特許 7540517 装置及び制御方法

(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】2024-08-19

(45)【発行日】2024-08-27

(54)【発明の名称】装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/00 20060101AFI20240820BHJP

   A63H 11/00 20060101ALI20240820BHJP

【ＦＩ】

B25J13/00 Z

A63H11/00 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023020393

(22)【出願日】2023-02-14

(62)【分割の表示】P 2020136668の分割

【原出願日】2017-12-13

(65)【公開番号】P2023054091

(43)【公開日】2023-04-13

【審査請求日】2023-03-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(72)【発明者】

【氏名】高木 辰徳

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０６９３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１１６７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１８７０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２４０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８０５７１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １３／００

Ａ６３Ｈ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

動作を行なうデバイスと、
外部からの音声の音圧レベルを検出するセンサと、
上記センサが検出する音圧レベルが予め設定されたしきい値を超えない場合に、前記音声の認識処理を実行し、得た認識結果に基づきどのような動作を行うべきかの判断結果に応じた指示信号を出力するシステムＣＰＵと、
上記システムＣＰＵによって出力された指示信号が入力されると、上記指示信号が示す動作内容で上記デバイスが動作を実行するように制御するデバイス用ＣＰＵと、
を備え、
上記デバイス用ＣＰＵは、
上記センサが検出する音圧レベルが上記しきい値以上の場合に出力される割込み信号の入力時、上記割込み信号の入力直前に実行していた上記デバイスの動作の動作内容に基づいて、上記割込み信号に対応して設定された動作内容での動作の実行の可否を判断し、
上記割込み信号での動作の実行が不可であると判断した場合には、上記割込み信号を無効であるものとして、上記割込み信号の入力直前に実行していた上記デバイスの動作の動作内容での動作の実行を継続させるよう制御し、
上記割込み信号に対応して設定された動作内容は、驚きを表現した動作内容である、
ことを特徴とする装置。

【請求項2】

上記デバイス用ＣＰＵは更に、上記割込み信号に対応して設定された動作内容での動作の実行が可であると判断した場合、上記割込み信号に対応して設定された動作内容での動作を実行するよう制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の装置。

【請求項3】

上記しきい値は、任意に設定可能である、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の装置。

【請求項4】

上記デバイス用ＣＰＵは更に、上記割込み信号が入力されると、上記割込み信号に対応して設定された動作内容での上記デバイスの動作を実行するよう制御する、
ことを特徴とする請求項 １乃至３のいずれか一項記載の装置。

【請求項5】

動作を行なうデバイスと、外部からの音声の音圧レベルを検出するセンサと、を有する装置の制御方法であって、
上記センサが検出する音圧レベルが予め設定されたしきい値を超えない場合に、システムＣＰＵが、前記音声の認識処理を実行し、得た認識結果に基づきどのような動作を行うべきかの判断結果に応じた指示信号を出力する出力ステップと、
上記出力ステップにて出力された指示信号がデバイス用ＣＰＵに入力されると、上記デバイス用ＣＰＵが、上記指示信号が示す動作内容で上記デバイスが動作を実行するように制御する制御ステップと、
を含み、
上記制御ステップにおいて上記デバイス用ＣＰＵは、
上記センサが検出する音圧レベルが上記しきい値以上の場合に出力される割込み信号の入力時、上記割込み信号の入力直前に実行していた上記デバイスの動作の動作内容に基づいて、上記割込み信号に対応して設定された動作内容での動作の実行の可否を判断し、
上記割込み信号での動作の実行が不可であると判断した場合には、上記割込み信号を無効であるものとして、上記割込み信号の入力直前に実行していた上記デバイスの動作の動作内容での動作の実行を継続させるよう制御し、
上記割込み信号に対応して設定された動作内容は、驚きを表現した動作内容である、
ことを特徴とする制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、装置及び制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ユーザに自発的行動を促すようにロボットを制御するロボット制御装置が提案されている。（例えば、特許文献１）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１３５５３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献に記載された技術を含め、近年一般に普及しつつあるペット用等のロボットにおいては、顔認識や音声認識、空間認識などの周囲からの環境に対する認識処理に加えて、感情表現や対話機能、移動や動作を伴う各種アクションなど、入力、処理、及び出力に関して取扱うデータ量が大幅に増えており、スタンドアローンで実行する場合は、ＣＰＵの負担がより一層大きくなる。また、ＣＰＵ負荷を軽減するため、一部の機能の実現のために外部のネットワークを用いたクラウド処理を行なう場合は、通信処理を行なう必要があり、スタンドアローンの場合であっても、クラウド処理を併用する場合であっても、処理時間が増大するという課題がある。

【0005】

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ロボットなどの装置が周囲から与えられる外的刺激に対し、処理の負担を軽減しながら迅速な対応をとることを可能にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、動作を行なうデバイスと、外部からの音声の音圧レベルを検出するセンサと、上記センサが検出する音圧レベルが予め設定されたしきい値を超えない場合に、前記音声の認識処理を実行し、得た認識結果に基づきどのような動作を行うべきかの判断結果に応じた指示信号を出力するシステムＣＰＵと、上記システムＣＰＵによって出力された指示信号が入力されると、上記指示信号が示す動作内容で上記デバイスが動作を実行するように制御するデバイス用ＣＰＵと、を備え、上記デバイス用ＣＰＵは、上記センサが検出する音圧レベルが上記しきい値以上の場合に出力される割込み信号の入力時、上記割込み信号の入力直前に実行していた上記デバイスの動作の動作内容に基づいて、上記割込み信号に対応して設定された動作内容での動作の実行の可否を判断し、上記割込み信号での動作の実行が不可であると判断した場合には、上記割込み信号を無効であるものとして、上記割込み信号の入力直前に実行していた上記デバイスの動作の動作内容での動作の実行を継続させるよう制御し、上記割込み信号に対応して設定された動作内容は、驚きを表現した動作内容である、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ロボットなどの装置が周囲から与えられる外的刺激に対し、処理の負担を軽減しながら迅速な対応をとることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係るペットロボットの機能回路の構成の一部を抽出して示すブロック図。

【図2】同実施形態に係る音声入力に対応する全体の処理内容を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明をペットロボット（装置）に適用した場合の一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0010】

図１は、本実施形態に係るペットロボット１０の機能回路の構成の一部を抽出して示すブロック図である。当該ペットロボット１０は、ユーザの呼び掛けや命令、外部の音声等を外部刺激として、センサの１つであるマイクロホンで入力した後、音声認識処理により予め登録されている命令等を解析して、設定された各種動作を実行するものとする。

【0011】

同図において、ペットロボット１０の例えば頭部に埋設されるマイクロホン１１から入力される、周囲の音声とマイクロホン１１自体の指向性に対応した音声信号が、コーデック部１２においてデジタルデータ化され、所定の符号化フォーマットに従ってコード化された上で、システムＣＰＵ１３に与えられる。

【0012】

また一方で、コーデック部１２において所定のしきい値以上の音圧レベルとなる音声信号が入力された場合、コーデック部１２は後述するデバイス用ＣＰＵ１４に対して、割込み信号を直接送出する。

【0013】

上記システムＣＰＵ１３は、当該ペットロボット１０におけるメインＣＰＵとなるもので、ペットロボット１０全体の制御、具体的にはコーデック部１２からの音声データに対する上述した音声認識処理とその処理結果に対する予め設定された内容とにより、ペットロボット１０がその時点で実行すべき動作を指示する指示信号を生成して、デバイス用ＣＰＵ１４へ出力する。

【0014】

デバイス用ＣＰＵ１４は、当該ペットロボット１０におけるサブＣＰＵとなるもので、システムＣＰＵ１３から与えられる指示信号に基づいて、ペットロボット１０で実際に動作する各デバイスの駆動制御、具体的にはモータ駆動部１５を介して接続される多数のステッピングモータ（図示せず）に対する回転駆動制御、及び表示駆動部１６を介して接続される液晶表示パネル（ＬＣＤ）に対する表示駆動制御、さらに図示しないスピーカからの音声出力制御等を実行する。

【0015】

上記モータ駆動部１５に駆動される多数のステッピングモータは、当該ペットロボット１０の手足及び頸部の各関節の軸毎に設けられる。上記液晶表示パネルは、当該ペットロボット１０の両目部分、及び例えば胸部のディスプレイ部に設けられる。

【0016】

本実施形態においては、コーデック部１２とシステムＣＰＵ１３とデバイス用ＣＰＵ１４からなるデバイス制御装置が、ステッピングモータやディスプレイ部等のデバイスを制御する。

【0017】

次に上記実施形態の動作について説明する。
図２は、ペットロボット１０での音声入力に対応する全体の処理内容を示すフローチャートである。同処理は、主としてメインＣＰＵであるシステムＣＰＵ１３と、サブＣＰＵであるデバイス用ＣＰＵ１４とにより連携して処理される。

【0018】

電源を投入した起動当初に、まずシステムＣＰＵ１３により、入力音声のしきい値となる音圧レベルＬｔｈを設定する（ステップＳ１０１）。

【0019】

このしきい値となる音圧レベルＬｔｈに関しては、予め用意している固定値であっても良いし、その時点でマイクロホン１１により計測される周囲の音圧レベルに応じて、上記固定値を所定の係数を用いて増減設定するものとしても良い。

【0020】

その後、システムＣＰＵ１３の制御の下にコーデック部１２が、マイクロホン１１から、予め設定された最低の音圧レベルでの入力音声があるか否かを判断することで、当該ペットロボット１０に対する何らかの呼び掛け等があるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

【0021】

ここでマイクロホン１１で得られる入力音声がなく、ペットロボット１０に対する呼び掛け等がないと判断した場合（ステップＳ１０２のＮｏ）、コーデック部１２では引続きステップＳ１０２の処理を繰返し実行することで、ペットロボット１０に対する何らかの呼び掛け等がなされるのを待機する。

【0022】

また上記ステップＳ１０２において、マイクロホン１１で得られる入力音声があり、ペットロボット１０に対する何らかの呼び掛け等があったと判断した場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、コーデック部１２は入力された音声信号をデジタル化及びコード化すると共に、デジタル化した結果から音圧レベルを検出する（ステップＳ１０３）。

【0023】

コーデック部１２は、検出した音圧レベルが、上記設定したしきい値Ｌｔｈを超えているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

【0024】

検出した音圧レベルがしきい値Ｌｔｈを超えていないと判断した場合（ステップＳ１０４のＮｏ）、コーデック部１２はコード化した音声データをそのままシステムＣＰＵ１３へ送出する。

【0025】

システムＣＰＵ１３では、コーデック部１２から入力される音声データに対する音声認識処理を実行し、得た認識結果に基づき、動作プログラムに従って通常動作時に当該ペットロボット１０がどのような動作を行なうべきかを判断した上で、その判断結果に応じた指示信号を生成してデバイス用ＣＰＵ１４へ送出する。

【0026】

指示信号を受けたデバイス用ＣＰＵ１４は、受けた指示信号の内容に従って、モータ駆動部１５により各ステッピングモータを回転駆動させたり、表示駆動部１６により指示された表示内容で液晶表示パネルを表示駆動させたりする。

【0027】

以上、コーデック部１２がコード化した音声データに対応した、システムＣＰＵ１３及びデバイス用ＣＰＵ１４による通常動作時の処理制御が実行された後（ステップＳ１０５）、再び次の音声入力に備えて、上記ステップＳ１０２からの処理に戻る。

【0028】

また上記ステップＳ１０４において、検出した音圧レベルがしきい値Ｌｔｈを超えていると判断した場合、例えば、ペットロボット１０に対して大声で驚かすような刺激を与えた場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）、コーデック部１２は、割込み信号を直接デバイス用ＣＰＵ１４へ出力する。

【0029】

この割込み信号を受けたデバイス用ＣＰＵ１４では、その直前にモータ駆動部１５及びモータ駆動部１５を介して動作させていた内容と、割込み信号に対応して予め設定されている動作内容とが、禁止される組み合わせから外れているかどうかにより、現動作状況から、例えば転倒等の事態を招くなど悪い影響を及ぼすことがないかどうかを判断する（ステップＳ１０７）。

【0030】

直前の動作内容と割込み信号で設定されている動作内容とが禁止される組み合わせであり、現動作状況から悪い影響を及ぼす可能性があると判断した場合（ステップＳ１０７のＮｏ）、デバイス用ＣＰＵ１４は、上記コーデック部１２からの割込み信号を無効であるものとして、上記ステップＳ１０５に進み、それまで実行していた動作を継続する。

【0031】

また上記ステップＳ１０７において、直前の動作内容と割込み信号で設定されている動作内容とが禁止される組み合わせではなく、現動作状況から悪い影響を及ぼす可能性はないと判断した場合（ステップＳ１０７のＹｅｓ）、デバイス用ＣＰＵ１４は、それまで実行していた動作に代えて、上記コーデック部１２からの割込み信号を有効として、予め設定されている動作、例えば、驚いて飛び跳ねたり、びっくり眼の表示等を実行するべく、モータ駆動部１５により各ステッピングモータを回転駆動させたり、表示駆動部１６により指示された表示内容で液晶表示パネルを表示駆動させたりする（ステップＳ１０８）。

【0032】

加えてデバイス用ＣＰＵ１４は、この割込み信号に対応した一時的な処理を実行したことをシステムＣＰＵ１３に対して通知した上で（ステップＳ１０９）、再び次の音声入力に備えて、上記ステップＳ１０２からの処理に戻る。

【0033】

なお、上記コーデック部１２からの割込み信号によりデバイス用ＣＰＵ１４が一時的に処理する動作内容に関しては、複数を設定可能とし、それらの中からランダムに１つの動作を選択するか、あるいはそれまで実行していた動作の直後で悪い影響を及ぼす可能性のない動作を優先的に選択するような制御を採るものとしても良い。

【0034】

以上詳述した如く上記実施形態によれば、周囲から与えられる刺激に対し、メインのＣＰＵであるシステムＣＰＵ１３での処理の負担を軽減しながら迅速な対応をとることが可能となる。

【0035】

また上記実施形態では、デバイス用ＣＰＵ１４に対してコーデック部１２から割込み信号が送られてきた場合に、デバイス用ＣＰＵ１４はその直前まで実行していた動作内容と、割込み信号と対応付けて実行する動作内容との組み合わせから、ペットロボット１０において、例えば姿勢が不安定となるなど悪い影響を及ぼす可能性があると判断した場合には、上記割込み信号の入力を無効にするものとしたので、外部からの過剰な刺激に対してペットロボット１０の挙動を乱すように事態を未然に回避できる。

【0036】

さらに上記実施形態では、サブＣＰＵであるデバイス用ＣＰＵ１４がコーデック部１２からの割込み信号に対応して一時的な動作を実行した上で、メインＣＰＵであるシステムＣＰＵ１３に対して動作の実行内容を通知するものとしたので、ペットロボット１０全体の動作制御を実行するシステムＣＰＵ１３が、外部からの大きな刺激に対して一時的にデバイス用ＣＰＵ１４を主体として動作した後でも、その結果を常に把握しながら、次の制御に活用することが可能となる。

【0037】

なお上記実施形態では、ペットロボット１０の電源を投入した起動時当初に、システムＣＰＵ１３が上記コーデック部１２での入力音声の大きさを判断するしきい値となる音圧レベルＬｔｈを設定するものとして説明したが、このような判断基準となるしきい値に関しては、ユーザが任意に設定できるものとしても良く、さらにはある程度の幅を持たせて、時間帯等により可変設定できるようにすることで、さらにペットロボット１０としての動作に変化を持たせることができる。

【0038】

また上記実施形態では、ペットロボット１０に与えられる外部からの刺激として、音声をマイクロホン１１により入力してその音圧に反応する場合について説明したが、外部からの刺激を検出するにあたっては、音声に限らず、イメージセンサを用いた外部の映像、加速度センサを用いた外力や姿勢、落下状態等、照度センサを用いた明るさ、温度センサや湿度センサを用いた外気の温度や湿度、圧力センサを用いた外気圧や操作圧、水圧等、種々の外的刺激を検出することで、変化に富んだ動作を演出することができる。

【0039】

上記実施形態においては、メインＣＰＵとサブＣＰＵとを有するロボットに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、単独のＣＰＵにおいても、制御対象となるロボット等の全体の動作を制御するプログラム領域と、個々の動作において末端側の複数のデバイスを駆動制御するプログラム領域とを区分して制御するようなプログラム構造を有するソフトウェアで動作する制御対象や、あるいは末端側の複数のデバイスそれぞれをマイクロプロセッサを用いて制御するようなマルチプロセッサの構造を有する制御対象等においても適用可能となる。

【0040】

なお上記実施形態では、コーデック部１２において、外部からの刺激を判断して、割込み信号を送出するようにしたが、外部からの刺激を判断して、割込み信号を送出する手段をコーデック部１２とは別に設けてもよい。

【0041】

さらに、本発明はロボットのみならず、外的刺激に反応して動作する各種電子機器においても同様に適用することができる。

【0042】

その他、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【0043】

以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［請求項１］
動作を行なうデバイスと、外部の環境を検知するセンサとを有する装置を制御するデバイス制御装置であって、
上記センサが出力するセンサデータに対応する動作内容の指示信号を出力する第１の制御手段と、
上記第１の制御手段が出力する指示信号に基づいて上記デバイスでの動作を制御する第２の制御手段と、
を備え、
上記第２の制御手段は、上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合、割込み信号に基づいて、上記第１の制御手段が出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、デバイス制御装置。
［請求項２］
上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合に、上記割込み信号を発生する変換手段を備え、
上記第２の制御手段は、上記変換手段から出力される上記割込み信号に基づいて、上記第１の制御手段が出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、請求項１記載のデバイス制御装置。
［請求項３］
上記変換手段は、上記センサの検知出力をデータ化して出力し、
上記第１の制御手段は、上記変換手段が出力するセンサデータに対応する動作内容の指示信号を出力する、請求項２記載のデバイス制御装置。
［請求項４］
上記第２の制御手段は、上記割込み信号の入力時直前に制御していた上記デバイスの動作内容に基づいて、上記割込み信号に対する動作の可否を判断する、請求項１乃至３いずれか記載のデバイス制御装置。
［請求項５］
上記第２の制御手段は、上記割込み信号の入力時直前に制御していた上記デバイスの動作内容に基づいて上記デバイスでの動作を制御した後、当該制御の内容を上記第１の制御手段に通知する、請求項１乃至４いずれか記載のデバイス制御装置。
［請求項６］
上記変換手段が上記割込み信号を出力する、センサデータに対する予め設定された条件は、任意に設定可能である、請求項２または３記載のデバイス制御装置。
［請求項７］
動作を行なうデバイスと、外部の環境を検知するセンサとを有する装置を制御するデバイス制御方法であって、
上記センサが出力するセンサデータに対応する動作内容の指示信号を出力する第１の制御工程と、
上記第１の制御工程で出力する指示信号に基づいて上記デバイスでの動作を制御する第２の制御工程と、
を有し、上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合、割込み信号に基づいて、上記第１の制御工程で出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、デバイス制御方法。
［請求項８］
動作を行なうデバイスと、外部の環境を検知するセンサとを有する装置を制御するコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、
上記センサが出力するセンサデータに対応する動作内容の指示信号を出力する第１の制御手段と、
上記第１の制御手段で出力する指示信号に基づいて上記デバイスでの動作を制御する第２の制御手段と、
して機能させ、
上記第２の制御手段は、上記センサデータが予め設定された条件を満たす場合、割込み信号に基づいて、上記第１の制御手段が出力する上記指示信号を用いることなく、上記デバイスでの動作を制御する、プログラム。

【符号の説明】

【0044】

１０…ペットロボット
１１…マイクロホン
１２…コーデック部
１３…システムＣＰＵ（メインＣＰＵ）
１４…デバイス用ＣＰＵ（サブＣＰＵ）
１５…モータ駆動部
１６…表示駆動部

【図1】

【図2】