(57)【要約】【課題】健聴者および難聴者の双方にとって適切になるように、スピーカの発する音を自動で制御することが可能なスピーカ制御装置等を提供する。【解決手段】実施形態のスピーカ制御装置は、第一の人の位置と第二の人の位置とを検出する人物認識手段２０１と、第一および第二の人の位置に基づいて、第二のスピーカ１０２の指向性の範囲内に第二の人が入り且つ第一の人が入らないような、第二のスピーカ１０２の位置の範囲を算出する配置算出手段３０１と、当該範囲内に入るように、第二のスピーカ１０２の位置を変更する動作手段４０１と、第一の人に到達する第一のスピーカ１０１の音量が所定の範囲内となり、且つ、第二の人に到達する第二のスピーカ１０２の音量が所定の範囲内となるように、第一のスピーカ１０１および第二のスピーカ１０２の音量を調整する音量補償手段５０１と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一および第二のスピーカを制御する装置であって、
第一の人の位置と第二の人の位置とを検出する人物認識手段と、
前記人物認識手段により検出された前記第一および第二の人の位置に基づいて、前記第二のスピーカの指向性の範囲内に前記第二の人が入り且つ前記第一の人が入らないような、前記第二のスピーカの位置の範囲を算出する配置算出手段と、
前記配置算出手段により算出された前記第二のスピーカの位置の範囲内に入るように、前記第二のスピーカの位置を変更する動作手段と、
前記第一の人に到達する前記第一のスピーカの音量が所定の範囲内となり、且つ、前記第二の人に到達する前記第二のスピーカの音量が所定の範囲内となるように、前記第一および第二のスピーカの音量を調整する音量補償手段と、
を備えることを特徴とするスピーカ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスピーカ制御装置において、
前記音量補償手段は、前記第一のスピーカの位置を算出して前記動作手段へ出力し、前記配置算出手段により算出された前記第二のスピーカの位置の範囲内で第二のスピーカの位置を算出して前記動作手段へ出力し、また、前記第一のスピーカの音量と前記第二のスピーカの音量とを変更し、
前記動作手段は、前記音量補償手段から与えられた前記第一および第二のスピーカの位置に関する情報に従って、前記第一および第二のスピーカを移動するスピーカ制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスピーカ制御装置において、
前記配置算出手段は、前記人物認識手段によって検出された前記第一の人の位置と前記第二の人の位置とから前記第二のスピーカの位置の範囲を算出するときに、前記第二のスピーカの正面が前記第二の人の方向を向き、且つ、前記第二のスピーカが前記第二の人の正面方向から左右に所定の角度範囲内に存在するという前提で、前記第一の人が前記第二のスピーカの指向性の範囲内に入らないような、前記第二のスピーカの位置の範囲を算出するスピーカ制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載のスピーカ制御装置において、
前記第二のスピーカの指向性の向きが可変であり且つ指向性の範囲が可変であり、
前記配置算出手段は、前記第二のスピーカの指向性の範囲に前記第二の人が入り且つ前記第一の人が入らないような、前記第二のスピーカの位置、指向性の向きおよび指向性の範囲を算出するスピーカ制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載のスピーカ制御装置と、
前記スピーカ制御装置によって制御される前記第一および第二のスピーカと、
を備えることを特徴とするロボット。
【請求項６】
第一および第二のスピーカを制御する方法であって、
第一の人の位置と第二の人の位置とを検出する人物認識ステップと、
前記人物認識ステップにおいて検出された前記第一および第二の人の位置に基づいて、前記第二のスピーカの指向性の範囲内に前記第二の人が入り且つ前記第一の人が入らないような、前記第二のスピーカの位置の範囲を算出する配置算出ステップと、
前記配置算出ステップにおいて算出された前記第二のスピーカの位置の範囲内に入るように、前記第二のスピーカの位置を変更する動作ステップと、
前記第一の人に到達する前記第一のスピーカの音量が所定の範囲内となり、且つ、前記第二の人に到達する前記第二のスピーカの音量が所定の範囲内となるように、前記第一および第二のスピーカの音量を調整する音量補償ステップと、
を含むことを特徴とするスピーカ制御方法。
【請求項７】
第一および第二のスピーカを制御するプログラムであって、
第一の人の位置と第二の人の位置とを検出する人物認識ステップと、
前記人物認識ステップにおいて検出された前記第一および第二の人の位置に基づいて、前記第二のスピーカの指向性の範囲内に前記第二の人が入り且つ前記第一の人が入らないような、前記第二のスピーカの位置の範囲を算出する配置算出ステップと、
前記配置算出ステップにおいて算出された前記第二のスピーカの位置の範囲内に入るように、前記第二のスピーカの位置を変更する動作ステップと、
前記第一の人に到達する前記第一のスピーカの音量が所定の範囲内となり、且つ、前記第二の人に到達する前記第二のスピーカの音量が所定の範囲内となるように、前記第一および第二のスピーカの音量を調整する音量補償ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするスピーカ制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカ制御装置およびそれを備えるロボット、スピーカ制御方法、ならびにスピーカ制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人と音声でコミュケーションを行うパートナー型ロボットが多く開発されている。その中に、難聴者やその介護者に話しかけたり、難聴者やその介護者からの話しかけに応答することを目的として開発されているロボットがある。これは、難聴者と介護者の間のコミュニケーション支援をロボットが行ったり、ロボットと難聴者の間のコミュニケーションを介護者がサポートすることなどが目的である。
【０００３】
ロボットがこのような音声コミュニケーションを行う場合、ロボットの発する音の大きさが重要でなる。なぜならば、中年以下で活動度が通常である人とロボットが音声でコミュニケーションを行う場合、ロボットの発する音声が適切で無いと人間が思えば、ロボットの出す音の大きさを自ら変えたり、音が小さければ人間がロボットに近づいたりするだろうが、難聴者の場合には、活動度や興味が低下しているので、ロボットが発する音が大きかったり小さかったりしても、自らそれを適性に修正しようとはしないし、難聴者が移動したりすることはほとんど無い。
【０００４】
また、介護者にしても、ロボットが発する音の音量が難聴者にとって好ましいかどうかはよくわからないので、音量を補正することが難しい。その結果、難聴者とロボットとの音声によるコミュニケーションがうまく成立しない場合が多いことになる。また、難聴者の場合には一般的に聴力が衰えており、一般健聴者に比べ、特許文献３の図５にあるように、高域レベルが平均で１０〜２０ｄＢ低下しているので、それを補償することも考えなければならない。
【０００５】
ロボットの音量を制御する方法としては、特許文献１および特許文献２にあるように、ロボットから相手の人間までの距離を測定し、その距離によって音量を変える方法がある。特許文献１では、相手の人間を識別して、その相手に応じて基準音量を変えるようにしている。特許文献２では、ロボットから人間までの距離に応じて、音の大きさを変えるようにしている。
【０００６】
また、ロボットではないが、特許文献３および特許文献４がある。特許文献３では、無指向性スピーカと指向性スピーカを同時に使用する。無指向性スピーカからは健聴者向けの通常の音を出し、指向性スピーカからは難聴者向けの高域レベルを強調した音を出すということを特徴としている。特許文献３によると、指向性スピーカは、正面から３０度ずれた方向で２ＫＨｚの高域が約１５ｄＢ減衰するので、指向性スピーカの向きを調節することにより、健聴者にも難聴者にも適した音が聞こえることになる。
【０００７】
また、特許文献４は、指向性スピーカの指向性を調整することができるスピーカ装置である。目的としては、健聴者と難聴者がともに存在するときには指向性を絞り、難聴者だけが存在するときには指向性を広く調整することを想定している。
【０００８】
また、非特許文献１には、人の顔を検出し識別できるロボットが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２０２０７６号公報
【特許文献２】特開２００５−３３５００１号公報
【特許文献３】特開平１０−２３４０９４号公報
【特許文献４】特開２０００−１８４４８８号公報
【非特許文献１】ＮＥＣ メディア情報研究所 ロボット開発センター、インターネット<http://www.incx.nec.co.jp/robot/robotcenter.html>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、相手の人間を識別して、その相手に応じて基準音量を変えるようにしているので、一般健聴者と難聴者のどちらにも対応することが可能となるし、個別難聴者に対する個人適応が可能となる。しかしながら、特許文献１では、ロボットのコミュニケーション相手が、基準音量の異なる複数の人間である場合を考慮していない。したがって、難聴者とその介護者がロボットと音声でコミュニケーションをする場合には、ロボットの発する音が双方ともに適切にはならず、音声コミュニケーションがうまくいかない。
【００１０】
特許文献２では、ロボットから人間までの距離に応じて、音の大きさを変えることが可能となるが、人によってその変化量が変わらないので、一般健聴者か難聴者かどちらかを想定して音量を変えることになる。しかし、これまで述べたように、難聴者であっても耳の聞こえ方は人それぞれであり、個人ごとに基準音量を変えることが望ましい。よって、特許文献２に係る発明は、難聴者を対象とするときには不十分である。
【００１１】
特許文献３および特許文献４では、指向性スピーカを利用することを述べているものの、その指向性スピーカをどのようにして難聴者へ向けるか、についてはまったく言及していない。人が自分で向きを変えることを想定しているのかも知れないが、スピーカの位置を人手でいちいち変えるのはかなり煩雑であり（通常の生活でそのようなことをする習慣は無い）、有効に利用されないケースが多いと考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
現在開発が進んでいるロボットでは、例えば非特許文献１のように、人の顔を検出し識別できるものがある。そこで、この顔検出・識別機能と組み合わせて、指向性スピーカを難聴者（難聴者）へ向ける方法が考えられる。しかしながら問題はそれほど単純では無い。指向性スピーカを難聴者に向けるにしても、介護者（健聴者）が指向性スピーカの指向範囲からできるだけ離れるようにしなければ、介護者にとって聞きづらい音になってしまう。したがって、難聴者と健聴者の位置関係を認識し、指向性スピーカを難聴者に向けつつも健聴者がその範囲に入らないように、スピーカ（ロボット）の適切な位置と方向を判断して稼動したり、スピーカの方向を変える必要がある。
【００１３】
本発明によるスピーカ制御装置は、第一および第二のスピーカを制御する装置であって、第一の人の位置と第二の人の位置とを検出する人物認識手段と、上記人物認識手段により検出された上記第一および第二の人の位置に基づいて、上記第二のスピーカの指向性の範囲内に上記第二の人が入り且つ上記第一の人が入らないような、上記第二のスピーカの位置の範囲を算出する配置算出手段と、上記配置算出手段により算出された上記第二のスピーカの位置の範囲内に入るように、上記第二のスピーカの位置を変更する動作手段と、上記第一の人に到達する上記第一のスピーカの音量が所定の範囲内となり、且つ、上記第二の人に到達する上記第二のスピーカの音量が所定の範囲内となるように、上記第一および第二のスピーカの音量を調整する音量補償手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
このスピーカ制御装置においては、第一および第二の人の各々の位置が人物認識手段によって検出される。その検出された位置に基づいて、第二のスピーカの位置範囲（存在可能領域）が配置算出手段によって算出される。その存在可能領域は、第二の人が第二のスピーカの指向範囲内に入り且つ第一の人がその範囲内に入らないような領域とされる。そして、その存在可能領域内に入るように、第二のスピーカの位置が動作手段によって変更される。よって、健聴者（第一の人）および難聴者（第二の人）の双方にとって適切になるように、スピーカの発する音を自動で制御することができる。
【００１５】
また、本発明によるスピーカ制御方法は、第一および第二のスピーカを制御する方法であって、第一の人の位置と第二の人の位置とを検出する人物認識ステップと、上記人物認識ステップにおいて検出された上記第一および第二の人の位置に基づいて、上記第二のスピーカの指向性の範囲内に上記第二の人が入り且つ上記第一の人が入らないような、上記第二のスピーカの位置の範囲を算出する配置算出ステップと、上記配置算出ステップにおいて算出された上記第二のスピーカの位置の範囲内に入るように、上記第二のスピーカの位置を変更する動作ステップと、上記第一の人に到達する上記第一のスピーカの音量が所定の範囲内となり、且つ、上記第二の人に到達する上記第二のスピーカの音量が所定の範囲内となるように、上記第一および第二のスピーカの音量を調整する音量補償ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明によるスピーカ制御プログラムは、第一および第二のスピーカを制御するプログラムであって、第一の人の位置と第二の人の位置とを検出する人物認識ステップと、上記人物認識ステップにおいて検出された上記第一および第二の人の位置に基づいて、上記第二のスピーカの指向性の範囲内に上記第二の人が入り且つ上記第一の人が入らないような、上記第二のスピーカの位置の範囲を算出する配置算出ステップと、上記配置算出ステップにおいて算出された上記第二のスピーカの位置の範囲内に入るように、上記第二のスピーカの位置を変更する動作ステップと、上記第一の人に到達する上記第一のスピーカの音量が所定の範囲内となり、且つ、上記第二の人に到達する上記第二のスピーカの音量が所定の範囲内となるように、上記第一および第二のスピーカの音量を調整する音量補償ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１７】
これらのスピーカ制御方法およびスピーカ制御プログラムにおいては、第一および第二の人の各々の位置が人物認識ステップにおいて検出される。その検出された位置に基づいて、第二のスピーカの存在可能領域が配置算出ステップにおいて算出される。そして、その存在可能領域内に入るように、第二のスピーカの位置が動作ステップにおいて変更される。よって、健聴者（第一の人）および難聴者（第二の人）の双方にとって適切になるように、スピーカの発する音を自動で制御することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、健聴者および難聴者の双方にとって適切になるように、スピーカの発する音を自動で制御することが可能なスピーカ制御装置およびそれを備えるロボット、スピーカ制御方法、ならびにスピーカ制御プログラムが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明によるスピーカ制御装置の一実施形態を示すブロック図である。このスピーカ制御装置は、第一のスピーカ１０１および第二のスピーカ１０２を制御する装置であって、第一の人の位置と第二の人の位置とを検出する人物認識手段２０１と、人物認識手段２０１により検出された第一および第二の人の位置に基づいて、第二のスピーカ１０２の指向性の範囲内に第二の人が入り且つ第一の人が入らないような、第二のスピーカ１０２の位置の範囲（存在可能領域）を算出する配置算出手段３０１と、配置算出手段３０１により算出された第二のスピーカ１０２の位置の範囲内に入るように、第二のスピーカ１０２の位置を変更する動作手段４０１と、第一の人に到達する第一のスピーカ１０１の音量が所定の範囲内となり、且つ、第二の人に到達する第二のスピーカ１０２の音量が所定の範囲内となるように、第一のスピーカ１０１および第二のスピーカ１０２の音量を調整する音量補償手段５０１と、を備えている。本実施形態において、第二の人は難聴者であり、第一の人はその介護者（健聴者）である。
【００２１】
図２は、本実施形態のスピーカ制御装置を備えるロボットの外観を示す正面図である。また、図３は、図２のロボットの電気的構成を示すブロック図である。本実施形態では、ロボットは、例えば、胴体部１、頭部２が連結されることにより構成されている。胴体部１は円筒形であり、平面が上下に来るようになっている。胴体部１の下部には左右にそれぞれ車輪３Ａ、３Ｂが取り付けられており、それらの車輪は独立に前後に回転することができる。頭部２は、胴体部１に垂直に取り付けられた垂直軸とその垂直軸に対して９０度の角度で設置された水平軸に関して決められた範囲で回転することができる。垂直軸は頭部２の中心を通るように設置されており、水平軸は胴体部１と頭部２が正面を向いた状態で頭部２の中心を通りかつ左右方向に水平に設置されている。つまり、頭部２は左右と上下の２自由度で、決められた範囲内で回転することができる。
【００２２】
胴体部１には、ロボット全体の制御を行うコントローラ１０、ロボットの動力源となるバッテリ１１、スピーカ１２、２つの車輪を動かすためのアクチュエータ１４Ａと１４Ｂ、タッチセンサ１５が収納されている。
【００２３】
頭部２には、マイクロフォン１３、スピーカ１６、ＣＣＤカメラ２１Ａと２１Ｂ、頭部２を回転するためのアクチュエータ２２Ａと２２Ｂなどが収納されている。頭部２におけるマイクロフォン１３は、ユーザからの発話を含む周囲の音声を集音し、得られた音声信号をコントローラ１０に送出する。スピーカ１６は指向性を持つスピーカである。本実施形態では、スピーカ１６の指向性の範囲は固定である。ＣＣＤカメラ２１Ａと２１Ｂは、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号を、コントローラ１０に送出する。
【００２４】
胴体部１におけるタッチセンサ１５は、人間がタッチセンサに触れたことを検知し、検知したときに接触検知信号をコントローラ１０に送出する。
【００２５】
コントローラ１０は、ＣＰＵ１０Ａやメモリ１０Ｂを内蔵しており、ＣＰＵ１０Ａにおいて、メモリ１０Ｂに記憶された制御プログラムが実行されることにより、各種の処理を行う。
【００２６】
すなわち、コントローラ１０は、マイクロフォン１３、ＣＣＤカメラ２１Ａと２１Ｂ、タッチセンサ１５から与えられる音声信号、画像信号、接触検知信号に基づいて、周囲の状況や、ユーザからの指令を判断する。
【００２７】
さらに、コントローラ１０は、この判断結果などに基づいて、続く行動を決定し、その決定結果に基づいて、アクチュエータ１４Ａ、１４Ｂ、２２Ａ、２２Ｂの必要なものを駆動させる。これにより頭部２を上下左右に回転したり、ロボットを移動または回転させるなどの行動を行わせる。また、コントローラ１０は、必要に応じて、合成音を生成し、スピーカ１２およびスピーカ１６に供給して出力させる。
【００２８】
以上のようにして、ロボットは、周囲の状況などに基づいて行動をとるようになっている。
【００２９】
次に、図４は、図３のコントローラ１０の機能的構成例を示すブロック図である。なお、図４に示す機能的構成は、ＣＰＵ１０Ａが、メモリ１０Ｂに記憶された制御プログラムを実行することで実現されるようになっている。
【００３０】
コントローラ１０は、人物認識部５１Ａ、音声認識部５１Ｂ、接触認識部５１Ｃ、行動決定部５２、制御部５３、音声合成部５４、出力部５５、配置算出手段５６、とから構成されている。
【００３１】
人物認識部５１Ａは、ＣＣＤカメラ２１Ａおよび２１Ｂから入力される映像に対して画像処理を施し、あらかじめ登録されてある特徴と照合して人の識別を行い、識別した人を健聴者と難聴者に分類し、その情報を配置算出部５６へ送出する。このように、本実施形態では、登録されている人が健聴者であるか難聴者であるかを記憶することが前提となっている。これは、登録時に人が指定することによってなされる。人物認識部５１Ａは、入力がステレオカメラである特性を利用し、その人の位置情報も算出して配置算出部５６へ送出する。
【００３２】
音声認識部５１Ｂは、マイク１３から入力される人間の音声を認識し、認識した結果を行動決定部５２へ送出する。認識した結果とは、「おはよう」「こんにちは」などの、人がロボットに対して話しかけた言葉である。行動決定部５２が、音声認識部５１Ｂから認識結果を受け取ると、その認識結果に応じた応答をするよう、制御部５３と音声合成部５４へ指示を送る。たとえば、認識結果が「おはよう」である場合には、制御部５３には、頭部２を上下に振る指示を送り、音声合成部５４には、「おはようございます」という発話を行う指示を送る。これによって、人がロボットに「おはよう」と話しかけ、ロボットがその言葉を認識すると、ロボットは頭部２を上下に振りながら「おはようございます」という発話を行うことができる。
【００３３】
タッチセンサ１５は、人がタッチセンサに触れたときに、その検知情報を接触認識部５１Ｃに送出する。接触認識部５１Ｃは、接触認識情報を行動決定部５２に送出する。行動決定部５２が接触認識情報を受け取ると、その認識結果に応じた応答をするよう、制御部５３と音声合成部５４へ指示を送る。たとえば、触られたことに対して喜びを表現することとし、そのために、制御部５３に対しては、頭部２を左右に振る指示を送り、音声合成部５４へは「わーい」という言葉を発話する指示を送る、というような内容である。
【００３４】
制御部５３は、行動決定部５２から与えられる動作データに基づいて、アクチュエータ１４Ａ、１４Ｂ、２２Ａ、２２Ｂを駆動するための制御信号を生成し、これをアクチュエータ１４Ａ、１４Ｂ、２２Ａ、２２Ｂへ送出する。これにより、アクチュエータ１４Ａ、１４Ｂ、２２Ａ、２２Ｂは、制御信号にしたがって駆動し、ロボットは動作する。
【００３５】
配置算出部５６は、人物認識部５１Ａから、健聴者と難聴者の位置情報が送られて来ると、スピーカ１６の指向性の範囲に難聴者が入り、かつ、健聴者がスピーカ１６の指向性の範囲からはずれるような、ロボット自身の位置取りを計算して求める。スピーカ１６の指向性の範囲としては、本実施形態ではスピーカの正面から左右３０度の範囲より外側を指向性の範囲外とする。特許文献３にあるように、正面から３０度において２ＫＨｚ以上の高域の音が約１５ｄＢ以上減衰していることから、スピーカの正面から左右３０度の範囲より外側を指向性の範囲外とすることは妥当だと考えられる。この指向性の範囲外を示す角度を一般化してθ0と表すことにする。今の例ではθ0＝３０（deg）である。
【００３６】
ロボット、難聴者、健聴者の配置を図５に示した。図５において、点Ｒがロボットの位置を、点Ａ（ＸＹ座標の原点）が難聴者の位置を、点Ｂ（Ｘ＝ｄ、Ｙ＝０）が健聴者の位置を示している。難聴者と健聴者の間の距離がｄ（ｍ）である。ここで、Ｘ軸とＲＡのなす角度をφ、ＲＡとＲＢのなす角度をθとする。実際には、ロボットから見たときに、難聴者と健聴者の位置が逆転しているケースも存在するが、その場合には、Ｘ軸を反転して以下の議論を同様に適用すれば良い。
【００３７】
本実施形態では、ロボットがスピーカ１６の正面を難聴者へ向けることとする。図５では、スピーカ１６の向きを矢印で示した。これは、指向性スピーカであるものの、正面からずれると音の強さが弱くなってしまうので、正面を向けるのが最も望ましいからである。
【００３８】
そうすると、このとき、角度θがθ0よりも大きければ、図５に示した配置で、難聴者が指向性スピーカ１６の正面に位置し、健聴者が指向性スピーカ１６の指向性の範囲外に存在することになる。
【００３９】
ここで次のように考える。θ＝θ0とし一定の値とする。このとき、ＲＡの長さはφの関数となるので、それをｒ（φ）とする。そうすると、ｒ（φ）の関数形は次式で表される。
ｒ（φ）＝  ｄ×ｓｉｎ（θ0＋φ）／ｓｉｎ（θ0）  …（１）
【００４０】
そして、この（１）式で表されるｒ（φ）は、ロボットと難聴者の間の距離の最大値となることが容易にわかる。したがって、健聴者（Ｂ）が指向性の範囲外に存在するためには、ロボット（Ｒ）は、難聴者（Ａ）から距離ｒ（φ）より近い場所に位置しなければならない。
【００４１】
具体的な数値をいくつか挙げてみる。ｄ＝０．５（ｍ）の場合、φ＝９０（deg）、すなわちロボットが難聴者の正面に位置する場合、ｒ（φ）＝０．８６６（ｍ）である。また、そこから３０度ずれた場所を見てみると、φ＝１２０（deg）のときｒ（φ）＝０．５（ｍ）、φ＝６０（deg）のときｒ（φ）＝１．０（ｍ）である。
【００４２】
距離ｄ（ｍ）離れた二人の人間と音声コミュニケーションを行う場合、ロボットの位置取りとしては、６０（deg）≦φ≦１２０（deg）が適当だと考えられる。そこで、配置算出部５６が難聴者と健聴者を見つけたとき、二人を結ぶ直線を仮想的に考え、ロボットが難聴者に対して向くようにしたとき、ロボットから難聴者へと向かうベクトルと仮想直線との角度が６０度から１２０度の範囲になる位置にロボットを移動させる。そして、ロボットと難聴者との距離が、式（１）で表される値以下であるような位置にロボットを移動させれば良いことになる。
【００４３】
図６にロボットの存在位置を示した。図６のＡｃｄｅで示される領域の内部がロボットが存在することが望ましい（指向性スピーカ１６の正面に難聴者Ａを捉えつつ、健聴者Ｂが指向性スピーカ１６の指向性領域の外にいる）範囲である。ただしロボット（指向性スピーカ１６）は難聴者（Ａ）を向く。
【００４４】
ロボットと難聴者の間の距離を具体的にいくつにするか、任意性がある。本実施形態では、ロボットが難聴者と健聴者を検出した時点でロボットが領域Ａｃｄｅの外に存在するとき、ロボットがｄの位置に移動するように、配置算出部５６が行動決定部５２へ指示を送り、行動決定部５２が制御部５３へ指示を送りアクチュエータ１４Ａ、１４Ｂを動作させ、ロボットをｄの位置に移動させる。また、ロボットが難聴者と健聴者を検出した時点でロボットが領域Ａｃｄｅの中または境界上に存在するときには、その場でロボットを自転させてロボットと指向性スピーカ１６の正面が難聴者に向くようにロボットを回転させる。
【００４５】
また、配置算出部５６は、ロボットと難聴者までの距離およびロボットと健聴者までの距離をそれぞれ行動決定部５２へ送り、行動決定部はそれらの距離情報を音声合成部５４へ送る。
【００４６】
音声合成部５４は、行動決定部５２から与えられる文章から合成音声を生成し、出力部５５へ供給するが、その際に、難聴者までの距離と健聴者までの距離を参照する。すなわち、音量には基準音量と基準距離が存在し、実際の人までの距離に応じて基準音量から適切な音量を算出して出力する。ここで、本実施形態では、基準音量をＤ0、基準距離をＬ0とし、人までの距離をＲとするとき、音量は Ｄ0×Ｒ×Ｒ／（Ｌ0×Ｌ0）で算出される。このようにして、難聴者までの距離と健聴者までの距離を参照して適切な音量が計算され、各々合成音が生成され、出力部５５へ送られる。ただし、スピーカ１６から出力される音は、２ＫＨｚ以上の高域を１０ｄＢから１５ｄＢ強調した音である。
【００４７】
出力部５５には、音声合成部５４から二つの合成音のディジタルデータが供給されるようになっており、出力部５５は、それらのディジタルデータを、アナログの音声信号にＤ／Ａ変換し、スピーカ１２およびスピーカ１６に供給して出力させる。
【００４８】
なお、本実施形態では、人を認識し人までの距離を算出する手段として画像認識を利用したが、これは、他の方法、たとえば、超音波タグの技術を利用しても構わない。人までの距離を算出する方法としてレーザレンジファインダを利用しても良い。
【００４９】
指向性の範囲外を示す角度を３０度としたが、これは、指向性スピーカ１６の実際の性能に合わせて変えるべきものである。
【００５０】
また、スピーカ１６の指向性の範囲は固定であるとしたが、これはこの限りではない。すなわち、スピーカ１６の指向性の範囲は可変でも良い。この場合には、指向性の範囲を変えることが可能となるので、スピーカ１６の存在可能位置は本実施形態よりも広くなる。
【００５１】
また、本実施形態では、指向性スピーカ１６を難聴者へ向けることを前提にしたが、これは指向性スピーカの指向性の範囲内に難聴者が来るようにしても構わない。
【００５２】
ロボットの好ましい存在領域として、６０（deg）≦φ≦１２０（deg）としたが、実際にはこれに限るものではない。
【００５３】
また、ロボットが難聴者と健聴者を検出した時点でロボットが領域Ａｃｄｅの外に存在するとき、ロボットがｄの位置に移動するようにしたが、これもこの限りではない。領域の内部であればどこに移動しても構わない。
【００５４】
ロボットが適切な場所に移動したのち、人が動く場合がある。配置算出部５６は常に人の位置を把握し、ロボットの配置が不適切である場合には、ロボットの配置が適切となるよう、行動決定部５２へ指示を送る。
【００５５】
音声合成部５４では、指向性スピーカから発する音について、２ＫＨｚ以上の高域を１０ｄＢから１５ｄＢ強調するとしたが、強調する範囲は２ＫＨｚ以上に限るものではない。また、強調の度合いも１０ｄＢから１５ｄＢに限るものではなく、周波数帯ごとに異なる強調の度合いとすることも可能であるし、個別の難聴者（難聴者）ごとに強調の度合いを異なるものにすることもできる。
【００５６】
また、難聴者にはスピーカ１２から到達する通常の音声が届くので、音声合成部５４では、スピーカ１６から発する音として、このスピーカ１２から到達する分を差し引いた音声を発するようにしても良い。
【００５７】
また、音声合成部５４では、人までの距離に応じて音量を決めるだけでなく、ロボットを移動させるとともにその移動後の位置から人までの距離に応じて音量を決めるようにしても良い。その場合、音声合成部５４が制御部５３に対して移動の命令を送る。ただし、移動する範囲は、配置算出部５６で算出された範囲とする。たとえば、配置算出部５６が決定した位置より近づくことが望ましい場合、このような方法が考えられる。スピーカの最大限界音量が小さい場合には、このようにロボットが人に近づく方法をとらねばならない。
【００５８】
さらには、本実施形態では、ロボットにスピーカを搭載する形態を説明したが、スピーカ１２が部屋に置かれていてスピーカ１６がロボットに搭載されている場合にも本発明は適用可能である。さらには、ロボットに限らず、スピーカの位置を変えられる仕組みになっているシステムに対しても本発明は適用することが可能である。
【００５９】
また、本実施形態では、スピーカ１２とスピーカ１６を各々一つのスピーカとしたが、実際には、スピーカ１２とスピーカ１６がそれぞれ複数のスピーカから構成されていても良い。
【００６０】
次に、図７のフローチャートを参照して本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。
【００６１】
ステップＳ１において、ロボットが難聴者と健聴者を検出する。ステップＳ２において、ロボットが難聴者と健聴者に対して適切な配置にいるかどうかを判断する。ステップＳ２において、ロボットが難聴者と健聴者に対して適切な配置にいないと判断された場合、ステップＳ３において、ロボットを適切な位置に移動する。ステップＳ２において、ロボットが難聴者と健聴者に対して適切な配置にいると判断された場合、ステップＳ４において、タッチセンサに触られたこと、あるいは、音声認識をしたかどうかを待ち、ステップＳ４において、タッチセンサに触られたか、あるいは、音声認識をした場合、ステップＳ５においてロボットが応答を行う。
【００６２】
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、難聴者向けに高域を強調した音を難聴者に対して出力し、健聴者向けに通常の音を出力することが可能となるため、ロボットが難聴者やその介護者と好適に音声コミュニケーションを行うことができる。
【００６３】
また、ロボットが人物の映像を記録しておき、インターネットなどを介して要求されたときに、人物の映像を外部の端末へ送出する機能を持っていても良い。また、本実施の形態では、ロボットにマイクロフォンが装備されているが、ワイアレスマイクを使用する形態も考ええられる。また、ロボットは、赤外線センサを備え、難聴者の体温をチェックする機能を備えていても良い。また、ロボットは、マップ生成機能、自己位置同定機能を備えていても良い。また、ロボットは、タッチセンサを複数備えていても良い。
【００６４】
以上述べたように、本実施形態のスピーカ制御装置において、音量補償手段５０１（図１参照）は、第一のスピーカ１０１の位置を算出して動作手段４０１へ出力し、配置算出手段３０１により算出された第二のスピーカ１０２の位置の範囲内で第二のスピーカ１０２の位置を算出して動作手段４０１へ出力し、また、第一のスピーカ１０１の音量と第二のスピーカ１０２の音量とを変更し、動作手段４０１は、音量補償手段５０１から与えられた第一のスピーカ１０１および第二のスピーカ１０２の位置に関する情報に従って、第一のスピーカ１０１および第二のスピーカ１０２を移動してもよい。
【００６５】
配置算出手段３０１は、人物認識手段２０１によって検出された第一の人の位置と第二の人の位置とから第二のスピーカ１０２の位置の範囲を算出するときに、第二のスピーカ１０２の正面が第二の人の方向を向き、且つ、第二のスピーカ１０２が第二の人の正面方向から左右に所定の角度範囲内に存在するという前提で、第一の人が第二のスピーカ１０２の指向性の範囲内に入らないような、第二のスピーカ１０２の位置の範囲を算出してもよい。
【００６６】
第二のスピーカ１０２の指向性の向きが可変であり且つ指向性の範囲が可変であり、配置算出手段３０１は、第二のスピーカ１０２の指向性の範囲に第二の人が入り且つ第一の人が入らないような、第二のスピーカ１０２の位置、指向性の向きおよび指向性の範囲を算出してもよい。
【００６７】
また、本実施形態のスピーカ制御方法は、第一のスピーカ１０１および第二のスピーカ１０２を制御する方法であって、第一の人の位置と第二の人の位置とを検出する人物認識ステップと、人物認識ステップにおいて検出された第一および第二の人の位置に基づいて、第二のスピーカ１０２の指向性の範囲内に第二の人が入り且つ第一の人が入らないような、第二のスピーカ１０２の位置の範囲を算出する配置算出ステップと、配置算出ステップにおいて算出された第二のスピーカ１０２の位置の範囲内に入るように、第二のスピーカ１０２の位置を変更する動作ステップと、第一の人に到達する第一のスピーカ１０１の音量が所定の範囲内となり、且つ、第二の人に到達する第二のスピーカ１０２の音量が所定の範囲内となるように、第一のスピーカ１０１および第二のスピーカ１０２の音量を調整する音量補償ステップと、を含むものである。
【００６８】
また、本実施形態のスピーカ制御プログラムは、上記人物認識ステップと、上記配置算出ステップと、上記動作ステップと、上記音量補償ステップと、をコンピュータに実行させるものである。
【００６９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００７０】
本発明によれば、マイクなどの音声入力装置を備え、人を検出する機能を持つ、人とインタラクションするロボットに広く適用できる。さらに、本実施の形態においては、上述した一連の処理を、ＣＰＵ１０Ａ（図３）にプログラムを実行させることにより行うようにしたが、一連の処理は、それ専用のハードウェアによって行うことも可能である。
【００７１】
なお、プログラムは、あらかじめメモリ１０Ｂ（図３）に記憶させておく他、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤ、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納（記録）しておくことができる。そして、このようなリムーバブル記録媒体を、いわゆるパッケージソフトウェアとして提供し、ロボット（メモリ１０Ｂ）にインストールするようにすることができる。
【００７２】
また、プログラムは、ダウンロードサイトから、ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して、無線で転送したり、ＬＡＮ、インターネットといったネットワークを介して、有線で転送し、メモリ１０Ｂにインストールすることができる。この場合、プログラムがバージョンアップされたとき等に、そのバージョンアップされたプログラムを、メモリ１０Ｂに、容易にインストールすることができる。
【００７３】
ここで、本明細書において、ＣＰＵ１０Ａに各種の処理を行わせるためのプログラムを記述する処理ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理も含むものである。また、プログラムは、１つのＣＰＵにより処理されるものであっても良いし、複数のＣＰＵによって分散処理されるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明によるスピーカ制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本実施形態のスピーカ制御装置を備えるロボットの外観を示す正面図である。
【図３】図２のロボットの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図３のコントローラの機能的構成例を示すブロック図である。
【図５】実施形態の動作を説明するための図である。
【図６】実施形態の動作を説明するための図である。
【図７】実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１０１    第一のスピーカ
１０２    第二のスピーカ
２０１    人物認識手段
３０１    配置算出手段
４０１    動作手段
５０１    音量補償手段
１        ロボットの胴体部
２        ロボットの頭部
３Ａ、３Ｂ    ロボットに取り付けられた車輪
１０      コントローラ
１０Ａ    ＣＰＵ
１０Ｂ    メモリ
１１      バッテリ
１２      スピーカ
１３      マイクロフォン
１４Ａ、１４Ｂ    アクチュエータ
１５      タッチセンサ
１６      スピーカ
２１Ａ、２１Ｂ    ＣＣＤカメラ
２２Ａ、２２Ｂ    アクチュエータ
５１Ａ    人物認識部
５１Ｂ    音声認識部
５１Ｃ    接触認識部
５２      行動決定部
５３      制御部
５４      音声合成部
５５      出力部
５６      配置算出部
【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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