特許 7133836 ロボット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-01

(45)【発行日】2022-09-09

(54)【発明の名称】ロボット

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/00 20060101AFI20220902BHJP

   B25J 5/00 20060101ALI20220902BHJP

   A63H 11/00 20060101ALI20220902BHJP

【ＦＩ】

B25J13/00 Z

B25J5/00

A63H11/00 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018088527

(22)【出願日】2018-05-02

(65)【公開番号】P2019193964

(43)【公開日】2019-11-07

【審査請求日】2021-04-30

(73)【特許権者】

【識別番号】304027349

【氏名又は名称】国立大学法人豊橋技術科学大学

(72)【発明者】

【氏名】岡田美智男

(72)【発明者】

【氏名】長谷川孔明

【審査官】杉田 隼一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１６７８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６６１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６０４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０００６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２９５１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １３／００

Ｂ２５Ｊ ５／００

Ａ６３Ｈ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受け渡し物品を持つことができるアーム１を有し、前記アーム１はロボット本体から伸縮可能に構成されており、当該ロボット本体を移動させることができる移動手段を備えているロボットにおいて、人との距離を測定する測定手段と、人が当該ロボットの存在を意識しているか否かを判定するための判定手段とを有しており、前記測定手段による測定値が第１の所定距離（社会距離）内であり、前記判定手段により人がロボットの存在を意識していると判定したときは、人に対して近づくための移動を開始し、人に近づくために移動するときには、前記アームの伸縮長さを前記ロボット本体の横幅に対して５～２０％の間とし、かつ、該アームを伸ばす動きと縮める動きの間に動きを止める時間を短時間存在させつつ該アームを伸縮しながら移動し、前記測定手段による測定値が第２の所定距離（個体距離）内に入ったときは、移動を停止し、ロボットの目を模した部分２を人に向け、前記アーム１を人に向かって差し出すことを特徴とするロボット。

【請求項2】

前記ロボット本体は、屈曲可能に構成されており、前記測定手段により人との距離を測定する方向に向かってロボット本体の上半身を傾倒させることができるものであり、受け渡し物品を人が受け取ったか否かを判別できる判別手段を有しており、人が受け渡し物品を受け取ったと判別したときは、前記ロボット本体を屈曲させ上半身を傾倒させることを特徴とする前記第１項記載のロボット。

【請求項3】

前記第１の所定距離（社会距離）が、１．２～３．６ｍの間のいずれかの距離に設定されていることを特徴とする前記第１項記載のロボット。

【請求項4】

前記第２の所定距離（個体距離）が、０．４５～１．２ｍの間のいずれかの距離に設定されていることを特徴とする前記第１項記載のロボット。

【請求項5】

前記測定手段により測定した人との距離を、４つのゾーンに区分けして、４つのゾーンそれぞれについて対応するロボットの動作が設定されており、４つのゾーンのうち、最も遠いゾーンにあるときは、ロボットは移動を行わずに人を見守ることを特徴とする前記第１項記載のロボット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、いわゆるコミュニケーションロボット、特に本発明者が提唱する「弱いロボット」の一種である〈もじもじくん〉と称するロボットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、ロボットは、およそほとんどの場面において、より「強いロボット」が求められてきた。すなわち、より速く、より合理的に動くことが良いとされ、円滑な無駄のない動きを求められてきた。

【0003】

しかしながら、ロボットが、極めて合理的に、円滑に動くことができるようになると、ロボットは、ますます機械としての印象が強くなり、人とロボットが次第に対等なもののように感じ、ときには、ロボットから人が命令されているようにも感じてしまい、かえって親しみが損なわれることになる。

【0004】

本発明者は、人と共生するロボットであって、人に心理的圧迫を与えることのない、時には人からの手助けを引き出すような「弱いロボット」の提供を検討し続けており、これまで種々の提案をしている。

【0005】

例えば、「弱いロボット」の例として、ロボット自身が十分に動けないゴミ箱のような場合に、ロボット自身が十分に動けず、自らゴミを拾うことができない状況に対して、これを見ている人が、もどかしさを感じることによって、手助けし「ゴミを拾ってあげる」という動作を引き出す事例がある（特許文献１、非特許文献１および非特許文献２参照）。

【0006】

すなわち、ロボットがその「弱さ」「不完全さ」を出すことによって、人の援助を引き出すことに着目したものである。

【0007】

人とロボットとの共生を考えるとき、ロボットは自律すべきものという前提を再検討する必要があり、相互の手助けを引き出しやすい形を考えるべきである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第４５５６０２４号「ロボットおよびロボットシステム」

【非特許文献】

【0009】

【文献】２０１７年６月２０日株式会社講談社発行「〈弱いロボット〉の思考」

【文献】ヒューマンインタフェース学会論文誌 Vol.１８,No.3,第２１９頁「ゴミ箱ロボットにおける〈弱さ〉の表出について」佐田和也、山際康貴、岡田美智男

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

街頭に立って、人がティッシュや菓子などを配る様子を見ることがある。この動きをロボットに真似させようとしても、凡そ通行人が「受け取ってやろう」という気持ちにならなければ、受け渡しは、うまく行かない。

【0011】

通行人に「受け取ってやろう」という手助けの気持ちを抱かせ、実際に援助を引き出すためには、ロボットが傲慢ではない、むしろ懸命に手渡そうとしている姿であったり、手渡そうとしてもなかなかうまく行かないといった、少し「弱さ」「不完全さ」を感じる「もじもじ」した動きをすることが、甚だ効果的である。

【0012】

前記の先行技術文献［特許文献１］［非特許文献１］［非特許文献２］は、いずれも本発明者らによって、「弱いロボット」の不完全であることが人の協力を引き出す元になっているという考え方を提示しているが、ティッシュや菓子などをロボットが配る場合の具体的なロボットの構成については、明らかになっていない。

【0013】

本発明は、このティッシュや菓子を配るロボットの具体的構成を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明のロボットは、工場等で作業を行うような機械的なロボットではなく、あたかも何か意思を備えていて、ティッシュやお菓子のような物品を手渡そうとして、その目的に従って、逡巡をしながら自律的に行動しているものとの認識を周囲に与えるものである。つまり、周囲の人から「設計的な構え」ではなく、「志向的な構え」を引き出すことができるものである。

【0015】

そのためには、まわりの人を検知し、それに近づいたり、ティッシュやお菓子を手渡そうとするような相手に向かおうとする志向的な振る舞い、また、周りの人の状態（ロボット自身からの距離、ロボット自身に対する意識の有無、相手の表情の変化など）を把握し、ロボット自身の動作に対する相手の反応を見極めながら、その行為を試行錯誤的に行っているような探索的振る舞いが重要な要素の一つになる。

【0016】

請求項１のロボットは、受け渡し物品を持つことができるアームを有し、前記アームはロボット本体から伸縮可能に構成されており、当該ロボット本体を移動させることができる移動手段を備えているロボットにおいて、人との距離を測定する測定手段と、人が当該ロボットの存在を意識しているか否かを判定するための判定手段とを有しており、前記測定手段による測定値が、第1の所定距離（社会距離）内であり、前記判定手段により、人がロボットの存在を意識していると判定したときは、人に対して近づくための移動を開始し、人に近づくために移動するときには、前記アームを伸縮しながら移動し、前記測定手段による測定値が、第２の所定距離（個体距離）内に入ったときは、停止し、目を模した部分を人に向け、前記アームを人に向かって差し出すことを特徴とするロボットである。

【0017】

請求項２のロボットは、前記請求項１の構成に加えて、ロボット本体が屈曲可能に構成されており、前記測定手段により人との距離を測定する方向に向かってロボット本体の上半身を傾倒させることができるものであり、受け渡し物品を人が受け取ったか否かを判別できる判別手段を有しており、人が受け渡し物品を受け取ったと判別したときは、前記ロボット本体を屈曲させ上半身を傾倒させることを特徴とするものである。

【0018】

請求項３のロボットは、前記請求項１に記載の構成に加えて、前記第１の所定距離（社会距離）が、１．２～３．６mの間のいずれかの距離に設定されていることを特徴とするものである。

【0019】

請求項４のロボットは、前記請求項１に記載の構成に加えて、前記第２の所定距離（個体距離）が、０．４５～１．２mの間のいずれかの距離に設定されていることを特徴とするものである。

【0020】

請求項５のロボットは、前記請求項１に記載の構成に加えて、ロボットが人に対して近づくために移動するときに、アームを伸縮しながら移動するが、この移動時の伸縮長さが、ロボット本体の横幅に対して、５～２０％の間に設定されていることを特徴とするものである。

【0021】

請求項６のロボットは、前記請求項１に記載の構成に加えて、前記測定手段により測定した人との距離を４つのゾーンに区分けして、４つのゾーンそれぞれについて対応するロボットの動作が設定されており、４つのゾーンのうち、最も遠いゾーンにあるときは、ロボットは移動を行わずに人を見守ることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0022】

本発明のロボットであれば、そのもじもじした動作から、見る人に「弱さ」「不完全さ」「頼りなさ」を感じさせ、人の援助を引き出すことができるものである。また、見る人のロボットに対する意識を的確にとらえることにより、受け渡し物品の受け渡し確率を高めることができるものであり、受け渡し物品を受け取った人に、「受け取ってやってよかった」という気持ちを残すことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態を示す正面図である。

【図2】本発明の他の一実施形態を示す側面図である。

【図3】本発明の一実施形態を示す斜視図である。

【図4】本発明のロボットの動きを示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態を示す正面図であり、図２は本発明の他の実施形態を示す側面図であり、図３は本発明の一実施形態を示す斜視図である。

【0025】

図４は、本発明のロボットの動きについての理解を助けるためのフローチャート図であり、以下の説明の理解を助けるための参考となれば幸いであるが、本発明は、このフローチャートの態様に限定されるものではない。

【0026】

この図に示すように、ロボットは、受け渡し物品を持つことができるアーム１を有し、前記アーム１はロボット本体から伸縮可能に構成されており、当該ロボット本体を移動させることができる移動手段を備えている。

【0027】

さらに、人との距離を測定する測定手段と、人がロボットの存在を意識しているか否かを判定するための判定手段を有している。

【0028】

人との距離を測定する測定手段としては、例えば、赤外線センサを用いてロボット自身に近いところにいる人らしき物体との距離を測定することとするのが、実用的である。

【0029】

また、人がロボットの存在を意識しているか否かを判定するための判定手段としては、カメラ画像から顔認識と表情認識を用いて判定すると良い。例えば、人が笑顔であるときは、ロボットの存在を好意的に意識していると判定して良いと思われる。

【0030】

カメラは、ロボット本体上部の目を模した部分２に設置するのが合理的である。

【0031】

上記のような測定手段により、人との距離が第１の所定距離（社会距離）内にあり、かつ、上記のような判定手段により人がロボットの存在を意識していると判定したときは、人に対して近づくための移動を開始する。

【0032】

人に近づくための移動をするときは、前記アーム１を伸縮しながら移動する。このロボットは、「もじもじしながら何かを手渡そうとしている」と、見る人に推し量ってもらうために、機械のようなものとして周りの人から「設計的な構え」を引き出すのではなく、そのロボットは生き物らしさと志向性を備え、「志向的な構え」を引き出すことが重要な要素になる。

【0033】

そのために、ロボットは、身体の移動や手の動きに合わせて、ヨタヨタした動きを生み出すように、スプリングなどの弾性体で構成されている。

【0034】

また、アーム１を伸縮する動きも、パンチを繰り出すような機械的に俊敏な動きであってはならず、出してみたり、引っ込めて見たりという探索的な動きにより、「おぼつかない」動きを演出するべきである。

【0035】

アーム１を伸ばす動きと、アーム１を縮める動きとの間には、短時間動きを止めることが望ましい。アーム１を伸ばす動きと縮める動きを連続して繰り返すと、機械的に不必要なピストン運動をしているだけのように見えてしまうが、伸ばす動きと縮める動きの間に動きを止める時間が短時間存在することによって「もじもじ」感を出すことができる。

【0036】

このアーム１の動きを実現するためには、サーボモータで駆動し、並行四節リンク機構によりアーム１の伸縮の距離を大きくし、アーム１を伸ばしたり引っ込めたりすることができる。

【0037】

ロボットが、人に近づくための移動を行っているとき、もじもじした印象を与えるために、アーム１を伸縮するが、このときのアーム１を伸縮する長さは、ロボット本体の横幅に対して５～２０％であることが適切である。

【0038】

ロボットの移動中は、ティッシュやお菓子などの受け渡し物品を渡すのではなく、もじもじ感を出すための動きであるから、見る人が脅威的に感じない微妙な動きで十分であるからである。

【0039】

人に近づくための駆動手段としては、例えば、iRobot Create（商品名）の左右のモータで車輪を駆動させるなどにより実現できる。

【0040】

この人に近づくための移動速度は、０．５～３．０km/h程度であることが適切である。これより速いと、人は脅威に感じてしまう可能性があり、これより遅いと、人はロボットが近づいてきていることを認識できない可能性がある。

【0041】

移動できる方向としては、前進、後退に加えて左右への旋回も行えることが便利である。近づきたいと意図した相手が左右のいずれかへずれている場合に、その人の方向に向くように旋回しながら近づくことができる。

【0042】

また、人とロボットとの距離が、第1の所定距離内に入っても、人がロボットに対して、その存在を意識していないと判定したときは、ロボットは人に近づくための移動を行わない。これは、通行人が急いで通り過ぎるような場合、全くロボットのことを意識しない場合があり、そのような場合に人に近づくことは通行妨害となるだけでなく、危険でもあるからである。例えば、人が立ち止まっていても、ロボットに対して背を向けて、携帯電話を掛けているような場合もこの場合に該当する。

【0043】

このロボットと人との距離を、測定手段により測定するが、その距離により４つのゾーンに区分し、４つのゾーン毎にそれぞれロボットの対応動作を設定する。

【0044】

すなわち、第１の所定距離（社会距離）以内のとき、ロボットは、前記のように人に近づくために移動を開始する可能性のある距離であり、人とのコミュニケーションを取るためアーム１を伸縮するなど探索的行動をとるように設定する。この距離は概ね１．２～３．６m程度に設定するのが望ましい。

【0045】

また、第２の所定距離（個体距離）以内のとき、ロボットは、前記のように移動を停止し、人にティッシュやお菓子などの受け渡し物品を渡すため、ロボットの目を模した部分２を人に向け、アーム１を人に向かって差し出す動作をするように設定する。この距離は、概ね０．４５～１．２m程度に設定するのが望ましい。

【0046】

人との距離が更に接近（密接距離）すると、ロボットとの距離があまりにも近いことで、人が嫌悪感を感じることが多いので、ロボットが後退（遠ざかるために移動）するように設定する方が良い。この密接距離は、０．４５m以内の適当な距離に設定すると良い。

【0047】

前記第１の所定距離（社会距離）より人とロボットの距離が遠いとき（公衆距離）は、ロボットはアーム１を差し出すこともなく、通行人の様子をただ見守るだけの仕草をするように設定すると良い。距離が遠い場合には、細かい仕草が人に気づかれる可能性も小さく、過度に移動することは通行人の妨害になる可能性が大であるので、その場で停止したまま、通行人を目を模した部分２で追う程度の動きに止めるようにする。これにより、人の気づきを引き出すことを狙うものである。

【0048】

前記のように、人との距離が、第２の所定距離（個体距離）以内のとき、ロボットは移動を停止し、アーム１を人に向かって差し出して受け渡し物品を渡そうとするが、人が「受け取る」ことをしなければ、受け渡しは実現しない。

【0049】

ロボットは、受け渡しを促すために、ロボットの目を模した部分２を人に向けるとともに、アーム１を人に向かって差し出す仕草をする。これにより、人は、視線を投げかけられて、何かを訴えられているような気持になると予想される。

【0050】

前記のように、ロボットは、人がロボットの存在を意識しているか否かを判定手段により判定しているのであるが、人が受け渡し物品を受け取ったか否かは、別途判別手段により判別する。

【0051】

前記判別手段により、人が受け渡し物品を受け取ったと判別したときは、ロボット本体の上半身を、測定手段によって人との距離を測定する方向に向かって傾倒させる。このロボット本体の上半身の傾倒により、見る人には、「受け取り」に対する感謝の気持ちからお辞儀をしているように感じることができる。

【0052】

このロボットの「頼りなさ」を感じて、「受け取ってやろう」という意思をもって受け取った人は、ロボットの感謝のお辞儀を見ることによって、「受け取ってやって良かった」と感じることができるのである。

【0053】

前記の判別手段としては、アーム１の受け渡し物品を把持する部分（人の手のひらに相当する部分であるが）に光センサーを設けると好都合である。光センサーにより、受け渡し物品を人が取ったか否かを検知する方法が便利である。

【0054】

判別手段として、重量センサーを用いることも可能であるが、重量センサーでは、軽いものの検知が微妙であり、また、把持力のセンサーでは、厚さの薄いものの検知が微妙であるからである。

【0055】

また、人とロボットとの距離が、第１の所定距離（社会距離）以内に入り、人がロボットの存在を意識したと判定され、ロボットが近づくための移動を開始した後であっても、また更には、人とロボットとの距離が第２の所定距離（個体距離）以内に入り、ロボットが移動を停止し、ロボットが人に向けてアーム１を差し伸べたとしても、人が受け渡しに応じない場合があり得る。このような場合には、ロボットは、差し出したアーム１を引っ込め、また元の位置まで後退することが望ましい。

【0056】

ロボットは、人に対して脅威を与えないように設定されるべきであり、近づくための移動中であっても、近づく相手が去って行ったような場合には、行動を中止し、探索的動きをしながら、元の位置まで後退することが望ましい。

【符号の説明】

【0057】

１ ロボットのアーム
２ ロボットの目を模した部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】