JP2002120182A - ロボット装置及びその制御方法 - Google Patents
ロボット装置及びその制御方法Info
- Publication number
- JP2002120182A JP2002120182A JP2000350278A JP2000350278A JP2002120182A JP 2002120182 A JP2002120182 A JP 2002120182A JP 2000350278 A JP2000350278 A JP 2000350278A JP 2000350278 A JP2000350278 A JP 2000350278A JP 2002120182 A JP2002120182 A JP 2002120182A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- action
- behavior
- unit
- state
- model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Toys (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
しかった。 【解決手段】自律型のロボット装置及びその制御方法に
おいて、自律動作時におけるロボット装置の状態を複数
の基本状態に分けたときの各基本状態ごとの行動モデル
をそれぞれ記憶し、記憶した各行動モデルのうち、認識
した外部及び又は内部の状況に応じた行動モデルを用い
て行動を決定し、決定した行動を発現するようにロボッ
ト装置を制御するようにしたことにより、行動モデルの
規模を縮小させてその取扱い容易化させることができ、
また基本状態の設定によって行動モデルのバリエーショ
ンを増加させることができ、かくして行動様式の変更及
び多様化を容易化し得るロボット装置及びその制御方法
を実現できる。
Description
の制御方法に関し、例えばペットロボットに適用して好
適なものである。
応じて自律的に行動するようになされたペットロボット
が本願特許出願人により開発されている。かかるペット
ロボットは、一般家庭において飼育される犬や猫に似せ
た外観を有し、それぞれ所定部位に配設されたCCD
(Charge Coupled Device)カメ
ラ、マイクロホン及びタッチセンサ等の出力に基づいて
周囲及び自己内部の状況や、ユーザからの指令及び働き
かけの有無などを認識し、認識結果に基づいて行動する
ものである。
ペットロボットにおいては、行動モデルと呼ばれる行動
様式を規定した1つのモデルを用いて発現する行動を決
定するように構築されており、このため行動様式の変更
が煩雑であったり、表現の多様化を行い難い問題があっ
た。
で、行動様式の変更及び多様化を容易化し得るロボット
装置及びその制御方法を提案しようとするものである。
め本発明においては、自律型のロボット装置において、
自律動作時における自己の状態を複数の基本状態に分け
たときの各基本状態ごとの行動モデルをそれぞれ記憶す
る記憶手段と、記憶手段に記憶された各行動モデルのう
ち、認識した外部及び又は内部の状況に応じた行動モデ
ルを用いて行動を決定する行動決定手段と、行動決定手
段により決定された行動を発現するように所定の制御処
理を実行する制御手段とを設けるようにした。
ルの規模を縮小させてその取扱い容易化させることがで
き、また基本状態の設定によって行動モデルのバリエー
ションを増加させることができる。
装置の制御方法において、自律動作時におけるロボット
装置の状態を複数の基本状態に分けたときの各基本状態
ごとの行動モデルをそれぞれ記憶する第1のステップ
と、記憶した各行動モデルのうち、認識した外部及び又
は内部の状況に応じた行動モデルを用いて行動を決定す
る第2のステップと、決定された行動を発現するように
ロボット装置を制御する第3のステップとを設けるよう
にした。
れば、行動モデルの規模を縮小させてその取扱い容易化
させることができ、また基本状態の設定によって行動モ
デルのバリエーションを増加させることができる。
施の形態を詳述する。
1の構成 図1において、1は全体として本実施の形態によるペッ
トロボットを示し、胴体部ユニット2の前後左右にそれ
ぞれ脚部ユニット3A〜3Dが連結されると共に、胴体
部ユニット2の前端部及び後端部にそれぞれ頭部ユニッ
ト4及び尻尾部ユニット5が連結されることにより構成
されている。
すように、このペットロボット1全体の行動を制御する
コントローラ10と、このペットロボット1の動力源と
してのバッテリ11と、バッテリセンサ12及び温度セ
ンサ13等からなる内部センサ部14となどが収納され
ている。
ット1の実質的な「目」として機能するCCD(Cha
rge Coupled Device)カメラ15、
「耳」として機能するマイクロホン16及びタッチセン
サ17等からなる外部センサ部18と、外見上の「目」
として機能するLED(Light Emitting
Diode)19と、「口」として機能するスピーカ
20となどがそれぞれ所定位置に配設されている。
分や、各脚部ユニット3A〜3D及び胴体部ユニット2
の各連結部分、頭部ユニット4及び胴体部ユニット2の
連結部分、並びに尻尾部ユニット5における尻尾5A
(図1)の付根部分などには、それぞれ必要な自由度数
分のアクチュエータ211〜21nが配設されている。
5は、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号S1Aを
コントローラ10に送出する。またマイクロホン16
は、ユーザから図示しないサウンドコマンダを介して音
階として与えられる「歩け」、「伏せ」又は「ボールを
追いかけろ」等の指令音を集音し、得られた音声信号S
1Bをコントローラ10に送出する。
明らかなように頭部ユニット4の上部に設けられてお
り、ユーザからの「撫でる」や「叩く」といった物理的
な働きかけにより受けた圧力を検出し、検出結果を圧力
検出信号S1Cとしてコントローラ10に送出する。
12は、バッテリ11の残量を検出して、検出結果をバ
ッテリ残量検出信号S2Aとしてコントローラ10に送
出し、温度センサ13は、ペットロボット1の内部温度
を検出して検出結果を温度検出信号S2Bとしてコント
ローラ10に送出する。
マイクロホン16及びタッチセンサ17からそれぞれ供
給される画像信号1A、音声信号S1B及び圧力検出信
号S1C(以下、これらをまとめて外部センサ信号S1
と呼ぶ)と、バッテリセンサ12及び温度センサ13か
らそれぞれ与えられるバッテリ残量検出信号S2A及び
温度検出信号S2B(以下、これらをまとめて内部セン
サ信号S2と呼ぶ)となどに基づいて、ペットロボット
1の周囲及び内部の状況や、ユーザからの指令、ユーザ
からの働きかけの有無などを判断する。
と、予めメモリ10Aに格納されている制御プログラム
とに基づいて続く行動を決定し、決定結果に基づいて必
要なアクチュエータ211〜21nを駆動させることに
より、頭部ユニット4を上下左右に振らせたり、尻尾部
ユニット5の尻尾5Aを動かせたり、各脚部ユニット3
A〜3Dを駆動して歩行させるなど行動を行わせる。
じて所定の音声信号S3をスピーカ20に与えることに
より当該音声信号S3に基づく音声を外部に出力させた
り、外見上の「目」としてのLED19にLED駆動信
号S4を出力することによりこれを点滅させる。
いては、周囲又は内部の状況や、ユーザからの指令及び
働きかけの有無などに基づいて自律的に行動することが
できるようになされている。
場合、ユーザからの働きかけやサウンドコマンダを用い
た指令などの操作入力の履歴と、自己の行動及び動作履
歴とに応じて、あたかも本物の動物が「成長」するかの
ごとく行動及び動作を変化させるようになされている。
に示すように、成長過程として「幼年期」、「少年
期」、「青年期」及び「成人期」の4つの「成長段階」
が設けられている。そしてコントローラ10のメモリ1
0Aには、これら各「成長段階」ごとの「歩行状態」、
「モーション(動き)」及び「サウンド(鳴き声)」な
どの行動及び動作の基礎となる制御パラメータが予め格
納されている。
「幼年期」の制御パラメータに従って、例えば「歩行状
態」については歩幅を小さくするなどして「よちよち歩
き」となるように、「モーション」については単に「歩
く」、「立つ」、「寝る」程度の「単純」な動きとなる
ように、また「サウンド」については音声信号S6の増
幅率を低下させるなどして「小さく短い」鳴き声となる
ように、各アクチュエータ211〜21n及び音声出力
を制御する。
コマンダを用いた指令入力と、「なでる」及び「たた
く」に該当するタッチセンサ17を介してのセンサ入力
及び決められた行動及び動作の成功回数などでなる強化
学習と、「なでる」及び「たたく」に該当しないタッチ
センサ17を介してのセンサ入力と、「ボールで遊ぶ」
などの所定の行動及び動作となどの予め決められた「成
長」に関与する複数の要素(以下、これらを成長要素と
呼ぶ)について、その発生を常時監視してカウントす
る。
素の累積度数に基づいて、各成長要素の累積度数の合計
値(以下、これを成長要素の総合経験値と呼ぶ)が予め
設定された閾値を越えると、使用する制御パラメータを
「幼年期」よりも成長レベル(行動や動作の難易度や煩
雑さなどのレベル)が高い「少年期」の制御パラメータ
に変更する。
「少年期」の制御パラメータに従って、例えば「歩行状
態」については各アクチュエータ211〜21nの回転
速度を速くするなどして「少しはしっかり」と歩くよう
に、「モーション」については動きの数を増加させるな
どして「少しは高度かつ複雑」な動きとなるように、ま
た「サウンド」については音声信号S6の増幅率を上げ
るなどして「少しは長く大きい」鳴き声となるように、
各アクチュエータ211〜21nやスピーカ20からの
音声出力を制御する。
同様にして、成長要素の総合経験値が「青年期」や「成
人期」にそれぞれ対応させて予め設定された各閾値を越
えるごとに、制御パラメータをより成長レベルの高い
「青年期」又は「成人期」の行動及び動作モデルに順次
変更し、当該制御パラメータに従って各アクチュエータ
211〜21nの回転速度やスピーカ20に与える音声
信号S3の長さや増幅率を徐々に上げたり、1つの動作
を行う際の各アクチュエータ211〜21nの回転量な
どを変化させる。
階」が上がる(すなわち「幼年期」から「少年期」、
「少年期」から「青年期」、「青年期」から「成人期」
に変化する)に従って、「歩行状態」が「よちよち歩
き」から「しっかりした歩き」に、「モーション」が
「単純」から「高度・複雑」に、かつ「サウンド」が
「小さく短い」から「長く大きい」に段階的に変化す
る。
いては、外部からの入力や自己の行動及び動作の履歴に
応じて、「幼年期」、「少年期」、「青年期」及び「成
人期」の4段階で「成長」するようになされている。
明らかなように、「少年期」、「青年期」及び「成人
期」の各「成長段階」について、それぞれ複数の「性
格」が用意されている。
て、動きが雑で速い「荒々しい性格」(Child
1)と、これよりも動きが滑らかで遅い「おっとりとし
た性格」(Child 2)とがある。
期」の「荒々しい性格」よりもより動きが雑で速い「い
らいら性格」(Young 1)と、これよりも動きが
遅くかつ滑らかな「普通の性格」(Young 2)
と、これよりも一層動作が遅く、かつ行動量が少ない
「おっとりとした性格」(Young 3)とがある。
ぞれ「青年期」の「いらいらした性格」よりもより動き
が雑で速く、かつユーザからの指令に応じた動きを行い
難い「攻撃的な性格」(Adult 1)と、これより
も動きが滑らかで遅く、かつユーザからの指令に応じた
動きを行い易い「少し荒々しい性格」(Adult2)
と、これによりも動きが滑らかで遅く、行動量が少く、
かつユーザからの指令に応じた動きを必ず行う「少しお
となしい性格」(Adult 3)と、これによりもさ
らに一層動きが遅く、行動量が少なく、かつユーザから
の指令に応じた動きを必ず行う「おとなしい性格」(A
dult 4)とがある。
を上げる際、各成長要素の累積度数に基づいて次の「成
長段階」内の1つの「性格」を選択する。
段階」に移る際、現在の「成長段階」の「性格」から遷
移できる次の「成長段階」の「性格」は決まっており、
図3において矢印で結ばれた「性格」間の遷移しかでき
ない。従って例えば「少年期」において「荒々しい性
格」(Child 1)が選択されている場合には、
「青年期」において「おっとりとした性格」(Youn
g 3)に遷移することができない。
は、あたかも本物の動物が飼い主の飼育の仕方等によっ
て性格を形成してゆくかのごとく、ユーザからの働きか
け及び指令の入力履歴や自己の行動履歴に応じて、「成
長」に伴って「性格」をも変化させるようになされてい
る。なおこのようにして選択された「性格」に応じた行
動や動作をペットロボット1に行わせるための手法につ
いては後述する。
具体的な処理について説明する。
2)に格納された制御プログラムに従って各種処理を実
行する。ここで、かかるコントローラ10の処理内容を
機能的に分類すると、図4に示すように、外部センサ部
18(図2)及び内部センサ部14(図2)の出力に基
づいて外部及び内部の状態を認識する状態認識部30
と、状態認識部30の認識結果に基づいてペットロボッ
ト1の感情及び本能の状態を決定する感情・本能モデル
部31と、状態認識部30の認識結果や、ペットロボッ
ト1の感情及び本能の状態に基づいて続く行動を決定す
る行動決定部32と、行動決定部32の決定結果に応じ
た行動をペットロボット1に発現させる行動生成部33
と、ペットロボット1の「成長」を制御する成長制御部
34とに分けることができる。
モデル部31、行動決定部32、行動生成部33及び成
長制御部34について詳細に説明する。
部センサ信号S1と、内部センサ部14から与えられる
内部センサ信号S2とに基づいて特定の状態を認識し、
認識結果を状態認識情報S10として感情・本能モデル
部31及び行動決定部32に通知する。
18のCCDカメラ15(図2)から与えられる画像信
号S1Aを常時監視し、当該画像信号S1Aに基づく画
像内に例えば「赤い丸いもの」や「垂直な平面」を検出
したときには、「ボールがある」、「壁がある」と認識
し、認識結果を感情・本能モデル部31及び行動決定部
32に通知する。
(図2)から与えられる音声信号S1Bを常時監視し、
当該音声信号S1Bに基づいて「歩け」、「伏せ」、
「ボールを追いかけろ」などの指令音が入力されたこと
を認識すると、かかる認識結果を感情・本能モデル部3
1及び行動決定部32に通知する。
7(図2)から与えられる圧力検出信号S1Cを常時監
視し、当該圧力検出信号S1Cに基づいて所定の閾値以
上のかつ短時間(例えば2秒未満)の圧力を検出したと
きには「叩かれた(叱られた)」と認識し、所定の閾値
未満で長時間(例えば2秒以上)かつ広範囲の圧力を検
出したときには「撫でられた(誉められた)」と認識
し、認識結果を感情・本能モデル部31及び行動決定部
32に通知する。
4の温度センサ13(図2)から与えられる温度検出信
号S2Bを常時監視し、当該温度検出信号S2Bに基づ
いて所定以上の温度を検出したときには「内部温度が上
昇しすぎた」と認識し、認識結果を感情・本能モデル部
31及び行動決定部32に通知する。
「驚き」、「恐怖」、「嫌悪」及び「怒り」の合計6つ
の情動について、各情動ごとにその情動の強さを表すパ
ラメータを保持している。そして感情・本能モデル部3
1は、これら各情動のパラメータ値を、それぞれ状態認
識部30から状態認識情報S10として与えられる「叩
かれた」又は「撫でられた」などの特定の認識結果と、
後述のように行動決定部32から与えられる決定された
出力行動を表す行動決定情報S11と、経過時間となど
に基づいて順次更新する。
認識情報S10に基づき得られる認識結果及び行動決定
情報S11に基づく出力行動がその情動に対して作用す
る度合い(予め設定されている)と、他の情動から受け
る抑制及び刺激の度合いと、経過時間となどに基づいて
所定の演算式により算出されるその情動の変化量をΔE
〔t〕、現在のその情動のパラメータ値をE〔t〕、認
識結果等に応じてその情動を変化させる割合を表す係数
をkeとして、所定周期で次式
メータ値E〔t+1〕を算出する。
算結果を現在のその情動のパラメータ値E〔t〕と置き
換えるようにしてその情動のパラメータ値を更新する。
なお各認識結果や各出力行動に対してどの情動のパラメ
ータ値を更新するかは、予め決められており、例えば
「叩かれた」といった認識結果が与えられた場合には
「怒り」の情動のパラメータ値が上がると共に「喜び」
の情動のパラメータ値が下がり、「撫でられた」といっ
た認識結果が与えられた場合には「喜び」の情動のパラ
メータ値が上がると共に「悲しみ」及び「怒り」の各情
動のパラメータ値が下がる。
1は、「運動欲」、「愛情欲」、「食欲」、「好奇心」
及び「睡眠欲」の互いに独立した5つの欲求について、
これら欲求ごとにその欲求の強さを表すパラメータ値を
保持している。そして感情・本能モデル部31は、これ
ら各欲求のパラメータ値を、それぞれ状態認識部30か
らの認識結果や、経過時間及び行動決定部32からの通
知などに基づいて順次更新する。
動欲」、「愛情欲」及び「好奇心」についてはペットロ
ボット1の出力行動、経過時間及び認識結果などに基づ
いて所定の演算式により算出されるその欲求の変動量Δ
I〔k〕、現在のその欲求のパラメータ値をI〔k〕、
その欲求の感度を表す係数をkiとして、所定周期で次
式
メータ値I〔k+1〕を算出し、この演算結果を現在の
その欲求のパラメータ値I〔k〕と置き換えるようにし
てその欲求のパラメータ値を更新する。この場合、出力
行動や認識結果等に対してどの欲求のパラメータ値を変
化させるかは予め定められており、例えば行動決定部3
2から何らかの行動を発現したとの通知があった場合に
は「運動欲」のパラメータ値が下がる。
については、状態認識部30を介して与えられるバッテ
リ残量検出信号S2A(図2)に基づいて、バッテリ残
量をBLとして所定周期で次式
を算出し、この演算結果を現在の食欲のパラメータ値I
〔k〕と置き換えるようにして当該「食欲」のパラメー
タ値を更新する。
欲」については1日を1同期として所定時間ごとにパラ
メータ値を増減変更する。
各欲求のパラメータ値がそれぞれ0から100までの範
囲で変動するように規制されており、また係数ke、k
iの値も各情動及び各欲求ごとに個別に設定されてい
る。
を有している。そして行動決定部32は、状態認識部3
0から与えられる状態認識情報S10と、感情・本能モ
デル部31における各情動及び各欲求のパラメータ値
と、対応する行動モデルと、経過時間となどに基づいて
次の行動を決定し、決定結果を行動決定情報S11とし
て感情・本能モデル部31、行動生成部33及び成長制
御部34に出力する。なお行動決定部32についての詳
細は後述するので、ここでは簡単に行動モデルを利用し
た次の行動の決定手法について説明する。
定する手法として、図5に示すように1つのノード(状
態)NODE0から同じ又は他のどのノードNODE0
〜NODEnに遷移するかを各ノードNODE0〜NO
DEn間を接続するアークARC0〜ARCnに対して
それぞれ設定された遷移確率P0〜Pnに基づいて確率
的に決定する確率オートマトンと呼ばれるアルゴリズム
を用いる。
動モデルごとに、その行動モデルの各ノードNODE0
〜NODEnごとの図6に示すような状態遷移表35が
格納されている。
ODE0〜NODEnにおいて遷移条件とする入力イベ
ント(状態認識部30の認識結果)が「入力イベント」
の行に優先順に列記され、その条件についてのさらなる
条件が「データ名」及び「データ範囲」の行における対
応する列に記述されている。
ノードNODE100では、「ボールを検出した(BA
LL)」という認識結果が与えられた場合に、当該認識
結果と共に与えられるそのボールの「大きさ(SIZ
E)」が「0から100の範囲(0,1000)」であ
ることや、「障害物を検出(OBSTACLE)」とい
う認識結果が与えられた場合に、当該認識結果と共に与
えられるその障害物までの「距離(DISTANC
E)」が「0から1000の範囲(0,1000)」で
あることが自己又は他のノードNODE0〜NODEn
に遷移するための条件となる。
結果の入力がない場合においても、行動決定部32が周
期的に参照する感情・本能モデル部31の各情動及び各
欲求のパラメータ値のうち「喜び(JOY)」、「驚き
(SUPRISE)」又は「悲しみ(SUDNES
S)」のいずれかの情動のパラメータ値が「50から1
00の範囲(50,100)」であるときには自己又は
他のノードNODE0〜NODEnに遷移することがで
きる。
への遷移確率」の欄における「遷移先ノード」の列にそ
のノードNODE0〜NODEnから遷移できるいくつ
かのノードNODE0〜NODEnが列記されると共
に、「入力イベント名」、「データ値」及び「データの
範囲」の各行に記述された全ての条件が揃った場合にお
けるそのノードNODE0〜NODEnへの遷移確率が
「他のノードへの遷移確率」の欄におけるそのノードN
ODE0〜NODEnの行に記述され、このとき出力さ
れる行動及び動作が「出力行動」の行に記述される。な
お「他のノードへの遷移確率」の欄における各行の遷移
確率の和は100 〔%〕となっている。
は、例えば「ボールを検出(BALL)」し、そのボー
ルの「大きさ(SIZE)」が「0から1000の範囲
(0,1000)」であるという認識結果が与えられた
場合には、「30〔%〕」の確率で「ノードNODE
120(node120)」に遷移でき、そのとき「A
CTION 1」の行動又は動作が出力されることとな
る。
な状態遷移表35として記述されたノードNODE0〜
NODEnがいくつも繋がるようにして形成されてい
る。
0から状態認識情報S10が与えられたときや、最後に
行動を発現してから一定時間が経過したときなどに、メ
モリ10Aに格納されている対応する行動モデルのうち
の対応するノードNODE0〜NODEnの状態遷移表
35を利用して次の行動や動作(「出力行動」の行に記
述された行動又は動作)を確率的に決定し、決定結果を
行動決定情報S11として感情・本能モデル部32、行
動生成部33及び成長制御部34に出力する。
て、その「成長段階」に応じた「成長レベル」の「歩行
状態」、「モーション」及び「サウンド」等の行動や動
作をペットロボット1に発現させるための各種制御パラ
メータをメモリ10A内に有している。
から行動決定情報S11が与えられると、メモリ10A
に格納されているこれら各種制御パラメータのうち、後
述のように予め成長制御部34により指定された「成長
段階」の制御パラメータに基づいて必要なアクチュエー
タ211〜22nを所定状態に駆動させたり、音声信号
S3に基づく音声をスピーカ20から出力させたり、外
見上の「目」としてのLED19を所定パターンで点滅
駆動する。
定部32により決定された行動を、そのときの「成長段
階」に応じたレベルでペットロボット1に発現させ得る
ようになされている。
部30から与えられる状態認識情報S10に基づく各種
状態のうち、「成長段階」を上げる際の参考要素とすべ
き上述の成長要素のリスト(以下、これを第1の成長要
素リストと呼ぶ)40Aと、これら成長要素の累積度数
をそれぞれ計数するための図7(B)のようなカウンタ
テーブル(以下、これを第1の成長要素カウンタテーブ
ルと呼ぶ)41Aとをメモリ10A内に有している。
から状態認識情報S10が与えられると、当該状態認識
情報S10に基づき得られる状態が成長要素か否かを第
1の成長要素リスト40Aに基づいて判断し、当該状態
が成長要素である場合には第1の成長要素カウンタテー
ブル41A内の対応するカウント値(経験値)を1つ増
加させる。
ように、上述のように行動決定部32から与えられる行
動決定情報S11に基づき得られる行動のうち、「成長
段階」を上げる際の参考要素とすべき上述の成長要素の
リスト(以下、これを第2の成長要素リストと呼ぶ)4
0Bと、これら成長要素の累積度数をそれぞれ計数する
ための図8(B)のようなカウンタテーブル(以下、こ
れを第2の成長要素カウンタテーブルと呼ぶ)41Bと
をメモリ10A内に有している。
から行動決定情報S11が与えられると、当該行動決定
情報S11に基づき得られる行動が成長要素か否かを第
2の成長要素リスト40Bに基づいて判断し、当該行動
が成長要素である場合には第2の成長要素カウンタテー
ブル41B内の対応するカウント値(経験値)を1つ増
加させる。
1又は第2の成長要素カウンタテーブル41A、41B
内のカウント値を増加させたときには、これら第1及び
第2の成長要素カウンタテーブル41A、41Bとは別
に用意した「成長段階」を上げるか否かを判定するため
のカウンタ(以下、これを総合経験値カウンタと呼ぶ)
のカウント値を1増加させ、この後当該総合経験値カウ
ンタのカウント値が現在の「成長段階」の終了条件とし
て予め設定されたカウント値に達したか否かを判断す
る。
ンタのカウント値が現在の「成長段階」の終了条件とし
て予め設定されたカウント値に達した場合には、ペット
ロボット1の「性格」を次の「成長段階」におけるどの
「性格」とするかを第1及び第2の成長要素カウンタテ
ーブル41A、41B内の各カウント値に基づいて決定
し、決定結果を性格指定情報S20として行動決定部3
2及び行動生成部33に出力する。なお成長制御部34
は、初期時には「幼年期」の「性格」(Baby 1)
を選択すべき旨の性格指定情報S20を行動決定部32
及び行動生成部33に与える。
定情報S20に基づいて、メモリ10Aに格納されてい
る複数の行動モデルの中から指定された「性格」と対応
付けられた行動モデルを選択し、これ以降はこの行動モ
デルを用いて上述のように現在のペットロボット1の行
動に対する次の行動を決定するようになる。
報S20に基づいて、指定された「成長段階」と対応付
けられた「歩行状態」、「モーション」及び「サウン
ド」等についての制御パラメータを選択し、これ以降は
この制御パラメータを用いて各アクチュエータ211〜
21n等を駆動する。
ロボット1の「成長」を制御し得るようになされてい
る。
について説明する。
ボット1の行動をその内容に応じて図9のように「シス
テム系」、「転倒復帰系」、「反応系」、「障害物回避
系」、「感情がやや高いとき系」、「基本行動系」など
の幾つかの系統(以下、これらを主分類系統と呼ぶ)5
0〜55、……に分け、これら各主分類系統50〜5
5、……ごとに、それぞれペットロボット1の「成長段
階」や「性格」に応じた行動を発現し得るように1又は
複数の行動モデルを用意している。
ド時における当該ペットロボット1の状態を、図10の
ようにしばらくの間ユーザからの入力がないときなどの
状態である「退屈状態」と、ユーザやボールと遊んでい
るときなどの状態である「わんぱく状態」、ボール等を
探すなどして歩き回っている「お散歩状態」と、退屈そ
うにごろごろと寝ころがっているときなどの状態である
「ぐうたら状態」と、座った姿勢でユーザと遊んでいる
「おはなし/おしえて状態」と、寝ているときなどの状
態である「おやすみ状態」の6つの基本状態に分け、こ
れら6つの基本状態のうちの行動が発現されない「おや
すみ状態」を除く残りの5つの基本状態にそれぞれ対応
させて、「基本行動系」の主分類系統55を「退屈
系」、「追跡系」、「歩き回り系」、「狸寝入り系」及
び「インタラクション系」の5つの系統(以下、この系
統を副分類系統と呼ぶ)55A〜55Eに分け、これら
各副分類系統55A〜55Eごとにそれぞれペットロボ
ット1の「性格」に応じた行動を発現し得るように複数
の行動モデルを用意している。
部34から上述の性格指定情報S20が与えられた場合
には、2以上の行動モデルが用意されている「基本行動
系」以外の各主分類系統50〜54について、性格指定
情報S20により指定された「性格」の行動を発現し得
るように、予めその「性格」に対応付けられている行動
モデルを1つ選択する。
格」が幼児期の「おっとりとした性格」(Child
1)(図3)であったことから、「転倒復帰系」につい
ては転倒したときに復帰できずに呼ぶ又は失神するとい
う行動を発現し易い「復帰できずに呼ぶ/失神」という
行動モデルが選択され、「障害物回避系」については障
害物に対して近寄らない行動を発現し易い「チキン(臆
病者)」という行動モデルが選択されていることを示し
ている。なお「システム系」、「反応系」及び「感情が
やや高いとき系」については、もともと行動モデルが1
つしか用意されていないため、それぞれ「Plane
(平常)」という行動モデルが選択される。
行動系」の主分類系統55に関しても、当該「基本行動
系」内の各副分類系統55A〜55Eについて、それぞ
れ性格指定情報S20により指定された「性格」の行動
を発現し得るように、予めその「性格」に対応付けられ
ている行動モデルを1つずつ選択する。
いては「きょろ系」、「追跡系」については「ユーザ
系」、「歩き回り系」については「ユーザ探索場所移動
系」、「狸寝入り系」については「すやすや系」、「イ
ンタラクション系」については「すなお系」の行動モデ
ルがそれぞれ選択されたことを示している。
識部30から状態認識情報S10が与えられたときや、
最後に行動を発現してから一定時間が経過したときなど
に、「基本行動系」を除く主分類系統50〜54のうち
の対応する全ての主分類系統50〜54の行動モデルを
それぞれ用いて次の行動をそれぞれ決定する。
統50〜54』とは、状態認識部30からの認識結果等
に対して予め対応付けられている主分類系統50〜54
のことを意味し、例えば状態認識部30からの「内部温
度が所定温度以上となった」や「バッテリ残量が少なく
なった」という認識結果に対しては「システム系」のみ
が対応付けられ、「転倒した」という認識結果に対して
は「転倒復帰系」のみが対応付けられている。また最後
に行動を発現してから一定時間が経過した場合に対して
は、「感情がやや高いとき系」及び「基本行動系」が対
応付けられている。従ってこの場合には、「感情がやや
高いとき系」及び「基本行動系」のそれぞれの行動モデ
ルを用いて続く行動がそれぞれ決定される。
行動系」については、状態認識部30からの認識結果等
に対して予め対応付けられている1つの副分類系統55
A〜55Eの行動モデルを用いて続く行動を決定する。
例えば状態認識部30からの「ボールを検出した」との
認識結果には、「追跡系」が対応付けられており、従っ
てこの場合には「追跡系」の行動モデルを用いて続く行
動が決定される。
て対応する全ての主分類系統50〜54の各行動モデル
や、対応する副分類系統55A〜55E内の1つの行動
モデルを用いて次の行動を決定すると、この後これら決
定した行動の中から予め定められた優先順位の高い主分
類系統50〜55によって選択された行動を1つ選択
し、当該選択した行動を上述のように行動決定情報S1
1として行動生成部32及び成長制御部34に通知す
る。因にこの実施の形態においては、図9において上側
に表記された主分類系統50〜55ほど優先順位が高く
設定されている。
のときのペットロボット1の「性格」に応じた行動モデ
ルを利用して続く行動を決定し得るようになされてい
る。
長段階」の同じ「性格」のペットロボット1でも、それ
までの外部からの入力履歴や自己の行動履歴に応じて、
出力行動の難易度や煩雑さに変化を生じさせ得るように
なされている。
動決定部32は、図11に示すように、各種芸や、大き
な音に対する反応(LOUD)、動きの難易度(MOV
E)、ボールに対する反応(BALL)及び好きな色に
対する反応(FAV)などの幾つかの行動や動作につい
て、同じ行動や動作でも難易度や煩雑さ等が異なる幾つ
かのパターンを有している。
ットロボット1の「成長段階」を上げる際に第1及び第
2の成長要素カウンタテーブル41A、41B(図7
(B)、図8(B))内の各カウント値に基づいて、か
かる行動や動作についてそれぞれどのパターンの行動や
動作を使用すべきかを行動決定部32に通知(以下、こ
れを行動難易度指定通知と呼ぶ)する。例えばこの図1
1は「性格」が幼児期の「おっとりとした性格」(Ch
ild 1)(図3)である場合の一例を示すのもであ
り、この例では出力される各種芸については「稚拙」、
大きな音に対する反応については「失神」、ボールに対
する接触の仕方については「稚拙」、お手の仕方につい
ては「稚拙」が指定されたことを表す。
指定通知に基づいて、指定された行動や動作のパターン
を選択し、かかる行動や動作についてそのパターンが発
現されるように、図9に示す「基本行動系」に属する全
ての行動モデル(「きょろ系」、「のんびり系」、…
…、「すやすや系」、「下品系」、……、「いたずら
系」、「すなお系」、「独立系」、……、「FAV定住
場所微少系」、「ボール探索場所移動系」、「ユーザ探
索場所移動系」、……、「アイテム系」、「ユーザ
系」、……)における対応する状態遷移表35(図6)
内の対応する出力行動の欄を対応する出力行動に変更す
る。
ルを用いて次の行動としてかかる行動や動作が選択され
たときに、成長制御部34により指定されたパターンの
行動や動作が発現されることとなる。
は、同じ「成長段階」の同じ「性格」のものであって
も、各行動や動作ごとにそれぞれ異なるパターン(難易
度・煩雑さ)の行動や動作を発現し得るようにすること
ができ、これによりペットロボット1に多様な個性をも
たせ得るようになされている。
モード時における当該ペットロボット1の状態を複数の
基本状態に分けたときの各基本状態ごとの行動モデル
(図9の「基本状態系」の「退屈系」、「追跡系」、
「歩き回り系」、「狸寝入り系」又は「インタラクショ
ン系」に属する各行動モデル)を用意し、これら行動モ
デルのうち、状態認識部30の認識結果等に応じた行動
モデルを用いて行動決定部32において行動を決定し、
当該決定した行動を発現するようにアクチュエータ21
1〜21n等を制御する。
で1つであった「基本状態系」の行動モデルの規模を縮
小させてその取扱いを容易化させることができ、また基
本状態の分け方によっては行動モデルの数を増加させる
ことができるため、ペットロボット1の行動様式を多様
化させることができる。
る当該ペットロボット1の状態を複数の基本状態に分け
たときの各基本状態ごとの行動モデル(図9の「基本状
態系」の「退屈系」、「追跡系」、「歩き回り系」、
「狸寝入り系」又は「インタラクション系」に属する各
行動モデル)を用意し、これら行動モデルのうち、状態
認識部30の認識結果等に応じた行動モデルを用いて行
動決定部32において行動を決定し、当該決定した行動
を発現するようにアクチュエータ211〜21n等を制
御するようにしたことにより、行動モデルの規模を縮小
させてその取扱いを容易化させることができると共に、
基本状態の分け方によっては行動モデルの数を増加させ
ることができることからペットロボット1の行動様式を
多様化させることができ、かくして行動様式の変更及び
多様化を容易化し得るペットロボットを実現できる。
に構成された4足歩行型のペットロボットに適用するよ
うにした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、要は、外部センサ及び又は内部センサの出力に基づ
いて外部及び又は内部の状態を認識し、認識結果に基づ
いて行動する自律型のロボット装置であるのならば、こ
の他種々の形態のロボット装置に広く適用することがで
きる。
ード時におけるペットロボット1のの基本状態を「退屈
状態」、「わんぱく状態」、「お散歩状態」、「ぐうた
ら状態」、「おはなし/おしえて状態」及び「おやすみ
状態」の6つの状態に分けるようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の状態に分
けるようにしても欲、また6以外の状態に分けるように
しても良い。
行動モデルを記憶する記憶手段としてメモリ10Aを適
用するようにした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、これ以外の記憶手段を適用するようにしても
良い。
リ10Aに格納された各種行動モデルのうち、外部及び
又は内部の状況に応じた行動モデルを用いて行動を決定
する行動決定手段としての行動決定部32と、行動決定
部32により決定された行動を発現するように所定の制
御処理を実行する制御手段としての行動生成部33と、
外部からの入力履歴及び又は自己の行動履歴に応じて、
上記記憶手段に記憶された各上記行動モデルを変更する
変更手段としての成長制御部34とを同じコントローラ
10により構成するようにした場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、これらを別体として構成するよ
うにしても良い。
トロボット1の「成長段階」を上げる際に図9に示す
「基本行動系」に属する各行動モデルの内容を変更する
ようにした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、そのタイミングとしては「成長段階」を上げる以外
のタイミングであっても良い。この場合においては、例
えば外部からの入力履歴及び又は自己の行動履歴に基づ
く学習によりそのタイミングを設定するようにすれば良
い。
ロボット装置において、自律動作時における自己の状態
を複数の基本状態に分けたときの各基本状態ごとの行動
モデルをそれぞれ記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶
された各行動モデルのうち、認識した外部及び又は内部
の状況に応じた行動モデルを用いて行動を決定する行動
決定手段と、行動決定手段により決定された行動を発現
するように所定の制御処理を実行する制御手段とを設け
るようにしたことにより、行動モデルの規模を縮小させ
てその取扱い容易化させることができ、また基本状態の
設定によって行動モデルのバリエーションを増加させる
ことができ、かくして行動様式の変更及び多様化を容易
化し得るロボット装置を実現できる。
置の制御方法において、自律動作時におけるロボット装
置の状態を複数の基本状態に分けたときの各基本状態ご
との行動モデルをそれぞれ記憶する第1のステップと、
記憶した各行動モデルのうち、認識した外部及び又は内
部の状況に応じた行動モデルを用いて行動を決定する第
2のステップと、決定された行動を発現するようにロボ
ット装置を制御する第3のステップとを設けるようにし
たことにより、行動モデルの規模を縮小させてその取扱
い容易化させることができ、また基本状態の設定によっ
て行動モデルのバリエーションを増加させることがで
き、かくして行動様式の変更及び多様化を容易化し得る
ロボット装置の制御方法を実現できる。
を示す斜視図である。
を示すブロック図である。
図である。
である。
ンタテーブルの説明に供する概念図である。
ンタテーブルの説明に供する概念図である。
基本状態の説明に供する略線図である。
基本状態の説明に供する略線図である。
……メモリ、30……状態認識部、31……感情・本能
モデル部、32……行動決定部、33……行動生成部、
34……成長制御部、50〜55……主分類系統、55
A〜55E……副分類系統、S10……状態認識情報、
S11……行動決定情報、S20……性格指定情報。
Claims (6)
- 【請求項1】外部センサ及び又は内部センサの出力に基
づいて外部及び又は内部の状況を認識し、認識結果に基
づいて行動する自律型のロボット装置において、 上記自律動作時における自己の状態を複数の基本状態に
分けたときの各上記基本状態ごとの行動モデルをそれぞ
れ記憶する記憶手段と、 上記記憶手段に記憶された各上記行動モデルのうち、上
記認識した外部及び又は内部の状況に応じた上記行動モ
デルを用いて上記行動を決定する行動決定手段と、 上記行動決定手段により決定された上記行動を発現する
ように所定の制御処理を実行する制御手段とを具えるこ
とを特徴とするロボット装置。 - 【請求項2】外部からの入力履歴及び自己の行動履歴の
少なくとも一方に基づいて、自己の性格を決定する性格
決定手段を具え、 上記記憶手段は、 各上記基本状態ごとに、各種性格に応じた複数の上記行
動モデルを記憶し、 上記行動決定手段は、 上記記憶手段に記憶された各上記行動モデルのうち、上
記認識した外部及び又は内部の状況と、上記性格決定手
段により決定された上記性格とに応じた上記行動モデル
を用いて上記行動を決定することを特徴とする請求項1
に記載のロボット装置。 - 【請求項3】外部からの入力履歴及び又は自己の行動履
歴に応じて、上記記憶手段に記憶された各上記行動モデ
ルを変更する変更手段を具えることを特徴とする請求項
1に記載のロボット装置。 - 【請求項4】外部センサ及び又は内部センサの出力に基
づいて外部及び又は内部の状況を認識し、認識結果に基
づいて行動する自律型のロボット装置の制御方法におい
て、 上記自律動作時における上記ロボット装置の状態を複数
の基本状態に分けたときの各上記基本状態ごとの行動モ
デルをそれぞれ記憶する第1のステップと、 記憶した各上記行動モデルのうち、上記認識した外部及
び又は内部の状況に応じた上記行動モデルを用いて上記
行動を決定する第2のステップと、 決定された上記行動を発現するように上記ロボット装置
を制御する第3のステップとを具えることを特徴とする
ロボット装置の制御方法。 - 【請求項5】上記ロボット装置は、 外部からの入力履歴及び自己の行動履歴の少なくとも一
方に基づいて、自己の性格を決定する性格決定手段を具
え、 上記第1のステップでは、 各上記基本状態ごとに、上記ロボット装置の各種性格に
応じた複数の上記行動モデルを記憶し、 上記第2のステップでは、 記憶した各上記行動モデルのうち、上記認識した外部及
び又は内部の状況と、上記性格決定手段により決定され
た上記性格とに応じた上記行動モデルを用いて上記行動
を決定することを特徴とする請求項4に記載のロボット
装置の制御方法。 - 【請求項6】上記第1のステップでは、 上記記憶手段に記憶された各上記行動モデルを、外部か
らの入力履歴及び又は自己の行動履歴に応じて変更する
ことを特徴とする請求項1に記載のロボット装置の制御
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000350278A JP4419035B2 (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | ロボット装置及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000350278A JP4419035B2 (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | ロボット装置及びその制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002120182A true JP2002120182A (ja) | 2002-04-23 |
JP4419035B2 JP4419035B2 (ja) | 2010-02-24 |
Family
ID=18823537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000350278A Expired - Fee Related JP4419035B2 (ja) | 2000-10-11 | 2000-10-11 | ロボット装置及びその制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4419035B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7421313B2 (en) | 2003-02-19 | 2008-09-02 | Sony Corporation | Robot apparatus and control method thereof |
JP2013099800A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-23 | Fujitsu Ltd | ロボット、ロボットの制御方法及び制御プログラム |
JP2023104003A (ja) * | 2018-01-31 | 2023-07-27 | Groove X株式会社 | 経験に基づいて行動する自律行動型ロボット |
JP2024044691A (ja) * | 2022-09-21 | 2024-04-02 | カシオ計算機株式会社 | 機器の制御装置、機器、機器の制御方法及びプログラム |
-
2000
- 2000-10-11 JP JP2000350278A patent/JP4419035B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7421313B2 (en) | 2003-02-19 | 2008-09-02 | Sony Corporation | Robot apparatus and control method thereof |
JP2013099800A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-23 | Fujitsu Ltd | ロボット、ロボットの制御方法及び制御プログラム |
JP2023104003A (ja) * | 2018-01-31 | 2023-07-27 | Groove X株式会社 | 経験に基づいて行動する自律行動型ロボット |
JP2024044691A (ja) * | 2022-09-21 | 2024-04-02 | カシオ計算機株式会社 | 機器の制御装置、機器、機器の制御方法及びプログラム |
JP7613443B2 (ja) | 2022-09-21 | 2025-01-15 | カシオ計算機株式会社 | 機器の制御装置、機器、機器の制御方法及びプログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4419035B2 (ja) | 2010-02-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7117190B2 (en) | Robot apparatus, control method thereof, and method for judging character of robot apparatus | |
US6445978B1 (en) | Robot device and method for controlling the same | |
US8483873B2 (en) | Autonomous robotic life form | |
EP1508409A1 (en) | Robot device and robot control method | |
US6711467B2 (en) | Robot apparatus and its control method | |
JP2003039363A (ja) | ロボット装置、ロボット装置の行動学習方法、ロボット装置の行動学習プログラム、及びプログラム記録媒体 | |
US7063591B2 (en) | Edit device, edit method, and recorded medium | |
US20080058988A1 (en) | Robots with autonomous behavior | |
JP3558222B2 (ja) | ロボットの行動制御システム及び行動制御方法、並びにロボット装置 | |
US20030056252A1 (en) | Robot apparatus, information display system, and information display method | |
JP2002120182A (ja) | ロボット装置及びその制御方法 | |
JP2006110707A (ja) | ロボット装置 | |
JP2003340760A (ja) | ロボット装置およびロボット制御方法、記録媒体、並びにプログラム | |
JP2002178282A (ja) | ロボット装置及びその制御方法 | |
JP2001157980A (ja) | ロボット装置及びその制御方法 | |
JP2001157982A (ja) | ロボット装置及びその制御方法 | |
JP2001157979A (ja) | ロボット装置及びその制御方法 | |
JP2001154707A (ja) | ロボット装置及びその制御方法 | |
JP2002120179A (ja) | ロボット装置及びその制御方法 | |
JP2001157977A (ja) | ロボット装置及びその制御方法 | |
JP2002192485A (ja) | ロボット装置、情報表示システム及び方法、ロボットシステム、並びに記録媒体 | |
WO2023037608A1 (ja) | 自律移動体、情報処理方法、及び、プログラム | |
JP2001157984A (ja) | ロボット装置及びロボット装置の動作制御方法 | |
JP2002264057A (ja) | ロボット装置、ロボット装置の行動制御方法、プログラム及び記録媒体 | |
JP2003340761A (ja) | ロボット装置及びロボット装置の制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070307 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081215 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081218 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090212 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090903 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091009 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091105 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091118 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121211 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121211 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |