WO2002030627A1 - Systeme de commande de robot et procede d"installation d"un logiciel de commande de robot - Google Patents

Description

明 細 書

りボ、 'ノト 、ンステん 口 Tl vト 御 外ゥ ·χ了の お

[技術分野] 本発明は、 脚式歩行型など多関節型のロボッ トをソフ トウエア ·プロ グラムを用いて制御するロボッ ト制御システム並びにロボッ ト制御用 ソフトウエアの導入方法に係り、 特に、 脚部や頭部など各動作ュニッ ト の着脱'交換などに伴ってハードウェア構成が大幅に変更する可能性が ある多関節型ロボッ トをソフ トウェア ·プログラムを用いて制御する口 ボッ ト制御システム並びにロボッ ト制御用ソフ トウエアの導入方法に 関する。 更に詳しくは、 本発明は、 ハードゥヱァ構成に対して依存性の 高いソフ トゥヱァ層とハ一ドウヱァ構成に非依存のソフ トウエア層の 組み合わせからなるソフ トゥヱァ ·プログラムを用いて多関節型口ボヅ トを制御するロボッ ト制御システム並びにロボッ ト制御用ソフ トウェ ァの導入方法に係り、 特に、 ミ ドルゥヱァのようなハードウェア依存の ソフトウェア層と、 アプリケ一ションなどのハ一ドウエア非依存のソフ トウエア層との組み合わせを動的に変更して多関節型口ボッ トを制御 するロボヅ ト制御システム並びにロボヅ ト制御用ソフ トゥエアの導入 方法に関する。

[背景技術] 電気的若しくは磁気的な作用を用いて人間の動作に似せた運動を行 う機械装置のことを 「ロボッ ト」 という。 ロボットの語源は、 スラブ語 の R O B O T A (奴隸機械）に由来すると言われている。 わが国では、 口 ボットが普及し始めたのは 1 9 6 0年代末からであるが、 その多くは、 工場における生産作業の自動化 ·無人化などを目的としたマニピユレ一 夕や搬送ロボッ トなどの産業用ロボッ ト （industrial robot) であった < 最近では、 ィヌゃネコのように 4足歩行の動物の身体メカニズムやそ の動作を模したペッ ト型ロボッ ト、 あるいは、 ヒトゃサルなどの 2足直 立歩行を行う動物の身体メカニズムや動作を模した 「人間形」若しくは 「人間型」 のロボヅ ト （humanoid robot) など、 脚式移動ロボッ トの構 造やその安定歩行制御に関する研究開発が進展し、 実用化への期待も高 まってきている。 これら脚式移動ロボットは、 クローラ式ロボッ トに比 し不安定で姿勢制御や歩行制御が難しくなるが、 階段の昇降や障害物の 乗り越えなど、 柔軟な歩行 ·走行動作を実現できるという点で優れてい る。

アーム式ロボッ トのように、 ある特定の場所に植設して用いるような 据置きタイプのロボッ トは、 部品の組立 ·選別作業など固定的 ·局所的 な作業空間でのみ活動する。 これに対し、 移動式のロボッ トは、 作業空 間は非限定的であり、 所定の経路上または無経路上を自在に移動して、 所定の若しくは任意の人的作業を代行したり、 ヒトゃィヌあるいはその 他の生命体に置き換わる種々のサービスを提供することができる。 脚式移動ロボヅ トの用途の 1つとして、 産業活動 ·生産活動等におけ る各種の難作業の代行が挙げられる。 例えば、 原子力発電プラントや火 力発電プラント、 石油化学プラントにおけるメンテナンス作業、 製造ェ 場における部品の搬送 ·組立作業、 高層ビルにおける清掃、 火災現場そ の他における救助といったような危険作業'難作業の代行などである。 また、 脚式移動ロボットの他の用途として、 上述の作業支援というよ りも、 生活密着型、 すなわち人間との 「共生」 あるいは 「エンターティ ンメント」 という用途が挙げられる。 この種のロボッ トは、 ヒトあるい はィヌ （ペット） などの比較的知性の高い脚式歩行動物の動作メカニズ ムゃ四肢を利用した豊かな感情表現をエミュレートする。 また、 あらか じめ入力された動作パターンを単に忠実に実行するだけではなく、 ユー ザ （あるいは他のロボヅ ト） から受ける言葉や態度 （「褒める」 とか「叱 る」、 「叩く」 など） に対して動的に対応した、 生き生きとした応答表現 を実現することも要求される。 従来の玩具機械は、 ユーザ操作と応答動作との関係が固定的であり、 玩具の動作をユーザの好みに合わせて変更することはできない。 この結 果、 ユーザは同じ動作しか繰り返さない玩具をやがては飽きてしまうこ とになる。

これに対し、 知能型のロボッ トは、 動作に起因する行動モデルや学習 モデルを備えており、 外部からの音声や画像、 触覚などの入力情報に基 づいてモデルを変化させて動作を決定することにより、 自律的な思考及 び動作制御を実現する。 ロボッ トが感情モデルや本能モデルを用意する ことにより、 ロボッ ト自身の感情や本能に従った自律的な行動を表出す ることができる。 また、 ロボッ トが画像入力装置や音声入出力装置を装 備し、 画像認識処理や音声認識処理を行うことにより、 より高度な知的 レベルで人間とのリアリスティ ヅクなコミュニケ一ションを実現する ことも可能となる。

昨今の脚式移動ロボッ トは高い情報処理能力を備えており、 ィンテリ ジェントなロボヅ トそのものを一種の計算機システムとして捉えるこ とができる。

例えば、 ロボッ トは、 感情モデルや行動モデル、 学習モデルなどのよ うに、 動作に関する各種の規則をモデル化して保持しており、 これらモ デルに従ってユーザ'アクションなどの外的要因に応答した行動計画を 立案して、 各関節ァクチユエ一夕の駆動や音声出力などを介して行動計 画を体現し、 ユーザに対するフィードバックとすることができる。 この ような行動計画の立案やこれを体現するためのロボッ トの動作制御は、 計算機システム上におけるプログラム.コ一ド （例えばアプリケ一ショ ンなど） の実行という形態で実装される。

一般的な計算機システムと口ポッ トとの主な相違として、 前者はシス テムを構成するハ一ドウエア'コンポ一ネントの種類や組み合わせ （す なわちハードウエア構成） が各システム間で差が比較的少ないのに対し て、 後者はハ一ドウエア構成がシステム間で大幅に変更するという点を 挙げることができよう。 例えば、 ひとえに移動ロボッ トといっても、 胴 体に対して取り付けられる可動部として、 頭と脚部と尻尾で構成される ロボッ トや、 頭部と車輪のみで構成されるロボットなど、 千差万別であ る。

装備されるハードウェア構成がシステム間で比較的均一である計算 機システムにおいては、 システム上で実行するソフトウェアのデザイン はハードウェアの影響を比較的受けずに済む。 これに対して、 後者の口 ボッ トの場合には、 特にハードウエア操作を行う制御ソフトウエアにお いてはハードウエア依存性が極めて高くなる。

例えば、 ロボッ トの移動制御を考えた場合、 移動手段が可動脚の場合 と車輪の場合と、 2足と 4足の場合とでは、 移動時'歩行時における安 定度判別規範がまったく相違するので、 アプリケーションを実行するた めの動作環境はシステム間で大幅に異なる。

ロボッ トのソフトウエア開発を考えた場合、 このような事情を鑑み、 ハ一ドウヱァの依存性が比較的低いソフトウエア層と、 ハードウヱァの 依存性が高いソフ トウェア層とに区別することが効率的と思料される。 すなわち、 ハ一ドウエア非依存ソフトウェアと、 ハードウェア依存ソフ トウエアとを個別に開発しておき、 両者の組み合わせにより、 多岐にわ たる、 さまざまな特性や性能を持つ製品ラインアップを提供することが できる。

ハードウェア非依存のソフトウェアは、 例えば、 感情モデルや行動モ デル、 学習モデルなどのハ一ドウエア操作との関係が少ない処理を行う アプリケーションである。 また、 ハードウェア依存のソフトウェアは、 例えば、 ロボッ トの基本的な機能を提供するソフトウエア ·モジュール の集まりで構成されるミ ドルウェアであり、 各モジュールの構成はロボ ッ トの機械的 ·電気的な特性や仕様、 形状などハードウェア属性の影響 を受ける。 ミ ドルウェアは、 機能的には、 各部のセンサの入力を処理- 認識して上位のアプリケーションに通知する認識系のミ ドルウェアと、 アプリケーションが発行するコマンドに従って各関節ァクチユエ一夕 の駆動などハ一ドウエアの駆動制御を行う出力系のミ ドルウェアに大 別することができる。

アプリケ一ションとミ ドルウェア間の任意の組み合わせを許容する ためには、 これらソフトウェア層間でのデータゃコマンドを交換する形 式、 すなわちプログラム間のィン夕ーフェースを確立させておく必要が ある。

ところで、 ロボッ トを始めとして各種の計算機システムに対してソフ トウェアを導入する形態として、 新しいソフ トウェアをリム一バブル · メディァを介して供給したり、 あるいはネヅ トワーク経由でソフ トウェ ァをダウンロードすることが挙げられる。

機種間でハードゥヱァ構成の相違が著しいロボッ トに対して新規ソ フトウエアを導入するに際しては、 まず第一に、 導入ソフ トウエアが導 入先のハードウェア構成に適合していることが重要である。 さらに、 新 たに導入されるソフトウエアが他のソフトウエア層との相性 （すなわち アプリケーションとミ ドルウェアとの互換性） が保たれいてる必要があ る。

[発明の開示] 本発明の目的は、 脚式歩行型など多関節型のロボッ トをソフ トゥェ ァ*プログラムを用いて制御することができる、 優れたロボッ ト制御シ ステム並びにロボッ ト制御用ソフ トウエアの導入方法を提供すること にある。

本発明の更なる目的は、 脚部や頭部など各動作ュニッ トの着脱'交換 などに伴ってハードウェア構成が大幅に変更する可能性がある多関節 型ロボヅ トをソフ トウェア ·プログラムを用いて制御することができる、 優れたロボッ ト制御システム並びにロボッ ト制御用ソフ トウエアの導 入方法を提供することにある。

本発明の更なる目的は、 ハードウエア構成に対して依存性の高いソフ トウェア層とハ一ドウェア構成に非依存のソフ トウェア層の組み合わ せからなるソフ トウエア 'プログラムを用いて多関節型ロボヅ トを制御 することができる、 優れたロボヅ ト制御システム並びにロボヅト制御用 ソフトウエアの導入方法を提供することにある。

本発明の更なる目的は、 ミ ドルウェアのようなハードウェア依存のソ フトウェア層と、 アプリケーションなどのハードウェア非依存のソフ ト ウェア層との組み合わせを動的に変更して多関節型ロボッ トを制御す ることができる、 優れたロボヅ ト制御システム並びにロボヅ ト制御用ソ フトウエアの導入方法を提供することにある。

本発明は、 上記課題を参酌してなされたものであり、 その第 1の側面 は、 複数のハードウェア構成要素の組み合わせからなるロボッ トをハー ドウエア依存ソフ トウエアとハードウエア非依存ソフ トウエアを用い て制御するロボヅ ト制御システムであって、

ハ一ドウヱァ非依存ソフ トウェアを提供するハ一ドウエア非依存ソ フトウエア提供手段と、

1以上のハードゥエア依存ソフ トウェアを提供するハードゥエア依 存ソフトウエア提供手段と、

ロボッ トのハ一ドウエア構成情報を取得するハードウエア構成情報 取得手段と、

前記ハ一ドウエア構成情報取得手段により取得されたハードウエア 構成情報に適合するハードウエア依存ソフ トウェアを前記ハードゥエ ァ依存ソフ トウエア提供手段の中から選択するハ一ドゥエア依存ソフ トウエア選択手段と、

前記ハードウエア非依存ソフ トウエア提供手段が提供するハ一ドウ エア非依存ソフ トゥヱァ並びに前記ハ一ドゥエア依存ソフ トウエア選 択手段が選択したハードウエア依存ソフ トウェアをシステムに導入す るソフトウエア導入手段と、

を具備することを特徴とするロボッ ト制御システムである。

但し、 ここで言う 「システム」 とは、 複数の装置 （又は特定の機能を 実現する機能モジュール） が論理的に集合した物のことを言い、 各装置 や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。

本発明の第 1の側面に係るロボヅ ト制御システムによれば、 ロボッ ト のハ一ドウエア構成に依存するソフトウエア 'セッ トを複数格納するハ —ドウエア依存ソフトウエア提供手段すなわち記憶装置と、 ロボッ トの ハードゥヱァ構成に依存しないソフ トウエア 'セッ トを複数格納するハ ―ドウエア非依存ソフ トウエア提供手段すなわち記憶装置を用意する。 そして、 例えばロボッ トの起動時 ·実行時において、 ロボヅ トのハード ウェア構成に適合するソフ トウエアを前者の記憶装置から導入して、 こ れをハ一ドウエア構成に依存しないソフ トウエア ·セッ トと動的に組み 合わせるようにすることによって、 ユーザのニーズに合致する適切な口 ポットの動作制御を実現することができる。

ハードゥヱァ非依存ソフ トウエア及び Z又はハードゥエア依存ソフ トウエアは、 前記ロボヅ ト本体に対して固定的に取り付けられる固定型 メモリ装置や、 前記ロボッ ト本体に対して交換可能に取り付けられる交 換可能メモリ装置によって提供される。

ロボッ ト本体から取外すことができる交換可能メモリ装置を利用す ることによって、 新規ソフ トウェアや、 ユーザのニーズに適合するソフ トウエアを機体に提供することができる。 したがって、 前記ソフ トウェ ァ導入手段は、 前記交換可能メモリ装置から優先してハードウエア非依 存ソフ トウェア及び Z又はハ一ドウェア依存ソフ トウエアを導入する ことによって、 ユーザのニーズに合致する適切な制御ソフ トウヱァを用 いてロボッ トの動作制御を実現することができる。

前記ソフ トウェア導入手段は、 例えば、 前記交換可能メモリ装置に使 用可能なハードゥヱァ非依存ソフ トウェア及び/又はハードゥエァ依 存ソフ トウェアが存在しないとき、 又は、 交換可能メモリ装置が前記口 ボッ ト本体に装着されていないときに、 前記固定型メモリ装置からハー ドゥエァ非依存ソフ トウェァ及び/又はハードゥエァ依存ソフ トウェ ァを導入するようにすればよい。

また、 本発明の第 2の側面は、 複数のハードウェア構成要素の組み合 わせからなるロボヅ トに対してハードウェア依存ソフ トウエアとハ一 ドウエア非依存ソフ トウエアを導入するロボッ ト制御用ソフ トウエア の導入方法であって、

ハードウェア非依存ソフ トウェアを提供するハードウェア非依存ソ フ トウェア提供ステヅプと、

1以上のハードウエア依存ソフ トウェアを提供するハ一ドウェア依 存ソフ トウエア提供ステップと、

口ポッ トのハードウェア構成情報を取得するハ一ドウエア構成情報 取得ステツプと、

前記ハードウェア構成情報取得ステツプにより取得されたハ一ドゥ エア構成情報に適合するハードウエア依存ソフ トウェアを前記ハ一ド ウェア依存ソフ トウェア提供ステツプにより提供されたものの中から 選択するハードウェア依存ソフ トウェア選択ステツプと、

前記ハードゥエア非依存ソフ トゥエア提供ステップにより提供され たるハードゥエァ非依存ソフトウヱァ並びに前記ハ一ドウヱァ依存ソ フトウェア選択ステップにより選ま尺されたハ一ドゥエア依存ソフ トウ エアをシステムに導入するソフ トウエア導入ステップと、

を具備することを特徴とするロボッ ト制御用ソフ トウエアの導入方法 である。

本発明の第 2の側面に係る口ボッ ト制御用ソフ トウェアの導入方法 は、 ロボッ トのハ一ドウヱァ構成に依存するソフ トウエア.セッ トを複 数格納する記憶装置と、 ロボッ トのハ一ドウヱァ構成に依存しないソフ トウエア 'セッ トを複数格納する記憶装置を用意することによって実現 される。 例えばロボッ トの起動時 ·実行時において、 ロボッ トのハード ウェア構成に適合するソフトウェアを前者の記憶装置から導入して、 こ れをハ一ドウエア構成に依存しないソフ トウェア 'セッ トと動的に組み 合わせるようにすることによって、 ュ一ザのニーズに合致する適切な口 ボヅ トの動作制御を行うことができる。

ハ一ドゥエア非依存ソフ トゥヱァ及び/又はハードゥヱァ依存ソフ トウエアは、 前記ロボット本体に対して固定的に取り付けられる固定型 メモリ装置や、 前記ロボッ ト本体に対して交換可能に取り付けられる交 換可能メモリ装置によって提供される。

ロボッ ト本体から取外すことができる交換可能メモリ装置を利用す ることによって、 新規ソフ トウエアや、 ユーザのニーズに適合するソフ トウヱァを機体に提供することができる。 したがって、 前記ソフ トウェ ァ導入ステップでは、 前記交換可能メモリ装置から優先してハードゥエ ァ非依存ソフ トウェア及び/又はハ一ドウヱァ依存ソフ トウ： cァを導 入することによって、 ュ一ザのニーズに合致する適切な制御ソフトウェ ァを用いてロボットの動作制御を実現することができる。

前記ソフ トウェア導入ステップでは、 例えば、 前記交換可能メモリ装 置に使用可能なハードウエア非依存ソフ トウェア及び/又はハ一ドウ エア依存ソフ トウェアが存在しないとき、 又は、 交換可能メモリ装置が 前記ロボッ ト本体に装着されていないときに、 前記固定型メモリ装置か らハー ドウェア非依存ソフ トウエア及び 又はハー ドゥエア依存ソフ トウエアを導入するようにすればよい。

また、 本発明の第 3の側面は、 複数のハードウェア構成要素の組み合 わせからなるロポッ トをハードウヱァ依存ソフ トウエアとハードゥエ ァ非依存ソフ トウヱァを用いて制御するロボッ ト制御システムであつ て、

ハードゥエア非依存ソフ トウエア及び/又はハードゥエア依存ソフ トウエアは、 前記ロボット本体に対して固定的に取り付けられる固定型 メモリ装置並びに前記ロボッ ト本体に対して交換可能に取り付けられ る交換可能メモリ装置によって提供され、

前記ロボッ トを、

前記交換可能メモリ装置から導入されたハ一ドウエア依存ソフ トゥ エア及びハードゥヱァ非依存ソフ トウェアを用いて動作制御するべス トマツチ動作モード、

前記固定型メモリ装置から導入されたハ一ドウエア依存ソフ トウェ ァ及び前記交換可能メモリ装置から導入されたハ一ドウエア非依存ソ フトウェアを用いて動作制御する互換動作モ一ド、

前記固定型メモリ装置から導入されたハ一ドウエア依存ソフ トウェ ァ及びハードウェア非依存ソフ トウェアを用いて動作制御する固定動 作モード、

のうちいずれかの動作モ一ドで制御することを特徴とする口ボッ ト制 御システムである。

ロボッ 卜本体から取外すことができる交換可能メモリ装置を利用す ることによって、 新規ソフトウエアや、 ュ一ザのニーズに適合するソフ トウエアを機体に提供することができる。 したがって、 ペストマヅチ動 作モード、 互換動作モード、 固定動作モードの優先順位で動作モードを 選択することにより、 ユーザのニーズに合致する適切な制御ソフ トウヱ ァを用いてロボッ トの動作制御を実現することができる。

本発明のさらに他の目的、 特徴や利点は、 後述する本発明の実施形態 や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろ ラ o

[図面の簡単な説明] 第 1図は、 本発明の実施に供されるロボッ トのハードウェア構成を模 式的に示した図である。

第 2図は、 C P Cコンポ一ネントの着脱'交換により駆動系サブシス テム 5 0の構成を変更した例を示した図である。

第 3図は、 ロボヅ ト制御用のソフ トウエアの構成を説明するための図 である。

第 4図は、 固定型メモリ装置 1 3によって提供されるソフトウエアの 構成を模式的に示した図である。

第 5図は、 第 4図に示した固定型メモリ装置 1 3によって提供される ソフトウエア構成の変形例を示した図である。 第 6図は、 交換可能メモリ装置 1 4によって提供されるソフトウェア の構成を模式的に示した図である。

第 7図は、 第 6図に示した交換可能メモリ装置 1 4によって提供され るソフ トウエア構成の変形例を示した図である。

第 8図は、 本実施形態に係るロボッ トの動作モードを示した図である c 第 9図は、 ミ ドルウェア並びにアプリケーションを導入するための処 理手順を示したフローチャートである。

第 1 0図は、 ロボッ トの実機上のハードウェア構成を取得するととも に、 これを適合ハードウエア構成情報と比較する処理を描写した図であ る。

第 1 1図は、 システム ·ォプジヱク トがミ ドルウェア並びにアプリケ —シヨンを導入すなわちメイン ·メモリ 1 2上に展開する様子を描写し た図である。

第 1 2図は、 複数の物理コンポーネント （C P C ) で構成されるロボ ッ トのハードウェアが交換可能メモリ装置 1 4を介して外部から供給 されるアプリケーションによって動作する様子を示した図である。

第 1 3図は、 各種の物理コンポーネント （C P C ) セヅ トで構成され るロボヅ トに対して、 そのハ一ドウェア構成に適合するミ ドルウェアが 導入される様子を示した図である。

[発明を実施するための最良の形態] 以下、 図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。 第 1図には、 本発明の実施に供されるロボッ トのハードウェア構成を 模式的に図解している。 同図に示すように、 ロボッ トのハードウェアは、 制御系サブシステム 1 0と、 駆動系サブシステム 5 0とで構成される。 制御系サブシステムは、 C P U (Central Processing Unit) 1 1と、 メイン'メモリ 1 2と、 固定型メモリ装置 1 3と、 交換可能メモリ装置 1 4とで構成され、 る。

メイン 'コントローラとしての C P U 1 1は、システム制御ソフトウェ ァの制御下で、 アプリケ一ションのようなハードウエア非依存プログラ ムゃ、 ミ ドルウェアのようなハードウェア依存プログラムを実行して、 ロボッ トという装置全体の動作を統括的に制御するようになつている。

C P U 1 1は、 メモリやその他の各回路コンポ一ネントゃ周辺機器と バス接続されている。 バス上の各装置にはそれそれに固有のァドレス

(メモリ ·アドレス又は 1 0アドレス） が割り当てられており、 C P U 1 1はァドレス指定することでバス上の特定の装置と通信すること ができる。 バスは、 アドレス 'パス、 デ一夕'バス、 コン トロール 'パス を含んだ共通信号伝送路である。

メイン'メモリ 1 2は、通常、複数個の D R AM (Dynamic Random Access Memory) チップで構成される揮発性記憶装置で構成され、 C P U 1 1の 実行プログラム ·コードをロードしたり、 その作業デ一夕の一時的な保 存のために利用される。 本実施形態では、 固定型メモリ装置 1 3や交換 可能メモリ装置 1 4から供給されるアプリケーションゃミ ドルウェア などのプログラム ·コードは、 メイン ·メモリ 1 2上に展開すなわちメモ リ空間上にマッピングされる。

固定型メモリ装置 1 3は、 ロボッ ト本体に対して固定的に取り付けら れた、 交換不能な不揮発性記憶装置である。 例えば、 フラッシュ ·メモ リのように、 書き込み電圧の印加によりプログラマブルな不揮発性メモ リ素子で固定型メモリ装置 1 3に構成することができる。

固定型メモリ装置 1 3は、 ロボッ トの動作や思考を制御するためのァ プリケ一シヨンや、 ハードウェア操作用のミ ドルウェアなどのプログラ ム'コードを格納するために利用される。 但し、 装置に対して固定的に 設置されることから、 ミ ドルウェアなどのハ一ドウエア依存型のソフ ト ウェアに関しては、 ロボッ トの出荷時 （デフォルト時） 又は標準的なハ

―ドウェア構成に適合するパージョンを固定型メモリ装置 1 3内に用 意しておくことが好ましい。 交換可能メモリ装置 1 4は、 ロボヅ トに対して着脱'交換可能に取り 付けられる、 不揮発性記憶装置である。 例えば、 メモリ ·カードやメモ リ -スティックのような力一トリッジ式の記憶媒体で交換可能メモリ装 置 1 4を構成して、 所定のメモリ 'スロヅ ト上に装填することによって、 装置上で使用に供される。

交換可能メモリ装置 1 4は、 固定型メモリ装置 1 3と同様に、 ロボッ トの動作や思考を制御するためのアプリケーションゃ、 ハ一ドウエア操 作用のミ ドルウェアなどのプログラム'コ一ドを格納するために利用さ れる。 但し、 ロボッ ト本体に対して着脱'交換に提供され、 またハード ウェア構成の異なる機種間を移動して使用に供されることが想定され るので、 最新のソフ トウエアを機体に提供する際などに利用することが できる。 ミ ドルウェアなどのハ一ドウエア依存型のソフトウェアに関し ては、 ロボヅ トの出荷時 （デフオルト時） 又は標準的なハ一ドウエア構 成に適合するパージョンか否かを特に意識して交換可能メモリ装置 1 4上に格納する必要性が低い。 むしろ、 アプリケーションが想定するハ ―ドウヱァ構成に対して動作環境を提供することができるミ ドルゥェ ァを、 アプリケーションと組にして、 交換可能メモリ装置 1 4に格納す ることが好ましい。

一方、 駆動系サブシステム 5 0は、 各関節ァクチユエ一夕やその駆動 制御回路、 動作検出用のエンコーダ、 さらにはカメラや接触センサなど の各種センサ類 （いずれも図示しない） などで構成される。 図示の例で は、 駆動系サブシステム 5 0は、 頭部、 胴体部、 脚部など各駆動ュニヅ ト単位で扱われるものとする。

さらに、 駆動ュニットの少なくとも一部は、 着脱 ·交換などにより動 的に再構成可能な物理コンポーネント （C P C : Configurable Physical Component) として構成されているものとする。

本実施形態では、 各物理コンポーネントは、 固有の識別情報すなわち コンポ一ネント I Dが付与されている。 制御系サブシステム 1 0の C P U 1 1 (より具体的には C P U 1 1上で実行されるシステム制御ソフ ト ウェア） は、 装備されている各物理コンポーネントに対してバス経由で アクセスして、 各物理コンポーネントに対して制御コマンドを転送した り、 それそれのコンポ一ネント I Dを取得することができるようになつ ている。 検出されたコンポーネント I Dの組み合わせが、 ロボッ トにお ける現在のハードウエア構成情報となる。

第 2図には、 C P Cコンポーネントの着脱 '交換により駆動系サブシ ステム 5 0の構成を変更した例を示している。 同図 （a ) では、 胴体に 対して頭と脚と尻尾などの複数の物理コンポーネン トが装着されてい るが、 同図 （b ) では、 胴体に対して物理コンポーネントとして車輪し か装備されていない。

第 2図の （a ) 及び （b ) に示す例のように、 ハードウェア構成が著 しく相違する場合には、 同じハードウエア依存ソフ トウエアを使用する ことができない。 例えば、 頭や尻尾からのセンサ入力を行うミ ドルゥェ ァは、 第 2図の （b ) に示すハードウェア構成の装置上では動作するこ とができない。 同様に、 移動手段として脚部を駆動制御するようにデザ インされたミ ドルウェアを、 第 2図の （b ) に示すハードゥヱァ構成の 装置上で使用することはできない。

次いで、 ロボッ ト制御用のソフトウェアの構成について、 第 3図を参 照しながら説明する。 同図に示すように、 ロボット制御用ソフ トウエア は、 アプリケーション層と、 ミ ドルウェア層と、 システム制御層とで構 成される。 これらソフトウェアのデザインには、 オブジェク ト指向プロ グラミングを採り入れることができる。 オブジェク ト指向における各ソ フトウェアは、 デ一夕とそのデ一夕に対する処理手続きとを一体化させ た 「オブジェク ト」 というモジュール単位で扱われる。 また、 アプリケ —ション層とミ ドルウェア層とは、 所定のプログラミング 'ィン夕一フ エース （「アプリケーション'イン夕一フェース」 と呼ぶことにする） を 介してデータ通信が行われる。

アプリケーションは、 ロボッ 卜の感情をモデル化した感情モデルと、 本能をモデル化した本能モデルと、 外部事象とロポッ トがとる行動との 因果関係を逐次記憶していく学習モジュールと、 行動パターンをモデル 化した行動モデルとを備えており、 センサ入力情報すなわち外部要因を 基に行動モデルによって決定された行動の出力先を切り替えるように なっている。

感情モデルと本能モデルは、 それぞれ認識結果と行動履歴を入力に持 ち、 感情値と本能値を管理している。 行動モデルは、 これら感情値や本 能値を参照することができる。 また、 学習モデルは、 外部 （ォペレ一夕） からの学習教示に基づいて行動選択確率を更新して、 更新内容を行動モ デルに供給する。

アプリケ一ションは、 ロボッ トの構成や動作を抽象化したモデルによ つて演算処理を行うので、 ハードウェア属性の影響を受けないハードゥ エア非依存型のソフトウエアである。

ミ ドルウェア層は、 ロボッ トの基本的な機能を提供するソフ トウェ ァ ·モジュールの集まりであり、 各モジュールの構成はロボットの機械 的 ·電気的な特性や仕様、 形状などハードウェア属性の影響を受けるハ ―ドウェア依存型のソフトウヱァである。

ミ ドルウェア層は、 機能的に、 認識系のミ ドルウェアと、 出力系のミ ドルウェアに分けることができる。

認識系のミ ドルウェアでは、 画像デ一夕や音声デ一夕、 その他のセン ザから得られる検出デ一夕など、 ハードウェアからの生デ一夕をシステ ム制御層経由で受け取ってこれらを処理する。 すなわち、 各種入力情報 に基づき、 音声認識、 距離検出、 姿勢検出、 接触、 動き検出、 色認識な どの処理を行い、 認識結果を得る （例えば、 ボールを検出した、 転倒を 検出した、 撫でられた、 叩かれた、 ドミソの音階が聞こえた、 動く物体 を検出した、 障害物を検出した、 障害物を認識した、 など）。 認識結果 は、 アプリケーション'ィンターフェ一スを介して上位のアプリケ一シ ョン層に通知され、 行動計画の立案などに利用される。

一方、 出力系のミ ドルウェア'では、 歩行、 動きの再生、 出力音の合成、 目に相当する L E Dの点灯制御などの機能を提供する。 すなわち、 アブ リケ一シヨン層において立案された行動計画を受け取って、 ロボットの 各機能毎にロボッ トの各ジョイントのサ一ボ指令値や出力音、 出力光 ( L E D ), 出力音声などを生成して、 出力すなわち仮想ロボヅ トを介 してロボッ ト上で実演する。 このような仕組みにより、 アプリケ一ショ ン側からは抽象的な行動コマンド （例えば、 前進、 後退、 喜ぶ、 吼える、 寝る、 体操する、 驚く、 トラッキングするなど） を与えることで、 ロボ ッ トの各関節ァクチユエ一夕や機体上のその他の出力部による動作を 制御することができる。

本実施形態では、 これらロボッ ト制御用のソフトウェアは、 固定型メ モリ装置 1 3や交換可能メモリ装置 1 4によって装置 1内に提供され る。

第 4図には、 固定型メモリ装置 1 3によって提供されるソフトウエア の構成を模式的に示している。

同図に示すように、 固定型メモリ装置 1 3内には、 アプリケーション 層と、 ミ ドルウェア層と、 システム制御層が装備されている。 各層のソ フトウェアは、 メイン ·メモリ 1 2上に展開されて、 すなわちメモリ空 間上にマッピングして使用される。

既に述べたように、 固定型メモリ装置 1 3は、 装置に対して固定的に 設置されることから、 ミ ドルゥヱァなどのハ一ドウエア依存型のソフ ト ウェアに関しては、 ロボッ トの出荷時 （デフォルト時） ハードウェア構 成に適合するパージヨンが装備されている。

第 5図には、 第 4図に示した固定型メモリ装置 1 3によって提供され るソフ トウヱァ構成の変形例を示している。

同図に示す例では、 異なるハードウェア構成に適合する複数のミ ドル ウェアを装備している。 固定型メモリ装置 1 3上のミ ドルウェアによつ てロボッ ト装置 1を駆動可能か否かを即時的に判断するために、 各ミ ド ルウェアに適合するハ一ドウエア構成に関する情報を記述した適合ハ —ドウエア構成情報を備えている。 また、 ハードウェア構成とこれに適 合するミ ドルウェアの対応関係を記述したルヅクアツプ，テ一ブルを備 えている。

システム制御層は、 ロボヅ トのハードウェア構成を検出して、 適合ハ —ドウエア構成情報並びにハ一ドウエアーミ ドルウェア ·ルックァヅ プ'テーブルを参照して、 検出されたハードウェア構成に適合するミ ド ルウェアを選択的に導入するようになっている。 但し、 ミ ドルウェアの 導入処理手順の詳細については後述に譲る。

また、 第 6図には、 交換可能メモリ装置 1 4によって提供されるソフ トウエアの構成を模式的に示している。

同図に示すように、 交換可能メモリ装置 1 4内には、 アプリケ一ショ ン層と、 ミ ドルウェア層が装備されている。 各層のソフ トウェアは、 メ イン 'メモリ 1 2上に展開して、 すなわちメモリ空間にマッピングして 使用される。

交換可能メモリ装置 1 4は、 ロボッ ト本体に対して着脱'交換に提供 され、 またハードウエア構成の異なる機体間を移動して使用に供される ₍ 交換可能メモリ装置 1 4の主要な利用形態は、 最新バージョンのソフ ト ウェアやユーザが使用したいアプリケーションを出荷後のロボヅ トに 対して動的に供給することにある。 交換可能メモリ装置 1 4上のミ ドル ウェアは、 例えばアプリケ一ションの動作に適したロボッ トのハ一ドウ エア構成を想定してデザィンされる。

但し、 交換可能メモリ装置 1 4を挿入した先のすなわちターゲットの ロボヅ トが持つハ一ドウエア構成によっては、 ミ ドルウェアなどのハー ドウエア依存型のソフトウエアは適合せず、 すなわち導入することがで きない場合もある。 これに対し、 アプリケーション層は、 基本的にはハ ―ドウェア非依存なので、 ロボットのハ一ドウェア構成に適合するミ ド ルウェア上で動作することができる （但し、 アプリケーションとミ ドル ウェア間の互換性は保証されているものとする）。

第 7図には、 第 6図に示した交換可能メモリ装置 1 4によって提供さ れるソフトウエア構成の変形例を示している。

同図に示す例では、 異なるハードウェア構成に適合する複数のミ ドル ウェアを装備している。 交換可能メモリ装置 1 4上のミ ドルウェアによ つてロボッ ト装置 1を駆動可能か否かを即時的に判断するために、 各ミ ドルウェアに適合するハ一ドウエア構成に関する情報を記述した適合 ハードウェア構成情報を備えている。 また、 ハードウェア構成とこれに 適合するミ ドルウェアの対応関係を記述したルックァヅプ 'テーブルを 備えている。

固定型メモリ装置 1 3によって提供されるシステム制御層 （前述） は、 ロボッ トのハ一ドウエア構成を検出して、 適合ハ一ドウエア構成情報並 びにハードウエアーミ ドルウェア 'ルックアップ 'テーブルを参照して、 検出されたハードウェア構成に適合するミ ドルウェアを選択的に導入 するようになつている。

第 4図〜第 7図からも分かるように、 アプリケーションは、 固定型メ モリ装置 1 3及び交換可能メモリ装置 1 4の双方から提供される。 アブ リケ一シヨンは、 基本的にはハードウェア構成に非依存であるから、 い ずれのメモリ装置 1 3 / 1 4上のものであっても、 ハ一ドウエア構成に 適合するミ ドルウェアを介在させることによって、 ロボッ ト上で正常に 動作することができる。

本実施形態では、 交換可能メモリ装置 1 4側から提供されるアプリケ —シヨン並びにミ ドルゥヱァを優先的にィンストールするようにして いる。 その理由は、 交換可能メモリ装置 1 4を媒介としてソフトウェア を移動することによって、 最新のバ一ジョンゃュ一ザ好みのバ一ジョン を動的に選択できること、 また、 交換可能メモリ装置 1 4上のミ ドルゥ エアは、 同メモリ装置 1 4上のアプリケーションの動作に適したロボヅ トのハードウェア構成を想定してデザインされること、 などに依拠する, アプリケーションやミ ドルウェアの導入処理は、 固定型メモリ装置 1 3によって提供されるシステム制御層 （前述） が行う。 すなわち、 シス テム制御層は、 ロボッ トのハードウェア構成を検出して、 適合ハードウ エア構成情報並びにハ一ドウエアーミ ドルウェア 'ルックァヅプ 'テ一 ブルを参照して、 検出されたハードウェア構成に適合するミ ドルウェア を選択的に導入するようになっている。 但し、 ミ ドルウェアの導入処理 手順の詳細については後述に譲る。

第 8図には、 本実施形態に係るロボットの動作モードを図解している。 同図に示すように、 ロボッ トには、 「ベス トマッチ動作モード」 と、 「互 換動作モード」 と、 「固定動作モード」 という 3種類の動作モードが定 義されている。

ペストマッチ動作モードとは、 アプリケーション、 ミ ドルウェアとも に交換可能メモリ装置 1 4から導入されたものを使用して動作するモ —ドである。

この動作モード下では、 ユーザの要望に応じて出荷後のロボッ トに対 して動的に供給されたアプリケ一シヨンを使用することができる。 また、 同ァプリケ一ションの動作に合わせてデザィンされているミ ドルゥェ ァを交換可能メモリ装置 1 4から導入して使用することができる。

互換動作モードとは、 交換可能メモリ装置 1 4から導入したアプリケ —シヨンを、 固定型メモリ装置 1 3から導入したミ ドルウェア上で動作 させるモードである。

この動作モード下では、 ユーザの要望に応じて出荷後のロボッ トに対 して動的に供給されたアプリケーションを使用することができる。

また、 交換可能メモリ装置 1 4上のアプリケーションと、 固定型メモ リ装置 1 3上のミ ドルウェアの間で、 所定のプログラミング 'ィン夕一 フェースを装備する、 すなわち互換性を持つことで、 このような動作モ 一ドが実現される。

固定動作モードとは、 アプリケーション、 ミ ドルウェアともに固定型 メモリ装置 1 3から導入されたものを使用して動作するモードである。 交換可能メモリ装置 1 4を媒介にして、 最新バ一ジョンのソフ トウ工 ァ、 あるいはユーザのニーズに適応したバージョンのソフトウヱァを機 体間で移動することができるので、 交換可能メモリ装置 1 4側からのソ フトウェアの導入が優先して行われる。 すなわち、 ペストマッチ動作モ 一ド、 互換動作モ一ド、，固定動作モードの順で優先順位が与えられる。 固定動作モードは、 例えば、 交換可能メモリ装置 1 4がロボット本体に 装着されていない場合に実行される動作モードである。

続いて、 ロボヅトに対してソフトウェアを導入するための処理につい て説明する。

第 9図には、 ミ ドルウェア並びにアプリケーションを導入するための 処理手順をフローチヤ一トの形式で示している。 この導入処理手順は、 例えば、 固定型メモリ装置 1 3によって提供されるシステム制御層 （前 述） が、 機体のブート処理時などに行う。 以下、 このフローチャートに 従って、 ソフ トウェアの導入処理について説明する。

まず、 バス経由で装備されている各物理コンポーネント （C P C ) に 対してハ一ドウエア 'アクセスし、各々のコンポーネント I Dを読み取つ て、 ハ一ドウヱァ構成を取得する （ステップ S l )。

次いで、 交換可能メモリ装置 1 4へのアクセスを試みる （ステップ S 2 ) o

交換可能メモリ 1 4がロボッ ト本体に装着されていない場合には、 固 定型メモリ装置 1 3からミ ドルウェア並びにアプリケ一ションを導入 する、 すなわちメイン，メモリ 1 2上に展開して （ステップ S 1 0 , S 1 1 )、 固定動作モードとして動作する。

なお、 ステップ S 1 0における固定型メモリ装置 1 3からのミ ドルゥ エアの導入に際して、 固定型メモリ装置 1 3内の適合ハードウェア構成 情報並びにハードウェア—ミ ドルウェア 'ルックアップ.テ一ブルを参 照して、 ステップ S 1において検出されたハ一ドウエア構成に適合する ミ ドルウェアを選択的に導入 r .、 すなわちメイン ·メモリ 1 2上に展開 するようにしてもよい。

他方、 交換可能メモリ装置 1 4がロボッ ト本体に装着されている場合 には、 交換可能メモリ装置 1 4内の適合ハードウエア構成情報を読み出 し、 ステップ S 1において検出された実機上のハ一ドウエア構成と比較 して、 ミ ドルウェアとの適合性を検証する （ステップ S 4， S 5 )。 実機上のハードウェア構成と一致する適合ハ一ドウエア構成情報が 交換可能型メモリ装置 1 4内で発見できなかった場合には、 交換可能型 メモリ装置 1 4上には実機上で動作可能なミ ドルウェアがないことに なる。 このような場合には、 固定型メモリ装置 1 3からミ ドルウェアを 導入すなわちメイン'メモリ 1 2上に展開するとともに（ステップ S 8 )、 交換可能メモリ装置 1 4からアプリケーションを導入すなわちメイン- メモリ 1 2上に展開して （ステップ S 9 )、 互換動作モードとして動作 する。

なお、 ステップ S 8における固定型メモリ装置 1 3からのミ ドルゥェ ァの導入に際して、 固定型メモリ装置 1 3内の適合ハードウェア構成情 報並びにハードウェア一ミ ドルウェア 'ルックアップ ·テ一プルを参照 して、 ステップ S 1において検出されたハ一ドウエア構成に適合するミ ドルウェアを選択的に導入するようにしてもよい。

実機上のハードゥエァ構成と一致する適合ハードゥエァ構成情報が 交換可能型メモリ装置 1 4内で発見できた場合には、 さらに、 交換可能 型メモリ装置 1 4内のハードウェア一ミ ドルウェア'ルックアップ ·テ 一プルを参照して、 ロボヅ トの実機のハードウエア構成に適合するミ ド ルウェアが存在するか否かを調べて、 これを導入すなわちメイン.メモ リ 1 2上に展開する （ステップ S 6 )。 次いで、 交換可能メモリ装置 1 4からアプリケーションを導入すなわちメイン ·メモリ 1 2上に展開し て （ステップ S 7 )、 ベストマッチ動作モードとして動作する。

第 1 0図には、 ロボッ トの実機上のハードウェア構成を取得するとと もに、 これを適合ハードウエア構成情報と比較する処理を描写している ₍ かかるハ一ドウヱァ構成情報の比較処理は、 システム制御層が行う。 ォ ブジェク ト指向プログラミングにより実装されたシステム制御層のこ とを、 以下では 「システム 'オブジェク ト」 と呼ぶことにする。

図示の例では、 ロボッ トの実機には、 胴体と、 脚部と、 頭部と、 尻尾 という各物理コンポーネント （C P C ) が搭載されている。 システム- オブジェク トは、 パス経由でこれら物理コンポ一ネントにハ一ドゥエ ァ'アクセスして、 それそれのコンポ一ネント I Dを取得する。この場合 のロボヅ トのハ一ドウエア構成を、 "[胴体 I D, 脚部 I D, 尻尾 ID， 頭部 I D} とする。

一方、 固定型メモリ装置 13並びに交換可能メモリ装置 14上には、 それそれデザィン A及びデザィン Bという適合ハードウエア構成情報 ファイルが用意されているものとする。 ここで、 デザイン Aは、 {胴体 ID, 脚部 ID, 尻尾 ID, 頭部 ID} という適合ハードゥヱァ構成を 備え、 デザイン Bは、 {胴体 I D, 4輪 I D} という適合ハードウェア 構成を備えているとする。

システム 'ォブジェク トは、 ロボヅ トの実機から取得したハードゥエ ァ構成情報と、 各々の適合ハードゥヱァ構成情報とを比較し、 実機に適 合する適合ハードウエア構成情報ファイルを選択する。 同図に示す例で は、 デザィン Aに係る適合ハードウエア構成情報ファイルが選択される c システム 'ォブジェク トは、 さらに、 固定型メモリ装置 13又は交換可 能メモリ装置 14内のハードウェア一ミ ドルウェア 'ルックアップ ·テ —ブルを参照して、 ハードゥヱァ構成上からロボッ トに適合すると判断 されたミ ドルウェアを探索して、 ミ ドルウェアとアプリケーションを導 入することができる。

第 1 1図には、 システム 'ォブジェク トがミ ドルウェア並びにアプリ ケ一シヨンを導入するすなわちメイン*メモリ 1 2上に展開する様子を 描写している。

本実施形態では、 アプリケーション並びにミ ドルウェアは、 それそれ オブジェク ト指向プログラミングによりデザインされているものとす る。

交換可能メモリ装置 14上には、 オブジェクト X， オブジェク ト Y, 才ブジェク ト Zからなるアプリケーション ·ファイルが格納されている < これら各オブジェク トは、 仮想オブジェク トを介してシステム 'ォブジ ェクトと通信することができる。

また、 固定型メモリ装置 13上には、 ォブジェク ト A, オブジェク ト B, オブジェク ト Cからなるミ ドルウェア ·ファイルが格納されている。 これら各ォブジェク トは、 仮想オブジェク トを介してシステム'ォブジ ェク トと通信することができる。 このミ ドルウェアは、 先述のデザィン

Aなるハードウヱァ構成情報に適合するものとする。

また、 交換可能メモリ装置 1 4上には、 オブジェク ト D及びオブジェ ク ト Eからなるミ ドルウェア ·ファイルが格納されている。 これら各ォ ブジェク トは、 仮想ォブジェク トを介してシステム ·オブジェク トと通 信することができる。 このミ ドルウェアは、 先述のデザィン Bなるハー ドゥエァ構成情報に適合するものとする。

いま、 システム 'オブジェク トによって、 ロボッ トの実機上のハード ウェア構成情報がデザイン Aであることが特定されたとする。 このよう な場合、 システム ·オブジェク トは、 交換可能メモリ装置 1 4並びに固定 型メモリ装置 1 3内のハードウェアーミ ドルウェア 'ルックァヅプ .テ —ブルを検索して、 固定型メモリ装置 1 3内からデザィン Aに適合する ミ ドルウェア ·ファイルを見つけ出す。 そして、 仮想ォブジヱク ト経由 で、 このミ ドルウェア'ファイルを構成するォブジェク ト A , オブジェク ト B , オブジェク ト Cを導入する、 すなわちメイン ·メモリ 1 2上に展 開する。

さらに、 システム 'ォブジェク トは、 交換可能メモリ装置 1 4内のアブ リケ一ション'ファイルを構成するオブジェク トと仮想オブジェク ト経 由で通信して、 該アプリケーションを構成するオブジェク ト X , ォブジ ェク ト Y , オブジェク ト Zを導入する、 すなわちメイン ·メモリ 1 2上 に展開する。

ミ ドルウェアの導入は、 例えば、 固定型メモリ装置 1 3上のミ ドルゥ エア'ファイルのうち仮想オブジェク トに相当する部分を実際のォブジ 工ク トに置き換えて、メイン ·メモリ 1 2上にロードすることによって実 現される。 また、 このようなメモリ ·口一ド作業は、 実際には、 システ ム-ォブジェク トが行う。

次いで、 ロボッ ト動作用のアプリケ一ションの入れ替え処理について 説明する。 既に述べたように、メモリ ·スティヅクなどの交換可能メモリ装置 1 4 内には、 アプリケーションの他に、 アプリケーションが想定する構成の ミ ドルウェアが格納されている。 ロボヅ ト本体が、 アプリケーションが 想定するミ ドルウェアで動作可能なハードウェア構成を備えているよ うな場合には、 固定型メモリ装置 1 3上のミ ドルウェアに代わって、 交 換可能メモリ装置 1 4側からミ ドルウェアが導入される。 そうでない場 合には、 固定型メモリ装置 1 3側から導入されたミ ドルウェア上で、 交 換可能メモリ装置 1 4から導入されたアプリケーションが動作するこ とになる。

第 1 2図には、 複数の物理コンポーネント （C P C ) で構成される口 ボッ トのハ一ドウエアが交換可能メモリ装置 1 4を介して外部から供 給されるアプリケーシヨンによって動作する様子を図解している。

ロボッ ト本体側は、 例えば 4足歩行を実現する物理コンポーネント ( C P C ) のセッ トと、 この 4足 C P Cセヅ トの動作環境を提供する 4 足ミ ドルウェア （仮称） とで構成される。 この例では、 4足ミ ドルゥェ' ァは、 固定型メモリ装置 1 3から導入されるものとし、 実機のハードウ エア構成に密着した 「ル一ト C P C」 ミ ドルウェアと呼ぶことにする。 プレイ 1の段階では、 交換可能メモリ装置 1 4を介してアプリケ一シ ヨン Aが導入され、 これがルート C P Cミ ドルウェア上で 4足 C P Cセ ッ トを動作制御する。

次いで、 プレイ 2の段階では、 交換可能メモリ装置 1 4を介してアブ リケ一ション Bが導入され、 これがルート C P Cミ ドルウェア上で 4足 C P Cセッ トを動作制御する。

次いで、 プレイ 2の段階では、 交換可能メモリ装置 1 4を介してアブ リケ一シヨン Aが再び導入され、 これがルート C P Cミ ドルウェア上で 4足 C P Cセッ トを動作制御する。

次いで、 ロボッ トの動作環境を提供するミ ドルウェアの入れ替え処理 について説明する。

ロボッ ト本体を構成する物理コンポ一ネントのうち少なく とも一部 は、 本体から着脱'交換自在に構成されており、 物理コンポーネン トの 取り替えにより、 C P Cセッ トは変更される。 例えば、 移動手段として 4足を持っていたが、 4輪と取り替えて、 4輪 C P Cセヅ トとしてロボ ヅ トを構成することができる。

ハードウェア構成の動的な変更に伴って、 動作璟境を提供するミ ドル ウェアも、 固定型メモリ装置 1 3から導入されるルート C P C ( 4足。 P C ) ミ ドルウェアから、 4輪 C P Cセッ ト駆動用のミ ドルウェアと交 換する必要がある。 このような場合、 新しいミ ドルウェアは、 アプリケ —シヨン 'プログラムと同様に、交換可能メモリ装置 1 4を媒介として外 部から供給され、 メイン 'メモリ 1 2に導入することができる。

交換可能メモリ装置 1 4内には、 アプリケーションの他に、 アプリケ ーションが想定するハ一ドウエア構成に適合するミ ドルウェアが格納 されている。 交換可能メモリ装置 1 4を装着したロボッ トが、 この想定 されるハードウエア構成を備えている場合には、 交換可能メモリ装置 1 4からミ ドルウェアを導入して動作環境を提供することができる。 そう でない場合には、 固定型メモリ装置 1 4のミ ドルゥヱァによって提供さ れるネィティブの動作璟境下で、 交換可能メモリ装置 1 4から導入され るアプリケ一ションは実行されることになる。

第 1 3図には、 各種の物理コンポ一ネント （ C P C ) セヅ トで構成さ れるロボヅ トに対して、 そのハードウェア構成に適合するミ ドルウェア が導入される様子を図解している。

同図 （a ) では、 ロボヅ トは、 出荷時のままの 4足 C P Cセッ トで構 成されているとする。 このような場合、 ロボッ トは、 固定型メモリ装置 1 3から導入されるルート C P Cミ ドルウェアによって動作環境が提 供される。 また、 ルート C P Cミ ドルウェア上では、 ユーザが交換可能 メモリ装置 1 4を介して導入する各種のアプリケーション （図示の例で は、 アプリケーション A ) を実行させることができる。

また、 同図 （b ) では、 ロボッ トの C P C組換え作業などにより、 ハ 一ドウェア構成が 4足 C P Cセヅ トから 4輪 C P Cセヅ トに変更して いる。 このような場合、 4足用のルート C P Cミ ドルウェアをそのまま 使用することができないので、 交換可能メモリ装置 1 4を媒介として、 4輪 C P Cセッ トの駆動を想定したミ ドルウェア、 すなわち 4輪用のル ート C P Cミ ドルゥヱァを外部から導入する。 4輪用のルート C P Cミ ドルウェアが提供する動作璟境下では、 交換可能メモリ装置 1 4を介し て導入される各種のアプリケーション （図示の例では、 アプリケ一ショ ン B ) を実行させることができる。

また、 同図 （ c ) では、 ロボッ 卜のハ一ドウエア構成自体は、 4輪 C P Cセッ トのままであるが、 その動作環境を、 4輪 C P Cセット駆動用 の新機能を備えた新しいミ ドルウェア、 すなわち 4輪用の新しいルート C P Cセッ トに変更する例である。 このような場合、 交換可能メモリ装 置 1 4を媒介として、 新 4輪 C P Cセッ トの駆動を想定したミ ドルゥェ ァ、 すなわち新 4輪用のルート C P Cミ ドルウェアを外部から導入する _c 新 4輪用のルート C P Cミ ドルゥヱァが提供する動作環境下では、 交換 可能メモリ装置 1 4を介して導入される各種のアプリケーション （図示 の例では、 アプリケーション: B ) を実行させることができる。

ロボッ ト実機のハードウェア構成に適合したミ ドルウェアを逐次導 入することによって、 同じアプリケーションを様々なハードゥエァ構成 のロボッ ト上で実行可能となる、 という点に充分留意されたい。

本実施形態では、 ハードウェアの依存性が比較的低いソフ トゥヱァ層 すなわちアプリケ一シヨン層と、 ハ一ドゥヱァの依存性が高いソフトウ エア層すなわちミ ドルウェア層とを独立して扱えるように構成したこ とを前提とする。 このようにアプリケーション〜クライアントの独立性 を実現することにより、 以下の機能を満足させることができる。

( 1 ) 1つのアプリケーションで様々なハードウェア構成のロボットに 対応できるようにする。 （ユーザは、 自分が所有する （あるいは育てた） アプリケ一シヨンを機体間で移動させたり、 流通'販売することができ る。）

( 2 ) ある 1つのハードウェア構成を持つ機体上で、 さまざまなアプリ ケーシヨンに対応するミ ドルウェアを作成することができる。 ミ ドルゥ エアの再利用性が高くなるので、 アプリケーションの開発効率が向上す る

( 3 ) 同一のハ一ドウヱァ構成を持つ機体上で、 同一のアプリケ一ショ ンであっても、 ミ ドルウェアを変更することで、 実際の表現力や制御性 の向上を実現することができる。

( 4 ) バイナリ互換を保証することで、 アプリケーション又はミ ドルゥ エアのバイナリ ·コードをメモリ ·スティ ヅクなどの交換可能メモリ装 置 1 4などから機体にダウンロードすることによって、 簡単にソフトウ エアを入れ替えて、 上述した利点を享受することができる。 しかも、 コ ンパイル作業なしでソフトウエアを交換することができる。

( 5 ) アプリケーションとミ ドルウェアが独立しているので、 ソフ トゥ エア開発ベンダは、 得意な領域の機能開発に集中することができる。 例 えば、 制御系を専門とするベンダはミ ドルウェアの開発に注力すること により、 色々なアプリケーションを利用することができる。

以上、 特定の実施形態を参照しながら、 本発明について詳解してきた ₍ しかしながら、 本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の 修正や代用を成し得ることは自明である。

本発明の要旨は、 必ずしも 「ロボッ ト」 と称される製品には限定され ない。 すなわち、 電気的若しくは磁気的な作用を用いて人間の動作に似 せた運動を行う機械装置であるならば、 例えば玩具等のような他の産業 分野に属する製品であっても、 同様に本発明を適用することができる。 要するに、 例示という形態で本発明を開示してきたのであり、 限定的 に解釈されるべきではない。 本発明の要旨を判断するためには、 冒頭に 記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。

[産業上の利用可能性] 本発明によれば、 脚式歩行型など多関節型のロボッ トをソフ トゥェ ァ-プログラムを用いて制御することができる、 優れたロボヅ ト制御シ ステム並びにロボッ ト制御用ソフ トウエアの導入方法を提供すること ができる。

また、 本発明によれば、 脚部や頭部など各動作ユニッ トの着脱 '交換 などに伴ってハードウエア構成が大幅に変更する可能性がある多関節 型ロボッ トをソフ トウェア.プログラムを用いて制御することができる、 優れたロボッ ト制御システム並びにロボッ ト制御用ソフ トウエアの導 入方法を提供することができる。

また、 本発明によれば、 ハードウェア構成に対して依存性の高いソフ トウェア層とハ一ドウェア構成に非依存のソフ トウェア層の組み合わ せからなるソフ トウエア ·プログラムを用いて多関節型ロボッ トを制御 することができる、 優れたロボッ ト制御システム並びにロボッ ト制御用 ソフトウエアの導入方法を提供することができる。

また、 本発明によれば、 ミ ドルゥヱァのようなハードウェア依存のソ フトウェア層と、 アプリケーションなどのハ一ドウエア非依存のソフ ト ウェア層との組み合わせを動的に変更して多関節型ロボットを制御す ることができる、 優れたロボヅ ト制御システム並びにロボッ ト制御用ソ フトウエアの導入方法を提供することができる。

本発明によれば、 ロボッ トのハードウエア構成に依存するソフ トウェ ァ'セッ トを複数格納する記憶装置と、 ロボッ トのハードウェア構成に 依存しないソフ トゥヱァ ·セッ トを複数格納する記憶装置を用意するこ とによって、 ロボッ トの起動時あるいは実行時にロボヅ トのハードウヱ ァ構成に適合するソフトウェアを前者の記憶装置から導入して、 これを ハードゥヱァ構成に依存しないソフトウェア 'セッ トと動的に組み合わ せることによって、 ユーザのニーズに合致する適切なロボッ トの動作制 御を実現することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 複数のハードウヱァ構成要素の組み合わせからなるロボットをハ一 ドウエア依存ソフ トウエアとハ一ドウエア非依存ソフ トウエアを用い て制御するロボッ ト制御システムであって、

ハ一ドウェア非依存ソフ トウェアを提供するハ一ドウェア非依存ソ フトウエア提供手段と、

1以上のハ一ドゥエア依存ソフ トウェアを提供するハードゥエァ依 存ソフ トウェア提供手段と、 ' ロボッ トのハードウエア構成情報を取得するハ一ドウエア構成情報 取得手段と、

前記ハードウエア構成情報取得手段により取得されたハ一ドウエア 構成情報に適合するハ一ドウエア依存ソフ トウェアを前記ハードゥエ ァ依存ソフ トウエア提供手段の中から選択するハ一ドゥエア依存ソフ トウエア選択手段と、

前記ハ一ドウェア非依存ソフ トウェア提供手段が提供するハードゥ エア非依存ソフ トウェア並びに前記ハードウェア依存ソフトウェア選 択手段が選択したハードウェア依存ソフ トウェアをシステムに導入す るソフ トウエア導入手段と、

を具備することを特徴とするロボッ ト制御システム。

2 . 前記ロボッ ト本体に対して固定的に取り付けられる固定型メモリ装 置を備え、

ハードゥエア非依存ソフ トゥエア及びノ又はハードウェア依存ソフ トウエアは前記固定型メモリ装置によって提供される、

ことを特徴とする請求項 1に記載のロボヅ ト制御システム。

3 . 前記ロボッ ト本体に対して交換可能に取り付けられる交換可能メモ リ装置を備え、

ハ一ドウェア非依存ソフ トウェア及び/又はハ一ドウェア依存ソフ トウエアは前記交換可能メモリ装置によって提供される、 ことを特徴とする請求項 1に記載のロボッ ト制御システム。

4 . 前記ロボッ ト本体に対して固定的に取り付けられる固定型メモリ装 置と、 前記ロボッ ト本体に対して交換可能に取り付けられる交換可能メ モリ装置を備え、

ハ一ドゥエア非依存ソフ トウエア及び/又はハードゥエア依存ソフ トウェアは前記固定型メモリ装置並びに前記交換可能メモリ装置によ つて提供され、

前記ソフトウエア導入手段は、 前記交換可能メモリ装置から優先して ハードウエア非依存ソフ トゥヱァ及び 又はハードウエア依存ソフ ト ゥヱァを導入する、

ことを特徴とする請求項 1に記載のロボッ ト制御システム。

5 . 前記ソフトウェア導入手段は、 前記交換可能メモリ装置に使用可能 なハ一ドゥエア非依存ソフ トウェァ及び/又はハードゥエア依存ソフ トウエアが存在しないとき、 又は、 交換可能メモリ装置が前記ロボッ ト 本体に装着されていないときに、 前記固定型メモリ装置からハードゥエ ァ非依存ソフ トウエア及びノ又はハ一ドウェア依存ソフ トウエアを導 入する、

ことを特徴とする請求項 4に記載のロボッ ト制御システム。

6 . 複数のハ一ドウエア構成要素の組み合わせからなるロボヅ 卜に対し てハ一ドゥエア依存ソフ トウェアとハ一ドゥエア非依存ソフ トウエア を導入するロボッ ト制御用ソフトウエアの導入方法であって、

ハ一ドウエア非依存ソフ トウエアを提供するハ一ドウエア非依存ソ フトウェア提供ステツプと、

1以上のハードゥエア依存ソフ トウェアを提供するハ一ドウェア依 存ソフ トウェア提供ステップと、

ロボッ トのハ一ドウエア構成情報を取得するハードウエア構成情報 取得ステヅプと、

前記ハードウエア構成情報取得ステップにより取得されたハ一ドウ エア構成情報に適合するハードウェア依存ソフ トウェアを前記ハ一ド ウェア依存ソフ トウエア提供ステップにより提供されたものの中から 選択するハ一ドウェア依存ソフトウェア選択ステツプと、

前記ハ一ドウエア非依存ソフ トウエア提供ステップにより提供され たるハ一ドウェア非依存ソフ トウェア並びに前記ハードウエア依存ソ フ トウェア選択ステップにより選択されたハ一ドウェア依存ソフ トウ エアをシステムに導入するソフ トウエア導入ステップと、

を具備することを特徴とするロボッ ト制御用ソフトウエアの導入方法。

7 . 前記ロボッ トは本体に対して固定的に取り付けられる固定型メモリ 装置を備え、

ハードゥエア非依存ソフ トゥエア及び Z又はハ一ドゥエア依存ソフ トウエアは前記固定型メモリ装置によって提供される、

ことを特徴とする請求項 6に記載のロボッ ト制御用ソフ トウエアの導 入方法。

8 . 前記ロボッ トは本体に対して交換可能に取り付けられる交換可能メ モリ装置を備え、

ハ一ドゥエア非依存ソフ トウェア及びノ又はハードゥエア依存ソフ トウエアは前記交換可能メモリ装置によって提供される、

ことを特徴とする請求項 6に記載のロボッ ト制御用ソフ トウエアの導 入方法。

9 . 前記ロボッ トは本体に対して固定的に取り付けられる固定型メモリ 装置と、 前記ロボッ ト本体に対して交換可能に取り付けられる交換可能 メモリ装置を備え、

ハ一ドゥエア非依存ソフ トウヱァ及び/又はハ一ドゥエア依存ソフ トゥエアは前記固定型メモリ装置並びに前記交換可能メモリ装置によ つて提供され、

前記ソフ トウエア導入ステップでは、 前記交換可能メモリ装置から優 先してハードウヱァ非依存ソフ トウヱァ及び/又はハードウヱァ依存 ソフトウエアを導入する、

ことを特徴とする請求項 8に記載のロボヅ ト制御用ソフ トウエアの導 入方法 o

1 0 . 前記ソフ トゥヱァ導入ステップでは、 前記交換可能メモリ装置に 使用可能なハ一ドウエア非依存ソフ トゥヱァ及び 又はハードウエア 依存ソフ トウェアが存在しないとき、 又は、 交換可能メモリ装置が前記 ロボッ ト本体に装着されていないときに、 前記固定型メモリ装置からハ ―ドウェア非依存ソフ トウェア及び/又はハードゥエア依存ソフ トウ エアを導入する、

ことを特徴とする請求項 9に記載のロボッ ト制御用ソフ トウエアの導 入方 。

1 1 . 複数のハードウエア構成要素の組み合わせからなるロボヅ トをハ —ドウエア依存ソフ トウエアとハ一ドウエア非依存ソフ トウエアを用 いて制御するロボヅ ト制御システムであって、

ハ一ドウェア非依存ソフ トウェア及び Z又はハ一ドウェア依存ソフ トウエアは、 前記ロボット本体に対して固定的に取り付けられる固定型 メモリ装置並びに前記ロボッ ト本体に対して交換可能に取り付けられ る交換可能メモリ装置によって提供され、

前記ロボッ トを、

前記交換可能メモリ装置から導入されたハードウエア依存ソフ トゥ エア及びハードウェア非依存ソフ トウェアを用いて動作制御するべス トマツチ動作モード、

前記固定型メモリ装置から導入されたハ一ドゥエァ依存ソフ トウ工 ァ及び前記交換可能メモリ装置から導入されたハ一ドゥエァ非依存ソ フトウエアを用いて動作制御する互換動作モード、

前記固定型メモリ装置から導入されたハ一ドゥエァ依存ソフ トウェ ァ及びハードウェア非依存ソフ トウェアを用いて動作制御する固定動 作モ一ド、

のうちいずれかの動作モードで制御することを特徴とするロボッ ト制 御システム。

1 2 . ベス トマッチ動作モード、 互換動作モード、 固定動作モードの優 先順位で動作モードを選択することを特徴とする請求項 1 1に記載の ロボヅ ト制御システム。