WO2023149314A1 - ロボット - Google Patents

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WO2023149314A1
WO2023149314A1 PCT/JP2023/002331 JP2023002331W WO2023149314A1 WO 2023149314 A1 WO2023149314 A1 WO 2023149314A1 JP 2023002331 W JP2023002331 W JP 2023002331W WO 2023149314 A1 WO2023149314 A1 WO 2023149314A1
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理人 福島
裕介 清水
佳弘 豊田
健吾 山内
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Nitto Denko Corp
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Nitto Denko Corp
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Definitions

  • the present invention relates to robots.
  • Robots equipped with sensors to collect user's biological information have been known for some time. Biometric information collected by robots is used in systems that support users' safe, secure, or healthy lives.
  • the purpose of the present invention is to provide a robot that can acquire biological information naturally.
  • a robot includes an exterior member, and an electromagnetic wave sensor provided inside the exterior member and acquiring biological information of a user using electromagnetic waves.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a robot according to an embodiment
  • FIG. 2 is a side view of the robot of FIG. 1
  • FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view along the III-III cutting line in FIG. 2
  • It is a figure which illustrates the structure of the vital sensor which concerns on embodiment.
  • It is a block diagram which illustrates the hardware constitutions of the control part which concerns on embodiment.
  • 4 is a block diagram illustrating the functional configuration of a control unit according to the embodiment
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating processing of a control unit according to the embodiment
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a robot 100 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side view of the robot 100.
  • FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III--III in FIG.
  • the robot 100 is a robot that has an exterior member 10 and can be driven by supplied electric power.
  • the robot 100 exemplified in this embodiment is a puppet-type robot imitating a bear cub.
  • the robot 100 is manufactured with a size and weight suitable for being held by a user.
  • the user here means the user of the robot 100 .
  • the robot 100 can observe the user's stress state based on the biometric information acquired from the user, relieve the user's stress through communication with the user, and provide comfort to the user.
  • communication in this specification includes exchange or communication only in language and exchange or communication involving contact.
  • the state in which the user and the robot 100 are communicating includes a state in which the user holds the robot 100 in his/her arms without saying a word and touches the robot 100 while touching the robot 100 .
  • the exterior member 10 has flexibility.
  • the exterior member 10 has flexibility, for example, by having hardness greater than Asker F0 and less than Asker C70.
  • the exterior member 10 includes, for example, a soft material that is comfortable to touch when the user of the robot 100 touches the robot 100 .
  • Materials containing organic materials such as urethane foam, rubber, resin, and fiber can be used for the material of the exterior member 10 .
  • the exterior member 10 may further include a soft cloth or the like covering the outer surface of the substrate such as foam.
  • Foam materials include polystyrene, polyethylene, phenol, rubber-based foam materials, rubber-based sponges, and the like. Cloth includes cloth, brushed material, leather, and the like. Since the foam material is easy to manufacture by molding or the like, the mass productivity of the exterior member 10 can be improved by using the foam material for the exterior member 10 .
  • the exterior member 10 may be configured using a cushioning material in which a fluid is wrapped with a resin film such as polyethylene.
  • a cushioning material in which a fluid is wrapped with a resin film such as polyethylene.
  • the cushioning material include an air cushion in which air is wrapped with a resin film, a material in which liquid or gel is wrapped in a resin film, and the like.
  • the robot 100 has, for example, a body 1, a head 2, arms 3, and legs 4.
  • the arm portion 3 includes a right arm portion 3a and a left arm portion 3b
  • the leg portion 4 includes a right leg portion 4a and a left leg portion 4b.
  • the torso 1 corresponds to the main body of the robot.
  • Each of the head 2, arms 3 and legs 4 corresponds to a driver connected to the robot body so as to be displaceable relative to the robot body.
  • the arm section 3 is configured to be displaceable with respect to the body section 1 .
  • the robot 100 displaces the right arm 3a and the left arm 3b and contacts the neck, torso, etc. of the user as if hugging the user. This action makes the user feel a sense of familiarity with the robot 100 , thereby promoting contact between the user and the robot 100 .
  • the torso 1, head 2, arms 3 and legs 4 are all covered with exterior members 10.
  • the exterior member of the torso 1 and the exterior member of the arms 3 are integrated, and the exterior member of the head 2 is separated from the exterior members of the torso 1 and the arms 3 .
  • the leg portion 4 does not include a component such as a sensor inside, and is composed only of an exterior member. However, it is not limited to these configurations, and for example, only parts of the robot 100 that are likely to be touched by the user may be covered with the exterior member 10 .
  • At least one of the exterior members 10 in each of the torso 1, the head 2, the arms 3 and the legs 4 may be separated from the other exterior members, or the head 2, the arms 3 and the legs 4 may be separated from each other.
  • the non-displaceable portion may be composed only of the exterior member 10 without including a component such as a sensor inside.
  • the robot 100 includes a camera 11, a tactile sensor 12, a control unit 13, a vital sensor 14, a battery 15, a first capacitance sensor 21, and a second capacitance sensor 31 inside the exterior member 10. and have
  • the robot 100 has a torso frame 16 and a torso mounting table 17 inside the exterior member 10 of the torso 1 .
  • the robot 100 also has a head frame 22 and a head mount 23 inside the exterior member 10 of the head 2 .
  • the robot 100 has a right arm frame 32a and a right arm mounting base 33 inside the exterior member 10 of the right arm 3a, and has a left arm frame 32b inside the exterior member 10 of the left arm 3b. .
  • the torso frame 16, the head frame 22, the right arm frame 32a and the left arm frame 32b are structures each formed by combining a plurality of columnar members.
  • the body rest table 17, the head rest table 23, and the right arm rest table 33 are plate-shaped members having mounting surfaces.
  • the torso mounting base 17 is fixed to the torso frame 16, the head mounting base 23 is fixed to the head frame 22, and the right arm mounting base 33 is fixed to the right arm frame 32a.
  • the torso frame 16, the head frame 22, the right arm frame 32a and the left arm frame 32b may be formed in a box shape including a plurality of plate members.
  • the right arm frame 32a is connected to the torso frame 16 via a right arm connecting mechanism 34a, and is driven by a right arm servomotor 35a to be displaceable relative to the torso frame 16. .
  • a right arm servomotor 35a By displacing the right arm frame 32a, the right arm 3a is displaced relative to the body 1. As shown in FIG.
  • the left arm frame 32b is connected to the torso frame 16 via a left arm connecting mechanism 34b, and is driven by a left arm servomotor 35b so as to be relatively displaceable with respect to the torso frame 16. .
  • the left arm 3b is displaced relative to the body 1 by displacing the left arm frame 32b.
  • the camera 11 is fixed to the torso frame 16.
  • the tactile sensor 12 , the control unit 13 , the vital sensor 14 and the battery 15 are fixed to the body mounting table 17 .
  • the control unit 13 and the battery 15 are fixed on the side opposite to the side on which the tactile sensor 12 and the vital sensor 14 are fixed on the body mounting base 17 .
  • the arrangement of the control unit 13 and the battery 15 here is not necessarily limited to the above because of the space that can be arranged on the trunk mounting table 17 .
  • the battery 15 is fixed on the side opposite to the side on which the tactile sensor 12 and the vital sensor 14 are fixed, the battery 15 is heavier than the other components, so the center of gravity of the robot 100 is lower.
  • a low center of gravity of the robot 100 is preferable because at least one of the position and posture of the robot 100 is stable and at least one of charging and replacing the battery 15 is facilitated.
  • the first electrostatic capacitance sensor 21 is fixed to the head mounting base 23 and the second electrostatic capacitance sensor 31 is fixed to the right arm mounting base 33 .
  • the camera 11, the tactile sensor 12, the control unit 13, the vital sensor 14, the battery 15, the first capacitance sensor 21, the second capacitance sensor 31, etc. can be fixed by screw members, adhesive members, or the like. can.
  • a metal material or the like can be used.
  • a metal material such as aluminum for the body frame 16, the right arm frame 32a, and the left arm frame 32b.
  • a resin material for these parts in order to reduce the weight of the robot 100 if the strength can be ensured.
  • the materials of the body rest 17, head frame 22, head rest 23, right arm rest 33, and left arm frame 32b and resin materials or metal materials can be used. From the viewpoint of reducing the weight, it is preferable to use a resin material.
  • the control unit 13 communicates with the camera 11, the tactile sensor 12, the vital sensor 14, the first capacitance sensor 21, the second capacitance sensor 31, the right arm servomotor 35a and the left arm servomotor 35b by wire or wirelessly. Connected for communication.
  • the camera 11 is an image sensor that outputs captured images around the robot 100 to the control unit 13 .
  • the camera 11 is an example of a photographing unit that photographs the user.
  • the camera 11 includes a lens and an imaging device that captures an image through the lens.
  • a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), or the like can be used as an imaging device.
  • a captured image may be either a still image or a moving image.
  • the tactile sensor 12 is a sensor element that detects information sensed by the tactile sense of a human hand or the like, converts it into a tactile signal that is an electric signal, and outputs the tactile signal to the control unit 13 .
  • the tactile sensor 12 converts pressure and vibration information generated by the user's contact with the robot 100 into a tactile signal using a piezoelectric element, and outputs the tactile signal to the control unit 13 .
  • the vital sensor 14 is an example of an electromagnetic wave sensor that acquires the user's biological information using electromagnetic waves.
  • the vital sensor 14 will be described later in detail with reference to FIG.
  • the first capacitive sensor 21 and the second capacitive sensor 31 are sensor elements that output to the control unit 13 a capacitive signal that detects the user's contact or proximity to the robot 100 based on a change in the capacitive capacity. is.
  • the first capacitance sensor 21 is preferably a rigid sensor that does not have flexibility from the viewpoint of stabilizing the exterior member 10 . Since the arm part 3 is a part that is easily touched by the user, the second capacitance sensor 31 is preferably a sensor having flexibility including conductive thread or the like from the viewpoint of improving the touch feeling.
  • the tactile sensor 12 , the first capacitance sensor 21 and the second capacitance sensor 31 all correspond to user detection units that detect the user's contact or proximity to the robot 100 .
  • the battery 15 supplies electric power to the camera 11, the tactile sensor 12, the control unit 13, the vital sensor 14, the first capacitance sensor 21, the second capacitance sensor 31, the right arm servomotor 35a, and the left arm servomotor 35b. power supply.
  • Various secondary batteries such as a lithium ion battery and a lithium polymer battery can be used as the battery 15 .
  • the camera 11, the tactile sensor 12, the first capacitance sensor 21, and the second capacitance sensor 31 in the robot 100 are not essential components, and the robot 100 has at least the vital sensor 14 inside the exterior member 10. It's fine if you have it. These installation positions can also be changed as appropriate.
  • the robot 100 does not necessarily have the control unit 13 inside the exterior member 10, and the control unit 13 can also communicate with each device from outside the exterior member 10 via radio.
  • the battery 15 can also supply power to each component from the outside of the exterior member 10 .
  • the arm section 3 may be an articulated robot arm including a plurality of frame members and a plurality of connecting mechanisms. If the arm 3 is configured by an articulated robot arm, the robot 100 can realize a more realistic hugging motion.
  • this embodiment exemplifies a configuration in which only the arms 3 are displaceable, the configuration is not limited to this. good.
  • the configuration and shape of the robot 100 are also not limited to those exemplified in the present embodiment, and can be changed as appropriate according to the user's preference, usage pattern of the robot 100, and the like.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the vital sensor 14. As shown in FIG.
  • the vital sensor 14 is a microwave Doppler sensor having a microwave emitter 141 and a microwave receiver 142 . Microwaves are an example of electromagnetic waves.
  • the vital sensor 14 emits an emitted wave Ms, which is a microwave, toward the user 200 from the inside of the exterior member 10 of the robot 100 by the microwave emission unit 141, and the emitted wave Ms is a reflected wave reflected by the user 200. Mr is received by the microwave receiver 142 .
  • the vital sensor 14 uses the Doppler effect from the difference between the frequency of the emitted wave Ms and the frequency of the reflected wave Mr to detect minute displacements caused on the body surface due to the heartbeat of the user 200 without contact.
  • non-contact means that the vital sensor 14 does not touch the body surface of the user 200 or does not keep touching it.
  • the vital sensor 14 detects a minute displacement occurring on the body surface of the user 200 through clothes, gloves, or the like worn by the user 200, the above-mentioned non-contact means It means that the vital sensor 14 does not touch, or does not continue to touch, clothes, gloves, or the like.
  • the vital sensor 14 can detect minute displacements occurring on the body surface of the user 200 even when the user 200 is in contact with the robot 100 , such as when the user 200 is holding the robot 100 .
  • the vital sensor 14 can acquire information such as heartbeat, respiration, pulse wave, blood pressure, etc. as biological information of the user 200 from the detected minute displacements, and output the acquired biological information to the control unit 13 .
  • the vital sensor 14 is not limited to a microwave Doppler sensor. It is also possible to use electromagnetic waves other than microwaves, such as microwaves. Also, the vital sensor 14 may be a millimeter wave radar, a microwave radar, or the like.
  • electromagnetic waves with a high frequency such as infrared light and visible light
  • the transmittance of the exterior member 10 since the transmittance of the exterior member 10 is low, the signal strength of the electromagnetic waves detected by the vital sensor 14 is low, and a minute displacement occurs on the body surface of the user 200. detection accuracy may decrease.
  • electromagnetic waves with a low frequency may have a low detection resolution for minute displacements occurring on the body surface of the user 200 .
  • the frequency of the electromagnetic waves in the sensor 14 is preferably 30 MHz or more and 100 THz or less. From the above point of view, the frequency of the electromagnetic wave in the vital sensor 14 is more preferably 300 MHz or more and 300 GHz or less, and particularly preferably 1 GHz or more and 100 GHz or less. From the above viewpoint, the thickness of the exterior member 10 is preferably 0.1 mm or more and 1000 mm or less, more preferably 1 mm or more and 500 mm or less, and particularly preferably 5 mm or more and 200 mm or less. . The condition may be a combination of the above condition regarding the frequency of the electromagnetic wave and the above condition regarding the thickness of the exterior member 10 . The thickness of the exterior member 10 in this specification means the thickness when the robot 100 is in use.
  • the exterior member 10 may have a transmittance of 1% or more for electromagnetic waves with a frequency of 300 MHz or more and 300 GHz or less. Further, the thickness of the exterior member 10 may be 0.1 mm or more and 1000 mm or less when the transmittance for electromagnetic waves with a frequency of 300 MHz or more and 300 GHz or less is 1% or more.
  • the detection accuracy of minute displacements occurring on the body surface of the user 200 can be increased, biometric information signals with a long displacement period can be detected, and the body surface of the user 200 can be detected. It is possible to increase the detection resolution of minute displacements that occur in the
  • the biological information detected by the vital sensor 14 may include at least one of pulse, blood pressure, heartbeat, and respiration. More specifically, the biological information detected by the vital sensor 14 includes heartbeat interval, heartbeat variability, LF, HF, LF/HF, pulse wave, pulse, pulse interval RR, pulse wave waveform, pulse wave velocity , hemodynamics, pulse pressure, body temperature, electroencephalogram, blood sugar, respiration, respiration rate, rhythm, respiration depth, and the like. By acquiring and analyzing these biometric information, in the present embodiment, it is possible to acquire information about the mental state or health condition of the user 200 .
  • the vital sensor 14 since the vital sensor 14 is provided inside the exterior member 10 , the user 200 cannot visually recognize the vital sensor 14 . As a result, the resistance of the user 200 to the detection of biometric information is suppressed, and the biometric information can be obtained smoothly. In addition, since the vital sensor 14 can acquire biometric information without contact, biometric information can be acquired even if the user moves to some extent, unlike a contact-type sensor that requires the user to be in contact with the same place for a certain period of time.
  • the robot 100 can acquire biometric information while being hugged by the user 200 and in contact with or close to the user 200 .
  • the robot 100 can acquire highly reliable biological information with suppressed noise.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating the hardware configuration of the control unit 13.
  • the control unit 13 is constructed by a computer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 131, a ROM (Read Only Memory) 132, a RAM (Random Access Memory) 133, and an HDD/SSD (Hard Disk Drive/Solid State Drive). ) 134 , a device connection I/F (Interface) 135 and a communication I/F 136 . These are connected via a system bus A so as to be able to communicate with each other.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • HDD/SSD Hard Disk Drive/Solid State Drive
  • the CPU 131 executes control processing including various arithmetic processing.
  • the ROM 132 stores programs used to drive the CPU 131, such as an IPL (Initial Program Loader).
  • a RAM 133 is used as a work area for the CPU 131 .
  • the HDD/SSD 134 stores various information such as programs, biological information acquired by the vital sensor 14, information detected by various sensors, and the like.
  • the device connection I/F 135 is an interface for connecting the control unit 13 with various external devices.
  • the external devices here are the camera 11, the tactile sensor 12, the vital sensor 14, the first capacitance sensor 21, the second capacitance sensor 31, the servo motor 35, the battery 15, and the like.
  • the servomotor 35 is a generic term for the right arm servomotor 35a and the left arm servomotor 35b.
  • the communication I/F 136 is an interface for communicating with external devices via a communication network or the like.
  • the control unit 13 connects to the Internet via the communication I/F 136 and communicates with external devices via the Internet.
  • At least part of the functions realized by the CPU 131 may be realized by an electric circuit or an electronic circuit.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating the functional configuration of the control unit 13. As shown in FIG. Control unit 13 includes acquisition unit 101, communication control unit 102, storage unit 103, authentication unit 104, registration unit 105, start control unit 106, motor control unit 107, and input/output unit 108. have.
  • the control unit 13 can realize each function of the acquisition unit 101 and the input/output unit 108 by the device connection I/F 135 and the like, and can realize the function of the communication control unit 102 by the communication I/F 136 and the like.
  • the control unit 13 implements the functions of the storage unit 103 and the registration unit 105 using the HDD/SSD 134 or the like, and the CPU 131 stores the functions of the authentication unit 104, the start control unit 106, and the motor control unit 107 in the ROM 132 or the like. It can be realized by executing the processing specified in the specified program.
  • Some of the above functions of the control unit 13 may be implemented by an external device such as a PC (Personal Computer), or may be implemented by distributed processing between the control unit 13 and the external device.
  • the acquisition unit 101 acquires the biological information B from the vital sensor 14 by controlling communication between the control unit 13 and the vital sensor 14 .
  • the communication control unit 102 controls communication with external devices via a communication network or the like.
  • the communication control unit 102 can transmit the biological information B acquired by the vital sensor 14 to an external device via a communication network.
  • the storage unit 103 stores the biological information B acquired by the vital sensor 14 .
  • the storage unit 103 continuously stores the acquired biometric information B while the acquisition unit 101 is acquiring the biometric information B from the vital sensor 14 .
  • the storage unit 103 also stores an image Im captured by the camera 11, a tactile signal S from the tactile sensor 12, a first capacitance signal C1 from the first capacitance sensor 21, and a second capacitance signal C1 from the second capacitance sensor 31. 2 Information and the like obtained based on the capacitance signal C2 and the like can also be stored.
  • the authentication unit 104 authenticates the user 200 based on the image Im of the user 200 captured by the camera 11 .
  • the authentication unit 104 performs face authentication by referring to registration information 109 of a face image registered in advance in the registration unit 105 based on a photographed image Im including the face of the user 200 photographed by the camera 11 .
  • the user 200 who is currently in contact with or close to the robot 100 is associated with the pre-registered personal information, and the biometric information B acquired by the vital sensor 14 is associated with the personal information.
  • the control unit 13 can also perform control so as to stop the acquisition of biometric information by the vital sensor 14 when the face image included in the captured image Im is not registered in the registration unit 105 .
  • the start control unit 106 causes the vital sensor 14 to start acquiring the biological information B based on at least one of the tactile signal S, the first capacitance signal C1, and the second capacitance signal C2 as the detection result. For example, when the contact or proximity of the user 200 to the robot 100 is detected based on the above detection result, the start control unit 106 turns on a switch or the like that supplies power from the battery 15 to the vital sensor 14, thereby turning on the vital sensor. 14 to start acquiring the biometric information B.
  • the motor control unit 107 controls driving of the servo motor 35 .
  • the input/output unit 108 controls communication between the control unit 13 and external devices.
  • the input/output unit 108 can input the captured image Im, the tactile signal S, the first capacitance signal C1, the second capacitance signal C2, and the like, and output information or signals to an external device. can.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating processing of the control unit 13 .
  • FIG. 7 shows a process of obtaining biological information from the vital sensor 14 by the control unit 13 . 7 when user 200 touches or approaches robot 100 based on at least one of tactile signal S, first capacitance signal C1, and second capacitance signal C2. Start processing. At the time of this start, power is supplied from the battery 15 to the camera 11, the tactile sensor 12, the first capacitance sensor 21, the second capacitance sensor 31, and the servo motor 35, and the vital sensor 14 shall not be supplied with power.
  • step S71 the control unit 13 causes the vital sensor 14 to start acquiring the biological information B by turning on a switch or the like that supplies power from the battery 15 to the vital sensor 14 by the start control unit 106 .
  • step S ⁇ b>72 the control unit 13 causes the acquisition unit 101 to acquire the biological information B from the vital sensor 14 and store it in the storage unit 103 .
  • step S73 the control unit 13 determines whether or not to end acquisition of biometric information. For example, based on at least one of the haptic signal S, the first capacitance signal C1, and the second capacitance signal C2, the control unit 13, when the user 200 touches or approaches the robot 100 is no longer detected, It is determined to end acquisition of biometric information. Alternatively, the control unit 13 may determine to end acquisition of the biometric information when the continuous acquisition amount or the continuous acquisition time of the biometric information B exceeds a predetermined threshold value.
  • step S73 when it is determined to end (step S73, Yes), the control unit 13 ends the processing, and when it is determined not to end (step S73, No), the control unit 13 performs the processing after step S72. process again.
  • the control unit 13 can perform the biometric information B acquisition process.
  • the vital sensor 14 may be in a standby state (sleep state) such as a state in which the power supply amount is suppressed. That is, the control unit 13 may cause the vital sensor 14 to start acquiring the biometric information B by returning from the standby state in which the power supply is suppressed to a state in which the biometric information B can be acquired.
  • the robot 100 has the exterior member 10 and the vital sensor 14 (electromagnetic wave sensor) that acquires the biological information B of the user 200 using microwaves (electromagnetic waves).
  • the vital sensor 14 is provided inside the exterior member 10 .
  • the vital sensor 14 becomes invisible to the user 200 .
  • the vital sensor 14 can obtain the biological information B in a non-contact manner using microwaves.
  • the vital sensor 14 can acquire biometric information B even if the user moves to some extent, unlike a contact sensor that requires the user to be in contact with the same place for a certain period of time. As a result, the resistance of the user 200 to the acquisition of his/her own biometric information can be suppressed, so that the robot 100 capable of naturally acquiring the biometric information B can be provided.
  • the exterior member 10 is configured to contain an organic material. Since the organic material transmits microwaves, the biological information B can be acquired by the vital sensor 14 provided inside the exterior member 10 .
  • the exterior member 10 has flexibility.
  • the exterior member 10 may have a flexible portion that is a portion having a hardness greater than Asker F0 and less than Asker C70.
  • the user 200 can easily touch the robot 100 because the exterior member 10 has flexibility or a flexible portion. Accordingly, in the present embodiment, contact between the user 200 and the robot 100 can be promoted.
  • the exterior member 10 may have a flexible portion outside the vital sensor 14 .
  • the exterior member 10 has a flexible portion between the vital sensor 14 arranged inside the exterior member 10 and the user 200 in contact with the robot 100 . Since the exterior member 10 has the flexible portion outside the vital sensor 14 , the user 200 in contact with the robot 100 can feel the softness of the flexible portion without feeling the hardness of the vital sensor 14 . This makes it easier for the user 200 to touch the robot 100, so that contact between the user 200 and the robot 100 can be promoted.
  • the robot body may include a flexible portion. Since the robot main body includes the flexible portion, the user 200 can easily touch the robot 100 . Accordingly, in the present embodiment, contact between the user 200 and the robot 100 can be promoted.
  • the robot main body has at least the trunk portion 1, and the trunk portion 1 may include a flexible portion.
  • the torso 1 includes the abdomen, chest, back, waist, buttocks, and the like of the robot 100 . Since the torso 1 is a portion of the robot 100 that is frequently touched by the user 200 , since the torso 1 includes the flexible portion, the user 200 who comes into contact with the robot 100 is more likely to feel the softness. Since this makes it easier for the user 200 to touch the robot 100 , in this embodiment, contact between the user 200 and the robot 100 can be promoted.
  • the torso 1 has at least an abdomen, and the abdomen may include a flexible portion.
  • the abdomen is a part that the user 200 comes into contact with particularly frequently. Since this makes it easier for the user 200 to touch the robot 100 , in this embodiment, contact between the user 200 and the robot 100 can be promoted.
  • the robot 100 has a torso 1 (robot main body) and an arm 3 (driving body) connected to the torso 1 so as to be relatively displaceable.
  • the robot 100 makes contact with the user 200 via the arm 3 and can perform, for example, an hugging action in which the arm 3 is brought into contact with the user's 200 neck, torso, or the like. These can give the user 200 a sense of familiarity with the robot 100 , thereby promoting interaction between the user 200 and the robot 100 .
  • the robot 100 has a camera 11 (capturing unit) that captures the user 200 and an authentication unit 104 that personally authenticates the user 200 based on the image Im captured by the camera 11 .
  • the robot 100 can acquire the biometric information B associated with the personal information by using the authentication result from the authentication unit 104 .
  • the robot 100 has a tactile sensor 12 that detects contact or proximity of the user 200 to the robot 100, a first capacitance sensor 21, and a second capacitance sensor 31 (user detection unit).
  • the robot 100 also has a start control unit that causes the vital sensor 14 to start acquiring the biological information B based on at least one of the tactile signal S, the first capacitance signal C1, and the second capacitance signal C2 (detection result). 106.
  • the robot 100 can reduce power consumption required for acquiring the biometric information B.
  • the robot according to the embodiment is particularly suitable for use in supporting a user's safe, secure, or healthy life, but is not limited to this use, and can be used for various uses for acquiring biometric information of a user. ,
  • a robot comprising an exterior member and an electromagnetic wave sensor provided inside the exterior member for obtaining biological information of a user using electromagnetic waves.
  • the exterior member has the flexible portion outside the electromagnetic wave sensor.
  • ⁇ 6> The robot body according to ⁇ 4> or ⁇ 5>, wherein the robot main body includes the flexible portion.
  • the robot main body includes the flexible portion.
  • the robot main body has at least a trunk portion, and the trunk portion includes the flexible portion.
  • the body has at least an abdomen, and the abdomen includes the flexible portion.
  • the exterior member has a transmittance of 1% or more for electromagnetic waves having a frequency of 300 MHz or more and 300 GHz or less.
  • the exterior member has a thickness of 0.1 mm or more and 1000 mm or less.
  • ⁇ 11> The robot according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, including a robot main body and a driving body connected to the robot main body so as to be relatively displaceable.
  • ⁇ 12> The robot according to ⁇ 11>, wherein the driver includes an arm that is displaceable relative to the robot main body.
  • ⁇ 14> The ⁇ 1> to the robot according to any one of ⁇ 12>.

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Abstract

生体情報を自然に取得可能なロボットを提供する。ロボットは、外装部材と、前記外装部材の内側に設けられ、電磁波を利用してユーザの生体情報を取得する電磁波センサと、を有する。

Description

ロボット
　本発明は、ロボットに関する。
　従来から、センサを搭載し、ユーザの生体情報を収集するロボットが知られている。ロボットにより収集された生体情報は、ユーザの安全、安心または健康な生活を支援するシステム等において使用される。
　　上記のロボットとして、ユーザに診断を意識させることなく継続して健康支援を享受させるために、ユーザに自装置への接触を要求することなく、ユーザによる自装置への接触に応じて、ユーザの生体情報を接触の位置から取得するロボットが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許６５１９５６０号公報
　昨今、先進国での人口減や生活の利便性向上等で単身世帯が増加し、コミュニケーションの欠如による孤独感等のストレスを感じる人の数は増加傾向にある。このため、ユーザから取得した生体情報に基づいてユーザのストレス状態を観測し、ユーザとのコミュニケーションを通じてユーザのストレスを緩和するとともに、ユーザに癒しを与えることができるロボットへの需要が顕在化しつつある。しかしながら、特許文献１に記載のロボットでは、ユーザが自装置に接触することに応じて生体情報を取得するため、生体情報を取得する際にユーザを拘束し、ときにユーザにストレスを生じさせる懸念もあり、生体情報を自然に取得する観点で改善の余地がある。
　本発明は、生体情報を自然に取得可能なロボットを提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係るロボットは、外装部材と、前記外装部材の内側に設けられ、電磁波を利用してユーザの生体情報を取得する電磁波センサと、を有する。
　本発明によれば、生体情報を自然に取得可能なロボットを提供できる。
実施形態に係るロボットを例示する斜視図である。 図１のロボットの側面図である。 図２におけるIII－III切断線に沿う断面図である。 実施形態に係るバイタルセンサの構成を例示する図である。 実施形態に係る制御部のハードウェア構成を例示するブロック図である。 実施形態に係る制御部の機能構成を例示するブロック図である。 実施形態に係る制御部の処理を例示するフローチャートである。
　以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。
　以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのロボットを例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。
　＜ロボット１００の全体構成例＞
　図１から図３を参照して、実施形態に係るロボット１００の構成について説明する。図１は、実施形態に係るロボット１００を例示する斜視図である。図２は、ロボット１００の側面図である。図３は、図２におけるIII－III切断線に沿う断面図である。
　ロボット１００は、外装部材１０を有し、供給される電力により駆動可能なロボットである。本実施形態で例示するロボット１００は、子熊を模した人形型のロボットである。ロボット１００は、ユーザが抱きかかえることに適した大きさおよび重量により製作されている。ここで、ユーザはロボット１００のユーザを意味する。ロボット１００は、ユーザから取得した生体情報に基づいてユーザのストレス状態を観測し、ユーザとのコミュニケーションを通じてユーザのストレスを緩和するとともに、ユーザに癒しを与えることができる。なお、本明細書におけるコミュニケーションには、言語のみの交流または意思疎通と、接触または触れ合いを伴う交流または意思疎通と、が含まれる。例えば、ユーザが言葉を発することなくロボット１００を抱きかかえることで、ロボット１００に接触しつつロボット１００に触れ合っている状態も、ユーザとロボット１００とがコミュニケーションをしている状態に含まれる。
　外装部材１０は柔軟性を有する。外装部材１０は、例えば硬度がアスカーＦ０よりも大きく、かつアスカーＣ７０以下であることにより、柔軟性を有する。外装部材１０は、例えばロボット１００のユーザがロボット１００に触れた際に触り心地のよい軟質な素材を含んでいる。外装部材１０の素材には、ウレタンフォーム、ゴム、樹脂、繊維等の有機材料を含むものを使用できる。外装部材１０は、フォーム材等の基材の外側表面を覆う柔らかい布等をさらに含んでもよい。フォーム材は、ポリスチレン、ポリエチレン、フェノール、ゴム系発泡材料、ゴム系スポンジ等を含む。布は、生地、起毛素材、革等を含む。フォーム材は、成形等によって製造しやすいため、外装部材１０にフォーム材を用いることで、外装部材１０の量産性を高くすることができる。
　ポリエチレン等の樹脂膜で流体を包んだ緩衝材を用いて外装部材１０を構成してもよい。この緩衝材は、樹脂膜で空気を包んだエアクッションや、樹脂膜で液体またはゲルを包んだ素材のもの等が挙げられる。
　ロボット１００は、一例として、胴部１と、頭部２と、腕部３と、脚部４と、を有する。腕部３は、右腕部３ａと、左腕部３ｂと、を含み、脚部４は、右脚部４ａと、左脚部４ｂと、を含む。ここで、胴部１はロボット本体に対応する。頭部２、腕部３および脚部４のそれぞれは、ロボット本体に対して相対的に変位可能に連結される駆動体に対応する。
　本実施形態では、腕部３は、胴部１に対して変位可能に構成されている。例えば、ロボット１００は、ユーザにより抱きかかえられた際に、右腕部３ａおよび左腕部３ｂを変位させ、ユーザを抱擁するようにユーザの首や胴等に接触させる。この動作により、ユーザはロボット１００に対して親近感を感じるため、ユーザとロボット１００との触れ合いが促進される。
　胴部１、頭部２、腕部３および脚部４は、いずれも外装部材１０により覆われている。胴部１における外装部材と、腕部３における外装部材と、は一体化しており、頭部２における外装部材は、胴部１および腕部３における外装部材に対して分離している。また脚部４は、内側にセンサ等の構成部を含まず、外装部材のみから構成されている。但し、これらの構成に限定されるものではなく、例えばユーザに接触されやすいロボット１００の部位のみが外装部材１０により覆われていてもよい。また胴部１、頭部２、腕部３および脚部４それぞれにおける外装部材１０の少なくとも１つが他の外装部材と分離されていてもよいし、頭部２、腕部３および脚部４のうちの変位しない部位が、その内側にセンサ等の構成部を含まず、外装部材１０のみにより構成されてもよい。
　ロボット１００は、外装部材１０の内側に、カメラ１１と、触覚センサ１２と、制御部１３と、バイタルセンサ１４と、バッテリ１５と、第１静電容量センサ２１と、第２静電容量センサ３１と、を有する。
　より詳しくは、図３に示すように、ロボット１００は、胴部１における外装部材１０の内側に、胴部フレーム１６と、胴部載置台１７と、を有する。またロボット１００は、頭部２における外装部材１０の内側に、頭部フレーム２２と、頭部載置台２３と、を有する。さらにロボット１００は、右腕部３ａにおける外装部材１０の内側に、右腕部フレーム３２ａと、右腕部載置台３３と、を有し、左腕部３ｂにおける外装部材１０の内側に、左腕部フレーム３２ｂを有する。
　胴部フレーム１６、頭部フレーム２２、右腕部フレーム３２ａおよび左腕部フレーム３２ｂは、それぞれ複数の柱状部材を組合せて形成された構造体である。胴部載置台１７、頭部載置台２３および右腕部載置台３３は、載置面を有する板状部材である。胴部載置台１７は胴部フレーム１６に固定され、頭部載置台２３は頭部フレーム２２に固定され、右腕部載置台３３は、右腕部フレーム３２ａに固定されている。なお、胴部フレーム１６、頭部フレーム２２、右腕部フレーム３２ａおよび左腕部フレーム３２ｂは、複数の板状部材を含む箱状に形成されてもよい。
　右腕部フレーム３２ａは、右腕部連結機構３４ａを介して胴部フレーム１６に連結しており、右腕部サーボモータ３５ａによって駆動されることにより、胴部フレーム１６に対して相対的に変位可能である。右腕部フレーム３２ａが変位することにより、右腕部３ａは胴部１に対して相対的に変位する。
　左腕部フレーム３２ｂは、左腕部連結機構３４ｂを介して胴部フレーム１６に連結しており、左腕部サーボモータ３５ｂによって駆動されることにより、胴部フレーム１６に対して相対的に変位可能である。左腕部フレーム３２ｂが変位することにより、左腕部３ｂは胴部１に対して相対的に変位する。
　カメラ１１は、胴部フレーム１６に固定されている。触覚センサ１２、制御部１３、バイタルセンサ１４およびバッテリ１５は、胴部載置台１７に固定されている。制御部１３およびバッテリ１５は、胴部載置台１７における触覚センサ１２およびバイタルセンサ１４が固定された側とは反対側に固定されている。なお、ここでの制御部１３およびバッテリ１５の配置は、胴部載置台１７上に配置可能なスペースの都合であって、必ずしも上記に限定されない。但し、胴部載置台１７における触覚センサ１２およびバイタルセンサ１４が固定された側とは反対側にバッテリ１５を固定すると、バッテリ１５は他の構成部と比較して重いため、ロボット１００の重心が低くなる。ロボット１００の重心が低いと、ロボット１００の位置および姿勢の少なくとも１つが安定し、かつバッテリ１５の充電および交換の少なくとも１つが行いやすくなるため好ましい。
　第１静電容量センサ２１は、頭部載置台２３に固定され、第２静電容量センサ３１は右腕部載置台３３に固定されている。なお、カメラ１１、触覚センサ１２、制御部１３、バイタルセンサ１４、バッテリ１５、第１静電容量センサ２１、第２静電容量センサ３１等の固定は、ネジ部材または接着部材等により行うことができる。
　胴部フレーム１６、胴部載置台１７、頭部フレーム２２、頭部載置台２３、右腕部フレーム３２ａ、右腕部載置台３３および左腕部フレーム３２ｂの各材質には特段の制限はなく、樹脂材料または金属材料等を使用できる。但し、駆動時における強度を確保する観点では、胴部フレーム１６、右腕部フレーム３２ａおよび左腕部フレーム３２ｂには、アルミニウム等の金属材料を用いることが好ましい。一方、強度を確保可能であれば、ロボット１００を軽量化するために、これら各部の材料には樹脂材料を用いることが好ましい。胴部載置台１７、頭部フレーム２２、頭部載置台２３、右腕部載置台３３および左腕部フレーム３２ｂの各材質にも特段の制限はなく、樹脂材料または金属材料を使用できるが、ロボット１００を軽量化する観点では、樹脂材料を用いることが好ましい。
　制御部１３は、カメラ１１、触覚センサ１２、バイタルセンサ１４、第１静電容量センサ２１、第２静電容量センサ３１、右腕部サーボモータ３５ａおよび左腕部サーボモータ３５ｂそれぞれと、有線または無線により通信可能に接続している。
　カメラ１１は、ロボット１００周辺の撮影画像を制御部１３に出力するイメージセンサである。本実施形態では、カメラ１１は、ユーザを撮影する撮影部の一例である。カメラ１１は、レンズと、該レンズによる像を撮像する撮像素子と、を含んでいる。撮像素子にはＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等を使用できる。撮像画像は、静止画または動画のいずれであってもよい。
　触覚センサ１２は、人間の手等に備わっている触覚が感じとる情報を検出し、電気信号である触覚信号に変換して制御部１３に出力するセンサ素子である。例えば触覚センサ１２は、ユーザがロボット１００に接触することにより生じた圧力や振動の情報を圧電素子によって触覚信号に変換して制御部１３に出力する。
　バイタルセンサ１４は、電磁波を利用してユーザの生体情報を取得する電磁波センサの一例である。バイタルセンサ１４については、図４を参照して別途詳述する。
　第１静電容量センサ２１および第２静電容量センサ３１は、ユーザがロボット１００に接触または近接したことを静電容量の変化に基づき検出した静電容量信号を制御部１３に出力するセンサ素子である。第１静電容量センサ２１は、外装部材１０の安定化の観点で可撓性を有さないリジッドセンサであることが好ましい。腕部３はユーザが触れやすい部位であるため、第２静電容量センサ３１は、触り心地を良好にする観点において、導電糸等を含む可撓性を有するセンサであることが好ましい。
　触覚センサ１２、第１静電容量センサ２１および第２静電容量センサ３１は、いずれもロボット１００に対するユーザの接触または近接を検出するユーザ検出部に対応する。
　バッテリ１５は、カメラ１１、触覚センサ１２、制御部１３、バイタルセンサ１４、第１静電容量センサ２１、第２静電容量センサ３１、右腕部サーボモータ３５ａおよび左腕部サーボモータ３５ｂそれぞれに電力を供給する電源である。バッテリ１５には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等の各種二次電池を使用できる。
　なお、ロボット１００におけるカメラ１１、触覚センサ１２、第１静電容量センサ２１および第２静電容量センサ３１は必須の構成部ではなく、ロボット１００は、少なくともバイタルセンサ１４を外装部材１０の内側に有していればよい。これらの設置位置も適宜変更可能である。
　また、ロボット１００は、制御部１３を必ずしも外装部材１０の内側に有さなくてもよく、制御部１３は外装部材１０の外側から無線を介して各機器と通信することもできる。バッテリ１５は、外装部材１０の外側から各構成部に電力供給することもできる。
　腕部３は、複数のフレーム部材と、複数の連結機構と、を含む多関節ロボットアームであってもよい。多関節ロボットアームにより腕部３を構成すると、ロボット１００は、よりリアリティが高い抱擁動作を実現できる。
　本実施形態では、腕部３のみが変位可能である構成を例示するが、これに限定されるものではなく、頭部２、腕部３および脚部４の少なくとも１つが変位可能であってもよい。ロボット１００の構成および形状も、本実施形態で例示するものに限定されず、ユーザの嗜好やロボット１００の使用形態等に応じて適宜変更可能である。
　＜バイタルセンサ１４の構成例＞
　図４は、バイタルセンサ１４の構成を例示する図である。バイタルセンサ１４は、マイクロ波発射部１４１と、マイクロ波受信部１４２と、有するマイクロ波ドップラーセンサである。マイクロ波は電磁波の一例である。
　バイタルセンサ１４は、ロボット１００における外装部材１０の内側から、マイクロ波発射部１４１によって、ユーザ２００に向けてマイクロ波である発射波Ｍｓを発射し、発射波Ｍｓがユーザ２００により反射された反射波Ｍｒを、マイクロ波受信部１４２により受信する。
　バイタルセンサ１４は、発射波Ｍｓの周波数と反射波Ｍｒの周波数との差から、ドップラー効果を利用して、ユーザ２００の心臓の拍動等により体表面に生じる微小変位を非接触で検出する。なお、ここでの非接触は、バイタルセンサ１４がユーザ２００の体表に触れないこと、または触れ続けないことを意味する。また、ユーザ２００が身に着けている衣服、手袋等を介して、バイタルセンサ１４がユーザ２００の体表面に生じる微小変位を検出する場合には、上記非接触は、ユーザ２００が身に着けている衣服、手袋等に、バイタルセンサ１４が触れないこと、または触れ続けないことを意味する。バイタルセンサ１４は、ユーザ２００がロボット１００を抱きかかえている状態等の、ユーザ２００がロボット１００に接触している状態においても、ユーザ２００の体表面に生じる微小変位を検出することができる。バイタルセンサ１４は、検出した微小変位からユーザ２００の生体情報としての心拍、呼吸、脈波、血圧等の情報を取得し、取得した生体情報を制御部１３に出力できる。
　バイタルセンサ１４は、マイクロ波ドップラーセンサに限定されるものではなく、人体とアンテナの結合の変化を利用して体表面に生じる微小な変位を検出するものであってもよいし、近赤外光等のマイクロ波以外の電磁波を利用するものであってもよい。また、バイタルセンサ１４は、ミリ波レーダー、マイクロ波レーダー等であってもよい。
　ここで、赤外光、可視光等の周波数が高い電磁波では、外装部材１０の透過率が低いため、バイタルセンサ１４が検出する電磁波の信号強度が低くなり、ユーザ２００の体表面に生じる微小変位の検出精度が低くなる場合がある。また、赤外光、可視光等の周波数が高い電磁波では、心拍、呼吸等の変位周期が長い生体情報の信号を検出することが困難な場合がある。一方で、周波数が低い電磁波では、ユーザ２００の体表面に生じる微小変位の検出分解能が低くなる場合がある。
　ユーザ２００の体表面に生じる微小変位の検出精度を高くし、かつ変位周期が長い生体情報の信号を検出可能とし、かつユーザ２００の体表面に生じる微小変位の検出分解能を高くする観点では、バイタルセンサ１４における電磁波の周波数は、３０ＭＨｚ以上で１００ＴＨｚ以下であることが好ましい。また上記観点では、バイタルセンサ１４における電磁波の周波数は、３００ＭＨｚ以上で３００ＧＨｚ以下であることがよりいっそう好ましく、１ＧＨｚ以上で１００ＧＨｚ以下であることが特に好ましい。また、上記観点では、外装部材１０の厚みは、０．１ｍｍ以上で１０００ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上で５００ｍｍ以下であることがよりいっそう好ましく、５ｍｍ以上で２００ｍｍ以下であることが特に好ましい。電磁波の周波数に関する上記条件と外装部材１０の厚みに関する上記条件とを組み合わせた条件であってもよい。なお、本明細書における外装部材１０の厚みは、ロボット１００を使用している状態での厚みを意味する。
　本実施形態では、外装部材１０は、周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の電磁波に対する透過率が１％以上であってもよい。また、周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の電磁波に対する透過率が１％以上である場合の外装部材１０の厚みは、０．１ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であってもよい。これらの条件を満足することにより、本実施形態では、ユーザ２００の体表面に生じる微小変位の検出精度を高くし、かつ変位周期が長い生体情報の信号を検出可能とし、かつユーザ２００の体表面に生じる微小変位の検出分解能を高くすることができる。
　本実施形態では、バイタルセンサ１４により検出される生体情報は、脈拍、血圧、心拍および呼吸の少なくとも１つを含んでもよい。より具体的には、バイタルセンサ１４により検出される生体情報は、心拍間隔、心拍変動、ＬＦ、ＨＦ、ＬＦ／ＨＦ、脈波、脈拍、脈拍間隔Ｒ－Ｒ、脈波波形、脈波伝搬速度、血行動態、脈圧、体温、脳波、血糖、呼吸、呼吸数、リズム、呼吸の深さ等を含んでもよい。これらの生体情報を取得し、解析することにより、本実施形態では、ユーザ２００の心理または健康状態に関する情報を取得することができる。
　本実施形態では、外装部材１０の内側にバイタルセンサ１４が設けられているため、ユーザ２００は、バイタルセンサ１４を視認することはできない。これにより、生体情報を検出されることに対するユーザ２００の抵抗感が抑制され、生体情報の円滑な取得が可能になる。また、バイタルセンサ１４は非接触で生体情報を取得できるため、ユーザが同じ場所に一定期間接触することが求められる接触式のセンサとは異なり、ユーザがある程度動いたとしても生体情報を取得できる。
　また、ロボット１００の抱擁動作等によってユーザ２００とロボット１００との触れ合いを促進することにより、ロボット１００は、ユーザ２００に抱きかかえられ、ユーザ２００に接触または近接した状態で生体情報を取得できる。これにより、ロボット１００は、ノイズが抑制された信頼性が高い生体情報を取得できる。
　＜制御部１３の構成例＞
　（ハードウェア構成例）
　図５は、制御部１３のハードウェア構成を例示するブロック図である。制御部１３は、コンピュータによって構築されており、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１３１と、ＲＯＭ(Read Only Memory)１３２と、ＲＡＭ(Random Access Memory)１３３と、ＨＤＤ／ＳＳＤ(Hard Disk Drive／Solid State Drive)１３４と、機器接続Ｉ／Ｆ(Interface)１３５と、通信Ｉ／Ｆ１３６と、を有する。これらは、システムバスＡを介して相互に通信可能に接続している。
　ＣＰＵ１３１は、各種の演算処理を含む制御処理を実行する。ＲＯＭ１３２は、ＩＰＬ(Initial Program Loader)等のＣＰＵ１３１の駆動に用いられるプログラムを記憶する。ＲＡＭ１３３は、ＣＰＵ１３１のワークエリアとして使用される。ＨＤＤ／ＳＳＤ１３４は、プログラム等の各種情報や、バイタルセンサ１４により取得された生体情報、各種センサによる検出情報等を記憶する。
　機器接続Ｉ／Ｆ１３５は、制御部１３を各種の外部機器と接続するためのインターフェースである。ここでの外部機器は、カメラ１１、触覚センサ１２、バイタルセンサ１４、第１静電容量センサ２１、第２静電容量センサ３１、サーボモータ３５およびバッテリ１５等である。なお、サーボモータ３５は、右腕部サーボモータ３５ａおよび左腕部サーボモータ３５ｂの総称表記である。
　通信Ｉ／Ｆ１３６は、通信ネットワーク等を介して、外部装置との間で通信するためのインターフェースである。例えば、制御部１３は、通信Ｉ／Ｆ１３６を介してインターネットに接続し、インターネットを介して外部装置との間で通信する。
　なお、ＣＰＵ１３１により実現される機能の少なくとも一部は、電気回路または電子回路により実現されてもよい。
　（機能構成例）
　図６は、制御部１３の機能構成を例示するブロック図である。制御部１３は、取得部１０１と、通信制御部１０２と、格納部１０３と、認証部１０４と、登録部１０５と、開始制御部１０６と、モータ制御部１０７と、入出力部１０８と、を有する。
　制御部１３は、取得部１０１および入出力部１０８の各機能を機器接続Ｉ／Ｆ１３５等により実現し、通信制御部１０２の機能を通信Ｉ／Ｆ１３６等により実現できる。また、制御部１３は、格納部１０３および登録部１０５の各機能をＨＤＤ／ＳＳＤ１３４等により実現し、認証部１０４、開始制御部１０６およびモータ制御部１０７の各機能を、ＣＰＵ１３１がＲＯＭ１３２等に格納されたプログラムに規定された処理を実行すること等により実現できる。なお、制御部１３が有する上記機能の一部は、ＰＣ（Personal Computer）等の外部装置により実現されてもよいし、制御部１３と外部装置との分散処理により実現されてもよい。
　取得部１０１は、制御部１３とバイタルセンサ１４との間での通信を制御することにより、バイタルセンサ１４から生体情報Ｂを取得する。
　通信制御部１０２は、通信ネットワーク等を介して外部装置との間で通信を制御する。例えば通信制御部１０２は、バイタルセンサ１４により取得された生体情報Ｂを、通信ネットワークを介して外部装置に送信できる。
　格納部１０３は、バイタルセンサ１４により取得された生体情報Ｂを格納する。格納部１０３は、取得部１０１がバイタルセンサ１４から生体情報Ｂを取得している間、取得される生体情報Ｂを連続して格納する。また格納部１０３は、カメラ１１による撮影画像Ｉｍや、触覚センサ１２からの触覚信号Ｓ、第１静電容量センサ２１からの第１静電容量信号Ｃ１および第２静電容量センサ３１からの第２静電容量信号Ｃ２等に基づいて得られる情報等も格納できる。
　認証部１０４は、カメラ１１によるユーザ２００の撮影画像Ｉｍに基づいてユーザ２００を個人認証する。例えば認証部１０４は、カメラ１１により撮影されたユーザ２００の顔を含む撮影画像Ｉｍに基づき、登録部１０５に予め登録された顔画像の登録情報１０９を参照して顔認証する。これにより、現在、ロボット１００に接触または近接しているユーザ２００と、予め登録された個人情報と、を対応付け、バイタルセンサ１４により取得される生体情報Ｂと、該個人情報と、を対応付けることができる。また、制御部１３は、撮影画像Ｉｍに含まれる顔画像が登録部１０５に登録されていない場合には、バイタルセンサ１４による生体情報の取得開始を中止するように制御することもできる。
　開始制御部１０６は、検出結果としての触覚信号Ｓ、第１静電容量信号Ｃ１および第２静電容量信号Ｃ２の少なくとも１つに基づき、バイタルセンサ１４に生体情報Ｂの取得を開始させる。例えば、開始制御部１０６は、上記検出結果に基づき、ロボット１００に対するユーザ２００の接触または近接が検出された場合に、バッテリ１５からバイタルセンサ１４へ電力供給するスイッチ等をオンすることにより、バイタルセンサ１４に生体情報Ｂの取得を開始させる。
　モータ制御部１０７は、サーボモータ３５の駆動を制御する。
　入出力部１０８は、制御部１３と外部機器との間での通信を制御する。例えば、入出力部１０８は、撮影画像Ｉｍ、触覚信号Ｓ、第１静電容量信号Ｃ１および第２静電容量信号Ｃ２等を入力したり、外部機器に情報または信号を出力したりすることができる。
　＜制御部１３による処理例＞
　図７は、制御部１３の処理を例示するフローチャートである。図７は、制御部１３により、バイタルセンサ１４に生体情報を取得する処理を示している。制御部１３は、触覚信号Ｓ、第１静電容量信号Ｃ１および第２静電容量信号Ｃ２の少なくとも１つに基づき、ロボット１００に対するユーザ２００の接触または近接が検出された場合に、図７の処理を開始する。なお、この開始時においては、カメラ１１、触覚センサ１２、第１静電容量センサ２１、第２静電容量センサ３１およびサーボモータ３５には、バッテリ１５から電力が供給されており、バイタルセンサ１４には電力が供給されていないものとする。
　まず、ステップＳ７１において、制御部１３は、開始制御部１０６により、バッテリ１５からバイタルセンサ１４へ電力供給するスイッチ等をオンすることにより、バイタルセンサ１４に生体情報Ｂの取得を開始させる。
　続いて、ステップＳ７２において、制御部１３は、取得部１０１により、バイタルセンサ１４から生体情報Ｂを取得し、格納部１０３に格納させる。
　続いて、ステップＳ７３において、制御部１３は、生体情報の取得を終了するか否かを判定する。例えば、制御部１３は、触覚信号Ｓ、第１静電容量信号Ｃ１および第２静電容量信号Ｃ２の少なくとも１つに基づき、ロボット１００に対するユーザ２００の接触または近接が検出されなくなった場合に、生体情報の取得を終了すると判定する。或いは制御部１３は、生体情報Ｂの連続取得量または連続取得時間が予め定められた閾値を超えた場合に、生体情報の取得を終了すると判定してもよい。
　ステップＳ７３において、終了すると判定した場合には（ステップＳ７３、Ｙｅｓ）、制御部１３は処理を終了し、終了しないと判定した場合には（ステップＳ７３、Ｎｏ）、制御部１３は、ステップＳ７２以降の処理を再度行う。
　以上のようにして、制御部１３は、生体情報Ｂの取得処理を行うことができる。なお、図７に示す処理の開始時において、バイタルセンサ１４は、供給電力量が抑制された状態等である待機状態（スリープ状態）であってもよい。つまり、制御部１３は、供給電力が抑制された待機状態から生体情報Ｂを取得可能な状態に復帰させることにより、バイタルセンサ１４に生体情報Ｂの取得を開始させてもよい。
　＜ロボット１００の作用効果＞
　以上説明したように、ロボット１００は、外装部材１０と、マイクロ波（電磁波）を利用してユーザ２００の生体情報Ｂを取得するバイタルセンサ１４（電磁波センサ）と、を有する。バイタルセンサ１４は、外装部材１０の内側に設けられている。外装部材１０の内側にバイタルセンサ１４を設けることにより、バイタルセンサ１４は、ユーザ２００が視認できない状態になる。またバイタルセンサ１４は、マイクロ波を利用して非接触で生体情報Ｂを取得できる。さらにバイタルセンサ１４は、ユーザが同じ場所に一定期間接触することが求められる接触センサとは異なり、ユーザがある程度動いたとしても生体情報Ｂを取得できる。これらにより、自身の生体情報が取得されることに対するユーザ２００の抵抗感を抑制できるため、生体情報Ｂを自然に取得可能なロボット１００を提供できる。
　また本実施形態では、外装部材１０は、有機材料を含んで構成されている。有機材料はマイクロ波を透過するため、外装部材１０の内側に設けられたバイタルセンサ１４により生体情報Ｂを取得可能になる。
　また本実施形態では、外装部材１０は柔軟性を有する。例えば、外装部材１０は、硬度がアスカーＦ０よりも大きく、かつアスカーＣ７０以下の部分である柔軟部を有してもよい。外装部材１０が柔軟性または柔軟部を有することにより、ユーザ２００はロボット１００に触れやすくなる。これにより、本実施形態では、ユーザ２００とロボット１００との触れ合いを促進することができる。
　また本実施形態では、外装部材１０は、バイタルセンサ１４の外側に柔軟部を有してもよい。例えば外装部材１０は、外装部材１０の内側に配置されたバイタルセンサ１４と、ロボット１００に接触しているユーザ２００と、の間に柔軟部を有する。外装部材１０がバイタルセンサ１４の外側に柔軟部を有することで、ロボット１００に接触するユーザ２００は、バイタルセンサ１４の硬さを感じることなく、柔軟部の柔らかさを感じることができる。これにより、ユーザ２００はロボット１００に触れやすくなるため、ユーザ２００とロボット１００との触れ合いを促進することができる。
　また本実施形態では、ロボット本体は、柔軟部を含んでもよい。ロボット本体が柔軟部を含むことで、ユーザ２００はロボット１００に触れやすくなる。これにより、本実施形態では、ユーザ２００とロボット１００との触れ合いを促進することができる。
　また本実施形態では、ロボット本体は、少なくとも胴部１を有し、胴部１が柔軟部を含んでもよい。胴部１には、ロボット１００の腹部、胸部、背部、腰部、臀部等が含まれる。胴部１は、ロボット１００において、ユーザ２００が接触する頻度が高い部分であるため、胴部１が柔軟部を含むことで、ロボット１００に接触するユーザ２００は柔らかさを感じる頻度が高くなる。これにより、ユーザ２００はロボット１００に触れやすくなるため、本実施形態では、ユーザ２００とロボット１００との触れ合いを促進することができる。
　また本実施形態では、胴部１は、少なくとも腹部を有し、腹部が柔軟部を含んでもよい。腹部は、胴部１に含まれる部分のうち、ユーザ２００が接触する頻度が特に高い部分であるため、腹部が柔軟部を含むことで、ユーザ２００は柔らかさを感じる頻度が特に高くなる。これにより、ユーザ２００はロボット１００に触れやすくなるため、本実施形態では、ユーザ２００とロボット１００との触れ合いを促進することができる。
　また本実施形態では、ロボット１００は、胴部１（ロボット本体）と、胴部１に対して相対的に変位可能に連結される腕部３（駆動体）と、を有する。ロボット１００は、腕部３を介してユーザ２００に接触し、例えば腕部３をユーザ２００の首や胴等に接触させる抱擁動作等を行うことができる。これらにより、ロボット１００に対する親近感をユーザ２００に与えることができるため、ユーザ２００とロボット１００との触れ合いを促進できる。
　また本実施形態では、ロボット１００は、ユーザ２００を撮影するカメラ１１（撮影部）と、カメラ１１による撮影画像Ｉｍに基づいてユーザ２００を個人認証する認証部１０４と、を有する。ロボット１００は、認証部１０４による認証結果を利用することにより、個人情報と対応付いた生体情報Ｂを取得できる。
　また本実施形態では、ロボット１００は、ロボット１００に対するユーザ２００の接触または近接を検出する触覚センサ１２、第１静電容量センサ２１および第２静電容量センサ３１（ユーザ検出部）を有する。またロボット１００は、触覚信号Ｓ、第１静電容量信号Ｃ１および第２静電容量信号Ｃ２（検出結果）の少なくとも１つに基づき、バイタルセンサ１４に生体情報Ｂの取得を開始させる開始制御部１０６を有する。この構成により、ユーザ２００がロボット１００から離れている場合には、生体情報Ｂが取得されないため、ロボット１００は、生体情報Ｂの取得にかかる電力の消費を抑制できる。
　以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形および置換を加えることができる。
　また、上述した実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。
　実施形態に係るロボットは、ユーザの安全、安心または健康な生活を支援する用途に特に好適であるが、この用途に限定されるものではなく、様々なユーザの生体情報を取得する用途に使用できる、
　本発明の態様は、例えば、以下のとおりである。
＜１＞　外装部材と、前記外装部材の内側に設けられ、電磁波を利用してユーザの生体情報を取得する電磁波センサと、を有する、ロボットである。
＜２＞　前記外装部材は、有機材料を含んで構成されている、前記＜１＞に記載のロボットである。
＜３＞　前記外装部材は、柔軟性を有する、前記＜１＞または前記＜２＞に記載のロボットである。
＜４＞　前記外装部材は、硬度がアスカーＦ０よりも大きく、かつアスカーＣ７０以下の部分である柔軟部を有する、前記＜３＞に記載のロボットである。
＜５＞　前記外装部材は、前記電磁波センサの外側に前記柔軟部を有する、前記＜４＞に記載のロボットである。
＜６＞　ロボット本体は、前記柔軟部を含む、前記＜４＞または前記＜５＞に記載のロボットである。
＜７＞　前記ロボット本体は、少なくとも胴部を有し、前記胴部は、前記柔軟部を含む、前記＜６＞に記載のロボットである。
＜８＞　前記胴部は、少なくとも腹部を有し、前記腹部は、前記柔軟部を含む、前記＜７＞に記載のロボットである。
＜９＞　前記外装部材は、周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の電磁波に対する透過率が１％以上である、前記＜１＞から前記＜８＞のいずれか１つに記載のロボットである。
＜１０＞　前記外装部材の厚みは、０．１ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である、前記＜９＞に記載のロボットである。
＜１１＞　ロボット本体と、前記ロボット本体に対して相対的に変位可能に連結される駆動体と、を有する、前記＜１＞から前記＜１０＞のいずれか１つに記載のロボットである。
＜１２＞　前記駆動体は、前記ロボット本体と相対的に変位可能な腕部を含む、前記＜１１＞に記載のロボットである。
＜１３＞　前記ユーザを撮影する撮影部と、前記撮影部による撮影画像に基づいて前記ユーザを個人認証する認証部と、を有する、前記＜１＞から前記＜１２＞のいずれか１つに記載のロボットである。
＜１４＞　前記ロボットに対する前記ユーザの接触または近接を検出するユーザ検出部と、　前記ユーザ検出部による検出結果に基づき、前記電磁波センサに生体情報の取得を開始させる制御部と、を有する、前記＜１＞から前記＜１２＞のいずれか１つに記載のロボットである。
　この出願は、２０２２年２月２日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０２２－０１４５９４号に基づいて、その優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を含む。
１　　　胴部
２　　　頭部
３　　　腕部
３ａ　　右腕部
３ｂ　　左腕部
４　　　脚部
４ａ　　右脚部
４ｂ　　左脚部
１０　　外装部材
１１　　カメラ
１２　　触覚センサ
１３　　制御部
１４　　バイタルセンサ（電磁波センサ）
１４１　マイクロ波発射部
１４２　マイクロ波受信部
１５　　バッテリ
１６　　胴部フレーム
１７　　胴部載置台
２１　　第１静電容量センサ
２２　　頭部フレーム
２３　　頭部載置台
３１　　第２静電容量センサ
３２ａ　右腕部フレーム
３２ｂ　左腕部フレーム
３３　　右腕部載置台
３４ａ　右腕部連結機構
３４ｂ　左腕部連結機構
３５　　サーボモータ
３５ａ　右腕部サーボモータ
３５ｂ　左腕部サーボモータ
１００　ロボット
１０１　取得部
１０２　通信制御部
１０３　格納部
１０４　認証部
１０５　登録部
１０６　開始制御部
１０７　モータ制御部
１０８　入出力部
１０９　登録情報
１３１　ＣＰＵ
１３２　ＲＯＭ
１３３　ＲＡＭ
１３４　ＨＤＤ／ＳＳＤ
１３５　機器接続Ｉ／Ｆ
１３６　通信Ｉ／Ｆ
２００　ユーザ
Ａ　　　システムバス
Ｂ　　　生体情報
Ｃ１　　第１静電容量信号
Ｃ２　　第２静電容量信号
Ｉｍ　　撮影画像
Ｍｓ　　発射波
Ｍｒ　　反射波

Claims (14)

  1. 　外装部材と、
    　前記外装部材の内側に設けられ、電磁波を利用してユーザの生体情報を取得する電磁波センサと、を有する、ロボット。
  2. 　前記外装部材は、有機材料を含んで構成されている、請求項１に記載のロボット。
  3. 　前記外装部材は、柔軟性を有する、請求項１に記載のロボット。
  4. 　前記外装部材は、硬度がアスカーＦ０よりも大きく、かつアスカーＣ７０以下の部分である柔軟部を有する、請求項３に記載のロボット。
  5. 　前記外装部材は、前記電磁波センサの外側に前記柔軟部を有する、請求項４に記載のロボット。
  6. 　ロボット本体は、前記柔軟部を含む、請求項４に記載のロボット。
  7. 　前記ロボット本体は、少なくとも胴部を有し、
    　前記胴部は、前記柔軟部を含む、請求項６に記載のロボット。
  8. 　前記胴部は、少なくとも腹部を有し、
    　前記腹部は、前記柔軟部を含む、請求項７に記載のロボット。
  9. 　前記外装部材は、周波数が３００ＭＨｚ以上３００ＧＨｚ以下の電磁波に対する透過率が１％以上である、請求項３に記載のロボット。
  10. 　前記外装部材の厚みは、０．１ｍｍ以上１０００ｍｍ以下である、請求項９に記載のロボット。
  11. 　ロボット本体と、
    　前記ロボット本体に対して相対的に変位可能に連結される駆動体と、を有する、請求項３に記載のロボット。
  12. 　前記駆動体は、前記ロボット本体と相対的に変位可能な腕部を含む、請求項１１に記載のロボット。
  13. 　前記ユーザを撮影する撮影部と、
    　前記撮影部による撮影画像に基づいて前記ユーザを個人認証する認証部と、を有する、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のロボット。
  14. 　前記ロボットに対する前記ユーザの接触または近接を検出するユーザ検出部と、
    　前記ユーザ検出部による検出結果に基づき、前記電磁波センサに生体情報の取得を開始させる制御部と、を有する、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のロボット。
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