JP2001125585A - 移動ロボット及び移動ロボットを制御する方法 - Google Patents
移動ロボット及び移動ロボットを制御する方法Info
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Abstract
順応性を与える新規な移動ロボット制御方法を提案す
る。 【解決手段】 移動ロボット3に、自律移動手段35
と、マイクロホン32と、スピーカ33と、移動通信モ
ジュール30と、移動通信モジュール30を介して受け
た音声指令を翻訳し移動ロボットの移動を制御する音声
解析モジュール310とを包含させる。マイクロホン3
2が音声解析モジュール310に接続されており、移動
ロボットの可聴範囲内にいる操作者4が音声指令により
移動ロボット3の移動を制御することを可能とする。
Description
に電話によって自律的に移動できるように作られた移動
ロボットに関する。
される信号に反応する処理ユニットの制御の下で、自律
的に移動することができる移動ロボットは既に知られて
いる。例えば、1つまたはいくつかのカメラ、レーダー
及びマイクロホン等を備え、複雑な環境下において移動
し任務を遂行するロボットは既に実現されている。
ボットも知られている。一般に、遠隔制御は、この目的
のために特別に開発された専有のインターフェースを使
用し、このロボットの制御のために確保された無線通信
チャネルに他人の通信がないことを当然のこととして期
待している。従って、このロボットは、これを制御しよ
うとする操作者の身元を確認しない。
ボットも出現した。この場合、例えばパスワードやファ
イヤウオールによる標準的な自己識別や保安手段を用い
て、許可を受けてない者がロボットを制御することを妨
げなければならない。
ットも知られており、例えばこれに制限するわけではな
いが娯楽及び玩具分野に用いられている。これらのロボ
ットは、近くにいる操作者の音声指令を解析してこれら
の指令に従う。ある種の移動ロボットはまた、音声合成
モジュールを包含しており、スピーカを介して再生され
た音声応答を発生するようにされている。
ト及び移動ロボットを制御する新規な方法を提案するこ
とにある。
ロボット及び移動ロボットの制御に一層の順応性を与え
る新規な移動ロボット制御方法を提案することにある。
移動手段、マイクロホン、スピーカ、移動通信モジュー
ル及び移動ロボットの移動を制御するために移動通信モ
ジュールを介して受けた音声指令を翻訳できる音声解析
モジュールを包含する移動ロボットにより達成される。
する遠隔制御方法により達成される。 1.交換電話回路網を介して移動ロボットとの接続を確
立する。 2.この接続を介して移動ロボットを移動させる音声指
令を送る。 3.移動ロボット内においてこの音声指令を翻訳して移
動ロボットの移動を制御する。
して述べ、特許請求の範囲において記載する。
ットは、集積マイクロホンを介して近くにいる操作者に
より、または例えば一般の移動体通信回路網(例えばG
SMまたはUMTS)を介して遠くにいる操作者によっ
て、音声制御されるという利点を有している。
る操作者と従来型の電話設備を介して通信回路網の任意
の地点で接続された遠くの操作者との間の音声通信が、
移動ロボットを介して確立されることを許容する。
された少なくとも1つの移動ノードを包含し、この移動
ノードの位置が、移動体通信の任意のノードから送られ
移動ノード内で解析された音声指令により制御され得る
移動体通信回路網を実現することを可能とする。
はまた、少なくとも1つのカメラと、例えばスクリーン
のような視覚再生手段と、さらには映像とマルチメディ
アデータとの伝送を可能とする第3世代のセルラー電話
とを備えている。この実施形態では、映像処理技術を介
して通信の可能性を拡張するものである。
形態についての以下の詳細な記述により、よりよく理解
されるであろう。
して制御され得る移動ロボット3の1つの実施形態を示
す。以下の記述にあり特許請求の範囲に記載されてい
る”移動ロボット”とは、例えば車輪のような自律移動
手段35を備え、かつ例えばマイクロプロセッサ、マイ
クロコントローラまたはコンピュータのような処理ユニ
ット31を備えたロボットで、このロボットに設けられ
た1つまたはいくつかのセンサにより送られた信号及び
/または操作者によりロボットへ送られた高水準指令に
従ってロボット機能、殊にロボットの移動、を制御する
プログラムを実行するロボットであると理解されたい。
本発明は、“小型”ロボットすなわち操作者よりも小さ
な寸法のロボットに特に適用される。
してない)を駆動し処理ユニット31により制御される
電動機のような移動モジュール35を包含している。ロ
ボット全体は、例えば蓄電池または光発電パネルのよう
な自律性電源により電力を自給している。
ない)に記憶されているコンピュータプログラムは、ロ
ボットの機能のすべてを制御している。このプログラム
は、好適にはオブジェクト指向言語、例えばC++、C
ORBAのIDLまたはJAVA(サン マイクロシス
テムズの登録商標)により書かれたものとするが、反復
言語により書かれたモジュールまたはニューロン ネッ
トワークによりプログラムされたモジュールを包含する
ものとすることができる。
ばカメラ、タッチセンサ、加速度、レーダー、生物測定
センサなど環境を検知する他のセンサ34をさらに包含
する。
リーンのような再生手段36は、この環境、殊にロボッ
ト近くにいる操作者4と交信することを可能とする。
信モジュール30を包含している。この移動通信モジュ
ール30は、例えばGSM、AMPS、TDMA、CD
MA、TACS、PDC、HSCSD、GPRS、ED
GEまたはUMTSのような一般電話回路網、または例
えばWAP(ワイヤレス アプリケーション プロトコ
ル)技術を用いた第3世代回路網(3G)、さらにまた
は例えばDECT型式の無線インターフェースを介して
接続する固定回路網に接続することを可能とする。移動
通信モジュール30は、移動体通信回路網2に接続され
た任意の端末装1と双方向音声または音声ー映像通
信(”フル デュープレックス”)を確立することを可
能とする。
ースである移動通信モジュール30は、移動ロボットの
内部に集積された従来型の移動電話により構成される。
この移動電話は、好適には例えば取り外し可能なSIM
カードのような加入者識別モジュール300を包含して
いる。これは、移動ロボットが移動体通信回路網2内で
識別されるようにする。第1の実施例においては、移動
電話30は、例えばキーボードのような入力手段と、デ
ィスプレイとを備え、操作者4が、この移動ロボット3
を使って、従来型の移動電話とのように電話することを
可能とする。他の実施例においては、移動電話30は、
入力手段及びまたはディスプレイなしとされる。
信号を成形するモジュール311を包含する。このモジ
ュール311は、例えば増幅器とフィルタと例えば8k
Hzのアナログー数値コンバータとを包含する。他のモ
ジュール312は、移動電話30により供給された音声
信号を成形できる。インターフェース30がアナログで
音声信号を供給する場合、モジュール312は、例えば
増幅器とフィルタと例えば8kHzのアナログー数値コ
ンバータとを包含し、移動電話30が数値信号を供給す
る場合、このモジュール312がデータフォーマット変
換モジュールを包含するものとすることができる。
30の成形信号は、マルチプレクサ314の入力及び音
声解析モジュール310の入力に供給される。音声解析
モジュール310は、例えば中立回路網、隠れマルコフ
(Markov)回路網またはハイブリッドシステムを
用いることができ、マイクロホン32及び移動電話30
から来る音声の流れからロボットのための指令音声を識
別するように訓練することができる。多数の潜在的操作
者により制御可能な移動ロボットの場合、音声解析モジ
ュールは、すべての操作者の集団の代表的な操作者サン
プルからの音声サンプルによりできるだけ訓練される。
1人の操作者1(端末装置1の操作者)または4により
制御されるロボットの場合、音声解析モジュールは例え
ば訓練段階中にその操作者の音声を解析するように訓練
される(”会話者依存認識”)。
た指令は、好適にはメモリ領域内に記憶されたコンピュ
ータプログラムとこのコンピュータプログラムを実行す
ることができるプロセッサとを包含するシーケンシャル
マシン317の入力へ供給される。シーケンシャル マ
シン(順序機械)317はまた、例えばこのシーケンシ
ャル マシン317が移動電話31を制御、ことに通信
を確立または中断して呼者の識別等を得る従来型のTA
PIインターフェースのようなCIT(コンピュータ
インテグレーテド テレフォン)インターフェース31
9を介して移動電話30から直接に信号を受ける。さら
に、このシーケンシャル マシン317の状態は、他の
センサ34により、及び移動モジュール35により供給
される信号に依存する。
このマシンにより供給される制御信号の値、ことにマル
チプレクサ314の制御信号、移動モジュール35の制
御信号、移動電話30のインターフェースの制御信号、
音声合成器313の制御信号、及び例えばディスプレイ
のような再生手段36の制御信号の値を決定する。
される音声合成器313は、質問者及び操作者4の音声
指令または移動体通信回路網2を介して受け取った音声
指令への音声応答を発生することを可能としている。こ
のようにして発生させた音声告知はまた、シーケンシャ
ル マシン317の状態に依存し、このようにして音声
合成器は、例えば警報または検知された事態等の移動ロ
ボットの特別な状況を告知することを可能としている。
されるマルチプレクサ314は、スピーカ33へ供給さ
れた出力信号及び移動電話30の音声入力に供給された
出力信号を選択することを可能とする。シーケンシャル
マシン317の制御信号に従って、マルチプレクサ3
14は、これらの2つの出口のそれぞれに、マイクロホ
ン32から来る信号か、移動電話30により受信された
信号か、音声合成器313により発生させた信号かを供
給する。
の出力信号がスピーカ33により再生されるようにす
る。このモジュール315は、例えば数値−アナログコ
ンバータ及び増幅器を包含する。同様に、モジュール3
16は、移動電話30のためにマルチプレクサの出力信
号を成形することができる。
確認モジュール318を包含するものとする。これは、
呼者1の身元をこの呼者の音声の特徴に基づいて確認す
ることを可能としている。処理ユニット31により供給
されるこの結果は、シーケンシャル マシン317に提
供される。図中に示されていない処理ユニット31を用
いて、移動ロボット3の近くにいる操作者4の身元を確
認するようにもできる。
ータバンク3170を包含する。利用者データバンクに
は、この移動ロボットの操作者1、4のプロフィルが記
憶されている。このプロフィルは、好適にはそれぞれの
操作者について、後述するアクセス権、例えば言語及び
/または指令構文、熟練度等の選択、音声識別を容易に
する音声パラメータ、操作者が接触できるまたは接触し
ようとする1つまたは若干数のアドレス(例えば電話番
号、インターネットアドレス)等を包含する。
30から来るデータの流れを受け、シーケンシャル マ
シン317内の制御プログラムを変更することを許容す
るモデムのような、データをダウンストリームする手段
(図示してない)を包含する。
3を包含する移動体通信回路網2の1つの例を示す。こ
の移動体通信回路網は、複数の移動電話1の加入者と複
数の移動ロボット3とが接続できる1つまたたは若干個
のスイッチ20を包含する。移動体通信回路網のノード
3のそれぞれの位置は、移動体通信回路網2の任意のノ
ード1または3から伝達され前記移動ノードで解析され
る音声指令により制御される。移動体通信回路網2のノ
ード1、3により接続される各操作者は、このようにし
て、必要な操作の認可がなされ、移動ロボット3の近く
の操作者と音声通信が確立できるならば、この移動ロボ
ット3を制御することができる。
フェースすなわち移動通信モジュール30は、このまま
で完成したものとするか、eメール、SMS(ショート
メッセージ システム)、映像等の伝送を可能とするよ
うに変更することもできる。インターフェース30はさ
らに、クライアント インターネットを包含させて、移
動ロボットを移動体TCP/IP回路網2へ接続できる
ようにすることができる。この実施形態は、ことに移動
ロボット3が、インターネットを介して異なった型式の
サービスにアクセスし、インターネットを介して伝達さ
れる指令により、ことにインターネットを介して伝達さ
れる音声指令により、制御されることを可能とする。
tpサーバ(図示してない)を包含することができる。
このサーバは、任意の遠隔の操作者1が、たとえインタ
ーネット利用者であっても、例えばインターネット ナ
ビゲータのような簡単な利用者FTPまたはhttpを
介して移動ロボット3の状態、ことにシーケンシャルマ
シン317の状態及びセンサ34により供給された信号
の状態を点検して、このチャネルを介して移動ロボット
を制御することを可能とする。
クリーン35を備えている場合、ビデオ会議を、如何な
る遠隔の場所の操作者1、3とカメラ34に視野内にい
る操作者との間で催すことができる。
例示されている移動ロボット3の異なった要素及びモジ
ュールを、電子回路としてまたはソフトウエアとして実
現することができることを理解されよう。
性について以下に詳述する。
えば電話型の回路網2の場合、識別モジュール300に
対応する電話番号を構成することにより移動ロボット3
との接続を確立しなければならない。パケット通信回路
網の場合、遠隔の操作者1は、移動ロボットのアドレス
にデータの束を送らなければならない。
用者または匿名の利用者、利用権及び特典を含めて各利
用者を知らせる。各操作者1、4は、いくつかの型式の
権利、例えばロボットを移動させる権利、ロボットの環
境と通信する権利等を与えられる。これらの権利は、例
えば利用者データバンク3170に記憶され得る。特定
の操作者1、4は、好適にはロボットを管理する権利、
特に、ソフトウエアを更新する権利、他の権利を与える
権利等を受け、これに対して他の操作者は、異なった他
の型式の権利を受けることができる。
移動ロボットを移動させ、移動ロボットの環境と双方向
性通信を確立するように許可された1人の操作者の少な
くとも身元認識と、随意的にはこれよりも制限された権
利、例えば双方向性通信を確立する権利だけを有する1
人または若干数の操作者の身元認識とを包含している。
は、この操作者の身元を決定することが必要である。簡
単な実施例においては、身元は、単にGSMまたはUM
TSシステムの呼者認識機能により決定される。移動電
話30に提供されるこの呼者確認は、TAPIインター
フェース319により処理ユニット31に通信され、利
用者データバンク3170に記憶されている身元と比較
され、呼を入れている操作者の権利を決定する。この解
決策は、呼ばれた移動ロボット3との接続を確立するの
に用いられた端末を証明することを可能とするが、この
同じ端末が何人かの呼者に使用される場合呼者の身元を
決定するわけではない。
ば電話1のキーを介して導入されたPINコード(DT
MFシステム)による、または全く音声的に発せられた
コードによるパスワードにより決定され、及び/または
証明される。
の生物測定パラメータ、好適には呼者確認モジュール3
18により決定される呼者の声音の特徴により、または
映像伝達システムの場合には呼者の顔または眼の特徴に
より決定され、及び/または証明される。
入れた操作者1により送られたデジタル メッセージの
電子署名により証明される。この電子署名は、呼を入れ
た操作者により用いられる端末の確認モジュール10に
記憶されている電子的証明書により署名され得る。
ことができ、移動ロボットは、例えば、発せられたパス
ワードと、このパスワードから得られた音声署名の一致
とを要求することができる。
で所定の音声指令、好適には例えば”前進”、”
左”、”停止”、”ステーションへ戻れ”、”掴め”等
のような高水準指令によりロボットの移動及び動作を制
御することができる。移動ロボット3は、受けた命令を
実行し、確認、好適には音声合成器313により発生さ
せた音声メッセージの型式の確認を送る。
のような適宜の音声指令を発することによりロボットを
会話モードにおくことができる。この場合、マルチプレ
クサ314は、移動電話30を直接にマイクロホン/ス
ピーカ複合体32ー33に接続し、このようにして遠隔
の操作者1と近くの操作者4との間の音声及び/または
音声映像対話を許容する。移動ロボットは、ついで、対
応する指令(”エスケープ シーケンス”)がモジュー
ル310により検知されるとき、例えば遠隔の操作者1
が”指令モード”を発するとき、指令モードに戻る。
ロボットの場合、会話モードは、映像または移動ロボッ
トにより決定された他の信号の移動電話30による伝送
を含むことができる。
どうぞ”というような特定のシーケンスを付けて各指令
を始めることにより会話モードから非常に容易に区別さ
せることができる。
より受けた音声指令により近くの操作者4によって制御
され得る。遠隔の操作者1と近くの操作者4とから受け
た矛盾する指令から生ずる相反は、利用者データバンク
3170に納められている指示のもとにシーケンシャル
マシン317により仲裁される。
として用いられる移動ロボットとの間の典型的なやりと
りを、例として以下に述べる。
話番号を選択する。対話の最初の交換は、遠隔の操作者
1の身元及び特典、例えば移動体通信の加入者あること
を証明するのに用いられる。この目的のため、移動ロボ
ッは遠隔の操作者1にパスワードを提示するようにい
う。パスワードの意味論的な内容とこの応答からモジュ
ール318により決定された音声署名は、呼者の権利を
証明するのに用いられる。
の玄関に向けて動き、9時にミスタージョン スミスと
いう訪問者が来るのを待つことを命令する。
けて移動する。
3に会う。
び、ミスター スミスの到着を報告する。
替えて、ミスター スミスに移動ロボットのスピーカ3
3を介して挨拶し、訪問の目的を尋ねる。
ーを訪問したいという希望を述べる。彼の返事は、マイ
クロホン32及び移動体通信回路網2を介して遠隔の操
作者へ伝えられる。
し、移動ロボットにミスター スミスを研究センターへ
案内するように命令する。
する。
ボットの他の可能な応用として以下のことが包含されよ
う。
育する、例えば玩具として用いられる仮想動物。 ●遠隔の場所の展覧会、美術館、歴史的な場所等を訪れ
ることを可能としたり、遠隔の場所にいる人やロボット
との通信を可能とするロボット。 ●例えばロボットのためのフットボールゲーム、発見ゲ
ーム等の、移動電話を介して多くの参加者を含めること
を可能とするゲームや競技。 ●他の参加者やロボットとの相互作用的な交流の可能性
をもって遠隔学習を可能とするロボット。 ●遠隔の場所での買い物を可能とするロボット。このロ
ボットは、なにか困難が生じた場合だけに操作者を呼
び、遠隔の操作者1が、ロボットの近くにいる店の人4
と通信をすることを可能とする。 ●例えば建物の監視のようなホーム オートメーション
に用いられるロボット。このロボットは、所有者によっ
て遠隔から監視状況を質問され得る。 ●老齢者や身体障害者の介護。 ●その他。
テムを示す略図である。
信回路網を示す略図である。
Claims (15)
- 【請求項1】自律移動手段(35)と、 マイクロホン(32)と、 スピーカ(33)と、 移動通信モジュール(30)と、 前記移動通信モジュールを介して受けた音声指令を翻訳
し移動ロボットの移動を制御する音声解析モジュール
(310)とを包含する移動ロボット(3)。 - 【請求項2】 請求項1記載の移動ロボットにおいて、
前記マイクロホン(32)が前記音声解析モジュール
(310)に接続されており、移動ロボットの可聴範囲
内にいる操作者(4)が音声指令により移動ロボット
(3)の移動を制御することを可能とするようにした移
動ロボット。 - 【請求項3】 請求項2記載の移動ロボットにおいて、
前記音声解析モジュール(310)がさらに、移動ロボ
ットの他の機能を制御することを可能とする移動ロボッ
ト。 - 【請求項4】 請求項2記載の移動ロボットにおいて、
双方向性電話通信が、移動ロボットの可聴範囲内にいる
操作者(4)と移動体通信回路網(2)を介して接続さ
れた利用者(1)との間で確立されるようにした移動ロ
ボット。 - 【請求項5】 請求項4記載の移動ロボットにおいて、
移動ロボットを移動させる指令と前記操作者(4)に再
伝達しようとする音声指令とを区別することができるよ
うにした移動ロボット。 - 【請求項6】 請求項1記載の移動ロボットにおいて、
音声応答を合成し、これを前記移動通信モジュール(3
0)へ送る音声合成モジュール(313)を包含する移
動ロボット。 - 【請求項7】 請求項1記載の移動ロボットにおいて、
移動体通信回路網(2)に加入者識別モジュール(30
0)を備えた移動ロボット。 - 【請求項8】 請求項1記載の移動ロボットにおいて、
操作者(1、4)の身元を証明することを可能とした移
動ロボット。 - 【請求項9】 請求項8記載の移動ロボットにおいて、
前記身元が操作者の電子署名を介して証明されるように
した移動ロボット。 - 【請求項10】 請求項9記載移動ロボットにおいて、
前記身元が操作者(1、4)により与えられたパスワー
ドを介して証明されるようにした移動ロボット。 - 【請求項11】 請求項9記載移動ロボットにおいて、
前記身元が操作者(1、4)の生物測定的特徴を介して
証明されるようにした移動ロボット。 - 【請求項12】 請求項8記載の移動ロボットにおい
て、移動ロボット(3)の操作者(1、4)の権利及び
特典を指示する利用者データバンク(3170)を包含
する移動ロボット。 - 【請求項13】交換電話回路網(2)を介して移動ロボ
ットとの接続を確立し、 この接続を介して前記移動ロボットを移動させる音声指
令を送り、 この音声指令を前記移動ロボット内で翻訳して、前記移
動ロボットの移動を制御する、 段階を包含する、移動ロボット(3)を遠隔制御する方
法。 - 【請求項14】 請求項13記載の方法において、通信
モードを切り替える指令を送り、前記移動ロボットの近
くにいる操作者(4)との通信を確立する段階を包含す
る、移動ロボットの移動を遠隔制御する方法。 - 【請求項15】 移動ノード(1、3)を包含し、少な
くとも或ノード(3)の位置を、移動体通信回路網
(2)内の任意のノードから伝達され前記或移動ノード
内で翻訳された音声指令を介して制御するようにする移
動体通信回路網(2)。
Applications Claiming Priority (4)
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EP99811103.3 | 1999-11-30 | ||
EP99811103A EP1091273B1 (fr) | 1999-08-31 | 1999-11-30 | Robot mobile et procédé de commande d'un robot mobile |
EP60/151757 | 1999-11-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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