(57)【特許請求の範囲】
【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の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を判別する処理回路と、
を備え、
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、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、
を有し、
前記特性パラメータは、
前記各加速度波形または各速度波形の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少なくともいずれか１つと、
前記各加速度計または各速度計相互の前記各加速度波形または各速度波形間における前記ピーク波形部分の時間差と、
を有する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る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、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１乃至３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５】
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４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６】
作用力に応じて各設置位置に生じる各角加速度波形を出力する複数個の角加速度計と、
前記各角加速度計に接続され、前記各角加速度計から出力される複数の角加速度波形を分析し、前記各角加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、
前記処理回路は、
前記各角加速度計に接続され、前記各角加速度計から出力される複数の角加速度波形を分析し、前記各角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、
を有し、
前記特性パラメータは、
前記各角加速度波形の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少なくともいずれか１つと、
前記各角加速度計相互の前記各角加速度波形間における前記ピーク波形部分の時間差と、
を有する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７】
作用力に応じて各設置位置に生じる各角速度波形を出力する複数個の角速度計と、
前記各角速度計に接続され、前記各角速度計から出力される複数の角速度波形を分析し、前記各角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、
前記処理回路は、
前記各角速度計に接続され、前記各角速度計から出力される複数の角速度波形を分析し、前記各角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、
を有し、
前記特性パラメータは、
前記各角速度波形の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少なくともいずれか１つと、
前記各角速度計相互の前記各角速度波形における前記ピーク波形部分の時間差と、
を有する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８】
請求項１乃至７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９】
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８に記載の玩具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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を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。
【０００２】
【従来の技術】
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を分析するタイプと、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と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と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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、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を判別する処理回路と、を備え、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、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、を有し、前記特性パラメータは、前記各加速度波形または各速度波形の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少なくともいずれか１つと、前記各加速度計または各速度計相互の前記各加速度波形または各速度波形間における前記ピーク波形部分の時間差と、を有する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】
また本発明は、特許請求の範囲の請求項１乃至７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。
【００１３】
【発明の実施の形態】
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の加速度計１及び第２の加速度計２と、これらの加速度計１、２に接続された信号処理回路３とを備えている。加速度計１、２は、リニアの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、加速度計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る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、加速度計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の加速度計１がぬいぐるみ３０の頭部内に位置し、第２の加速度計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、耳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の加速度計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の加速度計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５に示すような加速度波形が得られる。図５の上方のグラフは第１の加速度計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５参照）。
【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２参照）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を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つの加速度計が設けられているが、より多くの加速度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の加速度計をぬいぐるみ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、複数の加速度計の代わりに、複数の速度計あるいは加速度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、角速度計や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。
【００３９】
【発明の効果】
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】
【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５】２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。
【符号の説明】
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
４１  ＤＡ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
７  モータ制御部
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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