识别声源方向的行为自主型机器人制造技术

机器人通过麦克风阵列检测声音并确定声源方向。机器人将头部朝向声源方向。在由麦克风阵列确定的声源方向的摄像区域(420)中检测到具备作为发声体的特征的目标时，将该发声体确定为发声源。当发声体被确定为发声源时，机器人将身体朝向声源(发声源)。当检测到特殊环境声时，执行规定动作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】识别声源方向的行为自主型机器人
本专利技术涉及一种根据内部状态或外部环境自主地作出行为选择的机器人。
技术介绍
听觉是生物的基本感觉之一。对于听觉而言，不仅要通过识别声音的三要素即响度(声压)、音色(频率)、音高(波形)来识别声音的种类，而且确定声源方向也很重要。麦克风阵列是能通过搭载多个麦克风来确定声源方向的设备。在从某个声源发出了声音时，多个麦克风各自进行集音。由于麦克风的设置位置不同，因此声音到达各麦克风的时间点会有些偏差。根据该时间点的偏差情况，确定声源方向。麦克风阵列作为机器人的“耳朵”备受期待。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004－32782号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，麦克风阵列难以区分从声源直接传来的声音和被墙壁等反射后传来的声音。在人对机器人说话时，部分声音有可能会被墙壁反射后传达至机器人，因此机器人可能会产生“多个方向上存在声源”这种错觉。本专利技术是基于上述问题认知而完成的专利技术，其主要目的在于提供一种使机器人更准确地确定声源方向的技术。用于解决问题的方案本专利技术的某一方案的行为自主型机器人具备：动作控制部，选择机器人的动作；驱动机构，执行由动作控制部选择的动作；麦克风阵列，检测声源方向；以及识别部，在由麦克风阵列检测到的声源方向的图像上检测到具有规定特征的发声体时，将发声体确定为声源。识别部在通过麦克风阵列检测到多个声源方向时，从拍摄每个声源方向而得到的图像中搜索发声体。本专利技术的另一方案的行为自主型机器人具备：动作控制部，选择机器人的动作；驱动机构，执行由动作控制部选择的动作；麦克风阵列，检测声源方向；温度传感器，检测空间的温度分布；以及识别部，在由麦克风阵列检测到的声源方向上检测到发热体时，将发热体确定为声源。识别部在通过麦克风阵列检测到多个声源方向时，基于每个声源方向的温度分布来搜索发热体。本专利技术的另一方案的行为自主型机器人具备：动作控制部，选择机器人的动作；驱动机构，执行由动作控制部选择的动作；麦克风，检测周围的声音；以及识别部，通过持续拍摄周围，追踪具有规定特征的物体。识别部确定与麦克风所检测到的声音特征对应的物体，动作控制部选择将机器人的头部朝向物体的方向的动作。本专利技术的某一方案的行为控制程序使计算机发挥以下功能：通过麦克风阵列检测声源方向的功能；拍摄检测到的声源方向来获取图像的功能；以及在图像中检测到具有规定特征的发声体时，将发声体确定为声源的功能。本专利技术的另一方案的行为控制程序使计算机发挥以下功能：通过麦克风阵列检测声源方向的功能；在由麦克风阵列确定的声源方向上检测到发热体时，将发热体确定为声源的功能；以及使机器人的头部朝向确定出的声源方向的功能。本专利技术的另一方案的行为控制程序使计算机发挥以下功能：通过持续拍摄周边，追踪具有规定特征的物体的功能；检测声音的功能；以及将作为追踪对象的一个以上的物体中的、与检测到的声音特征对应的物体确定为声源的功能。专利技术效果根据本专利技术，机器人容易准确地确定声源方向。附图说明图1的(a)是机器人的正面外观图。图1的(b)是机器人的侧面外观图。图2是概略地表示机器人的构造的剖面图。。图3是机器人系统的构成图。图4是情感地图的概念图。图5是机器人的硬件构成图。图6是机器人系统的功能框图。图7是表示麦克风阵列的测量原理的示意图。图8是表示本实施方式的声源确定方法的示意图。图9是表示频率范围与声音种类的关系的示意图。图10是表示在本实施方式中检测到声音时的处理过程的流程图。图11是表示检测到声音时的处理过程的流程图(变形例1)。图12是表示检测到声音时的处理过程的流程图(变形例2)。图13是眼部图像的外观图。具体实施方式图1的(a)是机器人100的正面外观图。图1的(b)是机器人100的侧面外观图。本实施方式中的机器人100是基于外部环境以及内部状态来决定行为、举动(gesture)的行为自主型机器人。外部环境通过摄像头、热敏传感器(thermosensor)等各种传感器来识别。内部状态被量化为表现机器人100的情感的各种参数。对此将在后文加以说明。机器人100以房屋内行动为前提，例如，以主人家的房屋内为行动范围。以下，将与机器人100有关联的人称为“用户”，将作为机器人100所属的家庭的成员的用户称为“主人”。机器人100的主体104具有整体上圆润的形状，包括由聚氨酯、橡胶、树脂、纤维等柔软而具有弹性的材料形成的外皮。可以给机器人100着装。通过采用圆润而柔软的手感好的主体104，机器人100提供给用户安心感和舒服的触感。机器人100总重量在15千克以下，优选10千克以下，进一步优选5千克以下。一半以上的婴儿直到出生后13个月才开始走路。出生后13个月的婴儿的平均体重为男孩略高于9千克、女孩略低于9千克。因此，如果机器人100的总重量为10千克以下，则用户只需耗费大致与抱起不会走路的婴儿同等的力气就能抱起机器人100。出生后2个月以内的婴儿的平均体重是男女均小于5千克。因此，如果机器人100的总重量在5千克以下，则用户耗费与抱起小婴儿同等的力气就能抱起机器人100。通过适度的重量和圆润感、柔软度、手感好等诸多属性，会实现用户容易抱起并且愿意抱起机器人100的效果。基于同样的理由，优选机器人100的身高在1.2米以下，理想的是0.7米以下。对本实施方式的机器人100而言，能抱起来是重要的设计理念。机器人100具备用于进行三轮行进的三个轮子。如图所示，包括一对前轮102(左轮102a、右轮102b)和一个后轮103。前轮102为驱动轮，后轮103为从动轮。前轮102不具有转向机构，但能独立控制旋转速度、旋转方向。后轮103由所谓的全向轮(omniwheel)构成，能自由旋转以便使机器人100向前后左右移动。机器人100能通过使右轮102b的转速大于左轮102a来进行左转或逆时针旋转。机器人100能通过使左轮102a的转速大于右轮102b来进行右转或顺时针旋转。前轮102以及后轮103能通过驱动机构(转动机构、连杆机构)而完全收纳于主体104。行进时各轮子的大部分隐藏在主体104中，而当各轮子完全收纳于主体104时，机器人100会变为不可移动的状态。即，随着轮子的收纳动作，主体104下降而就座于地面F。在该就座状态下，形成于主体104的底部的平坦状的就座面108(接地底面)与地面F抵接。机器人100具有两只手106。手106不具有抓持物体的功能。手106能进行抬起、摆动、振动等简单的动作。两只手106也能独立控制。眼睛110内置有高分辨率摄像头402。眼睛110还能通过液晶元件或有机EL元件来进行图像显示。机器人100也能内置扬声器来发出简单的声音。机器人100的头部装配有角112。如上所述，机器人100重量轻，因此用户能通过抓住角112来提起机器人100。本实施方式中的机器人100在角112中内置有全景摄像头400(第一摄像头)。全景摄像头400能通过鱼眼镜头一次性拍摄上下左右所有方位(360度：特别是机器人100上方的大致整个区域)(参照图8)。内置于眼睛110的高分辨率摄像头402(第二摄像头)只能拍摄机器人100的正面方向。全景摄像头400拍摄范围宽，但其分辨率低于高分辨率摄像头402。除此之外，机器人100内置有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种行为自主型机器人，其特征在于，具备：动作控制部，选择机器人的动作；驱动机构，执行由所述动作控制部选择的动作；麦克风阵列，检测声源方向；以及识别部，在由所述麦克风阵列检测到的声源方向的图像上检测到具有规定特征的发声体时，将所述发声体确定为声源，所述识别部在由所述麦克风阵列检测到多个声源方向时，从拍摄每个声源方向而得的图像中搜索发声体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.29 JP 2016-1669761.一种行为自主型机器人，其特征在于，具备：动作控制部，选择机器人的动作；驱动机构，执行由所述动作控制部选择的动作；麦克风阵列，检测声源方向；以及识别部，在由所述麦克风阵列检测到的声源方向的图像上检测到具有规定特征的发声体时，将所述发声体确定为声源，所述识别部在由所述麦克风阵列检测到多个声源方向时，从拍摄每个声源方向而得的图像中搜索发声体。2.根据权利要求1所述的行为自主型机器人，其特征在于，所述动作控制部在检测到声音时，选择将机器人的头部朝向声源方向的动作。3.根据权利要求1所述的行为自主型机器人，其特征在于，所述动作控制部在图像中确定了发声体时，选择将机器人的躯干部朝向发声体的动作。4.根据权利要求1所述的行为自主型机器人，其特征在于，还具备声音分类部，所述声音分类部基于声音特征对检测到的声音进行分类，所述动作选择部在检测到的声音属于规定分类时，选择表示针对所述检测到的声音的反应的规定动作。5.根据权利要求1所述的行为自主型机器人，其特征在于，还具备：第一摄像头，能同时拍摄机器人上方的大致整个区域；以及第二摄像头，能以高于所述第一摄像头的分辨率拍摄特定方向，所述识别部根据由所述第一摄像头拍摄到的图像，检测发声体所在的方向，并通过所述第二摄像头对检测到的方向进行拍摄，基于所述第二摄像头拍摄到的图像，来将发声体确定为声源。6.根据权利要求1所述的行为自主型机器人，其特征在于，所述识别部检测发声体的嘴唇动作，并以在声音检测的期间，在图像中检测到发声体的嘴唇动作为条件，将所述发声体识别为声源。7.根据权利要求1所述的行为自主型机器人，其特征在于，还具备温度传感器，所述识别部以所述发声体处于规定的温度范围为条件，将所述发声体识别为声源。8.根据权利要求1所述的行为自主型机器人，其特征在于，还具备形状测定传感器，所述识别部以所述发声体具有规定形状为条件，将所述发声体识别为声源。9.根据权利要求1所述的行为自主型机器人，其特征在于，所述识别部在将机器人的头部朝向声源方向并从图像中搜索发声体...

【专利技术属性】
技术研发人员：林要，
申请(专利权)人：GROOVEX株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP