JP5647654B2 - ロボット制御装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ロボット制御装置及びプログラムに関する。

従来、モータなどの駆動部によって可動部を動かすロボットが存在している。また、撮像部としてＣＣＤ等のイメージセンサを備えたロボットも存在しており、撮像画像から得られる情報を用いて種々の処理が行われている。

ところで、イメージセンサは、日光等の高照度の光を受けると破損する可能性がある。そのため、イメージセンサを延命化させるには高照度の環境の下を避けて使用することが必要となる。しかしながら、従来のロボットに係る技術では、イメージセンサへの入力照度については何ら考慮されておらず、イメージセンサが高照度の光にさらされる可能性があるため、イメージセンサの延命化の観点において改善の余地があった。

実施の形態のロボット制御装置は、撮像手段と複数の可動部とを有するロボットを制御するロボット制御装置であって、照度取得手段と、判定手段と、制御手段とを備える。照度取得手段は、前記撮像手段への入力照度を取得する。判定手段は、前記照度取得手段で取得された入力照度が所定の閾値を上回るか否かを判定する。制御手段は、前記判定手段により前記入力照度が前記閾値を上回ると判定された場合、前記可動部を駆動することで、前記入力照度を低下させる動作を前記ロボットに行わせる。また、制御手段は、前記ロボットの向きを変更することで、前記撮像手段への入力照度を低下させる。

図１は、実施形態に係るロボットの外観を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係るロボットの外観の一部を示す正面図である。 図３は、実施形態に係るロボットの外観を示す底面図である。 図４は、実施形態に係るロボットの外観を示す側面図であって、腕部が回動した状態を示す図である。 図５は、実施形態に係るロボットの頭部の外観を示す平面図である。 図６は、実施形態に係るロボットの頭部の外観を示す側面図である。 図７は、実施形態に係るロボットの構成を示す図である。 図８は、図７に示した動作パターンデータの一例を模式的に示す図である。 図９は、実施形態に係るロボットの頭部の他の構成例を模式的に示す図である。 図１０は、本実施形態のロボットが行う撮像処理の手順を示すフローチャートである。

図１は、実施形態に係るロボット制御装置を備えたロボットの外観を示す図である。同図に示すように、ロボット１は、マスコットロボット等と称される人型や動物型のロボットとして実現されている。なお、ロボット１の駆動電源は、内蔵するバッテリパックや外部（商用電源）から供給されるものとする。

ロボット１は、基部２と、胴体部３と、頭部４と、左右の腕部５、６とを備えている。胴体部３、頭部４及び腕部５、６は、詳しくは後述するが、基部２に対して相対動（回動）可能となっている。胴体部３、頭部４及び腕部５、６は、可動部の一例である。

基部２は、図１や図２に示すように、基部ハウジング２ａと、左右の足部２ｂとを有している。左右の足部２ｂは、基部ハウジング２ａに一体形成されている。ロボット１が設置台１００（図１）に設置された状態では、基部ハウジング２ａの底部と左右の足部２ｂの底部とが設置台１００に当接している。

胴体部３は、図１や図２に示すように、基部２の上方に配置されている。胴体部３は、胴体ハウジング３ａを有している。胴体部３は、連結機構（図示せず）によって、回動軸Ａ１（図２、図４）回りに回動可能に基部２に連結されている。連結機構は、別の言い方をすると例えば関節部である。胴体部３の可動範囲は、図３に示すように、基準姿勢に対して左右に規定の規定角度α１ずつとなっている。図３中の矢印Ｂ１は、胴体部３の回動方向を示している。胴体部３は、第１のモータ１５１（図７）に連結されており、第１のモータ１５１によって回動軸Ａ１回りに回動駆動される。胴体部３の回動軸Ａ１回りの回動動作は、腰振り動作とも称される。

また、図１〜図６では図示を省略しているが、胴体部３には、音声によるメッセージや報知音等を出力するためのスピーカー１３（図７参照）や、ユーザの音声を収音するためのマイク１４（図７参照）が設けられている。

左右の腕部５、６は、図１に示すように、胴体部３の側方に配置されて、胴体部３の胴体ハウジング３ａを挟む位置に位置する。左（一方）の腕部５の構成と右（他方）の腕部６の構成とは、左右対称であるので、以下では左の腕部５について詳細に説明し、右の腕部６について重複する説明は省略する。

腕部５は、図２や図４に示すように、概略円板状に形成されるとともに、外周部から内周部に向かうにつれて厚さが厚くなっている。腕部５は、連結機構７によって、胴体部３の上部に連結されている。腕部５は、連結機構７によって、回動軸Ａ２（図１）回りに回動可能に基部２に連結されている。詳しくは、腕部５は、上下に回動可能であって、閉位置（図１）と開位置（図２）との間で回動可能となっている。胴体部３の回動軸Ａ２回りの可動範囲は、図２に示すように、基準姿勢に対して上方に規定の規定角度α２となっている。図１、図２中の矢印Ｂ２は、回動軸Ａ２回りの胴体部３の回動方向を示している。腕部５は、第２のモータ１５２（図７）に連結されており、第２のモータ１５２によって回動軸Ａ２回りに回動駆動される。腕部５の回動軸Ａ２回りの回動動作は、羽ばたき動作とも称される。なお、右の腕部６の羽ばたき動作用のモータは、第３のモータ１５３（図７）である。つまり、各腕部５、６に、羽ばたき動作用のモータが設けられている。

また、腕部５は、連結機構７によって、回動軸Ａ３（図１）回りに回動可能に基部２に連結されている。詳しくは、腕部５は、前後に回動可能である。回動軸Ａ３回りの胴体部３の可動範囲は、図４に示すように、基準姿勢に対して一方向（前方）に規定の規定角度α３、基準姿勢に対して他方向（後方）に規定の規定角度α４となっている。図１、図４中の矢印Ｂ３は、回動軸Ａ３回りの胴体部３の回動方向を示している。腕部５は、第４のモータ１５４（図７）に連結されており、第４のモータ１５４によって回動軸Ａ３回りに回動駆動される。腕部５の回動軸Ａ３回りの回動動作は、腕振り動作とも称される。なお、右の腕部６の腕振り動作用のモータは、第５のモータ１５５（図７）である。つまり、各腕部５、６毎に、腕振り動作用のモータが設けられている。

頭部４は、図１や図４に示すように、胴体部３の上方に配置されている。頭部４は、頭部ハウジング４ａを有している。頭部ハウジング４ａの両目に相当する位置には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有した撮像部１１が設けられている。また、頭部ハウジング４ａの額に相当する位置には、撮像部１１の撮像方向の照度を検出する照度センサ１２が設けられている。なお、本実施形態では、頭部ハウジング４ａの両目部分に一対の撮像部１１を設ける構成としたが、これに限らず、右又は左の片目部分や、他の部位に撮像部１１を設ける形態としてもよい。

頭部４は、連結機構（図示せず）によって、回動軸Ａ４（図４）回りに回動可能に胴体部３に連結されている。詳しくは、頭部４は、左右に回動可能となっている。図５に示すように、頭部４の回動軸Ａ４回りの可動範囲は、基準姿勢に対して左右に規定角度α５ずつとなっている。図５中の矢印Ｂ４は、胴体部３の回動軸Ａ４回りの回動方向を示している。頭部４は、第６のモータ１５６（図７）に連結されており、第６のモータ１５６によって回動軸Ａ４回りに回動駆動される。頭部４の回動軸Ａ４回りの回動動作は、首横振り動作とも称される。

また、頭部４は、連結機構（図示せず）によって、回動軸Ａ５（図５）回りに回動可能に胴体部３に連結されている。詳しくは、頭部４は、上下に回動可能となっている。図６に示すように、頭部４の回動軸Ａ５回りの可動範囲は、基準姿勢に対して上下に規定の規定角度α６ずつとなっている。図６中の矢印Ｂ５は、胴体部３の回動軸Ａ５回りの回動方向を示している。頭部４は、第７のモータ１５７（図７）に連結されており、第７のモータ１５７によって回動軸Ａ５回りに回動駆動される。頭部４の回動軸Ａ５回りの回動動作は、首縦振り動作とも称される。

可動部（胴体部３、頭部４、左右の腕部５、６）を駆動する第１〜第７のモータ１５１〜１５７は、胴体ハウジング３ａに収容されて、胴体ハウジング３ａに固定されている。第１〜第７のモータ１５１〜１５７は、可動部を駆動する駆動部（アクチュエータ）の一例である。第１〜第７のモータ１５１〜１５７は、基部２および可動部（胴体部３、頭部４、左右の腕部５、６）とともに、構造体を構成している。なお、以下では、便宜上、第１のモータ１５１〜第７のモータ１５７を、単にモータ１５と称することもある。

また、ロボット１は、図７に示すように、記憶部２１、制御部２２及び通信部２３を備えている。ここで、記憶部２１及び制御部２２がロボット制御装置に対応し、記憶部２１及び制御部２２の協働により実現される各機能部（後述する）の機能により、ロボット１の動作が制御される。

記憶部２１は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶媒体であって、一例として胴体ハウジング３ａに収容されている。記憶部２１は、後述するＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行する各種プログラムや各種設定データを記憶している。また、記憶部２１は、ロボット１の動作に係るデータとして、動作パターンデータ２１１と、メッセージデータ２１２とを記憶している。

動作パターンデータ２１１には、ロボット１の動作パターンと、当該動作パターンを実行する際の動作条件とが関連付けて登録されている。なお、動作パターンデータ２１１の具体例については後述する。

メッセージデータ２１２には、ロボット１が発する音声に係るデータが予め登録されている。このメッセージデータ２１２には、例えば、右方向や左方向等への移動を促すメッセージ、撮像部１１での撮像条件が不適切である旨を報知するためのメッセージ等が含まれる。なお、メッセージデータ２１２に登録されるデータは、音声データであってもよいし、音声合成用のテキストデータであってもよい。

制御部２２は、ＣＰＵ、プログラムや設定情報を格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むコンピュータであって、一例として胴体ハウジング３ａに収容されている。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は記憶部２１に記憶されたプログラムと協働することで、ロボット１の動作を統括的に制御する。

制御部２２には、バスライン２４等を介して、撮像部１１、スピーカー１３、マイク１４、第１〜第７のモータ１５１〜１５７、記憶部２１、通信部２３等が接続されている。通信部２３は、一例としてＰＯＳ（Point Of Sales）端末等の外部装置と通信を行う。

制御部２２は、撮像部１１やスピーカー１３、マイク１４等を用いて、ユーザとのインタラクションを行う。一例として、制御部２２は、マイク１４を介して入力される音声を認識し、その音声に応じて撮像部１１による撮像を開始する。

また、制御部２２は、ロボット１の制御に係る機能部として、照度取得部２２１と、動作制御部２２２と、報知処理部２２３と、画像取得部２２４とを備えている。これら機能部は、ＣＰＵとＲＯＭ又は記憶部２１に記憶された所定のプログラムとの協働により実現されるソフトウェア構成であってもよいし、専用のプロセッサ等で構成されるハードウェア構成であってもよい。

照度取得部２２１は、照度センサ１２で検出された照度を、撮像部１１への入力照度として取得する。なお、照度取得部２２１が照度を取得するタイミングは特に問わないものとするが、撮像部１１が撮像可能な状態にある間は、常時又は所定時間毎に取得することが好ましい。

動作制御部２２２は、ロボット１のモータ１５（第１〜第７のモータ１５１〜１５７）を駆動することで、ロボット１の動作を制御する。例えば、動作制御部２２２は、照度取得部２２１で取得された照度（光量）が所定の閾値を上回る場合に、撮像部１１への入力照度（光量）を低下させるための動作をロボット１に行わせる。ここで、動作制御部２２２は、ロボット１の動作を、記憶部２１に記憶された動作パターンデータ２１１を用いて決定する。

図８は、動作パターンデータ２１１の一例を模式的に示す図である。図８に示すように、動作パターンデータ２１１には、各種の動作条件と、当該動作条件下で実行される動作パターンとが関連付けて登録されている。同図では、動作条件として照度が閾値Ｔｈ１を上回る場合に、撮像部１１への入力照度を低下させる動作パターンとして、ロボット１の胴体部３を右又は左方向に所定量回動駆動させることが定義されている。ここで、閾値Ｔｈ１の値は任意に定めることが可能であるとするが、撮像部１１による撮像を適切に行うことが可能な上限値とすることが好ましい。

このように、動作パターンデータ２１１には、照度が閾値Ｔｈ１を上回ったという動作条件（環境条件）に関連付けて、撮像部１１への入力照度を低下させるための動作パターンが定義されている。そして、動作制御部２２２は、動作パターンデータ２１１に登録された動作条件及び動作パターンに基づき、照度が閾値Ｔｈ１を上回った場合に、モータ１５を駆動制御することで、撮像部１１への入力照度を低下させる動作（動作パターン）をロボット１に実現させる。これにより、高照度の光が撮像部１１に入力されることを低減することができるため、撮像部１１の損傷を未然に防ぐとともに、撮像部１１の延命化を図ることができる。

なお、動作パターンデータ２１１に登録される動作パターンは図８の例に限定されないものとする。例えば、頭部４を回動駆動させる形態としてもよいし、腕部５、６により撮像部１１の前面を覆うことが可能な構成の場合には、腕部５、６を駆動することで撮像部１１の前面を覆わせる形態としてもよい。

また、図９に示すように、撮像部１１に、撮像部１１への入射光を遮断／開放するメカニカルシャッターとしてシャッター１１ａが設けられている場合には、このシャッター１１ａを閉じる動作を、撮像部１１への入力照度を低下させる動作パターンとして定義してもよい。さらに、この場合、上記した胴体部３の回動駆動等と組み合わせて使用する形態としてもよく、例えば、胴体部３を回動駆動させた後、依然として照度が閾値Ｔｈ１を上回っている場合に、シャッター１１ａを閉じる動作を行ってもよいし、まずシャッター１１ａを閉じた後に胴体部３の回動駆動を行い、この結果、照度が閾値Ｔｈ１以下となった場合に、シャッター１１ａを開ける動作を行ってもよい。

また、動作パターンデータ２１１に登録される動作条件は、上記の照度に係るものに限らず、他の動作条件（例えば、撮像開始や撮像終了等）を、当該動作条件に応じた動作パーン（例えば、腕部５を羽ばたき動作させる等）と関連付けて登録してもよい。

報知処理部２２３は、スピーカー１３による音声出力等を用いて、動作制御部２２２の制御内容に応じた情報をユーザに提供する。例えば、報知処理部２２３は、動作制御部２２２の駆動制御により右又は左方向への回動駆動が行われると、ユーザにその回動方向への移動を促すメッセージを、スピーカー１３から音声出力する。また、シャッター１１ａの閉塞により、撮像部１１による撮像ができなくなった場合には、その旨をスピーカー１３から音声出力する。

このように、報知処理部２２３は、動作制御部２２２によるロボット１の駆動制御に伴い、この制御内容に応じた情報を報知する。これにより、撮像部１１による撮像が適切に行える位置にユーザを誘導したり、ロボット１の状態をユーザに知らせたりすることができるため、ユーザの利便性を向上させることができる。

なお、報知のタイミングは、特に問わないものとするが、動作制御部２２２の駆動制御が完了したタイミングで音声出力することが好ましい。また、報知方法は音声出力に限らず、他の方法を用いてもよい。例えば、動作制御部２２２と協働しロボット１の腕部５、６を腕振り等させることで、右又は左方向への移動を促してもよい。

画像取得部２２４は、撮像部１１で撮像された画像データ（撮像画像）を取得する。画像取得部２２４により取得された撮像画像は、ＲＡＭ（図示せず）等の記憶媒体に格納され、通信部２３等を介して外部装置に出力される。なお、撮像画像の用途は特に問わず、例えば、外部装置としてプリンタに出力することで、撮像画像をプリント出力する形態としてもよい。また、外部装置として顔認証（認識）装置に出力することで、撮像画像から顔画像を顔認証（認識）に用いる形態としてもよい。

次に、上記した構成のロボット１（ロボット制御装置）が行う撮像処理について説明する。

図１０は、ロボット１が行う撮像処理の手順の一例を示すフローチャートである。まず、制御部２２は、マイク１４を介して入力された撮像開始を指示する音声に応じて、撮像部１１による撮像を開始する（ステップＳ１１）。

照度取得部２２１は、照度センサ１２で検出された照度を取得する（ステップＳ１２）。動作制御部２２２は、動作パターンデータ２１１の動作条件に基づき、ステップＳ１２で取得された照度が閾値Ｔｈ１以下か否かを判定する（ステップＳ１３）。

ここで、取得された照度が閾値Ｔｈ１を上回ると判定した場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、動作制御部２２２は、該当する動作条件に関連付けられた動作パターンを実行することで、撮像部１１への入力照度を低下させる動作をロボット１に行わせる（ステップＳ１４）。次いで、報知処理部２２３は、ステップＳ１４の駆動制御に応じた情報を、スピーカー１３を用いて報知し（ステップＳ１５）、ステップＳ１２に再び戻る。

また、ステップＳ１３において、取得された照度が閾値Ｔｈ１以下と判定した場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、画像取得部２２４は、撮像部１１で撮像された撮像画像を取得し（ステップＳ１６）、本処理を終了する。

なお、上記撮像処理では、撮像開始が明示的に指示されたときに、照度取得部２２１で取得された照度が閾値Ｔｈ１以下か否かを判定する形態としたが、これに限らず、撮像開始が指示されていない平常時に、ステップＳ１２→ステップＳ１４を繰り返し実行することで、撮像部１１の損傷を未然に防ぐ形態としてもよい。

以上のように、本実施形態によれば、撮像部１１への入力照度が閾値Ｔｈ１を上回った場合に、この入力照度を低下させるための動作をロボット１に行わせることで、高照度の光が撮像部１１に入力することを低減することができるため、撮像部１１の損傷を未然に防ぐことができるとともに、撮像部１１の延命化を図ることができる。また、ロボット１の動作や音声出力等を用いて、撮像部１１による撮像が適切に行える状態にユーザ（被写体）を誘導することで、撮像が不適切な状態で行われてしまうことを防ぐことができるため、撮像部１１による撮像を効率的に行うことができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、追加等を行うことができる。また、上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態では、ロボット１が照度取得部２２１、動作制御部２２２、報知処理部２２３及び画像取得部２２４の機能部を備える構成としたが、これに限らず、これら各機能部の一部又は全てを設置台１００等の外部装置に備え、当該外部装置から有線又は無線通信等により、ロボット１の動作を制御する構成としてもよい。

また、上記実施形態では、照度取得部２２１は、照度センサ１２の検出結果を取得する形態としたが、これに限らず、撮像部１１で撮像された撮像画像を解析し、その結果得られる輝度値ヒストグラム等の情報から、撮像部１１への入力照度を取得する形態としてもよい。なお、この形態を採用する場合、照度センサ１２は不要としてもよい。

また、上記実施形態のロボット１で実行されるプログラムは、ロボット１が備える記憶媒体（ＲＯＭ又は記憶部２１）に予め組み込んで提供するものとするが、これに限らず、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。さらに、記憶媒体は、コンピュータ或いは組み込みシステムと独立した媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶又は一時記憶した記憶媒体も含まれる。

また、上記実施形態のロボット１で実行されるプログラムをインターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよく、インターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成してもよい。

１ ロボット
２ 基部
３ 胴体部
４ 頭部
５ 腕部
６ 腕部
１１ 撮像部
１２ 照度センサ
１３ スピーカー
１４ マイク
１５ モータ
２１ 記憶部
２１１ 動作パターンデータ
２１２ メッセージデータ
２２ 制御部
２２１ 照度取得部
２２２ 動作制御部
２２３ 報知処理部
２２４ 画像取得部
２３ 通信部
２４ バスライン
１００ 設置台

特開２００３−０７１７６２号公報

Claims (5)

1. 撮像手段と複数の可動部とを有するロボットを制御するロボット制御装置であって、
   前記撮像手段への入力照度を取得する照度取得手段と、
   前記照度取得手段で取得された入力照度が所定の閾値を上回るか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記入力照度が前記閾値を上回ると判定された場合、前記可動部を駆動することで、前記入力照度を低下させる動作を前記ロボットに行わせる制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記ロボットの向きを変更することで、前記撮像手段への入力照度を低下させるロボット制御装置。
2. 前記ロボットは、前記撮像手段への入射光を遮断／開放するシャッターを前記可動部として備え、
   前記制御手段は、前記シャッターを閉じることで、前記撮像手段への入力照度を低下させる請求項１に記載のロボット制御装置。
3. 前記制御手段の制御内容に応じた情報を報知する報知手段を更に備える請求項１又は２に記載のロボット制御装置。
4. 前記照度取得手段は、前記撮像手段の撮像方向の照度を検出する照度センサの検出結果、又は、前記撮像手段により撮像された撮像画像から得られる情報に基づき、前記入力照度を取得する請求項１〜３の何れか一項に記載のロボット制御装置。
5. 撮像手段と複数の可動部とを有するロボットを制御するロボット制御装置のコンピュータを、
   前記撮像手段への入力照度を取得する照度取得手段と、
   前記照度取得手段で取得された入力照度が所定の閾値を上回るか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記入力照度が前記閾値を上回ると判定された場合、前記可動部を駆動することで、前記入力照度を低下させる動作を前記ロボットに行わせる制御手段と、
   して機能させ、
   前記制御手段は、前記ロボットの向きを変更することで、前記撮像手段への入力照度を低下させるプログラム。