JP2003305670A - Robot phone - Google Patents

Robot phone

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JP2003305670A
JP2003305670A JP2003011704A JP2003011704A JP2003305670A JP 2003305670 A JP2003305670 A JP 2003305670A JP 2003011704 A JP2003011704 A JP 2003011704A JP 2003011704 A JP2003011704 A JP 2003011704A JP 2003305670 A JP2003305670 A JP 2003305670A
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大陸 関口
Masahiko Inami
昌彦 稲見
Ichiro Kawabuchi
一郎 川渕
Naoki Kawakami
直樹 川上
▲すすむ▼ ▲たち▼
Susumu Tachi
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Todai TLO Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot phone enabling people to communicate by synchronizing the forms, motion, positions, and the like of a plurality of robots placed in distant places. <P>SOLUTION: This robot phone is provided with a robot in the form of a stuffed toy used as a user interface and including a mobile part at a part of the body; a microphone 11 and a loudspeaker 12 for calls; a driving part 13 for driving the mobile part; a position information sensor 14 for acquiring position information on the mobile part; and a communication connecting part 16. The communication connecting part transmits a voice signal from the microphone to the other party through a communication line, reproduces a voice signal received from the other party in the loudspeaker, transmits a signal indicating the position of the mobile part from the position information sensor, to the other party, receives the position information corresponding to the mobile part, from the other party, and sends it to the driving part. The driving part drives the mobile part on the basis of the received position information. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、離れた場所に置
かれた複数のロボットの形・動き・位置等を同期させる
ことにより人がコミュニケーションを図るためのロボッ
ト・ユーザ・インタフェース(RUI)のひとつである
ロボットフォンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is one of a robot user interface (RUI) for a person to communicate by synchronizing the shapes, movements, positions, etc. of a plurality of robots placed at distant places. Is a robot phone.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ペットロボットやヒューマノイ
ド、美術館案内ロボット、介護ロボット等の人間共存型
のロボットが人気を博している。これらロボットはコン
ピュータの画面内を動き回るCGキャラクタと比べて圧
倒的な存在感を有しており、それがまた人気の一因とな
っていると考えられる。
2. Description of the Related Art In recent years, human-friendly robots such as pet robots, humanoid robots, museum guide robots, and nursing robots have become popular. These robots have an overwhelming presence compared to CG characters moving around on the screen of a computer, which is considered to be one of the reasons for their popularity.

【0003】ロボットはまさに身体性を有するコンピュ
ータであるととらえることができ、この身体の物理存在
自体が圧倒的な存在感の源泉となるとともに、身体を用
いた物理的相互作用を通し、実世界に対して大きな影響
力を発揮することができる。
A robot can be regarded as a computer having physicality, and the physical existence of the body itself is the source of overwhelming presence, and through physical interaction using the body, the real world Can exert a great influence on.

【0004】この実世界と強力なインタラクションを可
能とするロボットを実世界と情報世界とのインタフェー
スとしてとらえた概念がロボティックインタフェースと
して提案されている(Y. Wakita, S. Hirai, K. Machid
a, K. Ogimoto, T. Itoko, P. Backes and S. Peters,
Application of intelligent monitoring for superlon
g distance teleoperation, Proc., IEEE IROS'96, Osa
ka, pp.1031-1037, 1996)。特にロボットをユーザイン
タフェース-Robotic User Interface (RUI)-として用い
ることにより、実世界に対して入力と出力を兼ね備えた
実世界指向のユーザインタフェース環境を構築できると
考えられる。また、ロボットの汎用機械としての特性を
生かすことにより、物理インタフェースを用いつつもあ
る程度の汎用性を確保しやすいという利点も存在する。
A robotic interface has been proposed as a concept in which a robot that enables strong interaction with the real world is regarded as an interface between the real world and the information world (Y. Wakita, S. Hirai, K. Machid.
a, K. Ogimoto, T. Itoko, P. Backes and S. Peters,
Application of intelligent monitoring for superlon
g distance teleoperation, Proc., IEEE IROS'96, Osa
ka, pp.1031-1037, 1996). In particular, by using a robot as a user interface-Robotic User Interface (RUI) -it is possible to construct a real world oriented user interface environment that has both input and output for the real world. In addition, by utilizing the characteristics of the robot as a general-purpose machine, there is an advantage that it is easy to ensure a certain degree of versatility while using a physical interface.

【0005】そして、実世界と別の実世界を結ぶための
RUIの実装がテレイグジスタンス及びオブジェクト指向
型テレイグジスタンスである。オブジェクト指向型テレ
イグジスタンスとは、「遠隔地の物体の形や動きなどを
彼我で共有することにより、遠隔地での作業やコミュニ
ケーションを図る」ための概念である。
To connect the real world with another real world
The RUI implementations are Telexistence and Object Oriented Telexistence. The object-oriented tele-gistance is a concept for "working and communicating in a remote place by sharing the shapes and movements of objects in a remote place with him".

【0006】従来のテレイグジスタンス/テレプレゼン
スは、遠隔ロボットの周辺の環境を取り込み、これを操
作者の周辺に再構成することにより臨場感を伝達し、自
らがその場にいるかのような感覚で遠隔ロボットを操作
可能とするものである。テレイグジスタンスは操作者へ
の高度な臨場感の提示を前提にした手法であるため、臨
場感の計測、伝達、提示を行う部分でハードウエア及び
ソフトウェアの負担が高くなる傾向がある。また、テレ
イグジスタンスは自分があたかも遠隔ロボットそのもの
になったかのような感覚、つまり一人称視点で遠隔ロボ
ットの操作を行うため、スレーブロボットが人間と同構
造、同サイズ、同動特性のときに最も効果的である。し
かしながら、現状では人間と同構造のロボットを製作す
ること自体が困難であり、人型のロボットで人間と同等
以上の動特性を実現し、さらにそのロボットを用いて作
業を行うことが可能になるまでには相当の技術的課題が
山積している。また、移動型ロボットや建機のように作
業対象や応用分野によってはスレーブロボットが人と同
構造、同サイズではない場合や、あるいは視点も一人称
より三人称視点(俯瞰視点)の方が操作上有利な場合も
多いと考えられる。
In the conventional tele-existence / telepresence, the environment around the remote robot is taken in and reconstructed in the vicinity of the operator to convey a sense of reality, and the user feels as if he / she is there. The remote robot can be operated with. Since the telexistence is a method based on the presentation of a high degree of realism to the operator, the burden of hardware and software tends to be high in the part of measuring, transmitting, and presenting the realism. In addition, since the tele-gistance operates the remote robot from a first-person perspective, it is most effective when the slave robot has the same structure, size, and dynamic characteristics as if it were a remote robot itself. Target. However, at present, it is difficult to manufacture a robot having the same structure as a human being, and a humanoid robot can achieve dynamic characteristics equivalent to or better than those of humans, and it is possible to perform work using the robot. By then, there are many technical problems. In addition, depending on the work object or application field such as mobile robots and construction machines, the slave robot may not be the same structure and size as a human, or the viewpoint is a third person perspective (overhead perspective) rather than first person perspective. It seems that there are many cases.

【0007】そこで、本願では、遠隔環境をユーザの周
囲に再構成するのではなく、遠隔ロボットそのものをユ
ーザの手元に再構成することにより、より簡便にかつ直
感性を維持しつつ遠隔ロボットの制御を行うことを提案
する。従来のテレイグジスタンスが「いかに遠隔環境と
操作者とを密に、透明に接合するか」という環境指向シ
ステムであったのに対し、本発明は「いかに遠隔ロボッ
トと手元のデバイスとを密に結合するか」ということに
主眼をおいた、オブジェクト指向のテレイグジスタンス
である。
Therefore, in the present application, rather than reconfiguring the remote environment around the user, the remote robot itself is reconfigured at the user's hand, thereby controlling the remote robot more easily and intuitively. Suggest to do. Whereas the conventional tele-gistance was an environment-oriented system that "how to closely and transparently connect a remote environment and an operator", the present invention "densely connects a remote robot and a device at hand" It is an object-oriented telexistence, with the main focus on "to combine".

【0008】なお、触覚の共有を通して遠隔地とのコミ
ュニケーションを開示した文献として次のものがある。 (1)Brave, S., and Dahley, A. inTouch : A Medium
for Haptic Interpersonal Communication, Extended
Abstracts of CHI'97, pp.363-364, ACM Press,1997. (2)Brave, S., Ishii, H., and Dahley, A. Tangibl
e Interface for RemoteCollaboration and Communicat
ion, Proceedings of CSCW'98, pp.169-178, ACM Pres
s, 1998. (3)Fogg, B.J., Cutler, L., Arnold, P., and Eisb
ack C. HandJive: a device for interpersonal haptic
entertainment, Proceedings of CHI'98, pp.57-64, A
CM Press, 1998.
The following documents disclose communication with a remote place through sharing of tactile sensation. (1) Brave, S., and Dahley, A. inTouch: A Medium
for Haptic Interpersonal Communication, Extended
Abstracts of CHI'97, pp.363-364, ACM Press, 1997. (2) Brave, S., Ishii, H., and Dahley, A. Tangibl
e Interface for Remote Collaboration and Communicat
ion, Proceedings of CSCW'98, pp.169-178, ACM Pres
s, 1998. (3) Fogg, BJ, Cutler, L., Arnold, P., and Eisb
ack C. HandJive: a device for interpersonal haptic
entertainment, Proceedings of CHI'98, pp.57-64, A
CM Press, 1998.

【0009】(1)は三本の木製ローラーによる回転力
のみの伝達に関し、(2)はチェスの駒状の物体、
(3)は手に握ったバルーンのふくらみ、と提示される
情報が極めて限定されているため、コミュニケーション
を行う上ではアンビエントな情報低伝達手段に納まって
いる。これに対し、本願発明は人に近い自由度配置のロ
ボットを共有させることにより自由度の高い触覚情報の
共有のみならず視覚的にもジェスチャ情報を伝達可能と
なっている。
(1) relates to transmission of only rotational force by three wooden rollers, (2) indicates a chess piece object,
In the case of (3), since the information presented as the bulge of the balloon held in the hand is extremely limited, it is included in the ambient low information transmission means in communication. On the other hand, according to the present invention, by sharing a robot having a degree of freedom arranged close to that of a person, not only the tactile information having a high degree of freedom but also the gesture information can be visually transmitted.

【0010】ぬいぐるみをユーザインタフェースとして
用いた例として次の文献がある。 (4)星野由紀子、鈴木保匡、山本英子、廣川憲隆、稲
葉雅幸、井上博允、日常生活での視聴触覚対話行動研究
のための卓上全身型ロボットの開発、日本ロボット学会
第16回学術講演会、pp.5-6,1998. (5)米澤朋子、ブライアン クラークソン、安村通
晃、間瀬健二、文脈に応じた音楽表現を伴うセンサぬい
ぐるみ、インタラクション2001論文集、pp.19-20,2
001.
As an example of using a stuffed animal as a user interface, there is the following document. (4) Yukiko Hoshino, Yasushi Suzuki, Eiko Yamamoto, Noritaka Hirokawa, Masayuki Inaba, Hirochika Inoue, Development of a table-top robot for studying visual-tactile interaction behavior in daily life, 16th Annual Conference of the Robotics Society of Japan , Pp.5-6, 1998. (5) Tomoko Yonezawa, Brian Clarkson, Michiaki Yasumura, Kenji Mase, Plush toys with sensors according to contextual music expression, Interaction 2001, pp.19-20, 2
001.

【0011】星野らはぬいぐるみを物理エージェントと
して利用し、米澤らは人形を音楽のインタラクティブ操
作のための入力インタフェースとして利用している。
(4)(5)はいずれも、人形を物体共有型のコミュニ
ケーションに用いているものではない。
Hoshino et al. Use a stuffed animal as a physical agent, and Yonezawa et al. Use a doll as an input interface for interactive operation of music.
Neither (4) nor (5) uses the doll for object-sharing communication.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、離れた場
所に置かれた複数のロボットの形・動き・位置等を同期
させることにより人がコミュニケーションを図ることが
できるロボットフォンを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a robot phone that allows a person to communicate by synchronizing the shapes, movements, positions, etc. of a plurality of robots placed at distant places. To aim.

【0013】特に、何らかの理由で通信回線が一次的に
不通になったり、不意に切断されたときに支障が生じな
いロボットフォンを提供することを目的とする。
In particular, it is an object of the present invention to provide a robot phone that does not cause any trouble when the communication line is temporarily cut off for some reason or is abruptly disconnected.

【0014】また、通信回線の帯域(通信速度)が異な
るときに、通信帯域に合わせて好ましい制御を行うこと
ができるロボットフォンを提供することを目的とする。
It is another object of the present invention to provide a robot phone capable of performing preferable control according to the communication band when the band (communication speed) of the communication line is different.

【0015】また、通信遅延に起因する制御系の発振を
防ぐことができるロボットフォンを提供することを目的
とする。
It is another object of the present invention to provide a robot phone capable of preventing oscillation of the control system due to communication delay.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明に係るロボット
フォンは、ユーザインタフェースとして用いられ、体の
一部に可動部を含むロボットであって、前記可動部を駆
動する駆動部と、前記可動部の位置情報を取得する位置
情報センサと、前記駆動部の動きを停止させる遮断部と
を含むロボットと、通信接続部とを備え、前記通信接続
部は、通信回線を介して、前記位置情報センサからの前
記可動部の位置を示す信号を相手側に伝送し、相手側か
ら前記可動部に対応する位置情報を受けてこれを前記駆
動部へ送り、前記駆動部は受けた前記位置情報に基づき
前記可動部を駆動し、前記通信接続部は、前記通信回線
の状態を監視し、これに異常を発見したときは前記遮断
部を動作させて前記駆動部の動きを停止させるものであ
る。前記通信回線は、電話回線のような有線回線、無線
LANやブルートゥースのような無線回線を含む。ある
いはピアツーピア(1対1)接続の有線又は無線の通信
線であってもよい。
A robot phone according to the present invention is a robot that is used as a user interface and includes a movable part in a part of its body, and a drive part for driving the movable part and the movable part. A position information sensor for acquiring position information of the drive unit, a robot including a blocking unit for stopping the movement of the drive unit, and a communication connection unit, the communication connection unit including the position information sensor via a communication line. A signal indicating the position of the movable part from the other side to the other side, position information corresponding to the movable part from the other side is received, and this is sent to the drive part, and the drive part is based on the received position information. The movable section is driven, the communication connection section monitors the state of the communication line, and when an abnormality is found in the communication line, the cutoff section is operated to stop the movement of the drive section. The communication line includes a wired line such as a telephone line, and a wireless line such as a wireless LAN and Bluetooth. Alternatively, it may be a wired or wireless communication line for peer-to-peer (one-to-one) connection.

【0017】好ましくは、前記ロボットは、前記駆動部
の駆動力を所定値以下に制限するリミッタを備える。
Preferably, the robot comprises a limiter for limiting the driving force of the driving unit to a predetermined value or less.

【0018】好ましくは、前記通信接続部は、前記通信
回線の状態を監視し、通信データの欠損を発見したとき
はその前及び/又は後の通信データに基づきデータの補
完を行う。
[0018] Preferably, the communication connection unit monitors the state of the communication line and complements data based on communication data before and / or after detection of a communication data loss.

【0019】この発明に係るロボットフォンは、ユーザ
インタフェースとして用いられ、体の一部に可動部を含
むロボットであって、前記可動部を駆動する駆動部と、
前記可動部の位置情報を取得する位置情報センサと、前
記可動部のインピーダンスを変化させるインピーダンス
可変手段とを含むロボットと、通信接続部とを備え、前
記通信接続部は、通信回線を介して、前記位置情報セン
サからの前記可動部の位置を示す信号を相手側に伝送
し、相手側から前記可動部に対応する位置情報を受けて
これを前記駆動部へ送り、前記駆動部は受けた前記位置
情報に基づき前記可動部を駆動し、前記通信接続部は、
前記通信回線の状態を監視し、その状態を示す信号を前
記インピーダンス可変手段へ送り、前記可動部のインピ
ーダンスを変化させるものである。
A robot phone according to the present invention is a robot which is used as a user interface and includes a movable part in a part of its body, and a drive part for driving the movable part,
A position information sensor for acquiring position information of the movable part, a robot including an impedance changing means for changing the impedance of the movable part, and a communication connection part, the communication connection part, via a communication line, A signal indicating the position of the movable part from the position information sensor is transmitted to the other side, the position information corresponding to the movable part is received from the other side and sent to the drive part, and the drive part receives the position information. Driving the movable part based on the position information, the communication connection part,
The state of the communication line is monitored, and a signal indicating the state is sent to the impedance varying means to change the impedance of the movable portion.

【0020】好ましくは、前記インピーダンス可変手段
は、前記可動部に設けられた機械的な機構により前記可
動部のインピーダンスを変化させる。好ましくは、前記
インピーダンス可変手段は、前記駆動部に所定の制御を
加えることにより前記可動部のインピーダンスを変化さ
せる。
Preferably, the impedance changing means changes the impedance of the movable part by a mechanical mechanism provided in the movable part. Preferably, the impedance changing means changes the impedance of the movable part by applying a predetermined control to the driving part.

【0021】好ましくは、前記通信接続部は、前記通信
回線の帯域が狭くなったとき、前記インピーダンス可変
手段によりインピーダンスを増加させて前記可動部を動
かしにくくする。
[0021] Preferably, when the band of the communication line is narrowed, the communication connection section increases the impedance by the impedance varying means to make it difficult to move the movable section.

【0022】この発明に係るロボットフォンは、ユーザ
インタフェースとして用いられ、体の一部に可動部を含
むロボットであって、前記可動部を駆動する駆動部と、
前記可動部の位置情報を取得する位置情報センサとを含
むロボットと、前記ロボットの入力信号及び/又は前記
ロボットの出力信号の周波数を制限するフィルタを含む
通信接続部とを備え、前記通信接続部は、通信回線を介
して、前記位置情報センサからの前記可動部の位置を示
す信号を相手側に伝送し、相手側から前記可動部に対応
する位置情報を受けてこれを前記駆動部へ送り、前記駆
動部は受けた前記位置情報に基づき前記可動部を駆動
し、前記通信接続部は、前記通信回線の状態を監視し、
その状態に応じて前記フィルタの特性を調節するもので
ある。
A robot phone according to the present invention is a robot which is used as a user interface and includes a movable part in a part of its body, and a drive part which drives the movable part,
The communication connection unit includes: a robot including a position information sensor that acquires position information of the movable unit; and a communication connection unit including a filter that limits a frequency of an input signal of the robot and / or an output signal of the robot. Transmits a signal indicating the position of the movable part from the position information sensor to the other side through the communication line, receives position information corresponding to the movable part from the other side, and sends it to the drive part. , The drive unit drives the movable unit based on the received position information, the communication connection unit monitors the state of the communication line,
The characteristics of the filter are adjusted according to the state.

【0023】好ましくは、前記通信接続部は、前記通信
回線の帯域が予め定められた所定帯域よりも広いとき前
記フィルタの入力信号をそのまま出力させ、前記通信回
線の帯域が狭いとき前記フィルタにローパスフィルタ及
び/又はバンドパスフィルタの特性を持たせる。なお、
前記通信接続部により送受信される前記可動部の位置を
示す信号及び/又は前記位置情報は、差分情報であって
もよい。この場合、前記可動部が所定時間以上動かされ
なかったとき及び/又は電源投入時に、前記可動部の位
置を示す信号及び/又は前記位置情報は予め定められた
値に設定され、これにより前記可動部が所定の状態に設
定されることが望ましい。前述の発明における前記駆動
部、前記位置情報センサ及び通信接続部等の各部分の制
御は例えばコンピュータにより実現される。例えば、コ
ンピュータは、前記通信接続部が、通信回線を介して、
前記位置情報センサからの前記可動部の位置を示す信号
を相手側に伝送し、相手側から前記可動部に対応する位
置情報を受けてこれを前記駆動部へ送るように制御し、
前記駆動部は受けた前記位置情報に基づき前記可動部を
駆動するように制御し、前記通信接続部は、前記通信回
線の状態を監視し、これに異常を発見したときは前記遮
断部を動作させて前記駆動部の動きを停止させるように
制御する。本発明はこのコンピュータのためのプログラ
ムも含むものである。この発明の制御を実行するための
プログラムは、例えば、記録媒体に記録される。媒体に
は、例えば、EPROMデバイス、フラッシュメモリデ
バイス、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気
テープ、光磁気ディスク、CD(CD−ROM、Vid
eo−CDを含む)、DVD(DVD−Video、D
VD−ROM、DVD−RAMを含む)、ROMカート
リッジ、バッテリバックアップ付きのRAMメモリカー
トリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性R
AMカートリッジ等を含む。また、電話回線等の有線通
信媒体、マイクロ波回線等の無線通信媒体等の通信媒体
を含む。インターネットもここでいう通信媒体に含まれ
る。媒体とは、何等かの物理的手段により情報(主にデ
ジタルデータ、プログラム)が記録されているものであ
って、コンピュータ、専用プロセッサ等の処理装置に所
定の機能を行わせることができるものである。
Preferably, the communication connection section outputs the input signal of the filter as it is when the band of the communication line is wider than a predetermined band, and low-passes to the filter when the band of the communication line is narrow. It has characteristics of a filter and / or a bandpass filter. In addition,
The signal indicating the position of the movable unit and / or the position information transmitted / received by the communication connection unit may be difference information. In this case, the signal indicating the position of the movable portion and / or the position information is set to a predetermined value when the movable portion has not been moved for a predetermined time or more and / or when the power is turned on, whereby the movable portion is moved. It is desirable that the parts are set in a predetermined state. The control of each part such as the drive unit, the position information sensor, and the communication connection unit in the above invention is realized by a computer, for example. For example, in a computer, the communication connection unit is connected via a communication line,
A signal indicating the position of the movable part from the position information sensor is transmitted to the other party, and the position information corresponding to the movable part is received from the other party and controlled to be sent to the drive part,
The drive unit controls the movable unit to drive based on the received position information, the communication connection unit monitors the state of the communication line, and operates the cutoff unit when an abnormality is found in the communication line. Then, the movement of the drive unit is controlled to be stopped. The present invention also includes a program for this computer. The program for executing the control of the present invention is recorded in, for example, a recording medium. Examples of media include EPROM devices, flash memory devices, flexible disks, hard disks, magnetic tapes, magneto-optical disks, and CDs (CD-ROMs, Vid's).
eo-CD included, DVD (DVD-Video, D)
VD-ROM, DVD-RAM included), ROM cartridge, RAM memory cartridge with battery backup, flash memory cartridge, non-volatile R
Includes AM cartridges, etc. Further, it includes a communication medium such as a wire communication medium such as a telephone line and a wireless communication medium such as a microwave line. The Internet is also included in the communication medium here. A medium is a medium in which information (mainly digital data, programs) is recorded by some physical means, and allows a processing device such as a computer or a dedicated processor to perform a predetermined function. is there.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】発明の実施の形態1.本発明は、
オブジェクト指向型テレイグジスタンスの一形態として
の形状共有システムに関わる。形状共有システムとは、
オブジェクトの形状を同期させることにより遠隔地との
形状の共有を図り、遠隔地とのインタラクションを可能
とするシステムである。「形」は対象を識別、認識する
に当って最も基本となる要素の一つであり、また対象の
状態を知る上で重要なキーでもある。形状共有システム
は、対象物の認識において重要な役割を果たす形状の同
期を行うことにより、遠隔ロボットと手元のデバイスの
密な結合を達成するものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1 of the Invention The present invention is
He is involved in a shape sharing system as a form of object-oriented telegraphy. What is the shape sharing system?
It is a system that can synchronize the shapes of objects to share shapes with remote locations and enable interaction with remote locations. The “shape” is one of the most basic elements in identifying and recognizing an object, and is also an important key for knowing the state of the object. The shape sharing system achieves close coupling between a remote robot and a device at hand by synchronizing shapes that play an important role in object recognition.

【0025】リアルタイムで形状の同期を行うことによ
り、ただ単に静的なオブジェクトの形を伝えるだけでな
く、形が変化していく過程である「動き」も伝えること
が可能となる。また、自分の側のオブジェクトの形状が
まさに遠隔側のオブジェクト形状を示しており、ディス
プレイとしての効果も有している。入力と出力は同一デ
バイスで行われ、入力と出力の切り替えのない直感的な
操作体系が実現される。さらに、オブジェクトとのイン
タラクションは、手という感覚の入力と外界に対する出
力が同時に可能な器官を介して行われるため、本システ
ムは本質的にインタラクティブなインタフェースと位置
付けられる。
By performing shape synchronization in real time, it is possible to convey not only the static shape of an object but also the "movement" which is the process of changing the shape. Further, the shape of the object on its own side is exactly the shape of the object on the remote side, and it also has an effect as a display. Input and output are performed by the same device, and an intuitive operation system without switching between input and output is realized. Further, since the interaction with the object is performed through an organ capable of simultaneously inputting as a hand and outputting to the outside world, the system is essentially an interactive interface.

【0026】本発明において、実世界と強力なインタラ
クションを可能とするロボットが実世界と情報世界との
インタフェースとして用いられる(ロボットユーザイン
タフェース-Robotic User Interface (RUI))。
In the present invention, a robot capable of strong interaction with the real world is used as an interface between the real world and the information world (Robot User Interface (RUI)).

【0027】RUIは次のような特徴をもつ。 ・物理世界と相互作用を行うことが可能であり、実際に
ものを動かすといった作業が可能である。 ・ロボットの形状や動作により視覚的な情報の表示を行
うことできる。 ・ロボットから人に力を加えることにより触覚的な情報
の提示もできる。 ・人の側が直接ロボットに触れ、その形状を変化させる
ことにより、指示入力操作可能である。 ・ロボットへの呼びかけ、ロボット自体の発話といった
音声を介したインタラクションが可能である。
The RUI has the following features.・ It is possible to interact with the physical world, and it is possible to actually move things.・ Visual information can be displayed according to the shape and movement of the robot. -It is possible to present tactile information by applying force to the person from the robot. -A person can directly touch the robot and change its shape to input instructions.・ Voice interaction such as a call to the robot and utterance of the robot itself is possible.

【0028】RUIのひとつとしてロボットフォンが提
案されている。ロボットフォンとは、離れた場所に置か
れた複数のロボットの形・動き・位置等を同期させるこ
とにより人がコミュニケーションを図るためのRUIで
ある。ロボットフォンでは形状の同期をリアルタイムに
おこなうことにより、オブジェクトの形の情報だけでな
く、その動きも伝達可能となる。また、通常のディスプ
レイに表示された電子的なくぼみとは異なり、実際に人
に触れて力を伝えることや、物を動かして作業を行うと
いったことも可能となる。つまり、視覚・触覚・聴覚を
統合して提示可能な電話であると言える。なお、双方の
利用者が同時にロボットに力を加えた場合はお互いの相
手の力を感じることになる。
A robot phone has been proposed as one of the RUIs. The robot phone is an RUI for a person to communicate by synchronizing the shapes, movements, positions, etc. of a plurality of robots placed at distant places. By performing shape synchronization in real time, the robot phone can transmit not only information about the shape of an object, but also its movement. Further, unlike an electronic depression displayed on a normal display, it is also possible to actually touch a person to transmit a force or move an object to perform work. In other words, it can be said that it is a phone that can present visual, tactile, and auditory information in an integrated manner. When both users apply force to the robot at the same time, they feel the force of each other.

【0029】一般にロボットはセンサ等の情報に基づき
ロボット自身で判断を行い、自動的に動作する自律型の
ものと、判断は操作する人間が行う他律形のロボットに
分けることができるが、このロボットフォンは後者の他
律型のロボットにカテゴライズされる。
Generally, a robot can be divided into an autonomous type that automatically makes a decision based on information from a sensor or the like and an allomorphic type robot that is operated by a person who makes the decision. The robot phone is categorized into the latter type of robot.

【0030】以下、ロボットフォンの例を説明する。図
1はぬいぐるみ型のロボットフォンを示す。図1の1
a,1bはそれぞれクマのぬいぐるみに収められたロボ
ットフォンであり、通話をするためのマイク11とスピ
ーカ12、クマのぬいぐるみの骨格の関節に設けられた
モータ・遊星歯車減速機13及び位置検出手段(ポテン
ショメータ)14、及びこれらを制御するためのプロセ
ッサ15、通信回線2を通して通信を行うための通信接
続部16を備える。スピーカ12はぬいぐるみの胸部
に、マイク11は頭部に装着されている。これらは骨格
とともにクマのぬいぐるみに組み込まれている。マイク
11及びスピーカ12はぬいぐるみの前側に向けて取り
つけられていて、利用者はロボットフォンと向き合って
通話及び操作することができる。このことにより、相手
と対話しているという感覚を得ることができる。
An example of the robot phone will be described below. FIG. 1 shows a stuffed robot phone. 1 of FIG.
Reference characters a and 1b are robot phones housed in a teddy bear, respectively. A microphone 11 and a speaker 12 for making a call, a motor / planetary gear reducer 13 and a position detecting means provided on a skeleton joint of the teddy bear. A (potentiometer) 14, a processor 15 for controlling these, and a communication connection unit 16 for performing communication through the communication line 2 are provided. The speaker 12 is attached to the chest of the plush toy, and the microphone 11 is attached to the head. These are incorporated into the plush bear along with the skeleton. The microphone 11 and the speaker 12 are attached to the front side of the stuffed toy, and the user can face and interact with the robot phone to talk and operate. As a result, it is possible to obtain a feeling that the user is interacting with the other party.

【0031】図では表示を省略しているが、モータ・遊
星歯車減速機13及び位置検出手段14は骨組みの関節
部分にそれぞれ設けられている。例えば、クマのぬいぐ
るみの右腕内部や頭部に設けられる。これらモータ・遊
星歯車減速機13及び位置検出手段14は2自由度、頭
部に2自由度の合計4自由度のアクチュエータである。
より人間に近い自由度を持たせ、かつより軽い力で動作
を可能にするために、四肢にそれぞれ2自由度、頭部に
3自由度の全身で11の自由度をもたせることが好まし
い。これにより外力によるぬいぐるみの姿勢の変化を外
部に出力したり、外部からの信号に基づき姿勢を変える
ことができる。プロセッサ15はバイラテラル制御を行
い、ロボットフォン1aと1bを同じ姿勢に保つ。バイ
ラテラルとは双方向という意味である。バイラテラル制
御は、例えば、マニピュレータが受けた重量や反力(接
触感)を操作レバーなどに重さとして伝える制御方式と
して知られている。2つのロボットフォン1a,1bは
通信網2に接続され、これを介して互いに相手方と通話
できるとともに、自分のぬいぐるみに力を加えてその姿
勢を変えてこれを相手に反映させる、つまり同じ姿勢に
させることができる。
Although not shown in the drawing, the motor / planetary gear reducer 13 and the position detecting means 14 are respectively provided at the joints of the frame. For example, it is provided inside the right arm or head of a teddy bear. The motor / planetary gear speed reducer 13 and the position detecting means 14 are actuators having two degrees of freedom and two degrees of freedom at the head, for a total of four degrees of freedom.
In order to have a degree of freedom closer to that of a human being and to enable movement with a lighter force, it is preferable that the four limbs each have two degrees of freedom and the head have three degrees of freedom, which is 11 degrees of freedom. As a result, it is possible to output a change in the stuffed animal's posture due to an external force to the outside or change the posture based on a signal from the outside. The processor 15 performs bilateral control and keeps the robot phones 1a and 1b in the same posture. Bilateral means bidirectional. Bilateral control is known as a control method for transmitting the weight or reaction force (feeling of contact) received by a manipulator as a weight to an operation lever or the like. The two robot phones 1a and 1b are connected to the communication network 2 so that they can talk with each other through the communication network 2 and change their posture by applying force to their stuffed toy to reflect it on the other party, that is, in the same posture. Can be made.

【0032】図1のように、人あるいは動物に近い形状
にロボットフォンを構成することにより、ジェスチャを
用いたコミュニケーションを可能にするロボットフォン
を実現できる。本発明の実施の形態に係るロボットフォ
ン1a,1bを用いて行う通話及び操作の例を図2に示
す。二人の利用者がそれぞれロボットフォン1a,1b
と向かい合って通話及び操作を行っている。多くのユー
ザは人形で遊んだ経験を持つため、容易に人形型のイン
タフェースを操作することができる。例えば、片方のロ
ボットフォンの手を振ることによりもう一方のロボット
フォンの手を振らせることや、首の動作によるYES/
NOのジェスチャを行わせることができる。また、双方
のユーザが同時に人形の手を振った場合は、人形の手を
介して相手の力を感じつつ握手を行うこともできる。ロ
ボットフォンは同時に一つの物体を操作するため、状態
によってときに自分の分身として、ときに相手の分身と
して自分に働くことになる。
As shown in FIG. 1, by configuring the robot phone in a shape similar to a human or animal, it is possible to realize a robot phone that enables communication using gestures. FIG. 2 shows an example of a call and an operation performed using the robot phones 1a and 1b according to the embodiment of the present invention. Two users are robot phones 1a and 1b, respectively.
Face to face with each other to talk and operate. Many users have experience playing with dolls and can easily operate the doll-type interface. For example, waving the hand of one robot phone and waving the other robot phone, or YES /
No gesture can be performed. Further, when both users shake the hands of the doll at the same time, it is possible to shake hands while feeling the force of the other party through the hands of the doll. Since the robot phone operates one object at the same time, depending on the state, it sometimes acts as its own alter ego and sometimes as the opponent's alter ego.

【0033】図3は、他の例であるヘビ型のロボットフ
ォンを示す。本体の幹部は7個の節17−1〜17−7
で構成される。節17−1〜17−7は回転自在の関節
により互いに接続され、全体としてヘビのように体をく
ねらせることができる。各節にはモータ・遊星歯車機構
13及びポテンショメータ14からなるモジュールをそ
れぞれ備える。図3のヘビ型のロボットフォンにおいて
アクチュエータとしてサーボモータが6個用いられてい
る。
FIG. 3 shows another example of a snake-type robot phone. The main body has seven nodes 17-1 to 17-7
Composed of. The joints 17-1 to 17-7 are connected to each other by a rotatable joint, and can bend the body like a snake as a whole. Each node is provided with a module including a motor / planetary gear mechanism 13 and a potentiometer 14. Six servomotors are used as actuators in the snake-type robot phone of FIG.

【0034】このヘビ型ロボットフォンは、動作可能な
領域が二次元平面内であるという制約はあるものの、胴
体そのもので形状を表現することができる。手で触るこ
とによりその形状を自由に構成することができる。
Although the snake-shaped robot phone has a restriction that the operable area is within a two-dimensional plane, the shape can be expressed by the body itself. The shape can be freely configured by touching with hands.

【0035】以上の例において、サーボモータの制御
は、例えばワンボードマイコン上のソフトウェアで実現
される。モータの駆動にはPWM制御が用いられる。バ
イラテラルサーボの制御方として図4に示すような対称
型を採用し、対となるサーボモータの位置偏差を常に最
小とするように制御を行っている。図4において、20
は前記位置偏差を求める減算器、21a,21bは前記
位置偏差に基づきロボット1a,1bの対となるサーボ
モータをそれぞれ駆動する位置指令部である。ロボット
1a,1bから出力される角度信号はポテンショメータ
14により得られる。ロボット1a,1bに加えられる
力はロボットの骨格の関節に作用し、これの位置すなわ
ち姿勢を変えるためのものである。なお、本明細書にお
いてロボットとは、生物の形、構造、機能のいずれか、
もしくは全てを規範とした機械のことである。
In the above example, the control of the servo motor is realized by software on the one-board microcomputer, for example. PWM control is used to drive the motor. As a bilateral servo control method, a symmetrical type as shown in FIG. 4 is adopted, and control is performed so that the positional deviation of the paired servo motors is always minimized. In FIG. 4, 20
Is a subtracter for obtaining the position deviation, and 21a and 21b are position command units for respectively driving the servo motors forming a pair of the robots 1a and 1b based on the position deviation. The angle signal output from the robots 1a and 1b is obtained by the potentiometer 14. The force applied to the robots 1a and 1b acts on the joints of the skeleton of the robot and changes the position, that is, the posture of the joints. In this specification, a robot is any of the shapes, structures, and functions of living things,
Or, it is a machine that uses everything as a standard.

【0036】図4の制御システムにおいて、利用者がロ
ボット1a又は1bに力を加えてその姿勢を変化させる
と、そのことが角度信号として出力される。ロボット1
aの姿勢とロボット1bの姿勢が減算器20で比較され
る。姿勢が異なっている場合、つまり一部又は全部の関
節の位置が一致しない場合、当該関節の位置を一致させ
るように位置指令部21a,21bはそれぞれロボット
1a,1bのサーボモータに指令を出す。各サーボモー
タがこれに応答することにより、ロボット1a,1bの
姿勢は同じになる。例えば、ロボット1aの腕を上げた
とすると、位置指令部21bはロボット1bに腕を上げ
るように指令する。一方、位置指令部21aはロボット
1aに腕を下げるように指令するので、操作した者は反
力を感じることになる。対称型のバイラテラル制御は、
力センサを必要とせず、制御器を単純に構成することが
可能である。
In the control system of FIG. 4, when the user applies a force to the robot 1a or 1b to change its posture, the change is output as an angle signal. Robot 1
The posture of a and the posture of the robot 1b are compared by the subtractor 20. When the postures are different, that is, when the positions of some or all of the joints do not match, the position command units 21a and 21b issue commands to the servo motors of the robots 1a and 1b so that the positions of the joints match. By the servo motors responding to this, the postures of the robots 1a and 1b become the same. For example, if the arm of the robot 1a is raised, the position command unit 21b commands the robot 1b to raise the arm. On the other hand, the position command unit 21a commands the robot 1a to lower its arm, so that the manipulator feels a reaction force. Symmetrical bilateral control
It is possible to simply construct the controller without the need for force sensors.

【0037】図4の制御システムによれば、マスタとな
るデバイスを操作するとスレーブデバイスはこの操作に
遅れなく追従するので、マスタデバイスの操作者は自由
にスレーブデバイスの形状をコントロールすることがで
きる。
According to the control system of FIG. 4, when the master device is operated, the slave device follows this operation without delay, so that the operator of the master device can freely control the shape of the slave device.

【0038】この例において、手元の形状と操作対象の
形状を一致させるようにする操作方法をとったことで、
デバイスとリアルタイムのインタラクションを行いなが
ら、形状をつくっていくことが可能となり、非常に直感
的な操作方法となっている。すなわち、操作者の手元に
存在するデバイスが、常にリモートの形状を提示しつづ
けるディスプレイデバイスとしての機能も果たしてい
る。さらに、完全に対称なバイラテラル制御を行ってい
るので、どちらのデバイスがマスタかスレーブかという
区別はなく、相互に操作し合うことが可能である。ま
た、位置だけでなく、力の伝達も行われており、たとえ
ば、片方のデバイスの関節を動かさないように手で拘束
すると、もう一方のデバイスで相手側のデバイスが拘束
されている状態を感じることができる。
In this example, since the operation method for matching the shape of the hand and the shape of the operation target is adopted,
It is possible to create shapes while interacting with the device in real time, which is a very intuitive operation method. That is, the device existing at the operator's hand also functions as a display device that continuously presents the remote shape. Furthermore, since the bilateral control is completely symmetrical, it is possible to operate each other without distinguishing which device is the master or the slave. In addition, not only the position but also the transmission of force is performed. For example, if you restrain the joint of one device with your hand so that you do not move it, you feel that the other device is restrained by the other device. be able to.

【0039】ところで、ロボットフォンは通信回線を通
じて互いに相手のロボットフォンの操作を行っている
が、何らかの理由で通信回線が一次的に不通になった
り、不意に切断されることも予想される。このような場
合でも支障がないようにシステムが設計されることが望
ましい。本システムは、従来の極限作業用ロボットなど
とは違い、特定のオペレータだけではなく、広く一般に
使用されることが想定されるのでなおさらである。
By the way, the robot phones operate each other's robot phones through the communication line, but it is expected that the communication line may be temporarily cut off or abruptly disconnected for some reason. It is desirable that the system be designed so that there is no problem even in such a case. This system is all the more important because it is assumed that it will be used not only by a specific operator but also by a wide range of users, unlike conventional robots for extreme work.

【0040】このような要請に応えるシステムを図5及
び図6に示す。図5において、通信状態監視部40a,
40bは回線の状態、例えば回線が切断されたか、受信
したデータの一部に欠落がないかなどを監視するととも
に、回線状況に応じた制御信号を位置指令部21a,2
1b及び/又はロボット10a,10bに対して出力す
る。データ補完部41a、41bは、受信したデータの
一部に欠損が発見された場合、前後の通信データより欠
損データを補完する。位置指令部21a,21bは、前
述の位置偏差に基づきロボット本体10a,10bのサ
ーボモータを駆動するが、その制御は前記通信状態監視
部40a,40bにより制御される。
A system which meets such a request is shown in FIGS. In FIG. 5, the communication state monitoring unit 40a,
40b monitors the state of the line, for example, whether the line has been disconnected or whether a part of the received data is missing, and sends a control signal corresponding to the line status to the position command units 21a, 2
1b and / or output to the robots 10a and 10b. The data complementing units 41a and 41b complement the missing data from the preceding and following communication data when a missing part is found in the received data. The position command units 21a and 21b drive the servomotors of the robot bodies 10a and 10b based on the position deviations described above, and the control thereof is controlled by the communication state monitoring units 40a and 40b.

【0041】図6は、図5のロボット10a,10bの
内部構成を示すブロック図である。図6において、遮断
器101は通信状態監視部40の出力に基づきモータ1
3aの電源を遮断する。通信に異常があるときにモータ
13aの電源が遮断される。トルクリミッタ102は、
例えば供給する電流の大きさを一定値以下に抑えること
によりモータ13aが発生するトルクを制限する。トル
クリミッタ102は機械的なものであってもよい。トル
ク検出器103はモータ13aが発生するトルクの大き
さを検出してトルクリミッタ102に送る。トルク検出
器103は、例えばモータ13aの電流値を測定して間
接的にトルクを検出したり、モータ13aの軸、遊星歯
車減速機13bの軸及び/又は人形の腕、足などの部分
のトルクを直接検出する。
FIG. 6 is a block diagram showing the internal structure of the robots 10a and 10b shown in FIG. In FIG. 6, the circuit breaker 101 is the motor 1 based on the output of the communication state monitor 40.
Turn off the power of 3a. When the communication is abnormal, the power of the motor 13a is cut off. The torque limiter 102 is
For example, the torque generated by the motor 13a is limited by suppressing the magnitude of the supplied current to a certain value or less. The torque limiter 102 may be mechanical. The torque detector 103 detects the magnitude of the torque generated by the motor 13a and sends it to the torque limiter 102. The torque detector 103 measures the current value of the motor 13a to indirectly detect the torque, or the torque of the shaft of the motor 13a, the shaft of the planetary gear reducer 13b and / or the arm, leg, etc. of the doll. To detect directly.

【0042】図7は処理の概略を示すフローチャートで
ある。通信状態監視部40が通信状態を監視し(S
1)、通信に異常があるとき(S2でYES)、遮断機
101に指令を出してモータ駆動電流を遮断させる(S
3)。
FIG. 7 is a flow chart showing the outline of the processing. The communication status monitoring unit 40 monitors the communication status (S
1) When communication is abnormal (YES in S2), a command is issued to the breaker 101 to cut off the motor drive current (S).
3).

【0043】本発明の実施の形態1に係るシステム/装
置の駆動機構として比較的強いトルクのモータ13a及
び減速比の小さな遊星歯車減速器13bを採用してい
る。このため、ロボット10のサーボ電源が切れた状態
では、各軸はバックドライバビリティを有しており、外
力で比較的自由に動かすことができる。システム動作中
は、ロボットフォン1aと1bの間で常にお互いの相手
と通信が正常に行われていることを確認しあっている。
万が一、通信に異常が発見された場合(例えば、通信回
線が切断された、一定時間データの受信がない、相手に
コマンドを送ったが返事(ACK)が一定時間経っても
ない、雑音が異常に大きい、信号対雑音比(S/N)が
著しく劣化した、信号に変調がかけられているときその
キャリアを検出できない、データエラーが異常に多い、
明らかに異常なデータ(不自然な姿勢を示すデータ、可
能な移動速度を超える腕・足の動きを示すデータ、通常
考えられる限度を超えた腕・足の振りなどの動きを示す
データ、など)、遮断機101が即座にロボット10の
サーボ電源を遮断する。前述のように遊星歯車減速器1
3bの減速比は比較的小さいので、ロボット10のサー
ボ電源が遮断されたとしても、各軸は使用者の力で自由
に動かすことができる。例えば、ロボットフォン1の腕
と体の間に使用者の指が挟まれ、この状態でサーボ電源
が遮断されたとしても、使用者は腕を動かして指を外す
ことができる。なお、図6では遮断器101はロボット
10の入力部に設けられていたが、本発明はこれに限定
されない。例えば、位置指令部21の出力側あるいは入
力側に遮断器101を設けてもよい。また、遮断器10
1の代わりに入力信号をニュートラル(モータをどちら
にも回転させない電圧、例えば接地電位)にするスイッ
チあるいはバイアス手段、あるいはモータ13aの駆動
力の伝達を遮断するクラッチを用いてもよい。
As the drive mechanism of the system / apparatus according to the first embodiment of the present invention, a motor 13a having a relatively strong torque and a planetary gear reducer 13b having a small reduction ratio are adopted. Therefore, when the servo power of the robot 10 is off, each axis has back drivability and can be moved relatively freely by an external force. During the operation of the system, it is confirmed that the robot phones 1a and 1b always communicate with each other normally.
In the unlikely event that an abnormality is found in the communication (for example, the communication line is cut off, no data is received for a certain period of time, a command is sent to the other party but the reply (ACK) has not been received for a certain period of time, or noise is abnormal) Very large, the signal-to-noise ratio (S / N) is significantly deteriorated, the carrier cannot be detected when the signal is modulated, and there are abnormally many data errors.
Obviously abnormal data (data indicating unnatural posture, data indicating arm / foot movements that exceed the possible movement speed, data indicating movements of the arm / legs that exceed the normally conceivable limits, etc.) The circuit breaker 101 immediately cuts off the servo power supply of the robot 10. As mentioned above, the planetary gear reducer 1
Since the reduction ratio of 3b is relatively small, each axis can be freely moved by the force of the user even if the servo power supply of the robot 10 is cut off. For example, even if the user's finger is sandwiched between the arm and body of the robot phone 1 and the servo power is cut off in this state, the user can move the arm and remove the finger. Although the circuit breaker 101 is provided in the input unit of the robot 10 in FIG. 6, the present invention is not limited to this. For example, the breaker 101 may be provided on the output side or the input side of the position command unit 21. Also, the circuit breaker 10
Instead of 1, a switch or bias means for making the input signal neutral (a voltage that does not rotate the motor in either direction, for example, ground potential), or a clutch for interrupting the transmission of the driving force of the motor 13a may be used.

【0044】また、各軸の制御器の最終段にトルクリミ
ッタ102を備えるので、どのような状況においても設
定値以上の過大なトルクをロボット10が発生しないよ
うにできる。
Further, since the torque limiter 102 is provided at the final stage of the controller for each axis, it is possible to prevent the robot 10 from generating an excessive torque above the set value in any situation.

【0045】通信回線2の品質が劣化することも考えら
れる。この場合に生じる通信パケットロスなど通信異常
とは見なされないごく短時間の通信データ欠損に対して
は、データ補完部41において前後の通信データより欠
損データの補完を行い、通信データ欠損をある程度回復
することができる。データ補完部41における欠損デー
タの補完には、実装に応じて前値ホールドや直線補完、
カルマンフィルタなどの手法を適宜用いる。なお、比較
的短い間の間欠的なデータ欠損であれば補完も有効であ
るが、欠損の期間が長くなったり、連続的なバースト誤
りが生じた場合は補完しきれないことが考えられる。こ
のような場合、前述のようにサーボ電源を遮断すること
が望ましい。この処理を行うため、データ補完部41に
おいて補完が不能になったことを示す信号を通信状態監
視部40へ送り、これを受けて通信状態監視部40がサ
ーボ電源遮断命令を出力するようにしてもよい。
It is also possible that the quality of the communication line 2 deteriorates. In the case of a communication data loss for a very short time that is not considered to be a communication abnormality such as a communication packet loss that occurs in this case, the data complementing unit 41 complements the missing data from the preceding and following communication data to recover the communication data loss to some extent. can do. For complementing the missing data in the data complementing unit 41, the previous value hold or the straight line complement, depending on the implementation,
A method such as a Kalman filter is appropriately used. Note that complementation is effective if there is intermittent data loss for a relatively short period of time, but it is conceivable that supplementation will not be completed if the loss period becomes long or continuous burst errors occur. In such a case, it is desirable to cut off the servo power supply as described above. In order to perform this processing, the data complementation unit 41 sends a signal indicating that the complementation is impossible to the communication status monitoring unit 40, and in response to this, the communication status monitoring unit 40 outputs a servo power cutoff command. Good.

【0046】本発明の実施の形態1に係るシステム/装
置によれば、ロボットフォン間の通信回線に障害が生じ
たときでも、使用者に支障を与えることがない。
According to the system / apparatus according to the first embodiment of the present invention, even when a failure occurs in the communication line between the robot phones, the user is not hindered.

【0047】発明の実施の形態1の変形例.図5におい
て、データ補完部41は通信網2からデータを受け、こ
れを補完したデータを加減算器20に送っていた。本発
明は係る構成に限定されない。例えば、図8に示すよう
に、位置指令部21内にデータ補完部41を設け、差分
データに対して補完を行うようにしてもよい。この場合
でも同様の作用効果を奏する。
Modification of First Embodiment of the Invention. In FIG. 5, the data complementing unit 41 receives data from the communication network 2 and sends the complemented data to the adder / subtractor 20. The present invention is not limited to such a configuration. For example, as shown in FIG. 8, a data complementation unit 41 may be provided in the position command unit 21 to complement the difference data. Even in this case, the same operational effect is obtained.

【0048】発明の実施の形態2.本発明の実施の形態
1に係るシステム/装置は、ロボットフォン間の通信回
線の障害に対処するためのものであった。通信回線の障
害と言えないまでも通信速度が一時的に低下することが
ある。あるいは、相手の通信回線の性能・品質により通
信速度(通信帯域)が大きく異なることもある。例え
ば、通常の電話回線でモデムを使用する場合は28.8
kbps、ISDNの場合でも64kbpsであるが、
ADSLの場合は8Mbps程度の通信が可能になるこ
ともある(利用者と電話局の間の距離に応じて通信速度
が変化するので、同じADSLでも利用者ごとに通信速
度が異なることもある)。ロボットフォンで相手とコミ
ュニケーションする場合、通信回線の種類・状態に応じ
て通信帯域が異なるのでこれに合わせた制御方式を採用
することが好ましい。さらに通信回線の種類・状態を使
用者に知らせることができる制御方式が望ましい。本発
明の実施の形態2に係るシステム/方法はこのような要
請に応えるものである。
Embodiment 2 of the Invention The system / apparatus according to the first embodiment of the present invention is for coping with the failure of the communication line between the robot phones. Even if it cannot be said that the communication line is faulty, the communication speed may temporarily decrease. Alternatively, the communication speed (communication band) may vary greatly depending on the performance and quality of the other party's communication line. For example, 28.8 when using a modem over an ordinary telephone line.
64 kbps even in the case of kbps and ISDN,
In the case of ADSL, communication of about 8 Mbps may be possible (communication speed changes depending on the distance between the user and the central office, so even with the same ADSL, the communication speed may differ for each user). . When using a robot phone to communicate with the other party, the communication band varies depending on the type and state of the communication line, so it is preferable to employ a control method that matches this. Furthermore, a control system that can inform the user of the type and status of the communication line is desirable. The system / method according to the second embodiment of the present invention meets such a demand.

【0049】発明の実施の形態2に係るシステムを図9
及び図10に示す。図9において、通信状態監視部40
a,40bは回線の状態、すなわち通信帯域を監視す
る。例えば、接続時の情報に基づき相手側の通信回線が
通常の電話線か、ADSLか、CATVかなどを判定
し、この判定結果に応じて通信帯域を決定する。あるい
は、通信時のエラーレート、信号対雑音比(S/N)な
どの情報に応じて実際に通信可能な速度(帯域)を判定
する。プロトコルにおいて通信確立時に通信速度を決定
してもよい。そして、通信帯域に応じた制御信号(通信
帯域幅に関する信号)を位置指令部21a,21b及び
/又はロボット10a,10bに対して出力する。位置
指令部21a,21bは、前述の位置偏差に基づきロボ
ット本体10a,10bのサーボモータを駆動するが、
その制御は前記通信状態監視部40a,40bにより制
御される。
FIG. 9 shows a system according to the second embodiment of the invention.
And shown in FIG. In FIG. 9, the communication state monitoring unit 40
a and 40b monitor the state of the line, that is, the communication band. For example, it is determined whether the communication line of the other party is a normal telephone line, ADSL, CATV or the like based on the information at the time of connection, and the communication band is determined according to the result of this determination. Alternatively, an actually communicable speed (band) is determined according to information such as an error rate during communication and a signal-to-noise ratio (S / N). In the protocol, the communication speed may be determined when the communication is established. Then, it outputs a control signal (a signal related to the communication bandwidth) according to the communication band to the position command units 21a and 21b and / or the robots 10a and 10b. The position command units 21a and 21b drive the servomotors of the robot bodies 10a and 10b based on the above-mentioned position deviation,
The control is controlled by the communication status monitoring units 40a and 40b.

【0050】図10は、図9のロボット10a,10b
の内部構成を示すブロック図である。図10において、
ブレーキ104は、通信状態監視部40からの信号を受
けて、遊星歯車減速機13bの出力軸(人形の腕、足な
どに結合されている)及び/又はモータ13aの回転軸
に制動を加えるものである。ブレーキ104が作動する
と人形の腕、足などを外力で動かす際の抵抗が増大す
る。この抵抗の大きさは調整可能であり、例えば通信帯
域幅の信号により制御される。
FIG. 10 shows the robots 10a and 10b of FIG.
3 is a block diagram showing the internal configuration of FIG. In FIG.
The brake 104 receives a signal from the communication state monitoring unit 40 and applies braking to the output shaft of the planetary gear reducer 13b (coupled to the doll's arm, foot, etc.) and / or the rotation shaft of the motor 13a. Is. When the brake 104 is activated, resistance when the arm, leg, etc. of the doll is moved by an external force increases. The magnitude of this resistance is adjustable and is controlled, for example, by a signal in the communication bandwidth.

【0051】通信帯域が変動すると、通信帯域幅によっ
てバイラテラル制御系が対応可能な入力周波数(操作の
速さ)が変わってくる。そこで、通信状態監視部40と
ブレーキ104を用いて、通信帯域に応じてシステムに
入力可能な周波数(操作の速さ)を制限する。すなわ
ち、ロボット10のローカルな制御により各軸のインピ
ーダンス(動かし易さ)をダイナミックに変化させる。
例えば、帯域が確保できるとき(ADSLのように通信
帯域幅が広いとき)はスムーズに動かせるようにし、逆
に帯域が確保できないとき(通常のモデムを利用してい
るとき)はインピーダンスを増し、素早い動きを入力で
きなくする。このような処理により通信回線の種類・状
態に応じた制御が可能になる。使用者から見れば通信相
手・通信状態により操作のしやすさ(人形の腕・足など
を軽く動かせるか、力を入れないと動かせないか、な
ど)が変化することになる。いわば、ロボットフォンを
通じて使用者は回線の重さを感じることができるのであ
る。
When the communication band fluctuates, the input frequency (speed of operation) that the bilateral control system can handle changes depending on the communication band width. Therefore, the communication state monitoring unit 40 and the brake 104 are used to limit the frequency (speed of operation) that can be input to the system according to the communication band. That is, the impedance (ease of movement) of each axis is dynamically changed by the local control of the robot 10.
For example, when the bandwidth can be secured (when the communication bandwidth is wide like ADSL), it can be moved smoothly, and conversely, when the bandwidth cannot be secured (when a normal modem is used), the impedance is increased to quickly. Disables movement input. Such processing enables control according to the type and state of the communication line. From the user's point of view, the ease of operation (whether the arms and legs of the doll can be moved lightly, or cannot be moved without force, etc.) will change depending on the communication partner and communication status. So to speak, the user can feel the weight of the line through the robot phone.

【0052】発明の実施の形態2の変形例.図10にお
いて、人形の腕・足などのインピーダンスを増すための
手段としてブレーキ104を用いた。本発明は係る構成
に限定されない。例えば、図11に示すように、人形の
腕・足などが外力により動かされたときポテンショメー
タ14の信号からこれを判定し、モータ13aを駆動し
て逆向きのトルクを発生させるようにしてもよい。イン
ピーダンス発生部105は通信帯域幅に基づきこのトル
クの大きさを決定する。例えば、ADSLの場合はトル
クをゼロか小さい値とし、通常の電話回線の場合はトル
クを大きな値とする。この場合でも同様の作用効果を奏
する。
Modification of Second Embodiment of the Invention. In FIG. 10, the brake 104 is used as a means for increasing the impedance of the arms and legs of the doll. The present invention is not limited to such a configuration. For example, as shown in FIG. 11, when a doll's arm, leg, etc. are moved by an external force, this may be determined from the signal of the potentiometer 14 and the motor 13a may be driven to generate a reverse torque. . The impedance generator 105 determines the magnitude of this torque based on the communication bandwidth. For example, the torque is set to zero or a small value in the case of ADSL, and the torque is set to a large value in the case of an ordinary telephone line. Even in this case, the same operational effect is obtained.

【0053】なお、インピーダンスを変化させる手法と
して、インピーダンスを変化させる手法として、機械的
な機構を用いるのではなく、インピーダンス制御などの
モータ制御上の方法によりインピーダンスを変化させて
もよい。例えば、モータ13bの端子を短絡することに
よる電気ブレーキを用いてもよいし(端子間に接続する
抵抗値によりインピーダンスを変化させることができ
る)、逆向きのトルクを発生させるインピーダンス発生
用のモータを設けてもよい。
As a method of changing the impedance, it is also possible to change the impedance by a motor control method such as impedance control, instead of using a mechanical mechanism. For example, an electric brake by short-circuiting the terminals of the motor 13b may be used (impedance can be changed by the resistance value connected between the terminals), and a motor for impedance generation that generates reverse torque can be used. It may be provided.

【0054】より一般的には、テレイグジスタンスにお
ける公知のインピーダンス制御を適用できる。インピー
ダンス制御はロボットと環境の動力学的相互作用に関す
る制御であり、可動部や環境の動特性が機械的インピー
ダンスのモデルで記述されるものである。この制御法
は、一般的にはロボットが環境に接触する場合、ロボッ
トと環境との動力学的相互作用をインピーダンスの変化
としてとらえ、ロボットと環境とを統合して制御対象と
するものである。発明の実施の形態においてインピーダ
ンスを変化させるということは、ロボットあるいはロボ
ットフォン全体について記述されるインピーダンスのパ
ラメータを変化させることに相当する。
More generally, the well-known impedance control in teleagistance can be applied. Impedance control is control related to dynamic interaction between a robot and an environment, and dynamic characteristics of a moving part and the environment are described by a model of mechanical impedance. When the robot contacts the environment, this control method generally considers the dynamic interaction between the robot and the environment as a change in impedance, and integrates the robot and the environment to control them. Changing the impedance in the embodiment of the invention corresponds to changing the impedance parameter described for the entire robot or robot phone.

【0055】発明の実施の形態3.ところで、通常のバ
イラテラル制御を、通信遅延を有する回線経由で行う
と、制御系の発振が生じやすいという問題がある。通信
遅延により、相手側から常に時間的に遅れたフィードバ
ックがかえってくるため、発振しづらい制御系を作るの
が難しいためである。
Third Embodiment of the Invention By the way, if the normal bilateral control is performed via a line having a communication delay, there is a problem that oscillation of the control system is likely to occur. This is because it is difficult to create a control system that is difficult to oscillate because feedback that is delayed in time always comes back from the other side due to communication delay.

【0056】従来、対称型バイラテラル制御は、単純で
あるがあまり用いられていなかった。制御する相手側の
装置・部分の重さが、操作者側にそのまま返ってくるた
めである。そのため、より高度な力帰還型の制御手法が
より多く用いられている。単純な対称型バイラテラル制
御において通信遅延の問題を解決するという提案はなさ
れていなかった。
In the past, symmetrical bilateral control was simple but rarely used. This is because the weight of the device / part on the other side to be controlled returns to the operator side as it is. Therefore, more sophisticated force feedback type control methods are more frequently used. No proposal has been made to solve the problem of communication delay in simple symmetric bilateral control.

【0057】係る通信遅延の問題の解消のために、前記
発明の実施の形態で説明した、通信帯域の変動に対応し
て入力周波数を制限する手法を用いることができる。発
明の実施の形態3において用いた、遅延による発振を防
ぐための手法について図12を参照して説明する。
In order to solve the problem of the communication delay, the method of limiting the input frequency corresponding to the fluctuation of the communication band described in the embodiment of the invention can be used. A method for preventing oscillation due to delay used in the third embodiment of the invention will be described with reference to FIG.

【0058】図12において、通信状態監視部40a,
40bは回線の状態、すなわち通信帯域を監視するとと
もに、通信帯域に応じた制御信号(通信帯域幅に関する
信号)をフィルタ42a,42bに対して出力する。フ
ィルタ42a,42bはロボット10が出力する角度信
号から所定の帯域の信号を抽出して出力する。どの帯域
の信号を抽出するか(時定数などのフィルタのパラメー
タ)は、通信状態監視部40の出力信号により制御され
る。位置指令部21a,21bは、前述の位置偏差に基
づきロボット本体10a,10bのサーボモータを駆動
する。
In FIG. 12, the communication status monitoring unit 40a,
40b monitors the state of the line, that is, the communication band, and outputs a control signal (a signal related to the communication band width) corresponding to the communication band to the filters 42a and 42b. The filters 42a and 42b extract a signal in a predetermined band from the angle signal output by the robot 10 and output it. Which band of the signal to extract (parameter of the filter such as time constant) is controlled by the output signal of the communication status monitoring unit 40. The position command units 21a and 21b drive the servomotors of the robot bodies 10a and 10b based on the above-mentioned position deviation.

【0059】本発明の実施の形態3において、片側の操
作者がロボット10を操作し始めると、その結果が角度
信号として出力される。この信号が相手側にフィードバ
ックされる。このフィードバックされる信号の帯域を通
信網2の通信帯域に合わせて制限することにより、制御
系の発振を抑制することができる。
In the third embodiment of the present invention, when an operator on one side starts operating the robot 10, the result is output as an angle signal. This signal is fed back to the other party. By limiting the band of the signal to be fed back according to the communication band of the communication network 2, oscillation of the control system can be suppressed.

【0060】例えば、通信帯域が所定幅のときに最適に
動作するように設計・調整されたロボットフォン間にお
いて、通信帯域が前記所定幅よりも広いとき、フィルタ
42は入力信号をそのまま出力する。通信帯域が前記所
定幅よりも狭いとき、入力信号をそのまま出力しても相
手側がそれに追従できずロボットフォンの不自然な動作
を招き、これがために使用者が何度も操作を繰り返した
り、操作を途中で止めたりすることも予想される。そこ
で、フィルタ42で利用可能な帯域幅内の信号のみを抽
出し、これを相手にフィードバックする。
For example, between the robot phones designed and adjusted to operate optimally when the communication band has a predetermined width, when the communication band is wider than the predetermined width, the filter 42 outputs the input signal as it is. When the communication band is narrower than the specified width, even if the input signal is output as it is, the other party cannot follow it, causing an unnatural movement of the robot phone, which causes the user to repeat the operation many times It is also expected to stop the operation on the way. Therefore, only the signal within the bandwidth that can be used by the filter 42 is extracted and fed back to the other party.

【0061】なお、フィルタ42に通信帯域による制御
と無関係なフィルタ機能を持たせてもよい。例えば、シ
ステムの適正な応答速度より高い周波数の信号を除去す
る機能をもたせる。モータ13aが駆動できる以上の速
度でロボット10の人形の腕・足等を使用者が腕・足等
を動かしたとき、このような操作のフィードバックを行
わないようにできる。あるいはロボット10の角度信号
の直流成分(角度の絶対値)を除去する機能をもたせて
もよい。この場合、腕・足等が動いた角度だけ(差分)
相手の腕・足等が動くので、互いに通信している2つの
ロボットフォンの姿勢(腕・足等の位置)を異ならせ、
この状態(互いに異なる姿勢)で腕・足等を前後・左右
に振るという操作が可能である。あるいは所定の低周波
成分を除去する機能を持たせてもよい。ポテンショメー
タ14の出力のドリフトを除去できるし、また、2つの
ロボットフォンの姿勢が一致しないとき(例えば二人の
使用者が同じ腕を異なる状態にしようとしていると
き)、モータ13aがいつまでも動き続けて過負荷にな
る、といったことを避けることができる。
The filter 42 may have a filter function unrelated to the control by the communication band. For example, it has a function of removing a signal having a frequency higher than the proper response speed of the system. When the user moves the arm, foot, etc. of the doll of the robot 10 at a speed higher than the speed at which the motor 13a can be driven, it is possible to prevent such operation feedback. Alternatively, it may be provided with a function of removing the DC component (the absolute value of the angle) of the angle signal of the robot 10. In this case, only the angle that the arm / leg moves (difference)
Since the other party's arms, legs, etc. move, the postures (positions of the arms, legs, etc.) of the two robot phones communicating with each other can be made different,
In this state (positions different from each other), it is possible to perform an operation of swinging the arms, legs, etc. back and forth and left and right. Alternatively, it may have a function of removing a predetermined low frequency component. The drift of the output of the potentiometer 14 can be eliminated, and when the postures of the two robot phones do not match (for example, when two users try to put the same arm in different states), the motor 13a keeps moving forever. You can avoid overloading.

【0062】発明の実施の形態3の変形例.図12にお
いて、フィルタ42をロボット10の出力に設けたが、
フィルタ42を位置指令部21の入力に設けるようにし
てもよい。この例を図13に示す。この例は、相手から
フィードバックされてきた信号の帯域を制限するもので
ある。
Modification of Embodiment 3 of the Invention. In FIG. 12, the filter 42 is provided at the output of the robot 10,
The filter 42 may be provided at the input of the position command unit 21. This example is shown in FIG. In this example, the band of the signal fed back from the other party is limited.

【0063】例えば、通信帯域が所定幅のときに最適に
動作するように設計・調整されたロボットフォン間にお
いて、通信帯域が前記所定幅よりも広いとき、フィルタ
42は入力信号をそのまま出力する。通信帯域が前記所
定幅よりも狭いとき、フィルタ42で利用可能な帯域幅
内の信号のみを抽出する。
For example, between robot phones designed and adjusted to operate optimally when the communication band has a predetermined width, when the communication band is wider than the predetermined width, the filter 42 outputs the input signal as it is. When the communication band is narrower than the predetermined width, only the signal within the bandwidth available for the filter 42 is extracted.

【0064】また、同様にフィルタ42に通信帯域によ
る制御と無関係なフィルタ機能を持たせてもよい。
Similarly, the filter 42 may have a filter function unrelated to the control by the communication band.

【0065】ところで、上記発明の実施の形態におい
て、ロボットフォンの制御として公知のバイラテラル制
御を採用している。公知のバイラテラル制御では位置情
報(絶対値)を送っていた。しかし、一般的なバイラテ
ラル制御と異なり、ロボットフォンにおいては両者の腕
や足の位置等を一致させる必要はあまりない。そこで、
位置情報の絶対値を送るのではなく、その差分(変化
量)を送るようにすることができる。この場合、結果と
してロボットフォン間の腕や足の姿勢は一致しなくなる
が、相手に首を振る動作や腕や足を動かす動作をさせる
点で支障はない。
By the way, in the embodiment of the invention described above, the well-known bilateral control is adopted as the control of the robot phone. In the known bilateral control, position information (absolute value) was sent. However, unlike general bilateral control, it is not necessary to match the positions of both arms and legs in a robot phone. Therefore,
Instead of sending the absolute value of the position information, the difference (change amount) can be sent. In this case, as a result, the postures of the arms and legs do not match between the robot phones, but there is no problem in causing the other person to perform a motion of shaking the head or a motion of moving the arms or legs.

【0066】位置情報として差分を送る場合、通信して
いるロボットフォン間において腕や足等の絶対位置の誤
差が累積し、やがて両者の姿勢が全く異なってしまうと
いうことが考えられる。そこで、適当なときにリセット
処理を行い、腕や足等の位置を初期状態(デフォルト)
に戻すことが望ましい。リセットの手法としてつぎのよ
うなものがある。 ・所定時間放置されていたときデフォルトの位置に戻
る。 ・パワーオン時にリセットする。
When the difference is sent as the position information, it is conceivable that the absolute position errors of the arms, legs, etc. are accumulated between the communicating robot phones, and eventually the postures of the two become completely different. Therefore, reset processing is performed at an appropriate time, and the positions of arms, legs, etc. are initialized (default).
It is desirable to return to. There are the following reset methods.・ Returns to the default position when left for a predetermined time.・ Reset at power on.

【0067】上記説明において、ロボットフォンを同じ
デバイスを用いた双方向性通信用のインタフェース(例
えば電話機)として説明していた。ロボットフォンはこ
れに限定されず、異なるタイプのデバイスに接続されて
もよい。例えば相手がコンピュータであってもよい。よ
り一般的には、本ロボットフォンを人形型のフォースフ
ィードバック(force feedback)のためのデバイスとし
て用いることができる。例えば、ロボットフォンを手で
操作できる程度の大きさとし、ゲームコンピュータの入
出力インタフェースとして使用することができる。プレ
イ中においてゲーム中のキャラクタの動きや環境による
影響などを受けてロボットフォンが動作しその姿勢が変
化する。これにより遊技者にゲーム中のキャラクタの動
き等がフィードバックされる。ロボットフォンは人形・
動物型であるので汎用的に使える。例えば、ロボットフ
ォンにあたかも自動車のハンドルを持っているかのよう
な姿勢をとらせ、この状態で腕を操作することによりゲ
ームコンピュータにハンドル操作の情報を与え、逆にゲ
ームコンピュータにより腕を動作させることによりハン
ドルに加わる力や動きを表現することができる。
In the above description, the robot phone has been described as an interface (for example, a telephone) for bidirectional communication using the same device. The robot phone is not limited to this and may be connected to different types of devices. For example, the other party may be a computer. More generally, the robotic phone can be used as a doll-shaped force feedback device. For example, the robot phone can be used as an input / output interface of a game computer with a size that can be operated by hand. During play, the robot phone moves and its posture changes due to the movement of the character in the game and the influence of the environment. As a result, the movement of the character in the game is fed back to the player. Robotphone is a doll
Since it is an animal type, it can be used universally. For example, by letting the robot phone take a posture as if holding a steering wheel of an automobile and operating the arm in this state, the steering wheel operation information is given to the game computer, and conversely the arm is operated by the game computer. Can express the force and movement applied to the steering wheel.

【0068】本発明は、以上の実施の形態に限定される
ことなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内
で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内
に包含されるものであることは言うまでもない。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. It goes without saying that this is what is done.

【0069】また、本明細書において、手段(部)とは
必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の
機能が、ソフトウェアによって実現される場合も包含す
る。さらに、一つの手段の機能が、二つ以上の物理的手
段により実現されても、若しくは、二つ以上の手段の機
能が、一つの物理的手段により実現されてもよい。
Further, in the present specification, the means (unit) does not necessarily mean a physical means, but also includes the case where the function of each means is realized by software. Further, the function of one means may be realized by two or more physical means, or the functions of two or more means may be realized by one physical means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 発明の実施の形態に係るロボットフォンの例
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a robot phone according to an embodiment of the present invention.

【図2】 発明の実施の形態に係るロボットフォンの利
用形態の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a usage pattern of the robot phone according to the embodiment of the present invention.

【図3】 発明の実施の形態に係るロボットフォンの他
の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing another example of the robot phone according to the embodiment of the present invention.

【図4】 発明の実施の形態に係るロボットフォンの制
御系の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a control system of the robot phone according to the embodiment of the invention.

【図5】 発明の実施の形態1に係る制御システムの機
能ブロック図である。
FIG. 5 is a functional block diagram of a control system according to the first embodiment of the invention.

【図6】 発明の実施の形態1に係るロボットの機能ブ
ロック図である。
FIG. 6 is a functional block diagram of the robot according to the first embodiment of the invention.

【図7】 発明の実施の形態1に係る制御システムの動
作フローチャートである。
FIG. 7 is an operation flowchart of the control system according to the first embodiment of the invention.

【図8】 発明の実施の形態1に係る制御システムの他
の例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing another example of the control system according to the first embodiment of the invention.

【図9】 発明の実施の形態2に係る制御システムの機
能ブロック図である。
FIG. 9 is a functional block diagram of a control system according to a second embodiment of the invention.

【図10】 発明の実施の形態2に係るロボットの機能
ブロック図である。
FIG. 10 is a functional block diagram of a robot according to a second embodiment of the invention.

【図11】 発明の実施の形態2に係るロボットの他の
例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing another example of the robot according to the second embodiment of the invention.

【図12】 発明の実施の形態3に係る制御システムの
機能ブロック図である。
FIG. 12 is a functional block diagram of a control system according to a third embodiment of the invention.

【図13】 発明の実施の形態3に係る制御システムの
他の例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing another example of the control system according to the third embodiment of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボットフォン 2 通信回線(通信網) 10 ロボット 11 マイク 12 スピーカ 13 サーボモータ及び遊星歯車減速機を含む駆動機
構 14 位置検出器(ポテンショメータ) 15 プロセッサ 16 通信接続部(モデム等) 17 ヘビ型ロボットフォンの本体を構成する節 20 加減算器 21 位置指令部 40 通信状態監視部 41 データ補完部 42 フィルタ 101 遮断機 102 トルクリミッタ 103 トルク検出器 104 ブレーキ 105 インピーダンス発生部
1 Robot Phone 2 Communication Line (Communication Network) 10 Robot 11 Microphone 12 Speaker 13 Drive Mechanism Including Servo Motor and Planetary Gear Reducer 14 Position Detector (Potentiometer) 15 Processor 16 Communication Connection (Modem) 17 Snake-type Robot Phone 20 adder / subtractor 21 position command section 40 communication state monitoring section 41 data complementing section 42 filter 101 circuit breaker 102 torque limiter 103 torque detector 104 brake 105 impedance generating section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川渕 一郎 東京都大田区新蒲田3−1−9 グリーン コーポ203 (72)発明者 川上 直樹 鳥取県鳥取市大工町頭九番地 (72)発明者 ▲たち▼ ▲すすむ▼ 茨城県つくば市梅園二丁目31番14号 Fターム(参考) 2C150 BB01 CA02 DA23 DF03 DK01 EB01 EC20 ED43 EF29 EF36 3C007 AS36 BS09 BS17 JS07 JT05 KS13 KS16 KS27 KS33 KS38 KS39 KS40 LV02 MS00 MT14 MT15 WA04 WC06 WC15 5K101 KK11 KK19 LL00 NN07 NN12 NN36 NN37    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Ichiro Kawabuchi             3-1-9 Shin Kamata Green, Ota-ku, Tokyo             Corp 203 (72) Inventor Naoki Kawakami             No. 9 Carpenter's Town, Tottori City, Tottori Prefecture (72) Inventor ▲ Tachi ▼ ▲ Adv. ▼             2-31-14 Umezono, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture F-term (reference) 2C150 BB01 CA02 DA23 DF03 DK01                       EB01 EC20 ED43 EF29 EF36                 3C007 AS36 BS09 BS17 JS07 JT05                       KS13 KS16 KS27 KS33 KS38                       KS39 KS40 LV02 MS00 MT14                       MT15 WA04 WC06 WC15                 5K101 KK11 KK19 LL00 NN07 NN12                       NN36 NN37

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ユーザインタフェースとして用いられ、
体の一部に可動部を含むロボットであって、前記可動部
を駆動する駆動部と、前記可動部の位置情報を取得する
位置情報センサと、前記駆動部の動きを停止させる遮断
部とを含むロボットと、通信接続部とを備え、 前記通信接続部は、通信回線を介して、前記位置情報セ
ンサからの前記可動部の位置を示す信号を相手側に伝送
し、相手側から前記可動部に対応する位置情報を受けて
これを前記駆動部へ送り、 前記駆動部は受けた前記位置情報に基づき前記可動部を
駆動し、 前記通信接続部は、前記通信回線の状態を監視し、これ
に異常を発見したときは前記遮断部を動作させて前記駆
動部の動きを停止させる、ことを特徴とするロボットフ
ォン。
1. Used as a user interface,
A robot including a movable part in a part of a body, comprising a drive part for driving the movable part, a position information sensor for acquiring position information of the movable part, and a blocking part for stopping the movement of the drive part. A robot including, and a communication connection part, wherein the communication connection part transmits a signal indicating the position of the movable part from the position information sensor to the other side via a communication line, and the other side transmits the movable part. And sends it to the drive unit, the drive unit drives the movable unit based on the received position information, the communication connection unit monitors the state of the communication line, and A robot phone, wherein when an abnormality is found in the above, the shutoff unit is operated to stop the movement of the drive unit.
【請求項2】 前記通信接続部は、通信回線が切断され
たこと、所定時間においてデータの受信がないこと、相
手にコマンドを送ったが返事が一定時間経ってもないこ
と、雑音が異常に大きい状態、信号対雑音比が著しく劣
化した状態、信号に変調がかけられているときそのキャ
リアを検出できないこと、データエラーが異常に多い状
態、及び、明らかに異常なデータを検出したこと、のう
ちのいずれかに該当するとき、前記通信回線が異常であ
ると判定することを特徴とする請求項1記載のロボット
フォン。
2. The communication connection unit, the communication line is disconnected, no data is received within a predetermined time, a command is sent to the other party but a reply has not been received within a certain time, and noise is abnormal. A large state, a signal-to-noise ratio is significantly deteriorated, the carrier cannot be detected when the signal is modulated, an abnormally large number of data errors are detected, and obviously abnormal data is detected. The robot phone according to claim 1, wherein the communication line is determined to be abnormal when any of the above is met.
【請求項3】 前記ロボットは、前記駆動部の駆動力を
所定値以下に制限するリミッタを備えることを特徴とす
る請求項1記載のロボットフォン。
3. The robot phone according to claim 1, wherein the robot includes a limiter that limits the driving force of the driving unit to a predetermined value or less.
【請求項4】 前記通信接続部は、前記通信回線の状態
を監視し、通信データの欠損を発見したときはその前及
び/又は後の通信データに基づきデータの補完を行う、
ことを特徴とする請求項1記載のロボットフォン。
4. The communication connection unit monitors the state of the communication line, and when a loss of communication data is found, complements the data based on communication data before and / or after.
The robot phone according to claim 1, wherein:
【請求項5】 ユーザインタフェースとして用いられ、
体の一部に可動部を含むロボットであって、前記可動部
を駆動する駆動部と、前記可動部の位置情報を取得する
位置情報センサと、前記可動部のインピーダンスを変化
させるインピーダンス可変手段とを含むロボットと、通
信接続部とを備え、 前記通信接続部は、通信回線を介して、前記位置情報セ
ンサからの前記可動部の位置を示す信号を相手側に伝送
し、相手側から前記可動部に対応する位置情報を受けて
これを前記駆動部へ送り、 前記駆動部は受けた前記位置情報に基づき前記可動部を
駆動し、 前記通信接続部は、前記通信回線の状態を監視し、その
状態を示す信号を前記インピーダンス可変手段へ送り、
前記可動部のインピーダンスを変化させる、ことを特徴
とするロボットフォン。
5. Used as a user interface,
A robot including a movable part in a part of a body, a drive part for driving the movable part, a position information sensor for acquiring position information of the movable part, and an impedance varying means for changing impedance of the movable part. And a communication connection part, wherein the communication connection part transmits a signal indicating the position of the movable part from the position information sensor to a partner side via a communication line, and the partner side moves the movable part. Receiving position information corresponding to the unit to send it to the drive unit, the drive unit drives the movable unit based on the received position information, the communication connection unit monitors the state of the communication line, A signal indicating that state is sent to the impedance varying means,
A robot phone, wherein the impedance of the movable part is changed.
【請求項6】 前記通信接続部は、前記通信回線の帯域
が確保できるときは前記可動部をスムースに動かせるよ
うにし、逆に帯域が確保できないときは前記可動部のイ
ンピーダンスを増し、素早い動きを入力できなくするよ
うに制御することを特徴とする請求項5記載のロボット
フォン。
6. The communication connection unit enables the movable unit to move smoothly when the band of the communication line can be secured, and conversely, when the band cannot be secured, the impedance of the movable unit is increased to allow quick movement. The robot phone according to claim 5, wherein the robot phone is controlled so that it cannot be input.
【請求項7】 前記通信接続部は、接続時の情報に基づ
き相手側の通信回線の種類を判定し、この判定結果に応
じて通信帯域を決定し、前記通信帯域に応じて前記可動
部のインピーダンスを変化させることを特徴とする請求
項6記載のロボットフォン。
7. The communication connection unit determines the type of the communication line of the other party based on the information at the time of connection, determines the communication band according to the result of the determination, and determines the communication band of the movable unit according to the communication band. The robot phone according to claim 6, wherein the impedance is changed.
【請求項8】 前記通信接続部は、通信時のエラーレー
ト及び/又は信号対雑音比を監視することにより通信可
能な帯域を判定し、前記帯域に応じて前記可動部のイン
ピーダンスを変化させることを特徴とする請求項6記載
のロボットフォン。
8. The communication connection unit determines a communicable band by monitoring an error rate and / or a signal-to-noise ratio during communication, and changes the impedance of the movable unit according to the band. The robot phone according to claim 6, wherein:
【請求項9】 前記インピーダンス可変手段は、前記可
動部に設けられた機械的な機構により前記可動部のイン
ピーダンスを変化させることを特徴とする請求項5記載
のロボットフォン。
9. The robot phone according to claim 5, wherein the impedance varying means changes the impedance of the movable portion by a mechanical mechanism provided in the movable portion.
【請求項10】 前記インピーダンス可変手段は、前記
駆動部に所定の制御を加えることにより前記可動部のイ
ンピーダンスを変化させることを特徴とする請求項5記
載のロボットフォン。
10. The robot phone according to claim 5, wherein the impedance changing unit changes the impedance of the movable unit by applying a predetermined control to the driving unit.
【請求項11】 前記通信接続部は、前記通信回線の帯
域が狭くなったとき、前記インピーダンス可変手段によ
りインピーダンスを増加させて前記可動部を動かしにく
くすることを特徴とする請求項5記載のロボットフォ
ン。
11. The robot according to claim 5, wherein when the band of the communication line is narrowed, the communication connection unit increases the impedance by the impedance changing unit to make it difficult to move the movable unit. phone.
【請求項12】 ユーザインタフェースとして用いら
れ、体の一部に可動部を含むロボットであって、前記可
動部を駆動する駆動部と、前記可動部の位置情報を取得
する位置情報センサとを含むロボットと、前記ロボット
の入力信号及び/又は前記ロボットの出力信号の周波数
を制限するフィルタを含む通信接続部とを備え、 前記通信接続部は、通信回線を介して、前記位置情報セ
ンサからの前記可動部の位置を示す信号を相手側に伝送
し、相手側から前記可動部に対応する位置情報を受けて
これを前記駆動部へ送り、 前記駆動部は受けた前記位置情報に基づき前記可動部を
駆動し、 前記通信接続部は、前記通信回線の状態を監視し、その
状態に応じて前記フィルタの特性を調節する、ことを特
徴とするロボットフォン。
12. A robot, which is used as a user interface and includes a movable part in a part of its body, including a drive part for driving the movable part, and a position information sensor for acquiring position information of the movable part. A robot, and a communication connection unit including a filter that limits a frequency of an input signal of the robot and / or an output signal of the robot, the communication connection unit including the filter from the position information sensor via a communication line. A signal indicating the position of the movable part is transmitted to the other side, position information corresponding to the movable part is received from the other side, and this is sent to the drive part, and the drive part is based on the received position information. The robot phone according to claim 1, wherein the communication connection unit monitors the state of the communication line and adjusts the characteristics of the filter according to the state.
【請求項13】 前記通信接続部は、前記通信回線の帯
域が予め定められた所定帯域よりも広いとき前記フィル
タの入力信号をそのまま出力させ、前記通信回線の帯域
が狭いとき前記フィルタにローパスフィルタ及び/又は
バンドパスフィルタの特性を持たせることを特徴とする
請求項12記載のロボットフォン。
13. The communication connecting section outputs the input signal of the filter as it is when the band of the communication line is wider than a predetermined band, and when the band of the communication line is narrow, the filter is a low-pass filter. 13. The robot phone according to claim 12, wherein the robot phone has a characteristic of a bandpass filter.
【請求項14】 システムの適正な応答速度より高い周
波数の信号を除去するフィルタを備え、前記駆動部の許
容限度を超える速度で前記可動部が操作されたときに、
この操作をフィードバックしないことを特徴とする請求
項12記載のロボットフォン。
14. A filter for removing a signal having a frequency higher than a proper response speed of a system, wherein when the movable part is operated at a speed exceeding an allowable limit of the drive part,
13. The robot phone according to claim 12, wherein the operation is not fed back.
【請求項15】 前記位置情報の直流成分を除去するフ
ィルタを備え、自分側のロボットの姿勢と相手側のロボ
ットの姿勢を異なった状態にできることを特徴とする請
求項12記載のロボットフォン。
15. The robot phone according to claim 12, further comprising a filter for removing a DC component of the position information, so that the posture of the robot on its own side and the posture of the robot on the other side can be set to different states.
【請求項16】 所定の低周波成分を除去するフィルタ
を備えることを特徴とする請求項12記載のロボットフ
ォン。
16. The robot phone according to claim 12, further comprising a filter for removing a predetermined low frequency component.
【請求項17】 前記通信接続部により送受信される前
記可動部の位置を示す信号及び/又は前記位置情報は、
差分情報であることを特徴とする請求項1乃至請求項1
6のいずれかに記載のロボットフォン。
17. The signal indicating the position of the movable portion and / or the position information transmitted / received by the communication connection unit,
It is difference information, Claim 1 thru | or Claim 1 characterized by the above-mentioned.
6. The robot phone according to any one of 6 above.
【請求項18】 前記可動部が所定時間以上動かされな
かったとき及び/又は電源投入時に、前記可動部の位置
を示す信号及び/又は前記位置情報は予め定められた値
に設定され、これにより前記可動部が所定の状態に設定
されることを特徴とする請求項17記載のロボットフォ
ン。
18. The signal indicating the position of the movable part and / or the position information is set to a predetermined value when the movable part has not been moved for a predetermined time or more and / or when the power is turned on. The robot phone according to claim 17, wherein the movable part is set in a predetermined state.
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