異物検知方法およびロボット
【課題】任意の部位に取り付けられた盗聴器や盗撮器などの異物の有無を検知可能とする。
【解決手段】ロボット１は、車輪２０１、筐体２００、上腕２０２、前腕２０３、ハンド２０４をそれぞれ回転可能に連結した関節３００、関節３０１、関節３０２、関節３０３を有する。ロボット１は、各関節に備えたモータで部材を回転し、関節ごとにモータの軸回りの慣性モーメントを検出する。ロボット１は、検出された慣性モーメントの値と異物が付着していないときの慣性モーメントとを比較し、部材に付着した異物があるか否かを判断する。
【解決手段】ロボット１は、車輪２０１、筐体２００、上腕２０２、前腕２０３、ハンド２０４をそれぞれ回転可能に連結した関節３００、関節３０１、関節３０２、関節３０３を有する。ロボット１は、各関節に備えたモータで部材を回転し、関節ごとにモータの軸回りの慣性モーメントを検出する。ロボット１は、検出された慣性モーメントの値と異物が付着していないときの慣性モーメントとを比較し、部材に付着した異物があるか否かを判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物検知方法およびロボットに関し、特に任意の部位に取り付けられた盗撮器や盗聴器などの異物の有無を検知する異物検知方法およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動型ロボット（以下、「ロボット」と記す）が商品化され、一般家庭に普及し始めている。このようなロボットは、ユーザからの指令や周囲の状況に応じて自律的に行動できるようになっている。また、ロボットの作業空間や移動空間、およびロボットと接する人々や物体を認識するため、視覚機能としてのカメラや、人間とのコミュニケーションを実現するため、周囲の声や音を聞き取る聴覚機能としてのマイクロフォンが搭載されている。
【０００３】
ところで、最近、無線などにより遠隔操作できるロボットが見受けられるようになってきた。このようなロボットでは、ロボットに搭載されたカメラやマイクロフォンなどを用いることで、遠隔地からでも家庭内や事務所内の音の収集や、撮影が可能である。よって、当該ロボットが不正使用されることで盗聴や盗撮など、ロボット使用者などのプライバシーが侵害されたり、業務上秘密としていた情報などが盗撮されたりすることのないよう十分に考慮する必要がある。
【０００４】
このような状況を考慮して、ロボットが遠隔操作装置に画像情報を送信している間、外部に向けて音や光などの警告を発し、周囲の人に画像情報を送信していることを容易に認識させ、不正な使用を防止する方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【０００５】
この方法では、ロボットに搭載されたカメラからの画像情報を、遠隔操作装置（たとえば無線通信機能を備えたパーソナルコンピュータ）に送信している間は、音声やＬＥＤの点滅により、外部に警告を発するようにしている。
【０００６】
また、工作用ロボットなどにおいては、ロボット本体の手首部に力センサを備え、作業中に複数の工具を必要に応じて自動的に交換して作業を行うロボットが提案されている。
【０００７】
このロボットでは、ロボット本体に着脱される物の正常・異常を判断するため、力センサに複数の工具のそれぞれを装着した場合と、いずれの工具も装着しない場合との各々に関する重量・重心データを用意し、工具の装着または脱離のときに力センサによって検出される荷重値にもとづいて交換した工具の正常・異常を判断していた（たとえば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００２−３３１４８２号公報
【特許文献２】特開平７−２３７１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、ロボットに搭載されたカメラ、マイクロフォンとは別に、無線式の盗聴器や盗撮器（以後、「異物」という）が、前述のロボットに取り付けられることによって、ロボットの遠隔操作の有無に関わらず、家庭内を盗聴、盗撮される可能性についても十分に考慮する必要がある。
【０００９】
しかし、本体に着脱される物の正常・異常を判断する従来のロボットでは、力センサのあるところだけ着脱される物の正常・異常を判断でき、力センサのないところでは、判断できないといった課題があった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するものであり、任意の部位に取り付けられた盗聴器や盗撮器などの異物の有無を検知可能とする異物検知方法およびロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のロボットは、複数の部材を連結した関節を中心に複数の部材の少なくともいずれかの部材を回転させる駆動部と、駆動部に対して部材を回転させるための制御信号を出力する制御部と、関節での回転軸まわりの第１の慣性モーメントを検出する検出部と、第１の慣性モーメントの値と異物の付着がない場合の関節での回転軸まわりの第２の慣性モーメントの値とを比較し、複数の部材の少なくともいずれかの部材に付着した異物の有無を判断する異物判断部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、ロボットが有する任意の部材に付着している異物の有無を検知することができる。
【００１３】
また、異物判断部は、第１の慣性モーメントの値の方が第２の慣性モーメントの値よりも大きいときに異物が付着していると判断するようにしてもよい。
【００１４】
これによれば、さらに、部材に異物が付着していることを検知することが可能となる。
【００１５】
また、関節が複数あり、検出部は、複数の関節それぞれでの回転軸まわりの第１の慣性モーメントを順次に検出し、異物判断部は、関節ごとに検出された第１の慣性モーメントの値それぞれに対して異物の付着の有無を判断し、判断された複数の判断結果にもとづいて異物が付着している部材を特定するようにしてもよい。
【００１６】
これによれば、さらに、異物が付着している部材を特定することができる。
【００１７】
また、制御部は、第１の慣性モーメントの検出を行わない関節に係る駆動部を所定の姿勢に保持させるようにしてもよい。
【００１８】
これによれば、さらに、検出を行う関節に係る駆動部での回転軸まわりの慣性モーメントをあらかじめ特定でき、工場出荷時などに、所定の姿勢での慣性モーメントを実測した値を記憶することが可能となる。これにより、慣性モーメントを検出するときの姿勢と同じ姿勢で慣性モーメントを実測して記憶すれば、複雑な慣性モーメントの設計値の計算が不要となるだけでなく、設計上の誤差による影響も同時に低減できる。
【００１９】
また、制御部は、第１の慣性モーメントの検出を行う関節に係る駆動部に対しては所定の回転を行うための制御信号を出力し、第１の慣性モーメントの検出を行わない関節に係る駆動部に対しては、所定の姿勢として第１の慣性モーメントの検出を行う関節に係る駆動部での回転軸まわりの第１の慣性モーメントを最小にするための姿勢をさせる制御信号を出力するようにしてもよい。
【００２０】
これによれば、さらに、異物付着の有無の検出を行う部材の回転運動に対して、検出を行わない部材が及ぼす影響を抑えるように慣性モーメントを最小にさせる姿勢をロボットにとらせることができ、異物をより検出しやすくすることができる。
【００２１】
また、制御部は、第１の慣性モーメントの検出を行わない部材を静止状態に保持させるようにしてもよい。
【００２２】
これによれば、さらに、部材を可動して壁、床面などの静止構造物に当接して一時的に固定状態にさせることができ、慣性モーメントの検出時に回転された部材により発生する揺れを低減でき、検出誤差を低減できる。
【００２３】
また、第１の慣性モーメントの検出を行わない複数の部材の少なくともいずれかの部材を静止状態に保持するための部材固定部をさらに備え、検出部は、部材固定部により複数の部材の少なくともいずれかの部材が静止状態に保持された後で第１の慣性モーメントを検出するようにしてもよい。
【００２４】
これによれば、さらに、異物の有無を特定する部材の場所に応じて、慣性モーメントを検出しない部材を部材固定部により一時的に固定状態にすることができ、ロボット本体の揺れなどの振動を低減でき、検出誤差を低減できる。
【００２５】
また、異物判断部で異物が付着していると特定された部材から異物を取り除く異物処置部をさらに備えてもよい。
【００２６】
これによれば、さらに、特定された部材に付着した異物を取り除くことができる。
【００２７】
また、検出部は、第１の慣性モーメントＪを、
Ｔ＝Ｊ×α＋Ｄ×ω
（Ｔ：トルク、α：回転角加速度、Ｄ：粘性摩擦係数、ω：回転角速度）
の関係式にもとづいて検出するようにしてもよい。
【００２８】
これによれば、さらに、慣性モーメントＪを回転運動の運動方程式にもとづいて検出することができる。これにより、静的なモーメントで検出する場合に比べて、慣性モーメントを用いて異物を検出する場は、回転角加速度を大きくすればするほど、質量の小さい異物でも慣性モーメントＪを相対的に大きくでき、検出精度を高めることができる。
【００２９】
また、関節の温度を検出する温度検出部をさらに備え、検出部は、温度検出部で検出された温度にもとづいて、関係式におけるトルクＴまたは粘性摩擦係数Ｄを補正し、第１の慣性モーメントＪを検出するようにしてもよい。
【００３０】
これによれば、さらに、関節の温度の変化に応じて関係式を補正できる。これにより、温度依存性のあるグリースによる粘性摩擦係数の変化、温度依存性のあるモータのトルクの変化による誤差を抑えることができ、高い精度で異物を検出することができる。
【００３１】
また、本発明の異物検知方法は、複数の部材と、複数の部材を連結した関節と、関節を中心に複数の部材の少なくともいずれかの部材を回転させる駆動部とを備えたロボットを用いた異物検知方法において、関節を中心に複数の部材の少なくともいずれかの部材を駆動部により回転させる駆動ステップと、駆動部に対して部材を回転させるための制御信号を出力する制御ステップと、関節での回転軸まわりの第１の慣性モーメントを検出する検出ステップと、第１の慣性モーメントの値と異物の付着がない場合の関節での回転軸まわりの第２の慣性モーメントの値とを比較し、複数の部材の少なくともいずれかの部材に付着した異物の有無を判断する異物判断ステップとを備えたことを特徴とする。
【００３２】
この方法によれば、部材に付着している異物の有無を検知可能となる。
【００３３】
また、異物判断ステップは、検出ステップによって検出された慣性モーメントの値と異物の付着がないときの関節での回転軸まわりの慣性モーメントの値とを比較し、検出された慣性モーメントの値の方が大きいときに異物が付着していると判断するようにしてもよい。
【００３４】
これによれば、さらに、部材に異物が付着していることを検知することができる。
【００３５】
また、異物判断ステップは、第１の慣性モーメントの値の方が第２の慣性モーメントの値よりも大きいときに異物が付着していると判断するようにしてもよい。
【００３６】
これによれば、さらに、異物が付着している部材を特定することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、任意の部位に取り付けられた盗聴器や盗撮器などの異物の有無を検知可能とする異物検知方法およびロボットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３９】
本発明の実施の形態におけるロボットは、複数の部材を連結した関節を中心に部材を回転させ、関節での回転軸まわりの慣性モーメントを検出することで、検出された慣性モーメントの値と異物の付着がない場合の関節での回転軸まわりの慣性モーメントの値とを比較し、複数の部材に付着した異物の有無を判断するものである。さらに、複数の部材の関節それぞれでの回転軸まわりの慣性モーメントを順次に検出し、関節ごとに検出された慣性モーメントの値それぞれにもとづいて異物の付着の有無を判断し、判断された複数の判断結果にもとづいて異物が付着している部材を特定するものである。
【００４０】
本実施の形態では、倒立二輪型移動部に物をつかむための指を備えるハンドと、ハンドの位置を可変するための２つの腕で構成されるマニピュレータを搭載し、宅内を移動可能なロボットを実施例として説明する。
【００４１】
以下、図面を用いてロボットの構成について説明する。図１は本発明の実施の形態のロボットの構成を示す構成図である。
【００４２】
図１に示すように、ロボット１は、土台となる筐体２００と、一組の車輪２０１と、上腕２０２と、前腕２０３と、物をつかむためのハンド２０４とを備える。
【００４３】
各部材を回転可能に連結した関節３００、関節３０１、関節３０２、関節３０３には、モータ（図示せず）がそれぞれ備えてある。モータは、駆動電流により所定のトルクを発生し、各部材を回転させる。なお、モータの軸回りのトルクを歯車やワイヤーによって別の回転軸に増幅して伝達する機構を有してもよい。このような駆動機構については、広く知られている機構を使用して構成することができる。
【００４４】
車輪２０１と筐体２００は、関節３００の部分で、モータ（図示せず）により連結されている。ロボット１は、モータを回転させ、モータに連結された車輪２０１を回転させて移動を行う。
【００４５】
ロボット１は、移動制御により、あらかじめロボット１の内部に記憶された地図の位置情報と、車輪２０１の回転検出によるオドメトリを用いた位置情報とを比較し、自己位置を検出しながら目的地へ移動する。なお、超音波センサによる外部環境認識などの情報を用いてもよい。
【００４６】
上腕２０２と筐体２００は、関節３０１の部分で、モータ（図示せず）のシャフトを介して連結されている。また、上腕２０２は、モータの回転によって、筐体２００と連結している関節３０１の部分を中心に回転する。
【００４７】
前腕２０３と上腕２０２は、関節３０２の部分で、モータ（図示せず）のシャフトを介して連結されている。また、前腕２０３は、モータの回転によって、上腕２０２と連結している関節３０２の部分を中心に回転する。
【００４８】
ハンド２０４は、たとえば、２本の指で物をつかめるように構成されており、関節３０３の部分で、前腕２０３とモータ（図示せず）のシャフトを介して連結されている。また、ハンド２０４は、モータの回転によって、前腕２０３と連結している関節３０３の部分を中心に回転する。また、マニピュレーションでは、たとえば、搭載された画像認識装置によって把持対象物の位置を認識し、上腕２０２および前腕２０３およびハンド２０４の姿勢を制御し、把持制御を行う。
【００４９】
つぎに、ロボット１における異物検出部について説明する。
【００５０】
異物検出部は、ロボット１に備えられ、各部材に付着した異物の有無を検知するものである。異物検出部は、異物検出のために各関節に備えたモータを駆動し、関節ごとに回転軸まわりの慣性モーメントを検出する。
【００５１】
異物検出部は、検出された慣性モーメントの値と異物が付着していない場合の慣性モーメントとを比較し、部材に付着した異物があるか否かを判断する。ここで、異物検出部は、部材の慣性モーメントの値が、異物の質量により異物が付着していないときよりも増加することを利用して、部材に付着した異物があることを検出する。
【００５２】
以下、図２を用いて、異物検出部について説明する。図２は、異物検出部の構成を示すブロック図である。
【００５３】
図２において、異物検出部は、ロボット１本体を移動するための制御を行う移動制御部１５０と、ハンド２０４で物を把持するための制御を行うハンド制御部１６０と、車輪２０１を駆動させて異物を検知する車輪異物検知部１０と、上腕２０２を駆動させて異物を検知する上腕異物検知部２０と、前腕２０３を駆動させて異物を検知する前腕異物検知部３０と、異物の検出するための制御信号を車輪異物検知部１０と上腕異物検知部２０と前腕異物検知部３０とに出力する異物検出制御部１００と、異物を検知したときに処置を行う異物処置部１４０とを備える。
【００５４】
まず、車輪異物検知部１０は、関節３００での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知するものである。
【００５５】
車輪異物検知部１０は、車輪駆動部１１０と、車輪角速度検出部１１２と、車輪検出部１１３と、車輪判断部１１４と、車輪温度検出部１１５と、を備えている。
【００５６】
車輪駆動部１１０は、異物検出制御部１００からの制御信号に応じて、車輪２０１と筐体２００を連結する関節３００に備えた一組の車輪モータ１１１に対して駆動電流を与え、車輪２０１を回転させる。車輪モータ１１１の回転指示は異物検出制御部１００より行われる。なお、車輪２０１にブレーキをかけたり、または、壁などの静止構造物に当接させたりして一時的に固定状態とすることによって壁や地面に固定すれば、筐体２００を回転させることもできる。また、一組の車輪モータ１１１は、同期して同じ回転を行うことも、それぞれが異なる回転を行うこともできる。これにより、ロボット１本体の移動時に、異物検出制御部１００からの回転指示により、直進することも、蛇行することも、方向を左右に変えることもできる。
【００５７】
車輪駆動部１１０は、回転指示により、速度制御を行いながら車輪モータ１１１の回転数を所定の回転角速度まで立ち上げる。また、車輪駆動部１１０は、位置決め制御により車輪モータ１１１を所定の回転角度でロックすることもできる。この制御の切り替えにより、車輪駆動部１１０は、車輪モータ１１１と連結された車輪２０１を回転させることも、ロックさせることもできる。ロックとは、各関節で連結された部材が所定の回転角度で固定される状態をいう。
【００５８】
車輪角速度検出部１１２は、車輪モータ１１１の軸回りの回転角速度を検出する。検出された回転角速度から、さらに微分演算により回転角加速度を求めることができる。検出された回転角速度、回転角加速度を回転系の動力学モデルにもとづく運動方程式に代入すれば、慣性モーメントを検出することが可能となる。この慣性モーメントの検出方法についての詳細は後述する。
【００５９】
車輪温度検出部１１５は、車輪モータ１１１の軸周辺の温度を検出する。この温度を検出することによって、たとえば、車輪モータ１１１の回転軸に塗布されたグリースなどが温度によりその性質が変わり、粘性摩擦係数が変化する場合に、運動方程式の粘性摩擦係数を温度に応じて補正することが可能となる。同様に、モータのトルク特性が温度で変化する場合に、運動方程式のトルク定数を温度に応じて補正することが可能となる。
【００６０】
なお、ロボットの使用環境において想定される温度範囲で温度依存性の少ない、すなわち、特性、性状の安定な部材、材料を使用することによって、車輪温度検出部１１５を省略することも可能である。
【００６１】
車輪検出部１１３は、車輪モータ１１１を含む回転系の動力学モデルにもとづく運動方程式から慣性モーメントを演算する演算部（図示せず）を備え、車輪モータ１１１に対する駆動電流と車輪角速度検出部１１２で検出された車輪モータ１１１の軸回りの回転角速度とから、車輪モータ１１１の軸まわりの慣性モーメントを検出し、その検出値を出力する。このとき、上腕２０２、前腕２０３、筐体２００を静止した状態に保持する。この慣性モーメントの検出方法についての詳細は後述する。さらに、車輪検出部１１３は、車輪温度検出部１１５で検出された車輪モータ１１１の軸周辺の温度に応じて運動方程式の中で温度に依存する定数を補正するようにしてもよい。これにより、慣性モーメントを検出する精度を高めることができる。温度に依存する定数としては、モータトルクに係る定数、粘性摩擦などに係る定数などがある。
【００６２】
車輪判断部１１４は、異物がロボット１に付着していないときの車輪モータ１１１の軸回りの慣性モーメントの値をあらかじめ記憶値として保存している。車輪判断部１１４は、車輪検出部１１３から出力される慣性モーメントの検出値とあらかじめ記憶されている慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」とし、検出値が記憶値と同じ場合は「異物の付着なし」と判断し、判断結果を出力する。ここでは、「異物の付着あり」と判断したときに「１」を出力し、「異物の付着なし」と判断したときに「０」を出力するものとする。
【００６３】
なお、検出値と記憶値とを比較するときは、所定の差以上に差が検出されたときに異物の有無を判断するようにしてもよい。
【００６４】
以上のように、車輪異物検知部１０は、関節３００での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【００６５】
つぎに、上腕異物検知部２０は、関節３０１での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【００６６】
上腕２０２と筐体２００は、関節３０１で上腕モータ１２１により連結されている。上腕２０２は、上腕モータ１２１の回転によって、関節３０１の部分を中心に回転する。
【００６７】
上腕異物検知部２０は、上腕駆動部１２０と、上腕角速度検出部１２２と、上腕検出部１２３と、上腕判断部１２４と、上腕温度検出部１２５と、を備えている。
【００６８】
上腕駆動部１２０は、異物検出制御部１００からの制御信号に応じて、上腕２０２と筐体２００を連結する関節３０１に備えた上腕モータ１２１に対して駆動電流を与え、上腕２０２を回転させる。上腕モータ１２１の回転指示は異物検出制御部１００より行われる。このとき、関節３００、関節３０２、関節３０３は動きがロックされ、静止した状態に制御される。
【００６９】
上腕駆動部１２０は、回転指示により、速度制御を行いながら上腕モータ１２１の回転数を所定の回転角速度まで立ち上げる。また、上腕駆動部１２０は、位置決め制御により上腕モータ１２１を所定の回転角度でロックすることもできる。この制御の切り替えにより、上腕駆動部１２０は、上腕モータ１２１と連結された上腕２０２を回転させることも、ロックさせることもできる。
【００７０】
上腕角速度検出部１２２は、上腕モータ１２１の軸回りの回転角速度を検出する。
【００７１】
上腕温度検出部１２５は、上腕モータ１２１の軸周辺の温度を検出する。
【００７２】
上腕検出部１２３は、上腕モータ１２１を含む回転系の動力学モデルにもとづく運動方程式から慣性モーメントを演算する演算部（図示せず）を備え、上腕モータ１２１に対する駆動電流と上腕角速度検出部１２２で検出された上腕モータ１２１の軸回りの回転角速度とから、上腕モータ１２１の軸周りの慣性モーメントを検出し、その検出値を出力する。さらに、上腕検出部１２３は、上腕温度検出部１２５で検出された上腕モータ１２１の軸周辺の温度に応じて運動方程式の中で温度に依存する定数を補正するようにしてもよい。
【００７３】
上腕判断部１２４は、異物がロボットに付着していないときの上腕モータ１２１の軸回りの慣性モーメントの値をあらかじめ記憶値として保存している。上腕判断部１２４は、上腕検出部１２３から出力される慣性モーメントの検出値とあらかじめ記憶されている慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」とし、検出値が記憶値と同じ場合は「異物の付着なし」と判断し、判断結果を出力する。ここでは、「異物の付着あり」と判断したときに「１」を出力し、「異物の付着なし」と判断したときに「０」を出力する。
【００７４】
以上のように、上腕異物検知部２０は、関節３０１での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【００７５】
つぎに、前腕異物検知部３０は、同様に、関節３０２での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【００７６】
上腕２０２と前腕２０３は、関節３０２で前腕モータ１３１により連結されている。前腕２０３は、前腕モータ１３１の回転によって、関節３０２の部分を中心に回転する。
【００７７】
前腕異物検知部３０は、前腕駆動部１３０と、前腕角速度検出部１３２と、前腕検出部１３３と、前腕判断部１３４と、前腕温度検出部１３５と、を備えている。
【００７８】
前腕駆動部１３０は、異物検出制御部１００からの制御信号に応じて、前腕２０３と上腕２０２を連結する関節３０２に備えた前腕モータ１３１に対して駆動電流を与え、前腕２０３を回転させる。前腕モータ１３１の回転指示、およびそのタイミングは異物検出制御部１００より行われる。
【００７９】
前腕駆動部１３０は、回転指示により、速度制御を行いながら前腕モータ１３１の回転数を所定の回転角速度まで立ち上げる。また、前腕駆動部１３０は、位置決め制御により前腕モータ１３１を所定の回転角度でロックすることもできる。この制御の切り替えにより、前腕駆動部１３０は、前腕モータ１３１と連結された前腕２０３を回転させることも、ロックさせることもできる。
【００８０】
前腕角速度検出部１３２は、前腕モータ１３１の軸回りの回転角速度を検出する。
【００８１】
前腕温度検出部１３５は、前腕モータ１３１の軸周辺の温度を検出する。
【００８２】
前腕検出部１３３は、前腕モータ１３１を含む回転系の動力学モデルにもとづく運動方程式から慣性モーメントを演算する演算部（図示せず）を備え、前腕モータ１３１に対する駆動電流と前腕角速度検出部１３２で検出された前腕モータ１３１の軸回りの回転角速度とから、前腕モータ１３１の軸周りの慣性モーメントを検出し、その検出値を出力する。さらに、前腕検出部１３３は、前腕温度検出部１３５で検出された前腕モータ１３１の軸周辺の温度に応じて運動方程式の中で温度に依存する定数を補正するようにしてもよい。
【００８３】
前腕判断部１３４は、異物がロボットに付着していないときの前腕モータ１３１の軸回りの慣性モーメントの値をあらかじめ記憶値として保存している。前腕判断部１３４は、前腕検出部１３３から出力される慣性モーメントの検出値とあらかじめ記憶されている慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」とし、検出値が記憶値と同じ場合は「異物の付着なし」と判断し、判断結果を出力する。ここでは、「異物の付着あり」と判断したときに「１」を出力し、「異物の付着なし」と判断したときに「０」を出力する。
【００８４】
以上のように、前腕異物検知部３０は、関節３０２での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【００８５】
つぎに、移動制御部１５０は、異物検出を行うときに、車輪２０１を固定するための車輪止めが設置された場所へロボット１を移動するよう制御する。
【００８６】
また、移動制御部１５０は、異物検出制御部１００によって移動開始を指示される。また、移動制御部１５０は、車輪２０１を車輪止めに固定したら移動完了を異物検出制御部１００へ返す。
【００８７】
ハンド制御部１６０は、異物検出制御部１００からの指示により、ハンド２０４の姿勢や指を所定の状態まで動作させ、ロックする。
【００８８】
異物検出制御部１００は、ロボット１において異物検出を行うときに、移動制御部１５０に対して車輪止めへの移動を指示する。また、異物検出制御部１００は、ハンド制御部１６０に対してハンド２０４を所定の姿勢にロックするように指示する。また、異物検出制御部１００は、車輪駆動部１１０、上腕駆動部１２０、前腕駆動部１３０、ハンド制御部１６０それぞれに対してモータの回転、ロックの指示を行い、異物検出、異物除去を行う。
【００８９】
異物処置部１４０は、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４からの判断結果にもとづいて、各部材に付着した異物の有無を判断する。また、異物処置部１４０は、判断結果に応じて、「異物の付着なし」の場合は、異物検出を終了しロボット１が他の動作に移れるようにする。具体的には、ロボット１は、車輪止めの位置から通常使用される位置に戻り、使用者からの指示を受ける。
【００９０】
一方、「異物の付着あり」の場合は、異物処置部１４０は、ブザーなどの音、ＬＥＤなどの光、モニタなどによる表示、などにより異物の付着があること、その異物が付着した部材の位置の情報などを使用者に報知する。さらに、異物の付着位置が特定され、ハンド２０４により除去可能な場合は、異物を除去するように異物検出制御部１００に指示する。これにより、異物検出制御部１００は、車輪駆動部１１０、上腕駆動部１２０、前腕駆動部１３０、ハンド制御部１６０それぞれに対してモータの回転、ロックの指示を行い、異物を除去する。なお、異物の除去が不可能な場合、異物が除去されるまでロボット１の動作を禁止するようにしてもよい。この場合、異物の除去は、たとえばロボット１の使用者が行う。使用者は、異物を除去した後、ロボット１に異物を除去したことを情報として設定する。
【００９１】
なお、車輪角速度検出部１１２、上腕角速度検出部１２２、前腕角速度検出部１３２は、ロボット１のマニピュレーションとしても動きの制御に欠かせないものである。
【００９２】
つぎに、ロボット１における異物検出の動作について、図３、図４を用いて説明する。
【００９３】
図３はロボット１における異物検出の動作を説明するフローチャート、図４（ａ）は車輪の異物検出時のロボット１の姿勢を説明する説明図、図４（ｂ）は上腕の異物検出時のロボット１の姿勢を説明する説明図、図４（ｃ）は前腕の異物検出時のロボット１の姿勢を説明する説明図である。
【００９４】
図３に示すように、ロボット１は、異物検出制御部１００により、異物検出の動作指示を移動制御部１５０、ハンド制御部１６０、車輪異物検知部１０、上腕異物検知部２０、前腕異物検知部３０に対して行う。
【００９５】
まず、ロボット１は、移動制御部１５０からの指示により、異物検出を行うための場所へ移動する。ロボット１は、図４（ａ）に示すように、車輪止め２１０の場所へ移動し（Ｓ４０１）、車輪２０１を車輪止め２１０によって地面に固定する（Ｓ４０２）。車輪止め２１０は、一組の車輪２０１のそれぞれに対して、ロボット１とは別に地面（宅内ならば床に相当）に設置されている。車輪止め２１０は、車輪２０１の回転平面の両側から車輪２０１をはさみ、摩擦力によって車輪２０１が回転しないように床面または地面に固定する。なお、車輪止め２１０は、車輪止め２１０の間に車輪２０１が来たことを検出し、車輪２０１をはさむようにしてもよい。また、車輪止め２１０の間の距離を徐々に狭く設定し、車輪２０１が押し当てられることで車輪２０１が固定される仕組みとしてもよい。
【００９６】
なお、筐体２００を固定するために、車輪２０１自体を上下移動可能とする機構部を設け、車輪２０１を持ち上げることで、筐体２００を床面などに当接して固定してもよい。
【００９７】
また、慣性モーメントの検出を行わない部材の一部を壁などに当接して固定するようにしてもよい。ハンド２０４の指で固定している物をつかむことで、固定するようにしてもよい。
【００９８】
つぎに、ロボット１は、関節３００での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知するための姿勢をとる。
【００９９】
ロボット１は、異物検出制御部１００から指示された前腕駆動部１３０、上腕駆動部１２０、ハンド制御部１６０により、前腕モータ１３１、上腕モータ１２１、ハンド２０４それぞれのモータを回転させ、異物検出に適した姿勢まで動かしてロックする（Ｓ４０３）。
【０１００】
図４（ａ）に示すように、ロボット１は、車輪モータ１１１の軸回りの慣性モーメントを極力小さくするために上腕２０２と前腕２０３とハンド２０４を折りたたむ姿勢でロックし、車輪モータ１１１の回転中心からの質点の半径範囲を小さくする。
【０１０１】
つぎに、ロボット１は、車輪温度検出部１１５で車輪モータ１１１の軸周辺の温度を検出し、その値に応じて動力学モデルの中で、温度に依存する定数などを補正する（Ｓ４０４）。
【０１０２】
つぎに、ロボット１は、車輪駆動部１１０により、車輪モータ１１１を回転させる（Ｓ４０５）。このとき、車輪２０１は車輪止め２１０によって地面に固定されているため、車輪モータ１１１の回転によって筐体２００の側が車輪モータ１１１の軸回りに回転する。これにより、車輪モータ１１１の軸回りの回転角速度を検出すれば、一体となって回転する筐体２００、上腕２０２、前腕２０３、ハンド２０４を含む部材の慣性モーメントの検出が可能となる。
【０１０３】
つぎに、車輪角速度検出部１１２は車輪モータ１１１の軸回りの回転角速度を検出する。さらに、車輪検出部１１３は、車輪駆動部１１０が出力する駆動電流に応じて車輪モータ１１１に発生するトルクと、検出した回転角速度にもとづいて車輪モータ１１１の軸周りの慣性モーメントを検出し、検出値を出力する（Ｓ４０６）。
【０１０４】
つぎに、ロボット１は、車輪判断部１１４により、車輪モータ１１１の軸回りの慣性モーメントについて、車輪検出部１１３が出力した慣性モーメントの検出値と、異物が付着していないときの慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きいか否かを判断する。これにより、車輪判断部１１４は、付着した異物の有無を検知する。車輪判断部１１４は、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」と判断した「１」を出力し、検出値が記憶値よりも小さい場合は「異物の付着なし」と判断した「０」を判断結果として出力する（Ｓ４０７）。
【０１０５】
以上のように、ロボット１は、関節３００での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知することができる。
【０１０６】
つぎに、ロボット１は、関節３０１での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知するための姿勢をとる。
【０１０７】
ロボット１は、異物検出制御部１００から指示された前腕駆動部１３０、車輪駆動部１１０、ハンド制御部１６０により、前腕モータ１３１、車輪モータ１１１、ハンド２０４それぞれのモータを回転させ、異物検出に適した姿勢まで動かしてロックする（Ｓ４０８）。
【０１０８】
図４（ｂ）に示すように、ロボット１は、上腕モータ１２１の軸回りの慣性モーメントを極力小さくするために前腕２０３とハンド２０４を折りたたむ姿勢でロックし、上腕モータ１２１の回転中心からの質点の半径範囲を小さくする。
【０１０９】
つぎに、ロボット１は、上腕温度検出部１２５で上腕モータ１２１の軸周辺の温度を検出し、その値に応じて動力学モデルの中で、温度に依存する定数などを補正する（Ｓ４０９）。
【０１１０】
つぎに、ロボット１は、上腕駆動部１２０により、上腕モータ１２１を回転させる（Ｓ４１０）。このとき、筐体２００、車輪２０１は固定され、前腕２０３およびハンド２０４はロックによって上腕２０２と共に回転する。これにより、上腕モータ１２１の軸回りの回転角速度を検出すれば、一体となって回転する上腕２０２、前腕２０３、ハンド２０４を含む部材の慣性モーメントの検出が可能となる。
【０１１１】
つぎに、上腕角速度検出部１２２は、上腕モータ１２１の回転角速度を検出する。さらに、上腕検出部１２３は、上腕駆動部１２０が出力する駆動電流に応じて上腕モータ１２１に発生するトルクと、検出した回転角速度にもとづいて上腕モータ１２１の軸周りの慣性モーメントを検出し、検出値を出力する（Ｓ４１１）。
【０１１２】
つぎに、ロボット１は、上腕判断部１２４により、上腕モータ１２１の軸回りの慣性モーメントについて、上腕検出部１２３が出力した慣性モーメントの検出値と、異物が付着していない状態における慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きいか否かを判断する。これにより、上腕判断部１２４は、付着した異物の有無を検知する。上腕判断部１２４は、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」と判断した「１」を出力し、検出値が記憶値よりも小さい場合は「異物の付着なし」と判断した「０」を判断結果として出力する（Ｓ４１２）。
【０１１３】
以上のように、ロボット１は、関節３０１での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【０１１４】
つぎに、ロボット１は、関節３０２での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知するための姿勢をとる。
【０１１５】
ロボット１は、異物検出制御部１００から指示された上腕駆動部１２０、車輪駆動部１１０、ハンド制御部１６０により、上腕モータ１２１、車輪モータ１１１、ハンド２０４それぞれのモータを回転させ、異物検出に適した姿勢まで動かしてロックする（Ｓ４１３）。
【０１１６】
図４（ｃ）に示すように、ロボット１は、前腕モータ１３１の軸回りの慣性モーメントを極力小さくするためにハンド２０４を折りたたむ姿勢でロックし、前腕モータ１３１の回転中心からの質点の半径範囲を小さくする。
【０１１７】
つぎに、ロボット１は、前腕温度検出部１３５で前腕モータ１３１の軸周辺の温度を検出し、その値に応じて動力学モデルの中で、温度に依存する定数などを補正する（Ｓ４１４）。
【０１１８】
つぎに、ロボット１は、前腕駆動部１３０により、前腕モータ１３１を回転させる（Ｓ４１５）。このとき筐体２００、車輪２０１、上腕２０２は固定され、ハンド２０４は前腕２０３と共に回転する。これにより、前腕モータ１３１の軸回りの回転角速度を検出すれば、一体となって回転する前腕２０３、ハンド２０４を含む部材の慣性モーメントの検出が可能となる。
【０１１９】
つぎに、前腕角速度検出部１３２は、前腕モータ１３１の回転角速度を検出する。さらに、前腕検出部１３３は、前腕駆動部１３０が出力する駆動電流に応じて前腕モータ１３１に発生するトルクと、検出した回転角速度にもとづいて前腕モータ１３１の軸周りの慣性モーメントを検出し、検出値を出力する（Ｓ４１６）。
【０１２０】
つぎに、ロボット１は、前腕判断部１３４により、前腕モータ１３１の軸回りの慣性モーメントについて、前腕検出部１３３が出力した慣性モーメントの検出値と、異物が付着していないときの慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きいか否かを判断する。これにより、前腕判断部１３４は、異物の有無を検知する。前腕判断部１３４は、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」と判断した「１」を出力し、検出値が記憶値よりも小さい場合は「異物の付着なし」と判断した「０」の判断結果を出力する（Ｓ４１７）。
【０１２１】
以上により、ロボット１は、関節３０２での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【０１２２】
つぎに、ロボット１は、異物処置部１４０により、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４の判断結果の出力にもとづき、異物付着の有無を判断し、さらに場所を特定する。このとき、各判断結果出力がすべて「０」の場合は「異物の付着なし」と判断し、いずれかの判断結果が「１」ならば、「異物の付着あり」と判断する（Ｓ４１８）。
【０１２３】
ロボット１は、「異物の付着なし」と判断した場合、車輪２０１の車輪止め２１０を解除し、通常の操作を行う場所に移動し、使用者の操作指示を受け付け、異物検出を終了する（Ｓ４１９）。
【０１２４】
一方、ロボット１は、「異物の付着あり」と判断した場合、異物の付着があることをブザーやモニタ表示によって報知し（Ｓ４２０）、異物が除去されるまで移動を禁止する。ハンド２０４により異物の除去が可能であれば異物除去を行う（Ｓ４２１）。
【０１２５】
なお、異物処置部１４０はロボット１本体における異物付着の有無を判断したが、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４の判断結果の出力にもとづき、さらに、部位を特定するようにしてもよい。たとえば、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４の判断結果がそれぞれ「１」、「０」、「０」であった場合、上腕２０２より先には異物の付着がないことがわかるので、筐体２００に異物が付着していることを特定できる。また、判断結果がそれぞれ「１」、「１」、「０」であった場合、筐体２００または上腕２０２に異物が付着していることを特定できる。このように、順次に検出された判断結果を用いることで、異物が付着している部位を特定できる。
【０１２６】
特定された異物の位置を報知すれば、外見では見つけにくい部位に異物が付着していても、使用者は容易に見つけて除去することができる。さらに、ロボット１が備えるハンド２０４で異物を指ではさんで除去するのが可能であれば、除去処置を行うことができる。なお、アームの振動によって除去してもよい。
【０１２７】
また、各部位ごとに慣性モーメントを検出せず、たとえば車輪モータ１１１の軸回りの慣性モーメントのみを検出し、Ｓ４０８からＳ４１７までを省略するようにしてもロボット１本体における異物の付着の有無を判断できる。
【０１２８】
また、各部位に分けて検出すれば、異物付着による慣性モーメントの増加分を相対的に大きくでき、異物付着の有無をより高い精度で判断することができる。
【０１２９】
また、車輪止め２１０によって車輪２０１を床面に固定し、車輪２０１以外の部位の慣性モーメントを検出するようにしたが、逆に筐体２００を床面に固定するようにして、車輪２０１を回転させ、車輪２０１の慣性モーメントを検出するようにしてもよい。
【０１３０】
具体的には、筐体２００に伸縮自在な脚を設け、ロボット１は、この脚を車輪２０１が浮くまで伸ばすことで、筐体２００を床面に固定してもよい。ロボット１は、筐体２００を床面に固定した後で車輪２０１を回転させることで、車輪２０１の慣性モーメントを検出できる。これにより、ロボット１は、車輪２０１に付着した異物の有無を検出できる。
【０１３１】
このように、車輪２０１を上下移動して筐体２００を固定する機構部、車輪２０１を浮かすために筐体２００に備えた伸縮自在な脚、車輪２０１を固定するための車輪止め２１０など、慣性モーメントを検出しない部材を固定するための部材固定部（図示せず）を設けることで、慣性モーメントの検出時に部材を回転させたときに発生する揺れを防止でき、検出誤差を低減できる。
【０１３２】
このように、慣性モーメントの検出を行わない部材を静止状態に保持させることで、慣性モーメントの検出時に回転された部材により発生するロボット本体の揺れを防止でき、検出誤差を低減できる。また、異物の有無を特定する部材の場所に応じて、静止させる部材を変更することで、異物の場所を精度よく特定できる。
【０１３３】
また、ロボット１は、搭載されているバッテリーの充電が終了した後で異物検出を行ってもよいし、ロボット１が何ら作業を行っていない待機状態のときに行ってもよいし、待機状態が所定の時間以上続いたときに行ってもよい。
【０１３４】
ロボット１において、異物検出を充電終了後に行われる場合、定期的に充電がなされるため、異物が付着しているのを長期間見逃すことがない。また、車輪止め２１０の場所で充電を行えばＳ４０１への移動を省略することができ、移動に要する時間を短縮できる。
【０１３５】
ロボット１において、異物検出を待機状態のときに行えば、作業効率を落とすことがない。
【０１３６】
また、Ｓ４０１からＳ４２１まで、異常が発生しない場合を説明したが、たとえば、モータの異常、前腕２０３などの障害物への衝突など、正常に慣性モーメントを検出できない場合も想定される。これを回避するため、回転角度を検出するセンサや衝突を検出するセンサ、故障を検出するセンサなどを用いてロボット１の異常を検出し、異物検出を中止するようにしてもよい。
【０１３７】
つぎに、慣性モーメントの検出方法について詳細に説明する。
【０１３８】
ＤＣモータにおいて、モータへの入力電流を時変数Ｉ、モータの回転角速度を時変数ω、モータの回転角加速度をα、モータのトルク定数をＫ、モータの回転軸まわりの慣性モーメントをＪ、粘性摩擦係数をＤとすると、トルクＴは、以下の運動方程式よって表わされることが知られている。
【０１３９】
Ｔ＝Ｋ×Ｉ
＝Ｊ×α＋Ｄ×ω
本実施の形態において、電流Ｉは、車輪駆動部１１０、上腕駆動部１２０、前腕駆動部１３０が、それぞれ車輪モータ１１１、上腕モータ１２１、前腕モータ１３１に与える駆動電流である。
【０１４０】
また、回転角速度ωは、車輪角速度検出部１１２、上腕角速度検出部１２２、前腕角速度検出部１３２で検出された検出信号である。また、回転角加速度αは回転角速度ωを微分することにより求められたものである。
【０１４１】
また、トルク定数Ｋ、粘性摩擦係数Ｄ、慣性モーメントＪは、ロボット１の設計の段階で既知のものである。これにより、もし、ロボット１の部材に異物が付着すると、異物の重量により、慣性モーメントＪの値が設計値より大きくなる。この慣性モーメントＪの変化を検出することで、異物の付着を判断できる。
【０１４２】
このように、慣性モーメントを利用して異物を検出することで、回転角加速度を大きくすればするほど、質量の小さい異物でも、慣性モーメントＪを相対的に大きくでき、検出精度を高めることができる。この効果は、静的なモーメントでは得られない効果である。
【０１４３】
また、車輪検出部１１３、上腕検出部１２３、前腕検出部１３３は、それぞれ入力された回転角速度ωから回転角加速度αを求め、駆動電流Ｉ、および既知のトルク定数Ｋ、粘性摩擦係数Ｄで定まる運動方程式から最小二乗法などにより慣性モーメントＪを検出することができる。検出方法は、最小二乗法によらず、既知の様々な手法を適用してもよい。
【０１４４】
また、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４は、ロボット１の姿勢に動力学モデルにもとづいて慣性モーメントの設計値を求め、記憶値として記憶してもよい。また、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４は、工場出荷時などに、あらかじめ慣性モーメントを検出するときの姿勢をロボット１にさせ、その姿勢での慣性モーメントを実測した値を記憶するようにしてもよい。検出するときの姿勢と同じ姿勢で慣性モーメントを実測して記憶すれば、複雑な慣性モーメントの設計値の計算が不要となるだけでなく、設計上の誤差による影響も同時に低減できる。
【０１４５】
なお、粘性摩擦係数Ｄは、特にモータの回転軸に塗布されたグリースなどの性質により、温度によって変化する場合がある。このため、ロボット１は、車輪温度検出部１１５、上腕温度検出部１２５、前腕温度検出部１３５が検出した温度に応じて、慣性モーメントの検出時に粘性摩擦係数Ｄを補正する。これにより、より高い精度で慣性モーメントを検出することができる。もちろん温度依存性の小さいグリースを用いれば、このような補正は省略することができる。また、慣性モーメントの検出に係るもので、温度依存の少ないものが使用されるならば、車輪温度検出部１１５、上腕温度検出部１２５、前腕温度検出部１３５を省略することは可能である。
【０１４６】
また、筐体２００、上腕２０２、前腕２０３の順に慣性モーメントを検出したが、逆の順番に検出するようにしてもよい。
【０１４７】
また、ロボット１の慣性モーメントを検出するとき、関節部での慣性モーメントを最小にするための姿勢は、上腕、前腕を折りたたむようにしてもよいし、上腕、前腕を伸縮可能な構造とし、縮めてもよい。
【０１４８】
以上のように、本発明によれば、特別なセンサを用いることなく任意の部位に付着された異物の有無を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明によれば、任意の部位に取り付けられた盗聴器や盗撮器などの異物の有無を検知可能であり、異物検知方法およびロボットなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の実施の形態におけるロボットの構成を示す構成図
【図２】同異物検出部の構成を示すブロック図
【図３】同ロボットにおける異物検出の動作を説明するフローチャート
【図４】（ａ）同車輪の異物検出時のロボットの姿勢を説明する説明図（ｂ）同上腕の異物検出時のロボットの姿勢を説明する説明図（ｃ）同前腕の異物検出時のロボットの姿勢を説明する説明図
【符号の説明】
【０１５１】
１ ロボット
１０ 車輪異物検知部
２０ 上腕異物検知部
３０ 前腕異物検知部
１００ 異物検出制御部
１１０ 車輪駆動部
１１１ 車輪モータ
１１２ 車輪角速度検出部
１１３ 車輪検出部
１１４ 車輪判断部
１１５ 車輪温度検出部
１２０ 上腕駆動部
１２１ 上腕モータ
１２２ 上腕角速度検出部
１２３ 上腕検出部
１２４ 上腕判断部
１２５ 上腕温度検出部
１３０ 前腕駆動部
１３１ 前腕モータ
１３２ 前腕角速度検出部
１３３ 前腕検出部
１３４ 前腕判断部
１３５ 前腕温度検出部
１４０ 異物処置部
１５０ 移動制御部
１６０ ハンド制御部
２００ 筐体
２０１ 車輪
２０２ 上腕
２０３ 前腕
２０４ ハンド
２１０ 車輪止め
３００，３０１，３０２，３０３ 関節
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異物検知方法およびロボットに関し、特に任意の部位に取り付けられた盗撮器や盗聴器などの異物の有無を検知する異物検知方法およびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動型ロボット（以下、「ロボット」と記す）が商品化され、一般家庭に普及し始めている。このようなロボットは、ユーザからの指令や周囲の状況に応じて自律的に行動できるようになっている。また、ロボットの作業空間や移動空間、およびロボットと接する人々や物体を認識するため、視覚機能としてのカメラや、人間とのコミュニケーションを実現するため、周囲の声や音を聞き取る聴覚機能としてのマイクロフォンが搭載されている。
【０００３】
ところで、最近、無線などにより遠隔操作できるロボットが見受けられるようになってきた。このようなロボットでは、ロボットに搭載されたカメラやマイクロフォンなどを用いることで、遠隔地からでも家庭内や事務所内の音の収集や、撮影が可能である。よって、当該ロボットが不正使用されることで盗聴や盗撮など、ロボット使用者などのプライバシーが侵害されたり、業務上秘密としていた情報などが盗撮されたりすることのないよう十分に考慮する必要がある。
【０００４】
このような状況を考慮して、ロボットが遠隔操作装置に画像情報を送信している間、外部に向けて音や光などの警告を発し、周囲の人に画像情報を送信していることを容易に認識させ、不正な使用を防止する方法が提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
【０００５】
この方法では、ロボットに搭載されたカメラからの画像情報を、遠隔操作装置（たとえば無線通信機能を備えたパーソナルコンピュータ）に送信している間は、音声やＬＥＤの点滅により、外部に警告を発するようにしている。
【０００６】
また、工作用ロボットなどにおいては、ロボット本体の手首部に力センサを備え、作業中に複数の工具を必要に応じて自動的に交換して作業を行うロボットが提案されている。
【０００７】
このロボットでは、ロボット本体に着脱される物の正常・異常を判断するため、力センサに複数の工具のそれぞれを装着した場合と、いずれの工具も装着しない場合との各々に関する重量・重心データを用意し、工具の装着または脱離のときに力センサによって検出される荷重値にもとづいて交換した工具の正常・異常を判断していた（たとえば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００２−３３１４８２号公報
【特許文献２】特開平７−２３７１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、ロボットに搭載されたカメラ、マイクロフォンとは別に、無線式の盗聴器や盗撮器（以後、「異物」という）が、前述のロボットに取り付けられることによって、ロボットの遠隔操作の有無に関わらず、家庭内を盗聴、盗撮される可能性についても十分に考慮する必要がある。
【０００９】
しかし、本体に着脱される物の正常・異常を判断する従来のロボットでは、力センサのあるところだけ着脱される物の正常・異常を判断でき、力センサのないところでは、判断できないといった課題があった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するものであり、任意の部位に取り付けられた盗聴器や盗撮器などの異物の有無を検知可能とする異物検知方法およびロボットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のロボットは、複数の部材を連結した関節を中心に複数の部材の少なくともいずれかの部材を回転させる駆動部と、駆動部に対して部材を回転させるための制御信号を出力する制御部と、関節での回転軸まわりの第１の慣性モーメントを検出する検出部と、第１の慣性モーメントの値と異物の付着がない場合の関節での回転軸まわりの第２の慣性モーメントの値とを比較し、複数の部材の少なくともいずれかの部材に付着した異物の有無を判断する異物判断部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、ロボットが有する任意の部材に付着している異物の有無を検知することができる。
【００１３】
また、異物判断部は、第１の慣性モーメントの値の方が第２の慣性モーメントの値よりも大きいときに異物が付着していると判断するようにしてもよい。
【００１４】
これによれば、さらに、部材に異物が付着していることを検知することが可能となる。
【００１５】
また、関節が複数あり、検出部は、複数の関節それぞれでの回転軸まわりの第１の慣性モーメントを順次に検出し、異物判断部は、関節ごとに検出された第１の慣性モーメントの値それぞれに対して異物の付着の有無を判断し、判断された複数の判断結果にもとづいて異物が付着している部材を特定するようにしてもよい。
【００１６】
これによれば、さらに、異物が付着している部材を特定することができる。
【００１７】
また、制御部は、第１の慣性モーメントの検出を行わない関節に係る駆動部を所定の姿勢に保持させるようにしてもよい。
【００１８】
これによれば、さらに、検出を行う関節に係る駆動部での回転軸まわりの慣性モーメントをあらかじめ特定でき、工場出荷時などに、所定の姿勢での慣性モーメントを実測した値を記憶することが可能となる。これにより、慣性モーメントを検出するときの姿勢と同じ姿勢で慣性モーメントを実測して記憶すれば、複雑な慣性モーメントの設計値の計算が不要となるだけでなく、設計上の誤差による影響も同時に低減できる。
【００１９】
また、制御部は、第１の慣性モーメントの検出を行う関節に係る駆動部に対しては所定の回転を行うための制御信号を出力し、第１の慣性モーメントの検出を行わない関節に係る駆動部に対しては、所定の姿勢として第１の慣性モーメントの検出を行う関節に係る駆動部での回転軸まわりの第１の慣性モーメントを最小にするための姿勢をさせる制御信号を出力するようにしてもよい。
【００２０】
これによれば、さらに、異物付着の有無の検出を行う部材の回転運動に対して、検出を行わない部材が及ぼす影響を抑えるように慣性モーメントを最小にさせる姿勢をロボットにとらせることができ、異物をより検出しやすくすることができる。
【００２１】
また、制御部は、第１の慣性モーメントの検出を行わない部材を静止状態に保持させるようにしてもよい。
【００２２】
これによれば、さらに、部材を可動して壁、床面などの静止構造物に当接して一時的に固定状態にさせることができ、慣性モーメントの検出時に回転された部材により発生する揺れを低減でき、検出誤差を低減できる。
【００２３】
また、第１の慣性モーメントの検出を行わない複数の部材の少なくともいずれかの部材を静止状態に保持するための部材固定部をさらに備え、検出部は、部材固定部により複数の部材の少なくともいずれかの部材が静止状態に保持された後で第１の慣性モーメントを検出するようにしてもよい。
【００２４】
これによれば、さらに、異物の有無を特定する部材の場所に応じて、慣性モーメントを検出しない部材を部材固定部により一時的に固定状態にすることができ、ロボット本体の揺れなどの振動を低減でき、検出誤差を低減できる。
【００２５】
また、異物判断部で異物が付着していると特定された部材から異物を取り除く異物処置部をさらに備えてもよい。
【００２６】
これによれば、さらに、特定された部材に付着した異物を取り除くことができる。
【００２７】
また、検出部は、第１の慣性モーメントＪを、
Ｔ＝Ｊ×α＋Ｄ×ω
（Ｔ：トルク、α：回転角加速度、Ｄ：粘性摩擦係数、ω：回転角速度）
の関係式にもとづいて検出するようにしてもよい。
【００２８】
これによれば、さらに、慣性モーメントＪを回転運動の運動方程式にもとづいて検出することができる。これにより、静的なモーメントで検出する場合に比べて、慣性モーメントを用いて異物を検出する場は、回転角加速度を大きくすればするほど、質量の小さい異物でも慣性モーメントＪを相対的に大きくでき、検出精度を高めることができる。
【００２９】
また、関節の温度を検出する温度検出部をさらに備え、検出部は、温度検出部で検出された温度にもとづいて、関係式におけるトルクＴまたは粘性摩擦係数Ｄを補正し、第１の慣性モーメントＪを検出するようにしてもよい。
【００３０】
これによれば、さらに、関節の温度の変化に応じて関係式を補正できる。これにより、温度依存性のあるグリースによる粘性摩擦係数の変化、温度依存性のあるモータのトルクの変化による誤差を抑えることができ、高い精度で異物を検出することができる。
【００３１】
また、本発明の異物検知方法は、複数の部材と、複数の部材を連結した関節と、関節を中心に複数の部材の少なくともいずれかの部材を回転させる駆動部とを備えたロボットを用いた異物検知方法において、関節を中心に複数の部材の少なくともいずれかの部材を駆動部により回転させる駆動ステップと、駆動部に対して部材を回転させるための制御信号を出力する制御ステップと、関節での回転軸まわりの第１の慣性モーメントを検出する検出ステップと、第１の慣性モーメントの値と異物の付着がない場合の関節での回転軸まわりの第２の慣性モーメントの値とを比較し、複数の部材の少なくともいずれかの部材に付着した異物の有無を判断する異物判断ステップとを備えたことを特徴とする。
【００３２】
この方法によれば、部材に付着している異物の有無を検知可能となる。
【００３３】
また、異物判断ステップは、検出ステップによって検出された慣性モーメントの値と異物の付着がないときの関節での回転軸まわりの慣性モーメントの値とを比較し、検出された慣性モーメントの値の方が大きいときに異物が付着していると判断するようにしてもよい。
【００３４】
これによれば、さらに、部材に異物が付着していることを検知することができる。
【００３５】
また、異物判断ステップは、第１の慣性モーメントの値の方が第２の慣性モーメントの値よりも大きいときに異物が付着していると判断するようにしてもよい。
【００３６】
これによれば、さらに、異物が付着している部材を特定することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、任意の部位に取り付けられた盗聴器や盗撮器などの異物の有無を検知可能とする異物検知方法およびロボットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３９】
本発明の実施の形態におけるロボットは、複数の部材を連結した関節を中心に部材を回転させ、関節での回転軸まわりの慣性モーメントを検出することで、検出された慣性モーメントの値と異物の付着がない場合の関節での回転軸まわりの慣性モーメントの値とを比較し、複数の部材に付着した異物の有無を判断するものである。さらに、複数の部材の関節それぞれでの回転軸まわりの慣性モーメントを順次に検出し、関節ごとに検出された慣性モーメントの値それぞれにもとづいて異物の付着の有無を判断し、判断された複数の判断結果にもとづいて異物が付着している部材を特定するものである。
【００４０】
本実施の形態では、倒立二輪型移動部に物をつかむための指を備えるハンドと、ハンドの位置を可変するための２つの腕で構成されるマニピュレータを搭載し、宅内を移動可能なロボットを実施例として説明する。
【００４１】
以下、図面を用いてロボットの構成について説明する。図１は本発明の実施の形態のロボットの構成を示す構成図である。
【００４２】
図１に示すように、ロボット１は、土台となる筐体２００と、一組の車輪２０１と、上腕２０２と、前腕２０３と、物をつかむためのハンド２０４とを備える。
【００４３】
各部材を回転可能に連結した関節３００、関節３０１、関節３０２、関節３０３には、モータ（図示せず）がそれぞれ備えてある。モータは、駆動電流により所定のトルクを発生し、各部材を回転させる。なお、モータの軸回りのトルクを歯車やワイヤーによって別の回転軸に増幅して伝達する機構を有してもよい。このような駆動機構については、広く知られている機構を使用して構成することができる。
【００４４】
車輪２０１と筐体２００は、関節３００の部分で、モータ（図示せず）により連結されている。ロボット１は、モータを回転させ、モータに連結された車輪２０１を回転させて移動を行う。
【００４５】
ロボット１は、移動制御により、あらかじめロボット１の内部に記憶された地図の位置情報と、車輪２０１の回転検出によるオドメトリを用いた位置情報とを比較し、自己位置を検出しながら目的地へ移動する。なお、超音波センサによる外部環境認識などの情報を用いてもよい。
【００４６】
上腕２０２と筐体２００は、関節３０１の部分で、モータ（図示せず）のシャフトを介して連結されている。また、上腕２０２は、モータの回転によって、筐体２００と連結している関節３０１の部分を中心に回転する。
【００４７】
前腕２０３と上腕２０２は、関節３０２の部分で、モータ（図示せず）のシャフトを介して連結されている。また、前腕２０３は、モータの回転によって、上腕２０２と連結している関節３０２の部分を中心に回転する。
【００４８】
ハンド２０４は、たとえば、２本の指で物をつかめるように構成されており、関節３０３の部分で、前腕２０３とモータ（図示せず）のシャフトを介して連結されている。また、ハンド２０４は、モータの回転によって、前腕２０３と連結している関節３０３の部分を中心に回転する。また、マニピュレーションでは、たとえば、搭載された画像認識装置によって把持対象物の位置を認識し、上腕２０２および前腕２０３およびハンド２０４の姿勢を制御し、把持制御を行う。
【００４９】
つぎに、ロボット１における異物検出部について説明する。
【００５０】
異物検出部は、ロボット１に備えられ、各部材に付着した異物の有無を検知するものである。異物検出部は、異物検出のために各関節に備えたモータを駆動し、関節ごとに回転軸まわりの慣性モーメントを検出する。
【００５１】
異物検出部は、検出された慣性モーメントの値と異物が付着していない場合の慣性モーメントとを比較し、部材に付着した異物があるか否かを判断する。ここで、異物検出部は、部材の慣性モーメントの値が、異物の質量により異物が付着していないときよりも増加することを利用して、部材に付着した異物があることを検出する。
【００５２】
以下、図２を用いて、異物検出部について説明する。図２は、異物検出部の構成を示すブロック図である。
【００５３】
図２において、異物検出部は、ロボット１本体を移動するための制御を行う移動制御部１５０と、ハンド２０４で物を把持するための制御を行うハンド制御部１６０と、車輪２０１を駆動させて異物を検知する車輪異物検知部１０と、上腕２０２を駆動させて異物を検知する上腕異物検知部２０と、前腕２０３を駆動させて異物を検知する前腕異物検知部３０と、異物の検出するための制御信号を車輪異物検知部１０と上腕異物検知部２０と前腕異物検知部３０とに出力する異物検出制御部１００と、異物を検知したときに処置を行う異物処置部１４０とを備える。
【００５４】
まず、車輪異物検知部１０は、関節３００での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知するものである。
【００５５】
車輪異物検知部１０は、車輪駆動部１１０と、車輪角速度検出部１１２と、車輪検出部１１３と、車輪判断部１１４と、車輪温度検出部１１５と、を備えている。
【００５６】
車輪駆動部１１０は、異物検出制御部１００からの制御信号に応じて、車輪２０１と筐体２００を連結する関節３００に備えた一組の車輪モータ１１１に対して駆動電流を与え、車輪２０１を回転させる。車輪モータ１１１の回転指示は異物検出制御部１００より行われる。なお、車輪２０１にブレーキをかけたり、または、壁などの静止構造物に当接させたりして一時的に固定状態とすることによって壁や地面に固定すれば、筐体２００を回転させることもできる。また、一組の車輪モータ１１１は、同期して同じ回転を行うことも、それぞれが異なる回転を行うこともできる。これにより、ロボット１本体の移動時に、異物検出制御部１００からの回転指示により、直進することも、蛇行することも、方向を左右に変えることもできる。
【００５７】
車輪駆動部１１０は、回転指示により、速度制御を行いながら車輪モータ１１１の回転数を所定の回転角速度まで立ち上げる。また、車輪駆動部１１０は、位置決め制御により車輪モータ１１１を所定の回転角度でロックすることもできる。この制御の切り替えにより、車輪駆動部１１０は、車輪モータ１１１と連結された車輪２０１を回転させることも、ロックさせることもできる。ロックとは、各関節で連結された部材が所定の回転角度で固定される状態をいう。
【００５８】
車輪角速度検出部１１２は、車輪モータ１１１の軸回りの回転角速度を検出する。検出された回転角速度から、さらに微分演算により回転角加速度を求めることができる。検出された回転角速度、回転角加速度を回転系の動力学モデルにもとづく運動方程式に代入すれば、慣性モーメントを検出することが可能となる。この慣性モーメントの検出方法についての詳細は後述する。
【００５９】
車輪温度検出部１１５は、車輪モータ１１１の軸周辺の温度を検出する。この温度を検出することによって、たとえば、車輪モータ１１１の回転軸に塗布されたグリースなどが温度によりその性質が変わり、粘性摩擦係数が変化する場合に、運動方程式の粘性摩擦係数を温度に応じて補正することが可能となる。同様に、モータのトルク特性が温度で変化する場合に、運動方程式のトルク定数を温度に応じて補正することが可能となる。
【００６０】
なお、ロボットの使用環境において想定される温度範囲で温度依存性の少ない、すなわち、特性、性状の安定な部材、材料を使用することによって、車輪温度検出部１１５を省略することも可能である。
【００６１】
車輪検出部１１３は、車輪モータ１１１を含む回転系の動力学モデルにもとづく運動方程式から慣性モーメントを演算する演算部（図示せず）を備え、車輪モータ１１１に対する駆動電流と車輪角速度検出部１１２で検出された車輪モータ１１１の軸回りの回転角速度とから、車輪モータ１１１の軸まわりの慣性モーメントを検出し、その検出値を出力する。このとき、上腕２０２、前腕２０３、筐体２００を静止した状態に保持する。この慣性モーメントの検出方法についての詳細は後述する。さらに、車輪検出部１１３は、車輪温度検出部１１５で検出された車輪モータ１１１の軸周辺の温度に応じて運動方程式の中で温度に依存する定数を補正するようにしてもよい。これにより、慣性モーメントを検出する精度を高めることができる。温度に依存する定数としては、モータトルクに係る定数、粘性摩擦などに係る定数などがある。
【００６２】
車輪判断部１１４は、異物がロボット１に付着していないときの車輪モータ１１１の軸回りの慣性モーメントの値をあらかじめ記憶値として保存している。車輪判断部１１４は、車輪検出部１１３から出力される慣性モーメントの検出値とあらかじめ記憶されている慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」とし、検出値が記憶値と同じ場合は「異物の付着なし」と判断し、判断結果を出力する。ここでは、「異物の付着あり」と判断したときに「１」を出力し、「異物の付着なし」と判断したときに「０」を出力するものとする。
【００６３】
なお、検出値と記憶値とを比較するときは、所定の差以上に差が検出されたときに異物の有無を判断するようにしてもよい。
【００６４】
以上のように、車輪異物検知部１０は、関節３００での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【００６５】
つぎに、上腕異物検知部２０は、関節３０１での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【００６６】
上腕２０２と筐体２００は、関節３０１で上腕モータ１２１により連結されている。上腕２０２は、上腕モータ１２１の回転によって、関節３０１の部分を中心に回転する。
【００６７】
上腕異物検知部２０は、上腕駆動部１２０と、上腕角速度検出部１２２と、上腕検出部１２３と、上腕判断部１２４と、上腕温度検出部１２５と、を備えている。
【００６８】
上腕駆動部１２０は、異物検出制御部１００からの制御信号に応じて、上腕２０２と筐体２００を連結する関節３０１に備えた上腕モータ１２１に対して駆動電流を与え、上腕２０２を回転させる。上腕モータ１２１の回転指示は異物検出制御部１００より行われる。このとき、関節３００、関節３０２、関節３０３は動きがロックされ、静止した状態に制御される。
【００６９】
上腕駆動部１２０は、回転指示により、速度制御を行いながら上腕モータ１２１の回転数を所定の回転角速度まで立ち上げる。また、上腕駆動部１２０は、位置決め制御により上腕モータ１２１を所定の回転角度でロックすることもできる。この制御の切り替えにより、上腕駆動部１２０は、上腕モータ１２１と連結された上腕２０２を回転させることも、ロックさせることもできる。
【００７０】
上腕角速度検出部１２２は、上腕モータ１２１の軸回りの回転角速度を検出する。
【００７１】
上腕温度検出部１２５は、上腕モータ１２１の軸周辺の温度を検出する。
【００７２】
上腕検出部１２３は、上腕モータ１２１を含む回転系の動力学モデルにもとづく運動方程式から慣性モーメントを演算する演算部（図示せず）を備え、上腕モータ１２１に対する駆動電流と上腕角速度検出部１２２で検出された上腕モータ１２１の軸回りの回転角速度とから、上腕モータ１２１の軸周りの慣性モーメントを検出し、その検出値を出力する。さらに、上腕検出部１２３は、上腕温度検出部１２５で検出された上腕モータ１２１の軸周辺の温度に応じて運動方程式の中で温度に依存する定数を補正するようにしてもよい。
【００７３】
上腕判断部１２４は、異物がロボットに付着していないときの上腕モータ１２１の軸回りの慣性モーメントの値をあらかじめ記憶値として保存している。上腕判断部１２４は、上腕検出部１２３から出力される慣性モーメントの検出値とあらかじめ記憶されている慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」とし、検出値が記憶値と同じ場合は「異物の付着なし」と判断し、判断結果を出力する。ここでは、「異物の付着あり」と判断したときに「１」を出力し、「異物の付着なし」と判断したときに「０」を出力する。
【００７４】
以上のように、上腕異物検知部２０は、関節３０１での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【００７５】
つぎに、前腕異物検知部３０は、同様に、関節３０２での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【００７６】
上腕２０２と前腕２０３は、関節３０２で前腕モータ１３１により連結されている。前腕２０３は、前腕モータ１３１の回転によって、関節３０２の部分を中心に回転する。
【００７７】
前腕異物検知部３０は、前腕駆動部１３０と、前腕角速度検出部１３２と、前腕検出部１３３と、前腕判断部１３４と、前腕温度検出部１３５と、を備えている。
【００７８】
前腕駆動部１３０は、異物検出制御部１００からの制御信号に応じて、前腕２０３と上腕２０２を連結する関節３０２に備えた前腕モータ１３１に対して駆動電流を与え、前腕２０３を回転させる。前腕モータ１３１の回転指示、およびそのタイミングは異物検出制御部１００より行われる。
【００７９】
前腕駆動部１３０は、回転指示により、速度制御を行いながら前腕モータ１３１の回転数を所定の回転角速度まで立ち上げる。また、前腕駆動部１３０は、位置決め制御により前腕モータ１３１を所定の回転角度でロックすることもできる。この制御の切り替えにより、前腕駆動部１３０は、前腕モータ１３１と連結された前腕２０３を回転させることも、ロックさせることもできる。
【００８０】
前腕角速度検出部１３２は、前腕モータ１３１の軸回りの回転角速度を検出する。
【００８１】
前腕温度検出部１３５は、前腕モータ１３１の軸周辺の温度を検出する。
【００８２】
前腕検出部１３３は、前腕モータ１３１を含む回転系の動力学モデルにもとづく運動方程式から慣性モーメントを演算する演算部（図示せず）を備え、前腕モータ１３１に対する駆動電流と前腕角速度検出部１３２で検出された前腕モータ１３１の軸回りの回転角速度とから、前腕モータ１３１の軸周りの慣性モーメントを検出し、その検出値を出力する。さらに、前腕検出部１３３は、前腕温度検出部１３５で検出された前腕モータ１３１の軸周辺の温度に応じて運動方程式の中で温度に依存する定数を補正するようにしてもよい。
【００８３】
前腕判断部１３４は、異物がロボットに付着していないときの前腕モータ１３１の軸回りの慣性モーメントの値をあらかじめ記憶値として保存している。前腕判断部１３４は、前腕検出部１３３から出力される慣性モーメントの検出値とあらかじめ記憶されている慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」とし、検出値が記憶値と同じ場合は「異物の付着なし」と判断し、判断結果を出力する。ここでは、「異物の付着あり」と判断したときに「１」を出力し、「異物の付着なし」と判断したときに「０」を出力する。
【００８４】
以上のように、前腕異物検知部３０は、関節３０２での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【００８５】
つぎに、移動制御部１５０は、異物検出を行うときに、車輪２０１を固定するための車輪止めが設置された場所へロボット１を移動するよう制御する。
【００８６】
また、移動制御部１５０は、異物検出制御部１００によって移動開始を指示される。また、移動制御部１５０は、車輪２０１を車輪止めに固定したら移動完了を異物検出制御部１００へ返す。
【００８７】
ハンド制御部１６０は、異物検出制御部１００からの指示により、ハンド２０４の姿勢や指を所定の状態まで動作させ、ロックする。
【００８８】
異物検出制御部１００は、ロボット１において異物検出を行うときに、移動制御部１５０に対して車輪止めへの移動を指示する。また、異物検出制御部１００は、ハンド制御部１６０に対してハンド２０４を所定の姿勢にロックするように指示する。また、異物検出制御部１００は、車輪駆動部１１０、上腕駆動部１２０、前腕駆動部１３０、ハンド制御部１６０それぞれに対してモータの回転、ロックの指示を行い、異物検出、異物除去を行う。
【００８９】
異物処置部１４０は、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４からの判断結果にもとづいて、各部材に付着した異物の有無を判断する。また、異物処置部１４０は、判断結果に応じて、「異物の付着なし」の場合は、異物検出を終了しロボット１が他の動作に移れるようにする。具体的には、ロボット１は、車輪止めの位置から通常使用される位置に戻り、使用者からの指示を受ける。
【００９０】
一方、「異物の付着あり」の場合は、異物処置部１４０は、ブザーなどの音、ＬＥＤなどの光、モニタなどによる表示、などにより異物の付着があること、その異物が付着した部材の位置の情報などを使用者に報知する。さらに、異物の付着位置が特定され、ハンド２０４により除去可能な場合は、異物を除去するように異物検出制御部１００に指示する。これにより、異物検出制御部１００は、車輪駆動部１１０、上腕駆動部１２０、前腕駆動部１３０、ハンド制御部１６０それぞれに対してモータの回転、ロックの指示を行い、異物を除去する。なお、異物の除去が不可能な場合、異物が除去されるまでロボット１の動作を禁止するようにしてもよい。この場合、異物の除去は、たとえばロボット１の使用者が行う。使用者は、異物を除去した後、ロボット１に異物を除去したことを情報として設定する。
【００９１】
なお、車輪角速度検出部１１２、上腕角速度検出部１２２、前腕角速度検出部１３２は、ロボット１のマニピュレーションとしても動きの制御に欠かせないものである。
【００９２】
つぎに、ロボット１における異物検出の動作について、図３、図４を用いて説明する。
【００９３】
図３はロボット１における異物検出の動作を説明するフローチャート、図４（ａ）は車輪の異物検出時のロボット１の姿勢を説明する説明図、図４（ｂ）は上腕の異物検出時のロボット１の姿勢を説明する説明図、図４（ｃ）は前腕の異物検出時のロボット１の姿勢を説明する説明図である。
【００９４】
図３に示すように、ロボット１は、異物検出制御部１００により、異物検出の動作指示を移動制御部１５０、ハンド制御部１６０、車輪異物検知部１０、上腕異物検知部２０、前腕異物検知部３０に対して行う。
【００９５】
まず、ロボット１は、移動制御部１５０からの指示により、異物検出を行うための場所へ移動する。ロボット１は、図４（ａ）に示すように、車輪止め２１０の場所へ移動し（Ｓ４０１）、車輪２０１を車輪止め２１０によって地面に固定する（Ｓ４０２）。車輪止め２１０は、一組の車輪２０１のそれぞれに対して、ロボット１とは別に地面（宅内ならば床に相当）に設置されている。車輪止め２１０は、車輪２０１の回転平面の両側から車輪２０１をはさみ、摩擦力によって車輪２０１が回転しないように床面または地面に固定する。なお、車輪止め２１０は、車輪止め２１０の間に車輪２０１が来たことを検出し、車輪２０１をはさむようにしてもよい。また、車輪止め２１０の間の距離を徐々に狭く設定し、車輪２０１が押し当てられることで車輪２０１が固定される仕組みとしてもよい。
【００９６】
なお、筐体２００を固定するために、車輪２０１自体を上下移動可能とする機構部を設け、車輪２０１を持ち上げることで、筐体２００を床面などに当接して固定してもよい。
【００９７】
また、慣性モーメントの検出を行わない部材の一部を壁などに当接して固定するようにしてもよい。ハンド２０４の指で固定している物をつかむことで、固定するようにしてもよい。
【００９８】
つぎに、ロボット１は、関節３００での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知するための姿勢をとる。
【００９９】
ロボット１は、異物検出制御部１００から指示された前腕駆動部１３０、上腕駆動部１２０、ハンド制御部１６０により、前腕モータ１３１、上腕モータ１２１、ハンド２０４それぞれのモータを回転させ、異物検出に適した姿勢まで動かしてロックする（Ｓ４０３）。
【０１００】
図４（ａ）に示すように、ロボット１は、車輪モータ１１１の軸回りの慣性モーメントを極力小さくするために上腕２０２と前腕２０３とハンド２０４を折りたたむ姿勢でロックし、車輪モータ１１１の回転中心からの質点の半径範囲を小さくする。
【０１０１】
つぎに、ロボット１は、車輪温度検出部１１５で車輪モータ１１１の軸周辺の温度を検出し、その値に応じて動力学モデルの中で、温度に依存する定数などを補正する（Ｓ４０４）。
【０１０２】
つぎに、ロボット１は、車輪駆動部１１０により、車輪モータ１１１を回転させる（Ｓ４０５）。このとき、車輪２０１は車輪止め２１０によって地面に固定されているため、車輪モータ１１１の回転によって筐体２００の側が車輪モータ１１１の軸回りに回転する。これにより、車輪モータ１１１の軸回りの回転角速度を検出すれば、一体となって回転する筐体２００、上腕２０２、前腕２０３、ハンド２０４を含む部材の慣性モーメントの検出が可能となる。
【０１０３】
つぎに、車輪角速度検出部１１２は車輪モータ１１１の軸回りの回転角速度を検出する。さらに、車輪検出部１１３は、車輪駆動部１１０が出力する駆動電流に応じて車輪モータ１１１に発生するトルクと、検出した回転角速度にもとづいて車輪モータ１１１の軸周りの慣性モーメントを検出し、検出値を出力する（Ｓ４０６）。
【０１０４】
つぎに、ロボット１は、車輪判断部１１４により、車輪モータ１１１の軸回りの慣性モーメントについて、車輪検出部１１３が出力した慣性モーメントの検出値と、異物が付着していないときの慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きいか否かを判断する。これにより、車輪判断部１１４は、付着した異物の有無を検知する。車輪判断部１１４は、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」と判断した「１」を出力し、検出値が記憶値よりも小さい場合は「異物の付着なし」と判断した「０」を判断結果として出力する（Ｓ４０７）。
【０１０５】
以上のように、ロボット１は、関節３００での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知することができる。
【０１０６】
つぎに、ロボット１は、関節３０１での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知するための姿勢をとる。
【０１０７】
ロボット１は、異物検出制御部１００から指示された前腕駆動部１３０、車輪駆動部１１０、ハンド制御部１６０により、前腕モータ１３１、車輪モータ１１１、ハンド２０４それぞれのモータを回転させ、異物検出に適した姿勢まで動かしてロックする（Ｓ４０８）。
【０１０８】
図４（ｂ）に示すように、ロボット１は、上腕モータ１２１の軸回りの慣性モーメントを極力小さくするために前腕２０３とハンド２０４を折りたたむ姿勢でロックし、上腕モータ１２１の回転中心からの質点の半径範囲を小さくする。
【０１０９】
つぎに、ロボット１は、上腕温度検出部１２５で上腕モータ１２１の軸周辺の温度を検出し、その値に応じて動力学モデルの中で、温度に依存する定数などを補正する（Ｓ４０９）。
【０１１０】
つぎに、ロボット１は、上腕駆動部１２０により、上腕モータ１２１を回転させる（Ｓ４１０）。このとき、筐体２００、車輪２０１は固定され、前腕２０３およびハンド２０４はロックによって上腕２０２と共に回転する。これにより、上腕モータ１２１の軸回りの回転角速度を検出すれば、一体となって回転する上腕２０２、前腕２０３、ハンド２０４を含む部材の慣性モーメントの検出が可能となる。
【０１１１】
つぎに、上腕角速度検出部１２２は、上腕モータ１２１の回転角速度を検出する。さらに、上腕検出部１２３は、上腕駆動部１２０が出力する駆動電流に応じて上腕モータ１２１に発生するトルクと、検出した回転角速度にもとづいて上腕モータ１２１の軸周りの慣性モーメントを検出し、検出値を出力する（Ｓ４１１）。
【０１１２】
つぎに、ロボット１は、上腕判断部１２４により、上腕モータ１２１の軸回りの慣性モーメントについて、上腕検出部１２３が出力した慣性モーメントの検出値と、異物が付着していない状態における慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きいか否かを判断する。これにより、上腕判断部１２４は、付着した異物の有無を検知する。上腕判断部１２４は、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」と判断した「１」を出力し、検出値が記憶値よりも小さい場合は「異物の付着なし」と判断した「０」を判断結果として出力する（Ｓ４１２）。
【０１１３】
以上のように、ロボット１は、関節３０１での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【０１１４】
つぎに、ロボット１は、関節３０２での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知するための姿勢をとる。
【０１１５】
ロボット１は、異物検出制御部１００から指示された上腕駆動部１２０、車輪駆動部１１０、ハンド制御部１６０により、上腕モータ１２１、車輪モータ１１１、ハンド２０４それぞれのモータを回転させ、異物検出に適した姿勢まで動かしてロックする（Ｓ４１３）。
【０１１６】
図４（ｃ）に示すように、ロボット１は、前腕モータ１３１の軸回りの慣性モーメントを極力小さくするためにハンド２０４を折りたたむ姿勢でロックし、前腕モータ１３１の回転中心からの質点の半径範囲を小さくする。
【０１１７】
つぎに、ロボット１は、前腕温度検出部１３５で前腕モータ１３１の軸周辺の温度を検出し、その値に応じて動力学モデルの中で、温度に依存する定数などを補正する（Ｓ４１４）。
【０１１８】
つぎに、ロボット１は、前腕駆動部１３０により、前腕モータ１３１を回転させる（Ｓ４１５）。このとき筐体２００、車輪２０１、上腕２０２は固定され、ハンド２０４は前腕２０３と共に回転する。これにより、前腕モータ１３１の軸回りの回転角速度を検出すれば、一体となって回転する前腕２０３、ハンド２０４を含む部材の慣性モーメントの検出が可能となる。
【０１１９】
つぎに、前腕角速度検出部１３２は、前腕モータ１３１の回転角速度を検出する。さらに、前腕検出部１３３は、前腕駆動部１３０が出力する駆動電流に応じて前腕モータ１３１に発生するトルクと、検出した回転角速度にもとづいて前腕モータ１３１の軸周りの慣性モーメントを検出し、検出値を出力する（Ｓ４１６）。
【０１２０】
つぎに、ロボット１は、前腕判断部１３４により、前腕モータ１３１の軸回りの慣性モーメントについて、前腕検出部１３３が出力した慣性モーメントの検出値と、異物が付着していないときの慣性モーメントの記憶値とを比較し、検出値が記憶値よりも大きいか否かを判断する。これにより、前腕判断部１３４は、異物の有無を検知する。前腕判断部１３４は、検出値が記憶値よりも大きい場合は「異物の付着あり」と判断した「１」を出力し、検出値が記憶値よりも小さい場合は「異物の付着なし」と判断した「０」の判断結果を出力する（Ｓ４１７）。
【０１２１】
以上により、ロボット１は、関節３０２での慣性モーメントの検出により異物の有無を検知する。
【０１２２】
つぎに、ロボット１は、異物処置部１４０により、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４の判断結果の出力にもとづき、異物付着の有無を判断し、さらに場所を特定する。このとき、各判断結果出力がすべて「０」の場合は「異物の付着なし」と判断し、いずれかの判断結果が「１」ならば、「異物の付着あり」と判断する（Ｓ４１８）。
【０１２３】
ロボット１は、「異物の付着なし」と判断した場合、車輪２０１の車輪止め２１０を解除し、通常の操作を行う場所に移動し、使用者の操作指示を受け付け、異物検出を終了する（Ｓ４１９）。
【０１２４】
一方、ロボット１は、「異物の付着あり」と判断した場合、異物の付着があることをブザーやモニタ表示によって報知し（Ｓ４２０）、異物が除去されるまで移動を禁止する。ハンド２０４により異物の除去が可能であれば異物除去を行う（Ｓ４２１）。
【０１２５】
なお、異物処置部１４０はロボット１本体における異物付着の有無を判断したが、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４の判断結果の出力にもとづき、さらに、部位を特定するようにしてもよい。たとえば、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４の判断結果がそれぞれ「１」、「０」、「０」であった場合、上腕２０２より先には異物の付着がないことがわかるので、筐体２００に異物が付着していることを特定できる。また、判断結果がそれぞれ「１」、「１」、「０」であった場合、筐体２００または上腕２０２に異物が付着していることを特定できる。このように、順次に検出された判断結果を用いることで、異物が付着している部位を特定できる。
【０１２６】
特定された異物の位置を報知すれば、外見では見つけにくい部位に異物が付着していても、使用者は容易に見つけて除去することができる。さらに、ロボット１が備えるハンド２０４で異物を指ではさんで除去するのが可能であれば、除去処置を行うことができる。なお、アームの振動によって除去してもよい。
【０１２７】
また、各部位ごとに慣性モーメントを検出せず、たとえば車輪モータ１１１の軸回りの慣性モーメントのみを検出し、Ｓ４０８からＳ４１７までを省略するようにしてもロボット１本体における異物の付着の有無を判断できる。
【０１２８】
また、各部位に分けて検出すれば、異物付着による慣性モーメントの増加分を相対的に大きくでき、異物付着の有無をより高い精度で判断することができる。
【０１２９】
また、車輪止め２１０によって車輪２０１を床面に固定し、車輪２０１以外の部位の慣性モーメントを検出するようにしたが、逆に筐体２００を床面に固定するようにして、車輪２０１を回転させ、車輪２０１の慣性モーメントを検出するようにしてもよい。
【０１３０】
具体的には、筐体２００に伸縮自在な脚を設け、ロボット１は、この脚を車輪２０１が浮くまで伸ばすことで、筐体２００を床面に固定してもよい。ロボット１は、筐体２００を床面に固定した後で車輪２０１を回転させることで、車輪２０１の慣性モーメントを検出できる。これにより、ロボット１は、車輪２０１に付着した異物の有無を検出できる。
【０１３１】
このように、車輪２０１を上下移動して筐体２００を固定する機構部、車輪２０１を浮かすために筐体２００に備えた伸縮自在な脚、車輪２０１を固定するための車輪止め２１０など、慣性モーメントを検出しない部材を固定するための部材固定部（図示せず）を設けることで、慣性モーメントの検出時に部材を回転させたときに発生する揺れを防止でき、検出誤差を低減できる。
【０１３２】
このように、慣性モーメントの検出を行わない部材を静止状態に保持させることで、慣性モーメントの検出時に回転された部材により発生するロボット本体の揺れを防止でき、検出誤差を低減できる。また、異物の有無を特定する部材の場所に応じて、静止させる部材を変更することで、異物の場所を精度よく特定できる。
【０１３３】
また、ロボット１は、搭載されているバッテリーの充電が終了した後で異物検出を行ってもよいし、ロボット１が何ら作業を行っていない待機状態のときに行ってもよいし、待機状態が所定の時間以上続いたときに行ってもよい。
【０１３４】
ロボット１において、異物検出を充電終了後に行われる場合、定期的に充電がなされるため、異物が付着しているのを長期間見逃すことがない。また、車輪止め２１０の場所で充電を行えばＳ４０１への移動を省略することができ、移動に要する時間を短縮できる。
【０１３５】
ロボット１において、異物検出を待機状態のときに行えば、作業効率を落とすことがない。
【０１３６】
また、Ｓ４０１からＳ４２１まで、異常が発生しない場合を説明したが、たとえば、モータの異常、前腕２０３などの障害物への衝突など、正常に慣性モーメントを検出できない場合も想定される。これを回避するため、回転角度を検出するセンサや衝突を検出するセンサ、故障を検出するセンサなどを用いてロボット１の異常を検出し、異物検出を中止するようにしてもよい。
【０１３７】
つぎに、慣性モーメントの検出方法について詳細に説明する。
【０１３８】
ＤＣモータにおいて、モータへの入力電流を時変数Ｉ、モータの回転角速度を時変数ω、モータの回転角加速度をα、モータのトルク定数をＫ、モータの回転軸まわりの慣性モーメントをＪ、粘性摩擦係数をＤとすると、トルクＴは、以下の運動方程式よって表わされることが知られている。
【０１３９】
Ｔ＝Ｋ×Ｉ
＝Ｊ×α＋Ｄ×ω
本実施の形態において、電流Ｉは、車輪駆動部１１０、上腕駆動部１２０、前腕駆動部１３０が、それぞれ車輪モータ１１１、上腕モータ１２１、前腕モータ１３１に与える駆動電流である。
【０１４０】
また、回転角速度ωは、車輪角速度検出部１１２、上腕角速度検出部１２２、前腕角速度検出部１３２で検出された検出信号である。また、回転角加速度αは回転角速度ωを微分することにより求められたものである。
【０１４１】
また、トルク定数Ｋ、粘性摩擦係数Ｄ、慣性モーメントＪは、ロボット１の設計の段階で既知のものである。これにより、もし、ロボット１の部材に異物が付着すると、異物の重量により、慣性モーメントＪの値が設計値より大きくなる。この慣性モーメントＪの変化を検出することで、異物の付着を判断できる。
【０１４２】
このように、慣性モーメントを利用して異物を検出することで、回転角加速度を大きくすればするほど、質量の小さい異物でも、慣性モーメントＪを相対的に大きくでき、検出精度を高めることができる。この効果は、静的なモーメントでは得られない効果である。
【０１４３】
また、車輪検出部１１３、上腕検出部１２３、前腕検出部１３３は、それぞれ入力された回転角速度ωから回転角加速度αを求め、駆動電流Ｉ、および既知のトルク定数Ｋ、粘性摩擦係数Ｄで定まる運動方程式から最小二乗法などにより慣性モーメントＪを検出することができる。検出方法は、最小二乗法によらず、既知の様々な手法を適用してもよい。
【０１４４】
また、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４は、ロボット１の姿勢に動力学モデルにもとづいて慣性モーメントの設計値を求め、記憶値として記憶してもよい。また、車輪判断部１１４、上腕判断部１２４、前腕判断部１３４は、工場出荷時などに、あらかじめ慣性モーメントを検出するときの姿勢をロボット１にさせ、その姿勢での慣性モーメントを実測した値を記憶するようにしてもよい。検出するときの姿勢と同じ姿勢で慣性モーメントを実測して記憶すれば、複雑な慣性モーメントの設計値の計算が不要となるだけでなく、設計上の誤差による影響も同時に低減できる。
【０１４５】
なお、粘性摩擦係数Ｄは、特にモータの回転軸に塗布されたグリースなどの性質により、温度によって変化する場合がある。このため、ロボット１は、車輪温度検出部１１５、上腕温度検出部１２５、前腕温度検出部１３５が検出した温度に応じて、慣性モーメントの検出時に粘性摩擦係数Ｄを補正する。これにより、より高い精度で慣性モーメントを検出することができる。もちろん温度依存性の小さいグリースを用いれば、このような補正は省略することができる。また、慣性モーメントの検出に係るもので、温度依存の少ないものが使用されるならば、車輪温度検出部１１５、上腕温度検出部１２５、前腕温度検出部１３５を省略することは可能である。
【０１４６】
また、筐体２００、上腕２０２、前腕２０３の順に慣性モーメントを検出したが、逆の順番に検出するようにしてもよい。
【０１４７】
また、ロボット１の慣性モーメントを検出するとき、関節部での慣性モーメントを最小にするための姿勢は、上腕、前腕を折りたたむようにしてもよいし、上腕、前腕を伸縮可能な構造とし、縮めてもよい。
【０１４８】
以上のように、本発明によれば、特別なセンサを用いることなく任意の部位に付着された異物の有無を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明によれば、任意の部位に取り付けられた盗聴器や盗撮器などの異物の有無を検知可能であり、異物検知方法およびロボットなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の実施の形態におけるロボットの構成を示す構成図
【図２】同異物検出部の構成を示すブロック図
【図３】同ロボットにおける異物検出の動作を説明するフローチャート
【図４】（ａ）同車輪の異物検出時のロボットの姿勢を説明する説明図（ｂ）同上腕の異物検出時のロボットの姿勢を説明する説明図（ｃ）同前腕の異物検出時のロボットの姿勢を説明する説明図
【符号の説明】
【０１５１】
１ ロボット
１０ 車輪異物検知部
２０ 上腕異物検知部
３０ 前腕異物検知部
１００ 異物検出制御部
１１０ 車輪駆動部
１１１ 車輪モータ
１１２ 車輪角速度検出部
１１３ 車輪検出部
１１４ 車輪判断部
１１５ 車輪温度検出部
１２０ 上腕駆動部
１２１ 上腕モータ
１２２ 上腕角速度検出部
１２３ 上腕検出部
１２４ 上腕判断部
１２５ 上腕温度検出部
１３０ 前腕駆動部
１３１ 前腕モータ
１３２ 前腕角速度検出部
１３３ 前腕検出部
１３４ 前腕判断部
１３５ 前腕温度検出部
１４０ 異物処置部
１５０ 移動制御部
１６０ ハンド制御部
２００ 筐体
２０１ 車輪
２０２ 上腕
２０３ 前腕
２０４ ハンド
２１０ 車輪止め
３００，３０１，３０２，３０３ 関節
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の部材を連結した関節を中心に前記複数の部材の少なくともいずれかの部材を回転させる駆動部と、
前記駆動部に対して前記部材を回転させるための制御信号を出力する制御部と、
前記関節での回転軸まわりの第１の慣性モーメントを検出する検出部と、
前記第１の慣性モーメントの値と異物の付着がない場合の前記関節での回転軸まわりの第２の慣性モーメントの値とを比較し、前記複数の部材の少なくともいずれかの部材に付着した異物の有無を判断する異物判断部と、
を備えることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記異物判断部は、前記第１の慣性モーメントの値の方が前記第２の慣性モーメントの値よりも大きいときに異物が付着していると判断することを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記関節が複数あり、
前記検出部は、複数の前記関節それぞれでの回転軸まわりの前記第１の慣性モーメントを順次に検出し、
前記異物判断部は、前記関節ごとに検出された前記第１の慣性モーメントの値それぞれに対して異物の付着の有無を判断し、判断された複数の判断結果にもとづいて異物が付着している部材を特定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１の慣性モーメントの検出を行わない関節に係る駆動部を所定の姿勢に保持させることを特徴とする請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の慣性モーメントの検出を行う関節に係る駆動部に対しては所定の回転を行うための制御信号を出力し、前記第１の慣性モーメントの検出を行わない関節に係る駆動部に対しては、前記所定の姿勢として前記第１の慣性モーメントの検出を行う関節に係る駆動部での回転軸まわりの前記第１の慣性モーメントを最小にするための姿勢をさせる制御信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のロボット。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の慣性モーメントの検出を行わない部材を静止状態に保持させることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載のロボット。
【請求項７】
前記第１の慣性モーメントの検出を行わない前記複数の部材の少なくともいずれかの部材を静止状態に保持するための部材固定部をさらに備え、
前記検出部は、前記部材固定部により前記複数の部材の少なくともいずれかの部材が静止状態に保持された後で前記第１の慣性モーメントを検出することを特徴とする請求項６に記載のロボット。
【請求項８】
前記異物判断部で異物が付着していると特定された部材から前記異物を取り除く異物処置部をさらに備えたことを特徴とする請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載のロボット。
【請求項９】
前記検出部は、前記第１の慣性モーメントＪを、
Ｔ＝Ｊ×α＋Ｄ×ω
（Ｔ：トルク、α：回転角加速度、Ｄ：粘性摩擦係数、ω：回転角速度）
の関係式にもとづいて検出することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のロボット。
【請求項１０】
前記関節の温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記検出部は、前記温度検出部で検出された前記温度にもとづいて、前記関係式における前記トルクＴまたは前記粘性摩擦係数Ｄを補正し、前記第１の慣性モーメントＪを検出することを特徴とする請求項９に記載のロボット。
【請求項１１】
複数の部材と、前記複数の部材を連結した関節と、前記関節を中心に前記複数の部材の少なくともいずれかの部材を回転させる駆動部とを備えたロボットを用いた異物検知方法において、
前記関節を中心に前記複数の部材の少なくともいずれかの部材を前記駆動部により回転させる駆動ステップと、
前記駆動部に対して前記部材を回転させるための制御信号を出力する制御ステップと、
前記関節での回転軸まわりの第１の慣性モーメントを検出する検出ステップと、
前記第１の慣性モーメントの値と異物の付着がない場合の前記関節での回転軸まわりの第２の慣性モーメントの値とを比較し、前記複数の部材の少なくともいずれかの部材に付着した異物の有無を判断する異物判断ステップと、
を備えたことを特徴とする異物検知方法。
【請求項１２】
前記異物判断ステップは、前記第１の慣性モーメントの値の方が前記第２の慣性モーメントの値よりも大きいときに異物が付着していると判断することを特徴とする請求項１１に記載の異物検知方法。
【請求項１３】
前記関節が複数あり、
前記検出ステップは、複数の前記関節それぞれでの回転軸まわりの前記第１の慣性モーメントを順次に検出し、
前記異物判断ステップは、前記関節ごとに検出された前記第１の慣性モーメントの値それぞれに対して異物の付着の有無を判断し、判断された複数の判断結果にもとづいて異物が付着している部材を特定することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の異物検知方法。
【請求項１】
複数の部材を連結した関節を中心に前記複数の部材の少なくともいずれかの部材を回転させる駆動部と、
前記駆動部に対して前記部材を回転させるための制御信号を出力する制御部と、
前記関節での回転軸まわりの第１の慣性モーメントを検出する検出部と、
前記第１の慣性モーメントの値と異物の付着がない場合の前記関節での回転軸まわりの第２の慣性モーメントの値とを比較し、前記複数の部材の少なくともいずれかの部材に付着した異物の有無を判断する異物判断部と、
を備えることを特徴とするロボット。
【請求項２】
前記異物判断部は、前記第１の慣性モーメントの値の方が前記第２の慣性モーメントの値よりも大きいときに異物が付着していると判断することを特徴とする請求項１に記載のロボット。
【請求項３】
前記関節が複数あり、
前記検出部は、複数の前記関節それぞれでの回転軸まわりの前記第１の慣性モーメントを順次に検出し、
前記異物判断部は、前記関節ごとに検出された前記第１の慣性モーメントの値それぞれに対して異物の付着の有無を判断し、判断された複数の判断結果にもとづいて異物が付着している部材を特定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロボット。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１の慣性モーメントの検出を行わない関節に係る駆動部を所定の姿勢に保持させることを特徴とする請求項３に記載のロボット。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１の慣性モーメントの検出を行う関節に係る駆動部に対しては所定の回転を行うための制御信号を出力し、前記第１の慣性モーメントの検出を行わない関節に係る駆動部に対しては、前記所定の姿勢として前記第１の慣性モーメントの検出を行う関節に係る駆動部での回転軸まわりの前記第１の慣性モーメントを最小にするための姿勢をさせる制御信号を出力することを特徴とする請求項４に記載のロボット。
【請求項６】
前記制御部は、前記第１の慣性モーメントの検出を行わない部材を静止状態に保持させることを特徴とする請求項３から請求項５までのいずれか１項に記載のロボット。
【請求項７】
前記第１の慣性モーメントの検出を行わない前記複数の部材の少なくともいずれかの部材を静止状態に保持するための部材固定部をさらに備え、
前記検出部は、前記部材固定部により前記複数の部材の少なくともいずれかの部材が静止状態に保持された後で前記第１の慣性モーメントを検出することを特徴とする請求項６に記載のロボット。
【請求項８】
前記異物判断部で異物が付着していると特定された部材から前記異物を取り除く異物処置部をさらに備えたことを特徴とする請求項３から請求項７までのいずれか１項に記載のロボット。
【請求項９】
前記検出部は、前記第１の慣性モーメントＪを、
Ｔ＝Ｊ×α＋Ｄ×ω
（Ｔ：トルク、α：回転角加速度、Ｄ：粘性摩擦係数、ω：回転角速度）
の関係式にもとづいて検出することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のロボット。
【請求項１０】
前記関節の温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記検出部は、前記温度検出部で検出された前記温度にもとづいて、前記関係式における前記トルクＴまたは前記粘性摩擦係数Ｄを補正し、前記第１の慣性モーメントＪを検出することを特徴とする請求項９に記載のロボット。
【請求項１１】
複数の部材と、前記複数の部材を連結した関節と、前記関節を中心に前記複数の部材の少なくともいずれかの部材を回転させる駆動部とを備えたロボットを用いた異物検知方法において、
前記関節を中心に前記複数の部材の少なくともいずれかの部材を前記駆動部により回転させる駆動ステップと、
前記駆動部に対して前記部材を回転させるための制御信号を出力する制御ステップと、
前記関節での回転軸まわりの第１の慣性モーメントを検出する検出ステップと、
前記第１の慣性モーメントの値と異物の付着がない場合の前記関節での回転軸まわりの第２の慣性モーメントの値とを比較し、前記複数の部材の少なくともいずれかの部材に付着した異物の有無を判断する異物判断ステップと、
を備えたことを特徴とする異物検知方法。
【請求項１２】
前記異物判断ステップは、前記第１の慣性モーメントの値の方が前記第２の慣性モーメントの値よりも大きいときに異物が付着していると判断することを特徴とする請求項１１に記載の異物検知方法。
【請求項１３】
前記関節が複数あり、
前記検出ステップは、複数の前記関節それぞれでの回転軸まわりの前記第１の慣性モーメントを順次に検出し、
前記異物判断ステップは、前記関節ごとに検出された前記第１の慣性モーメントの値それぞれに対して異物の付着の有無を判断し、判断された複数の判断結果にもとづいて異物が付着している部材を特定することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の異物検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−３０１６６０（Ｐ２００７−３０１６６０Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３１３２３（Ｐ２００６−１３１３２３）
【出願日】平成１８年５月１０日（２００６．５．１０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１０日（２００６．５．１０）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]