WO2003061916A1 - Robot-phone - Google Patents

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WO2003061916A1
WO2003061916A1 PCT/JP2002/009335 JP0209335W WO03061916A1 WO 2003061916 A1 WO2003061916 A1 WO 2003061916A1 JP 0209335 W JP0209335 W JP 0209335W WO 03061916 A1 WO03061916 A1 WO 03061916A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
robot
movable
position information
operation right
Prior art date
Application number
PCT/JP2002/009335
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Dairoku Sekiguchi
Masahiko Inami
Naoki Kawakami
Ichiro Kawabuchi
Susumu Tachi
Original Assignee
Toudai Tlo, Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toudai Tlo, Ltd. filed Critical Toudai Tlo, Ltd.
Publication of WO2003061916A1 publication Critical patent/WO2003061916A1/en

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02Constructional features of telephone sets
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63HTOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H3/00Dolls
    • A63H3/28Arrangements of sound-producing means in dolls; Means in dolls for producing sounds

Definitions

  • the present invention relates to a robot "user interface” (RUI) which is one of a robot “user interface” (RUI) for human communication by synchronizing the shapes "movements” and the like of a plurality of robots placed at distant places.
  • a robot can be considered as a computer with physicality, and the physical existence of the body itself is a source of overwhelming presence, and through physical interaction with the body, And exert a great influence.
  • telexistence is a concept for "working and communicating in remote places by sharing the shape and movement of objects in remote places with myself.”
  • Telexistence is a technique based on the premise of presenting a high degree of presence to the operator, and the burden on hardware and software tends to increase in the part that measures, transmits, and presents the presence.
  • telexistence operates the remote robot from the first person's point of view, as if it were a remote robot itself. It is effective.
  • the slave robots may not have the same structure and size as humans, or the third-person viewpoint (overhead view) may be more operational than the first-person viewpoint. It is often considered advantageous.
  • the remote robot instead of reconstructing the remote environment around the user, the remote robot itself is reconstructed at the user's hand, making it easier and more intuitive!
  • the conventional teleexistence was an environment-oriented system of "how to connect the remote environment and the operator closely and transparently”
  • the present invention "how to connect the remote robot and the device at hand. Is it tightly coupled? ”Is an object-oriented telexistence.
  • (1) relates to the transmission of rotational force only by three wooden rollers, (2) is a chess piece, (3) is the balloon bulge in hand, and the information presented is extremely limited. Therefore, in conducting communication, it is contained in an ambient low-information transmission method.
  • sharing a robot having a degree of freedom close to that of a person enables not only sharing of tactile information having a high degree of freedom but also visually transmitting gesture information.
  • the following document is an example of using a stuffed toy as a user interface.
  • Hoshino et al. Use stuffed animals as physical agents, and Yonezawa et al. Use dolls as input interfaces for interactive music operations.
  • Another object of the present invention is to solve the problem of control system oscillation caused by communication delay in object-oriented teleexistence.
  • a mouth pot phone is used as a user interface, and outputs a mouth pot including a movable part in a part of a body, a drive unit for driving the movable part, and a signal indicating a position of the movable part.
  • a position information sensor, and a communication connection unit wherein the communication connection unit transmits a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor to a partner via a communication line,
  • the position information corresponding to the part is received and sent to the drive part, and the drive part drives the movable part based on the received position information and the movable part on its own side is moved by an external force.
  • the driving based on the position information from the other party is not performed during a predetermined time.
  • a robot phone is used as a user interface, a robot including a movable part in a part of a body, a driving unit that drives the movable part, and position information that outputs a signal indicating a position of the movable part.
  • a sensor, a communication connection unit, and an operation right determination unit that determines whether the operation right of the robot is on the own side or the other side.
  • the communication connection unit includes a communication line, A signal indicating the position of the movable section from the information sensor is transmitted to the other party, and position information corresponding to the movable section is received from the other party and sent to the drive section.
  • the determination section determines that the user has no operation right, the movable section is driven based on the received position information.
  • a robot phone is used as a user interface, a robot including a movable part in a part of a body, a driving unit that drives the movable part, and position information that outputs a signal indicating a position of the movable part.
  • a sensor, a communication connection unit, and an external force detection unit that detects whether an external force is applied to the movable unit.
  • An active operation / passive operation separation unit that separates an active operation and a passive operation based on an output of the external force detection unit, wherein the communication connection unit is separated by the active operation / passive operation separation unit via a communication line.
  • a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor in response to the passive operation is transmitted to the other party, and position information corresponding to the movable unit is received from the other party and sent to the drive unit.
  • the driving unit drives the movable unit based on the received positional information.
  • a robot phone is used as a user interface, a robot including a movable part in a part of a body, a driving unit that drives the movable part, and position information that outputs a signal indicating a position of the movable part.
  • a sensor, a communication connection unit, and an adaptive filter that receives as input a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor and position information corresponding to the movable unit from a counterpart received from the communication connection unit.
  • a driving unit configured to drive the movable unit based on an output of the adaptive filter.
  • a robot phone is used as a user interface, and has a mouth pot including a movable part in a part of a body, a drive unit for driving the movable unit, and a position for outputting a signal indicating a position of the movable unit.
  • An information sensor, a communication connection unit, and an encoder that encodes a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor into an audio signal in an audible range, wherein the communication connection unit has an echo canceling function.
  • the drive section drives the movable section based on the received position information.
  • a robot phone is used as a user interface, a robot including a movable part in a part of a body, a microphone and a speaker for talking, a drive unit that drives the movable unit, and a position of the movable unit.
  • a position information sensor that outputs a signal indicating the position
  • a communication connection unit wherein the communication connection unit transmits an audio signal from the microphone to a partner via a communication line, and receives a sound received from the partner.
  • a signal indicating the position of the movable section from the position information sensor is transmitted to the other party, and position information corresponding to the movable section is received from the other party and sent to the drive section.
  • the driving section drives the movable section based on the received position information.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a robot pot according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a use form of the robot pot according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing another example of the robot phon according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a control system of the robot phone according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a functional block diagram of the control system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is an operation flowchart of the control system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is another operation flowchart of the control system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a functional block diagram of a control system according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a functional block diagram of the control system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a protocol according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 11 is a functional block diagram of a control system according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 12 is a functional block diagram of a control system according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 13 is a functional block diagram of the control system according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 14 is a functional block diagram of a control system according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 15 is a functional block diagram of a control system according to Embodiment 8 of the present invention.
  • the present invention relates to a shape sharing system as one form of an object-oriented telexistence.
  • the shape sharing system is a system that synchronizes the shape of an object to share the shape with a remote location and enables interaction with a remote location.
  • “Shape” is one of the most fundamental elements in identifying and recognizing an object, and is also an important key to knowing the state of an object.
  • the shape sharing system achieves close coupling between the remote robot and the device at hand by synchronizing shapes that play an important role in object recognition.
  • the shape of the object on the user's side shows exactly the shape of the object on the remote side, and has an effect as a display.
  • Input and output are performed by the same device, realizing an intuitive operation system without switching between input and output.
  • the interaction with the object is performed through an organ that can simultaneously input the sensation of the hand and output to the outside world, the system is essentially regarded as an interactive interface.
  • a robot that enables real world and strong interaction is used as an interface between the real world and the information world (Robot User Interface - Robotic User Interface (RUI)) 0 RUI has the following features.
  • -Tactile information can be presented by applying force to the person from the robot.
  • Interaction via voice such as a call to the robot or an utterance of the robot itself, is possible.
  • a robot phone has been proposed as one of the R UI.
  • a robot phone is an RUI that allows humans to communicate by synchronizing the shape, movement, etc., of multiple robots placed at remote locations. By synchronizing the shape of the robot phone in real time, it is possible to transmit not only the shape of the object but also its movement. Also, unlike electronic dents displayed on ordinary displays, it is also possible to actually touch a person to convey power 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 sounds in an integrated manner. If both users apply power to the robot at the same time, they will feel the power of each other.
  • a robot makes its own judgment based on information from sensors and the like, and it can be divided into an autonomous type, which operates automatically, and another type of robot, which is operated by a human operator. Kwon is categorized as the latter type of robot.
  • Figure 1 shows a stuffed robot phone.
  • la and 1b are robot phones housed in stuffed bears, respectively.
  • It comprises a gear reducer 13 and position detecting means (potentiometer) 14, a processor 15 for controlling them, and a communication connection section 16 for performing communication through the communication line 2.
  • the speaker 12 is mounted on the stuffed chest and the microphone 11 is mounted on the head. These are incorporated into the stuffed bear together with the skeleton.
  • the microphone 11 and the speaker 12 are installed facing the front of the stuffed toy, and users can talk and operate with the robot phone. In this way, it is possible to obtain a sense of being in conversation with the other party.
  • the motor 'planetary gear reducer 13 and the position detecting means 14 are provided at joints of the skeleton. For example, it is provided inside the right arm or head of a stuffed bear.
  • These motor / planetary gear reducer 13 and O standing detection means 14 are actuators with two degrees of freedom and two degrees of freedom on the head, for a total of four degrees of freedom. Gives a degree of freedom closer to humans and enables movement with lighter force For this reason, it is preferable to have 11 degrees of freedom for the whole body with 2 degrees of freedom for each limb and 3 degrees of freedom for the head. This makes it possible to output changes in the posture of the stuffed animal due to external force, and to change the posture based on external signals.
  • the processor 15 performs the lateral control and keeps the mouth pot phones la and 1 b in the same posture.
  • the term pyramid means bidirectional. Bilateral control is known, for example, as a control method for transmitting the weight or reaction force (feeling of contact) received by a manipulator as weight to an operation lever or the like.
  • the two robot phones 1a and 1b are connected to the communication network 2 and can communicate with each other via the communication network 2 while applying force to their stuffed animal to change its posture and reflect this to the other party. That is, it is possible to have the same posture.
  • FIG. 2 shows an example of a call and a call operation performed using the mouth pot phones la and 1b according to the embodiment of the present invention.
  • Two users are talking and performing operations facing the robot phones l a and l b, respectively.
  • Many users have experience playing with dolls and can easily operate the doll-shaped interface.
  • the hand of the other robot phone can be waved, and the gesture of YS / NO can be performed by the movement of the neck.
  • both users simultaneously wave the doll's hand they can shake hands while feeling the opponent's power through the doll's hand. Since the robot phone operates one object at the same time, depending on the state, it sometimes works on itself as an alter ego, and sometimes as an alter ego.
  • Fig. 3 shows another example of a snake-shaped robot phone.
  • the trunk of the body is composed of seven sections 17_1 to 17-7. Sections 17_1 to 17-7 are connected to each other by rotatable joints, and as a whole, can bend like a snake.
  • Each section is equipped with a module consisting of a motor, planetary teeth ⁇ structure 13 and potentiometer 14 respectively.
  • six servomotors are used as actuators.
  • This snake-type robot phone can express its shape by the body itself, although there is a restriction that the operable area is within a two-dimensional plane.
  • the shape can be freely configured by touching it with the hand.
  • control of the servomotor is realized by software on a one-board microcomputer, for example.
  • PWM control is used to drive the motor.
  • a symmetrical control method for the pyramidal servo is adopted, and control is performed so that the positional deviation of the servo motors that make up the pair is always minimized.
  • reference numeral 20 denotes a subtractor for calculating the position deviation
  • 21a and 21b represent the position deviation based on the position deviation.
  • Angle signals output from the robots 1 a and 1 b are obtained by a potentiometer 14.
  • a robot is a machine based on any or all of the shape, structure, and function of a living thing.
  • the slave device when the master device is operated, the slave device follows the operation without delay, so that the master device operator can freely control the shape of the slave device. .
  • the device present at the operator's hand also serves as a display device that constantly presents the remote shape.
  • the device since it has completely symmetric pilot control, there is no distinction as to which device is the master or the slave, and they can operate with each other.
  • not only position but also force transmission is performed.For example, if one device is restrained by hand so as not to move the joint, the other device is constrained by the other device You can feel.
  • the line delay measurement units 22a and 22b measure the line delay and output this to the position command units 21a and 21.
  • the position command sections 21a and 21b drive the servomotors of the mouth bot bodies 10a and 10b based on the above-mentioned positional deviation, but the control is controlled by the robots 10a and 10b.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an outline of the processing.
  • the communication delay amount is measured (Sl), and the communication delay amount is compared with a predetermined threshold value (S2).
  • the threshold is determined according to the degree of delay and oscillation allowed in the system.
  • a feed pack invalid time is set according to the communication delay amount in order to avoid an adverse effect due to the communication delay (S3).
  • S4 the feed pack from the other party is invalidated for the set time (S5).
  • FIG. 7 shows another processing example.
  • the processing in FIG. 7 does not include the step (S 2) of comparing the communication delay amount and the threshold value in FIG. Therefore, in the process of FIG. 7, step S5 is executed irrespective of the communication delay amount, but its invalid period is determined according to the communication delay amount.
  • Embodiment 1 of the present invention when an operator on one side starts operating the robot 10, the feed pack from the other side is invalidated, and the system is temporarily brought into a state where operation in only one direction is enabled. (S4, S5). In other words, the movement input on the operation side is transmitted to the other party as it is, but the input operation on the other party is ignored for a certain period. If normal pilot control is a full-duplex (fully bidirectional) system, this method can be said to be a half-duplex system.
  • the system always measures the delay of the communication path, and switches from the normal pilot control to the above method according to the amount of communication delay. You can choose the law (S1, S2).
  • which side the system is to receive an input from is determined by which operator starts operating first. Therefore, what is to be done when both operators start operating at almost the same time is a problem. In particular, when the communication delay is large, the time interval at which the start of operation is considered to be simultaneous increases rapidly, so it can be said that this is a critical problem. Receiving it, it is not possible to decide which one should be given the next operation right).
  • reference numerals 23a and 23b denote operation right judging sections which receive the operation information and the time information associated therewith to determine which operation right is to be given, and 24a and 24b.
  • the same reference numerals as those in the other drawings indicate the same or corresponding parts.
  • the system according to the second embodiment of the present invention solves the above problem by strictly performing time synchronization at both ends of the system.
  • the system can know the global time on each side.
  • By associating the operation information exchanged with the system with the global time it is possible to determine which has moved first at the global time.
  • the longer the delay time the longer the period during which you will be controlled by the other party while you are operating.
  • robot phones l a and 1 b should have absolute time sources 24 a and 24 b such as atomic clocks and GPS that can be accessed locally. This eliminates the need for time synchronization between the two ends of the system.
  • the inquiry / response section 26a, 26b receives an answer from the other party to the inquiry, and the inquiry / answer section 25a, 26b receives a signal indicating that the robot 10a, 10b has been operated. 25b, send an inquiry, receive an answer from the same department 25a, 25b, determine the operation right based on this, and when the user has the operation right, the position command units 21a, 21b send the robot 10 This is an operation right determination unit that issues drive permission for a, 10b.
  • the same reference numerals as those in the other drawings indicate the same or corresponding parts.
  • FIG. 10 is a schematic flowchart according to the third embodiment of the effort.
  • the system according to the third embodiment of the invention prepares a protocol that allows both ends of the system to inquire each other about the state of the other party, and the operator operates the system.
  • the status of the other party is inquired using the inquiry protocol (S11 to S13), and the answer is received from the other party (S14, S15). (S16, SI7).
  • the delay time of the communication line becomes longer, the operator starts to operate (after applying force) until the system permits the operation (until the system actually moves). ) Is longer (so-called, the longer the delay, the heavier the operation).
  • the operation on the operating side may be permitted earlier while making an inquiry to the other party (S18). However, depending on the situation, the temporary permission of operation may be canceled after starting to move.
  • Embodiment 3 of the present invention is effective when the communication delay is relatively small.
  • FIG. 11 Another method for solving the problem when both operators start operating at about the same time will be described.
  • the system according to the fourth embodiment of the invention (see FIG. 11) is for solving the above problem.
  • 27 a and 27 b are operation right judging units for judging the operation right of the operation input to the position command units 21 a and 21 b
  • 28 a and 28 b are conflicting operation rights.
  • Priority tables that preliminarily define the side to be given priority in advance, and 29a and 29b are operation history storage tables for storing past operation histories.
  • the same reference numerals as those in the other drawings denote the same or corresponding parts.
  • the operation on one side is preferentially selected based on the contents of the priority tables 28a and 28b.
  • the priority table 2 8 a, 28 b information priority so that is uniquely determined operation right is stored in advance. This method makes a difference without constructing the system completely symmetrically.
  • an operation right is given to one side according to the operation history of the operation history tables 29a and 29b. For example, the side that performed the last operation is preferentially selected.
  • an operation right is given to a person who operates a specific part. For example, if the robot's arm is moved on the one hand and the robot's neck is moved on the other hand, the operation right is given to the person who operated the neck (or arm).
  • Which parts have priority and their priorities are predetermined. For example, priorities are determined in descending order of meaning as a gesture (neck> arm> foot). For example, priorities are determined in order of operation frequency.
  • FIG. 12 reference numerals 30a and 30b denote operation right display sections that receive the information on the operation right from the operation right judgment sections 26a and 26b or 27a and 27b and display the presence or absence of the operation right.
  • FIG. 12 the same reference numerals as those in the other drawings denote the same or corresponding parts.
  • the operation right display sections 30a and 30b can be applied to the systems shown in FIGS. 5, 8, 9 and 11.
  • the operation right display sections 30a and 30b are, for example, LEDs provided on the stuffed nose. For example, this LED glows blue when your side is operable, and glows red when only the other side is operable. Embodiment of the invention 6.
  • FIG. 13 Another method for solving the influence of the oscillation due to the communication delay will be described.
  • the system according to the sixth embodiment solves the above problem.
  • 31a and 31b indicate whether the robot operation is active as a result of driving by the position command unit 21 or passive due to the application of an external force.
  • the external force detectors 32a and 32b are active / passive operation separators that transmit only position information on passive operations to the other party based on the determination results of the external force detectors 31a and 31b. is there.
  • the same reference numerals as those in the other drawings are used. Indicates the same or corresponding part.
  • 20a and 2Ob are computing units that calculate the deviation between the robot's current position and an external position command only when an output is received from the corresponding external force detector, and input it to the position command unit.
  • both the master and slave actuators are controlled so that the slave follows the displacement of the master. That is, when a displacement occurs in the master, a relative displacement occurs between the master and the slave.
  • Symmetric bilateral control is to control the drive current of the motor attached to the master or slave so that the relative displacement is zero, and to control the drive torque and restraint torque for both.
  • relative displacement when force is applied to master and slave, relative displacement always exists between both. This method is said to have simple control and good stability because it detects force and does not feed it back to position control of the control system.
  • the system according to the sixth embodiment is intended to reduce the influence of the delay.
  • Embodiment 6 of the invention relates to an external force transmission type bilateral control. This is based on the active movement of the mouth pot joints (when the robot is moving according to internal control commands and when the robot is stationary) and the passive movement (when an external human applies force to the mouth pot). (When the robot comes into contact with an external object), and transmits the joint angle, joint speed, or joint torque data during passive operation to the pair of mouth bots.
  • the external force detector 31a, 3lb in Fig. 13 distinguishes between active operation and passive operation, and the active / passive operation separators 32a, 32b select position information on the operation determined to be passive. And send it to the other party.
  • the following method can be considered.
  • FIG. 14 Another method for solving the influence of the oscillation due to the communication delay will be described.
  • the system according to the embodiment of the present invention solves the above problem.
  • 33a and 33b are adaptive filters such as LMS (Least Mean Square) and RLS (Recursive Least Square).
  • LMS Least Mean Square
  • RLS Recursive Least Square
  • Echo is canceled using an applied filter on general telephone lines or Internet phones.
  • the instability of the robot operation due to the transmission delay which is the subject of the present application, can be stabilized by using an adaptive filter by considering the robot operation as the same wave as the voice.
  • the adaptive filters 33a and 33b record the transmitted operation, and when the operation signal resulting from the operation transmitted by the partner port returns, the recorded operation signal Adjust the gain appropriately and take the difference. This makes it possible to extract only the operation of the other party while suppressing oscillation.
  • Reference numerals 34a and 34b denote encoders that encode the position (angle) information of the mouth pot into an audio signal in an audible range.
  • the same reference numerals as those in the other drawings denote the same or corresponding parts.
  • Communication line 2 has an echo canceller function.
  • the communication line When a telephone line or a VoIP connection is used as the communication line 2, the communication line has an echo cancel function. Therefore, if the angle information is encoded into an audio signal in the audible range and then transmitted as audio information to the other party through the communication line, the echo is canceled by the communication line itself. In this case, the robot phone need only have the encoder 33.
  • 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, which are also included in the scope of the present invention. It goes without saying that it is a thing.
  • the unit means does not necessarily mean a physical means, but also includes a case where the function of each unit means is realized by software. Furthermore, the functional capabilities of one part The functions of two or more units / means may be realized by two or more physical means or one physical means.

Abstract

A robot-phone enabling human communication by synchronizing shapes, motions, and positions of a plurality of robots located at a distance from one another. The robot-phone is used as a user interface and includes a robot of a stuffed doll having a movable portion at a part of the body, a microphone (11) for communication, a loudspeaker (12), a drive portion (13) for driving the movable portion, a position information sensor (14) for acquiring position information of the movable portion, and a communication connection unit (16). The communication connection unit transmits a speech signal from the microphone to a communication partner via a communication line, reproduces the speech signal received from the communication partner in the loudspeaker, transmits a signal indicating the position of the movable position from the position information sensor to the communication partner, receives position information corresponding to the movable portion from the communication partner, and transmits this to the drive unit. The drive u nit drives the movable portion according to the received position information. Communication can also be performed by gesture of the robot in addition to speech.

Description

明 細 書 ロボットフオン 技術分野  Description Robot Huon Technical Field
この発明は、 離れた場所に置かれた複数のロボッ卜の形 '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 (R U I ) のひとつであ るロポットフオンに関する。 背景技術  The present invention relates to a robot "user interface" (RUI) which is one of a robot "user interface" (RUI) for human communication by synchronizing the shapes "movements" and the like of a plurality of robots placed at distant places. Background art
近年、 ぺットロポットゃヒュ一マノィド、 美術館案内ロボット、 介護ロボット等の人間共存型の ロボッ卜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 C G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。  In recent years, robots that coexist with humans, such as Petropod Humid Manoids, museum guide robots, and nursing care robots, have gained popularity. These robots have an overwhelming presence compared to the CG characters moving around on the computer screen, which is considered to be another factor in their popularity.
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 considered as a computer with physicality, and the physical existence of the body itself is a source of overwhelming presence, and through physical interaction with the body, And exert a great influence.
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エ —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. Machida, K. Ogimoto, T. Itoko, P. Backes ana S. Peters, Application of intelligent monitoring for super long distance teleoperation, Proc., IEEE IROS' 96, Osaka, 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、 物理インタフエ ースを用レ、つつもある程度の汎用性を確保しゃすレ、という利点も存在する。  The concept of a robot that enables powerful interaction with the real world as an interface between the real world and the information world has been proposed as a robotic interface (Y. Wakita, S. Hirai, K. Machida, K Ogimoto, T. Itoko, P. Backesana S. Peters, Application of intelligent monitoring for super long distance teleoperation, Proc., IEEE IROS '96, Osaka, pp. 1031-1037, 1996). In particular, by using a robot as a user interface-Robotic User Interface (RUI)-we can construct a real-world oriented user interface environment that has both input and output to the real world. Another advantage is that by utilizing the characteristics of a robot as a general-purpose machine, a physical interface can be used and a certain degree of versatility can be secured.
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。  The implementation of the RUI to connect the real world to another real world is telexistence and object-oriented telexistence. Object-oriented telexistence is a concept for "working and communicating in remote places by sharing the shape and movement of objects in remote places with myself."
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 ロポ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ェ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卜の操作を行うため、 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、 さらにそのロポ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。 Conventional teleexistence / telepresence captures the environment around a remote robot and reconstructs it around the operator to convey a sense of realism, allowing the remote robot to feel as if he / she is present. The robot can be operated. Telexistence is a technique based on the premise of presenting a high degree of presence to the operator, and the burden on hardware and software tends to increase in the part that measures, transmits, and presents the presence. In addition, telexistence operates the remote robot from the first person's point of view, as if it were a remote robot itself. It is effective. However, at present, it is difficult to fabricate a robot with the same structure as a human being, and a humanoid robot can achieve dynamic characteristics equal to or better than that of a human, and can perform work using the robot. By now, considerable technical challenges have been accumulated. Also, depending on the work target and application field, such as mobile robots and construction equipment, the slave robots may not have the same structure and size as humans, or the third-person viewpoint (overhead view) may be more operational than the first-person viewpoint. It is often considered advantageous.
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 ュ一ザの手元に再構成することにより、 より簡便にかつ直感'!1生を維持しつつ遠隔口ボットの制御を 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つたのに対し、 本発明は 「いかに遠隔ロボットと手元のデ パ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 this application, instead of reconstructing the remote environment around the user, the remote robot itself is reconstructed at the user's hand, making it easier and more intuitive! We propose to control the remote mouth bot while maintaining one's life. Whereas the conventional teleexistence was an environment-oriented system of "how to connect the remote environment and the operator closely and transparently", the present invention "how to connect the remote robot and the device at hand. Is it tightly coupled? ”Is an object-oriented telexistence.
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 iして次のものがある。 ( 1 ) Brave, S. , and Dahley, A. inTouch : A Medium for Haptic interpersonalし omnmnication, Extended Abstracts of CHI ' 97, pp. 363-364, ACM Press, 1997.  The following is a document that discloses communication with a remote place through tactile sharing. (1) Brave, S., and Dahley, A. inTouch: A Medium for Haptic interpersonal omnmnication, Extended Abstracts of CHI '97, pp. 363-364, ACM Press, 1997.
( 2 ) Brave, S. , Ishii, H. , and Dahley, A. Tangible Interface for Remote Collaboration and Communication, Proceedings of CSCf' 98, pp. 169-178, ACM Press, 1998.  (2) Brave, S., Ishii, H., and Dahley, A. Tangible Interface for Remote Collaboration and Communication, Proceedings of CSCf '98, pp. 169-178, ACM Press, 1998.
( 3 ) Fogg, B. J. , Cutler, L. , Arnold, P. , and Eisback C. Handjive : a device for interpersonal haptic entertainment, Proceedings of CHI ' 98, pp. 57-64, ACM Press, 1998.  (3) Fogg, B.J., Cutler, L., Arnold, P., and Eisback C. Handjive: a device for interpersonal haptic entertainment, Proceedings of CHI '98, pp. 57-64, ACM Press, 1998.
( 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、 コミュニケ一 シヨ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卜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 にもジュスチヤ情報を伝達可能となっている。  (1) relates to the transmission of rotational force only by three wooden rollers, (2) is a chess piece, (3) is the balloon bulge in hand, and the information presented is extremely limited. Therefore, in conducting communication, it is contained in an ambient low-information transmission method. On the other hand, according to the present invention, sharing a robot having a degree of freedom close to that of a person enables not only sharing of tactile information having a high degree of freedom but also visually transmitting gesture information.
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。  The following document is an example of using a stuffed toy as a user interface.
( 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、 日常生活での視聰触覚 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. (4) Yukiko Hoshino, Yasumasa Suzuki, Eiko Yamamoto, Noritaka Hirokawa, Masayuki Inaba, Hiromitsu Inoue, Tactile sensation in daily life Development of a desktop full-body robot for dialogue behavior research, The 16th Annual Conference of the Robotics Society of Japan, PP. 5-6 , 1998.
( 5 ) 米澤朋子、 ブライアン クラークソン、 安村通晃、 間瀨健二、 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 2 0 0 1論文集、 p. 19-20, 2001.  (5) Tomoko Yonezawa, Brian Clarkson, Michiaki Yasumura, Kenji Mazaki, Stuffed Sensor with Context-Aware Music Expression, Interactions, 2001, p. 19-20, 2001.
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。  Hoshino et al. Use stuffed animals as physical agents, and Yonezawa et al. Use dolls as input interfaces for interactive music operations.
( 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。 発明の開示  Neither (4) nor (5) uses a doll for object sharing communication. Disclosure of the invention
この発明は、 離れた場所に置かれた複数のロボッ卜の形'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ポットフオ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 phon in which a person can communicate by synchronizing the shape, movement and position of a plurality of robots placed at remote places.
さらに、 オブジェクト指向のテレイグジスタンスにおいて通信遅延に起因する制御系の発振の問 題を解決することを目的とする。  Another object of the present invention is to solve the problem of control system oscillation caused by communication delay in object-oriented teleexistence.
本発明に係る口ポットフォンは、 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 む口ポットと、 前記可動部を駆動する駆動部と、 前記可動部の位置を示す信号を出力する位置情報 センサと、 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すると ともに、 自分側の前記可動部が外力により動かされたとき、 所定時間の間は相手側からの前記位置 情報による駆動を行わない、 ものである。  A mouth pot phone according to the present invention is used as a user interface, and outputs a mouth pot including a movable part in a part of a body, a drive unit for driving the movable part, and a signal indicating a position of the movable part. A position information sensor, and a communication connection unit, wherein the communication connection unit transmits a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor to a partner via a communication line, The position information corresponding to the part is received and sent to the drive part, and the drive part drives the movable part based on the received position information and the movable part on its own side is moved by an external force. The driving based on the position information from the other party is not performed during a predetermined time.
本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 むロボットと、 前記可動部を駆動する駆動部と、 前記可動部の位置を示す信号を出力する位置情報 センサと、 通信接続部と、 前記ロボッ卜の操作権が自分側あるいは相手側のいずれにあるかを判定 する操作権判定部とを備え、 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、 前記操作権判定部により自分側に操作権がないと判定さ れたとき、 受けた前記位置情報に基づき前記可動部を駆動するものである。  A robot phone according to the present invention is used as a user interface, a robot including a movable part in a part of a body, a driving unit that drives the movable part, and position information that outputs a signal indicating a position of the movable part. A sensor, a communication connection unit, and an operation right determination unit that determines whether the operation right of the robot is on the own side or the other side. The communication connection unit includes a communication line, A signal indicating the position of the movable section from the information sensor is transmitted to the other party, and position information corresponding to the movable section is received from the other party and sent to the drive section. When the determination section determines that the user has no operation right, the movable section is driven based on the received position information.
本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 むロボットと、 前記可動部を駆動する駆動部と、 前記可動部の位置を示す信号を出力する位置情報 センサと、 通信接続部と、 前記可動部に外力が加えられているかどうかを検出する外力検出部と、 前記外力検出部の出力に基づき能動動作と受動動作を分離する能動動作/受動動作分離部とを備え、 前記通信接続部は、 通信回線を介して、 前記能動動作/受動動作分離部により分離された受動動作 につレヽての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するものである。 A robot phone according to the present invention is used as a user interface, a robot including a movable part in a part of a body, a driving unit that drives the movable part, and position information that outputs a signal indicating a position of the movable part. A sensor, a communication connection unit, and an external force detection unit that detects whether an external force is applied to the movable unit. An active operation / passive operation separation unit that separates an active operation and a passive operation based on an output of the external force detection unit, wherein the communication connection unit is separated by the active operation / passive operation separation unit via a communication line. A signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor in response to the passive operation is transmitted to the other party, and position information corresponding to the movable unit is received from the other party and sent to the drive unit. The driving unit drives the movable unit based on the received positional information.
本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 むロボットと、 前記可動部を駆動する駆動部と、 前記可動部の位置を示す信号を出力する位置情報 センサと、 通信接続部と、 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と前記通信接続 部から受けた相手側からの前記可動部に対応する位置情報を入力とする適応フィルタとを備え、 前 記駆動部は、 前記適応フィルタの出力に基づき前記可動部を駆動するものである。  A robot phone according to the present invention is used as a user interface, a robot including a movable part in a part of a body, a driving unit that drives the movable part, and position information that outputs a signal indicating a position of the movable part. A sensor, a communication connection unit, and an adaptive filter that receives as input a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor and position information corresponding to the movable unit from a counterpart received from the communication connection unit. And a driving unit configured to drive the movable unit based on an output of the adaptive filter.
本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 む口ポットと、 前記可動部を駆動する駆動部と、 前記可動部の位置を示す信号を出力する位置情報 センサと、 通信接続部と、 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可聴域の音声 信号にエンコードするエンコーダとを備え、 前記通信接続部は、 エコーキャンセル機能を備える通 信回線を介して、 エンコードされた前記可動部の位置を示す信号を相手側に伝送し、 相手側からェ ンコードされた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するものである。  A robot phone according to the present invention is used as a user interface, and has a mouth pot including a movable part in a part of a body, a drive unit for driving the movable unit, and a position for outputting a signal indicating a position of the movable unit. An information sensor, a communication connection unit, and an encoder that encodes a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor into an audio signal in an audible range, wherein the communication connection unit has an echo canceling function. Transmitting an encoded signal indicating the position of the movable unit to the other party via a line, receiving position information corresponding to the movable unit encoded from the other party and sending it to the driving unit, The drive section drives the movable section based on the received position information.
本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 むロボットと、 通話用のマイク及びスピーカと、 前記可動部を駆動する駆動部と、 前記可動部の位 置を示す信号を出力する位置情報センサと、 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、 前記マイクからの音声信号を相手側に伝送し、 相手側から受けた音声信号を前記スピーカ において再生し、 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するものである。 図面の簡単な説明  A robot phone according to the present invention is used as a user interface, a robot including a movable part in a part of a body, a microphone and a speaker for talking, a drive unit that drives the movable unit, and a position of the movable unit. A position information sensor that outputs a signal indicating the position, and a communication connection unit, wherein the communication connection unit transmits an audio signal from the microphone to a partner via a communication line, and receives a sound received from the partner. A signal indicating the position of the movable section from the position information sensor is transmitted to the other party, and position information corresponding to the movable section is received from the other party and sent to the drive section. The driving section drives the movable section based on the received position information. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 発明の実施の形態に係るロポットフオンの例を示す図である。  FIG. 1 is a diagram showing an example of a robot pot according to an embodiment of the present invention.
図 2は、 発明の実施の形態に係るロポットフオンの利用形態の説明図である。  FIG. 2 is an explanatory diagram of a use form of the robot pot according to the embodiment of the present invention.
図 3は、 発明の実施の形態に係るロボットフオンの他の例を示す図である。  FIG. 3 is a diagram showing another example of the robot phon according to the embodiment of the present invention.
図 4は、 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。 図 5は、 発明の実施の形態 1に係る制御システムの機能プロック図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram of a control system of the robot phone according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a functional block diagram of the control system according to Embodiment 1 of the present invention.
図 6は、 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ヤ一トである。  FIG. 6 is an operation flowchart of the control system according to the first embodiment of the present invention.
図 7は、 発明の実施の形態 1に係る制御システムの他の動作フローチヤ一トである。  FIG. 7 is another operation flowchart of the control system according to the first embodiment of the present invention.
図 8は、 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. 8 is a functional block diagram of a control system according to Embodiment 2 of the present invention.
図 9は、 発明の実施の形態 3に係る制御システムの機能プロック図である。  FIG. 9 is a functional block diagram of the control system according to Embodiment 3 of the present invention.
図 1 0は、 発明の実施の形態 3に係るプロトコルの例を示す図である。  FIG. 10 is a diagram showing an example of a protocol according to Embodiment 3 of the present invention.
図 1 1は、 発明の実施の形態 4に係る制御システムの機能ブロック図である。  FIG. 11 is a functional block diagram of a control system according to Embodiment 4 of the present invention.
図 1 2は、 発明の実施の形態 5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 Embodiment 5 of the present invention.
図 1 3は、 発明の実施の形態 6に係る制御システムの機能プロック図である。  FIG. 13 is a functional block diagram of the control system according to Embodiment 6 of the present invention.
図 1 4は、 発明の実施の形態 7に係る制御システムの機能ブロック図である。  FIG. 14 is a functional block diagram of a control system according to Embodiment 7 of the present invention.
図 1 5は、 発明の実施の形態 8に係る制御システムの機能ブロック図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 15 is a functional block diagram of a control system according to Embodiment 8 of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
発明の実施の形態 1 . BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION 1.
本発明は、オブジェク 卜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、オブジェク卜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、 認識するに当つ 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。  The present invention relates to a shape sharing system as one form of an object-oriented telexistence. The shape sharing system is a system that synchronizes the shape of an object to share the shape with a remote location and enables interaction with a remote location. “Shape” is one of the most fundamental elements in identifying and recognizing an object, and is also an important key to knowing the state of an object. The shape sharing system achieves close coupling between the remote robot and the device at hand by synchronizing shapes that play an important role in object recognition.
リアルタイムで形状の同期を行うことにより、 ただ単に静的なォ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、 自分の側のォブジ ェク 卜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ィンタラタティブなィンタフ エースと位置付けられる。  By synchronizing shapes in real time, it is possible to convey not only the shape of a static object but also the “motion” that is the process of shape change. In addition, the shape of the object on the user's side shows exactly the shape of the object on the remote side, and has an effect as a display. Input and output are performed by the same device, realizing an intuitive operation system without switching between input and output. Furthermore, since the interaction with the object is performed through an organ that can simultaneously input the sensation of the hand and output to the outside world, the system is essentially regarded as an interactive interface.
本発明におレ、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) ) 0 R U Iは次のような特徴をもつ。 Slight present invention Te, a robot that enables real world and strong interaction is used as an interface between the real world and the information world (Robot User Interface - Robotic User Interface (RUI)) 0 RUI has the following features.
.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。 - ロボッ卜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。  It is possible to interact with the physical world, and to do things such as actually moving things. -Visual information can be displayed according to the shape and operation of the robot.
- ロボッ卜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。  -Tactile information can be presented by applying force to the person from the robot.
·人の側が直接口ポットに触れ、 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。 · It is possible to input instructions by directly touching the mouth pot and changing its shape.
.ロボッ卜への呼びかけ、 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。 Interaction via voice, such as a call to the robot or an utterance of the robot itself, is possible.
R U I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卜の形 '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 R U I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、 ォブ ジェク 卜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卜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。 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卜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。  A robot phone has been proposed as one of the R UI. A robot phone is an RUI that allows humans to communicate by synchronizing the shape, movement, etc., of multiple robots placed at remote locations. By synchronizing the shape of the robot phone in real time, it is possible to transmit not only the shape of the object but also its movement. Also, unlike electronic dents displayed on ordinary displays, it is also possible to actually touch a person to convey power 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 sounds in an integrated manner. If both users apply power to the robot at the same time, they will feel the power of each other. Generally, a robot makes its own judgment based on information from sensors and the like, and it can be divided into an autonomous type, which operates automatically, and another type of robot, which is operated by a human operator. Kwon is categorized as the latter type of robot.
以下、 ロボットフォンの例を説明する。  Hereinafter, an example of a robot phone will be described.
図 1はぬいぐるみ型のロボットフォンを示す。 図 1の l a , 1 b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 1 1とスピーカ 1 2、 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 1 3及び位置検出手段 (ポテンショメータ) 1 4、 及びこれらを制御するためのプロセッサ 1 5、 通信回線 2を通して通信を行うための通信接 続部 1 6を備える。 スピーカ 1 2はぬいぐるみの胸部に、 マイク 1 1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 1 1及びスピーカ 1 2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。  Figure 1 shows a stuffed robot phone. In Fig. 1, la and 1b are robot phones housed in stuffed bears, respectively. A microphone 11 and a speaker 12 for talking, and a motor 'planet' mounted on the joints of the stuffed bear skeleton It comprises a gear reducer 13 and position detecting means (potentiometer) 14, a processor 15 for controlling them, and a communication connection section 16 for performing communication through the communication line 2. The speaker 12 is mounted on the stuffed chest and the microphone 11 is mounted on the head. These are incorporated into the stuffed bear together with the skeleton. The microphone 11 and the speaker 12 are installed facing the front of the stuffed toy, and users can talk and operate with the robot phone. In this way, it is possible to obtain a sense of being in conversation with the other party.
図では表示を省略しているが、 モータ '遊星歯車減速機 1 3及び位置検出手段 1 4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 1 3及 O立置検出手段 1 4は 2自由度、 頭部に 2自由度の合計 4自由 度のァクチユエータである。 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 1 1の自由度をもたせることが好まし レ、。 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 1 5はパイラテラル制御を行い、 口ポットフォン l aと 1 bを同じ姿勢に保つ。 パ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 1 a , 1 b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 figure, the motor 'planetary gear reducer 13 and the position detecting means 14 are provided at joints of the skeleton. For example, it is provided inside the right arm or head of a stuffed bear. These motor / planetary gear reducer 13 and O standing detection means 14 are actuators with two degrees of freedom and two degrees of freedom on the head, for a total of four degrees of freedom. Gives a degree of freedom closer to humans and enables movement with lighter force For this reason, it is preferable to have 11 degrees of freedom for the whole body with 2 degrees of freedom for each limb and 3 degrees of freedom for the head. This makes it possible to output changes in the posture of the stuffed animal due to external force, and to change the posture based on external signals. The processor 15 performs the lateral control and keeps the mouth pot phones la and 1 b in the same posture. The term pyramid means bidirectional. Bilateral control is known, for example, as a control method for transmitting the weight or reaction force (feeling of contact) received by a manipulator as weight to an operation lever or the like. The two robot phones 1a and 1b are connected to the communication network 2 and can communicate with each other via the communication network 2 while applying force to their stuffed animal to change its posture and reflect this to the other party. That is, it is possible to have the same posture.
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、 ゼスチヤを 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 口ポットフォン l a, 1 bを用いて行う通話及ぴ操作の例を図 2に示す。 二人の利用者がそれぞれ ロボットフォン l a , l bと向かい合って通話及ぴ操作を行っている。 多くのユーザは人形で遊ん だ経験を持っため、 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 ットフオンの手を振ることによりもう一方のロボットフオンの手を振らせることや、 首の動作によ る Y E S /N Oのジヱスチヤ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 つた場合は、 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 close to humans or animals, a robot phone that enables communication using Zestia can be realized. FIG. 2 shows an example of a call and a call operation performed using the mouth pot phones la and 1b according to the embodiment of the present invention. Two users are talking and performing operations facing the robot phones l a and l b, respectively. Many users have experience playing with dolls and can easily operate the doll-shaped interface. For example, by waving the hand of one robot phone, the hand of the other robot phone can be waved, and the gesture of YS / NO can be performed by the movement of the neck. Also, if both users simultaneously wave the doll's hand, they can shake hands while feeling the opponent's power through the doll's hand. Since the robot phone operates one object at the same time, depending on the state, it sometimes works on itself as an alter ego, and sometimes as an alter ego.
図 3は、 他の例であるへビ型のロボットフオンを示す。 本体の幹部は 7個の節 1 7 _ 1〜1 7— 7で構成される。 節 1 7 _ 1〜1 7— 7は回転自在の関節により互いに接続され、 全体としてへビ 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 β構 1 3及ぴポテンショメータ 1 4からなるモジュールをそれぞれ備える。 図 3のへビ型のロボットフオンにおいてァクチユエ一 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-shaped robot phone. The trunk of the body is composed of seven sections 17_1 to 17-7. Sections 17_1 to 17-7 are connected to each other by rotatable joints, and as a whole, can bend like a snake. Each section is equipped with a module consisting of a motor, planetary teeth β structure 13 and potentiometer 14 respectively. In the snake-type robot fan shown in Fig. 3, six servomotors are used as actuators.
このへビ型ロボットフオンは、 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。  This snake-type robot phone can express its shape by the body itself, although there is a restriction that the operable area is within a two-dimensional plane. The shape can be freely configured by touching it with the hand.
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。 パ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 レ、る。 図4において、 2 0は前記位置偏差を求める減算器、 2 1 a , 2 1 bは前記位置偏差に基づ きロボット 1 a , l b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 1 a , 1 bから出力される角度信号はポテンショメータ 1 4により得られる。 ロボット l a , l bに 加えられる力はロボッ卜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 servomotor is realized by software on a one-board microcomputer, for example. PWM control is used to drive the motor. As shown in Fig. 4, a symmetrical control method for the pyramidal servo is adopted, and control is performed so that the positional deviation of the servo motors that make up the pair is always minimized. In FIG. 4 , reference numeral 20 denotes a subtractor for calculating the position deviation, and 21a and 21b represent the position deviation based on the position deviation. Are the position command units that drive the servomotors that make up the pair of robots 1 a and lb. Angle signals output from the robots 1 a and 1 b are obtained by a potentiometer 14. The forces applied to the robots la and lb act on the joints of the robot's skeleton and change its position, that is, its posture. In this specification, a robot is a machine based on any or all of the shape, structure, and function of a living thing.
図 4の制御システムにおいて、 利用者がロボット 1 a又は 1 b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 1 bの姿勢が減算器 2 0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 2 1 a , 2 1 bはそれぞれ口ポット 1 a , 1 bのサ ーボモータに指令を出す。 各サーポモータがこれに応答することにより、 ロボット 1 a , l bの姿 勢は同じになる。 例えば、 ロボット 1 aの腕を上げたとすると、 位置指令部 2 1 bはロボッ i b に腕を上げるように指令する。 一方、 位置指令部 2 1 aはロボット 1 a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, this is output as an angle signal. The posture of the robot 1a and the posture of the robot 1b are compared by the subtractor 20. If the postures are different, that is, if the positions of some or all of the joints do not match, the position command units 21a and 21b will adjust the positions of the mouth pots 1a and 1b so that the positions of the joints match. Issue a command to the servo motor. When each servomotor responds 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 i b to raise the arm. On the other hand, since the position command unit 21a instructs the robot 1a to lower its arms, the operator feels a reaction force. Symmetric bilateral control does not require a force sensor and allows a simple controller configuration.
図 4の制御システムによれば、 マスター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口 ールすることができる。  According to the control system in Fig. 4, when the master device is operated, the slave device follows the operation without delay, so that the master device operator can freely control the shape of the slave device. .
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、 デバィスとリアルタイムのインタラクションを行いながら、形状をつくつ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パイスとしての機能も果たしている。 さらに、 完全に 対称なパイラテラル制御を行っているので、 どちらのデバィ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、 もう一方のデパイスで相手側 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, by adopting an operation method that matches the shape at hand with the shape of the operation target, it is possible to create the shape while performing real-time interaction with the device, which is very intuitive It is an operation method. In other words, the device present at the operator's hand also serves as a display device that constantly presents the remote shape. In addition, since it has completely symmetric pilot control, there is no distinction as to which device is the master or the slave, and they can operate with each other. In addition, not only position but also force transmission is performed.For example, if one device is restrained by hand so as not to move the joint, the other device is constrained by the other device You can feel.
ところで、 通常のパ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 つてくるため、 発振しづらい制御系を作るのが難しいためである。  By the way, when ordinary pilot control is performed via a line having a communication delay, there is a problem that control system oscillation is likely to occur. This is because it is difficult to create a control system that is difficult to oscillate because feedback that is always delayed in time is returned from the other party due to communication delay.
従来、 対称型パイラテラル制御は、 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。 単純な対称型パ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。 Traditionally, symmetric-type lateral control has been simple but rarely used. This is because the weight of the part of the device to be controlled returns to the operator as it is. Therefore, more advanced force return More type control techniques are used. No proposal has been made to solve the problem of communication delay in simple symmetrical pilot control.
発明の実施の形態 1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 5〜図 7を参 照して説明する。  A method for preventing oscillation due to a delay used in the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図 5におレ、て回線遅延量測定部 2 2 a, 2 2 bは回線の遅延量を測定し、 これを位置指令部 2 1 a , 2 1 に出力する。 位置指令部 2 1 a , 2 1 bは、 前述の位置偏差に基づき口ボット本体 1 0 a , 1 0 bのサーポモータを駆動するが、 その制御はロボット 1 0 a , 1 0 bからの操作を受けた ことを示す信号 (外力が関節に加えられ、 位置が変化したことを示す信号。 駆動信号が与えられて いないのに位置が変化したとき外力が加えられたと判定できる ) 及ぴ前記回線の遅延量により制御 される。  In FIG. 5, the line delay measurement units 22a and 22b measure the line delay and output this to the position command units 21a and 21. The position command sections 21a and 21b drive the servomotors of the mouth bot bodies 10a and 10b based on the above-mentioned positional deviation, but the control is controlled by the robots 10a and 10b. A signal indicating that the external force was applied to the joint and the position was changed. A signal indicating that external force was applied when the position changed even though no drive signal was given. It is controlled by the amount of delay.
図 6は処理の概略を示すフローチヤ一トである。 通信遅延量を測定し (S l )、 通信遅延量を予 め定められたしきい値と比較する (S 2 )。 しきい値はシステムで許容される遅延 ·発振の程度に 応じて定められる。 通信遅延量がしきい値より大きいとき、 通信遅延による悪影響を避けるために 通信遅延量に応じてフィードパック無効時間を設定する (S 3 )。 利用者によりロボット本体 1 0 が操作されたときこれを検出し (S 4 )、 設定された時間だけ相手側からのフィードパックを無効 にする (S 5 )。 以上の処理により、 しきい値以上の通信遅延があるときのみ、 相手側からのフィ 一ドパックを無効にし、 これにより遅延による発振を防ぐことができる。  FIG. 6 is a flowchart showing an outline of the processing. The communication delay amount is measured (Sl), and the communication delay amount is compared with a predetermined threshold value (S2). The threshold is determined according to the degree of delay and oscillation allowed in the system. When the communication delay amount is larger than the threshold value, a feed pack invalid time is set according to the communication delay amount in order to avoid an adverse effect due to the communication delay (S3). When the robot body 10 is operated by the user, this is detected (S4), and the feed pack from the other party is invalidated for the set time (S5). By the above processing, the feed pack from the other party is invalidated only when there is a communication delay equal to or longer than the threshold, thereby preventing oscillation due to the delay.
図 7は他の処理例である。 図 7の処理は、 図 6の通信遅延量としきい値の比較ステップ (S 2 ) を備えない。 したがって図 7の処理は通信遅延量によらずステップ S 5が実行されるが、 その無効 期間は通信遅延量に応じて定められる。  FIG. 7 shows another processing example. The processing in FIG. 7 does not include the step (S 2) of comparing the communication delay amount and the threshold value in FIG. Therefore, in the process of FIG. 7, step S5 is executed irrespective of the communication delay amount, but its invalid period is determined according to the communication delay amount.
本発明の実施の形態 1において、 片側の操作者がロボット 1 0を操作し始めると、 相手側からの フィードパックを無効にし、システムが一時的に片方向のみの操作が有効になる状態にする (S 4、 S 5 )。 つまり、 操作側で入力された動きはそのまま相手側に伝わるが、 一定の間、 相手側での入 力動作は無視される。 通常のパイラテラル制御が全二重 (完全双方向) のシステムだとすると、 本 手法はいわば半二重のシステムと言える。  In Embodiment 1 of the present invention, when an operator on one side starts operating the robot 10, the feed pack from the other side is invalidated, and the system is temporarily brought into a state where operation in only one direction is enabled. (S4, S5). In other words, the movement input on the operation side is transmitted to the other party as it is, but the input operation on the other party is ignored for a certain period. If normal pilot control is a full-duplex (fully bidirectional) system, this method can be said to be a half-duplex system.
システムが通信路の遅延を常に測定し、 通信遅延量に応じて通常のパイラテラル制御から上記手 法に切り替えることにより、 使用者に特に意識させることなく、 回線状態に対応して最適な制御手 法を選択することができる (S l、 S 2 )。  The system always measures the delay of the communication path, and switches from the normal pilot control to the above method according to the amount of communication delay. You can choose the law (S1, S2).
さらに、 通信遅延量に合わせて上記手法においてシステムが片方向になっている時間を変化させ る (S 3 ) ことにより、 通信遅延がない状態からある状態へ回線が変化したときに、 システムの状 態遷移をスムーズに行わせることもできる。 図 7のフローチャートによれば、 通信遅延が 0のとき はシステムが片方向になる時間が 0になり、 通信遅延時間が増えるに従いシステムが片方向になる 時間が増えていく。 発明の実施の形態 2 . Furthermore, by changing the time during which the system is unidirectional in the above method according to the amount of communication delay (S 3), when the line changes from a state without communication delay to a certain state, the state of the system is changed. State transition can be performed smoothly. According to the flowchart of FIG. 7, when the communication delay is 0, the time during which the system is unidirectional becomes 0, and as the communication delay time increases, the time during which the system becomes unidirectional increases. Embodiment 2 of the invention 2.
発明の実施の形態 1におレ、て、 システムがどちら側からの入力を受け付ける片方向システムにな るかは、 どちらの操作者が先に操作をし始めたかによつて決定される。 従って、 ほぼ同時期に両方 の操作者が操作し始めたときにどのように処理するかが問題になる。 特に、 通信遅延が大きいとき は、 操作の開始が同時と見なされる時間間隔がどんどん大きくなっていくのでクリティカルな問題 と言える (両方を同時に動かした場合、お互いが相手側が動かしたことを示す情報を受け取るので、 次にどちらに操作権を与えればよいか決定できない)。  In the first embodiment of the present invention, which side the system is to receive an input from is determined by which operator starts operating first. Therefore, what is to be done when both operators start operating at almost the same time is a problem. In particular, when the communication delay is large, the time interval at which the start of operation is considered to be simultaneous increases rapidly, so it can be said that this is a critical problem. Receiving it, it is not possible to decide which one should be given the next operation right).
発明の実施の形態 2のシステム (図 8参照) は、 上記問題を解決するためのものである。 図 8に おいて、 2 3 a , 2 3 bは操作情報とこれに関連づけられた時刻情報を受けて操作権をどちらに与 えるかを判定する操作権判定部、 2 4 a , 2 4 bは絶対時刻を出力する時計装置である。 操作情報 とともに時刻情報が通信回線 2を介して相手側に送られる。 図 8において他の図面における符号と 同一の符号の部分は、 同一あるいは相当部分を示す。  The system according to the second embodiment of the invention (see FIG. 8) is for solving the above problem. In FIG. 8, reference numerals 23a and 23b denote operation right judging sections which receive the operation information and the time information associated therewith to determine which operation right is to be given, and 24a and 24b. Is a clock device for outputting an absolute time. The time information is sent to the other party via the communication line 2 together with the operation information. In FIG. 8, the same reference numerals as those in the other drawings indicate the same or corresponding parts.
発明の実施の形態 2のシステムは、 システムの両端で時刻の同期を厳密に行うことにより上記問 題を解決するものである。 このシステムにおいて、 ロボットフォンが互いに離れていてもそれぞれ の側でシステムがグロ一パルな時刻を知ることが出来る。 システムがやりとりする動作情報をグロ 一バル時刻に関連づけることにより、 グローバル時刻においてどちらが先に動かしたのか判断する ことが出来る。 もっとも、 遅延時間が長くなると、 自分が操作しているにもかかわらずその途中で 相手側の制御を受ける、 ということが生じる期間が長くなつていく。  The system according to the second embodiment of the present invention solves the above problem by strictly performing time synchronization at both ends of the system. In this system, even if the robot phones are separated from each other, the system can know the global time on each side. By associating the operation information exchanged with the system with the global time, it is possible to determine which has moved first at the global time. However, the longer the delay time, the longer the period during which you will be controlled by the other party while you are operating.
理想的には、 ロボットフォン l a , 1 bそれぞれにローカルにアクセス可能な原子時計や GPSな どの絶対時刻ソース 2 4 a , 2 4 bを備えることが望ましい。 これがあればシステムの両端間で時 刻の同期を行う必要はなくなる。 発明の実施の形態 3 .  Ideally, robot phones l a and 1 b should have absolute time sources 24 a and 24 b such as atomic clocks and GPS that can be accessed locally. This eliminates the need for time synchronization between the two ends of the system. Embodiment 3 of the invention 3.
ほぼ同時期に両方の操作者が操作し始めたときの問題を解決する別の手法について説明する。 発 明の実施の形態 3のシステム (図 9参照) は、 上記問題を解決するためのものである。 図 9におい て、 2 5 a , 2 5 bは自分のロボット 1 0 a , 1 0 bが操作されたときに相手に操作権の問合せを 0209335 Another method for solving the problem when both operators start operating at about the same time will be described. The system according to the third embodiment of the invention (see FIG. 9) is for solving the above problem. In FIG. 9, 25a and 25b ask their opponents for operation rights when their robots 10a and 10b are operated. 0209335
11 行うとともに、 当該問い合わせに対する相手から回答を受信する問合せノ回答部、 26 a, 26 b はロボット 1 0 a, 1 0 bから操作されたことを示す信号を受けて問合せ/回答部 25 a, 25 b に問合せを送信させるとともに、 同部 25 a, 25 bから回答を受けてこれに基づき操作権を判定 し、 自分の方に操作権があるとき位置指令部 21 a, 21 bにロボット 10 a, 1 0 bの駆動許可 を出す操作権判定部である。 図 9において他の図面における符号と同一の符号の部分は、 同一ある いは相当部分を示す。 11 In addition, the inquiry / response section 26a, 26b receives an answer from the other party to the inquiry, and the inquiry / answer section 25a, 26b receives a signal indicating that the robot 10a, 10b has been operated. 25b, send an inquiry, receive an answer from the same department 25a, 25b, determine the operation right based on this, and when the user has the operation right, the position command units 21a, 21b send the robot 10 This is an operation right determination unit that issues drive permission for a, 10b. In FIG. 9, the same reference numerals as those in the other drawings indicate the same or corresponding parts.
図 1 0は努明の実施の形態 3に係る概略フローチャートである。 発明の実施の形態 3に係るシス テムは図 1 0 (a) を参照するとわかるように、 システムの両端間で相手の状態をお互いに問い合 わせ可能なプロトコルを用意し、 操作者が操作し始めたら問い合わせプロトコルにより相手の状態 を問い合わせ (S 1 1〜S 13)、 相手から回答を受け (S 14、 S 1 5)、 相手が操作を開始して いない場合は操作者に対してそれ以降の操作を許可する (S 1 6、 S I 7) というものである。 図 1 0 (a) のプロ トコルでは、 通信回線の遅延時間が長くなると操作者が操作をし始めてから (力をかけてから)、 システムが操作を許可するまで (実際に動くようになるまで) の時間が長く なる (いわゆる、 遅延が長くなると操作が重たくなる)。 このことを回避するために、 図 1 0 (b) に示すように、相手に問い合わせを行っている間において操作側の操作を早めに許可する(S 18) ようにしてもよレ、。 ただし、 状況によっては、 動かし始めた後に操作の仮許可が取り消されること あある。  FIG. 10 is a schematic flowchart according to the third embodiment of the effort. As can be seen from FIG. 10 (a), the system according to the third embodiment of the invention prepares a protocol that allows both ends of the system to inquire each other about the state of the other party, and the operator operates the system. At the beginning, the status of the other party is inquired using the inquiry protocol (S11 to S13), and the answer is received from the other party (S14, S15). (S16, SI7). In the protocol shown in Fig. 10 (a), when the delay time of the communication line becomes longer, the operator starts to operate (after applying force) until the system permits the operation (until the system actually moves). ) Is longer (so-called, the longer the delay, the heavier the operation). In order to avoid this, as shown in FIG. 10 (b), the operation on the operating side may be permitted earlier while making an inquiry to the other party (S18). However, depending on the situation, the temporary permission of operation may be canceled after starting to move.
この問い合わせプロ トコルは、 システムが動作方向を決定するまでに相手側に問い合わせをして その答えを待つので、 通信路の遅延が行きと帰りの両方で生じ、 前述の手法に比べて 2倍の影響を 受ける。 従って、 本発明の実施の形態 3は比較的、 通信遅延が少ない場合に有効である。 発明の実施の形態 4.  This query protocol inquires the other side and waits for the answer before the system determines the direction of operation, so the communication path delay occurs both on the way and on the way back, which is twice as large as the above method. to be influenced. Therefore, Embodiment 3 of the present invention is effective when the communication delay is relatively small. Embodiment of the invention 4.
ほぼ同時期に両方の操作者が操作し始めたときの問題を解決する別の手法について説明する。 発 明の実施の形態 4のシステム (図 1 1参照) は、 上記問題を解決するためのものである。 図 1 1に おいて、 27 a , 27 bは位置指令部 21 a、 21 bに入力された操作の操作権を判定する操作権 判定部、 28 a, 28 bは操作権の競合が生じたときに優先すべき側を予め規定する優先度テープ ル、 2 9 a, 29 bは過去の操作履歴を格納する操作履歴格納テーブルである。 図 1 1において他 の図面における符号と同一の符号の部分は、 同一あるいは相当部分を示す。  Another method for solving the problem when both operators start operating at about the same time will be described. The system according to the fourth embodiment of the invention (see FIG. 11) is for solving the above problem. In FIG. 11, 27 a and 27 b are operation right judging units for judging the operation right of the operation input to the position command units 21 a and 21 b, and 28 a and 28 b are conflicting operation rights. Priority tables that preliminarily define the side to be given priority in advance, and 29a and 29b are operation history storage tables for storing past operation histories. In FIG. 11, the same reference numerals as those in the other drawings denote the same or corresponding parts.
発明の実施の形態 1〜 3と比べてよりシンプルな手法として、 同時に操作したときにあらかじめ 決められた基準に従ってシステムの操作可能方向を決定する手法が考えられる。 図 1 1のシステム はこのためのものである。 As a simpler method than the first to third embodiments of the invention, a method of determining the operable direction of the system according to a predetermined criterion when operating simultaneously is considered. Figure 11 1 System Is for this.
通信遅延によつて両側からの操作が衝突したら、 優先度テーブル 28 a, 28 bの内容に基づき 一方の側の操作が優先的に選ばれる。 優先度テーブル28 a, 28 bには操作権が一意に決定され るように優先度の情報が予め格納されている。 この手法は、 システムを完全に対称に構成せずに差 を付けておくものである。 If operations from both sides collide due to communication delay, the operation on one side is preferentially selected based on the contents of the priority tables 28a and 28b. The priority table 2 8 a, 28 b information priority so that is uniquely determined operation right is stored in advance. This method makes a difference without constructing the system completely symmetrically.
あるいは、 操作履歴テーブル 29 a, 29 bの操作の履歴に応じて一方の側に操作権を与える。 例えば、 直前の操作を行っていた側が優先的に選ばれる。 あるいは、 特定の部位の操作を行う方に 操作権が与えられる。 例えば、一方でロボットの腕を動かし、他方でロポッ卜の首を動かした場合、 首 (あるいは腕) を操作した側に操作権を与える。 どの部位が優先される力、 その優先順位は予め 定められている。 例えば、 ジエスチヤとして意味が大きい順に優先順位を決める (首 >腕>足)。 例えば、 操作の頻度が大きレ、順に優先順位を決める。 発明の実施の形態 5.  Alternatively, an operation right is given to one side according to the operation history of the operation history tables 29a and 29b. For example, the side that performed the last operation is preferentially selected. Alternatively, an operation right is given to a person who operates a specific part. For example, if the robot's arm is moved on the one hand and the robot's neck is moved on the other hand, the operation right is given to the person who operated the neck (or arm). Which parts have priority and their priorities are predetermined. For example, priorities are determined in descending order of meaning as a gesture (neck> arm> foot). For example, priorities are determined in order of operation frequency. Embodiment of the invention 5.
発明の実施の形態 1〜4において、 現在、 どちらの側が操作可能な状態なのか、 使用者にとって 分かりづらくなつてしまうことが考えられる (特に通信遅延が大きいとき)。 そこで操作権を表示 する表示部を設けることが好ましい (図 1 2参照)。 図 1 2において、 30 a, 30 bは操作権判 定部 26 a , 26 b又は 27 a, 27 bから操作権の情報を受けて操作権の有無を表示する操作権 表示部である。 図 12において他の図面における符号と同一の符号の部分は、 同一あるいは相当部 分を示す。 なお、 操作権表示部 30 a, 30 bは図 5、 図 8、 図 9及ぴ図 1 1のシステムに適用す ることができる。  In the first to fourth embodiments of the present invention, it may be difficult for the user to understand which side is currently operable (especially when communication delay is large). Therefore, it is preferable to provide a display unit for displaying the operation right (see Fig. 12). In FIG. 12, reference numerals 30a and 30b denote operation right display sections that receive the information on the operation right from the operation right judgment sections 26a and 26b or 27a and 27b and display the presence or absence of the operation right. In FIG. 12, the same reference numerals as those in the other drawings denote the same or corresponding parts. The operation right display sections 30a and 30b can be applied to the systems shown in FIGS. 5, 8, 9 and 11.
操作権表示部 30 a, 3 O bは、 例えば、 ぬいぐるみの鼻の部分に設けられた LEDである。 例 えば、 この L E Dは自分の側が操作可能時は青色に光り、 相手側のみ操作可能の時は赤色に光る。 発明の実施の形態 6.  The operation right display sections 30a and 30b are, for example, LEDs provided on the stuffed nose. For example, this LED glows blue when your side is operable, and glows red when only the other side is operable. Embodiment of the invention 6.
通信遅延による発振の影響を解決するための別の手法について説明する。 発明の実施の形態 6の システム (図 1 3参照) は、 上記問題を解決するためのものである。 図 1 3において、 31 a, 3 1 bはロボッ卜の動作が位置指令部 21による駆動の結果である能動的なもの、 あるいは外力が加 えられたことによる受動的なもののいずれかであるかを判定する外力検出部、 32 a, 32 bは外 力検出部 31 a, 31 bの判定結果に基づき受動的な動作に関する位置情報のみを相手側に送信さ せる能動動作/受動動作分離部である。 図 1 3において他の図面における符号と同一の符号の部分 は、 同一あるいは相当部分を示す。 なお, 2 0 a, 2 O bは、 対応する外力検出部より出力があつ たときのみ、 ロボットの現在位置と外部からの位置指令の偏差をとり、 位置指令部に入力する演算 器である。 Another method for solving the influence of the oscillation due to the communication delay will be described. The system according to the sixth embodiment (see FIG. 13) solves the above problem. In Fig. 13, 31a and 31b indicate whether the robot operation is active as a result of driving by the position command unit 21 or passive due to the application of an external force. The external force detectors 32a and 32b are active / passive operation separators that transmit only position information on passive operations to the other party based on the determination results of the external force detectors 31a and 31b. is there. In FIG. 13, the same reference numerals as those in the other drawings are used. Indicates the same or corresponding part. 20a and 2Ob are computing units that calculate the deviation between the robot's current position and an external position command only when an output is received from the corresponding external force detector, and input it to the position command unit.
対称型バイラテラル制御は、 マスタの変位にスレーブを追従させるようにマスタ、 スレーブ両者 のァクチユエータを制御するものである。 すなわち、 マスタに変位が生じると、 マスタとスレーブ 間に相対変位が生じる。 その相対変位を 0 にするようにマスタおょぴスレーブに取りつけたモー タの駆動電流を制御し、 両者に駆動トルク、拘束トルクを発生させるように制御するのが対称型バ イラテラル制御である。 対称型は、 マスタおよびスレーブに力が加わっている時には、 必ず両者に 相対変位が存在している。 この方式は、 力を検出して制御系の位置制御にフィードバックしないの で、 制御が単純で安定性も良いと言われている。  In symmetric bilateral control, both the master and slave actuators are controlled so that the slave follows the displacement of the master. That is, when a displacement occurs in the master, a relative displacement occurs between the master and the slave. Symmetric bilateral control is to control the drive current of the motor attached to the master or slave so that the relative displacement is zero, and to control the drive torque and restraint torque for both. In the symmetric type, when force is applied to master and slave, relative displacement always exists between both. This method is said to have simple control and good stability because it detects force and does not feed it back to position control of the control system.
しかしながら、 伝送系に遅延が存在する場合、 発振しやすい不安定なシステムとなる。 システム 不安定化一番の原因は相手側のロボットに伝送した動作情報が相手側のロボットを動作させた後に 遅延を伴い改めて戻ってくることが考えられる。 似た現象としては国際電話等で音声通話時のェコ 一として観察されている。 発明の実施の形態 6のシステムはこの遅延の影響を低減するためのもの である。  However, if there is a delay in the transmission system, it becomes an unstable system that easily oscillates. The most likely cause of system instability is that the motion information transmitted to the other robot returns after a delay after operating the other robot. A similar phenomenon has been observed in voice calls on international calls. The system according to the sixth embodiment is intended to reduce the influence of the delay.
発明の実施の形態 6は外力伝達型バイラテラル制御に関する。 これは、 口ポットの関節の能動的 な動作 (ロボットが内部の制御指令に従って動いているとき、 ロボットが静止状態にあるとき) と 受動的な動作 (口ポットに対し外部の人間が力を加えたき、 ロボッ卜が外部物体に接触したとき) とを分離し、 受動的な動作時の関節角ないしは関節速度ないしは関節トルクのデータを対となる口 ボットに対して伝送する、 というものである。 図 1 3の外力検出部 3 1 a, 3 l bが能動動作と受 動動作を区別し、 能動動作/受動動作分離部 3 2 a , 3 2 bが受動動作とされた動作に関する位置 情報を選択して相手に送信させる。  Embodiment 6 of the invention relates to an external force transmission type bilateral control. This is based on the active movement of the mouth pot joints (when the robot is moving according to internal control commands and when the robot is stationary) and the passive movement (when an external human applies force to the mouth pot). (When the robot comes into contact with an external object), and transmits the joint angle, joint speed, or joint torque data during passive operation to the pair of mouth bots. The external force detector 31a, 3lb in Fig. 13 distinguishes between active operation and passive operation, and the active / passive operation separators 32a, 32b select position information on the operation determined to be passive. And send it to the other party.
能動的な動作と受動的な動作を分離するためには外力がロボッ卜にかかっているかかかっていな いかを検出できればよい。  In order to separate active and passive movements, it is only necessary to detect whether or not an external force is acting on the robot.
外力を検出するためには、 例えば次のような手法が考えられる。  In order to detect the external force, for example, the following method can be considered.
•ロボットにカセンサやスィッチを搭載する。 これにより外力を直接検出する。  • Equip robots with sensors and switches. Thereby, the external force is directly detected.
•内部の制御指令上の関節角と実際の関節角の差を観測する。 両者の角度が異なれば外力がかかつ ていると判定できる。  • Observe the difference between the joint angle on the internal control command and the actual joint angle. If the angles are different, it can be determined that an external force is applied.
•関節を駆動するモータの駆動電流を観測する。 モータの駆動電流が小さいあるいは 0であるにも かかわらず関節の位置 (角度) が変化しているとき、 外力がかかっていると判定できる。 発明の実施の形態 7 . • Observe the drive current of the motor driving the joint. When the position (angle) of the joint changes despite the motor drive current being small or zero, it can be determined that an external force is applied. Embodiment 7 of the invention 7.
通信遅延による発振の影響を解決するための別の手法について説明する。 発明の実施の形態 の システム (図 1 4参照) は、 上記問題を解決するためのものである。 図 1 4において、 3 3 a , 3 3 bは LMS (Least Mean Square)や RLS (Recursive Least Square)等の適応フィルタである。 図 1 4 において他の図面における符号と同一の符号の部分は、 同一あるいは相当部分を示す。  Another method for solving the influence of the oscillation due to the communication delay will be described. The system according to the embodiment of the present invention (see FIG. 14) solves the above problem. In FIG. 14, 33a and 33b are adaptive filters such as LMS (Least Mean Square) and RLS (Recursive Least Square). In FIG. 14, portions having the same reference numerals as those in other drawings indicate the same or corresponding portions.
一般の電話回線やインターネット電話等において適用フィルタを用いてエコーをキャンセルして レ、る。 本願で対象とする伝送遅延によるロボット動作の不安定化もロボットの動作を音声と同じ波 動と考えることにより、 適応フィルタを用いて安定して動作させることが可能となる。  Echo is canceled using an applied filter on general telephone lines or Internet phones. The instability of the robot operation due to the transmission delay, which is the subject of the present application, can be stabilized by using an adaptive filter by considering the robot operation as the same wave as the voice.
具体的には、 適応フィルタ 3 3 a , 3 3 bは、 送信した動作を記録し、 相手側のロポッ卜が送信 した動作によって動いた結果の動作信号が戻ってきたときに、 記録した動作信号を適切にゲインを 調整した上で差分をとる。 これにより発振を抑制しつつ相手側の動作のみ抽出することが可能とな る。 発明の実施の形態 8 .  Specifically, the adaptive filters 33a and 33b record the transmitted operation, and when the operation signal resulting from the operation transmitted by the partner port returns, the recorded operation signal Adjust the gain appropriately and take the difference. This makes it possible to extract only the operation of the other party while suppressing oscillation. Embodiment 8 of the invention 8.
通信遅延による発振の影響を解決するための別の手法について説明する。 発明の実施の形態 8の システム (図 1 5参照) は、 上記問題を解決するためのものである。 図 1 5において、 3 4 a , 3 4 bは口ポットの位置 (角度) 情報を可聴域の音声信号にエンコードするエンコーダである。 図 1 5において他の図面における符号と同一の符号の部分は、 同一あるいは相当部分を示す。 なお、 通 信回線 2はエコーキャンセラ機能を備えるものである。  Another method for solving the influence of the oscillation due to the communication delay will be described. The system according to Embodiment 8 of the invention (see FIG. 15) solves the above problem. In FIG. 15, reference numerals 34a and 34b denote encoders that encode the position (angle) information of the mouth pot into an audio signal in an audible range. In FIG. 15, the same reference numerals as those in the other drawings denote the same or corresponding parts. Communication line 2 has an echo canceller function.
通信回線 2として電話回線や VoIP でのコネクションを利用する場合、 当該通信回線はエコーキ ヤンセル機能を備えている。 よって、 角度情報を可聴域の音声信号にエンコードした上で通信回線 を通じて相手側に音声情報として送信すれば、 通信回線自体でエコーをキャンセルしてくれる。 こ の場合、 ロボットフォンはエンコーダ 3 3のみを備えればよい。 , 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。  When a telephone line or a VoIP connection is used as the communication line 2, the communication line has an echo cancel function. Therefore, if the angle information is encoded into an audio signal in the audible range and then transmitted as audio information to the other party through the communication line, the echo is canceled by the communication line itself. In this case, the robot phone need only have the encoder 33. 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, which are also included in the scope of the present invention. It goes without saying that it is a thing.
また、 本明細書において、 部ノ手段とは必ずしも物理的手段を意味するものではなく、 各部ノ手 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、一つの部 手段の機能力 二つ以上の物理的手段により実現されても、 若しくは、 二つ以上の部/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。 Also, in this specification, the unit means does not necessarily mean a physical means, but also includes a case where the function of each unit means is realized by software. Furthermore, the functional capabilities of one part The functions of two or more units / means may be realized by two or more physical means or one physical means.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
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口ポットと、 前記可動部を 駆動する駆動部と、 前記可動部の位置を示す信号を出力する位置情報センサと、 通信接続部とを備 ^、 1. A mouth pot that is used as a user interface and includes a movable part in a body part, a driving part that drives the movable part, a position information sensor that outputs a signal indicating the position of the movable part, and a communication connection part And ^ ^
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するとともに、 自分側の前記可動部 が外力により動かされたとき、 所定時間の間は相手側からの前記位置情報による駆動を行わない、 ことを特徴とするロボッ  The communication connection unit transmits a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor to a partner via a communication line, and receives position information corresponding to the movable unit from the partner to receive the signal. To the driving unit, the driving unit drives the movable unit based on the received position information, and when the movable unit on its own side is moved by an external force, the position information from the partner side for a predetermined time The robot is not driven by
2 . 通信回線における伝送遅延を測定する回線遅延量測定部を備え、 2. Equipped with a line delay amount measurement unit that measures the transmission delay in the communication line,
前記駆動部は、 前記伝送遅延量が予め定められた値を超えたときに、 相手側からの前記位置情報 による駆動を行わな!/、ことを特徴とする請求項 1記載の口ポッ  The port according to claim 1, wherein, when the transmission delay amount exceeds a predetermined value, the driving unit does not perform driving based on the position information from the other party! /
3 . 通信回線における伝送遅延を測定する回線遅延量測定部を備え、 3. Equipped with a line delay amount measurement unit that measures the transmission delay in the communication line,
前記伝送遅延量に応じて前記所定時間が変化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 robot phone according to claim 1, wherein the predetermined time changes according to the transmission delay amount.
4 . 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と、 前記可動部を 駆動する駆動部と、 前記可動部の位置を示す信号を出力する位置情報センサと、 通信接続部と、 前 記口ポットの操作権が自分側あるいは相手側のいずれにあるかを判定する操作権判定部とを備え、 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、 前記操作権判定部により自分側に操作権がないと判定されたとき、 受けた前記位 置情報に基づき前記可動部を駆動することを特徴とする口ポットフォン。 4. A robot that is used as a user interface and includes a movable part in a body part, a driving part that drives the movable part, a position information sensor that outputs a signal indicating the position of the movable part, and a communication connection part An operation right determination unit that determines whether the operation right of the mouth pot is on the own side or the other side, wherein the communication connection unit is configured to control the movable position from the position information sensor via a communication line. A signal indicating the position of the unit is transmitted to the other party, the position information corresponding to the movable unit is received from the other party and sent to the drive unit, and the drive unit is operated on its own side by the operation right determination unit. When it is determined that there is no right, the movable potphone is driven based on the received position information.
5 . 時計装置を備え、 5. Equipped with a clock device,
前記通信接続部は、 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する とき、 自分側の時刻情報を相手側に伝送するとともに、 相手側から前記可動部に対応する前記位置 情報に係る時刻情報を受け、 - 前記操作権判定部は、 自分側の時刻情報と相手側の時刻情報を比較することにより操作権の判定 を行うことを特徴とする請求項 4記載のロポットフオン。 The communication connection unit, when transmitting a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor to the other party, transmits time information on its own side to the other party, and corresponds to the movable unit from the other party. The position 5. The robot pot according to claim 4, wherein: the operation right determination unit receives the time information related to the information, and determines the operation right by comparing the time information of its own side with the time information of the other side.
6 . 前記通信回線を介して、 操作権に係る問合せを相手側に送るとともに、 相手側からの回答を 受ける問合せ/回答部を備え、 6. An inquiry / response unit that receives an inquiry from the other party while sending an inquiry about the operation right to the other party via the communication line,
前記操作権判定部は、 自分側の前記可動部が外力により動かされたとき、 前記問合わせ/回答部 により相手側に問合せを送り、 その回答に基づき操作権の判定を行うことを特徴とする請求項 4記 載のロボットフオン。  The operation right determination unit, when the movable unit on its own side is moved by external force, sends an inquiry to the other party by the inquiry / answer unit, and determines the operation right based on the answer. A robot phon according to claim 4.
7 . 前記操作権判定部は、 自分側の前記可動部が外力により動かされたとき、 仮の操作権を自分 側に与えるとともに、 前記回答により相手側に操作権があると判明したときに前記仮の操作権を取 り消すことを特徴とする請求項 6記載のロボットフォン。 7. The operation right determination unit gives the provisional operation right to the own unit when the movable unit of the own unit is moved by an external force, and, when the answer shows that the other party has the operation right, 7. The robot phone according to claim 6, wherein the temporary operation right is canceled.
8 . 操作権に関する優先度情報を予め記憶する優先度テーブルを備え、 8. A priority table for storing priority information on the operation right in advance is provided.
前記操作権判定部は、 前記優先度テーブルに基づき操作権の判定を行うことを特徴とする請求項 4記載のロボッ  5. The robot according to claim 4, wherein the operation right determination unit determines the operation right based on the priority table.
9 . 操作履歴を記憶する操作履歴テーブルを備え、 9. Equipped with an operation history table that stores the operation history,
前記操作権判定部は、 前記操作履歴テーブルの内容に基づき操作権の判定を行うことを特徴とす る請求項 4記載のロボットフォン。 '  5. The robot phone according to claim 4, wherein the operation right determination unit determines the operation right based on the contents of the operation history table. '
1 0 . 前記操作権判定部は、 自分側の前記可動部に対して直前に操作が行われていた場合に自分 側に操作権があると判定することを特徴とする請求項 9記載のロボットフォン。 10. The robot according to claim 9, wherein the operation right determination unit determines that the user has the operation right when the operation unit has been operated immediately before on the movable unit on the own side. phone.
1 1 . 前記操作権判定部は、 自分側の前記口ポットの複数の可動部のうちで予め定められた可動 部の操作が行われていた場合に自分側に操作権があると判定することを特徴とする請求項 9記載の ロボットフオン。 1 1. The operation right determination unit determines that the user has the operation right when a predetermined movable part of the plurality of movable parts of the mouth pot on his / her side has been operated. 10. The robot phon according to claim 9, wherein:
1 2 . 前記操作権判定部の出力に基づき操作権の有無を表示する操作権表示部を備えることを特 徴とする請求項 4記載のロボットフオン。 1 2. It is equipped with an operation right display unit that displays the presence or absence of the operation right based on the output of the operation right judgment unit. 5. The robot phon according to claim 4, wherein
1 3 . 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と、 前記可動部 を駆動する駆動部と、 前記可動部の位置を示す信号を出力する位置情報センサと、 通信接続部と、 前記可動部に外力が加えられているかどうかを検出する外力検出部と、 前記外力検出部の出力に基 づき能動動作と受動動作を分離する能動動作/受動動作分離部とを備え、 13. A robot that is used as a user interface and includes a movable part in a body part, a driving part that drives the movable part, a position information sensor that outputs a signal indicating the position of the movable part, and a communication connection part An external force detection unit that detects whether an external force is applied to the movable unit, and an active operation / passive operation separation unit that separates an active operation and a passive operation based on an output of the external force detection unit,
前記通信接続部は、 通信回線を介して、 前記能動動作/受動動作分離部により分離された受動動 作につ 1/、ての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、 '  The communication connection unit communicates a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor with respect to the passive operation separated by the active operation / passive operation separation unit via a communication line. Side, and receives position information corresponding to the movable unit from the other party and sends it to the drive unit.
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、 ことを特徴とする口ポットフ オン。  A mouth pot phone, wherein the drive section drives the movable section based on the received position information.
1 4 . 前記外力検出部は、 前記ロポットに設けられ、 操作に係る外力を直接検出するセンサであ ることを特徴とする請求項 1 3記載の口ポッ 14. The mouthpiece according to claim 13, wherein the external force detection unit is a sensor provided in the robot and directly detecting an external force related to an operation. 14.
1 5 . 前記外力検出部は、 前記駆動部に対する制御指令上の位置信号と前記位置情報センサから の前記可動部の実 »置を示す信号の差を観測することにより外力を検出することを特徴とする請 求項 1 3記載のロボットフオン。 15. The external force detection unit detects an external force by observing a difference between a position signal on a control command to the drive unit and a signal indicating the actual position of the movable unit from the position information sensor. The robot phone according to claim 13, wherein
1 6 . 前記外力検出部は、 前記駆動部の駆動電流及び前記位置情報センサからの位置を示す信号 を計測し、 前記駆動電流が予め定められたしきい値よりも小であるにもかかわらず前記可動部の位 置が変化しているとき、 外力がかかっていると判定することを特徴とする請求項 1 3記載のロボッ 16. The external force detection unit measures a drive current of the drive unit and a signal indicating a position from the position information sensor. Although the drive current is smaller than a predetermined threshold value, 14. The robot according to claim 13, wherein it is determined that an external force is applied when the position of the movable part is changing.
1 7 . 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口ポットと、 前記可動部 を駆動する駆動部と、 前記可動部の位置を示す信号を出力する位置情報センサと、 通信接続部と、 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と前記通信接続部から受けた相手側からの 前記可動部に対応する位置情報を入力とする適応フィルタとを備え、 17. A mouth pot that is used as a user interface and includes a movable part in a body part, a driving part that drives the movable part, a position information sensor that outputs a signal indicating the position of the movable part, and a communication connection And an adaptive filter that inputs a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor and position information corresponding to the movable unit from the other party received from the communication connection unit,
前記駆動部は、 前記適応フィルタの出力に基づき前記可動部を駆動する、 ことを特徴とするロボ ットフォン。 The robot unit, wherein the driving unit drives the movable unit based on an output of the adaptive filter.
1 8 . ユーザインタフエ一スとして用いられ、 体の一部に可動部を含む口ポットと、 前記可動部 を駆動する駆動部と、 前記可動部の位置を示す信号を出力する位置情報センサと、 通信接続部と、 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可聴域の音声信号にェンコードするェン コーダとを備え、 18. A mouth pot which is used as a user interface and includes a movable part in a part of the body, a driving part for driving the movable part, and a position information sensor for outputting a signal indicating the position of the movable part A communication connection unit, and an encoder that encodes a signal indicating the position of the movable unit from the position information sensor into an audio signal in an audible range,
前記通信接続部は、 エコーキャンセノレ機能を備える通信回線を介して、 エンコードされた前記可 動部の位置を示す信号を相手側に伝送し、 相手側からエンコードされた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、  The communication connection unit transmits an encoded signal indicating the position of the movable unit to the other party through a communication line having an echo canceling function, and transmits the encoded position corresponding to the movable unit to the other party. Receiving the information and sending it to the drive,
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、 ことを特徴とするロボットフ オン。  The said driving part drives the said movable part based on the said positional information received, The robot fan characterized by the above-mentioned.
1 9 . 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と、 通話用のマ ィク及ぴスピ一力と、 前記可動部を駆動する駆動部と、 前記可動部の位置を示す信号を出力する位 置情報センサと、 通信接続部とを備え、 19. A robot that is used as a user interface and includes a movable part in a body part, a microphone and speed for a call, a drive unit that drives the movable unit, and a position of the movable unit. A position information sensor that outputs a signal indicating
前記通信接続部は、 通信回線を介して、 前記マイクからの音声信号を相手側に伝送し、 相手側か ら受けた音声信号を前記スピー力において再生し、 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、  The communication connection unit transmits an audio signal from the microphone to a partner via a communication line, reproduces an audio signal received from the partner with the speed, and the movable unit from the position information sensor. A signal indicating the position of the movable part is transmitted to the other party.
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、 ことを特徴とするロボットフ オン。  The said driving part drives the said movable part based on the said positional information received, The robot fan characterized by the above-mentioned.
2 0 . 前記マイク及びスピーカは前記ロボットの前面側を向いて配置され、 利用者は前記ロポッ 卜と向き合って操作可能であることを特徴とする請求項 1 9記載のロボットフオン。 20. The robot phone according to claim 19, wherein the microphone and the speaker are arranged facing a front side of the robot, and a user can operate the robot by facing the robot.
2 1 . 前記可動部は体の四肢及び頭部に設けられ、 四肢に設けられる前記可動部は少なくとも 2 つの自由度をもち、 頭部に設けられる前記可動部は少なくとも 3つの自由度をもつことを特徴とす る請求項 1 9記載のロボットフオン。 2 1. The movable part is provided on the limb and head of the body, the movable part provided on the limb has at least two degrees of freedom, and the movable part provided on the head has at least three degrees of freedom. The robot phon according to claim 19, characterized by:
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