JP3337588B2 - 音声応答装置 - Google Patents

音声応答装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は音声反応装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ヘリウムガスを注入した風船にプ
ロペラ付きモーターとそれを駆動する駆動装置及び無線
受信器を備え、手元の無線送信器付きリモートコントロ
ーラーのスティックを人が操作することによって風船を
前後左右上下に動かせるものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、リモートコン
トローラーのスティックによる操作であるため、風船を
非生物的にとらえてしまい、風船独特の暖かみが薄れる
という問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、以下のような手
段を用いて上記の問題を解決する。
【０００５】即ち、請求項１記載の本発明は、利用者の
音声を認識する音声認識手段と、空気より軽い気体が封
入された反重力手段と、前記反重力手段の表面の全面あ
るいは一部に接触を検知する接触検知手段と、前記音声
認識手段の出力と前記接触検知手段の出力を入力として
音声応答と機械的反応を選択する反応選択手段と、前記
反応選択手段の出力を入力として機械的動作を制御する
動作制御手段と、前記反応選択手段の出力を入力として
音声応答を出力する音声出力手段とを備え、一つまたは
複数の糸を前記反重力手段に接続し、前記動作制御手段
が複数の動作方法でこれらの糸を駆動することを特徴と
する音声応答装置である。
【０００６】又、請求項２記載の本発明は、入力の集合
と、それぞれの入力に対する複数の音声応答と機械的反
応を定義した入出力状態テーブルを複数有し、一つの入
出力状態テーブルを用いて入力に対する音声応答と機械
的反応を選択した後に、前記選択結果に応じて前記複数
の入出力状態テーブルのうちの一つに状態が遷移され、
その後、前記状態が遷移された入出力状態テーブルを用
いて入力に対する音声応答と機械的反応を選択すること
を特徴とする反応選択装置である。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【作用】請求項１記載の本発明によれば、音声認識手段
が利用者の音声を認識し、反重力手段には空気より軽い
気体が封入されており、接触検知手段が前記反重力手段
の表面の全面あるいは一部に接触を検知し、反応選択手
段が前記音声認識手段の出力と前記接触検知手段の出力
を入力として音声応答と機械的反応を選択し、動作制御
手段が前記反応選択手段の出力を入力として機械的動作
を制御し、音声出力手段が前記反応選択手段の出力を入
力として音声応答を出力する。
【００１３】又、請求項２記載の本発明によれば、入力
の集合と、それぞれの入力に対する複数の音声応答と機
械的反応を定義した入出力状態テーブルを複数有し、一
つの入出力状態テーブルを用いて入力に対する音声応答
と機械的反応を選択した後に、前記選択結果に応じて前
記複数の入出力状態テーブルのうちの一つに状態を遷移
する。
【００１４】
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。まず，音声選択装置、方向検出装置、方向
選択装置の基本的な装置、そして音声終了点検出装置、
音声検出装置、特徴量抽出装置、音声認識装置の音声の
認識に関する装置について述べ、最後にこれらの組み合
せによる各装置について説明する。
【００１６】音声選択装置１０２は、状態ｓにおける入
力ｘ（非負の整数）とｎ（ｓ）個の出力音声ｓｐ（ｘ，
ｉ）（０≦ｉ＜ｎ（ｓ））とからなる入出力状態１０５
と、乱数発生装置１０１と、入出力状態メモリ１０３と
を持っている（図１参照）。最初入出力状態メモリ１０
３には図２の初期状態２０１が格納されているとする。
ここで、入力ｘがあった場合、それに対応する出力音声
の集合ｓｐ（ｘ，ｉ）が選択され、この中からｉを乱数
発声装置１０１ｒ（ｎ（ｓ））（ただし、０≦ｒ（ｎ
（ｓ））＜ｎ（ｓ））で決定し、音声を出力する。この
時、状態遷移装置１０４はその出力を観測しており、入
出力状態メモリを書き変える。例えば、初期状態２０１
において「元気？」が出力された場合、入出力状態１０
５を参照して、この出力に対する状態２０２に書き変え
られる。このようにして、簡単な対話システムを構築す
ることが可能となる。また、図３のような簡単な構成に
して、一回だけの応答をさせるようにもできる。
【００１７】図４に示したように方向検出装置４０１は
複数のマイク４０２を持っている。例えばマイクの個数
が４個の場合、マイクｍ（ｉ）（０≦ｉ＜４）から入力
された音声ｓ（ｍ（ｉ），ｔ）をフレームｆ（ｍ
（ｉ），ｊ）５０１（０≦ｊ、例えば、１６ｍｓ間隔）
に分割する（図５参照）。そして、この分割されたフレ
ーム内の音声のエネルギーｅ（ｍ（ｎ），ｊ）を求め
る。このエネルギーｅ（ｍ（ｎ），ｊ）を長さ１（例え
ば長さ１００）の循環メモリに順次蓄えていく。そし
て、フレーム毎のエネルギーが求まる度に、それぞれの
マイクについて過去１フレーム分のエネルギーの和を求
め、このエネルギーの和が最大となるものを求める。そ
して、その最大値が予め実験的に定められた閾値Ｔｈｅ
よりも大きい場合、その最大値を計測したマイクの方向
が、音声が発声された方向とみなし、そのマイク番号ｉ
を出力する。
【００１８】図６のように入力ｘ（ｘは非負の整数）に
対し、現在の方向からのオフセットをオフセット算出装
置６０１より求め、方位計６０２によって計測された方
向にそのオフセットを加えることで、次に移動する方向
を目的方向メモリに格納する。オフセット算出装置６０
１というのは入力ｘに対し、オフセットをテーブルとし
て保持し、入力ｘがあった時にそれに対応するオフセッ
トを出力するものである。あるいは、図７のように入力
ｘ（ｘは非負の整数）に対し、絶対的な方向を方向算出
装置７０１により求め、目的方向メモリ６０３にその絶
対的な方向を格納する。ここの方向算出装置７０１もオ
フセット算出装置６０１と同様、入力ｘに対する方向の
値をテーブルとして保持することによって実現可能であ
る。上記のように目的とする方向を求めた後、装置全体
が移動していく中で方向を方位計６０２で順次計測し、
その計測された方向と目的方向メモリ６０３に記憶され
た方向との差分を出力し、フィードバック制御すること
で目的とする方向に装置全体を移動させることが可能と
なる。
【００１９】次に音声認識に関する装置、すなわち、音
声終了点検出装置、音声検出装置、特徴量抽出装置につ
いて述べる。まずマイクから入力された音声ｓ（ｔ）を
フレームｆ（ｉ）（ｉは非負の整数、また、フレームの
間隔は例えば１６ｍｓ）に分割し、このフレーム内のエ
ネルギーをｅ（ｉ）８０２とする。（図８参照）ここ
で、フレーム単位の音声が入力される度に、それから一
定期間遡ったフレームまでのエネルギーの分散を求め、
この分散が予め実験的に求めた閾値Ｔｈｖを大きい方か
ら小さい方へ交差した時点を音声終了点とする。ここで
一定期間のフレーム毎のエネルギーから分散を求める方
法について述べる。まず、循環メモリを使う方法である
が、フレーム毎に求まるエネルギーを順次、長さ１の循
環メモリ８０３に格納していく。そして、フレームのエ
ネルギーが求まる度に、それから一定期間遡ったエネル
ギーを循環メモリから参照し、分散を求めることができ
る。もう一つは循環メモリを使わない方法である。過去
のエネルギーの平均ｍ（ｉ−１）と分散ｖ（ｉ−１）を
保持し、新しく求まったエネルギーｅ（ｉ）と過去のエ
ネルギーの平均との重みづけした和を新しいエネルギー
の平均ｍ（ｉ）とし、同じく過去の分散ｖ（ｉ−１）と
｜ｅ（ｉ）−ｍ（ｉ）｜との重みづけ和を新しい分散ｖ
（ｉ）とすることにより、擬似的なエネルギーの分散を
求めることができる。ここで、重みづけには減衰定数α
を用い、次式で示される方法で分散を求める。αとして
は１．０２を用いている。
【００２０】
【数１】 このようにすることにより、循環メモリを必要とせず、
メモリの節約につながり、新しいエネルギーが求まる度
に一定期間内のエネルギーの総和を求める等の手間が省
け、処理時間の短縮にもつながる。
【００２１】図１０は音声検出方法の説明図、図１１は
音声認識装置の構成図である。
【００２２】そして、エネルギー用の循環メモリＭｅ８
０３と平滑化エネルギー用の循環メモリＭｓｅ９０２を
用意し、フレームのエネルギーが求まる度にメモリＭｅ
にはそのエネルギー８０２を、メモリＭｓｅには平滑化
エネルギー９０１を蓄えてゆく。上述した終了点９０３
が求まった時点で、これらの循環メモリにはエネルギー
の履歴が残っており、循環メモリの長さを十分な長さ
（例えば２秒に相当する長さ）にしておけば、一単語分
のエネルギーは残されていることになる。そこで、この
メモリから音声が発音された区間を抽出する。この区間
を抽出する方法とは、ある閾値Ｔｈを求め、循環メモリ
Ｍｅ内のエネルギーを観察した場合に、過去からその閾
値を初めて越える点を音声の始点とし、逆に音声終了点
から過去に遡った時にその閾値を交差する点を音声の終
点とし、これら始点と終点との間を音声が発音された区
間とするものである。ここで閾値Ｔｈの求め方は、音声
終了点が検出された時点のメモリＭｅ内のエネルギー最
大値ｍａｘ１００１とメモリＭｓｅ内の平滑化エネルギ
ーの最小値ｍｉｎ１００２とを求め、次式で示される値
をＴｈとするものである。
【００２３】
【数２】 ただし、βとしては０．０７程度の値とした。また、平
滑化の方法としては一定ウインドウ内のメディアン値を
採用したが、これに限定されるものではなく平均値でも
かまわない。このように、閾値を求める際に上記の最大
値としてエネルギーを用いたのは、平滑化エネルギーで
あると単語の長さが変動した場合に最大値が大幅に変動
し、それに伴なって閾値も変動し、良好な音声検出がで
きないためである。
【００２４】次に、検出された音声から認識のための特
徴量を抽出する。特徴量もエネルギー同様、フレーム毎
に求めるものとし、循環メモリに蓄えていくものとす
る。ここで特徴量とは、原信号のゼロ交差数と原信号の
微分信号のゼロ交差数と原信号のエネルギーの対数をと
った物のフレーム間差分の３つ要素からなる特徴量ベク
トルとする。
【００２５】図１１は音声認識装置の構成図である。
【００２６】このように音声終了点検出装置１１０１、
音声検出装置１１０２、特徴量抽出装置１１０３を経て
得られた音声の特徴量ベクトルと、事前に登録した音声
の特徴量ベクトルの辞書１１０５とを距離計算装置１１
０４を用いて照合し、最もスコアが良かったものを認識
結果として出力する。ただし、照合の方法は単純にベク
トル間のユークリッド距離を取ってもよいし、ＤＰマッ
チング法を用いてもよい。
【００２７】ここで、以下で用いる動作装置の説明をす
る。この動作装置というのは例えばプロペラ付きのモー
ターを３個とこれらのモーターの駆動装置とかならな
り、次に移動しようとする方向を入力すると、応用装置
全体がその方向へ移動するように３個のモーターを制御
するものである。
【００２８】図１２は音声認識装置、音声選択装置を用
いた音声反応装置の構成図である。
【００２９】次に、以上の装置を用いた応用装置につい
て述べる。上記のような音声認識装置１２０１と音声選
択装置１２０２とを組み合せた音声反応装置１２０３に
ついて述べる。（図１２参照）音声認識装置１２０１は
複数の音声を登録でき、入力した音声がどの登録音声に
近かったかを出力する。この出力として、例えば登録さ
れた音声に一意に付けられた登録番号を設定する。一
方、音声選択装置１２０２にはその登録番号に対して複
数の音声を登録しておき、ある登録番号が入力された時
にこれら複数の音声のうちからランダムに選択し、出力
させる。全体としては、ある音声を入力するとそれに対
応した音声が出力され、しかも、同じ入力に対してもさ
まざまな応答をするような装置となる。例えば、「おは
よう」という発声に対し、「おはよう」と「元気？」と
いう返答音声を用意しておき、「おはよう」と認識され
た場合にこれらの返答音声をランダムに発声させればよ
い。
【００３０】図１３は方向検出装置、動作装置を用いた
音声反応装置の構成図である。
【００３１】二つ目は方向検出装置１３０１と動作装置
１３０２とを持ち、方向検出装置１３０１によって得ら
れた方向を上記のような動作装置１３０２に入力し、装
置全体をその方向へ移動させる音声反応装置１３０３で
ある。
【００３２】図１４は音声認識装置、方向選択装置、動
作装置を用いた音声反応装置の構成図である。
【００３３】三つ目は音声認識装置１２０１と方向選択
装置１４０１と動作装置１３０２とを持ち、音声認識装
置１２０１の結果を方向選択装置１４０１の入力とし、
その出力を動作装置１３０２の入力とすることによっ
て、現在装置全体が向いている方向と目的とする方向を
比較しながら装置全体を目的とする方向へ移動させる音
声反応装置１４０２である。例えば、北を０度とし東周
りを正の方向とすると、装置全体が０度の方向を向いて
おり、音声認識装置により「右」と認識された場合、
「右」という単語に＋９０度を対応づけしておけば、装
置全体が最終的に向く方向は０＋９０＝９０度となり、
動作装置がこの目的とする方向に移動するように働く。
この時、装置全体が移動するにつれて現在の方向とその
目的とする方向とを比較し、目的とする方向に向くよう
に動作装置はモーターを制御する。ただし、「右」とか
「左」のような相対的な方向を表す単語ではなく、
「北」や「南西」という絶対的な方向を表す単語であれ
ば、目的とする方向は「北」ならば０度、「南西」なら
ば−１３５度という値になる。ここで、目的とする方向
とは−１８０〜＋１８０とする。
【００３４】図１５は方向検出装置、方向選択装置、動
作装置を用いた音声反応装置の構成図である。
【００３５】四つ目は方向検出装置１３０１と方向選択
装置１４０１と動作装置１３０２とを持ち、三つ目の音
声反応装置１４０２と同様、方向検出装置１３０１の結
果を方向選択装置１４０１の入力とし、その出力を動作
装置１３０２の入力とすることによって、現在装置全体
が向いている方向と目的とする方向を比較しながら装置
全体をその目的とする方向へ移動させる音声反応装置１
５０１である。
【００３６】図１６は音声認識装置、動作装置を用いた
音声反応装置の構成図である。
【００３７】五つ目は音声認識装置１２０１と動作装置
１３０２とを持ち、上記の音声反応装置１４０２と同
様、音声認識装置１２０１の結果を動作装置１３０２の
入力として目的の方向へ装置全体を移動させる音声反応
装置１６０１である。
【００３８】図１７は遠隔操作が可能な音声反応装置の
構成図である。
【００３９】さらに、以上五つの音声反応装置のうち音
声認識装置１２０１を含むものは、音声認識装置側に信
号送信装置１７０１を付加し、それぞれの構成の中で音
声認識装置の後段に来る音声選択装置１２０２や方向選
択装置１４０１や動作装置１３０２に信号受信装置１７
０２を付加し、音声認識装置のみを手元のリモコンとし
て遠隔操作することが可能となる。ここで信号送受信に
赤外線や無線を用いることが可能である。
【００４０】また、上記のような音声反応装置を風船に
取りつけることによって、風船と対話したり、風船をコ
ントロールすることが可能になり、風船独特のあたたか
みを生かした玩具を作ることが可能となる。
【００４１】図１８は音声反応装置を用いた玩具の説明
図である。
【００４２】上述した音声認識装置と音声選択装置とを
備えた音声反応装置１２０３を風船に取り付けた物を２
つ用意し、人がこの音声反応装置に話しかけるのではな
く、２つの音声反応装置同士がお互いに対話するように
構成すれば、勝手に対話するような玩具を作ることが可
能となる。さらに、この音声反応装置付き風船を複数用
意し、対話させることも可能である。この時に、それぞ
れの音声反応装置付き風船は音声認識過程でリジェクト
機能を持っていれば、特定の言葉に対してのみ反応する
ことが可能となり、ある発声に対し一つの風船だけが反
応するように構成することも可能となる。例えば、それ
ぞれの風船に名前を付け、その名前を呼んだ時だけ反応
させることが可能となる。ここでリジェクトの方法は音
声認識を行う時に内部の辞書と距離を計算するが、実験
的に閾値を決めておき、その閾値を越えたものをリジェ
クトするというものがある。
【００４３】なお、上記の玩具は風船に限定するもので
はなく、ぬいぐるみや人形、あるいは写真や絵であって
もかまわない。また、ディスプレイ中の動画であっても
よい。
【００４４】図１９は、本発明の請求項２５にかかる音
声認識装置の一実施例の構成図である。本実施例は、図
１１の音声認識装置に循環メモリ１９０１と音声時間検
出装置１９０２とが追加された構成となっている。即
ち、循環メモリ１９０１は、入力した発生音声を含む音
を一定時間循環的記憶するものである。音声時間検出装
置１９０２は、音声検出装置１１０２で検出した音声の
時間を検出するものである。但し、辞書１１０５は、音
声の特徴量に加えて、音声の発音された区間の時間も登
録されている。
【００４５】次に、本実施例の動作について説明する。
【００４６】循環メモリ１９０１は、入力される音を一
定期間循環的に記憶する。音声終了点検出装置１１０１
は、循環メモリ１９０１に記憶された音から音声の終了
点を検出する。音声検出装置１１０２は、音声終了点検
出装置１１０１が音声の終了点を検出した場合、循環メ
モリ１９０１からその音声が発音された区間を抽出す
る。音声時間検出装置１９０２は、前記音声が発音され
た区間の長さに対する音声時間の検出を行う。また、特
徴量抽出装置１１０３は、検出された音声から認識のた
めの特徴量を検出する。このようにして得られた音声の
特徴量と音声時間に基づき、辞書１１０５及び距離計算
装置１１０４を用いて照合し、最もスコアが良かったも
のを認識結果として出力する。
【００４７】なお、本実施例では、得られた音声の特徴
量と音声時間に基づき、辞書１１０５及び距離計算装置
１１０４を用いて照合し、最もスコアが良かったものを
認識結果として出力するとしたが、必ずしもこれに限ら
ず、辞書１１０５に登録されている言葉が音声時間によ
りグループ分けされており、認識においては、まず認識
しようとする音声の音声時間に基づきグループを特定
し、そのグループの中で特徴量に対するスコアが最も良
かったものを認識結果として出力するとしてもよい。図
２０は、辞書１１０５に登録されている言葉が、音声時
間に基づきグループ分けされている様子を示す図であ
る。即ち、ＡとＢは、同じ音声グループに属している。
ＣとＤは、同じ音声グループに属しており、ＡとＢとは
違うグループとなる。
【００４８】次に、図２１を用いて、他の発明の反応装
置の一実施例を説明する。同図において、反応装置は、
ヘリウムガス等が注入された球形の反重力手段２１０１
と、１つの細い糸２１０２の引き出しあるいは巻取りを
行う糸駆動手段の一部としてのプーリー２１０３と、こ
のプーリー２１０３を回転駆動するためのモータ２１０
４と、モータ２１０４の回転力をプーリー２１０３に伝
達するためのベルト２１０５を有している。この細い糸
２１０２と反重力手段２１０１の一部分が接続されてお
り、プーリー２１０３及びモータ２１０４により反重力
手段２１０１の変形・移動・動作等の機械的反応をさせ
る。
【００４９】又、この反応装置は、人間の音声を検出す
るマイク２１０６と、そのマイク２１０６により入力さ
れた音声を認識し、各部に所定の出力信号を出すための
ＣＰＵやＲＯＭからなる制御回路部２１０７と、反応動
作の一つとしての音声を出力するためのスピーカ２１０
８を有している。さらにこの反重力手段２１０１の表面
には、愉快な表情をした人間の顔が描かれている。
【００５０】又、上記プーリー２１０３と、モータ２１
０４と、マイク２１０６と、制御回路部２１０７等の部
分を収納するためのボデー２１０９は、床面に設置でき
るようにするために底面は平面状になっている。このボ
デー２１０９の上部に孔があいており、糸２１０２はこ
の孔を通して上下する。
【００５１】このように構成された本実施例の動作を次
に説明する。
【００５２】即ち、マイク２１０６から入力された人間
の音声に応じて、制御回路２１０７の働きにより、出力
音声をスピーカ２１０８から出力する。そして、この出
力音声を発生しながら、モータ２１０４が回転する。
【００５３】例えば、モータ２１０４を右回転と左回転
を交互に動かすことにより、反重力手段２１０１に対し
て、あたかもうなずくような動作を行わせることが可能
となる。
【００５４】このとき、モータ２１０４を回転させ糸２
１０２を解放しきると、反重力手段２１０１はゆっくり
ふんわりと上昇し、上昇しきった時間を見計らい、モー
タ２１０４を逆回転させ糸２１０２を巻取ると反重力手
段２１０１を急激に下降するなどのおもしろい動きが可
能となる。
【００５５】特に、反重力手段２１０１のこのような動
作は、外界の条件として、例えば、風等の影響を受け
て、予想もしないよな動きをなす等、極めて人間的なあ
たたかみをかもし出すといった効果を発揮する。この効
果は、決まりきった機械的な動作では、発揮され得ない
ものである。
【００５６】尚、本発明の糸とは、単に狭義の糸ではな
く、紐、あるは柔らかな金属線等、広義の意味での糸で
ある。
【００５７】又、上記実施例では、反応装置として図２
１を用いて説明したが、これに限らず例えば、図２７に
示すような構成でもよい。
【００５８】即ち、靴の形をした一対の固定部２７０１
ａと、２７０１ｂがあり、そこから柔軟性を有する紙で
作られた蛇腹状の脚に相当する部分２７０２ａ，２７０
２ｂが上方に伸びている。そして、これら脚２７０２
ａ，２７０２ｂの上には、上半身に相当する部分として
球形の反重力手段２７０３が設けられている。反重力手
段の中には、ヘリウムガス等が注入されており、下部に
細い糸２７０５がつながっている。この反重力手段２７
０３の両側から、腕に相当する部分として、２７０４
ａ，２７０４ｂが左右斜め下方向に伸びている。固定部
２７０１ａにはマイク、スピーカ、制御回路部等が収納
されている。又、固定部２７０１ｂにはモータ、プーリ
ー等が収納されている。上記糸２７０５の一端は、この
プーリーにつなげられている。モータの回転動作によっ
て、反重力手段２７０３が、うなずくような動作等をす
るのは、上記実施例の場合と本質的にはおなじである。
同図は、両脚が伸びた状態を表している。
【００５９】次に、表を用いて、他の発明の反応選択装
置の一実施例を説明する。
【００６０】反応選択装置は、入力の集合とそれぞれの
入力に対する複数の音声応答と複数の機械的反応とから
なる入出力の状態を複数有し、一つの入力に対して音声
応答と機械的反応を選択・出力した後に前記複数の入出
力の状態のうちの一つに状態が遷移され、過去の入出力
の履歴により次の入出力が決定される装置である。
【００６１】又、基本的動作は、図１〜図３を用いて上
記実施例にて説明したことと同様である。
【００６２】次に、上記動作との主な相違点について、
下表（表１）を参照しながらその動作を説明する。
【００６３】
【表１】 ここで、モード０は、おはよう、こんにちはの動作とし
て、ゆっくりした動作を表し、モード１は、元気の動作
として速い動作を表す。又、モード２は、更に速い動作
を表す。
【００６４】例えば、図２１に示した反応装置を利用し
て説明する。この反応装置にはスマイリーという名前が
つけられている。
【００６５】即ち、初期状態において、スマイリーに対
して、人間が「元気」と呼びかけると、スマイリーは、
その音声を制御回路に入力して、「元気」という出力音
声を発する。そして、そのときの動作は、モード１で指
定されているので、速い動作をしめすのである。
【００６６】次に、スマイリーが「元気」と出力した後
の、動作については、下表（表２）に示す入力と、出力
音声と、機械反応の関係に基づいて動作する。
【００６７】
【表２】 次に、図２２を用いて、他の発明の応答玩具の一実施例
を説明する。
【００６８】同図に示すように、本実施例の反応玩具
は、主としてヘリウムガスが注入された上述した反重力
手段（図示省略）と、音声認識装置２２０１と、これの
認識結果を入力とし音声応答と機械的反応を決定するた
めの上述した反応選択装置２２０２と、音声応答結果を
発声する音声出力手段２２０３と、機械的反応結果によ
り反重力手段を駆動するための上述した反応装置２２０
４等とからなる。
【００６９】同実施例の具体的な応用例としては、図２
５に示す通りである。
【００７０】即ち、本体２５０１は、猫の形状をしてお
り、内部にはヘリウムガスが注入された反重力手段であ
る。図２２にかかる応答玩具の制御・駆動装置２５０２
は、本体２５０１の腹の部分に設けられている。
【００７１】図２５に示すように、制御・駆動装置２５
０２から、本体２５０１の口の部分には口をパクパク動
かすための糸Ａが、尻尾の部分には尻尾を動かすための
糸Ｂが、そして足の部分には各々の足を動かすための糸
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆがつなげられている。
【００７２】このような構成により、人間が本体２５０
１に対して、話しかけた場合、音声認識装置２２０１に
よって、その音声が認識され、更に反応選択装置２２０
２によって、例えば、「おはよう」という出力音声が選
択され、その声が音声出力手段２２０３から出力され
る。その音声出力と共に機械反応モードに応じて、猫の
本体の各部を動かすものである。
【００７３】図２５は本発明の請求項３０記載の応答玩
具に係る一実施例を示す図であり、図２３は応答玩具に
かかる装置に関する構成図である。即ち、図２５に示す
猫の本体２５０１は、ヘリウムガス等が注入された反重
力手段である。図２３の応答玩具にかかる装置は、図２
５の２５０２の部分に格納されている。応答玩具に係る
装置２５０２は、図２２の各装置に、接触検知装置２３
０１が追加された構成となる。接触検知装置２３０１
は、本体２５０１の全面あるいは一部に設けられてアル
ミコート又は樹脂コートされたタッチセンサーのことで
ある。図２４に示すように、人が反重力手段であるタッ
チセンサーで覆われた猫に触れると、その接触が検出さ
れる。
【００７４】人が応答玩具に話かけたり及び／又は触っ
たりしたときの応答玩具の応答の一例を以下の（表３）
に示す。
【００７５】
【表３】 人が応答玩具に対して話しかけた場合が、音声入力の列
に当たる。例えば、音声入力の０が「おはよう」であれ
ば、音声認識装置２２０１によりその音声が認識され
て、反応選択装置２２０２により「おはよう」という音
声が選択され、音声出力手段２２０３から出力される。
その出力と共に音声入力の「おはよう」に対して、反応
装置２２０２により反応装置に対する機械反応のモード
が選択される。機械反応のモードは猫の所定の部位を動
かす早さ及び／又は大きさである。所定の部位とは、図
２５に示すように本実施例では、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ及
びＦのことである。即ち、しっぽを振るときは、Ｂの糸
が動かされ、口をパクパクさすときはＡの糸が動かされ
る。
【００７６】人が応答玩具に対して触れた場合が、接触
入力の列に当たる。例えば、接触入力の０が猫のノド付
近であれば、接触検知装置２３０１によりその部位が検
出され、反応選択装置２２０２により「ゴロニャーン」
という音声が選択され、音声出力手段２２０３から出力
される。その出力と共に接触入力に対して、反応装置２
２０２により反応装置に対する機械反応のモードが選択
される。この場合は、例えば、猫がしっぽ振る。
【００７７】なお、本実施例の音声認識装置は、請求項
２５及び２６記載の音声認識装置であるとしてもよい。
【００７８】また、図２６に示すように、音声認識装置
２２０１に音声検出装置２６０１とパワー検出手段２６
０２とを具備させて、入力音声の音声パワーに応じて機
械反応のモードを切り換えるようにしてもよい。これに
より、大きな声で「コラ」といえば、大きくしっぽを振
っていたのをやめさせて、しっぽをお尻にはさむ方向に
図２５のＢをひっぱるようにして、より動物らしさを表
現させることが可能となる。
【００７９】尚、本実施の形態の装置は、上述した様
に、一つの入力に対して複数の音声の中から乱数によっ
てある音声選択・出力する音声選択装置と、複数のマイ
クを備えこれらのマイクのうち入力された音のエネルギ
ーが最大となるマイクの方向を検出された方向とする方
向検出装置と、方位計を備え入力とその方位計の示す方
向により次に移動する方向を決定する方向選択装置と、
音声認識装置とを備える。
【００８０】又、本実施の形態の装置は、上述した様
に、発声音声を含む音を一定時間循環的に貯める循環メ
モリーと、その音の終了点を検出する音声終了点検出装
置と、前記循環メモリーの中から前記終了点までの発声
音声部分を切り出す音声検出装置と、音声のゼロ交差数
等の特徴量を抽出する特徴量抽出装置と、前記音声の発
声部分にある音声発声時間を計る音声時間検出装置とを
具備し、登録したい音声の特徴量と音声発声時間を辞書
として予め保存し、前記特徴量抽出装置を用いて認識し
たい音声特徴量と、前記音声時間検出装置を用いて音声
発声時間を求め、前記辞書内の音声特徴量と音声発声時
間との距離を求め、最も近い前記辞書内の音声を認識結
果とする音声認識装置である。
【００８１】又、本実施の形態の装置は、上述した様
に、ヘリウムガス等が注入された反重力手段と、１つま
たは複数の糸の引き出しを行う糸駆動手段と、この糸と
前記反 重力手段の一部分が接続されており、その糸駆動
手段により前記反重力手段の変形・移動・動作等の機械
的反応をさせることを特徴とする反応装置である。
【００８２】又、上記装置では、上述した通り、音声を
音声認識装置によって認識し、音声選択装置によって各
認識結果毎に用意された複数の音声の中から乱数を用い
て出力する。また、認識結果に応じて動力装置を駆動
し、音声の指示に従って移動させる。あるいは、その認
識結果を用いて方向選択装置により次に移動すべき方向
を決定し、動力装置を用いて決定した方向へ移動する。
一方、音声の発声された方向を方向検出装置を用いて検
出し、その方向を用いて方向選択装置により次に移動す
べき方向を決定し、動力装置を用いて決定した方向へ移
動する。また、方向検出装置によって検出された方向を
動力装置に入力し、検出された方向へ移動させる。
【００８３】又、上述した音声選択装置の入出力の状態
を複数用意し過去の入出力の履歴により入出力の状態を
遷移させることにより、簡単な対話をすることが可能と
なる。また、一つの入力に対し複数の出力を用意するこ
とにより、一つの入力に対し常に同じ応答ではなく、変
化のある応答をさせることが可能となる。
【００８４】又、上述した方向検出装置の複数のマイク
を持つことにより、エネルギーが最大となるマイクを検
出することで、音声が発声された方向を検出することが
可能となる。
【００８５】上述した方向選択装置の方位計を備えるこ
とにより、装置全体を入力した方向に正確に向かわせる
ことが可能となる。
【００８６】又、上述した音声認識装置は、上記の音声
終了点検出装置によりまず大まかな音声の終了点を求
め、上記の音声検出装置で自動的に閾値を求め、音声区
間を抽出し、上記の特徴量抽出装置の特徴量を用いて音
声認識をする。ここで、音声検出装置で循環メモリ内の
エネルギーの最大値と平滑化エネルギーの最小値により
閾値を求めているが、これは音声の発声区間の長短に対
応するためである。
【００８７】又、上述した音声反応装置は、音声認識装
置と上記の音声選択装置を組合せることにより、人が声
で話しかけて機械がそれに返答することが可能となり、
マン・マシンインターフェースを構築することが可能と
なる。
【００８８】又、上述したように方向検出装置と動作装
置を組み合わせることにより、音声に反応して装置全体
を動作させることが可能となり、音声に反応する装置を
構築することが可能となる。
【００８９】又、上述したように音声認識装置と方向選
択装置と動作装置を組み合わせることにより、音声の内
容が示す方向に装置全体を正確に移動させることが可能
となる。
【００９０】又、上述したように方向検出装置と方向選
択装置と動作装置を組み合わせることにより、音声の方
向に装置全体を正確に移動させることが可能となる。
【００９１】又、上述したように音声認識装置と動作装
置を組み合わせることにより、音声の内容が示す方向に
装置全体を移動させることが可能となる。
【００９２】又、上述した音声反応装置は音声認識装置
に信号送信装置、そして、それぞれの装置において音声
認識装置の後段にくる装置に信号受信装置を備えること
により、遠隔からの操作を可能とする。
【００９３】又、上述したように上記の音声反応装置を
２個、あるいはそれ以上用意し向い合わせておけば、自
動的に対話をする玩具を構成することが可能となる。
【００９４】又、上述したように上記の音声反応装置を
それぞれ風船に付けることにより、風船独特の暖かみを
持ち、しかも話しかけることが可能な玩具を作れること
にな る。また、時計を組み込み、ある時間がくれば適当
な音声を出力することによって人間から話かけるのでは
なく、機械から話しかける装置を作ることも可能であ
る。
【００９５】又、上述した音声認識装置は、単語の時間
の長さを考慮するので、より一層音声認識が容易とな
る。
【００９６】又、上述した反応装置、反応選択装置、応
答玩具等は、例えば、糸を用いるので、より自然な動き
を実現することが出来る。
【００９７】
【発明の効果】以上述べたことから明らかなように、本
発明は、状態を遷移することにより、仮に次に同じ入力
があっても、上記の音声応答と同じ応答があるとは限ら
ない様に出来るので、多様な音声応答が可能となるとい
う長所を有する。
【００９８】また、本発明は、利用者の呼びかけに対し
て、多様な音声応答と音声応答に対応した機械的な動作
反応をつくることができ、利用者と音声応答装置とのイ
ンタフェースをより人間にとって自然な形で実現できる
という長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】音声選択装置の構成図
【図２】音声選択装置における入出力状態
【図３】音声選択装置の構成図
【図４】方向検出装置の構成図
【図５】音声波形とフレームの説明図
【図６】オフセットを入力とした方向選択装置の構成図
【図７】絶対値を入力とした方向選択装置の構成図
【図８】音声波形、エネルギー、循環メモリの説明図
【図９】音声終了点検出方法の説明図
【図１０】音声検出方法の説明図
【図１１】音声認識装置の構成図
【図１２】音声認識装置、音声選択装置を用いた音声反
応装置の構成図
【図１３】方向検出装置、動作装置を用いた音声反応装
置の構成図
【図１４】音声認識装置、方向選択装置、動作装置を用
いた音声反応装置の構成図
【図１５】方向検出装置、方向選択装置、動作装置を用
いた音声反応装置の構成図
【図１６】音声認識装置、動作装置を用いた音声反応装
置の構成図
【図１７】遠隔操作が可能な音声反応装置の構成図
【図１８】音声反応装置を用いた玩具の説明図
【図１９】本発明の音声認識装置を示すフローチャート
【図２０】単語の時間の長さを示す図面
【図２１】本発明の反重力装置の一例を示す応答玩具の
図
【図２２】本発明の反重力装置の一例を示す応答玩具の
機能的構成図
【図２３】本発明の反重力装置の接触検知機能を有する
応答玩具の機能的構成図
【図２４】本発明の反重力装置の一例を示す応答玩具の
接触検知機能の電気回路図
【図２５】本発明の反重力装置の一例を示す猫の応答玩
具の図
【図２６】本発明の反重力装置の一例を示す応答玩具の
改良機能図
【図２７】本発明の反重力装置の一例を示す応答玩具の
別の例の図
【符号の説明】
１０１ 乱数発生装置 １０２ 音声選択装置 １０３ 入出力状態メモリ １０４ 状態遷移装置 １０５ 入出力状態 ４０１ 方向検出装置 ６０１ オフセット算出装置 ６０２ 方位計 ６０３ 目的方向メモリ ７０１ 方向算出装置 １１０１ 音声終了点検出装置 １１０２ 音声検出装置 １１０３ 特徴量抽出装置 １１０４ 距離計算装置 １１０５ 辞書 １２０１ 音声認識装置 １２０２ 音声選択装置 １３０１ 方向検出装置 １３０２ 動作装置 １４０１ 方向選択装置 １７０１ 信号送信装置 １７０２ 信号受信装置 １８０１ 風船
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ１０Ｌ 13/04 Ｇ１０Ｌ 3/00 ５１１ 15/00 Ｑ 15/28 5/02 Ｊ (72)発明者 前川 英嗣 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−175689（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−240468（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−327842（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−168794（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−33794（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−140997（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−104778（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−216618（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−83727（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10L 11/00 - 15/28 A63H 3/33 A63H 27/10 G01S 3/802

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 利用者の音声を認識する音声認識手段
    と、空気より軽い気体が封入された反重力手段と、前記
    反重力手段の表面の全面あるいは一部に接触を検知する
    接触検知手段と、前記音声認識手段の出力と前記接触検
    知手段の出力を入力として音声応答と機械的反応を選択
    する反応選択手段と、前記反応選択手段の出力を入力と
    して機械的動作を制御する動作制御手段と、前記反応選
    択手段の出力を入力として音声応答を出力する音声出力
    手段とを備え、 一つまたは複数の糸を前記反重力手段に接続し、前記動
    作制御手段が複数の動作方法でこれらの糸を駆動するこ
    とを特徴とする音声応答装置。
  2. 【請求項２】 入力の集合と、それぞれの入力に対する
    複数の音声応答と機械的反応を定義した入出力状態テー
    ブルを複数有し、一つの入出力状態テーブルを用いて入
    力に対する音声応答と機械的反応を選択した後に、前記
    選択結果に応じて前記複数の入出力状態テーブルのうち
    の一つに状態が遷移され、その後、前記状態が遷移され
    た入出力状態テーブルを用いて入力に対する音声応答と
    機械的反応を選択することを特徴とする反応選択装置。
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