JPWO2020111190A1 - 操作用デバイスを備えるロボット - Google Patents
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Abstract
ロボット100は、ボリュームボタン196a,196bおよび環状スイッチ190が設置されたツノ112と、ツノ112の表面に設けられたタッチセンサ192と、タッチセンサ192によってタッチが検出されたときに、駆動機構の動作量を減ずる抑制部164と、を備える。
ロボット100が動作中であっても、タッチされることで、駆動機構の動作量が減ずるので、操作用デバイスが扱いやすくなる。
Description
図1は、ロボット100を左後ろ方向から見た姿を描いている。ロボット100は、車輪で走行する。また、ロボット100は、鳴き声のような音声を発することもある。ロボット100の頭部には、ツノ112が設けられている。ツノ112の背面には、ロボット100が発する音声を大きくするためのボリュームボタン196aと、音声を小さくするためのボリュームボタン196bとが設けられている。ツノ112には、モード変更のための環状スイッチ190も設けられる。ボリュームボタン196a、196bおよび環状スイッチ190は、操作用デバイスの例である。
図2Aは、ロボット100の正面外観図である。図2Bは、ロボット100の側面外観図である。
本実施形態におけるロボット100は、外部環境および内部状態に基づいて行動を決定する自律行動型のロボットである。外部環境は、カメラやサーモセンサなど各種のセンサにより認識される。内部状態は、ロボット100の感情を表現するさまざまなパラメータとして定量化される。ロボット100は、オーナー家庭の家屋内を行動範囲とする。以下、ロボット100に関わる人間を「ユーザ」とよぶ。
ボディ104は、本体フレーム310、一対の腕106、一対のカバー312および外皮314を含む。本体フレーム310は、頭部フレーム316および胴部フレーム318を含む。頭部フレーム316は、中空半球状をなし、ロボット100の頭部骨格を形成する。胴部フレーム318は、角筒形状をなし、ロボット100の胴部骨格を形成する。胴部フレーム318の下端部が、ロアプレート334に固定されている。頭部フレーム316は、接続機構330を介して胴部フレーム318に接続されている。
ロボット100は、内部センサ128、通信機126、記憶装置124、プロセッサ122、駆動機構120およびバッテリー118を含む。駆動機構120は、上述した接続機構330および車輪駆動機構370を含む。プロセッサ122と記憶装置124は、制御回路342に含まれる。各ユニットは電源線130および信号線132により互いに接続される。バッテリー118は、電源線130を介して各ユニットに電力を供給する。各ユニットは信号線132により制御信号を送受する。バッテリー118は、リチウムイオン二次電池であり、ロボット100の動力源である。
ロボットシステム300は、ロボット100、サーバ200および複数の外部センサ114を含む。ロボット100およびサーバ200の各構成要素は、CPU(Central Processing Unit)および各種コプロセッサなどの演算器、メモリやストレージといった記憶装置、それらを連結する有線または無線の通信線を含むハードウェアと、記憶装置に格納され、演算器に処理命令を供給するソフトウェアによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラム、また、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリによって構成されてもよい。以下に説明する各ブロックは、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。
ロボット100の機能の一部はサーバ200により実現されてもよいし、サーバ200の機能の一部または全部はロボット100により実現されてもよい。
サーバ200は、通信部204、データ処理部202およびデータ格納部206を含む。
通信部204は、外部センサ114およびロボット100との通信処理を担当する。データ格納部206は各種データを格納する。データ処理部202は、通信部204により取得されたデータおよびデータ格納部206に格納されるデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部202は、通信部204およびデータ格納部206のインタフェースとしても機能する。
ロボット100は、複数の動作パターン(モーション)を有する。腕106を震わせる、蛇行しながらオーナーに近づく、首をかしげたままオーナーを見つめる、などさまざまなモーションが定義される。
以下、いつ、どのモーションを選ぶか、モーションを実現する上での各アクチュエータの出力調整など、ロボット100の行動制御に関わる設定のことを「行動特性」と総称する。ロボット100の行動特性は、モーション選択アルゴリズム、モーションの選択確率、モーションファイル等により定義される。
位置管理部208は、ロボット100の位置座標を特定する。状態管理部244は、充電率や内部温度、プロセッサ122の処理負荷などの各種物理状態など各種内部パラメータを管理する。また、状態管理部244は、ロボット100の感情(寂しさ、好奇心、承認欲求など)を示すさまざまな感情パラメータを管理する。これらの感情パラメータは常に揺らいでいる。感情パラメータに応じてロボット100の移動目標地点が変化する。たとえば、寂しさが高まっているときには、ロボット100はユーザのいるところを移動目標地点として設定する。
快・不快行為は、ユーザの応対行為が、生物として心地よいものであるか不快なものであるかにより判別される。たとえば、抱っこされることはロボット100にとって快行為であり、蹴られることはロボット100にとって不快行為である。肯定・否定反応は、ユーザの応対行為が、ユーザの快感情を示すものか不快感情を示すものであるかにより判別される。抱っこされることはユーザの快感情を示す肯定反応であり、蹴られることはユーザの不快感情を示す否定反応である。
ロボット100は、通信部142、データ処理部136、データ格納部148、内部センサ128および駆動機構120を含む。
通信部142は、通信機126(図4参照)に該当し、外部センサ114、サーバ200および他のロボット100との通信処理を担当する。データ格納部148は各種データを格納する。データ格納部148は、記憶装置124(図4参照)に該当する。データ処理部136は、通信部142により取得されたデータおよびデータ格納部148に格納されているデータに基づいて各種処理を実行する。データ処理部136は、プロセッサ122およびプロセッサ122により実行されるコンピュータプログラムに該当する。データ処理部136は、通信部142、内部センサ128、駆動機構120およびデータ格納部148のインタフェースとしても機能する。
ロボット100のモーション格納部160には、サーバ200のモーション格納部232から各種モーションファイルがダウンロードされる。モーションは、モーションIDによって識別される。前輪102を収容して着座する、腕106を持ち上げる、2つの前輪102を逆回転させることで、あるいは、片方の前輪102だけを回転させることでロボット100を回転行動させる、前輪102を収納した状態で前輪102を回転させることで震える、ユーザから離れるときにいったん停止して振り返る、などのさまざまなモーションを表現するために、各種アクチュエータ(駆動機構120)の動作タイミング、動作時間、動作方向などがモーションファイルにおいて時系列定義される。
データ格納部148には、個人データ格納部218からも各種データがダウンロードされてもよい。
ロボット100の動作制御部150は、サーバ200の動作制御部222と協働してロボット100のモーションを決める。一部のモーションについてはサーバ200で決定し、他のモーションについてはロボット100で決定してもよい。また、ロボット100がモーションを決定するが、ロボット100の処理負荷が高いときにはサーバ200がモーションを決定するとしてもよい。サーバ200においてベースとなるモーションを決定し、ロボット100において追加のモーションを決定してもよい。モーションの決定処理をサーバ200およびロボット100においてどのように分担するかはロボットシステム300の仕様に応じて設計すればよい。
まとめると、ロボット100は内部センサ128によりユーザの行為を物理的情報として取得し、サーバ200の認識部212は快・不快を判定する。また、サーバ200の認識部212は特徴ベクトルに基づくユーザ識別処理を実行する。
図6Aから図6Dは、移動中のロボット100を一時停止させる方法を説明するための模式図である。
ロボット100が移動しているとき(図6A)、ユーザはツノ112に設置されている操作用デバイス(図1のボリュームボタン196a、196bおよび環状スイッチ190)を扱いにくい。ただし、ロボット100が動いていても、ツノ112へタッチすることは比較的容易である。
以下、ツノへのタッチを契機とするロボットの停止を「一時停止」とよぶ。上述したように、ロボットの一時停止状態は、ツノから手を離してしばらくすれば自動的に解除される。ツノを触り続けている限り、ロボットが動き出すことはない。「一時停止」とは、移動機構によるロボット100の移動を停止させることである。さらに、「一時停止」において、操作用デバイスが設けられている部位を可動させる姿勢調整機構の駆動を停止してもよい。本実施形態では、ロボット100本体の移動を停止するとともに、ロボット100の頭部の動作を停止する。具体的には、本体の移動と頭部の動きに関わるアクチュエータのみが停止され、他のアクチュエータは動作可能であるものとする。
ツノ112は、各種センサおよび操作用デバイスを内蔵する内部ユニット195をケース194が覆う構成になっている。ケース194を内部ユニット195の上方から被せると、内部ユニット195の下部に設けられたツメ(図示せず)が、ケース194内側の下部に設けられた切欠き(図示せず)に嵌り、ケース194が内部ユニット195に固定される。
データ処理部136は、図5に示した機能ブロックに加えて、抑制部164、注意喚起部166、緊急停止部168、ステータス管理部170、モード管理部172および記録処理部174を有する。
記録処理部174は、マイクロフォンアレイから取得した音声データに基づいて定期的に音量を計測する。記録処理部174は、計測した日時、音量のデータおよびツノ112へのタッチの有無を記録する。「タッチなし」から「タッチあり」へ切り替わるタイミングを「タッチ開始」と示す。「タッチあり」から「タッチなし」へ切り替わるタイミングを「タッチ終了」と示す。図9においては、時刻T101からT201までが「タッチ継続時間」に対応する。
注意喚起部166は、ユーザがツノ112にタッチしたまま一定時間(以下、「第2基準時間」とよぶ。)が経過したとき、注意喚起動作を実行する。ツノ112の複数の領域にタッチセンサ192を設けることで、単にタッチを検出するだけでなく、ツノ112を握っているか否かも判断できる。たとえば、2以上のタッチセンサ192が同時にタッチを検出したとき、注意喚起部166はツノ112をユーザに握られている、と判定してもよい。注意喚起部166は、ユーザがツノ112を握ったまま第2基準時間が経過したときに注意喚起動作を実行してもよい。本実施形態においては、注意喚起動作として、ロボット100をバイブレータにより振動させる(図10A)。バイブレータを使わず、各種のアクチュエータを小刻みに振動させてもよい。ユーザは、ロボット100の振動をロボット100の「怯え」と解釈し、ツノ112の引き抜きを躊躇すると考えられる。第2基準時間が経過すれば、注意喚起部166はツノ112が引き抜かれる可能性が高まったものとみなして注意喚起動作を行なう。このようにすれば、ユーザがツノ112に触れる都度振動することがなく、ユーザに煩わしいと感じさせずに済む。
ロボット100の状態は、通常状態、操作用デバイスからの入力待ちの状態(以下、「待機状態」とよぶ。)、緊急停止状態およびシャットダウン状態の4種類の状態を遷移する。通常状態においては、ロボット100は自律的に行動し、操作用デバイスへの入力は無効化される。これにより自律行動中において、移動時の振動などにより操作用デバイスが誤動作することを防ぐことができる。
人工知能によって自ら行動を判断するロボットだけではなく、プログラムにしたがって定形行動を実行するロボット、たとえば、工場で単純作業を繰り返すロボットであっても、一時停止のためのタッチ領域を設定してもよい。定形作業をするロボットであっても、タッチによって一時停止させることは、より細かな操作のために設けられる操作用デバイスを扱いやすくする上で有用であると考えられる。
本実施形態におけるロボット100は、ユーザ操作を受け付けるための操作用デバイスと、操作用デバイスの表面及び/又は近傍に設けられたタッチセンサと、タッチセンサによってタッチが検出されたときに、駆動機構120の動作量を減ずる抑制部164と、を備えるので、操作用デバイスの位置を安定させ、ユーザが操作用デバイスを扱いやすくできる。
Claims (10)
- ユーザ操作を受け付けるための操作用デバイスと、
前記操作用デバイスの表面及び/又は近傍に設けられ、ユーザによる接触を検出するための第1接触検出部と、
前記第1接触検出部によって前記接触が検出されたときに、駆動機構の動作量を減ずる抑制部と、
を備えるロボット。 - 前記駆動機構は、ロボットを移動させる移動機構を含み、
前記抑制部は、前記移動機構によるロボットの移動を停止させることを特徴とする請求項1記載のロボット。 - 前記駆動機構は、ロボットの姿勢を変化させる姿勢調整機構を含み、
前記操作用デバイスは、前記姿勢調整機構の駆動にともない可動する部位に設けられることを特徴とする請求項1または2記載のロボット。 - 前記接触が検出されている期間の長さに応じて、前記ロボットの感情状態を更新する感情更新部、
を更に備えることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のロボット。 - 前記操作用デバイスと異なる部位に設けられ、ユーザによる接触を検出するための第2接触検出部と、
前記第2接触検出部による検出結果に基づいて、ロボット動作を実現させるために前記駆動機構を制御するメイン回路と、
前記第1接触検出部による検出結果に基づいて、前記ロボット動作を抑制させるために前記駆動機構を制御するサブ回路と、
を更に備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のロボット。 - 前記操作用デバイスは、前記ロボットを緊急停止させる指示を受け付ける緊急停止装置であって、
前記第1接触検出部によって前記接触が検出されたときに、ユーザの注意を喚起する注意喚起部、
を更に備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のロボット。 - 前記注意喚起部は、前記ロボットの怯えを示す挙動及び/又は出力によって前記注意を喚起することを特徴とする請求項6に記載のロボット。
- 前記操作用デバイスは、前記ロボットを緊急停止させる指示を受け付ける緊急停止装置であって、
前記指示を受け付けてから基準時間が経過しても、前記指示を取り消す操作が行われない場合に、前記ロボットをシャットダウンさせる停止部、
を更に備えることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のロボット。 - 前記抑制部は、前記第1接触検出部によって前記接触が検出されたときに、前記ユーザ操作を待ち受ける状態に移行し、前記ユーザ操作以外の所定イベントに応じた処理を抑止することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のロボット。
- ロボットを緊急停止させる指示を受け付ける緊急停止装置と、
前記緊急停止装置の表面及び/又は近傍に設けられ、ユーザによる接触を検出するための接触検出部と、
を備えるロボット。
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