(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声を送信するスピーカ（３２）と音声を受信するマイクロフォン（３５）とを備えた人間型ロボットであって、
前記スピーカ（３２）は頭（１２）の外郭（３１）を振動体として音声を送信するものであり、音声の送信範囲は水平方向の全域において、頭（１２）を通る鉛直方向上方から水平方向よりも下方の範囲に亘っていることを特徴とする人間型ロボット。
【請求項２】
前記マイクロフォン（３５）は１８０°未満の受信範囲を有しており、頭（１２）を通って前後方向に延びる鉛直面内であって前記音声の送信範囲の外側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の人間型ロボット。
【請求項３】
前記スピーカ（３２）は平面スピーカで構成され、前記外郭（３１）の頭頂部近傍の内面に装着されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の人間型ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声を送信するスピーカと音声を受信するマイクロフォンとを備えた人間型ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットに光、音波、電波、磁気等の信号の受信手段および送信手段を設け、それら受信手段および送信手段を用いて人間との間で情報の交換を行うものが、特開平８−２０２６７９号公報により公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで人間型のロボットにスピーカおよびマイクロフォンを設けて人間との間で情報交換を行う場合、ロボットと人間との位置関係に関わらずロボットの発する音声が人間に的確に伝わるように考慮する必要がある。またロボットのマイクロフォンは人間の発する音声を受信するためのものであるが、ロボットは自己のスピーカが発する音声と人間の発する音声とを識別することが困難であるため、スピーカおよびマイクロフォンを適切に配置してスピーカが発する音声をマイクロフォンが受信しないように考慮する必要がある。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ロボットと人間との間で音声による情報交換を確実に行えるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、音声を送信するスピーカと音声を受信するマイクロフォンとを備えた人間型ロボットであって、前記スピーカは頭の外郭を振動体として音声を送信するものであり、音声の送信範囲は水平方向の全域において、頭を通る鉛直方向上方から水平方向よりも下方の範囲に亘っていることを特徴とする人間型ロボットが提案される。
【０００６】
上記構成によれば、人間型ロボットに設けられたスピーカは頭の外郭を振動体として音声を送信し、その音声の送信範囲は水平方向の全域で頭を通る鉛直方向上方から水平方向よりも下方に亘っているので、ロボットの周囲の何れの方向に位置する人間にも、また身長が低い人間にも高い人間にも確実に音声を伝達することができ、特に人間のよりも身長が低いロボットに適用した場合に有効である。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記マイクロフォンは１８０°未満の受信範囲を有しており、頭を通って前後方向に延びる鉛直面内であって前記音声の送信範囲の外側に配置されることを特徴とする人間型ロボットが提案される。
【０００８】
上記構成によれば、人間型ロボットに設けられたマイクロフォンは頭を通って前後方向に延びる鉛直面内であって前記音声の送信範囲の外側に配置されており、しかも１８０°未満の受信範囲を有しているので、ロボットの正面の人間が発する音声のみを効果的に受信し、かつロボット自身のスピーカが送信した音声を受信し難くすることができる。
【０００９】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記スピーカは平面スピーカで構成され、前記外郭の頭頂部近傍の内面に装着されることを特徴とする人間型ロボットが提案される。
【００１０】
上記構成によれば、人間型ロボットの頭の外郭の頭頂部近傍の内面に平面スピーカを装着したので、平面スピーカで外郭全体を振動させてロボットの周囲全域に音声を伝達することができる。
【００１１】
尚、実施例の平面スピーカ３２は本発明のスピーカに対応する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図５は本発明の一実施例を示すもので、図１は人間型ロボットの正面図、図２は人間型ロボットの左側面図、図３は図１の３−３線拡大断面図、図４はスピーカの音声送信範囲を示す図、図５はマイクロフォンの受信範囲を示す図である。
【００１４】
図１および図２に示すように、自立二足歩行が可能な人間型ロボットＲは、胴体１１、頭１２、左腕１３Ｌ、右腕１３Ｒ、左脚１４Ｌおよび右脚１４Ｒを備えており、胴体１１の背面に電装品を収納した電装品ボックス１５を背負っている。左腕１３Ｌおよび右腕１３Ｒの各々は、上腕部１６と、下腕部１７と、手部１８とから構成され、胴体１１と上腕部１６とは肩関節１９で連結され、上腕部１６と下腕部１７とは肘関節２０で連結され、下腕部１７と手部１８とは手首関節２１で連結され、更に上腕部１６の長手方向中間には、上腕部１６の上半部に対して下半部を捻るための上腕関節２２が設けられる。また左脚１４Ｌおよび右脚１４Ｒの各々は、上脚部２３と、下脚部２４と足部２５とから構成され、胴体１１と上脚部２３とは股関節２６で連結され、上脚部２３と下脚部２４とは膝関節２７で連結され、下脚部２４とは足部２５と足首関節２８で連結される。更に胴体１１と頭１２とは首関節２９で連結される。尚、前記各関節は、その位置のみを破線の円で示している。
【００１５】
図３を併せて参照すると明らかなように、ロボットＲの頭１２は中空の外郭３１を有しており、その頭頂部の僅かの前方に対応する内面に平面スピーカ３２がブラケット３３およびボルト３４を介して取り付けられる。平面スピーカ３２の構造は公知のものであり、例えば特開平４−１６５７９５号公報に記載されているように、凹部を有する２枚の発泡樹脂板を該凹部を互いに対向するように重ね合わせ、各々の凹部の中心に形成した突起間に圧電発音体を挟持したものである。音声信号が入力された圧電発音体が振動すると発泡樹脂板が平面振動し、それに接触する空気を振動させて音波が送信される。本実施例では発泡樹脂板を頭１２の中空の外郭３１の内面に直接接触させることにより、外郭３１そのものを振動板として機能させて頭１２の周囲の全域に音声を送信する。
【００１６】
また、ロボットＲの胴体１１の正面上部にマイクロフォン３５がブラケット３６およびボルト３７を介して取り付けられる。
【００１７】
図４に示すように、頭１２の外郭３１から送信される音声はロボットＲの前後左右方向に均等に、つまり水平方向の全域に均等に広がるとともに、上下方向には頭１２を通る水平面よりも上方の全域と、水平面から下向きに３３°の角度範囲に広がるようになっている。ロボットＲの頭１２の発音部の位置（頭１２の中心位置）の地面からの高さを１０９８ｍｍであり、従って、耳の高さが１０９８ｍｍよりも高い人間はロボットＲの発する音声を明瞭に受信することができる。また人間がロボットＲから８００ｍｍ離れた位置に立つとすると、耳の高さが５８０ｍｍ以上の人間であればロボットＲの発する音声を明瞭に受信することができる。このように、頭１２を通る水平面よりも上方の全域に音声を送信するので、本発明は人間よりも身長の低いロボットＲに好適に適用することができる。
【００１８】
図５に示すように、ロボットＲの胴体１１の正面上部に取り付けられたマイクロフォン３５は指向性を有しており、１００°の中心角を有するコーン状の領域に入力される音声を受信する。マイクロフォン３５の地面からの高さは９９０ｍｍであり、頭１２を通って前後方向に延びる鉛直面内において、マイクロフォン３５の受信範囲は水平線から上方に７５°、下方に２５°に限定されている。従って、人間がロボットＲから８００ｍｍ離れた位置に立つとすると、人間の口の高さが６１３ｍｍ以上、３９４５ｍｍ以下の範囲にあれば、マイクロフォン３５で人間の発する音声を明瞭に受信することができる。
【００１９】
図３から明らかなように、マイクロフォン３５は、頭１２の外郭３１からの音声の送信範囲の外側に設置されている。従って、ロボットＲ自身の平面スピーカ３２が発する音声をマイクロフォン３５が受信し難くなり、正面に位置する人間の声だけを効果的に受信してロボットＲの作動を確実なものにすることができる。
【００２０】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２１】
例えば、実施例ではマイクロフォン３６の受信範囲が１００°中心角を有するコーン状の領域に設定されているが、マイクロフォン３６は１８０°以下の受信範囲を有するものであれば良い。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載された発明によれば、人間型ロボットに設けられたスピーカは頭の外郭を振動体として音声を送信し、その音声の送信範囲は水平方向の全域で頭を通る鉛直方向上方から水平方向よりも下方に亘っているので、ロボットの周囲の何れの方向に位置する人間にも、また身長が低い人間にも高い人間にも確実に音声を伝達することができ、特に人間のよりも身長が低いロボットに適用した場合に有効である。
【００２３】
また請求項２に記載された発明によれば、人間型ロボットに設けられたマイクロフォンは頭を通って前後方向に延びる鉛直面内であって前記音声の送信範囲の外側に配置されており、しかも１８０°未満の受信範囲を有しているので、ロボットの正面の人間が発する音声のみを効果的に受信し、かつロボット自身のスピーカが送信した音声を受信し難くすることができる。
【００２４】
また請求項３に記載された発明によれば、人間型ロボットの頭の外郭の頭頂部近傍の内面に平面スピーカを装着したので、平面スピーカで外郭全体を振動させてロボットの周囲全域に音声を伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】人間型ロボットの正面図
【図２】人間型ロボットの左側面図
【図３】図１の３−３線拡大断面図
【図４】スピーカの音声送信範囲を示す図
【図５】マイクロフォンの受信範囲を示す図
【符号の説明】
１２        頭
３１        外郭
３２        平面スピーカ（スピーカ）
３５        マイクロフォン
【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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