JPH07248823A - パーソナルロボット装置 - Google Patents

パーソナルロボット装置

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JPH07248823A
JPH07248823A JP6040709A JP4070994A JPH07248823A JP H07248823 A JPH07248823 A JP H07248823A JP 6040709 A JP6040709 A JP 6040709A JP 4070994 A JP4070994 A JP 4070994A JP H07248823 A JPH07248823 A JP H07248823A
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JP
Japan
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robot
robot apparatus
main body
block
ball
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Application number
JP6040709A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Akai
寛 赤井
Takuya Imaide
宅哉 今出
Shinichi Nonaka
進一 野中
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】家庭での使用を考慮したパーソナルロボット装
置において、ユーザがロボットに対したとき、ロボット
の動きなどに不安感を抱かないようにするために、ロボ
ットが何を見て、何を聞いて、何を考えているのか、次
に何をしようとしているのかが、ユーザに容易に判るよ
うにすること。 【構成】プログラムを記憶するメモリ手段と、プログラ
ムを実行する計算手段と、プログラムに応じて走行する
走行手段と、ロボット本体に入力された映像、音声、デ
ーター、及び、ロボット本体での信号、情報の処理内容
を外部に対して表示する一つまたは複数の組合せによる
手段と、表示手段を機能ごとにブロック化したボードを
設け、これらを本体のマザーボードから抜き差しできる
手段と、表示手段を自動入切、または切替する手段から
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、民生用のパーソナルロ
ボット装置に係り、特に、家庭での使用を考慮したパー
ソナルロボット装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】パーソナルロボットにおいては、特開昭
６１−８２７７７号公報に記載の「ホビー用走行ロボッ
ト」に見られるように、パーソナルコンピュータを介し
てプログラミングし、そのプログラムによって走行する
ロボットが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】家庭での使用を考慮し
た知的なパーソナルロボットを作成するにあたり、特に
ユーザーインターフェイスに係る以下の課題を考慮し解
決することが望ましい。
【０００４】一般的なユーザは、あらかじめロボットに
対する教育を受けたことが無いと、ロボットへの認識や
理解が出来ず混乱を招く恐れがある。家庭用として使用
される場合、顕著であると思われる。
【０００５】このためには、ロボットがユーザの考えに
完璧に沿って行動するように設計することが望ましい
が、ユーザの考えをロボットの作成段階で特定すること
は困難であるし、ロボットが使用される環境も特定でき
ない。そのため、ロボットがユーザの要望や使用される
環境に応じて徐々にかしこくなるように学習型にするこ
とが望ましいが、ロボットが自由に動くこと自体に不安
感を持つユーザもいるであろう。
【０００６】そこで家庭での使用を考えたパーソナルロ
ボットの課題として、ユーザがロボットに対したとき、
ロボットの動きなどに不安感を抱かないようにするため
に、ロボットが何を見て、何を聞いて、何を考えている
のか、次に何をしようとしているのかが、ユーザに容易
に判るようにすることが望ましい。
【０００７】また、パーソナルロボットが身体障害者、
老人、乳幼児など身体的、社会的に弱い立場のユーザに
使用されることを考えると、特にインターフェイス部分
に注意を払う必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明では、パーソナル
ロボットの基本ブロックとして、プログラムを記憶する
メモリ手段と、プログラムを実行する計算手段と、プロ
グラムに応じて走行する走行手段とを有する。
【０００９】更に課題を解決するため、ロボット本体に
入力された映像、音声、データ、及び、ロボット本体で
の信号、情報の処理内容を外部に対して表示する一つま
たは複数の組合せによる手段を設ける。
【００１０】ここでは、表示手段として本体に液晶パネ
ル、ブラウン管、点字装置、発光ダイオード、モデム、
アンテナ、スピーカーなどが考えられる。この場合ロボ
ット本体に表示装置を持たせる場合と、テレビなどの外
部表示装置に信号を送って、ロボット本体での信号、情
報の処理内容を表示させる場合が考えられる。表示手段
は機能ごとにブロック化したボードとし、これらをマザ
ーボードから抜き差しできるようにする。
【００１１】又、ユーザの声や、身振り、接触等によっ
てユーザが何をどのように表示して欲しいのかを判断
し、表示させる手段を設ける。
【００１２】
【作用】本発明では、ロボット本体に入力された映像、
音声、データー、及び、ロボット本体での信号、情報の
処理内容を、液晶パネル、ブラウン管、点字装置、発光
ダイオード、モデム、アンテナ、スピーカーなどにより
ユーザに対して表示することが出来る。
【００１３】ここで、ロボット本体に表示装置を持たせ
る場合と、テレビなどの外部表示装置に信号を送って、
ロボット本体での信号、情報の処理内容を表示させる場
合が考えられるが、ロボット本体に表示機能を持たせる
だけで無く、例えば、アンテナや赤外線を介して、家庭
内のテレビに表示させることにより、ユーザの目の届か
ないところへ行ってしまったロボットの行動もモニター
することができる。
【００１４】また、例えば、点字装置、スピーカーを組
み合わせることにより全盲のユーザにとってロボットへ
の理解が容易になるなど、複数の表示装置の組合せでロ
ボットとのよりよいインターフェイスが実現される。
【００１５】これらのことにより、一般ユーザ、、特に
ロボットが自由に動くこと自体に不安感を持つユーザに
とって、ロボットが何を見て、何を聞いて、何を考えて
いるのか、次に何をしようとしているのかが、容易に判
る分けであるから、ロボットとの実生活における安心感
が極めて高くなる。
【００１６】さらに、表示手段を機能ごとにブロック化
したボードとし、これらをマザーボードから抜き差しで
きるようにすることで、簡単に機能追加することが可能
となる。
【００１７】又、ユーザの声や、身振り、接触等によっ
てユーザが何をどのように表示して欲しいのかを判断
し、表示させる手段を設けることにより、ロボットが身
体障害者、老人、乳幼児など身体的、社会的に弱い立場
のユーザに使用される場合でも、容易に扱うことが出来
るようになる。
【００１８】以下、本発明の実施例を図を用いながら説
明する。
【００１９】図１、図２、図３は本発明におけるパーソ
ナルロボット装置の構成を示した一実施例である。この
うち、図１は本発明におけるロボット装置からボディカ
バー１０３を取外した状態で前方から見たところであ
る。同図に示した様に、該ロボット装置は、マザーボー
ド１０１をベースに構成されている。そして、センサブ
ロック１１０、音声入力ブロック１１１、音声出力ブロ
ック１１２、画像入力ブロック１１３、マイコンブロッ
ク１１４、非破壊メモリブロック１１５、画像出力ブロ
ック１１６、走行ブロック１１７というように、各々の
機能ごとにユニット化され、これら各ブロックはマザー
ボード１０１上に設けられたコネクタに接続される。
【００２０】また、マザーボード１０１には、メインス
イッチ１０２が取り付けられていている。更にまた、マ
ザーボード１０１の下部には、ロボット装置を走行させ
るための駆動輪１０５Ｒ、Ｌ、Ｃと、駆動装置１０６
Ｒ、Ｌ、Ｃが備え付けられている。また更に、該マザー
ボード１０１の下部には、ニッケルカドミウム電池やニ
ッケル水素電池の様な充電式の電池から成る電源ブロッ
ク１０４を配する。
【００２１】次に、図２と図３を用いて該ロボット装置
の外観について説明する。
【００２２】図２は該ロボット装置のボディカバー１０
３を上方から眺めたものである。同図に示すように、ボ
ディカバー１０３には、撮像用ビデオカメラのレンズ１
１８がロボット装置の真正面方向に光軸が向くように取
り付けられている。そして、該撮像レンズ１１８の光軸
に対して軸対象になるように一対のマイクロフォン１０
９ａと１０９ｂが取り付けられている。そして更に、該
ロボット装置の真後に向かってマイクロフォン１０９ｃ
が一つ取り付けられている。
【００２３】そして、ロボット装置の後向きに液晶パネ
ル１０８と、ロボット装置の上方に向けてスピーカ１１
９が設けられている。
【００２４】図３は該ロボット装置のボディカバー１０
３を正面から見た図である。同図に示されているように
ボディカバー１０３の正面には、撮像レンズ１１８が配
されている。ボディーカバー全体はタッチセンサとして
の働きを持つ。該ロボット装置は、以上に示したよう
な、ボディカバー１０３をマザーボード１０１の上に載
せることにより構成する。
【００２５】次に、ロボット本体の動きを各ブロックの
構成と働きを含めて説明する。
【００２６】まず、図４は、赤い色の付いたボールを追
い掛けるように指示されたロボットが、指示どうりに赤
い色の付いたボールを追い掛けるときの様子を示したも
のである。
【００２７】本実施例のロボットは、先ず、「赤い色の
付いたボールを追い掛けろ」という指示を認識しなくて
はならない。この場合、本体のカメラに赤いボールを見
せて声で赤いボールを認識させる。この時、マイコンブ
ロック１１４では、カメラ１１７で写したボールを本体
上の液晶パネル１０８に表示し、ハイライトを掛け、ス
ピーカ１１９から「赤いボール」と発声し、認識したこ
とを知らせる。ユーザはこれで、ロボット本体が赤いボ
ールを理解したことを知る訳である。この後、ユーザ
は、音声で赤い色の付いたボールを追い掛けるように指
示する。
【００２８】この指示を受けると、本実施例のロボット
は、ビデオカメラ１１８によりボールを見つけたとき、
先ず、液晶パネル１０８にビデオカメラ１１８で捕らえ
た赤いボールを映しだし、更に、赤いボールにハイライ
ト処理を加え、認識したことを表示する。続いて、スピ
ーカ１１８から「赤いボール見つけました」と発声す
る。
【００２９】又、赤いボールが左に動いた場合、「左
だ」、「左へ追い掛けます」などと発声しながら左へ向
きを換え、ボールに近づいていく。この時、液晶パネル
１０８のほぼ中央には赤いボールが映しだされている。
【００３０】ユーザは、液晶パネル１０８に映しだされ
た赤いボールと「左」の声でロボットの動きの裏側にあ
るロボットの見ているもの、処理している情報などを知
る訳である。
【００３１】図５は、この場合のロボット内部における
信号の流れを示すものである。
【００３２】ビデオカメラ１１８を通して認識されたボ
ールに対して、マイコンブロック１１４からは画像出力
ブロック１１３に、認識したことを示すハイライトを加
え液晶パネル１０８に表示する旨指示がでる。又、音声
出力ブロック１１２には「赤いボール見つけました」と
発声する旨指示がでる。そして、走行ブロック１０６に
ボールの方へ動くべく指示がでるのである。
【００３３】これらは本体内では各処理ブロックごとに
マルチタスク処理で行われる。
【００３４】図６は、この場合の画像入力ブロック１１
３の一実施例を示すブロック図であり、ビデオカメラ１
１８と画像入力ブロック１１３が赤いボールを認識する
手段の一例を示す。図４において、撮像レンズ１１８に
より撮像素子２０１上に結像された赤いボールは、撮像
素子により撮像信号に変換される。該撮像信号は、オー
トゲインコントロールアンプ（ＡＧＣ）２０２によりゲ
イン調整がなされる。そして、このアナログの撮像信号
はＡ／Ｄ変換器２０３によりディジタル信号に変換され
て画像抽出処理ブロック２０４に供給される。
【００３５】画像抽出処理ブロックは、撮像信号をマト
リクス処理することにより輝度信号や色差信号の生成を
行なう機能と、画像抽出マイコン２０５から指定される
色や輝度で条件のあてはまる被写体の抽出を行ない、そ
の結果を形状メモリ内に書き込む。
【００３６】また、該画像抽出処理ブロックは照度、色
温度の検出機能などの多数の機能を持ち合わせている。
そして、画像抽出マイコン２０５は該形状メモリ内に書
かれた物体の形状のデータを読みだして、色、位置、面
積等の物体情報の計算と、照度、色温度、輝度分布、色
分布といった映像に関する情報を入手する。
【００３７】ここで、あらかじめ登録されている色、形
状と、被写体としてのボールとが比較され、そのものを
赤いボールと判定する。
【００３８】図７は、音声出力ブロック１１２の一実施
例を示すブロック図である。同図において音声合成マイ
コン３０１は音声合成ＲＯＭ３０２を動作させて言葉を
発生させるためのマイコンである。
【００３９】また、音声合成マイコン３０１の単語デー
タの各単語ごとに、アップダウンカウンタ３０５のカウ
ントアップ／ダウンの動作速度を変えるデータを合わせ
て持たせることによりより自然な音声合成を行う。
【００４０】図８は、音声入力ブロック１１１の一実施
例を表わすブロック図である。音声入力ブロックでは、
図１、図２及び図３で示した様に取り付けた３つのマイ
クロフォン１０９ａと１０９ｂと１０９ｃにより周囲の
音波を電気信号に変換する。そして検出された音声信号
はＡＧＣアンプ６０１ａ、６０１ｂ、６０１ｃによりゲ
イン調整が行なわれる。そしてディジタル変換された
後、音声処理マイコン６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃで
音声として分離されるなど処理が施される。３つのマイ
クロフォンの各々の入力レベルの差分から音の到来方位
を判定するなども行われる。さらに、音声認識処理も行
われ、マイクロフォンからの信号が意味のある声として
処理され、マイコンブロックに指示として伝わることに
なる。
【００４１】また、全盲のユーザ、弱視のユーザのため
に点字装置とスピーカーとの組み合わせも考えられる。
図９は、点字表示装置の一実施例を示すブロック図であ
る。同図において、１２０が点字表示ブロック。７０１
はマイコンブロック１１４からの情報を点字に展開する
マイコンで、点字ＲＡＭにデータを送る。７０３は点字
表示装置で、点字のでこぼこ表示を作りだし、指で触れ
てもらうものである。
【００４２】さて、本実施例では、ロボットの動作例と
して、赤いボールを追い掛ける動作を示し、ロボットの
持つ表示装置の例として、本体の液晶パネルとスピーカ
で説明したが、画像表示装置としては、この他にブラウ
ン管や、プロジェクターでもよい。本実施例では、一枚
の液晶パネルを本体の後側に配したが、複数の表示装置
をもってもよいのは明らかで、これらの位置としても、
本体の上部でも、前面でも、側面でも構わない。又、音
声表示としてのスピーカの代わりとして、文字をプリン
トアウトするなども考えられる。
【００４３】又、本体に表示装置を持たなくとも、家庭
であればテレビなどの外部表示装置に信号を送って、ロ
ボット本体での信号、情報の処理内容を表示させる場合
が考えられるが、この場合は、ロボット本体に表示機能
を持たせるのとは別に、本体には映像信号などを重畳出
来る発光ダイオード及び信号出力ブロック、モデム、ア
ンテナなどを設ける。この場合、電波や、光を介して家
庭内のテレビに表示させれば、ユーザの目の届かないと
ころへ行ってしまったロボットの行動もモニターするこ
とができる。
【００４４】又、ユーザの声や、身振り、接触等によっ
てユーザが何をどのように表示して欲しいのかを判断
し、表示させる機能をマイコンブロックに持たせること
により、ロボットが身体障害者、老人、乳幼児など身体
的、社会的に弱い立場のユーザに使用される場合でも、
ロボットを容易に扱い、理解することが出来るようにな
る。本実施例では、図３に示したように、ボディーカバ
ー全体はタッチセンサとしての働きを持つので、ユーザ
の触れ方によってユーザの意志を判断することも出来
る。例えば、強く叩いたときとか押しているときにはに
は、拒否の気持ちがあるなどである。
【００４５】又、図１に示したように、本体マザーボー
ド１０１上には複数のボードコネクタ持っているので、
表示手段を機能ごとにブロック化したボードをマザーボ
ードから抜き差しできるようにすることで、簡単に機能
追加することが可能となる。本実施例では、特に、画
像、音声の入出力、センサー、走行などのブロックを例
に上げたが、マザーボードに抜き差し出来るボードとし
ては、この他に外部ＲＯＭブロックやジャイロブロッ
ク、アームアクチュエイタブロック、言語翻訳ブロック
などが考えられる。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、先ず第一にパーソナル
ロボット装置において、ロボット本体に入力された映
像、音声、データ、及び、ロボット本体での信号、情報
の処理内容を、液晶パネル、ブラウン管、点字装置、発
光ダイオード、モデム、アンテナ、スピーカーなどによ
りユーザに対して表示することが出来る。これらのこと
により、一般ユーザ、、特にロボットが自由に動くこと
自体に不安感を持つユーザにとって、ロボットが何を見
て、何を聞いて、何を考えているのか、次に何をしよう
としているのかが、容易に判る分けであるから、ロボッ
トとの実生活における安心感が極めて高くなる。
【００４７】又、アンテナや赤外線を介して、家庭内の
テレビに表示させることにより、ユーザの目の届かない
ところへ行ってしまったロボットの行動もモニターする
ことができる。
【００４８】また、例えば、点字装置、スピーカーを組
み合わせることにより全盲のユーザにとってロボットへ
の理解が容易になるなど、複数の表示装置の組合せでロ
ボットとのよりよいインターフェイスが実現される。
【００４９】さらに、表示手段を機能ごとにブロック化
したボードとし、これらをマザーボードから抜き差しで
きるようにすることで、簡単に機能追加することが可能
となる。
【００５０】又、ユーザの声や、身振り、接触等によっ
てユーザが何をどのように表示して欲しいのかを判断
し、表示させる手段を設けることにより、ロボットが身
体障害者、老人、乳幼児など身体的、社会的に弱い立場
のユーザに使用される場合でも、容易に扱うことが出来
るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロボット装置の構成の実施例を示す図である。
【図２】同じく構成の実施例を示す図である。
【図３】同じく構成の実施例を示す図である。
【図４】ロボットの動きの様子を示す図である。
【図５】ロボット内部の信号の流れを示すブロック図で
ある。
【図６】画像入力ブロックの一実施例を示すブロック図
である。
【図７】音声出力ブロックの一実施例を示すブロック図
である。
【図８】音声入力ブロックの一実施例を示すブロック図
である。
【図９】点字表示装置の一実施例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
１０１…マザーボード、 １０２…コントロールスイッチ、 １０３…ボディーカバー、 １０４…電源ブロック、 １０５Ｒ、Ｌ、Ｃ…駆動輪、 １０６Ｒ、Ｌ、Ｃ…モータ、 １０８…液晶パネル、 １０９ａ、ｂ、ｃ…マイクロフォン、 １１０…センサブロック、 １１１…音声入力ブロック、 １１２…音声出力ブロック、 １１３…画像入力ブロック、 １１４…マイコンブロック、 １１５…非破壊メモリブロック、 １１６…画像出力ブロック、 １１７…走行ブロック、 １１８…撮像レンズ、 １１９…スピーカ、 １２０…点字表示ブロック、 ２０１…撮像素子、 ２０２…ＡＧＣアンプ、 ２０３…Ａ／Ｄ変換器、 ２０４…画像抽出処理ブロック、 ２０５…画像抽出マイコン、 ３０１…音声合成マイコン、 ３０２…音声合成ＲＯＭ、 ６０１ａ、ｂ、ｃ…ＡＧＣアンプ、 ６０２ａ、ｂ、ｃ…Ａ／Ｄ変換器、 ６０３ａ、ｂ、ｃ…音声処理マイコン、 ６０４…音声認識マイコン、 ７０１…点字合成マイコン、 ７０２…点字ＲＡＭ、 ７０３…点字表示装置。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プログラムを記憶するメモリ手段と、該プ
    ログラムを実行する計算手段と、該プログラムに応じて
    走行する走行手段とを備えたパーソナルロボット装置に
    おいて、ロボット本体に入力された映像、音声、デー
    タ、及び、ロボット本体での信号、情報の処理内容を外
    部に対して表示する一つまたは複数の組合せによる手段
    を持つことを特徴とするパーソナルロボット装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載のパーソナルロボット装置に
    おいて、表示手段として本体に液晶パネルを持つことを
    特徴とするパーソナルロボット装置。
  3. 【請求項３】請求項１記載のパーソナルロボット装置に
    おいて、表示手段として本体にブラウン管を持つことを
    特徴とするパーソナルロボット装置。
  4. 【請求項４】請求項１記載のパーソナルロボット装置に
    おいて、表示手段として本体に点字装置を持つことを特
    徴とするパーソナルロボット装置。
  5. 【請求項５】請求項１記載のパーソナルロボット装置に
    おいて、表示手段として本体に発光ダイオードを持つこ
    とを特徴とするパーソナルロボット装置。
  6. 【請求項６】請求項１記載のパーソナルロボット装置に
    おいて、表示手段として本体にモデムを持つことを特徴
    とするパーソナルロボット装置。
  7. 【請求項７】請求項１記載のパーソナルロボット装置に
    おいて、表示手段として本体にアンテナを持つことを特
    徴とするパーソナルロボット装置。
  8. 【請求項８】請求項１記載のパーソナルロボット装置に
    おいて、表示手段として本体にスピーカーを持つことを
    特徴とするパーソナルロボット装置。
  9. 【請求項９】請求項１記載のパーソナルロボット装置に
    おいて、表示手段を機能ごとにブロック化したボードを
    設け、これらを本体のマザーボードから抜き差しできる
    ようにすることを特徴とするパーソナルロボット装置。
  10. 【請求項１０】請求項１記載のパーソナルロボット装置
    において、音声センシング手段、触覚センシング手段、
    画像センシング手段またはこれらの組合せを設け、表示
    手段を自動入切、または切替することを特徴とするパー
    ソナルロボット装置。
JP6040709A 1994-03-11 1994-03-11 パーソナルロボット装置 Pending JPH07248823A (ja)

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