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図面 (20)

課題

ロボット装置間の情報に基づいて行動を決定する。

解決手段

ロボット装置1a,1bは、赤外線による信号を出力する出力部と、赤外線による信号を検出する検出部とを備えている。例えば図3に示すように、ロボット装置1a(1b)は、出力部と検出部とが一体化された、赤外線を利用した指向性を有する赤外線通信手段26を備えている。これにより、ロボット装置1a,1bは、向き合った際に互いに情報を交換することができる。

概要

背景

従来、ユーザからの指令や周囲の環境に応じて自主的行動を決定する自律型ロボット装置の提案及び開発がなされている。例えば、この種のロボット装置は、のように多関節の四足動物によく似た形状とされ、自律的に行動するようになされている。

自律的な行動としては、具体的には、ロボット装置は、ユーザから「ふせ」という音声命令を受け取ると「伏せ」の姿勢をとったり、自分の口の前にユーザが手を差し出す動作に応じて「お手」をするようになされている。

概要

ロボット装置間の情報に基づいて行動を決定する。

ロボット装置1a,1bは、赤外線による信号を出力する出力部と、赤外線による信号を検出する検出部とを備えている。例えば図3に示すように、ロボット装置1a(1b)は、出力部と検出部とが一体化された、赤外線を利用した指向性を有する赤外線通信手段26を備えている。これにより、ロボット装置1a,1bは、向き合った際に互いに情報を交換することができる。

目的

そこで、本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、ロボット装置間の情報に基づいて行動を決定するロボット装置及びロボット装置の制御方法を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
5件
牽制数
14件

この技術が所属する分野

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請求項1

自主的行動を決定する自律型ロボット装置であって、他のロボット装置に所定の向きで対面した際に、所定の処理を開始する制御手段を備えたことを特徴とするロボット装置。

請求項2

指向性を有する信号を前方方向に出力する信号出力部と、前方方向から送信されてくる他のロボット装置からの信号を受信する信号受信部とを備え、上記制御手段は、上記信号受信部により受信された信号に基づいて所定の処理を開始することを特徴とする請求項1記載のロボット装置。

請求項3

上記信号出力部は、赤外線により信号を出力し、上記信号受信部は、赤外線による信号を受信することを特徴とする請求項2記載のロボット装置。

請求項4

上記制御手段は、所定の処理として、あいさつの行動の実行をすることを特徴とする請求項1記載のロボット装置。

請求項5

自主的に行動を決定する自律型のロボット装置の制御をするロボット装置の制御方法であって、他のロボット装置に所定の向きで対面した際に、所定の処理を開始することを特徴とするロボット装置の制御方法。

請求項6

自主的に行動を決定する自律型のロボット装置であって、他のロボット装置から所定の領域内に入ったときに、所定の処理を開始する制御手段を備えたことを特徴とするロボット装置。

請求項7

上記制御手段は、上記他のロボット装置からの距離に応じた処理を開始することを特徴とする請求項6記載のロボット装置。

請求項8

上記制御手段は、上記所定の領域内にある上記他のロボット装置の数に応じた処理を開始することを特徴とする請求項6記載のロボット装置。

請求項9

所定の領域内において受信可能な出力レベルの信号を出力する信号出力部と、上記他のロボット装置からの信号を受信する信号受信部とを備え、上記制御手段は、上記信号受信部により受信された信号に基づいて所定の処理を開始することを特徴とする請求項6記載のロボット装置。

請求項10

自主的に行動を決定する自律型のロボット装置の制御をするロボット装置の制御方法であって、他のロボット装置から所定の領域内に入ったときに、所定の処理を開始することを特徴とするロボット装置の制御方法。

請求項11

自主的に行動を決定する自律型のロボット装置であって、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長度合いを検出する成長度合い検出手段と、上記成長度合い検出手段が検出した上記他のロボット装置の成長の度合いに応じて所定の処理を開始する制御手段とを備えたことを特徴とするロボット装置。

請求項12

上記制御手段は、上記所定の処理として、上記他のロボット装置の成長の度合いに応じて自己の成長の度合いを変化させることを特徴とする請求項11記載のロボット装置。

請求項13

上記成長度合い検出手段が検出した上記他のロボット装置の成長の度合いと自己の成長の度合いとを比較する比較手段を備え、上記制御手段は、上記比較手段による比較結果が自己の成長の度合いの方が低い場合には、上記所定の処理として、上記他のロボット装置に従う行動を実行し、上記比較手段による比較結果が自己の成長の度合いの方が高い場合には、上記所定の処理として、上記他のロボット装置に従わない行動を実行することを特徴とする請求項11記載のロボット装置。

請求項14

自主的に行動を決定する自律型のロボット装置の制御をするロボット装置の制御方法であって、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長の度合いを検出する成長度合い検出工程と、上記成長度合い検出工程にて検出した上記他のロボット装置の成長の度合いに応じて所定の処理を開始する処理工程とを有したことを特徴とするロボット装置の制御方法。

請求項15

自主的に行動を決定する自律型のロボット装置であって、他のロボット装置から送信されてくる地図情報を受信する受信手段と、現在位置を検出する位置検出手段と、上記位置検出手段の検出により得た現在位置情報と上記受信手段が受信した上記地図情報とに基づいて行動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするロボット装置。

請求項16

自主的に行動を決定する自律型のロボット装置の制御をするロボット装置の制御方法であって、他のロボット装置から送信されてくる地図情報をロボット装置が受信する受信工程と、現在位置の情報と上記受信工程にて受信した上記地図情報とに基づいてロボット装置の行動を制御する制御工程とを有することを特徴とするロボット装置の制御方法。

請求項17

自主的に行動を決定する自律型のロボット装置であって、移動して得られる周囲の状況に基づいて地図情報を作製する地図情報作製手段と、上記地図作製手段が作製した地図情報が記憶される地図情報記憶手段とを備えたことを特徴とするロボット装置。

請求項18

上記地図情報記憶手段に記憶されている地図情報を、他のロボット装置に送信する送信手段を備えたことを特徴とする請求項17記載のロボット装置。

請求項19

自主的に行動を決定する自律型のロボット装置の制御をするロボット装置の制御方法であって、ロボット装置が移動して得られる周囲の状況に基づいて地図情報を作製する地図情報作成工程と、上記地図作製工程にて作製した地図情報を地図情報記憶手段に記憶する記憶工程とを有することを特徴とするロボット装置の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、自主的行動を決定する自律型ロボット装置、及びそのようなロボット装置の制御をするロボット装置の制御方法に関する。

背景技術

0002

従来、ユーザからの指令や周囲の環境に応じて自主的に行動を決定する自律型のロボット装置の提案及び開発がなされている。例えば、この種のロボット装置は、のように多関節の四足動物によく似た形状とされ、自律的に行動するようになされている。

0003

自律的な行動としては、具体的には、ロボット装置は、ユーザから「ふせ」という音声命令を受け取ると「伏せ」の姿勢をとったり、自分の口の前にユーザが手を差し出す動作に応じて「お手」をするようになされている。

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、ユーザのコマンド装置(リモートコントローラ)の操作により、任意の命令の実行が可能なロボット装置が提案されている。例えば、コマンド装置から出力される音階コマンドに応じて所定の動作をするようなロボット装置がある。これにより、ユーザは、自律型のロボット装置として遊ぶ以外にも自律行動時には発現しない面白い行動を音階コマンドによって呼び出して鑑賞することができる。

0005

このようにロボット装置は、自主的に行動を決定し、或いはコマンド装置から送られてくる情報により行動を決定することができる。

0006

しかし、自律型のロボット装置間において情報の交換はなされていない。よって、そのようなロボット装置間の情報の交換に基づく行動の決定等もなされていない。ロボット装置間で決定される情報に応じた行動をすることができれば、ロボット装置の行動を鑑賞するユーザの楽しさは増大する。

0007

そこで、本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、ロボット装置間の情報に基づいて行動を決定するロボット装置及びロボット装置の制御方法を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0008

本発明に係るロボット装置は、上述の課題を解決するために、自主的に行動を決定する自律型のロボット装置であって、他のロボット装置に所定の向きで対面した際に、所定の処理を開始する制御手段を備える。

0009

このような構成を備えたロボット装置は、他のロボット装置と所定の向きで対面した際に情報交換行動等の所定の処理を発現する。

0010

また、本発明に係るロボット装置の制御方法は、上述の課題を解決するために、自主的に行動を決定する自律型のロボット装置の制御をするロボット装置の制御方法であって、他のロボット装置に所定の向きで対面した際に、所定の処理を開始する。

0011

このようなロボット装置の制御方法により、ロボット装置は、他のロボット装置と所定の向きで対面した際に、情報交換行動等の所定の処理を発現する。

0012

また、本発明に係るロボット装置は、上述の課題を解決するために、自主的に行動を決定する自律型のロボット装置であって、他のロボット装置から所定の領域内に入ったときに、所定の処理を開始する制御手段を備える。

0013

このような構成を備えたロボット装置は、他のロボット装置から所定の領域内に入ったときに、情報交換行動等の所定の処理を発現する。

0014

また、本発明に係るロボット装置の制御方法は、上述の課題を解決するために、自主的に行動を決定する自律型のロボット装置の制御をするロボット装置の制御方法であって、他のロボット装置から所定の領域内に入ったときに、所定の処理を開始する。

0015

このようなロボット装置の制御方法により、ロボット装置は、他のロボット装置から所定の領域内に入ったときに、情報交換行動等の所定の処理を発現する。

0016

また、本発明に係るロボット装置は、上述の課題を解決するために、自主的に行動を決定する自律型のロボット装置であって、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長度合いを検出する成長度合い検出手段と、成長度合い検出手段が検出した他のロボット装置の成長の度合いに応じて所定の処理を開始する制御手段とを備える。

0017

このような構成を備えたロボット装置は、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長の度合いを成長度合い検出手段により検出し、成長度合い検出手段が検出した他のロボット装置の成長の度合いに応じて制御手段により所定の処理を開始する。

0018

これにより、ロボット装置は、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長の度合いに応じて所定の処理を開始する。

0019

また、本発明に係るロボット装置の制御方法は、上述の課題を解決するために、自主的に行動を決定する自律型のロボット装置の制御をするロボット装置の制御方法であって、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長の度合いを検出する成長度合い検出工程と、成長度合い検出工程にて検出した他のロボット装置の成長の度合いに応じて所定の処理を開始する処理工程とを有する。

0020

このロボット装置の制御方法により、ロボット装置は、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長の度合いに応じて所定の処理を開始する。

0021

また、本発明に係るロボット装置は、上述の課題を解決するために、自主的に行動を決定する自律型のロボット装置であって、他のロボット装置から送信されてくる地図情報を受信する受信手段と、現在位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段の検出により得た現在位置情報と受信手段が受信した地図情報とに基づいて行動を制御する制御手段とを備える。

0022

このような構成を備えたロボット装置は、他のロボット装置から送信されてくる地図情報を受信手段により受信して、位置検出手段の検出により得た現在位置情報と受信手段が受信した地図情報とに基づいた行動を制御手段により制御する。

0023

これにより、ロボット装置は、他のロボット装置から取得した地図情報に基づいて、例えば所定の目的物まで移動する。

0024

また、本発明に係るロボット装置の制御方法は、上述の課題を解決するために、自主的に行動を決定する自律型のロボット装置の制御をするロボット装置の制御方法であって、他のロボット装置から送信されてくる地図情報をロボット装置が受信する受信工程と、現在位置の情報と受信工程にて受信した地図情報とに基づいてロボット装置の行動を制御する移動工程とを有する。

0025

このようなロボット装置の制御方法により、ロボット装置は、他のロボット装置から取得した地図情報に基づいて、例えば所定の目的物まで移動する。

0026

また、本発明に係るロボット装置は、上述の課題を解決するために、自主的に行動を決定する自律型のロボット装置であって、移動して得られる周囲の状況に基づいて地図情報を作製する地図情報作製手段と、地図作製手段が作製した地図情報が記憶される地図情報記憶手段とを備える。

0027

このような構成を備えたロボット装置は、移動して得られる周囲の状況に基づいて地図情報を地図情報作製手段により作製し、地図作製手段が作製した地図情報が地図情報記憶手段に記憶される。

0028

これにより、ロボット装置は、地図情報を作製して、この地図情報を、例えば他のロボット装置に提供するために保持する。

0029

また、本発明に係るロボット装置の制御方法は、上述の課題を解決するために、自主的に行動を決定する自律型のロボット装置の制御をするロボット装置の制御方法であって、ロボット装置が移動して得られる周囲の状況に基づいて地図情報を作製する地図情報作成工程と、地図作製工程にて作製した地図情報を地図情報記憶手段に記憶する記憶工程とを有する。

0030

このロボット装置の制御方法により、ロボット装置は、地図情報を作製して、この地図情報を、例えば他のロボット装置に提供するために保持する。

発明を実施するための最良の形態

0031

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。この実施の形態は、本発明を、自主的に行動を決定する自律型のロボット装置に適用したものである。

0032

ロボット装置は、図1に示すように、移動のため駆動される脚部2a,2b,2c,2dと、CCD(Charge Coupled Device)ビデオカメラなどが収容された頭部3と、胴体4とを備えている。このロボット装置1は、図2に示すように、ユーザが「おて」と言うと、前脚2aをユーザの手300にのせる「お手」の動作をするといった自主的な行動をすることができるようになされている。

0033

このロボット装置は、自主的な行動を、感情モデル本能モデルに基づいて決定している。ここで、感情モデルとは、行動に感情表出させるためのモデル化された情報からなり、本能モデルとは、行動に本能を表出させるためのモデル化された情報からなる。

0034

具体的には、ロボット装置1は、外的要因又は内的要因とされる各種センサからの入力に応じて感情モデルや本能モデルにより感情や本能の状態を変化させ、その変化された感情や本能に応じて自主的に行動を決定するようになされている。

0035

このように自主的に行動を決定する自律的なロボット装置は、他のロボット装置との間で情報を交換する手段を備えている。通信手段の具体例を以下に説明する。

0036

通信手段としては、赤外線を利用した通信手段が挙げられる。具体的には、ロボット装置は、赤外線を利用した通信手段として、赤外線による信号を出力する出力部と、赤外線による信号を検出する検出部とを備えている。例えば図3に示すように、ロボット装置1a(1b)は、出力部と検出部とが一体化された、赤外線を利用した赤外線通信手段26を備えている。

0037

このような通信手段により、ロボット装置1aは、この図3に示すように、他のロボット装置1bとの間で赤外線を利用したデータ通信を行うことができるようになされている。

0038

また、通信手段としては、音階信号を利用した通信手段が挙げられる。具体的には、ロボット装置は、信号を音階により出力する出力部と、音階による信号を検出する検出部とを備えている。例えば、ロボット装置において、出力部は声等を発生させるために用意されているスピーカであり、検出部は周囲の音を検出させるために用意されているマイクロホンである。具体的には、図4に示すように、ロボット装置1a(1b)において、マイクロホン21はに相当し、スピーカ23は口に相当する。

0039

このような通信手段により、ロボット装置1aは、図4に示すように、他のロボット装置1bとの間で音階信号を利用したデータ通信を行うことができるようになされている。

0040

また、通信手段としては、電波を利用した通信手段が挙げられる。例えば、図2に示すように、ロボット装置1は、PCカードが装着自在とされるPCカードスロット14を備えている。

0041

ここで、PCカードとしては、メモリカード無線LANカード等が挙げられる。ロボット装置1は、PCカードスロット14により、メモリカードに対するデータの記録や再生を行うことができ、また、無線LANカードを利用してローカルエリアネットワーク上のパーソナルコンピュータ等とデータ通信を行うことができる。例えば、ロボット装置1は、図5に示すように、PCカードスロット14とPCカード200との間でデータの受渡しをするための構成として、内部バス18上でPCカードスロット(I/F)14と接続されるデータ記憶部13やCPU(Central Processing Unit)15等を少なくとも有している。データ記憶部13は、各種データが記憶される部分であり、CPU15はロボット装置の行動の制御等を行う部分である。

0042

ロボット装置1は、このようなPCカードスロット14及びPCカードスロット14に装着された無線LANカード(PCカード200)により、電波による通信手段を構成している。

0043

これにより、ロボット装置1aは、図6に示すように、他のロボット装置1bとの間で電波を利用したデータ通信ができるようになされている。

0044

以上述べたような通信手段を備えることにより、ロボット装置1は、他のロボット装置との間で情報を交換できるようになされている。なお、通信手段はこれに限定されるものではないことはいうまでもない。

0045

本発明が適用されているロボット装置1は、このように他のロボット装置と情報の交換をすることができることで、以下のようなことを実現している。

0046

ロボット装置がそれぞれ向き合ったとき、所定の処理を開始することを実現している。具体的には、ロボット装置が向き合ったときに、ロボット装置間でデータの送受信をすることで、ロボット装置は所定の処理を開始する。

0047

このような処理は、具体的には、赤外線を利用した通信手段により可能とされ、赤外線の出力部及び赤外線の検出部をロボット装置の前方方向に向くように備えることにより可能とされる。

0048

すなわち、出力部は、赤外線による信号を前方方向に出力する信号出力部を構成し、検出部は、前方方向から送信されてくる他のロボット装置からの赤外線による信号を受信する信号受信部を構成する。そして、CPU等の制御手段は、検出部により検出された信号に基づいて所定の処理を開始する。

0049

赤外線による信号の伝搬方向には指向性があるといえるので、図3に示すように、出力部及び検出部(通信手段26)を前方に向くように備えることで、任意の方角に向いていたロボット装置が互いに正面に向き合ったときに、出力部から出力されている赤外線が検出部において検出される。これにより、ロボット装置間で通信状態接続状態となり、さらに情報交換が可能となり、結果として互いに相手のロボット装置の存在を確認することができ、互いに向き合ったとして認識できる。例えば、後述するように、情報交換は赤外線通信ポートを介して行われる。

0050

すなわち、図7中(A)及び(B)に示すように、2台のロボット装置1a,1bが向き合っていないような場合には、ロボット装置1aは相手のロボット装置1bを認識していることにはならず、図7中(C)に示すように、2台のロボット装置1a,1bが向き合った場合にのみ、ロボット装置1aは相手のロボット装置1bを認識することができるようになる。

0051

このように、ロボット装置1aは、他のロボット装置1bと向き合ったことを認識することができ、この時に所定の処理を実行する。

0052

所定の処理としては、例えば、所定の動作(行動)や所定の情報の交換をすること等が挙げられる。

0053

所定の動作としては、例えば、向き合った際にあいさつをすることや、吠えるといった犬等の動物が一般的に相手の動物にする動作が挙げられる。これにより、向き合ったロボット装置1の行動が多様化され、ユーザの鑑賞する楽しさが増加される。

0054

また、所定の情報としては、例えば、感情の状態や本能の状態等が挙げられる。向き合ったロボット装置の感情の状態や本能の状態を交換することにより、ロボット装置は、相手のロボット装置の感情や本能に応じた行動をとることができる。具体的には、ロボット装置は、上述したように、動作に感情を表出させるための感情モデルや、動作に本能を表出させるための本能モデルを備えているが、この感情モデルや本能モデルの状態の情報を交換することで、相手のロボット装置の感情や本能の状態を知り、それに応じた動作をとるようにする。また、後で詳述するが、成長の度合いを示す成長レベルの情報を交換する情報とすることもできる。

0055

また、ロボット装置は、所定の処理を、相手のロボット装置と所定の領域内に入ったときにすることもできる。そのための構成として、ロボット装置は、所定の領域内において受信可能な出力レベルの信号を出力する信号出力部を備える。このような信号出力部をロボット装置が備えることで、他のロボット装置は、当該信号出力部を備えるロボット装置から所定の領域内に入らない限り信号を受信することができない。換言すれば、ロボット装置が他のロボット装置からの信号が受信できた場合には、ロボット装置は、他のロボット装置から所定の領域内に位置されていることになる。

0056

通信手段が赤外線を利用したものである場合について具体的に説明すると、出力部からの赤外線の出力レベルを所定のレベルにすることにより、すなわち、所定の領域内においてのみ受信可能な出力レベルとすることにより、そのような赤外線による信号を受信した事実が、その信号を出力している他のロボット装置から所定の領域内にその信号を受信したロボット装置が位置されることを示すことになる。

0057

これにより、図8中(A)に示すように、ロボット装置1a,1bの間の距離がL1のときには認識できないような場合であっても、図8中(B)に示すように、距離がL2となったときに、ロボット装置1aが赤外線による信号を出力している相手のロボット装置1bを認識できるようになる。これにより、例えば、ロボット装置1a,1bの間の距離がL2になった時に、ロボット装置が相手のロボット装置を認識し、所定の処理としてのあいさつをするといったことができるようになる。

0058

なお、赤外線を利用した通信手段の場合には、上述したように信号の伝搬方向に指向性があることから、例えば図3に示すように、正面方向に向くように通信手段26を取り付けてられているときには、向き合っていることを前提として、ロボット装置が所定の領域内にあるとして認識することが可能となっている。

0059

このようなことから、出力される信号に指向性のない通信手段、例えば電波を利用した通信手段を備えることとすれば、上述したように電波の出力を所定のレベルとすることで、ロボット装置が向き合っているか否かに左右されることなく、ロボット装置が所定の領域内にあるとして認識できるようにもなる。

0060

また、距離を検出することで、距離に応じた処理を行うようにすることもできる。例えば、ロボット装置間の距離に応じて異なる行動をとるといったようにである。

0061

以上のように、ロボット装置は、他のロボット装置との間で情報を交換できる通信手段を備えることで、向き合ったときや、所定の領域内に他のロボット装置が入ったときに、所定の処理を行うようなことができる。

0062

ロボット装置との間で交換する情報が成長レベルの情報である場合についてさらに具体的に説明する。

0063

ロボット装置は、成長レベルに応じて行動をさせることができるようになされている。成長レベルに応じた行動とは、具体的には、成長レベルが低いとき、すなわち「幼少期」には、おぼつかない足取りとし、成長レベルが高いとき、すなわち「青年期」には、さっそうと歩くといった行動である。このような成長レベルに応じて行動を決定するようにすることで、ロボット装置は、同じ歩行動作であっても成長段階に応じて異なる動作をとるようになる。なお、成長モデルについては、後で詳述する。

0064

このような成長レベルの情報、どのような成長段階にあるかを示す情報を、ロボット装置は他のロボット装置と向かい合ったとき、或いは他のロボット装置が所定の領域内に入ったとき(以下、このようなときを、出逢ったときという。)に次のような処理を行う。

0065

ロボット装置は、他のロボット装置と出逢ったとき、上述したような通信手段により成長レベルの情報の交換をする。そして、相手のロボット装置の成長レベルの情報を受け取ったロボット装置は、当該相手のロボット装置の成長レベルを知ることができ、その相手の成長レベルに応じて自己の行動を決定する。

0066

例えば、ロボット装置は、他のロボット装置の成長レベルに応じて自己の成長レベルを変化させる。

0067

具体的には、ロボット装置は、相手のロボット装置の成長レベルが高いときには、相手の成長レベルに応じて自己の成長レベルを高くして、その成長レベルに応じて行動を決定する。これにより、成長レベルが高いロボット装置と出逢ったロボット装置は、自己の成長レベルが高くなることで、自己も成長した行動をするようになる。また、ロボット装置は、相手のロボット装置の成長レベルが低いときには、相手のロボット装置の成長レベルに応じて自己の成長レベルを下げて、その成長レベルに応じた行動を決定する。これにより、成長レベルが低いロボット装置と出逢ったロボット装置は、自己の成長レベルが低くなることで、その相手のロボット装置に応じて自己の行動を幼い行動として決定することができるようになる。

0068

また、ロボット装置は、成長度合い検出手段が検出した他のロボット装置の成長レベルと自己の成長レベルとを比較する比較手段を備えることで、この比較手段による比較結果が自己の成長レベルの方が低い場合には、他のロボット装置に従う行動をして、比較手段による比較結果が自己の成長レベルが高い場合には、他のロボット装置に従わない行動をするといったようにすることもできる。なお、比較手段としては、CPU等により処理可能なソフトウェアとして構成されているものが挙げられる。

0069

このように相手のロボット装置の成長レベルに応じて自己の行動を決定するといったものは、動物界において一般的に観られるような、相手により、成長が促進され、成長が抑制されるといったようなものであり、よって、ロボット装置はこのような動物界における一般的な行動形態取り入れられたものとなる。例えば、このような周囲の成長レベルに応じて、自己の成長レベルを変化させることは、群衆心理等の結果として得られるところでもある。

0070

なお、交換する情報は成長レベルに限定されるものではなく、他の情報、例えば肉体的な強弱の情報であってもよい。例えば、肉体的な強弱の情報として、足を駆動するモータトルクの情報を送ることとすれば、これにより、ロボット装置間の肉体的な強弱(ハードウェアの強弱)の関係に応じて、ロボット装置は行動を決定するようになる。

0071

また、ロボット装置は、地図情報を、交換する情報とすることもできる。なお、地図情報は、記憶手段に予め記憶されている情報であってもよく、ロボット装置自身が行動した結果として得た情報であってもよい。

0072

ロボット装置自身による地図情報の取得については、具体的には以下のようにしてなされる。地図情報として飼い主の部屋の情報を得る場合について説明する。飼い主の部屋には、例えば図9に示すように、2台のロボット装置1a,1bがいて、イスクッション餌箱ボール等が散在しているとする。

0073

このロボット装置1a,1bは、図10に示すように、移動して得られる周囲の状況に基づいて地図情報を作製する地図情報作製手段10と、地図情報作製手段10が作製した地図情報が記憶される記憶手段8と、記憶手段8に記憶されている地図情報を、他のロボット装置に送信する送信手段6を備えている。このような構成により、ロボット装置1a,1bは、地図情報を作製して、この作製した地図情報を他のロボット装置に送ることができる。すなわち、この構成は、他のロボット装置に地図情報を送るためにある。なお、上述の各部は、バスにより接続されている。

0074

また、ロボット装置1a,1bは、図10に示すように、他のロボット装置から送信されてくる地図情報を受信する受信手段7と、現在位置を検出する位置検出手段7と、位置検出手段7の検出により得た現在位置情報と受信手段7が受信した地図情報とに基づいて行動を制御する制御手段7とを備えている。このような構成により、ロボット装置1a,1bは、他のロボット装置から送られてくる地図情報を受信して、受信した地図情報に基づいて、例えば所定の目的物まで移動することができる。すなわち、この構成は、他のロボット装置から送られくる地図情報に基づいて行動するためにある。以下に、第1のロボット装置1aが地図情報を作製して、第2のロボット装置1bが第1のロボット装置1aが作製した地図情報に基づいて行動を決定する場合について具体的に説明する。

0075

位置検出手段9としては、例えば、GPS(Global Positioning System)等に代表される現在位置測位システムが挙げられる。

0076

第1のロボット装置1aは、地図情報作製手段10は、自己が移動している際に、例えばランダムに移動している際に、位置検出手段9により得た位置情報に基づいて地図情報を作製する。具体的には、検出した障害物の情報等からなる地図情報を作製する。例えば、図9に示すように、部屋内の机301、イス302、クッション303等を検出して、それらを障害物として地図情報を作製する。例えば、ここでいう障害物は、一般的な地図では建物に相当するものとなる。また、部屋にあるボール304については、第1及び第2のロボット装置1a,1bは、自己の玩具として把握する。

0077

第1のロボット装置1aは、地図情報作成手段10により作製された地図情報を、送信手段6により第2のロボット装置1bに送出する。そして、第2のロボット装置1bは、第1のロボット装置1aから送信されてきた地図情報を受信手段7により受信する。なお、送信手段6及び受信手段7としては、上述した無線LANカードを利用した通信手段等が挙げられる。

0078

地図情報を受け取った第2のロボット装置1bは、制御手段5により、自己の移動動作が制御されて、受け取った地図情報に基づいて目標物まで移動する。具体的には、第2のロボット装置1bは、位置検出手段9により検出される現在位置の情報と地図情報に基づいて、障害物となる机301、クッション303等を避けながら、或いはそれらの位置を基準としながら、目標物まで移動する。

0079

ここで、部屋内にある餌箱305を目標物とすることにより、第2のロボット装置は、地図情報と現在位置情報とに基づいて、餌箱305まで移動することができるようになる。すなわち、第1及び第2のロボット装置1a,1bの間で餌箱305の位置を教え合い、餌箱305の設置位置情報共有して、第1及び第2のロボット装置1a,1bは、それに応じた動作をするようになる。

0080

以上のように、ロボット装置1a,1bは、地図情報を交換する情報とすることもでき、これにより、送られてきた地図情報に基づいて、目標物(例えば餌箱305)まで移動する行動を起こすようになる。

0081

なお、地図を自己生成する場合、各ロボット装置1a,1bが持つ地図が同じである保証はないので、各ロボット装置1a,1bは、両者の地図を照らし合わせて、整合をとる手段を備えることもできる。例えば、自己の位置も地図情報に含めて他のロボット装置に送る。

0082

例えば、図11中(A)に示すような地図情報mp1をもつ第1のロボット装置1aに、第2のロボット装置1bが図11中(B)に示すような自己がもつ地図情報mp2を送信した場合には、第1のロボット装置1aは、図11中(C)に示すように各ロボット装置の位置情報が含まれている両者の地図情報mp1,mp2から整合をとり、移動をする。

0083

これにより、第1のロボット装置1aは、送信されてきた第2のロボット装置1bが作製した地図情報に基づいて、当該第2のロボット装置1bの位置を把握しながら移動することができるようになる。また、このような情報を使用して、挨拶可能な距離(位置関係)であるか否かを判断することができる。

0084

また、このような検出は、上述したような自己が相手のロボット装置から所定の領域にいるか否かを検出する際にも役立つ。

0085

また、地図を自己生成と異なり、複数のロボット装置の間で同じ情報を共有させて予め地図データを与えておく場合には、障害物等との位置関係から地図上での自己の位置を類推して、お互いに位置情報を送信することで、上述のように、相手のロボット装置と所定の距離或いは所定の領域内にいるか否かを検出することができる。

0086

また、ロボット装置は、上述のような通信手段により、複数のロボット装置との間で情報を交換することもできる。ロボット装置は、複数のロボット装置との情報交換により複数のロボット装置が周囲にいることを認識することができるようになる。

0087

例えば、ロボット装置には、対複数台用の行動モデルといった行動モデルを予め記憶しておく(用意しておく)。例えば、対複数台用の行動モデルとは、ダンス等の通常大勢で行うような行動からなる行動モデルである。

0088

このような行動モデルを記憶させておくことで、ロボット装置は、複数のロボット装置の存在を認識した場合、この行動モデルによる行動を実行する。

0089

これにより、複数のロボット装置は、他のロボット装置の存在を認識することでダンス等の対複数台用の行動を発現するので、ユーザは、1台又は2台では通常観ることができない行動を観ることができるようになる。換言すれば、複数台のロボット装置を有するユーザのみがそのような対複数台用の行動をみられることになる。

0090

また、認識した台数に応じてダンス等の複数台数用の行動モデルを起動することもできる。以下に具体的として、複数のロボット装置が、行動の同期がとられて、全体として協調行動を行う場合について説明する。

0091

例えば、図12に示すように、第4のロボット装置1dは、第1及び第3のロボット装置1a,1b,1cに同期してコマンドを送信し、その同期されて送信されてくるコマンドに応じて第1及び第3のロボット装置1a,1b,1cが協調行動をするようになされている。この例では、第4のロボット装置1dと第1乃至第3のロボット装置1a,1b,1cとの間の通信が無線LANカードに行われている。

0092

具体的には、そのような協調動作は、第4のロボット装置1dが備えるロボット制御スクリプト台本)RS内に各ロボット装置に対応されて書き込まれているコマンドにより行われる。具体的には、所定の規定により作製されたロボット制御スクリプトRSによりコマンドを対応されるロボット装置に送っている。ロボット制御スクリプトRSは、第1及び第3のロボット装置1a,1b,1cへのコマンドの送出タイミングの制御や、各ロボット装置の行動の終了タイミングを検出可能とするような情報から構成されている。

0093

ロボット制御スクリプトRSの形態については、例えば、図13に示すように、コマンド情報等から構成された複数のデータ列D1,D2,D3からなる。第1のデータ列D1は第1のロボット装置1aに対応され、第2のデータ列D2は第2のロボット装置1bに対応され、第3のデータ列D1は、第3のロボット装置1cに対応されている。本実施の形態では、ロボット装置が3台であることから、このデータ列もそれに応じて3列とされ、行動管理システムにおいて行動を管理するロボット装置に応じてロボット制御スクリプトRSのデータ列が用意される。

0094

具体的には、ロボット制御スクリプトRS内には、制御したいネットワーク上のロボット装置の数が記述されている。そして、各データ列D1,D2,D3毎に、個々のIPアドレスやそのサーバポート番号の情報、ロボット装置に送信する抽象コマンド、ロボット装置1a,1b,1cの間で同期タイミングをとるためのコマンド等が記述されている。

0095

これらコマンドは、例えば、各データ列D1,D2,D3において実行順に上から下に並んで記述されている。

0096

このようなロボット制御スクリプトRSに基づいて、第4のロボット装置1dは、次のように第1乃至第3のロボット装置1a,1b,1cにコマンドを送出してその行動を制御している。

0097

第4のロボット装置1dは、ロボット装置1a,1b,1cとの間で通信を開始するのに先立ちメインプログラムPG1によりロボット装置の数だけ通信用スレッド28a,28b,28cを生成する。第1乃至第3の通信用スレッド28a,28b,28cは、行動を管理する第1乃至第3のロボット装置1a,1b,1cと対応づけされて、対応されるロボット装置1a,1b,1cとの間でデータ通信を行うためのものである。

0098

そして、第4のロボット装置1dは、このようにデータ通信の開始に先立ち生成した第1乃至第3の各通信用スレッド28a,28b,28cに、対応されるロボット制御スクリプトRS上の第1乃至第3のデータ列D1,D2,D3をそれぞれ渡す。各通信用スレッド28a,28b,28cでは、渡された情報(データ列)からIPアドレスとポート番号を取り出して、クライアントとして各ロボット装置に接続し、これにより、通信用スレッド28a,28b,28cと各ロボット装置1a,1b,1cとのデータ通信経路確立される。

0099

それから、各通信用スレッド28a,28b,28cは、引き渡されたデータ列D1,D2,D3に記述されているコマンドを、各通信用スレッド28a,28b,28cの間で同期して発信する。

0100

ロボット装置1a,1b,1cは、対応される通信用スレッド28a,28b,28cから発信されたコマンドをそれぞれ受信する。各ロボット装置1a,1b,1cは、受信したコマンドを実行する。

0101

これにより、各通信用スレッド28a,28b,28cによるコマンドの送出タイミングについては同期がとられていることから、各ロボット装置1a,1b,1cの行動は、全体として協調行動によるものとなる。

0102

次に、図14に示すように記述されているロボット制御スクリプトRSを用いて具体的に説明する。この図14に示すロボット制御スクリプトは、複数のロボット装置1a,1b,1cにより、いわゆる「ウエイブ」の行動をさせるためのものである。複数のロボット装置1a,1b,1cによる「ウエイブ」の行動とは、経時変化を示す図15中(A)から(C)への変化のように、整列している複数のロボット装置1a,1b,1cが、「お座り」の姿勢において、「ばんざい」の行動をそれぞれが順番にしていくことにより発現される協調行動である。

0103

図14に示すロボット制御スクリプトRSは、1行目に、行動管理システムに接続されるロボット装置の台数が記述されている。具体的には、1列目メニューとして「NUMBER」と記述して、2列目に接続するロボット装置の台数が記述されている。本実施の形態のように、3台のロボット装置1a,1b,1cにより協調行動を行う場合には、台数の欄は「3」となる。

0104

そして、2行目以降に、各通信用スレッド28a,28b,28cと各ロボット装置1a,1b,1cとの間で通信を行うための情報や、コマンド等が記述されている。具体的には、1列目にはメニューが書き込まれ、2列目、3列目、4列目に、各通信用スレッド28a,28b,28cが、対応されるロボット装置1a,1b,1cの行動を制御するための情報が記述されている。

0105

2行目において、1列目に「IP_ADDRESS」と書いて、各列に対応されるサーバーのIPアドレスを記述する。或いは、1列目に「HOSTNAME」と書いて、各ロボット装置のサーバのネットワークホスト名を記述するようにしてもよい。

0106

3行目において、各ホストのポート番号を記述する。本実施の形態では、デフォルトとして「10000」を記述する。

0107

4行目以降において、各ロボット装置に対応される各列に、コマンド等のロボット装置の行動を制御するための情報が記述されている。

0108

コマンドは、具体的には、大別して同期コマンドと抽象コマンドとがある。通信用スレッドがこれら同期コマンド、抽象コマンドの順序で送出するように記述されている。ここで、抽象コマンドは、ロボット装置に送信されて、実際の行動をさせるためのコマンドであり、同期コマンドは、そのような抽象コマンドによる各ロボット装置の行動が、ロボット装置全体として協調行動となるようにするものである。具体的には、同期コマンドは、コマンド送出タイミングについて同期をとるためのSYNC命令、各ロボット装置の行動始期について同期をとるためのWAIT命令の二つがある。

0109

SYNC命令は引数としてID番号と指数(以下、同期達成指数という。)が与えられている。ID番号は、SYNC命令についての識別情報となるものであり、他のSYNC命令との識別情報となる。このID番号によりSYNC命令を識別することにより、他のSYNC命令と混同することなく、適切な処理を行うことができるようになる。また、同期達成指数は、各ロボット装置1a,1b,1cにそれぞれある値が与えられており、それらの合計が所定の値になるように設定されている。本実施の形態では、合計が「100」になるように設定されている。なお、同期達成指数については、「100」に設定することに限定されるものではない。

0110

そして、この同期達成指数は、ロボット装置1a,1b,1cが次の行動に移れる状態にあるとき加算される。換言すれば、ある行動をしていたロボット装置が当該行動を終了したときに加算される。具体的には、次のような手順により同期達成指数の加算がなされる。

0111

例えば、第1のロボット装置1aは、対応される第1の通信用スレッド28aから送られてきたコマンドに応じた行動を終了したとき、或いは次の行動に移れる状態であるとき、その旨の情報(以下、待機情報という。)を発信する。対応される第1の通信用スレッド28aでは、第1のロボット装置1aが発信した待機情報を受信すると、例えば同期制御用グローバルメモリGM上のID番号が一致する領域に同期達成指数を加える(足し込む)。このとき、他の通信用スレッドは、この領域にアクセスできないよう排他制御を行う。すなわち、他のロボット装置(ここでは、第2のロボット装置1b或いは第3のロボット装置1cの一方若しくは両方)が既にID番号に対応されるSYNC命令の実行が可能な状態になった場合には、ID番号が一致する当該他のロボット装置の同期達成指数に、いま送られてきた同期達成指数を同期制御用グローバルメモリGMにて加算する。そして、全てのロボット装置1a,1b,1cの次の行動に移れる状態になると、同期達成指数の合計値が所定の値、本例では「100」になる。

0112

このような処理により、各通信用スレッド28a,28b,28cは、同期制御用グローバルメモリGMを監視し、同期達成指数の合計値が所定の値(「100」)に達しない限り次のコマンドの読み出しを行わないことになる。よって、次の行動に移れるロボット装置であっても、次の行動を起こすことなく待機状態が維持される。

0113

そして、複数のロボット装置1a,1b,1cの行動を管理するパーソナルコンピュータ33は、このような同期達成指数の合計値が所定の値になったことを確認することにより、ID番号に対応されるSYNC命令を全てのロボット装置1a,1b,1cにおいて終了し、ロボット装置1a,1b,1cが次の行動に移れる状態であることを知ることができる。これにより、パーソナルコンピュータ33は、同期達成指数の合計値が所定の値になったときには、各通信用スレッド28a,28b,28cにより次のコマンドを発信する。

0114

次にコマンドは、図14に示すロボット制御スクリプトRSでは、WAIT命令が発信される。

0115

このWAIT命令は、時間(ms)を引数に取っており、WAIT命令を受け取ったロボット装置は指定された時間だけ待ってから次のコマンドヘ移行するような情報をなす。

0116

WAIT命令の引数がそれぞれ「0」、「1000」、「2000」となっている実施の形態では、引数が「0」のWAIT命令を受信した第1のロボット装置1aは、続いて送られてきているコマンドを直ちに実行して、引数が「1000」のWAIT命令を受信した第2のロボット装置1bは、続いて送られてきているコマンドを1秒待って実行して、引数が「2000」のWAIT命令を受信した第3のロボット装置1cは、続いて送られてきているコマンドを2秒待って実行する。すなわち、例えば第1乃至第3のロボット装置1a,1b,1cの受け取ったWAIT命令の引数が全て「0」である場合には、第1乃至第3のロボット装置1a,1b,1cは次に送られてきているコマンド内容を同時に実行する。

0117

そして、本実施の形態では、このWAIT命令の次に送出されるコマンドは、「BANZAI_SIT」のコマンドとなっている。「BANZAI_SIT」コマンドは、ロボット装置に「お座り」の姿勢において、「ばんざい」の動作をさせるためのコマンドである。

0118

このようなWAIT命令が送出され、続いて「BANZAI_SIT」コマンドが送出されてくることにより、第1のロボット装置1aは、上述のように同期達成指数の合計値が所定の値になった直後に「BANZAI_SIT」のコマンドを開始し、第2のロボット装置1bは、それから1秒後に「BANZAI_SIT」のコマンドを開始し、第3のロボット装置1cは、それから2秒後に「BANZAI_SIT」のコマンドを開始する。

0119

以上のようにSYNC命令やWAIT命令等が規定された図6に示すロボット制御スクリプトRSにより概略として以下のような処理がなされる。

0120

1番最初(5行目)のSYNC命令により、各ロボット装置1a,1b,1cが次の状態に移れる状態になると、ID=1で同期達成指数が発効される。ID=1の同期達成指数の合計が「100」になることにより、各通信用スレッド28a,28b,28cからWAIT命令及び「BANZAI_SIT」のコマンドが発信される。

0121

第1のデータ列(第1のロボット装置1a(IPアドレスが11.22.33.44)に対応されるデータ列)D1のWAIT命令には0秒(「0」)が入っているので、第1のロボット装置1aはすぐに「BANZAI_SIT」コマンドを実行し、図15中(A)に示すように、「座り」姿勢において「バンザイ」動作をする。

0122

また、第2のデータ列(第2のロボット装置1b(IPアドレスが11.22.33.45)に対応されるデータ列)D2のWAIT命令には1秒(「1000」)が入っているので、第2のロボット装置1bは、第1のロボット装置1aがコマンドを実行してから1秒後に「BANZAI_SIT」コマンドを実行し、図15中(B)に示すように、「座り」姿勢において「バンザイ」動作をする。同様に第3のデータ列(第3のロボット装置1c(IPアドレスが11.22.33.46)に対応されるデータ列)D3のWAIT命令には2秒(「2000」)が入っているので、第3のロボット装置1cは、第1のロボット装置1aがコマンドを実行してから2秒後に「BANZAI_SIT」コマンドを実行し、図15中(C)に示すように、「座り」姿勢において「バンザイ」動作をする。

0123

「BANZAI_SIT」のコマンドの実行が終了すると、またSYNC命令があり、再び各ロボット装置1a,1b,1cが次の行動に移れる状態であることの検出がなされる。これにより、先に実行を開始した第1のロボット装置1aから待ち状態入り、行動達成指数の合計が「100」になることにより、各ロボット装置1a,1b,1cは、再び各通信用スレッド28a,28b,28cから同期した発信されるWAIT命令及び2回目の「BANZAI_SIT」のコマンドにより上述したような行動を再び実行する。

0124

図14に示すロボット制御スクリプトRSによる以上のような処理により、行動管理システムは、図15中(A)から(C)に変化するように、3台のロボット装置1a,1b,1cを1秒ずつ時間をずらして、バンザイを実行させ、2度の「ウェイブ」の協調行動が発現させる。

0125

以上のように、第4のロボット装置1dが同期してコマンドを送出することにより、複数のロボット装置1a,1b,1cによる協調行動を容易に実現することができる。このような複数のロボット装置1a,1b,1cによる協調行動は、ユーザの鑑賞の楽しさを、ロボット装置の自立的に起こした行動による楽しさに加え、さらに広げるものとなる。

0126

なお、個々のロボット装置は、記憶装置に識別情報としてID情報を保持している。例えば、ロボット装置が他のロボット装置と情報を交換する際に、ID情報も添付して交換することにより、当該他のロボット装置は、受信したID情報に基づいて個々のロボット装置を識別することができるようになり、これにより、個々のロボット装置との間で交換する情報が同一の情報であっても、添付されるID情報の確認により、複数のロボット装置が存在することを認識できるようになる。

0127

(1)ロボット装置の構成の具体例
ロボット装置の構成等の具体例について説明する。ロボット装置1は、具体的には図16に示すように構成されている。

0128

CCDビデオカメラ11で撮像された画像データは、信号処理部12に供給される。信号処理部12は、CCDビデオカメラ11より供給された画像データに所定の処理を施し、その画像データを内部バス18を介して、記憶手段であるDRAM(Dynamic Random Access Memory)16に記憶させる。

0129

また、ロボット装置1は、ROMインターフェース30に接続されたメモリースティックインターフェース29を備えており、これによりいわゆるメモリースティック(ソニー株式会社が提供する商品メモリーカード)の商品名、)210に対するデータの記録及び再生をすることができる。

0130

さらに、ロボット装置1は、PCカードスロット(PCカードI/F)14を備えている。これにより、PCカード200が無線LANカードである場合には、ローカルエリアネットワーク上のパーソナルコンピュータ等の外部機器や他のロボット装置との間でのデータ通信が可能となり、PCカードがメモリカードである場合には、当該メモリカードに対するデータの記録や再生が可能になる。

0131

CPU15は、フラッシュROM(Read Only Memory)17に記憶されている動作プログラムを、ROMインターフェース30及び内部バス18を介して読み出し、システム全体の制御を行う。また、フラッシュROM17に記憶されているCPU11の動作プログラムは、信号処理部12に接続される外部のパーソナルコンピュータ(Personal Computer、PC)31によって作成及び変更が可能とされている。

0132

外部の状態を検出する検出手段を構成するポテンショメータ19a,19b,19c、タッチセンサ20及びマイクロホン21が検出した信号は、分岐部24a,24b,24c,24d,24eを介して信号処理部12に供給される。信号処理部12は、分岐部24a〜24eから供給された信号を、内部バス18を介してCPU15に供給する。CPU15は、供給された信号に基づいてアクチュエータ22a,22b,22c,22d(例えば、それによって駆動される図1の脚部2a〜2dや頭部3)の動作を制御する。また、CPU15は、スピーカ23から出力される音声を制御する。

0133

また、ロボット装置1は、赤外線により他のロボット装置等の外部機器との間でデータの通信を可能とする赤外線出力部26a及び赤外線検出部(IrDA)26bを備えている。

0134

赤外線出力部26aは、赤外線により他のロボット装置等の外部機器に信号を出力する。そして、赤外線検出部(IrDA)26bは、ユーザの操作により図示しないリモートコントローラから出力された命令情報や他のロボット装置から送られてきた情報を、分岐部24eを介して信号処理部12に供給する。

0135

信号処理部12は、供給される各種情報を内部バス18を介してCPU15に供給し、CPU15では、供給された情報に基づいてアクチュエータ22a,22b,22c,22dの動作を制御する。すなわち、CPU15は、リモートコントローラからの命令情報や他のロボット装置から送られてきた情報に基づいてアクチュエータ22a,22b,22c,22dの動作を制御する。これにより、ロボット装置1は、ユーザの命令に応じた行動を出力し、又は他のロボット装置と出逢った際の所定の行動(処理結果)を出力する。

0136

ここで、ポテンショメータ19a〜19c、タッチセンサ20、マイクロホン21、アクチュエータ22a〜22d、スピーカ23、赤外線出力部26a及び赤外線検出部26b等は、ロボット装置1の足や耳、口等を構成するものであり、これらをまとめてCPC(Configurable Physical Component)デバイスと呼ぶ。CPCデバイスは、これに限定されるものではなく、例えば、距離センサ加速度センサ、或いはジャイロ等の計測手段であってもよい。

0137

図17には、信号処理部12の構成例を示している。DRAMインターフェース41、ホストインターフェース42は、それぞれDRAM16、CPU15に接続されるとともに、外部バス44にも接続されている。バスコントローラ45は、外部バス44の制御を行う。バスアービタ46は、外部バス44と内部バス47のアービトレーションを行う。

0138

パラレルポート48及びシリアルポート50には、例えば、外部の開発環境としてのパーソナルコンピュータ(PC)31が接続されている。バッテリマネージャ49は、バッテリ27の残量の管理等を行う。パラレルポート48、バッテリマネージャ49及びシリアルポート50は、それぞれペリフェラルインターフェース53を介して内部バス47に接続されている。

0139

CCDビデオカメラ11は、撮像した画像データをFBK(Filter Bank)56に供給する。FBK56は、供給された画像データに対して間引き処理を行い、種々の解像度の画像データを作成する。その画像データは、内部バス47を介してDMA(Direct Memory Access)コントローラ51に供給される。DMAコントローラ51は、供給された画像データをDRAM16に転送し、DRAM16ではこの画像データを記憶する。

0140

また、DMAコントローラ51は、DRAM16に記憶されている画像データを適宜読み出し、IPE(Inner Product Engine)55に供給する。IPE55は、供給された画像データを使用して所定の演算を行う。この演算結果は、DMAコントローラ51の指示に従って、DRAM16に転送され、記憶される。

0141

シリアルバスホストコントローラ57には、CPCデバイス25が接続される。CPCデバイス25は、例えば、上述したポテンショメータ19a〜19c、タッチセンサ20、マイクロホン21、アクチュエータ22a〜22d、スピーカ23、赤外線出力部26a及び赤外線検出部26b等から構成されている。CPCデバイス25から供給された音声データは、シリアルバスホストコントローラ57を介してDSP(Digital Signal Processor)52に供給される。DSP52は、供給された音声データに対して所定の処理を行う。USBインターフェース58には、外部の開発環境としてのパーソナルコンピュータ(PC)32等が接続される。タイマ54は、時間情報を内部バス47を介して各部に供給する。

0142

以上述べたようにロボット装置1は構成されており、ロボット装置1は、他のロボット装置に出逢った際には通信手段により当該他のロボット装置との情報の交換を行うことができるようにされている。なお、ここでいう、「他のロボット装置」も同様に構成されている。

0143

このロボット装置1aは、赤外線出力部26aを出力部として、赤外線検出部26を検出部26bとして構成される赤外線を利用した通信手段により、図3に示すように、他のロボット装置1bとの間で情報の交換をすることができる。

0144

また、スピーカ23を出力部として、マイクロホン21を検出部として構成される音階を利用した通信手段により、ロボット装置1aは、図4に示したように他のロボット装置1bとの間で情報の交換をすることができる。

0145

さらに、PCカードスロット14に装着された無線LANカードを入出力部として構成される電波を利用した通信手段により、ロボット装置1aは、図6に示したように、他のロボット装置1bとの間で情報の交換をすることができる。

0146

このように挙げられる通信手段により他のロボット装置との間で情報の交換をすることができることで、ロボット装置は、当該他のロボット装置と出逢った際に、上述したように、あいさつやダンス等の等の所定の処理を実行することができる。

0147

次に、ロボット装置1における赤外線により通信を行う部分についてさらに詳しく説明する。

0148

ロボット装置1は、図18に示すように、ミドルウェア層80、バーチャルロボット110、デバイスドライバ層150、バスコントローラ79及び赤外線通信ポート78により、赤外線による通信を可能としている。

0149

例えば、ミドルウェア層80、バーチャルロボット(層)110及びデバイスドライバ層150はロボット装置1のソフトウェア層として構成され、バスコントローラ79はロボット装置1のハードウェア層において構成されている。

0150

また、赤外線通信ポート400は、他のロボット装置との間で通信状態が接続された際の情報伝送のための通信ポートをなす。ここで、他のロボット装置との間で通信状態が接続されるときとは、例えば、ロボット装置が互いに向き合ったときである。

0151

ミドルウェア層80は、ロボット装置1の動作等を制御するための情報の生成等をするソフトウェアを構成している。このミドルウェア層80とのデバイスドライバ層150との情報の授受については、バーチャルロボット(層)110を介してなされる。

0152

バーチャルロボット110は、デバイスドライバ層150と所定の規約により処理を実行するミドルウェア層との間での情報の橋渡しを行う部分である。すなわち、バーチャルロボット110は、デバイスドライバ層150で取り扱う情報とミドルウェア層80において取り扱う情報とが円滑に処理されるように機能する部分である。

0153

デバイスドライバ層150は、上述したCPCデバイス25等の各種デバイスを制御する部分である。具体的には、デバイスドライバ層150は、バーチャルロボット110を介して得たミドルウェア層80から情報を赤外線出力部26aから出力する処理を行う。また、デバイスドライバ層150は、赤外線検出部26bにより他のロボット装置からの情報の検出処理を行う。

0154

このような構成により、ロボット装置が通信可能状態になったときには、すなわち、ロボット装置が向かい合ったときには、赤外線通信ポート400を介してロボット装置間でのデータの交換がなされるようになる。

0155

例えば、情報を送信するロボット装置は、シリアルバスを制御するバスコントローラ79により図示しない記憶手段(メインメモリ)から情報を取り出し、当該情報を赤外線通信ポートを介して受信側のロボット装置に転送し、情報を受信するロボット装置側では、バスコントローラ79により、このように赤外線通信ポートを介して転送されてくる情報を、図示しない記憶手段(メインメモリ)に記憶する。このような処理によりロボット装置間での情報の交換(コミュニケーション)がなされる。なお、ここで、バスコントローラ79は、例えば、上述の図17に示したシリアルバスコントローラ57である。

0156

赤外線通信ポート400を利用したロボット装置間のコミュニケーションは以下のようにして実現される。

0157

赤外線通信ポート400上を出入りするデータは、シリアルバスを管理するデバイスドライバ層150を介してロボット装置の全体を管理するバーチャルロボット110に渡される。そして、ミドルウェア層80のソフトウェアモジュールがバーチャルロボット110に接続を設定することで、ミドルウェア層80による赤外線通信ポート400を介したデータの受信や送信が可能になる。

0158

ミドルウェア層80の図示しない赤外線通信ミドルウェア層では、所定の処理を実行するアプリケーション層に他のロボット装置に遭遇したことを通知する。

0159

例えば、アプリケーション層は、行動モデルにロボット装置の社会的な(対ロボット装置)行動が記述されており、赤外線通信用ミドルウェア層からの入力によってあいさつをしたりする行動が記述されている。

0160

このようなアプリケーション層により、この通知に基づいて、他のロボット装置のさらに接近した通信を可能とする行動が実行されたり、他のロボット装置にあいさつの言葉を送る行動が実行されたり、或いは自身の属性、成長のレベル等の情報を送信する処理が実行されたりする。

0161

以上述べたような構成により、ロボット装置1は、赤外線出力部26aにより赤外線による信号を出力し、また、赤外線検出部26bにより他のロボット装置からの赤外線による信号を受信することができ、受信した情報に基づいて所定の行動の決定等をすることができる。

0162

なお、ミドルウェア層80及びバーチャルロボット110の機能の具体例を以下に説明する。

0163

ミドルウェア層80は、ロボット装置1の基本的な機能を提供するソフトウェアからなり、その構成はロボット装置1のデバイスや形状が考慮されて設定されている。ミドルウェア層80は、具体的には、図19に示すように構成されており、認識系(入力系)のミドルウェア層90と出力系のミドルウェア層100とに大別され、例えば、オブジェクト群により構成されている。

0164

認識系のミドルウェア層90では、外部から入力された情報をバーチャルロボット110を介して認識する。これによりロボット装置1は、外部から入力された情報に応じて自主的に行動を決定すること等ができるようになる。例えば、認識系のミドルウェア層90は、画像データやセンサーデータ、音データなどのデバイスの生データを処理し、認識結果を出力するオブジェクト群により構成されている。

0165

デバイスのデータを処理するオブジェクトとしては、例えば、距離検出部92、タッチセンサー部93、色認識部94、音階認識部95、姿勢検出部96、動き検出部97等が挙げられる。ここで、例えば、距離検出部92により「障害物がある」が認識され、タッチセンサー部93により「なでられた」及び「叩かれた」が認識され、色認識部94により「ボールが赤い」が認識され、姿勢検出部96により「転倒した」が認識され、動き検出部97により「ボールが動いている」が認識される。

0166

このような各オブジェクトによる外部からの情報の認識はバーチャルロボット110によりなされている。

0167

バーチャルロボット110は、ミドルウェア層80と外部に対しての入出力系を構成するデバイスドライバ層150とのデータの受渡しをするものであり、各種デバイスドライバオブジェクト間通信規約に基づいて動作するオブジェクトとの橋渡しをするオブジェクトとして機能する。このバーチャルロボット110により、認識系のミドルウェア層90及び出力系のミドルウェア層100と各種デバイスドライバとの間での情報の受渡しが各オブジェクト間通信規約の下でなされることになる。ここで、デバイスドライバ層150は、各種デバイス等のハードウェア層に直接アクセスを許されたオブジェクトとされ、ハードウェアの割り込みを受けて処理を行うようになされている。

0168

このようなバーチャルロボット110を介して各オブジェクトが得た認識情報は、入力センティクスコンバータ91に入力される。

0169

入力セマンティクスコンバータ91では、認識情報を意味のある文字列に変換する。ロボット装置1の行動を制御するコマンドは、文字列からなり、自由に編集可能な形とされて記憶部に記憶されており、上述したように、例えば、入力セマンティクスコンバータ91により認識情報を文字列に変換することにより、ユーザは、認識情報を意味のある情報として知ることができる。

0170

このように構成されている認識系のミドルウェア層90により他のロボット装置に出逢った際における処理は例えば次のようになされる。

0171

他のロボット装置との情報の交換を音階を利用した通信により行う場合には、マイクロホン21に入力された音階が音階認識部95により認識される。

0172

また、他のロボット装置との情報の交換を赤外線を利用した通信により行う場合には、赤外線検出部26bに入力された赤外線が図示しない赤外線信号認識部により認識される。

0173

認識系のミドルウェア層90では、赤外線信号認識部のオブジェクトにより得られた認識情報が入力センティクスコンバータ91に入力される。

0174

入力セマンティクスコンバータ91では、上述した認識情報を意味のある文字列に変換し、上位の制御部に変換後の認識情報を出力する。そして、この認識情報により、ロボット装置に遭遇したことを知り、所定の処理が開始される。

0175

一方、出力系のミドルウェア層100では、このような認識情報等に基づいてロボット装置に所定の行動を行わせるためのデバイスの制御が行われる。例えば、バーチャルロボット110からの情報(コマンド)は、図示しないコマンドサーバを介して出力系のミドルウェア層100に送られてくる。

0176

出力系のミドルウェア層100では、先ず出力セマンティクスコンバータ101にそのような情報(コマンド)が入力される。

0177

入力セマンティクスコンバータ101は、意味のある文字列として入力されてくるコマンドの内容が解釈されて、所望の各オブジェクトにその内容が引き渡される。

0178

出力系のミドルウェア層100を構成するオブジェクト群は、例えばロボット装置の動作機能毎に構成されている。

0179

具体的には、出力系のミドルウェア層100を構成するオブジェクトとしては、姿勢制御部102、モーション再生部105、転倒復帰部106、トラッキング部107、歩行モジュール部108、LED点灯部103、音再生部104等が挙げられる。ここで、例えば、モーション再生部105により「動き再生」に関する制御がなされ、転倒復帰106により「転倒復帰」に関する制御がなされ、トラッキング101により「対象物追従動作」に関する制御がなされ、歩行モジュール部108により「歩行」に関する制御がなされる。なお、「トラッキング」とは、動く対象物を見続けるような動作、具体的には、動く対象物に頭を向け続けるような動作である。例えば、このような動作を行う場合、色認識部94及び動き検出部97の認識情報がその「トラッキング」の際の情報として直接使用される。また、これらの制御は、ロボット装置1の姿勢の変化を伴うことから姿勢管理102により姿勢の情報についての管理がなされる。また、音出力部104により「音」に関する制御がなされ、LED点灯部103により「目(LED)の点灯」に関する制御がなされる。

0180

このような出力系のミドルウェア層100により、出力セマンティクスコンバータ101により情報(コマンド)の内容が解釈されて、その内容に応じて上述したようなモーション再生部105等のオブジェクトが各種デバイスの制御を行う。

0181

具体的には、機能毎にロボット装置1の各ジョイントサーボ指令値や出力音出力光(目のLED)を生成して出力する。

0182

このような出力系のミドルウェア層100により、他のロボット装置に出逢った際には次のような所定の処理が実行される。

0183

例えば、他のロボット装置に出逢った際、所定の行動を発現する処理が実行される。具体的には、出力系のミドルウェア層100により、「あいさつをする」の動作に関連するデバイスが制御される。

0184

また、他のロボット装置に出逢った際、情報の交換をする処理が実行される。具体的には、情報の交換を赤外線を利用した通信により行う場合には、赤外線出力部26aが制御されて信号が出力され、また、情報の交換を音階を利用した通信により行う場合には、音再生部104によりスピーカ23の制御がなされる。

0185

なお、出力系のミドルウェア層100に入力されるコマンドは、上述のコマンドに限定されるものではなく、例えば、「前進」、「後退」、「喜ぶ」、「吼える」、「寝る」、「体操する」、「驚く」、「トラッキング」等の動物が発現する行動のコマンドも挙げられる。

0186

さらに、この出力系のミドルウェア層100では、行動によるデバイスの動作状況(例えばデバイスの動作終了結果)を検出することも行う。

0187

このような出力系のミドルウェア層100によりコマンドに基づいて各デバイスの制御がなされることで、ロボット装置1がコマンドに応じた行動を発現することができるようになる。

0188

また、そのような対応関係の情報を上述したように文字列として編集可能な情報として記憶部に記憶しておくことにより、ユーザが好みにあわせてコマンドにより実行される各部の動作を変更することもできるになされている。

0189

以上述べたように、ミドルウェア層80とバーチャルロボット110とが構成されている。

0190

次に、ロボット装置1のソフトウェア層の具体例を説明する。ソフトウェア層は、例えば図20に示すように構成されている。

0191

ソフトウェア層は、大別して、アプリケーション層120、ミドルウェア層80、マネージャオブジェクト層130、ロボットサーバオブジェクト層140及びデバイスドライバ層150から構成されている。さらに、マネージャオブジェクト130については、オブジェクトマネージャ131及びサービスマネージャ132を有している。また、ロボットサーバオブジェクトについては、デザインロボット141、パワーマネージャ142、バーチャルロボット143及びデバイスドライバマネージャ143を有している。これらは、概略以下のように機能する。

0192

アプリケーション層120は、所定の行動等をロボット装置に起こさせるプログラムにより記述されており、上述したように、他のロボット装置に出逢った際にあいさつをするような行動により記述されている。

0193

ミドルウェア層80は、アプリケーション層120と他の層との接続するように機能する。例えば、ミドルウェア層80は、上述したように、赤外線検出部26bによる検出結果を、他のロボット装置との遭遇としてアプリケーション層120に通知する機能を有する。

0194

マネージャオブジェクト層130において、オブジェクトマネージャ131は、アプリケーション層120及びミドルウェア層80の起動、消滅を管理し、サービスマネージャ132は、コネクションファイルに記述されたオブジェクト間の接続情報を元に各オブジェクトに接続を促すシステムオブジェクトとして機能する。

0195

また、デバイスドライバ層150は、デバイスドライバセット151(例えば上述したCPCデバイス25等のハードウェア層)に直接アクセスすることを許されたオブジェクトである。すなわち、ハードウェア層のデバイスを制御する直上の制御部を構成している。このデバイスドライバ層150はハードウェアの割り込みを受けて処理を行う。

0196

また、ロボットサーバオブジェクト層140において、デザインドロボット141は、ロボット装置1の構成等を管理し、パワーマネージャ142は、電源管理をし、デバイスドライバマネージャ143は、外部接続等されている機器、例えば、パーソナルコンピュータやPCカードのアクセスを管理している。

0197

そして、ロボットサーバオブジェクト層140においてバーチャルロボット110は、ミドルウェア層80と各種デバイスドライバとの間での情報の受渡しを各オブジェクト間の通信規約の下で行う部分をなす。

0198

(2)ロボット装置の感情モデル及び本能モデル
次に、ロボット装置1が自主的に行動を決定するための感情モデルや本能モデル等について説明する。

0199

感情モデルや本能モデルは外的要因又は内的要因に基づいて変化し、これにより、ロボット装置は、変化した感情モデルや本能モデルの状態に応じて動作し、自律型のロボット装置として行動を決定する。

0200

例えば、外的要因及び内的要因は、感情モデル及び本能モデルの状態(パラメータ)を変化させる情報とされる、特定の認識結果、特定の行動結果或いは時間経過を示すものとなる。ここで、特定の認識結果とは、主に入力による変動要因であり、特定の行動結果とは、ストレスが解消された等の主に行動の変動要因である。

0201

また、感情モデル及び本能モデルは、例えば図20に示したソフトウェア層におけるアプリケーション層120において構築されている。

0202

(2−1)ロボット装置の感情モデル
図21に示すように、感情モデル64は構築されている。

0203

第1乃至第3のセンサ61,62,63は、ユーザ、さらには環境などの外部から与えられる刺激を検知し、電気信号に変換して出力する。第1乃至第3のセンサ61,62,63は、ポテンショメータ19a〜19c、タッチセンサ20、マイクロホン21などの他、図示しない音声認識センサ画像色認識センサ等であり、ユーザがロボット装置1の世話をするために行った操作や、発した音声を、電気信号に変換して出力する。この電気信号は、第1及び第2の入力評価部71,72に供給される。

0204

第1の入力評価部71は、第1乃至第3のセンサ61,62,63から供給される電気信号を評価し、所定の感情を検出する。ここでいう所定の感情とは、例えば「喜び」の感情である。第1の入力評価部71は、検出した感情の評価値を第1の感情モジュール73に供給する。

0205

第1の感情モジュール73には、所定の感情が割り当てられており、第1の入力評価部71から供給される感情の評価値に基づいて、感情のパラメータが増減する。例えば、感情として「喜び」が割り当てられている場合には、第1の入力評価部71から供給される「喜び」の評価値に基づいて、「喜び」の感情のパラメータが増減することになる。第1の感情モジュール73は、感情パラメータ出力選択部75に供給する。

0206

同様に、第2の入力評価部72も、第1乃至第3のセンサ61,62,63から供給される電気信号を評価し、所定の感情を検出する。ここでいう所定の感情とは、例えば怒りの感情である。第2の入力評価部72は、検出した感情の評価値を第2の感情モジュール74に供給する。

0207

第2の感情モジュール74には、所定の感情が割り当てられており、第2の入力評価部72から供給される感情の評価値に基づいて、感情のパラメータが増減する。例えば、感情として「怒り」が割り当てられている場合には、第2の入力評価部72から供給される「怒り」の評価値に基づいて、「怒り」感情のパラメータが増減することになる。第2の感情モジュール74は、感情パラメータを出力選択部75に供給する。

0208

なお、本実施の形態では、所定の感情として「喜び」や「怒り」を例に挙げているがこれに限定されるものではない。すなわち例えば、「悲しさ」、「驚き」、「恐れ」或いは「嫌悪」等が所定の感情とされてもよい。

0209

出力選択部75は、第1及び第2の感情モジュール73,74から供給される感情パラメータが所定の閾値を越えているか否かを判定し、閾値を越えている感情パラメータを出力する。また、出力選択部75は、第1及び第2の感情モジュール73,74からの2つの感情パラメータがいずれも閾値を越えている場合には、感情パラメータが大きい方を選択し、出力する。

0210

行動生成部65は、出力評価部75から供給される感情の状態に基づいて次の行動を決定する。すなわち、行動生成部65は、出力選択部75から供給される感情を、具体的な行動を指示する命令に変換する。そして、行動生成部65は、行動を指示する命令の情報を出力部66に供給するとともに、出力評価部76にフィードバックさせる。出力評価部76では、行動生成部65から供給される行動の指示命令の情報を評価し、その行動に対応する感情パラメータを変化させるように制御する。すなわち、出力評価部76は、次に実行される行動に応じて感情の状態を変化させる。

0211

この出力評価部76は、具体的には、行動モデルにより行動を決定するようになされており、具体的には、後述する。

0212

出力部66は、行動生成部65からの行動命令(決定された行動)に従って実際に出力を行う。具体的には、出力部66は、脚部2a〜2d、頭部3、胴体4などに相当する部材を駆動するアクチュエータ22a〜22dや、スピーカ23などでなり、例えば、所定のアクチュエータを駆動して頭部3を回転させたり、鳴き声等を出力したりする。

0213

このような感情モデル64により、ロボット装置1は、感情モデル64の感情パラメータ(感情の状態)に応じて感情に起因したを行動をする。具体的に、第1の感情モジュール73に「喜び」、第2の感情モジュール74に「怒り」が割り当てられている場合の処理について説明する。なお、ここで、第1のセンサ61を画像色認識センサとし、第2のセンサ62を音声認識センサとし、第3のセンサ63をタッチセンサ20として以下を説明する。

0214

第1の入力評価部71は、画像色認識センサ(第1のセンサ)61から「黄色」に対応する電気信号、音声認識センサ(第2のセンサ)62から所定の周波数(例えば、「レ」)に対応する電気信号、また、タッチセンサ(第3のセンサ)63から「なでている状態」に対応する電気信号が供給されると、それぞれの信号を評価し、「喜び」の評価値を決定する。第1の入力評価部71は、「喜び」の評価値を第1の感情モジュール73に供給する。感情モジュール73は、「喜び」の評価値に基づいて、「喜び」の感情のパラメータを増加させる。感情のパラメータは、出力選択部75に供給される。

0215

一方、第2の入力評価部72は、画像色認識センサ61から「赤色」に対応する電気信号、音声認識センサ62から所定の周波数(例えば、「ファ」)に対応する電気信号、また、タッチセンサ63から「たたいている状態」に対応する電気信号が供給されると、それぞれの信号を評価し、「怒り」の評価値を決定する。第2の入力評価部72は、「怒り」の評価値を第2の感情モジュール74に供給する。第2の感情モジュール74は、「怒り」の評価値に基づいて、「怒り」の感情のパラメータを増加させる。感情のパラメータは、出力選択部75に供給される。

0216

出力選択部75は、第1及び第2の感情モジュール73,74から供給される感情パラメータが所定の閾値を越えているか否かを判定する。ここでは、「怒り」の感情パラメータが閾値を越えているものとする。

0217

行動生成部65は、出力選択部75から供給される「怒り」の感情パラメータを具体的な行動(吠える)を指示する命令に変換し、出力部66に供給するとともに、出力評価部76にフィードバックさせる。

0218

出力部66は、行動生成部65からの行動命令(吠える)に従った出力を行う。すなわち、スピーカ23から、対応する音声が出力される。そして、そのような行動結果が出力評価部76にフィードバックされて、第2の感情モジュール74の「怒り」の感情パラメータが減少されることで、ロボット装置1が吠えることにより、その「怒り」が発散され、「怒り」の感情が抑制されるといった状態になる。

0219

(2−2)ロボット装置の本能モデル
図22に示すように、本能モデル164は構築されている。

0220

図22における第1乃至第3のセンサ61,62,63は、感情モデル64における場合と同様に、ユーザ、さらには環境などの外部から与えられる刺激を検知し、電気信号に変換して出力する。この電気信号は、第1及び第2の入力評価部171,172に供給される。

0221

第1の入力評価部171は、第1乃至第3のセンサ61,62,63から供給される電気信号を評価し、所定の本能を検出する。ここでいう所定の本能とは、例えば「愛情欲」の本能である。第1の入力評価部171は、検出した本能の評価値を第1の本能モジュール173に供給する。

0222

第1の本能モジュール173には、所定の本能が割り当てられており、第1の入力評価部171から供給される本能の評価値に基づいて、本能のパラメータが増減する。例えば、本能として「愛情欲」が割り当てられている場合には、第1の入力評価部171から供給される「愛情欲」の評価値に基づいて、「愛情欲」の本能のパラメータが増減することになる。第1の本能モジュール173は、本能パラメータを出力選択部175に供給する。

0223

同様に、第2の入力評価部172も、第1乃至第3のセンサ61,62,63から供給される電気信号を評価し、所定の本能を検出する。ここでいう所定の本能とは、例えば「食欲」の本能である。第2の入力評価部172は、検出した本能の評価値を第2の本能モジュール174に供給する。具体的には、第1のセンサ61からバッテリの残量の情報が入力された場合、第2の入力評価部172は、食欲の情報としてこれを評価し、この評価値を第2の本能モジュール174に供給する。

0224

第2の本能モジュール174には、所定の本能が割り当てられており、第2の入力評価部172から供給される本能の評価値に基づいて、本能のパラメータが増減する。例えば、本能として「食欲」が割り当てられている場合には、第2の入力評価部172から供給される「食欲」の評価値に基づいて、「食欲」の本能のパラメータが増減することになる。第2の本能モジュール174は、本能パラメータを出力選択部175に供給する。

0225

なお、本実施の形態では、所定の本能として「愛情欲」や「食欲」を例として挙げているがこれに限定されるものではない。すなわち例えば、「運動欲」、「好奇心」等が所定の本能とされてもよい。

0226

出力選択部175は、第1及び第2の本能モジュール173,174から供給される本能パラメータが所定の閾値を越えているか否かを判定し、閾値を越えている本能パラメータを出力する。また、出力選択部175は、第1及び第2の本能モジュール173,174からの2つの本能パラメータがいずれも閾値を越えている場合には、本能パラメータが大きい方を選択し、出力する。

0227

行動生成部65は、上述した感情モデル64における場合と同様に、出力評価部175から供給される本能の状態に基づいて次の行動を決定する。すなわち、行動生成部65は、出力選択部175から供給される本能を、具体的な行動を指示する命令に変換する。そして、行動生成部65は、行動を指示する命令の情報を出力部66に供給するとともに、出力評価部176にフィードバックさせる。出力評価部176では、行動生成部65から供給される行動の指示命令の情報を評価し、その行動に対応する本能パラメータを変化させるように制御する。すなわち、出力評価部176は、次に実行される行動に応じて本能の状態を変化させる。

0228

出力部66では、上述したように行動生成部65からの行動命令に従った出力を行う。

0229

このような本能モデル164により、ロボット装置1は、本能モデル164の本能パラメータ(本能の状態)に応じて本能に起因したを行動をする。具体的に、第1の本能モジュール173に「愛情欲」、第2の本能モジュール174に「食欲」が割り当てられている場合の処理について説明する。なお、ここで、第1のセンサ61をタッチセンサ20とし、第2のセンサ62をバッテリセンサ(バッテリマネージャ)として以下を説明する。

0230

第1の入力評価部171は、タッチセンサ20(第1のセンサ61)から「なでられている状態」に対応する電気信号が供給されると、その信号を評価し、「愛情欲」の評価値を決定する。第1の入力評価部171は、「愛情欲」の評価値を第1の本能モジュール173に供給する。本能モジュール173は、「愛情欲」の評価値に基づいて、本能のパラメータを変化させる。本能のパラメータは、出力選択部175に供給される。

0231

一方、第2の入力評価部172は、バッテリセンサ(第2のセンサ62)から「おなかがすいた状態(バッテリ残量が少ない状態)」に対応する電気信号が供給されると、その信号を評価し、「食欲」の評価値を決定する。第2の入力評価部172は、「食欲」の評価値を第2の本能モジュール174に供給する。第2の本能モジュール174は、「食欲」の評価値に基づいて、「食欲」の本能のパラメータを増加させる。「食欲」の本能のパラメータは、出力選択部75に供給される。

0232

出力選択部75は、第1及び第2の本能モジュール173,174から供給される本能パラメータが所定の閾値を越えているか否かを判定する。ここでは、「食欲」の本能パラメータが閾値を越えているものとする。

0233

行動生成部65は、出力選択部175から供給される「食欲」の本能パラメータを具体的な行動(例えば、伏せる)を指示する命令に変換し、出力部66に供給するとともに、出力評価部176にフィードバックさせる。

0234

出力部66は、行動生成部65からの行動命令に従った出力を行う。すなわち、アクチュエータ22a〜22dにより脚部2a〜2dを駆動して、伏せる姿勢に遷移する。

0235

以上がロボット装置1の有する感情モデル及び本能モデルについての説明である。このような感情モデル及び本能モデルにより、ロボット装置は、認識結果等からなる外的要因又は内的要因に基づいて感情及び本能の状態を変化させて、感情及び本能を表出させた行動を起こすようになる。これにより、ユーザは、外的要因及び内的要因により変化される感情や本能をロボット装置の行動として鑑賞することができるようになる。

0236

そして、ロボット装置1は、他のロボット装置に出逢った際、このような感情や本能の状態(パラメータ)を当該他のロボット装置に送る。これにより、このような感情や本能が送られてきた他のロボット装置は、そのような情報に対応した所定の処理を開始する。例えば、他のロボット装置は、送られてきた感情や本能の状態(パラメータ)に対応して自己の感情や本能の状態(パラメータ)を変化させる。このような処理により、他のロボット装置は、周囲のロボット装置の感情や本能の状態に左右された感情や本能を行動を表出するようになる。

0237

(3)ロボット装置の行動モデル
上述したような感情モデル及び本能モデルの状態により決定される行動については、具体的には、行動モデルに基づいた行動となる。次に、行動生成部65における行動モデルについて説明する。

0238

行動モデルは、図23に示すように、センサ入力によりロボット装置1に動作させるための行動出力を決定している。ここで、センサ入力は、CPCデバイス25のうちのポテンショメータ19a〜19c等の外部情報を取得するためのセンサからの入力である。具体的には、CPCデバイス25から認識情報を得た入力セマンティクスコンバータ91からの情報とされる。

0239

行動モデルM3は、異なる行動目的をもった複数の遷移状態表をサブシステムとして有している。具体的には、サブシステムは、図24に示すように、システム管理を行動目的とするシステム管理F1、姿勢を管理することを行動目的とする姿勢管理F2、障害物を回避することを行動目的とする障害物回避F3、反射動作を行動目的とする反射F4、感情表現を行動目的とする感情表現F5、自律行動一般の動作を行動目的とする自律行動一般F6、ゲームの実行を行動目的とするゲームF7、本能表現を行動目的とする本能表現F8、サッカーの動作を行動目的とするサッカーF9、データの保存を行動目的とする記録F10等の状態遷移表を有しており、行動モデルM3は、このような状態遷移表に基づいて現在の状態から目的とする状態に遷移するような行動出力を決定している。

0240

例えば、状態遷移表には、それぞれに優先度が付してあり、重要度の高い行動が優先的に実行されるように関係づけられている。本例では、記録F10、サッカーF9、本能表現F8、ゲームF7、自律行動一般F6、感情表現F5、反射F4、障害物回避F3、姿勢管理F2及びシステム管理F1の順序で優先度が高くなっており、これにより、CPCデバイス25からのセンサ入力に対して、システム管理F1、姿勢管理F2、障害物回避F3、反射F4、感情表現F5、自律行動一般F6、ゲームF7、本能表現F8、サッカーF9及び記録F10の順序で優先的に実行されるようになる。具体的には、このように優先度を付すことにより、複数の出力(行動)がぶつかるようなときには、優先度の高い行動が選択されるようになる。

0241

また、例えば、状態遷移表については、遷移確率に基づいて確率的に遷移する状態を決定する確率有限オートマトンと呼ばれるアルゴリズム原理を用いている。

0242

確率有限オートマトンは、図25に示すように、n(nは整数。)個の状態をノードODE0〜NODEnとして表現した場合、1つのノードNODE0から他のノードNODE1〜NODEnに遷移するかを、各ノードNODE0〜NODEnの間を接続するアークARC1〜ARCnに対してそれぞれ設定された遷移確率P1乃至Pnに基づいて確率的により決定するアルゴリズムである。ここで、アークとは、装置(ロボット装置1)に実現される状態を予め定義し、装置の動作を、定義した各状態間で遷移させるために、各状態間を遷移する際の装置の動作を示すものである。

0243

このような確率有限オートマトンのアルゴリズムを状態遷移表に適用することにより、現在が第1のノードNODE0にある場合において、現在の状態やCPCデバイス25のセンサ入力等の状態遷移のための情報に基づいて次のノードが決定される。

0244

なお、行動モデルについては、上述したように、状態遷移表に基づいて行動出力を行うことに限定されるものでなく、これ以外の手段をとることもできる。例えば、神経回路網における情報処理メカニズムを参照してなるニューラルネットワークを用いて行動モデルを構築することもできる。

0245

また、行動モデルを構成するサブシステムは、以上のようなものに限定されないことはいうまでもない。

0246

そして、行動モデルM3は、行動出力に際し、図23に示すように、感情モデルの出力信号である感情値(感情パラメータ)及び本能モデルの出力信号である本能値(本能パラメータ)を参照している。

0247

感情モデルM1では、感情パラメータが、上述したようにCPCデバイス25からのセンサ入力に基づく入力評価値に応じて増減するとともに、行動を起こした場合に得られる出力評価値に応じて増減する。すなわち、感情モデルM1は、入力評価及び出力評価により感情パラメータが更新される。なお、感情モデルM1は、外界からの入力に反応によるもの、内部状態によるもの、又は時間の経過により変化するものなどで、上述した怒りや喜び(うれしさ)の他に、悲しさ、恐れ、驚き、嫌悪等に基づくものである。

0248

同様に、本能モデルM2では、本能パラメータが、CPCデバイス25からのセンサ入力に基づく入力評価値に応じて増減するとともに、行動を起こした場合に得られる出力評価値に応じて増減する。すなわち、本能モデルM2についても、入力評価及び出力評価により本能パラメータが更新される。なお、本能モデルM2とは、主に内部状態を要因とし、徐々に変化していくもので、例えば、食欲、運動欲、愛情欲、好奇心等の主に欲求に基づくモデルである。

0249

行動モデルM3は、このような感情モデルの出力信号である感情値(感情パラメータ)及び本能モデルの出力信号である本能値(本能パラメータ)を行動の決定の際に参照している。

0250

さらに、行動モデルM3は、図23に示すように、学習モジュールM4により行動選択確率更新がなされるようになっている。

0251

学習モジュールM4は、過去の情報を将来の行動等に反映させるためのモジュールであって、例えば過去の行動を学習するものである。例えば、学習モジュールM4は、学習結果に基づいて、行動モデルM3を構成するサブシステム(状態遷移表)の行動選択確率を変化させる。これにより、過去の情報が反映されたサブシステムの選択がなされるようになる。

0252

具体的には、学習モジュールM4は、教示信号受け取り学習状態を変化させる。教示信号とは、例えば、上述の入力セマンティクスコンバータ91が得る認識結果のうちの学習の教示と関連のある情報、例えば「叩かれた」や「なでられた」といった情報である。

0253

学習モジュールM4は、このような教示信号を受け取ったとき、過去数回に渡る行動に関連した行動選択確率を変更する。例えば、学習モジュールM4は、教示信号が「叩かれた」の情報である場合には、その直前にとったいくつかの行動の行動選択確率を低くして、また、教示信号が「なでられた」の情報である場合には、その直前にとったいくつかの行動の行動選択確率を高くする。このような操作により、ロボット装置は、例えば叩かれた直前にした行動を発現しないようになり、撫でられた直前にした行動を頻繁に発現するようになる。

0254

以上のような行動モデルM3は、入力評価値及び出力評価値により変化する感情パラメータを示す感情値や本能パラメータを示す本能値を参照して、さらには学習モジュールM4により優先度等が変化されるサブシステムにより、最終的な行動を決定する。

0255

行動選択モジュール180では、行動モデルM3内の所定のサブシステム(行動)を選択して、その選択した行動を図22に示した出力部66に出力する。出力部66では、行動選択モジュール180により選択された行動となるように、CPCデバイス25を制御して、例えば手足、頭、尻尾等を動作させ、当該行動を完了させる。そして、この動作が上述した出力評価値とされて上述した感情モデルM1及び本能モデルM2にフィードバックされる。

0256

なお、行動選択モジュール180とCPCデバイス25との間の情報の受渡しについては、具体的には、上述の出力セマンティクスコンバータ101を介して行われる。

0257

(4)ロボット装置の成長モデル
ロボット装置1は、さらに成長段階に応じた行動を決定するための成長モデルを有している。成長モデルは、ロボット装置1があたかも本物の動物が「成長」するかのごとく行動或いは動作を変化させるようなモデルである。

0258

ロボット装置は、この成長モデルにより、成長レベル(成長度合い)に応じた行動を発現するようになされている。具体的には、ロボット装置1は、成長モデルにより、「幼年期」、「少年期」、「青年期」及び「成人期」の4つの「成長段階」に応じた行動をするようになされている。

0259

成長モデルは、具体的には、「幼年期」、「少年期」、「青年期」及び「成人期」の成長段階毎に上述したような行動モデルを備えるものであって、各成長段階に応じた行動モデルが選択されることにより成長に応じた行動を行うようになされている。例えば、行動モデルの「成長段階」による違いは、行動や動作の難易度や煩雑さなどによって表現している。具体的には以下のようになる。

0260

「幼年期」の行動モデルは、例えば「歩行状態」については歩幅を小さくするなどして「よちよち歩き」となるように、「モーション」については単に「歩く」、「立つ」、「寝る」程度の「単純」な動きとなるように、また、「行動」については同じ行動を繰り返し行うようにするなどして「単調」な行動となるように、さらに、「サウンド」については音声信号増幅率を低下させるなどして「小さく短い」鳴き声となるようになされている。

0261

そして、このような成長段階の遷移については、所定の行動及び動作などの予め決められた「成長」に関与する複数の要素(以下、これらを成長要素という。)について、その発生を常時監視してカウントすることにより行っている。

0262

具体的には、この成長要素の累積度数カウント値)を成長度合いを示す情報として、各成長要素の累積度数の合計値(以下、成長要素の総合経験値という。)が予め設定された閾値を越えたときに、使用する行動モデルを変更して、すなわち例えば、「幼年期」の行動モデルよりも成長レベル(行動や動作の難易度や煩雑さなどのレベル)が高い「少年期」の行動モデルに変更して、成長段階を遷移させている。

0263

ここで、成長要素とは、例えば、サウンドコマンダ(リモートコントローラ)を用いた指令入力や、「なでる」及び「たたく」に該当するタッチセンサ20を介してのセンサ入力及び決められた行動及び動作の成功回数などでなる強化学習や、「なでる」及び「たたく」に該当しないタッチセンサ20を介してのセンサ入力や、「ボールで遊ぶ」等の所定の行動や動作である。

0264

そして、このように成長段階を遷移させた後、遷移された成長モデルである「少年期」の行動モデルに従って、例えば「歩行状態」については各アクチュエータ22の回転速度を速くするなどして「少しはしっかり」と歩くように、「モーション」については動きの数を増加させるなどして「少しは高度かつ複雑」な動きとなるように、「行動」については前の行動を参照して次の行動を決定するようにするなどして「少しは目的」をもった行動となるように、また「サウンド」については音声信号S6の長さを延ばしかつ増幅率を上げるなどして「少しは長く大きい」鳴き声となるように、各アクチュエータ22やスピーカ23からの音声出力を制御する。

0265

これと同様にして、この後、成長要素の総合経験値が「青年期」や「成人期」にそれぞれ対応させて予め設定された各閾値を越えるごとに、行動モデルをより「成長段階」の高い「青年期」又は「成人期」の行動モデルに順次変更し、当該行動モデルに従って各アクチュエータ22の回転速度やスピーカ23に与える音声信号の長さや増幅率を徐々に上げたりする。

0266

以上述べたような成長モデルにより、ロボット装置1は、「成長段階」が上がる(すなわち「幼年期」から「少年期」、「少年期」から「青年期」、「青年期」から「成人期」に変化する。)に従って、「歩行状態」が「よちよち歩き」から「しっかりした歩き」に、「モーション」が「単純」から「高度・複雑」に、「行動」が「単調」から「目的をもって行動」に、かつ「サウンド」が「小さく短い」から「長く大きい」に段階的に変化するように行動を表出させるようになる。

0267

そして、ロボット装置1は、このような自己の成長モデルにより規定される自己の成長段階の情報を、成長レベルの情報として、上述したように他のロボット装置との間で交換している。これにより、ロボット装置1は、上述したように、出逢った相手のロボット装置の成長レベルに応じて行動を決定するようになされている。

0268

なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。

0269

例えば、複数のロボット装置が、他のロボット装置の存在を認識することでダンス等の対複数台用の行動を発現するようになされているが、認識した台数に応じて遷移状態確率を変更することもできる。例えば、走るとか、バンザイするといった行動の遷移確率を上げる。具体的には、遷移確率は、群衆心理等を考慮して決定する。

0270

また、ロボット装置との間で、IDと一緒に、「ロボット装置の交配」により得られる家系情報を一緒に送り家系、兄弟、親子といった情報に基づいて、行動モデルや遷移確率等を変更することもできる。これにより、兄弟の場合は、感情パラメータの喜びの値を上げたり、怒らないように感情パラメータ変更手段を調整して怒りの感情値をあまり増やさないようにしてもよい。

0271

また、ロボット装置1の間の距離情報の一緒に送って、距離によって影響の度合いを変えることもできる。

0272

また、指向性センサについては、指向性のある赤外線等を用い、挨拶をするようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、一方のロボット装置の所定の位置にマークを付しておいて、それを他方のロボット装置が撮像手段であるカメラで認識した際に挨拶をするようにすることもできる。

発明の効果

0273

本発明に係るロボット装置は、他のロボット装置に所定の向きで対面した際に、所定の処理を開始する制御手段を備えることで、他のロボット装置と所定の向きで対面した際に、情報交換行動等の所定の処理を発現することができる。

0274

また、本発明に係るロボット装置の制御方法は、他のロボット装置に所定の向きで対面した際に、所定の処理を開始することで、ロボット装置に、他のロボット装置と所定の向きで対面した際に、情報交換行動等の所定の処理を発現させることがきる。

0275

また、本発明に係るロボット装置は、他のロボット装置から所定の領域内に入ったときに、所定の処理を開始する制御手段を備えることで、他のロボット装置から所定の領域内に入ったときに、情報交換行動等の所定の発現させることができる。

0276

また、本発明に係るロボット装置の制御方法は、他のロボット装置から所定の領域内に入ったときに、所定の処理を開始することで、ロボット装置に、他のロボット装置から所定の領域内に入ったときに、情報交換行動等の所定の処理を開始させることができる。

0277

また、本発明に係るロボット装置は、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長の度合いを検出する成長度合い検出手段と、成長度合い検出手段が検出した他のロボット装置の成長の度合いに応じて所定の処理を開始する制御手段とを備えることで、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長の度合いを成長度合い検出手段により検出し、成長度合い検出手段が検出した他のロボット装置の成長の度合いに応じて制御手段により所定の処理を開始することができる。

0278

これにより、ロボット装置は、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長の度合いに応じて所定の処理を開始することができる。

0279

また、本発明に係るロボット装置の制御方法は、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長の度合いを検出する成長度合い検出工程と、成長度合い検出工程にて検出した他のロボット装置の成長の度合いに応じて所定の処理を開始する処理工程とを有することで、ロボット装置に、自己の周囲にいる他のロボット装置の成長の度合いに応じて所定の処理を開始させることができる。

0280

また、本発明に係るロボット装置は、他のロボット装置から送信されてくる地図情報を受信する受信手段と、現在位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段の検出により得た現在位置情報と受信手段が受信した地図情報とに基づいて行動を制御する制御手段とを備えることで、他のロボット装置から送信されてくる地図情報を受信手段により受信して、位置検出手段の検出により得た現在位置情報と受信手段が受信した地図情報とに基づいて行動を制御手段により制御することがきる。

0281

これにより、ロボット装置は、他のロボット装置から取得した地図情報に基づいて、例えば所定の目的物まで移動することができる。

0282

また、本発明に係るロボット装置の制御方法は、他のロボット装置から送信されてくる地図情報をロボット装置が受信する受信工程と、現在位置の情報と受信工程にて受信した地図情報とに基づいて、ロボット装置が所定の目的物まで移動する移動工程とを有することで、ロボット装置に、他のロボット装置から取得した地図情報に基づいて、例えば所定の目的物まで移動させることができる。

0283

また、本発明に係るロボット装置は、移動して得られる周囲の状況に基づいて地図情報を作製する地図情報作製手段と、地図作製手段が作製した地図情報が記憶される地図情報記憶手段とを備えることで、移動して得られる周囲の状況に基づいて地図情報を地図情報作製手段により作製し、地図作製手段が作製した地図情報が地図情報記憶手段に記憶されることができる。

0284

これにより、ロボット装置は、地図情報を作製して、この地図情報を、例えば他のロボット装置に提供するために保持することができる。

0285

また、本発明に係るロボット装置の制御方法は、ロボット装置が移動して得られる周囲の状況に基づいて地図情報を作製する地図情報作成工程と、地図作製工程にて作製した地図情報を地図情報記憶手段に記憶する記憶工程とを有することで、ロボット装置に、地図情報を作製させ、この地図情報を、例えば他のロボット装置に提供するために保持させることができる。

図面の簡単な説明

0286

図1本発明の実施の形態のロボット装置の外観を示す斜視図である。
図2ロボット装置が自律的におてをしている様子を示す斜視図である。
図3赤外線を利用した通信手段により情報を交換しているロボット装置を示す斜視図である。
図4音階を利用した通信手段により情報を交換しているロボット装置を示す斜視図である。
図5電波を利用した通信手段を備えるロボット装置を示すブロック図である。
図6電波を利用した通信手段により情報を交換しているロボット装置を示すブロック図である。
図7他のロボット装置と向き合った際にあいさつをするロボット装置を説明するために使用した図である。
図8他のロボット装置と所定の距離内に入ったとき、所定の処理をするロボット装置を説明するために使用した図である。
図9部屋の地図情報を作製するロボット装置を説明するために使用した図である。
図10本発明に係る他の実施の形態のロボット装置の構成を示すブロック図である。
図11地図情報の整合をとって移動する場合を説明するために使用した図である。
図12複数のロボット装置による協調動作を行う場合を説明するために使用した図である。
図13複数のロボット装置の行動を管理するロボット装置内のソフトウェア等の構成を示す図である。
図14複数のロボット装置の行動を制御するためのロボット制御スクリプトの具体例を示す図である。
図15複数のロボット装置の協調行動による「ウェイブ」動作を示す図である。
図16ロボット装置の回路構成を示すブロック図である。
図17ロボット装置の信号処理部を示すブロック図である。
図18赤外線を利用して通信をするためのロボット装置における構成を示すブロック図である。
図19ロボット装置のソフトウェア層において構成されているミドルウェア層80及びバーチャルロボット110を示すブロック図である。
図20ロボット装置のソフトウェア層の具体例を示すブロック図である。
図21ロボット装置の感情モデルを示すブロック図である。
図22ロボット装置の本能モデルを示すブロック図である。
図23ロボット装置の行動モデルを示すブロック図である。
図24上述の行動モデルのサブシステムを示すブロック図である。
図25確率オートマトンを説明するために使用した図である。

--

0287

1ロボット装置、5 制御手段、6 送信手段、7 受信手段、8 記憶手段、9位置検出手段、10地図作製手段、21マイクロホン、23スピーカ、26通信手段、14PCカードI/F

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