JP4555267B2 - コミュニケーション用ロボット - Google Patents

Description

本発明は、音声をスピーカーから発して利用者とコミュニケーションを図ることができるコミュニケーション用ロボットに関する。

近年、様々な種類のロボットが開発されているが、利用者に対して音声や映像で情報を発信したり、利用者の問いかけに応答するためにスピーカーや液晶表示装置を備え、利用者とコミュニケーションを図ることを目的としたコミュニケーション用ロボットがある。コミュニケーション用ロボットに取り付けられるスピーカーの種類、スピーカーの位置やスピーカーが発する音質は、利用者がコミュニケーション用ロボットの音声を明瞭に聞き取るために重要な要素である。

図１は、従来のコミュニケーション用ロボットの外観図を示すが、図２に示すようなコーン型スピーカー１４が、コミュニケーション用ロボット２の胴部６に内蔵されている。コーン型スピーカー１４は、コミュニケーション用ロボット２の胴部６の前面に配置され、コミュニケーション用ロボット２の外観には、スピーカー部１２という領域が確保される。コーン型スピーカー１４の主な構成は、エンクロージャ１４ａ、スピーカーユニット１４ｄ、コーン紙１４ｅである。

コーン型スピーカー１４が発する音声を外部に伝達するために、胴部６の外装カバー１４ｂに多数の開口孔１４ｃが設けられている。開口孔１４ｃを過度に多く設けると、外装カバー１４ｂの剛性が損なわれるおそれがあるが、逆に開口孔１４ｃの数量や面積を抑えてしまうと、コーン型スピーカー１４が発する音声がこもってしまい、外部に明瞭な音声を伝達できない状況となる。

また、開口孔１４ｃは、コミュニケーション用ロボット２の外観デザイン性を損なう。さらに、開口孔１４ｃを通して埃や雨水等の侵入があり、防塵と防滴の面で配慮が必要である。

コーン型スピーカー１４に用いるエンクロージャ１４ａは、音響設計を容易とし、高音質を得ることを可能とするために用いられる部品である。エンクロージャ１４ａは、コーン型スピーカー１４の後方に突出するため、コミュニケーション用ロボット２の胴部６に内蔵される他の機器のスペースが制約を受ける。利用者とコミュニケーション用ロボット２がコミュニケーションを図るためには、コミュニケーション用ロボット２の胴部６の前部に様々な機能を集約する必要があるため、種々の機器が前部に集中する。よって、エンクロージャ１４ａを含めた機器のレイアウト設計は難しい。

また、コミュニケーション用ロボット２の胴部６の前面にスピーカー部１２があるために、コミュニケーション用ロボット２の背後に利用者が立った場合、その利用者はコミュニケーション用ロボット２が発する音声が聞きづらいこともある。

複数の利用者が、コミュニケーション用ロボット２とコミュニケーションを行う際、全ての利用者がコミュニケーション用ロボット２から同じ距離をおいて立っているとは限らない。したがって、コミュニケーション用ロボット２が発する音声が、コミュニケーション用ロボット２の近くに立っている利用者にとっては良く聞こえても、コーン型スピーカー１４が発する音声は減衰するので、コミュニケーション用ロボット２から遠くに立っている利用者は聞こえづらいことがある。

特許文献１に、音声を送信するスピーカと音声を受信するマイクロフォンとを備えた人間型ロボットであって、スピーカは頭の外郭を振動体として音声を送信するものであり、音声の送信範囲は水平方向の全域において、頭を通る鉛直方向上方から水平方向よりも下方の範囲に亘っていることを特徴とする人間型ロボットが開示されている（特許文献１参照）。

特許文献２に、コントロール装置に対してネットワークを通じて双方向に通信可能とされ、映像及び音声により人とコミュニケーションを図るように前記コントロール装置によって遠隔操作されるコミュニケーションロボットであって、走行可能な走行部と、該走行部に搭載された胴体部と、該胴体部上に配された頭部とを備え、該頭部が、同一パネル上に液晶画面および機能部品が一体化された液晶表示パネルからなることを特徴とするコミュニケーションロボットが開示されている（特許文献２参照）。

特許文献３に、薄い板状の本体と、本体の一面側に取り付けられ本体に振動を与えて本体を振動の振動数に対応する撓みを発生させる振動体と、本体を地球に対して固定されている固定物体に支持する支持器具とを構成し、支持器具は固定物体に対して振動絶縁性を有する振動絶縁体を形成し、本体は本体の一面側にコネクタを形成し、コネクタには振動体に音声信号を送信する電気ケーブルの端部のコネクタが接続するディスプレイが開示されている（特許文献３参照）。

特許文献４に、表示画面の前方に設けられるパネル型スピーカであって、表示画面の前方を覆う透明パネルと、透明パネルの裏面に取り付けられ、透明パネルを振動させるエキサイタと、透明パネルの裏側で、透明パネル及びエキサイタを弾性的に支持する支持パネルと、透明パネルを支持することなく、透明パネルの外周を囲み、少なくとも一部が透明パネルよりも前方に突出する外装部材とを備えることを特徴とするパネル型スピーカが開示されている（特許文献４参照）。

特開２００２−１５４０７９号公報 特開２００４−２６１９４１号公報 特開２００５−９４３７７号公報 特開２００５−１９７８６８号公報

本発明の目的は、コミュニケーション用ロボットが発生する音声を利用者が明瞭に聞き取ることができるコミュニケーション用ロボットを提供することである。

以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明によるコミュニケーション用ロボット（２）は、コミュニケーション用ロボット（２）の外装と、外装の内面に接着されるエキサイタ（１６）と、外装の内面とエキサイタ（１６）との間の隙間に配置されるクッション材（２２）とを具備し、エキサイタ（１６）は、外装に振動を与え、外装から音声が出力される。

本発明によるコミュニケーション用ロボット（２）は、外装が、頭部（４）と胴部（６）と底部（８）とを備え、底部（８）の外装の内面に接着されるエキサイタ（１６）と、底部（８）の外装の内面とエキサイタ（１６）との間の隙間に配置されるクッション材（２２）とを備え、エキサイタ（１６）は、底部（８）の外装に振動を与え、底部（８）の外装から音声が出力される。

本発明によるコミュニケーション用ロボット（２）は、底部（８）の外装が、一枚の平板（２４）と他外装とを備え、平板（２４）の内面に接着されるエキサイタ（１６）と、平板（２４）の内面とエキサイタ（１６）との間の隙間に配置される第１クッション材（２２）と、平板（２４）と他外装との間の隙間に配置される第２クッション材とを備え、エキサイタ（１６）は、平板（２４）に振動を与え、平板（２４）から音声が出力される。

本発明によるコミュニケーション用ロボット（２）は、外装が、頭部（４）と胴部（６）と底部（８）とを備え、胴部（６）の外装の内面に接着されるエキサイタ（１６）と、胴部（６）の外装の内面とエキサイタ（１６）との間の隙間に配置されるクッション材（２２）とを備え、エキサイタ（１６）は、胴部（６）の外装に振動を与え、胴部（６）の外装から音声が出力される。

本発明によるコミュニケーション用ロボット（２）は、コミュニケーション用ロボット（２）の外装の一部分を構成する透明板（３２）と、透明板（３２）の内側に配置するディスプレイ装置（３０）と、透明板（３２）の内面に接着されるエキサイタ（１６）と、透明板（３２）と外装との間の隙間に配置されるクッション材（３４）とを備え、エキサイタ（１６）は、透明板（３２）に振動を与え、透明板（３２）から音声が出力される。

本発明によるコミュニケーション用ロボット（２）は、透明板（３２）が、ディスプレイ装置（３０）の外形に合わせた開口口（３８）を備える。

本発明によれば、コミュニケーション用ロボットが発生する音声を利用者が明瞭に聞き取ることができるコミュニケーション用ロボットが提供される。

添付図面を参照して、本発明によるコミュニケーション用ロボットを実施するための最良の形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
図３に、本発明に係るコミュニケーション用ロボット２の正面図を示す。また、図４に、本発明に係るコミュニケーション用ロボット２の側面図を示す。コミュニケーション用ロボット２の形態は、特に限定されるものではないが、頭部４、胴部６、底部８、脚部１０で構成される。

図５は、第１の実施形態に係るスピーカー構造を説明する図３のＡ−Ａ’断面図である。底部８の外装の内面にエキサイタ１６が接着剤を用いて接合される。接合面２０は、平面である。エキサイタ１６とは、マグネットとボイスコイルを備える励振部材である。ケーブル１８を通じて電気信号を受けてエキサイタ１６のボイスコイルが往復運動を行い、底部８の外装に振動を伝え、底部８の外装から音声が発生する。なお、底部８の外装の材質は、アルミニウムや鉄、樹脂などが例示される。

エキサイタ１６と底部８の外装の内面との隙間には、クッション材２２が配置される。クッション材２２は、スポンジやゴム等の弾性体が例示される。

上記のようなスピーカー構造を有したコミュニケーション用ロボット２が発する音声は、こもり感が無く、明瞭である。つまり、従来のコーン型スピーカー１４の構造では、コーン型スピーカー１４の前側に配置される外装カバー１４ｂが音声をこもらせてしまっていたが、本発明に係るスピーカー構造によれば、外装が振動板として音声を発するので、音圧が遮蔽されずに音声が利用者の耳に届く。したがって、コミュニケーション用ロボット２が発する音声は、こもり感がなく明瞭なのである。

また、従来のコーン型スピーカー１４が発する音声は、一般に高音域になるほど指向性が狭くなる特性を有するが、本発明に係るスピーカー構造によれば、高音域でも指向性が広いため、利用者がコミュニケーション用ロボット２に対して、どの方向にいても、ほぼ同じ音声を聞くことが可能である。特に、高音域の音声に対する聴覚が衰えやすい高齢者が利用者である場合には、有効な特性を有するスピーカ構造である。

さらに、本発明に係るスピーカー構造が発する音声は、従来のコーン型スピーカー１４が発する音声に比べ、減衰しにくいという特性がある。したがって、複数の利用者に、コミュニケーション用ロボット２が音声を発する際に、遠くに立つ利用者と近くに立つ利用者は同じような音量の音声を聞くことができる。当然ながら、一人の利用者がコミュニケーション用ロボット２に近づいたり離れたりしても、その利用者は同じような音量の音声を聞くことができる。

また、本発明に係るスピーカー構造が発する音声は指向性が低いので、エキサイタ１６を底部８の外装の内面に限らず、別の部分の外装の内面に取り付けても音声を利用者の耳に伝えることができる。したがって、必ずしもコミュニケーション用ロボット２の前面にスピーカー構造を設ける必要はなく、本発明に係るスピーカー構造は。空きスペースのどこにでも配置することができる。

さらに、本発明に係るスピーカー構造によれば、従来のコーン型スピーカー１４をコミュニケーション用ロボット２に取り付けるうえで不可欠であった、外装に設けられる開口孔１４ｃが不要であり、外観デザイン性を損なわない。その上、外装に孔がないので、コミュニケーション用ロボット２の内部への埃の侵入や雨水等の侵入を気にする必要がない。

（第２の実施形態）
図６に、第２の実施形態に係るスピーカーの取付位置を示す。上記のように、本発明に係るスピーカーは、コミュニケーション用ロボット２の外装をエキサイタ１６により振動させて音声を発するものである。第２の実施形態は、コミュニケーション用ロボット２の胴部６の外装の内面にエキサイタ１６を取り付けた場合である。胴部６の外装の内面であって、後部にエキサイタ１６が取り付けられていても、外装から発せられる音声は、高音においても指向性が広いので、利用者が、コミュニケーション用ロボット２の前面に立っていても、コミュニケーション用ロボット２が発する音声を聞き取ることができる。

また、コミュニケーション用ロボット２の前部に、図示しないカメラやマイク、その他制御機器などが集中して配置される必要がある。その理由は、コミュニケーション用ロボット２が、利用者を画像認識したり、利用者の声を音声認識しなければならないからである。したがって、エキサイタ１６を取り付けるスペースが前部に確保できなくても、本発明に係るスピーカ構造を用いれば、空きスペースにエキサイタ１６を取り付けることで、音声を発することができる。

（第３の実施形態）
図７に、第３の実施形態に係るスピーカーの取付位置を示す。また、図８に、第３の実施形態に係るスピーカー構造を説明する図３のＡ−Ａ’断面図を示す。第３の実施形態に係るコミュニケーション用ロボット２は、コミュニケーション用ロボット２の底部８が、平板である別ピース振動板２４と他外装とに分かれた分割構造を有している。別ピース振動板２４の材質は、アルミニウムや鉄、樹脂などが例示される。

別ピース振動板２４にエキサイタ１６が接着剤を用いて接合される。接合面２６は、平面である。

エキサイタ１６と別ピース振動板２４との隙間には、クッション材２２が配置される。クッション材２２は、スポンジやゴム等の弾性体が例示される。

更に、別ピース振動板２４と他外装のフランジ２８との間の隙間にクッション材２２’が設けられる。

エキサイタ１６は、ケーブル１８を通じて電気信号を受け、エキサイタ１６のボイスコイルが往復運動し、別ピース振動板２４が振動することで、別ピース振動板２４から音声が発生する。

このように、コミュニケーション用ロボット２が、平板と他外装とに分かれた外装の分割構造を備えたスピーカー構造を有しているので、コミュニケーション用ロボット２の音響設計者は、良い音質の追求等のために別ピース振動板２４の材質選択や形状選択を自由に行うことができる。つまり、コミュニケーション用ロボット２の外装の材質や板厚等に、別ピース振動板２４の材質や板厚等の選択が拘束されない。

（第４の実施形態）
図９に、第４の実施形態に係るスピーカーの取付位置を示す。また、図１０は、第４の実施形態に係るスピーカー構造を説明する図９のＢ−Ｂ’断面図を示す。第４の実施形態に係るコミュニケーション用ロボット２は、コミュニケーション用ロボット２の胴部６の前部の一部が開口している。

その開口の形状にほぼ一致する形状を有する振動板３２を、開口している部分にはめる。振動板３２の材質は、透明な樹脂あるいはガラスが例示される。

振動板３２の内側に２つのエキサイタ１６が接着剤を用いて貼り付けられる。振動板３２と胴部６のフランジ３６との間の隙間にクッション材３４が設けられる。

エキサイタ１６は、図示しないケーブルを通じて電気信号を受け、エキサイタ１６のボイスコイルが往復運動し、振動板３２が振動することで、振動板３２から音声が発生する。

更に、ディスプレイ装置３０が、振動板３２に接触しないように振動板３２の内側に設置される。ディスプレイ装置３０は、液晶ディスプレイが例示される。ディスプレイ装置３０には、文字や画像等の映像が表示される。したがって、振動板３２が透明であるため、コミュニケーション用ロボット２に接する利用者は、ディスプレイ装置３０に表示された映像を振動板３２を介して視認することができる。

つまり、第４の実施形態によれば、音声と映像が同じ位置から出力されるので、コミュニケーション用ロボット２に接する利用者は、高い臨場感を得ることが可能である。

図１１に、第４の実施形態に係る振動板３２を開口付き振動板３２’に換えた場合を説明する図を示す。開口付き振動板３２’は、ディスプレイ装置３０の大きさにほぼ一致した大きさの開口口３８を有している。すなわち、利用者は、上記の振動板３２を介さずにディスプレイ装置３０の映像を視認することになる。よって、開口付き振動板３２’は、透明であっても不透明であっても良い。また、開口付き振動板３２’は、金属、樹脂またはガラスが例示される。

開口口３８が無い振動板３２の場合、振動板３２とディスプレイ装置３０の間にゴミ等の異物が入りこみ、ディスプレイ装置３０の映像が見づらくなることがある。一方、開口付き振動板３２’は、そのようなことがないので、利用者はクリアな映像を見ることができる。また、開口口３８が無い振動板３２をコミュニケーションロボット２に組み付ける際は、振動板３２とディスプレイ装置３０の間にゴミ等が付着していないか確認する必要があるが、開口付き振動板３２’はそのような確認作業が不要で生産性に優れる。

図１は、従来のコミュニケーション用ロボットの外観図を示す。 図２は、コーン型スピーカーの断面図を示す。 図３は、本発明に係るコミュニケーション用ロボットの正面図を示す。 図４は、本発明に係るコミュニケーション用ロボットの側面図を示す。 図５は、第１の実施形態に係るスピーカー構造を説明する図３のＡ−Ａ’断面図である。 図６は、第２の実施形態に係るスピーカーの取付位置を示す図である。 図７は、第３の実施形態に係るスピーカーの取付位置を示す図である。 図８は、第３の実施形態に係るスピーカー構造を説明する図３のＡ−Ａ’断面図である。 図９は、第４の実施形態に係るスピーカーの取付位置を示す図である。 図１０は、第４の実施形態に係るスピーカー構造を説明する図９のＢ−Ｂ’断面図である。 図１１は、第４の実施形態に係る振動板を開口付き振動板に換えた場合を説明する図である。

符号の説明

２ ：ロボット
４ ：頭部
６ ：胴部
８ ：底部
１０ ：脚部
１２ ：スピーカー部
１４ ：コーン型スピーカー
１４ａ：エンクロージャ
１４ｂ：外装カバー
１４ｃ：開口孔
１４ｄ：スピーカユニット
１４ｅ：コーン紙
１６ ：エキサイタ
１８ ：ケーブル
２０ ：接合面
２２ ：クッション材
２２’：クッション材
２４ ：別ピース振動板
２６ ：接合面
２８ ：フランジ
３０ ：ディスプレイ装置
３２ ：振動板
３２’：開口付き振動板
３４ ：クッション材
３６ ：フランジ
３８ ：開口口

Claims (2)

1. 音声出力や映像表示の機能を有するコミュニケーション用ロボットにおいて、
   前記コミュニケーション用ロボットの外装と、
   前記外装の内面に接着され、マグネットとボイスコイルとを備えるエキサイタと、
   前記外装の内面と前記エキサイタとの間の隙間に配置されるクッション材と、
   前記外装の一部分を構成する透明板と、
   前記透明板の内側に配置するディスプレイ装置と、
   前記透明板と前記外装との間の隙間に配置される第３クッション材と
   を具備し、
   前記エキサイタは、前記透明板の内面に接着され、前記透明板に振動を与え、前記透明板から音声が出力される
   コミュニケーション用ロボット。
2. 前記透明板が、前記ディスプレイ装置の外形に合わせた開口口を具備する
   請求項１に記載のコミュニケーション用ロボット。

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