(57)【要約】【課題】エコー雑音入力用マイクを必要としないロボットを提供する。【解決手段】ロボット１００に、ロボット１００の接地面Ｐに対して第１の角度Ａ１で上方に傾いた第１の方向Ｄ１が指向性の方向であるマイク１０７と、マイク１０７より下方に配置され、接地面Ｐに対して第２の角度Ａ２で下方に傾いた第２の方向Ｄ２が指向性の方向であるスピーカー１０８と、を備え、第２の角度Ａ２は、第１の角度Ａ１以下である。スピーカー１０８から発せられた音がマイク１０７に入力してしまうことを防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボットであって、
前記ロボットの接地面に対して第１の角度で上方に傾いた第１の方向が指向性の方向である指向性マイクと、
前記指向性マイクより下方に配置され、前記接地面に対して第２の角度で下方に傾いた第２の方向が指向性の方向である指向性スピーカーと、
を備え、
前記第２の角度は、前記第１の角度以下である、ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボットに関し、特に、音声認識を行うロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、音声入力用マイクと、エコー雑音入力用マイクと、スピーカーと、を備えるロボットが記載されている。そして、特許文献１では、音声入力用マイクの入力信号から、エコー雑音入力用マイクの入力信号を除去する。これにより、特許文献１では、エコーの除去処理を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５３６０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、ロボットにエコー雑音入力用マイクを設置しなくてはいけない。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、エコー雑音入力用マイクを必要としないロボットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかるロボットは、指向性マイクと、前記指向性マイクより下方に配置された指向性スピーカーとを備える。前記指向性マイクの指向性の方向は、前記ロボットの接地面に対して第１の角度で上方に傾いた第１の方向である。前記指向性スピーカーの指向性の方向は、前記接地面に対して第２の角度で下方に傾いた第２の方向である。そして、前記第２の角度は、前記第１の角度以下である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかるロボットによれば、指向性マイクの指向性の方向はロボットの斜め上方（第１の方向）に向いており、指向性スピーカーの指向性の方向はロボットの斜め下方（第２の方向）に向いている。また、指向性スピーカーは、指向性マイクよりも下方に配置されている。そのため、指向性スピーカーから発された音は、指向性マイクよりも下方において、接地面において反射してから上方に向かう。また、第２の角度は第１の角度以下であるため、指向性スピーカーから発せられて、接地面において反射して上方に向かう音の、指向性マイクの指向性の方向に直角な方向の成分が、指向性マイクに向かわずに済む。そのため、指向性スピーカーから発せられた音が指向性マイクに入力することをより確実に防ぐことができる。よって、エコー雑音入力用マイクを必要としないロボットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１にかかるロボットを模式的に示す側面図である。
【図２】実施の形態１にかかるロボットのスピーカーから発せられた音の伝搬を説明する側面図である。
【図３】接地面に向かって発せられた音波の反射、吸収、透過を説明する断面図である。
【図４】実施の形態１にかかるロボットの仮想スピーカーの位置関係を説明する側面図である。
【図５】実施の形態１にかかるロボットのスピーカーから発せられ、接地面で反射された音の進行方向とマイクの感度特性との関係を説明する模式図である。
【図６】実施の形態１にかかるスピーカーである平面スピーカーの音の伝搬と、指向性を持たないコーンスピーカーの音の伝搬とを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかるロボット１００を模式的に示す側面図である。実施の形態１にかかるロボット１００は、例えば、約３０ｃｍ程度の高さを有する。また、ロボット１００は、机の上に置かれて、人とコミュニケーション可能なコミュニケーションロボットである。実施の形態１では、ロボット１００が机の上に置かれているものとして説明する。すなわち、当該机の上面をロボット１００の接地面Ｐとする。
実施の形態１にかかるロボット１００は、図１に示すように、頭部１０１、首部１０２、第１の連結部１０３、胴体部１０４、第２の連結部１０５、接地部１０６、マイク１０７、スピーカー１０８等を備える。
【００１０】
頭部１０１は、樽のような形状を有している。頭部１０１の下面は、首部１０２と連結されている。
【００１１】
首部１０２は、略円柱形状を有している。首部１０２の幅は、頭部１０１の幅より狭くなっている。
【００１２】
第１の連結部１０３は、首部１０２の側面と胴体部１０４の上面と連結する部材である。
【００１３】
胴体部１０４は、下方に行くにつれて幅広となった形状を有している。また、胴体部１０４の幅の最大の大きさは、首部１０２の幅より広く、頭部１０１の幅より狭くなっている。
【００１４】
第２の連結部１０５は、胴体部１０４の下部と接地部１０６の上面とを連結する部材である。
【００１５】
接地部１０６は、上面が覆われたお椀のような形状を有している。
【００１６】
マイク１０７は、ロボット１００に向かって人が話す音を集音する。また、マイク１０７は、頭部１０１の側面に配置されている。また、マイク１０７は、指向性を有するマイクである。また、マイク１０７の指向性の方向は、ロボット１００の接地面Ｐに対して第１の角度Ａ１で上方に傾いた第１の方向Ｄ１である。具体的には、マイク１０７は、単一指向性のマイク又は超指向性のマイクであり、第１の方向Ｄ１から入力される音に対して高い感度を有する。
【００１７】
スピーカー１０８は、人に向かって音声を出力する。また、スピーカー１０８は、接地部１０６の側面に配置されている。すなわち、スピーカー１０８は、マイク１０７より下方に配置されている。また、スピーカー１０８は、指向性を有するスピーカーである。また、スピーカー１０８の指向性の方向は、接地面Ｐに対して第２の角度Ａ２で下方に傾いた第２の方向Ｄ２である。具体的には、スピーカー１０８は、平面スピーカーである。また、第２の角度Ａ２は、第１の角度Ａ１以下である。
【００１８】
本実施の形態１にかかるロボット１００のように、マイクとスピーカーとの双方を有する場合、マイクがスピーカーによって発せられた音を集音してしまうという問題がある。しかし、本実施の形態１にかかるロボット１００は、以下に説明するように、マイク１０７として指向性マイクを使用するとともにその指向性の方向を第１の方向Ｄ１とし、スピーカー１０８として指向性スピーカーを使用するとともにその指向性の方向を第２の方向Ｄ２とすることにより、当該問題を解決する。
【００１９】
図２に示すように、スピーカー１０８から発せられた音は、接地面Ｐで反射された後、上方に向かう。具体的には、スピーカー１０８から発せられた音は、接地面Ｐで反射されて、第３の方向Ｄ３に向かって進む。ここで、第３の方向Ｄ３は、図２に示すように、接地面Ｐに対して第２の角度Ａ２で上方に傾いた方向である。
【００２０】
具体的には、図３に示すように、スピーカー１０８から発せられた音の一部は接地面Ｐにおいて反射されて、他の一部は机の内部に入射する。机の内部に入射した音のうち、一部は机に吸収され、他の一部は机から出射する（透過）。また、机を透過した音は、マイク１０７の方向に向かって進まないため、マイク１０７に集音される可能性はないに等しい。なお、図３において、ハッチングは省略されている。
【００２１】
また、図２に示すように、スピーカー１０８から発せられて、接地面Ｐで反射された音は、仮想のスピーカー１０８Ａから発せられた音として仮定することができる。換言すれば、接地面Ｐで反射された音は、第３の方向Ｄ３が指向性の方向であるスピーカー１０８Ａから発せられたものとして仮定することができる。すなわち、スピーカー１０８の指向性の方向を第２の方向Ｄ２とすることによって、スピーカー１０８を、仮想のスピーカー１０８Ａの位置に配置したことになる。つまり、スピーカー１０８をマイク１０７からより遠くに離したことになる。
【００２２】
また、図３に示すように、仮想のスピーカー１０８Ａは、スピーカー１０８が配置された場所に配置された、指向性の方向が第３の方向Ｄ３である仮想のスピーカー１０８Ｂよりも下側にある。すなわち、スピーカー１０８の指向性の方向を第２の方向Ｄ２とすることによって、仮想のスピーカー１０８Ｂを仮想のスピーカー１０８Ａの位置に配置したことになる。つまり、仮想のスピーカー１０８Ｂをマイク１０７から距離Ｌだけより遠くに離したことになる。
【００２３】
よって、スピーカー１０８の指向性の方向をロボット１００の斜め下方（第２の方向Ｄ２）とすることによって、スピーカー１０８をマイク１０７からより遠くに離した場合と実質的に同じ効果を得ることができる。
【００２４】
図５に、ロボット１００のスピーカー１０８から発せられ、接地面Ｐで反射された音の進行方向とマイク１０７の感度特性との関係を示す。なお、図５に示すマイク１０７の感度特性は単一指向性マイクの感度特性であるが、マイク１０７は超指向性マイクであってもよい。
【００２５】
図５に示すように、マイク１０７が単一指向性マイクである場合、マイク１０７が感度を有する範囲は、マイク１０７の振動板からマイク１０７の前方に膨らむように、且つマイク１０７の軸に対して、対称に広がっている。換言すれば、マイク１０７の軸の方向が、マイク１０７の指向性の方向（第１の方向Ｄ１）である。
【００２６】
そして、図５に示すように、スピーカー１０８から発せられ、接地面Ｐで反射された音（第１の反射波と称する）の進行方向（第３の方向Ｄ３）が矢印Ｙ１の方向である場合、第１の反射波のマイク１０７の軸に直角な軸の方向の成分が進む方向は、矢印Ｙ３で示す方向である。つまり、第１の反射波のマイク１０７の軸に直角な軸の方向の成分は、マイク１０７とは反対側の方向に進む。
【００２７】
一方、スピーカー１０８から発せられ、接地面Ｐで反射された音（第２の反射波と称する）の進行方向（第３の方向Ｄ３）が矢印Ｙ２の方向である場合、第２の反射波のマイク１０７の軸に直角な軸の方向の成分が進む方向は、矢印Ｙ４で示す方向である。つまり、第２の反射波のマイク１０７の軸に直角な軸の方向の成分は、マイク１０７の方向に進む。
【００２８】
したがって、スピーカー１０８から発せられ、接地面Ｐで反射される音（反射波）の進行方向（第３の方向Ｄ３）が、マイク１０７の軸と平行な軸の方向Ｄ４より接地面Ｐ側であれば、接地面Ｐで反射された音（反射波）のマイク１０７の軸に直角な軸の方向の成分がマイク１０７の方へ進まずに済む。換言すれば、第３の方向Ｄ３が接地面Ｐから傾く角度Ａ２が、第１の方向Ｄ１が接地面Ｐから傾く角度Ａ１以下であれば、スピーカー１０８から発せられ、接地面Ｐで反射された音がマイク１０７に入力するのをより確実に防ぐことができる。本実施の形態１では、上述のように、第２の角度Ａ２は、第１の角度Ａ１以下となっているため、スピーカー１０８から発せられ、接地面Ｐで反射された音がマイク１０７に入力するのをより確実に防ぐことができる。
【００２９】
また、図５に示すように、スピーカー１０８から発せられ、接地面Ｐで反射された音がマイク１０７に入力するのをより確実に防ぐためには、スピーカー１０８が指向性を有する必要がある。本実施の形態１にかかるスピーカー１０８は、指向性を有する平面スピーカーである。そのため、図６の右側に示すように、スピーカー１０８から発せされた音（音波）は、平面波として空間を伝搬する。したがって、スピーカー１０８から発せられ、接地面Ｐで反射された音波の進行方向（第３の方向Ｄ３）が、マイク１０７の軸と平行な軸の方向Ｄ４より接地面Ｐ側であれば、マイク１０７の方向に向かう音波の成分は発生しない。なお、図６において、空気が密な部分を太い実線で示す。すなわち、図６において、隣り合う太い実線と太い実線との間は、空気が疎な部分である。
【００３０】
一方、指向性を有さないコーンスピーカー（点音源）から発せられた音（音波）は、図６の左側に示すように、球面波として空間を伝搬する。そのため、音波が放射状に広がってしまう。そのため、音波の進行方向がマイク１０７の軸の平行な軸方向Ｄ４より接地面Ｐ側であっても、マイク１０７の方向に向かう音波の成分が発生してしまう。
【００３１】
以上に説明した実施の形態１にかかるロボット１００によれば、マイク１０７の指向性の方向はロボット１００の斜め上方（第１の方向Ｄ１）に向いており、スピーカー１０８の指向性の方向はロボットの斜め下方（第２の方向Ｄ２）に向いている。また、スピーカー１０８は、マイク１０７よりも下方に配置されている。そのため、スピーカー１０８から発された音は、マイク１０７よりも下方において、接地面Ｐにおいて反射してから上方（第３の方向Ｄ３）に向かう。
【００３２】
また、第２の角度Ａ２は第１の角度Ａ１以下であるため、スピーカー１０８から発せられて、接地面Ｐにおいて反射して上方（第３の方向Ｄ３）に向かう音の、マイク１０７の指向性の方向に直角な方向Ｄ４の成分が、マイク１０７に向かわずに済む。そのため、スピーカー１０８から発せられた音がマイク１０７に入力することをより確実に防ぐことができる。よって、エコー雑音入力用マイクを必要としないロボット１００を提供することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、スピーカー１０８は、平面スピーカーの他に、パラメトリックスピーカー等の他の指向性スピーカー、超指向性スピーカーであってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０１  頭部
１０２  首部
１０３  第１の連結部
１０４  胴体部
１０５  第２の連結部
１０６  接地部
１０７  マイク（指向性マイク）
１０８  スピーカー（指向性スピーカー）
１００  ロボット
Ｄ１  第１の方向
Ｄ２  第２の方向
Ｄ３  第３の方向
Ｄ４  マイクの指向性の方向に直角な方向
Ａ１  第１の角度
Ａ２  第２の角度
【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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