JP2012532390A - 移動ロボットのコンテキスト動作を生成するためのシステムおよび方法 - Google Patents

移動ロボットのコンテキスト動作を生成するためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、スクリプトを再生することができるロボットの動作を、特に、スクリプトの意味と、場合によってはロボットの環境の反応とに応じて、生成するためのシステムおよび方法に関する。この目的のために、システムはコマンド・タグのライブラリと、1台または複数のロボットにより再生されるスクリプトのエディタ内に前記タグを挿入するためのモジュールとを備える。このため、本発明によって、特別なプログラミング知識を持たないユーザーが、彼または彼女のロボットにおいて使用する複雑なシナリオを作成することが可能となる。これらのシナリオを異なるユーザー間で交換することも可能である。
【選択図】 図2

Description

本発明は、ロボット・プログラミング・システムの分野に属する。より詳細には、本発明は、特に人間または動物の形をしたロボットが、動作し、表現し、そして関節の有無に依らず足で歩行するようなコンテキストに調和する動作の制御に関する。
ロボットは、頭、胴体、2本の腕、場合により2つの手、2本の脚、2つの足などといった外観上および機能上のある種の属性を持つとき、人間型であるとみなされる。ロボットに人のような外観と動作を与えると考えられる機能の1つは、身振りによる表現と口頭による表現との強い結びつきを確保する機能である。特に、このことを直感的に達成すれば、新しいユーザーのグループが人間型ロボットの動作プログラミングを利用することが可能となるであろう。この課題は、先行技術においては適切に解決されていない。仮想エージェントおよびアバタ―の分野では、物理作用とは独立した、機能および意図の両レベルにおけるFML(Function Markup Language)等や、(機能を実行する仮想文字のいくつかの部分を含む)実際の動作レベルにおけるBML(Behabior markup language)等といった、動作のプログラミングに特化した言語が職業的なプログラマーのみに利用され続けており、日常使用する言語で書かれたスクリプトとは一体化されていない。本発明は、先行技術における上記の制約を克服することを可能とするものである。
仏国特許出願公開09/53434号公報 仏国特許出願公開08/01956000号公報
特に、本発明においては、ロボットによって話されるテキスト中に、その口頭表現に関連付けられる抑揚および/または動作のためのコマンドを挿入することを可能とする。前記コマンドは、たとえばグラフィカルに表現することも可能である。
この目的を達成するために、本発明においては、少なくとも1台のロボットの動作を編集して制御するためのシステムであって、ロボットによって再生されるスクリプトを編集するモジュールと、前記スクリプトを合成するための合成モジュールと、ロボットによって実行される両方の動作のためのコマンドのライブラリと、前記スクリプトに前記タグを挿入するためのモジュールと、前記ロボットの動作を生成し制御するためのモジュールとを含み、前記システムは、前記コマンド・タグのライブラリが、スクリプトの内容に依存する動作を制御するためのタグを少なくとも1つ含むことを特徴とする、システムを開示する。
有利には、本発明による編集および制御システムは、ロボットの環境を監視するためのモジュールをさらに含み、前記コマンド・タグのライブラリは、ロボットの環境に依存する動作を制御するためのタグを少なくとも1つ含む。
有利には、コマンド・タグのライブラリは、期待される外部作用に対応する待機コマンドの群から選択される少なくとも1つのタグを含む。
有利には、コマンド・タグは、図形的なシンボル、句読記号、単語を含む群から選択される。
有利には、コマンド・タグのいくつかはスクリプト中にリスト形式で挿入され、前記リストの各アイテムは、動作のグループに関連付けられたフレーズ要素に対応する。
有利には、コマンド・タグのいくつかは、スクリプト中に、それぞれが一連の動作の開始と終了のトリガーとなる、少なくとも1つの開始セパレータと少なくとも1つの終了セパレータの間に挿入される。
有利には、ロボットによって実行される動作は、スクリプトを読み上げる音声の変調と、スクリプトに付随する身振りと、信号の発生との組み合わせを含む群から選択される。
有利には、音声の変調は、異なる言語、声、調子、スピード、抑揚の組み合わせを含む群から選択される。
有利には、スクリプト編集モジュールは、電子的なメッセージ伝達モジュールによってロボットの前記動作を制御するためのモジュールと通信する。
有利には、本発明による編集およびコマンドシステムは、物理的なロボット、仮想ロボット、およびコンピュータを含むグループに属する要素と対話できるものとする。
有利には、制御されているグループに属するロボットの各々は、グループの各要素の少なくとも1つのコマンド・タグ特性によって決定されるスクリプトの一部を実行する。
有利には、コマンド・タグで制御される動作は、ランダムな変化、周期的な変化、またはコンテキストにおける変化を含む群から選択される方法に従って変化させることができる。
本発明は、さらに、少なくとも1台のロボットの動作を編集して制御するための方法であって、ロボットによって再生されるスクリプトを編集するステップと、前記スクリプトを音声合成するステップと、ロボットによって実行される動作のコマンド・タグのライブラリを読み込むステップと、前記スクリプトの中にタグを挿入するステップと、前記ロボットの動作を制御するステップとを含み、前記方法は、前記コマンド・タグのライブラリがスクリプトの内容に依存する動作を制御するためのタグを少なくとも1つ含むことを特徴とする方法を開示する。
本発明により、動作のライブラリを作成し、それらをロボットが実行するシーンのスクリプトに簡単に挿入することが可能となる。さらに、その言語はインターネット上で使用されている言語に非常に近いものとなり、したがって、事前知識または訓練がなくても、非常に簡単に利用することができる。
本発明は、本願出願人の名義で出願された、移動ロボットの動作を編集して制御するためのシステムおよび方法に関する特許文献1を適切に補完するものともなっている。後者においては、動作をロボットに実行させるための手段を提供し、前記動作は、プログラマーにとって利用可能となる専用のスクリプト言語を使用することで制御するか、または、選択されて事象と関連付けられた動作ボックスの列に挿入できるプログラムされたライブラリを使用して図形的に制御することを可能とする。本発明は、さらに、ロボット動作のプログラミング・インターフェースの簡素化を可能とする。
いくつかの例示的実施例に関する以下の説明と添付図面によって、本発明はよりよく理解され、本発明のさまざまな特徴と利点が明らかとなるであろう。
先行技術文献によるBML言語の要素を用いた動作プログラミング例である。 本発明の一実施形態における方法の主なステップを示すフロー・チャートである。 本発明の一実施形態を実装するために備えられたコマンド・タグのツリーの図である。 本発明の一実施形態を使用するシナリオの第1の例である。 本発明の一実施形態を使用するシナリオの第2の例である。 本発明の一実施形態を使用するシナリオの第3の例である。 本発明の一実施形態を使用するシナリオの第4の例である。
図1は先行技術文献によるBML言語の要素を使用した動作プログラミング例である。
BMLプログラミングは、物理的なロボットではなく、仮想的なロボットでの使用を意図するものである。したがって、物理的なロボットによって直接的に実行可能なコマンドを生成しない。
さらに、BMLプログラミングにおいては、ロボットが読み込まなければならないスクリプトをプログラミング・エディタから直接的に利用することができない(<SENTENCE>命令を参照のこと)。したがって、この種類のプログラミング・インターフェースは、技術的なプログラミング能力を持たないユーザーにとっては利用することができない。完全な自然言語の際立った特徴は、実際のロボットによって再生されるテキストをコマンド・エディタにおいて直接的に利用できることである。他の際立った特徴について、以降の説明において詳述する。
図2は、本発明の一実施形態における方法の主なステップを示すフロー・チャートである。
システムは、2本の下肢と2本の上肢を持つ人間型ロボット、もしくは2本または4本の手足を持つ動物の外観をしたロボットであるロボット10の動作を制御することができる。ロボットの手足は、モータ付き関節を備えて、カードで制御され、組み込まれて1つまたは複数のプロセッサにより解釈されるコマンドか、組み込まれた1つまたは複数のプロセッサによって直接的に実行可能な形式でサーバーから伝送されるコマンドか、前記プロセッサによって生成されなければならないコマンドかに従って、場合により動き回ることを可能とする。ロボットは、有利には頭と胴体を備えて、人間型ロボットまたは動物の形状を補完するものとする。ロボットはまた、有利には、センサーを備えて、自身が置かれた環境内で自身の位置を特定し、前記環境から発生する音、動作信号を知覚できるものとする。ロボットはまた、光や音の発生源といった環境に作用する能力を備えてもよく、さらには、たとえばメール送信、電話発信、ホーム・オートメーション・システムとの通信による環境の変更といったインターネット上の作用を起こす能力を備えてもよい。
本発明を実施するために、編集および制御システムは、ロボットにより音声信号の形式で再生されることを意図したテキストを入力するスクリプト・エディタ20を備える。この入力は、単純なコンピュータ・キーボードを使用して直接的に為されるか、テキスト・タイプのファイル(*.doc、*.txt、または同等のもの)やHTMLファイル(場合によってはそのURLアドレスによって指定される)をシステムに読み込むことによって為される。これらのファイルは、たとえばメッセージ・システムを経由して遠隔サイトから受信してもよい。この読み上げ機能を動作させるために、システムまたはロボットは、スクリプト・エディタのテキストを解釈して、音声(人間型ロボットの場合は発話、動物型ロボットの場合は動作を表す音)を生成する音声合成装置30を備える。音声合成装置は、たとえば必要に応じて遠隔コンピュータで再生可能な環境音楽といった背景音を再生してもよい。
あるストーリーの読み上げは、以下のようなロボットの外部の事象を受信することをトリガーとしてもよい。
−電子的メッセージ(メール、SMS、電話、その他のメッセージ)の受信。
−ホーム・オートメーション事象(たとえば、誰かがドアを開ける、誰かが明かりをつける、その他の事象)の発生。
システムは、挿入モジュール50を介してスクリプト・エディタ内に挿入されることを意図したコマンド・タグのライブラリ40を備える。有利には、挿入は、ドラッギング(エディタがインストールされたコンピュータに接続されたマウスによる「ドラッグ・アンド・ドロップ」アクション)によって為される。
図3は、本発明の一実施形態を実装するために備えられたコマンド・タグのツリーの図である。さまざまなコマンド・タグが、生成される動作のタイプによってディレクトリ内にグループ化されており、それらの一部をスクリプト・エディタの傍らで見ることができる。
最上位のタイプの階層から展開したツリー構造を以下に記載する。
一般
言語
−フランス語
−英語
−スペイン語
− ...
プロソディー
速度
−低速
−標準
−高速
音量
−低
−中
−高
スタイル
−漫画
−通常
−スピード

−Heather
−Julie
−Kenny
構成
タイトル
−メイン・タイトル
−副題
−著者
構造
−引用
リスト
−番号付き
−番号なし
態度
−感嘆
−質問
−断言
−疑い
−敬意
−調子者
礼儀
−こんにちは
−やあ
−さようなら
−キス
指示
場所
−ここ
−どこでも
−どこにもない
−遠く
−あそこ
−すぐ横
時間
−前
−後
−いつも
−遠い昔
物腰
−穏やかに
−大胆に

−たくさん
−少し
−多過ぎる
−十分
否定
−否定する
−退ける
−打ち消す
感情
−ダンス
−歩く
−歓声対話
−顔認識
−バンパー(フット・ボタンを押す)
−存在検出(超音波)
このリストは、限定するものではなく、本発明の教示を適用するロボット編集および制御システムのエディタを使用して追加することができる。
コマンド・タイプの例について、以下により詳細に説明する。
−スクリプト読み上げの形態(またはプロソディ―)。たとえば、人間型ロボットの場合には、スクリプトを読み上げる言語を選択できる(フランス語、英語、アメリカ英語、ドイツ語、ロシア語、等)。声については、男声、女声、または子供の声を選択できる。音調ついては高低をある程度選択できる。速度については、ある程度速くしたり遅くしたりできる。抑揚については、スクリプトのテキストによってロボットが感じそうな感情(愛情、驚き、怒り、喜び、非難、等)に応じて選択できる。
−スクリプトに付随する身振り。たとえば、腕を上方または下方へ動かす、足で地面を打つ、スクリプトに合わせて伝えられるべき印象に応じて頭を上方、下方、右、または左へと動かす、等。
−信号の発生。たとえば、ロボットが発光ダイオード(LED)を備えている場合、それらを駆動することによって、テキストを読み上げてロボットが「感じる」強い感情を伝えたり、朗読の形態と速度に応じて目の瞬きを起こしたりすることができる。
動作生成モジュール60Aを使用して、スクリプトに挿入されたタグに対応するコマンドが制御モジュール60Bを経由してロボットに渡されて実行される。この制御モジュール60Bは、実行されたコマンドに対する応答としてロボットから伝送される信号を、生成モジュールに渡すことができる。
上記の実施例を読めば理解できるように、本発明の1つの特徴は、ロボットが読み上げるスクリプトの内容と一致するコマンドの自動生成を可能とすることを考慮に入れている点にある。この組み合わせを可能とするための第1の方法は、コマンド・タグを、句読と関連付けることである。この場合には、疑問符に対しては疑問を感じている状態と一致するような音調コマンドを生成するものとする。感嘆符についても同様である。単語や句読記号の中には、その単語に一致する動作を命令するタグを自動的に生成することが可能となるものもある。以下に、非限定的な説明を記述する。
−引用符は、腕を上げて手指を2回開閉することに一致する「引用」の身振りを開始するようプログラムされたタグと関連付けることができる。
−「ここに」、「後で」、「多くの」といった副詞またはキーワードは、対応する身振りを開始するようにプログラムされたタグと関連付けることができる。
−「こんにちは」という単語は、腕を上げるコマンド・タグを自動的に生成するようにプログラムされたタグと関連付けることができる。
−「私はあなたを愛しています」という表現は、自動的に顔のLEDの制御を生成して顔を赤くするようにプログラムされたタグと関連付けることができる。
−「自動車を運転する」という表現は、その表現に表されている身振りを開始する動作を生成するようにプログラムされたタグと関連付けることができる。
−「彼は腹を立てていた」という表現は、声の変調と、怒りを象徴する動作とが付随することになる。
−「彼はその人の目を注意深く見た」という表現は、ロボットの頭をその人物の方向に回転させることで強調されることになる。
−黒丸リストと番号付きリスト。ここでの各黒丸または番号は、数える動作(黒丸毎に、垂直の目盛りの1つ分だけ手を下げる)を開始することができる。
有利には、コマンドの中には、停止して、ロボットが投げかけた質問に応答する動作といった外部事象を待つためのコマンドがあってもよい。
このように、ある種のコマンドは、環境監視モジュール70により計測される環境に対するロボットの反応に依存している。このモジュールは、ロボットに組み込まれたセンサー類とのインターフェースとなっている。たとえば、カメラによって、他のロボットや、ロボットに手を差し出す人間、またはごく単純に観衆の有無といったロボットの環境における特徴的な要素を識別して、相手がいる場合にのみテキストを再生させることが可能となる。同様に、センサー類として、代わりに、または追加で、ロボットに近接した環境における動作を検知することを可能とする超音波センサーを用いてもよい。この場合には、待機コマンドが挿入されているスクリプトによって期待されている応答があれば次のコマンドが実行されることになる。
有利には、ライブラリ中のコマンドは、移動ロボットの動作を編集して制御するためのシステムおよび方法に関する、本願出願人の名義で出願された特許文献1に開示されている編集および制御システムによって生成されるコマンドに基づく本発明の実装に使用されるタグ言語の構文に変換される。この発明によれば、これらのコマンドは、ロボットとその環境との相互作用の場合に特に適しているデュアル・タイムおよびイベント指向ロジックに従っている。
本発明による編集および制御システムにおいては、近接および遠隔双方の複数のロボットの制御を可能としてもよい。スクリプトの個々の節を再生させるロボットの選択に関しては、たとえば編集および制御システムのインターフェース内にこの目的のために設けられたタブを使用してユーザーが自由に選択できるように準備する必要がある。このように、さまざまな文字に対応するスクリプトの節を別々のロボットに割り当てることは、スクリプト内の各文字に対応する特定のタグを埋め込むことによって自動化することも可能である。
図4は、本発明の一実施形態を使用するシナリオの第1の例である。
この実施形態において、特に番号付きタグを備えたリストの潜在的用途を見ることができ、このリストにおける各要素は、文に割り当てられて、その文の内容に適合する動作を開始する。以下に個別の説明を記載する。
−[Story Init] → ロボットをストーリーを語る位置に配置する(たとえば座っていたら立ち上がる)。
−[LANG=fr] → 現在のロボットの言語を変更する。ロボットは複数の言語を使用でき、エディタはロボットのすべての言語(英語、フランス語、イタリア語、スペイン語、ドイツ語、等)をサポートしている。
−[Main Title]...[/Main Title] → 動作を開始して終了する、開始タグと終了タグのペア。
−[Long Time Ago] → ロボットは腕を後方に動かす身振りによって、行為が過去に起こったことを表す。
−[There1] → キーワード「あそこ」に対応し、ロボットは腕を水平線に向ける身振りで遠い場所を表す。
−[Here1] → キーワード「ここ」に対応し、ロボットは腕を下方に動かす身振りで行為の近接性を表す。
−[This1]のタグで始まる文は、疑問を表す口調の第1の声で読み上げられる。
−[This2]のタグで始まる文は、これもまた疑問を表す口調の第2の声で読み上げられる。
−[This3]のタグで始まる文は、感嘆を表す口調の第3の声で読み上げられる。
−[Nowhere] → 「どこにもない」に対応し、ロボットは頭(水平方向に振る)による否定の身振りをする。
動作の開始タグと終了タグは、複数段の入れ子にすることができる。したがって、複数の動作を、すべて同時に(同時に開始して同時に終了)実行するか、スクリプト中のタグの開始および終了位置に応じて開始および終了する期間にわたって実行することが可能となる。
図5は、本発明の一実施形態を使用するシナリオの第2の例である。
この例では、図形的なタグが挿入されている。このタグは、現在ではメッセージ・システムとインターネット・チャットで使用される共通言語となっている「スマイリー」またはエモーティコンの外観を持っている。このタイプのタグに関して本発明の編集および制御システムをよりいっそう直感的なものとすることは困難である。
図6は、本発明の一実施形態を使用するシナリオの第3の例である。図7は、本発明の一実施形態を使用するシナリオの第4の例である。
図6において、さまざまなタグは以下の意味を持っている。
−フランスの国旗 → フランス語へ
−腕を上に挙げているスマイリー(またはエモーティコン) → 感嘆
−疑問符が付いているスマイリー(またはエモーティコン) → 物問いたげなそぶり(見上げる、手を腰に当てる)
−[Bumper]は、ストーリーを続けるようにバンパー(足の上のプッシュ・ボタン)が押されるのを待つ。
−引用符 → 引用の身振り
−笑っているスマイリー → ジョーカーのタグ
これら2つの図で、同一のスクリプト内におけるタグの複数のタイプの可能な組み合わせが明確に示されている。特に、図7では図形的タグとテキストのタグを組み合わせている。
ユーザーは、タグの名称を自由に変更して自分が選んだ単語で置き換えることを選択することもできる。彼または彼女は、自分が選んだ単語に関連付けられる新しい動作を作成する決定を下すこともできる。たとえば、彼または彼女が、本発明の編集および制御システムにおいて「やあ」と書かれる度にロボットがこの単語に手の動作を付けることになるという理由から、手の動作を含む動作を「やあ」のタグに関連付けようと決定することは、極めて妥当である。
タグは複数の動作に対応するようにプログラムすることができ、したがって読み上げる度に動作を変化させることができる(不規則または順次的に変化させるか、先行または後続の単語やタグに依存して、言い換えるとコンテキストにあてはめて変化させるようにしてもよい)。
本発明は、市場で標準的な、無線または有線のリンクを介して1台または複数のロボットと通信するコンピュータを用いて実装することができる。コマンドは、有利には、先に引用した特許文献1に開示されている編集および制御システムにより生成される。この1台または複数のロボットは、有利には、本願出願人の名義で出願された特許文献2に開示されている3階層の制御およびコマンド構成を備える。これらのロボットは、本発明のコマンド生成器から送信されるコマンドを解釈することを可能とするソフトウェアを備える必要がある。
上述した例は、本発明の実施例を示すために記載したものであり、以下の請求項で定義される本発明の範囲を限定するものでは決してない。

Claims (14)

  1. 少なくとも1台のロボット(10)の動作を編集および制御するためのシステムであって、前記ロボットによって話されるテキストを編集するモジュール(20)と、前記テキストを合成するための音声合成モジュール(30)と、前記ロボットによって実行される動作のためのコマンド・タグのライブラリ(40)と、前記テキストに前記タグを挿入するためのモジュール(50)と、前記ロボットの前記動作を生成し制御するためのモジュール(60A、60B)とを含み、前記コマンド・タグは、前記テキストの内容に依存する動作を制御するためのタグを少なくとも1つ含み、前記システムは、前記コマンド・タグが前記動作の意味的表現となっていることを特徴とするシステム。
  2. 前記コマンド・タグのいくつかは、前記テキスト中に、それぞれが動作の列の開始と終了のトリガーとなる少なくとも1つの開始セパレータと少なくとも1つの終了セパレータの間に挿入されることを特徴とする請求項1に記載の編集および制御システム。
  3. 前記ロボットの環境を監視するためのモジュール(70)をさらに含み、前記コマンド・タグのライブラリは、前記ロボットの前記環境に依存する動作を制御するためのタグを少なくとも1つ含むことを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の編集および制御システム。
  4. 前記コマンド・タグのライブラリは、期待される外部作用に対応する待機コマンドの群から選択される少なくとも1つのタグを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の編集および制御システム。
  5. コマンド・タグは、図形的なシンボル、句読記号、単語を含む群から選択されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の編集および制御システム。
  6. 前記コマンド・タグのいくつかは前記テキスト中にリスト形式で挿入され、前記リストの各アイテムは、動作のグループに関連付けられたフレーズ要素に対応する請求項1〜5のいずれか一項に記載の編集および制御システム。
  7. 前記ロボットによって実行される前記動作は、前記テキストを読み上げる音声の変調と、前記テキストに付随する身振りと、信号の発生との組み合わせを含む群から選択されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の編集および制御システム。
  8. 前記音声の変調は、異なる言語、声、調子、スピード、抑揚の組み合わせを含む群から選択されることを特徴とする請求項7に記載の編集および制御システム。
  9. 前記テキストを編集するモジュールは、電子的なメッセージ伝達モジュールによって前記ロボットの前記動作を制御するためのモジュールと通信することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の編集および制御システム。
  10. 実際のロボット、仮想ロボット、およびコンピュータを含むグループに属する要素と対話できることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の編集および制御システム。
  11. 前記制御されているグループに属する前記ロボットの各々は、前記グループの各要素の少なくとも1つのコマンド・タグ特性によって決定される前記テキストの一部を実行することを特徴とする請求項10に記載の編集および制御システム。
  12. コマンド・タグで制御される前記動作は、ランダムな変化、周期的な変化、またはコンテキストにおける変化を含む群から選択される方法に従って変化させることができることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の編集および制御システム。
  13. 少なくとも1台のロボットの動作を編集および制御するための方法であって、前記ロボットによって話されるテキストを編集するステップと、前記テキストを音声合成するステップと、前記ロボットによって実行される動作のコマンド・タグをライブラリから読み込むステップであって、前記コマンド・タグのライブラリは前記テキストの内容に依存する動作を制御するためのタグを少なくとも1つ含むステップと、前記テキストの中に前記タグを挿入するステップと、前記ロボットの前記動作を制御するステップとを含み、前記方法は、前記コマンド・タグが前記動作の意味的表現となっていることを特徴とする方法。
  14. 動作を編集および制御する方法であって、前記コマンド・タグのいくつかは、前記テキスト中に、それぞれが動作の列の開始と終了のトリガーとなる、少なくとも1つの開始セパレータと少なくとも1つの終了セパレータの間に挿入されることを特徴とする方法。
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