(57)【要約】【課題】  簡易な構成でエンターテインメント性を向上させ得るロボット装置及びその制御方法を提案する。【解決手段】  駆動手段の各ポートに、それぞれ所定パターンで配置された複数の発光素子のうちの１又は複数の発光素子を点灯することにより表示される互いに位置及び形状の異なるドットパターンを対応付け、１又は複数のドットパターンの点滅の組み合わせによって表情を表現するように、駆動手段を制御するようにした。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンで配置された複数の発光素子と、
それぞれ１又は複数の上記発光素子を点灯することにより表示される互いに位置及び形状の異なるドットパターンが対応付けられた複数のポートを有し、各上記ポートにそれぞれ対応付けられた上記ドットパターンを表示する１又は複数の上記発光素子を、同時にかつ上記ポートごとに独立して点灯駆動する駆動手段と、
１又は複数の上記ドットパターンの点滅の組み合わせによって所望の表情を表現するように、上記駆動手段を制御する制御手段と
を具えることを特徴とするロボット装置。
【請求項２】
上記駆動手段は、
上記ポートごとに、対応するドットパターンの輝度を複数階調で変化させることができ、
上記制御手段は、
点滅させる上記ドットパターンの輝度を必要に応じて所定パターンで変化させるように、上記駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。
【請求項３】
上記駆動手段は、
複数の動作モードを有し、上記動作モードごとに、全部又は一部の上記ポートに異なる上記ドットパターンが対応付けられ、
上記制御手段は、
上記所望する表情に応じて上記駆動手段の上記動作モードを切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。
【請求項４】
所定パターンで配置された複数の発光素子と、複数のポートを有し、各上記ポートに対応付けられた上記発光素子を当該ポートごとに独立して点滅駆動する駆動手段とを有するロボット装置の制御方法において、
上記駆動手段の各上記ポートに、それぞれ１又は複数の上記発光素子を点灯することにより表示される互いに位置及び形状の異なるドットパターンを対応付ける第１のステップと、
１又は複数の上記ドットパターンの点滅の組み合わせによって表情を表現するように、上記駆動手段を制御する第２のステップと
を具えることを特徴とするロボット装置の制御方法。
【請求項５】
上記駆動手段は、
上記ポートごとに、対応するドットパターンの輝度を複数階調で変化させることができ、
上記第２のステップでは、
点滅させる上記ドットパターンの輝度を必要に応じて所定パターンで変化させるように、上記駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項４に記載のロボット装置の制御方法。
【請求項６】
上記駆動手段は、
複数の動作モードを有し、上記動作モードごとに、全部又は一部の上記ポートに異なる上記ドットパターンが対応付けられ
上記第２のステップでは、
上記所望する表情に応じて上記駆動手段の上記動作モードを切り替える
ことを特徴とする請求項４に記載のロボット装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット装置及びその制御方法に関し、例えばエンターテインメントロボットに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユーザからの指示や周囲の環境に応じて自律的に行動を行う４足歩行型のペットロボットが本願特許出願人により開発され、商品化されている。かかるペットロボットは、一般家庭において飼育される犬や猫に似せた形状を有し、ユーザからの指示や周囲の環境に応じて行動するものである（例えば非特許文献１参照）。
【非特許文献１】特願２０００−１３５１４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述の特願２０００−１３５１４６では、ペットロボットの「目」の位置に外見上の「目」を表すＬＥＤ（Light Emitting Diode）を配置し、これを点滅駆動することにより感情を表現することが開示されている。そしてこのようにペットロボットを構成することによって、ユーザとペットロボットとのコミュニケーションを円滑化させることができ、その分ペットロボットに対するユーザの愛着心や好奇心を向上させて、ペットロボットのエンターテインメント性を向上させ得るものと考えられる。
【０００４】
しかしながら、この特願２０００−１３５１４６では、かかるＬＥＤとして形状及び色が固定のものを用い、ＬＥＤの点滅パターンを変化させることでペットロボットの種々の感情を表現するようになされており、ＬＥＤの形状にとらわれない多彩な表情表現を行い得ない問題があった。
【０００５】
かかる問題を解決するための１つの手法として、例えば点発光するＬＥＤをマトリクス状に複数設け、これらＬＥＤをそれぞれ独立に点滅制御することで、ペットロボットの表情をアニメーション表示する方法が考えられる。そしてこの方法によれば、ペットロボットの感情等をＬＥＤの形状にとらわれることなく多彩に表現できるものと考えられる。
【０００６】
ところが、かかる方法によると、各ＬＥＤをそれぞれ独立に点滅駆動するための駆動回路としてＬＥＤ数分の出力ポートを有するものが必要となり、その分構成が煩雑になったり、製造コストが高くなる問題があった。
【０００７】
従って、かかるペットロボットにおいて、少ない出力ポートの駆動回路を用いて当該ペットロボットの感情等をより多彩な表情表現を行い得るようにすることができれば、簡易な構成でペットロボットのエンターテインメント性をより一層と向上させ得るものと考えられる。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、エンターテインメント性を向上させ得るロボット装置及びその制御方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため本発明においては、所定パターンで配置された複数の発光素子のうちの１又は複数の発光素子を点灯することにより表示される互いに位置及び形状の異なるドットパターンが対応付けられた複数のポートを有し、各ポートにそれぞれ対応付けられたドットパターンを表示する１又は複数の発光素子を、同時にかつポートごとに独立して点灯駆動する駆動手段と、１又は複数のドットパターンの点滅の組み合わせによって所望の表情を表現するように、駆動手段を制御する制御手段とを設けるようにした。
【００１０】
この結果このロボット装置では、少ないポート数の駆動手段を用いて多彩な表情を表示することができる。
【００１１】
また本発明においては、ロボット装置の制御方法において、駆動手段の各ポートに、それぞれ所定パターンで配置された複数の発光素子のうちの１又は複数の発光素子を点灯することにより表示される互いに位置及び形状の異なるドットパターンを対応付ける第１のステップと、１又は複数のドットパターンの点滅の組み合わせによって表情を表現するように、駆動手段を制御する第２のステップとを設けるようにした。
【００１２】
この結果このロボット装置の制御方法によれば、少ないポート数の駆動手段を用いて多彩な表情を表示することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、ロボット装置において、所定パターンで配置された複数の発光素子のうちの１又は複数の発光素子を点灯することにより表示される互いに位置及び形状の異なるドットパターンが対応付けられた複数のポートを有し、各ポートにそれぞれ対応付けられたドットパターンを表示する１又は複数の発光素子を、同時にかつポートごとに独立して点灯駆動する駆動手段と、１又は複数のドットパターンの点滅の組み合わせによって所望の表情を表現するように、駆動手段を制御する制御手段とを設けるようにしたことにより、少ないポート数の駆動手段を用いて多彩な表情を表示することができ、かくしてエンターテインメント性を向上させ得るロボット装置を実現できる。
【００１４】
また本発明によれば、ロボット装置の制御方法において、駆動手段の各ポートに、それぞれ所定パターンで配置された複数の発光素子のうちの１又は複数の発光素子を点灯することにより表示される互いに位置及び形状の異なるドットパターンを対応付ける第１のステップと、１又は複数のドットパターンの点滅の組み合わせによって表情を表現するように、駆動手段を制御する第２のステップとを設けるようにしたことにより、少ないポート数の駆動手段を用いて多彩な表情を表示することができ、かくしてエンターテインメント性を向上させ得るロボット装置の制御方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１６】
（１）本実施の形態によるペットロボット１の構成
図１において、１は全体として本実施の形態によるペットロボットを示し、胴体部ユニット２の前後左右にそれぞれ脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが連結されると共に、胴体部ユニット２の前端部及び後端部にそれぞれ頭部ユニット４及び尻尾部ユニット５が連結されることにより構成されている。
【００１７】
この場合胴体部ユニット２には、図２に示すように、このペットロボット１全体の動作を制御するコントローラ１０と、このペットロボット１の動力源としてのバッテリ１１と、バッテリセンサ１２及び温度センサ１３などからなる内部センサ部１４となどが収納されている。
【００１８】
また頭部ユニット４には、このペットロボット１の実質的な「目」として機能するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１５、「耳」として機能するマイクロホン１６及びタッチセンサ１７などからなる外部センサ部１８と、ペットロボット１の表情をアニメーションで表示するための表情表示部１９及びその駆動回路２０と、「口」として機能するスピーカ２１となどがそれぞれ所定位置に配設されている。
【００１９】
さらに各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの関節部分や、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄ及び胴体部ユニット２の各連結部分、頭部ユニット４及び胴体部ユニット２の連結部分、並びに尻尾部ユニット５における尻尾５Ａ（図１）の付根部分などには、それぞれ対応する自由度数分のアクチュエータ２２１〜２２ｎが配設されている。
【００２０】
そして頭部ユニット４のＣＣＤカメラ１５は、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号Ｓ１Ａをコントローラ１０に送出する。またマイクロホン１６は、ユーザから発せられた「歩け」、「伏せ」又は「ボールを追いかけろ」等の音声を集音し、得られた音声信号Ｓ１Ｂをコントローラ１０に送出する。
【００２１】
さらにタッチセンサ１７は、図１において明らかなように頭部ユニット４の上部に設けられており、ユーザからの「撫でる」や「叩く」といった物理的な働きかけにより受けた圧力を検出し、検出結果を圧力検出信号Ｓ１Ｃとしてコントローラ１０に送出する。
【００２２】
さらにバッテリセンサ１２は、バッテリ１１の残量を検出して、検出結果をバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａとしてコントローラ１０に送出し、温度センサ１３は、ペットロボット１内部の温度を検出して検出結果を温度検出信号Ｓ２Ｂとしてコントローラ１０に送出する。
【００２３】
コントローラ１０は、外部センサ部１８のＣＣＤカメラ１５、マイクロホン１６及びタッチセンサ１７からそれぞれ供給される画像信号Ｓ１Ａ、音声信号Ｓ１Ｂ及び圧力検出信号Ｓ１Ｃなど（以下、これらをまとめて外部センサ信号Ｓ１と呼ぶ）と、内部センサ部１４のバッテリセンサ１２及び温度センサ１３からそれぞれ与えられるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ及び温度検出信号Ｓ２Ｂなど（以下、これらをまとめて内部センサ信号Ｓ２と呼ぶ）とに基づいて、ペットロボット１の周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令、ユーザからの働きかけの有無などを判断する。
【００２４】
そしてコントローラ１０は、この判断結果と、予めメモリ１０Ａに格納されている制御プログラムとに基づいて続く行動を決定し、決定結果に基づいて必要なアクチュエータ２２１〜２２ｎを駆動させることにより、頭部ユニット４を上下左右に振らせたり、尻尾部ユニット５の尻尾５Ａを動かせたり、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを駆動して歩行させるなどの行動を発現させる。
【００２５】
またこの際コントローラ１０は、必要に応じて所定の音声信号Ｓ３をスピーカ２１に与えることにより当該音声信号Ｓ３に基づく音声を外部に出力させたり、必要に応じて所定の制御信号Ｓ４を駆動回路２０に与えることにより所定の表情のアニメーションを表情表示部１９に表示させる。
【００２６】
このようにしてこのペットロボット１においては、周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令及び働きかけの有無などに基づいて自律的に行動することができるようになされている。
【００２７】
（２）行動生成に関するコントローラ１０の処理
次にこのペットロボット１におけるコントローラ１０の具体的な処理について説明する。
【００２８】
コントローラ１０は、メモリ１０Ａに格納された制御プログラムに従って上述のような各種処理を実行する。そしてかかるコントローラ１０の処理内容を機能的に分類すると、図３に示すように、外部及び内部の状態を認識する状態認識部３０と、状態認識部３０の認識結果に基づいて感情及び本能の状態を決定する感情・本能モデル部３１と、状態認識部３０の認識結果及び感情・本能モデル部３１の出力に基づいて続く行動を決定する行動決定部３２と、行動決定部３２の決定結果に応じた行動をペットロボットに生成（発現）させる行動生成部３３とに分けることができる。
【００２９】
以下、これら状態認識部３０、感情・本能モデル部３１、行動決定部３２及び行動生成部３３について詳細に説明する。
【００３０】
（２−１）状態認識部３０の構成
状態認識部３０は、外部センサ部１８（図２）から与えられる外部情報信号Ｓ１と、内部センサ部１４（図２）から与えられる内部情報信号Ｓ２とに基づいて特定の状態を認識し、認識結果を状態認識情報Ｓ１０として感情・本能モデル部３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３１】
実際上、状態認識部３０は、外部センサ部１８のＣＣＤカメラ１５（図２）から与えられる画像信号Ｓ１Ａ（図２）を常時監視し、当該画像信号Ｓ１Ａに基づく画像内に例えば「赤い丸いもの」や、「垂直な平面」を検出したときには、「ボールがある」、「壁がある」と認識し、認識結果を感情・本能モデル部３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３２】
また状態認識部３０は、マイクロホン１６（図２）から与えられる音声信号Ｓ１Ｂ（図２）を常時監視し、当該音声信号Ｓ１Ｂに基づいて「歩け」、「伏せ」、「ボールを追いかけろ」などの指令音が入力されたことを認識すると、かかる認識結果を感情・本能モデル部３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３３】
さらに状態認識部３０は、タッチセンサ１７（図２）から与えられる圧力検出信号Ｓ１Ｃ（図２）を常時監視し、当該圧力検出信号Ｓ１Ｃに基づいて所定の閾値以上のかつ短時間（例えば２秒未満）の圧力を検出したときには「叩かれた（叱られた）」と認識し、所定の閾値未満のかつ長時間（例えば２秒以上）の圧力を検出したときには「撫でられた（誉められた）」と認識し、認識結果を感情・本能モデル部３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３４】
さらに状態認識部３０は、内部センサ部１４（図２）の温度センサ１３（図２）から与えられる温度検出信号Ｓ２Ｂ（図２）を常時監視し、当該温度検出信号Ｓ２Ｂに基づいて所定以上の温度を検出したときには「内部温度が上昇した」と認識し、認識結果を感情・本能モデル部３１及び行動決定部３２に通知する。
【００３５】
（２−２）感情・本能モデル部３１の構成
感情・本能モデル部３１は、「喜び」、「悲しみ」、「驚き」、「恐怖」、「嫌悪」及び「怒り」の合計６つの情動について、各情動ごとにその情動の強さを表すパラメータを保持している。そして感情・本能モデル部３１は、これら各情動のパラメータ値を、それぞれ状態認識部３０から状態認識情報Ｓ１０として与えられる「叩かれた」及び「撫でられた」などの特定の認識結果と、後述のように行動決定部３２から与えられる決定された出力行動を表す行動決定情報Ｓ１１と、経過時間となどに基づいて順次更新する。
【００３６】
具体的に感情・本能モデル部３１は、状態認識情報Ｓ１０に基づき得られる認識結果及び行動決定情報Ｓ１１に基づく出力行動がその情動に対して作用する度合い（予め設定されている）と、他の情動から受ける抑制及び刺激の度合いと、経過時間となどに基づいて所定の演算式により算出されるその情動の変化量をΔＥ〔ｔ〕、現在のその情動のパラメータ値をＥ〔ｔ〕、認識結果等に応じてその情動を変化させる割合を表す係数をｋｅとして、所定周期で次式
【００３７】
【数１】
2005074535.tif 000003
【００３８】
を用いて次の周期におけるその情動のパラメータ値Ｅ〔ｔ＋１〕を算出する。
【００３９】
そして感情・本能モデル部３１は、この演算結果を現在のその情動のパラメータ値Ｅ〔ｔ〕と置き換えるようにしてその情動のパラメータ値を更新する。なお各認識結果や各出力行動に対してどの情動のパラメータ値を更新するかは予め決められており、例えば「叩かれた」といった認識結果が与えられた場合には「怒り」の情動のパラメータ値が上がると共に「喜び」の情動のパラメータが下がり、「撫でられた」といった認識結果が与えられた場合には「喜び」の情動のパラメータ値が上がると共に「悲しみ」の情動のパラメータ値が下がる。
【００４０】
これと同様にして、感情・本能モデル部３１は、「運動欲」、「愛情欲」、「食欲」、「好奇心」及び「眠気」の互いに独立した５つの欲求について、これら欲求ごとにその欲求の強さを表すパラメータを保持している。そして感情・本能モデル部３１は、これら欲求のパラメータ値を、それぞれ状態認識部３０からの状態認識情報Ｓ１０や、経過時間及び行動決定部３２からの行動決定情報Ｓ１１などに基づいて順次更新する。
【００４１】
具体的に感情・本能モデル部３１は、「運動欲」、「愛情欲」及び「好奇心」については、ペットロボット１の出力行動、経過時間及び認識結果などに基づいて所定の演算式により算出されるその欲求の変動量をΔＩ〔ｋ〕、減算のその欲求のパラメータ値をＩ〔ｋ〕、その欲求の感度を表す係数をｋｉとして、所定周期で次式
【００４２】
【数２】
2005074535.tif 000004
【００４３】
を用いて次の周期におけるその欲求のパラメータ値Ｉ〔ｋ＋１〕を算出し、この演算結果を現在のその欲求のパラメータ値Ｉ〔ｋ〕と置き換えるようにしてその欲求のパラメータ値を更新する。なお出力行動や認識結果等に対してどの欲求のパラメータ値を変化させるかは予め定められており、例えば行動決定部３２から行動決定情報Ｓ１１として何らかの行動を行ったとの通知があったときには「運動欲」のパラメータ値が下がる。
【００４４】
また感情・本能モデル部３１は、「食欲」については、状態認識部３０を介して与えられるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ（図２）に基づいて、バッテリ残量をＢ１として所定周期で次式
【００４５】
【数３】
2005074535.tif 000005
【００４６】
により「食欲」のパラメータ値Ｉ〔ｋ＋１〕を算出し、この演算結果を現在の食欲のパラメータ値Ｉ〔ｋ〕と置き換えるようにして当該「食欲」のパラメータ値を更新する。
【００４７】
さらに感情・本能モデル部３１は、「眠気」については、自己が有する１日周期の正弦波状で表される「活動」又は「睡眠」のリズムに従って所定周期でそのパラメータ値を更新する。
【００４８】
なお本実施の形態においては、各情動及び各欲求のパラメータ値がそれぞれ０から100までの範囲で変動するように規制されており、また係数ｋｅ、ｋｉの値も各情動及び各欲求ごとに個別に設定されている。
【００４９】
（２−３）行動決定部３２の構成
行動決定部３２は、状態認識部３０から与えられる状態認識情報Ｓ１０と、感情・本能モデル部３１における各情動及び各欲求のパラメータ値と、予めメモリ１０Ａに格納された行動モデルと、時間経過となどに基づいて次の行動を決定し、決定結果を行動決定情報Ｓ１１として感情・本能モデル部３１及び行動生成部３３に出力する。
【００５０】
この場合、行動決定部３２は、次の行動を決定する手法として、図４に示すような１つのノード（状態）ＮＯＤＥ０から同じ又は他のどのノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎに遷移するかを各ノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎ間を接続するアークＡＲＣ０〜ＡＲＣｎに対してそれぞれ設定された遷移確率Ｐ０〜Ｐｎに基づいて確率的に決定する確率オートマトンと呼ばれるアルゴリズムを用いる。
【００５１】
より具体的には、メモリ１０Ａには、行動モデルとして、各ノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎごとの図５に示すような状態遷移表４０が格納されており、行動決定部３２がこの状態遷移表４０に基づいて次の行動を決定するようになされている。
【００５２】
ここで状態遷移表４０においては、そのノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎにおいて遷移条件とする入力イベント（状態認識部３０の認識結果）が「入力イベント」の行に優先順に列記され、その条件についてのさらなる条件が「データ名」及び「データ範囲」の行における対応する列に記述されている。
【００５３】
従って図５の状態遷移表４０で定義されたノードＮＯＤＥ１００では、「ボールを発見した（ＢＡＬＬ）」という認識結果が与えられた場合に、当該認識結果と共に与えられるそのボールの「大きさ（ＳＩＺＥ）」が「０から1000の範囲（０，1000）」であることや、「障害物を検出（ＯＢＳＴＡＣＬＥ）」という認識結果が与えられた場合に、当該認識結果と共に与えられるその障害物までの「距離（ＤＩＳＴＡＮＣＥ）」が「０から1000の範囲（０，1000）」であることが自己又は他のノードに遷移するための条件となっている。
【００５４】
またこのノードＮＯＤＥ１００では、認識結果の入力がない場合においても、行動決定部３２が周期的に参照する感情・本能モデル部３１の各情動及び各欲求のパラメータ値のうち「喜び（ＪＯＹ）」、「驚き（ＳＵＰＲＩＳＥ）」又は「悲しみ（ＳＵＤＮＥＳＳ）」のいずれかの情動のパラメータ値が「50から100の範囲（50，100）」であるときには自己又は他のノードに遷移することができる。
【００５５】
さらに状態遷移表４０では、「他のノードへの遷移確率」の欄における「遷移先ノード」の列にそのノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎから遷移できるノード名が列記されると共に、「入力イベント名」、「データ値」及び「データの範囲」の各行に記述された全ての条件が揃った場合におけるそのノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎへの遷移確率が「他のノードへの遷移確率」の欄におけるそのノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎの行に記述され、このとき出力される行動又は動作が「出力行動」の行に記述される。なお「他のノードへの遷移確率」の欄における各行の遷移確率の和は100〔％〕となっている。
【００５６】
従ってこの例のノードＮＯＤＥ１００では、例えば「ボールを発見（ＢＡＬＬ）」し、そのボールの「大きさ（ＳＩＺＥ）」が「０から1000の範囲（０，1000）」であるという認識結果が与えられた場合には、「30〔％〕」の確率で「ノードＮＯＤＥ１２０（node 120）」に遷移でき、そのとき「ＡＣＴＩＯＮ  １」の行動又は動作が出力されることとなる。
【００５７】
そして行動モデルは、このような状態遷移表４０として記述されたノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎがいくつも繋がるようにして構成されている。
【００５８】
かくして行動決定部３２は、状態認識部３０から状態認識情報Ｓ１０が与えられたときや、最後に行動を発現してから一定時間が経過したときなどに、メモリ１０Ａに格納されている行動モデルのうちの対応するノードＮＯＤＥ０〜ＮＯＤＥｎの状態遷移表４０を利用して次の行動や動作（「出力行動」の行に記述された行動又は動作）を確率的に決定し、決定結果を行動決定情報Ｓ１１として感情・本能モデル部３１及び行動生成部３３に出力する。
【００５９】
（２−３）行動生成部３３の処理
行動生成部３３は、行動決定部３２から与えられる行動決定情報Ｓ１１に基づいて、必要なアクチュエータ２２１〜２２ｎ（図２）に駆動信号Ｓ１２１〜Ｓ１２ｎを送出したり、スピーカ２１（図２）に必要な音声信号Ｓ３を送出したり、対応する制御信号Ｓ４を駆動回路２０に送出する。
【００６０】
これにより行動生成部３３は、この駆動信号Ｓ１３１〜Ｓ１３ｎに基づいて必要なアクチュエータ２２１〜２２ｎを所定状態に駆動させたり、音声信号Ｓ３に基づく音声をスピーカ２１から出力させたり、制御信号Ｓ４に応じたアニメーションを表情表示部１９に表示させる。
【００６１】
（３）ペットロボット１における表情表現
（３−１）ペットロボット１における表情表現
次に、このペットロボット１における表情の表現方法について説明する。
【００６２】
このペットロボット１では、上述のようにコントローラ１０の機能の１つである行動決定部３２において、対応する状態遷移表４０（図５）を利用して続く行動を決定する。
【００６３】
この場合、状態遷移表４０における「入力イベント」の行に記述された各認識結果（「ボールを発見（ＢＡＬＬ）」等）や、「データ名」の行に記述された各感情又は本能（「喜び（ＪＯＹ）」等）とそれぞれ対応付けられた各出力行動（「ＡＣＴＯＮ  １」等）には、その認識結果に対する感情や、そのときのペットロボット１の感情又は本能の状態を表現する行動をペットロボット１に発現させるための制御データが格納されたモーションファイルが関連付けられると共に、これに加えてその感情や本能の状態を表情表示部１９においてアニメーションで表示するための表示用制御データが格納されたアニメーションファイルが関連付けられている。
【００６４】
そして行動決定部３２は、状態認識部３０から「撫でられた（ＰＡＴ）」、「叩かれた（ＨＩＴ）」などの認識結果が与えられた場合や、最後に行動を発現してから一定時間が経過したときなどに、上述のように対応する状態遷移表４０を用いて確率的に次の行動を決定し、決定した行動と対応付けられたモーションファイル及びアニメーションファイルのファイルＩＤを行動決定情報Ｓ１１として行動生成部３３に通知するようになされている。
【００６５】
かくしてこのとき行動生成部３３は、行動決定部３２から与えられる行動決定情報Ｓ１１に基づいて、対応するファイルＩＤのモーションファイルをメモリ１０Ａから読み出し、当該モーションファイルに格納された制御データに基づいて必要なアクチュエータ２２１〜２２ｎを駆動させることにより、指定された「喜び」や「怒り」等の行動や動作をペットロボット１に発現させる一方、これと同期して対応するファイルＩＤのアニメーションファイルをメモリ１０Ａから読み出し、当該アニメーションファイルに格納された表示用制御データに基づいて駆動回路２０を制御することにより、対応する「喜び」、「怒り」又は「眠気」等の感情や欲求を表すアニメーションを表情表示部１９に表示させる。
【００６６】
このようにしてこのペットロボット１においては、外部又は内部の状況に応じた表情を表情表示部１９に表示するようになされている。
【００６７】
（３−２）表情表示部１９に表示される各アニメーションパターン
ここでこのペットロボット１の場合、表情表示部１９は、図６に示すように、縦方向及び横方向に一定間隔でＬＥＤ１９Ａを複数並べたマトリクス状の配置に対して、ＬＥＤ１９Ａを１列おきに各ＬＥＤ１９Ａ間距離の半分づつずらした状態に配置（すなわち、かかるマトリクス状の配列を４５〔°〕傾けた配列で複数のＬＥＤ１９Ａを配置）することにより構成されている。
【００６８】
この場合、表情表示部１９においては、これら複数のＬＥＤ１９Ａのうち少なくとも図７（Ｈ）において斜線を引いた６個と、図７（Ｉ）において斜線を引いた６個との合計１２個のＬＥＤ１９Ａについては白色光及び赤色光の２色の光を同時又は別個に発光することができるものが用いられ、図８（Ａ）において斜線を引いた６個と、図８（Ｂ）において斜線を引いた４個との合計１０個のＬＥＤ１９Ａについては緑色光を発光し得るものが用いられ、図８（Ｈ）において斜線を引いた４個と、図８（Ｉ）において斜線を引いた４個との合計８個のＬＥＤ１９Ａについては青色光を発光し得るものが用いられている。また他のＬＥＤ１９Ａについては少なくとも白色光を発光することができるものが用いられている。
【００６９】
そしてこの表情表示部１９に表示される各表情のアニメーションは、図７（Ａ）〜（Ｉ）に示すようなそれぞれ所定位置の複数個のＬＥＤ１９Ａを同時に点灯させることにより表示される１４種類のドットのパターン（以下、これらをＡ面のドットパターンと呼ぶ）ａ１〜ａ１４、又は図８（Ａ）〜（Ｉ）に示すようなそれぞれ所定位置の複数個のＬＥＤ１９Ａを同時に点灯させることにより表示される１４種類のドットのパターン（以下、これらをＢ面のドットパターンと呼ぶ）ｂ１〜ｂ１４の点滅の組み合わせにより作成されている。
【００７０】
なお、Ａ面の第１３及び第１４のドットパターンａ１３、ａ１４は、対応するＬＥＤ１９Ａをそれぞれ赤色に発光させたものであり、Ｂ面の第１〜第４のドットパターンｂ１〜ｂ４は対応するＬＥＤ１９Ａをそれぞれ緑色に発光させたものである。またＢ面の第１３〜第１４のドットパターンｂ１３〜ｂ１４は対応するＬＥＤ１９Ａをそれぞれ青色に発光させたものである。
【００７１】
このドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４は、駆動回路２０として出力ポートが１４個という少ない出力ポート数のものを利用する場合においてもより効果的にペットロボット１の表情を表現するために採用されたものであり、例えばＡ面の各ドットパターンａ１〜ａ１４は、図９に示すように、表情表示部１９の全ＬＥＤ１９Ａの中から互いに重複しないようにそれぞれ選定された「Ｖ字」、「逆Ｖ字」、「ひし形」又は「×字」を形成する３〜５個のＬＥＤ１９Ａを同時に点灯することにより表示され、Ｂ面の各ドットパターンｂ１〜ｂ１４は、図１０に示すように、表情表示部１９の全ＬＥＤ１９Ａの中から互いに重複しないようにそれぞれ選定された「Ｖ字」、「逆Ｖ字」、「ひし形」、「×字」、「直線」又は「斜め線」を形成する２〜５個のＬＥＤ１９Ａを同時に点灯することにより表示される。
【００７２】
またＡ面及びＢ面という２面構成にしたのは、かかる出力ポート数の少ない駆動回路２０を利用する場合においても多くの種類のドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４を表示できるようにし、これにより表現のバリエーションを増やすためである。
【００７３】
そしてこのペットロボット１では、駆動回路２０が動作モードとして第１及び第２の動作モードを有しており、例えば第１の動作モード時には、駆動回路２０の第１の出力ポートから出力されるＬＥＤ駆動信号Ｓ２０（図１）に基づいて表情表示部１９においてＡ面の第１のドットパターンａ１（図７（Ａ））を表示する３つのＬＥＤ１９Ａを同時に点滅駆動でき、駆動回路２０の第２の出力ポートから出力されるＬＥＤ駆動信号Ｓ２０に基づいて表情表示部１９においてＡ面の第２のドットパターンａ２（図７（Ａ））を表示する３つのＬＥＤ１９Ａを同時に点滅駆動でき、……というように、駆動回路２０の各出力ポートとＡ面の各ドットパターンａ１〜ａ１４とがそれぞれ対応付けられ、これら出力ポートから出力されるＬＥＤ駆動信号Ｓ２０によって対応するドットパターンａ１〜ａ１４を表示する全てのＬＥＤ１９Ａを同時にかつ出力ポートごとに独立して点滅駆動させることができるようになされている。
【００７４】
またペットロボット１においては、駆動回路２０の第２動作モード時、当該駆動回路２０の第１の出力ポートから出力されるＬＥＤ駆動信号Ｓ２０（図２）に基づいて表情表示部１９においてＢ面の第１のドットパターンｂ１を表示する３つのＬＥＤ１９Ａを同時に点滅駆動でき、駆動回路２０の第２の出力ポートから出力されるＬＥＤ駆動信号Ｓ２０に基づいて表情表示部１９においてＢ面の第２のドットパターンｂ２を表示する３つのＬＥＤ１９Ａを同時に点滅駆動でき、……というように、駆動回路２０の各出力ポートとＢ面の各ドットパターンｂ１〜ｂ１４とがそれぞれ対応付けられ、これら出力ポートから出力されるＬＥＤ駆動信号Ｓ２０によって対応するドットパターンｂ１〜ｂ１４を表示する全てのＬＥＤ１９Ａを同時にかつ出力ポートごとに独立して点滅駆動させることができるようになされている。
【００７５】
そしてこのペットロボット１においては、これらＡ面の１４種類のドットパターンａ１〜ａ１４の１若しくは複数を組み合わせ、又はＢ面の１４種類のドットパターンｂ１〜ｂ１４の１若しくは複数を組み合わせて、これらドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４をそれぞれ所定パターンで点滅させることで、「喜び」、「悲しみ」、「怒り」、「驚き」及び「眠気」などの種々の感情や本能の状態等を表す表情を表現するようになされている。
【００７６】
例えば「喜び」の表情は、図１１（Ａ）に示すように、Ｂ面の第３及び第４のドットパターンｂ３、ｂ４（図８（Ｂ））の点灯を同時に開始させた直後にＢ面の第１及び第２のドットパターンｂ１、ｂ２（図８（Ａ））の点灯を同時に開始させ、その後所定時間経過後にこれら第１〜第４のドットパターンｂ１〜ｂ４を同時に消灯させることにより表現する。また「怒り」の表情は、図１２（Ａ）に示すように、Ａ面の第１３及び第１４のドットパターンａ１３（図７（Ｈ））、ａ１４（図７（Ｉ））を同時に点滅させることにより表現する。さらに「悲しみ」の表情は、図１３（Ａ）に示すように、Ｂ面の第１４のドットパターンｂ１４（図８（Ｉ））の点灯を開始させた直後にＢ面の第１３のドットパターンｂ１３（図８（Ｈ））の点灯を開始させ、その後所定時間経過後にこれら第１３及び第１４のドットパターンｂ１３、ｂ１４を同時に消灯させることにより表現する。
【００７７】
さらに「驚き」の表情は、図１４（Ａ）に示すように、Ａ面の第３〜第１２のドットパターンａ３〜ａ１２（図７（Ｂ）〜図７（Ｇ））を全て同時に点滅させることにより表現し、「眠気」の表情は、図１５（Ａ）に示すように、Ａ面の第３及び第４のドットパターンａ３、ａ４（図７（Ｂ））の点灯を同時に開始させた直後にＡ面の第１、第２、第７及び第８のドットパターンａ１、ａ２（図７（Ａ））、ａ７、ａ８（図７（Ｄ））の点灯を同時に開始させ、これら第１〜第４、第７及び第８のドットパターンａ１〜ａ４、ａ７、ａ８が点灯し終えた後に第１、第２、第７及び第８のドットパターンａ１、ａ２、ａ７、ａ８の消灯を同時に開始させ、その直後から第３及び第４のドットパターンａ３、ａ４の点灯を同時に開始させることにより表現する。
【００７８】
この場合において、このペットロボット１では、駆動回路２０として各出力ポートから出力するＬＥＤ駆動信号Ｓ２０（図１）の信号レベルを２５５段階でＰＷＭ変調し得るものが用いられている。これによりこのペットロボット１では、各ドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４の輝度をそれぞれ個別に２５５階調で制御し得、かくして隣接するドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４を時間差をつけて点滅させることで流れるようなアニメーションで表情を表現したり、やわらかい表情を表現することができるようになされている。
【００７９】
例えば図１１（Ａ）について上述した「喜び」の表情の場合には、図１１（Ｂ）に示すように、対応する各ドットパターンｂ１〜ｂ４の点灯時の輝度を一定の割合で徐々に増加するように変化させ、消灯時の輝度を一定の割合で徐々に減少するように変化させるようになされ、これにより穏やかな「喜び」の情動を表現するようになされている。
【００８０】
また図１２（Ａ）について上述した「怒り」の表情の場合には、図１２（Ｂ）に示すように、対応する各ドットパターンａ１３、ａ１４の輝度をインパルス応答のように瞬間的に変化させようになされ、これにより激しい「怒り」の情動を表現する。
【００８１】
さらに図１３（Ａ）について上述した「悲しみ」の表情の場合には、図１３（Ｂ）に示すように、対応する各ドットパターンｂ１３、ｂ１４の点灯時の輝度を、輝度と時間の関係が２次曲線を描くように滑らかに増加するように変化させ、消灯時の輝度を、輝度と時間の関係が２次曲線を描くように滑らかに減少するように変化させるようになされ、これにより落ち着きのある「悲しみ」の情動を表現する。
【００８２】
さらに図１４（Ａ）について上述した「驚き」の表情の場合には、図１４（Ｂ）に示すように、対応する各ドットパターンａ３〜ａ１２の点灯時の輝度を瞬間的に増加するように変化させ、消灯時の輝度を輝度と時間の関係が２次曲線を描くように滑らかに減少するように変化させるようになされ、これにより瞬間的に平常心を失い、その後の落ち着きを取り戻したような「驚き」の情動を表現する。
【００８３】
さらに図１５（Ａ）について上述した「眠気」の表情の場合には、図１５（Ｂ）に示すように、対応する各ドットパターンａ１〜ａ４、ａ７、ａ８の点灯時及び消灯時の輝度を「悲しみ」の場合と同様に変化させるようになされ、これによりやんわりとした「眠気」の欲求を表現する。
【００８４】
そしてペットロボット１では、表情ごとに、どのドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４をどのタイミングで点滅させるかといった情報に加えて、駆動回路２０を第１及び第２の動作モードのいずれの動作モードで動作させるかといった情報や、そのドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４の輝度をどのように変化させるかといった点滅駆動するドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４ごとの輝度変化に関する情報がそれぞれ対応するアニメーションファイルに表示用制御データとして格納され、これらアニメーションファイルがメモリ１０Ａに格納されている。
【００８５】
かくして行動生成部３３（図３）は、行動決定部３２から与えられる行動決定情報Ｓ１１に基づいて対応するファイルＩＤを有するアニメーションファイルをメモリ１０Ａから読み出し、格納された表示用制御データに応じた制御信号Ｓ４を駆動回路２０に送出する一方、駆動回路２０は、この制御信号Ｓ４に基づいて、必要に応じて動作モードを対応する第１又は第２の動作モードに切り替え、この後所定レベルの駆動電圧を２５５階調のうちの対応する階調値にＰＷＭ変調してなるＬＥＤ駆動信号Ｓ２０を生成し、これを対応する出力ポートから出力することにより対応するドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４を指定された輝度で点滅させる。
【００８６】
このようにしてこのペットロボット１においては、外部及び内部の状況に応じて時々刻々と変化する感情や本能の状態をより多彩なアニメーションで表現することができるようになされている。
【００８７】
（４）本実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、このペットロボット１では、表情表示部１９の対応するＬＥＤ１９Ａを点滅させるようにしてそのときの感情や本能の状態をアニメーションとして表現する。
【００８８】
この場合において、このペットロボット１では、表情表示部１９のＬＥＤ１９Ａを互いに位置及び形状の異なる複数のドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４を表示する複数の組に分け、同じ組のＬＥＤ１９Ａを一塊として同時に点滅駆動する一方、これらドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４の点滅の組み合わせによって表情を表現するようにしているため、少ないポート数の駆動回路２０を用いる場合においても多彩な表情を表現することができる。
【００８９】
またこのペットロボット１では、かかる構成に加えて各ドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４の階調をも制御できるようにしているため、より多彩な表情を表現することができ、さらにドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４をＡ面及びＢ面の２面構造としているため、少ないポート数の駆動回路２０を用いてより一層と多彩な表情を表現することができる。
【００９０】
さらにこのペットロボット１では、表情表示部１９を、縦方向及び横方向に一定間隔でＬＥＤ１９Ａを複数並べたマトリクス状の配置に対して、ＬＥＤ１９Ａを１列おきに各ＬＥＤ１９Ａ間距離の半分づつずらした状態に配置するようにして形成しているため、例えばひし形を最小限の４個のＬＥＤ１９Ａによって表示することができ、また図９のように横５列全てのＬＥＤ１９Ａを点灯させ得るように各ドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４の形状を選定する際にも、単純なマトリクスではなく、それぞれ形が異なる種々の形状を選定し易く、その分より複雑で美しい表現方法で表情を表示することができる。
【００９１】
因みに、表情表示部１９を、縦方向及び横方向に一定間隔でＬＥＤ１９Ａを複数並べたマトリクス状に配置するようにして形成した場合には、ひし形を表示するに際して５つのＬＥＤ１９Ａが必要となったり、又は枠だけの場合には４つのＬＥＤ１９Ａですむが、真中のＬＥＤ１９Ａが余分となることから、図９のように横５列全てのＬＥＤ１９Ａを点灯させ得るように各ドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４の形状を選定する際に各ドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４をデザイン的に綺麗な形状に選定し難い。
【００９２】
またこのペットロボット１のように、表情表示部１９を、縦方向及び横方向に一定間隔でＬＥＤ１９Ａを複数並べたマトリクス状の配置に対して、ＬＥＤ１９Ａを１列おきに各ＬＥＤ１９Ａ間距離の半分づつずらした状態に配置するようにして形成することによって、顔のアニメーション表現において「目」、「眉毛」及び「口」の形状として頻繁に使用される「Ｖ」字や「へ」字を表示しやすく、図１１（Ａ）〜図１５（Ａ）について柔術した表情のアニメーション表示他、例えば図１６（Ａ）のような「泣き顔」又は「寝顔」のアニメーションや、図１６（Ｂ）のような「笑い顔」のアニメーションを図７（Ａ）のドットパターンａ１や図７（Ｄ）のドットパターンａ８を利用して表示することもできる。
【００９３】
以上の構成によれば、表情表示部１９のＬＥＤ１９Ａを互いに位置及び形状の異なる複数のドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４を表示する複数の組に分け、同じ組のＬＥＤ１９Ａを一塊として同時に点滅駆動する一方、これらドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４の点滅の組み合わせによって表情を表現するようにしたことにより、少ないポート数の駆動回路２０を用いて多彩な表情を表現することができ、かくしてエンターテインメント性を向上させ得るペットロボットを実現できる。
【００９４】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を図１のように構成された４足歩行型のペットロボット１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を有するロボット装置に広く適用することができる。
【００９５】
また上述の実施の形態においては、表情表示部１９におけるＬＥＤ１９Ａの配置を図６について上述したパターンとするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、表情表示部１９におけるＬＥＤ１９Ａの配置パターンとしては、この他種々のパターンを適用することができる。
【００９６】
さらに上述の実施の形態においては、ドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４を２以上のＬＥＤ１９Ａの点灯により表示される形状に限定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、１つのＬＥＤ１９Ａの点灯により表現されるドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４を用意するようにしても良い。
【００９７】
さらに上述の実施の形態においては、表情表示部１９のＬＥＤ１９Ａを点滅駆動する駆動手段としての駆動回路２０として出力ポート数が１４個のものを採用し、これに合わせてドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４をＡ面及びＢ面ともに１４種類とするようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、出力ポート数が１４個以外の駆動回路を採用するようにしても良く、この場合にはドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４の数をその出力ポート数分だけ用意するようにすれば良い。またこの場合において、ドットパターンａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４としては、図７及び図８に表示したパターン以外のパターンを広く適用することができる。
【００９８】
さらに上述の実施の形態においては、駆動回路２０を制御する制御手段としてのコントローラ１０が、図１１〜図１５について上述したようなパターンで「喜び」、「怒り」等の表情を表現させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、「喜び」等の表情の表現方法としては、この他種々の表現方法を広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明はペットロボットのほか、種々の用途のロボット装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本実施の形態によるペットロボットの外観構成を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態によるペットロボットの内部構成を示すブロック図である。
【図３】コントローラの処理内容の説明に供するブロック図である。
【図４】確率オートマトンの説明に供する概念図である。
【図５】状態遷移表の説明に供する概念図である。
【図６】表情表示部の構成を示す平面図である。
【図７】Ａ面のドットパターンの説明に供する略線図である。
【図８】Ｂ面のドットパターンの説明に供する略線図である。
【図９】Ａ面の各ドットパターンの位置関係の説明に供する略線図である。
【図１０】Ｂ面の各ドットパターンの位置関係の説明に供する略線図である。
【図１１】「喜び」の表情のアニメーション表示の説明に供する略線図及び特性曲線図である。
【図１２】「怒り」の表情のアニメーション表示の説明に供する略線図及び特性曲線図である。
【図１３】「悲しみ」の表情のアニメーション表示の説明に供する略線図及び特性曲線図である。
【図１４】「驚き」の表情のアニメーション表示の説明に供する略線図及び特性曲線図である。
【図１５】「眠気」の表情のアニメーション表示の説明に供する略線図及び特性曲線図である。
【図１６】顔のアニメーション表示例を示す略線図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１……ペットロボット、４……頭部ユニット、１０……コントローラ、１０Ａ……メモリ、１２……バッテリセンサ、１３……温度センサ、１５……ＣＣＤカメラ、１６……マイクロホン、１７……タッチセンサ、１８……外部センサ、１９……表情表示部、１９Ａ……ＬＥＤ、２０……駆動回路、３１……感情・本能モデル部、３２……行動決定部、３３……行動生成部、４０……状態遷移表、ａ１〜ａ１４、ｂ１〜ｂ１４……ドットパターン、Ｓ４……制御信号、Ｓ２０……ＬＥＤ駆動信号。
【図１】
2005074535.tif 000006
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2005074535.tif 000019
【図１５】
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【図１６】
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