JP2009248220A - 弦楽器演奏ロボット及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弓と弦の接触座標系を自動で算出・設定することができる弦楽器演奏ロボット及びその制御方法を提供すること。
【解決手段】本発明の一態様に係る弦楽器演奏ロボットは、弓を把持する手部を有し、弓により弦楽器を演奏する弦楽器演奏ロボットであって、弓の代わりに、手部に装着される治具２０と、治具２０に設けられ、治具２０を弦楽器の弦に接触させた際に、治具２０にかかる力に応じた信号を出力する応力センサ２３と、応力センサ２３からの出力信号に基づいて、弓の弦に対する接触座標系を算出する制御部を備え、制御部により算出された接触座標系を用いて、治具を弓に持ち替えて弦楽器を演奏する。
【選択図】図３

Description

本発明は、弦楽器を演奏する弦楽器演奏ロボット及びその制御方法に関する。

従来から、工場内での物体の搬送や加工等の作業を行うロボットが開発されている。このようなロボットに、作業に必要な位置、姿勢等を教示する技術が提案されている（特許文献１〜４）。特許文献１には、ロボットのアームの先端に測定センサを装着し、当該測定センサによりワークを測定してワークに対する座標系を決定し、ロボットへ動作を教示した後、センサを工具に交換して作業するロボットが記載されている。

特許文献２には、ワークの表面に倣いながら操作して、工具の経路と姿勢及びワークにかける力を測定する、ロボット教示装置が記載されている。特許文献３には、接触又は圧力を検知するシート状のロボットアーム用触覚センサが記載されている。特許文献４には、触覚センサデバイスをロボットに連結して基準座標内の位置を校正する方法が記載されている。

近年、人間の手の形を模したロボットハンドが開発されている。このようなロボットハンドは、複数または単数の関節を含む指部を備え、これらの指部の関節を駆動し、指部の姿勢を変形することで様々な作業を行うことができる。このようなロボットハンドによりバイオリンなどの弦楽器を演奏するロボットが開発されている。
特公平６−８７３０号公報 特開平９−４７９８９号公報 特開２００３−７１７７８号公報 特開２００６−５０３７２１号公報

ところで、弦楽器の演奏においては、弦のどの位置を弾くかが音質に重要である。また、ある弦を弾く際に同時に他の弦を演奏しないように、弓の姿勢も重要である。弦楽器演奏ロボットにおいて、このような問題は、弓と弦の接触座標系を与えることで解決される。従来、弦楽器演奏ロボットにその座標系を与える作業は、人が手動で行っている。このため、精度の割に手間がかかるという問題がある。また、弓と弦の接触位置は、設計上では一意に決まっているはずだが、部品の加工精度、組み付け精度、たわみなどにより理想どおりとならないことがある。このため、弦楽器演奏ロボットが演奏した音の音質が悪くなったり、複数の弦を同時に弾いてしまったりすることがある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、弓と弦の接触座標系を自動で算出・設定することができる弦楽器演奏ロボット及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る弦楽器演奏ロボットは、弓を把持する手部を有し、前記弓により弦楽器を演奏する弦楽器演奏ロボットであって、前記弓の代わりに、前記手部に装着される治具と、前記治具に設けられ、前記治具を前記弦楽器の弦に接触させた際に、前記治具にかかる力に応じた信号を出力するセンサと、前記センサからの出力信号に基づいて、前記弓の前記弦に対する接触座標系を算出する制御部を備え、前記制御部により算出された接触座標系を用いて、前記治具を前記弓に持ち替えて、前記弦楽器を演奏するものである。これにより、自動的に弓と弦との接触座標系を設定することができる。

本発明の第２の態様に係る弦楽器演奏ロボットは、上記の弦楽器ロボットにおいて、前記センサは、前記弦との接触部において複数の検出部を備えるものである。これにより、精度よく弓と弦との接触座標系を設定することができる。

本発明の第３の態様に係る弦楽器演奏ロボットは、上記の弦楽器ロボットにおいて、前記制御部は、前記センサからの出力信号が略一定となるように、前記治具を移動させて、前記接触座標系を算出するものである。これにより、弓と弦との接触座標系を設定することができる。

本発明の第４の態様に係る弦楽器演奏ロボットは、上記の弦楽器ロボットにおいて、前記接触座標系はｘｙｚ直交座標系であり、前記制御部は、接触位置（ｘ、ｙ、ｚ）及び接触姿勢（θｘ、θｙ、θｚ）を求めることにより、前記弓と前記弦との接触座標系を算出するものである。

本発明の第５の態様に係る弦楽器演奏ロボットの制御方法は、弓を把持する手部を有し、前記弓により弦楽器を演奏する弦楽器演奏ロボットの制御方法であって、前記手部に、前記弓の代わりにセンサを備える治具を装着するステップと、前記センサにより、前記治具を前記弦楽器の弦に接触させた際に、前記治具にかかる力を測定するステップと、前記センサからの出力に基づいて、前記弓の前記弦に対する接触座標系を算出するステップと、前記制御部により算出された接触座標系を用いて、前記治具を前記弓に持ち替えて、前記弦楽器を演奏するステップとを含む。これにより、自動的に弓と弦との接触座標系を設定することができる。

本発明の第６の態様に係る弦楽器演奏ロボットの制御方法は、上記の制御方法において、前記制御部は、前記センサからの出力が略一定となるように、前記治具を移動させて、前記接触座標系を算出する。

本発明の第７の態様に係る弦楽器演奏ロボットの制御方法は、上記の制御方法において、前記接触座標系はｘｙｚ直交座標系であり、接触位置（ｘ、ｙ、ｚ）及び接触姿勢（θｘ、θｙ、θｚ）を求めることにより、前記弓と前記弦との接触座標系を算出する。

本発明によれば、簡便な制御で、弦を指板に押し当てることができる弦楽器演奏システム、及び弦楽器演奏ロボットを提供することができる。

以下に、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。

本発明の実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットについて、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態にかかる弦楽器演奏ロボット１００の概略構成を示す図である。弦楽器演奏ロボット１００は、胴体部１０、左手部１１、右手部１２、左手用アクチュエータ１３、右手用アクチュエータ１４、左腕部１５、右腕部１６、腕用アクチュエータ１７、センサ１８、及び制御部１９を備えている。なお、弦楽器演奏ロボット１００は、図示しない頭部と脚部とを有する人型のヒューマイノイドロボットであってもよい。弦楽器演奏ロボット１００は、両腕、及び両手を駆動して、バイオリン５０を演奏する。このバイオリン５０は、通常のバイオリンに限らず、電子バイオリンであってもよい。

胴体部１０には、左腕部１５及び右腕部１６が接続されている。左腕部１５及び右腕部１６は、例えば、６自由度や７自由度のロボットアームである。左腕部１５及び右腕部１６は、肩関節を介して胴体部１０に取り付けられている。左腕部１５及び右腕部１６には、肘関節が設けられている。この肘関節は、左腕部１５、及び右腕部１６の上腕と前腕とを連結している。左腕部１５の先端には左手部１１が接続され、右腕部１６の先端には、右手部１２が接続されている。左手部１１及び右手部１２は、手首関節を介して、左腕部１５及び右腕部１６にそれぞれ接続されている。

さらに、胴体部１０には、左腕部１５及び右腕部１６の各関節を駆動する腕用アクチュエータ１７が設けられている。腕用アクチュエータ１７によって、肘関節、肩関節、手首関節が駆動する。腕用アクチュエータ１７としては、例えば、ソレノイドやモータ等を用いることができる。ここでは、腕用アクチュエータ１７として、サーボモータを用いている。なお、腕用アクチュエータ１７を配置する場所は、胴体部１０に限らず、各関節の近傍でもよい。もちろん、自由度の数に応じた数の腕用アクチュエータ１７が設けられている。

左手部１１及び右手部１２は、複数の指を有するロボットハンドである。例えば、左手部１１、及び右手部１２はそれぞれ、人間の手と同様に、五指を有する。もちろん、指部の数は、４本以下でもよく６本以上でもよい。左手部１１には、五指に設けられた指関節を駆動するための左手用アクチュエータ１３が設けられている。同様に、右手部１２には、五指に設けられた指関節を駆動するための右手用アクチュエータ１４が設けられている。なお、１本の指の指関節は１以上であればよい。左手用アクチュエータ１３は、例えば、左手部１１の手の平部に収容され、右手用アクチュエータ１４は、右手部１２の手の平部に収容される。左手用アクチュエータ１３は、左手部１１の指関節を駆動し、右手用アクチュエータ１４は右手部１２の指関節を駆動する。左手用アクチュエータ１３及び右手用アクチュエータ１４としては、例えば、ソレノイドやモータ等を用いることができる。ここでは、左手用アクチュエータ１３及び右手用アクチュエータ１４として、サーボモータを用いている。

なお、腕用アクチュエータ１７、左手用アクチュエータ１３及び右手用アクチュエータ１４は自由度に応じた数のモータ等を有している。例えば、左腕部１５及び右腕部１６が６自由度のロボットアームである場合、それぞれの腕には、６つのモータが設けられる。また、両腕、及び両手の各関節には、サーボモータの動力を伝達するギヤやベルトやプーリなどが設けられていてもよい。

左手部１１及び右手部１２は、バイオリン５０を演奏する弦楽器演奏マニピュレータを構成する。左手部１１は、バイオリン５０の指板５２部分を把持する。すなわち、左手部１１がバイオリン５０のネック部分を把持して、バイオリン５０を持ち上げる。そして、バイオリン５０のボディーを胴体部１０で保持する。例えば、人間と同様に、頭部の顎部と肩部とでバイオリンのあご当てを挟み込む。これにより、バイオリン５０を安定して保持することができる。もちろん、上記以外の方法で、バイオリン５０を保持してもよい。例えば、弦楽器演奏ロボット１００に、バイオリン保持機構を設けてもよい。

右手部１２は、バイオリン５０の演奏に用いる弓５３を把持する。すなわち、右手部１２で弓５３を操作する。右手部１２が弓５３を把持した状態で、腕用アクチュエータ１７を駆動する。これにより、右腕部１６の関節が駆動し、音を奏でるための弓５３の往復動作が行なわれる。バイオリン５０には、４本の弦５１が設けられている。弓５３の弦５１に対する接触位置及び姿勢は、後に説明する治具２０により算出され、設定される。

そして、左手部１１の指の先端が、それぞれの弦５１を指板５２に対して押し当てる。図２に、左手部１１の詳細な構成を示す。図２に示すように、４本の弦５１が人差指４２、中指４３、薬指４４、小指４５で、それぞれ押さえられる。これにより、弦５１の振動部分の長さが変化して、音程を調整することができる。左手部１１によって弦５１を指板５２に押し当てた状態で、右手部１２が弓５３によって弦５１を振動させる。具体的には、右手部１２が弓５３のヘアーを弦５１に当接させた状態で、弓５３を弦方向から傾いた方向に移動させる。例えば、弓５３を把持した右手部１２を図１の矢印方向に駆動する。弦５１と弓５３とがこすれ、弦５１が振動する。これにより、弦５１の振動部分の長さに応じた音階の音が奏でられる。

胴体部１０には、各関節の駆動を制御するための制御部１９が設けられている。制御部１９は、腕用アクチュエータ１７、左手用アクチュエータ１３、及び右手用アクチュエータ１４の駆動を制御する。制御部１９は、例えば、エンコーダなどのセンサ１８からの出力に応じて、フィードバック制御する。制御部１９による制御は、公知の制御方法を用いることができる。これにより、右手部１２、及び左手部１１が上述のように駆動して、音を奏でることができる。

ここで、制御部１９について詳細に説明する。制御部１９は、演算処理部であるＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶領域であるＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、通信用のインターフェースなどを有し、弦楽器演奏ロボット１００の各種動作を制御する。例えば、ＲＯＭには、制御するための制御プログラムや、各種の設定データ等が記憶されている。そして、ＣＰＵは、このＲＯＭに記憶されている制御プログラムを読み出し、ＲＡＭに展開する。そして、設定データや、センサ等からの出力に応じてプログラムを実行する。

制御部１９は、演奏する曲に応じて、腕用アクチュエータ１７、左手用アクチュエータ１３、及び右手用アクチュエータ１４の駆動を制御する。例えば、演奏曲に応じて、左手部１１の押し当て位置のパターンを生成する。そして、押し当て位置のパターンに基づいて左手部１１を移動させる。これにより、所定のタイミングで、左手部１１の指部の押し当て位置が所定の位置に変化する。また、演奏曲に応じて、弓５３を移動するタイミングのパターンを生成する。そして、このタイミングパターンに応じて弓５３の往復動作を制御する。これにより、所定の音程が所定のタイミングで奏でられていき、演奏することができる。

本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボット１００は、弓５３と弦５１の接触座標系を決定するための治具２０を有している。図３に示すように、治具２０は、把持部２１、応力センサ２３を備えている。治具２０は、弓５３と同様に、弦５１と接触する所定の幅、長さの接触面２２を備えている。接触面２２には、その略全面にわたって、治具２０の長さ方向に延在するように応力センサ２３が設けられている。応力センサ２３は、治具２０を弦５１に押し付けた際の力を測定し、当該力に応じた信号を出力するものである。応力センサ２３としては、例えば、シート状に形成され、検出面の各部にかかる力を検出することができるものを用いることができる。なお、これに限定されるものではなく、複数の応力センサが所定の間隔で設けられていてもよい。

弦楽器演奏ロボット１００は、バイオリン５０の演奏を行う前に、弓５３の代わりに治具２０の把持部２１を右手部１２で把持し、弓５３のヘアーと同様に治具２０の応力センサ２３を弦５１に押し当てて、演奏を行う際の弓５３と弦５１との接触位置、姿勢等の接触座標系の設定動作を実行する。応力センサ２３は、接触座標系の設定動作の開始にともなって変化する、治具２０にかかる応力状態を検出する。制御部１９は、応力状態の検出結果に基づいて、実際に弓５３を用いて演奏動作を行う際の、弓５３と弦５１の接触位置、姿勢等を決定する。弓５３と弦５１との接触座標系を設定するための制御方法については、後に詳述する。

バイオリン５０の演奏を行う際には、弦楽器演奏ロボット１００は治具２０を弓５３に持ち替える。そして、制御部１９は、治具２０を用いて設定された弦５１に対する接触位置に弓５３を接触させ、所定の姿勢で弓５３の往復動作を制御する。このように、本発明によれば弓５３と弦５１との接触座標系を自動で算出・設定することができる。これにより、精度よく弓５３と弦５１とを接触させることができ、音質を向上させることが可能となる。また、ある弦を弾く際に同時に他の弦を演奏しないように、弓５３の姿勢を決定することができる。なお、本実施の形態において、弦楽器演奏ロボット１００が行なう演奏とは、完全な曲の演奏に限らず、少なくとも１つの音階の音が奏でられるものであればよい。また、弓５３の動作は、物理的に異なるロボットが行ってもよい。

次に、本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットの制御方法について図４〜図１０参照して説明する。図４は、本実施の形態に係る弓５３と弦５１の接触座標系を示す図である。図４に示すように弓５３又は治具２０の弦５１の接触座標系は、ｘｙｚ直交座標系である。ｘｙｚ直交座標系の原点が、弓５３と弦５１との接触位置（ｘ、ｙ、ｚ）となる。また、接触姿勢（θｘ、θｙ、θｚ）は、ｘｙｚ直交座標の座標系回転を示す。例えば、ｘ軸回りの回転は、ｙ軸の回転角度θｙとｚ軸の回転角度θｚで表される。

バイオリン５０の演奏を行う際には、このｘｙｚ直交座標系において、弦５１が伸びる方向をｙ軸方向とし、水平に保持した弦５１に垂直な方向（鉛直方向）ｚ軸方向とし、ｙ−ｚ平面に垂直な方向をｘ軸方向とする。このような弓５３と弦５１の接触座標系を求めるのに必要な値は、接触位置（ｘ、ｙ、ｚ）及び接触姿勢（θｘ、θｙ、θｚ）である。図３に示す治具２０を用いて、以下に説明するステップ１〜ステップ３を経ることでこれらの値を求め、接触座標系を導出・設定する。このステップ１〜ステップ３がそれぞれ図６〜８に示される。

図５に楽器演奏を行う際の弦楽器演奏ロボット１００の制御方法を説明するフロー図を示す。図５に示すように、まず治具２０を右手部１２に装着する（ステップＳ１）。そして、治具２０を弦５１に押し当てて（ステップＳ２）、押圧力を保ったままあらかじめ設定された接触座標を用いて治具２０を移動させる（ステップＳ３）。そして、以下に説明するステップ１〜ステップ３の各判定条件で、新たな接触座標を設定するために接触位置（ｘ、ｙ、ｚ）及び接触姿勢（θｘ、θｙ、θｚ）を算出する（ステップＳ４）。

ここで、ステップＳ３における、弓５３と弦５１の接触座標系の設定するための制御方法について説明する。最初に、接触位置ｘ、ｚ及び接触姿勢θｘ、θｚを求めるステップ１について図６を参照して説明する。図６に示すように、まず、治具２０を目標位置まで移動させる（ステップＳ１１）。目標位置としては、例えば、あらかじめ設定されたバイオリン５０の設計位置でのＡ線の位置とする。そして、治具２０が弦５１に接触しているか否かが判断される（ステップＳ１２）。治具２０が弦５１に接触していない場合（ステップＳ１２、ＮＯ）、治具２０を下方（−ｚ方向）に平行移動させ（ステップＳ１３）、再度、治具２０が弦５１に接触しているか否かが判断される（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２において、治具２０の応力センサ２３が弦５１との接触により力を検出した場合、治具２０が弦５１に接触していると判断される（ステップＳ１２、ＹＥＳ）。そして、応力センサ２３により検出される応力分布が適当か否か判断される（ステップＳ１４）。図９に、治具２０に設けられた応力センサ２３の応力分布の検出結果を示す。応力センサ２３を弦５１に押し当てると、弦５１に接触している部分Ｃに応力が検出される。適正な位置、角度で治具２０と弦５１とが接触している場合、図９（ａ）に示すように、応力センサ２３の弦５１に接触している部分Ｃにおいて、全体的に略等しい所定の応力が検出され、応力分布が略均一となる。一方、不適正な位置、角度で治具２０と弦５１とが接触している場合、図９（ｂ）に示すように、応力センサ２３の弦５１に接触している部分Ｃにおいて、位置により異なる応力が検出され、応力分布が不均一となる。

応力分布が不均一であり適当でないと判断された場合（ステップＳ１４、ＮＯ）、治具２０をｘ軸周りに回転させ、ｚ軸方向に移動させる（ステップＳ１５）。そして、再度、応力センサ２３により検出される応力分布が適当か否か判断される（ステップＳ１４）。応力分布が不均一であり適当であると判断された場合（ステップＳ１４、ＹＥＳ）、応力の向きが適当であるか否か判断される（ステップＳ１６）。図１０に、応力センサ２３における応力が検出される位置を示す。図１０（ａ）に示すように、弦５１に接触している部分Ｃの方向が、治具２０が延在する方向に直行する、すなわち、応力センサ２３の検出面の延設された方向に直交する場合、応力の向きは適当であると判断される。一方、図１０（ｂ）に示すように、弦５１に接触している部分Ｃの方向が、治具２０が延在する方向に直行する方向から傾いている、すなわち、応力センサ２３の検出面の延設された方向から傾いている場合、応力の向きは不適当であると判断される。

応力の向きが不適当であると判断された場合、（ステップＳ１６、ＮＯ）、治具２０をｚ軸回りに回転させる（ステップＳ１７）。そして再度、応力の向きが適当であるか否か判断される（ステップＳ１６）。応力の向きが適当であると判断されると（ステップＳ１６、ＹＥＳ）、接触位置ｘ、ｚ及び接触姿勢θｘ、θｚが決定する。なお、接触位置ｘは治具２０の端部から応力位置までの距離により決定される。また、治具２０に抵抗体を取り付け、弦５１に接触させることによりそのときの電圧値を読み取るポテンショメータのような構造を用いて、接触位置ｘを求めることも可能である。

次に、接触姿勢θｙを求めるステップ２について図７を参照して説明する。図７に示すように、ステップ１での接触位置ｘ、ｚ及び接触姿勢θｘ、θｚを維持したまま、治具２０をｙ軸回りに治具２０を回転させる（ステップＳ２１）。そして、応力センサ２３で検出される応力の発生箇所が２箇所以上か否かが判定される（ステップＳ２２）。応力センサ２３において、応力の発生箇所が２箇所以上ある場合、複数の弦５１に同時に治具２０が接触していることとなる。このため、応力の発生箇所が２箇所以上にならないように、θｙが決定される。

応力の発生箇所が２箇所以上ではない場合、同方向にさらに治具２０を回転させる（ステップＳ２３）。ステップＳ２２において、応力センサ２３で検出される応力の発生箇所が２箇所の場合（ステップＳ２４）、当該治具２０の回転角度から、応力の発生箇所が２箇所とならないようにθｙが求められる（ステップＳ２５）。一方、応力の発生箇所が３箇所以上の場合（ステップＳ２６）、ステップＳ２１で回転させた方向とは逆の方向に回転させる（ステップＳ２７）。そして、再度ステップＳ２２に戻り、応力の発生箇所が２箇所以上か否かが判定され、同様に応力の発生箇所が２箇所以上とならないようにθｙが決定される。

最後に、接触位置ｙを求めるステップ３について図８を参照して説明する。図８に示すように、ステップ１での接触位置ｘ、ｚ及び接触姿勢θｘ、θｚを維持したまま、＋ｙ軸方向に治具２０を移動させる（ステップＳ３１）。ここでは、＋ｙ軸方向が、図２に示すバイオリン５０の駒５４の方向とする。そして、応力センサ２３で検出される応力分布が均一か否か判断される（ステップＳ３２）。応力分布が均一である場合、さらに＋ｙ軸方向に治具２０を移動させる（ステップＳ３３）。

その後、応力センサ２３で検出された応力分布が均一でないと判断された場合（ステップＳ３２、ＮＯ）において、応力センサ２３の弦５１との接触部分Ｃが応力センサ２３の幅方向にわたって存在するものの、応力分布が不均一であると判断されたとき（ステップＳ３４）、治具２０をｘ軸周りに回転させ、ｚ軸方向に移動させる（ステップＳ３５）。そして、再度、応力センサ２３により検出される応力分布が適当か否か判断される（ステップＳ３２）。

応力センサ２３で検出された応力分布が均一でないと判断された場合（ステップＳ３２、ＮＯ）において、応力センサ２３の弦５１との接触部分Ｃが応力センサ２３の幅方向に接触しない部分があると判断されたとき（ステップＳ３６）、治具２０をｘ軸周りに回転させ、ｚ軸方向に移動させる（ステップＳ３７）。その後、ステップＳ３７において治具２０を移動させることにより、応力センサ２３の接触していなかった部分が弦５１に接触した場合（ステップＳ３８、ＮＯ）、再度、応力センサ２３により検出される応力分布が適当か否か判断される（ステップＳ３２）。

一方、ステップＳ３７において治具２０を移動させたとしても、依然として、応力センサ２３の接触していなかった部分が存在する場合（ステップＳ３８、ＮＯ）、当該応力が検出されなかった位置が駒５４の位置と決まり、これから接触位置ｙが求められる。以上のステップ１〜ステップ３により、接触位置（ｘ、ｙ、ｚ）及び接触姿勢（θｘ、θｙ、θｚ）が求められる。そして、演奏動作を行う際には、図５のステップＳ５に示すように上述のようにして求められた新たな接触座標系を設定する。そして、治具２０を弓５３に持ち替えて（ステップＳ６）、この新たな接触座標系を用いて、演奏動作を行うことができる。

以上説明したように、本発明によれば、治具２０を用いて、応力センサ２３の検出値が常に一定となるように治具２０を移動させることで、弓５３の弦５１に対する接触座標系を自動で算出・設定することができる。このため、バイオリン５０の演奏を行う際には、弦楽器演奏ロボット１００は治具２０を弓５３に持ち替えて、新たに設定された接触座標系を用いて演奏動作を行うことが可能となる。これにより、精度よく弓５３と弦５１とを接触させることができ、音質を向上させることが可能となる。また、ある弦を弾く際に同時に他の弦を演奏しないように、弓５３の姿勢を決定することができる。

なお、上記の例では、バイオリンを演奏する弦楽器演奏ロボットについて説明したが、他の弦楽器を演奏するものであってもよい。例えば、ビオラ、チェロ、コントラバス、ウッドベースなどの擦弦楽器について演奏することができる。

本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットの構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットにおいて、バイオリンを把持した左手部の構成を示す図である。 本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットに用いられる治具の構成を説明する図である。 本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットにおいて、弓と弦の接触座標系を説明するための図である。 本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットの制御方法を説明するためのフロー図である。 本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットの弓と弦の接触座標系を設定するときの制御方法を説明するためのフロー図である。 本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットの弓と弦の接触座標系を設定するときの制御方法を説明するためのフロー図である。 本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットの弓と弦の接触座標系を設定するときの制御方法を説明するためのフロー図である。 本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットに用いられる治具の検出結果を示す図である。 本実施の形態に係る弦楽器演奏ロボットに用いられる治具の検出結果を示す図である。

符号の説明

１０ 胴体部
１１ 左手部
１２ 右手部
１３ 左手用アクチュエータ
１４ 右手用アクチュエータ
１５ 右腕部
１６ 左腕部
１７ 腕用アクチュエータ
１８ センサ
１９ 制御部
２０ 治具
２１ 把持部
２２ 接触面
２３ 応力センサ
４０ 指部
４１ 親指
４２ 人差指
４３ 中指
４４ 薬指
４５ 小指、
５０ バイオリン
５１ 弦
５２ 指板
５３ 弓
５４ 駒
１００ 弦楽器演奏ロボット

Claims (7)

1. 弓を把持する手部を有し、前記弓により弦楽器を演奏する弦楽器演奏ロボットであって、
   前記弓の代わりに、前記手部に装着される治具と、
   前記治具に設けられ、前記治具を前記弦楽器の弦に接触させた際に、前記治具にかかる力に応じた信号を出力するセンサと、
   前記センサからの出力信号に基づいて、前記弓の前記弦に対する接触座標系を算出する制御部を備え、
   前記制御部により算出された接触座標系を用いて、前記治具を前記弓に持ち替えて、前記弦楽器を演奏する弦楽器演奏ロボット。
2. 前記センサは、前記弦との接触部において複数の検出部を備える請求項１に記載の弦楽器演奏ロボット。
3. 前記制御部は、前記センサからの出力信号が略一定となるように、前記治具を移動させて、前記接触座標系を算出する請求項１又は２に記載の弦楽器演奏ロボット。
4. 前記接触座標系はｘｙｚ直交座標系であり、
   前記制御部は、接触位置（ｘ、ｙ、ｚ）及び接触姿勢（θｘ、θｙ、θｚ）を求めることにより、前記弓と前記弦との接触座標系を算出する請求項１、２又は３に記載の弦楽器演奏ロボット。
5. 弓を把持する手部を有し、前記弓により弦楽器を演奏する弦楽器演奏ロボットの制御方法であって、
   前記手部に、前記弓の代わりにセンサを備える治具を装着するステップと、
   前記センサにより、前記治具を前記弦楽器の弦に接触させた際に、前記治具にかかる力を測定するステップと、
   前記センサからの出力に基づいて、前記弓の前記弦に対する接触座標系を算出するステップと、
   前記制御部により算出された接触座標系を用いて、前記治具を前記弓に持ち替えて、前記弦楽器を演奏するステップとを含む弦楽器演奏ロボットの制御方法。
6. 前記制御部は、前記センサからの出力が略一定となるように、前記治具を移動させて、前記接触座標系を算出する請求項５に記載の弦楽器演奏ロボットの制御方法。
7. 前記接触座標系はｘｙｚ直交座標系であり、接触位置（ｘ、ｙ、ｚ）及び接触姿勢（θｘ、θｙ、θｚ）を求めることにより、前記弓と前記弦との接触座標系を算出する請求項５又は６に記載の弦楽器演奏ロボットの制御方法。