(57)【要約】      （修正有）【課題】対話する人間が見やすい位置に自ら移動し、かつ探索した最適投影面に投影することができるプロジェクタ投影器搭載型の自律型ロボットを提供する。【解決手段】投影方向が制御可能なロボット要素部に取り付けられた映像投影手段と、対象とする人間の位置を把握する手段と、投影可能対象面（壁、カーテン等）と投影制約物体もしくは領域を判断するための室内レイアウトを予め作成してある外部データベース若しくは内部メモリ等の記憶手段と、該記憶手段より導き出した室内レイアウトと、対象とする人間の位置より、該人間が最も見やすい最適投影対象面と、投影方向及び投影位置を演算することのできる演算手段を具える。【選択図】図１
2005313291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも投影方向が制御可能なロボット要素部に取り付けられた映像投影手段と、対象とする人間の位置を把握する手段と、自律移動可能で自己位置が把握でき人間と対話して対話している人間に必要な画像を選択できる選択手段を有するロボットを有し、
投影可能対象面と投影制約物体もしくは領域を判断するための室内レイアウトを予め作成してある外部データベース若しくは内部メモリ等の記憶手段より読み込み、ロボットが把握した対象とする人間の位置とにより、該人間が最も見やすい最適投影対象面を室内のいずれかの面より選択することを特徴とするロボット行動とリンクした映像表示方法。
【請求項２】
前記最適投影面を選択した後に、対話する人間との関係で、最適投影面に対するロボット要素部に取り付けられた映像投影手段が投影する方向及び投影位置を最適演算し、
該最適演算した投影位置にロボットが移動した後、前記ロボット要素部を駆動して前記最適投影対象面に向くように方向制御し、その後に前記対話している人間に必要な画像を映像投影手段により投影することを特徴とする請求項１記載のロボット行動とリンクした映像表示方法。
【請求項３】
前記データベースより投影の光学的障害となる光源位置若しくは室外外乱ノイズ、更には、投影対象物体の表面反射特性のいずれか１若しくは複数の制限条項を取り込んで、最適投影対象面と、投影方向及び投影位置を演算することを特徴とする請求項１若しくは２記載のロボット行動とリンクした映像表示方法。
【請求項４】
前記最適投影面を選択した後、把握している人間位置を中心としてロボット及び投影器の投影位置及び方向を決定し、その後に投影すべき画像情報に基づいて、投影装置で画像上に対して、歪み、明るさ、コントラストなどを調整するステップとともに前記選択された画像について幾何学的な歪を補正する画像処理が必要か否かを判断するステップを具えた請求項１乃至３いずれか１記載のロボット行動とリンクした映像表示方法。
【請求項５】
請求項１記載の最適投影対象面の選択が、映像投影手段の仕様と調整可能範囲とロボットが自己で移動できる範囲を制約条件として、いくつかの投影対象面候補を幾何学で選択することを主とするステップと、
前記投影対象面候補から投影面が平面であるか否かの判断を行い、平面が存在しない場合には均一曲面で曲率の大きい順に選択を行うステップが存在する請求項１乃至４いずれか１記載のロボット行動とリンクした映像表示方法。
【請求項６】
請求項１記載の最適投影対象面の選択が、投影面の着色有無について条件選択を行い、一定着色範囲を超えた場合にはモノクロまたは２色再現で映像伝達を行う請求項１乃至５いずれか１記載のロボット行動とリンクした映像表示方法。
【請求項７】
請求項１記載の最適投影対象面の選択条件に、投影候補面の光沢具合を選択条件に含め、光沢具合の高い投影対象面を選択した場合は光沢影響が少なくなる位置にロボットが移動するように移動位置に制限を加える請求項１乃至６いずれか１記載のロボット行動とリンクした映像表示方法。
【請求項８】
請求項１記載の最適投影対象面の選択が、ロボットの現状位置より移動する距離が最小なものから順位付けして処理する請求項１乃至７いずれか１記載のロボット行動とリンクした映像表示方法。
【請求項９】
映像投影手段による投影時に投影面の幾何学的サイズと投影面と対話する人間との距離の関係から、若しくは対話する人間の個人データベースよりの視力を考慮した投影サイズと見やすいコントラストと色を選択する請求項１乃至８いずれか１記載のロボット行動とリンクした映像表示方法。
【請求項１０】
映像投影手段による投影時に投影面での輝度や着色などを考慮して、見やすいコントラストと色を選択する請求項１乃至９いずれか１記載のロボット行動とリンクした映像表示方法。
【請求項１１】
前記の最適投影対象面の選択に用いた条件は表示情報のプロファイルをタグ付けして、再度この処理を行うための高速化手法として内部若しくは外部データベースに保存する請求項１乃至１０いずれか１記載のロボット行動とリンクした映像表示方法。
【請求項１２】
自律移動可能で自己位置が把握でき人間と対話して対話している人間に必要な画像を選択できる選択手段を有するるロボットにおいて、
少なくとも投影方向が制御可能なロボット要素部に取り付けられた映像投影手段と、対象とする人間の位置を把握する手段と、投影可能対象面と投影制約物体もしくは領域を判断するための室内レイアウトを予め作成してある外部データベース若しくは内部メモリ等の記憶手段と、該記憶手段より導き出した室内レイアウトと、対象とする人間の位置より、該人間が最も見やすい最適投影対象面と、投影方向及び投影位置を演算することのできる演算手段を具え、
前記演算手段により演算した投影位置にロボットが移動した後、前記ロボット要素部を駆動して前記最適投影対象面に向くように方向制御し、その後に前記対話している人間に必要な画像を映像投影手段により最適投影対象面にむけて投影することを特徴とするロボット行動とリンクした映像表示装置。
【請求項１３】
前記演算手段が、前記データベースより投影の障害となる光源位置若しくは室内レイアウト、更には、投影対象物体の表面反射特性のいずれか１若しくは複数の制限条項を取り込んで、最適投影対象面と、投影方向及び投影位置を演算することのできる演算手段であることを特徴とする請求項１２記載のロボット行動とリンクした映像表示装置。
【請求項１４】
映像投影手段は、投影すべき画像情報に基づいて、投影装置は画像上に対して、歪み、明るさ、コントラストなどを調整し、その後に選択された画像について画像処理が必要か否かを判断する画像補整手段を具えた請求項１２若しくは１３記載のロボット行動とリンクした映像表示装置。
【請求項１５】
自律移動可能で自己位置が把握でき人間と対話して対話している人間に必要な画像を選択できる選択手段を有するるロボットにおいて、
少なくとも投影方向が制御可能なロボット要素部に取り付けられた映像投影手段と、対象とする人間の位置を把握する手段と、投影可能対象面と投影制約物体もしくは領域を判断するための室内レイアウトを予め作成してある外部データベース若しくは内部メモリ等の記憶手段と、該記憶手段より導き出した室内レイアウトと、対象とする人間の位置より、該人間が最も見やすい最適投影対象面と、投影方向及び投影位置を演算することのできる演算手段を具え、
前記演算手段により演算した投影位置にロボットが移動した後、前記ロボット要素部を駆動して前記最適投影対象面に向くように方向制御し、その後に前記対話している人間に必要な画像を映像投影手段により最適投影対象面にむけて投影する映像表示装置が組み込まれたことを特徴とするロボット。
【請求項１６】
前記演算手段が、前記データベースより投影の障害となる光源位置若しくは室内レイアウト、更には、投影対象物体の表面反射特性のいずれか１若しくは複数の制限条項を取り込んで、最適投影対象面と、投影方向及び投影位置を演算することのできる演算手段であることを特徴とする請求項１５記載のロボット。
【請求項１７】
映像投影手段は、投影すべき画像情報に基づいて、投影装置は画像上に対して、歪み、明るさ、コントラストなどを調整し、その後に選択された画像について画像処理が必要か否かを判断する画像補整手段を具えた請求項１５若しくは１６記載のロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット行動とリンクした映像表示方法とその装置に係り、特に高齢者や身障者若しくは独身者や被介護者（以下情報伝達者という）をターゲットとした生活支援型ロボッットと介護者が会話（コミュニケーション）若しくは介護者の要求に応じ目的とするオブジェクトシーンを介護者の好ましい位置に表示することのできるロボット行動とリンクした映像表示方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、そのホームページに、主に高齢者や身障者若しくは独身者をターゲットとした生活支援型ロボットとして、「Wakamaru」くん（商品名）が提案されており、このような生活支援型ロボットは、従来の対話する人間（情報伝達者）の指示を受けて初めて行動する指示型ロボットと異なり、情報伝達者と自分自身の日常生活パターンを記憶して（朝は目覚まし、昼は室内掃除、夜は薬投与等）自律行動する。この生活支援型ロボットでは、場所・時間・情報伝達者の日常生活パターンから行動を推定し、行動内容に応じたコミュニケーションを行う機能や、人の動作に応じて適切なタイミングで適切な内容の会話を行う機能が搭載されている。
【０００３】
そして前記生活支援ロボットは人間に対する生活支援を行うために、情報伝達者の指示もしくはロボットの自己責務において、移動・動作を繰り返すように構成されている。
その際、例えば図１に示すように（図１に示すロボットは投影型表示装置が表示されているが、この部分及びその制御部分はホームページには表示されておらず、非公知である）、ロボットの動作のためもしくは人間とのコミュニケーションのために常に自己位置、周囲環境、人間位置は以下の方法で探索することができる。例えば自己位置は局所的なＧＰＳや各部屋内の天井に付けた探知カメラ、通信ユニットなどで常に認識しているとともに、室内の移動経路（自分が通れる）は計算により所有している。また、それを補助する意味で、室内の構造や寸法などのデータはデータベース（外部記憶若しくは内部記憶装置）に格納されており、内部記憶装置よりのデータ収受もしくは外部記憶装置との通信器ユニットを介して取得可能である。
【０００４】
とくに周囲環境は現在の生活状況を知る上で必要であり、時刻、気温、天気などは外部記憶装置よりの外部情報入手と、ロボットが持つ撮像装置（電子カメラ）とタイマにより、現在の季節、昼夜、晴曇などの基本情報は所持可能である。
人間とロボットが会話を行ううえで情報伝達者やそのほかの人間の位置関係は重要であり、ロボットが持つ撮像装置や室内の天井に取り付けた撮像装置の処理結果から外部記憶装置若しくは内部記憶装置を介して、その位置を常に把握している。また、人間の姿勢（立っている、座っている、寝ている）も重要であり、同様の方法で情報取得を行う。
一方、現在対応している人間の特性（年齢、性別、体調）などの情報も内部若しくは外部記憶装置のデータベースから得ることが可能である。
このような認識動作は常に更新され、ロボットは時、時間、相手に応じて適切な処理を行うように設定されている。
【０００５】
さて、人間とロボットとの会話において、音声だけではなかなか詳細を伝えることができず、伝達情報量にも限界がある。このような場合、画像情報を用いてコミュニケーションをとることが非常に有効である。ロボットは指示を受けた場合や自己で画像情報を伝達したほうが良いと判断したとき、映像表示を行うことによって、一目で理解できたり、大量の情報を瞬時に与える事ができる。またこの手段が移動可能なロボットに搭載される事により、その伝達に時間や場所の制約がなくなり、人間行動とのリンクがスムーズに行う事ができる。
【０００６】
しかしながら従来、このような生活支援型ロボットで人間との対話の上で必要に応じ映像表示をする技術は存在しない。
例えば特許文献１においては、検知した室内環境またはユーザの嗜好情報に基づいて、室内環境またはユーザの嗜好に適合した画像情報を提示する商品提示ロボットが提示されており、例えば本公報記載の商品情報提示ロボットは、障害物検知センサにより検知した障害物を回避するように室内の空間領域を検知した後、ユーザに提示する商品についての商品情報データベースを記憶し、その後該商品情報提示ロボットは、検知した室内の空間領域に収まりかつユーザの嗜好情報に合致する商品の情報を、２次元または３次元の画像データとして投影するもので、本公報は、室内空間との関係において、商品情報を選択して、それらの商品についての情報を表示するだけのことを開示しているに過ぎない。
またロボットに搭載されたディスプレイを表示媒体とするため、情報伝達者の位置、状態に応じては、せっかくの伝達情報が伝えられない制約ケースが発生する。例えば寝たきりの情報伝達者は情報を得るために、体を起こさなければならないという負担が生じる。
【０００７】
また特許文献２は投影型プロジェクタを用いて映画等を鑑賞する個人ユーザがスクリーンに対して斜め方向から見る場合は画像が歪んだものとなってしまうのを防止するために、映像鑑賞位置から見て歪みのみならず、画像のぼけや画像濃度も適正化された投影画像を形成させるための投影画像の調整方法、さらには、投影画像を大型化した場合でも高解像度で精細に投影するための投影画像の調整方法に関するもので、この発明はある位置に固定した投影装置を見やすいように調整する発明であり、本発明のようにロボットと対話している人間との位置関係と室内空間との３つの関係に基づいて投影表示に最適な位置や方法をもとめるものではない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３２８９３３
【特許文献２】特開２００３−３４８５００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
かかる技術的課題に基づいて本発明は、ロボットとこれと対話している人間との位置関係と室内空間及び室外との関係に基づいてロボット側より提示する映像をプロジェクト照射する場合に、投影表示に最適な位置や方法をもとめることを目的とする。
又本発明は、情報伝達者に多くの情報を与える事ができる映像コミュニケーションを正確、且つ時、場所に制約されることなく実施することであり、その解決手法として、移動可能なロボットに搭載して、情報伝達者の位置・状態に応じた投影手法選択を行うことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、少なくとも投影方向が制御可能なロボット要素部に取り付けられた映像投影手段と、対象とする人間の位置を把握する手段と、自律移動可能で自己位置が把握でき人間と対話して対話している人間に必要な画像を選択できる選択手段を有するロボットを有し、
投影可能対象面（壁、カーテン等）と投影制約物体もしくは領域を判断するための室内レイアウトを予め作成してある外部データベース若しくは内部メモリ等の記憶手段より読み込み、ロボットが把握した対象とする人間の位置とにより、該人間が最も見やすい最適投影対象面を室内のいずれかの面より選択することを特徴とするロボット行動とリンクした映像表示方法を提案する。
この場合に、前記最適投影面にロボット要素部に取り付けられた映像投影手段が投影する方向及び投影位置を演算し、
該演算した投影位置にロボットが移動した後、前記ロボット要素部を駆動して前記最適投影対象面に向くように方向制御し、その後に前記対話している人間に必要な画像を映像投影手段により投影するのがよく、又前記データベースより投影の光学的障害となる光源位置若しくは室外外乱ノイズ、更には、投影対象物体の表面反射特性のいずれか１若しくは複数の制限条項を取り込んで、最適投影対象面と、投影方向及び投影位置を演算するのがよい。
ここで、ロボット要素部とは投影方向が制御可能な部位であれば手腕に限定されず頭部、胴部等を指す。
【００１１】
更に必要に応じて、前記最適投影面と投影位置の選択が、把握している人間位置を中心として投影位置及び投影面を決定した後に、投影すべき画像情報に基づいて、投影装置で画像上に対して、歪み、明るさ、コントラストなどを調整し、その後に選択された画像について幾何学的な歪を補正する画像処理が必要か否かを判断するステップをもちいるか、
又前記最適投影対象面の選択が、映像投影手段の仕様（投影画像サイズ、輝度）と調整可能範囲（ピント、歪補正など）とロボットが自己で移動できる範囲を制約として、いくつかの投影対象面候補を幾何学だけで選択するステップと、
前記投影対象面候補から投影面が平面であるか否かの判断を行い、平面が存在しない場合には均一曲面で曲率の大きい順に選択を行うステップを組み合わせてもよく、
更に前記最適投影対象面の選択が、投影面の着色有無について条件選択を行い、一定着色範囲を超えた場合にはモノクロまたは２色再現で映像伝達を行うようにしてもよい。
又最適投影対象面の選択条件に、投影候補面の光沢具合を選択条件に含め。光沢具合の高い投影対象面を選択した場合は光沢影響が少なくなる位置にロボットが移動するように移動位置に制限を加えるのもよく、又前記最適投影対象面の選択が、ロボットの現状位置より移動する距離が最小なものから順位付けして処理するのがよい。
更に、映像投影手段による投影時には、投影面の幾何学的サイズと投影面〜伝達者距離の関係から、若しくは伝達者の個人データベースよりの視力を考慮した投影サイズと見やすいコントラストと色を選択するのがよく、更に映像投影手段による投影時に投影面での輝度や着色などを考慮して、見やすいコントラストと色を選択するのがよい。
そしてこのように前記の最適投影対象面の選択に用いた条件は表示情報のプロファイルをタグ付けして、再度この処理を行うための高速化手法として内部若しくは外部データベースに保存するのがよい。
請求項１２〜１４記載の発明は、係る発明を効果的に実施するための装置に関する発明で、自律移動可能で自己位置が把握でき人間と対話して対話している人間に必要な画像を選択できる選択手段を有するロボットにおいて、
少なくとも投影方向が制御可能なロボット要素部に取り付けられた映像投影手段と、対象とする人間の位置を把握する手段と、投影可能対象面（壁、カーテン等）と投影制約物体もしくは領域を判断するための室内レイアウトを予め作成してある外部データベース若しくは内部メモリ等の記憶手段と、該記憶手段より導き出した室内レイアウトと、対象とする人間の位置より、該人間が最も見やすい最適投影対象面と、投影方向及び投影位置を演算することのできる演算手段を具え、
前記演算手段により演算した投影位置にロボットが移動した後、前記ロボット要素部を駆動して前記最適投影対象面に向くように方向制御し、その後に前記対話している人間に必要な画像を映像投影手段により最適投影対象面にむけて投影することを特徴とするロボット行動とリンクした映像表示装置にある。
この場合に前記演算手段が、前記データベースより投影の障害となる光源位置若しくは室内レイアウト、更には、投影対象物体の表面反射特性のいずれか１若しくは複数の制限条項を取り込んで、最適投影対象面と、投影方向及び投影位置を演算することのできる演算手段であり、又映像投影手段は、投影すべき画像情報に基づいて、投影装置は画像上に対して、歪み、明るさ、コントラストなどを調整し、その後に選択された画像について画像処理が必要か否かを判断する画像補整手段を具えた投影手段であるのがよい。
【発明の効果】
【００１２】
人間とロボットとの対話において、音声だけではなかなか詳細を伝えることができず、一方画像を用いた情報伝達は受け手が一度に大量の情報を得ることができるため、非常に有益な手法であるが従来のディスプレイは可搬性に優れているとは言えず、サイズも限定されるため、家庭内でもいろいろな場所に設置して情報を得ることができない。
これに対してプロジェクタ投影器を用いた投影表示は表示対象の自由度があるがスクリーンを必要とするために、可搬性があるとはいえ、スクリーンを自由位置にセッティングするためには、人間が調整をするなどのわずらわしさが付きまとい、高齢者などが取り扱えない。
そして本発明は、ロボットがこのような画像情報を遠隔で得られ、ロボット自体は室内を自由に移動可能であるが、その画像を表示する室内空間には、常に専用のディスプレイが存在しない場合が大半であり、表示画面には大きな制約がある。そこで本発明は、表示は従来の据え置き型ディスプレイでなく、投影型プロジェクタを用いて表示可能な壁や天井、カーテン等を利用して擬似的なスクリーンを探して最適な投影可能面を設定した後、
ロボットは投影表示に最適な位置や方法を自己で求めて移動するものである。
即ち本発明は、自律型ロボットにおける自律移動の機能を利用してロボットにプロジェクタ投影器を持たせて、対話する人間が見やすい位置にロボットが移動して探索した最適投影面に投影することである。
投影面の決定にはまず、人間位置が中心である。人間位置と投影面、及びロボット自己位置により投影条件が決定される。把握している人間位置を元に、以下のシミュレーションを行い、投影面、移動すべきロボットの自己位置を決定できる。
【００１３】
そして本発明で使用される自律型ロボットは自律移動可能で自己位置が把握でき又、所有する撮像カメラで伝達者の位置、光源の位置、投影可能対象を知る事ができる、対話している人間が最も見易い位置ヘロボットが移動を行って室内の適切な位置に表示することができる。
即ち投影位置が移動できるために余分な画像補正や高価な画像補整用の素子を利用しなくとも、コントラスト良好な映像コミュニケーションが可能となる。
従って本発明は、人間とロボットとの対話において、音声だけではなかなか詳細を伝えることができず、伝達情報量にも限界があるとロボットが判断した場合、必要な画像情報を外部もしくな内部データベースより取り込むだけで、人間が作業や意識をしなくとも、自律移動可能なロボットが移動することで、見やすい画像情報の伝達が可能になるまた、環境や投影位置、伝達者に合わせた最適な映像を自己で修正可能となる。このことは、高価な画像補正機能を持たなくとも正確な画像情報が伝達できるとともに、特に身体が不自由であったり、高齢な伝達者に対して効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施例を示す概略図で、図１は本ロボットを室内に配置した１例で、（Ａ）は室内の幾何学的情報を取得する１例、（Ｂ）は光学的な情報の取得の１例を夫々示し、又図２は、本発明に使用する自律型ロボットの概略構成を示すブロック図である。
図１において、点線は、室内を示すレイアウトで、図上左側にカーテン１のついた窓２を有し、プロジェクタ投影の際の外乱光として機能する。正面には室内を映像が映写可能な壁面３を有するが、タンス４や絵画５等の映写の障害となる物体が散在している。又天井６には照明器７とロボットや人間の探知カメラ８が具えられており、更に床面９にはソファ１０が据えられており、そのソファ１０に座っている人間１１とロボット２０が対話している図である。
そして本発明に使用する自律型ロボット２０は、図に示すように、頭部２１と胴体２２と両手腕２４と胴体下部２３の走行部４２と電池４５充電器４６よりなり、頭部２１には室内レイアウトを撮像するために頂部に設けた魚眼レンズカメラ３０、対話する人間等の識別を行う撮像カメラ３１、対話用のマイク３２、スピーカ３３、位置把握のためのＧＰＳアンテナ３４、頭部駆動制御部３５等が搭載されており、また胴体部２２にはＣＰＵと、情報処理部、内部記憶装置、映像処理部からなる計算機３７、外部通信ユニット３８、手腕駆動制御部３９、投影器制御部４０が備わっており、前記計算機３７はこのロボット装置全体のデータ処理および制御を行うものである。外部通信ユニット３８は室内若しくは他の場所にある外部記憶装置５０との通信を行うユニットである。また手腕駆動制御部３９は手腕部分の制御、投影器制御部はプロジェクタ投影器のハ−ド的な制御を行うものである。
手腕部２４は先端に設けた投影器が左右上下及び回転により適宜位置に方向設定ができるように、５〜６軸関節型腕部で構成され、その先端に設けたプロジェクタ投影器４１は前記プロジェクタ投影機制御部４０の操作信号により投影器４１を映写及びズーミング等の投影制御をさせることができる。
走行部４２は４軸独立回転型の走行駆動部を有し、計算機３７よりの指令に基づき走行制御部（不図示）よりの操作信号により最もよい表示位置にロボット２０を移動させることができる。
充電部には電池電源４５と充電用接続機器４６が搭載されている。
外部記憶装置５０には、部屋構造データベース伝達者個人データベース、照明、窓、時間天気情報等の周囲環境データベース、及び学習してデータベース等が格納されている。
【００１５】
かかる構成に基づく動作手順を図３及び図４に基づいて説明する。
図３は前記動作手順を示すメインフロー図、図４（Ａ）は最適投影面６０選択のための幾何学的、光学的条件を示すサブルーチン、図４（Ｂ）は最適投影面６０情報選択のための投影条件を示すサブルーチンである。
【００１６】
図３において、
（ステップ１：ロボットの現在位置把握）
ロボット２０の自己位置はロボットが有するＧＰＳ３４や、室内の天井に付けた探知カメラ、無線機器などで常に認識しているとともに、ロボットの移動経路（自分が通れる）は計算機３７により演算して内部メモリに記憶している。また、それを補助する意味で、室内の構造や寸法などのデータは外部記憶装置５０のデータベースに格納されており、前記した内部メモリもしくは外部記憶装置５０との通信により取得可能である。
（ステップ２：投影面候補の取得）
外部記憶装置の部屋構造データベース５０ａより、現在伝達者の位置から見える位置にある壁や天井等の投影面候補を取得する。
（ステップ３：周囲環境光の取得）
周囲環境は現在の生活状況を知る上でも必要であり、時刻、気温、天気などの外部情報を外部記憶装置５０のデータベース５０ｂより取得するとともに、ロボットが持つ撮像カメラにより、現在の季節、昼夜、晴曇などの周囲環境光の基本情報を内部メモリに記憶させておく。
（ステップ４：情報伝達者の情報取得）
ロボットが人間と会話を行ううえで情報伝達者の位置、情報は重要であり、自己が持つ撮像カメラや天井に取り付けた撮像カメラの処理結果から、その位置を常に把握している。また、人間の姿勢（立っている、座っている、寝ている）も重要であり、同様の方法で情報取得を行う。一方、現在対応している人間の特性（年齢、性別、体調）などの情報も伝達者個人データベース５０ｃから得ることが可能である。
このような認識動作は常に更新され、ロボットは時、場所、相手に応じて適切な間隔で処理を行うように設定されている。
【００１７】
（ステップ５：映像投影の判断）
さて、人間とロボットとの会話において、音声だけではなかなか詳細を伝えることができず、伝達情報量にも限界がある。このような場合、画像情報を用いてコミュニケーションをとることが非常に有効である。ロボットは指示を受けた場合（○×の地図が知りたい）や自己で画像情報を伝達したほうが良いと判断した（“今頃の北海道は雪が多いかな”などの質問への回答）とき、画像表示を行う準備に取り掛かる。
【００１８】
（ステップ６：最適投影面）
投影面の決定にはまず、情報伝達者である人間位置が中心である。人間位置と投影面、及びロボット自己位置により投影条件が決定される。把握している人間位置を元に、図（Ａ）に基づくフローを行い、投影面、移動すべき自己位置を決定する。
（ステップ６１：幾何学的条件の探索１）
人間の位置及び室内のレイアウト状態との関係から投影可能な面を探索する。それにはまず、投影機の仕様（投影画像サイズ、輝度）と調整可能範囲（ピント、歪補正など）とロボットが自己で移動できる範囲を制約として、いくつかの投影候補を幾何学だけで選択する（例えば候補：ａ〜ｇとした場合）。
（ステップ６２：幾何学的条件の探索２）
投影候補から投影面が平面であるか否かの判断を行う。正確な情報伝達のためには幾何学的一致が重要であるため、平面が望ましいが、存在しない場合には均一曲面で曲率の大きい順に選択を行う。（例えば平面：ａ，ｂ、＞投影可能曲面：ｃ，ｄ，ｅ、投影不可能曲面：ｆ，ｇ等）
尚、投影可能平面や投影可能曲面がない場合は、ロボットが白紙や専用反射スクリーン等の表示可能媒体を自己で持つように構成してもよい。
（ステップ６３：光学的条件の探索１）
同様に投影可能画面候補において（平面：ａ，ｂ、＞投影可能曲面：ｃ，ｄ，ｅ）投影面の着色有無についても条件選択を行う。無論、無彩色が最も望ましいが、着色の度合いで順位付けがされて選択優先を決定する。
（平面：ａ（白），＞ｂ（赤濃い）、投影可能曲面：ｃ（白），＞ｄ（赤薄い），＞ｅ（青濃い）等）
そして、ｂ（赤濃い）やｅ（青濃い）のように一定着色範囲を超えた場合にはカラー再現を断念して、モノクロまたは２色再現（ｂの場合は青と黄、ｅの場合は赤と黄のように）で伝達できる情報か否かを会話と画像から判断して投影面候補として順位に入れるかを決定する。
判断は画像が文字なのか写真なのかとか、色について問われていないかなどを基準とする。
最終的には投影表示を断念する色づけ範囲は存在する（平面：ｂ（赤濃い）、投影可能曲面：ｅ（青濃い）等）。その範囲は投影情報の背景と情報のコントラストが人間の識別性能以下になる範囲として、機器性能などを考慮した実験的な値で設定される。
従って前記探索では、（平面：ａ（白），＞投影可能曲面：ｃ（白），＞ｄ（赤薄い）の順に優先度が設定される。
（ステップ６４：光学的条件の探索２）
一方、投影表示は反射表示であるため、投影面の光沢有無が表示能力に影響を与える。そのため表示候補面の光沢具合を選択条件に含める必要がある。この情報は予め計測された素材表面に対するデータベースとして所有もしくは取得して、判断材料とされる。しかしながら光沢については光沢影響が少なくなる位置にロボットが移動し、投影表示できれば選択判断として考えなくとも良いため、それぞれの投影表示面候補に対して移動位置を推定する過程で判断される。
【００１９】
これら計算は最適選択のためのパラメータであるため、多変量最適化計算やニューラルネット計算で並列に処理することも可能である。このような高級計算が不可能な場合には投影可能な面選択を第一計算として、限定した候補から絞り込むような効率化も可能である。
【００２０】
（ステップ７：投影位置と方向の計算）
次に伝達者１１とロボット２０との関係において、情報伝達者が最も見やすいロボットの位置、手腕２４の投影器４１取り付け部の位置及び投影方向を決定する。
この投影位置最適選択において、複数の候補が選択される場合があるが、その場合はロボットが現状位置より移動する距離が最小なものから順位付けして、優先的に重み付け計算して１つに絞り込む処理が必要となる。
尚、前記ステップ６〜８で選択に用いた条件は表示情報のプロファイルをタグ付けして、再度この処理を行うための高速化手法としてデータベースに保存できればなおよい。
（ステップ８：最適投影情報の選択）
ステップ７での条件選択で投影位置が決定したら、投影すべき画像情報の条件が決定する。
そこで図３（Ｂ）に示す最適投影情報の選択動作に移行する。
投影装置は投影された映像上に対して、歪み、明るさ、コントラストなどを調整することが可能であり、次の処理ではこれら投影する映像に対して投影器側での画像処理が必要か否かを計算する。
なお、投影面の位置およびロボット移動位置は投影器の仕様、調整可能範囲を考慮して選択された場合、前記画像処理は投影器の調整可能な範囲での最適値を見つけることを目的とし、調整可能範囲を考慮しても投影面の位置やロボット移動位置が範囲を超える位置しか選択できない場合には投影器はその理想値に近づくように最大調整を行う。
（ステップ８１：投影時の歪最小条件の設定）
正確な画像情報を伝えるために、ロボットの移動位置を原点として投影面を対象物とする三角法的な関係に基づく幾何学的な歪を補正する。この補正量は各位置関係が明確であり、投影調整量も既知であるため、一度投影するような動作なしでもその調整量を推定することができる。
尚２次元または３次元面に複数プロジェクタ投影を行ううえで、幾何学的（歪、重なり）と光学的（輝度、色合い）を一致させるための手法は「Multi-Projector  Displays  Using  Camera-Based  Registration  Proceedings  of  the  10th  IEEE  Visualization  1999  Conference  (VIS  '99)  table  of  contents」にすでに発表されている。
（ステップ８２：コントラストの最大条件の設定）
周囲環境の輝度情報は通常のロボット認識動作にて明らかであるため、投影面での輝度や着色などを考慮して、見やすいコントラストを選択する。このコントラスト選択には人間の視覚特性を考慮に入れる。この情報は一般的な人間の視覚特性を網羅したデータベースから得ることができる。つまり明るい部屋では明るい画像、暗い部屋では輝度を抑えた画像が選択される。
（ステップ８３：表示情報の拡大縮小条件の設定）
投影画像はコンピュータが発生する画像であるため、サイズの拡大縮小が可能である。そのため伝えるべき情報量と投影面−伝達者距離の関係から、なるべく画面を有効利用する拡大縮小サイズを選択する。またこのサイズ選択には伝達者の個人データベースが反映できるようにすることで、視力の良し悪しなどを考慮した投影が可能となる。
【００２１】
以上のような手順によれば、ロボットと対話している情報伝達者に対して最適な画像情報伝達が可能になるロボット移動命令（移動位置、移動方向、投影器の位置及び方向）と画像処理命令（画像歪み補正、コントラスト、表示の大きさ及び投影器のカメラ調整）を設定することができる。
（ステップ９：ロボット移動、手腕移動、画像処理）
ロボット自己移動が必要な移動命令であればその移動命令に従ってロボットは伝達者との間で映像コミュニケーションが可能な最適位置位置まで移動を行うとともに、ロボット２０の移動だけでなく、投影器４１が取り付けられているロボット腕も動作させて最適な投影方向と投影位置にロボットの手腕２４を制御する。一方、画像処理命令はそのルールに従い、投影器のカメラ調整や画像処理を実行する。これらの動作は廉価処理装置であればシリアルに実行しても良いし、高速計算が可能な処理装置であれば並列に実行可能である。
【００２２】
（ステップ１０：映像コミュニケーション終了）
このような調整を経て、伝達者とロボットは映像を用いたコミュニケーションが可能となる。
映像コミュニケーションを継続するか否かは会話内容によって異なるが、会話が完全に終了したり、別の指示を得た場合に映像コミュニケーションも終了する。
なお、上記で述べた詳細な補正動作はあくまでも伝達者が静的状態にとどまっている場合を重点的に適応させている。なぜならば伝達者が静止状態の場合は正確な情報伝達を必要としているためであり、伝達者が移動している最中には形状やコントラストなどがある程度正確でなくとも良い場合がほとんどであるためである。そのため、伝達者が移動することによって上記最適選択と移動及び画像処理を煩雑に行わなければならないような危惧が発生するが、その場合には画像処理など高速で対応できる変更できる補正のみに限定して映像コミュニケーションを続け、伝達者が注視するために移動を止めた時点から正確な補正と画像表示を実行すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
情報伝達者と自分自身の日常生活パターンを記憶して自律行動する生活支援型ロボットとこれと対話している人間との位置関係と室内空間及び室外との関係に基づいて最適な室内空間にプロジェクト投影して映像コミュニケーションが図れ、いついかなる場所でも映像コミュニケーションが図れるために、ロボット側よりの伝達能力が大幅に向上し、種々の生活支援型ロボットに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は本ロボットを室内に配置した１例で、（Ａ）は室内の幾何学的情報を取得する１例、（Ｂ）は光学的な情報の取得の１例を夫々示す。
【図２】本発明に使用する自律型ロボットの概略構成を示すブロック図である。
【図３】図３は前記動作手順を示すメインフロー図である。
【図４】（Ａ）は最適投影面選択のための幾何学的、光学的条件を示すサブルーチン、（Ｂ）は最適画情報選択のための投影条件を示すサブルーチンである。
【符号の説明】
【００２５】
２０    自律型ロボット
３４    ＧＰＳアンテナ
３７    計算機
３８    外部通信ユニット
３９    手腕駆動制御部
４０    投影器制御部
４１    投影器
４２    走行部
５０    外部記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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