JP5915381B2 - ロボット及びロボットの制御方法 - Google Patents
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Description
また、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
また、このロボットは、前記分割部で分割された前記複数の部分領域の探索順序をランダムに設定する第一設定部と、前記分割部で分割された個々の前記部分領域における探索方向を任意に設定する第二設定部とを備える。
さらに、このロボットは、前記第一設定部で設定された前記探索順序と前記第二設定部で設定された前記探索方向とに順って前記探索動作を制御する制御部を備える。
実施形態に係るロボット10の外観を図1に例示する。ロボット10は、人間とのコミュニケーションを目的として製造された据え置き型のコミュニケーションロボット(ソーシャルロボット)である。本実施形態のロボット10の外観は、利用者に親しみやすくすべく、人または動物を模した形状とされる。このロボット10には、人間のさまざまな行動,動作を検出するための各種センサや、人間の行動,動作に対してさまざまなリアクションを表現するための駆動装置,音響装置が内蔵される。
頭部42には、目,鼻,口,耳等を模した造形が施され、その内部には目蓋モータ31,表情制御モータ32,スピーカ38等が内蔵される。目蓋モータ31は、目を覆う目蓋の動作を制御するモータであり、表情制御モータ32は、顔の表情(例えば、口元や目元,頬等の立体形状)を制御するモータである。また、スピーカ38は音や音声を発するための音響装置である。
図2は、ロボット10及びコントローラ11のハードウェア構成を例示するブロック図である。このコントローラ11の内部には、CPU12,センサ入力部13,通信部14,メモリ15,モータ制御部16,音声出力部17が設けられ、これらがバス18(情報伝送路)を介して接続される。
上記のセンサ入力部13,通信部14,モータ制御部16,音声出力部17のそれぞれは、CPU12やメモリ15が設けられた基盤上に設けられたものであってもよいし、独立した基盤上に設けられたもの(所謂センサ入力ボードや通信ボード,モータ制御ボード,音声出力ボード等)であってもよい。
ロボット10の探索動作時の制御について説明する。探索動作とは、ロボット10が頭部モータ33を駆動してビデオカメラ21の撮像範囲(すなわち、頭部42の向き)を変更し、対話対象となるユーザを能動的に走査する動作である。ロボット10は、探索開始条件が成立したときに探索動作を開始し、探索終了条件が成立すると探索動作を終了する。
部分領域A:θ1≦θ≦θ3 ,部分領域B:θ3≦θ≦θ4
部分領域C:θ4≦θ≦θ5 ,部分領域D:θ5≦θ≦θ2
(ただし、θ1<θ3<θ4<θ5<θ2)
第二設定部3は、個々の部分領域A〜Dにおける探索方向を任意に設定するものである。ここでいう探索方向とは、個々の部分領域A〜Dを探索するときにロボット10の頭部42が移動する方向(左から右への方向、又は、右から左への方向)であり、時間及び方位角θの関係を示すグラフの傾きの方向に相当する。例えば、第二設定部3は、探索方向を変更する対象を個々の部分領域A〜Dの中からランダムに選択し、選択した部分領域での探索方向を逆方向に変更する。図5(c)に示すように、部分領域C,部分領域Dのそれぞれについて、探索方向を変更する。
自律制御部5は、個々の部分領域A〜Dにおける探索動作の合間に、ロボット10に自律動作を実施させるものである。ここでいう自律動作には、以下の動作が含まれる。
(1)頭部モータ33の動作のうち、制御部4で設定された探索動作とは異なる動作
(2)目蓋モータ31,表情制御モータ32,左腕モータ34,右腕モータ35,
左足モータ36,右足モータ37の少なくとも何れか一つを含む動作
上記のソフトウェアプログラムによる対象領域の分割手法には、静的分割と動的分割との二種類の分割手法が考えられる。静的分割とは、ロボット10が探索動作を開始する前に、対象領域を予め分割しておく手法である。一方、動的分割とは、探索動作中に、その時点までに探索が完了した領域を考慮し、未探索の対象領域を分割し、ロボット10の動作を動的に変化させる手法である。本実施形態のロボット10は、静的分割,動的分割の双方を用いた探索動作が可能であり、何れか一方のみを用いた探索動作も可能である。
動的分割の場合、分割部1はその時点までに探索が完了した領域を考慮し、未探索の対象領域を分割する。探索の初期には、全対象領域を一つの部分領域として探索動作が設定される。図6(a)に示す例では、方位角θの範囲θ6≦θ≦θ7が対象領域である。これを受けて、制御部4は時刻tE1に探索動作を開始する。この時点ではまだ、探索動作を中断する時刻tE2のタイミングが決定されていない。分割のタイミングは、探索動作中に分割部1で判定される。
上記のロボット10で実施される探索動作に係る制御用フローチャートを図7〜図9に例示する。図7は、探索開始条件が成立したときに実施されるフローであり、図8は図7のステップA50の内容を具体化したフローであり、図9は図7のステップA80の内容を具体化したフローである。
(A)部分領域の探索継続時間が所定時間以上になった
(B)対話対象(ユーザ)を発見した
(C)タッチセンサからの入力があった
(D)外部インターフェースからの入力があった
(1)上記のロボット10の制御では、探索動作の対象領域が分割され、その探索順序がランダムに設定される。これにより、機械的な印象を与えないように頭部42を駆動しながら、探索動作を実施することができる。また、これに加えて、探索方向についてもランダムに設定されるため、頭部42の動きをより生物的な動きに近づけることができる。したがって、探索動作に伴う機械的な印象を軽減することができ、人間との円滑なコミュニケーションを図ることができる。
開示の実施形態の一例に関わらず、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で部分的に実施することができる。本実施形態の各構成及び各処理は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。例えば、上述の実施形態では、頭部42には、目,鼻,口,耳等を模した造形が施されるものとしたが、頭部に配置される目,鼻,口,耳等は物理的な造形である必要はなく、例えばディスプレイ等の表示装置に表情を表示する等であってもよい。
以上の実施形態及び変形例に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
探索装置を有する可動部位を駆動して行われる探索動作に関し、前記探索動作の対象領域を複数の部分領域に分割する分割部と、
前記分割部で分割された前記複数の部分領域の探索順序をランダムに設定する第一設定部と、
前記分割部で分割された個々の前記部分領域における探索方向を任意に設定する第二設定部と、
前記第一設定部で設定された前記探索順序と前記第二設定部で設定された前記探索方向とに順って前記探索動作を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする、ロボット。
個々の前記部分領域における探索の合間に、前記ロボットに自律動作を実施させる自律制御部を備え、
前記自律動作には、前記探索装置を有する可動部位の動作であって前記探索動作とは異なる動作と、前記探索装置を有する可動部位以外の可動部位の動作とが含まれる
ことを特徴とする、付記1記載のロボット。
前記自律制御部が、前記自律動作の移動量に応じて前記自律動作の種類を変更する
ことを特徴とする、付記2記載のロボット。
前記分割部が、前記探索動作の過程で、その時点以後に前記探索動作がなされる領域を複数の部分領域に分割する
ことを特徴とする、付記1〜3の何れか1項に記載のロボット。
前記分割部が、前記ロボットを中心とした仮想球の周面方向に前記対象領域を分割する
ことを特徴とする、付記1〜4の何れか1項に記載のロボット。
探索装置を有する可動部位を駆動してコミュニケーション対象の探索動作を行うロボットの制御方法であって、
前記探索動作の対象領域を複数の部分領域に分割し、
前記複数の部分領域の探索順序をランダムに設定し、
個々の前記部分領域における探索方向を任意に設定し、
ランダムに設定された前記探索順序及び前記探索方向に順って前記探索動作を制御する
ことを特徴とする、ロボットの制御方法。
個々の前記部分領域における探索の合間に、前記ロボットに自律動作を実施させ、
前記自律動作には、前記探索装置を有する可動部位の動作であって前記探索動作とは異なる動作と、前記探索装置を有する可動部位以外の可動部位の動作とが含まれる
ことを特徴とする、付記6記載のロボットの制御方法。
前記自律動作の移動量に応じて前記自律動作の種類を変更する
ことを特徴とする、付記7記載のロボットの制御方法。
前記探索動作の過程で、その時点以後に前記探索動作がなされる領域を複数の部分領域に分割する
ことを特徴とする、付記6〜8の何れか1項に記載のロボットの制御方法。
前記ロボットを中心とした仮想球の周面方向に前記対象領域を分割する
ことを特徴とする、付記6〜9の何れか1項に記載のロボットの制御方法。
2 第一設定部
3 第二設定部
4 制御部
5 自律制御部
10 ロボット
11 コントローラ
21 ビデオカメラ(探索装置)
33 頭部モータ
42 頭部(可動部位)
Claims (6)
- 探索装置を有する可動部位を駆動して行われる探索動作に関し、前記探索動作の対象領域を複数の部分領域に分割する分割部と、
前記分割部で分割された前記複数の部分領域の探索順序をランダムに設定する第一設定部と、
前記分割部で分割された個々の前記部分領域における探索方向を任意に設定する第二設定部と、
前記第一設定部で設定された前記探索順序と前記第二設定部で設定された前記探索方向とに順って前記探索動作を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする、ロボット。 - 個々の前記部分領域における探索の合間に、前記ロボットに自律動作を実施させる自律制御部を備え、
前記自律動作には、前記探索装置を有する可動部位の動作であって前記探索動作とは異なる動作と、前記探索装置を有する可動部位以外の可動部位の動作とが含まれる
ことを特徴とする、請求項1記載のロボット。 - 前記自律制御部が、前記部分領域間の距離に応じて前記自律動作の種類を変更する
ことを特徴とする、請求項2記載のロボット。 - 前記分割部が、前記探索動作の過程で、その時点以後に前記探索動作がなされる領域を複数の部分領域に分割する
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載のロボット。 - 前記分割部が、前記ロボットを中心とした仮想球の周面方向に前記対象領域を分割する
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載のロボット。 - 探索装置を有する可動部位を駆動してコミュニケーション対象の探索動作を行うロボットの制御方法であって、
前記探索動作の対象領域を複数の部分領域に分割し、
前記複数の部分領域の探索順序をランダムに設定し、
個々の前記部分領域における探索方向を任意に設定し、
ランダムに設定された前記探索順序及び前記探索方向に順って前記探索動作を制御する
ことを特徴とする、ロボットの制御方法。
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