JP2004160653A - ホームロボット制御システム及びそのホームロボットの運用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ロボット自体のプロセシング負担を最小化し且つロボットの製造コストを最小化できるホームロボット制御システムを提供する。
【解決手段】本発明によれば、ホームサーバを用いたホームロボット制御システムとし、ユーザがホームロボットに音声命令を下せば、ホームロボットは、その音声命令を単純にＡ／Ｄ変換してホームサーバに転送し、ホームサーバでその音声命令を解析し、それに対する応答を音声として生成してホームロボットに転送することで、ホームロボットは、ホームサーバから伝達された音声をスピーカーを介して再生する。高価なロボットによっても十分に実現されなかった大容量のプロセシングを要求する作業を、低価のロボットにより実現することができ、且つ、サービスのアップグレード時にもロボットのハードウェア交換を必要としないので、持続的に高級サービスを実現することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ホームネットワークシステムに関するもので、より詳しくは、ロボットに要求されるプロセシング作業を最小化させ、且つ、その他のプロセシング作業はネットワークを介してホームサーバにより実行した後、ロボットはその結果を用いてユーザの命令を実行するようにする、ホームサーバを用いたホームロボット制御システム及びそのホームロボットの運用方法に関するものである。

ロボットは、１つまたはそれ以上の仕事を速くて且つ正確に反復的に処理するために設計された。ロボットの形態は、彼らが実行する仕事に応じ多様である。ロボットは、時には遠隔地の人間操作者により制御可能である。しかし、大部分のロボットは、コンピュータにより制御され、自律ロボット（autonomous robot）又はインセクトロボット（insect robot）の一方に分類される。自律ロボットは、自己のコンピュータを備え、独立システムとして行動する。また、インセクトロボットは、１つのコントローラの監督下に、数個から数千個に達する数字で整列された群集体（fleet）として働く。

インセクトという用語は、個体は単純であるが、群集すれば、精巧によく発達した（sophisticated）昆虫の巣を連想させる。

ロボットは、広く使われた時代に従って世代別に区分することができる。第１世代のロボットは、１９７０年代から開発され始めたもので、静的で、プログラムできず、且つセンサのない電子機械的な装置よりなる。第２世代のロボットは、１９８０年代に発展し、センサとプログラム可能なコントローラを含むことができる。第３世代のロボットは、１９９０年から現在までに発展した。これら機械は、静的または移動、自律またはインセクト型、精巧にプログラムが可能であり、音声認識及び／又は合成、その他の進歩した特性を有している。

第４世代のロボットは、研究開発中にあり、人工頭脳、自己複製（self-replication）、自己組立（self-assembly）、ナノ技術（１０^−９）を含む。

コボット（cobot）または相互協同ロボット（collaborative robot）は、特別な業務において案内役または介助役として人を支援するために製作されたロボットである。通常のロボットは、多少自律的に働くようにプログラム設計されている。コボット設計に対する１つのアプローチとして、コボットは、人がタスク範囲内で適切に行動していれば、所定の作業を首尾良く実行させ、人がタスク範囲から離脱する時に正しい方へ案内するようにする。

或る進歩したロボットは、人類との見かけ上の類似性の点から人造人間（android）と呼ばれる。人造人間は、移動性があり、通常、車輪やトラック（ロボットの脚は不完全で、エンジニアにとって難しい）を用いて移動する。人造人間がロボット革命の先端とは言えない。最も秘密で且つ強力なロボットのうちいくつかは、人類のように見えたり行動することはない。ロボット知能と精巧性の最終的な姿を想像することはまだ難しい。

特許文献１（発明の名称：Multi functional Robot with Remote and Video System）に開示されたロボットは、胴体と、２つのアームと、２つの脚、いくつかのセンサと、１つのオーディオシステムと、照明装備と、ビデオ装置とを結合して構成されている。

部屋にある物体を感知して障害物との衝突を防止するエッジ検知センサと結合して、センサがロボットの胴体各所に配置される。

オーディオシステムは、ロボットが声を検知したり、転送することができるようにする。ビデオ装置は、ユーザが遠隔でもロボットの前方を見ることができるようにする。付加機能として、ロボットは、自律的に動作できるようになる各種のモードで動作できる。ロボットは、自動モード、保安モード、挨拶モード（greet mode）、モニターモードで自律的に動作できる。さらに、ロボットは、遠隔制御を使用できるように製作することもできる。

特許文献２（発明の名称：Electronic Pet System、Network System、Robot、and Storage Medium）は、モデムやブルートゥースのような無線インタフェースを介してロボットをインターネットに接続することについて開示している。

この場合、ロボットと仮想電子ペットデバイス又はパソコンは、各々無線送受信部としてブルートゥースモジュールを具備している。したがって、モデムやブルートゥースモジュールは、インターネット（例えば、公衆電話網）に連結され、データの送受信は、ロボットにおけるブルートゥースモジュールと仮想電子ペットデバイス又はパソコンにおけるブルートゥースモジュールとにより実行される。この場合、ブルートゥースは、転送周波数として使用許可を受ける必要のない２．４ＧＨｚのＩＳＭ（Industrial Scientific Medical）帯域を使用する無線インタフェースである。

特許文献３（発明の名称：Robot Managing System、Robot Managing Method、and Information Managing Device）は、ロボットをサーバとパソコンを介してインターネットに接続することについて開示している。パソコンは、ロボットに関する情報を通信線に転送する機能と、通信線を介してロボットユーザにサービスを提供するサーバからその応答を受信する機能とを有する。サーバは、通信線を介してパソコンから転送されたロボット関連情報と、以前に情報記憶装置に格納された参照情報に基づいて、そのロボット関連情報に相当する応答情報を生成し、通信線を介してその応答情報をパソコンに送る。その応答情報は、ロボットに関する診断情報である。

特許文献４（発明の名称：Mobile Robot and Method for Controlling a Mobile Robot）は、自律位置決定装置と、マイクと、大型スピーカーと、移動電話モジュールと、移動電話モジュールにより移動ロボットの位置を制御可能な音声命令を解析できる音声分析モジュールとを備えるロボットを開示している。

図１は、多機能ホームパーソナルロボットに関する特許文献５に開示されたパーソナルロボットの構造図である。

同図に示されたように、従来のホームパーソナルロボット２００は、映像感知センサ２０１で感知した映像を映像処理部２０７により処理し、音声感知センサ２０２で感知した音声を音声処理部２０８により処理して、無線通信モジュール２１２により遠隔転送する。また、音声を再生するためのスピーカー２０３と、映像を再生するための表示部２０４と、動きを処理するためのモーション処理部２１０と、モーターアレイ２０６とを備え、障害物検出モジュール２０５をさらに備えている。また、このような各モジュールを制御するための主制御部２０９を備えている。

このように、従来のホームパーソナルロボット２００は、ユーザの全ての命令、センシングデータ、その他にロボットが実行すべき作業を、主制御部及び各モジュール部分の補助プロセッサー、すなわち映像処理部、モーション処理部、音声処理部などが実行する。一方、通信機能は、ユーザからの命令を入出力したり、ロボットに必要なソフトウェアを遠隔アップグレードするために用いている。

このような従来のロボットは、ハイレベルプロセシング作業はもちろん、ロウレベルプロセシング作業も共にロボット内部のマイクロプロセッサ（主プロセッサー及び補助プロセッサー）が処理するように設計されている。

このような従来のロボットは、多数のプロセッサーを使用しなければならないので、製造コストが高まり、重量の増加に伴ってバッテリーが早期に消費されてしまうという問題がある。また、ロボットの演算速度は、最終的には主制御部プロセッサーの性能に左右されるので、大容量の計算を要するハイレベルプロセシング命令を円滑に実行することができないという問題がある。

米国特許第６，５０７，７７３号明細書 米国特許第６，５６０，５１１号明細書 米国特許第６，５７７，９２４号明細書 米国特許第６，５８４，３７６号明細書 韓国特許公開第２００１−０１６０４８号

本発明は、上述の問題を解決するためになされたもので、ロボット自体のプロセシング負担を最小化し、且つ、ロボットの製造コストを最小化できるホームロボット制御システム及びそのホームロボットの運用方法を提供することをその目的とする。

この目的を達成するために、本発明の一態様によれば、ホームロボットと同じ家内に位置し、ホームロボットを制御するためのユーザの命令に応答するホームサーバを備え、ホームロボットは、ユーザの命令に応答してホームサーバにより生成される命令応答信号にだけ応答して行動するように制御されることを特徴とするホームロボット制御システムが提供される。

この場合のユーザの命令は、ホームサーバにより解析するために、ホームロボットを介してホームサーバにＷＬＡＮ（wireless local area network）信号として転送されるものとすることができる。

このときのホームサーバは、ホームロボットと通信を行うためにＷＬＡＮ信号を送受信する内部通信部と、ＷＬＡＮ信号によるユーザの命令を解析する制御部と、ユーザの命令を構成する音声信号を認識する機能を実行し、その音声信号の認識に基づく命令情報を制御部に提供して、該制御部がその命令情報に対応してユーザの命令を解析できるようにする音声認識部と、制御部により命令情報が音声応答を必要とすると判断される場合、デジタル音声信号を生成する音声合成部と、制御部及び内部通信部を介してデジタル音声信号と共にホームロボットに命令結果信号として転送され、ホームロボットに転送されることでホームロボットの動作を制御する駆動制御信号を生成するホームロボット駆動管理部とを備える構成とすることできる。

また、ホームロボットは、外部から音声としてユーザの命令を受信し、その音声命令を電気的命令信号に変換するマイクと、電気的命令信号をデジタル命令信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、デジタル命令信号を無線命令信号に変換して、その無線命令信号をホームサーバに転送し、該ホームサーバから無線命令結果信号を受信し、その無線命令結果信号をデジタル命令結果信号に変換する無線通信部と、デジタル命令結果信号にデジタル音声信号が含まれている場合、そのデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換部と、Ｄ／Ａ変換部から受信されるアナログ音声信号に対応してオーディオ音声信号を生成するスピーカーと、無線通信部から受信されたデジタル命令結果信号を解析し、その解析に基づいて１以上の動作を制御し、１以上のデジタル音声信号、駆動制御信号及び映像信号を出力する制御部と、デジタル命令結果信号に基づいて各々制御部により行われた解析により定められる１以上の駆動制御信号に対応してホームロボット胴体を動作させる駆動部と、映像信号に対応して映像を表示する表示部とを備える構成とすることができる。その表示部は、ホームロボットの動作状態表示情報を再生するものとするとよい。

このようなホームロボット制御システムは、ホームサーバにソフトウェアモジュールをダウンロードしてホームロボットを制御するための対応命令を生成するために用いられる１以上のサービスサーバと通信するためのネットワークをさらに備えるようにすることもできる。

また、本発明の他の態様によれば、ホームロボットが任意のサービスを要請する音声を受信した場合、該当音声をＡ／Ｄ変換して、無線通信を介してホームサーバに転送する段階と、ホームサーバがホームロボットから転送された音声を受信し、音声認識により要請されたサービスを解析し、要請されたサービスを実行するための演算を行い、それに対する応答メッセージを生成し、生成された応答メッセージを音声に合成し、その合成された音声応答メッセージをホームロボットに転送する段階と、ホームロボットがホームサーバから転送された音声応答メッセージを受信し、スピーカーを介して音声に再生する段階とを実行する、ホームサーバを利用したホームロボットの運用方法を提供する。

本発明によれば、高価なロボットによっても十分に実現されなかった大容量のプロセシングを要求する作業を、低価のロボットにより実現することができ、且つ、サービスのアップグレード時にもロボットのハードウェア交換を必要としないので、持続的に高級サービスを実現することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施例を示したネットワーク構成図である。ネットワークは、サービスサーバ１０と、物理的ネットワーク２０と、ホームサーバ３０と、ホームロボット４０とで構成される。

一般的に、ネットワークは、通信経路により相互連結されるポイント又はノードの連続体（series）である。ネットワークは、他のネットワークと相互連結可能であり、サブネットワークを含むことができる。最も共通のトポロジー又は一般的なネットワーク構造は、バス（bus）、スター（star）、トークンリング（token ring）トポロジーを含む。また、ネットワークは、ＬＡＮ（local area network）、ＭＡＮ（metropolitan area networks）、ＷＡＮ（wide area networks）のように空間的な距離により特徴付けられる。また、このようなネットワークは、使用するデータ転送技術（例えば、ＴＣＰ／ＩＰやSystems Network Architecture network）の形態によって特徴付けられ、音声、データ、音声及びデータのいずれを転送するかによって特徴付けられ、そのネットワークを使用する主体（公衆網または私設網）によって特徴付けられる。また、接続環境（ダイヤルアップまたはスイッチ、専用回線または非交換回線、仮想接続）によって特徴付けられる。

また、物理的リンクのタイプ（例えば、光ファィバー、同軸ケーブル、非シールドより対線（unshielded twisted pair）によって特徴付けられる。

大型の電話ネットワークとそれらのインフラ（インターネットのような）を利用するネットワークは、より大きいネットワークを作るために、他の会社と配置を共有したり、交換したりすることがある。ゲートウェイは、他のネットワークに入るネットワークポイントである。インターネット上で、ノードまたは停止ポイント（stoping point）は、ゲートウェイノードまたはホスト（エンドポイント）ノードの１つになり得る。インターネットユーザのコンピュータとユーザにページを提供するコンピュータは、ホストノードである。会社のネットワーク内で、またはローカルＩＳＰ（Internet Service Provider）においてトラフィックを制御するコンピュータは、ゲートウェイノードである。また、企業用ネットワークにおいてゲートウェイとして動作するコンピュータは、時にはプロキシサーバやファイアウォールサーバとして動作する。

一般的に、サーバは、同じコンピュータまたは異なるコンピュータ内における他のコンピュータプログラムにサービスを提供するコンピュータプログラムである。サーバプログラムが駆動しているコンピュータは、たびたびサーバ（多数のサーバとクライアントプログラムを含むことができる）と言及される。

クライアント／サーバプログラミングモデルで、サーバは、同一または異なるコンピュータ内におけるクライアントプログラムからの要請を待ち実行する。

コンピュータ内に与えられたアプリケーションは、他のプログラムからサービスを要請するクライアントとして機能を実行することができ、他のプログラムから要請を受けたサーバとして機能を実行することができる。

クライアント／サーバ概念は、単一のコンピュータ内でプログラムにより使用されることができるが、ネットワークにおいてより一層重要な概念である。ネットワークにおいてクライアント／サーバモデルは、異なる場所に効率的に配布されたプログラムを相互連結するのに便利な方法である。

特にウェブを例にすれば、ウェブサーバは、要請されたＨＴＭＬ（hypertext markup language）ページまたはファイルを提供するコンピュータプログラムである。ウェブクライアントは、ユーザに関連したプログラムを要請するプログラムである。パソコンにおけるウェブブラウザは、ウェブサーバからＨＴＭＬファイルを要請するクライアントである。

ホームサーバ３０は、ロボットと通信するための内部ネットワークモジュールと、外部ネットワーク網に接続して通信するための外部ネットワークモジュールと、データ処理のためのハードウェアモジュールとを備えて具現することができる。

ハードウェアモジュールは、内部／外部ネットワークモジュール以外のホームサーバのハードウェア部分である。制御部、メモリ及びハードディスク、多数のデータ／制御バス、電源部などで構成される。

ＯＳ（Operating System）は、各種のＲＴＯＳ（Real-Time Operating System：リアルタイムオペレーティングシステム）の中から選択され、内蔵（embedded）ＯＳの形態でハードウェアモジュールに組み入れられることができる。

ハードウェアブロック上には、これを運用しサービスを提供するためのソフトウェア、すなわちＯＳと、サービスフレームワーク及び多様なロボットの機能サービスを実現するためのソフトウェアモジュールとを有する。

ホームロボット４０は、ＣＰＵ、マイク、ＬＣＤ、スピーカー、ネットワークモジュールなどの最小限の基本モジュールで構成することができる。すなわち従来のロボットのような各機能別モジュールごとのサブ−プロセッサーを全て具備する必要はない。このように最小限の基本モジュールだけでロボットを構成することによって、製造コストとバッテリー問題などを解決することができる。

図３は、本発明に係るホームサーバの実施例を示した詳細構成ブロック図である。

図３を参照すれば、本例のホームサーバ３０は、外部通信部３１と、音声認識部３２と、音声合成部３３と、制御部３４と、内部通信部３５と、ホームロボット駆動管理部３６と、履歴管理部３７とを備えて構成される。

外部通信部３１は、ホームロボット４０から伝達された信号を解析して応答信号を生成するための演算に外部のサービスサーバ１０の情報が必要な場合、ネットワーク２０を介して該当サービスサーバ１０に接続するための通信インタフェースである。外部通信部３１は、ネットワーク接続方式によってＤＳＬ、ケーブルモデム、専用線のうち少なくとも１つとすることができる。

内部通信部３５は、ホームロボット４０から転送される無線信号を受信する。また、ホームロボット４０に応答信号を転送する。これにより、内部通信部３５は、近距離無線通信方式のうち１つ又は複数を選択する。

例えば、ロボットとの通信のために、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、ブルートゥース、赤外線通信などを選択し、家電製品やＰＣなどとの通信のために、ホームＰＮＡ、ＰＬＣモジュールなどを選択することができる。

内部／外部通信部３５，３１は、これらの中から選択されたネックワークインタフェース装置と、これを制御する通信モジュール制御部とで各々構成される。

音声認識部３２は、ホームロボット４０から音声信号が受信されれば、制御部３４でその音声信号を解析してユーザの命令を解析するようにするために音声認識を行う。

音声合成部３３は、制御部３４によりホームロボット４０に転送する応答信号がある場合に、音声を合成してその応答音声信号を生成する。

制御部３４は、内部通信部３５を介して受信したホームロボット４０の任意の無線信号中、音声信号データは音声認識部３２に転送し、ホームロボットの状態情報データはホームロボット駆動管理部３６に転送する。そして、音声認識部３２から音声認識結果を受けてユーザの命令を解析し、その解析されたユーザの命令に対する演算を行う。

ホームロボット駆動管理部３６は、内部通信部３５を介して無線信号として受けたホームロボット４０の状態情報を受信してホームロボットの現在状態を把握し、制御部３４で各種演算を行った結果、ホームロボット４０の駆動が必要な場合、該当駆動に相当する駆動制御信号を生成し、制御部３４及び内部通信部３５を介してホームロボット４０に転送する。ホームロボット４０は、ホームロボット駆動管理部３６で生成された駆動制御信号によって動作する。

履歴管理部３７は、制御部３４での各種演算のためのホームロボット３７の各種登録情報、操作情報、事故情報、主住居位置などのようなホームロボット３７の諸履歴を管理する。登録情報には、ホームロボットのＩＤ、製品番号、製品仕様、所有者の人的事項（氏名、住所、電話番号、住民登録番号）を含むことができる。このような人的事項は、ネットワーク２０を介して第１及び第２のサーバ１０から追加及び更新（update）可能で、ホームロボット４０を効果的に管理するためのものである。

今後、各家庭には、ホームＰＮＡ、ＰＬＣまたはＩＥＥＥ１３９４のようなホームネットワークを支援するためのホームサーバの設置が一般化されると予想され、よって、ハードウェアの追加費用無しに、または最小限の費用で、上述のようなソフトウェアモジュールを設置することができる。

なお、図示してはいないが、ホームサーバ３０には、制御部３４で生成された応答メッセージがホームロボット４０で映像に再生できるように、映像処理を行い、映像応答メッセージを生成する映像処理部をさらに備えて構成することができる。

図４は、本発明に係るホームロボットの実施例を示した構成ブロック図である。

図４を参照すれば、無線通信部４１と、制御部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、Ｄ／Ａ変換部４４と、駆動部４５と、ＬＣＤ表示部４６と、スピーカー４７と、マイク４８とを備えて構成される。

無線通信部４１は、Ａ／Ｄ変換部４３で変換された信号を無線信号に変換し、ホームサーバ３０に転送する。また、ホームサーバ３０から転送される無線信号を受信し、制御部４２に転送する。

制御部４２は、ユーザから音声命令が受信される場合、該当音声命令をＡ／Ｄ変換部４３及び無線通信部４１を介してホームサーバ３０に転送する。また、ホームサーバ３０による該当命令に対する音声応答メッセージを無線通信部４１及びＤ／Ａ変換部４４を介して受信してスピーカー４７に転送し、ホームサーバ３０から受けた信号によって、胴体を動作させるための動作制御信号を駆動部４５に発生する。

制御部４２のメモリも、一種のキャッシュの役目をすることができる程度の最小限のメモリ仕様だけが要求されるので、従来のように大量の信号処理のための大容量メモリは必要としない。

Ａ／Ｄ変換部４３は、マイク４８を介して入力された外部の音声信号をホームサーバ３０に転送するために、アナログ−デジタル信号変換を行う。

Ｄ／Ａ変換部４４は、無線通信部４１を介してホームサーバ３０から受信した音声信号に対してデジタル−アナログ信号変換を行い、スピーカー４７に送る。

Ａ／Ｄ変換部４３及びＤ／Ａ変換部４４は、デジタル通信を可能にするための最小限の機能だけを実行する点から従来の技術と異なる。

駆動部４５は、制御部４２の動作制御信号によって胴体を動作させる機能を実行する。

ＬＣＤ表示部４６は、無線通信部４１を介してホームサーバ３０から受信された映像信号を再生する機能を実行する。

スピーカー４７は、ホームサーバ３０から伝えられた音声信号に対してＤ／Ａ変換部４４でＤ／Ａ変換された信号を音声に再生し、ユーザに聞かせる。

マイク４８は、ユーザの音声を電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換部４３に出力する。

このように、本発明によるロボットは、最小限のモジュールで構成される。

このようなロボットの構成は、当業者が容易に具現でき、必要に応じて若干のセンサ−カメラなど映像感知部やその他のセンサをさらに備えることができる。

本発明によるロボットは、一種の携帯型（モバイル）インタフェース装置あるいはリモートコントローラを介して機能を実行する。

このように構成されたホームロボットにおいてユーザの音声命令を処理する過程を説明する。

ユーザがロボットに音声命令を下せば、ロボット４０は、マイク４８を介してユーザの音声命令を電気的な信号に変換し、Ａ／Ｄ変換部４３によりＡ／Ｄ変換し、そのデータをホームサーバ３０に転送する。

ホームサーバ３０とロボット４０との間は、ネックワークモジュールを介して通信を行う。このために、ホームサーバ４０には、無線通信部４１が備えられている。ここで、ネットワークモジュールには、デジタル無線通信モジュールを使用することが好ましい。ネットワークモジュールは、多様な方式のものを使うことができ、転送速度が速いほどよい。例えば、８０２．１１ｂ ＷＬＡＮ方式の場合、１０Ｍｂｐｓの速度が実現されており、８０２．１１ａ ＷＬＡＮ方式の場合、５０Ｍｂｐｓの速度が実現可能であると言われるので、本発明の好適な実施例においては、最小１０Ｍｂｐｓの通信速度を実現する通信モジュールの使用が適している。

ロボットの使用用途が主に家屋内に限定されるので、ホームサーバ３０とホームロボット４０との間の通信距離による通信速度制約の問題はほとんど発生しない。

このようにホームサーバ３０がホームロボット４０から命令を受信すれば、ホームサーバ３０は、音声認識部３２によりこれを分析し、制御部３４に転送する。制御部３４では、それによる演算を行い、その命令を実行するための機能を実行する。

例えば、演算結果、ホームロボット４０の移動が必要な場合には、ホームロボット駆動管理部３６に命令を伝達し、ホームロボット駆動管理部３６によりホームロボット４０を移動させるための駆動制御信号を生成し、ホームロボット４０に転送する。

また、図示してはいないが、ホームサーバ３０は、外部のサービスサーバ（第１及び第２のサーバ１０）から各々のサービスのためのソフトウェアモジュールをダウンロードしてサービスフレームワーク上に備えておく。

すなわちホームサーバ３０は、外部通信部３１を介して各種のサービスサーバ１０と接続して、該当サービスサーバ１０で提供できる各種サービスを実行することができる。したがって、ホームサーバ３０は、各種サービスサーバ１０と接続して該当情報を要請し受信するサービスモジュールを、ソフトウェア的に実現することができる。このようなソフトウェアモジュールとしては、家電製品制御モジュールやインターネット情報検索モジュールが実現可能である。

例えば、「ＴＶをＯＮにせよ」という命令の場合、家電製品制御モジュールを動作させて命令を実行する。

また、インターネット情報検索機能を実行する場合の例として、「翌日の天気を知らせよ」という命令の場合、インターネット情報検索モジュールを動作させて、天気に関する情報を受信した後、その情報を音声合成部３３で音声形態に変換し、ホームロボット４０に転送する。ホームロボット４０は、受信された音声情報をＤ／Ａ変換部４４によりＤ／Ａ変換して、スピーカー４７を介してユーザに知らせる。

他の方式では、ホームサーバ３０でインターネットを介して検索された情報をそのままホームロボット４０に転送し、ホームロボット４０は、これをＬＣＤ表示部４６の画面を通じてユーザに知らせる方法を選択することもできる。

また、他の例では、メッセンジャー機能を実行することもできる。

すなわち、ユーザがホームロボット４０に、「任意のメッセージを所定の人に伝達せよ」という命令を実行する場合である。この場合、ロボットは、カメラと走行距離判別センサとを備える必要があり得る。

また、ホームサーバ３０には、マップビルディングモジュールと、ロボットの経路制御モジュールとを実現することもできる。マップビルディングとは、ロボットが初めての環境で周辺からイメージ情報を入手して、その環境のマップを作る機能である。

これに関する先行特許は多数存在するので、当業者が容易に実現できる。経路制御部とは、走行距離判別センサなどから入手した情報を用いて、一方の地点から他方の地点までのロボットの最適経路を具現する機能である。

これに関する先行特許も多数存在するので、当業者が容易に実現できる。

ユーザが任意の部屋で、ロボットに対して、他の部屋に居る他のユーザにメッセージを伝達せよという命令をした場合を説明する。

ホームロボット４０は、ユーザの命令を理解しこれを実行する。この際、ユーザの命令を実際に理解するのは、ホームサーバ３０であるが、ユーザの観点から見れば、ロボットが自ら理解し行動するように見える。

ここでは、ホームロボット４０の移動が要求されるとする。ホームロボット４０の位置情報が続いてホームサーバ３０に伝達され、ホームサーバ３０は、ホームロボット４０の位置情報とマップビルディング機能及び経路制御機能により、ホームロボット４０を他のユーザが居るところまで移動制御する。

ホームロボット４０は、ホームサーバ３０の命令によって移動するだけで、移動中に自らは何ら判断を行わない。ホームロボット４０が他の部屋まで移動すれば、ホームサーバ３０は、ユーザから伝達されてホームサーバ３０の内部メモリに格納していたメッセージをホームロボット４０に送信し、ホームロボット４０は、これをそのまま他のユーザに伝達する。

ユーザが留守中なら、留守中なのか否かを判断するために、顔認識モジュールをさらに備えることが容易に実現可能である。その後、指定されたユーザに遭遇することができた時、ホームサーバ３０がそのメッセージを伝達する。

その他に、このようなホームロボット４０の使用例としては、家屋内における無線ネットワークの陰影地域をカバーするために、ホームロボット４０を使うことができる。すなわちホームロボット４０の移動性を用いてホームロボット４０にリピーター機能を実行させられるソフトウェアモジュールを搭載して、電波の陰影箇所においてリピーターの役目をする移動可能なリピーターの機能を行う。この際、ホームロボット４０に搭載するリピーターモジュールは、該当分野において良く知られているので、ここでは詳細な説明を省略する。

さらに、このようなホームロボット４０の他の使用例として、家屋内におけるモニタリングサービスでの使用が可能である。すなわち人、家電及び防犯などに関する情報をホームサーバ３０に転送して、データベースを構築することによって、所定の状況が発生した場合に、分析した後、適切な措置を行うようにするものである。この際、ホームサーバ３０に構築されるデータベースの具体的な例については、既に多くの分野において人、家電及び防犯などに関するデータベースが構築され使用されているので、詳細な説明は省略する。

また、教育分野にホームロボット４０を活用することもできる。すなわちユーザから音声質問を受ければ、その音声質問をＡ／Ｄ変換部４３によりＡ／Ｄ変換して、無線通信部４１を通してホームサーバ３０に転送し、ホームサーバ３０でその音声質問に対する説明を探してホームロボット４０に転送して来ると、その音声信号を無線通信部４１を介し受信してＤ／Ａ変換部４４によりＤ／Ａ変換して、スピーカー４７を介して再生することによって、音声質問に対する説明及び答弁機能を実行するものである。

さらに、ホーム内におけるインターホンの機能を実行することもできる。すなわちホームサーバ３０を介して任意のユーザが外部から映像信号及び音声信号を送れば、ホームロボット４０では、この映像信号を受信してＬＣＤ表示部４６を介して再生し、音声信号を受信してＤ／Ａ変換部４４でＤ／Ａ変換して、スピーカー４７を介して音声に再生することによって、画像インターホンの機能を具現するものである。

従来の多機能ホームパーソナルロボットの構成ブロック図。 本発明に係るホームネットワークの実施例を示した構成ブロック図。 図２に示されたホームサーバの構成ブロック図。 図２に示されたホームロボットの構成ブロック図。

符号の説明

１０ サービスサーバ
２０ ネットワーク網
３０ ホームサーバ
３１ 外部通信部
３２ 音声認識部
３３ 音声合成部
３４ 制御部
３５ 内部通信部
３６ ホームロボット駆動管理部
３７ 履歴管理部
４０ ホームロボット
４１ 無線通信部
４２ 制御部
４３ Ａ／Ｄ変換部
４４ Ｄ／Ａ変換部
４５ 駆動部
４６ ＬＣＤ表示部
４７ スピーカー
４８ マイク

Claims (7)

1. ホームロボットと同じ家内に位置し、前記ホームロボットを制御するためのユーザの命令に応答するホームサーバを備え、
   前記ホームロボットは、ユーザの命令に応答して前記ホームサーバにより生成される命令応答信号に応答して動作するように制御されることを特徴とするホームロボット制御システム。
2. ユーザの命令は、ホームサーバにより解析するために、ホームロボットを介して前記ホームサーバにＷＬＡＮ（wireless local area network）信号として転送される請求項１に記載のホームロボット制御システム。
3. ホームサーバは、
   ホームロボットと通信を行うためにＷＬＡＮ信号を送受信する内部通信部と、
   前記ＷＬＡＮ信号によるユーザの命令を解析する制御部と、ユーザの命令を構成する音声信号を認識する機能を実行し、その音声信号の認識に基づく命令情報を前記制御部に提供して、前記制御部がその命令情報に対応してユーザの命令を解析できるようにする音声認識部と、
   前記制御部により前記命令情報が音声応答を必要とすると判断される場合、デジタル音声信号を生成する音声合成部と、
   前記制御部及び前記内部通信部を介して前記デジタル音声信号と共に前記ホームロボットに命令結果信号として転送され、前記ホームロボットに転送されることで前記ホームロボットの動作を制御する駆動制御信号を生成するホームロボット駆動管理部とを備える請求項１に記載のホームロボット制御システム。
4. ホームロボットは、
   外部から音声としてユーザの命令を受信し、その音声命令を電気的命令信号に変換するマイクと、
   前記電気的命令信号をデジタル命令信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記デジタル命令信号を無線命令信号に変換して、その無線命令信号をホームサーバに転送し、該ホームサーバから無線命令結果信号を受信し、その無線命令結果信号をデジタル命令結果信号に変換する無線通信部と、
   前記デジタル命令結果信号にデジタル音声信号が含まれている場合、そのデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換部と、
   前記Ｄ／Ａ変換部から受信されるアナログ音声信号に対応してオーディオ音声信号を生成するスピーカーと、
   前記無線通信部から受信されたデジタル命令結果信号を解析し、その解析に基づいて１以上の動作を制御し、１以上の前記デジタル音声信号、駆動制御信号及び映像信号を出力する制御部と、
   前記デジタル命令結果信号に基づいて各々前記制御部により行われた解析により定められる１以上の前記駆動制御信号に対応してホームロボット胴体を動作させる駆動部と、
   前記映像信号に対応して映像を表示する表示部とを備える請求項１に記載のホームロボット制御システム。
5. 表示部は、ホームロボットの動作状態表示情報を再生する請求項４に記載のホームロボット制御システム。
6. ホームサーバにソフトウェアモジュールをダウンロードしてホームロボットを制御するための対応命令を生成するために用いられる１以上のサービスサーバと通信するためのネットワークをさらに備える請求項１に記載のホームロボット制御システム。
7. ホームロボットが、サービスを要請する音声を受信した場合、該当音声をＡ／Ｄ変換して無線通信を介しホームサーバに転送する段階と、
   前記ホームサーバが前記ホームロボットから転送された音声を受信し、音声認識により、要請されたサービスを解析し、該要請されたサービスを実行するための演算を行い、これに対する応答メッセージを生成し、該生成した応答メッセージを音声に合成し、その合成した音声応答メッセージを前記ホームロボットに転送する段階と、
   前記ホームロボットが前記ホームサーバから転送された音声応答メッセージを受信し、スピーカーを介して音声に再生する段階とを実行する、ホームサーバを利用したホームロボットの運用方法。

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