(57)【要約】  【構成】コミュニケーションロボット１０は、たとえば全身に分散配置された複数のピエゾセンサシート５４を含む。ＣＰＵ５６は、このピエゾセンサシート５４の感度を動的に変更させることによって、この圧電センサ５４を圧力を計測する圧力センサまたは静電容量を計測する近接センサの２種類のセンサとして使い分ける。コミュニケーション行動中に近接センサとして機能させておくと、人や物等がどの部分に接近しているか検知できるので、その接近に応じてたとえば危険回避や適応的な動作等を実行する。さらに、接近に応じて圧力センサに変更することによって、その部分への接触状態を検知できるので、その接触状態に応じた動作を実行する。  【効果】人等の接近および接触の状態に応じて予測的に動作を制御できる。センサの種類を低減できる。【選択図】図４
2005161450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電センサ、
前記圧電センサの感度を変更して近接センサまたは圧力センサとして機能させる変更手段、および
前記近接センサまたは前記圧力センサとして検知した検知情報に応じて動作を制御する動作制御手段を備える、コミュニケーションロボット。
【請求項２】
前記動作制御手段は、前記近接センサとして検知した検知情報に基づいて接近または接触が検知されたとき、接近または接触を検知していないときと異なる動作を実行させる、請求項１記載のコミュニケーションロボット。
【請求項３】
前記動作制御手段は、前記近接センサとして検知した検知情報に基づいて接近が検知されたとき、動作速度を小さくする、請求項２記載のコミュニケーションロボット。
【請求項４】
前記動作制御手段は、前記近接センサとして検知した検知情報に基づいて接近が検知されたとき、動作軌道を変更する、請求項２または３記載のコミュニケーションロボット。
【請求項５】
前記変更手段は、前記近接センサとして検知した検知情報に基づいて接近または接触が検知されたとき、感度を変更して前記圧電センサを圧力センサとして機能させ、
前記動作制御手段は、前記圧力センサとして検知した検知情報に応じて動作を制御する、請求項１ないし４のいずれかに記載のコミュニケーションロボット。
【請求項６】
前記圧電センサは身振りで表現する際に動く部分に配置される、請求項１ないし５のいずれかに記載のコミュニケーションロボット。
【請求項７】
前記圧電センサは少なくとも頭、胴、肩、腕または手のいずれかに配置される、請求項１ないし６のいずれかに記載のコミュニケーションロボット。
【請求項８】
前記圧電センサは分散配置される、請求項１ないし７のいずれかに記載のコミュニケーションロボット。
【請求項９】
ロボット本体上に被せられる柔軟素材からなる皮膚をさらに備え、
前記圧電センサは前記皮膚中に配置される、請求項１ないし８のいずれかに記載のコミュニケーションロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はコミュニケーションロボットに関し、特にたとえば、身振りや音声などの身体動作を用いて人間とコミュニケーションを図る、コミュニケーションロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来のコミュニケーションロボットは、たとえば本件出願人による特許文献１および２等に開示される。このコミュニケーションロボットは、音声や所作によって人間とのコミュニケーションを図ろうとする相互作用指向のロボットであり、対話相手となる人間や障害となる物を認識すべく各種のセンサ類を備えている。この従来技術では、たとえば、足下の台車上のパネルなどに近接センサとして超音波距離センサが設けられて、人等との間の距離を計測してその接近が検知される。また、肩、上腕、前腕などの部位にタッチセンサ（接触センサ）が設けられ、人等と接触したことが検知される。
【特許文献１】特開２００２−３５５７８３号公報［Ｂ２５Ｊ１３／００］
【特許文献２】特開２００２−３６１５８４号公報［Ｂ２５Ｊ１３／０８］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、ロボット体上のスペースは限られており、この限られたスペースに複数種類のセンサを設けねばならないので、近接センサも接触センサもそれぞれ別々の特定の箇所にしか設けることができなかった。このため、上述の従来技術では、人や物自体のロボットへの接近は検知できるが、たとえば、人等がロボットのどの箇所に接触しようとしているのかを事前に検知することは困難であった。また、行動中に動かしているたとえば腕などの部位が人にぶつかりそうになっても、ぶつかりそうな箇所を検知することが同様に不可能であったので、回避することは困難であった。
【０００４】
なお、たとえば人が触れる可能性のある箇所に近接センサを設けておけば、この特定箇所への接近を検知することは可能であるが、同じ箇所に接触センサを設けることができないので、当該箇所における接触状態を検知することができない。
【０００５】
一方、上述の従来技術では、接触センサは非常に敏感なものが用いられていたが、特定箇所にしか設けられていないことと、情報がオン／オフの２値であることから、接触箇所を、たとえば強く握られたり、やさしくなでられたりしたというような、触覚で意思や気持ちなどを伝える触行動の情報を取得することはできなかったので、触行動に応じた触覚コミュニケーションを実行することができなかった。この触覚コミュニケーションに対応するため、本件出願人は平成１５年３月２４日付で出願された特願２００３−８０１０６号において、タッチセンサに代えて圧力センサシートをたとえば全身に配置したコミュニケーションロボットを提案している。しかしながら、このロボットでも近接センサと圧力センサとが別々に設けられていたので、上述と同じような問題があった。
【０００６】
したがって、従来技術では、触覚コミュニケーションにおいて、常に接触を検知してから対処するというような事後的で限定された行動しか実行することができなかった。
【０００７】
また、人などが接近して来て触れるという触行動における一連の動きを、別々の箇所に設けた別々の種類のセンサを用いて検知することは、上述のスペース面、またコスト面からも好ましいものではない。
【０００８】
それゆえに、この発明の主たる目的は、人や物の接近を検知することができ、かつ、その後の接触状態を検知することができる、コミュニケーションロボットを提供することである。
【０００９】
この発明の他の目的は、人や物の接近および接触の状態に応じて予測的に動作を制御できる、コミュニケーションロボットを提供することである。
【００１０】
この発明のその他の目的は、センサの種類を低減できる、コミュニケーションロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、圧電センサ、圧電センサの感度を変更して近接センサまたは圧力センサとして機能させる変更手段、および近接センサまたは圧力センサとして検知した検知情報に応じて動作を制御する動作制御手段を備える、コミュニケーションロボットである。
【００１２】
請求項１の発明では、コミュニケーションロボットは圧電センサを含み、変更手段は、この圧電センサの感度を変更して、静電容量を計測する近接センサまたは圧力を計測する圧力センサとして機能させる。つまり、このコミュニケーションロボットでは、変更手段によって、圧電センサの感度をたとえば状況に応じて動的に変更することによって、この圧電センサを近接センサまたは圧力センサの２種類のセンサとして使い分けることができる。そして、動作制御手段は近接センサまたは圧力センサとして検知した検知情報に応じて動作を制御する。たとえば、この圧電センサを近接センサとして機能させておくことによって、人や物などの近接状態を検知することができるので、接近を検知したことに応じてその後の接触を予測した動作、たとえば接触に適応するような動作や接触を回避するような動作などを実行できる。さらに、接近の検知の後に、変更手段によって圧電センサの感度を変更して圧力センサとして機能させた場合には、接近を検知したのと同じ箇所あるいは別の箇所における接触状態を検知することができるので、その接触状態に応じた動作を実行することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に従属するコミュニケーションロボットであって、動作制御手段は、近接センサとして検知した検知情報に基づいて接近または接触が検知されたとき、接近または接触を検知していないときと異なる動作を実行させる。
【００１４】
請求項２の発明では、動作制御手段は、近接センサとして機能する圧電センサによって人や物などの接近または接触が検知されたとき、その接近または接触を検知していないときとは異なる動作を実行させる。したがって、接近を検知したときには、その後の接触を予測してそれまでの動作とは異なった動作を実行することによって、たとえば接触に適応したりあるいは接触を回避したりすることができるし、接触を検知した場合にも同様に接触があったことに応じた適切な動作を実行することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２に従属するコミュニケーションロボットであって、動作制御手段は、近接センサとして検知した検知情報に基づいて接近が検知されたとき、動作速度を小さくする。
【００１６】
請求項３の発明では、動作制御手段は、人や物などの接近が検知されたとき、動作速度を小さくする。したがって、たとえば、その人などと近くなるのを遅らせて、接触を回避するようにすることができるし、あるいは、接近した人の近辺に長く滞在して、相手にロボットに対するコミュニケーションのきっかけを与えることができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項２または３に従属するコミュニケーションロボットであって、動作制御手段は、近接センサとして検知した検知情報に基づいて接近が検知されたとき、動作軌道を変更する。
【００１８】
請求項４の発明では、動作制御手段は、人や物などの接近が検知されたとき、動作軌道を変更する。したがって、たとえば、接近した人や物などから遠ざかるような方向に軌道を変更して、接触を回避することができる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに従属するコミュニケーションロボットであって、変更手段は、近接センサとして検知した検知情報に基づいて接近または接触が検知されたとき、感度を変更して圧電センサを圧力センサとして機能させ、動作制御手段は、圧力センサとして検知した検知情報に応じて動作を制御する。
【００２０】
請求項５の発明では、変更手段は、近接センサとして機能する圧電センサによって接近または接触が検知されたとき、感度を変更して、圧電センサを圧力センサとして機能させる。そして、動作制御手段は、この圧力センサとして検知した検知情報に応じて動作を制御する。したがって、たとえば、人などの接近または接触に応じて、圧電センサの機能を近接センサから圧力センサに変更するので、その後の接触状態を検知することができ、その接触状態に応じた適切な動作を実行することができる。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに従属するコミュニケーションロボットであって、圧電センサは身振りで表現する際に動く部分に配置される。
【００２２】
請求項６の発明では、身振りで表現する際に動く部分に圧電センサが配置される。したがって、たとえば、変更手段によって圧電センサを近接センサとして機能させておけば、その身振りを実行している際にその動く部分が人などへ接近したことを検知することができるので、その相手と接触してしまうことを回避することができる。また、圧電センサを圧力センサとして機能するように感度を変更すれば、その部分に対しての接触状態も検知することができる。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに従属するコミュニケーションロボットであって、圧電センサは少なくとも頭、胴、肩、腕または手のいずれかに配置される。
【００２４】
請求項７の発明では、センサが少なくとも頭、胴、肩、腕または手のいずれかに配置されるので、配置した部分に対する人などの接近および接触の状態を検知することができる。また、接近された部分や接触された部分を把握して、それに応じた動作を実行することができる。
【００２５】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかに従属するコミュニケーションロボットであって、圧電センサは分散配置される。
【００２６】
請求項８の発明では、圧電センサが分散して配置されるので、配置されたそれぞれの部分に対する人などの接近および接触の状態を検知することができる。たとえば全身にわたって分散配置した場合には、全身へのさまざまな方向からの近接状態を検知することができるし、また、全身のさまざまな部分への接触状態を検知することができる。そして、接近された箇所や接触された箇所を把握して、それに応じた動作を実行することができる。たとえば、接近等を検知した圧電センサの配置された部分の高さの違いから相手の大きさなどを推定して、その大きさに応じた動作を実行することもできる。
【００２７】
請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかに従属するコミュニケーションロボットであって、ロボット本体上に被せられる柔軟素材からなる皮膚をさらに備え、圧電センサは皮膚中に配置される。
【００２８】
請求項９の発明では、たとえば筐体などを含むロボット本体上に柔らかい皮膚が被せられ、この皮膚中に圧電センサが配置される。したがって、たとえば、この柔らかい皮膚を介した触行動における接近および接触の状態を検知することができるので、それに応じたコミュニケーションを行うことができる。また、相手に安心感を与えて親和性を高めることができるとともに、接触時の安全性も高めることができる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、圧電センサをその感度を動的に変化させることによって近接センサと圧力センサの２種類のセンサとして機能させることができるので、この１種類のセンサによって人などの接近を検知することができるとともに、接触後は接触の状態を検知することができる。したがって、接触を予測して、その予測に応じた動作を実行することができるし、接触後はその接触の状態に応じた動作を実行することができ、従来では不可能であった触覚を用いた新たなコミュニケーション行動を実行できる。また、センサの種類を低減することができ、スペース面やコスト面に資することができる。
【００３０】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１を参照して、この実施例のコミュニケーションロボット（以下、単に「ロボット」ということがある。）１０は、台車１２を含み、この台車１２の側面には、このロボット１０を自律移動させる車輪１４が設けられる。この車輪１４は、車輪モータ（図４において参照番号「１６」で示す。）によって駆動され、台車１２すなわちロボット１０を前後左右任意の方向に動かすことができる。なお、図示しないが、この台車１２の前面には、衝突センサが取り付けられ、この衝突センサは、台車１２への人間や他の障害物の接触を検知する。
【００３２】
台車１２の上には、人体状部１８が直立するように取り付けられる。このロボット本体としての人体状部１８の全身は、後に詳しく説明するように、柔軟素材からなる皮膚２０によって覆われる。人体状部１８は、たとえば鉄板のような筐体（図示せず）を含み、その筐体にコンピュータやその他必要なコンポーネントを収容している。そして、皮膚２０は、その筐体上に被せられる。皮膚２０の下の筐体の上部ほぼ中央にはマイク２２が設けられる。このマイク２２は、周囲の音声、特に人間の声を収集するためものである。
【００３３】
人体状部１８は、右腕２４Ｒおよび左腕２４Ｌを含み、右腕２４Ｒおよび左腕２４Ｌすなわち上腕２６Ｒおよび２６Ｌは、それぞれ、肩関節２８Ｒおよび２８Ｌによって、胴体部分に変位自在に取り付けられる。この肩関節２８Ｒおよび２８Ｌは、３軸の自由度を有する。上腕２６Ｒおよび２６Ｌには、１軸の肘関節３０Ｒおよび３０Ｌによって、前腕３２Ｒおよび３２Ｌが取り付けられ、この前腕３２Ｒおよび３２Ｌには、手３４Ｒおよび３４Ｌが取り付けられる。これら右腕２４Ｒおよび左腕２４Ｌの各関節における各軸はここでは図示しないモータによってそれぞれ制御される。すなわち、右腕２４Ｒおよび左腕２４Ｌのそれぞれ４個のモータが、図４において、それぞれ右腕モータ３６および左腕モータ３８として表される。
【００３４】
人体状部１８の上部には首関節４０を介して頭部４２が、人間の頭と同様に俯仰・回転可能に取付けられる。この３軸の首関節４０は、図４に示す頭部モータ４４によって制御される。頭部４２の前面の「目」に相当する位置には２つの眼カメラ４６が設けられ、この眼カメラ４６は、ロボット１０に接近した人間の顔や他の部分を撮影してその映像信号を取り込む。頭部４２の前面の目カメラ４６の下方にはスピーカ４８が設けられる。このスピーカ４８は、ロボット１０がそれの周囲の人間に対して音声によってコミュニケーションを図るために用いられる。
【００３５】
上で説明した人体状部１８の胴体や頭部４２および腕は上記したようにすべて柔軟な素材からなる皮膚２０に覆われる。この皮膚２０は、図２に示すように、下層のウレタンフォーム５０と、その上に積層される比較的肉厚のシリコンゴム層５２ａおよび比較的肉薄のシリコンゴム層５２ｂとを含む。そして、２つのシリコンゴム層５２ａおよび５２ｂの間に、ピエゾセンサシート５４が埋め込まれる。このピエゾセンサシート５４は、たとえば米国ＭＳＩ社製、株式会社東京センサ販売のピエゾフィルムを用いる（http://www.t-sensor.co.jp/PIEZO/TOP/index.html）。実施例のロボットに使用したのはＡ４サイズ（型番：２００×１４０×２８）のピエゾフィルムを１／２、１／３、１／４、１／６の大きさにはさみでカットしたピエゾセンサシートである。
【００３６】
このピエゾフィルムは、圧電フィルム（たとえばＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオロイド））の両面に金属薄膜が形成された構造、つまり、圧電体が導体で挟まれた構造を有する。圧力等で変形すると両面金属薄膜間にピエゾ電気を発生し、すなわち、電荷があらわれて電位差が生じる。また、帯電している物体が金属薄膜の片側に近付くと片側の薄膜側に電荷が集まるので、このときの電位差を読み取ることができれば静電容量を計測することができる。つまり、このピエゾセンサシート５４は、後述するように感度を制御することによって圧力センサおよび近接センサの２種類のセンサとして機能させることができる。
【００３７】
実施例では、上述のように、発泡ウレタンとシリコンゴムとを使って皮膚２０の柔らかさを得た。シリコンゴムだけである程度の厚みと柔らかさとを得ようとすると、重くなりすぎてエネルギ消費量が大きくなるだけでなく、裂傷に弱くなる。そこで、発明者等は、実験を重ねた結果、大まかな形と厚みはウレタンフォームで作り、その表面を約２０ｍｍのシリコンゴムで覆う形を採用することとした。そして、シリコンゴム層を２つにし、それらのシリコンゴム層５２ａおよび５２ｂの間に、上述のピエゾセンサシート５４を埋め込んだ。このとき、内側のシリコンゴム層５２ａを厚く（約１５ｍｍ）し、表面側のシリコンゴム層５２ｂを薄く（約５ｍｍ）した。このようにすると、ロボット１０の振動や人間が表面を押したときに生じる高周波の振動をカットでき、なおかつフィルムが変形し易くなるので、圧力の計測が容易になる。つまり、シリコンゴム層の厚みはロボット１０の構造やパワーによるが、なるべく薄く、しかし変形が伝わり易く、雑音となる振動が伝わり難いものが必要となる。また、この柔らかい皮膚を介して、人との間で触行動によるコミュニケーションを行うことができるので、相手に安心感を与えて親和性を高めることができるし、触れたりぶつかったりした場合の人の怪我を防止して安全性も高めることができる。
【００３８】
なお、皮膚２０の素材は軟性素材であればよく、上述のものに限定されずたとえば他のゴム素材等でもよい。ただし、ピエゾフィルムシートの表面金属薄膜が腐食しない材質である必要がある。また、皮膚２０の厚み（各層の厚み）は、素材によって適宜変更され得る。
【００３９】
上述のピエゾセンサシートすなわち皮膚センサ５４は人体状部１８の全身にわたって埋め込まれ、それによって、人間等が接触することによって皮膚２０に加えられた圧力を圧覚情報として検知する。また、このピエゾセンサシート５４では、検知の感度を上げると静電容量を計測することができるので、人間等の接近による静電容量の変化を非接触で計測してその近接状態を検知することもできる。そこで、この実施例では、図３に示すように、ロボット１０の全身にわたって４８枚のピエゾセンサシート５０１−５４８を埋め込んだ。埋め込み状況（場所）に関しては、人間に触られやすい部位、たとえば頭頂や肩それに腕（手を含む）には、圧力を正確かつ確実に検知できるように、隙間なくピエゾセンサシートを埋め込み、あまり触られることを想定していない部位たとえば背中や足あるいは脇腹には許容できる隙間を持ってピエゾセンサシートを埋め込んだ。それによって、検出精度と製造コストとのトレードオフを解決した。なお、これら４８枚のピエゾセンサシート５０１−５４８は、場合によっては、参照番号５４で区別なしに示されることがあることに留意されたい。
【００４０】
図１に示すロボット１０の電気的構成が図４のブロック図に示される。図４に示すように、このロボット１０は、全体の制御のためにマイクロコンピュータまたはＣＰＵ５６を含み、このＣＰＵ５６には、バス５８を通して、メモリ６０，モータ制御ボード６２，センサ入力／出力ボード６４およびサウンド入力／出力ボード６６が接続される。
【００４１】
メモリ６０は、図示しないが、ＲＯＭやＨＤＤ、ＲＡＭを含み、ＲＯＭやＨＤＤにはこのロボット１０の制御プログラムが予め書き込まれているとともに、スピーカ４８から発生すべき音声または声の音声データや、所定の身振りを行うための各関節軸の角度制御データなどが格納されている。ＲＡＭは、一時記憶メモリとして用いられるとともに、ワーキングメモリとして利用される。
【００４２】
モータ制御ボード６２は、たとえばＤＳＰ(Digital Signal Processor) で構成され、各腕や頭部などの各軸モータを制御する。すなわち、モータ制御ボード６２は、ＣＰＵ５６からの制御データを受け、右肩関節２８Ｒの３軸のそれぞれの角度を制御する３つのモータと右肘関節３０Ｒの１軸の角度を制御する１つのモータとの計４つのモータ（図４ではまとめて、「右腕モータ」として示す。）３６の回転角度を調節する。また、モータ制御ボード６２は、左肩関節２８Ｌの３軸と左肘関節３０Ｌの１軸、計４つのモータ（図４ではまとめて、「左腕モータ」として示す。）３８の回転角度を調節する。モータ制御ボード６２は、また、頭部４２の３軸のモータ（図４ではまとめて、「頭部モータ」として示す。）４４の回転角度を調節する。そして、モータ制御ボード６２は、車輪１４を駆動する２つのモータ（図４ではまとめて、「車輪モータ」として示す。）１６を制御する。
【００４３】
なお、この実施例の上述のモータは、車輪モータ１６を除いて、制御を簡単化するためにそれぞれステッピングモータまたはパルスモータであるが、車輪モータ１６と同様に、直流モータであってよい。
【００４４】
センサ入力／出力ボード６４も、同様に、ＤＳＰで構成され、各センサやカメラからの信号を取り込んでＣＰＵ５６に与える。すなわち、図示しない衝突センサの各々からの接触に関するデータがこのセンサ入力／出力ボード６４を通して、ＣＰＵ５６に入力される。また、眼カメラ４６からの映像信号が、必要に応じてこのセンサ入力／出力ボード６４で所定の処理が施された後、ＣＰＵ５６に入力される。
【００４５】
このセンサ入力／出力ボード６４は、さらに、図５に示すように、複数（実施例では１２枚）の基板６８，６８…を含み、各基板６８には、それぞれ１つのＰＩＣマイコン７０が設けられる。ＰＩＣマイコン７０はたとえばＡＳＩＣで構成され、同じく基板６８に設けられたＡ／Ｄ変換器７２からの電圧データ（たとえば１０ビット）をビット直列信号として出力する。
【００４６】
ピエゾセンサシート５４は、図５に示すようにピエゾフィルム７４を電極ないし導体７６ａおよび７６ｂで挟んだものであり、圧力が加えられるとそのピエゾフィルム７４が電圧を発生し、その電圧が２つの導体７６ａおよび７６ｂ間に現れる。ただし、このとき発生される電圧は電位は高いが電流が微弱なため、この発生電圧をそのまま長いケーブルでコンピュータ５６（図４）に取り込むことは、ノイズが多く乗ってしまうので難しい。そこで、この実施例では、図５に示す基板６８をピエゾセンサシート５４に近い位置に配置し、その中に高インピーダンスの読み取り装置、すなわちＡ／Ｄ変換器７２を配置し、このＡ／Ｄ変換器７２で変換した電圧値をＰＩＣマイコン７０で読み取ってシリアル信号として出力し、それをＣＰＵ５６へ送るようにした。なお、ピエゾフィルムシートの電極の配置の一例として、導体７６ａは皮膚２０の表面側に配置され、導体７６ｂは筐体側に配置される。
【００４７】
Ａ／Ｄ変換器７２は、実施例では４チャネル１０ビットのものを用いた。したがって、１つの基板６８が４つのピエゾセンサシート５４を受け持つことができる。基板６８には、４つのピエゾセンサシート５４のために４対の端子７８ａおよび７８ｂが設けられ、それぞれに電極７６ａおよび７６ｂが接続される。端子７８ａおよび７８ｂ間にはノイズ除去用コンデンサ８０や抵抗Ｒが接続されている。コンデンサ８０および抵抗Ｒの端子７８ａ側の一方端はオペアンプ８２の一方（＋）側の入力に接続され、コンデンサ８０および抵抗Ｒの端子７８ｂ側の他方端は接地される。また、オペアンプ８２の（−）側入力は抵抗Ｒ１を介して接地される。そして、オペアンプ８２の（−）側の入力とオペアンプ８２の出力側とを結ぶ帰還回路には、その抵抗を可変にするためにたとえば複数の抵抗Ｒ２１、Ｒ２２、…Ｒ２ｎおよびマルチプレクサ８４を含む回路が設けられる。
【００４８】
この基板６８では、端子７８ａおよび７８ｂ間に与えられたピエゾセンサシート５４からの電圧は、ノイズ除去された後、オペアンプ８２によって電流増幅され、上述のＡ／Ｄ変換器７２の１つのチャネルに入力される。また、複数の抵抗Ｒ２１〜Ｒ２ｎおよびマルチプレクサ８４等によって、オペアンプ８２の増幅率が動的に調整され、したがって、ピエゾセンサシート５４の感度が動的に可変にされる。具体的には、マルチプレクサ８４は、コンピュータ５６によって直接、あるいはコンピュータ５６の命令を受けたＰＩＣマイコン７０によって制御され、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２ｎのどれを回路と繋ぐかを制御し、これによってピエゾセンサシート５４の感度が変更される。そして、このピエゾセンサシート５４は、通常の感度の場合には圧力を計測する圧力センサとして機能し、感度を上げた場合には静電容量を計測する非接触型の近接センサとして機能する。
【００４９】
なお、この図５では分かり易くするために１つのピエゾセンサシート５４だけが示されるが、他のピエゾセンサシート５４およびそれに関連する回路も同様に構成されるものである。また、複数の抵抗Ｒ２１〜Ｒ２ｎおよびマルチプレクサ８４は一例であり、オペアンプ８２の増幅率を調整する可変抵抗回路は適宜変更され得る。
【００５０】
発明者等は、帰還回路の抵抗値について、静電容量を測るために十分な抵抗値は、たとえば３３０ｋΩ程度（増幅率は約３３０倍）であることを確認している。つまり、抵抗Ｒ１が１ｋΩであり、帰還回路の抵抗が３３０ｋΩであるときは、当該ピエゾセンサシート５４を近接センサとして使用することができる。そこで、一例としては、帰還回路に設ける可変抵抗の範囲が０Ω〜５００ｋΩ程度まで変化するものであれば十分な機能を発揮できる。この可変抵抗をたとえば図５のように離散的に複数のＲ２ｎとして構成する場合には、これらＲ２ｎを一例として０Ω，１０ｋΩ，５０ｋΩ，１００ｋΩ，５００ｋΩとしておけばよい。この場合には、５００ｋΩを選択したときに近接センサとして機能し、他の抵抗を選択したときに圧力センサとして機能する。
【００５１】
上述のように人体状部１８の皮膚２０中には４８個のピエゾセンサシート５４が全身にわたって埋め込まれているが、それらをすべてロボット制御用のＣＰＵないしコンピュータ５６で読み取ろうとすると、ノイズを拾い易いだけでなく、コンピュータのＡ／Ｄポートを非常に多く必要としてしまい、現実的ではない。そこで、上述のように読み取り装置（基板６８、Ａ／Ｄ変換器７２）をピエゾセンサシート５４の近傍に分散配置し、それぞれの出力を１本のシリアルケーブル、たとえばＲＳ２３２Ｃ（商品名）で繋いだ、いわゆるデイジーチェーンを形成した。したがって、図５に示す１つの基板６８のＰＩＣマイコン７０から出力されたビットシリアル信号は、次段の基板６８のＰＩＣマイコン７０のシリアル入力ポートに与えられる。当該次段のＰＩＣマイコン７０は、前段のＰＩＣマイコン７０から送られてきたデータに自分が担当するＡ／Ｄ変換器７２から読み込んだデータを加えて、ビット直列信号として出力する。したがって、コンピュータ５６は、１つのシリアルポートで全身のピエゾセンサシート５４からの検知情報を取り込めるようになっている。
【００５２】
なお、各ＰＩＣマイコン７０から出力される検知データは、図３に示す４８個のピエゾセンサシート５０１−５４８のどれであるかを示す識別子と、圧力値または静電容量に関する情報とを含むので、コンピュータ５６は、どの（部位の）ピエゾセンサシート５４がどの程度の圧力を受けているかを容易に特定できるし、あるいは、どの（部位の）ピエゾセンサシート５４が接近を受けたかを容易に特定できる。
【００５３】
具体的には、コンピュータ５６は、たとえば５０ｍｓｅｃの周期で、ビットシリアルデータを出力する最終段のＰＩＣマイコン７０にポーリングをかけ、５０ｍｓｅｃ周期ですべてのピエゾセンサシート５０１−５４８の検知データを読み取ることができる。検知データは、Ａ／Ｄ変換器７２（図５）からはたとえば正負３２段階、合計６４段階で出力される。つまり、１０ビットのうち下位４ビットはノイズ成分として捨て、上位６ビットのデータだけが各ＰＩＣマイコン７０（図５）から出力される。
【００５４】
そして、コンピュータ５６は、ピエゾセンサシート５４が圧力センサとして機能している場合には、この圧力センサとして検知した６４段階のデータを用いて、たとえば触られ方の強弱、押された状態の持続時間または電圧変化の波形の周波数（圧力変化の周波数）などの接触状態を計測することができる。触られ方の強弱によってたとえば「ひどく叩かれたか」、「軽く叩かれたか」、「やさしく手を置かれたか」、「軽く触られたか」などを判断することができ、持続時間によってたとえば「叩かれたか」、「押されたか」などの継続状態を判断することができ、圧力変化の周波数によってたとえば「叩かれているのか」、「なでられているのか」、「くすぐられているのか」という触られ方の種類を判断することができる。このような接触状態に応じた動作の制御は、本件出願人が平成１５年３月２４日付けで出願した特願２００３−８０１０６号にも詳細に開示されるので参照されたい。また、この圧力センサモードにおいてもたとえばロボット１０の行動パターンに応じて感度を適宜変化させることによって、接触状態をより詳細に検知することもできる。
【００５５】
また、ピエゾセンサシート５４の感度を高感度に変更して近接センサとして機能させた場合には、コンピュータ５６は、この近接センサとして検知したデータを用いて、つまり、この検知データの変化（静電容量の変化）を捉えることによって、人や物の接近状態を計測することができるし、また接触があったことも検知することができる。
【００５６】
図４に戻って、スピーカ４８にはサウンド入力／出力ボード６６を介して、ＣＰＵ５６から、合成音声データが与えられ、それに応じて、スピーカ４８からはそのデータに従った音声または声が出力される。また、マイク２２からの音声入力が、サウンド入力／出力ボード６６を介して、ＣＰＵ５６に取り込まれる。
【００５７】
この実施例のロボット１０は、ロボット１０の行動パターンや状況に応じて皮膚センサ（圧電センサ）５４の感度を動的に変更することによって、この皮膚センサ５４を近接センサまたは圧力センサとして使い分け、その検知データに基づいて状況に応じたコミュニケーション行動を実行することができる。
【００５８】
たとえば、最初にピエゾセンサシート５４の感度を上げておくことによって、当該ピエゾセンサシート５４を、静電容量を計測する非接触型の近接センサとして機能させておく。そして、皮膚センサ５４に反応があって人や物の接近または接触を検知したとき、ロボット１０はその接近または接触に応じて、それまでの接近または接触を検知していないときの動作とは異なる所定の動作を実行する。
【００５９】
高感度状態の皮膚センサ５４に反応があるということは、近くに人や物が存在するということであるので、たとえば移動中であれば、その後の接触が予測される。この実施例では、上述のように複数のピエゾセンサシート５４を頭、胴、肩、腕または手など全身に分散して配置したので全身へのいろいろな方向からの近接状態を検知することができる。そこで、たとえば、速度を落としたりすること等によって、より近くなるのを遅らせて、安全性を確保することができるし、また、相手の近くにより長く滞在することで相手に声を掛け易くしてコミュニケーションのきっかけを与えることができる。さらに、進行方向に反応がある場合には、移動方向を変えることによって接触を回避して安全性を高めることができる。
【００６０】
また、たとえば待機中であれば、近くに人や動く物が存在していて接触しようとしている状態であるので、その気配を感じる場所や方向を見る動作は、人にとって自然なものとなる。また、相手がいきなり触った場合には皮膚センサ５４の反応が振り切れて最大値を示すか所定の閾値を超えるので、ロボット１０は人の反応として自然な驚きの仕草を見せてから、皮膚センサ５４の感度を下げてコミュニケーションを開始することができる。また、恐る恐るロボット１０に接していてなかなか触ろうとせずコミュニケーションのきっかけを掴めないような相手に対しては、たとえば触っても大丈夫であることを話し掛けて、コミュニケーションを促すことができる。
【００６１】
また、コミュニケーション行動中には、ロボット１０と人は、基本的に近距離でコミュニケーションを図ることとなり、ロボット１０と人とがぶつかる機会が増加する。特に体を使って身振り（ジェスチャ）で表現を行う場合、この実施例では腕２４Ｒおよび２４Ｌの部分を頻繁に動かすが、従来技術のようにタッチセンサしか付いていない場合には相手にぶつかるまで分からなかった。つまり、従来技術では、たとえば、握手行動時にはロボットは手を相手に向かって差し出すが、このとき相手との距離がうまく測れていない場合には差し出す途中でぶつかってしまう。また、バイバイ行動（「バイバイ」と発話しながら手を振る）の場合にも同様に手を振っているときにぶつかってしまう。また、抱っこ行動（腕を広げて相手が近寄ってきたら「大好き」と抱きつく）の場合には、腕を広げるときに横に居る人などにぶつかってしまう。
【００６２】
しかし、この実施例のように、この動かす部分において圧力センサと同じ場所に近接センサがある場合には、つまり、圧力センサが近接センサとして機能していれば、ぶつかる前にぶつかる危険を検知することができる。そこで、コミュニケーション行動中に頻繁に動かす部分（この実施例では腕）の感度を高くしておけば、その部分の皮膚センサ５４に反応があったとき、その部分の動作速度を落としたり、または動作軌道を変更したりすることによって、接触の危険を回避することができる。そして、たとえば回避軌道で動作しているときに反応がなくなって安全が確保されたのを確認してから動作を元に戻すことができる。
【００６３】
また、ロボット１０は、皮膚センサ５４を近接センサとして機能させていた場合において人や物の接近または接触を検知したとき、皮膚センサ５４の感度を下げることによって、当該皮膚センサ５４を圧力センサとして機能させて、その後に人や物が実際に接触した状態を計測することができ、その接触状態に応じた所定の動作を実行する。
【００６４】
たとえば、握手行動の際には、皮膚センサ５４に反応があったとき、相手が握ろうとしている場所を実際に握手する前に把握することができるので、握手動作をその相手の動作に適応させることができる。なお、差し出した腕以外の部分に配置された皮膚センサ５４に反応があった場合には、相手が握手に応じてくれていないことが事前に把握できるので、それに応じた動作を実行できる。このように、接近や接触を検知した部分を把握して、その部分部分に応じた適切な動作を実行できる。さらに、反応のあった場所の皮膚センサ５４の感度を下げて圧力センサとして機能させて圧力の強弱を計測することによって、握手中に相手がどの程度の力で握っているかが分かるので、たとえば相手が手を離そうとしているのかどうかを検出することができ、その相手の動作に合わせて握手動作を終わらせることができる。
【００６５】
また、たとえば抱っこ行動の際には、全身に分散配置した皮膚センサ５４を高感度にしておくことによって、視覚を使わなくても、皮膚センサ５４の配置部分（高さ）の違いに基づいて、相手のある程度の大きさを、接触する前に推定することができる。つまり、この実施例のロボット１０はたとえば１００ｃｍ前後の体高であるが、相手が大人等で大きい場合には、その相手は腕をロボット１０の肩の部分に接触するようにして抱っこしようとすることが予期される。一方、相手が子供等で小さい場合には、その相手は腕をロボット１０の腹回りに回して抱っこしようとすることが予期される。したがって、たとえば肩周辺の皮膚センサ５４に反応がある場合にはその相手は大きく、一方、たとえば肩周辺の皮膚センサ５４に反応がないが下腹部あたりの皮膚センサ５４に反応がある場合にはその相手は小さいということが分かる。そして、この反応のあった部分の違いに適応した動作を実行することができる。たとえば相手が大きい場合には甘えるように強く抱きつき、相手が小さい場合には力を加えずに優しく抱っこするというように、その相手に応じて動作と発話を異ならせて、相手に適応した動作を実行することができる。そして、この抱きつき動作の際には、圧力センサによって圧力の強弱および持続時間等の接触状態を計測することによって、どの程度の力で抱きついているのかが分かるので、強く抱きついたり、あるいは優しく触れる程度に抱きついたりすることができる。
【００６６】
この実施例によれば、ピエゾセンサシート５４の感度を上げておくことで近接センサとして使用して、コミュニケーションの際に人や物の接近に応じて適応的に動作したり危険を回避したりするなど、予測的に動作を制御することができる。さらに、実際に触れられる状況では、感度を下げて圧力センサとして使用することで、接近のあったのと同じ場所における圧力センシングを行って、その接触状態に応じた動作を実行することができる。このように、近接センサと接触センサとを別々に設けた従来技術では不可能であった新たな触覚コミュニケーションを実現することができる。また、ピエゾセンサシート５４を感度に応じて近接センサまたは圧力センサの２種類のセンサとして機能させることができるので、センサの種類を低減することができ、スペース面やコスト面に資することができる。
【００６７】
幾つかの具体的な動作を、以下、対応するフロー図を参照して説明する。ただし、いずれの動作も単なる一例であることを予め指摘しておく。
【００６８】
図６に示すフロー図は、ロボット１０が「パトロール行動」（周囲を動き回り警備しているふりをする）を実行する場合の動作の一例を示す。
【００６９】
図６の最初のステップＳ１では、ＣＰＵ５６は、センサ入力／出力ボード６４に指示して、すべての皮膚センサ５４の感度を高感度に変更し近接センサモードにする。
【００７０】
なお、この実施例では、このように行動を開始するときに、皮膚センサ５４を高感度に変更して近接センサとして機能させるようにしているが、皮膚センサ５４は初期状態として高感度に設定し近接センサとして機能するように設定されていてもよい。
【００７１】
次に、ステップＳ３で、メモリ６０からこの「パトロール行動」を実行するためのプログラムおよびデータを読み出して「パトロール行動」を開始し、続くステップＳ５で、モータ制御ボード６２を介して車輪モータ１６を制御し、このロボット１０をランダムに移動させる。
【００７２】
そして、ステップＳ７で、いずれかの皮膚センサ５４に反応があるかどうかを判断する。すなわち、センサ入力／出力ボード６４から検知データを取得して、接近を検知したことを示すデータが入力されたかどうかを判断する。このステップＳ７の処理は、このパトロール行動の動作と並行してたとえば一定周期で繰り返し実行される。
【００７３】
このステップＳ７で“ＹＥＳ”であれば、続くステップＳ９で、車輪モータ１６を制御して移動速度を低下させる。これによって、接近した相手にコミュニケーションのきっかけを与えることができる。
【００７４】
さらに、ステップＳ１１で、進行方向に反応があるかどうか、すなわち、進行方向側に配置されている皮膚センサ５４から接近を検知したことを示すデータが入力されていたかどうかを判断する。このステップＳ１１で“ＮＯ”であれば、ステップＳ７で検知された人または物が進行方向には存在していないことが分かるので、そのままステップＳ７へ戻る。一方、ステップＳ１１で“ＹＥＳ”であれば、進行方向に人または物が存在しているので、続くステップＳ１３で、衝突を避けるべく車輪モータ１６を制御して移動する方向を別の方向に変更して、ステップＳ７へ戻る。
【００７５】
図７に示すフロー図は、ロボット１０が「待機中の行動（ひとり遊び）」（コミュニケーションの待機中に頭をかいたり腕を組んだりしてひとり遊びをする）を実行する場合の動作の一例を示す。
【００７６】
図７の最初のステップＳ２１では、ＣＰＵ５６は、センサ入力／出力ボード６４に指示してすべての皮膚センサ５４の感度を高くし、近接センサモードにする。次に、ステップＳ２３で、メモリ６０から「待機中の行動」を実行するためのプログラムおよびデータを読み出して「待機中の行動」を開始する。
【００７７】
そして、ステップＳ２５で、いずれかの皮膚センサ５４に反応があるかどうかを判断する。つまり、たとえば、一定周期ごとにセンサ入力／出力ボード６４から検知データを取得して、接近または接触を検知したことを示すデータが入力されたかどうかを判断する。このステップＳ２５で“ＹＥＳ”であれば、続くステップＳ２７で、その反応が振り切れているかどうかを判断する。つまり、検知データが最大値を示したかあるいは所定の閾値を超えているか等を判断する。ここで“ＹＥＳ”であることは、接触があったことを意味する。
【００７８】
ステップＳ２７で“ＮＯ”であれば、触れられそうになっている部分のピエゾセンサシート５４を特定し、頭部モータ４４を制御してその部分を見る動作を実行する。これによって、人が触れようとしている場所を把握して、触れられる前にその場所または方向を見るという自然な動作を提示できる。
【００７９】
続くステップＳ３１では、反応があっても触れられない状態が所定回数以上繰り返されたか否かを判断し、“ＮＯ”であればステップＳ２５へ戻る。一方、ステップＳ３１で“ＹＥＳ”であれば、相手がロボット１０になかなか触れようとせず恐る恐る対応していると思われるので、続くステップＳ３３で、メモリ６０から音声データをサウンド入力／出力ボード６６に与えて、スピーカ４８から「触っても大丈夫だよ」という合成音声を出力させる。これによって、躊躇している相手にコミュニケーションを促すことができる。このステップＳ３３を終了するとステップＳ２５へ戻る。
【００８０】
また、ステップＳ２７で“ＹＥＳ”であれば、つまり、相手にいきなり触られた場合には、ステップＳ３５で、右腕モータ３６、左腕モータ３８または頭部モータ４４を制御してびっくりする動作を実行し、驚きの仕草を提示する。続いて、ステップＳ３７で、センサ入力／出力ボード６４に指示して、触られている部分の皮膚センサ５４の感度を下げる。このように触れられた部分を圧力センサとして機能させ接触状態を検知可能にしてから、その相手との間でのコミュニケーションを開始する。
【００８１】
図８に示すフロー図は、コミュニケーション行動時の危険回避を実行する場合の動作の一例を示す。図８の最初のステップＳ５１で、ＣＰＵ５６は、センサ入力／出力ボード６４に指示して、動かす腕２４Ｒ、２４Ｌの部分にある皮膚センサ５３１−５３９、５４０−５４８の感度を高くして、動かす腕２４Ｒ、２４Ｌの部分のみ近接センサモードにする。次に、ステップＳ５３で、メモリ６０から所定のコミュニケーション行動を実行するためのプログラムおよびデータを読み出してコミュニケーション行動を開始する。
【００８２】
そして、ステップＳ５５で、近接センサモードにした腕２４Ｒ、２４Ｌの皮膚センサ５４に反応があるかどうかをたとえば一定周期ごとに判断する。
【００８３】
このステップＳ５５で“ＹＥＳ”であれば、つまり、動かしている腕２４Ｒ、２４Ｌの皮膚センサ５４からの検知データが接近を検知したことを示すものであった場合には、続くステップＳ５７で、右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御して、その動かしている腕２４Ｒ、２４Ｌの動作速度を落とす。続くステップＳ５９で、右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御して、腕２４Ｒ、２４Ｌの軌道を障害物回避軌道に変更させる。障害物回避軌道は、たとえば、動かす腕２４Ｒ、２４Ｌの部分に配置されたピエゾセンサシート５３１−５３９、５４０−５４８ごとに、その反応が小さくなるような方向に、すなわち、障害物から遠ざかって近接の度合いが小さくなるような方向に、腕２４Ｒまたは２４Ｌを動作させるような制御データとして予めメモリ６０に登録しておけばよい。この場合、反応のあったピエゾセンサシート５４に対応する制御データをメモリ６０からモータ制御ボード６２に与えて右腕モータ３６、左腕モータ３８等を制御し、動かす部分について障害物と接触しないような回避軌道を簡単に取らせることができる。
【００８４】
続いて、ステップＳ６１で、この回避を伴った行動中に、腕２４Ｒ、２４Ｌの皮膚センサ５４に反応があるかどうかをたとえば一定周期ごとに判断する。このステップＳ６１で“ＹＥＳ”であれば、つまり、センサ入力／出力ボード６４からの取得した検知データが接近または接触を検知したことを示すものであった場合には、続くステップＳ６３で、その腕２４Ｒ、２４Ｌの皮膚センサ５４の反応が振り切れたかどうか、つまり、接触があったかどうかを判断する。
【００８５】
ステップＳ６３で“ＮＯ”であれば、つまり、障害物（人や物）がぶつかりそうな場所に存在するが未だ接触していない場合には、ステップＳ６１へ戻って皮膚センサ５４の監視をしつつ、回避軌道によるコミュニケーション行動を継続する。
【００８６】
一方、ステップＳ６３で“ＹＥＳ”であれば、つまり、障害物に接触した場合には、続くステップＳ６５で右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御してコミュニケーション行動を中断する。なお、この実施例では、ロボット１０を柔らかい皮膚２０で覆うようにしているので、ぶつかっても安全である。
【００８７】
そして、ステップＳ６７で、音声データをサウンド入力／出力ボード６６に与えてスピーカ４８から「ごめんね」と発話させる。このステップＳ６７の処理を終了するとステップＳ６１へ戻って再び皮膚センサ５４の反応を一定周期ごとに監視する。
【００８８】
他方、ステップＳ６１で“ＮＯ”であれば、つまり、腕２４Ｒ、２４Ｌのぶつかりそうな場所に障害物が存在しなくなった場合には、ステップＳ６９で、右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御して、腕２４Ｒ、２４Ｌの速度と軌道を通常のものに戻す。そして、ステップＳ５５に戻って、通常のコミュニケーション行動を継続しつつ皮膚センサ５４の反応を一定周期で見張る。
【００８９】
図９に示すフロー図は、「握手してね！行動」をする場合の動作の一例を示す。図９の最初のステップＳ８１で、ＣＰＵ５６は、センサ入力／出力ボード６４に指示し、動かす腕２４Ｒ、２４Ｌに配置された皮膚センサ５３１−５３９、５４０−５４８の感度を高くして、動かす腕２４Ｒ、２４Ｌの部分のみを近接センサモードにする。
【００９０】
次に、ステップＳ８３で、メモリ６０からこの「握手してね！行動」を実行するためのプログラムおよびデータを読み出して「握手してね！行動」を開始する。この行動を開始すると、まず、ステップＳ８５で、音声データをサウンド入力／出力ボード６６に与えてスピーカ４８から「握手してね」の合成音声を出力させ、続いて、ステップＳ８７で、制御データをモータ制御ボード６２に与えて右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御し、手を差し出す動作を実行させる。
【００９１】
そして、ステップＳ８９で、たとえば一定周期ごとにセンサ入力／出力ボード６６から検知データを取得して、左腕２４Ｒ、２４Ｌに配置された皮膚センサ５３１−５３９、５４０−５４８に反応があったかどうかを判断する。
【００９２】
ステップＳ８９で“ＹＥＳ”であれば、つまり、相手が握手をしようとロボット１０の腕２４Ｒ、２４Ｌのいずれかの場所にその手を近づけた場合には、続くステップＳ９１で、センサ入力／出力ボード６４に指示して、反応のあった場所の皮膚センサ５４の感度を下げて、その場所の皮膚センサ５４を圧力センサモードに変更しておく。そして、ステップＳ９３で、右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御して、握られた場所を中心にして腕２４Ｒ、２４Ｌを振る動作すなわち握手動作を実行させる。
【００９３】
ステップＳ９５では、たとえば一定周期ごとにセンサ入力／出力ボード６４からの検知データを取得して、接触状態として圧力の強弱を計測することによって、握られている場所の皮膚センサ５４で検知された圧力が小さくなってきたかどうかを判断する。
【００９４】
このステップＳ９５で“ＹＥＳ”であれば、相手が握手を終えようとその手を離そうとしているので、続くステップＳ９７で、右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御して、握手動作を終了させる。そして、ステップＳ９９で、右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御して、差し出した手を引く動作を実行させて、この処理を終了する。
【００９５】
一方、ステップＳ８９で“ＮＯ”であれば、ステップＳ１０１で、他の部分に配置された皮膚センサ５４に反応があったか否かを判断する。このステップＳ１０１で“ＮＯ”であれば、ステップＳ８９に戻って一定周期ごとの皮膚センサ５４の監視を繰り返す。一方、このステップＳ１０１で“ＹＥＳ”であれば、つまり、相手が差し出した腕以外の部分を握ろうとしている場合には、続くステップＳ１０３で、スピーカ４８から「それは握手じゃないよぅ」と発話させる。そして、ステップＳ９９へ進み、差し出した手を引く動作を実行させて、この処理を終了する。
【００９６】
図１０に示すフロー図は、「抱っこしてね！行動」をする場合の動作の一例を示す。図１０の最初のステップＳ１１１で、ＣＰＵ５６は、センサ入力／出力ボード６４に指示して、すべての皮膚センサ５４の感度を高くし、全身の皮膚センサ５４を近接センサモードにする。次に、ステップＳ１１３で、メモリ６０からこの「抱っこしてね！行動」に関するプログラムおよびデータを読み出して、「抱っこしてね！行動」を開始する。この行動を開始すると、ステップＳ１１５でメモリ６０から音声データをサウンド入力／出力ボード６６に与えてスピーカ４８から「抱っこしてね」の合成音声を出力させる。続いて、ステップＳ１１７で、モータ制御ボード６２に制御データを与えて右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御し、抱っこをするために手を広げる動作を実行させる。
【００９７】
そして、ステップＳ１１９で、たとえば一定周期ごとにセンサ入力／出力ボード６４から検知データを取得して、肩周辺に配置されたピエゾセンサシート５０９−５１３に反応があったかどうかを判断する。このステップＳ１１９で“ＹＥＳ”であれば、つまり、大きい相手がロボット１０に抱きつこうとしている場合には、ステップＳ１２１で、全身の皮膚センサ５４の感度を下げて圧力センサモードに変更しておく。続いて、ステップＳ１２３で、右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御して、腕２４Ｒ、２４Ｌで輪を作って相手に抱きつく動作を開始する。
【００９８】
そして、ステップＳ１２５で、たとえば一定周期ごとにセンサ入力／出力ボード６４から検知データを取得して、接触状態として圧力の強弱等を計測することによって、皮膚センサ５４が少し押されたような状態かどうかを判断する。ここでは、たとえば腕、胸、腹などの接触のある部分に配置された皮膚センサ５４からのデータによって判断される。なお、このとき、皮膚センサ５４が圧力センサとして機能する範囲内でその感度を変更して接触状態を確実に検知するようにしてもよい。
【００９９】
このステップＳ１２５で“ＹＥＳ”であれば、つまり、たとえば圧力値データが相手に強く抱きついた状態のような所定範囲の値を示した場合には、ステップＳ１２７で右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御して、抱きつく動作を停止させ、ステップＳ１２９でスピーカ４８から「もっとぎゅっとして」と発話させる。このように、この実施例では皮膚センサ５４を用いて相手が大きいことを検知した場合、強く抱きつきかつ甘い言葉を発することによって、相手に甘えるように抱きつくことができる。
【０１００】
また、ステップＳ１１９で“ＮＯ”であれば、つまり、肩周辺の皮膚センサ５４に反応がない場合、ステップＳ１３１で下腹部に配置されたピエゾセンサシート５２６、５２７、５２９に反応があるかどうかを判断する。このステップＳ１３１で“ＮＯ”であれば、ステップＳ１１９に戻って、一定周期ごとに皮膚センサ５４の監視を繰り返す。一方、このステップＳ１３１で“ＹＥＳ”であれば、つまり、小さい相手がロボット１０に抱きつこうとしている場合には、ステップＳ１３３で全身の皮膚センサ５４の感度を下げて圧力センサモードに変更し、続いて、ステップＳ１３５で、腕２４Ｒ、２４Ｌで輪を作って相手に抱きつく動作を開始する。
【０１０１】
そして、ステップＳ１３７で、たとえば一定周期ごとにセンサ入力／出力ボード６４から検知データを取得して、接触状態として圧力の強弱等を計測することによって、皮膚センサ５４が触れられた状態かどうかを判断する。なお、このときも上述と同様に圧力センサ５４の感度を適宜調整するようにしてもよい。
【０１０２】
このステップＳ１３７で“ＹＥＳ”であれば、つまり、圧力値データが力を加えず相手に抱きついた状態のような所定範囲の値を示した場合には、ステップＳ１３９で右腕モータ３６、左腕モータ３８を制御して、抱きつく動作を停止させる。そして、ステップＳ１４１で片腕を上下させる動作を実行させるとともに、ステップＳ１４３でスピーカ４８から「よしよし」と発話させる。このように、この実施例では皮膚センサ５４を用いて相手が小さいことを検知した場合、優しく抱きつきかつ優しい言葉を発することによって相手を優しく抱っこすることができる。
【０１０３】
ステップＳ１２９またはステップＳ１４３の処理を終了すると、ステップＳ１４５で、右腕モータ３６、左腕モータ３８および車輪モータ１６を制御して、腕２４Ｒ、２４Ｌを広げて離れる動作を実行させ、ステップＳ１４７で抱っこ動作を終了させて、この処理を終了する。
【０１０４】
この実施例によれば、ピエゾセンサシート５４の感度を動的に変更することによって当該センサを近接センサおよび圧力センサとして機能させることができ、このピエゾセンサシート５４を全身に配置することによって、全身分布型の近接センサおよび全身分布型の圧力センサの両方を同時に実現することができる。したがって、状況等に応じて感度を動的に変更しセンサの機能を使い分けることによって、新たな触覚コミュニケーションを実現することができる。
【０１０５】
なお、上述の実施例では、人体状部１８の頭部、胴、肩、腕や手などの全身にピエゾセンサシート５４を分散配置しているが、ピエゾセンサシート５４は、ロボット１０に実行させる所定の動作に応じて必要な部分に必要な数だけ配置するようにしてもよい。
【０１０６】
また、上述の各実施例では、ピエゾセンサシート５４を近接センサとして機能させたので、従来技術のロボットで用いていた超音波距離センサを設けていないが、人等との間の距離を計る必要があるような場合などには必要に応じて超音波距離センサを設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】図１はこの発明の一実施例のコミュニケーションロボットを示す図解図である。
【図２】図２は図１実施例に用いる皮膚とその中に埋め込まれるピエゾセンサシートとを示す図解図である。
【図３】図３はピエゾセンサシートの配置位置を示す図解図である。
【図４】図４は図１実施例の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】図５は図１実施例におけるピエゾセンサシートから検知信号を入力するセンサ入力／出力ボードを部分的に示す図解図である。
【図６】図６は図１実施例において「パトロール行動」を行うときの動作を示すフロー図である。
【図７】図７は図１実施例において「待機中の行動」を行うときの動作を示すフロー図である。
【図８】図８は図１実施例においてコミュニケーション行動中に危険回避をするときの動作を示すフロー図である。
【図９】図９は図１実施例において「握手してね！行動」をするときの動作を示すフロー図である。
【図１０】図１０は図１実施例において「抱っこしてね！行動」をするときの動作を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  …コミュニケーションロボット
１８  …人体状部
２０  …皮膚
５４，５０１−５４８  …ピエゾセンサシート
５６  …ＣＰＵ
６２  …モータ制御ボード
６４  …センサ入力／出力ボード
６６  …サウンド入力／出力ボード
６８  …基板
７０  …ＰＩＣマイコン
７２  …Ａ／Ｄ変換器
７４  …ピエゾフィルム
７６ａ，７６ｂ  …導体
８２  …オペアンプ
８４  …マルチプレクサ
【図１】
2005161450.tif 000003
【図２】
2005161450.tif 000004
【図３】
2005161450.tif 000005
【図４】
2005161450.tif 000006
【図５】
2005161450.tif 000007
【図６】
2005161450.tif 000008
【図７】
2005161450.tif 000009
【図８】
2005161450.tif 000010
【図９】
2005161450.tif 000011
【図１０】
2005161450.tif 000012