JP2007265329A - 道案内システム - Google Patents

Abstract

【構成】 道案内システム１００は、コミュニケーションロボット１０と表示装置１２とを含む。たとえば、床センサ１８の検出結果に基づいて表示装置１２の近傍に存在する人間Ａを検出すると、ロボット１０が当該人間に道案内が必要か否かを質問する。道案内が必要であれば、ロボット１０は、さらに当該人間に目的地を質問する。コンピュータ１４はロボット１０から目的地情報を取得すると、表示装置１２に、現在地から目的地までの経路を要所（経路ポイント）毎に順次表示する。また、コンピュータ１４は、ロボット１０に適宜制御コマンドを送信して、要所毎に、人間が進行すべき方向を、発話およびジェスチャによって伝達（説明）する。
【効果】 現在地から目的地までの経路を表示したり、進行すべき経路を身振り手振りで人間に説明したりするので、ロボットが人間と一緒に目的地まで移動することなく、分かり易く目的地までの経路を説明することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は道案内システムに関し、特にたとえば、音声および身体動作を用いて情報提示を行うコミュニケーションロボットと地図情報の可視表示によって情報提示を行う表示装置とが連携して道案内を実行する、道案内システムに関する。

背景技術の一例が特許文献１に開示される。この特許文献１のユーザ誘導装置の技術は、第１のディスプレイを有する移動ロボットと、第２のディスプレイを有する携帯端末装置と、ロボット管理サーバとによって構成される。ユーザが携帯端末装置に目的地を入力すると、第２のディスプレイには、目的地に至る道、ユーザおよび目的地方向を示す矢印がＣＧキャラクタとして表示される。ロボット管理サーバは、携帯端末装置に目的地が入力されたことに応じて、ユーザの近くに移動ロボットが存在するかどうかを判断する。ユーザの近くに移動ロボットが存在しない場合、或いは他のユーザを誘導中である場合には、ユーザは、そのまま第２のディスプレイに表示されたＣＧキャラクタに従って目的地まで移動する。一方、ユーザの近くに空いている移動ロボットが存在する場合には、第２のディスプレイに表示されたＣＧキャラクタが消去されるとともに、第１のディスプレイに同じＣＧキャラクタが表示される。これによって、携帯端末上の情報が移動ロボットに移ったことをユーザに知らせることができる。この後、移動ロボットは、ユーザとともに移動することによって、目的地までユーザを誘導する。
特開２０００−９９８７１号公報［Ｇ０８Ｇ １／００５］

特許文献１の技術では、ディスプレイにＣＧキャラクタを表示することによって、分かり易く目的地までユーザを案内することができる。ユーザにとって親切ではあるが、移動ロボットが目的地までユーザとともに移動するので、１人の人間を道案内するのに時間がかかってしまう。つまり、非効率的である。

また、地図を理解することが苦手な人間は、たとえば現在地および目的地並びにその経路が地図上に示されていても、現在自分がどちらの方向を向いているのか分からなかったり、どちらの方向に進めばよいのか分からなかったりして、目的地まで辿り着けないということがある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、効率よく道案内を実行することができる、道案内システムを提供することである。

この発明の他の目的は、地図を理解することが苦手な人間にとっても分かり易く道案内を実行することができる、道案内システムを提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明等は、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。

請求項１の発明は、少なくとも地図を表示装置に表示する地図表示手段、道案内の目的地を示す目的地情報を取得する目的地情報取得手段、目的地情報取得手段によって目的地情報が取得されたとき、表示装置の設置された現在地から目的地までの経路を要所に従って地図上に可視表示する経路表示手段、および経路表示手段によって経路が可視表示されるとき、要所毎に人間が進行すべき方向を音声および身体動作によって当該人間に説明するコミュニケーションロボットを制御する制御手段を備える、道案内システムである。

請求項１の発明では、道案内システム（１００）は、音声（発話）および身体動作（ジェスチャ）を用いた情報提示（説明）によって道案内を行うコミュニケーションロボット（１０）と地図情報（地図や経路に関する情報）を可視表示することによって道案内を行う表示装置（１２）とが、たとえばコンピュータ（１４）を介して連携を取り、道案内を実行する。地図表示手段（１２，１４，Ｓ１３）は、少なくとも地図を表示装置の画面に表示する。たとえば、現在地（たとえば、表示装置が設置される地点）を含む地図を表示する。目的地情報取得手段（１０，１４，Ｓ１１）は、人間から道案内の目的地情報を取得する。たとえば、人間の発話やタッチパネル操作に基づいて目的地情報を取得してよい。経路表示手段（１２，１４，Ｓ１３，Ｓ２５，Ｓ２９）は、目的地情報取得手段によって目的地情報が取得されたとき、表示装置の画面に表示された地図上に、現在地から目的地までの経路を要所に従って（道順に従って）可視表示する。ここで、要所とは、曲がり角や交差点などの人間が方向転換（右折や左折）を行う地点を意味する。ただし、要所には、現在地および目的地も含まれる。制御手段（１４，Ｓ２７，Ｓ３１，Ｓ３７）は、たとえば制御コマンドをコミュニケーションロボットに送信することによって、コミュニケーションロボットの動作（発話やジェスチャ）を制御する。たとえば、経路表示手段によって経路が道順に従って可視表示されるとき、それに対応（連携）させて、コミュニケーションロボットに、要所毎に人間が進行すべき方向を発話させたり、ジェスチャで提示させたりして、目的地までの経路を説明させる。

請求項１の発明によれば、現在地から目的地までの経路を表示したり、進行すべき経路を発話やジェスチャで人間に説明したりするので、コミュニケーションロボットが人間と一緒に目的地まで移動することなく、地図を理解することが苦手な人間にとっても分かり易く当該経路を説明することができる。したがって、効率よく道案内を実行することができる。

請求項２の発明は、請求項１に従属し、少なくとも表示装置の近傍に存在する人間を検出する人間検出手段をさらに備え、制御手段は、人間検出手段によって人間が検出されたとき、当該人間に対して道案内が必要であるかどうかをコミュニケーションロボットに質問させ、その質問に対する人間の反応に基づいてコミュニケーションロボットの動作を制御する。

請求項２の発明では、人間検出手段（１４，１８，Ｓ３）をさらに備える。人間検出手段は、少なくとも表示装置の近傍（表示装置の画面に表示される内容を確認できる程度の距離、たとえば２ｍ以内）に存在する人間（つまり、道を探していそうな人間）を検出する。制御手段（１４，Ｓ５）は、人間検出手段によって人間が検出されたとき、当該人間に対して道案内が必要であるかどうかをコミュニケーションロボットに質問させる。つまり、検出した人間に対してコミュニケーションロボットが積極的に働きかける。そして、この質問に対する人間の反応（発話や特定の行動など）に基づいてコミュニケーションロボットの動作を制御する。たとえば、コミュニケーションロボットに当該人間に対して目的地を質問させたり、当該人間に対する働きかけを終了させたりする。したがって、表示装置の近傍で道を探していそうな人間にも積極的に働きかけ、道案内を実行することができる。

この発明によれば、人間と一緒にコミュニケーションロボットが目的地まで移動することなく、地図を理解することが苦手な人間にとっても分かり易く目的地までの経路を説明することができる。つまり、効率よく道案内を実行することができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１を参照して、この実施例の道案内システム（以下、単に「システム」という。）１００は、コミュニケーションロボット（以下、単に「ロボット」という。）１０、表示装置１２、コンピュータ１４、データベース（ＤＢ）１６および床センサ１８を含む。このシステム１００は、たとえばコンピュータ１４を介して、ロボット１０と表示装置１２とが連携を取り、道案内サービスを提供する。図１からも分かるように、システム１００では、たとえば、ロボット１０は、無線によって通信可能にコンピュータ１４に接続され、このコンピュータ１４には、表示装置１２、ＤＢ１６および床センサ１８が有線によって接続される。

なお、ロボット１０とコンピュータ１４とは、無線によって接続されるようにしてあるが、有線で接続されるようにしてもよい。

ロボット１０は、主として人間のようなコミュニケーションの対象とコミュニケーションを実行することを目的とした相互作用指向のもので、音声および身振り手振りなどの身体動作を用いてコミュニケーションを実行する機能を備えている。ロボット１０は、詳細は後述するが、音声（発話）と身体動作（ジェスチャ）とによって、道案内を必要とする人間に対して目的地までの経路（道順）を説明する。また、ロボット１０の外観ないし電気的な構成については、後で詳細に説明することにする。

表示装置１２は、たとえばＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイであり、上述したように、コンピュータ１４が接続され、このコンピュータ１４によって表示制御される。この表示装置１２には、道案内サービスを提供する範囲に相当する地図が表示される。また、表示装置１２は、道案内を実行するとき、地図上の現在地および目的地を判別可能に表示したり、現在地から目的地までの経路を可視表示したりする。

なお、現在地および目的地を判別可能に表示するとは、その位置に色を付して示したり、その位置を光の明滅で示したりすることなどを意味する。また、経路の可視表示については後で詳細に説明する。

コンピュータ１４は、汎用のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）やワークステーションのようなコンピュータであり、上述したように、表示装置１２の表示を制御したり、ロボット１０のコミュニケーション行動を制御したりする。

ＤＢ１６は、システム１００が道案内サービスを提供する範囲（環境）についての地図の情報（地図情報）を記憶する。図示は省略するが、この地図情報は、地図についての画像データおよび曲がり角や交差点などの人間が方向転換（右折や左折）を行う可能性の有る全ての地点、環境内の目的地となり得る全ての地点のような要所を示す要所データを含む。ただし、要所データが示す要所には、現在地（たとえば、表示装置１２が設置される地点）も含まれる。また、ＤＢ１６には、地図情報に関連して、各目的地に対応付けて、現在地から該当する目的地までの最短距離となる経路（道順）およびその経路における要所の情報とを含む経路情報が記憶される。ただし、経路における各要所は、現在地から目的地までの道順に従う順序で記憶される。したがって、コンピュータ１４は、地図情報と経路情報とに基づいて、表示装置１２の表示を制御する。たとえば、コンピュータ１４は、地図情報に基づいて、道案内サービスを提示する範囲についての地図を表示装置１２に表示し、道案内を実行する場合には、地図情報と経路情報とに基づいて、現在地から目的地までの経路を道順に従って地図上に表示する。

また、ＤＢ１６には、ロボット１０の動作を制御するための制御コマンドのコマンド名が記憶されている。このコマンド名は、ロボット１０の行動モジュールの名称である。したがって、コンピュータ１４は、道案内サービスを提供する場合には、ロボット１０の制御コマンド（行動モジュール名）をロボット１０に送信（指示）する。ロボット１０は、コンピュータ１４からの制御コマンドに従って、コミュニケーション行動すなわち道案内を実行する。たとえば、コンピュータ１４は、地図情報と経路情報とに基づいて、表示装置１２に現在地から目的地までの経路を道順に従って地図上に表示するとき、ロボット１０に、要所毎の進行方向を発話させたり、身振り手振り（ジェスチャ）で提示させたりする。

床センサ（床圧力センサ）１８は多数の検出素子（感圧センサ）を含み、この多数の検出素子は、たとえば、表示装置１２の近傍（人間が表示装置１２に表示された内容を確認できる程度の距離内）の床に埋め込まれる（敷き詰められる）。この実施例では、床センサ１８は、表示装置１２の近傍に人間が存在するとき、その圧力による信号（検出信号）をコンピュータ１４に出力する。したがって、コンピュータ１４は、床センサ１８からの検出信号の有無に基づいて、表示装置１２の近傍に人間が存在するか否かを知ることができる。

図２はロボット１０の外観を示す正面図であり、この図２を参照して、ロボット１０のハードウェアの構成について説明する。ロボット１０は台車２０を含み、この台車２０の下面にはロボット１０を自律移動させる２つの車輪２２および１つの従輪２４が設けられる。２つの車輪２２は車輪モータ２６（図３参照）によってそれぞれ独立に駆動され、台車２０すなわちロボット１０を前後左右任意の方向に動かすことができる。また、従輪２４は車輪２２を補助する補助輪である。したがって、ロボット１０は、配置された空間内を自由に移動することができる。

台車２０の上には、円柱形のセンサ取付パネル２８が設けられ、このセンサ取付パネル２８には、赤外線距離センサ３０が取り付けられる。この赤外線距離センサ３０は、センサ取付パネル２８すなわちロボット１０の周囲の物体（人間や障害物など）との距離を計測するものである。

また、センサ取付パネル２８の上には、胴体３２が直立するように設けられる。胴体３２の前方中央上部（胸に相当する位置）には、上述した赤外線距離センサ３０がさらに設けられる。これは、ロボット１０の前方の主として人間との距離を計測する。また。胴体３２には、１つの全方位カメラ３４が設けられる。全方位カメラ３４は、たとえば背面側上端部のほぼ中央から延びる支柱３６上に設けられる。全方位カメラ３４は、ロボット１０の周囲を撮影するものであり、後述する眼カメラ６０とは区別される。この全方位カメラ３４としては、たとえばＣＣＤやＣＭＯＳのような固体撮像素子を用いるカメラを採用することができる。なお、これら赤外線距離センサ３０および全方位カメラ３４の設置位置は当該部位に限られず適宜変更され得る。

胴体３２の両側面上端部（肩に相当する位置）には、それぞれ、肩関節３８Ｒおよび３８Ｌによって、上腕４０Ｒおよび４０Ｌが設けられる。図示は省略するが、肩関節３８Ｒおよび３８Ｌは、それぞれ、直交する３軸の自由度を有する。すなわち、肩関節３８Ｒは、直交する３軸のそれぞれの軸廻りにおいて上腕４０Ｒの角度を制御できる。肩関節３８Ｒの或る軸（ヨー軸）は、上腕４０Ｒの長手方向（または軸）に平行な軸であり、他の２軸（ピッチ軸、ロール軸）は、それにそれぞれ異なる方向から直交する軸である。同様に、肩関節３８Ｌは、直交する３軸のそれぞれの軸廻りにおいて上腕４０Ｌの角度を制御できる。肩関節３８Ｌの或る軸（ヨー軸）は、上腕４０Ｌの長手方向（または軸）に平行な軸であり、他の２軸（ピッチ軸、ロール軸）は、それにそれぞれ異なる方向から直交する軸である。

また、上腕４０Ｒおよび４０Ｌのそれぞれの先端には、肘関節４２Ｒおよび４２Ｌを介して、前腕４４Ｒおよび４４Ｌが設けられる。図示は省略するが、肘関節４２Ｒおよび４２Ｌは、それぞれ１軸の自由度を有し、この軸（ピッチ軸）の軸廻りにおいて前腕４４Ｒおよび４４Ｌの角度を制御できる。

前腕４４Ｒおよび４４Ｌのそれぞれの先端には、手に相当する球体４６Ｒおよび４６Ｌがそれぞれ固定的に設けられる。ただし、指や掌の機能が必要な場合には、人間の手の形をした「手」を用いることも可能である。

また、図示は省略するが、台車２０の前面、肩関節３８Ｒ，３８Ｌを含む肩に相当する部位、上腕４０Ｒ，４０Ｌ、前腕４４Ｒ，４４Ｌおよび球体４６Ｒ，４６Ｌには、それぞれ、接触センサ（図３で包括的に示す。：４８）が設けられている。台車２０の前面の接触センサ４８は、台車２０への人間や他の障害物の接触を検知する。したがって、ロボット１０の移動中に障害物との接触があると、それを検知し、直ちに車輪２２の駆動を停止してロボット１０の移動を急停止させることができる。また、その他の接触センサ４８は、主に、人間がロボット１０の当該各部位に触れたかどうかを検知する。なお、接触センサ４８の設置位置はこれらに限定されず、適宜な位置（胸、腹、脇、背中、腰、頭など）に設けられてよい。

胴体３２の中央上部（首に相当する位置）には首関節５０が設けられ、さらにその上には頭部５２が設けられる。図示は省略するが、首関節５０は、３軸の自由度を有し、３軸の各軸廻りに角度制御可能である。或る軸（ヨー軸）はロボット１０の真上（鉛直上向き）に向かう軸であり、他の２軸（ピッチ軸、ロール軸）は、それぞれ、それと異なる方向で直交する軸である。

頭部５２には、口に相当する位置に、スピーカ５４が設けられる。スピーカ５４は、ロボット１０が、それの周辺の人間に対して音声ないし音によってコミュニケーションを取るために用いられる。また、耳に相当する位置には、マイク５６Ｒおよび５６Ｌが設けられる。以下、右耳に相当するマイク５６Ｒと左耳に相当するマイク５６Ｌとをまとめてマイク５６ということがある。マイク５６は、周囲の音、とりわけコミュニケーションを実行する対象である人間の声を取り込む。さらに、目に相当する位置には、眼球部５８Ｒおよび５８Ｌが設けられる。眼球部５８Ｒおよび５８Ｌは、それぞれ眼カメラ６０Ｒおよび６０Ｌを含む。以下、右の眼球部５８Ｒと左の眼球部５８Ｌとをまとめて眼球部５８ということがあり、また、右の眼カメラ６０Ｒと左の眼カメラ６０Ｌとをまとめて眼カメラ６０ということがある。

眼カメラ６０は、ロボット１０に接近した人間の顔や他の部分ないし物体等を撮影して、それに対応する映像信号を取り込む。眼カメラ６０としては、上述した全方位カメラ３４と同様のカメラを用いることができる。たとえば、眼カメラ６０は眼球部５８内に固定され、眼球部５８は眼球支持部（図示せず）を介して頭部５２内の所定位置に取り付けられる。図示は省略するが、眼球支持部は、２軸の自由度を有し、それらの各軸廻りに角度制御可能である。たとえば、この２軸の一方は、頭部５２の上へ向かう方向の軸（ヨー軸）であり、他方は、一方の軸に直交しかつ頭部５２の正面側（顔）が向く方向に直交する方向の軸（ピッチ軸）である。眼球支持部がこの２軸の各軸廻りに回転されることによって、眼球部５８ないし眼カメラ６０の先端（正面）側が変位され、カメラ軸すなわち視線方向が移動される。

なお、上述のスピーカ５４、マイク５６および眼カメラ６０の設置位置は、これらに限定されず、適宜な位置に設けてよい。

図３はロボット１０の電気的な構成を示すブロック図であり、この図３を参照して、ロボット１０は、全体を制御するＣＰＵ６２を含む。ＣＰＵ６２は、マイクロコンピュータ或いはプロセサとも呼ばれ、バス６４を介して、メモリ６６、モータ制御ボード６８、センサ入力／出力ボード７０および音声入力／出力ボード７２に接続される。

メモリ６６は、図示は省略するが、ＲＯＭやＨＤＤおよびＲＡＭを含み、ＲＯＭやＨＤＤには、ロボット１０の制御プログラム（人間との間でコミュニケーションを実行するための行動制御プログラム）が予め記憶されるとともに、コミュニケーションを実行する際にスピーカ５４から発生すべき音声または声の音声データ（音声合成データ）および所定の身振りを提示するための角度データなども記憶される。ただし、ロボット１０は、１または複数の行動制御プログラムに従って、人間との間でコミュニケーションを行い、すなわちジェスチャや発話を実行し、当該人間に対して道案内を行う。また、ＲＯＭやＨＤＤには、外部コンピュータ（コンピュータ１４など）との間で必要な情報を送受信するための通信プログラムなどが記録される。また、ＲＡＭは、ワークメモリやバッファメモリとして用いられる。

たとえば、道案内を行うための行動制御プログラム（行動モジュール）としては、“質問Ａ”，“質問Ｂ”，…，“道案内Ａ”，“道案内Ｂ”，…がある。ただし、“”内は、行動モジュールの名称である。ロボット１０が、行動モジュール“質問Ａ”を実行すると、たとえば、「道案内は必要ですか？」と発話して、首を傾げる。具体的には、ＣＰＵ６２は、メモリ６６から「道案内は必要ですか？」に対応する音声データ（合成音声データ）を読み出し、音声入力／出力ボード７２を介してスピーカ５４から出力する。これと同時或いはほぼ同時に、ＣＰＵ６２は、メモリ６６から首を傾げる場合の角度データを読み出し、モータ制御ボード６８に与える。すると、首を傾げるように、頭部モータ８２が回転される。

また、ロボット１０が、行動モジュール“質問Ｂ”を実行すると、たとえば、「どこに行きたいの？」と発話して、首を傾げる。具体的には、ＣＰＵ６２は、メモリ６６から「どこに行きたいの？」に対応する音声データを読み出し、音声入力／出力ボード７２を介してスピーカ５４から出力する。これと同時或いはほぼ同時に、ＣＰＵ６２は、メモリ６６から首を傾げる場合の角度データを読み出し、モータ制御ボード６８に与える。すると、首を傾げるように、頭部モータ８２が回転される。

さらに、ロボット１０が、行動モジュール“道案内Ａ”を実行すると、たとえば、右手を前方に挙げ、右方向に９０度旋回して、「この方向を直進して、直ぐの突き当たりを」と発話する。具体的には、ＣＰＵ６２は、メモリ６６から右手を前方に挙げる場合の角度データおよび右方向に９０度旋回するための角度データを読み出し、モータ制御ボード６８に与える。すると、右手を前方に挙げるように右腕モータ７８が所定角度だけ回転され、右方向に９０度旋回するように車輪モータ２６が回転される。その後、ＣＰＵ６２は、メモリ６６から「この方向を直進して、直ぐの突き当たりを」に対応する音声データを読み出し、音声入力／出力ボード７２を介してスピーカ５４から出力する。

さらにまた、ロボット１０が、行動モジュール“道案内Ｂ”を実行すると、たとえば、左方向に９０度旋回して、「左に曲がり、直ぐの交差点を」と発話する。具体的には、ＣＰＵ６２は、メモリ６６から左方向に９０度旋回するための角度データを読み出し、モータ制御ボード６８に与える。すると、左方向に９０度旋回するように車輪モータ２６が回転される。その後、ＣＰＵ６２は、メモリ６６から「左に曲がり、直ぐの交差点を」に対応する音声データを読み出し、音声入力／出力ボード７２を介してスピーカ５４から出力する。

なお、これらの行動モジュールおよびそのコミュニケーション行動は、単なる例示であり、ロボット１０が配置される環境や状況などに応じて、開発者ないし設計者によって、適宜設定される。

モータ制御ボード６８は、たとえばＤＳＰで構成され、各腕や首関節および眼球部等の各軸モータの駆動を制御する。すなわち、モータ制御ボード６８は、ＣＰＵ６２からの制御データを受け、右眼球部５８Ｒの２軸のそれぞれの角度を制御する２つのモータ（図３では、まとめて「右眼球モータ」と示す。）７４の回転角度を制御する。同様に、モータ制御ボード６８は、ＣＰＵ６２からの制御データを受け、左眼球部５８Ｌの２軸のそれぞれの角度を制御する２つのモータ（図３では、まとめて「左眼球モータ」と示す。）７６の回転角度を制御する。

また、モータ制御ボード６８は、ＣＰＵ６２からの制御データを受け、右肩関節３８Ｒの直交する３軸のそれぞれの角度を制御する３つのモータと右肘関節４２Ｒの角度を制御する１つのモータとの計４つのモータ（図３では、まとめて「右腕モータ」と示す。）７８の回転角度を調節する。同様に、モータ制御ボード６８は、ＣＰＵ６２からの制御データを受け、左肩関節３８Ｌの直交する３軸のそれぞれの角度を制御する３つのモータと左肘関節４２Ｌの角度を制御する１つのモータとの計４つのモータ（図３では、まとめて「左腕モータ」と示す。）８０の回転角度を調節する。

さらに、モータ制御ボード６８は、ＣＰＵ６２からの制御データを受け、首間接５０の直交する３軸のそれぞれの角度を制御する３つのモータ（図３では、まとめて「頭部モータ」と示す。）８２の回転角度を制御する。さらにまた、モータ制御ボード６８は、ＣＰＵ６２からの制御データを受け、車輪２２を駆動する２つのモータ（図３では、まとめて「車輪モータ」と示す。）２６の回転角度を制御する。

なお、この実施例では、車輪モータ２６を除くモータは、制御を簡素化するために、ステッピングモータ或いはパルスモータを用いるようにしてある。ただし、車輪モータ２６と同様に、直流モータを用いるようにしてもよい。

センサ入力／出力ボード７０もまた、同様に、ＤＳＰで構成され、各センサからの信号を取り込んでＣＰＵ６２に与える。すなわち、赤外線距離センサ３０のそれぞれからの反射時間に関するデータがこのセンサ入力／出力ボード７０を通してＣＰＵ６２に入力される。また、全方位カメラ３４からの映像信号が、必要に応じてこのセンサ入力／出力ボード７０で所定の処理を施された後、ＣＰＵ６２に入力される。眼カメラ６０からの映像信号も、同様にして、ＣＰＵ６２に入力される。また、上述した複数の接触センサ（図３では、まとめて「接触センサ４８」と示す。）からの信号がセンサ入力／出力ボード７０を介してＣＰＵ６２に与えられる。

音声入力／出力ボード７２もまた、同様に、ＤＳＰで構成され、ＣＰＵ６２から与えられる音声合成データに従った音声または声がスピーカ５４から出力される。たとえば、後述する相対座標系による情報提示（目的地までの経路の説明）などが音声または声としてスピーカ５４から発せられる。また、マイク５６からの音声入力が、音声入力／出力ボード５６を介してＣＰＵ６２に取り込まれる。

また、ＣＰＵ６２は、バス６４を介して通信ＬＡＮボード８４に接続される。通信ＬＡＮボード８４は、ＤＳＰで構成され、ＣＰＵ６２から送られる送信データを無線通信装置８６に与え、無線通信装置８６から送信データを、たとえば、無線ＬＡＮのようなネットワークを介して、外部コンピュータ（図１および図４ではコンピュータ１４）などに送信する。また、通信ＬＡＮボード８４は、無線通信装置８６を介してデータを受信し、受信したデータをＣＰＵ６２に与える。つまり、この通信ＬＡＮボード８４および無線通信装置８６によって、ロボット１０はコンピュータ１４などと無線通信を行うことができる。ただし、ロボット１０とコンピュータ１４とは、近距離無線（Bluetooth(登録商標)）や有線によって直接通信可能に接続するようにしてもよい。

このような構成のシステム１００は、或る地下街（ショッピングモール）やイベント会場などに適用され、道案内サービスを提供する。図４は、ロボット１０と表示装置１２とが連携して、人間（ここでは、人間Ａ）に道案内を行っている様子の一例を示す。たとえば、表示装置１２は、或る地下街の道案内所に設置される。ロボット１０は、この表示装置１２の近傍に固定的に設置される。また、ロボット１０は自律移動できるため、表示装置１２の周辺を移動可能に設置されてもよい。ただし、ロボット１０は、後述するように、地図に従って人間が進行するときの方向を中心（基準）として、相対的な方向（真っ直ぐ、右、左等）を含む語句ないし言葉を発話するとともに、その方向を指差しするなどのジェスチャを実行することにより、道案内（情報提示）を行うので、固定的に設置される場合であっても、旋回可能に（自身の向きを変えられるように）設けられる。さらに、上述したように、表示装置１２が設置される地点（場所）の近傍には床センサ１８が埋め込まれている。

なお、図４では、コンピュータ１４およびＤＢ１６は省略するが、図１に示したように、ロボット１０、表示装置１２および床センサ１８は、コンピュータ１４に接続され、このコンピュータ１４にＤＢ１６が接続される。

図５は、表示装置１２が提供する道案内（画面に表示する表示内容）の一例を示す。表示装置１２には、たとえば、道案内を実行していない場合、図５（Ａ）に示すように、現在地ｐ１を含む地図が表示される。ただし、図５（Ａ）（図５（Ｂ）−図５（Ｆ）も同じ。）では、三角印によって、人間の位置を、経路に従って表示するようにしてある。また、ここでは、簡単のため、表示装置１２には、道案内を行う全範囲についての地図が固定的に表示されているものとする。ただし、道案内を行う範囲が広範である場合には、適宜、画面を縮小したり、拡大したり、または、スクロールしたりして、表示範囲を変更できるようにしてもよい。図５（Ａ）に示す状態において、人間から目的地を取得すると、図５（Ｂ）に示すように、さらに目的地ｐｎが地図上に表示される。ここで、ｐｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）は、現在地ｐ１から目的地ｐｎまでの要所（経路ポイント）を意味し、現在地ｐ１および目的地ｐｎを含む。したがって、ｎは要所の総数である。また、図５（Ｂ）（図５（Ｃ）−図５（Ｆ）も同じ。）では、目的地ｐｎをその文字を付すとともに、背景を白色にすることによって示してあるが、上述したように、実際には、色を付したり、光を明滅させたりすることによって、目的地ｐｎを表示するようにしてもよい。

これ以降では、現在地ｐ１から目的地ｐｎまでの経路（最短経路）に従って、要所を示しながら、地図上の三角印の位置を更新する。まず、図５（Ｃ）では、地図上で、現在地ｐ１から下向きに進行し、突き当りとなる（方向転換すべき）要所ｐ２までの経路が示される。次に、図５（Ｄ）に示すように、地図上で、要所ｐ２から左方向に進行し、分岐点となる（方向転換すべき）要所ｐ３までの経路が示される。続いて、図５（Ｅ）に示すように、地図上で、要所ｐ３から上方向に進行し、左折する地点となる要所ｐ４までの経路が示される。そして、図５（Ｆ）に示すように、地図上で、要所ｐ４から左方向に進行し、目的地ｐｎに到着するまでの経路が示される。

一方、ロボット１０は、音声（発話）および身振り手振りのような身体動作（ジェスチャ）を用いて、目的地までの経路を説明する。ただし、上述したように、ロボット１０は、人間の進行方向を基準として、相対的に決定される方向を用いて発話したり、当該方向を身体動作で指示したりする。たとえば、人間が北方を向いているときは北方が基準となり、人間が南方を向いているときは南方が基準となる。したがって、たとえば、ロボット１０は、道案内に際して、「その交差点を右に行って、次の十字路を左に…」のように、人間が実際に道を進んでいる状況を想定した発話やジェスチャを実行することができる。

具体的には、図５（Ｃ）−図５（Ｆ）で示したように、地図上で、人間の進行方向が示されるとき、ロボット１０は、適宜、人間が進行する場合を想定して、道案内を実行する。まず、図５（Ｃ）に示したように、地図上で、現在地ｐ１から要所ｐ２までの経路が示されるとき、ロボット１０は、要所ｐ２の方向に旋回するとともに、当該方向を指差しながら、「この方向を直進して、突き当りを」などと発話する。次に、図５（Ｄ）に示したように、地図上で、要所ｐ２から要所ｐ３の経路が示されるとき、ロボット１０は、「右に曲がり、しばらく直進して、その突き当りを」などと発話しながら、右方向（現在地ｐ１から要所ｐ２に向かう方向を基準とした場合の右方向）を向くように旋回する。さらに、図５（Ｅ）に示したように、地図上で、要所ｐ３から要所ｐ４までの経路が示されるとき、ロボット１０は、「右に曲がり、２０ｍほど行くと」などと発話しながら、右方向（要所ｐ２から要所ｐ３に向かう方向を基準とした場合の右方向）に旋回する。また、図５（Ｆ）に示したように、地図上で、要所ｐ４から目的地ｐｎまでの経路が示されるとき、ロボット１０は、「左手が目的地です。」と発話しながら、左方向（要所ｐ３から要所ｐ４に向かう方向を基準とした場合の左方向）を指差しする。

つまり、図５（Ｃ）−図５（Ｆ）に示すように、地図上で、現在地ｐ１から目的地ｐｎまでの経路が順次示されるとき、それに対応させて、ロボット１０は、「この方向を直進して、直ぐの突き当りを右に曲がり、しばらく直進して、その突き当りを右に曲がり、２０ｍほど行くと左手が目的地です。」と発話するとともに、当該発話に応じたジェスチャを行うのである。このように、ロボット１０は、人間が実際に道を進んでいる状況を想定した道案内を実行するので、地図を理解することが苦手な人間に対しても、分かり易く目的地までの経路を説明することができる。

なお、詳細な説明は省略するが、ロボット１０の説明を聞いている人間は、ロボット１０のコミュニケーション行動（発話やジェスチャ）に応じて、適宜自身の体や顔の向きを変えると想定してある。

上述のようなシステム１００の動作をフロー図に従って説明する。具体的には、コンピュータ１４が図６に示すフロー図に従って全体処理を実行し、道案内サービスを提供する。図６に示すように、コンピュータ１４は、全体処理を開始すると、ステップＳ１で、停止命令が有るか否かを判断する。たとえば、停止命令は、システム１００の管理者等が、コンピュータ１４の入力装置（キーボード，コンピュータマウスなど）を用いて入力する。ステップＳ１で“ＹＥＳ”のとき、すなわち停止命令が有る場合には、道案内サービスの提供を終了すべく、そのまま全体処理を終了する。一方、ステップＳ１で“ＮＯ”のとき、すなわち停止命令が無い場合には、ステップＳ３で、表示装置１２の近傍に人間が存在するか否かを判断する。すなわち、たとえば床センサ１８の検出結果に基づいて、表示装置１２の近傍（表示装置１２の画面に表示される地図情報が確認できる程度の距離、たとえば、２ｍ以内）に人間を検出したかどうかを判断する。

ステップＳ３で“ＮＯ”のとき、すなわち表示装置１２の近傍に人間が存在しない場合には、ステップＳ１に戻る。一方ステップＳ３で“ＹＥＳ”のとき、すなわち表示装置１２の近傍に人間が存在する場合には、ステップＳ５で、ロボット１０に制御コマンドを送信する。この制御コマンドは、その人間が道案内を必要としているかどうかを、ロボット１０に質問させるための行動モジュール“質問Ａ”である。図示は省略するが、ロボット１０は、この制御コマンドを受信すると、ＣＰＵ６２が当該制御コマンドに対応した動作（道案内が必要であるかどうかを質問する動作）を実行する。したがって、たとえば、ロボット１０は、「道案内は必要ですか？」と発話して、首を傾げたり、「道案内が必要な場合は、僕の肩に触れてください。」と発話したりして、道案内が必要であるかどうかを人間に質問する。

次のステップＳ７では、道案内が必要であるか否かを判断する。ただし、この実施例では、ロボット１０が、道案内が必要であるか否かを判断し、その結果をコンピュータ１４に送信するようにしてある。たとえば、ロボット１０は、制御コマンドに従って道案内が必要であるかどうかを人間に質問し、これに応じて、人間が肯定的な返答（たとえば、「はい」）を発話したり、ロボット１０の肩に触れたりすると、道案内が必要であると判断する。ただし、ロボット１０は、制御コマンドに従って道案内が必要であるかどうかを人間に質問し、これに対して、何らリアクションが無い場合には、道案内が不要であると判断する。

ステップＳ７で“ＮＯ”のとき、すなわち道案内が不要である場合には、そのままステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ７で“ＹＥＳ”のとき、すなわち道案内が必要である場合には、ステップＳ９で、制御コマンドを送信する。この制御コマンドは、ロボット１０に、人間に対して目的地を質問させるための行動モジュール“質問Ｂ”である。ロボット１０は、この制御コマンドを受信すると、当該制御コマンドに対応したコミュニケーション行動（目的地を質問する動作）を実行する。たとえば、ロボット１０は、「どこに行きたいの？」と発話するとともに、首を傾げて、人間に目的地を聞く（質問する）。

次のステップＳ１１では、道案内の目的地情報を取得する。ただし、この実施例では、ロボット１０が人間に目的地を聞くため、ここでは、コンピュータ１４は、ロボット１０から目的地情報を取得するのである。たとえば、ロボット１０は、人間が返答（発話）した場所を音声認識することによって目的地情報を取得する。

続いて、ステップＳ１３では、現在地ｐ１と目的地ｐｎとを含む地図を表示装置１２に表示する。つまり、図５（Ｂ）に示したように、図５（Ａ）に示した地図に、目的地ｐｎが表示される。たとえば、コンピュータ１４のＶＲＡＭ（図示せず）上に展開された地図データのうち、目的地に相当する位置（一定の領域ないし範囲）に、ｐｎの文字が表示されるとともに、その背景として色（たとえば、赤色）が付される。したがって、表示装置１２に、目的地ｐｎが示される。次のステップＳ１５では、目的地ｐｎに対応した経路情報および制御コマンド情報をＤＢ１６から取得する。そして、ステップＳ１７で、後述する道案内処理（図７参照）を実行して、ステップＳ１に戻る。

図７は、図６に示したステップＳ１７の道案内処理を示すフロー図である。図７に示すように、コンピュータ１４は、道案内処理を開始すると、ステップＳ２１で、変数ｊを初期化する（ｊ＝１）。この変数ｊは、道案内（処理）を実行した回数を示す。続くステップＳ２３では、変数ｉを初期化する（ｉ＝１）。つまり、要所ｐｉを現在地ｐ１に設定する。

次のステップＳ２５では、表示装置１２に現在地ｐ１を点滅表示する。つまり、地図上に表示されている現在地ｐ１を示す三角印を点滅させることによって、現在地ｐ１を人間に対して分かり易いように示す。ただし、上述したように、その位置に色を付したり、その位置の光を明滅させたりして、現在地ｐ１を示してもよい。続くステップＳ２７では、ロボット１０に制御コマンドを送信する。この制御コマンドは、ロボット１０に、地図上の現在地ｐ１を説明させるための行動モジュールである。ロボット１０は、この制御コマンドを受信すると、たとえば、地図上の現在地ｐ１を指差し、「今はここだよ」と発話する。このステップＳ２５およびステップＳ２７の処理によって、人間は、地図上における現在地ｐ１を確認する（知る）ことができる。

次のステップＳ２９では、表示装置１２に、要所ｐｉから要所ｐｉ＋１までの経路を表示する。したがって、表示装置１２の画面には、要所ｐｉおよび要所ｐｉ＋１を示す三角印およびそれらを進行方向に結ぶ矢印が地図上に表示される。たとえば、ｉ＝１では、図５（Ｃ）に示したように、現在地ｐ１および要所ｐ２のそれぞれが三角印で表示されるとともに、現在地ｐ１から要所ｐ２に向かう経路を示す矢印が地図上に表示される。続くステップＳ３１では、ロボット１０に制御コマンドを送信する。この制御コマンドは、ロボット１０に要所ｐｉから要所ｐｉ＋１までの経路を説明させるための行動モジュール（“案内Ａ”，“案内Ｂ”，…）である。たとえば、ｉ＝１では、図５（Ｃ）に示した現在地ｐ１から要所ｐ２までの経路が表示されるとき、ロボット１０は、要所ｐ２の方向に旋回するとともに、当該方向を指差しながら、「この方向を直進して、突き当りを」などと発話する。このステップＳ２９およびステップＳ３１の処理によって、人間は、要所ｐｉから要所ｐｉ＋１までの経路を知ることができる。

続いて、ステップＳ３３では、変数ｉがｎ−１以上であるかどうかを判断する。ここで、上述したように、ｎは当該目的地までの最短経路に含まれる要所（経路ポイント）の総数であり、変数ｉがｎ−１以上であれば、目的地ｐｎまでの経路を全て説明したことを意味する。ステップＳ３３で“ＮＯ”のとき、すなわち、未だ目的地ｐｎまでの経路を全て説明していない場合には、ステップＳ３５で、変数ｉをインクリメント（ｉ＝ｉ＋１）して、ステップＳ２９に戻る。一方、ステップＳ３３で“ＹＥＳ”のとき、すなわち、目的地までの経路を全て説明した場合には、ステップＳ３７で、ロボット１０に制御コマンドを送信する。この制御コマンドは、ロボット１０に、地図上の目的地ｐｎを説明させるためのものである。ロボット１０は、この制御コマンドを受信すると、たとえば、地図上の目的地ｐｎを指差し、「ここが目的地だよ」と発話する。このステップＳ３７の処理によって、人間は地図上での目的地を確認することができる。

次のステップＳ３９では、人間が目的地までの経路を理解したかどうかを判断する。ただし、ロボット１０が、人間に質問するため、コンピュータ１４は、ロボット１０から人間が経路を理解したか否かの判断結果を取得する。たとえば、ロボット１０は、「分かりましたか？」などと発話し、これに応じて、人間が肯定的な返答（たとえば、「はい」）を発話した場合には、それを音声認識することによって当該人間が目的地までの経路を理解したと判断することができる。ただし、人間が否定的な返答（たとえば、「いいえ」，「分からない」）を発話した場合には、当該人間が目的地までの経路を理解していないと判断することができる。

ステップＳ３９で“ＹＥＳ”のとき、すなわち、人間が目的地までの経路を理解した場合には、そのままステップＳ４５に進む。一方、ステップＳ３９で“ＮＯ”のとき、すなわち人間が目的地までの経路を理解していない場合には、ステップＳ４１で、変数ｊが説明限度回数ｍ以上であるかどうかを判断する。ここで、説明限度回数ｍは、当該人間について同じ道案内を何回繰り返すかを決定するための回数であり、たとえば２〜３に設定される。ステップＳ４１で“ＮＯ”のとき、すなわち、まだ説明限度回数ｍに達していない場合には、ステップＳ２３に戻り、同じ道案内を繰り返す。一方、ステップＳ４１で“ＹＥＳ”のとき、すなわち、説明限度回数ｍに達した場合には、ステップＳ４５に進む。

ステップＳ４５では、ロボット１０に制御コマンドを送信する。この制御コマンドは、ロボット１０に、当該説明が終了したことを人間に対して知らせさせるためのものである。ロボット１０は、この制御コマンドを受信すると、「説明は以上です」などと発話する。そして、ステップＳ４５の処理を終了すると、図６に示した全体処理にリターンする。

この実施例によれば、地図上で現在地から目的地までの経路を、要所毎に順次表示装置に表示するとともに、ロボットが発話やジェスチャによって要所毎に道案内を行うので、ロボットと表示装置とが連携して道案内を実行することができる。つまり、地図上で経路を可視表示したり、ロボットのコミュニケーション行動によって人間が進行すべき方向を伝えたりするので、地図を理解することが苦手な人間にとっても分かり易く経路を説明することができる。

また、この実施例では、ロボットが人間を目的地まで誘導するようなことはしないので、効率的よく道案内をすることができる。

なお、上述の実施例では、表示装置１２は、地図上に現在地および目的地を含む要所を経路の順番に従って表示するようにしたが、これに限定される必要はない。たとえば、現在地および目的地を含む最短経路および全ての要所および進行方向を示す矢印を最初から表示してもよい。このような場合には、ロボット１０の道案内と対応させるべく、ロボット１０が説明中の要所および矢印の色を変化させたり、光を明滅させたりすることによって、ロボット１０が現在どの地点の説明を行っているのかを人間に対して知らせるようにしてもよい。

また、上述の実施例では、床センサ１８を用いて、表示装置１２の近くに人間を検出するようにしたが、これに限定されない。たとえば、環境に設置した天井カメラを用いて人間を検出するようにしてもよいし、無線タグ読取システムを用いて人間を検出してもよい。また、ロボット１０が備えるセンサによって人間を検出するようにしてもよい。たとえば、赤外線距離センサ３０の検出結果に基づいて、人間を検出するようにしてもよい。

また、上述の実施例では、表示装置１２の近傍に存在する人間を検出すると、ロボット１０が人間に話しかけ、道案内が必要であることを判断してから、目的地情報を取得して、道案内を開始するようにしたが、これに限定されるべきでない。たとえば、表示装置１２の近傍に目的地を選択するためのボタンを設けておき、目的地に対応するボタンが選択されたときに当該ボタンに対応する場所を目的地として取得し、道案内を開始するというようにしてもよい。また、たとえば、タッチパネルを表示装置１２の画面上に設けるようにすれば、直接的に地図上の目的地を選択することもできる。

さらに、上述の実施例では、簡単のため、表示装置１２の近傍に存在する人間を検出して、道案内を実行するようにしたが、これに限定されず、たとえば、表示装置１２の表示が見難い位置に存在する人間にも積極的に働きかけて、道案内を実行するようにしてもよい。たとえば、表示装置１２が設置される或る部屋（たとえば、道案内サービスセンタ）内の人間を検出するようにして、ロボット１０は、この部屋内を自由に移動するようにする。そして、当該部屋に入ってきた人間に対してロボット１０が話しかけ、道案内が必要であると判断した場合は、表示装置１２の前（表示が見易い地点）まで誘導してから道案内を開始するというようにしてもよい。

また、上述の実施例では、予め各目的地に対応付けて経路情報および操作コマンド情報を生成し記憶しておくようにしたが、これに限定される必要はない。たとえば、取得した目的地に基づいて、既存の経路探索アルゴリズム（ダイナクストラ法やウォーシャルフロイド法など）を用いて最短経路を生成し、この最短経路に含まれる要所（経路ポイント）同士の関係と地図情報とに基づいてロボット１０の動作（発話やジェスチャ）や表示装置１２の表示内容を自動生成するようにしてもよい。

図１はこの発明の道案内ロボットシステムの一実施例を示す図解図である。 図２は図１に示すコミュニケーションロボットの外観を正面から見た図解図である。 図３は図１に示すコミュニケーションロボットの電気的な構成を示すブロック図である。 図４はこの発明の適用の一実施例を示す図解図である。 図５は図１に示す表示装置が提供する道案内の一例を示す図解図である。 図６は図１に示すコンピュータの全体処理の一例を示すフロー図である。 図７は図１に示すコンピュータの道案内処理の一例を示すフロー図である。

符号の説明

１０ …コミュニケーションロボット
１２ …表示装置
１４ …コンピュータ
１６ …データベース
１８ …床センサ
５４ …スピーカ
５６ …マイク
６２ …ＣＰＵ
６６ …メモリ
６８ …モータ制御ボード
７０ …センサ入力／出力ボード
７２ …音声入力／出力ボード
８４ …通信ＬＡＮボード
８６ …無線通信装置

Claims (2)

1. 少なくとも地図を表示装置に表示する地図表示手段、
   道案内の目的地を示す目的地情報を取得する目的地情報取得手段、
   前記目的地情報取得手段によって目的地情報が取得されたとき、前記表示装置の設置された現在地から前記目的地までの経路を要所に従って前記地図上に可視表示する経路表示手段、および
   前記経路表示手段によって前記経路が可視表示されるとき、前記要所毎に人間が進行すべき方向を音声および身体動作によって当該人間に説明するコミュニケーションロボットを制御する制御手段を備える、道案内システム。
2. 少なくとも前記表示装置の近傍に存在する人間を検出する人間検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記人間検出手段によって人間が検出されたとき、当該人間に対して道案内が必要であるかどうかを前記コミュニケーションロボットに質問させ、その質問に対する人間の反応に基づいて前記コミュニケーションロボットの動作を制御する、請求項１記載の道案内システム。

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