JP7253900B2 - コミュニケーションロボット - Google Patents

Description

本発明は、コミュニケーションロボットに関する。

近年、利用者と会話を行うコミュニケーションロボットが各種開発されている。例えば、特許文献１には、コミュニケーションロボットに適用可能なロボット制御装置に関する技術が記載されている。
すなわち、特許文献１には、ロボット制御装置が人（利用者）に対して行うアクションを決定してコミュニケーションロボットに実行させる。そして、このアクションに対する人からのリアクションが検出されると、ロボット制御装置は、リアクションに基づいて人に話しかける可能性を判定し、判定結果に基づいてコミュニケーションロボットの動作モードを制御する技術が記載されている。

ＷＯ２０１６／１３２７２９号公報

しかしながら、従来提案されている技術は、いずれも人がロボット近傍の会話できる位置に接近したことを検出した際に実行される動作であり、ロボットの近傍に人がいないときの動作については何も考慮されていない。
特に、ロボットが設置された位置から移動できない静置型のコミュニケーションロボットの場合、応対可能領域が設置位置の周囲に制限されてしまう。したがって、静置型コミュニケーションロボットの場合には、誘導や案内などのロボットに与えられた役割を果たすことが困難なケースが発生する。
また、歩行などの移動が可能なコミュニケーションロボットの場合でも、移動可能な範囲が制限される等の理由で、静置型コミュニケーションロボットの場合と同様の問題が発生することもある。

本発明の目的は、会話などのコミュニケーションができない状況であっても、適切に誘導や案内などを行うことができるコミュニケーションロボットを提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、本発明のコミュニケーションロボットは、筐体に取り付けられたパーツと、筐体そのものとの少なくともいずれか一方を可動させる駆動部と、筐体の周囲の人の音声を取得する音声取得部と、音声を発生する音声発生部とを備える。
さらに、本発明のコミュニケーションロボットは、筐体に取り付けられた検出センサの検出信号に基づいて、人の存在を検出する人検出部と、人検出部が検出した人の位置又は距離を算出する算出部と、算出部が算出した人の位置又は距離に基づいて、予め設定された実行条件で駆動部によるパーツ又は筐体の動作を制御する動作制御部と、人を誘導可能な方向についての情報を保持する誘導可能方向データ保持部と、を備える。
動作制御部の制御による駆動部の動作には、探索動作と誘導動作とがあり、誘導動作では、動作制御部は、誘導可能方向データ保持部が保持した誘導可能方向データで示される誘導可能な方向に対する、算出部が算出した位置又は距離に応じて、実行条件を変更しながら、パーツと筐体の少なくともいずれか一方の可動により人を誘導するように、パーツ又は筐体を可動させる。

本発明によれば、コミュニケーションロボットの筐体又はパーツの動きで、コミュニケーションロボットの周囲の人に対して誘導などの動作を行うことができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施の形態例によるコミュニケーションロボットの外観の例を示す正面図である。 本発明の第１の実施の形態例によるコミュニケーションロボットの内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態例によるコミュニケーションロボットの駆動部の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態例によるコミュニケーションロボットの外観の例を示す上面図である。 本発明の第１の実施の形態例によるコミュニケーションロボットの外観の例を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態例によるコミュニケーションロボットが腕を開いた状態の例を示す正面図である。 本発明の第１の実施の形態例によるコミュニケーションロボットの顔の例を示す正面図である。 図７に示す顔の表情を変化させた例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態例による動作制御例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態例による振幅及び周期の制御例を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態例によるコミュニケーションロボットの内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態例による動作制御例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態例によるコミュニケーションロボットの内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態例によるグループ判断例を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態例による動作制御例を示すフローチャート（その１）である。 本発明の第３の実施の形態例による動作制御例を示すフローチャート（その２）である。 コミュニケーションロボットの誘導範囲の例を示す説明図である。

＜１．第１の実施の形態例＞
以下、本発明の第１の実施の形態例について、図１～図１０を参照して詳細に説明する。

［１－１．コミュニケーションロボットの構成］
図１は、第１の実施の形態例のコミュニケーションロボット１の外観形状の例を示す。本実施の形態例のコミュニケーションロボット１は、例えば人が来る方向や人が存在するエリアが定まっているような、建物の出入口付近の受付などに設置されるものである。コミュニケーションロボット１は、自律移動ができない静置型のロボットである。但し、コミュニケーションロボット１を静置型としたのは一例であり、コミュニケーションロボット１に車輪や歩行用の脚部を設けるようにしてもよい。

コミュニケーションロボット１は、ロボット本体を構成する筐体として、頭部２、胴体上部３、胴体下部４、及び腰部５を備える。
頭部２には、顔部２ａと、その表面に目を表現する疑似的な右目８Ｒ及び左目８Ｌが取り付けられている。また、胴体上部３には、右腕部６Ｒ及び左腕部６Ｌが取り付けられている。

疑似的な右目８Ｒ及び左目８Ｌ、胴体上部３、胴体下部４、右腕部６Ｒ及び左腕部６Ｌは、それぞれ可動できる可動部として構成されている。これらの各可動部は、それぞれコミュニケーションロボット１の内部に取り付けられた駆動部２１によって駆動される。各可動部を可動させる例については、図４～図８にて後述する。

また、コミュニケーションロボット１の各部には、表示部７Ｒ、７Ｌ、７ＥＲ、７ＥＬが配置されている。すなわち、右腕部６Ｒ及び左腕部６Ｌに、表示部７Ｒ及び７Ｌが配置され、頭部２に表示部７ＥＲ及び７ＥＬが配置されている。表示部７Ｒ、７Ｌ、７ＥＲ、７ＥＬは、発光ダイオード（ＬＥＤ）などで構成され、それぞれの表示部７Ｒ、７Ｌ、７ＥＲ、７ＥＬが配置された箇所が所定の色に発光する。表示部７Ｒ、７Ｌ、７ＥＲ、７ＥＬの発光色、発光輝度、及び点滅周期は、図２で後述する動作計画実行部７５からの指令で設定される。なお、表示部７Ｒ、７Ｌ、７ＥＲ、７ＥＬの他に、文字メッセージや画像などを表示可能な表示部を配置することもできる。

また、コミュニケーションロボット１の頭部２には、検出センサ１０が配置されている。この検出センサ１０は、コミュニケーションロボット１の周囲にいる人を検出するセンサである。検出センサ１０としては、ステレオカメラ、デプスセンサ、ＲＧＢカメラ、赤外線距離センサ、測域センサなどが適用可能である。なお、検出センサ１０は、上述したカメラやセンサの内の複数で構成してもよい。

コミュニケーションロボット１の胴体下部４には、複数のマイクよりなるマイクアレイなどで構成される音声取得部９が取り付けられ、コミュニケーションロボット１の周囲にいる人の話し声などを取得する。コミュニケーションロボット１の頭部２には、スピーカやブザーなどで構成される音声発生部１１が取り付けられ、音声や警告音などを出力する。音声取得部９での音声取得処理と、音声発生部１１での音声発生処理により、コミュニケーションロボット１は、コミュニケーションロボット１の周囲にいる人とコミュニケーションをとることができる。

図２は、コミュニケーションロボット１の動作制御システムの内部構成例を示す。
コミュニケーションロボット１は、その動作制御システムとして電子演算処理部７０を備える。電子演算処理部７０は、コンピュータ装置と記憶装置などで構成され、実装されたプログラム（ソフトウェア）を実行することにより、コミュニケーションロボット１の動作を制御する。図２に示す電子演算処理部７０の内部構成は、電子演算処理部７０が行うソフトウェア機能から見た構成である。

電子演算処理部７０には、検出センサ１０の出力信号と音声取得部９で得た音声信号とが供給される。また、電子演算処理部７０での演算結果に基づいて、表示部７Ｒ、７Ｌ、７ＥＲ、７ＥＬにおける表示がなされる。また、この演算結果に基づいて、音声発生部１１における音声出力と、駆動部２１によるそれぞれの可動部に対する駆動が行われる。

電子演算処理部７０は、人検出部７１、位置算出部７２、音声・言語処理部７３、動作制御部７４、動作計画実行部７５、及び言語応答データベース部７６を備える。
人検出部７１は、検出センサ１０の出力信号に基づいて、人の顔を検出する。
位置算出部７２は、人検出部７１が顔を検出した人までの距離、又は人がいる位置を算出する。具体的には、位置算出部７２において、人の顔が検出されている場合、その人の顔の位置を取得する。

ここで、図１０で後述するように、人の顔とコミュニケーションロボット１との距離をＤＦとし、コミュニケーションロボット１の正面方向と人の顔がある方向の偏差角度をφＦとする。
また、位置算出部７２はメモリ機能を有しており、検出した顔に対する距離ＤＦと偏差角度φＦを記憶することができ、前回記録された距離との差分から距離変化ΔＤＦ、偏差角度変化ΔφＦを算出することができる。

音声・言語処理部７３は、音声取得部９で取得した音声信号に基づいて言語が存在するかどうかを判別し、言語が存在すると判断した場合は、人が話した内容である言語情報を記録する。なお、音声・言語処理部７３は、音声取得部９で取得した音声信号に含まれる言語の種類（日本語、英語など）を判別して、その判別した言語種類の情報についても記録する。

動作制御部７４は、人の検出有無の判断結果と人の顔の位置および位置変化に基づき、コミュニケーションロボット１の動作を選択し、その動作の実行条件を制御する。動作制御部７４の制御に基づいて行われる動作には、コミュニケーションロボット１の周囲にいる人とコミュニケーションを行う応答動作と、そのコミュニケーションが可能な範囲外にいる人を、コミュニケーションが可能なエリアに誘導する誘導動作とがある。
コミュニケーションが可能な範囲は、例えばコミュニケーションロボット１から数ｍ程度までの距離の範囲である。このコミュニケーションが可能な範囲は、音声取得部９で人の話し声を拾うことができる範囲でもある。
言語応答データベース部７６には、取得した言語の内容（会話内容）に対する発話動作、可動部動作及び表示動作などの応答動作が登録されており、この言語応答データベース部７６から、音声・言語処理部７３で取得した言語に対応した応答動作が読み出される。

動作計画実行部７５は、動作制御部７４で選択された動作と、その動作条件に基づいて、動作に関する各種指令を算出する。そして、動作制御部７４で選択された動作と動作計画実行部７５で算出された各種指令が、表示部７Ｒ、７Ｌ、７ＥＲ、７ＥＬ、音声発生部１１、及び駆動部２１に出力される。

図３は、駆動部２１の構成を示す。駆動部２１は、可動部モータ制御部２１ａ、可動部モータ駆動部２１ｂ、可動部モータ２１ｃ、及び可動部位置センサ２１ｄで構成されている。この図３に示す駆動部２１が、可動部ごとに用意されている。

可動部モータ制御部２１ａは、駆動部２１に入力された動作指令に基づいて制御信号を算出し、可動部モータ駆動部２１ｂで制御信号に対応する電圧に変換し、可動部モータ２１ｃに印加する。また、可動部位置センサ２１ｄにより可動部の動作角度を検出し、検出結果を可動部モータ制御部２１ａにフィードバックして、可動部モータ２１ｃの動作を制御する。

［１－２．コミュニケーションロボットの動作例］
次に、コミュニケーションロボット１が行う動作の例を、図４～図８を参照して説明する。なお、以下の動作で説明する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）は、図１の右下に示す軸で規定される。すなわち、図１に示すようにコミュニケーションロボット１の水平面の左右方向をｘ軸、水平面の前後方向をｙ軸、上下方向（垂直方向）をｚ軸とする。

図４は、コミュニケーションロボット１の胴体下部４が可動する状態を示す。
図４に示すように、コミュニケーションロボット１の胴体下部４は、腰部５に対してｚ軸周りに可動することができ、旋回動作が可能である。図４に示す例では、コミュニケーションロボット１は、可動中心点５１を基準に、腰部５に対して胴体下部４が旋回角度θＡ（ここでは角度５２として示す可動量）だけ右側に動作している状態を示している。

図５は、コミュニケーションロボット１の胴体上部３が可動する状態を示す。
図５に示すように、胴体上部３は胴体下部４に対して、ｘ軸周りに可動することができ、コミュニケーションロボット１の正面側から見たとき、お辞儀するように見える動作が可能である。図５に示す例では、コミュニケーションロボット１は、可動中心点５３を基準に、胴体下部４に対して胴体上部３が、お辞儀角度θＢ（ここでは角度５４として示す可動量）だけ動作している状態を示している。

図６は、コミュニケーションロボット１の右腕部６Ｒと左腕部６Ｌが可動する状態を示す。
図６に示すように、右腕部６Ｒと左腕部６Ｌはそれぞれ胴体上部３に対して、回転軸５５Ｒ、５５Ｌ周りに可動することができ、腕を振り上げる動作が可能である。右腕部６Ｒと左腕部６Ｌは、それぞれ回転軸５５Ｒ、５５Ｌ周りに回動することで、右腕部６ＲＡと左腕部６ＬＡの位置に移動した状態になる。この図６に示す状態では、仮想線で示す右腕部６Ｒと左腕部６Ｌの位置に対して、それぞれ動作角度５６Ｒ、５６Ｌだけ振り上げた状態になるように動作している。

図７及び図８は、コミュニケーションロボット１の顔部２ａの右目８Ｒと左目８Ｌが可動する状態を示す。
図７に示すように、右目８Ｒと左目８Ｌは、頭部２にある顔部２ａに対して、顔部２ａに沿うように可動することで、目を傾斜させることができる。図７に示す状態では、右目８Ｒと左目８Ｌは、それぞれ可動中心点５７Ｒ、５７Ｌを基準に、目の傾斜角度５８Ｒ（θＤＲ）、５８Ｌ（θＤＬ）だけ動いた状態になっている。

さらに、図８に示すように目の傾斜を左右対称にすることも考えられる。すなわち、図７に示したθＤＲ＝－θＤＬとすると、目の傾斜により、コミュニケーションロボットの表情を変更することができる。図８（ａ）に示す例では、右目８Ｒと左目８Ｌの外側の端が上がった状態になり、図８（ｂ）に示す例では、右目８Ｒと左目８Ｌの外側の端が下がった状態になる。

さらに別の例として、図１に示すように、右目８Ｒと左目８Ｌのそれぞれが、縦長になった状態とすることもできる。
この図６、図７、あるいは図１に示すような右目８Ｒと左目８Ｌの動きで、顔部２ａに様々な表情を持たせることができる。
なお、以下の説明では、図４～図７に示した各動作方向の動作角度を正（プラス）とし、これとは逆の動作角度を負（マイナス）とする。

［１－３．動作制御例］
図９は、動作制御部７４が行う制御処理例を示すフローチャートである。
まず、動作制御部７４は、音声・言語処理部７３で検出した言語情報を取得する（ステップＳ１１）。そして、動作制御部７４は、取得した情報に言語情報が存在するか否かを判断する（ステップＳ１２）。ここで、言語情報が存在する場合には（ステップＳ１２のＹＥＳ）、図９のフローチャートの処理を終了し、検出した言語情報に基づいて案内や会話などを行うコミュニケーション処理に移行する。ここで行われるコミュニケーション処理の詳細については省略するが、例えば人からの質問に応答したり、接近した人に対して行き先を案内するなどの処理である。

そして、ステップＳ１２で言語情報が存在しないと判断したとき（ステップＳ１２のＮＯ）、動作制御部７４は、人検出部７１で取得された人の検出結果を参照する（ステップＳ１３）。そして、動作制御部７４は、人検出部７１での検出結果で、人の顔が存在するか否かを判断する（ステップＳ１４）。
なお、ステップＳ１４での判断では、位置算出部７２で算出した人の位置又は距離の情報から、コミュニケーションロボット１から一定距離の範囲内（例えば数メートル程度内）に人の顔が存在するか否かを判断する。この一定距離の範囲内であることの判断は、先に説明したコミュニケーションロボット１が人とコミュニケーションが可能な範囲内か否かの判断に相当する。

ステップＳ１４で人の顔が存在しないと判断された場合には（ステップＳ１４のＮＯ）、動作制御部７４は、あらかじめ設定されている検出センサ１０の検出方向を変更する探索動作を選択する（ステップＳ１５）。ここでは、コミュニケーションロボット１が、人が来る方向が定まっているような出入口付近の受付などに設置されることを想定しているため、動作制御部７４は、お辞儀動作（図５参照）を行って、お辞儀角度θＢを変更する（ステップＳ１６）。

すなわち、図５に示すお辞儀角度θＢを（θＢ＋ΔθＢ１）となるように変更する。ここで、ΔθＢ１は、あらかじめ正の値で設定されており、前傾側に角度が変更される。お辞儀角度θＢが前傾側の動作角度制限値を超えると正負が反転されて、お辞儀角度θＢが後傾側に変更される。一方、後傾側の動作角度制限値を超えるときに再度正負が反転されて、お辞儀角度θＢが前傾側に変更される。なお、ステップＳ１６では、遷移されるたびにこの動作を繰り返す。

また、ステップＳ１４で人の顔が存在すると判断された場合には（ステップＳ１４のＹＥＳ）、動作制御部７４は、あらかじめ設定されている人を誘導する動作を選択する（ステップＳ１７）。ここでは、人を誘導する動作を行うために、動作制御部７４は、位置算出部７２で取得されて記憶された、コミュニケーションロボット１と人の顔の距離ＤＦとその変化量ΔＤＦを参照する（ステップＳ１８）。そして、動作制御部７４は、距離ＤＦが人への応答可能距離Ｄ１以内であるか否かを判断する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９で、距離ＤＦが人への応答可能距離Ｄ１以内でないと判断された場合には（ステップＳ１９のＮＯ）、動作制御部７４は、人の顔の距離ＤＦとその変化量ΔＤＦに基づいて、動作の大きさと周期を変更して誘導動作を実行する（ステップＳ２０）。ここでは、距離ＤＦが大きくかつ変化量ΔＤＦが正で大きい場合には、動作の大きさが大きくなるように、そして動作の周期が早くなるように変更する。ここで、距離ＤＦが大きくかつ変化量ΔＤＦが正で大きい場合人が遠くに存在し、さらに遠くに移動しようとしている場合を意味する。
一方、距離ＤＦが小さくと距離変化ΔＤＦが負で小さい場合、すなわち、人が近くに存在し、さらに近くに移動しようとしている場合は、動作の大きさが小さくなるように、かつ動作の周期が遅くなるように変更する。

また、ステップＳ１９で、距離ＤＦが人への応答可能距離Ｄ１以内であると判断された場合には（ステップＳ１９のＹＥＳ）、動作制御部７４は、動作の大きさと周期を応答動作用に設定する（ステップＳ２１）。このとき、動作制御部７４は、応答時の音声・言語処理部７３での言語判断を阻害しない程度に、動作の大きさを小さくし、周期を遅く設定する。

図１０は、図９のフローチャートのステップＳ２０での誘導動作の大きさと周期を変更する処理の一例を示す。図１０の左側は、右腕部６Ｒの振り上げ動作角度θＣＲ（図６に示す角度５６Ｒなど）と人の顔までの距離ＤＦとの関係を示し、縦軸は振り上げ動作角度の値、横軸は顔までの距離の変化を示す。
また、図１０の右側は、右腕部６Ｒを振り上げる動作の周期と人の顔までの距離の変化量ΔＤＦとの関係を示し、縦軸は動作の周期、横軸は距離の変化量を示す。

例えば、右腕部６Ｒの振り上げ動作角度θＣＲとして、
θＣＲ＝θＣＲ０×ｓｉｎ（２Πｔ／ＴＣＲ０）
とする。振り上げ動作角度θＣＲは、図６に示す右腕部６Ｒの動作角度５６Ｒを一例として示す振り上げ時の動作角度である。θＣＲ０は、振り上げ動作角度θＣＲが変化する際の振幅であり、ＴＣＲ０は、右腕部６Ｒが振り上げ動作を繰り返す際の周期である。
振幅θＣＲ０と、周期ＴＣＲ０は図１０に示すように変更される。

つまり、コミュニケーションロボット１と人との距離ＤＦが、図１０に示す第１の距離Ｄ１以下であるとき、振幅θＣＲ０が０になる。また、コミュニケーションロボット１と人との距離ＤＦが、第１の距離Ｄ１から第２の距離Ｄ２へ変化する場合には、徐々に振幅θＣＲ０が大きくなる。第２の距離Ｄ２のとき、可動限界制限値のθＣＲ２になり、第２の距離Ｄ２以上のときには、その可動限界制限値θＣＲ２になる。

また、周期ＴＣＲ０については、距離の変化量ΔＤＦがマイナス側の特定の変化量ΔＤ３のとき、最大の周期ＴＣＲ２となり、変化量ΔＤＦがプラス側の特定の変化量ΔＤ４のとき、最小の周期（可動限界制限値）ＴＣＲ１となる。
距離の変化量ΔＤ３とΔＤ４との間の値のとき、最大の周期ＴＣＲ２と最小の周期ＴＣＲ１との間で図１０に示すように徐々に変化する値とし、距離変化ΔＤ４以上のときは、最小の周期ＴＣＲ１とする。左腕部６Ｌ、胴体上部３、右目８Ｒ、左目８Ｌに関しても、同様の制御処理で人の顔に基づいて、それぞれの変化の振幅や周期を変更することが可能である。

また、表示部７Ｒ、７Ｌ、７ＥＲ、７ＥＬに関しては、距離ＤＦが大きく、その変化量ΔＤＦが正で大きい場合、明るくなるように明るさを変更し、点滅周期を早くする。逆に、距離ＤＦが小さく、かつ変化量ΔＤＦが負で小さい場合は暗くなるように明るさを変更し、点滅周期を遅くする。
さらに、音声発生部１１に関しては、距離ＤＦが大きく、距離の変化量ΔＤＦが正で大きい場合、ブザー音が大きく、かつブザー周期が早くなるように変更する。逆に、距離ＤＦが小さくと距離変化ΔＤＦが負で小さい場合はブザー音が小さく、かつブザー周期が遅くなるように変更する。

さらに、目に関して右目８Ｒと左目８Ｌの傾斜角度が左右対称になるように設定すると（θＤＲ＝－θＤＬ）、右目８Ｒと左目８Ｌとで表情を構成することができる。
例えば、Ｄ１＜ＤＦ０とし、θＤＲ＝Ｋ１×（ＤＦ－ＤＦ０）＋Ｋ２＊ΔＤＦとする。このようにすることで、距離ＤＦが大きく、距離変化ΔＤＦが正で大きい場合、図８（ａ）に示すような怒った表情になり、距離ＤＦが小さくと、距離変化ΔＤＦが負で小さい場合は、図８（ｂ）に示すような穏和な表情になる。距離ＤＦ０のときは、目が回転しない図１に示すような無表情になる。

なお、ステップＳ２０での処理時に誘導を促す発話動作を行い、ステップＳ２１での処理時に会話を促す発話動作にしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態例のコミュニケーションロボット１によると、会話などのコミュニケーションがとれる範囲外の人を積極的に検出して、その検出した人に対してコミュニケーションがとれる範囲に誘導することができる。特に、検出した人を誘導する際には、検出した距離に応じて腕などを動作させる振幅や周期を変えることで、誘導時に人に興味を失わせないように反応示すことができ、コミュニケーションロボット１の応対可能領域に円滑に誘導することができる。また、本実施の形態例のコミュニケーションロボット１の場合、誘導動作を行う前に、お辞儀動作などで探索動作を行うようにしたことで、コミュニケーションロボット１の周囲にいる人を効率よく探索することができるようになる。

また、誘導動作時には、検出した人との距離又は位置の変化に応じて、誘導動作の大きさ（振幅）と周期の少なくともいずれか一方を変化させるようにしたことで、適切にコミュニケーションがとれる範囲に誘導できるようになる。
さらに、本実施の形態例のコミュニケーションロボット１の場合、誘導動作時に表示部７Ｒ、７Ｌ、７ＥＲ、７ＥＬの明るさや点滅周期などを、連動して変化させるようにしたことで、より良好に誘導を行うことができる。但し、表示部の表示状態を、他の誘導動作と連動させるのは一例であり、表示部での表示状態を誘導動作時に変化させないようにしてもよい。

さらにまた、本実施の形態例のコミュニケーションロボット１の場合、誘導動作時に、右目８Ｒや左目８Ｌを動かすようにして、顔に表情を持たせるようにしたので、この点からも適切な誘導を行うことができるようになる。目で表情を持たせるようにしたのは一例であり、ロボットのその他の箇所（パーツや筐体）の動きで表情を持たせるようにしてもよい。また、誘導時に目などで表情を持たせる処理は省略するか、あるいは、誘導した人がロボットにある程度の距離に近づいたときだけ、表情を変化させるようにしてもよい。

＜２．第２の実施の形態例＞
次に、本発明の第２の実施の形態例について、図１１及び図１２を参照して詳細に説明する。この図１１及び図１２において、第１の実施の形態例で説明した図１～図１０に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略し、以下の説明では第１の実施の形態例と相違する点を中心に説明する。

第２の実施の形態例のコミュニケーションロボット１は、第１の実施の形態例で説明したコミュニケーションロボット１と外形形状や各可動部の形状は同じであり、その動作制御システムが第１の実施の形態例と相違する。
第２の実施の形態例のコミュニケーションロボット１は、人の来る方向や存在するエリアが定まっていないような施設である、駅や空港などの開けた環境下に設置され、受付や案内を行うロボットである。

［２－１．システム全体の構成］
図１１は、第２の実施の形態例のコミュニケーションロボット１の動作制御システムの内部構成例を示す。
図１１に示す動作制御システムの電子演算処理部７０は、第１の実施の形態例で説明した電子演算処理部７０に加えて、誘導可能方向データ格納部７７を備えるようにした。
上述したように、駅や空港などの開けた環境下では、アナウンスに用いられるスピーカの音源など、人とのコミュニケーションを阻害する要因が存在する。適切かつ正確なコミュニケーションをとるためには、この要因がある方向を避けて、人とのコミュニケーションをとることが望ましく、コミュニケーションを阻害する要因がある場所を避けるように、人を誘導することが望ましい。

上述したように、本実施の形態例の電子演算処理部７０は、電子演算処理部７０に、誘導可能方向データ格納部７７を設けている。誘導可能方向データ格納部７７は、コミュニケーションロボット１の設置位置の周囲で、コミュニケーションを阻害する要因がある方向を避けるために、人を誘導することが可能な方向についてのデータ（誘導可能方向データ）を持つ。この誘導可能方向データは、例えばコミュニケーションロボット１を設置する際の初期設定で生成される。また、コミュニケーションロボット１を設置した後の実際の運用で、コミュニケーションをとることが難しい状況が発生したとき、該当する状況が発生したときの人の位置を、誘導可能方向から除くようにして、誘導可能方向データを随時更新するようにしてもよい。

誘導可能方向データ格納部７７が格納した誘導可能方向データは、動作制御部７４が読み出す。
誘導可能方向データは、例えば図４に示す胴体下部４の旋回角度θＡで示され、誘導可能エリアが、誘導可能な角度範囲θＡ０≦θＡ≦θＡ１で設定される。
これらの誘導可能な角度範囲の下限値θＡ０と上限値θＡ１は、実際の設置状況によって設定される値である。

動作制御部７４は、この誘導可能方向データ格納部７７に格納された誘導可能な角度範囲のデータを読み出して人を検知すると、誘導可能な角度範囲で人とコミュニケーションとることができるように、人を誘導する動作を行う。この誘導動作では、誘導中の人が、誘導可能な角度範囲からどの程度の距離があるかによって、旋回動作やお辞儀動作の大きさと周期が変更される。
電子演算処理部７０のその他の構成は、第１の実施の形態例で説明した図２に示す電子演算処理部７０と同様である。

［２－２．動作制御例］
図１２は、動作制御部７４が行う制御処理例を示すフローチャートである。この図１２のフローチャートにおいて、第１の実施の形態例で説明した図９のフローチャートと同一の処理又は判断は同一のステップ番号を付し、重複説明を省略する。

図１２に示す動作制御では、動作制御部７４は、ステップＳ１９で距離ＤＦが人への応答可能距離Ｄ１以内であるか否かを判断し、距離ＤＦが人への応答可能距離Ｄ１以内であると判断された場合に（ステップＳ１９のＹＥＳ）、後述するステップＳ２４に移行する。また、ステップＳ１９で距離ＤＦが人への応答可能距離Ｄ１以内でない場合には（ステップＳ１９のＮＯ）、ステップＳ２０に移行し、動作制御部７４は、人の顔の距離ＤＦとその変化量ΔＤＦに基づいて、動作の大きさと周期を変更して誘導動作を実行する。このステップＳ２０での動作は、右腕部６Ｒ、左腕部６Ｌと、右目８Ｒ、左目８Ｌの動作である。
その後、さらにステップＳ２３に移行し、動作制御部７４は、胴体下部４の旋回動作の大きさと周期を変更して、誘導動作を実行する。このステップＳ２３では、胴体上部３のお辞儀動作（図５参照）の大きさと周期を変更して、誘導動作を実行してもよい。

また、ステップＳ１９で距離ＤＦが人への応答可能距離Ｄ１以内であると判断された場合に移行するステップＳ２４では、動作制御部７４は、人の位置が誘導可能方向データの範囲内か否かを判断する。このステップＳ２４で、人の位置が誘導可能方向データの範囲内であると判断された場合には（ステップＳ２４のＹＥＳ）、ステップＳ２１に移行し、動作制御部７４は、動作の大きさと周期を応答動作用に設定する。

また、ステップＳ２４で、誘導可能方向データの範囲外であると判断された場合には（ステップＳ２４のＮＯ）、ステップＳ２３に移行し、動作制御部７４は、胴体下部４の旋回動作の大きさと周期を変更して、誘導可能への誘導動作を実行する。また、この誘導動作時には、動作制御部７４は、胴体上部３のお辞儀動作（図５参照）についても行い、その際の動作の大きさと周期を変更して、誘導動作を実行する。
図１２のフローチャートのその他の処理及び判断は、第１の実施の形態例で説明した図９に示すフローチャートと同じである。

図１２に示すように、動作制御部７４は、ステップＳ２４で、人の位置が誘導可能方向データの範囲外であると判断したとき、ステップＳ２３での胴体下部４の旋回動作で、コミュニケーションを阻害する要因がある方向を避けるような誘導動作を行う。すなわち、本実施の形態例のコミュニケーションロボット１は、駅や空港などの開けた環境に設置されるため、人が来る方向が定まっておらず、いずれの旋回方向にも人が存在する可能性がある。そのため、動作制御部７４では、胴体下部４の旋回動作とお辞儀動作をコミュニケーションロボット１に実行させ、適正にコミュニケーションがとれる範囲に人を誘導する処理を行う。

具体的には、ステップＳ２３として、旋回角度θＡ＝θＡ＋ΔθＡ２、お辞儀角度θＢ＝θＢ＋ΔθＢ２とする処理が行われる。ΔθＡ２とΔθＢ２は、旋回角度とお辞儀角度の変化分である。
この場合、旋回角度θＡの変更と、お辞儀角度θＢの変更は、同時に行ってもよいが、旋回角度θＡの変更と、お辞儀角度θＢの変更を交互に行ってもよい。

ここで、ステップＳ２４での判断例の具体的な例を説明する。
まず、位置算出部７２は、図１７に示す偏差角度φＦと、胴体下部４の旋回角度θＡに基づいて、人の方向θＨ（＝θＡ＋φＦ）を算出する。偏差角度φＦは、コミュニケーションロボット１の正面方向と人８０の顔がある方向の偏差角度である。ここでは、図１７に示すように、コミュニケーションロボット１と人８０とが、距離ＤＦだけ離れている。
そして、ステップＳ２４で動作制御部７４は、人の方向θＨが、誘導範囲であるθＡ０≦θＨ≦θＡ１の条件が成立するかどうかを判断し、成立する場合に動作制御部７４は、ステップＳ２１に移行する。

一方、θＡ０≦θＨ≦θＡ１の条件が成立しないときに移行するステップＳ２３では、人の方向θＨを上限値θＡ１や下限値θＡ０と比較する。この比較で、θＨ＞θＡ１のとき、目標とする誘導方向θＨREFとして、θＨREF＝θＡ１とする。また、θＨ＜θＡ０のとき、目標とする誘導方向θＨREFとして、θＨREF＝θＡ０とする。この動作制御部７４の処理は、近い方の制限値を設定する処理である。

そして、動作制御部７４は、人の方向θＨと目標誘導方向θＨREFの領域を、旋回動作の範囲として設定する。すなわち、周方向において人との距離ＤＦが遠くなるほど旋回動作の大きさが大きく、近くなるほど小さくなる。また、変化量ΔθＨの値が正で大きいと旋回動作の周期を早く設定し、変化量ΔθＨの値が負で大きいと旋回動作の周期を遅く設定する。

この処理により、コミュニケーションロボット１の周囲の人を、コミュニケーションをとることが難しい領域から、応対可能領域に適切に誘導することができるので、コミュニケーションロボット１は、円滑に人とのコミュニケーションをとることが可能になる。
なお、上述した例では、コミュニケーションを阻害する要因がある方向として、騒音などがある方向とした。これに対して、例えば検出センサ１０であるカメラが人を撮影する際に、照明が外光などで、逆光状態で撮影されて、人の顔などが適切に検知できない範囲を、コミュニケーションを阻害する要因がある方向としてもよい。つまり、コミュニケーションを阻害する要因がある方向として、音声の集音が適切にできない方向に加えて、カメラでの撮影が適切にできる方向に設定してもよい。

また、コミュニケーションを阻害する要因がある方向や範囲は、予め複数の方向や範囲を設定しておき、時間などの条件に応じて、その複数の方向や範囲の中から、現在の状態で阻害する要因がある方向や範囲を選ぶようにしてもよい。

＜３．第３の実施の形態例＞
次に、本発明の第３の実施の形態例について、図１３～図１６を参照して詳細に説明する。この図１３～図１６において、第１の実施の形態例で説明した図１～図１０、並びに２の実施の形態例で説明した図１１～図１２に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略し、以下の説明では第１の実施の形態例と相違する点を中心に説明する。

第３の実施の形態例のコミュニケーションロボット１は、第１の実施の形態例で説明したコミュニケーションロボット１と外形形状や各可動部の形状は同じであり、その動作制御システムが第１の実施の形態例と相違する。

［３－１．システム全体の構成］
図１３は、第３の実施の形態例のコミュニケーションロボット１の動作制御システムの内部構成例を示す。
図１３に示す動作制御システムの電子演算処理部７０は、第１の実施の形態例で説明した電子演算処理部７０の構成に加えて、グループ判断部７８を備える構成とした。例えば、駅、空港などの人数が多い環境下に設置されたコミュニケーションロボット１の場合、人検出部７１が複数の人の顔を同時に検出するケースが多々想定される。

グループ判断部７８は、人検出部７１が複数の人の顔を検出したとき、位置算出部７２で算出したそれぞれの人の顔の位置の変化などから、その複数の人が同じグループの人か、あるいは複数の人がグループでないかを判断するものである。グループ判断部７８で、同じグループの人であると判断したとき、動作制御部７４は、その同じグループの複数の人を、一括して誘導する処理を行う。
電子演算処理部７０のその他の構成は、第１の実施の形態例で説明した図２に示す電子演算処理部７０と同様である。

［３－２．グループ判断の例］
図１４は、グループ判断部７８での判断処理の例を示す。
図１４に示す例は、コミュニケーションロボット１の周囲に、２人の人８１、８２が存在する場合である。
ここで、ロボット１と人８１との距離をＤＦＡ、ロボット１と人８２との距離をＤＦＢ、人８１と人８２との距離ＤＦdifｆＡＢ、並びにそれらの距離変化ΔＤＦＡ、ΔＤＦＢ、ΔＤＦdiffＡＢとしたとき、グループ判断部７８はこれらの距離及び距離変化を取得する。そして、グループ判断部７８は、これらの距離及び距離変化から、人８１と人８２とが同一グループかどうかを判断する。

具体的には、距離ＤＦＡ，ＤＦＢの差分を判断する閾値Ｄ１０と、２人の距離ＤＦdifｆＡＢを判断する閾値Ｄ１１とを設定する。そして、以下の条件１、２、３を、一定時間Ｔ１０の間、連続して満たすとき、グループ判断部７８は、人８１と人８２を同一のグループとして判断する。
条件１：｜ＤＦＡ－ＤＦＢ｜＜Ｄ１０
条件２：ＤＦdiffＡＢ＜Ｄ１１
条件３：｜ΔＤＦＡ－ΔＤＦＢ｜＜ΔＤ１０
逆に、条件１、２、３のいずれか１つでも、一定時間Ｔ１０の間、連続して満たすことがないとき、グループ判断部７８は、人８１と人８２を同じグループとは見なさないようにする。

［３－３．動作制御例］
図１５及び図１６は、動作制御部７４が行う制御処理例を示すフローチャートである。図１５の［Ａ１］で示す箇所が、図１６の［Ａ１］で示す箇所に接続され、図１６の［Ｂ１］で示す箇所が、図１５の［Ｂ１］で示す箇所に接続される。
この図１５及び図１６のフローチャートにおいて、第１の実施の形態例で説明した図９のフローチャートと同一の処理又は判断は同一のステップ番号を付し、重複説明を省略する。

図１５に示す動作制御では、動作制御部７４は、ステップＳ１８で人の顔の位置（距離）情報を取得した後、取得した顔が複数か否かを判断する（ステップＳ２６）。ここで、取得した顔が複数であるとき（ステップＳ２６のＹＥＳ）、動作制御部７４は、図１６のフローチャートのステップＳ３１に移行する。

ステップＳ３１では、動作制御部７４は、検出された複数人の中で最も距離ＤＦが小さい、すなわちコミュニケーションロボット１に最も近い人Ｃを、誘導対象として選択する。そして、動作制御部７４は、グループ判断部７８での処理結果に基づいて、その誘導対象の人Ｃと、周囲の別の人とが同じグループか否かを判断する（ステップＳ３２）。
ここで、誘導対象の人Ｃと、周囲の人とが同じグループである場合（ステップＳ３２のＹＥＳ）、動作制御部７４は、グループとしての距離ＤＦＣＧを算出する（ステップＳ３３）。ここでは、グループの中で最も近い人Ｃの距離ＤＦＣを、グループとしての距離ＤＦＣＧに設定する。

そして、動作制御部７４は、そのグループの距離ＤＦＣＧに基づいて、グループ内の人を包括するように誘導対象の方向範囲を設定する（ステップＳ３４）。
ここでは、例えばグループの最端の方向角度がθＣＧmin（最小値）とθＣＧmax（最大値）とすると、動作制御部７４は、胴体下部４の旋回動作の大きさとして、角度θＣＧminから角度θＣＧmaxまでの間になるように設定する。

そして、誘導対象の方向範囲を設定した後、動作制御部７４は、図１５のステップＳ１９の判断に移行する。
また、ステップＳ２６で取得した顔が複数でないとき（ステップＳ２６のＮＯ）、及びステップＳ３２でグループでないと判断したときにも（ステップＳ３２のＮＯ）、動作制御部７４は、図１５のステップＳ１９の判断に移行する。

このように本実施の形態例のコミュニケーションロボット１によると、複数人の顔を同時に検出したとき、その複数人がグループか否かを判断して、グループ時には、そのグループ全体に対して誘導するようになる。したがって、例えば駅、空港などの複数の人が存在する環境化にコミュニケーションロボット１を設置した場合であっても、積極的に人を検出して円滑に応対可能領域に誘導することができる。

＜４．変形例＞
本発明は、上述した各実施の形態例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上述した第２の実施の形態例で説明した、コミュニケーションを阻害する要因がある範囲から適切は範囲に誘導する処理と、第３の実施の形態例で説明した、グループ時にグループ全体で誘導する処理を組み合わせるようにしてもよい。

また、第１の実施の形態例では、コミュニケーションをとることが可能な位置又は距離として、予め数ｍ程度の一定の範囲を設定して、その範囲内に誘導するようにした。これに対して、コミュニケーションをとることが可能な位置又は距離として、ロボットを設置した場所での状況に応じて、可変設定するようにしてもよい。例えば、駅や空港などに設置した状況で、周囲の騒音が小さい状況では、コミュニケーションをとることが可能な距離を例えば３ｍ程度に設定し、周囲の騒音が大きい状況では、コミュニケーションをとることが可能な距離を例えば１ｍ程度に設定してもよい。

また、第２の実施の形態例で説明した、コミュニケーションを阻害する要因として、音声の集音が困難な範囲や、カメラでの撮影が逆光などで困難な範囲は一例であり、その他のコミュニケーションを阻害する要因を考慮してもよい。例えば、多数の人が絶えず通行するような状況で、人の通行を邪魔するような範囲（通路となる範囲）については、コミュニケーションを阻害する要因の範囲とし、通路から外れた箇所に人を誘導して、コミュニケーションをとるようにしてもよい。

また、第３の実施の形態例で説明したグループ全体で誘導する処理時には、コミュニケーションロボット１に最も近い人を誘導対象とした。これに対して、例えばグループを構成する複数人の位置の中心位置を仮想的に求めて、その仮想的に求めた中心位置を、コミュニケーションがとれる範囲に誘導するようにしてもよい。
あるいは、グループを検出したとき、グループ内のそれぞれの人に交互に振り向きながら、コミュニケーションがとれる範囲に誘導するようにしてもよい。

また、上述した各実施の形態例では、探索動作として、胴体上部３や頭部２を傾斜させるお辞儀角度を変更する動作を周期的に行うようにした。これに対して、探索動作として、胴体下部４の旋回動作などの他の動作を行うようにしてもよい。あるいは、お辞儀動作と旋回動作を組み合わせるようにしてもよい。

また、上述した各実施の形態例では、誘導動作時に左腕と右腕の動作や目の動作を行うようにした。この腕や目を動かす点についても一例であり、ロボットを構成する胴体や顔などの筐体そのものの動作や、腕や目以外のロボットに取り付けられた各部の部品（パーツ）を、誘導動作時や探索動作時に、動かすようにしてもよい。
誘導動作時や探索動作時に、腕や胴体などを動かす振幅（大きさ）と、周期の双方を変化させる点についても一例であり、少なくともいずれか一方のみを変化させればよい。

また、上述した各実施の形態例では、位置算出部７２は、ロボットから人までの距離を算出するようした。これに対して、位置算出部７２は、ロボットが配置された空間内での人の位置を算出して、算出した人の位置とロボットの設置位置との差から、距離を算出するようにしてもよい。

また、上述した各実施の形態では、静置型のロボットに適用したが、自走可能なロボットに適用してもよい。但し、自走可能なロボットであっても、本発明の処理を行う際には、決められた場所に停止して、その停止した場所で周囲の人などを検出して、処理を行うことが好ましい。

また、上述した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、図２、図３、図１１、図１３などの構成図や機能ブロック図では、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものだけを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。また、図９、図１２、図１５、図１６に示すフローチャートにおいて、実施の形態例の処理結果に影響がない範囲で、一部の処理ステップの実行順序を入れ替えたり、一部の処理ステップを同時に実行したりするようにしてもよい。

１…コミュニケーションロボット、２…頭部、３…胴体上部、４…胴体下部、５…腰部、６Ｒ…右腕部、６Ｌ…左腕部、７Ｒ、７Ｌ、７ＥＲ、７ＥＬ…表示部、８Ｒ…右目、８Ｌ…左目、９…音声取得部、１０…検出センサ、１１…音声発生部、２１…駆動部、２１ａ…可動部モータ制御部、２１ｂ…可動部モータ駆動部、２１ｃ…可動部モータ、２１ｄ…可動部位置センサ、７０…電子演算処理部、７１…人検出部、７２…位置算出部、７３…音声・言語処理部、７４…動作制御部、７５…動作計画実行部、７６…言語応答データベース部、７７…誘導可能方向データ格納部、７８…グループ判断部

Claims (8)

1. 筐体に取り付けられたパーツと、前記筐体そのものとの少なくともいずれか一方を可動させる駆動部と、
   前記筐体の周囲の人の音声を取得する音声取得部と、
   音声を発生する音声発生部と、
   前記筐体に取り付けられた検出センサの検出信号に基づいて、人の存在を検出する人検出部と、
   前記人検出部が検出した人の位置又は距離を算出する算出部と、
   前記算出部が算出した人の位置又は距離に基づいて、予め設定された実行条件で前記駆動部による前記パーツ又は前記筐体の動作を制御する動作制御部と、
   人を誘導可能な方向についての情報を保持する誘導可能方向データ保持部と、を備え、
   前記動作制御部の制御による前記駆動部の動作には、探索動作と誘導動作とがあり、
   前記誘導動作では、前記動作制御部は、前記誘導可能方向データ保持部が保持した誘導可能方向データで示される誘導可能な方向に対する、前記算出部が算出した位置又は距離に応じて、前記実行条件を変更しながら、前記パーツと前記筐体の少なくともいずれか一方の可動により人を誘導するように、前記パーツ又は前記筐体を可動させる
   コミュニケーションロボット。
2. 前記探索動作では、前記検出センサが検出する方向が変更するように、前記筐体を前記駆動部で可動させる
   請求項１に記載のコミュニケーションロボット。
3. 前記算出部が算出した人の位置又は距離が、前記音声取得部による音声の取得と前記音声発生部による発生でコミュニケーションをとることが可能な位置又は距離でない場合に、前記動作制御部が前記誘導動作を行って、コミュニケーションをとることが可能な位置又は距離に人を誘導する
   請求項２に記載のコミュニケーションロボット。
4. 前記実行条件の変更は、前記算出部が算出した位置又は距離の変化に応じて、前記筐体を周期的に可動させる際の、周期と大きさの少なくともいずれか一方の変更である
   請求項２に記載のコミュニケーションロボット。
5. 前記動作制御部が前記誘導動作の際に行う前記実行条件には、前記音声発生部からの誘導用の音声の出力が含まれる
   請求項２に記載のコミュニケーションロボット。
6. さらに、表示部を備え、
   前記動作制御部が前記誘導動作の際に行う前記実行条件には、前記表示部での誘導用の表示処理が含まれる
   請求項２に記載のコミュニケーションロボット。
7. 前記実行条件には、前記パーツの動きにより、当該コミュニケーションロボットの表情を設定する条件が含まれる
   請求項１に記載のコミュニケーションロボット。
8. さらに、前記算出部が算出した複数の人の位置又は距離の変化に基づいて、複数人が同じグループか否かを判断するグループ判断部を備え、
   前記誘導動作の際に、前記動作制御部は、前記グループ判断部が複数人を同じグループと判断した場合に、前記算出部が算出したグループの位置又は距離に基づいて、前記実行条件を変更する
   請求項２に記載のコミュニケーションロボット。

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