置制御情報は生成されていないため、前記制御信号は前記モーション制御情報にのみ対応する信号である。
【００２８】
制御回路２０２は、前記制御信号をＲＳ４８５出力回路２０４から駆動部２０３に出力する。
駆動部２０３では、前記制御信号に対応するモータ２０６、・・・、２０６（即ち、図３のモータ２０６−１〜２０６−ｎ）が、前記制御信号に対応する量だけ駆動される。これにより、駆動されたモータ２０６、・・・、２０６によって該モータに対応する関節が制御され、ロボット３０１は、操作されたスイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作を行うことになる。
【００２９】
例えば、スイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作が前進歩行の場合、前記制御信号は、右足首ロール軸制御用モータ２０６−１、左足首ロール軸制御用モータ２０６−２、右足首ピッチ軸制御用モータ２０６−３、左足首ピッチ軸制御用モータ２０６ー４、右ひざ制御用モータ２０６−５、左ひざ制御用モータ２０６−６、右股関節ピッチ軸制御用モータ１０６−７、左股関節ピッチ軸制御用モータ１０６−８、右股関節ロール軸制御用モータ１０６−９、左股関節ロール軸制御用モータ１０６−１０を所定順序で所定量駆動するように指示する信号である。スイッチ操作部１０７−１を操作して前進歩行指示を行うことにより、前記各モータ２０６−１〜２０６−１０を所定順序で所定量駆動して、ロボット３０１を前進歩行させる。
【００３０】
次に、ロボット３０１の重心位置を移動する場合の動作を説明する。
この場合、横方向の重心位置移動が割当てられたアナログ操作部１０８−１、前後方向の重心位置移動が割当てられたアナログ操作部１０８−２の少なくとも一方を操作する。
例えば、横方向の重心位置移動が割当てられたアナログ操作部１０８−１を操作した場合、信号処理回路１０２は、アナログ操作部１０８−１の操作を表すと共にアナログ操作部１０８−１の操作量を表す制御信号を送受信回路１０３に出力する。送受信回路１０３は前記制御信号を変調をして無線送信する。
【００３１】
受信制御機側では、受信機２０１によって前記変調された制御信号を復調し、ＳＰＩ信号送受信回路２０８を介して前記復調された制御信号を出力する。
制御回路２０２の処理回路２１０では、前記制御信号の信号解析処理を行うことによって、操作されたスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎ及びアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎ並びにアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの量操作を解析する（信号解析処理２１１）。
【００３２】
ここでは、処理回路２１０は、信号解析処理２１１の結果、操作スイッチ部１０７は操作されていないと判断して、モーション再生処理２１２においてはモーション制御情報は出力しない。
一方、処理回路２１０は、信号解析処理２１１の結果、アナログ操作部１０８−１が操作されたと判断して、当該操作されたアナログ操作部１０８−１に対応するモータを前記アナログ操作部１０８−１の操作量に応じてロボット３０１の重心位置を制御するための重心位置制御情報を生成する（重心位置制御処理２１３）。
【００３３】
次に、処理回路２１０は、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報に基づいて、駆動するモータ及び当該モータの駆動量を表す制御信号を生成し、ＲＳ４８５出力回路２０４に出力する（モータ制御処理２１４）。前記制御信号は、本来、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報を加算した信号であるが、ここでは、モーション制御情報は出力されていないため、前記制御情報は前記重心位置制御情報にのみ対応する信号である。
【００３４】
駆動部２０３では、前記制御信号に対応するモータが対応する量だけ駆動される。重心位置移動を制御するモータは、股関節駆動用モータ及び足首関節駆動用モータである。
ここでは、アナログ操作部１０８−１によって制御される重心位置移動は左右方向への移動制御である。前記制御信号が重心位置を左右方向に移動させる制御信号であるので、制御される股関節制御用モータは右股関節ロール軸制御用モータ２０６−９及び左股関節ロール軸制御用モータ２０６−１０であり又、制御される足首制御用モータは右足首ロール軸制御用モータ２０６−１及び左足首ロール軸制御用モータ２０６−２である。
【００３５】
前記制御によってロボット３０１は、重心位置を右方向に移動する場合、図４（ａ）の直立位置と同図（ｂ）の右重心移動位置との間で、前記アナログ操作部１０８−１の操作量に対応する量だけ移動する。また、重心位置を左方向に移動する場合、図４（ａ）の直立位置と同図（ｃ）の左重心移動位置との間で、前記アナログ操作部１０８−１の操作量に対応する量だけ移動する。
【００３６】
ロボット３０１の重心位置を前後方向に移動させる場合には、操作部１０８−２が操作される。
重心位置を前後方向に移動させる動作の場合、制御される関節制御用モータは右股関節ピッチ軸制御用モータ２０６−７及び左股関節ピッチ軸制御用モータ２０６−８であり、制御される足首制御用モータは右足首ピッチ軸制御用モータ２０６−３及び左足首ピッチ軸制御用モータ２０６−４である。
【００３７】
ロボット３０１は、重心位置を前後向に移動する場合、図５（ａ）の直立位置と同図（ｂ）の後重心移動位置との間で、前記アナログ操作部１０８−２の操作量に対応する量だけ移動する。また、重心位置を前方向に移動する場合、図５（ａ）の直立位置と同図（ｃ）の前重心移動位置との間で、前記アナログ操作部１０８−２の操作量に対応する量だけ移動する。
【００３８】
次に、スイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎのいずれかとアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎのいずれかを同時に操作した場合の動作を説明する。
例えば、スイッチ操作部１０７−１とアナログ操作部１０８−１を同時に操作した場合、歩行と同時に重心位置を横方向に移動させることになるため、ロボット３０１を右又は左に曲がりながら歩行させることができる。
以下、前進歩行の割当て動作と横方向重心位置移動動作を同時に行う場合の動作を詳細に説明する。
【００３９】
先ず、前記歩行が割当てられたスイッチ操作部１０７−１を操作すると同時に、横方向重心位置移動を制御するためのアナログ操作部１０８−１を所望の量だけ操作する。
信号処理回路１０２は、スイッチ操作部１０７−１及びアナログ操作部１０８−１の操作を表すと共にアナログ操作部１０８−１の操作量を表す制御信号を出力し、送受信回路１０３は前記制御信号を変調をして無線送信する。
【００４０】
受信制御機側では、無線送受信回路２０７は送信機からの前記変調された制御信号を受信し、復調して出力する。ＳＰＩ信号送受信回路２０８は、無線送受信回路２０７からの復調された制御信号を出力する。
制御回路２０２では、ＳＰＩ信号送受信回路２０９が前記制御信号を受信し処理回路２１０に出力する。処理回路２１０では、前記制御信号の信号解析処理を行うことによって、操作されたスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎの解析、操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの解析及び該操作されたアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作量の解析を行う（信号解析処理２１１）。
【００４１】
次に、処理回路２１０は、信号解析処理２１１においてスイッチ操作部１０７−１が操作されたと判断した場合、予め制御回路２０２内の記憶手段に記憶されている、当該操作されたスイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作を行わせるために駆動が必要なモータの情報（モーション制御情報）を読み出す（モーション再生処理２１２）。前記モーション制御情報には、駆動するモータを特定する情報、前記モータの駆動量が含まれている。
【００４２】
次に、処理回路２１０は、信号解析処理２１１においてアナログ操作部１０８−１が操作されたと判断した場合には、当該操作されたアナログ操作部１０８−１に対応するモータを、前記アナログ操作部１０８−１の操作量に対応する量だけ制御するための重心位置制御情報を生成する（重心位置制御処理２１３）。前記重心位置制御情報には、駆動するモータを特定する情報、前記モータの駆動量が含まれている。
【００４３】
次に、処理回路２１０は、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報に基づいて、駆動するモータ及び当該モータの駆動量を表す制御信号を生成し、ＲＳ４８５出力回路２０４に出力する（モータ制御処理２１４）。前記制御信号は、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報を加算した信号である。
制御回路２０２は、前記制御信号をＲＳ４８５出力回路２０４から駆動部２０３に出力する。
【００４４】
駆動部２０３では、前記制御信号に対応するモータ２０６−１〜２０６−ｎが、前記モーション制御情報及び重心位置制御情報を加算した量だけ駆動される。例えば、前記モーション制御情報に基づくモータの角度制御量がθ１、前記重心位置制御情報に基づく前記モータの角度制御量がθ２の場合、前記モーション制御情報と前記重心位置制御情報の双方によって駆動されるモータは、前記制御信号に基づいて角度制御量（θ１＋θ２）だけ回転制御されることになる。
【００４５】
これにより、駆動されたモータ２０６−１〜２０６−ｎによって該モータに対応する関節が制御され、ロボット３０１は、操作されたスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎに割当てられた動作を行うと同時に、重心位置を移動させる動作を行うことになる。
例えば、操作されたスイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作が前進歩行動作で、操作されたアナログ操作部１０８−１が右重心移動の場合、ロボット３０１は右に曲がりながら前進歩行を行う。また、操作されたスイッチ操作部１０７−１に割当てられた動作が前進歩行動作で、操作されたアナログ操作部１０８−２が左重心移動の場合、ロボット３０１は左に曲がりながら前進歩行を行う。
【００４６】
このように、予め割当てられた所定の動作を指示するスイッチ操作部１０７−１〜１０７−ｎとアナログ的に姿勢制御の指示を行うアナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎを用いてロボット３０１の動作を制御しているので、操作が簡単で、多様な操作を行うことが可能になる。
また、アナログ操作部１０８−１〜１０８−ｎの操作に応じて、リアルタイムに重心位置の移動等を所望の量だけ行わせることが可能になる。
【００４７】
また、重心位置を変えるために、少なくともロボット３０１の股関節と足首関節を動かすためのモータを駆動するようにしているため、簡単な構成によって重心位置移動を実現することが可能になる。
また、摺り足や速歩き等の歩行による移動中に重心位置を移動させることによって、スムーズに進行方向を変えることが可能になる。
また、前記実施の形態ではアナログ的な姿勢制御動作の例として重心位置移動の例で説明したが、他の姿勢制御動作を行うようにしてもよい。
【００４８】
尚、前記実施の形態では、前進歩行時に重心位置を横方向に移動させることによって進行方向を変える連で説明したが、割当て動作と共に重心位置を前後に移動させることによっても多様な動作を行わせることが可能になる。
例えば、速歩き状態で急停止させたとき、重心位置を前後に移動させることによって、転倒を防止して、安定な停止動作を行わせることができる。
また、坂道を歩行させる場合でも、重心位置を前後に移動させることにより、安定した歩行動作を行わせることが可能になる。
【００４９】
また、パンチを打つ動作を行わせる場合、パンチを打つ動作にあわせて重心位置を前に移動させることにより、破壊力のあるパンチを打たせることが可能になるという効果を奏する。
また、前記実施の形態では、重心位置を移動させるために、股関節と足首関節を制御するように構成したが、股関節及び足首関節とともに腕を伸ばすことにより、重心位置を移動させるようにしてもよい。
【００５０】
また、股関節及び足首関節を制御する代わりに、腕を伸ばすように制御することにより、重心位置を移動させるようにしてもよい。但し、腕によって重心位置を変えるよりも股関節と足首関節の制御によって重心位置を変えた方が、パンチ打つときに重心位置を前に出して威力のあるパンチを打つ動作をさせる等、多様な動作が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、ロボット３０１を電波や赤外線による無線によって遠隔制御するホビー用ロボットシステムをはじめとして、屋内や屋外で使用する各種のロボットシステムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用する送信機のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用する受信制御機のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るロボットシステムに使用するロボットの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るロボットシステムにける重心位置の横方向移動制御の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るロボットシステムにける重心位置の前後方向移動制御の説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０１・・・操作部
１０２・・・制御信号出力手段を構成する信号処理回路
１０３・・・送信手段を構成する送受信回路
１０５・・・割当て動作指示部１０５
１０６・・・アナログ量指示部
１０７−１〜１０７−ｎ・・・スイッチ操作部
１０８−１〜１０８−ｎ・・・アナログ操作部
２０１・・・受信手段を構成する受信機２０１
２０２・・・制御手段を構成する制御回路
２０３・・・駆動部
２０４・・・ＲＳ４８５出力回路
２０５・・・ハブ
２０６、２０６−１〜２０６−ｎ・・・モータ
２０７・・・無線送受信回路
２０８、２０９・・・ＳＰＩ信号送受信回路
２１０・・・処理回路
２１１・・・信号解析処理
２１２・・・モーション再生処理
２１３・・・重心位置調整処理
２１４・・・サーボモータ制御処理
３０１・・・ロボット
３０２・・・ロボット本体
３０３・・・電源分岐基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
割当てられた動作を指示するスイッチ操作部と、操作量に応じた量の動作を指示するアナログ操作部と、前記スイッチ操作部及びアナログ操作部の操作に応じた制御信号を出力する制御信号出力手段と、前記制御信号を送信する送信手段とを有する送信機と、
複数の関節及び前記各関節を駆動する複数のモータを有するロボットと、
前記送信機からの制御信号を受信して出力する受信手段と、前記受信手段からの制御信号に応答して前記モータを駆動することによって前記ロボットの関節を制御する制御手段とを備えて成ることを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記制御信号に応答して前記モータに対し、前記スイッチ操作部及びアナログ操作部が指示する各動作を加算した駆動を行うことを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記アナログ操作部によって指示する動作は、前記ロボットの姿勢制御動作であることを特徴とする請求項１又は２記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記姿勢制御動作は、前記ロボットの重心位置を移動する制御動作であることを特徴とする請求項３記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記重心位置を移動するために、少なくとも前記ロボットの足首関節と股関節を動かすためのモータを駆動することを特徴とする請求項４記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記足首関節と股関節を制御するためのモータとして、前記各関節に少なくともロール軸制御用モータ及びピッチ軸制御用モータが設けられて成ることを特徴とする請求項５記載のロボットシステム。
【請求項１】
割当てられた動作を指示するスイッチ操作部と、操作量に応じた量の動作を指示するアナログ操作部と、前記スイッチ操作部及びアナログ操作部の操作に応じた制御信号を出力する制御信号出力手段と、前記制御信号を送信する送信手段とを有する送信機と、
複数の関節及び前記各関節を駆動する複数のモータを有するロボットと、
前記送信機からの制御信号を受信して出力する受信手段と、前記受信手段からの制御信号に応答して前記モータを駆動することによって前記ロボットの関節を制御する制御手段とを備えて成ることを特徴とするロボットシステム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記制御信号に応答して前記モータに対し、前記スイッチ操作部及びアナログ操作部が指示する各動作を加算した駆動を行うことを特徴とする請求項１記載のロボットシステム。
【請求項３】
前記アナログ操作部によって指示する動作は、前記ロボットの姿勢制御動作であることを特徴とする請求項１又は２記載のロボットシステム。
【請求項４】
前記姿勢制御動作は、前記ロボットの重心位置を移動する制御動作であることを特徴とする請求項３記載のロボットシステム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記重心位置を移動するために、少なくとも前記ロボットの足首関節と股関節を動かすためのモータを駆動することを特徴とする請求項４記載のロボットシステム。
【請求項６】
前記足首関節と股関節を制御するためのモータとして、前記各関節に少なくともロール軸制御用モータ及びピッチ軸制御用モータが設けられて成ることを特徴とする請求項５記載のロボットシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１００２８７（Ｐ２００８−１００２８７Ａ）
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８２１８４（Ｐ２００６−２８２１８４）
【出願日】平成１８年１０月１７日（２００６．１０．１７）
【出願人】（０００２０１８１４）双葉電子工業株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１７日（２００６．１０．１７）
【出願人】（０００２０１８１４）双葉電子工業株式会社 (201)
【Ｆターム（参考）】
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