JP2003080479A - ロボットの感情表現方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットの眉体を簡易な構造で動作させて、
豊かな感情表現をする方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 右右一対の眼体と左右一対の眉体とを少
なくとも備えたロボットにおいて、各眉体の略中心に、
眉体を押し下げる方向に作用する眉体ガイドを設ける一
方、各眉体の略内端に糸状体を連結し、その両糸状体を
共に引き上げる内端引き上げ手段と、各眉体の略外端に
糸状体を連結し、その両糸状体を共に引き上げる外端引
き上げ手段とを設けて、眉体の上下動と回転とを、２体
の引き上げ手段で司る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの感情表
現を顔の表情として簡易に表現する方法及びその方法を
実施する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットは工業製品の生産分野に始ま
り、建設、土木、農林、教育、医療、サービスと幅広い
分野で用いられている。これらの分野で用いられている
ロボットは、例えば自動車生産における溶接ロボットや
塗装ロボット等に代表されるように、人間が作業しにく
い劣悪な環境での作業や、作業効率の向上、或いは人間
の作業を補完するために用いられているので、明確な作
業機能を有する作業ロボットといえる。他方、玩具とし
て、感情を表現し、人とのコミュニケーションをとるこ
とができ疑似ペットとしてのペット型ロボットがある。
これは、作業機能は備えない代わりに、コミュニケーシ
ョン機能を有するので、コミュニケーションロボットと
いえる。

【０００３】また、ロボットが、研究・開発され、実用
化されつつある。ロボットには、歩行や移動のできない
タイプ、車輪やキャタピラを用いて移動するタイプの他
に、二足歩行が可能なタイプもある。このような状況下
で、ロボットは、作業ロボットとコミュニケーションロ
ボットの双方の機能を有するものが望まれている。従来
のロボットと同様に、例えば宇宙環境や放射能管理施設
等の人間が作業できないような環境での作業から、警
備、医療、施設、家庭等と幅広い分野での利用が考えら
れている。現在、コミュニケーション機能を利用して、
医療施設ではロボットとコミュニケーションをとること
で精神障害の改善や、公共施設では施設内の案内として
用いられているものがある。

【０００４】感情表現は、作業ロボットとしてのロボッ
トにおいては特に必要とされないが、コミュニケーショ
ンロボットとして、人とのコミュニケーションをとる場
合には不可欠な要素である。しかし、従来のロボットに
は、喜怒哀楽といった感情を表現できるロボットがほと
んどない。感情を表現するには、眉の動きで示すのが最
も分かりやすい。眉を上下左右に動かしたり回転させて
感情を表現する手段として、次のようなものが考えられ
ている。

【０００５】例えば、眉の四隅にそれぞれワイヤーを固
定し、それぞれのワイヤーを個別に牽引して眉を変位さ
せることで、眉を動作させる。これえによると、４本の
ワイヤーで眉を動作させるため、一対の眉を動作させる
ためには８本のワイヤーが必要となり、眉の自由度や表
現性は高いが、複雑な構造となってしまう。

【０００６】また、眉を上下、回転させ表現する方法も
ある。眉を上下、回転させるために、後頭部に上下動用
モータと回転用モータを設け、眉とモータとは針金で連
結する。これによると、一対の眉を動作させるためには
４個のモータを使用しなければならず、モータを設置す
るために大きなスペースが必要となってしまう。また、
ロボットが動作する際に、眉が振動したり、眉を高速で
動作させると、眉と針金が共振してしまうという問題点
がある。

【０００７】さらに、眉の外端に支点を設け、支点を中
心に眉を回転させる方法もある。眉を回転させるために
は、眉後部にモータを設ける。これによると、一対の眉
を動作させるためにはモータが２個で済むが、眉の自由
度が低いため、驚きと恐れの表現が図別できないという
問題点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、ロ
ボットの眉体を簡易な構造で動作させて、豊かな感情表
現をする方法及び装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【問題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明のロボットの感情表現方法及び装置は、眉体
の両端部及び中心部を上下駆動させて、感情を表現する
ことを図る。すなわち、右右一対の眼体と左右一対の眉
体とを少なくとも備えたロボットにおいて、各眉体の略
中心に、眉体を押し下げる方向に作用する眉体ガイドを
設ける一方、各眉体の略内端に糸状体を連結し、その両
糸状体を共に引き上げる内端引き上げ手段と、各眉体の
略外端に糸状体を連結し、その両糸状体を共に引き上げ
る外端引き上げ手段とを設けて、眉体の上下動と回転と
を、２体の引き上げ手段で司ることを特徴とする。これ
によって、眉体に対する眉体ガイドによる作用力と、眉
体に対する２体の引き上げ手段による作用力とを調整し
て、眉体の上下動と回転とを司る。

【００１０】ここで、引き上げ手段を、糸状体を回転軸
に連動連結させたモータで構成してもよい。また、眉体
を、眼体とは別体の頭部カバーに付設されてもよい。眉
体ガイドを、剛性及び可撓性を有する線状体で構成し、
その眉体ガイドを誘導するスリットを、頭部カバーの略
下端に設けてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図面
に示した実施例に基づいて説明する。なお、実施形態
は、本発明の主旨から逸脱しない限り適宜設計変更可能
なものである。図１及び２は、本発明による人間型のロ
ボットの眉周辺を示す正面説明図と平面説明図であり、
眉の動作例を、図３ないし１１に示す。

【００１２】正面視（図１）で示すように、ロボット顔
部に配設されている眼体（１）の上方に、頭部全体を覆
う椀状の頭部カバー（２）が設けられている。その頭部
カバー（２）における左右眼体（１）（１）の各上部位
置には、一対のスリット（４Ｌ）（４Ｒ）が側方に向か
って傾斜した形態で備わる。頭部カバー（２）の内部に
は、終端部を略Ｌ字状に折曲した金属性の線状素材から
なる眉体ガイド（５Ｌ）が、頭部カバー（２）内面に配
設されたカラー（１４）のガイド孔（２０）とカラー
（１５）のガイド孔（２１）を貫通して保持され、眉体
ガイド（５Ｌ）の先端部はスリット（４Ｌ）の下端の開
口部に達している。眉体ガイド（５Ｌ）の先端部は、左
眉体（３Ｌ）の略中心下部に取り付けられている。同様
に、終端部をＬ字状に折曲した金属性の線状素材からな
る眉体ガイド（５Ｒ）が、頭部カバー（２）内面に配設
されたカラー（１９）のガイド孔（３２）とカラー（１
８）のガイド孔（２９）を貫通して保持され、眉体ガイ
ド（５Ｒ）の先端部はスリット（４Ｒ）の下端の開口部
に達している。眉体ガイド（５Ｒ）の先端部は、右眉体
（３Ｒ）の略中心下部に取り付けられている。

【００１３】左眉体（３Ｌ）の略外端の上部には、強度
としなやかさを有する糸状素材からなる左眉体外端テグ
ス(６)が取り付けられ、略内端の上部には、左眉体内端
テグス（７）が取り付けられている。同様に、右眉体
（３Ｒ）の略内端上部には右眉体内端テグス（８）、略
外端上部には右眉体外端テグス（９）が取り付けられて
いる。頭部カバー（２）の前頭部には、各テグス(６)
（７）（８）（９）を頭部カバー（２）内部に導入する
ための導入孔（１０）（１１）（１２）（１３）が、眉
体（３）の上方に並んで穿設されている。

【００１４】導入孔（１０）（１１）（１２）（１３）
の上方には、頭部カバー（２）の前頭部内面に略円柱形
のカラー（１５）（１６）（１７）（１８）が配設され
ている。カラー（１５）（１８）の上方には、前記した
略円柱形のカラー（１４）（１９）が配設されている。
カラー（１４）には、中心軸に取付孔が、直径方向にガ
イド孔（２０）が穿設されている。カラー（１５）に
は、中心軸に取付孔が、直径方向にガイド孔（２１）
と、ガイド孔（２１）と直交する二つのテグス孔（２
２）（２３）が中心軸を挟んで対峙するように穿設され
ている。同様に、カラー（１６）には、中心軸に取付孔
が、直径方向にテグス孔（２４）と、テグス孔（２４）
と直交する二つのテグス孔（２５）（２６）が中心軸を
挟んで対峙するように穿設されている。カラー（１７）
には、中心軸に取付孔が、直径方向にテグス孔（２７）
と、テグス孔（２７）と直交するテグス孔（２８）が穿
設されている。カラー（１８）には、中心軸に取付孔
が、直径方向にガイド孔（２９）と、ガイド孔（２９）
と直交する二つのテグス孔（３０）（３１）が中心軸を
挟んで対峙するように穿設されている。カラー（１９）
には、中心軸に取付孔が、直径方向にガイド孔（３２）
が穿設されている。取付孔、ガイド孔、テグス孔はそれ
ぞれが連通することなく穿設されていて、ガイド孔は、
眉体ガイドが滑らかに動作する程度のクリアランスを有
し、テグス孔は、テグスが滑らかに動作する程度のクリ
アランスを有している。また、ガイド孔、テグス孔、並
びに各孔の口元には、潤滑剤を塗布してもよく、また、
口元には緩やかな丸みを加工してもよい。

【００１５】左眉体（３Ｌ）の略外端上方に取り付けら
れた左眉体外端テグス（６）は、導入孔（１０）より頭
部カバー（２）内部に導入され、カラー（１５）のテグ
ス孔（２２）に送入された後、カラー（１６）のテグス
孔（２５）及びカラー（１７）のテグス孔（２８）を貫
通してカラー（１８）のテグス孔（３０）に送入され
る。右眉体（３Ｒ）の略外端上方に取り付けられた右眉
体外端テグス（９）は、導入孔（１３）より頭部カバー
（２）内部に導入され、カラー（１８）のテグス孔（３
１）に送入された後、テグス孔（３０）に送入されてい
る左眉体外端テグス（６）と連結される。連結された連
結外端テグスは、側頭部に設けられたモータ（３３Ｒ）
のモータ軸（３４）に取り付けられた連結板（３５）に
固定されている連結ピン（３６）に連結される。

【００１６】一方、右眉体（３Ｒ）の略内端上方に取り
付けられた右眉体内端テグス（８）は、導入孔（１２）
より頭部カバー（２）内部に導入され、カラー（１７）
のテグス孔（２７）に送入された後、カラー（１６）の
テグス孔（２６）を貫通してカラー（１５）のテグス孔
（２３）に送入される。左眉体（３Ｌ）の略内端上方に
取り付けられた左眉体内端テグス（７）は、導入孔（１
１）をより頭部カバー（２）内部に導入され、カラー
（１６）のテグス孔（２４）に送入された後、カラー
（１５）のテグス孔（２３）に送入され、テグス孔（２
３）に送入されている右眉体内端テグス（８）と連結さ
れる。連結された連結内端テグスは、側頭部に設けられ
たもう一方のモータ（３３Ｌ）のモータ軸（３４）に配
設された連結板（３５）に固定されている連結ピン（３
６）に連結される。

【００１７】モータ軸（３４）が回転し、連結ピン（３
６）に連結されたテグスを巻取り或いは送出しすると、
そのテグスの取り付けられた部位の眉体（３）が上下動
する。右側頭部側にあるモータ（３３Ｒ）が回転するこ
とで、左右眉体の外側を同時に上下動させることがで
き、左側頭部側にあるモータ（３３Ｌ）が回転すること
で、左右眉体の内側を同時に上下動させることができ
る。眉体ガイド（５）は、常に眉体（３）を下方に押下
げる力を眉体（３）に作用させている。そのため、モー
タ（３３）によって眉体（３）の両端を上下動させて、
眉体ガイド（５）との張力バランスを変えることで、眉
体を上下或いは回転させることができ、感情を表現する
ことができる。

【００１８】眉体（３）を保持している眉体ガイド
（５）の終端部は略Ｌ字状に折曲されているので、眉体
（３）が大きく下方に移動した場合や、テグスが切断し
た場合であっても、眉体（３）が頭部カバー（２）より
脱落することはない。

【００１９】カラーに、テフロン（登録商標）等の樹脂
素材を用いると、カラーとガイド及びテグスとの摩擦を
低減させて眉体のスムーズな動作を可能とし、また、摩
擦によるテグスの切断を防止することができる。

【００２０】図３ないし１１に、眉体を動作させて感情
を表現した例を示す。眉体（３）の略中心下方における
眉体ガイド（５）の取付位置が眼体（２）の略真上で、
かつ、眉体（３）が略水平を保っている図４に示す状態
が、基本となる通常の表情（３７）である。これに対
し、眉体（３）を全体的に上昇させると、図３に示す集
中の表情（３８）になり、眉体（３）を全体的に降下さ
せると、図５に示す驚きの表情（３９）になる。通常の
表情（３７）に対し、眉体（３）を外向きに回転させる
と、図７に示す幸せの表情（４０）になる。これに対
し、眉体（３）を全体的に上昇させると、図６に示す悲
しみの表情（４１）になり、眉体（３）を全体的に降下
させると、図８に示す至福の表情（４２）になる。通常
の表情（３７）に対し、眉体（３）を内向きに回転させ
ると、図１０に示す怒りの表情（４３）になる。これに
対し、眉体（３）を全体的に上昇させると、図９に示す
激怒の表情（４４）になり、眉体（３）を全体的に降下
させると、図１１に示す恐れの表情（４５）になる。以
上のように、目や口などを動作させることなく、眉体の
動作のみで、多様な感情を豊かに表現することができ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明のロボットの感情表現方法及び装
置は、上述の構成を備えることで、以下の効果を奏す
る。すなわち、眉体の略中心に眉体を押し下げる眉体ガ
イドと、眉体の略内端及び外端に眉体を引き上げる引き
上げ手段とを備えるので、眉体の上下動と回転とを、簡
易な構成ありながら、２体の引き上げ手段で司ることが
できる。眉体に対する眉体ガイドによる作用力と、眉体
に対する２体の引き上げ手段による作用力とを調整する
ことで、眉体の動作を調整して、多様な感情表現を示す
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるロボット感情表現表示装置の正面
説明図

【図２】同、平面説明図

【図３】集中の表情を示す正面説明図

【図４】通常の表情を示す正面説明図

【図５】驚きの表情を示す正面説明図

【図６】悲しみの表情を示す正面説明図

【図７】幸せの表情を示す正面説明図

【図８】至福の表情を示す正面説明図

【図９】激怒の表情を示す正面説明図

【図１０】怒りの表情を示す正面説明図

【図１１】恐れの表情を示す正面説明図

【符号の説明】

１ 眼体 ２ 頭部カバー ３ 眉体 ４ スリット ５ 眉体ガイド ６、７ 左眉体外端テグス ８、９ 右眉体内端テグス １０〜１３ 導入孔 １４〜１９ カラー ２０、２１ ガイド孔 ２２〜２８、３０、３１ テグス孔 ２９、３２ ガイド孔 ３３ モータ ３４ モータ軸 ３５ 連結板 ３６ 連結ピン ３７ 通常の表情 ３８ 集中の表情 ３９ 驚きの表情 ４０ 幸せの表情 ４１ 悲しみの表情 ４２ 至福の表情 ４３ 怒りの表情 ４４ 激怒の表情 ４５ 恐れの表情

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左右一対の眼体と左右一対の眉体とを少な
   くとも備えたロボットにおいて、 各眉体の略中心に、眉体を押し下げる方向に作用する眉
   体ガイドを設ける一方、 各眉体の略内端に糸状体を連結し、その両糸状体を共に
   引き上げる内端引き上げ手段と、 各眉体の略外端に糸状体を連結し、その両糸状体を共に
   引き上げる外端引き上げ手段とを設けて、 眉体の上下動と回転とを、２体の引き上げ手段で司るこ
   とを特徴とするロボットの感情表現装置。
2. 【請求項２】引き上げ手段が、糸状体を回転軸に連動連
   結させたモータである請求項１に記載のロボットの感情
   表現装置。
3. 【請求項３】眉体が、眼体とは別体の頭部カバーに付設
   される請求項１または２に記載のロボットの感情表現装
   置。
4. 【請求項４】眉体ガイドが、剛性及び可撓性を有する線
   状体であり、 その眉体ガイドを誘導するスリットが、頭部カバーの略
   下端に設けられる請求項３に記載のロボットの感情表現
   装置。
5. 【請求項５】左右一対の眼体と左右一対の眉体とを少な
   くとも備えたロボットにおいて、 各眉体の略中心に、眉体を押し下げる方向に作用する眉
   体ガイドを設ける一方、 各眉体の略内端に糸状体を連結し、その両糸状体を共に
   引き上げる内端引き上げ手段と、 各眉体の略外端に糸状体を連結し、その両糸状体を共に
   引き上げる外端引き上げ手段とを設けて、 眉体に対する眉体ガイドによる作用力と、眉体に対する
   ２体の引き上げ手段による作用力とを調整して、 眉体の上下動と回転とを司ることを特徴とするロボット
   の感情表現方法。