(57)【要約】  【課題】  操作者の考えまたは感じたことをそのままロボットへ送出することにより、多数のセンサをロボットに装備しておかなくても、操作者が行いたいと考えた動作を瞬時にロボットに行わせることができるロボット操作装置及びロボットを提供する。  【解決手段】  操作者Ａは、頭部にブレインキャップ１を被っている。ブレインキャップ１は、脳活動に伴って発生する電場を計測する第１センサ２と、脳血流の状態を検出する第２センサ３とを有する。ロボット１０内の脳活動解析部１２は、第１センサ２で得られた脳内電場を示す信号と、第２センサ３で得られた脳血流の状態を示す信号とに基づいて、操作者Ａの脳活動を解析し、ロボット１０は、その解析結果に従った動作を行う。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットを操作する装置において、操作者の脳活動を表す情報を非侵襲的に取得する取得手段と、該取得手段が取得した情報を前記ロボットへ出力する手段とを備えることを特徴とするロボット操作装置。
【請求項２】
前記脳活動を表す情報は、前記操作者の少なくとも運動野、頭頂葉、運動前野、補捉運動野、小脳の脳活動を表す情報であることを特徴とする請求項１記載のロボット操作装置。
【請求項３】
前記取得手段は、前記操作者に装着される、脳が発生する電場を計測する第１センサと、脳内の血流状態を計測する第２センサとを有することを特徴とする請求項１または２記載のロボット操作装置。
【請求項４】
操作者に操作されるロボットにおいて、前記操作者の脳活動を表す情報を入力する入力手段と、該入力手段で入力された前記情報に基づいて動作を決定する手段とを備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットを操作するための装置、及びロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボット開発の創成期には、工場内で人間に代わって労働を行う産業用ロボットが中心であったが、近年、一般市民の生活に対するロボットの関わり度が高くなってきている。特に、地震等の災害時に、倒壊した建物の瓦礫の中から負傷者を救助するレスキューロボットの活躍は、記憶に新しい。また、身体障害者などに対して動作補助を行う介護ロボットの研究も進んでいる。今後も日常生活におけるロボットの役割が、ますます高くなっていくと考えられる。
【０００３】
ところで、ロボット開発に結びつけられる人間の脳活動の研究が進んでおり、脳から発生する微弱電場（脳波）及び微弱磁場（脳磁波）の計測精度は高くなっている。また、脳内の電流源の位置を高精度に推定するためのアルゴリスムも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開第０３／０５７０３５号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ロボットは一般的に、自身に複数種のセンサを装備しており、これらの複数種のセンサの検知結果に基づいて、自身の行動を制御する。地震発生時のレスキューロボットを例にすると、レスキューロボットは、人間らしい物体を検知したとき、その物体が本当に人間であるか否かを判断し、人間であると判断した場合に、その場所まで進んで瓦礫を除去して負傷者を救出するか、レスキュー隊員に報知する。負傷者の場所までに障害物が存在する場合、レスキューロボットはその障害物にどのように対処するかを自身で考えて行動する。
【０００５】
このようなシステムでは、判断を行うためには多量の正確な情報が必要となるため、多数の高精度のセンサをロボットに装備しておかなければならず、コストが高くなるという問題がある。また、人間が所望する判断とは異なる誤った判断をロボットがしてしまうという問題がある。
【０００６】
上述したようにロボット自身が判断するのではなく、人間が判断を行い、その判断結果に応じてロボットに制御信号を送って、ロボットの動作を遠隔制御するシステムも行われいるが、このシステムではロボットの動作開始が遅くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操作者の脳活動を表す情報をそのままロボットへ送出することにより、多数のセンサをロボットに装備しておかなくても、操作者が行いたいと考えた動作を瞬時にロボットに行わせることができるロボット操作装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、操作者の考えたことをそのまま瞬時に行うことができるロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のロボット操作装置は、ロボットを操作する装置において、操作者の脳活動を表す情報を非侵襲的に取得する取得手段と、該取得手段が取得した情報を前記ロボットへ出力する手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明にあっては、非侵襲的に取得された操作者の脳活動を表す情報をロボットへ出力する。よって、操作者の意志または意図に沿った行動をロボットが瞬時に行う。例えば、操作者が注意を向けている方向にロボットが直ちに進む。多数のセンサをロボットに組み込んでおく必要がなく、また、操作者が指令のための制御信号をロボットに送出するのではないため、簡易な構成で状況に応じた適切な行動をロボットが瞬時に起こす。
【００１１】
本発明のロボット操作装置は、前記脳活動を表す情報が、前記操作者の少なくとも運動野、頭頂葉、運動前野、補捉運動野、小脳の脳活動を表す情報であることを特徴とする。      
【００１２】
本発明にあっては、非侵襲的に取得された操作者の少なくとも運動野、頭頂葉、運動前野、補捉運動野、小脳の脳活動を表す情報をロボットへ出力する。よって、操作者が行いたいと考える動作をロボットが瞬時に行う。例えば、対象物を持ち上げたいと操作者が考えた場合、ロボットがその対象物を持ち上げる動作を直ちに行う。
【００１３】
本発明のロボット操作装置は、上記装置のいずれかにおいて、前記取得手段は、前記操作者に装着される、脳が発生する電場を計測する第１センサと、脳内の血流状態を計測する第２センサとを有することを特徴とする。
【００１４】
脳活動を表す一つの指標である脳が発生する電場を示す信号は、時間分解能に優れているが、空間分解能は劣るという特性を有する。一方、脳活動を表す一つの指標である脳内の血流状態を示す信号は、空間分解能に優れているが、時間分解能は劣るという特性を有する。よって、これらの信号を組み合わせることにより、それぞれの信号の長所を活かして、操作者の正確な脳活動を検知することが可能となる。
【００１５】
本発明のロボットは、操作者に操作されるロボットにおいて、前記操作者の脳活動を表す情報を入力する入力手段と、該入力手段で入力された前記情報に基づいて動作を決定する手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
操作者に操作されるロボットは、操作者の脳活動を表す情報を入力し、入力した情報に基づいて自身の動作を決定する。よって、操作者の意志または意図に沿った行動をロボットが瞬時に行う。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、操作者の脳活動を表す情報を非侵襲的に取得し、取得した情報をロボットへ出力するようにしたので、操作者が所望したことまたは感じたことに応じてロボットが瞬時に行動することができる。ロボットは自身が判断を行わないので、判断のための情報を得るために多数のセンサを装備しておく必要がなくなり、低コスト化を図ることができる。また、ロボットが判断する場合よりも、正確な判断結果を得ることができる。
【００１８】
本発明では、操作者の少なくとも運動野、頭頂葉、運動前野、補捉運動野、小脳の脳活動を表す情報を非侵襲的に取得し、取得した情報をロボットへ出力するようにしたので、操作者がしたいと考える動作をロボットに瞬時に行わせることができる。ロボットは自身が動作の決定を行わないので、動作決定のための情報を得るために多数のセンサを装備しておく必要がなくなり、低コスト化を図ることができる。また、ロボットが決定する場合よりも、適切な動作をロボットに行わせることができる。
【００１９】
本発明では、脳活動の時間分解能に優れている脳が発生する電場を示す信号と、脳活動の空間分解能に優れている脳内の血流状態を示す信号とを組み合わせて、脳活動を非侵襲的に計測するようにしたので、操作者の脳活動の状態を正確に把握することができる。
【００２０】
本発明では、操作者がしたいことをそのまま即座に行えるロボットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２２】
（第１実施の形態）
図１は、本発明で使用する、脳活動を表す情報を非侵襲的に取得する取得手段としてのブレインキャップを示す図である。ブレインキャップ１は、人間の頭部を覆うように帽子状をなした布製の下地体４に、２種類の第１センサ２，第２センサ３を複数個（例えば、数十個〜数百個）ずつ設けた構成をなしている。これらの第１センサ２及び第２センサ３は、等ピッチ（例えば、数ミリ間隔）で配設されている。
【００２３】
第１センサ２は、具体的には電極を有する脳波計（ＥＥＧ：Electroencephalogram）であり、外部からの刺激を受けて脳内の神経細胞が発生する電流に起因する微弱な電場（脳波）を検出する。各第１センサ２は、自身が設置された各部位での脳活動に伴う電場の経時的変化を計測して出力する。第１センサ２は、時間分解能に優れており、数ミリ秒単位での計測が可能である。
【００２４】
第２センサ３は、具体的には近赤外光センサ（ＮＩＲＳ：Near Infrared Radiation Sensor) であって、比較的短い波長を持つ赤外光を出射する発光素子とその赤外光の反射光を受ける受光素子とを一組として構成されており、発光素子からの出射光の脳内での吸収量に基づいて脳血流の状態を検出する。各第２センサ３は、自身が設置された各部位における脳血流を計測して出力する。第２センサ３は、磁場，電場のように他の領域からの影響を受けないため空間分解能に優れており、数ミリ単位での計測が可能である。
【００２５】
このような第１センサ２及び第２センサ３は、小型の構成であっても脳活動に関する正確な情報を取得できるとともに、上述したようなブレインキャップ１に簡単に取り付けることができて大型の構成を必要としない。
【００２６】
図２は、本発明のロボット操作装置及びロボットの構成を示す図である。なお、以下では、地震などの災害が発生した地域で人命救助を行うロボット（レスキューロボット）１０を例にして説明する。
【００２７】
ロボット１０の操作者Ａは、図１に示したブレインキャップ１を頭部に被っている。ブレインキャップ１には、ロボット１０とデータの無線通信を行う通信装置２１が接続されており、ブレインキャップ１の第１センサ２及び第２センサ３で検出された信号が、通信装置２１によりロボット１０へ送信されるようになっている。また、通信装置２１には、モニタ装置２２が接続されており、ロボット１０が取得した画像がモニタ装置２２に表示されるようになっている。
【００２８】
ロボット１０には、操作者Ａの通信装置２１との間でデータの無線通信を行う通信部１１、ブレインキャップ１の第１センサ２及び第２センサ３で検出された信号に基づき操作者Ａの脳活動を解析する脳活動解析部１２、周囲の画像を取得する画像取得部１３、及び、これらの各ハードウェアの動作を制御するＣＰＵ１４などが備えられている。
【００２９】
第１センサ２及び第２センサ３で検出された信号は、通信装置２１を介してロボット１０へ送信される。操作者Ａの脳活動を表すこれらの信号は、通信部１１で受信されて脳活動解析部１２へ入力される。脳活動解析部３２は、脳内電場を示すデータと脳血流の状態を示すデータとに基づいて、操作者Ａの脳活動を解析する。そして、ロボット１０は、この解析結果に応じて動作を行う。
【００３０】
一方、画像取得部１３で得られた周囲の状況の撮影画像データは、通信部１１を介して操作者Ａ側へ送信される。送信された画像データは、通信装置２１で受信されてモニタ装置２２へ入力される。モニタ装置２２は、画像データに応じた画像を表示して操作者Ａに提示する。
【００３１】
このような構成により、操作者Ａは、ロボット１０から送られる画像を見ながら、気になることを感じたり、行うべきことを考えたりする。このときに、その内容に応じて特定の部位（少なくとも運動野、頭頂葉、運動前野、補捉運動野、小脳）で所定の脳活動が引き起こされるため、第１センサ２及び第２センサ３で特定の信号が検出される。検出された信号はロボット１０に送られ、その信号に基づくロボット１０の動作が行われる。
【００３２】
例えば、瓦礫の下に人間らしい物体が存在する画像がモニタ装置２２に表示された場合、操作者Ａはその方向に注意を向け、その物体に近づいて人間かどうか確認したいと思うと、そのときの空間情報処理に関連する脳の部位における第１センサ２及び第２センサ３の検知信号に基づきロボット１０は人間らしい物体に近づいて行き、操作者Ａがその物体が人間かどうか確認できるような場所まで近づいて確認したいと思うと、画像取得部１３で取得された人間らしい物体がモニタ装置２２で拡大表示され、その確実な確認作業が操作者Ａによって行われる。操作者Ａがその物体を人間であると判断して助けなければならないと考え、救助するためのベストの方法を考えると、意志決定処理に関連する脳の部位における第１センサ２及び第２センサ３の検知信号に基づき、ロボット１０は操作者Ａがベストと考えた救助方法に従ってその人を助け出す。一方、操作者Ａがモニタ装置２２に映し出された人間らしい物体を確認した結果、人間ではないと判断し、更に別の人間の捜索をしようと考えて別の個所に注意を向けた場合は、画像取得部１３はその方向の画像を撮影してモニタ装置２２に映し出す。
【００３３】
また、瓦礫中に埋まっている負傷者へ近づく途中に障害物があるような場合、操作者Ａはその障害物の画像をモニタ装置２２で確認して、障害物への対処方法（左まわりで迂回すべきか、右まわりで迂回すべきか、障害物を乗り越えて真っ直ぐ進むべきか、障害物を手で排除すべきかなど）を決定する。ロボット１０は、この決定に伴う脳活動の情報（第１センサ２及び第２センサ３の検知信号）に基づき、操作者Ａの決定内容通りに瞬時に行動する。
【００３４】
以上のように、ブレインキャップ１を被った操作者Ａの判断に従って、ロボット１０は瞬時に動作する。ロボット１０に多数種のセンサを搭載してロボット１０に判断させる場合に比べて、正確な判断を行えることになり、また、ロボット１０へのセンサなどのハードウェアの搭載が少なくて済んで低コスト化を図れる。また、操作者Ａが一旦判断して、その判断に合うようにロボット１０を動かすための制御信号をロボット１０へ送信する場合と比較して、操作者Ａの判断がそのままロボット１０に伝送されるため、ロボット１０の迅速な動作を行える。更に、操作者Ａが脳で判断した複種種の情報をパラレル的にロボット１０に伝えることができ、逐一制御信号をシリアル送信する場合に比べて、この点でもロボット１０の迅速な行動を実現できる。
【００３５】
なお、上述した例では、レスキューロボットの場合について説明したが、これは一例であって、身体障害者の動作を介護する介護ロボット、人間に癒し感を与えるペットロボットなど、全てのロボットに対して本発明が適用可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明で使用するブレインキャップを示す図である。
【図２】本発明のロボット操作装置及びロボットの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ブレインキャップ
２  第１センサ
３  第２センサ
１０  ロボット
１１  通信部
１２  脳活動解析部
１３  画像取得部
１４  ＣＰＵ
２１  通信装置
２２  モニタ装置
Ａ  操作者
【図１】
2006289565.tif 000003
【図２】
2006289565.tif 000004