JP4405072B2 - 人間型ロボット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声を送信するスピーカと音声を受信するマイクロフォンとを備えた人間型ロボットに関する。
【0002】
【従来の技術】
ロボットに光、音波、電波、磁気等の信号の受信手段および送信手段を設け、それら受信手段および送信手段を用いて人間との間で情報の交換を行うものが、特開平8−202679号公報により公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで人間型のロボットにスピーカおよびマイクロフォンを設けて人間との間で情報交換を行う場合、ロボットと人間との位置関係に関わらずロボットの発する音声が人間に的確に伝わるように考慮する必要がある。またロボットのマイクロフォンは人間の発する音声を受信するためのものであるが、ロボットは自己のスピーカが発する音声と人間の発する音声とを識別することが困難であるため、スピーカおよびマイクロフォンを適切に配置してスピーカが発する音声をマイクロフォンが受信しないように考慮する必要がある。
【0004】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ロボットと人間との間で音声による情報交換を確実に行えるようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、音声を送信するスピーカと音声を受信するマイクロフォンとを備えた人間型ロボットであって、前記スピーカは頭の外郭を振動体として音声を送信するものであり、音声の送信範囲は水平方向の全域において、頭を通る鉛直方向上方から水平方向よりも下方の範囲に亘っていることを特徴とする人間型ロボットが提案される。
【0006】
上記構成によれば、人間型ロボットに設けられたスピーカは頭の外郭を振動体として音声を送信し、その音声の送信範囲は水平方向の全域で頭を通る鉛直方向上方から水平方向よりも下方に亘っているので、ロボットの周囲の何れの方向に位置する人間にも、また身長が低い人間にも高い人間にも確実に音声を伝達することができ、特に人間のよりも身長が低いロボットに適用した場合に有効である。
【0007】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記マイクロフォンは180°未満の受信範囲を有しており、頭を通って前後方向に延びる鉛直面内であって前記音声の送信範囲の外側に配置されることを特徴とする人間型ロボットが提案される。
【0008】
上記構成によれば、人間型ロボットに設けられたマイクロフォンは頭を通って前後方向に延びる鉛直面内であって前記音声の送信範囲の外側に配置されており、しかも180°未満の受信範囲を有しているので、ロボットの正面の人間が発する音声のみを効果的に受信し、かつロボット自身のスピーカが送信した音声を受信し難くすることができる。
【0009】
また請求項3に記載された発明によれば、請求項1または請求項2の構成に加えて、前記スピーカは平面スピーカで構成され、前記外郭の頭頂部近傍の内面に装着されることを特徴とする人間型ロボットが提案される。
【0010】
上記構成によれば、人間型ロボットの頭の外郭の頭頂部近傍の内面に平面スピーカを装着したので、平面スピーカで外郭全体を振動させてロボットの周囲全域に音声を伝達することができる。
【0011】
尚、実施例の平面スピーカ32は本発明のスピーカに対応する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0013】
図1〜図5は本発明の一実施例を示すもので、図1は人間型ロボットの正面図、図2は人間型ロボットの左側面図、図3は図1の3−3線拡大断面図、図4はスピーカの音声送信範囲を示す図、図5はマイクロフォンの受信範囲を示す図である。
【0014】
図1および図2に示すように、自立二足歩行が可能な人間型ロボットRは、胴体11、頭12、左腕13L、右腕13R、左脚14Lおよび右脚14Rを備えており、胴体11の背面に電装品を収納した電装品ボックス15を背負っている。左腕13Lおよび右腕13Rの各々は、上腕部16と、下腕部17と、手部18とから構成され、胴体11と上腕部16とは肩関節19で連結され、上腕部16と下腕部17とは肘関節20で連結され、下腕部17と手部18とは手首関節21で連結され、更に上腕部16の長手方向中間には、上腕部16の上半部に対して下半部を捻るための上腕関節22が設けられる。また左脚14Lおよび右脚14Rの各々は、上脚部23と、下脚部24と足部25とから構成され、胴体11と上脚部23とは股関節26で連結され、上脚部23と下脚部24とは膝関節27で連結され、下脚部24とは足部25と足首関節28で連結される。更に胴体11と頭12とは首関節29で連結される。尚、前記各関節は、その位置のみを破線の円で示している。
【0015】
図3を併せて参照すると明らかなように、ロボットRの頭12は中空の外郭31を有しており、その頭頂部の僅かの前方に対応する内面に平面スピーカ32がブラケット33およびボルト34を介して取り付けられる。平面スピーカ32の構造は公知のものであり、例えば特開平4−165795号公報に記載されているように、凹部を有する2枚の発泡樹脂板を該凹部を互いに対向するように重ね合わせ、各々の凹部の中心に形成した突起間に圧電発音体を挟持したものである。音声信号が入力された圧電発音体が振動すると発泡樹脂板が平面振動し、それに接触する空気を振動させて音波が送信される。本実施例では発泡樹脂板を頭12の中空の外郭31の内面に直接接触させることにより、外郭31そのものを振動板として機能させて頭12の周囲の全域に音声を送信する。
【0016】
また、ロボットRの胴体11の正面上部にマイクロフォン35がブラケット36およびボルト37を介して取り付けられる。
【0017】
図4に示すように、頭12の外郭31から送信される音声はロボットRの前後左右方向に均等に、つまり水平方向の全域に均等に広がるとともに、上下方向には頭12を通る水平面よりも上方の全域と、水平面から下向きに33°の角度範囲に広がるようになっている。ロボットRの頭12の発音部の位置(頭12の中心位置)の地面からの高さを1098mmであり、従って、耳の高さが1098mmよりも高い人間はロボットRの発する音声を明瞭に受信することができる。また人間がロボットRから800mm離れた位置に立つとすると、耳の高さが580mm以上の人間であればロボットRの発する音声を明瞭に受信することができる。このように、頭12を通る水平面よりも上方の全域に音声を送信するので、本発明は人間よりも身長の低いロボットRに好適に適用することができる。
【0018】
図5に示すように、ロボットRの胴体11の正面上部に取り付けられたマイクロフォン35は指向性を有しており、100°の中心角を有するコーン状の領域に入力される音声を受信する。マイクロフォン35の地面からの高さは990mmであり、頭12を通って前後方向に延びる鉛直面内において、マイクロフォン35の受信範囲は水平線から上方に75°、下方に25°に限定されている。従って、人間がロボットRから800mm離れた位置に立つとすると、人間の口の高さが613mm以上、3945mm以下の範囲にあれば、マイクロフォン35で人間の発する音声を明瞭に受信することができる。
【0019】
図3から明らかなように、マイクロフォン35は、頭12の外郭31からの音声の送信範囲の外側に設置されている。従って、ロボットR自身の平面スピーカ32が発する音声をマイクロフォン35が受信し難くなり、正面に位置する人間の声だけを効果的に受信してロボットRの作動を確実なものにすることができる。
【0020】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0021】
例えば、実施例ではマイクロフォン36の受信範囲が100°中心角を有するコーン状の領域に設定されているが、マイクロフォン36は180°以下の受信範囲を有するものであれば良い。
【0022】
【発明の効果】
以上のように請求項1に記載された発明によれば、人間型ロボットに設けられたスピーカは頭の外郭を振動体として音声を送信し、その音声の送信範囲は水平方向の全域で頭を通る鉛直方向上方から水平方向よりも下方に亘っているので、ロボットの周囲の何れの方向に位置する人間にも、また身長が低い人間にも高い人間にも確実に音声を伝達することができ、特に人間のよりも身長が低いロボットに適用した場合に有効である。
【0023】
また請求項2に記載された発明によれば、人間型ロボットに設けられたマイクロフォンは頭を通って前後方向に延びる鉛直面内であって前記音声の送信範囲の外側に配置されており、しかも180°未満の受信範囲を有しているので、ロボットの正面の人間が発する音声のみを効果的に受信し、かつロボット自身のスピーカが送信した音声を受信し難くすることができる。
【0024】
また請求項3に記載された発明によれば、人間型ロボットの頭の外郭の頭頂部近傍の内面に平面スピーカを装着したので、平面スピーカで外郭全体を振動させてロボットの周囲全域に音声を伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】人間型ロボットの正面図
【図2】人間型ロボットの左側面図
【図3】図1の3−3線拡大断面図
【図4】スピーカの音声送信範囲を示す図
【図5】マイクロフォンの受信範囲を示す図
【符号の説明】
12 頭
31 外郭
32 平面スピーカ(スピーカ)
35 マイクロフォン
Claims (3)
- 音声を送信するスピーカ(32)と音声を受信するマイクロフォン(35)とを備えた人間型ロボットであって、
前記スピーカ(32)は頭(12)の外郭(31)を振動体として音声を送信するものであり、音声の送信範囲は水平方向の全域において、頭(12)を通る鉛直方向上方から水平方向よりも下方の範囲に亘っていることを特徴とする人間型ロボット。 - 前記マイクロフォン(35)は180°未満の受信範囲を有しており、頭(12)を通って前後方向に延びる鉛直面内であって前記音声の送信範囲の外側に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の人間型ロボット。
- 前記スピーカ(32)は平面スピーカで構成され、前記外郭(31)の頭頂部近傍の内面に装着されることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の人間型ロボット。
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