專利名稱：機(jī)器人裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人裝置及其控制方法，并且適合應(yīng)用于比如寵物機(jī)器人。
背景技術(shù)：
最近幾年，本發(fā)明申請(qǐng)人已經(jīng)提出并開(kāi)發(fā)了一種能根據(jù)使用者命令或周圍環(huán)境情況執(zhí)行預(yù)定動(dòng)作的具有四肢類型的寵物機(jī)器人。此種寵物機(jī)器人外形類似一般家庭擁有的狗或者貓，而且可以根據(jù)使用者命令或周圍環(huán)境情況執(zhí)行動(dòng)作。
作為此類寵物機(jī)器人的尾巴，提供一種可以按照裝在身體部分尾部的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)而在垂直方向或水平方向搖擺的尾巴，而不是只簡(jiǎn)單懸掛于身體部分的尾部的繩狀尾巴。
另外，在此類寵物機(jī)器人中，作為儲(chǔ)電單元的電池裝在身體內(nèi)部用作主電源。各種電路和致動(dòng)器分別基于上述電池供應(yīng)的電力工作。
在上述寵物機(jī)器人中，可以認(rèn)為在根據(jù)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)而搖擺尾巴的情況下，如果上述的尾巴每次都象真狗或真貓一樣，可以與其感情相應(yīng)地在一個(gè)方向上彎曲或搖擺，則可以進(jìn)一步給使用者親切的感受和滿意的感覺(jué)，寵物機(jī)器人的娛樂(lè)特性也可以進(jìn)一步改善。
進(jìn)一步講，尾巴并不需要象腿那樣偶爾命令其運(yùn)動(dòng)。尾巴可以在任何時(shí)候自由地運(yùn)動(dòng)。因此，可以進(jìn)一步期望寵物機(jī)器人內(nèi)部發(fā)生問(wèn)題時(shí)，此事實(shí)能夠通過(guò)尾巴的動(dòng)作通知使用者。
另外，在上述的寵物機(jī)器人中，即使裝在身體部分的電池幾乎用盡，然而并沒(méi)有提供通知使用者需要充電或者更換上述電池的設(shè)計(jì)。
如果電池真的用盡并且寵物機(jī)器人處于停止?fàn)顟B(tài)，就好象死了似的。導(dǎo)致寵物機(jī)器人與追求娛樂(lè)的目標(biāo)相反。因此，非常希望能夠使寵物機(jī)器人向使用者表達(dá)真實(shí)動(dòng)物所具有的食欲那樣應(yīng)該給它充電了。
許多情況下，在此寵物機(jī)器人中，包括電池在內(nèi)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)安裝在身體部分。在這種情況下，已經(jīng)在身體部分的預(yù)定位置形成了通風(fēng)口。外部空氣可以通過(guò)上述通風(fēng)口進(jìn)入身體部分。因此，可以防止身體部分內(nèi)部的溫度急劇上升。
但是，在此寵物機(jī)器人中，當(dāng)寵物機(jī)器人躺下來(lái)的時(shí)候?qū)㈥P(guān)閉通風(fēng)口，從而外部空氣不能進(jìn)入寵物機(jī)器人內(nèi)部。因此，擔(dān)心身體部分內(nèi)部的溫度變的非常高，并且使電池不可使用。
由于這個(gè)原因，為了保障其安全，在寵物機(jī)器人的內(nèi)部溫度達(dá)到“臨界溫度”之前，非常希望上述的寵物機(jī)器人處于直立狀態(tài)并且可以通過(guò)通風(fēng)口循環(huán)內(nèi)部空氣。
發(fā)明概述考慮上述幾點(diǎn)，本發(fā)明提出一種機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法，其娛樂(lè)特性可以明顯改善，另外用其姿勢(shì)表現(xiàn)電池充電的必要性，并且可以保證它的安全。
為了解決這些問(wèn)題，依照本發(fā)明，在裝有其一端可以至少在一個(gè)軸或更多軸方向上轉(zhuǎn)動(dòng)自由地連接的可活動(dòng)部件的機(jī)器人系統(tǒng)中，提供了根據(jù)供給的輸入信息來(lái)操作可活動(dòng)部分的動(dòng)作控制裝置；和具有動(dòng)作引起的感情/本能模型的感情/本能模型改變裝置，用于根據(jù)輸入信息改變感情/本能模型并決定可活動(dòng)部分的動(dòng)作。作為結(jié)果，在此寵物機(jī)器人系統(tǒng)中，可以通過(guò)可活動(dòng)部分的動(dòng)作和其姿勢(shì)表現(xiàn)真實(shí)動(dòng)物基于與使用者接觸所獲得的感情、輸入的命令和它本身的動(dòng)作。因此，可以進(jìn)一步給使用者親切的感受和滿意的感覺(jué)等，寵物機(jī)器人的娛樂(lè)特性也可以進(jìn)一步改善。
依照本發(fā)明，在裝有其一端可以至少在一個(gè)軸或更多軸方向上轉(zhuǎn)動(dòng)自由地連接的可活動(dòng)部件的機(jī)器人系統(tǒng)中，提供了用于檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的檢測(cè)裝置；和感情控制裝置，用于根據(jù)檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果操作可活動(dòng)部分。作為結(jié)果，在此寵物機(jī)器人系統(tǒng)中，上述機(jī)器人的內(nèi)部狀態(tài)可以通過(guò)可活動(dòng)部分的動(dòng)作和其姿勢(shì)表現(xiàn)。因此，可以展示給使用者類似動(dòng)物的反應(yīng)，并且給使用者親切的感受和滿意的感覺(jué)。
依照本發(fā)明，在內(nèi)裝有電池作為電源的機(jī)器人系統(tǒng)中，提供了用于檢測(cè)電池余量的電池余量檢測(cè)裝置；和動(dòng)作控制裝置，用于在由電池余量檢測(cè)裝置檢測(cè)的電池余量變到預(yù)定水平或更低時(shí)，將機(jī)器人系統(tǒng)改變成預(yù)定姿勢(shì)和/或使其表現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作。作為結(jié)果，在此機(jī)器人系統(tǒng)中，它表達(dá)食欲的方式就象它是真的動(dòng)物一樣可以傳遞給使用者，并給使用者一種親切的感受和滿意的感覺(jué)，它的娛樂(lè)特性也可以進(jìn)一步改善。
依照本發(fā)明，在內(nèi)裝有電池作為電源的機(jī)器人系統(tǒng)中，并且其中已經(jīng)在上述身體部分的預(yù)定位置形成了排氣口，提供了用于檢測(cè)身體部分內(nèi)部溫度的溫度檢測(cè)裝置；和動(dòng)作控制裝置，用于在溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)的內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)定溫度或超出時(shí)，將機(jī)器人系統(tǒng)改變成預(yù)定姿勢(shì)和/或使其表現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作。作為結(jié)果，在此機(jī)器人系統(tǒng)中，可以防止內(nèi)部電源的損壞。因此，可以保證它的安全。
依照本發(fā)明，在內(nèi)裝有電池作為電源的機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法中，第一步為檢測(cè)電池的余量；和第二步為，如果上述檢測(cè)的電池余量變到預(yù)定水平或更低，則將機(jī)器人系統(tǒng)改變成預(yù)定姿勢(shì)和/或使其表現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作。作為結(jié)果，可以控制機(jī)器人系統(tǒng)，從而使它表達(dá)食欲的方式就象它是真的動(dòng)物一樣可以傳遞給使用者，并給使用者一種親切的感受和滿意的感覺(jué)。因此，可以實(shí)現(xiàn)一種機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其中它的娛樂(lè)特性得到了明顯改善。
進(jìn)一步講，依照本發(fā)明，對(duì)于內(nèi)裝有電池作為電源的機(jī)器人系統(tǒng)，并且其中已經(jīng)在上述身體部分的預(yù)定位置形成了排氣口，其控制方法為第一步檢測(cè)身體部分的內(nèi)部溫度；和第二步，如果溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)的內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)定溫度或超出時(shí)，將機(jī)器人系統(tǒng)改變成預(yù)定姿勢(shì)和/或使其表現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作。作為結(jié)果，可以控制機(jī)器人系統(tǒng)，從而可以防止此寵物機(jī)器人系統(tǒng)的電源損壞。因此，可以實(shí)現(xiàn)一種保證其安全的機(jī)器人系統(tǒng)控制方法。


圖1為應(yīng)用本發(fā)明的寵物機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)造透視圖；圖2為寵物機(jī)器人的構(gòu)造透視圖；圖3為圖1中的寵物機(jī)器人的構(gòu)造透視圖；圖4為圖1中的機(jī)座(station)的構(gòu)造透視圖；圖5為圖1中的寵物機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方框圖；圖6為尾巴單元中尾巴部分的示意圖；圖7為尾巴單元基座部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)透視示意圖；圖8為圖7中基座部分齒輪箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)局部剖視圖；
圖9A和圖9B為說(shuō)明圖8的齒輪箱中差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)的局部剖視圖；圖10為尾巴單元的總結(jié)構(gòu)透視示意圖；圖11為說(shuō)明控制器數(shù)據(jù)處理過(guò)程的示意圖；圖12為說(shuō)明感情/本能模型部分?jǐn)?shù)據(jù)處理過(guò)程的示意圖；圖13為說(shuō)明感情/本能模型部分?jǐn)?shù)據(jù)處理過(guò)程的示意圖；圖14為說(shuō)明感情/本能模型部分?jǐn)?shù)據(jù)處理過(guò)程的示意圖；圖15為說(shuō)明感情/本能模型部分?jǐn)?shù)據(jù)處理過(guò)程的示意圖；圖16為說(shuō)明感情/本能模型部分?jǐn)?shù)據(jù)處理過(guò)程的示意圖；圖17為動(dòng)作決定機(jī)構(gòu)部分的有限自動(dòng)機(jī)(automaton)的狀態(tài)變換圖；圖18為姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分的姿勢(shì)變換圖；圖19為說(shuō)明電池充電請(qǐng)求的處理過(guò)程流程圖；圖20為說(shuō)明內(nèi)部溫度控制處理過(guò)程的流程圖。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述。
(1)本發(fā)明應(yīng)用的寵物機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)標(biāo)號(hào)1表示本實(shí)施例的寵物機(jī)器人系統(tǒng)的整體。當(dāng)以預(yù)定的姿勢(shì)將寵物機(jī)器人2置于專用電池充電裝置(在下文中稱為機(jī)座)3的特定位置時(shí)，給位于上述寵物機(jī)器人2內(nèi)部的電池(未示出)充電。
實(shí)際上，如圖2和圖3所示，上述寵物機(jī)器人2的構(gòu)成為腿單元5A至5D分別與身體單元4的前部和后部的兩側(cè)相連、頭部單元6和尾巴單元7分別接到身體部分4的前端部分和后端部分。
在尾巴單元7中，將具有2自由度、可以自由彎曲和搖擺的尾巴部分7T從位于身體單元4頂部的基座部分7B中引出。
在身體單元4內(nèi)部裝有冷卻風(fēng)扇(未示出)。通過(guò)上述的冷卻風(fēng)扇在頂部4A和底部4B分別形成排氣口4AX和進(jìn)氣口4BX。因此，在寵物機(jī)器人2中，可以降低上述身體單元4的內(nèi)部溫度，由排氣口4AX排出取自進(jìn)氣口4BX并通過(guò)身體單元4內(nèi)部的空氣。
在身體單元4的底部4B，設(shè)有多個(gè)暴露電極(焊點(diǎn))組成的第一連接器半體(first connector half body)4C。
另外，就機(jī)座3來(lái)說(shuō)，從所設(shè)電池充電裝置拉出的接線通過(guò)AC(交流)適配器與家用電源線相連。如圖4所示，在外觀上，在主體部分3A頂部中央形成了與寵物機(jī)器人2的身體單元4相應(yīng)的凹陷空間3AH，并且沿著長(zhǎng)度方向在上述的凹陷空間3AH兩側(cè)分別形成平坦表面3AR和3AL。
在機(jī)座3的凹陷空間3AH中，設(shè)有與寵物機(jī)器人2上第一連接體半體4C的各電極相對(duì)應(yīng)的帶有凸起電極端子(未示出)的第二連接體半體(secondconnector half body)3C。
另外，在機(jī)座3的主體部分3A的前端，設(shè)有多個(gè)發(fā)光二極管(LED)燈泡3L。分別以預(yù)定的發(fā)光顏色通過(guò)閃亮或閃亮和閃滅，它們通知使用者通過(guò)電線與機(jī)座3相連的AC適配器(未示出)的插孔是否與電源連接，設(shè)在寵物機(jī)器人2中的電池(未示出)是否在充電，或者嵌在機(jī)座3上的可拆下的備用電池是否在充電。
實(shí)際上當(dāng)寵物機(jī)器人2和機(jī)座3組合在一起的時(shí)候，寵物機(jī)器人2首先應(yīng)該改變?yōu)椤疤傻埂弊藙?shì)，也就是說(shuō)，一種每個(gè)腿單元5A到5D彎曲和身體單元4的底部4B接近地板的姿勢(shì)(下文中，這種姿勢(shì)稱為移向機(jī)座的姿勢(shì))。
在這種狀態(tài)下，使用者應(yīng)舉起寵物機(jī)器人2并放在機(jī)座3上，從而使身體單元4嵌入機(jī)座3上的凹陷空間3AH中。因此，身體單元4的第一連接體半體4C和機(jī)座3的第二連接體半體3C相鄰并形成線連接。
此時(shí)，由于寵物機(jī)器人2處于移向機(jī)座姿勢(shì)，分別位于上述腿單元5A到5D頂端的腳部分相鄰并固定于機(jī)座3的主體部分3A上的兩個(gè)平坦表面3AR和3AL上，當(dāng)身體單元4嵌入凹陷空間3AH時(shí)不會(huì)成為障礙。
(2)寵物機(jī)器人2的內(nèi)部構(gòu)造這里，如圖5所示，寵物機(jī)器人2的身體單元4包括控制器10，用于控制此寵物機(jī)器人2的一般動(dòng)作；電池11，用作此寵物機(jī)器人2的電源；包含電池傳感器12的內(nèi)部傳感部分14等。
在頭部單元6中，相當(dāng)于“耳朵”的麥克風(fēng)15、相當(dāng)于“眼睛”的電荷耦合器件(CCD)攝象機(jī)16、觸摸傳感器17、相當(dāng)于“嘴”的揚(yáng)聲器18等分別設(shè)置在預(yù)定位置。
致動(dòng)器5AA1到5AAK、5BA1到5BAK、5CA1到5CAK、5DA1到5DAK、6A1到6AL、7A1和7A2分別設(shè)置在腿單元5A到5D的相應(yīng)連接部分、腿單元5A到5D和身體單元4的相應(yīng)連接部分、頭部單元6和身體單元4的連接部分、尾巴單元7和身體單元4的連接部分。
頭部單元6的麥克風(fēng)15拾取命令聲音，比如“走”、“躺倒”、“追球”或類似的由使用者通過(guò)未示出的聲音命令器(commander)裝置給出的音階(命令器(commander)用于根據(jù)操作內(nèi)容產(chǎn)生不同的音階聲音)，并將因此獲取的聲音信號(hào)S1傳輸給控制器10。另一方面，CCD攝象機(jī)16拾取寵物機(jī)器人周圍的圖象并將由此獲取的圖象信號(hào)S2傳輸給控制器10。
觸摸傳感器17設(shè)置于如圖2所示的頭部單元6的頂部。它檢測(cè)來(lái)自使用者物理接觸的壓力，比如“撫摸”、“拍打”或其他，并將檢測(cè)結(jié)果作為壓力檢測(cè)信號(hào)S3傳輸給控制器10。
位于身體單元4的電池傳感器12以5段等級(jí)(phased level)檢測(cè)電池11的余量，接下來(lái)將檢測(cè)結(jié)果以上述的水平作為電池余量檢測(cè)信號(hào)S4傳輸給控制器10。在這種情況下，電池傳感器12檢測(cè)電池11的余量的分段等級(jí)，當(dāng)為80[％]及以上、80至50[％]、50至25[％]、25至20[％]和20[％]或更低時(shí)，分別作為“滿”、“中等滿”、“中等”、“低”和“極低”。
身體單元4的熱傳感器13檢測(cè)寵物機(jī)器人2的內(nèi)部溫度，并將檢測(cè)結(jié)果作為熱檢測(cè)信號(hào)S5傳輸給控制器10。
控制器10根據(jù)來(lái)自麥克風(fēng)15、CCD攝像機(jī)16、觸覺(jué)傳感器17、電池傳感器12和熱傳感器13的聲音信號(hào)S1、圖象信號(hào)S2、壓力檢測(cè)信號(hào)S3、電池余量檢測(cè)信號(hào)S4和熱檢測(cè)信號(hào)S5確定寵物機(jī)器人2周圍的狀況、命令存在狀況或使用者接觸狀況或類似情況。
然后，控制器10根據(jù)這些確定的結(jié)果和事先置入的控制程序判斷隨后的動(dòng)作。根據(jù)判斷結(jié)果驅(qū)動(dòng)必要的致動(dòng)器5AA1到5AAK、5BA1到5BAK、5CA1到5CAK、5DA1到5DAK、6A1到6AL、7A1和7A2，并驅(qū)動(dòng)各個(gè)腿單元5A至5D。從而，寵物機(jī)器人2表演動(dòng)作，比如垂直和水平晃動(dòng)頭部單元6、活動(dòng)尾巴單元7、走路等。
另外，此時(shí)，控制器10根據(jù)需要送出預(yù)定的聲音信號(hào)S6給揚(yáng)聲器18，并且基于上述的聲音信號(hào)S6對(duì)外發(fā)出聲音，或者使位于此寵物機(jī)器人2“眼睛”位置的LED(未示出)閃亮、閃滅或閃亮和閃滅。
在此種方式中，此寵物機(jī)器人可以根據(jù)周圍狀況、控制程序等自動(dòng)移動(dòng)。
(3)寵物機(jī)器人尾巴單元的結(jié)構(gòu)這里，就尾巴單元7來(lái)說(shuō)，如上述圖2所示，尾巴部分7T的一端與設(shè)于身體單元4頂部的基座部分7B中齒輪箱(未示出)相連接。
如圖6所示，此尾巴部分7T形成由兩片幾乎平行的通過(guò)在中心部分將比如一片幾乎為U型(或幾乎為V型)的高彈性合金制成的金屬絲7W彎曲形成發(fā)絲桿形狀(hair pin shape)的金屬絲部件7WA和7WB組成的曲線機(jī)構(gòu)。
在此發(fā)絲桿形狀的金屬絲部件7WA和7WB的外圍，依次插入由合成樹(shù)脂或輕金屬或類似物模壓的多個(gè)柱狀部件7PA至7PD。上述各柱狀部件7PA至7PD以所謂的球面軸承(一種萬(wàn)向接頭)自由地彎曲連接，從而構(gòu)成多關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。
另外，在尾巴部分7T最末端的柱狀部件7PA的末端，與軸線方向垂直地設(shè)有一銷7P，通過(guò)鄰接支撐金屬7W的彎曲部分7WC。因此，可以防止金屬7W從柱狀部件7PA滑落。
進(jìn)一步講，從幾乎最底端的柱狀部件7PD始，兩個(gè)金屬絲部分7WA和7WB的底端7WAS和7WBS被凸出以相反方向彎曲成幾乎L形狀，并且分別與后面將敘述的齒輪箱22(圖7)相連接。
這里，圖7示出基座部分7B中基座蓋(未示出)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。由齒輪電機(jī)成型的一對(duì)致動(dòng)器7A1和7A2固定在由幾乎為U型斷面形狀的軸承部件20的背板20A上。上述致動(dòng)器7A1和7A2的輸出軸7A1X和7A2X通過(guò)分別形成在背板20A上的穿通孔20AH分別穿進(jìn)去。
在此軸承部件20中，設(shè)有齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21。致動(dòng)器7A1和7A2的輸出軸7A1X和7A2X通過(guò)上述的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21與齒輪箱22相嚙合。也就是說(shuō)，在此齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21中，螺旋齒輪23A和23B固定在致動(dòng)器7A1和7A2的輸出軸7A1X和7A2X上，分別與其嚙合的有螺旋齒輪26A和26B，齒輪26A和26B繞支撐在齒輪部件20的頂板20B和底板20C之間的第一和第二軸24和25自由旋轉(zhuǎn)地安裝。
在第一軸24的頂端，以上述第一軸24為中心旋轉(zhuǎn)的齒輪27A與螺旋齒輪26A組合成一個(gè)整體。并且在第二軸25的底端，繞上述第二軸25旋轉(zhuǎn)的齒輪27B與螺旋齒輪26B組合成一個(gè)整體。
在支撐于軸承部件20的頂板20B和底板20C之間的第三軸的頂端和底端，安裝有齒輪29和30分別自由地以上述的第三軸28為中心旋轉(zhuǎn)。在頂端的齒輪29與裝在第一軸24頂端的齒輪27A相嚙合。在底端的齒輪30與固定于第二軸25底端的齒輪27B相嚙合。
進(jìn)一步講，通過(guò)軸承部件20的頂板20B和底板20C，分別支撐一對(duì)垂直相互共軸的第四和第五軸31和32的一端。幾乎為球形的齒輪箱22被固定以便于連接上述的第四和第五軸31和32。與此齒輪箱22的頂端和底端一起，分別繞第四和第五軸31和32自由旋轉(zhuǎn)的固定齒輪33和34與相應(yīng)的安裝在第三軸28頂端和底端的齒輪29和30相嚙合。
如圖8所示，為圖7中沿直線P-P’的截面圖，此齒輪箱22成形為由一對(duì)半球殼體22A1和22A2組成的球殼體22A。如此成形是為了在上述的球殼體22A的中空部分22H配置差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)35以便于與第四和第五軸31和32相嚙合。
此差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)35包括在球殼體22A中自由旋轉(zhuǎn)安裝的軸桿36以和第四和第五軸31和32正交。嵌入中空部分22H按箭頭“a”方向或者相反方向繞著上述軸桿36自由旋轉(zhuǎn)的一對(duì)大直徑橫向傘形(bell-shaped)齒輪37和38與和裝在第四和第五軸31和32上的齒輪33和34共軸合成一體的一對(duì)小直徑豎向傘形齒輪39和40相嚙合。
在這對(duì)橫向傘形齒輪37和38之間，用合成樹(shù)脂或類似東西制成的滑動(dòng)導(dǎo)軌(slide guide)41安裝成繞上述軸桿36自由旋轉(zhuǎn)從而在長(zhǎng)度方向上與軸桿36正交，同樣一對(duì)豎向滑塊(slider)42A和42B在長(zhǎng)度方向上與滑動(dòng)導(dǎo)軌41成自由滑動(dòng)的接合，以便于在它們之間支撐上述的軸桿36。
在這種情況下，在滑動(dòng)導(dǎo)軌41的一側(cè)，一對(duì)平行的豎向?qū)к?1A和41B沿著長(zhǎng)度方向成形。另一方面，在滑塊42A和42B的一側(cè)，與上述的導(dǎo)軌41A和41B相對(duì)應(yīng)分別形成導(dǎo)引凹槽(guide groove)42AG和42BG。在滑塊的導(dǎo)引凹槽中，金屬絲部分7WA和7WB的一端分別沿凹槽方向嵌入以支撐整個(gè)尾巴部分7T。
進(jìn)一步講，在其中一個(gè)大直徑傘形齒輪38內(nèi)部，一對(duì)銷狀(pin shape)的豎向突起38A和38B形成為一體，以便于保持位置關(guān)系為相互為180°。在該對(duì)豎向滑塊42A和42B的另一側(cè)，與上述的突起38A和38B相對(duì)應(yīng)分別形成與第四和第五軸31和32平行的一對(duì)豎向滑動(dòng)凹槽(slide groove)42AH和42BH。
因此，如圖9A和圖9B所示的沿圖7中直線Q-Q’的截面圖，當(dāng)大直徑傘形齒輪37和38以相互相反方向(箭頭“a”的方向和反方向)繞軸桿36旋轉(zhuǎn)時(shí)，上述傘形齒輪38的每個(gè)突起38A和38B沿傘形齒輪38的旋轉(zhuǎn)方向鄰接并壓緊，同時(shí)分別沿著滑動(dòng)凹槽42AH和42BH滑動(dòng)。從而滑塊42A和42B可以沿相互相反方向在滑動(dòng)導(dǎo)軌41上滑動(dòng)。因此，在頭部部分7B，當(dāng)以相同的旋轉(zhuǎn)速度控制驅(qū)動(dòng)一對(duì)致動(dòng)器7A1和7A2使其各自的輸出軸7A1X和7A2X以相互相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，裝在第四和第五軸31和32上的一對(duì)豎向齒輪33和34通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21以相互相反的方向(箭頭“b”的方向和反方向)與形成差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)35的那對(duì)小直徑傘形齒輪39和40一體旋轉(zhuǎn)。因此，在以相互相反的方向(箭頭“a”的方向和反方向)旋轉(zhuǎn)同時(shí)，該對(duì)形成差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)35的橫向大直徑傘形齒輪37和38在滑動(dòng)導(dǎo)軌41的長(zhǎng)度方向上推出該對(duì)滑塊42A和42B中的一個(gè)，同時(shí)拉回另一個(gè)。
此種方式下，在尾巴單元7中，根據(jù)齒輪箱22中通過(guò)差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)35使滑塊42A和42B的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)來(lái)使尾巴部分7T中的兩片金屬絲部分7WA和7WB相互被推出或被拉回，從而金屬絲7W可以彎曲。
因此，在尾巴單元7中，當(dāng)控制驅(qū)動(dòng)一對(duì)致動(dòng)器7A1和7A2使其各自的輸出軸7A1X和7A2X以相互相反的方向相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，尾巴部分7T能夠以期望的幅度在垂直方向上彎曲，或者以期望的幅度并按照上述驅(qū)動(dòng)控制的速度在垂直方向上搖擺。
如圖7所示，在齒輪箱22中球殼體22A的前端預(yù)定位置，按預(yù)定尺寸開(kāi)了一個(gè)平行于第四和第五軸31和32的長(zhǎng)形(oblong)孔22L。通過(guò)上述的長(zhǎng)形孔22L尾巴部分7T從滑動(dòng)導(dǎo)軌41中拉出并且齒輪箱22中的該對(duì)豎向滑塊42A和42B突出出來(lái)。因此，在不超出長(zhǎng)形孔22L豎向上兩端之間的范圍內(nèi)尾巴部分7T能夠在垂直方向上彎曲或搖擺。
進(jìn)一步講，在頭部部分7B中，當(dāng)以相同的旋轉(zhuǎn)速度控制驅(qū)動(dòng)一對(duì)致動(dòng)器7A1和7A2使其各自的輸出軸7A1X和7A2X以相同方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，則裝在第四和第五軸31和32上那對(duì)豎向齒輪33和34通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21以相同方向(箭頭“b”的方向或其反方向)旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，形成差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)35的小直徑傘形齒輪對(duì)39和40不能以相同的方向旋轉(zhuǎn)，這是因?yàn)樗鼈兌己蜋M向大直徑傘形齒輪對(duì)37和38相嚙合。作為結(jié)果，差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)35也就是齒輪箱22以與一體的一對(duì)豎向齒輪33和34繞著第四和第五傳動(dòng)軸31和32旋轉(zhuǎn)相同的方向旋轉(zhuǎn)。
這樣，在尾巴單元7中，如圖10所示，當(dāng)控制驅(qū)動(dòng)一對(duì)致動(dòng)器7A1和7A2使輸出軸7A1X和7A2X以相互相同的方向相同的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪箱22和內(nèi)部的差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)35按照上述的驅(qū)動(dòng)控制以期望的方向旋轉(zhuǎn)。因此，尾巴部分7T能夠在箭頭“c”的方向上或相反的橫向方向上彎曲，或者箭頭“d”方向上或相反的垂直方向上彎曲，或者類似并以期望的幅度，或者以期望的幅度和速度在橫向方向上搖擺。
(4)控制器10的處理過(guò)程這里將闡述產(chǎn)生此寵物機(jī)器人1的動(dòng)作時(shí)控制器10的處理過(guò)程。
如圖11所示，如果當(dāng)產(chǎn)生寵物機(jī)器人2的動(dòng)作時(shí)按照功能來(lái)劃分控制器10處理過(guò)程的內(nèi)容，可以分為傳感器輸入處理部分50，用于識(shí)別特定的外部狀態(tài)；感情/本能模型部分51，用于通過(guò)累積上述傳感器輸入處理部分50的識(shí)別結(jié)果表示感情和本能的狀態(tài)；動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52，用于基于上述傳感器輸入處理部分50的識(shí)別結(jié)果確定隨后的動(dòng)作；姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53，用于基于上述動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52的確定結(jié)果和上述感情/本能模型部分51代表的結(jié)果使寵物機(jī)器人2實(shí)際執(zhí)行一種動(dòng)作；和控制機(jī)構(gòu)部分54，用于驅(qū)動(dòng)控制每個(gè)致動(dòng)器5AA1至7A1和7A2。
此種情況下，傳感器輸入處理部分50基于來(lái)自麥克風(fēng)15、CCD攝象機(jī)16和觸摸傳感器17的聲音信號(hào)S1、圖象信號(hào)S2和壓力檢測(cè)信號(hào)S3檢測(cè)和識(shí)別特定的外部狀態(tài)、來(lái)自使用者特定的觸摸和來(lái)自使用者的指令。然后，傳感器輸入處理部分50將上述的識(shí)別結(jié)果轉(zhuǎn)換為真實(shí)動(dòng)物所感受的聽(tīng)覺(jué)狀態(tài)、視覺(jué)狀態(tài)和知覺(jué)狀態(tài)。同時(shí)，基于構(gòu)成內(nèi)部傳感器部分14的電池傳感器12和熱傳感器13提供的電池余量檢測(cè)信號(hào)S4和熱檢測(cè)信號(hào)S5識(shí)別電池11的余量狀態(tài)和寵物機(jī)器人2的內(nèi)部溫度。從而將獲取的狀態(tài)識(shí)別信息D1通知感情/本能模型部分51和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52。
具體地說(shuō)，傳感器輸入處理部分50在所有時(shí)間監(jiān)視麥克風(fēng)15提供的聲音信號(hào)S1。當(dāng)按照作為上述聲音信號(hào)S1的頻譜比如“走”、“躺倒”、“追球”等的命令檢出具有相同音階的頻譜作為由聲音命令器(未示出)提供的命令聲音時(shí)，它意識(shí)到已經(jīng)有命令發(fā)出，并將上述的識(shí)別結(jié)果通知感情/本能模型部分51和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52。
傳感器輸入處理部分50在所有時(shí)間監(jiān)視CCD攝象機(jī)16提供的圖象信號(hào)S2。當(dāng)在基于圖象信號(hào)S2的圖象中檢測(cè)到比如“一個(gè)紅色圓形物體”或“垂直于地面并具有預(yù)定高度或更高的平面”時(shí)，它意識(shí)到“這兒有一個(gè)球”、“這是一堵墻”并將上述的識(shí)別結(jié)果通知感情/本能模型部分51和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52。
傳感器輸入處理部分50在所有時(shí)間監(jiān)視觸覺(jué)傳感器17提供的壓力檢測(cè)信號(hào)S3。當(dāng)基于上述壓力檢測(cè)信號(hào)S3檢測(cè)到在短時(shí)間內(nèi)(比如小于2分鐘)的預(yù)定閾值或更長(zhǎng)的壓力時(shí)，它意識(shí)到寵物機(jī)器人2被“拍打(訓(xùn)斥)”了。當(dāng)基于上述壓力檢測(cè)信號(hào)S3檢測(cè)到長(zhǎng)時(shí)間(比如2秒或更長(zhǎng))小于預(yù)定閾值的壓力時(shí)，它意識(shí)到寵物機(jī)器人2被“撫摸(表?yè)P(yáng))”了。并且將上述的識(shí)別結(jié)果通知感情/本能模型部分51和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52。
傳感器輸入處理部分50在所有時(shí)間監(jiān)視電池傳感器12提供的電池余量檢測(cè)信號(hào)S4，以基于上述的電池余量檢測(cè)信號(hào)S4辨別檢測(cè)電池11的余量為80％及以上、80至50％、50至25％、25至20％或者20％或更低，并且將上述的識(shí)別結(jié)果通知感情/本能模型部分51和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52。
進(jìn)一步講，傳感器輸入處理部分50在所有時(shí)間監(jiān)視熱傳感器13提供的熱檢測(cè)信號(hào)S5，當(dāng)基于上述的熱檢測(cè)信號(hào)S5檢測(cè)到寵物機(jī)器人2的內(nèi)部溫度為預(yù)定危險(xiǎn)溫度或超出時(shí)，它意識(shí)到“危險(xiǎn)了”并且將上述的識(shí)別結(jié)果通知感情/本能模型部分51和動(dòng)作判斷機(jī)構(gòu)部分52。
如圖12所示，感情/本能模型部分51在控制器10的存儲(chǔ)器10A中存有由作為多個(gè)獨(dú)立感情模式的感情單元60A至60D組成的基本感情組60和由作為多個(gè)獨(dú)立欲望模式的欲望單元61A至61D組成的基本欲望組61的控制參數(shù)。
在基本感情組60中，感情單元60A示為“高興”感情，感情單元60B示為“沮喪”感情和感情單元60C示為“憤怒”感情。
感情單元60A至60D分別通過(guò)比如強(qiáng)度水平0至100代表感情程度。各感情強(qiáng)度根據(jù)所提供的狀態(tài)識(shí)別信息D1在每個(gè)時(shí)刻分別改變。感情/本能模型部分51組合感情單元60A至60D每個(gè)時(shí)刻改變的強(qiáng)度，并表示寵物機(jī)器人2的感情狀態(tài)和模擬其感情短時(shí)的改變。
另一方面，在基本欲望組61中，欲望單元61A示為“食欲”欲望，欲望單元61B示為“好奇心”欲望，和欲望單元61C示為“運(yùn)動(dòng)欲”欲望。
與感情單元60A至60D相似，欲望單元61A至61D分別通過(guò)比如強(qiáng)度水平0至100代表感情程度。欲望強(qiáng)度根據(jù)所提供的狀態(tài)識(shí)別信息D1在每個(gè)時(shí)刻分別改變。感情/本能模型部分51組合欲望單元61A至61D每個(gè)時(shí)刻改變的強(qiáng)度，并表示寵物機(jī)器人2的本能狀態(tài)和模擬其本能短時(shí)的改變。
以這種方式，感情/本能模型部分51根據(jù)所提供的狀態(tài)識(shí)別信息D1在每個(gè)時(shí)刻分別改變感情單元60A至60D和欲望單元61A至61D的強(qiáng)度。然后，感情/本能模型部分51累積組合感情單元60A至60D改變的強(qiáng)度并確定其感情狀態(tài)，而且累積組合欲望單元61A至61D改變的強(qiáng)度并確定其本能狀態(tài)。上述確定的感情和本能狀態(tài)作為感情/本能狀態(tài)信息D2傳輸給動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52。
順便，感情/本能模型部分51相互抑制地或相互刺激地組合基本感情組60內(nèi)的感情單元60A至60D中的所需的兩個(gè)。如果上述的組合感情單元60A至60D中的一個(gè)強(qiáng)度改變了，則與此相應(yīng)的另一個(gè)感情單元強(qiáng)度改變。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有自然感情的寵物機(jī)器人。
那就是，如圖13所示，通過(guò)相互抑制地組合“高興”感情單元60A和“沮喪”感情單元60B，當(dāng)使用者表?yè)P(yáng)寵物機(jī)器人2時(shí)，感情/本能模型部分51增加“高興”感情單元60A的強(qiáng)度。并且同時(shí)，即使沒(méi)有提供改變“沮喪”感情單元60B強(qiáng)度的狀態(tài)識(shí)別信息D1，但是與增加“高興”感情單元60A的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)感情/本能模型部分51自然減低“沮喪”感情單元60B的強(qiáng)度。相似地，如果增加了“沮喪”感情單元60B的強(qiáng)度，與增加上述“沮喪”感情單元60B的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)感情/本能模型部分51自然減低“高興”感情單元60A的強(qiáng)度。
另一方面，通過(guò)相互刺激地組合“沮喪”感情單元60B和“憤怒”感情單元60C，當(dāng)使用者拍打?qū)櫸餀C(jī)器人2時(shí)，感情/本能模型部分51增加“憤怒”感情單元60C的強(qiáng)度。并且同時(shí)，即使沒(méi)有提供改變“沮喪”感情單元60B強(qiáng)度的狀態(tài)識(shí)別信息D1，但是與增加“憤怒”感情單元60C的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)感情/本能模型部分51自然增加“沮喪”感情單元60B的強(qiáng)度。相似地，如果增加了“沮喪”感情單元60B的強(qiáng)度，與增加上述“沮喪”感情單元60B的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)感情/本能模型部分51自然增加“憤怒”感情單元60C的強(qiáng)度。
進(jìn)一步講，與組合感情單元60A至60C中的兩個(gè)的情況相類似，如果感情/本能模型部分51相互抑制地或相互刺激地組合基本欲望組60內(nèi)的欲望單元61A至61C中的所需的兩個(gè)，并且上述的組合欲望單元61A至61C中的一個(gè)強(qiáng)度改變了，則與此相應(yīng)的另一個(gè)欲望單元強(qiáng)度改變。因此，可以實(shí)現(xiàn)具有自然本能的寵物機(jī)器人。
那就是，如圖14所示，通過(guò)相互抑制地組合“食欲”欲望單元61A和“運(yùn)動(dòng)欲”欲望單元61C，當(dāng)寵物機(jī)器人2內(nèi)部的電池11的余量不足時(shí)，感情/本能模型部分51增加“食欲”欲望單元61A的強(qiáng)度。并且同時(shí)，即使沒(méi)有提供改變“運(yùn)動(dòng)欲”欲望單元61C強(qiáng)度的狀態(tài)識(shí)別信息D1，但是與增加“食欲”欲望單元61A的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)感情/本能模型部分51自然減低“運(yùn)動(dòng)欲”欲望單元61C的強(qiáng)度。相似地，如果增加了“運(yùn)動(dòng)欲”欲望單元61C的強(qiáng)度，與增加上述“運(yùn)動(dòng)欲”欲望單元61C的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)感情/本能模型部分51自然減低“食欲”欲望單元61A的強(qiáng)度。
另一方面，通過(guò)相互刺激地組合“好奇心”欲望單元61B和“運(yùn)動(dòng)欲”欲望單元61C，當(dāng)在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有移動(dòng)寵物機(jī)器人2時(shí)，感情/本能模型部分51增加“運(yùn)動(dòng)欲”欲望單元61C的強(qiáng)度。并且同時(shí)，即使沒(méi)有提供改變“好奇心”欲望單元61B強(qiáng)度的狀態(tài)識(shí)別信息D1，但是與增加“運(yùn)動(dòng)欲”欲望單元61C的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)感情/本能模型部分51自然增加“好奇心”欲望單元61B的強(qiáng)度。相似地，如果增加了“好奇心”欲望單元61B的強(qiáng)度，與增加上述“好奇心”欲望單元61B的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)感情/本能模型部分51自然增加“運(yùn)動(dòng)欲”欲望單元61C的強(qiáng)度。
參照?qǐng)D11，表明寵物機(jī)器人2自身當(dāng)前或過(guò)去的動(dòng)作內(nèi)容的動(dòng)作信息D3，比如象“它已經(jīng)走了很長(zhǎng)時(shí)間了”的動(dòng)作，將通過(guò)下面階段的動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52提供給感情/本能模型部分51。因此，即使給出同樣的狀態(tài)識(shí)別信息D1，將依照寵物機(jī)器人2通過(guò)上述的動(dòng)作信息D3表明的動(dòng)作產(chǎn)生不同的感情/本能狀態(tài)信息D2。
具體地，如圖15所示，在感情/本能模型部分51中，在感情單元60A至60C的前一階段中，分別提供根據(jù)表明寵物機(jī)器人2動(dòng)作的動(dòng)作信息D3和狀態(tài)識(shí)別信息D1來(lái)增強(qiáng)/減弱感情單元60A至60C的強(qiáng)度的用于產(chǎn)生強(qiáng)度信息D4A至D4C的強(qiáng)度增強(qiáng)/減弱功能塊(function)65A至65C。根據(jù)上述強(qiáng)度增/減功能塊65A至65C提供的強(qiáng)度信息D4A至D4C分別增強(qiáng)/減弱感情單元60A至60C的強(qiáng)度。
舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)寵物機(jī)器人2向使用者問(wèn)好時(shí)，如果使用者撫摸它的頭部，也就是說(shuō)，如果表明它對(duì)使用者問(wèn)好的動(dòng)作信息D3和表明頭部被撫摸的狀態(tài)識(shí)別信息D1輸給了強(qiáng)度增強(qiáng)/減弱功能塊65A，感情/本能模型部分51增加“高興”感情單元60A的強(qiáng)度。但是另一方面，即使表明它在執(zhí)行一項(xiàng)工作的動(dòng)作信息D3和表明頭部被撫摸的狀態(tài)識(shí)別信息D1輸給了強(qiáng)度增強(qiáng)/減弱功能塊65A，感情/本能模型部分51并不改變“高興”感情單元60A的強(qiáng)度。
這樣，感情/本能模型部分51不僅參照狀態(tài)識(shí)別信息D1，而且參照表明當(dāng)前或過(guò)去寵物機(jī)器人2的動(dòng)作的動(dòng)作信息D3來(lái)確定每個(gè)感情單元60A至60C的強(qiáng)度。因此，可以避免寵物機(jī)器人2出現(xiàn)不自然的感情，象比如如下情況，當(dāng)它執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)時(shí)使用者以開(kāi)玩笑的意圖撫摸它的頭部，“高興”感情單元60A的強(qiáng)度增強(qiáng)。
在此方面，類似地，同樣在欲望單元61A至61C的情況下，感情/本能模型部分51基于提供的狀態(tài)識(shí)別信息D1和動(dòng)作信息D3分別增強(qiáng)/減弱欲望單元61A至61C的強(qiáng)度。
具體地說(shuō)，如圖16所示，在感情/本能模型部分51中，在每個(gè)欲望單元61A至61C的前一階段中，分別提供根據(jù)表明寵物機(jī)器人2動(dòng)作的動(dòng)作信息D3和狀態(tài)識(shí)別信息D1來(lái)增強(qiáng)/減弱欲望單元61A至61C的強(qiáng)度的用于產(chǎn)生強(qiáng)度信息D4D至D4F的強(qiáng)度增強(qiáng)/減弱功能塊(function)66A至66C。根據(jù)上述強(qiáng)度增強(qiáng)/減弱功能塊66A至66C提供的強(qiáng)度信息D4D至D4F分別增強(qiáng)/減弱欲望單元61A至61C的強(qiáng)度。
舉例來(lái)說(shuō)，如果表示它看見(jiàn)一個(gè)它喜歡顏色的物體的動(dòng)作信息D3和表明它在一段時(shí)間內(nèi)沒(méi)有被移動(dòng)的狀態(tài)識(shí)別信息D1輸給了強(qiáng)度增強(qiáng)/減弱功能塊66A，感情/本能模型部分51增加“好奇心”欲望單元61B的強(qiáng)度。但是另一方面，即使表明它在立即行走后正在休息的動(dòng)作信息D3和表明在沒(méi)有感興趣東西的環(huán)境中一段時(shí)間內(nèi)它沒(méi)有被移動(dòng)的狀態(tài)識(shí)別信息D1輸給了強(qiáng)度增強(qiáng)/減弱功能塊65A，感情/本能模型部分51并不改變“好奇心”欲望單元61B的強(qiáng)度。
這樣，感情/本能模型部分51不僅參照狀態(tài)識(shí)別信息D1，而且參照表明當(dāng)前或過(guò)去寵物機(jī)器人2的動(dòng)作的動(dòng)作信息D3來(lái)確定每個(gè)欲望單元61A至61C的強(qiáng)度。因此，可以避免寵物機(jī)器人2出現(xiàn)不自然的本能，象比如當(dāng)它走的累了并在休息時(shí)發(fā)現(xiàn)了它喜歡的顏色的物體，“好奇心”欲望單元61B的強(qiáng)度增強(qiáng)。
如上所述，強(qiáng)度增強(qiáng)/減弱功能塊(function)65A至65C、66A至66C為在狀態(tài)識(shí)別信息D1和動(dòng)作信息D3輸入時(shí)根據(jù)事先設(shè)置的參數(shù)產(chǎn)生并發(fā)送強(qiáng)度信息D4A至D4F的功能塊。通過(guò)給每個(gè)寵物機(jī)器人2設(shè)置不同值的上述參數(shù)，上述寵物機(jī)器人2可以具有獨(dú)立個(gè)性，比如一個(gè)溫和的寵物機(jī)器人2或者一個(gè)歡樂(lè)的寵物機(jī)器人2或者其他類似的。
參照?qǐng)D11，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52基于狀態(tài)識(shí)別信息D1和感情/本能狀態(tài)信息D2確定下一個(gè)動(dòng)作，并將上述確定的動(dòng)作內(nèi)容作為動(dòng)作命令信息D5傳送給姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53。
具體地說(shuō)，如圖17所示，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52采用一種具有有限個(gè)狀態(tài)的稱為有限自動(dòng)機(jī)70的算法，其中提供的過(guò)去狀態(tài)識(shí)別信息D1的歷史用一個(gè)動(dòng)作狀態(tài)(下文中稱為狀態(tài))表示，并且基于當(dāng)前提供的狀態(tài)識(shí)別信息D1和當(dāng)時(shí)的狀態(tài)來(lái)上述的狀態(tài)改變到另一個(gè)狀態(tài)，以確定下一個(gè)動(dòng)作。這樣，每次在提供狀態(tài)識(shí)別信息D1時(shí)，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52改變狀態(tài)并根據(jù)上述改變的狀態(tài)確定動(dòng)作。因此，不僅參照當(dāng)前的狀態(tài)識(shí)別信息D1，而且參照過(guò)去的狀態(tài)識(shí)別信息D1確定動(dòng)作。
因此，比如處于“它正在追球”的狀態(tài)ST1時(shí)，如果提供表明“它看不見(jiàn)球了”的狀態(tài)識(shí)別信息D1，將轉(zhuǎn)換到“它正在站立”的狀態(tài)ST5。另一方面，在“它正在躺著”的狀態(tài)ST2時(shí)，如果提供表明“起來(lái)”的狀態(tài)識(shí)別信息D1，將轉(zhuǎn)換到“它正在站立”的狀態(tài)ST4。在此種情況下，對(duì)于狀態(tài)ST4和狀態(tài)ST5來(lái)說(shuō)，動(dòng)作是一致的，但是過(guò)去狀態(tài)識(shí)別信息D1的歷史是不相同的。因此，可以發(fā)現(xiàn)它們之間的狀態(tài)也是不相同的。
實(shí)際上，如果檢測(cè)到一個(gè)預(yù)定的觸發(fā)，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52從當(dāng)前狀態(tài)變換到下一個(gè)狀態(tài)。作為觸發(fā)的一個(gè)具體例子，比如當(dāng)前狀態(tài)的動(dòng)作的執(zhí)行時(shí)間已經(jīng)達(dá)到預(yù)定值，或者特定狀態(tài)識(shí)別信息D1的強(qiáng)度或感情/本能模型部分51提供的用感情/本能狀態(tài)信息D2所表示的在感情單元60A至60C和欲望單元61A至61C中所需單元的強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到預(yù)定的閾值，或者所能給出的類似情況。
此時(shí)，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52根據(jù)感情/本能模型部分51提供的感情/本能狀態(tài)信息D2所表示的在感情單元60A至60C和欲望單元61A至61C中所需單元的強(qiáng)度是否超出預(yù)定的閾值，在變換目標(biāo)中選擇一個(gè)狀態(tài)。因此，即使比如輸入了相同的狀態(tài)識(shí)別信息D1，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52根據(jù)感情單元60A至60C和欲望單元61A至61C的強(qiáng)度作出不同的狀態(tài)變換。
因此，如果動(dòng)作判斷機(jī)構(gòu)部分52基于提供的狀態(tài)識(shí)別信息D1檢測(cè)到比如一只手掌在它的右前方伸了出來(lái)，和基于感情/本能狀態(tài)信息D2的“憤怒”感情單元60C的強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定的閾值或更低并且“它不餓”。也就是說(shuō)，由狀態(tài)識(shí)別信息D1知道電池電壓為預(yù)定的閾值或更高，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52產(chǎn)生動(dòng)作命令信息D5使寵物機(jī)器人2執(zhí)行“給我一只手”的動(dòng)作以響應(yīng)一只手掌在它右前方伸出來(lái)了，并將此傳送給姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53。
如果檢測(cè)到比如一只手掌在它的右前方伸了出來(lái)，和“憤怒”感情單元60C的強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定的閾值或更低并且“它餓了”。也就是說(shuō)，電池電壓低于預(yù)定的閾值，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52產(chǎn)生動(dòng)作命令信息D5使寵物機(jī)器人2執(zhí)行象“它舔手掌”的動(dòng)作并將此傳送給姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53。
如果檢測(cè)到比如一只手掌在它的右前方伸了出來(lái)和“憤怒”感情單元60C的強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定的閾值及以上，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52產(chǎn)生動(dòng)作命令信息D5使寵物機(jī)器人2執(zhí)行“它看起來(lái)生氣了”的動(dòng)作，不管是否“它不餓”，也就是說(shuō)不管電池電壓是否為預(yù)定的閾值或更低，并將此信息傳送給姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53。
進(jìn)一步講，如果基于提供的狀態(tài)識(shí)別信息D1檢測(cè)到比如電池11余量為預(yù)定的閾值或更低和基于感情/本能狀態(tài)信息D2的“食欲”欲望單元61A的強(qiáng)度達(dá)到預(yù)定的閾值或超出，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52產(chǎn)生動(dòng)作命令信息D5使寵物機(jī)器人2執(zhí)行“催促使用者充電其電池”的動(dòng)作，并將此傳送給姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53。
同時(shí)，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52根據(jù)感情/本能模型部分51提供的用感情/本能狀態(tài)信息D2表示的在感情單元60A至60C和欲望單元61A至61C中所需單元的強(qiáng)度來(lái)確定在變換目標(biāo)的狀態(tài)中要執(zhí)行的動(dòng)作的參數(shù)，比如行走速度、腿活動(dòng)時(shí)動(dòng)作的幅度和速度、發(fā)聲時(shí)聲音的音調(diào)和音量等等，并按照上述的動(dòng)作參數(shù)產(chǎn)生動(dòng)作命令信息D3及將此傳送給姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53。
在這方面，由傳感器輸入處理部分50提供的狀態(tài)識(shí)別信息D1隨著傳送給感情/本能模型部分51和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52的時(shí)間不同其信息內(nèi)容也不同。因此，在供給感情/本能模型部分51的同時(shí)也供給動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52。
舉例來(lái)說(shuō)，如果供給“頭部被撫摸”的狀態(tài)識(shí)別信息D1，控制器10通過(guò)感情/本能模型部分51產(chǎn)生表明“它很高興”的感情/本能狀態(tài)信息D2，并將上述感情/本能狀態(tài)信息D2提供給動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52。但是在此狀態(tài)中，如果供給表示“在它的右前方有一只手掌”的狀態(tài)識(shí)別信息D1，則控制器10基于上述的表示“它很高興”的感情/本能狀態(tài)信息D2和表示“在它的右前方有一只手”的狀態(tài)識(shí)別信息D1在動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52中產(chǎn)生表明“它高興地伸出手”的動(dòng)作命令信息D5，并將此傳送給姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53。
另一方面，舉例來(lái)說(shuō)，如果供給“電池11幾乎沒(méi)有余量”的狀態(tài)識(shí)別信息D1，控制器10通過(guò)感情/本能模型部分51產(chǎn)生表明“它餓了”的感情/本能狀態(tài)信息D2，并將上述感情/本能狀態(tài)信息D2提供給動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52。但是在此狀態(tài)中，如果供給表明“寵物機(jī)器人2的內(nèi)部溫度異常高”的狀態(tài)識(shí)別信息D1，則控制器10基于上述的表明“它餓了”的感情/本能狀態(tài)信息D2和表示“它需要降溫”的狀態(tài)識(shí)別信息D1使動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52產(chǎn)生表明“它請(qǐng)求站起來(lái)”的動(dòng)作命令信息D5，并將此傳送給姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53。
參照?qǐng)D11，姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53基于動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52提供的動(dòng)作命令信息D5產(chǎn)生使其從當(dāng)前的姿勢(shì)變換為下一個(gè)姿勢(shì)的姿勢(shì)變換信息D6，并將此信息傳送給控制機(jī)構(gòu)部分54。在此情況下，可以由當(dāng)前姿勢(shì)變換的下一個(gè)姿勢(shì)決定于寵物機(jī)器人2比如身體和腿的形狀、體重、各部分之間的連接狀態(tài)等等的物理形狀，及致動(dòng)器5AA1至7A1和7A2比如關(guān)節(jié)彎曲時(shí)的方向和角度。
同時(shí)，此可以變換到的姿勢(shì)分類為能否由當(dāng)前姿勢(shì)直接變換。舉例來(lái)說(shuō)，四足寵物機(jī)器人2可以由伸展腿的躺倒姿勢(shì)直接變換為臉朝下的躺倒姿勢(shì)。但是，不能直接轉(zhuǎn)換為站立狀態(tài)。這需要兩步動(dòng)作，在寵物機(jī)器人2轉(zhuǎn)換為躺倒姿勢(shì)的同時(shí)將腿拉到接近身體，然后站立起來(lái)。更進(jìn)一步，不能安全執(zhí)行某些動(dòng)作。比如如下情況，在四足寵物機(jī)器人通過(guò)將前腿都舉起來(lái)嘗試歡呼萬(wàn)歲(banzai)動(dòng)作時(shí)容易摔倒。
因此，在姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53中事先記錄了那些能夠變換的姿勢(shì)。并且在此情況下，動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52提供的動(dòng)作命令信息D5表示可以直接變換到的姿勢(shì)，上述的動(dòng)作命令信息D5原樣作為姿勢(shì)變換信息D6被傳送給控制機(jī)構(gòu)部分54。另一方面，在表示為不能直接變換到的姿勢(shì)的情況下，姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53產(chǎn)生先作出到另一個(gè)可以變換到的姿勢(shì)的變換然后作出到目標(biāo)姿勢(shì)的變換的姿勢(shì)變換信息D6，并將此信息傳送給控制機(jī)構(gòu)部分54。因此，寵物機(jī)器人2能夠避免試圖強(qiáng)迫執(zhí)行不能變換到的姿勢(shì)的情形或摔倒的情形。
具體地說(shuō)，在姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53中，寵物機(jī)器人2能做的姿勢(shì)已經(jīng)事先記錄，并且同時(shí)記錄了在能夠變換到的兩個(gè)姿勢(shì)之間的動(dòng)作。
舉例來(lái)說(shuō)，如圖18所示，姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53采用稱作定向圖(directedgraph)80的算法，其中寵物機(jī)器人2能做的姿勢(shì)表示為節(jié)點(diǎn)NODE1至NODE5，并且在兩個(gè)可以變換到的姿勢(shì)之間，也就是說(shuō)在節(jié)點(diǎn)NODE1至NODE5之間用弧線ARC1至ARC10直接相連。
如果動(dòng)作命令信息D5從動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52提供，姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53按照定向弧線ARC的方向通過(guò)搜索得到從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)NODE到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)NODE的路徑來(lái)計(jì)劃姿勢(shì)變換，以連接對(duì)應(yīng)于當(dāng)前姿勢(shì)的節(jié)點(diǎn)NODE到動(dòng)作命令信息D5表示的對(duì)應(yīng)于下一個(gè)要采取姿勢(shì)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)NODE，并且按順序記錄上述搜索路徑的節(jié)點(diǎn)NODE。因此，寵物機(jī)器人2可以實(shí)現(xiàn)由動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分52指令的動(dòng)作，而避免強(qiáng)迫執(zhí)行不能變換到的姿勢(shì)的情形或摔倒的情形。
比如，當(dāng)前姿勢(shì)位于表示“躺倒”姿勢(shì)的節(jié)點(diǎn)NODE2時(shí)，如果供給意思為“坐下”的動(dòng)作命令信息D5，姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53發(fā)出表示“坐下”的姿勢(shì)變換信息D6給控制機(jī)構(gòu)部分54，其中使用從表示“躺倒”姿勢(shì)的節(jié)點(diǎn)NODE2到表示“坐下”姿勢(shì)的節(jié)點(diǎn)NODE5可以直接作出的變換。
相反，如果供給意思為“走”的動(dòng)作命令信息D5，姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53通過(guò)搜索從表示“躺倒”姿勢(shì)的節(jié)點(diǎn)NODE2到表示“走”姿勢(shì)的節(jié)點(diǎn)NODE4的路徑來(lái)計(jì)劃姿勢(shì)變換。作為結(jié)果，姿勢(shì)變換機(jī)構(gòu)部分53產(chǎn)生作出“站起來(lái)”指令然后作出“走”指令的姿勢(shì)變換信息D6，并將此信息傳送給控制機(jī)構(gòu)部分54。
參照?qǐng)D11，控制機(jī)構(gòu)部分54基于姿勢(shì)變換信息D6產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器5AA1至7A1和7A2的控制信號(hào)S10，并且將此信號(hào)傳送給致動(dòng)器5AA1至7A1和7A2及驅(qū)動(dòng)上述的致動(dòng)器5AA1至7A1和7A2，使寵物機(jī)器人2執(zhí)行期望的動(dòng)作。
(5)電池充電請(qǐng)求處理程序RT1實(shí)際上，在工作時(shí)，此寵物機(jī)器人中的控制器10從步驟SP0進(jìn)入如圖19所示的電池充電請(qǐng)求處理程序RT1。在接下來(lái)的步驟SP1中，控制器10令電池傳感器12檢測(cè)裝配于寵物機(jī)器人2中的電池11的余量。
然后，控制器10進(jìn)行到步驟SP2，確定電池11的余量是否為“極低”的20％或更低。在此步驟SP2中，如果得到否定的結(jié)果，意味著電池11的余量為“滿”的80％及以上、“中等滿”的80至50％、“中等”的50至25％或“低”的25至20％中的一個(gè)。此時(shí)，控制器10根據(jù)電池11的余量水平分別控制寵物機(jī)器人2的動(dòng)作，然后再轉(zhuǎn)回步驟SP1。
在此種情況下，如果電池11的余量為“滿”的80％及以上，控制器10控制行走步驟并且速度相對(duì)要大。當(dāng)電池11的余量為80至20％時(shí)，也就是從“中等滿”越過(guò)“中等”變?yōu)椤暗汀睍r(shí)，控制器10控制每個(gè)單元5A至5D、6和7以隨著余量減少而減少寵物機(jī)器人2的活動(dòng)量。相反，如果在步驟SP2中得到肯定的結(jié)果，控制器10進(jìn)行到步驟SP4，改變寵物機(jī)器人2到上面提到的姿勢(shì)移動(dòng)到機(jī)座上并向使用者請(qǐng)求需要充電電池。接下來(lái)控制器10進(jìn)行到步驟SP5并完成上述的電池充電請(qǐng)求處理過(guò)程RT1。
具體地說(shuō)，控制器10驅(qū)動(dòng)控制每個(gè)腿單元5A至5D使寵物機(jī)器人2處于移向機(jī)座的姿勢(shì)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)控制尾巴單元7以特定的幅度和速度在特定的方向上擺動(dòng)尾巴部分和驅(qū)動(dòng)控制頭部單元6使裝配于“眼睛”位置的LED以預(yù)定的發(fā)光模式閃亮和閃滅。并且在同一時(shí)間，控制器10使其從裝于“嘴”位置的揚(yáng)聲器18中產(chǎn)生預(yù)定的警告聲音(比如“我餓了”或類似的)。
(6)內(nèi)部溫度控制處理過(guò)程RT2實(shí)際上，在工作時(shí)，此寵物機(jī)器人中的控制器10從步驟SP10進(jìn)入如圖20所示的內(nèi)部溫度控制處理過(guò)程RT2。在接下來(lái)的步驟SP11中，控制器10令熱傳感器13檢測(cè)寵物機(jī)器人2中的身體單元4的內(nèi)部溫度。
然后，控制器10進(jìn)行到步驟SP12，確定寵物機(jī)器人2的內(nèi)部溫度是否為達(dá)到預(yù)定的危險(xiǎn)溫度(比如60℃普通電池的可用耐熱溫度)。當(dāng)?shù)玫椒穸ǖ慕Y(jié)果時(shí)，再次返回步驟SP11。相反，當(dāng)?shù)玫娇隙ǖ慕Y(jié)果時(shí)，進(jìn)行到步驟SP13。
在此步驟SP13中，控制器10確定寵物機(jī)器人2當(dāng)前是否處于“躺倒”或“腹臥”姿勢(shì)。當(dāng)?shù)玫娇隙ńY(jié)果時(shí)，控制器10進(jìn)行到步驟SP14，驅(qū)動(dòng)控制寵物機(jī)器人2的每個(gè)腿單元5A至5D并切換寵物機(jī)器人2為“站立”姿勢(shì)。接下來(lái)，控制器10再次返回到步驟SP11并重復(fù)類似于上述的處理。
相反，如果在步驟SP13中得到否定的結(jié)果，意味著對(duì)于此寵物機(jī)器人2，裝于身體單元4的電池11壞了或排氣口4AX和/或進(jìn)氣口4BX處于關(guān)閉狀態(tài)，因?yàn)槟承〇|西粘住或盤繞在上述的身體單元4上。此時(shí)，控制器進(jìn)行到步驟SP15，向使用者發(fā)出“發(fā)生麻煩了”的呼吁，然后再次返回到步驟SP11并重復(fù)類似于上述的處理。
具體地說(shuō)，控制器10驅(qū)動(dòng)控制每個(gè)腿單元5A至5D和尾巴單元7使寵物機(jī)器人2變?yōu)橹绷顟B(tài)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)控制頭部單元6使裝配于“眼睛”位置的LED以預(yù)定的發(fā)光模式閃亮和閃滅。并且在同一時(shí)間，控制器10使其從裝配于“嘴”位置的揚(yáng)聲器18中產(chǎn)生預(yù)定的警告聲音。
(7)本實(shí)施例的操作和效果按照上述結(jié)構(gòu)，在寵物機(jī)器人2中，如果使用者通過(guò)“拍打”或“撫摸”接觸寵物機(jī)器人2，或者如果使用者通過(guò)嘴或聲音指揮器裝置發(fā)出聲音比如“走”或“躺倒”，或者如果一個(gè)具有明顯顏色或形狀特征的物體放置于寵物機(jī)器人2可以移動(dòng)到的區(qū)域，這些識(shí)別結(jié)果將被轉(zhuǎn)換成真實(shí)動(dòng)物感覺(jué)的不同的情感。
此時(shí)，在寵物機(jī)器人2中，將按照“高興”、“悲傷”和“憤怒”的感情強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)控制每個(gè)腿單元5A至5D、頭部單元6和尾巴單元7的致動(dòng)器5AA1至7A1和7A2。因此，寵物機(jī)器人2象真實(shí)動(dòng)物表達(dá)感情那樣執(zhí)行相同的姿勢(shì)和動(dòng)作。
更為特別地，在上述的尾巴單元7中，連接到基座部分7B中的齒輪箱22的尾巴部分7T不僅能在豎向和橫向方向上而且能在旋轉(zhuǎn)方向上搖擺，與此同時(shí)，也可以暫停為豎向方向上的彎曲或期望的狀態(tài)。因此，在尾巴單元7中，根據(jù)尾巴部分7T的搖擺或彎曲方向、它的搖擺幅度和速度、它的彎曲停頓位置、它的即時(shí)動(dòng)作等等可以代表多種感情表達(dá)。
舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)寵物機(jī)器人2表現(xiàn)“高興”時(shí)，在尾巴單元7中尾巴部分7T將在橫向方向上以與“高興”程度成正比的幅度和速度搖擺。當(dāng)表現(xiàn)“悲傷”時(shí)，在尾巴單元7中尾巴部分7T將處于在較低方向上彎曲低垂的靜立狀態(tài)。當(dāng)表現(xiàn)“憤怒”時(shí)，在尾巴單元7中尾巴部分7T將在豎向方向上以與“憤怒”程度成正比的幅度和速度搖擺。
因此，在此寵物機(jī)器人2中，可以通過(guò)尾巴單元7中尾巴部分7T的動(dòng)作和姿勢(shì)表現(xiàn)多種感情表達(dá)。它也可以進(jìn)一步給使用者親切的感受或滿意的感覺(jué)。
更進(jìn)一步講，按照上述的結(jié)構(gòu)，在此寵物機(jī)器人系統(tǒng)1中，當(dāng)寵物機(jī)器人2活動(dòng)時(shí)，以分段等級(jí)檢測(cè)配置于身體單元4的電池11的余量。并且將控制各單元5A至5D、6和7的動(dòng)作，以使寵物機(jī)器人2的動(dòng)作量隨著余量減少到上述的每個(gè)等級(jí)而減少。因此，可以節(jié)省電池11的功率消耗。
然后當(dāng)電池的余量減到最低等級(jí)時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制每個(gè)腿單元5A至5D并使寵物機(jī)器人2改變?yōu)橐苿?dòng)到機(jī)座的姿勢(shì)。同時(shí)驅(qū)動(dòng)控制頭部單元6和/或尾巴單元7，使LED以預(yù)定的發(fā)光模式閃亮和閃滅、從揚(yáng)聲器18中產(chǎn)生預(yù)定的警告聲音或以特定的幅度和速度在特定的方向上擺動(dòng)尾巴單元7。從而，寵物機(jī)器人2可以直接通知使用者電池11幾乎沒(méi)有余量了。因此，一方面能夠以一種寵物機(jī)器人2好象它是真正的動(dòng)物一樣吁求食欲的方式傳遞給使用者，另一方面可以預(yù)防寵物機(jī)器人2突然停下來(lái)并進(jìn)入一種好象它死了的狀態(tài)。
此外，在此寵物機(jī)器人系統(tǒng)1中，當(dāng)寵物機(jī)器人2活動(dòng)時(shí)，檢測(cè)身體單元4的內(nèi)部溫度。并且在寵物機(jī)器人2當(dāng)前處于“躺倒”或“腹臥”的姿勢(shì)時(shí)，如果內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)定的危險(xiǎn)溫度，則驅(qū)動(dòng)控制各單元5A至5D并使寵物機(jī)器人2轉(zhuǎn)換到“站立”姿勢(shì)。從而，寵物機(jī)器人2可以自然通風(fēng)降低身體單元4的內(nèi)部溫度。因此，寵物機(jī)器人2可以通過(guò)其自身的動(dòng)作防止故障。
與此相反，如果內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)定的危險(xiǎn)溫度而寵物機(jī)器人2當(dāng)前沒(méi)有處于“躺倒”或“腹臥”的姿勢(shì)，則控制頭部單元6和/或尾巴單元7，使LED以預(yù)定的發(fā)光模式閃亮和閃滅，從揚(yáng)聲器18中產(chǎn)生預(yù)定的警告聲音并且以特定的幅度和速度在特定的方向上擺動(dòng)尾巴單元7。從而，可以直接通知使用者寵物機(jī)器人2處于危險(xiǎn)狀態(tài)。因此，即使寵物機(jī)器人2不能通過(guò)其自身的動(dòng)作防止故障，發(fā)生故障的可能性也可以明顯降低。
按照上述的結(jié)構(gòu)，在此寵物機(jī)器人2中，基于使用者的觸摸、輸入的命令和其自身的動(dòng)作，在轉(zhuǎn)換為象真實(shí)動(dòng)物一樣的感情后，上述感情將通過(guò)尾巴單元7中的尾巴部分7T的動(dòng)作和姿勢(shì)表達(dá)出來(lái)。從而，可以進(jìn)一步給使用者一種親切的感受和滿意的感覺(jué)等。因此，可以實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)特性進(jìn)一步改善的寵物機(jī)器人2。
更進(jìn)一步講，在此寵物機(jī)器人系統(tǒng)1中，當(dāng)寵物機(jī)器人2活動(dòng)時(shí)，如果檢測(cè)到裝配在身體單元4中的電池11的余量幾乎沒(méi)有了，則寵物機(jī)器人2改變?yōu)橐苿?dòng)到機(jī)座的姿勢(shì)，并且與此同時(shí)驅(qū)動(dòng)控制頭部單元6和/或尾巴單元7，用它的方式表達(dá)此信息并通知使用者。從而，通過(guò)就象它是真的動(dòng)物一樣的表達(dá)食欲的方式可以給使用者一種親切的感受和滿意的感覺(jué)等。因此，可以實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)特性進(jìn)一步改善的寵物機(jī)器人系統(tǒng)1。
另外，在此寵物機(jī)器人系統(tǒng)1中，當(dāng)寵物機(jī)器人2活動(dòng)時(shí)，如果身體單元4的內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)定的危險(xiǎn)溫度，一方面在寵物機(jī)器人2當(dāng)前處于“躺倒”或“腹臥”的姿勢(shì)時(shí)，寵物機(jī)器人2轉(zhuǎn)換到“站立”姿勢(shì)；另一方面在它處于其他姿勢(shì)時(shí)，則驅(qū)動(dòng)控制頭部單元6和/或尾巴單元7，用它的方式表達(dá)此信息并通知使用者。從而，可以防止寵物機(jī)器人2內(nèi)部的電池11出問(wèn)題。因此，可以實(shí)現(xiàn)其安全得到保障的寵物機(jī)器人系統(tǒng)1。
(8)其他實(shí)施例在上述的實(shí)施例中涉及的情況為，其中作為可活動(dòng)部分的應(yīng)用在寵物機(jī)器人2的尾巴單元7中的尾巴部分7T，其一端組裝成至少在一個(gè)軸方向上或更多軸向上可以自由旋轉(zhuǎn)。但是，本發(fā)明不僅限于此，同樣在象昆蟲(chóng)機(jī)器人這樣的情況下，可能采用觸須。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人中提供的使它執(zhí)行各種動(dòng)作(比如彎曲、搖擺和/或回旋)的其他可活動(dòng)部分。
在上述的實(shí)施例中涉及的情況為，其中作為用于操作尾巴單元7的尾巴部分7T的動(dòng)作控制裝置使用了控制器10、根據(jù)上述控制器的控制被驅(qū)動(dòng)的基座部分7B中的致動(dòng)器7A1和7A2、上述基座部分7B中的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21和齒輪箱22。但是，本發(fā)明不僅限于此，其他不同于此的各種結(jié)構(gòu)也可以廣泛應(yīng)用。
在此情況中，涉及的情形為，其中動(dòng)作控制裝置使用包含通過(guò)麥克風(fēng)15、CCD攝象機(jī)16和觸覺(jué)傳感器17得到的識(shí)別結(jié)果的狀態(tài)識(shí)別信息D1作為確定尾巴部分7T動(dòng)作的輸入信息。但是，本發(fā)明不僅限于此，其他不同于此的從使用者獲得的信息、寵物機(jī)器人2周圍的環(huán)境信息也可以用作輸入信息。
進(jìn)一步講，在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中作為通過(guò)改變感情/本能模型用于確定尾巴單元7的尾巴部分7T的動(dòng)作的感情/本能模型改變裝置應(yīng)用了身體單元4中的控制器10和存儲(chǔ)器10A。但是，本發(fā)明不僅限于此，其他不同于此的各種結(jié)構(gòu)也可以廣泛應(yīng)用。
另外，在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中作為通過(guò)尾巴單元7的尾巴部分7T的動(dòng)作和姿勢(shì)表達(dá)的感情，只應(yīng)用了三種表達(dá)“高興”、“悲傷”和“憤怒”。但是，本發(fā)明不僅限于此，也可以應(yīng)用各種感情表達(dá)比如“驚奇”、“恐慌”、“厭惡”等等。
在此情況下，參照?qǐng)D12，可以將表現(xiàn)如“驚奇”、“恐慌”和“厭惡”感情的感情單元添加到感情單元60A至60C形成上述的基本感情單元組60。從而，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)寵物機(jī)器人2表現(xiàn)“驚奇”時(shí)，在尾巴單元7中尾巴部分7T可以只是以與“驚奇”程度成正比的幅度在橫向或豎向方向上不連續(xù)地?fù)u擺。當(dāng)表現(xiàn)“恐慌”時(shí)，在尾巴單元7中尾巴部分7T可以為靜立狀態(tài)并在水平方向上伸直。而當(dāng)表現(xiàn)“厭惡”時(shí)，在尾巴單元7中尾巴部分7T可以以與“厭惡”程度相關(guān)的幅度和速度回旋。
進(jìn)一步講，不僅限于感情表達(dá)，也可以應(yīng)用于本能表達(dá)。在此種情況下，舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)表現(xiàn)“饑餓”或“困倦”時(shí)，尾巴部分7T可以改變到與上述的“悲傷”一樣的姿勢(shì)。相反，當(dāng)表現(xiàn)“充滿”或“想運(yùn)動(dòng)”時(shí)，尾巴部分7T可以和上述的“高興”一樣的方式與程度相關(guān)地活動(dòng)。
另外，作為通過(guò)尾巴部分7T表達(dá)感情，如果在以預(yù)定動(dòng)作模式搖擺它的同時(shí)，在頭部單元6中從揚(yáng)聲器18發(fā)出聲音或LED(未示出)的發(fā)光模式象“眼睛”一樣，則寵物機(jī)器人2表達(dá)的強(qiáng)度可以進(jìn)一步加強(qiáng)。
進(jìn)一步講，在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中作為由尾巴單元7中尾巴部分7T的姿勢(shì)和動(dòng)作代表的內(nèi)容，應(yīng)用了使用麥克風(fēng)15、CCD攝象機(jī)16和觸覺(jué)傳感器17象真實(shí)動(dòng)物確定那樣確定的不同感情表達(dá)。但是，本發(fā)明不僅限于此，同樣可以應(yīng)用構(gòu)成寵物機(jī)器人2的各種硬件的表達(dá)狀態(tài)。
在此情況下，在尾巴單元7中，基于尾巴部分7T的搖擺或彎曲方向、搖擺幅度及其速度、彎曲時(shí)停頓的位置和即時(shí)的動(dòng)作，可以表現(xiàn)構(gòu)成寵物機(jī)器人2的不同硬件的狀態(tài)。從而，將展現(xiàn)給使用者象動(dòng)物一樣的反應(yīng)，并且可以給使用者一種親切的感受和滿意的感覺(jué)。
舉例來(lái)說(shuō)，在寵物機(jī)器人2中，當(dāng)沒(méi)有經(jīng)麥克風(fēng)15、CCD攝象機(jī)16等的輸入或檢測(cè)到象除了尾巴單元7之外的各單元4、5A至5D或6中的一部分脫落(come off)的各電路之間有連接不良時(shí)，或者當(dāng)檢測(cè)到伺服系統(tǒng)或各單元4、5A至5D或6的各個(gè)傳感器中的一個(gè)發(fā)生不正常現(xiàn)象時(shí)，或者當(dāng)身體單元4中的內(nèi)部傳感器部分14檢測(cè)到寵物機(jī)器人2的內(nèi)部處于過(guò)熱狀態(tài)時(shí)，或者當(dāng)身體單元4中的內(nèi)部傳感器部分14檢測(cè)到電池11的余量不足時(shí)，更進(jìn)一步，或者當(dāng)事先檢測(cè)到寵物機(jī)器人2的一個(gè)立足處不穩(wěn)并且有傾倒的可能性時(shí)，或者當(dāng)存儲(chǔ)器10A存儲(chǔ)的程序停止執(zhí)行時(shí)，可以使尾巴部分7T執(zhí)行一個(gè)比如幅度大周期短的搖擺的不會(huì)在正常動(dòng)作中執(zhí)行的動(dòng)作。
進(jìn)一步講，可以應(yīng)用一未示出的裝在寵物機(jī)器人2外部的溫度測(cè)量部分，使尾巴部分根據(jù)測(cè)量結(jié)果執(zhí)行所期望的姿勢(shì)和動(dòng)作。另外，當(dāng)身體單元4中的控制器10執(zhí)行寫或讀程序從/到存儲(chǔ)器10A中時(shí)，可以使尾巴部分7T執(zhí)行期望的姿勢(shì)和動(dòng)作。進(jìn)一步，在身體單元4中提供的未示出的通信裝置使尾巴部分7T只有在通過(guò)上述通信裝置發(fā)送/接收數(shù)據(jù)時(shí)按照數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偭炕蛲ㄐ艩顟B(tài)或其他等執(zhí)行期望的比如搖擺的姿勢(shì)和動(dòng)作。
在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中本發(fā)明適用于如圖所示結(jié)構(gòu)的四肢行走類機(jī)器人。但是，不僅限于此，也可以廣泛適用于具有不同結(jié)構(gòu)的不同于如配置象電池11這樣的電源的或類似的機(jī)器人。另外，至少一個(gè)或更多觸角(未示出)可以裝在頭部單元6和尾巴單元7中的尾巴部分7T，并使其象尾巴部分7T一樣以同樣的方式活動(dòng)。
在上述的實(shí)施例中涉及的情況為，其中使用稱為有限自動(dòng)機(jī)70的算法確定下一個(gè)動(dòng)作。但是，本發(fā)明并不僅限于此，同樣下一個(gè)動(dòng)作也可以使用狀態(tài)數(shù)目不定的稱作狀態(tài)機(jī)(state machine)的算法來(lái)確定。在此情況下，每次當(dāng)提供狀態(tài)識(shí)別信息D1時(shí)生成一個(gè)新的狀態(tài)，下一個(gè)動(dòng)作可以根據(jù)上述生成的狀態(tài)確定。進(jìn)一步講，下一個(gè)動(dòng)作可以使用稱作或然有限自動(dòng)機(jī)(probabilistic finite automaton)的算法確定，其中基于當(dāng)前提供的狀態(tài)識(shí)別信息D1和當(dāng)時(shí)的狀態(tài)選擇多個(gè)狀態(tài)作為變換目標(biāo)的候選者，并且變換目標(biāo)的狀態(tài)通過(guò)隨機(jī)數(shù)隨機(jī)地從上述選擇的多個(gè)狀態(tài)中確定。
在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中作為檢測(cè)電池11余量的電池余量檢測(cè)裝置，使用了在身體單元4中構(gòu)成內(nèi)部傳感器部分14的電池傳感器20。但是，本發(fā)明并不僅限于此，同樣也可以應(yīng)用不同的多種結(jié)構(gòu)。
在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中控制器10用作動(dòng)作控制裝置，用于當(dāng)電池11的余量變到預(yù)定水平或更低時(shí)將寵物機(jī)器人2改變到特定的姿勢(shì)和/或使其執(zhí)行特定的動(dòng)作。但是，本發(fā)明并不僅限于此，同樣根據(jù)從存儲(chǔ)器10A讀入的感情/本能模型部分51驅(qū)動(dòng)控制頭部單元6和/或尾巴單元7使其通過(guò)姿勢(shì)執(zhí)行并能通知使用者的各種結(jié)構(gòu)也可以廣泛應(yīng)用。
在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中當(dāng)電池11的余量變到預(yù)定水平或更低時(shí)，將寵物機(jī)器人2改變到移向機(jī)座的姿勢(shì)。但是，本發(fā)明并不僅限于此，同樣姿勢(shì)也可以是各種其他適合于充電電池的姿勢(shì)。
在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中電池11的余量以5級(jí)水平檢測(cè)并且寵物機(jī)器人2的動(dòng)作根據(jù)上述的每級(jí)水平而減少。但是，本發(fā)明并不僅限于此，使寵物機(jī)器人2改變到特定姿勢(shì)和/或表現(xiàn)特定動(dòng)作的電池11的余量可以自由設(shè)定。
在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中用于檢測(cè)身體單元4的內(nèi)部溫度的溫度檢測(cè)裝置，使用了身體單元4中構(gòu)成內(nèi)部傳感器部分14的熱傳感器13。但是，本發(fā)明并不僅限于此，同樣也可以應(yīng)用不同的多種結(jié)構(gòu)。
在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中控制器10用作動(dòng)作控制裝置，用于當(dāng)身體單元4的內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)定水平或超出時(shí)將寵物機(jī)器人2改變到特定的姿勢(shì)和/或使其執(zhí)行特定的動(dòng)作。但是，本發(fā)明并不僅限于此，同樣根據(jù)從存儲(chǔ)器10A讀入的感情/本能模型部分51驅(qū)動(dòng)控制各腿單元5A至5D使寵物機(jī)器人2通過(guò)姿勢(shì)執(zhí)行并能通知使用者的各種結(jié)構(gòu)也可以廣泛應(yīng)用。
在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中當(dāng)身體單元4的內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)定水平或超出時(shí)，寵物機(jī)器人2轉(zhuǎn)換到抬起身體單元4的動(dòng)作(也就是“站立”的姿勢(shì))。但是，本發(fā)明并不僅限于此，同樣可以轉(zhuǎn)換為使身體單元4中由排氣口4AX和進(jìn)氣口4BX組成的通氣口打開(kāi)的各種動(dòng)作。
在上述實(shí)施例中涉及的情況為，其中根據(jù)電池11余量的檢測(cè)結(jié)果和內(nèi)部溫度的檢測(cè)結(jié)果使寵物機(jī)器人2改變到特定姿勢(shì)或表現(xiàn)特定的動(dòng)作。但是，本發(fā)明并不僅限于此，寵物機(jī)器人2的動(dòng)作同樣也可以根據(jù)寵物機(jī)器人2不同的各種內(nèi)部狀態(tài)或外部環(huán)境來(lái)控制。
舉例來(lái)說(shuō)，寵物機(jī)器人2可以有選擇地活動(dòng)以使各致動(dòng)器5AA1至7A2的齒輪傳動(dòng)比或旋轉(zhuǎn)速度處于最有效狀態(tài)。另外，可以是電池11的余量下降越多，越是在動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)部分51中有限元自動(dòng)機(jī)的狀態(tài)變換階段將狀態(tài)變換到最節(jié)省能量的階段。進(jìn)一步講，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量外部溫度，當(dāng)外部溫度上升時(shí)可以使寵物機(jī)器人2朝相對(duì)涼爽的方向行進(jìn)。
工業(yè)應(yīng)用性機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法可以應(yīng)用于寵物機(jī)器人和娛樂(lè)機(jī)器人或類似的場(chǎng)合。
權(quán)利要求
1．一種機(jī)器人系統(tǒng)，裝有其一端至少在一個(gè)軸或更多軸方向上轉(zhuǎn)動(dòng)自由地連接的可活動(dòng)部分，包括動(dòng)作控制裝置，用于根據(jù)供給的輸入信息操作所述可活動(dòng)部分；和感情/本能模型改變裝置，具有由所述動(dòng)作引起的感情/本能模型，用于根據(jù)所述輸入信息改變所述感情/本能模型并確定所述可活動(dòng)部分的所述動(dòng)作。
2．如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中所述動(dòng)作控制裝置操作所述可活動(dòng)部分使得以所述一端為中心彎曲、搖擺和/或回旋。
3．如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中所述輸入信息是從使用者給予的信息和/或所述機(jī)器人系統(tǒng)周圍環(huán)境的信息。
4．一種機(jī)器人系統(tǒng)，裝有其一端至少在一個(gè)軸或更多軸方向上轉(zhuǎn)動(dòng)自由地連接的可活動(dòng)部分，包括檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述機(jī)器人系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)；和動(dòng)作控制裝置，用于根據(jù)所述檢測(cè)裝置的檢測(cè)結(jié)果操作所述可活動(dòng)部分。
5．如權(quán)利要求4所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中所述動(dòng)作控制裝置操作所述可活動(dòng)部分使得以所述一端為中心彎曲、搖擺和/或回旋。
6．如權(quán)利要求4所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中所述檢測(cè)裝置檢測(cè)作為所述機(jī)器人系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)的在所述機(jī)器人系統(tǒng)中各電路之間連接狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)、在所述機(jī)器人系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和/或傳感器系統(tǒng)的工作狀態(tài)、在所述機(jī)器人系統(tǒng)中電池余量的狀態(tài)、所說(shuō)機(jī)器人系統(tǒng)的行走狀態(tài)和在所述機(jī)器人系統(tǒng)中存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)的程序的起始狀態(tài)。
7．如權(quán)利要求4所述的機(jī)器人系統(tǒng)，包括溫度測(cè)量裝置，用于測(cè)量所述機(jī)器人系統(tǒng)周圍的溫度；和在所述機(jī)器人系統(tǒng)中，所述動(dòng)作控制裝置根據(jù)所述溫度測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果操作所述可活動(dòng)部分。
8．如權(quán)利要求4所述的機(jī)器人系統(tǒng)，包括通信裝置，用于與外界通信；以及在所述機(jī)器人系統(tǒng)，所述動(dòng)作控制裝置根據(jù)所述通信裝置的數(shù)據(jù)傳輸總量或通信狀態(tài)來(lái)操作所述可活動(dòng)部分。
9．一種機(jī)器人系統(tǒng)，內(nèi)裝有電池作為電源，包括電池余量檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述電池的余量；和動(dòng)作控制裝置，在由所述電池余量檢測(cè)裝置檢測(cè)的所述電池的余量變到預(yù)定水平或更低時(shí)，用于將所述機(jī)器人系統(tǒng)改變成預(yù)定姿勢(shì)和/或使其表現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作。
10．如權(quán)利要求9所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中所述特定姿勢(shì)是適合于充電電池的姿勢(shì)。
11．如權(quán)利要求9所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中所述電池余量檢測(cè)裝置分段等級(jí)水平檢測(cè)所述電池余量；和所述動(dòng)作控制裝置在通過(guò)所述電池余量檢測(cè)裝置檢測(cè)的每個(gè)所述段減少所述機(jī)器人系統(tǒng)的所述特定的動(dòng)作。
12．一種機(jī)器人系統(tǒng)，具有一身體部分，裝有內(nèi)置電源，并且在上述身體部分的預(yù)定位置形成了排氣口，包括溫度檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)所述身體部分的內(nèi)部溫度；和動(dòng)作控制裝置，在所述溫度檢測(cè)裝置所檢測(cè)的所述內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)定溫度或超出時(shí)，用于將所述機(jī)器人系統(tǒng)改變成預(yù)定姿勢(shì)和/或使其表現(xiàn)預(yù)定的動(dòng)作。
13．如權(quán)利要求12所述的機(jī)器人系統(tǒng)，其中所述預(yù)定動(dòng)作是將所述身體部分抬升的動(dòng)作。
14．一種控制機(jī)器人系統(tǒng)的方法，機(jī)器人系統(tǒng)中內(nèi)裝有電池作為電源，包括第一步，檢測(cè)所述電池的余量；和第二步，如果所述檢測(cè)的所述電池的余量變到預(yù)定水平或更低，則將所述機(jī)器人系統(tǒng)改變成預(yù)定姿勢(shì)和/或使其表現(xiàn)預(yù)定的動(dòng)作。
15．如權(quán)利要求14所述的機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其中在所述第二步，所述預(yù)定姿勢(shì)是適合于充電電池的姿勢(shì)。
16．如權(quán)利要求14所述的機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其中在所述第一步，以分段等級(jí)水平檢測(cè)所述電池的余量；和在所述第二步，隨著每個(gè)所述檢測(cè)的段減少所述機(jī)器人系統(tǒng)的所述預(yù)定的動(dòng)作。
17．一種控制機(jī)器人系統(tǒng)的方法，機(jī)器人系統(tǒng)具有一身體部分，裝有內(nèi)置電源，并且在上述身體部分的預(yù)定位置形成了排氣口，包括第一步，檢測(cè)所述身體部分的內(nèi)部溫度；和第二步，如果所述溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)的所述內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)定溫度或超出時(shí)，將所述機(jī)器人系統(tǒng)改變成預(yù)定姿勢(shì)和/或使其表現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作。
18．如權(quán)利要求17所述的機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其中在所述第二步中，所述預(yù)定動(dòng)作是將所述身體部分抬升的動(dòng)作。
全文摘要
在機(jī)器人裝置及其控制方法中,根據(jù)輸入信息通過(guò)改變感情/本能模型來(lái)確定其一端至少在一個(gè)軸或更多軸方向上轉(zhuǎn)動(dòng)自由地連接的可活動(dòng)部分的動(dòng)作。另一方面,檢測(cè)電池的余量并且如果上述檢測(cè)的電池余量變到預(yù)定水平或更低,同時(shí)檢測(cè)身體部分的內(nèi)部溫度并且如果上述檢測(cè)的內(nèi)部溫度達(dá)到預(yù)定溫度或超出時(shí),將機(jī)器人系統(tǒng)改變成預(yù)定姿勢(shì)和/或使其表現(xiàn)預(yù)定的動(dòng)作。
文檔編號(hào)G06N3/00GK1304346SQ00800823
公開(kāi)日2001年7月18日 申請(qǐng)日期2000年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月10日
發(fā)明者井上真, 野間英樹(shù) 申請(qǐng)人:索尼公司