JP2003266353A - ロボット装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、エンターテインメント性を格段と向
上し得るロボット装置及びその制御方法を実現するもの
である。 【解決手段】外部の状態を検知した後、当該検知した外
部の状態が、人間の反射運動を引き起させる状態である
か否かを判断し、当該判断結果に基づいて生成した反射
運動に応じた動作指令を、反射運動以外に基づく動作指
令よりも優先させて、当該反射運動に応じた動作指令に
対応する駆動系を制御するようにしたことにより、あた
かも人間が外部状況に応じて反射的に行動する場合と同
様の行動をリアルタイムで発現させることができるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボット装置及びそ
の制御方法に関し、例えばエンターテインメントロボッ
トに適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、一般家庭向けのエンターテインメ
ントロボットが数多く商品化されている。そしてこのよ
うなエンターテインメントロボットの中には、ＣＣＤ
（ChargeCoupled Device）カメラやマイクロホン等の各
種外部センサが搭載され、これら外部センサの出力に基
づいて外部状況を認識し、認識結果に基づいて自律的に
行動し得るようになされたものなどもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる自律
型のロボットには、ユーザから発せられる動作や音声に
応じて、発現可能な各種の行動をとるといった、ユーザ
との間で自然なやりとりを行うようになされている。

【０００４】実際にロボットでは、各種センサの検出結
果に基づいて、次に発現する動作を表す動作コマンドを
生成して、当該動作コマンドを各種アクチュエータに供
給することにより、当該動作コマンドに基づく動作を発
現するようになされている。

【０００５】このときロボットが現時点の動作中に複数
種類の動作コマンドを生成した場合、当該各動作コマン
ドを生成順にスケジューリングしながら管理するのが一
般的な手法として考えられる。

【０００６】ところが、外部の状況を各種センサが検出
したときに、当該検出結果がロボットに対して緊急性を
要するか否かを明確に区別する方法が確立されておら
ず、外部の状況に対して自己の意思のまま（随意的）に
行動するのか、自己の意思と無関係（反射的）に行動す
るのかにかかわらず、各種センサの検出結果の受け取り
順に動作コマンドを順次生成し、当該動作コマンドの生
成順にロボットの動作を順次発現させているのが現状で
ある。

【０００７】この発現方法によると、例えばロボットが
ダンスを踊っていたり又はボールを蹴っていたりしてい
る動作中に物体が急接近してきたとき、当該物体を回避
するといった回避動作を発現することは非常に困難とな
る。

【０００８】この原因は、ロボット内部の処理におい
て、各種センサの検出結果を受け取るタイミングが随意
系と反射系とで分かれておらず、非常に緊急度が高いセ
ンサ情報であっても、それより前に受け取った緊急度が
低い他のセンサ情報から先に処理するからである。

【０００９】この結果、ロボットがダンス中などに急接
近する物体を発見しても、ダンスが終わった後に、びっ
くりする動作を発現するといったように、反射的に行動
すべき事態に対しても非常に不自然な動きとなることと
なる。この動きは人間から見ても不可解であり、親近感
が沸かないおそれがある。

【００１０】さらに、従来技術においては、ロボットが
自分に近づいてくる物体の距離を測定しながら、当該距
離情報を用いて急接近する物体に対してびっくりすると
いう動作を行うといった実現例は未だ提案されていな
い。

【００１１】通常、急接近する物体を検出する手法とし
ては、物体を撮像しながら当該撮像画像内に占める物体
の大きさに基づいて物体の距離を推定する方法が提案さ
れているが、この方法によると、物体の大きさが既知の
場合しか取り扱うことが非常に困難となる。例えば、壁
に貼ってあるポスターに大きな人間の手が描写されてい
る場合に、当該ポスターが少し動いただけで、人間の手
が接近する物体であると判断してしまうおそれがあっ
た。

【００１２】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、エンターテインメント性を格段と向上し得るロボッ
ト装置及びその制御方法を提案しようとするものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、外部の状態を検知するセンサ手段
と、センサ手段によって検知された外部の状態が、人間
の反射運動を引き起させる状態であるか否かを判断する
状態判断手段と、状態判断手段による判断結果に基づい
て、反射運動に応じた動作指令を生成する動作指令生成
手段と、動作指令生成手段から供給される動作指令に基
づいて、当該動作指令に対応する駆動系を制御する制御
手段とを設け、制御手段は、動作指令生成手段から反射
運動に応じた動作指令を受けたとき、当該動作指令を反
射運動以外に基づく動作指令よりも優先させるようにし
た。

【００１４】この結果、このロボット装置では、あたか
も人間が外部状況に応じて反射的に行動する場合と同様
の行動をリアルタイムで発現させることができる。

【００１５】また本発明においては、外部の状態を検知
する第１のステップと、検知された外部の状態が、人間
の反射運動を引き起させる状態であるか否かを判断する
第２のステップと、判断結果に基づいて、反射運動に応
じた動作指令を生成する第３のステップと、反射運動に
応じた動作指令を反射運動以外に基づく動作指令よりも
優先させて、当該反射運動に応じた動作指令に対応する
駆動系を制御する第４のステップとを設けるようにし
た。

【００１６】この結果、このロボット装置の制御方法で
は、あたかも人間が外部状況に応じて反射的に行動する
場合と同様の行動をリアルタイムで発現させることがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施の形態を詳述する。

【００１８】（１）本実施の形態によるロボットの構成 図１及び図２において、１は全体として本実施の形態に
よる２足歩行型のロボットを示し、胴体部ユニット２の
上部に頭部ユニット３が配設されると共に、当該胴体部
ユニット２の上部左右にそれぞれ同じ構成の腕部ユニッ
ト４Ａ、４Ｂがそれぞれ配設され、かつ胴体部ユニット
２の下部左右にそれぞれ同じ構成の脚部ユニット５Ａ、
５Ｂがそれぞれ所定位置に取り付けられることにより構
成されている。

【００１９】胴体部ユニット２においては、体幹上部を
形成するフレーム１０及び体幹下部を形成する腰ベース
１１が腰関節機構１２を介して連結することにより構成
されており、体幹下部の腰ベース１１に固定された腰関
節機構１２の各アクチュエータＡ１、Ａ２をそれぞれ駆
動することによって、体幹上部を図３に示す直交するロ
ール軸１３及びピッチ軸１４の回りにそれぞれ独立に回
転させることができるようになされている。

【００２０】また頭部ユニット３は、フレーム１０の上
端に固定された肩ベース１５の上面中央部に首関節機構
１６を介して取り付けられており、当該首関節機構１６
の各アクチュエータＡ３、Ａ４をそれぞれ駆動すること
によって、図３に示す直交するピッチ軸１７及びヨー軸
１８の回りにそれぞれ独立に回転させることができるよ
うになされている。

【００２１】さらに各腕部ユニット４Ａ、４Ｂは、それ
ぞれ肩関節機構１９を介して肩ベース１５の左右に取り
付けられており、対応する肩関節機構１９の各アクチュ
エータＡ５、Ａ６をそれぞれ駆動することによって図３
に示す直交するピッチ軸２０及びロール軸２１の回りに
それぞれ独立に回転させることができるようになされて
いる。

【００２２】この場合、各腕部ユニット４Ａ、４Ｂは、
それぞれ上腕部を形成するアクチュエータＡ７の出力軸
に肘関節機構２２を介して前腕部を形成するアクチュエ
ータＡ８が連結され、当該前腕部の先端に手部２３が取
り付けられることにより構成されている。

【００２３】そして各腕部ユニット４Ａ、４Ｂでは、ア
クチュエータＡ７を駆動することによって前腕部を図３
に示すヨー軸２４の回りに回転させ、アクチュエータＡ
８を駆動することによって前腕部を図３に示すピッチ軸
２５の回りにそれぞれ回転させることができるようにな
されている。

【００２４】これに対して各脚部ユニット５Ａ、５Ｂに
おいては、それぞれ股関節機構２６を介して体幹下部の
腰ベース１１にそれぞれ取り付けられており、それぞれ
対応する股関節機構２６の各アクチュエータをＡ９〜Ａ
１１それぞれ駆動することによって、図３に示す互いに
直交するヨー軸２７、ロール軸２８及びピッチ軸２９の
回りにそれぞれ独立に回転させることができるようにな
されている。

【００２５】この場合各脚部ユニット５Ａ、５Ｂは、そ
れぞれ大腿部を形成するフレーム３０の下端に膝関節機
構３１を介して下腿部を形成するフレーム３２が連結さ
れると共に、当該フレーム３２の下端に足首関節機構３
３を介して足部３４が連結されることにより構成されて
いる。

【００２６】これにより各脚部ユニット５Ａ、５Ｂにお
いては、膝関節機構３１を形成するアクチュエータＡ１
２を駆動することによって、下腿部を図３に示すピッチ
軸３５の回りに回転させることができ、また足首関節機
構３３のアクチュエータＡ１３、Ａ１４をそれぞれ駆動
することによって、足部３４を図３に示す直交するピッ
チ軸３６及びロール軸３７の回りにそれぞれ独立に回転
させることができるようになされている。

【００２７】また胴体部ユニット２の体幹下部を形成す
る腰ベース１１の背面側には、図４に示すように、当該
ロボット１全体の動作制御を司るメイン制御部４０と、
電源回路及び通信回路などの周辺回路４１と、バッテリ
４５（図５）となどがボックスに収納されてなる制御ユ
ニット４２が配設されている。

【００２８】そしてこの制御ユニット４２は、各構成ユ
ニット（胴体部ユニット２、頭部ユニット３、各腕部ユ
ニット４Ａ、４Ｂ及び各脚部ユニット５Ａ、５Ｂ）内に
それぞれ配設された各サブ制御部４３Ａ〜４３Ｄと接続
されており、これらサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄに対して
必要な電源電圧を供給したり、これらサブ制御部４３Ａ
〜４３Ｄと通信を行ったりすることができるようになさ
れている。

【００２９】また各サブ制御部４３Ａ〜４３Ｄは、それ
ぞれ対応する構成ユニット内の各アクチュエータＡ１〜
Ａ１４と接続されており、当該構成ユニット内の各アク
チュエータＡ１〜Ａ１４をメイン制御部４０から与えら
れる各種制御コマンドに基づいて指定された状態に駆動
し得るようになされている。

【００３０】さらに頭部ユニット３には、図５に示すよ
うに、このロボット１の「目」として機能する一対のＣ
ＣＤ（Charge Coupled Device ）カメラ５０Ａ、５０Ｂ
及び「耳」として機能するマイクロホン５１、タッチセ
ンサ５２及び光センサ５３などからなる外部センサ部５
４と、「口」として機能するスピーカ５５となどがそれ
ぞれ所定位置に配設され、制御ユニット４２内には、バ
ッテリセンサ５６及び加速度センサ５７などからなる内
部センサ部５８が配設されている。

【００３１】そして外部センサ部５４のＣＣＤカメラ５
０Ａ、５０Ｂは、周囲の状況を撮像し、得られた画像信
号Ｓ１Ａをメイン制御部４０に送出してフレーム単位で
内部メモリ４０Ａに順次記憶する一方、マイクロホン５
１は、ユーザから音声入力として与えられる「歩け」、
「伏せ」又は「ボールを追いかけろ」等の各種命令音声
を集音し、かくして得られた音声信号Ｓ１Ｂをメイン制
御部４０に送出するようになされている。

【００３２】さらにタッチセンサ５２は、図１及び図２
において明らかなように頭部ユニット３の上部に設けら
れており、ユーザからの「撫でる」や「叩く」といった
物理的な働きかけにより受けた圧力を検出し、検出結果
を圧力検出信号Ｓ１Ｃとしてメイン制御部４０に送出す
る。

【００３３】さらに光センサ５３は、頭部ユニット３に
おける一対のＣＣＤカメラ５０Ａ、５０Ｂの近傍に設け
られたＣｄＳ（硫化カドミウム）等の光電変換素子でな
り、受けた光の強さによって抵抗値が変化することによ
り、ロボット１自身に照射される光の強さを検出し、検
出結果を光強度検出信号Ｓ１Ｄとしてメイン制御部４０
に送出する。

【００３４】さらに内部センサ部５８のバッテリセンサ
５６は、バッテリ４５のエネルギ残量を所定周期で検出
し、検出結果をバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａとしてメイ
ン制御部４０に送出する一方、加速度センサ５７は、３
軸方向（ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸）の加速度を所定周期で検
出し、検出結果を加速度検出信号Ｓ２Ｂとしてメイン制
御部４０に送出する。

【００３５】メイン制御部４０は、外部センサ部５４の
ＣＣＤカメラ５０Ａ、５０Ｂ、マイクロホン５１、タッ
チセンサ５２及び光センサ５３等からそれぞれ供給され
る画像信号Ｓ１Ａ、音声信号Ｓ１Ｂ、圧力検出信号Ｓ１
Ｃ及び光強度検出信号Ｓ１Ｄ等（以下、これらをまとめ
て外部センサ信号Ｓ１と呼ぶ）と、内部センサ部５８の
バッテリセンサ５６及び加速度センサ５７等からそれぞ
れ供給されるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ及び加速度検
出信号Ｓ２Ｂ等（以下、これらをまとめて内部センサ信
号Ｓ２と呼ぶ）に基づいて、ロボット１の周囲及び内部
の状況や、ユーザからの指令、ユーザからの働きかけの
有無などを判断する。

【００３６】そしてメイン制御部４０は、この判断結果
と、予め内部メモリ４０Ａに格納されている制御プログ
ラムと、そのとき装填されている外部メモリ５９に格納
されている各種制御パラメータとに基づいて続く行動を
決定し、決定結果に基づく制御コマンドを対応するサブ
制御部４３Ａ〜４３Ｄに送出する。この結果、この制御
コマンドに基づき、そのサブ制御部４３Ａ〜４３Ｄの制
御のもとに、対応するアクチュエータＡ１〜Ａ１４が駆
動され、かくして頭部ユニット３を上下左右に揺動させ
たり、腕部ユニット４Ａ、４Ｂを上にあげたり、歩行す
るなどの行動がロボット１により発現されることとな
る。

【００３７】またこの際メイン制御部４０は、必要に応
じて所定の音声信号Ｓ３をスピーカ５４に与えることに
より当該音声信号Ｓ３に基づく音声を外部に出力させた
り、外見上の「目」として機能する頭部ユニット３の所
定位置に設けられたＬＥＤに駆動信号を出力することに
よりこれを点滅させる。

【００３８】このようにしてこのロボット１において
は、周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令及び働き
かけの有無などに基づいて自律的に行動することができ
るようになされている。

【００３９】（２）反射行動優先機能に関するメイン制
御部４０の処理 次にこのロボット１に搭載された反射行動優先機能につ
いて説明する。このロボット１には、外部センサ部５４
から得られるセンサ情報Ｓ１に基づいて、当該センサ情
報Ｓ１が非常に緊急度が高い場合には、それより前に受
け取ったセンサ情報Ｓ１よりも優先的に処理することに
より、当該緊急度の高いセンサ情報Ｓ１に応じた動作コ
マンドを生成して対応する行動をロボットに発現させ得
る反射行動優先機能が搭載されている。そしてこの反射
行動優先機能は、メイン制御部４０における各種処理に
より実現されている。

【００４０】ここで、かかる反射行動優先機能に関する
メイン制御部４０の処理内容を機能的に分類すると、図
６に示すように、センサ情報処理部６０、第１次センサ
情報統合部６１、反射系判断部６２、第２次センサ情報
統合部６３、随意系判断部６４及び行動制御部６５に分
けることができる。

【００４１】センサ情報処理部６０は、外部センサ部５
４のセンサ情報Ｓ１（Ｓ１Ａ〜Ｓ１Ｄ）に基づいて、そ
れぞれ対応する検出処理を実行する。

【００４２】具体的には、センサ情報処理部６０は、一
対のＣＣＤカメラ５０Ａ、５０Ｂから与えられる画像信
号Ｓ１Ａを常時監視し、当該画像信号Ｓ１Ａに基づくフ
レーム画像内に含まれる人の顔の形態的特徴を所定の信
号処理により検出（以下、これを顔検出と呼ぶ）する機
能を有している。

【００４３】またセンサ情報処理部６０は、一対のＣＣ
Ｄカメラ５０Ａ、５０Ｂから与えられる画像信号Ｓ１Ａ
に基づくフレーム画像の前後変化（フレーム間の差分）
から予測される画像内部の動きを、所定の信号処理によ
り画素単位で観測時間を考慮しながら検出（以下、これ
を動き検出と呼ぶ）する機能を有している。

【００４４】さらにセンサ情報処理部６０は、一対のＣ
ＣＤカメラ５０Ａ、５０Ｂから与えられる画像信号Ｓ１
Ａに基づくフレーム画像内の画素ごとの色レベルを所定
の信号処理により検出（以下、これを色検出と呼ぶ）す
る機能を有している。

【００４５】さらにセンサ情報処理部６０は、一対のＣ
ＣＤカメラ５０Ａ、５０Ｂから得られる画像信号Ｓ１Ａ
に基づいて、当該画像信号Ｓ１Ａに基づく双方のフレー
ム画像同士を画素単位で比較して当該フレーム画像内の
被写体との距離を検出（以下、これを距離検出と呼ぶ）
するステレオ３次元計測機能（いわゆるステレオビジョ
ン）を有している。

【００４６】またセンサ情報処理部６０は、マイクロホ
ン５１から与えられる音声信号Ｓ１Ｂに含まれる人の声
の音響的特徴を、例えば“Segregation of Speakers fo
r Recognition and Speaker Identification（CH2977-7
/91/0000~0873 S1.00 1991 IEEE）”に記載された方法
等を利用した所定の信号処理により検出（以下、これを
音声検出と呼ぶ）する機能を有している。

【００４７】このようにセンサ情報処理部６０は、外部
センサ部５４から得られる各センサ情報に基づく各種の
検出処理を行った後、当該各検出結果を第１次センサ情
報統合部６１に送出する。

【００４８】この第１次センサ情報統合部６１は、セン
サ情報処理部６０から得られた各検出結果について、当
該各検出結果の補完や種類の統合といった比較的演算処
理に要する負担が軽い処理を実行した後、当該処理結果
を反射系判断部６２及び第２次センサ情報統合部６３に
送出する。

【００４９】例えば第１次センサ情報統合部６１は、セ
ンサ情報処理部６０から画像信号Ｓ１Ａに基づく顔検出
結果、動き検出結果、色検出結果及び距離検出結果に基
づいて、当該画像信号Ｓ１Ａに基づくフレーム画像内に
存在する特定の物体の形状、模様、色彩及び大きさ等を
認識する。

【００５０】反射系判断部６２は、第１次センサ情報統
合部６１による処理結果に基づいて、所定の成立条件を
満たした場合のみ、対応する動作コマンドを生成した
後、行動制御部に送出する。

【００５１】かかる成立条件は、外部から働く種々の作
用のうち人間が無意識にとる反射行動の原因となり得る
非常に緊急度が高いものについて、外部センサ部５４を
構成する各種センサごとにそれぞれ閾値レベルを設定す
ることにより決定されるものである。

【００５２】例えばマイクロホン５５から得られる音声
信号Ｓ１Ｂの信号レベルが所定の閾値レベル以上の場合
には、集音した音声の音量が人間の耳で聞いた場合でも
非常に大きいと思われる程度であると判断し、当該判断
結果に基づいて「びっくりした」という音声言語を発話
させるための動作コマンドを生成する。

【００５３】また一対のＣＣＤカメラ５０Ａ、５０Ｂか
ら得られる画像信号に基づくフレーム画像内で、上述の
動き検出及び距離検出により所定速度以上の速さで急接
近する物体を検出した場合には、「びっくりした」とい
う音声言語を表す発話させると共にロボット１が「顔を
覆う」動作を発現させるための動作コマンドを生成す
る。

【００５４】さらにタッチセンサ５２から得られる圧力
検出信号Ｓ１Ｃに基づく圧力レベルが所定レベル以上に
なった場合には、非常に強い力で急に外部から接触する
物体を検出した場合には、当該接触した物体を避けると
同時にロボット１自身が振り向く動作を発現させるため
の動作コマンドを生成する。

【００５５】一方、第２次センサ情報統合部６３は、第
１次センサ情報統合部６１の処理結果を受け取ると、当
該第１次センサ情報統合部６１よりもセンサ情報処理部
６０から得られた各検出結果について高度な意味処理
（例えば、過去の記憶に基づく連想など）やそれらの統
合といった比較的演算処理に要する負担が重い処理を実
行した後、当該処理結果を随意系判断部６４に送出す
る。

【００５６】随意系判断部６４は、第２次センサ情報統
合部６３による処理結果に基づいて、当該処理結果であ
る高度に意味処理された動作を発現させるための動作コ
マンドを生成した後、行動制御部６５に送出する。

【００５７】行動制御部６５は、反射系判断部６２及び
随意系判断部６４が生成した各動作コマンドを受け取る
と、当該各動作コマンドのうち反射系判断部６２が生成
した動作コマンドを随意系判断部６４が生成した動作コ
マンドよりも優先的に取り込み、当該動作コマンドに応
じた駆動指令を該当するアクチュエータ４３Ａ〜４３Ｄ
及び又はスピーカ５５に送出する。

【００５８】かくしてロボット１は、行動制御部６５に
よる駆動指令に基づいて、対応する各アクチュエータ４
３Ａ〜４３Ｄを駆動制御し、及び又はスピーカ５５から
対応する音声言語を発話させることにより、あたかも人
間が外部状況に応じて反射的に行動する場合と同様の行
動を発現させることができる。

【００５９】（３）急接近物体検出時における反射行動
優先機能に関するメイン制御部４０の処理 次にロボット１自身に急接近する物体を検出する場合に
ついて、上述した反射行動優先機能に関するメイン制御
部４０の処理内容を詳述する。この場合、メイン制御部
４０の処理機能は、図６に示す処理機能の下位概念とし
て、図７に示すように、動き検出部７０、距離情報統合
部７１、反射系処理部７２、短期記憶部７３、随意系処
理部７４及び行動制御部７５に分けることができる。

【００６０】ここで動き検出部７０、距離情報統合部７
１、反射系処理部７２、短期記憶部７３、随意系処理部
７４及び行動制御部７５は、上述した図６に示すセンサ
情報処理部６０、第１次センサ情報統合部６１、反射系
判断部６２、第２次センサ情報統合部６３、随意系判断
部６４及び行動制御部６５に対応するものである。

【００６１】まず動き検出部７０は、外部センサ部５４
のうち一対のＣＣＤカメラ５０Ａ、５０Ｂから得られる
画像信号Ｓ１Ａに基づいて、上述の動き検出を行い、当
該画像信号Ｓ１Ａに基づくフレーム画像内の所定の観測
領域内で所定時間連続して動きがある領域（以下、これ
を動作領域と呼ぶ）を観測したとき、当該フレーム画像
に対する動作領域の左上位置（座標）及びその大きさ
（縦横の画素数）を表すデータ（以下、これを動作領域
位置データと呼ぶ）を距離情報統合部７１に送出する。

【００６２】また動き検出部７０は、一対のＣＣＤカメ
ラ５０Ａ、５０Ｂから得られる画像信号Ｓ１Ａに基づい
て、上述の距離検出を行い、当該画像信号Ｓ１Ａに基づ
くフレーム画像内の所定の観測領域内で当該観測領域を
形成する各画素の距離（ロボット１から当該観測領域に
相当する被写体までの距離）を測定した後、当該各画素
の距離を表すデータ（以下、これを画素単位距離データ
と呼ぶ）を距離情報統合部７１に送出する。

【００６３】距離情報統合部７１は、動き検出部７０か
ら得られた動作領域位置データ及び画素単位距離データ
に基づいて、フレーム画像内の動作領域について、ロボ
ット１から当該動作領域に相当する被写体までの距離を
推定した後、当該距離を表すデータ（以下、これを距離
決定データと呼ぶ）を反射系処理部７２及び短期記憶部
７３に送出する。

【００６４】具体的には、距離情報統合部７１は、動作
領域位置データによって指定されるフレーム画像内の動
作領域を形成する全ての画素について、画素単位距離デ
ータによって当該各画素に相当する被写体までの距離を
それぞれ求めた後、当該全ての距離値について所定の統
計処理を実行することにより上述の距離決定データを求
める。

【００６５】この統計処理としては、動作領域内の各画
素の距離値を複数のガウス分布の集合として推定し、当
該推定されたガウス分布のうち支配的な分布の中央値を
その動作領域の距離情報として距離決定データとする。
なおこれ以外にも、動作領域の中心に位置する画素の距
離値をその動作領域の距離情報とする方法や、動作領域
内の各画素の距離の平均値をその動作領域の距離情報と
する方法を用いるようにしても良い。

【００６６】反射系処理部７２は、距離情報統合部７１
から得られる距離決定データに基づいて、以下に述べる
急接近物体検出機能による所定の成立条件を満たした場
合には、即座に対応する動作コマンドを生成して行動制
御部７５に送出する一方、当該成立条件を満たさない場
合には、次の距離決定データが与えられるのを待つ。

【００６７】かかる反射系の成立条件として、外部から
働く種々の作用のうち「急になんとかする」というもの
が非常に多く、これは一般的に各種センサの観測値の速
度で求めることができる。特にロボット１の場合におけ
る各種センサ（外部センサ部５４）に設定する閾値レベ
ルは、人間の場合において設定した閾値レベルに、当該
ロボットと人間とのサイズ（大きさ）の比を乗算するこ
とによって求めるのが自然である。

【００６８】本実施の形態の場合、反射系処理部７２
は、急接近物体検出機能を用いて、距離情報統合部７１
から得られる距離決定データに基づく動作領域に相当す
る被写体である物体がロボット１に急接近してきたと判
断した場合、ロボット１自身にとって危険（近い将来ロ
ボットに衝突する）と判断したときには、この物体の衝
突を回避するための動作コマンドを生成して行動制御部
７５に送出する。

【００６９】かかる急接近物体検出機能には、以下に示
すように２種類の異なる判定基準モデルが考えられる。

【００７０】第１の判定基準モデルの場合、ロボット１
に対する物体の距離及び速度に基づいて当該物体が急接
近物体であるか否かを判定するモデルである。

【００７１】まずフレーム画像内の動作領域に基づく距
離決定データに対してメディアンフィルタ等の平滑化フ
ィルタを用いてフィルタリングを行うことにより、当該
距離決定データに含まれるランダム雑音を抑制する。

【００７２】距離決定データに基づく動作領域に相当す
る物体とロボット１との距離をＸ_ｉ（ｉ：データ番号）
とすると、Ｎ（Ｎ：自然数）番前の中央値を基準とする
メディアンフィルタ処理後の距離Ｘ_ｉ´は、次式

【００７３】

【数１】

【００７４】で表される。そして、動作領域に相当する
物体の速度Ｖ_ｉは、次式

【００７５】

【数２】

【００７６】で表され、当該物体の速度Ｖ_ｉが、ロボッ
ト１にとって急接近物体であると判断される閾値Ｖ
_ｆａｓｔ以上の値であり、かつ、当該物体の距離Ｘ_ｉが
十分に近いと判断される閾値Ｘ_{ｃｌｏｓｅ}以上の値であ
る場合、すなわち次式

【００７７】

【数３】

【００７８】

【数４】

【００７９】を同時に満たす場合には、当該物体が急接
近物体でありロボット１自身に衝突する危険があると判
断する。

【００８０】また物体の距離Ｘ_ｉが閾値Ｘ_{ｃｌｏｓｅ}よ
り大きい値の場合、すなわち次式

【００８１】

【数５】

【００８２】を満たす場合には、当該物体がロボット１
から十分遠いところにあり衝突の危険性がないと判断す
る。

【００８３】さらに当該物体の速度Ｖ_ｉが上述の閾値Ｖ
_ｆａｓｔ以上の値であっても負の値を示す場合、すなわ
ち次式

【００８４】

【数６】

【００８５】の場合には、当該物体は急速度でロボット
１から離れていくと判断する。

【００８６】さらに当該物体の速度Ｖ_ｉが上述の閾値Ｖ
_ｆａｓｔより小さい値の場合、すなわち次式

【００８７】

【数７】

【００８８】の場合には、当該物体が急接近物体ではな
く単に移動中であると判断する。

【００８９】このように急接近物体か否かを判断するた
めの閾値となる速度Ｖ_ｆａｓｔ及び距離Ｘ
_{ｃｌｏｓｅ}は、人間の場合に実際に感じると推定される
速度Ｖ（Ｈ）_{ｆａ ｓｔ}及び距離Ｘ（Ｈ）_{ｃｌｏｓｅ}と、
ロボット１と人間とのスケール比Ｓとにより、次式

【００９０】

【数８】

【００９１】

【数９】

【００９２】のように表される。

【００９３】実験の結果として、距離決定データについ
て、横軸に時間遷移するデータ番号をとり、縦軸にロボ
ット１を基準とした物体の距離をとった場合のグラフを
図８に示す。このグラフでは、データ番号ｉが30〜267
の範囲Ｒ１では、人間の手がロボットに対して何度も近
接又は離反するように動いており、データ番号ｉが267
〜448の範囲Ｒ２では、人間の手がロボットと等距離の
まま左右に振っており、データ番号ｉが448〜595の範囲
Ｒ３では、人間の手がロボット１に対してランダムに動
いている状態を表している。

【００９４】まずデータ番号ｉが30〜267の範囲Ｒ１で
は、初めに人間の手をロボット１に対して300〔mm〕か
ら1500〔mm〕までの範囲で前後に動かし、次に、ロボッ
ト１に対して1500〔mm〕付近で手を横に振った。その
後、1100〔mm〕から1500〔mm〕までの範囲で手を前後に
動かした。

【００９５】このグラフには、ロボット１に対する物体
の距離Ｘ_ｉと、当該距離Ｘ_ｉをフィルタリングした距離
Ｘ´_ｉと、物体の速度Ｖ_ｉとの時間遷移がそれぞれ示さ
れている。物体の距離Ｘ_ｉが十分に近いと判断される閾
値Ｘ_{ｃｌｏｓｅ}と、物体の速度Ｖ_ｉがロボット１にとっ
て急接近物体であると判断される閾値Ｖ_ｆａｓｔとがそ
れぞれ所定レベルに設定されている。

【００９６】このグラフによれば、物体の距離Ｘ_ｉが30
0〔mm〕から1500〔mm〕までの範囲で人間の手を前後に
動かしているときに、数回、上述の条件（式（１）及び
式（２））を満たし（図８に示すグラフ中には、上向き
の矢印ＡＲで示す）、このとき当該物体は急接近物体と
して検出される。

【００９７】このようにして反射系処理部７２は、図９
に示す急接近物体検出機能処理手順ＲＴ１を実行するこ
とにより、撮像画像内で動きのある動作領域に相当する
物体がロボット１に急接近してきた場合でも、ロボット
１自身が危険と判断したときには、この物体の衝突を回
避するための動作コマンドを生成することができる。

【００９８】まず反射系処理部７２は、距離情報統合部
７１から距離決定データを受け取ると、急接近物体検出
機能処理手順ＲＴ１をステップＳＰ０から開始し、続く
ステップＳＰ１において当該距離決定データを検出した
後、ステップＳＰ２に進んで、当該距離決定データに対
してフィルタリング処理後にフレーム画像内での動作領
域に相当する物体の距離Ｘ_ｉ及び速度Ｖ_ｉを求める（式
（１）及び（２））。

【００９９】続いてステップＳＰ３において、反射系処
理部７２は、当該物体がロボット１に対して急接近中で
あるか否かを、上述の式（３）を満たすか否かで判断
し、肯定結果が得られたときには、さらにステップＳＰ
４に進んで、当該物体とロボット１との距離が衝突の危
険があるほど近いか否かを、上述の式（４）を満たすか
否かで判断する。

【０１００】このステップＳＰ４においても肯定結果が
得られると、反射系処理部７２は、ステップＳＰ５に進
んで、当該物体が急接近物体であると判断し、衝突回避
のための動作コマンドを後段の行動制御部に送出した
後、そのままステップＳＰ６に進んで当該急接近物体検
出機能処理手順ＲＴ１を終了する。

【０１０１】これに対してステップＳＰ３及びＳＰ４に
おいて否定結果が得られると、このことは当該物体が急
接近中でもなく、又は危険なほど近づいていないことを
表しており、このとき反射系処理部７２は、ステップＳ
Ｐ７に進んで、当該物体がロボットにとって緊急性のな
い安全な存在であると判断した後、何も動作コマンドを
生成することなく、そのままステップＳＰ６に進んで当
該急接近物体検出機能処理手順ＲＴ１を終了する。

【０１０２】また第２の判定基準モデルは、ロボット１
に対する物体の到達推定時間に基づいて当該物体が急接
近物体であるか否かを判定するモデルである。

【０１０３】まずフレーム画像内の動作領域に基づく距
離決定データに対してメディアン（中央値）フィルタ等
の平滑化フィルタを用いてフィルタリングを行うことに
より、当該距離決定データに含まれるランダム雑音を抑
制する。

【０１０４】上述のように距離決定データに基づく動作
領域に相当する物体とロボット１との距離Ｘ_ｉと、動作
領域に相当する物体の速度Ｖ_ｉとにより、物体がロボッ
ト自身に到達するまでの到達時間ｔ_ｉは、次式

【０１０５】

【数１０】

【０１０６】で表され、この到達時間ｔ_ｉが、負の値を
示す場合、すなわち次式

【０１０７】

【数１１】

【０１０８】を満たす場合には、当該物体はロボット１
から次第に離れていくと判断する。

【０１０９】また到達時間ｔ_ｉが、０又は正の値であっ
て、かつ、ロボット１にとって急接近物体であると判断
される閾値ｔ_{ｓａｆｅｔｙ}以下の値である場合、すなわ
ち次式

【０１１０】

【数１２】

【０１１１】を満たす場合には、当該物体が急接近物体
でありロボット１自身に衝突する危険があると判断す
る。

【０１１２】さらに到達時間ｔ_ｉが、ロボット１にとっ
て急接近物体であると判断される閾値ｔ_{ｓａｆｅｔｙ}よ
り大きい値である場合、すなわち次式

【０１１３】

【数１３】

【０１１４】には、当該物体がロボット１に対してゆっ
くりと向かってきていると判断する。

【０１１５】ここでロボット１にとって急接近物体であ
ると判断される閾値ｔ_{ｓａｆｅｔｙ}は、ロボットとの衝
突を回避するために必要な時間ｔ_{ａｂｏｉｄ}と、安全マ
ージン時間ｔ_{ｍａｒｇｉｎ}との和の値、すなわち次式

【０１１６】

【数１４】

【０１１７】によって決定される値である。この衝突を
回避するために必要な時間ｔ_{ａｂｏｉ ｄ}は、衝突回避動
作に必要なロボット１の動作の時間と、それを実現する
アクチュエータの限界値、さらにはロボット１のサイズ
によって決定される。

【０１１８】このようにして反射系処理部７２は、図１
０に示す急接近物体検出機能処理手順ＲＴ１を実行する
ことにより、撮像画像内で動きのある動作領域に相当す
る物体がロボット１に急接近してきた場合でも、ロボッ
ト１自身が危険と判断したときには、この物体の衝突を
回避するための動作コマンドを生成することができる。

【０１１９】まず反射系処理部７２は、距離情報統合部
７１から距離決定データを受け取ると、急接近物体検出
機能処理手順ＲＴ２をステップＳＰ１０から開始し、続
くステップＳＰ１１において当該距離決定データを検出
した後、ステップＳＰ１２に進んで、当該距離決定デー
タに対してフィルタリング処理後にフレーム画像内での
動作領域に相当する物体の距離及び速度と、当該物体が
ロボット１自身に到達するまでの到達時間とを求める
（式（１）、（２）、（１０））。

【０１２０】続いてステップＳＰ１３において、反射系
処理部７２は、当該物体がロボット１に対して急接近中
であるか否かを、上述の式（１３）を満たすか否かで判
断する。

【０１２１】このステップＳＰ１３においても肯定結果
が得られると、反射系処理部７２は、ステップＳＰ１４
に進んで、当該物体が急接近物体であると判断し、衝突
回避のための動作コマンドを後段の行動制御部に送出し
た後、そのままステップＳＰ１５に進んで当該急接近物
体検出機能処理手順ＲＴ２を終了する。

【０１２２】これに対してステップＳＰ１３において否
定結果が得られると、このことは当該物体が急接近中で
ないことを表しており、このとき反射系処理部７２は、
ステップＳＰ１６に進んで、当該物体がロボット１にと
って緊急性のない安全な存在であると判断した後、何も
動作コマンドを生成することなく、そのままステップＳ
Ｐ１７に進んで当該急接近物体検出機能処理手順ＲＴ２
を終了する。

【０１２３】一方、短期記憶部７３は、距離情報統合部
７１から距離決定データを受け取ると共に、一対のＣＣ
Ｄカメラ５０Ａ、５０Ｂのセンサ情報に基づく顔検出結
果及び色検出結果と、マイクロホン５１のセンサ情報に
基づく音声検出結果とを別系統から受け取る。

【０１２４】本実施の形態の場合、上述した図６に示す
反射行動優先機能に関するメイン制御部４０の処理内容
のうち、ロボット１自身に急接近する物体を検出する場
合の処理内容を図５に示し、かかる図５において、セン
サ情報処理部６０及び第１次センサ情報統合部６１に対
応する処理内容として動き検出部及び距離情報統合部の
みが記載されているが、実際には、随意系処理部７４で
高度な意味処理をするにあたって外部センサ部５４を構
成する他の種々のセンサ情報をも必要とすることから、
当該他の種々のセンサ情報についても、センサ情報処理
部及び第１次センサ情報統合部に対応する処理内容（図
示せず）を介して各種検出結果が短期記憶部７３に与え
られるようになされている。

【０１２５】短期記憶部７３は、距離決定データ並びに
上述した顔検出結果、色検出結果及び音声検出結果を総
合して短期的に保持する。そして短期記憶部７３は、距
離決定データに基づくフレーム画像内の動作領域に相当
する物体の距離と、当該動作領域に関する顔検出結果及
び色検出結果と、当該動作領域に関する音声検出結果と
に基づいて、当該動作領域に相当する物体を時間及び位
置などを用いて連想する。

【０１２６】例えば、顔検出結果として得られる顔画像
について、当該顔画像に対応する領域に、色検出結果と
して肌色が得られた場合には、当該顔画像と肌色とを統
合して、「肌色の顔」としてまとめることができる。ま
た顔画像の位置する方向から音声検出結果が得られた場
合には、当該音声検出結果が人の声を表している可能性
が高いため、上述の「肌色の顔」と「人の声」とをまと
めることができる。

【０１２７】随意系処理部７４は、短期記憶部７３によ
る処理結果、すなわちロボット１に接近する物体につい
ての連想結果に基づいて、動物における随意運動のよう
に、種々のセンサ情報を高度に意味処理し、総合的に判
断して行動を決定し、動作コマンドを発行する。

【０１２８】上述の例によれば、随意系処理部７４は、
短期記憶部７３による連想結果である肌色の動作領域を
表す情報に基づいて、当該動作領域に相当する物体を一
対のＣＣＤカメラ５０Ａ、５０Ｂが撮像範囲の中央で捕
らえられるようにトラッキングするための動作コマンド
を生成して行動制御部７５に送出する。

【０１２９】行動制御部７５は、アクチュエータ４３Ａ
〜４３Ｄ及びスピーカ５５（以下、これらをまとめてア
クチュエータ群と呼ぶ）の駆動時の競合管理や、複数の
動作コマンドのスケジューリング管理を行う。

【０１３０】行動制御部７５は、図１１（Ａ）及び
（Ｂ）に示すような待ち行列（コマンドキュー）機能を
有し、反射系処理部７２及び随意系処理部７４から与え
られる動作コマンドを、選択的にどのタイミングで実行
するかを順次１つずつ決定して、当該決定した動作コマ
ンドに対応するアクチュエータ群４３Ａ〜４３Ｄ、５５
に動作指令を与えるようになされている。

【０１３１】具体的には行動制御部７５は、随意系処理
部７４から受けた動作コマンドを待ち行列の最後に追加
し（時点ｔ_０〜ｔ_１間）、当該待ち行列の先頭の動作コ
マンドに応じたアクチュエータ群４３Ａ〜４３Ｄ、５５
の駆動が終了した後（時点ｔ _１〜ｔ_２間）、続く２番目
の動作コマンドに応じたアクチュエータ群４３Ａ〜４３
Ｄ、５５を駆動させるように、待ち行列の順番に従って
追加順に逐次動作コマンドに応じたアクチュエータ群４
３Ａ〜４３Ｄ、５５を駆動させる（時点ｔ_２〜ｔ_３間）
（図１１（Ａ））。

【０１３２】一方、行動制御部７５は、待ち行列として
蓄積された動作コマンドが全て随意系処理７４から受け
た動作コマンドであり、このとき反射系処理部７２から
動作コマンドを受けた場合には（時点ｔ_０〜ｔ_１間）、
当該動作コマンドを待ち行列の先頭に挿入すると共に随
意系の動作コマンドを全て削除して（時点ｔ_１〜ｔ
_２間）、待ち行列に積まれた随意形処理部７４から受け
た動作コマンドよりも優先的に処理を実行させる（時点
ｔ_２〜ｔ_３間）（図１１（Ｂ））。

【０１３３】このようにして行動制御部７５では、随意
系処理部７４から受けた複数の動作コマンドの処理が待
ち状態にあっても、反射系処理部７２から動作コマンド
を受けたときには当該動作コマンドを優先的に処理させ
ることにより、現在の動作を即座に中断すると同時に、
反射系処理部７２において緊急性が高いと判断されたセ
ンサ情報に応じた素早い行動を発現することができる。

【０１３４】例えば、随意系処理部７４から受けた動作
コマンドが、動いている物体をロボット１が注視できる
ようにトラッキングするための首振り及び旋回動作を表
し、実際にロボット１が当該首振り及び旋回動作を実行
している途中であって、反射系処理部７２から動きのあ
る物体を避けるための回避動作を表す動作コマンドを受
けた場合、行動制御部７５は、上述の待ち行列機能によ
り、当該反射系処理部７２からの動作コマンドに応じた
回避動作を現在のトラッキング動作よりも優先して実行
させるように、該当するアクチュエータ群４３Ａ〜４３
Ｄ、５５に駆動指令を送出する。

【０１３５】かくしてロボット１は、行動制御部６５に
よる駆動指令に基づいて、対応する各アクチュエータ４
３Ａ〜４３Ｄを駆動制御し、及び又はスピーカ５５から
対応する音声言語を発話させることにより、あたかも人
間が外部状況に応じて反射的に行動する場合と同様の行
動を発現させることができる。

【０１３６】上述の例では、ロボット１は、図１２
（Ａ）のように、動きのある物体（例えば人間の手）を
検出した場合、まず頭部ユニット３に搭載されたＣＣＤ
カメラ５０Ａ、５０Ｂの向きが当該物体を注視するよう
に首を振る動作を行わせ、さらにその物体が急接近して
きたと判断したときには、図１２（Ｂ）のように、即座
に「顔を覆う」といった反射動作を実行させることがで
きる。また急接近物体を検出した場合には、反射系の処
理の実行後に当該処理に連動させるように、例えば「び
っくりした」や「あぶなかった」などの音声言語の発話
を表す随意系の処理を実行させることができる。

【０１３７】（４）メイン制御部による反射行動優先処
理手順 メイン制御部４０は、外部センサ部５４のうち一対のＣ
ＣＤカメラ５０Ａ、５０Ｂから画像信号Ｓ１Ａを受ける
と、反射行動優先処理手順ＲＴ３をステップＳＰ２０か
ら開始し、続くステップＳＰ２１において当該画像信号
Ｓ１Ａに基づくフレーム画像を取得した後、ステップＳ
Ｐ２２に進む。

【０１３８】このステップＳＰ２２において、メイン制
御部４０は、かかるフレーム画像内で動作領域を検出
し、そのままステップＳＰ２３に進んで、当該動作領域
が実際に検出されたか否かを判断する。

【０１３９】このステップＳＰ２３において肯定結果が
得られると、メイン制御部４０は、ステップＳＰ２４に
進んで、動作領域に相当する物体とロボット１との距離
を求めた後、ステップＳＰ２５に進む。これに対してス
テップＳＰ２３において否定結果が得られると、メイン
制御部４０は、再度ステップＳＰ２２に戻って動作領域
が実際に検出されるのを待つ。

【０１４０】続いてステップＳＰ２５において、メイン
制御部４０は、この物体が急接近物体であるか否かを判
断し、肯定結果が得られた場合には、ステップＳＰ２６
に進んで、反射系である衝突回避のための動作コマンド
を生成した後、ステップＳＰ２７に進んで、当該動作コ
マンドを待ち行列の先頭に挿入する。

【０１４１】これに対してステップＳＰ２５において否
定結果が得られると、メイン制御部４０は、ステップＳ
Ｐ２９に進んで、随意系である物体を注視するための動
作コマンドを生成した後、ステップＳＰ３０に進んで、
当該動作コマンドを待ち行列の最後に追加する。

【０１４２】この後、メイン制御部４０は、ステップＳ
Ｐ２７又はＳＰ３０から得られた反射系又は随意系の動
作コマンドについて、当該動作コマンドに対応するアク
チュエータ群が現在使用中であるか否かを判断する。

【０１４３】このステップＳＰ２８において否定結果が
得られたとき、メイン制御部４０は、ステップＳＰ３１
に進んで、当該動作コマンドを実行させると共に、その
動作コマンドを待ち行列から削除した後、ステップＳＰ
３２に進んで、当該動作コマンドに対応するアクチュエ
ータ群を駆動させるようにして、そのままステップＳＰ
３３に進んで当該反射行動優先処理手順ＲＴ３を終了す
る。

【０１４４】これに対してステップＳＰ２８において肯
定結果が得られたとき、このことは現時点のロボット１
の行動に使用されているアクチュエータ群４３Ａ〜４３
Ｄ、５５が当該動作コマンドに対応するアクチュエータ
群４３Ａ〜４３Ｄ、５５と一致することを表しており、
このときメイン制御部４０は、再度ステップＳＰ２８に
戻って肯定結果が得られるのを待つ。

【０１４５】（５）本実施の形態による動作及び効果 以上の構成において、このロボット１では、外部センサ
部５４から得られる各種センサ情報に基づいて、ＣＣＤ
カメラ５０Ａ、５０Ｂによる撮像画像内で動作領域を検
出したとき、当該動作領域に相当する被写体である物体
が急接近しかつロボット自身に衝突する危険性があるか
否かを判断する。

【０１４６】その結果、急接近物体であると判断された
ときには、ロボット１が次に発現する動作の順番が予め
設定されている場合でも、当該動作の順番にかかわら
ず、急接近物体に対して衝突回避するための動作を優先
的に発現させる。

【０１４７】このようにロボット１は、通常の動作中に
あっても緊急性を要する場合には、その場合に応じた動
作を即座に発現するようにしたことにより、あたかも人
間が外部状況に応じて反射的に行動する場合と同様の行
動をリアルタイムで発現させることができる。

【０１４８】以上の構成によれば、このロボット１にお
いて、外部センサ部５４から得られる各種センサ情報に
基づいて、ロボット自身に急接近しかつ衝突する危険性
がある物体を検出した際、予め設定されている動作の順
番にかかわらず、急接近物体に対して衝突回避するため
の動作を優先的に発現させるようにしたことにより、あ
たかも人間が外部状況に応じて反射的に行動する場合と
同様の行動をリアルタイムで発現させることができ、か
くしてエンターテインメント性を向上させることができ
る。

【０１４９】（６）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、本発明を図１のよう
に構成された２足歩行型のロボット１に適用するように
した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、こ
の他種々のロボット装置及びロボット装置以外のこの他
種々の装置に広く適用することができる。

【０１５０】また上述の実施の形態においては、外部の
状態を検知するセンサ手段として、外部センサ部５４を
適用した場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、一対のＣＣＤカメラ５０Ａ、５０Ｂ、マイクロホン
５１、タッチセンサ５２及び光センサ５３以外にも、温
度センサや超音波センサ、赤外線センサ等のロボット１
の外部状態を検知できるものであれば、この他種々のセ
ンサ手段を適用するようにしても良い。

【０１５１】さらに上述の実施の形態においては、外部
センサ部（センサ手段）５４によって検知されたロボッ
ト１の外部状態が、人間の反射運動を引き起させる状態
であるか否かを判断する状態判断手段として、メイン制
御部４０の処理内容のうちの第１次センサ情報統合部６
１（距離情報統合部７１）及び反射系判断部６２（反射
系処理部７２）を適用し、特に人間の反射運動を引き起
させる状態を、ロボット本体に物体が急接近しかつ衝突
間近である状態とし、当該物体がロボット本体に急接近
し衝突間近である状態か否かを、ロボット本体に対する
物体の距離及び物体の速度に基づいて判断し、又は物体
がロボット本体に到達する時間に基づいて判断するよう
にした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
要は、各種センサ情報に基づいて人間の反射運動を引き
起させる状態を判断することができれば、この他種々の
構成のものを広く適用するようにしても良い。

【０１５２】さらに上述の実施の形態においては、人間
の反射運動を引き起させる状態であると判断された結果
に基づいて、当該反射運動に応じた動作コマンド（動作
指令）を生成する動作指令生成手段として、メイン制御
部４０の処理内容のうちの反射系判断部６２（反射系処
理部７２）を適用し、ロボット本体に物体が急接近しか
つ衝突間近な物体が検知されたときには、かかる動作コ
マンド（動作指令）として当該物体との衝突を回避する
ための動作コマンド（動作指令）を生成するようにした
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、
人間の反射運動を引き起させるような動作コマンド（動
作指令）を生成することができれば、この他種々の構成
のものを広く適用するようにしても良い。

【０１５３】さらに上述の実施の形態においては、供給
される動作コマンド（動作指令）に基づいて、当該動作
指令に対応するアクチュエータ群（駆動系）４３Ａ〜４
３Ｄ、５５を制御する制御手段として、メイン制御部４
０の処理内容のうちの行動制御部６５（７５）を適用
し、反射系の動作コマンド（反射運動に応じた動作指
令）を受けたとき、当該動作コマンドを随意系の動作コ
マンド（反射運動以外に基づく動作指令）よりも優先さ
せるようにした場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、この他種々の構成のものを広く適用するように
しても良い。

【０１５４】この場合、メイン制御部４０の処理内容の
うちの行動制御部６５（７５）では、随意系の動作コマ
ンドについては、待ち行列（到着順序）に従って先頭の
動作コマンドから順次処理する一方、反射系の動作コマ
ンドについては、待ち行列（到着順序）にかかわらず当
該待ち行列（到着順序）の先頭に割り込ませて処理する
ようにしたが、本発明はこれに限らず、随意系の動作コ
マンドよりも反射系の動作コマンドを優先させて処理す
ることができれば、当該随意系の動作コマンドを全て削
除させるようにしても良く、要は、待ち行例以外の他の
順番で動作コマンドのスケジューリングを管理するよう
にしても良い。

【０１５５】さらに上述の実施の形態においては、急接
近物体に対する反射行動としては、当該物体との衝突を
回避するように「顔を覆う」動作を発現すると共にスピ
ーカ５５を介して「びっくりした」という音声言語を発
話するようにした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、この他にも「仰け反る」、「首を後ろに傾け
る」、「首を左右に振る」、「後ろに倒れる」、「屈
む」又は「左右に避ける」等の種々の動作を発現させる
ようにしても良い。またスピーカ５５を介して発話する
内容も、「びっくりした」のみならず、「あぶなかっ
た」や「おどろいた」等の種々の音声言語で発話させる
ようにしても良い。

【０１５６】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、外部の状
態を検知するセンサ手段と、センサ手段によって検知さ
れた外部の状態が、人間の反射運動を引き起させる状態
であるか否かを判断する状態判断手段と、状態判断手段
による判断結果に基づいて、反射運動に応じた動作指令
を生成する動作指令生成手段と、動作指令生成手段から
供給される動作指令に基づいて、当該動作指令に対応す
る駆動系を制御する制御手段とを設け、制御手段は、動
作指令生成手段から反射運動に応じた動作指令を受けた
とき、当該動作指令を反射運動以外に基づく動作指令よ
りも優先させるようにしたことにより、あたかも人間が
外部状況に応じて反射的に行動する場合と同様の行動を
リアルタイムで発現させることができ、かくしてエンタ
ーテインメント性を格段と向上し得るロボット装置を実
現できる。

【０１５７】また本発明によれば、外部の状態を検知す
る第１のステップと、検知された外部の状態が、人間の
反射運動を引き起させる状態であるか否かを判断する第
２のステップと、判断結果に基づいて、反射運動に応じ
た動作指令を生成する第３のステップと、反射運動に応
じた動作指令を反射運動以外に基づく動作指令よりも優
先させて、当該反射運動に応じた動作指令に対応する駆
動系を制御する第４のステップとを設けるようにしたこ
とにより、あたかも人間が外部状況に応じて反射的に行
動する場合と同様の行動をリアルタイムで発現させるこ
とができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向
上し得るロボット装置の制御方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態によるロボットの外観構成を示す
斜視図である。

【図２】本実施の形態によるロボットの外観構成を示す
斜視図である。

【図３】本実施の形態によるロボットの外観構成の説明
に供する略線図である。

【図４】本実施の形態によるロボットの内部構成の説明
に供する略線図である。

【図５】本実施の形態によるロボットの内部構成の説明
に供する略線図である。

【図６】図５に示すメイン制御部の処理内容の説明に供
する略線図である。

【図７】図５に示すメイン制御部の処理内容の説明に供
する略線的である。

【図８】距離決定データに基づく実験結果を表すグラフ
である。

【図９】第１の判定基準モデルを用いた急接近物体検出
処理手順の説明に供するフローチャートである。

【図１０】第２の判定基準モデルを用いた急接近物体検
出処理手順の説明に供するフローチャートである。

【図１１】随意系及び反射系の動作コマンドに対する待
ち行列処理の説明に供する略線図である。

【図１２】急接近物体検出時のロボットの様子の説明に
供する略線図である。

【図１３】反射行動優先処理手順の説明に供するフロー
チャートである。

【符号の説明】

１……ロボット、４０……メイン制御部、４３Ａ〜４３
Ｄ……サブ制御部、５０Ａ、５０Ｂ……ＣＣＤカメラ、
５１……マイクロホン、５２……タッチセンサ、５３…
…光センサ、５４……外部センサ部、５５……スピー
カ、６０……センサ情報処理部、６１……第１次センサ
情報統合部、６２……反射系判断部、６３……第２次セ
ンサ情報統合部、６４……随意系判断部、６５、７５…
…行動制御部、７０……動き検出部、７１……距離情報
統合部、７２……反射系処理部、７３……短期記憶部、
７４……随意系処理部、Ｒ１、Ｒ２……急接近物体検出
処理手順、ＲＴ３……反射行動優先処理手順。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C150 CA01 CA02 CA04 DA04 DA24 DA26 DA27 DA28 ED09 ED10 ED39 ED42 ED52 EF03 EF07 EF13 EF16 EF17 EF22 EF23 EF29 EF33 EF36 3C007 AS36 CS08 HS09 HS27 KS23 KS31 KS39 KT01 KX02 LT06 LV12 MT14 WA03 WA13 WB16 WB27

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部の状態を検知するセンサ手段と、 上記センサ手段によって検知された上記外部の状態が、
   人間の反射運動を引き起させる状態であるか否かを判断
   する状態判断手段と、 上記状態判断手段による判断結果に基づいて、上記反射
   運動に応じた動作指令を生成する動作指令生成手段と、 上記動作指令生成手段から供給される上記動作指令に基
   づいて、当該動作指令に対応する駆動系を制御する制御
   手段とを具え、上記制御手段は、上記動作指令生成手段
   から上記反射運動に応じた動作指令を受けたとき、当該
   動作指令を上記反射運動以外に基づく動作指令よりも優
   先させることを特徴するロボット装置。
2. 【請求項２】上記制御手段は、 上記反射運動以外に基づく複数の動作指令については、
   到着順序に従って先頭の上記動作指令から順次処理する
   一方、 上記反射運動に応じた動作指令については、上記到着順
   序にかかわらず当該到着順序の先頭に割り込ませて処理
   することを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。
3. 【請求項３】上記人間の反射運動を引き起させる状態
   は、ロボット本体に物体が急接近しかつ衝突間近である
   状態であり、 上記反射運動に応じた動作指令は、上記物体との衝突を
   回避するための動作指令であることを特徴とする請求項
   １に記載のロボット装置。
4. 【請求項４】上記状態判断手段は、 上記物体が上記ロボット本体に急接近し衝突間近である
   状態か否かを、上記ロボット本体に対する上記物体の距
   離及び上記物体の速度に基づいて判断し、又は上記物体
   が上記ロボット本体に到達する時間に基づいて判断する
   ことを特徴とする請求項３に記載のロボット装置。
5. 【請求項５】外部の状態を検知する第１のステップと、 検知された上記外部の状態が、人間の反射運動を引き起
   させる状態であるか否かを判断する第２のステップと、 上記判断結果に基づいて、上記反射運動に応じた動作指
   令を生成する第３のステップと、 上記反射運動に応じた動作指令を上記反射運動以外に基
   づく動作指令よりも優先させて、当該反射運動に応じた
   動作指令に対応する駆動系を制御する第４のステップと
   を具えることを特徴するロボット装置の制御方法。
6. 【請求項６】上記第４のステップでは、 上記反射運動以外に基づく複数の動作指令については、
   到着順序に従って先頭の上記動作指令から順次処理する
   一方、 上記反射運動に応じた動作指令については、上記到着順
   序にかかわらず当該到着順序の先頭に割り込ませて処理
   することを特徴とする請求項５に記載のロボット装置の
   制御方法。
7. 【請求項７】上記人間の反射運動を引き起させる状態
   は、ロボット本体に物体が急接近しかつ衝突間近である
   状態であり、 上記反射運動に応じた動作指令は、上記物体との衝突を
   回避するための動作指令であることを特徴とする請求項
   ５に記載のロボット装置の制御方法。
8. 【請求項８】上記第２のステップでは、 上記物体が上記ロボット本体に急接近し衝突間近である
   状態か否かを、上記ロボット本体に対する上記物体の距
   離及び上記物体の速度に基づいて判断し、又は上記物体
   が上記ロボット本体に到達する時間に基づいて判断する
   ことを特徴とする請求項７に記載のロボット装置の制御
   方法。