JP7815744B2 - ロボット - Google Patents

Description

本発明は、ロボットに関する。

従来から様々なロボットが開発されてきているが、近年は産業用ロボットだけでなく、人間とコミュニケーションをとるコミュニケーションロボットのような民生用のロボットの開発も進んでいる。コミュニケーションロボットの表現方法として、例えば人・動物のような動作であるとか声、目の表情を使用したものがある。

例えば、特許文献１には、「喜」、「怒」、「哀」、「楽」の各モードに対して顔の表情を動かす顔表示アニメーションが用意され、更に、音、動きが各モードに対応して組み合わされる人型あるいは動物型の電子ロボットが開示されている。また、特許文献２には、白目部をある色から別の色へ、速く変化させたりゆっくり変化させたりすることができる発光式の感情表現部を備えたロボット装置が開示されている。

特開２００２－３０７３５４号公報 特開２０２０－１３７６８７号公報

特許文献１に開示されているロボット装置は、両腕の動きにより「喜」、「怒」、「哀」、「楽」の各モードを表現している。また、特許文献２に開示されているロボット装置は、白目部の発光状態でのみ感情を表現している。したがって、いずれの場合も、体の一部の部分的な動作であり、感性に響くような表現に乏しく、使用者に愛着をわかせることができない。

そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、より使用者の感性に響かせることができ、使用者に愛着をわかせるような動作を行うことができるロボットを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係るロボットの一様態は、
傘の回転動作と開閉動作が可能な傘部と、
センサ部により検出された外部刺激に応じて疑似的な感情を表す感情データを取得する感情データ取得部と、
前記感情データに基づき、前記傘部の傘の回転及び開閉動作の少なくとも一方を制御する制御部と、
を備える。

本発明によれば、ダイナミックに体全体で視覚等に響く表現が可能となることにより、より使用者の感性に響かせることができ、使用者に愛着をわかせるような動作を行うことができる。

（ａ）は実施形態に係るロボットの外観を示す図であり、（ｂ）はロボットの断面を示す図である。 （ａ）は実施形態に係るロボットの胴体部を示す図であり、（ｂ）はセンサホルダを示す図である。 （ａ）は実施形態に係るロボットの傘部を示す図であり、（ｂ）は中ケースを示す図である。 実施形態に係るロボットの駆動ユニットの動きを説明する図であり、（ａ）は初期状態、（ｂ）は傘が回転した状態、（ｃ）は傘が開く途中の状態、（ｄ）は傘が開ききった状態を示す図である。 実施形態に係るロボットの機能構成を示すブロック図である。 実施形態に係る感情マップの一例を説明する図である。 実施形態に係る性格値レーダーチャートの一例を説明する図である。 実施形態に係る動作制御処理のフローチャートである。 （ａ）は実施形態に係る感情マップと傘の開閉と回転による動作との関係についての一例を示す図であり、（ｂ）は光の色について感情マップとの関係の一例を示す図である。 実施形態に係るロボットが感情に応じて傘を開閉及び回転する状態を示す図であり、（ａ）は傘が閉じた状態、（ｂ）は傘が回転した状態、（ｃ）（ｄ）（ｅ）は傘が開く途中の状態、（ｆ）は傘が開ききった状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付す。

（実施形態）
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係るロボット１００の外観を示す。ロボット１００は、小型の動物を模したペットロボットであり、胴体部１と傘部２で構成されている。傘部２は、後述するように、胴体部１を中心として傘を回転する動作や傘を広げる動作を行う。図１（ｂ）は、ロボット１００の断面を示す。胴体部１は、下外装１１に覆われている。下外装１１の中には、下ケース１２が収納されている。傘部２は、中ケース２２と、傘を回転するとともに広げるために駆動する駆動ユニット２３と、傘部２の頂部を中心として上下及び左右に回動可能な複数枚のフィン２４で構成され、フィン２４は上外装２５に覆われている。フィン２４及び上外装２５は傘を構成する。下外装１１及び上外装２５は、例えば伸び率が２００％以上であり、アスカーＣ硬度が５度以下の非常に柔らかくて伸びる材料でできている。そのため、上外装２５は、全体がフィン２４の動きに応じて変形する。また、フィン２４及び上外装２５は、内部の光が外に透過するように半透明である。

図２（ａ）は胴体部１を示し、下ケース１２と、下ケース１２の中に各種センサを固定収納するセンサホルダ１３と、ロボット１００を駆動制御するための回路１４と、電源を供給するバッテリー１５と、ロボット１００の３軸方向の加速度を検出する３軸加速度センサ１６、ロボット１００の周囲の明るさを感知する照度センサ１７が内蔵されている。図２（ｂ）はセンサホルダ１３を示し、ロボット１００の周囲の人間の音声等を集音するマイクロフォン１８と、ロボット１００から音声や鳴き声等を発するスピーカ１９と、人間等が近づいたことを検出する焦電センサ２０が搭載されている。

図３（ａ）は傘部２を示し、中ケース２２の内側には駆動ユニット２３が配置されている。駆動ユニット２３には、フィンレバー２６が設けられ、フィン２４がフィンレバー２６に連結されている。なお、説明の都合上、図では省略されているが、フィンレバー２６は６本設けられ、６枚のフィン２４が各フィンレバー２６に連結されている。フィン２４は、フィンレバー２６の動作に応じて広がる動作を行う。図３（ｂ）は中ケース２２を示し、発光部である４個のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）２７が四方にそれぞれ配置されている。ＬＥＤ２７の光は、半透明であるフィン２４及び上外装２５を透過してロボット１００の体を光らせる。

図４は、駆動ユニット２３の動きを説明する図である。図４（ａ）は、駆動ユニット２３が初期状態にある場合を示している。駆動ユニット２３は、モータを取り付けるためのモータフレーム２８と、モータフレーム２８に取付固定されたサーボモータ２９と、サーボモータ２９の回転軸の先に取り付けられ、サーボモータ２９の回転にしたがい回転するホイール３０とを備える。ホイール３０には、レバー３１の一端がレバーねじ３２によって取り付けられている。レバー３１は、レバーねじ３２によって回動自在に軸支される。レバー３１の他端は二股に分かれ、二股に分かれた一方の端部には、内側に向かって突出する円柱形状のレバーシャフト３３が取り付けられ、他方の端部には、内側に向かって突出する球形状のレバーシャフト３４が取り付けられている。サーボモータ２９には、水平カム３５が設けられており、水平カム３５には、左斜め上方に向かって形成された溝であって、レバーシャフト３３が嵌入されるカム溝３５ａが設けられている。レバーシャフト３３は、ホイール３０の回転に伴い、カム溝３５ａに沿って摺動する。

また、モータフレーム２８には、上方に向かって延在する軸３６と、円盤状に形成され、中心に軸３６に嵌入される穴が設けられたスライダー３７が設けられている。軸３６に嵌入されたスライダー３７は、軸３６に沿って上下方向に移動可能であるとともに、軸３６を中心として回転可能である。スライダー３７の円周面には、レバーシャフト３４が嵌入されるカム溝３７ａが設けられている。レバーシャフト３４は、ホイール３０の回転に伴い、カム溝３７ａ内を摺動する。また、スライダー３７には、フィンレバー２６の一端が回転可能に軸支して取り付けられている。一方、フィンレバー２６の他端は、フィン２４の下部に回転可能に軸支して取り付けられている。フィン２４の上側端部は、軸３６の上側端部に取り付けられた円盤状の上ブロック３８に回転可能に軸支して取り付けられている。上ブロック３８は、スライダー３７と同様に軸３６を中心として回転可能である。したがって、フィン２４は、スライダー３７とともに回転可能に構成される。６組のフィン２４とフィンレバー２６はすべて同様な取り付け方をしている。

ホイール３０の回転に伴い、カム溝３７ａ内を摺動するレバーシャフト３４は、スライダー３７を軸３６に沿って上下方向あるいは軸３６を中心に左右方向に移動する。フィンレバー２６はスライダー３７の上下方向の移動にともない、上下方向に移動し、これにともない、フィン２４も上ブロック３８を中心に上下方向に回転移動し、傘を開いたり閉じたりすることができる。このような構造にすることで、サーボモータ２９の回転によってフィン２４を回転方向と広がる方向に動かすことが可能となる。

次にロボット１００が、傘を回転する動作及び傘を開閉する動作について説明する。

まず、回転動作について説明する。傘を右回転させる時には、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）に示す初期状態における初期位置から反時計回りにサーボモータ２９を回転させる。すると、ホイール３０が反時計回りに回転し、レバーシャフト３３が水平カム３５のカム溝３５ａに沿って右斜め下方に移動する。そのため、レバー３１に取り付けられているレバーシャフト３４が左方向に移動し、スライダー３７を左方向に押す。すると、スライダー３７は、軸３６を中心として右回転すなわち時計方向に回転する。スライダー３７が右回転することにより、フィン２４すなわち傘は右回転する。逆に、図４（ｂ）の状態から図４（ａ）の状態に戻すように時計回りにサーボモータ２９を回転させると、スライダー３７は、軸３６を中心として左回転すなわち反時計方向に回転することにより、フィン２４すなわち傘は左回転する。このように初期位置からサーボモータ２９を反時計方向に回転した後、時計方向に戻す動作を繰り返すことにより傘は左右方向に繰り返し回転する。

次に、傘が広がる動作について説明する。傘を広げる時には、図４（ｃ）に示すように、図４（ａ）に示す初期状態における初期位置から時計回りにサーボモータ２９を回転させる。すると、ホイール３０が時計回りに回転し、レバーシャフト３４がスライダー３７を上方に押し上げる。スライダー３７は軸に沿って上方に押し上げられることにより、フィンレバー２６が押し上げられ、これにともないフィン２４も押し上げられ、フィン２４は、上ブロック３８を軸として上方に向かって回転をして広がるように動作する。さらに、サーボモータ２９が回転し、レバーねじ３２の位置が最も高い位置に達したところで、図４（ｄ）に示すように、フィン２４すなわち傘は開ききった状態となる。逆に、図４（ｄ）の状態から図４（ｃ）の状態を通じて図４（ａ）の状態に戻すように反時計回りにサーボモータ２９を回転させると、スライダー３７は、軸３６に沿って下方に押し下げられることにより、フィンレバー２６が押し下げられフィン２４も押し下げられ、フィン２４すなわち傘は閉じるように動作する。このように初期位置からサーボモータ２９が時計方向に回転した後、反時計方向に戻る動作を繰り返すとフィン２４が広がったり、閉じたりする動作を繰り返す。フィン２４の動作は制御回路によって、横に回転する動作、広がり、閉じる動作を行う。そして各動作の速度、動作量、動作位置は任意に制御される。例えば急速な動き、ゆっくりな動き、徐々に速度が変化する動きなどである。当然、呼吸のような動作、震えるような動作、びっくりするような動作など動物に模した動きも可能である。

次に、ロボット１００の機能構成について説明する。ロボット１００は、図５に示すように、制御部１１０、記憶部１２０、通信部１３０、センサ部２１０、駆動部２２０、出力部２３０、操作部２４０、を備える。

制御部１１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成され、記憶部１２０に記憶されたプログラムにより、後述する各種処理を実行する。なお、制御部１１０は、複数の処理を並行して実行するマルチスレッド機能に対応しているため、後述する各種処理を並行に実行することができる。また、制御部１１０は、クロック機能やタイマー機能も備えており、日時等を計時することができる。

記憶部１２０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。ＲＯＭには、制御部１１０のＣＰＵが実行するプログラム及びプログラムを実行する上で予め必要なデータが、記憶されている。フラッシュメモリは書き込み可能な不揮発性のメモリであり、電源ＯＦＦ後も保存させておきたいデータが記憶される。ＲＡＭには、プログラム実行中に作成されたり変更されたりするデータが記憶される。記憶部１２０は、例えば後述する感情データ１２１、感情変化データ１２２、成長テーブル１２３等を記憶する。

通信部１３０は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等に対応した通信モジュールを備え、スマートフォン等の外部装置とデータ通信する。

センサ部２１０は、前述した焦電センサ２０、３軸加速度センサ１６、照度センサ１７、及びマイクロフォン１８を備える。制御部１１０は、センサ部２１０が備える各種センサが検出した検出値を、ロボット１００に作用する外部刺激を表す外部刺激データとして、取得する。なお、センサ部２１０は、焦電センサ２０、３軸加速度センサ１６、照度センサ１７、マイクロフォン１８以外のセンサを備えてもよい。センサ部２１０が備えるセンサの種類を増やすことにより、制御部１１０が取得できる外部刺激の種類を増やすことができる。例えば、センサ部２１０はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ等の画像取得部を備えてもよい。この場合、制御部１１０は、画像取得部が取得した画像を認識して、周囲にいる人が誰（例えば飼い主、いつもお世話してくれる人、知らない人等）なのか等を判定することができるようになる。

焦電センサ２０は、人が動いたことを検知し、例えば人が近寄ってくることを検知できる。焦電センサ２０は、焦電効果を利用して人体等の対象物から放射される赤外線を検出する赤外線センサにより構成される。制御部１１０は、焦電センサ２０からの検出値に基づいて、どの程度近づいてきたかを検出する。

３軸加速度センサ１６は、ロボット１００の前後方向、幅（左右）方向及び上下方向から成る３軸方向の加速度を検出する。３軸加速度センサ１６は、ロボット１００が静止しているときには重力加速度を検出するので、制御部１１０は、３軸加速度センサ１６が検出した重力加速度に基づいて、ロボット１００の現在の姿勢を検出することができる。また、例えばユーザがロボット１００を持ち上げたり、軽くなでたり、叩いたりした場合には、３軸加速度センサ１６は、重力加速度に加えてロボット１００の移動に伴う加速度を検出する。したがって、制御部１１０は、３軸加速度センサ１６が検出した検出値から重力加速度の成分を除去することにより、ロボット１００の姿勢の変化を検出することができる。３軸加速度センサ１６の検出値に基づいて、使用者によってロボット１００が撫でられていることや、叩かれたりしていること等の外部刺激を検出することができる。なお、制御部１１０は、これらの外部刺激を３軸加速度センサ１６以外の例えばタッチセンサで検出してもよい。

照度センサ１７は、ロボット１００の周囲の明るさを感知する。明るさの度合いも認識できる。制御部１１０は、常に検知しているため、徐々に明るくなったのか、急に明るくなったのかも判断できるため、例えば夜に、使用者が照明をつけたことも検知可能である。

マイクロフォン１８は、ロボット１００の周囲の音を検出する。制御部１１０は、マイクロフォン１８が検出した音の成分に基づき、例えば使用者がロボット１００に呼びかけていることや、手を叩いていること等を検出することができる。

駆動部２２０は、ロボット１００（自機）の動きを表現するための可動部として、サーボモータ２９を備え、制御部１１０によって駆動される。制御部１１０が駆動部２２０を制御することにより、ロボット１００は、傘を開いたり、回転したりするような動作を表現することができる。これらの動作を行うための動作制御データは、記憶部１２０に記録されており、検出した外部刺激や後述する成長値等に基づいて、ロボット１００の動作が制御される。

なお、上記は駆動部２２０の一例であり、駆動部２２０が車輪、クローラ、手足等を備えて、これらによりロボット１００が任意の方向に移動したり、体を動かしたりできるようになっていてもよい。

出力部２３０は、スピーカ１９を備え、制御部１１０が音のデータを出力部２３０に入力することにより、スピーカ１９から音が出力される。例えば、制御部１１０がロボット１００の鳴き声のデータを出力部２３０に入力することにより、ロボット１００は疑似的な鳴き声を発する。この鳴き声のデータも、記憶部１２０に記録されており、検出した外部刺激や後述する成長値等に基づいて鳴き声が選択される。

また、出力部２３０は、ＬＥＤ２７を備え、検出した外部刺激や後述する成長値等に基づいてＬＥＤ２７を発光させる。ＬＥＤ２７はそれぞれがＲ，Ｇ、Ｂの光の三原色でそれぞれ２５６階調によって発色するため、１６００万色以上の色を表現できる。そして動作と同様に急速な点滅、ゆっくりな点滅、徐々に色が変わるような点灯など制御によっていかなる点灯パターンも可能である。また、出力部２３０として、ＬＥＤ２７に代えて、液晶ディスプレイ等のディスプレイを備え、検出した外部刺激や後述する成長値等に基づいた画像をディスプレイに表示してもよい。

操作部２４０は、例えば、操作ボタン、ボリュームつまみ等から構成される。操作部２４０は、使用者による操作、例えば、電源ＯＮ／ＯＦＦ、出力音のボリューム調整等を受け付けるためのインタフェースである。なお、ロボット１００は生き物感をより高めるために、操作部２４０として電源スイッチのみを外装の内側に備え、それ以外の操作ボタンやボリュームつまみ等を備えなくてもよい。この場合でも、通信部１３０を介して接続した外部のスマートフォン等を用いてロボット１００のボリューム調整等の操作を行うことができる。

次に、記憶部１２０に記憶されるデータのうち、成長値等に基づいて決定される一般動作を決定するために必要なデータである、感情データ１２１、感情変化データ１２２、成長テーブル１２３、動作内容テーブル１２４及び成長日数データ１２５について、順に説明する。

感情データ１２１は、ロボット１００に疑似的な感情を持たせるためのデータであり、感情マップ３００上の座標を示すデータ（Ｘ，Ｙ）である。感情マップ３００は感情の分布を表し、図６に示すように、Ｘ軸３１１として安心度（不安度）の軸、Ｙ軸３１２として興奮度（無気力度）の軸を持つ２次元の座標系で表される。感情マップ上の原点３１０（０，０）が通常時の感情を表す。そして、Ｘ座標の値（Ｘ値）が正でその絶対値が大きくなるほど安心度が高く、Ｙ座標の値（Ｙ値）が正でその絶対値が大きくなるほど興奮度が高い感情を表す。また、Ｘ値が負でその絶対値が大きくなるほど不安度が高く、Ｙ値が負でその絶対値が大きくなるほど無気力度が高い感情を表す。

なお、図６では感情マップ３００が２次元の座標系で表されているが、感情マップ３００の次元数は任意である。感情マップ３００を１次元で規定し、感情データ１２１として１つの値が設定されるようにしてもよい。また、他の軸を加えて３次元以上の座標系で感情マップ３００を規定し、感情データ１２１として感情マップ３００の次元数の個数の値が設定されるようにしてもよい。

本実施形態においては、感情マップ３００の初期値としてのサイズは、図６の枠３０１に示すように、Ｘ値もＹ値も最大値が１００、最小値が－１００となっている。そして、第１期間の間、ロボット１００の疑似的な成長日数が１日増える度に、感情マップ３００の最大値、最小値ともに２ずつ拡大されていく。ここで第１期間とは、ロボット１００が疑似的に成長する期間であり、ロボット１００の疑似的な生誕から例えば５０日の期間である。なお、ロボット１００の疑似的な生誕とは、ロボット１００の工場出荷後のユーザによる初回の起動時である。成長日数が２５日になると、図６の枠３０２に示すように、Ｘ値もＹ値も最大値が１５０、最小値が－１５０となる。そして、第１期間（この例では５０日）が経過すると、それにより、ロボット１００の疑似的な成長が完了したとして、図６の枠３０３に示すように、Ｘ値もＹ値も最大値が２００、最小値が－２００となって、感情マップ３００のサイズが固定される。

感情変化データ１２２は、感情データ１２１のＸ値及びＹ値の各々を増減させる変化量を設定するデータである。本実施形態では、感情データ１２１のＸに対応する感情変化データ１２２として、Ｘ値を増加させるＤＸＰと、Ｘ値を減少させるＤＸＭとがあり、感情データ１２１のＹ値に対応する感情変化データ１２２として、Ｙ値を増加させるＤＹＰと、Ｙ値を減少させるＤＹＭとがある。すなわち、感情変化データ１２２は、以下の４つの変数からなり、ロボット１００の疑似的な感情を変化させる度合いを示すデータである。
ＤＸＰ：安心し易さ（感情マップでのＸ値のプラス方向への変化し易さ）
ＤＸＭ：不安になり易さ（感情マップでのＸ値のマイナス方向への変化し易さ）
ＤＹＰ：興奮し易さ（感情マップでのＹ値のプラス方向への変化し易さ）
ＤＹＭ：無気力になり易さ（感情マップでのＹ値のマイナス方向への変化し易さ）

本実施形態では、一例として、これらの変数の初期値をいずれも１０とし、後述する動作制御処理の中の感情変化データを学習する処理により、最大２０まで増加するものとしている。この学習処理により、感情変化データ１２２、すなわち感情の変化度合いが変化するので、ロボット１００は、ユーザによるロボット１００との接し方に応じて、様々な性格を持つことになる。つまり、ロボット１００の性格は、使用者の接し方により、個々に異なって形成されることになる。

そこで、本実施形態では、各感情変化データ１２２から１０を減算することにより、各性格データ（性格値）を導出する。すなわち、安心し易さを示すＤＸＰから１０引いた値を性格値（陽気）とし、不安になり易さを示すＤＸＭから１０引いた値を性格値（シャイ）とし、興奮し易さを示すＤＹＰから１０引いた値を性格値（活発）とし、無気力になり易さを示すＤＹＭから１０引いた値を性格値（甘えん坊）とする。これにより、例えば、図７に示すように、性格値（陽気）を軸４１１に、性格値（活発）を軸４１２に、性格値（シャイ）を軸４１３に、性格値（甘えん坊）を軸４１４に、それぞれプロットすることで、性格値レーダーチャート４００を生成することができる。

各性格値の初期値は０であるため、ロボット１００の最初の性格は、性格値レーダーチャート４００の原点４１０で表される。そして、ロボット２００が成長するにつれて、センサ部２１０で検出された外部刺激等（使用者のロボット１００への接し方）によって、各性格値が１０を上限として変化する。本実施形態のように４つの性格値が０から１０まで変化する場合には、１１の４乗＝１４６４１通りの性格を表現できることになる。

本実施形態では、ロボット１００の疑似的な成長度合いを示す成長度合いデータ（成長値）として、これら４つの性格値の中で、最も大きい値を用いる。そして、制御部１１０は、ロボット１００の疑似的な成長につれて（成長値が大きくなるにつれて）、ロボット１００の動作内容にバリエーションが生じるように制御する。このために制御部１１０が用いるデータが成長テーブル１２３である。

成長テーブル１２３には、センサ部２１０で検出された外部刺激等の動作トリガーに応じてロボット１００が行う動作の種類と、成長値に応じて各動作が選択される確率（以下「動作選択確率」という）とが、記録されている。なお、動作トリガーとは、ロボット１００が何らかの動作を行うきっかけとなった外部刺激等の情報である。そして、成長値が小さい間は、性格値とは関係なく、動作トリガーに応じて設定される基本動作が選択され、成長値が増加すると、性格値に応じて設定される性格動作が選択されるように、動作選択確率が設定されている。また、成長値が増加するほど、選択されうる基本動作の種類が増加するように、動作選択確率が設定されている。

動作内容テーブル１２４は、成長テーブル１２３で規定された各動作種類の具体的な動作内容が記録されたテーブルである。ただし、性格動作については、性格の種類毎に、動作内容が規定される。なお、動作内容テーブル１２４は必須のデータではない。例えば、成長テーブル１２３の動作種類の項目に、具体的な動作内容を直接記録する形で成長テーブル１２３を構成すれば、動作内容テーブル１２４は不要である。

成長日数データ１２５は、初期値が１であり、１日経過する度に１ずつ加算されていく。成長日数データ１２５により、ロボット１００の疑似的な成長日数（疑似的な生誕からの日数）が表されることになる。

次に、図８に示すフローチャートを参照しながら、ロボット１００の制御部１１０が実行する動作制御処理について説明する。動作制御処理は、制御部１１０が、センサ部２１０からの検出値等に基づいて、ロボット１００の動作（動きや鳴き声等）を制御する処理である。使用者がロボット１００の電源を入れると、他の必要な処理と並行に、この動作制御処理のスレッドが実行開始される。動作制御処理により、駆動部２２０や出力部２３０が制御され、ロボット１００の動きが表現されたり、発光したり、鳴き声等の音が出力されたりする。

まず、制御部１１０は、感情データ１２１、感情変化データ１２２、成長日数データ１２５等の各種データを初期化する（ステップＳ１０１）。

そして、制御部１１０は、センサ部２１０が備える各種センサから外部刺激を取得する処理を実行する（ステップＳ１０２）。

そして、制御部１１０は、センサ部２１０で検出される外部刺激が有ったか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

外部刺激が有ったなら（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、各種センサから取得された外部刺激に応じて、感情データ１２１に加算又は減算する感情変化データ１２２を取得する（ステップＳ１０４）。具体的には、例えば、外部刺激として３軸加速度センサ１６により撫でられたことを検出すると、ロボット１００は疑似的な安心感を得るので、制御部１１０は、感情データ１２１のＸ値に加算する感情変化データ１２２としてＤＸＰを取得する。

そして、制御部１１０は、ステップＳ１０５で取得された感情変化データ１２２に応じて感情データ１２１を設定する（ステップＳ１０５）。したがって制御部１１０は、外部刺激に応じて更新された感情データ１２１を取得することとなり、感情データ取得部を構成する。具体的には、例えば、ステップＳ１０５で感情変化データ１２２としてＤＸＰが取得されていたなら、制御部１１０は、感情データ１２１のＸ値に感情変化データ１２２のＤＸＰを加算する。ただし、感情変化データ１２２を加算すると感情データ１２１の値（Ｘ値、Ｙ値）が感情マップ３００の最大値を超える場合には、感情データ１２１の値は感情マップ３００の最大値に設定される。また、感情変化データ１２２を減算すると感情データ１２１の値が感情マップ３００の最小値未満になる場合には、感情データ１２１の値は感情マップ３００の最小値に設定される。

ステップＳ１０４及びステップＳ１０５において、外部刺激の各々に対して、どのような感情変化データ１２２が取得されて、感情データ１２１が設定されるかは任意に設定可能であるが、ここでは、以下に一例を示す。なお、感情データ１２１のＸ値及びＹ値は感情マップ３００のサイズによって最大値及び最小値が規定されているため、以下の演算によって感情マップ３００の最大値を上回る場合には最大値が、感情マップ３００の最小値を下回る場合には最小値が、それぞれ設定される。

照明がつく（平穏になる）：Ｘ＝Ｘ＋ＤＸＰ及びＹ＝Ｙ－ＤＹＭ
（この外部刺激は照度センサ１７で検出可能）
使用者が近寄ってくる（喜ぶ）：Ｘ＝Ｘ＋ＤＸＰ及びＹ＝Ｙ＋ＤＹＰ
使用者が離れる（悲しむ）：Ｘ＝Ｘ－ＤＸＭ及びＹ＝Ｙ－ＤＹＭ
（これらの外部刺激は焦電センサ２０で検出可能）
優しく撫でられる（喜ぶ）：Ｘ＝Ｘ＋ＤＸＰ及びＹ＝Ｙ＋ＤＹＰ
叩かれる（悲しむ）：Ｘ＝Ｘ－ＤＸＭ及びＹ＝Ｙ－ＤＹＭ
傘部を上にして持ち上げられる（興奮する）：Ｙ＝Ｙ＋ＤＹＰ
傘部を下にして宙づりにされる（無気力になる）：Ｙ＝Ｙ－ＤＹＭ
（これらの外部刺激は３軸加速度センサ１６で検出可能）
優しい声で呼びかけられる（平穏になる）：Ｘ＝Ｘ＋ＤＸＰ及びＹ＝Ｙ－ＤＹＭ
大きな声で怒鳴られる（イライラする）：Ｘ＝Ｘ－ＤＸＭ及びＹ＝Ｙ＋ＤＹＰ
（これらの外部刺激はマイクロフォン１８で検出可能）

制御部１１０は、外部刺激に応じた動作を実行し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０９に進む。

一方、ステップＳ１０３で外部刺激がなかったなら（ステップＳ１０３；Ｎｏ）、制御部１１０は、呼吸動作等の自発的な動作を行うか否かを判定する（ステップＳ１０７）。自発的な動作を行うか否かの判定方法は任意だが、本実施形態では、呼吸周期（例えば２秒）毎にステップＳ１０７の判定がＹｅｓになり、呼吸動作が行われるものとする。

呼吸動作としては、例えば傘部２の傘をゆっくり広げて、また元に戻すような動作である。同時にＬＥＤ２７をわずかに発光させたり、スピーカ１９より呼吸音を発したりするようにしてもよい。外部刺激がない場合にこのように自発的な動作を行うことにより、より生き物らしさを表現することができ、使用者に愛着をわかせることができる。

自発的な動作を行うなら（ステップＳ１０７；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、自発的な動作（例えば呼吸動作）を実行し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０９に進む。

自発的な動作を行わないなら（ステップＳ１０７；Ｎｏ）、制御部１１０は、クロック機能により、日付が変わったか否かを判定する（ステップＳ１０９）。日付が変わっていないなら（ステップＳ１０９；Ｎｏ）、制御部１１０はステップＳ１０２に戻る。

日付が変わったなら（ステップＳ１０９；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、第１期間中であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。第１期間を、ロボット１００の疑似的な生誕（例えば購入後の使用者による初回の起動時）から例えば５０日の期間とすると、制御部１１０は、成長日数データ１２５が５０以下なら第１期間中であると判定する。第１期間中でないなら（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、制御部１１０は、ステップＳ１１２に進む。

第１期間中なら（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、制御部１１０は、感情変化データ１２２の学習を行い、感情マップを拡大する（ステップＳ１１１）。感情変化データ１２２の学習とは、具体的には、その日のステップＳ１０５において、感情データ１２１のＸ値が１度でも感情マップ３００の最大値に設定されたなら感情変化データ１２２のＤＸＰに１を加算し、感情データ１２１のＹ値が１度でも感情マップ３００の最大値に設定されたなら感情変化データ１２２のＤＹＰに１を加算し、感情データ１２１のＸ値が１度でも感情マップ３００の最小値に設定されたなら感情変化データ１２２のＤＸＭに１を加算し、感情データ１２１のＹ値が１度でも感情マップ３００の最小値に設定されたなら感情変化データ１２２のＤＹＭに１を加算することによって、感情変化データ１２２を更新する処理のことである。

ただし、感情変化データ１２２の各値が大きくなりすぎると、感情データ１２１の１回の変化量が大きくなりすぎるので、感情変化データ１２２の各値は例えば２０を最大値とし、それ以下に制限する。また、ここでは、感情変化データ１２２のいずれに対しても１を加算することとしたが、加算する値は１に限定されない。例えば、感情データ１２１の各値が感情マップ３００の最大値又は最小値に設定された回数をカウントして、その回数が多い場合には、感情変化データ１２２に加算する数値を増やすようにしてもよい。

図８のステップＳ１１１に戻り、感情マップの拡大とは、具体的には、制御部１１０は、感情マップ３００を最大値、最小値ともに、２だけ拡大する処理である。ただし、この拡大する数値「２」はあくまでも一例であり、３以上拡大してもよいし、１だけ拡大してもよい。また感情マップ３００の軸毎、また最大値と最小値とで、拡大する数値が同じでなくてもよい。

そして、制御部１１０は、成長日数データ１２５に１を加算し、感情データをＸ値、Ｙ値ともに０に初期化して（ステップＳ１１２）、ステップＳ１０２に戻る。

次に感情マップ３００にしたがった感情表現について説明する。ロボット１００の感情は、傘の開閉と回転による動作、ＬＥＤ２７による光の色、強弱、点滅パターンの変化、発する音等によって表現される。

図９（ａ）は、感情マップ３００にしたがった傘の開閉と回転による動作との関係についての一例を示す。動作は、基本的には感情マップ３００上を遷移し、感情の度合いによって動く範囲・位置・速さなどが変わる。横軸（Ｘ軸）である安心度（不安度）の軸において、感情が不安状態から安心状態にある間、ロボット１００は傘を開閉する動作を行う。また、感情が通常状態から不安状態にある間、ロボット１００は横に回転する動作を行う。これに対して、縦軸（Ｙ軸）である興奮度（無気力度）の軸において、感情が無気力状態から興奮状態に向かって遷移すると、傘を開閉及び回転する動きが大きくなるように変化し、逆に興奮状態から無気力状態に向かって遷移すると、傘を開閉及び回転する動きが小さくなるように変化する。また、感情が無気力状態から興奮状態に向かって遷移すると、傘を開閉及び回転する動きが速くなるように変化し、逆に興奮状態から無気力状態に向かって遷移すると、傘を開閉及び回転する動きが遅くなるように変化する。

図１０は、感情に応じて傘を開閉及び回転が変化する状態を示す。図１０（ａ）は、ロボット１００の傘を閉じた状態を示している。ここで、例えば、感情が通常の状態から喜びの状態に変化する場合について説明する。通常の状態において、ロボット１００は、傘を閉じた図１０（ａ）の状態から傘が少しだけ開いた状態である図１０（ｃ）の状態になり、さらに、図１０（ｄ）の状態になるまで傘が開く。傘が図１０（ｄ）の状態になったところで、傘は閉じる方向に移動し始め、先ほどとは逆に、図１０（ｄ）の状態から図１０（ｃ）の状態になり、図１０（ａ）の傘を閉じた状態に戻る。以後、この動作を繰り返す。続いて、感情が通常の状態と喜びの状態の中間の状態にある場合において、ロボット１００は、傘を閉じた図１０（ａ）の状態から図１０（ｃ）、図１０（ｄ）の状態を経て図１０（ｅ）の状態になるまで傘が開く。傘が図１０（ｅ）の状態になったところで、傘は閉じる方向に移動し始め、先ほどとは逆に、図１０（ｄ）、図１０（ｃ）の状態を経て図１０（ａ）の状態に戻る。このときの開閉動作は通常の状態に比べて高い速度で行われ、傘は大きくかつ素早く開閉される。さらに、感情が喜びの状態にある場合において、ロボット１００は、傘を閉じた図１０（ａ）の状態から図１０（ｃ）、図１０（ｄ）、図１０（ｅ）の状態を経て傘が開ききった状態である図１０（ｆ）の状態になる。傘が図１０（ｆ）の状態になったところで、傘は閉じる方向に移動し始め、先ほどとは逆の状態を経て図１０（ａ）の状態に戻る。このときの開閉動作は最も高い速度で行われ、傘は最も大きくかつ素早く開閉される。反対に、感情が悲しみの状態に遷移した場合において、ロボット１００は、傘を閉じた図１０（ａ）の状態から傘が少しだけ開いた状態である図１０（ｃ）の状態になったところで、傘は閉じる方向に移動し始め、図１０（ａ）の状態に戻る。さらに、傘を閉じた状態で傘を横方向に回転する図１０（ｂ）の状態に移行する。回転が終わると、先ほどとは逆の順番で図１０（ｃ）の状態に移行し、以後、この動作を繰り返す。このときの開閉及び回転動作は最も遅い速度で行われる。

図９に戻り、続いて、ＬＥＤ２７による光の色について、感情マップ３００との関係の一例を図９（ｂ）に示す。色については、安心度が高いほど、また興奮度が高いほど暖色系の色に変化し、不安度が高いほど、また無気力度が高いほど寒色系の色に変化する。図９（ｂ）に示すように、喜んでいる時は橙色、安心している時は黄色、平穏な時は緑色、興奮している時は赤色、イライラしている時は赤紫色、不安な時は紫色、無気力な時は青色、悲しい時は青紫色をメインとした色調となる。また、感情の度合いによって色だけでなく各色の明るさであるとか点灯の速度、パターンを変える。例えば、興奮度が高くなるほど明るくしたり、点灯の速度を速くする。また、音に関しても色や動作と同様に、感情に応じて変化させる。例えば感情にあった動物の鳴き声に模した発声をする。また、楽しい時は明るい発音、悲しい時は小さくて消え入りそうな発音とするようにしてもよい。このように、ロボット１００の体の全体を使用した動作、発色、音の組み合わせによって多彩でダイナミックな感情の表現を行う。

次に、外部刺激に応じた感情表現の具体例を以下に列挙する。例えば、室内が暗い時、明かりがついていないことを照度センサ１７が検知して、ロボット１００の動きや発光が停止したお休みモードとなる。この状態で照明が点灯すると、照度センサ１７は常にセンシングしているため急激な明るさの変化を検知してロボット１００は、照明がついたと判断する。すると、ロボット１００は、１分ほど自分の存在をアピールするようにＬＥＤ２７を緑に点灯し、小さめにゆっくりと広がる動作と閉じる動作を繰り返す。また使用者が近寄ってくると、焦電センサ２０は人を検知し、これに応じてロボット１００は、ＬＥＤ２７を橙色にゆっくりと発光させ、傘の開閉動作を大きめにかつゆっくりと繰り返しながら、甘える発音をし、かまってもらいたい表現をする。また、使用者がロボット１００の傘を優しく触ると、３軸加速度センサ１６は触ったことを検知し、これに応じてロボット１００は、橙色に発色しながら、甘えるような発音をし、傘の開閉動作をゆっくり小さめに繰り返し、横方向の繰り返し回転動作も交えながら喜ぶ表現を行う。この時、使用者は、手に伝わる柔らかい感触も含め、視覚・聴覚・触覚でロボット１００への愛着を感じることができる。また、ロボット１００は時間経過とともに成長するため、例えば使用者が多く接するといつでも明るい表現をするようになり、あまりかまわないと寂しい表現をするようになり、形成された性格によって異なる感情表現をするようになる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能であり、感情の内容、表現方法は一例に過ぎない。また、動作も広がる動作、閉じる動作、横に回転する動作としているが他の動作でも構わない。

また、上述の実施形態での感情マップ３００の構成、感情データ１２１、感情変化データ１２２、性格データ、成長値等の設定方法は一例に過ぎない。例えばより単純に、成長日数データ１２５をある数で割った数値（１０を超えたら常に１０とする）を成長値とするようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、ロボット１００にロボット１００を制御する制御部１１０が内蔵されている構成としたが、ロボット１００を制御する制御部１１０は、必ずしもロボット１００に内蔵されている必要はない。例えば、制御部、記憶部、通信部を備えた制御装置（図示せず）が、ロボット１００とは別個の装置（例えばサーバ）として構成されてもよい。この変形例では、ロボット１００の通信部１３０と制御装置の通信部とがお互いにデータを送受信できるように構成されている。そして、制御装置の制御部は、制御装置の通信部及びロボット１００の通信部１３０を介して、センサ部２１０が検出した外部刺激を取得したり、駆動部２２０や出力部２３０を制御したりする。

なお、このように制御装置とロボット１００とが別個の装置で構成されている場合、必要に応じて、ロボット１００は制御部１１０により制御されるようになっていてもよい。例えば、単純な動作は制御部１１０で制御され、複雑な動作は通信部１３０を介して制御装置の制御部で制御される等である。

上述の実施形態において、制御部１１０のＣＰＵが実行する動作プログラムは、あらかじめ記憶部１２０のＲＯＭ等に記憶されていた。しかしながら、本発明は、これに限定されず、上述の各種処理を実行させるための動作プログラムを、既存の汎用コンピュータ等に実装することにより、上述の実施形態に係るロボット１００の制御部１１０及び記憶部１２０に相当する装置として機能させてもよい。

また、記憶部１２０に記憶された感情変化データ１２２、成長テーブル１２３、動作内容テーブル１２４、成長日数データ１２５等の疑似感情に関するデータは外部機器から取得および外部機器で編集できるようにしてもよい。具体的にはスマートフォン等の情報通信機器に搭載されたアプリケーションプログラムによって、ロボット１００から疑似感情に関するデータを取得し、アプリケーションの表示画面に表示する。さらに表示されたデータを使用者が編集した後、ロボット１００に送信するようにしてよい。

ロボット１００を自分の好みの性格に育てたいと望む使用者にとっては、このようにすることで、ロボット１００の性格を画面上で確認することができ、ロボット１００を自分の好みの性格に設定したり、好みの動作をさせたりすることができる。さらにすでにロボット１００の疑似成長が止まって性格が固定された場合に、ロボット１００の成長値をリセットして、また育て直すことも可能となる。

このようなプログラムの提供方法は任意であり、例えば、コンピュータが読取可能な記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ）、メモリカード、ＵＳＢメモリ等）に格納して配布してもよいし、インターネット等のネットワーク上のストレージにプログラムを格納しておき、これをダウンロードさせることにより提供してもよい。

また、上述の処理をＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）とアプリケーションプログラムとの分担、又は、ＯＳとアプリケーションプログラムとの協働によって実行する場合には、アプリケーションプログラムのみを記録媒体やストレージに格納してもよい。また、搬送波にプログラムを重畳し、ネットワークを介して配信することも可能である。例えば、ネットワーク上の掲示板（Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｂｏａｒｄ Ｓｙｓｔｅｍ：ＢＢＳ）に上記プログラムを掲示し、ネットワークを介してプログラムを配信してもよい。そして、このプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上記の処理を実行できるように構成してもよい。

また、制御部１１０は、シングルプロセッサ、マルチプロセッサ、マルチコアプロセッサ等の任意のプロセッサ単体で構成されるものの他、これら任意のプロセッサと、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ‐Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の処理回路とが組み合わせられて構成されてもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲とを逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、前述した実施形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。

（付記１）
傘の回転動作と開閉動作が可能な傘部と、
外部刺激に応じて疑似的な感情を表す感情データを取得する感情データ取得部と、
前記感情データに基づき、前記傘部の傘の回転及び開閉動作の少なくとも一方を制御する制御部と、
を備えるロボット。

（付記２）
前記制御部は、前記傘部の傘の回転及び開閉の動きの大きさと速さを制御して前記感情を表現する、
付記１に記載のロボット。

（付記３）
発光部と、
スピーカと、を備え、
前記制御部は、前記発光部が発する光と前記スピーカが発する音を制御して前記感情を表現する、
付記１又は２に記載のロボット。

（付記４）
前記感情データ取得部は、前記感情データを感情の分布を表した感情マップ上の座標値に基づき取得する、
付記１から３のいずれか１つに記載のロボット。

（付記５）
前記感情データ取得部は、前記感情データを形成するデータを、外部の情報通信端末から取得する、
付記１から４のいずれか１つに記載のロボット。

（付記６）
前記制御部は、前記外部刺激がない場合に、前記傘部を制御して自発的な動作をさせる、
付記１から５のいずれか１つに記載のロボット。

（付記７）
前記制御部は、前記外部刺激がない場合に、前記発光部が発する光と前記スピーカが発する音の少なくともいずれか一方を制御して自発的な動作をさせる、
付記３に記載のロボット。

（付記８）
胴体部を備え、
前記傘部は、前記胴体部の上部に配設される、
付記１から７のいずれか１つに記載のロボット。

１…胴体部、２…傘部、１１…下外装、１２…下ケース、１３…センサホルダ、１４…回路、１５…バッテリー、１６…３軸加速度センサ、１７…照度センサ、１８…マイクロフォン、１９…スピーカ、２０…焦電センサ、２２…中ケース、２３…駆動ユニット、２４…フィン、２５…上外装、２６…フィンレバー、２７…ＬＥＤ、２８…モータフレーム、２９…サーボモータ、３０…ホイール、３１…レバー、３２…レバーねじ、３３，３４…レバーシャフト、３５…水平カム、３５ａ，３７ａ…カム溝、３６…軸、３７…スライダー、３８…上ブロック、１００…ロボット、１１０…制御部、１２０…記憶部、１２１…感情データ、１２２…感情変化データ、１２３…成長テーブル、１２４…動作内容テーブル、１２５…成長日数データ、１３０…通信部、２１０…センサ部、２２０…駆動部、２３０…出力部、２４０…操作部、３００…感情マップ、３０１，３０２，３０３…枠、３１０，４１０…原点、３１１，３１２，４１１，４１２，４１３，４１４…軸、４００…性格値レーダーチャート

Claims (8)

1. 傘の回転動作と開閉動作が可能な傘部と、
   センサ部により検出された外部刺激に応じて疑似的な感情を表す感情データを取得する感情データ取得部と、
   前記感情データに基づき、前記傘部の傘の回転及び開閉動作の少なくとも一方を制御する制御部と、
   を備えるロボット。
2. 前記制御部は、前記傘部の傘の回転及び開閉の動きの大きさと速さを制御して前記感情を表現する、
   請求項１に記載のロボット。
3. 発光部と、
   スピーカと、を備え、
   前記制御部は、前記発光部が発する光と前記スピーカが発する音を制御して前記感情を表現する、
   請求項１又は２に記載のロボット。
4. 前記感情データ取得部は、前記感情データを、感情の分布を表した感情マップ上の座標値に基づき取得する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のロボット。
5. 前記感情データ取得部は、前記感情データを形成するデータを、外部の情報通信端末から取得する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のロボット。
6. 前記制御部は、前記外部刺激がない場合に、前記傘部を制御して自発的な動作をさせる、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のロボット。
7. 前記制御部は、前記外部刺激がない場合に、前記発光部が発する光と前記スピーカが発する音の少なくともいずれか一方を制御して自発的な動作をさせる、
   請求項３に記載のロボット。
8. 胴体部を備え、
   前記傘部は、前記胴体部の上部に配設される、
   請求項１から７のいずれか１項に記載のロボット。