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技術 作用者の心理状況を判別する装置及び作用者の心理状況を判別する装置を備えた玩具

出願人 株式会社東芝
発明者 笠原章裕
出願日 1999年1月13日 (21年10ヶ月経過) 出願番号 1999-006969
公開日 2000年7月25日 (20年4ヶ月経過) 公開番号 2000-202169
状態 特許登録済
技術分野 玩具 他に分類されない音響(残響,カラオケ等) 医療・福祉事務
主要キーワード 角速度波形 振動感知センサ 加速速度 反応動作 各出力波形 振動分析 ニューラルネットワーク回路 照合テーブル
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この項目の情報は公開日時点(2000年7月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

振動解析をより高精度に行って、より高い精度での作用力を加えた作用者の心理状況判別を実現することができるような作用者の心理状況を判別する装置を提供すること。

解決手段

本発明の作用者の心理状況を判別する装置は、各設置位置に生じる各加速度波形または各速度波形を出力する複数個加速度計1、2または速度計を備える。各加速度計1、2または各速度計には、複数の加速度波形または速度波形を分析し、各加速度波形または各速度波形の時間変動およびそれらの相互の関係に基づいて、作用力に対応する作用力を加えた作用者の心理状況を判別する処理回路3が接続されている。

概要

背景

従来の作用者の心理状況判別する装置は、当該装置に対して発せられる音声分析するタイプと、当該装置に対して付与される振動を分析するタイプとの2つのタイプがある。

音声を分析するタイプの作用者の心理状況を判別する装置としては、現在までに種々の装置が提案されており、人間の声の調子などから人間の感情をかなり高精度に判別することがすでに達成されている。

一方、振動を分析するタイプの作用者の心理状況を判別する装置としては、特開平4−122279号公報に記載された装置がある。この装置は、玩具としての人形に搭載されており、所定の基準値を超える音声あるいは振動を検出できる音声感知センサ振動感知センサとを備えている。

この人形は、作動スイッチの入力によって、人形に搭載された泣声合成発生器と、同じく人形に搭載されたタイマーとが作動する。各センサが検出する所定の基準値を超える音声あるいは振動が、タイマーが計測する一定の時間内についてカウントされ、その値が所定のカウント数を超えた場合には「愛情」を認識して泣声合成発生器が停止し、人形に搭載された笑声合成発生回路が作動する。一方、所定のカウント数に満たない場合には「無視」を認識して、泣声合成発生器の音量がより増大する。

また、振動を分析するタイプの他の作用者の心理状況を判別する装置として、特開平10−328422号公報に記載された装置がある。この装置は、動物型の玩具に搭載されており、頭部における振動の振幅振動回数とを検出する振動検出器と、背中部における振動の回数を検出する振動検出器とを備えている。この装置は、例えば図7に示すような対応テーブルを利用することによって、振動検出器が検出する情報から玩具への作用力の付与時の作用者の感情を判別する。

概要

振動解析をより高精度に行って、より高い精度での作用力を加えた作用者の心理状況判別を実現することができるような作用者の心理状況を判別する装置を提供すること。

本発明の作用者の心理状況を判別する装置は、各設置位置に生じる各加速度波形または各速度波形を出力する複数個加速度計1、2または速度計を備える。各加速度計1、2または各速度計には、複数の加速度波形または速度波形を分析し、各加速度波形または各速度波形の時間変動およびそれらの相互の関係に基づいて、作用力に対応する作用力を加えた作用者の心理状況を判別する処理回路3が接続されている。

目的

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、振動解析をより高精度に行って、作用力を加えた作用者の心理状況をより高い精度で判別することができるような作用者の心理状況を判別する装置及び作用者の心理状況を判別する装置を備えた玩具を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
3件

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請求項1

作用力に応じて各設置位置に生じる各加速度波形または各速度波形を出力する複数個加速度計または速度計と、前記各加速度計または各速度計に接続され、前記各加速度計または各速度計から出力される複数の加速度波形または速度波形を分析し、前記各加速度波形または各速度波形の時間変動およびそれらの相互の関係に基づいて、作用力に対応する作用力を加えた作用者の心理状況判別する処理回路と、を備えたことを特徴とする作用者の心理状況を判別する装置。

請求項2

前記処理回路は、前記各加速度計または各速度計に接続され、前記各加速度計または各速度計から出力される複数の加速度波形または速度波形を分析し、各加速度波形または各速度波形の時間変動およびそれらの相互の関係から求められる特性パラメータを抽出する抽出回路と、前記抽出回路によって抽出された前記特性パラメータに基づいて、当該作用力に対応する作用力を加えた作用者の心理状況を判別する判別回路と、を有することを特徴とする請求項1に記載の作用者の心理状況を判別する装置。

請求項3

前記特性パラメータは、前記各出力波形ピーク波形部分の個数振幅時間幅、ピーク波形部分間の間隔のうちの少なくともいずれか1つと、相互の前記出力波形間のピーク波形部分の時間差と、を有することを特徴とする請求項2に記載の作用者の心理状況を判別する装置。

請求項4

前記判別回路は、前記抽出回路によって抽出された前記特性パラメータに基づいて、作用力の作用位置、大きさ、作用回数及び間隔を演算する演算部と、前記作用力の作用位置、大きさ、作用回数及び間隔の組み合わせと当該作用力に対応する作用力を加えた作用者の心理状況とを対応付けテーブル情報を記憶するテーブル記憶部と、前記演算部によって演算された前記作用力の作用位置、大きさ、作用回数及び間隔の組み合わせを前記テーブル記憶部の前記テーブル情報と照合させる照合部と、を有することを特徴とする請求項2または3に記載の作用者の心理状況を判別する装置。

請求項5

前記判別回路は、所望の心理状況情報を入力する入力部と、前記入力部において入力された前記所望の心理状況情報に基づいて、前記テーブル記憶部に記憶された前記テーブル情報を修正する修正回路と、を更に備えたことを特徴とする請求項4に記載の作用者の心理状況を判別する装置。

請求項6

前記判別回路は、ニューラルネットワーク回路によって構築されていることを特徴とする請求項2に記載の作用者の心理状況を判別する装置。

請求項7

前記各加速度計または各速度計と前記処理回路とは、同一のフレキシブル基板上に取付けられていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の作用者の心理状況を判別する装置。

請求項8

作用力に応じて設置位置に生じる角加速度波形を出力する角加速度計と、前記角加速度計に接続され、前記角加速度計から出力される角加速度波形を分析し、前記角加速度波形の時間変動に基づいて、作用力に対応する作用力を加えた作用者の心理状況を判別する処理回路と、を備えたことを特徴とする作用者の心理状況を判別する装置。

請求項9

作用力に応じて設置位置に生じる角速度波形を出力する角速度計と、前記角速度計に接続され、前記角速度計から出力される角速度波形を分析し、前記角速度波形の時間変動に基づいて、作用力に対応する作用力を加えた作用者の心理状況を判別する処理回路と、を備えたことを特徴とする作用者の心理状況を判別する装置。

請求項10

請求項1乃至9のいずれかに記載の作用者の心理状況を判別する装置が搭載されたことを特徴とする玩具

請求項11

信号発信装置と、処理回路によって判別された作用力を加えた作用者の心理状況に基づいて信号発信装置を作動させる制御装置と、を更に備えたことを特徴とする請求項10に記載の玩具。

技術分野

0001

本発明は、作用力の態様に基づいて、当該作用力の付与時の作用者の心理状況判別する装置に係り、とりわけ、玩具などに搭載され、加速度計または速度計の出力等から当該玩具への作用力の付与時の作用者の心理状況を判別する装置に関している。尚、作用者の心理状況とは、作用者の感情、意図、思慮等を表し、作用者とは、作用力を加えることができれば人間以外のものをも含む。

背景技術

0002

従来の作用者の心理状況を判別する装置は、当該装置に対して発せられる音声分析するタイプと、当該装置に対して付与される振動を分析するタイプとの2つのタイプがある。

0003

音声を分析するタイプの作用者の心理状況を判別する装置としては、現在までに種々の装置が提案されており、人間の声の調子などから人間の感情をかなり高精度に判別することがすでに達成されている。

0004

一方、振動を分析するタイプの作用者の心理状況を判別する装置としては、特開平4−122279号公報に記載された装置がある。この装置は、玩具としての人形に搭載されており、所定の基準値を超える音声あるいは振動を検出できる音声感知センサ振動感知センサとを備えている。

0005

この人形は、作動スイッチの入力によって、人形に搭載された泣声合成発生器と、同じく人形に搭載されたタイマーとが作動する。各センサが検出する所定の基準値を超える音声あるいは振動が、タイマーが計測する一定の時間内についてカウントされ、その値が所定のカウント数を超えた場合には「愛情」を認識して泣声合成発生器が停止し、人形に搭載された笑声合成発生回路が作動する。一方、所定のカウント数に満たない場合には「無視」を認識して、泣声合成発生器の音量がより増大する。

0006

また、振動を分析するタイプの他の作用者の心理状況を判別する装置として、特開平10−328422号公報に記載された装置がある。この装置は、動物型の玩具に搭載されており、頭部における振動の振幅振動回数とを検出する振動検出器と、背中部における振動の回数を検出する振動検出器とを備えている。この装置は、例えば図7に示すような対応テーブルを利用することによって、振動検出器が検出する情報から玩具への作用力の付与時の作用者の感情を判別する。

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、前述の2つの振動分析タイプの作用者の心理状況を判別する装置は誤った判断を下すことが多く、従来の振動分析タイプの作用者の心理状況を判別する装置は未だに高精度の判別を実現できていない。

0008

本件発明者は、振動解析のための情報量として、振幅と振動回数だけでは不十分なのではないかと考えた。

0009

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、振動解析をより高精度に行って、作用力を加えた作用者の心理状況をより高い精度で判別することができるような作用者の心理状況を判別する装置及び作用者の心理状況を判別する装置を備えた玩具を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

本発明は、作用力に応じて各設置位置に生じる各加速度波形または各速度波形を出力する複数個の加速度計または速度計と、各加速度計または各速度計に接続され、各加速度計または各速度計から出力される複数の加速度波形または速度波形を分析し、各加速度波形または各速度波形の時間変動およびそれらの相互の関係に基づいて、作用力に対応する作用力を加えた作用者の心理状況を判別する処理回路と、を備えたことを特徴とする作用者の心理状況を判別する装置である。

0011

また本発明によれば、特許請求の範囲の請求項1乃至9のいずれかに記載の作用者の心理状況を判別する装置が搭載されたことを特徴とする玩具である。

0012

本発明によれば、各出力波形の時間変動のみならず、それらの相互の関係を分析するため、振動解析がより高精度に行われ、作用力を加えた作用者の心理状況判別をより高い精度で実現することができる。特に、相互の出力波形間のピーク波形部分の時間差を抽出することが有効である。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

0014

図1は、本発明の一実施の形態による作用者の心理状況を判別する装置を示す概略ブロック図である。図1に示すように、本発明の一実施の形態の作用者の心理状況を判別する装置20は、第1の加速時計1及び第2の加速度計2と、これらの加速時計1、2に接続された信号処理回路3とを備えている。加速時計1、2は、リニア加速度を検出するものに限られず、角加速度を検出するものであってもよい。

0015

信号処理回路3は、各加速度計1、2から出力される2つの加速度波形を分析し、各加速度波形の時間変動およびそれらの相互の関係から求められる特性パラメータを抽出する抽出回路4と、抽出回路4によって抽出された特性パラメータに基づいて、作用力に対応する作用力を加えた作用者の心理状況を判別する判別回路5と、を有している。

0016

抽出回路4は、加速時計1、2から伝達される加速度波形をそれぞれデジタル化するためのDA変換部41と、デジタル化された波形データを時系列で記憶する波形記憶部42とを有している。

0017

波形記憶部42には、波形記憶部42に記憶された波形データから加速度波形のピーク波形部分A1、A2、B1、B2を識別して、ピーク波形部分の個数、振幅YA1、YA2、YB1、YB2を抽出し、ピーク波形が複数個ある場合にはピーク波形間の間隔IA12、IB12を抽出し、さらに2つの加速度波形の対応するピーク波形部分の時間差Δt1、Δt2を抽出する特性抽出部43が接続されている(図5参照)。特性抽出部43は、この他、各ピーク波形部分の時間幅を抽出してもよい。

0018

判別回路5は、特性抽出部43によって抽出されたピーク波形部分の個数、振幅YA1、YA2、YB1、YB2、間隔IA12、IB12及び時間差Δt1、Δt2(特性パラメータ)に基づいて、作用力の作用位置、大きさ、作用回数及び間隔を演算する演算部51と、作用力の作用位置、大きさ、作用回数及び間隔の組み合わせと当該作用力に対応する作用力を加えた作用者の心理状況とを対応付けテーブル情報を記憶するテーブル記憶部52と、演算部51によって演算された作用力の作用位置、大きさ、作用回数及び間隔の組み合わせをテーブル記憶部52のテーブル情報と照合させる照合部53と、を有している。テーブル情報の一例を図2に示す。

0019

また、判別回路5は、所望の心理状況情報を入力する入力部54と、入力部54において入力された所望の心理状況情報に基づいてテーブル記憶部52に記憶されたテーブル情報を修正する修正回路55を有する。テーブル記憶部52に記憶されるテーブル情報は、予め設定されたもの(図2参照)から、より高精度に作用力を加えた作用者の心理状況を判別できるように修正され得る。修正のためのアルゴリズムとしては、例えばニューラルネットワーク回路等が利用される。

0020

この他、信号処理回路3には、マイクなどの音声入力装置11や、光センサなどの光信号入力装置12が接続されている。

0021

2つの加速度計1、2と信号処理回路3は、図3に示すように、1つのフレキシブル基板10に固定されている。これにより、加速時計1、2の相対的な設置位置が大きく変化しないようになっている。

0022

また、図1及び図3に示すように、判別回路5には音声合成装置6(制御装置)が接続され、音声合成装置6にはスピーカ6s(信号発信装置)が接続されている。また、信号処理回路3には、モータ制御装置7(制御装置)が接続され、モータ制御装置7には複数個のモータ7a〜7dが接続されている。

0023

以上のような作用者の心理状況を判別する装置20は、図3及び図4に示すように、玩具である動物型のぬいぐるみ30に搭載されている。そして、第1の加速時計1がぬいぐるみ30の頭部内に位置し、第2の加速時計2がぬいぐるみ30の胴体部に位置するように、フレキシブル基板10がぬいぐるみ30内に埋設されている。

0024

ぬいぐるみ30は、目を開閉する目作動部30a(信号発信装置)と、を駆動する耳作動部30b(信号発信装置)と、手を駆動する手作動部30c(信号発信装置)と、足を駆動する足作動部30d(信号発信装置)とを有している。これらの作動部30a〜30dは、それぞれモータ7a〜7dに接続されており、モータ7a〜7dの動作状態に応じて作動するようになっている。

0025

次に、このような構成よりなる本実施の形態の作用について、図6を用いて説明する。

0026

例えば、人間がぬいぐるみ30に作用力を付与した場合(STEP1)、頭部の加速度波形が頭部に配置された第1の加速時計1から信号処理回路3に送られ、胴体部の加速度波形が胴体部に配置された第2の加速時計2から信号処理回路3に送られる(STEP2)。

0027

信号処理回路3に送られた加速度波形の信号は、DA変換部41にてデジタル化され(STEP3)、それぞれ時系列に従って波形記憶部42に記憶される(STEP4)。

0028

例えば、人間がぬいぐるみ30の胴体部を把持して頭部を軽く2回叩いた場合、図4に示すような加速速度波形が得られる。図4の上方のグラフは第1の加速時計1の出力波形を表しており、下方のグラフは第2の加速度計2の出力波形を表している。この場合、第1の加速度計1のピーク波形部分A1、A2が、第2の加速度計2のピーク波形部分B1、B2に先んじて現れている。逆に、例えば人間がぬいぐるみ30の胴体部を把持して胴体部を軽く揺する場合には、第2の加速度計2の出力変動が、第1の加速度計1の出力変動に先んじて現れる。

0029

ここで、出力波形のピーク波形部分A1、A2、B1、B2の個数は作用力の作用回数に対応しており、ピーク波形部分の振幅YA1、YA2、YB1、YB2は作用力の大きさに対応しており、連続するピーク波形部分の間隔IA12、IB12は作用力の間隔に対応しており、2つの加速度波形の対応するピーク波形部分の時間差Δt1、Δt2は作用力の作用位置に対応している(図4参照)。

0030

このような対応関係を利用して、特性抽出部43が波形記憶部42に記憶された波形から特性パラメータを抽出し(STEP5)、演算部51がこれらの特性パラメータから作用力の作用位置と大きさと作用回数と間隔とを演算する(STEP6)。演算部51によって演算された作用力の作用位置、大きさ、作用回数及び間隔の組み合わせは、照合部53によってテーブル記憶部52のテーブル情報(図5参照)と照合され、対応する作用力を加えた作用者の心理状況が判別される(STEP7)。

0031

本実施の形態のぬいぐるみ30は、判別された作用力を加えた作用者の心理状況に基づいて音声合成装置6及びモータ制御装置7が作動し、判別された作用力を加えた作用者の心理状況に応じてスピーカ6sから笑い声を発したり、悲しい声を発したり、怒った声を発する。あるいは、モータ7a〜7dを介して各作動部30a〜30dが作動して、目、耳、手及び足のいずれかが作動する。

0032

以上のように、本実施の形態によれば、複数個の加速度波形の時間変動及びそれらの相互の関係から作用力の作用位置と大きさと作用回数と間隔とが演算され、振動解析がより高精度に行われるため、より高い精度での作用力を加えた作用者の心理状況判別を実現することができる。そして、判別された作用力を加えた作用者の心理状況に基づいて玩具に種々の反応動作を行わせることにより、玩具に対する愛着をより湧かせることが可能となる。

0033

さらには、判別された作用力を加えた作用者の心理状況の履歴を記憶して、同じ心理状況であっても、最初に判別した時と繰り返し判別した時とで、音声合成装置6及びモータ制御装置7の作動状態を変えることも可能である。例えば、連続的に「怒り」を判別した場合(連続的に頭を叩かれている場合)には、より反発的な語調の声で反応するようにし、逆に連続的に「あやす」を判別した場合(連続的に背中を揺すられている場合)には、よりフレンドリーな語調の声で反応するようにすることが可能である。このような態様は、ぬいぐるみに対する愛着をより増大することに効果がある。

0034

また、ニューラルネットワーク回路等を判別回路に利用することにより、出力波形の特性パラメータから、作用力に関する情報を分析することなく、直接的に作用力を加えた作用者の心理状況を判別する回路構築することも可能である。

0035

なお、前記の実施の形態では、2つの加速時計が設けられているが、より多くの加速時計を設けることができることは言うまでもない。例えば、第3の加速時計をぬいぐるみ30の左手先端部に、第4の加速度計をぬいぐるみ30の右手先端部に配置すれば、握手動作による作用力等が検出でき、それに応じた作用者の心理状況判別が可能となる。これにより、より多モードの心理状況判別とそれに基づく反応動作が可能となり、玩具に対する愛着をさらに効果的に増大させることが可能となる。

0036

また、複数の加速時計の代わりに、複数の速度計あるいは加速時計と速度計とを複数個組み合わせた構成を用いてもよい。

0037

また、角速度計角加速度計を用いる従来技術は存在しないが、これらは回転方向の変動を検出することができるため、従来判別できなかった作用力、例えば玩具を抱いたまま作用者が回転する動作等を検出することが可能であり、作用力に対応する作用力を加えた作用者の心理状況の判別精度の向上が図れる。

0038

さらに、音声入力装置11からの音声信号や光信号入力装置12からの光信号を、作用力を加えた作用者の心理状況の判別に複合的に利用することも効果的である。その他、温度情報などあらゆる検出情報を複合的に利用することも可能である。

発明の効果

0039

以上のように、本発明によれば、各出力波形の時間変動のみならず、それらの相互の関係を解析するため、振動解析がより高精度に行われ、より高い精度での作用力を加えた作用者の心理状況判別を実現することができる。

図面の簡単な説明

0040

図1本発明による作用者の心理状況を判別する装置の一実施の形態を示す概略ブロック図。
図2テーブル情報の一例を示す図。
図3図1の作用者の心理状況を判別する装置を搭載したぬいぐるみの内部を示す概略図。
図4図1の作用者の心理状況を判別する装置を搭載したぬいぐるみを示す概略図。
図52つの加速度波形の一例を示す図。
図6図1の作用者の心理状況を判別する装置の作用の流れを示すフローチャート
図7従来技術における照合テーブルを示す図。

--

0041

1 第1の加速度計
2 第2の加速度計
3信号処理回路
4抽出回路
41DA変換部
42波形記憶部
43 特性抽出部
5判別回路
51演算部
52 テーブル記憶部
53 照合部
6音声合成装置
6sスピーカ
モータ制御
7a〜7dモータ
11音声入力装置
12光信号入力装置
20 作用者の心理状況を判別する装置
30 ぬいぐるみ
30a 目作動部
30b耳作動部
30c 手作動部
30d 足作動部

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