JP2003275473A - 移動ロボットを用いた描画システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動ロボットを用いて実際に似顔絵を描いて
いるという認識を観客に与えながら、品質の良い似顔絵
を描くことのできる描画システムを提供する。 【解決手段】 客Ｍの顔を撮影して顔画像データを得る
ＣＣＤカメラ１０、顔画像データを処理して線画データ
を作成する似顔絵コントローラ１１、特定の展示エリア
１内を移動し得ると共にペンタブレット付き液晶ディス
プレイ６に対して描画するロボット５０、線画データに
基づいてロボット５０に描画を実行させるための描画動
作データを作成する描画動作データ作成手段、ロボット
５０の移動を制御すると共に描画媒体に絵を描かせるロ
ボット制御手段、および、移動ロボット５０を描画媒体
に対して位置決めする位置決め装置３０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動ロボットを用
いた似顔絵等の描画システムに係り、主に、アミューズ
メント施設等に配備されて、高いインタラクティブ性を
発揮しながら、似顔絵を描くパフォーマンスを実行し得
る、移動ロボットを用いた描画システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の似顔絵描画システムとして、特定
のブース内でＣＣＤカメラにより人の顔を撮像し、撮像
した人の顔画像データに基づいて各顔面部品（目、鼻、
口、眉毛等）の特徴を抽出した線画データを作成し、そ
の線画データを指令値として、産業用ロボットのアーム
の先端軌跡を制御しながら、ロボットアームの先端に取
り付けた筆ペンなどの筆記具によって、紙等の描画媒体
に似顔絵を描画する、固定ロボットを用いた描画システ
ムが知られている。

【０００３】また、移動ロボットを用いた似顔絵描画シ
ステムとして、人の顔画像データをＣＣＤカメラによっ
て取得し、この顔画像データを文字パターンデータ化し
て、そのデータによりプリンタに印字出力するシステム
が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者のもの
は、固定した産業用ロボットを使用したシステムであっ
たため、適当なエリアを動き回って観客にアピールする
ようなパフォーマンス性がなく、面白みに欠けていた。
つまり、観客を相手に画家が似顔絵を描くときのような
インタラクティブな面が全くなかった。

【０００５】また、後者のものは、ロボットが自由に動
き回れることから、観客に対するインタラクティブ性が
向上するメリットはあるものの、画家が似顔絵を実際に
描くような描画する動作を伴わないので、観客に対して
似顔絵パフォーマンスを行っているという認識を与える
ことはできない。しかも、文字パターンによって出力さ
れる似顔絵は、絵としての品質においても十分ではなか
った。

【０００６】本発明は、上記事情を考慮し、高いインタ
ラクティブ性を与えることの可能な移動ロボットを用い
て、実際に似顔絵を描いているという認識を観客に与え
ながら、品質の良い似顔絵を描くことのできる描画シス
テムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、作画
しようとする対象物を撮影して画像データを得るカメラ
と、画像データを処理して作画データを作成する作画デ
ータ作成手段と、特定エリア内を移動し得ると共にアー
ムの先端に設けた描画具を用いて描画媒体に対して描画
する移動ロボットと、前記作画データに基づいて移動ロ
ボットに描画を実行させるための描画動作データを作成
する描画動作データ作成手段と、移動ロボットの移動を
制御すると共に前記描画動作データに基づいてアームの
先端の動作軌跡を制御することにより描画媒体に絵を描
かせるロボット制御手段と、移動ロボットが描画を実行
するための位置に移動したとき移動ロボットを描画媒体
に対して位置決めする位置決め手段と、を備えているこ
とを特徴とする。

【０００８】移動ロボットは、固定した産業用ロボット
に比べて豊富なパフォーマンスを実行し得るものの、固
定した描画媒体に対して描画を実行する場合には、描画
媒体に対し適正な位置関係を保っておく必要がある。そ
こで、請求項１の発明では、移動ロボットが描画を実行
するための位置に移動したとき移動ロボットを描画媒体
に対して位置決めする位置決め手段を設けている。この
位置決め手段を備えることによって、自由に動き回れる
移動ロボットを用いながらも、精度の良い描画を行うこ
とができる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１において、前
記カメラが、作画しようとする人物の顔を撮影して顔の
画像データを得、前記作画データ作成手段が、顔の画像
データを処理して似顔絵の作画データを作成し、前記描
画動作データ作成手段が、似顔絵の作画データに基づい
て移動ロボットに似顔絵を描かせるための描画動作デー
タを作成し、前記ロボット制御手段が、描画動作データ
に基づいて移動ロボットに似顔絵を描かせることを特徴
とする。

【００１０】この描画システムでは、カメラが撮影した
人物の顔画像データから、似顔絵の作画データを作成し
て、そのデータに基づいて移動ロボットが似顔絵を描画
媒体に描画するので、品質の良い似顔絵を描くことがで
きる。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２において、前
記作画データ作成手段と描画動作データ作成手段とロボ
ット制御手段とを含む制御系を有し、該制御系に更に、
作画しようとする人物が自分で入力操作し得ると共に同
人物に対して必要な情報を提供し得る操作パネルが組み
込まれており、前記人物による操作パネルを介しての入
力操作を指令として、前記制御系が、移動ロボットを制
御して似顔絵を描かせることを特徴とする。

【００１２】この描画システムでは、似顔絵を描いても
らう客（人物）の実際の操作に応じて、移動ロボットが
似顔絵を描く動作を進めるので、インタラクティブ性が
向上する。

【００１３】請求項４の発明は、請求項３において、前
記移動ロボットが人間の形を模したものであり、前記制
御系が、少なくとも前記人物に向けて、移動ロボットに
人間の行動を真似た演技並びに発声をさせることを特徴
とする。

【００１４】このシステムでは、人間を模した移動ロボ
ットが、描画媒体に対して実際に、アームを用いてあた
かも人間が似顔絵を描画するように描画を実行するの
で、観客とのインタラクティブ性を飛躍的に向上させる
ことができる。

【００１５】請求項５の発明は、請求項４において、前
記描画媒体が、コンピュータのペンタブレット付きディ
スプレイであり、前記描画具としてのペンの移動軌跡に
対応した線を画面上に表示するものであることを特徴と
する。

【００１６】このシステムでは、移動ロボットがペンタ
ブレット付きディスプレイに似顔絵を描くので、観客は
その場で似顔絵を描くパフォーマンスを楽しむことがで
きるし、描いた似顔絵を操作パネル等に設けた他のディ
スプレイに同時に表示させることができる。

【００１７】請求項６の発明は、請求項５において、前
記コンピュータが、ディスプレイ画面上に出来上がった
似顔絵を、前記操作パネル上に装備されたプリンタに印
字出力させることを特徴とする。

【００１８】このシステムでは、出来上がった似顔絵
を、操作パネル上に装備したプリンタに印字出力させる
ので、客がその場で出来上がった似顔絵を見て楽しむこ
とができるし、それを持ち帰ることもできる。

【００１９】請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれ
かにおいて、前記位置決め手段が、前記移動ロボットに
外力を与えて機械的に位置決めするものであることを特
徴とする。

【００２０】このシステムでは、移動ロボットが描画を
実行するための位置に移動したときに、機械的な外力を
与えて移動ロボットを位置決めするので、確実で簡単な
手段により高精度に位置決めすることができる。

【００２１】請求項８の発明は、請求項７において、前
記位置決め手段が、移動ロボットの床面走行部に設けら
れた受座に対し床面から突出して係合する位置決めピン
と、該位置決めピンを床面から突出させて受座に係合さ
せることにより移動ロボットに位置決め目標位置への移
動外力を与える位置決めピン昇降機構と、からなること
を特徴とする。

【００２２】このシステムでは、床面から突出させた位
置決めピンを移動ロボット側の受座に係合させること
で、目標位置に対し偏差を持っている状態の移動ロボッ
トを適正に位置決めすることができる。よって、簡単で
確実な手段により高精度の位置決めが可能である。

【００２３】請求項９の発明は、請求項８において、前
記位置決めピンと受座の突当面が、両者を突き当てるに
従って芯合わせ作用を発揮し移動ロボットに水平方向の
移動力を与える円錐面で構成されていることを特徴とす
る。

【００２４】このシステムでは、円錐面同士の突き合わ
せによる芯合わせ作用によって移動ロボットの位置決め
を行うので、確実で無理のない動作で位置決めを行うこ
とができる。

【００２５】請求項１０の発明は、請求項９において、
前記移動ロボットの位置決め時に、（１）前記位置決め
ピンを床面から突出させて受座の突当面に接触させる第
１の動作、（２）その状態で、位置決めピンで受座を突
き上げて移動ロボットの床面に対する接触荷重を軽減し
ながら、移動ロボットを位置決め位置へ移動させる第２
の動作、（３）移動ロボットを位置決め位置へ移動させ
た後に位置決めピンを下降させることで移動ロボットの
床面に対する接触荷重を定常値に戻す第３の動作、を順
次連続して前記位置決めピン昇降機構に行わせる位置決
めピン昇降制御手段を備えていることを特徴とする。

【００２６】このシステムでは、位置決めを行った後
に、位置決めピンを下降させることによって移動ロボッ
トを定常通りに床面に着地させるので、移動ロボット自
身の発するブレーキ力によって、無理のない確実な姿勢
で移動ロボットを適正位置に保持することができる。

【００２７】請求項１１の発明は、請求項１〜６のいず
れかにおける位置決め手段が、移動ロボットに位置決め
目標位置との偏差を解消すべき信号を与えて自力で位置
決め位置に移動させるものであることを特徴とする。

【００２８】移動ロボットの移動経路は何らかの方法で
指定することができるが、実際に移動ロボットが立つ位
置を認識しようとすると、その認識精度は甘くなりがち
である。そこで、請求項１１の発明では、位置決め手段
により、描画するための目標位置と現在の移動ロボット
の立つ位置との偏差を正確に割り出し、その偏差を解消
すべく移動ロボットを自力で移動させるようにしてい
る。これにより、自力での位置決めが可能となるため、
構成を簡略化することができる。

【００２９】請求項１２の発明は、請求項１〜１１のい
ずれかにおいて、前記カメラが移動ロボット上に装備さ
れていることを特徴とする。

【００３０】カメラはどの位置に設けてもよいが、請求
項１２の発明では、カメラを移動ロボット自身に搭載し
ている。こうすることにより、移動ロボットが、作画し
ようとする対象物を自分で観察して描画するというパフ
ォーマンスを示すことができる。また、対象物の近くに
カメラが固定されないので、設備のシンプル化が図れ
る。

【００３１】請求項１３の発明は、請求項１２におい
て、前記作画データ作成手段、描画動作データ作成手
段、ロボット制御手段が、移動ロボット上に装備されて
いることを特徴とする。

【００３２】このシステムでは、移動ロボットに制御系
のほとんどを搭載したので、設備のシンプル化を図るこ
とができる。なお、移動ロボットと固定側設備との通信
は、無線ＬＡＮ等の無線通信手段を使用するのが望まし
い。

【００３３】請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１
３のいずれかに記載の移動ロボットを用いた描画システ
ムにおいて、音声認識コントローラおよびサウンドボー
ドを備えた音声認識システムを備え、作画しようとする
人物の発する音声をマイクによりサウンドボードに取得
し、前記音声認識システムは、前記音声を認識するとと
もに所定の会話アルゴリズムにしたがって音声データを
前記サウンドボードを介してスピーカより出力すること
を特徴とする。

【００３４】この発明においては、音声認識コントロー
ラでは、例えば観客の音声を操作パネルに設置したマイ
クにより取得する。マイク音声はサウンドボードに入力
され、音声認識コントローラでは、この音声を認識する
ことで所定の会話アルゴリズムにしたがって音声データ
を生成し、これをサウンドボードに出力する。サウンド
ボードでは、当該音声データをロボット側で出力し、あ
たかもロボットと会話をしているようにすることができ
る。

【００３５】請求項１５に記載の発明は、請求項１〜１
４のいずれかに記載の移動ロボットを用いた描画システ
ムにおいて、移動ロボットの振り付けデータが記憶され
た振り付けデータ格納手段を備え、前記ロボット制御手
段は、前記振り付けデータに基づいて移動ロボットの動
作を制御することを特徴とする。

【００３６】この発明においては、例えば振り付けデー
タとしてジャンケン動作データを記憶させておき、ロボ
ット制御手段がロボットにジャンケンの動きをさせる。
また、例えば操作パネルに適宜ボタンを設けておき、押
されたボタンに応じて振り付けを変えた動きを行っても
よい。これにより、例えばジャンケンの勝敗に応じたイ
ンタラクティブなパフォーマンスを行うことができる。

【００３７】請求項１６に記載の発明は、請求項１〜１
５のいずれかに記載の移動ロボットを用いた描画システ
ムにおいて、赤外線受光ユニットと、該赤外線受光ユニ
ットと連動した非常停止リレースイッチとを備え、前記
赤外線受光ユニットを介して遠隔的に電源が遮断可能と
されていることを特徴とする。

【００３８】この発明においては、赤外線発光ユニット
によってＯＦＦ信号を発することで、移動ロボットを遠
隔的に停止させることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は実施形態の描画システムの概
略構成図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は要部詳細
図、図２は同システムの平面図である。

【００４０】図において、１は展示エリア、２はそれに
隣接した撮像ブースである。展示エリア１の床面３に
は、その上を自由に移動することのできるロボット（移
動ロボット）５０が配備されている。また、展示エリア
１内の所定箇所には、パーソナルコンピュータ（以下、
略して「パソコン（ＰＣ）」という）４が設置されてい
る。このパソコン４は、専用のペン５によって入力可能
なペンタブレット付きの液晶ディスプレイ６を備えてお
り、この液晶ディスプレイ６の画面が、ロボット５０が
似顔絵を描画する対象の描画媒体となっている。そし
て、ペン５の移動軌跡に沿った線を画面上に表示するこ
とができるようになっている。

【００４１】撮像ブース２には、お客（人物）Ｍが座る
椅子７が設けられ、その背後には衝立８が設けられてい
る。また、椅子７の前には操作パネル９が設けられてい
る。操作パネル９の内部あるいは操作パネル９の上側に
は、椅子７に座ったお客Ｍの顔を正面から撮影するため
のＣＣＤカメラ１０が設けられている。

【００４２】また、このシステムには、作画データを作
成するための似顔絵コントローラ１１と、ロボット５０
を含めた全体を統括してコントロールする全体統括コン
トローラ１２とが備えられている。似顔絵コントローラ
１１は、作画データ作成手段としての機能を発揮し、Ｃ
ＣＤカメラ１０によって取得した画像データを処理して
似顔絵の線画データ（作画データ）を作成する。また、
全体統括コントローラ１２は、描画動作データ作成手段
としての機能を発揮し、似顔絵コントローラ１１から送
られてくる線画データに基づいてロボット５０に似顔絵
を描かせるための描画動作データを作成する。また、全
体統括コントローラ１２は、ロボット制御手段としての
機能を発揮し、ロボット５０の移動を含めた全体動作を
制御すると共に、描画動作データに基づいてロボットア
ーム先端の動作軌跡を制御することにより、ペンタブレ
ット付き液晶ディスプレイ４に似顔絵を描く。

【００４３】前記パソコン４、コントローラ１１、１
２、操作パネル９等は、システム全体の制御系に含まれ
ており、その制御系内の各要素間では自由に信号の授受
が行われる。また、全体統括コントローラ１２とロボッ
ト５０間では、無線通信手段（無線ＬＡＮ等）により信
号の授受が自由に行われる。パソコン４のディスプレイ
４上で作成された似顔絵データは、似顔絵コントローラ
１１に送信され、操作パネル９上に装備されたプリンタ
にて印字出力される。操作パネル９には、図示しない液
晶モニタ、プリンタ、操作ボタン、マイク等が装備され
ており、客Ｍは操作パネル９を介して、描画システムの
制御系に動作指令を発して、似顔絵を描かせることがで
きる。

【００４４】この場合のロボット５０は、人体を模して
デザインされており、展示エリア１内を移動するための
車輪式の走行部５１を底部に持ち、その上に腰関節５２
を介して胴体部５３、その上に首関節５４を介して頭部
５５、胴体部５３の左右に多軸（６軸）式のアーム５６
を有している。そして、お客Ｍに向けて人間の行動を真
似た演技並びに発声をすることができるようになってい
る。更にアーム５６の先端には、例えば鉛筆、筆、液晶
ディスプレイ６用のペン５等の似顔絵筆記具（描画具）
を把持するためのハンド５７を備えている。また、腰部
のサイドには筆記具収納ホルダ５８が設けられている。

【００４５】また、このシステムは、ロボット５０が描
画を実行するためにペンタブレット付き液晶ディスプレ
イ６の前の所定位置に移動したときに、ロボット５０を
描画に適した最適位置に位置決めする位置決め装置（位
置決め手段）３０を備えている。位置決め装置３０は、
似顔絵パフォーマンスを行う際にロボット５０と液晶デ
ィスプレイ６との相対的な位置決め再現性を確保するた
めのものであり、ロボット５０に外力を与えて機械的に
位置決めする。

【００４６】この位置決め装置３０は、ロボット５０の
床面走行部５１に設けられた受座６１に対し床面３から
突出して係合する２本の位置決めピン３１と、これら２
本の位置決めピン３１を床面３から突出させて受座６１
に係合させることにより、ロボット５０に位置決め目標
位置への移動外力を与える位置決めピン昇降用の油圧シ
リンダ（位置決めピン昇降機構）３２とを主要構成要素
とするものである。

【００４７】図３に示すように、位置決めピン３１と受
座６１の突当面３１ａ、６１ａは、両者を突き当てるに
従って芯合わせ作用を発揮しロボット５０に水平方向の
移動力を与える円錐面で構成されている。位置決め装置
３０の主要部は、展示エリア１の床下空間３４に配置さ
れている。油圧シリンダ３２は、ロッド３５を上向きに
してフロア床面３３に設置され、ロッド３５の先端に装
着した位置決め治具３６に、２本の位置決めピン３１が
垂直上向きに突設されている。そして、油圧シリンダ３
２のロッド３５を伸縮することで、位置決めピン３１の
先端を、展示エリア１の床面３より上側に突出させた
り、床面３内に引っ込めたりすることができるようにな
っている。また、図４に示すように、この位置決め装置
３０には、位置決めピン３１を精度良く鉛直方向に昇降
させることができるようにするための直線ガイド３７が
設けられている。

【００４８】更に、この位置決め装置３０には、油圧シ
リンダ３２を駆動制御するための電磁弁３８を備えた油
圧制御ユニット３９が備えられると共に、油圧シリンダ
３２のロッド３５の伸縮上限位置（上死点）と下限位置
（下死点）とそれらの中間位置とをそれぞれ検知する上
死点リミットスイッチＵＬＳ、下死点リミットスイッチ
ＬＬＳ、中間点検知スイッチＨＳとが設けられている。
そして、位置決め装置３０の駆動系は、油圧シリンダ３
２をアクチュエータとし、前記各スイッチＵＬＳ、ＬＬ
Ｓ、ＨＳの信号に応じて電磁弁３８を駆動して、ロッド
３５の昇降状態を制御する油圧サーボ系で構成されてい
る。

【００４９】ここで油圧シリンダ３２は、ロボット５０
を持ち上げられる推力（ロボット重量以上）を持ってい
る。また、上死点は、ロボット５０が浮き上がる位置、
下死点は、位置決めピン３１が床面３に完全に隠れる位
置に設定されている。なお、中間状態を検知するスイッ
チＨＳは、固定側のホールＩＣと移動側（ロッド側）の
磁石で構成されている。また、図４において、４１は油
圧ポンプ、４２はタンク、４３はメインスイッチ、４４
は油圧ホースを示す。

【００５０】図５はロボット５０の走行部５１の構造を
示している。走行部５１には、それぞれ独立して駆動し
得る左右一対の駆動車輪６３と、倒れ防止のためにロボ
ット５０の前後に配した方向転回自在な従動車輪６４と
が設けられている。そして、走行部５１の底部の幅方向
中央の前後位置に間隔をおいて２つの受座６１が設けら
れている。

【００５１】また、図２に示すように、展示エリア１の
床面３上には、ロボット５０の移動経路を形成する磁気
テープ７１が貼り付けられている。ロボット５０には、
この磁気テープ７１を検知する磁気センサ（図示略）が
設けられており、磁気センサの信号に基づいて走行部５
１を駆動制御することにより、ロボット５０を磁気テー
プ５０に沿って移動させることができる。

【００５２】次に、お客の似顔絵を描く際の一連の動作
について、図６のフローチャートを参照しながら説明す
る。まず、お客（観客）が操作パネル９の呼び出しボタ
ン（後述する）をＯＮすると動作がスタートし、ロボッ
ト５０がお客の前に移動する（ステップＳ１）。そし
て、ロボット５０がお客に向かって挨拶し（ステップＳ
２）、ＣＣＤカメラ１０がお客の顔の画像データを取得
する（ステップＳ３）。

【００５３】次いで、似顔絵コントローラ１１が、ＣＣ
Ｄカメラ１０で取得した画像データに基づいて、目、
鼻、口、眉毛等の顔部品の特徴抽出を行い、似顔絵を描
く上で必要な線画データを作成し（ステップＳ４）、線
画データを全体統括コントローラ１２に送信する（ステ
ップＳ５）。全体統括コントローラ１２は、送られて来
た線画データに基づいて、ロボットアーム先端軌跡デー
タ（アーム関節角データ＝描画動作データ）を作成し
（ステップＳ６）、ロボット５０を液晶ディスプレイ６
の前の似顔絵描画位置に移動させる（ステップＳ７）。

【００５４】次いで、液晶ディスプレイ６の前にてロボ
ット５０が停止したら、停止確認の信号を位置決め装置
３０の制御部（図示略）に送る。そうすると、位置決め
装置３０が駆動されて、所定の動作によりロボット５０
の位置決め（後で詳述する）が行われる（ステップＳ
８）。位置決めが完了したら、全体統括コントローラ１
２は、ロボット５０に関節角データを送信し（ステップ
Ｓ９）、ロボット５０が似顔絵を液晶ディスプレイ６に
描画する（ステップＳ１０）。そして、似顔絵が完成し
たら、パソコン４が描画結果を似顔絵コントローラ１１
に送信し（ステップＳ１１）、似顔絵コントローラ１１
が、操作パネル９のプリンタに印字出力させる（ステッ
プＳ１２）。あるいは、操作パネル９の液晶画面にモニ
タ出力させる。以上の動作が全部済んだら動作を終了す
る。

【００５５】次に位置決め動作時の制御内容について説
明する。まず、位置決め装置３０の制御部（＝位置決め
ピン昇降制御手段：図示せず）は、ロボット５０の位置
決め時に、（１）位置決めピン３１を床面３から突出さ
せて受座６１の突当面に接触させる第１の動作、（２）
その状態で、位置決めピン３１で受座６１を突き上げて
ロボット５０の床面３に対する接触荷重を軽減しなが
ら、ロボット５０を位置決め位置へ移動させる第２の動
作、（３）ロボット５０を位置決め位置へ移動させた後
に位置決めピン３１を下降させることで、ロボット５０
の床面３に対する接触荷重を定常値に戻す第３の動作、
を順次連続して油圧シリンダ３２に行わせる。

【００５６】より具体的に説明すると、まず、位置決め
ピン３１と受座６１による位置合わせが可能な許容範囲
内にロボット５０が移動して来て停止し、その状態を確
認する完全停止信号が、油圧シリンダ３２の制御部に送
られて来たら、制御部は、油圧シリンダ３２のロッド３
５が下死点位置にあることをチェックする。次いで、電
磁弁３８の位置確認後、メインスイッチ４３をＯＮし、
油圧ポンプ４１を起動して油圧を発生させる。次いで、
電磁弁３８を切換操作することで、油圧シリンダ３２の
ロッド３５を上昇させて位置決めピン３１を受座６１に
接触させる。

【００５７】そのままの状態で上死点に向かってロッド
３５を上昇させると、ロボット５０が徐々に持ち上げら
れ、走行部５１の車輪６３と床面３との接触荷重が軽減
されて、車輪６３と床面３との摩擦力が低減し、ロボッ
ト５０が横滑り可能な状態となる。そして、更にロッド
３５を上昇させることにより、位置決めピン３１の先端
の円錐部が、受座６１の円錐凹部に嵌まり込むようにロ
ボット５０が横滑りし、やがて位置決めピン３１に対し
ロボット５０が適正に位置決めされる。

【００５８】上死点に到達したことがリミットスイッチ
ＵＬＳの信号により確認されたら、電磁弁３８を切換操
作して、油圧シリンダ３２を停止し、ロボット５０の走
行部５１のモータブレーキをＯＮする。次いで、電磁弁
３８を切換操作して油圧シリンダ３２のロッド３５を下
降させ、ロッド３５が中間状態に達したら、電磁弁３８
を切換操作して油圧シリンダ３２を停止させ、その状態
を維持する。

【００５９】中間状態の確認は、中間点検知スイッチＨ
Ｓの信号に基づいて行う。中間状態では、位置決めピン
３１の先端が受座６１の凹部に挿入されているが、接触
しない状態となっている。このように位置決めピン３１
を中間状態となるまで下降させることにより、ロボット
５０は、位置決めピン３１によって持ち上げられた状態
から下降し、走行部５１の車輪６３と床面３とが通常の
接触状態に戻る。つまり、車輪６３にブレーキがかかっ
ていれば、車輪６３と床面３との摩擦により、ロボット
５０は定位置に保持される。なお、中間状態では位置決
めピン３１の先端が受座６１に収まった状態にあるの
で、ロボット５０の動きが拘束される。

【００６０】この状態で、似顔絵パフォーマンスを開始
する。その間、ロボット５０は液晶ディスプレイ６に対
して適正な位置関係に保持される。そして、似顔絵パフ
ォーマンスが終了したら、電磁弁３８を切り換えて油圧
シリンダ３２のロッド３５を下降させ、ロッド３５が下
死点に到達したことをリミットスイッチＬＬＳの信号で
確認したら、位置決め装置３０のメインスイッチ４３を
ＯＦＦして、ロボット５のブレーキを解除する。そうす
ることで、受座６１から位置決めピン３１が完全に抜け
て、ロボット５０が自由に移動できる状態となる。

【００６１】このように位置決め装置３０を設けたこと
で、ロボット５０は適正な位置でペンタブレット付き液
晶ディスプレイ６に対し似顔絵を描画することができ
る。

【００６２】なお、上記の実施形態では、ＣＣＤカメラ
１０をロボット５０とは別に固定的に設けていたが、図
７の実施形態に示すように、ロボット５０の例えば頭部
５５に搭載してもよい。その場合、ＣＣＤカメラ１０で
取得した顔画像は、ＬＡＮあるいは無線ＬＡＮ等の通信
手段で似顔絵コントローラ１１に送信すればよい。ま
た、似顔絵コントローラ１１や全体統括コントローラ１
２の小型化が実現できれば、図８の実施形態に示すよう
に、それらをロボット５０に搭載させてもよい。その場
合、操作パネル９との通信を無線で行えばよい。

【００６３】また、上記の実施形態では、ロボット５０
に機械的な外力を及ぼすことで位置決めする場合を示し
たが、ロボット５０自体に精度の良い例えば光学センサ
を取り付けておき、ロボット自身の位置を精度良く認識
できるようにすれば、位置決め目標値にマークを付けて
おくだけで、似顔絵描画位置に適正にロボットを自力で
位置決めすることができる。

【００６４】また、上記の説明では、液晶ディスプレイ
６を描画媒体として似顔絵を描く場合を示したが、紙等
を描画媒体として筆等で描くようにしてもよい。また、
上記の説明では、似顔絵を描く場合を例に出したが、似
顔絵以外の絵を描く場合にも本発明は適用できる。

【００６５】次に似顔絵パフォーマンスの実例について
説明する。ここでは、ロボットの名前は「神ちゃん」と
してある。また、以下の説明において、各カッコは、 ・＜＞…ロボットの動作 ・『』…ロボットの会話 ・「」…液晶モニタの表示 を示している。図９は最初の場面を示すイメージ図であ
る。図において、９は操作パネルで、操作パネル９に
は、お呼び出しボタン９１、マイクボタン９２、液晶モ
ニタ９３、マイク９４、カメラ９５、モニタ９６等が設
けられている。

【００６６】（１）ロボットが待機している状態では、
ロボットの動作及び液晶モニタ表示は次のようになる。 ・ロボットの動作…＜基本姿勢（肘を若干曲げて腕を下
げた姿勢）で待機＞ ・液晶モニタ表示…「ボタンを押して呼んでね」

【００６７】（２）その状態で、お客が呼び出しボタン
を押す。 （３）そうすると、ロボットが移動する。そのときの挙
動は次のようになる。 ・図９参照 ・ロボットの動作…＜似顔絵ブースの前へ移動＞ ・ロボットの動作…＜お客の前で左腕を振りながら発声
＞ ・ロボットの会話…『ハーイ。お待たせ。』

【００６８】（４）その後、ロボットの挙動は次のよう
になる。 ・ロボットの動作…＜左腕を下げて基本姿勢に戻る＞ （５）ロボットが挨拶する。 ・図１０参照 ・ロボットの会話…『僕、神ちゃんです。』 『僕とお話するときは手前のボタンを押してね。』 ・ロボットの動作…＜右腕をマイクの方へ指し示す＞ ・ロボットの会話…『お名前を教えて下さい。』 『左のマイクボタンを押して会話してね。』

【００６９】（６）そのままマイクからの音声入力を待
ち、入力があったら発声する。 ・図１１参照 ・ロボットの会話…『科学館に来てくれてどうもありが
とう。』 ・ロボットの動作…＜腰を曲げてお辞儀＞

【００７０】（７）次に注意を促す。 ・図１２参照 ・ロボットの会話…『これから似顔絵を描くので、椅子
に座ってね。』 ・ロボットの動作…＜右腕を前に伸ばして示す＞ ・ロボットの会話…『手前のモニタを見ててね。』

【００７１】（８）そして撮影の準備をする。 ・図１３参照 ・ロボットの会話…『準備ＯＫ。』 ・ロボットの動作…＜首をかしげる＞ ・ロボットの会話…『シャッターを切るまで、じっとし
ててね。』 ・＜首を前後に振り、左腕を肘上に立てて説得風の動き
をする＞

【００７２】（９）その状態で撮影する。 ・ロボットの会話…『それじゃ、正面向いて、ハー
イ。』 ・ロボットの動作…お客の目線を挙げるため＜左腕を振
る＞ ・カメラのシャッターを切る

【００７３】（１０）次いで画像確認する。 ・図１４参照 ・ロボットの会話…『うまく撮れてる？』 ・ロボットの動作…＜両腕を前に出して振る＞ ・液晶モニタに画像処理した線画を表示。

【００７４】（１１）更に画像確認する。 ・ロボットの会話…『良ければ右の緑のボタンを押して
ね。』 『撮り直しは、左の赤いボタンを押してね。』

【００７５】（１２）確認したら似顔絵を描く位置へ移
動する。 ・ロボットの会話…『じゃあ、似顔絵を描いてくる
ね。』 『描いた似顔絵は、手前のプリンタから出力されるから
ね。』 ・ロボットの動作…＜方向転換し移動＞

【００７６】（１３）似顔絵描画の準備をする。 ・図１５参照 ・ロボットの動作…＜右腕をキャンバスに近づけて左右
に振る＞ ・ロボットの会話…『どこに描こうかな？』 ・似顔絵データの無線ＬＡＮ伝送。 ・ロボットの会話…『ヨシ。この辺だ。』

【００７７】（１４）似顔絵描画の準備をする。 ・ロボットの動作…＜右腕でペンホルダからペンを把持
して取り出す＞ ・ロボットの会話…『準備ＯＫ。これから描くよ。』

【００７８】（１５）似顔絵描画を実行する。 ・ロボットの動作…＜アームを動かして描画＞ ＜適当に身体を動かし、歌など歌う＞

【００７９】（１６）描画が完了する。 ・図１６参照 ・ロボットの会話…『書けた』 ・ロボットの動作…＜うなづき＞ ＜振り返る＞ ・ロボットの会話…『出来映えはどうかな？』 『今から印刷するよ。』

【００８０】（１７）似顔絵ブースのプリンタから似顔
絵が出力される。 （１８）ロボットが移動する。 ・ロボットの動作…＜回転して似顔絵ブースへ移動＞

【００８１】（１９）客の反応を伺う。 ・ロボットの会話…『どう。似てるかな？』 『気に入ったらお返事してね。』

【００８２】（２０）お客の音声入力がある。 （２１）ロボットが返事をする。 ・ロボットの会話…『どういたしまして。』

【００８３】（２２）ロボットが挨拶する。 ・ロボットの会話…『今日はどうもありがとう。』 ・ロボットの動作…＜腰曲げお辞儀＞ ・ロボットの会話…『それじゃ、またね。』 ・ロボットの動作…＜左腕肘を曲げて前に出し、左手で
バイバイ＞

【００８４】（２３）ロボットが似顔絵ブース正面へ戻
る。 （２４）ロボットが待機する。 ・ロボットの会話…『次は誰かな？』 ・液晶モニタ表示…「ボタンを押して呼んでね」

【００８５】なお、上記実施形態は、以下の変形を施し
てもよい。図１７の変形例においては、音声認識コント
ローラ１０１、サウンドボード１０２を備えた音声認識
システム１０３が追加されている。音声認識コントロー
ラ１０１では、お客の音声を操作パネル９に設置したマ
イク１０４により取得する。マイク音声はサウンドボー
ド１０２に入力され、音声認識コントローラ１０１で
は、この音声を認識することで所定の会話アルゴリズム
にしたがって音声データを生成し、これをサウンドボー
ド１０２へ出力する。サウンドボード１０２では、当該
音声データをFMトランスミッタ１０５を介してロボット
本体に内蔵したFMラジオ１０６に出力し、あたかもロボ
ットが発話をしているようにする。これにより、所定の
シナリオにしたがって、観客とのアトラクティブなイン
タラクションを図りながら似顔絵描画パフォーマンスを
進行できる。なお、音声認識システム１０３、FMトラン
スミッタ１０５はロボット本体に内蔵してもよい。

【００８６】図１８の変形例では、全体統括コントロー
ラ１２に、ジャンケンなどの動作が行えるようなアーム
関節、腰関節に関する振り付けデータを記憶する振り付
けデータ格納手段１１０を設け、前記のシナリオの中で
観客とのインタラクションを図りながら全体統括コント
ローラ１２がロボットにジャンケン動作をさせるように
する。さらに、図１７の変形例と組み合わせることによ
って、本描画システムを構成するロボットが「ジャンケ
ンポン」と発話すると、これに合せて観客が操作パネル
９に設けられた「グー」、「チョキ」、「パー」のいず
れかのボタンを押すようにし、一方で、ロボットは「グ
ー」「チョキ」「パー」のいずれかの姿勢をとるように
する。この操作パネル９における押しボタン信号をロボ
ット動作への司令と比較することで勝敗を判定できる。
この勝敗に応じて全体統括コントローラ１２が異なるア
クションをロボットにさせることにより、インタラクテ
ィブでアクティブなパフォーマンスを実現できる。

【００８７】図１９の変形例では、赤外線受光ユニット
１２０が追加されている。赤外線受光ユニット１２０は
ロボット本体の非常停止リレースイッチ（不図示）に連
動している。赤外線発光ユニット１２１を用いてON/OFF
信号を赤外線受光ユニット１２０に送信することによ
り、遠隔的にロボットの停止動作を可能とする。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、移動ロボットを用いて描画するので、豊富なパ
フォーマンスを実行することができる。また、移動ロボ
ットが描画を実行するための位置に移動したとき移動ロ
ボットを描画媒体に対して位置決めする位置決め手段を
設けているので、自由に動き回れる移動ロボットを用い
ながらも、精度の良い高品質の描画を行うことができ
る。

【００８９】請求項２の発明によれば、移動ロボットが
似顔絵を実際に描画媒体に対して描画するので、品質の
良い似顔絵を描くことができる。

【００９０】請求項３の発明によれば、似顔絵を描いて
もらう客（人物）の実際の操作に応じて、移動ロボット
が似顔絵を描く動作を進めるので、インタラクティブ性
が向上する。

【００９１】請求項４の発明によれば、人間を模した移
動ロボットが実際にアームを動かして描画するので、観
客とのインタラクティブ性を飛躍的に向上させることが
できる。

【００９２】請求項５の発明によれば、移動ロボットが
ペンタブレット付きディスプレイに似顔絵を描くので、
観客はその場で似顔絵を描くパフォーマンスを楽しむこ
とができる。また、描いた似顔絵を操作パネル等に設け
た他のディスプレイに同時に表示させることができる。

【００９３】請求項６の発明によれば、出来上がった似
顔絵をプリンタに印字出力させるので、客がその場で出
来上がった似顔絵を見て楽しむことができる。

【００９４】請求項７の発明によれば、機械的な外力を
与えて移動ロボットを位置決めするので、確実で簡単な
手段により高精度に位置決めすることができる。

【００９５】請求項８の発明によれば、簡単で確実な手
段により高精度の位置決めが可能である。

【００９６】請求項９の発明によれば、円錐面同士の突
き合わせによる芯合わせ作用によって移動ロボットの位
置決めを行うので、確実で無理のない位置決めを行うこ
とができる。

【００９７】請求項１０の発明によれば、移動ロボット
自身の発するブレーキ力によって、無理のない確実な姿
勢で移動ロボットを適正位置に保持することができる。

【００９８】請求項１１の発明によれば、自力での位置
決めが可能となるため、構成を簡略化することができ
る。

【００９９】請求項１２の発明によれば、カメラを移動
ロボット自身に搭載したので、移動ロボットが、作画し
ようとする対象物を自分で観察して描画するというパフ
ォーマンスを示すことができる。

【０１００】請求項１３の発明によれば、移動ロボット
に制御系のほとんどを搭載してあるから、設備のシンプ
ル化を図ることができる。

【０１０１】請求項１４の発明によれば、所定のシナリ
オにしたがって、観客とのアトラクティブなインタラク
ションを図りながら似顔絵描画パフォーマンスを進行す
ることができる。

【０１０２】請求項１５の発明によれば、振り付けデー
タが記憶された振り付けデータ格納手段を備えているこ
とにより、インタラクティブでアクティブなパフォーマ
ンスを実現できる。

【０１０３】請求項１６の発明によれば、遠隔的にロボ
ットの停止動作を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の描画システムの概略構成
図であり、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は要部構成図で
ある。

【図２】 同描画システムの概略平面図である。

【図３】 同描画システムの位置決め機構を構成する位
置決めピンの先端と受座の関係を示す拡大図である。

【図４】 前記位置決め機構の駆動系の構成図である。

【図５】 前記描画システムの移動ロボットの走行部の
構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図６】 前記描画システムの動作フローの概略を示す
フローチャートである。

【図７】 本発明の他の実施形態の描画システムの概略
構成図である。

【図８】 本発明の更に他の実施形態の描画システムの
概略構成図である。

【図９】 本発明の描画システムによる似顔絵パフォー
マンスの内容説明のために示す場面イメージ図である。

【図１０】 図９の次の場面イメージ図である。

【図１１】 図１０の次の場面イメージ図である。

【図１２】 図１１の次の場面イメージ図である。

【図１３】 図１２の次の場面イメージ図である。

【図１４】 図１３の次の場面イメージ図である。

【図１５】 図１４の次の場面イメージ図である。

【図１６】 図１５の次の場面イメージ図である。

【図１７】 変形例として示した描画システムの概略構
成図である。

【図１８】 他の変形例として示した描画システムの概
略構成図である。

【図１９】 更に他の変形例として示した描画システム
の概略構成図である。

【符号の説明】

Ｍ お客（対象物） １ 展示エリア ２ 撮像ブース（似顔絵ブース） ３ 床面 ５ ペン（描画具） ６ ペンタブレット付き液晶ディスプレイ（描画媒体） ９ 操作パネル １０ ＣＣＤカメラ １１ 似顔絵コントローラ（作画データ作成手段） １２ 全体統括コントローラ（描画動作データ作成手
段、ロボット制御手段） ３０ 位置決め装置 ３１ 位置決めピン ３１ａ 突当面 ３２ 油圧シリンダ（位置決めピン昇降機構） ５０ ロボット ５１ 走行部 ５６ アーム ６１ 受座 ６１ａ 突当面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 淳二 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 磯崎 芳史 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 森本 精一 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 森井 京子 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 十河 昌明 兵庫県神戸市兵庫区和田宮通七丁目１番14 号 西菱エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 上村 英和 兵庫県神戸市兵庫区和田宮通七丁目１番14 号 西菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 2C150 CA01 CA04 DA04 DA24 DA26 DA27 DA28 DF03 DF06 DF08 DF33 ED42 ED52 EF13 EF16 EF17 EF29 EF33 EF34 EF36 3C007 AS36 CS08 CS10 JU02 JU15 KS07 KS11 KS39 KT01 KT04 MT14 WA03 WA16 WB18 WB19 WC07 WC11 5B057 AA05 BA02 BA24 CA12 CA16 CB12 CB17 CC04 CE15 DA08 DB02 DC05

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作画しようとする対象物を撮影して画像
   データを得るカメラと、前記画像データを処理して作画
   データを作成する作画データ作成手段と、特定エリア内
   を移動し得ると共にアームの先端に設けた描画具を用い
   て描画媒体に対して描画する移動ロボットと、前記作画
   データに基づいて前記移動ロボットに描画を実行させる
   ための描画動作データを作成する描画動作データ作成手
   段と、前記移動ロボットの移動を制御すると共に前記描
   画動作データに基づいてアームの先端の動作軌跡を制御
   することにより前記描画媒体に絵を描かせるロボット制
   御手段と、前記移動ロボットが描画を実行するための位
   置に移動したとき移動ロボットを前記描画媒体に対して
   位置決めする位置決め手段と、を備えていることを特徴
   とする移動ロボットを用いた描画システム。
2. 【請求項２】 前記カメラが、作画しようとする人物の
   顔を撮影して顔の画像データを得、前記作画データ作成
   手段が、前記顔の画像データを処理して似顔絵の作画デ
   ータを作成し、前記描画動作データ作成手段が、前記似
   顔絵の作画データに基づいて移動ロボットに似顔絵を描
   かせるための描画動作データを作成し、前記ロボット制
   御手段が、前記描画動作データに基づいて前記移動ロボ
   ットに似顔絵を描かせることを特徴とする請求項１に記
   載の移動ロボットを用いた描画システム。
3. 【請求項３】 前記作画データ作成手段と描画動作デー
   タ作成手段とロボット制御手段とを含む制御系を有し、
   該制御系に更に、前記作画しようとする人物が自分で入
   力操作し得ると共に同人物に対して必要な情報を提供し
   得る操作パネルが組み込まれており、前記人物による操
   作パネルを介しての入力操作を指令として、前記制御系
   が、前記移動ロボットを制御して似顔絵を描かせること
   を特徴とする請求項２に記載の移動ロボットを用いた描
   画システム。
4. 【請求項４】 前記移動ロボットが人間の形を模したも
   のであり、前記制御系が、少なくとも前記人物に向け
   て、移動ロボットに人間の行動を真似た演技並びに発声
   をさせることを特徴とする請求項３に記載の移動ロボッ
   トを用いた描画システム。
5. 【請求項５】 前記描画媒体が、コンピュータのペンタ
   ブレット付きディスプレイであって、前記描画具として
   のペンの移動軌跡に対応した線を画面上に表示するもの
   であることを特徴とする請求項３または４に記載の移動
   ロボットを用いた描画システム。
6. 【請求項６】 前記コンピュータが、ディスプレイ画面
   上に出来上がった似顔絵を、前記操作パネル上に装備さ
   れたプリンタに印字出力させることを特徴とする請求項
   ５に記載の移動ロボットを用いた描画システム。
7. 【請求項７】 前記位置決め手段が、前記移動ロボット
   に外力を与えて機械的に位置決めするものであることを
   特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の移動ロボッ
   トを用いた描画システム。
8. 【請求項８】 前記位置決め手段が、前記移動ロボット
   の床面走行部に設けられた受座に対し床面から突出して
   係合する位置決めピンと、該位置決めピンを床面から突
   出させて受座に係合させることにより移動ロボットに位
   置決め目標位置への移動外力を与える位置決めピン昇降
   機構と、からなることを特徴とする請求項７に記載の移
   動ロボットを用いた描画システム。
9. 【請求項９】 前記位置決めピンと受座の突当面が、両
   者を突き当てるに従って芯合わせ作用を発揮し移動ロボ
   ットに水平方向の移動力を与える円錐面で構成されてい
   ることを特徴とする請求項８に記載の移動ロボットを用
   いた描画システム。
10. 【請求項１０】 前記移動ロボットの位置決め時に、
    （１）前記位置決めピンを床面から突出させて受座の突
    当面に接触させる第１の動作、（２）その状態で、位置
    決めピンで受座を突き上げて移動ロボットの床面に対す
    る接触荷重を軽減しながら、移動ロボットを位置決め位
    置へ移動させる第２の動作、（３）移動ロボットを位置
    決め位置へ移動させた後に位置決めピンを下降させるこ
    とで移動ロボットの床面に対する接触荷重を定常値に戻
    す第３の動作、を順次連続して前記位置決めピン昇降機
    構に行わせる位置決めピン昇降制御手段を備えているこ
    とを特徴とする請求項９に記載の移動ロボットを用いた
    描画システム。
11. 【請求項１１】 前記位置決め手段が、前記移動ロボッ
    トに位置決め目標位置との偏差を解消すべき信号を与え
    て自力で位置決め位置に移動させるものであることを特
    徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の移動ロボット
    を用いた描画システム。
12. 【請求項１２】 前記カメラが前記移動ロボット上に装
    備されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれ
    かに記載の移動ロボットを用いた描画システム。
13. 【請求項１３】 前記作画データ作成手段、描画動作デ
    ータ作成手段、ロボット制御手段が、前記移動ロボット
    上に装備されていることを特徴とする請求項１２に記載
    の移動ロボットを用いた描画システム。
14. 【請求項１４】 音声認識コントローラおよびサウンド
    ボードを備えた音声認識システムを備え、作画しようと
    する人物の発する音声をマイクによりサウンドボードに
    取得し、前記音声認識システムは、前記音声を認識する
    とともに所定の会話アルゴリズムにしたがって音声デー
    タを前記サウンドボードを介してスピーカより出力する
    ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の移
    動ロボットを用いた描画システム。
15. 【請求項１５】 移動ロボットの振り付けデータが記憶
    された振り付けデータ格納手段を備え、前記ロボット制
    御手段は、前記振り付けデータに基づいて移動ロボット
    の動作を制御することを特徴とする請求項１〜１４のい
    ずれかに記載の移動ロボットを用いた描画システム。
16. 【請求項１６】 赤外線受光ユニットと、該赤外線受光
    ユニットと連動した非常停止リレースイッチとを備え、
    前記赤外線受光ユニットを介して遠隔的に電源が遮断可
    能とされていることを特徴とする請求項１〜１５のいず
    れかに記載の移動ロボットを用いた描画システム。