專利名稱：機(jī)器人設(shè)備、信息處理方法和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人設(shè)備、信息處理方法和程序，尤其涉及當(dāng)通過無線電與通信設(shè)備通信時(shí)，根據(jù)無線電信號(hào)的通信質(zhì)量行動(dòng)的機(jī)器人設(shè)備，及其信息處理方法和程序。
背景技術(shù)：
如圖1所示，已經(jīng)開發(fā)出每一個(gè)都根據(jù)用戶的指令或周圍環(huán)境行動(dòng)的自動(dòng)機(jī)器人。關(guān)于某些機(jī)器人，如用于通過網(wǎng)絡(luò)3控制家庭電器4-1并通過網(wǎng)絡(luò)3從個(gè)人計(jì)算機(jī)4-2接收指令的目的的機(jī)器人，每個(gè)這樣的機(jī)器人都可以與接入點(diǎn)2通信。機(jī)器人1基于如IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會(huì))802.11b通過無線電與接入點(diǎn)2通信(參照日本未審查專利申請(qǐng)公開No.2001-191279)。
典型的機(jī)器人1具有用于指示無線電信號(hào)的強(qiáng)度的指示器。例如，當(dāng)諸如微波爐之類的用于發(fā)射電磁波的設(shè)備運(yùn)行時(shí)，或者當(dāng)機(jī)器人1在獨(dú)立移動(dòng)時(shí)被物體擋住時(shí)，用戶可以識(shí)別與接入點(diǎn)2的通信質(zhì)量的下降。
然后，根據(jù)使用這樣的指示器的方法，當(dāng)用戶注意任何事情，諸如，如果用戶與機(jī)器人1交互，用戶不能充分識(shí)別通信狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮上述情況做出本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明，使用了自動(dòng)機(jī)器人特有的功能(如，語音和手勢(shì))，使得用戶可以容易地了解機(jī)器人1和接入點(diǎn)2之間的通信。
本發(fā)明提供一種自動(dòng)機(jī)器人設(shè)備，用于通過無線電與通信設(shè)備通信，并根據(jù)用戶指令或周圍環(huán)境獨(dú)立確定動(dòng)作，該設(shè)備包括測(cè)量裝置，用于測(cè)量從通信設(shè)備接收的無線電信號(hào)的通信質(zhì)量；確定裝置，用于根據(jù)測(cè)量裝置測(cè)量的通信質(zhì)量確定動(dòng)作；和處理裝置，用于執(zhí)行允許機(jī)器人設(shè)備采用確定裝置確定的動(dòng)作的處理。
確定裝置可以根據(jù)機(jī)器人設(shè)備的當(dāng)前動(dòng)作的詳細(xì)內(nèi)容和測(cè)量裝置測(cè)量的通信質(zhì)量確定動(dòng)作。
確定裝置可以確定預(yù)定語音的產(chǎn)生，而處理裝置可以通過揚(yáng)聲器輸出語音。
本發(fā)明提供一種用于自動(dòng)機(jī)器人設(shè)備的信息處理方法，其中機(jī)器人設(shè)備通過無線電與通信設(shè)備通信，并根據(jù)用戶指令或周圍環(huán)境獨(dú)立確定動(dòng)作，該方法包括測(cè)量步驟，測(cè)量從通信設(shè)備接收的無線電信號(hào)的通信質(zhì)量；確定步驟，用于根據(jù)測(cè)量步驟測(cè)量的通信質(zhì)量確定動(dòng)作；和處理步驟，執(zhí)行允許機(jī)器人設(shè)備采用確定步驟中確定的動(dòng)作的處理。
本發(fā)明提供一種用于自動(dòng)機(jī)器人設(shè)備的程序，其中機(jī)器人設(shè)備通過無線電與通信設(shè)備通信，并根據(jù)用戶指令或周圍環(huán)境獨(dú)立確定動(dòng)作，該程序允許計(jì)算機(jī)執(zhí)行的處理包括測(cè)量步驟，測(cè)量從通信設(shè)備接收的無線電信號(hào)的通信質(zhì)量；確定步驟，用于根據(jù)測(cè)量步驟測(cè)量的通信質(zhì)量確定動(dòng)作；和處理步驟，執(zhí)行允許機(jī)器人設(shè)備采用確定步驟中確定的動(dòng)作的處理。
根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人設(shè)備，信息處理方法和程序，執(zhí)行測(cè)量從通信設(shè)備接收的無線電信號(hào)的通信質(zhì)量，根據(jù)測(cè)量的通信質(zhì)量確定動(dòng)作和允許機(jī)器人設(shè)備采用確定的動(dòng)作的處理。


圖1是典型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是應(yīng)用本發(fā)明的機(jī)器人系統(tǒng)的方框圖。
圖3是圖2中的機(jī)器人的外部透視圖。
圖4是圖2中的機(jī)器人的背面的外部透視圖。
圖5是解釋圖2中的機(jī)器人的示意圖。
圖6是圖2中的機(jī)器人的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7是主要解釋與圖2中的機(jī)器人的控制相關(guān)的部件的方框圖。
圖8是圖7中的主控制器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖9圖8中的語音識(shí)別單元的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖10是解釋圖2中的機(jī)器人的操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖2顯示應(yīng)用了本發(fā)明的機(jī)器人5的使用的例子。
根據(jù)用戶指令或周圍環(huán)境獨(dú)立確定動(dòng)作的人形機(jī)器人5根據(jù)IEEE802.11b與接入點(diǎn)2通信。例如，機(jī)器人5通過網(wǎng)絡(luò)3控制家庭電器4-1，并通過網(wǎng)絡(luò)3接收來自個(gè)人計(jì)算機(jī)4-2的指令來執(zhí)行預(yù)定的處理。
圖3是應(yīng)用了本發(fā)明的雙足行走機(jī)器人5的前面的外部透視圖。圖4是機(jī)器人5的背面的外部透視圖。圖5是解釋機(jī)器人5的骨架的示意圖。
機(jī)器人5還包括軀干單元11、布置在軀干單元11上面的頭部單元12、連接到軀干單元11的左上和右上部的預(yù)定位置的手臂單元13A和13B，以及連接到軀干單元11的左下和右下部的預(yù)定位置的腿部單元14A和14B。
通過將框架21經(jīng)由腰關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)23連接到腰座(waist base)21來構(gòu)造軀干單元11?？蚣?1用作軀干上半部，而腰座用作軀干下半部。在軀干單元11中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)固定在作為軀干下半部的腰座22上的腰關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)23的傳動(dòng)臂A1或A2時(shí)，如圖5所示，軀干上半部可以圍繞滾動(dòng)軸24或俯仰軸(pitch axis)25獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。滾動(dòng)軸24和俯仰軸25正交。
頭部單元12通過頸(neck)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)27連接到肩座(shoulder base)26的上表面的中部。肩座26固定在框架21的上端。驅(qū)動(dòng)頸關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)27的傳動(dòng)臂A3或A4，使得頭部單元12可以圍繞俯仰軸28和擺動(dòng)軸(yaw axis)29獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。如圖5所示，俯仰軸28與擺動(dòng)軸29正交。
手臂單元13A和13B通過相應(yīng)肩關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)30連接到肩座26的左側(cè)和右側(cè)。如圖5所示，設(shè)計(jì)每個(gè)手臂單元13A和13B，使得當(dāng)驅(qū)動(dòng)肩關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)30的傳動(dòng)臂A5或A6時(shí)，對(duì)應(yīng)的手臂單元可以獨(dú)立圍繞俯仰軸31或滾動(dòng)軸32旋轉(zhuǎn)。俯仰軸31與滾動(dòng)軸32正交。
在這種情況下，通過將作為上臂的傳動(dòng)臂A7的從動(dòng)軸通過肘關(guān)節(jié)單元44連接到作為前臂的傳動(dòng)臂A8并將手34附加到前臂的末端來構(gòu)造出手臂單元13A和13B。
如圖5所示，在每個(gè)手臂單元13A和13B中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)臂A7時(shí)，對(duì)應(yīng)的前臂可以繞擺動(dòng)軸35旋轉(zhuǎn)。如圖5所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)臂A8時(shí)，對(duì)應(yīng)的前臂可以圍繞俯仰軸36旋轉(zhuǎn)。
腿部單元14A和14B通過相應(yīng)臀關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)37連接到作為下部軀干的腰座22。如圖5所示，設(shè)計(jì)每個(gè)腿部單元14A和14B，使得當(dāng)驅(qū)動(dòng)臀關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)37的傳動(dòng)臂A9、A10或A11時(shí)，對(duì)應(yīng)的腿部單元可以獨(dú)立繞擺動(dòng)軸38、滾動(dòng)軸39和俯仰軸40轉(zhuǎn)動(dòng)。擺動(dòng)軸38、滾動(dòng)軸39和俯仰軸40相互正交。
在每個(gè)腿部單元14A和14B中，作為大腿的框架41的下端通過膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)42連接到作為小腿的框架43，并且框架43的下端通過踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)44連接到腳。
因此，如圖5所示，在每個(gè)腿部單元14A和14B中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)作為膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)42的傳動(dòng)臂A12時(shí)，對(duì)應(yīng)的小腿可以圍繞俯仰軸46旋轉(zhuǎn)。如圖5所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)踝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)臂A13或A14時(shí)，對(duì)應(yīng)的腳45可以獨(dú)立圍繞俯仰軸47或滾動(dòng)軸48轉(zhuǎn)動(dòng)。俯仰軸47與滾動(dòng)軸48正交。
腿部單元14A和14B分別具有足底傳感器91(圖7)。每個(gè)足底傳感器91布置在腳45的底部(與地板接觸的表面)。根據(jù)對(duì)應(yīng)的足底傳感器91的開/關(guān)狀態(tài)確定腳45是否與地板接觸。
盒控制單元52中具有將在下面描述的主控制器61(圖6)和其它部件?？刂茊卧?2布置在作為軀干單元11的下部軀干的腰座22的背面。
圖6是解釋機(jī)器人5的傳動(dòng)臂和用于傳動(dòng)臂的控制系統(tǒng)的圖。
控制單元52包括主控制器61，用于控制整個(gè)機(jī)器人5和將在下面描述的外部電路62的操作。外部電路62包括D/A轉(zhuǎn)換單元單元101、A/D轉(zhuǎn)換單元102、電池103、電池傳感器131、加速度傳感器132、通信單元105和外部存儲(chǔ)器106(在圖7中顯示)。
控制單元52連接到在各個(gè)部件單元(即，軀干單元11、頭部單元12、手臂單元13A和13B和腿部單元14A和14B)中布置的副控制器63A到63D?？刂茊卧?2向每個(gè)副控制器63A到63D提供必要的電源電壓，并且與副控制器63A到63D通信。
副控制器63A到63D分別連接到部件單元中的對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)臂A1到A14。根據(jù)從主控制器61供給的各種控制指令，副控制器63A到63D控制部件單元中的傳動(dòng)臂A1到A14，以便以特定狀態(tài)驅(qū)動(dòng)每個(gè)傳動(dòng)臂。
圖7是機(jī)器人5的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。
頭部單元12具有外部傳感器單元71，包括在預(yù)定位置上用作機(jī)器人5的“眼睛”的CCD(電荷耦合部件)照相機(jī)81，用作其“耳朵”的傳聲器、頭部傳感器51和用作機(jī)器人5的“嘴”的揚(yáng)聲器72?？刂茊卧?2中具有包含了電池傳感器131和加速傳感器132的內(nèi)部傳感器。腿部單元14A和14B分別具有在底面上的足底傳感器91，每個(gè)足底傳感器91用作機(jī)器人5的一個(gè)“人體感覺”。
在外部傳感器單元71中，CCD照相機(jī)81獲得周圍情況的圖像，并且將獲得的圖像信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器發(fā)送到主控制器61。傳聲器82收集作為用戶語音輸入的、諸如“行走”、“停止”或“抬起你的右手”之類的指令語音，并且將獲得的語音信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換單元102發(fā)送到主控制器61。
例如如圖3和4所示，頭部傳感器51布置在頭部單元的上部。頭部傳感器51檢測(cè)由用戶的物理動(dòng)作如“擁抱”或“輕拍”所產(chǎn)生的壓力，并且通過A/D轉(zhuǎn)換單元將壓力檢測(cè)信號(hào)作為檢測(cè)的結(jié)果發(fā)送到主控制器61。
足底傳感器91布置在每只腳45的腳底。當(dāng)腳45與地板接觸時(shí)，足底傳感器91通過A/D轉(zhuǎn)換單元102向主控制器61發(fā)送接觸信號(hào)。主控制器61根據(jù)接觸信號(hào)是否存在確定對(duì)應(yīng)的腳45是否與地板接觸。由于足底傳感器91分別布置在腿部單元14A和14B的兩只腳45的腳底，因此主控制器61根據(jù)每個(gè)接觸信號(hào)是否存在可以確定機(jī)器人5的兩只腳45是否與地板接觸，一只腳是否與地板接觸，或者兩只腳45是否都不與地板接觸。
控制單元52包括主控制器61、D/A轉(zhuǎn)換單元101、A/D轉(zhuǎn)換單元102、電池103、內(nèi)部傳感器單元104、通信單元105和外部存儲(chǔ)器106。
D/A(數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換單元101將從主控制器61供給的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，然后將信號(hào)提供給揚(yáng)聲器72。A/D(模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換單元102將從CCD81、傳聲器82、頭部傳感器51和足底傳感器91供給的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后，將信號(hào)提供給主控制器61。
在內(nèi)部傳感器單元104中，電池傳感器131定期檢測(cè)在電池103中剩余的電量，并且將指示檢測(cè)結(jié)果的電池電平檢測(cè)信號(hào)發(fā)送到主控制器61。加速傳感器132定期在三個(gè)軸方向上檢測(cè)關(guān)于機(jī)器人5的移動(dòng)的加速度(x、y和z軸)，并且將指示檢測(cè)結(jié)果的加速度檢測(cè)信號(hào)發(fā)送到主控制器61。
主控制器61包括CPU 111，用于控制主控制器61和內(nèi)部存儲(chǔ)器112的全部操作。內(nèi)部存儲(chǔ)器112存儲(chǔ)運(yùn)行該系統(tǒng)以便CPU 111控制各個(gè)單元的OS(操作系統(tǒng))122、應(yīng)用程序122和其它必要的數(shù)據(jù)。
根據(jù)從外部傳感器單元71中的CCD照相機(jī)81、傳聲器82和頭部傳感器51和足底傳感器91分別供給的圖像信號(hào)、語音信號(hào)、壓力檢測(cè)信號(hào)、接觸信號(hào)(在下面，統(tǒng)稱為外部傳感器信號(hào)S1)，并根據(jù)從內(nèi)部傳感器單元104中的電池傳感器131和加速傳感器132分別供給的電池電平檢測(cè)信號(hào)和加速度檢測(cè)信號(hào)(在下面，統(tǒng)稱為內(nèi)部傳感器信號(hào)S2)，主控制器61確定機(jī)器人5的周圍和內(nèi)部狀況、用戶指令或是否出現(xiàn)用戶導(dǎo)引(approach)。
根據(jù)機(jī)器人5的周圍和內(nèi)部狀況、用戶指令或通信單元105從個(gè)人計(jì)算機(jī)4-2接收的指令以及存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器112中的控制程序或在那時(shí)加載的存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器106中的各種控制參數(shù)，主控制器61確定機(jī)器人5的動(dòng)作，根據(jù)確定的結(jié)果產(chǎn)生控制指令COM，并且將控制指令COM發(fā)送到確定的動(dòng)作所需的副控制器63A到63D。根據(jù)控制指令COM，副控制器63A到63D驅(qū)動(dòng)各個(gè)傳動(dòng)臂A1到A14。因此，例如，機(jī)器人5可以執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)，如上下或水平搖頭不單元12，抬起手臂單元13A或13B，或交替移動(dòng)腿部單元14A和14B來行走。
按照需要，主控制器61還根據(jù)到外部的語音信號(hào)將預(yù)定的語音信號(hào)提供給揚(yáng)聲器來輸出語音。
通信單元105根據(jù)IEEE802.11b通過無線電與接入點(diǎn)2通信。當(dāng)更新OS121的版本或應(yīng)用程序122時(shí)，通過通信單元105下載更新的OS或應(yīng)用程序并存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器112中。此外，通信單元105可以接收預(yù)定的指令并提供給CPU 111。
外部存儲(chǔ)器106包括，如EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)。外部存儲(chǔ)器106可以通過形成在軀干單元11上的插槽加載到軀干單元11上。外部存儲(chǔ)器106存儲(chǔ)例如將在下面描述的情感模型。
圖8顯示圖7中的主控制器61的功能結(jié)構(gòu)的實(shí)例。主控制器61執(zhí)行存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器112中的OS 121和應(yīng)用程序122，因此實(shí)現(xiàn)圖8中所示的功能結(jié)構(gòu)。在圖8中，省略了D/A轉(zhuǎn)換單元101和A/D轉(zhuǎn)換單元102。
在主控制器61中，傳感器輸入處理單元201根據(jù)從頭部傳感器51、足底傳感器91、加速度傳感器132、傳聲器82、CCD照相機(jī)81和通信單元105分別供給的壓力檢測(cè)信號(hào)、接觸信號(hào)、加速度檢測(cè)信號(hào)、語音信號(hào)、圖像信號(hào)和無線電信號(hào)的通信質(zhì)量信號(hào)來識(shí)別特定外部條件、用戶的特定導(dǎo)引和用戶指令。傳感器輸入處理單元201將指示識(shí)別結(jié)果的狀態(tài)識(shí)別信息發(fā)送到模型存儲(chǔ)單元202和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203的每一個(gè)上。
換句話說，傳感器輸入處理單元201包括壓力處理單元221、加速處理單元222、語音識(shí)別單元223、圖像識(shí)別單元224和通信質(zhì)量測(cè)量單元225。
壓力處理單元221處理從頭部傳感器51供給的壓力檢測(cè)信號(hào)。例如，當(dāng)作為處理結(jié)果，檢測(cè)到施加了預(yù)定閾值或更高的壓力一小段時(shí)間時(shí)，壓力處理單元221識(shí)別該機(jī)器人被輕拍(責(zé)備)。當(dāng)檢測(cè)到施加了低于閾值的壓力一長(zhǎng)段時(shí)間時(shí)，壓力處理單元221識(shí)別給機(jī)器人被擁抱(贊揚(yáng))。壓力處理單元221將狀態(tài)識(shí)別信息作為識(shí)別的結(jié)果發(fā)送到模型存儲(chǔ)單元202和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203的每一個(gè)上。
此外，壓力處理單元221處理從足底傳感器91供給的接觸信號(hào)。例如，當(dāng)從布置在腿部單元14A的腳45上的足底傳感器91接收接觸信號(hào)時(shí)，壓力處理單元221識(shí)別腿部單元14A的腳45與地板接觸(地面)。當(dāng)壓力處理單元221沒有從腿部單元14A的足底傳感器91接收到接觸信號(hào)時(shí)，壓力處理單元221識(shí)別腿部單元14A的腳45沒有與地板接觸(地面)。類似地，根據(jù)來自腿部單元14B的足底傳感器91的接觸信號(hào)的存在與否，壓力處理單元221識(shí)別腿部單元14B的足底傳感器91是否與地板接觸(地面)。壓力處理單元221將作為識(shí)別結(jié)果的狀態(tài)識(shí)別信息發(fā)送到模型存儲(chǔ)單元202和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203的每一個(gè)上。
根據(jù)從加速傳感器132供給的加速度檢測(cè)信號(hào)，加速度處理單元222識(shí)別軀干單元11的加速度的方向和幅度，然后將作為識(shí)別結(jié)果的狀態(tài)識(shí)別信息發(fā)送到模型存儲(chǔ)單元202和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203的每一個(gè)上。
語音識(shí)別單元223使用來自傳聲器82的語音信號(hào)執(zhí)行語音識(shí)別。語音識(shí)別單元223將關(guān)于字符串的數(shù)據(jù)或字符串(如“行走”、“趴下”或“抓球”)作為狀態(tài)識(shí)別信息(用作語音識(shí)別的結(jié)果)通知給模型存儲(chǔ)單元202和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203。
圖像識(shí)別單元224使用從CCD照相機(jī)81供給的圖像信號(hào)執(zhí)行圖像識(shí)別處理。當(dāng)檢測(cè)“紅色圓形物體”或“與地面垂直并具有預(yù)定高度或更高的平面”，圖像識(shí)別單元224將圖像識(shí)別結(jié)果(如“有個(gè)球”或“有堵墻”)作為狀態(tài)識(shí)別信息通知給模型存儲(chǔ)單元202和動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203。
通信質(zhì)量測(cè)量單元225根據(jù)通過通信單元105從接入點(diǎn)2接收的信號(hào)測(cè)量通信質(zhì)量，并且將狀態(tài)識(shí)別信息作為測(cè)量結(jié)果發(fā)送到動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203。通信質(zhì)量指的是例如對(duì)應(yīng)于抗噪聲性或差錯(cuò)率(如果在擴(kuò)頻帶中以爆發(fā)方式出現(xiàn)干擾波，則在通信分組中出現(xiàn)差錯(cuò))的無線電信號(hào)強(qiáng)度。
模型存儲(chǔ)單元202存儲(chǔ)并管理情感模型、本能模型和展示情感、本能的成長(zhǎng)模型以及機(jī)器人5的成長(zhǎng)步驟。
在該實(shí)例中，情感模型使用預(yù)定范圍(如-1.0到1.0)中的值展示情感狀態(tài)(等級(jí))，諸如“高興”、“沮喪”、“生氣”和“娛樂”等等。根據(jù)從傳感器輸入處理單元201供給的狀態(tài)識(shí)別信息和逝去的時(shí)間來改變本能模型值。
本能模型使用預(yù)定范圍中的值展示欲望狀態(tài)(等級(jí))，諸如“進(jìn)食本能”、“睡覺本能”和“移動(dòng)本能”。根據(jù)從傳感器輸入處理單元201供給的狀態(tài)識(shí)別信息和逝去的時(shí)間改變本能模型值。
成長(zhǎng)模型使用預(yù)定范圍中的值展示成長(zhǎng)狀態(tài)(等級(jí))，諸如“兒童階段”、“青少年階段”、“中年階段”和“老年階段”。根據(jù)從傳感器輸入處理單元201供給的狀態(tài)識(shí)別信息和逝去的時(shí)間改變本能模型值。
模型存儲(chǔ)單元202將狀態(tài)信息發(fā)送到動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203中。狀態(tài)信息涉及由上述各個(gè)情感模型、本能模型和成長(zhǎng)模型值顯示的情感、本能和成長(zhǎng)狀態(tài)。
除了從傳感器處理單元201供給的狀態(tài)識(shí)別信息之外，模型存儲(chǔ)單元202從動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203接收動(dòng)作信息，該動(dòng)作信息指示機(jī)器人5的當(dāng)前或過去動(dòng)作的詳細(xì)內(nèi)容，如“長(zhǎng)時(shí)間行走”。當(dāng)接收相同的狀態(tài)識(shí)別信息時(shí)，模型存儲(chǔ)單元202根據(jù)動(dòng)作信息指示的機(jī)器人5的動(dòng)作產(chǎn)生不同的狀態(tài)信息。
例如，當(dāng)機(jī)器人5問候用戶而用戶輕拍機(jī)器人5的頭部時(shí)，將指示機(jī)器人5已經(jīng)問候用戶的動(dòng)作信息和指示用戶輕拍機(jī)器人5的狀態(tài)識(shí)別信息提供給模型存儲(chǔ)單元202。在這種情況下，模型存儲(chǔ)單元202增加展示“高興”的情感模型值。
動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203根據(jù)從傳感器輸入處理單元201供給的狀態(tài)識(shí)別信息、從模型存儲(chǔ)單元202供給的狀態(tài)信息和逝去的時(shí)間確定下一個(gè)動(dòng)作，然后將關(guān)于確定的動(dòng)作的詳細(xì)內(nèi)容的動(dòng)作指令輸出到態(tài)度改變機(jī)構(gòu)單元204。
態(tài)度改變機(jī)構(gòu)單元204根據(jù)從動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203供給的動(dòng)作指令信息產(chǎn)生態(tài)度改變信息以將機(jī)器人5的當(dāng)前態(tài)度改變?yōu)橄乱粋€(gè)態(tài)度，然后將態(tài)度改變信息發(fā)送到控制機(jī)構(gòu)單元205。
控制機(jī)構(gòu)單元205根據(jù)從態(tài)度改變裝置204供給的態(tài)度改變信息產(chǎn)生控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)各個(gè)傳動(dòng)臂A1到A14，并且將控制信號(hào)發(fā)送到副控制器63A到63D。根據(jù)控制信號(hào)，副控制器63A到63D驅(qū)動(dòng)合適的傳動(dòng)臂，因此允許機(jī)器人5執(zhí)行各種動(dòng)作。
語音合成單元208從動(dòng)作確定機(jī)構(gòu)單元203接收語音指令信息。根據(jù)語音指令信息，語音合成單元208通過規(guī)則執(zhí)行例如語音合成，并且將合成的語音提供給揚(yáng)聲器來輸出合成的語音。
圖9是傳感器輸入處理單元201中的語音識(shí)別單元223的功能的功能方框圖。
語音數(shù)據(jù)通過圖7中的傳聲器82和A/D轉(zhuǎn)換單元102提供給語音設(shè)備單元。語音數(shù)據(jù)提供給特征量提取單元251中。
特征提取單元251在每一恰當(dāng)?shù)膸瑢?duì)從A/D轉(zhuǎn)換單元102供給的語音數(shù)據(jù)執(zhí)行聲音分析處理，因此提取用作特征量(如MFCC(Mel頻率倒譜系數(shù)))的特征向量。
通過特征提取單元251獲得的每一幀特征向量依次提供給特征向量緩沖器252，并在其中存儲(chǔ)。因此，特征向量緩沖器252根據(jù)時(shí)序存儲(chǔ)幀特征向量。
例如，特征向量緩沖器252存儲(chǔ)從特定語音開始到結(jié)束(語音片斷)的時(shí)序特征向量。
匹配單元253根據(jù)例如連續(xù)密度HMM(如果需要，參照聲音模型數(shù)據(jù)庫(kù)254、字典數(shù)據(jù)庫(kù)255和語法數(shù)據(jù)庫(kù)256)，使用存儲(chǔ)在特征向量緩沖器252中的特征向量來識(shí)別由傳聲器82接收的語音。
換句話說，聲音模型數(shù)據(jù)庫(kù)254在預(yù)定單元(PLU(語音語言單元))中存儲(chǔ)一系列指示聲音特征的聲音模型，諸如要識(shí)別的語音的語言中的音位或音節(jié)。字典數(shù)據(jù)庫(kù)255存儲(chǔ)包含了要識(shí)別的詞(單詞)的發(fā)音的信息(音位信息)的詞典。語法數(shù)據(jù)庫(kù)256存儲(chǔ)用于描述如何鏈接(連接)包含在字典數(shù)據(jù)庫(kù)255的詞典中的詞的語法規(guī)則(語言模型)。
匹配單元253根據(jù)字典數(shù)據(jù)庫(kù)255中的詞典連接存儲(chǔ)在聲音模型數(shù)據(jù)庫(kù)254中的聲音模型，因此形成詞聲音模型(詞模型)。此外，匹配單元253根據(jù)存儲(chǔ)在語法數(shù)據(jù)庫(kù)256中的語法規(guī)則連接幾個(gè)詞模型，然后根據(jù)連續(xù)密度HMM執(zhí)行所連接的詞模型和時(shí)序特征向量之間的匹配，由此識(shí)別通過傳聲器82接收的語音。換句話說，匹配單元253從上述產(chǎn)生的詞模型中計(jì)算用于指示存儲(chǔ)在特征向量緩沖器252中的時(shí)序特征向量的所觀察的似然性的分?jǐn)?shù)。例如，匹配單元253檢測(cè)具有最高分?jǐn)?shù)的詞模型序列，并且輸出對(duì)應(yīng)于詞模型序列的詞序列作為語音識(shí)別的結(jié)果。
將參照?qǐng)D10的流程圖描述當(dāng)將與接入點(diǎn)2的通信狀態(tài)通知用戶時(shí)機(jī)器人5的操作。
在步驟S1中，機(jī)器人5的主控制器61根據(jù)通過通信單元105從接入點(diǎn)2接收的信號(hào)開始測(cè)量通信質(zhì)量(如，無線電信號(hào)強(qiáng)度或差錯(cuò)率)。在該實(shí)例中，以幾十秒的間隔測(cè)量通信質(zhì)量。
在步驟S2中，機(jī)器人5的主控制器61確定是否在預(yù)定時(shí)間T或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)連續(xù)測(cè)量到預(yù)定閾值th(當(dāng)無線電信號(hào)強(qiáng)度指示通信質(zhì)量時(shí)的預(yù)定強(qiáng)度，或者當(dāng)差錯(cuò)率指示通信質(zhì)量時(shí)的預(yù)定差錯(cuò)率)或更低的通信質(zhì)量。如果是，則操作前進(jìn)到步驟S3。
在步驟S3中，機(jī)器人5的主控制器61產(chǎn)生語音指令信息以便允許機(jī)器人5產(chǎn)生用于指示機(jī)器人5不能與接入點(diǎn)2通信的語音，如“我不能看見接入點(diǎn)。我該怎么辦”的話音消息，并且還根據(jù)信息通過規(guī)則執(zhí)行語音合成。然后，主控制器61向揚(yáng)聲器72提供合成的語音，從而輸出語音。因此，機(jī)器人5產(chǎn)生話音消息“我不能看見接入點(diǎn)。我該怎么辦”。
當(dāng)機(jī)器人5離開接入點(diǎn)2時(shí)，還可以允許機(jī)器人5產(chǎn)生話音消息“我不能看見接入點(diǎn)。我能不去這里么？”。如上所述，進(jìn)一步考慮機(jī)器人5的當(dāng)前動(dòng)作的消息內(nèi)容確定要從機(jī)器人5產(chǎn)生的話音消息，因此導(dǎo)致機(jī)器人5的更自然的語音。
在步驟S4中，機(jī)器人5的主控制器61處于等待模式，直到主控制器61從用戶接收到指令為止。當(dāng)從用戶接收指令時(shí)，操作前進(jìn)到步驟S5。主控制器61根據(jù)指令確定動(dòng)作，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于確定的動(dòng)作的詳細(xì)內(nèi)容的動(dòng)作指令信息、態(tài)度改變指令和控制信號(hào)，并且將控制信號(hào)發(fā)送到各個(gè)傳動(dòng)臂A。因此，機(jī)器人5響應(yīng)于用戶的指令采取動(dòng)作。
例如，當(dāng)機(jī)器人5看來冰箱放置在接入點(diǎn)前面時(shí)，用戶發(fā)出指令來防止該情況，如說“向左走10步”。如果微波爐放置在機(jī)器人5行動(dòng)的位置附近，用戶說，如“停止”(并且用戶關(guān)閉微波爐)。當(dāng)機(jī)器人5離開接入點(diǎn)2并產(chǎn)生話音消息“我不能看見接入點(diǎn)。我不必去這里嗎？”，用戶說“別去那里”。
當(dāng)機(jī)器人5接收上述語音時(shí)，機(jī)器人5識(shí)別語音作為指令。例如，響應(yīng)于指令“向左走10步”，機(jī)器人5僅向左移動(dòng)10步(重復(fù)十次腿部單元14A向左移動(dòng)一步并且腿部單元14B向左移動(dòng)一步的操作)。響應(yīng)于“停止”或“不要去那里”的指令，機(jī)器人5停止當(dāng)前動(dòng)作。在允許機(jī)器人5根據(jù)用戶語音行動(dòng)之前，機(jī)器人5可以產(chǎn)生用于指示機(jī)器人5已經(jīng)識(shí)別用戶指令的話音消息，如“是，明白”。
上述例子涉及機(jī)器人5使用機(jī)器人5不能與接入點(diǎn)2通信的事實(shí)的語音通知用戶的情況。此外，機(jī)器人5可以執(zhí)行預(yù)定的動(dòng)作(姿勢(shì))，如搖頭12。
如上所述，機(jī)器人5使用自動(dòng)機(jī)器人特有的功能通知用戶通信質(zhì)量的狀態(tài)。因此，用戶可以容易地獲得通信狀態(tài)。
在本說明書中，描述程序的步驟不僅包括根據(jù)描述的次序基于時(shí)序執(zhí)行的步驟，還包括不需要基于時(shí)序執(zhí)行，而是同時(shí)或獨(dú)立執(zhí)行的步驟。
在本說明書中，系統(tǒng)定義為每一個(gè)包含多個(gè)單元的裝置的統(tǒng)一整體。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)本發(fā)明，可以很容易通知用戶，如通信狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)機(jī)器人設(shè)備，用于通過無線電與通信設(shè)備通信，并根據(jù)用戶指令或周圍環(huán)境獨(dú)立確定動(dòng)作，該設(shè)備包括測(cè)量裝置，用于測(cè)量從通信設(shè)備接收的無線電信號(hào)的通信質(zhì)量；確定裝置，用于根據(jù)測(cè)量裝置測(cè)量的通信質(zhì)量確定動(dòng)作；和處理裝置，用于執(zhí)行允許機(jī)器人設(shè)備采用確定裝置確定的動(dòng)作的處理。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人設(shè)備，其中，確定裝置根據(jù)機(jī)器人設(shè)備的當(dāng)前動(dòng)作的詳細(xì)內(nèi)容和測(cè)量裝置測(cè)量的通信質(zhì)量確定動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人設(shè)備，其中，確定裝置確定預(yù)定語音的產(chǎn)生，而處理裝置通過揚(yáng)聲器輸出語音。
4.一種用于自動(dòng)機(jī)器人設(shè)備的信息處理方法，其中機(jī)器人設(shè)備通過無線電與通信設(shè)備通信，并根據(jù)用戶指令或周圍環(huán)境獨(dú)立確定動(dòng)作，該方法包括測(cè)量步驟，測(cè)量從通信設(shè)備接收的無線電信號(hào)的通信質(zhì)量；確定步驟，用于根據(jù)測(cè)量步驟測(cè)量的通信質(zhì)量確定動(dòng)作；和處理步驟，執(zhí)行允許機(jī)器人設(shè)備采用確定步驟中確定的動(dòng)作的處理。
5.一種用于自動(dòng)機(jī)器人設(shè)備的程序，其中機(jī)器人設(shè)備通過無線電與通信設(shè)備通信，并根據(jù)用戶指令或周圍環(huán)境獨(dú)立確定動(dòng)作，該程序允許計(jì)算機(jī)執(zhí)行的處理包括測(cè)量步驟，測(cè)量從通信設(shè)備接收的無線電信號(hào)的通信質(zhì)量；確定步驟，用于根據(jù)測(cè)量步驟測(cè)量的通信質(zhì)量確定動(dòng)作；和處理步驟，執(zhí)行允許機(jī)器人設(shè)備采用確定步驟中確定的動(dòng)作的處理。
全文摘要
提供能夠?qū)⑴c接入點(diǎn)的通信狀態(tài)通知給用戶的機(jī)器人設(shè)備、信息處理方法以及程序。機(jī)器人(5)根據(jù)用戶指令和周圍環(huán)境自動(dòng)決定動(dòng)作。根據(jù)IEEE802.11b，人形機(jī)器人(5)與接入點(diǎn)(2)通信，并且經(jīng)由例如網(wǎng)絡(luò)(3)，控制家庭電器(4－1)，以及從個(gè)人計(jì)算機(jī)(4－2)接收指令來執(zhí)行預(yù)定的處理。機(jī)器人(5)周期地計(jì)算與接入點(diǎn)(2)的通信質(zhì)量，并且在通信質(zhì)量低于預(yù)定級(jí)別已經(jīng)持續(xù)一預(yù)定時(shí)期段的情況下，發(fā)出“我看不見接入點(diǎn)。我應(yīng)該做什么?！痹谀且院髾C(jī)器人進(jìn)入等待用戶指令的狀態(tài)。當(dāng)用戶發(fā)出指令時(shí)，機(jī)器人根據(jù)指令采取動(dòng)作。
文檔編號(hào)B25J5/00GK1761554SQ20048000708
公開日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月1日
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