(57)【要約】【構成】  人型ロボットシステム（１０）は、自律対話型人型ロボット（１２）を含み、このロボットの頭部（１８）に、その頭部の動きに追従する高音域の音を出力する指向性スピーカ（２８）を設け、ロボットがセットされている椅子（２４）の胴体部（１４）の近傍に、中低音域の音を出力する無指向性スピーカ（３２）を設ける。【効果】  高音域用のスピーカと中低音域用のスピーカをそれぞれ所定の位置に配置しているので、人型ロボットの発話の音質がよく、ロボットとの自然な対話が可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴部、首部を介して前記胴部に可動的に設けられる頭部を備える人型ロボット、
前記頭部に設けられて前記頭部の動きに追従して変位する、高音域する指向性スピーカ、および
前記胴部またはそれの近傍に設けられる、中低音域の音を出力する無指向性スピーカを備える、人型ロボットシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は人型ロボットシステムに関し、特にたとえば、スピーカを通して発話する、人型ロボットシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１のように、発話音声を口に相当する部位に内蔵したスピーカから出力する人型ロボットが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９４７９９号［B25J 13/00 A63H 3/33…］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような人型ロボットでは、スピーカを口に相当する部位に内蔵するため、あまり大きなスピーカを用いることはできず、良好な音質を実現することができなかった。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、人型ロボットシステムを提供することである。
【０００６】
この発明の他の目的は、良好な音質を実現できる、人型ロボットシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。
【０００８】
この発明は、胴部、首部を介して胴部に可動的に設けられる頭部を備える人型ロボット、頭部に設けられて頭部の動きに追従して変位する、高音域の音を出力する指向性スピーカ、および胴部またはそれの近傍に設けられる、中低音域の音を出力する無指向性スピーカを備える、人型ロボットシステムである。
【０００９】
この発明では、人型ロボットの頭部の動きに追従する指向性スピーカによって人型ロボットの顔（頭部）が向いた方向に、よく通る高音域の音声が出力される一方、人型ロボットの胴体部またはその近傍（臀部、胸部、下肢、下腹部など）に設けられた無指向性スピーカから中低音域の先鋭な指向性のない音が出力されるので、人型ロボットの発話の音質がよく、人型ロボットとユーザとの自然な対話が可能である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、２種類のスピーカを使用するので、人型ロボットにおいて良好な音質を実現できる。
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１はこの発明の一実施例の人型ロボットシステムを示す図解図である。
【図２】図２は図１実施例の人型ロボットシステムにおいて高音域のスピーカを実装する方法の一例を示す図解図である。
【図３】図３は図１実施例の人型ロボットシステム電気的な構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照して、この実施例の人型ロボットシステム１０は、一例として自律対話型アンドロイドである人型ロボット１２を含む。この人型ロボット１２は、人間に酷似した姿形（外観など）を有する人型ロボットであり、人間に酷似した動作（振り、振る舞い、発話）を行う。
【００１４】
図２は図１実施例に用いる人型ロボット１２の一例を示すが、他の外観、構造を持つ任意の人型ロボットが利用可能であることを予め指摘しておく。
【００１５】
人型ロボット１２は、胴体部１４およびその胴体部１４の上に、首部１６を介して設けられた頭部１８を含む。
【００１６】
頭部１８には、目、鼻、口など人の頭部が持つ種々のパーツが配置されている。胴体部１４の上端（頭部の下方）が肩であり、その肩の両端に上肢２０が設けられている。そして、胴体部１２の下端からは下肢２２が設けられる。
【００１７】
このような、人型ロボット１２は、たとえば金属のような構造材で全体を組み立て、その構造材の上にたとえばシリコーン樹脂のようなソフトな樹脂で皮膚を形成し、必要な部分でその皮膚を衣服から露出させている。
【００１８】
この実施例の人型ロボットシステム１０では、人型ロボット１２は、図１実施例では椅子２４に座った状態でセットされていて、たとえば人間らしい動作を実現するように、ｎ個の、空気圧アクチュエータで各部分を動かす。
【００１９】
たとえば、頭部１８は、首部１６に内蔵された空気圧アクチュエータ（図示せず）によって、左右（旋回）方向および上下（俯仰）方向に可動である。
【００２０】
実施例の人型ロボットシステム１０では、図２（Ａ）に示すように、カチューシャ２６を用いて高音域の音を出力する小型の指向性スピーカ２８を頭部１８に取り付けた。つまり、カチューシャ２６の先端にスピーカ２８を取り付け、そのカチューシャ２６を、図３（Ａ）に示すように、頭部１８に装着することによって、高音域の音を出力する小型の指向性スピーカ２８を頭部１８に設けた。
【００２１】
ただし、カチューシャ２６やスピーカ２８がそのまま露出するのはロボットの外観としてはとしてあまりよくないので、図３（Ｂ）に示すように、かつら３０で隠すようにしている。
【００２２】
なお、高音域の指向性スピーカ２８の装着方法としては、上述のカチューシャ２６のような付属品を用いて取り付ける方法の他、人型ロボット１２の頭部１８のたとえば生え際の皮膚の下に埋め込むなどの方法がある。
【００２３】
ただし、頭部１６の動きに追従しない別部材にこのスピーカ２８を取り付けることはしない。なぜなら、このスピーカ２８は指向性を有するスピーカであり、もし頭部１８の動きに追従して動かなければ、この人型ロボット１２の周囲の人に対して、その人型ロボット１２が発話しているように感じさせることができないからである。
【００２４】
そして、この実施例の人型ロボットシステム１０では、上記の高音域の音を出力する指向性スピーカ２８とは別に、人型ロボット１２の発話の際の胴鳴り音（人型ロボットの胴体の共振による音）の音を出力する、スピーカ３２が、人型ロボット１２の胴体部１４の近傍の椅子２４に配置される。このスピーカ３２は、中低音域の音を出力する無指向性のスピーカである。
【００２５】
この中低音域の音を出力するスピーカ３２の装着方法としては、上述のように胴体部１４の近傍の椅子２４のような別部材に設置する方法の他、人型ロボット１２の胴体部１４に取り付ける方法がある。さらに、胴体部１４の近傍の人型ロボット１２の部位、たとえば臀部、胸部、下肢２２、下腹部などに取り付けてもよい。
【００２６】
特に、実施例のように椅子２４に座っている場合には、椅子２４に設ければよいが、立っている人型ロボットロボットの場合には、そのような付属物ではなく、胴体部１４に取り付ける必要がある。取り付ける方法としては、ロボットの構造材に取り付けて、皮膚や着衣で隠す方法などが考えられる。
【００２７】
人型ロボット１２は、図３に示すように、人型ロボット１２の全体制御を司るＣＰＵ３４を備える。ＣＰＵ３４は、バス３６を通して通信モジュール３８に接続され、したがって、ＣＰＵ３４は通信モジュール３８を介して、ネットワーク（図示せず）に有線で、または無線で、通信可能に接続される。ネットワークに遠隔操作端末（図示せず）が接続されている場合、人型ロボット１２は、その遠隔操作端末によって操作される。
【００２８】
ＣＰＵ３４はまた、バス３６を通してメモリ４０にアクセスでき、このメモリ４０に設定されているプログラムやデータに従って、バス３６を通してアクチュエータ制御回路４２に適宜の指令値を与え、ｎ個の空気圧アクチュエータＡ１‐Ａｎの動作を制御する。アクチュエータ制御回路４２は、ＣＰＵ３４から与えられる指令値に応じて各空気圧アクチュエータＡ１‐Ａｎを駆動する。
【００２９】
ただし、アクチュエータとしてはこのような空気圧アクチュエータの他、ステッピングモータなど任意のアクチュエータが利用可能である。
【００３０】
センサＩ／Ｆ（インタフェース）４４は、バス３６を介して、ＣＰＵ３４に接続され、触覚センサ４６および眼カメラ４８からのそれぞれの出力を受ける。
【００３１】
触覚センサ４６ないし皮膚センサは、たとえばタッチセンサであり、人型ロボット１２の触覚の一部を構成する。つまり、触覚センサ４６は、人間や他の物体等が人型ロボット１２に触れたか否かを検出するために用いられる。触覚センサ４６からの出力（検出データ）は、センサＩ／Ｆ４４を介してＣＰＵ３４に与えられる。したがって、ＣＰＵ３４は、人間や他の物体等が人型ロボット１２に触れたこと（およびその強弱）を検出することができる。
【００３２】
眼カメラ４８は、イメージセンサであり、人型ロボット１２の視覚の一部を構成する。つまり、眼カメラ４８は、人型ロボット１２の眼から見た映像ないし画像を検出するために用いられる。この実施例では、眼カメラ４８の撮影映像（動画ないし静止画）に対応するデータ（画像データ）は、センサＩ／Ｆ４４を介してＣＰＵ３４に与えられる。ＣＰＵ３４は、撮影映像の変化を検出するのみならず、その画像データを、通信モジュール３８およびネットワーク（図示せず）を介して遠隔操作端末（図示せず）に送信する。
【００３３】
また、スピーカ２８および３２ならびにマイク５２は、入出力Ｉ／Ｆ５０に接続される。スピーカ２８は、上述のような高音域の音を出力する指向性スピーカであり、スピーカ３２は中低音域の音を出力する無指向性スピーカである。これらのスピーカ２８および３２は、人型ロボット１２が発話を行う際に音声を出力する。
【００３４】
この実施例では、上述のメモリ４０に音声合成プログラムを設定していて、スピーカ２８および３２からは、ＣＰＵ３４から送られる合成音声データに基づいて音声を出力する。一例として、声優の声を録音し、録音した声を音素に分解して再合成することで、人間らしい音声を作るようにしている。
【００３５】
マイク５２は、音センサであり、人型ロボット１２の聴覚の一部を構成する。このマイク５２は、指向性を有し、主として、人型ロボット１２と対話（コミュニケーション）する人間（ユーザ）の音声を検出するために用いられる。
【００３６】
実施例の人型ロボットシステム１０では、メモリ４０に音声認識プログラムを設定していて、マイク５２が取込んだ人間の声を認識するようにしている。この音声認識プログラムとしては、コンピュータで音声を認識する機構（エンジン）のうち、プログラム（ソースコード）が公開されている、オープンソース音声認識エンジンを採用している。
【００３７】
この人型ロボットシステム１０では、マイク５２から入力した人間の声を音声認識エンジンで認識し、その認識した音声をたとえばディープラーニングと呼ばれる多層構造のニューラルネットワークを用いて解析し、適切な応答（対話）の音声を上述の音声合成によって、スピーカ２８および３２から発話する。つまり、この人型ロボットシステム１０は、自律対話型人型ロボットシステムである。
【００３８】
上述の実施例の人型ロボットシステム１０では、人型ロボット１２の頭部１８の動きに追従する指向性スピーカ２８によって人型ロボット１２の顔（頭部１８）が向いた方向に、よく通る高音域の音声が出力される一方、人型ロボット１２の胴体部１４またはその近傍（臀部、胸部、下肢２２、下腹部など）に設けられたスピーカ３２から中低音域の先鋭な指向性のない音が出力されるので、人型ロボット１２の発話の音質がよく、人型ロボット１２とユーザとの自然な対話が可能である。
【００３９】
なお、上述の実施例では、高音域の音を出力する指向性スピーカ２８も、中低音域の音を出力する無指向性のスピーカ３２もそれぞれ１つずつ設けたが、いずれかもしくは両方とも、２個以上設けてもよい。
【００４０】
さらに、この発明の人型ロボットシステム１０では、自立対話型人型ロボット１２を採用したが、遠隔操作型人型ロボットを用いてもよい。この場合、人型ロボットの動作は遠隔操作によって制御され、スピーカ２８および３２から出力される音声は、合成音声ではなく、その遠隔操作をする者のような人間の声である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  …人型ロボットシステム
１２  …人型ロボット
２８、３２  …スピーカ
【図１】
2017164871.tif 000003
【図２】
2017164871.tif 000004
【図３】
2017164871.tif 000005