JP2001345906A

JP2001345906A - 電話対応型ロボット

Info

Publication number: JP2001345906A
Application number: JP2000161391A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Aoki; 英明青木; Kazue Sumiya; 和重角谷; Shin Miyaji; 伸宮治
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【構成】この電話対応型ロボット１０は、縫いぐるみ
等の形態をなし胴部１２及び頭部１４を含む顔面部１６
を有するロボット本体１８、このロボット本体１８に内
蔵され相手話者の音声を認識してそれに対応した動作を
マイコン５６の制御で行わせることができる複数の動作
機構、胴部１２の側面に形成された電話差込口３０に着
脱可能に装着されるハンズフリー機能を有する携帯電話
機２６及び相手話者モードと聞き手モードの動作モード
の切替を行うモード切替ボタン３８を備え、さらに電話
差込口３０には携帯電話機２６の充電機構を設けてい
る。【効果】携帯電話機２６で相手話者の音声に合わせて
ロボット１０が動作するので、より親しみを持った会話
が可能となり、話者への癒し効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電話対応型ロボットに
関し、特にたとえば電話の話し手の音声（音圧や抑揚）
に合わせて身振り等の動作を行わせることができる電話
対応型ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、話し手（話者）の音声を解析し
てあたかも聞き手になっているかのような動作を生成す
るアルゴリズムを採用したパーソナルロボットや、使用
者が手に持たずに通話が可能なハンズフリー機能を搭載
した携帯電話機が既に提案されている。

【０００３】しかし、従来技術ではパーソナルロボット
と会話する聞き手となる動作のみであり、話し手の会話
に合わせた動作（アクション）を行わせることが出来な
い。また、このロボットにおいては、携帯電話機による
話し手の会話に対応して動作を行う機能は備えていない
のが現状である。

【０００４】ところで、電話による会話は、人間が相互
に情報交換を行うものであり、例えばパーソナルロボッ
トに携帯電話機を組み合わせた場合、心理的違和感を与
えない人間同士が自然にコミニュケーションするのと同
じようなヒューマンインタラクション（身振り手振りや
表情変化等）を備えていることが望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、電話で話し手
の音声の音圧（強弱）や抑揚に合わせて、例えば人形や
動物の縫いぐるみタイプのパーソナルロボットが表情豊
かに動作をすれば、精神的にもリラックスでき、より親
しみを持った会話が可能となる。その結果、話者への癒
し効果を期待することができる。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、電
話による話し手の音声に合わせた身振り等の動作を行う
ことができる電話対応型ロボットを提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、少なくとも
１つの動作部分を有するロボットであって、電話機から
の音声または音声信号を入力する入力手段、この入力手
段より入力された音声または音声信号に応じてロボット
動作を制御する演算手段、この演算手段からの動作指令
に応じて動作部分を作動させる駆動手段を備える、電話
対応型ロボットである。

【０００８】

【作用】電話で話し手の音声に合わせて、例えば、縫い
ぐるみタイプのロボットが動作を行うので、話者はあた
かもロボットと話しているかのような状況を作ることが
できる。また、モード切替えにより、例えば、携帯電話
機を使用しない場合にも聞き手モードによりロボットが
聞き手となる状況が可能になる。

【０００９】

【発明の効果】この発明によれば、ロボットを介してよ
り親しみを持った電話での会話が可能となり、話者への
癒し効果を得ることができる。また、携帯電話機を使用
しない時にも同様の効果が得られるものである。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴及び利点は、図面を参照して以下に行う実施例の詳細
な説明により一層明らかとなろう。

【００１１】

【実施例】図１に示されるこの発明の一実施例である携
帯電話対応型ヒューマンインタラクションロボット１０
は、例えばプラスチックや布地で外殻が形成されかつ動
物（犬、熊など）、人形あるいは仮想動物等の形態をし
た胴部１２と頭部１４を含む顔面部１６を有するロボッ
ト本体１８、このロボット本体１８に内蔵され話し手
（話者）の音声、例えば音声の強弱や抑揚などを認識し
て頭部１４のうなずき動作や首振り動作（図示矢印参
照）あるいは顔面部１６に位置する口２０の開閉動作や
眼球２２の移動動作または瞼２４のまばたき動作などを
行わせる複数の動作機構（図示せず）及び胴部１２の側
面に形成されかつハンズフリー機能を有する携帯電話機
２６を着脱可能に装着するための着信・ハンズフリー補
助ボタン（検知ＳＷを含む）２８を備えた電話差込口３
０を含む。

【００１２】なお、ロボット本体１８の胴部１２には図
示されない脚、腕を動作部分としてさらに設け、話し手
の音声に応じて動作させることも可能である。

【００１３】ところで、ハンズフリー機能とは、特に使
用者（ユーザー）が手に持たずに通話を可能とするもの
で、この実施例では携帯電話機２６をロボット本体１８
の電話差込口（ホルダー）３０に装着保持した状態で通
話が可能となる。そのために携帯電話機２６の適所、例
えば背面あるいは側面に設けたイヤホン・マイク端子に
電話差込口３０の近傍に設けた着信・ハンズフリー補助
ボタン２８を接続することで通話を可能としている。

【００１４】すなわち、ハンズフリー機能を備えた携帯
電話機２６では、図２に示すようにロボット本体１８の
電話差込口３０に装着された場合、受話音声がロボット
本体１８に内蔵される外部アンプ５１で増幅されて外部
スピーカ５３から拡声出力され、また、ロボット本体１
８に設けた外部マイク４４から入力された送話音声は携
帯電話機２６からアンテナ及び基地局を経由して相手方
に無線送信される。

【００１５】この携帯電話機２６は、後述の図３で示す
ように内蔵された電池４５を充電するための充電端子２
６ｋを底面に有し、呼び出し音、若しくは振動により着
信を報知する機能を備えている。また、携帯電話機２６
の表面には図１に示すように、受話部２６ａ、送話部
（図示せず）、液晶表示部（ＬＣＤ）２６ｂ及びキーパ
ッド（キー）２６ｃが設けられている。液晶表示部２６
ｂには、キーパッド２６ｃから操作された電話番号等の
情報、あるいは携帯電話機２６の各種状態が表示され
る。また、キーパッド２６ｃは、テンキーと各種ファン
クションキーを含む。

【００１６】図３はこの携帯電話機２６の回路構成を示
すブロック図である。

【００１７】図３において、携帯電話機２６は、高周波
電磁波を受信するアンテナ２６ｄと、このアンテナ２６
ｄで受信した高周波電磁波を増幅して音声データに復調
する無線部２６ｅと、この無線部２６ｅからの音声デー
タを復号する音声コーデック２６ｆと、呼び出し音を発
生するスピーカ２６ｇと、押下された電話番号及び着信
等を表示する液晶表示部２６ｂと、電話番号の押下およ
び着信報知方法の設定等を行うキーパッド２６ｃと、振
動により着信を報知するバイブレータ２６ｈと、無線部
２６ｃ、音声コーデック２６ｆ、液晶表示部２６ｂ、キ
ーパッド２６ｃ及びバイブレータ２６ｈを制御する制御
部２６ｉを含む。また、携帯電話機２６はユーザーの音
声を入力するマイクロフォン（送話部に相当）２６ｊと
充電端子２６ｋを介して充電される電池４５を備えてい
る。

【００１８】次に、この携帯電話機２６の動作について
簡単に説明する。

【００１９】携帯電話機２６が、着信待機状態でいると
きに、図示せぬ基地局からの高周波電磁波をアンテナ２
６ｄで受信すると無線部２６ｅを介して制御部２６ｉが
検出し、着信があることを液晶表示部２６ｂに表示す
る。それとともに、制御部２６ｉはユーザーが予め設定
した着信報知方法によりスピーカ２６ｇから呼び出し音
を発生、若しくはバイブレータ２６ｈを振動させてユー
ザーに着信があることを報知する。

【００２０】また、電話差込口３０は携帯電話機２６を
装着した場合、必要に応じて充電器として機能するもの
で、ロボット１０の胴部１２には充電操作部（充電Ｓ
Ｗ）３２と図示されない電源に接続するプラグ３４を有
する電源コード３６を設けている。

【００２１】すなわち、この電話差込口３０には、充電
器として機能するために図４に示すように携帯電話機２
６の底面に設けた充電端子２６ｋと接続関係を構成する
充電端子３０ａと、充電制御部３１及びこの充電制御部
３１を図示されない電源に接離する充電ＳＷ３２を備え
ている。

【００２２】顔面部１６の鼻部には話し手（話者）モー
ドと聞き手モードの各モード切替を後述のマイコン５６
による自動切替でなくて手動で行う場合のモード切替ボ
タン（切替ＳＷ）３８を設けると共に、耳部４０には携
帯電話機２６を電話差込口３０に装着した際にこの携帯
電話機２６のスピーカ２６ｇ（受話部２６ａに内蔵）か
ら出力される話し手（話者）の音声を入力するために第
１のマイクロフォン４２を設けている。また、胴部１２
の下部前面には聞き手の音声を入力するために第２のマ
イクロフォン４４とその上部に動作モード表示（話し手
モードと聞き手モードかの状態を知らせる表示機能）と
充電表示を行うために複数の表示灯４６をライン状に設
けている。

【００２３】そして、話し手の音声に応じて、例えば頭
部１４や口２０あるいは眼球２２等を動作させる動作機
構は音圧パターンにより動作モデルを生成するＩＲアル
ゴリズムを採用する。

【００２４】また、電話差込口３０に携帯電話機２６が
差込まれていない場合、あるいはモード切替ボタン（切
替ＳＷ）３８により聞き手モードに設定されているとき
には第２のマイクロフォン４４より入力される周囲（外
部）の音声（操作者が話しかける音声：話者音声）に応
じて頭部１４を含む顔面部１６の各部分を動作させるア
ルゴリズムを採用する。

【００２５】ここで、例えば頭部１４、口２０、眼球２
２及び瞼２４等の各動作部分の動作機構を制御する制御
システムを図５に示す回路ブロック図に基づいて説明す
る。

【００２６】例えば、携帯電話機２６からの話し手の音
声を入力する第１のマイクロフォン４２または聞き手の
音声を入力する第２のマイクロフォン４４からの音声信
号を第１の増幅器４８または第２の増幅器５０で増幅す
る。つぎに、この増幅された音声信号を第１のＡＤ変換
器５２または第２のＡＤ変換器５４によりデジタル信号
に変換する。

【００２７】そして、このデジタル信号をマイコン５６
のメモリ部に格納されている動作モデルを生成するアル
ゴリズムを用いて演算処理部で音圧パターンデータに変
換処理し、その処理結果に基づいてマイコン５６より各
モータドライバ５８Ａ，５８Ｂ、…５８Ｎに夫々電流指
令値を出力する。各モータドライバ５８Ａ，５８Ｂ、…
５８Ｎではマイコン５６から出力される電流指令値に応
じた電流を対応する各モータ６０Ａ，６０Ｂ、…６０Ｎ
に流して動作機構を駆動してロボット１０の動作部分を
作動させる。例えば、頭部１４を前後に振る動作や口２
０の開閉動作あるいは眼球２２の移動や瞼２４のまばた
き動作等を行う。

【００２８】また、マイコン５６には、センサＩ／Ｆ６
６を介して各種のＳＷやセンサ，例えば携帯電話機２６
のロボット本体１８に対する装着の有無を検知する検知
ＳＷ２８、携帯電話機２６を電話差込口３０に挿入した
場合に充電を行う充電ＳＷ３２，動作モードの手動によ
る切替を行う切替ＳＷ３８及び後述のうなずき動作を検
出するポテンショメータ（ＰＭ）６４が接続されてい
る。

【００２９】次に図６に示す動作フローチャートについ
て説明する。

【００３０】なお、ここではロボット１０の動作モード
を自動的に決定するために評価値を求め、この評価値を
マイコン５６のＣＰＵで演算する方法を採用している。

【００３１】さて、スタートを行い、まず、ステップＳ
１でロボット１０の電話差込口３０に携帯電話機２６が
装着されているか否かを判断し、“ＹＥＳ”であればス
テップＳ３に進み、“ＮＯ”であればスタートに戻る。
ステップＳ３で各チャンネル（話し手、聞き手の各マイ
ク４２、４４）の音声信号をＡＤ変換器５２、５４で２
ｍｓ毎にサンプルする。

【００３２】そして、ステップＳ５では２５回のサンプ
ル（５０ｍｓ）が終了したかを判断し、その結果“Ｎ
Ｏ”であれば、ステップＳ３に戻る。ステップＳ５で
“ＹＥＳ”であれば、ステップＳ７に進み２５個のサン
プル値の平均化処理を行う。

【００３３】さらに、ステップＳ９ではステップＳ７で
平均化処理された平均値をある閾値を基に「０」と
「１」のパターンデータに変換しマイコン５６のメモリ
に記憶する。ステップＳ１１では過去２秒間の記憶され
たパターンデータ（４０ビット）から各モード（話し手
モード、聞き手モード）毎の評価値を演算する。

【００３４】そして、ステップＳ１３ではステップＳ１
１で演算された各評価値に応じてロボット動作を生成
し、モーションコントローラに指令をする。ステップＳ
１５でモーションコントローラは動作指令に応じたモー
タ６０Ａ〜６０Ｎへの指令値（位置、速度、電流など）
を制御周期毎に出力する。この出力に応じて対応するモ
ータドライバ５８Ａ〜５８Ｎによりモータ６０Ａ〜６０
Ｎが駆動されロボット１０は指令された動作を行う。

【００３５】ステップＳ１７では指令された動作が終了
したか否かを判断して、その結果が“ＮＯ”であればス
テップＳ１５に戻り、“ＹＥＳ”であればエンドにな
る。

【００３６】具体的なロボット動作としては、例えば頭
部１４の首振り動作、口２０の開閉動作、眼球２２の移
動動作あるいは瞼２４のまばたき動作などが行われる。
そして、携帯電話機２６による話し手との会話が終了す
ると一連の動作もエンドとなる。

【００３７】ここで、一例として頭部１４の首振り動作
（うなずき動作）について説明する。例えば、モータド
ライバ５８Ａに接続されたモータ６０Ａは、図７に示す
ようなロボット１０の首を前後に動かすメカニズムに組
み込まれている。そして、実際の首の角度は、減速歯車
機構６２を介した最終段に接続されたポテンショメータ
６４で検出しており、検出された信号（電圧信号）はセ
ンサＩ／Ｆ６６を介してモータコントローラを構成して
いるマイコン５６にフィードバックされる。

【００３８】なお、動作モードの切替は、前述の手動に
よる切替ＳＷ３８の操作が優先し、この切替ＳＷ３８が
操作されない場合は、マイコン５６で自動的に処理され
る。

【００３９】ここで各動作モードについてその概要を説
明する。（１）話し手（相手話者）動作モード：この場合、相手
話者より電話がかかってきたら、まず着信・ハンズフリ
ー補助ボタン２８を押し、ハンズフリーモードで携帯電
話機２６をロボット本体１８の電話差込口３０に装着し
た状態とする。なお、携帯電話機２６を予め電話差込口
３０に装着したまま着信・ハンズフリー補助ボタン２８
を押すことも可能である。

【００４０】そして、聞き手はハンズフリー状態で、こ
のロボット１０に向かって話すことになる。なお、着信
コール時に、ロボット１０は眼球及び瞼が自動的に動作
するようにすることも可能である。

【００４１】一方、ロボット１０は携帯電話機２６の音
声を第１のマイクロフォン４２より入力し相手話者の話
し言葉に同期して、身振り手振り、首の振り、口２０の
開閉、眼球２２の移動あるいは瞼２４のまばたき等の動
作を行い、あたかも話をしているようなしぐさをする。
つまり、このロボット１０は、相手話者の話し言葉に同
期して、例えば、相手話者の喜怒哀楽の状態を動作で表
現して聞き手に伝えることができる。

【００４２】従って、聞き手（話者）はロボット１０と
話しているような印象を受け、会話を楽しむことができ
る。（２）聞き手動作モード：この場合はロボット本体１８
の電話差込口３０に携帯電話機２６が装着されていない
時、あるいはモード切替ボタン３８で強制的に聞き手モ
ードに指定されている時に機能する。

【００４３】先ず、聞き手（話者）の会話をロボット本
体１８の前面に設けられた第２のマイクロフォン４４で
捉え、その音声信号パターンを解析し、話者に対応する
ような動作を生成するアルゴリズムを用いて、ロボット
１０に、頭部１４による首振り、口２０の開閉、眼球２
２の移動あるいは瞼２４のまばたき等の動作をさせる。

【００４４】そして、このロボット１０は話者の会話に
対応するように動作するため、話者はあたかもロボット
１０が話しを聞いてくれているかのような印象を受け
る。

【００４５】従って、この場合にも話者は親近感を覚え
ながらロボット１０との会話を楽しむことが可能とな
る。

【００４６】上述の実施例から明らかなように、この発
明による電話対応型ロボット１０は、例えば、長電話の
携帯電話機ユーザーや独居老人が使用すればより一層の
癒し効果やリラックス効果を発揮できるものである。

【００４７】この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形
例が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す携帯電話対応型ヒュ
ーマンインタラクションロボットの外観斜視図である。

【図２】図１における携帯電話機と電話差込口の通話関
係を示す説明図である。

【図３】携帯電話機の回路構成を示すブロック図であ
る。

【図４】図１における電話差込口の充電機能を説明する
説明図である。

【図５】図１に示すロボットの動作機構を制御する制御
システムのブロック図である。

【図６】この実施例の動作を示すフローチャートであ
る。

【図７】図１に示すロボットの首振り動作（うなずき動
作）のメカニズムを示す斜面図である。

【符号の説明】

１０ …携帯電話対応型ヒューマンインタラクションロ
ボット（電話対応型ロボット）１２ …胴部１４ …頭部１６ …顔面部１８ …ロボット本体２６ …携帯電話機２８ …着信・ハンズフリー補助ボタン（検知ＳＷを含
む）３０ …電話差込口３２ …充電操作部（充電ＳＷ）３８ …モード切替ボタン（切替ＳＷ）４２、４４ …第１、第２の各マイクロフォン５６ …マイコン５８Ａ〜５８Ｎ …モータドライバ６０Ａ〜６０Ｎ …モータ６２ …減速歯車機構６４ …ポテンショメータ（ＰＭ）６６ …センサＩ／Ｆ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ１０Ｌ 3/00 ５５１Ａ (72)発明者宮治伸大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 2C150 BA06 CA01 CA02 CA04 DA24 DA26 DA27 DA28 DK02 DK03 ED42 ED52 EF29 3F059 AA00 BA00 BC06 DC00 GA00 5D015 KK02 5K023 AA07 BB01 CC01 HH07 KK04 LL03 NN07 PP12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの動作部分を有するロボッ
トであって、電話機からの音声または音声信号を入力する入力手段、前記入力手段より入力された前記音声または音声信号に
応じてロボット動作を制御する演算手段、前記演算手段からの動作指令に応じて前記動作部分を作
動させる駆動手段を備える、電話対応型ロボット。
【請求項２】前記演算手段は、前記音声または音声信号
を音圧パターンに変換してロボット動作を決定する、請
求項１記載の電話対応型ロボット。
【請求項３】前記動作部分は、前記ロボットの頭、目、
瞼、口、腕、脚のうち少なくとも１つを含む、請求項１
または２記載の電話対応型ロボット。
【請求項４】前記電話機は携帯電話機を含む、請求項１
ないし３のいずれかに記載の電話対応型ロボット。
【請求項５】前記ロボットは前記携帯電話機を着脱自在
に装着できる電話差込口をさらに備える、請求項４記載
の電話対応型ロボット。
【請求項６】前記電話差込口はさらに前記携帯電話機の
充電機能を備える、請求項５記載の電話対応型ロボッ
ト。
【請求項７】前記携帯電話機はハンズフリー機能を備え
る、請求項４ないし６のいずれかに記載の電話対応型ロ
ボット。
【請求項８】前記入力手段はマイクロフォンを含む、請
求項１ないし７のいずれかに記載の電話対応型ロボッ
ト。
【請求項９】前記演算手段は前記音圧パターンに応じて
動作モデルを生成するマイコンを含む、請求項１ないし
８のいずれかに記載の電話対応型ロボット。
【請求項１０】前記駆動手段は駆動回路および前記駆動
回路により駆動されるモータを含む、請求項１ないし９
のいずれかに記載の電話対応型ロボット。
【請求項１１】前記マイコンは話し手モードと聞き手モ
ードを判断して動作モードの切替を行う手段を備える、
請求項９記載の電話対応型ロボット。