机器人装置、其行为控制方法及程序制造方法及图纸

一种行为选择控制系统（１００）包括：多个要素行为，用于当被选择时输出行为；行为值计算部分（１２０），用于根据来自内部状态管理部分（９１）和外部刺激识别部分（８０）的信息通过参考数据库来计算每个要素行为的行为值ＡＬ；以及行为选择部分（１３０），用于选择具有最大行为值ＡＬ的要素行为作为待执行的行为。每个行为与预定的内部状态和外部刺激相关。行为值计算部分（１２０）根据与输入的内部状态相应的对行为的期望值以及基于预期的内部状态变化的预期的满意度变化来计算每个行为的行为值ＡＬ，该预期的内部状态变化预期将根据输入的外部刺激而变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人装置、其行为控制方法及程序
本专利技术一般涉及一种可以自主(autonomously)动作的机器人装置以及控制机器人装置的动作的方法和程序，特别涉及一种可以基于其自身内部状态和外部刺激来选择并实现动作的机器人装置以及机器人动作控制方法和程序。本申请要求与2003年3月11日提交的日本专利申请No.2003-065587的优先权，其全部内容通过引用并入于此。
技术介绍
近年来，包括共存型机器人和娱乐型机器人的新机器人领域正代替工业机器人装置而处于研究和发展的过程中。这种机器人被设计来基于诸如来自传感器等的外部刺激的信息来实现动作。例如，在“Tetsuya Ogata and Shigeki Kanno：Creation of Robot ActionOn the Basis of Self-preservation-Methodology and Implementation ofMachine Model，Journal of the Japan Academy of Robotics(1997)，Vol.15，No.5，pp.710-721(在下文中将称其为“常规技术”)”中公开了一种基于从机器人自卫本能(self-preservation)的观点做作的评估而产生机器人动作的方法。“从机器人自卫本能的观点进行的评估”是从机器人硬件的耐久性和故障率的观点评估机器人装置。更具体地，计算自卫本能评估函数，其将环境信息(来自视觉和听觉传感器的输入)以及包括电池状态、电力消耗、电路温度等的输入信息转换成从硬件耐久性和故障率观点对机器人装置的耐久性的评估值(故障率)，以及监视内部和外部传感信息和自卫本能函数的值以利用实际上正在机器人装置发出的用于另一个动作的命令来替换多个行为中正在进行的动作。这样，机器人装置将反映如下的可接受性，即其将实施得到较好的自卫本能评估的一个动作，而不实施得到较差评估的任何动作。此外，机器人装置可以引入对“情绪(Sentiment)”建模的自卫本能评估函数。例如，它可以通过在被充电时显露黄色以表示高兴以及当被放电时显-->露蓝色以表示恐惧来表达感情。常规技术中公开的机器人装置的基于“自卫本能”的评估是如此简单以致将“充电”评估为好而将“放电”评估为不好。即，该评估仅可以产生与人类的单向交流。通常视作玩具的许多共存型和娱乐型机器人被设计成仅响应于外部刺激来动作。即，用户的操作和机器人的反应之间的关系是固定的。因此，机器人用户对这种响应于同样的外部刺激而仅重复同样的动作的玩具机器人厌烦了。最近已经提出了下述机器人系统，其中对诸如本能(instinct)和情绪的感情建模以管理系统的内部状态并且相应于内部状态的变化而选择动作。但是，在许多这样的机器人系统中，响应于内部状态和外部刺激可选的动作是固定的那些，从而难于通过用户和环境之间的交互来选择除了这些固定的动作外的任何动作。如果能够将一种使机器人实施适于当前情形的下一最优动作(action)或行动(motion)的功能以及使机器人基于其过去的经验改变下一动作或行动的功能安装在机器人中，则机器人将使用户感觉到对机器人渐增的亲近感或满意感。该机器人将给予用户更大的乐趣，并且其与用户的交互将更顺利(smoother)。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是通过提供一种作为娱乐型机器人可以实施不令人厌倦的动作的机器人装置、以及机器人动作控制方法和程序来克服上述现有技术的缺点。上述目的可通过提供一种基于其自身的内部状态和外部刺激自主选择并实施动作的机器人装置而达到，根据本专利技术该机器人装置包括：多个动作记述(action-stating)模块，每个中都记述了动作；动作水平(activation level)计算部件，用于根据内部状态和外部刺激计算该多个动作记述模块中所记述的每个动作的动作水平；以及动作选择部件，用于基于该计算的动作水平选择动作记述模块之一并且做出所选择的动作记述模块中所记述的动作，每个动作记述模块中所记述的动作与预定的内部状态和外部刺激相关-->联；以及动作水平计算部件基于内部状态确定满意水平和与内部状态相关联的动作的本能水平，并且基于根据当前内部状态确定的本能水平和根据预计将基于当前内部状态和输入的外部刺激而变化的内部状态确定的预测满意水平的变化量来计算每个动作的动作水平。在根据本专利技术的上述机器人装置中，由于确定了相应于当前内部状态的动作的本能水平，并且确定了预测满意水平的变化量，其中该预测满意水平的变化量是当前内部状态的满意水平以及相应于预测内部状态的预测满意水平之间的差值，上述预测内部状态被预测为在提供了外部刺激和做出动作之后将变化，根据满意水平和预测满意水平变化量计算动作水平并且基于计算的动作水平选择待做出的动作，所以该机器人可以响应于将相应于其周围环境和与用户的交流而变化的内部状态以及各种外部刺激而实施各种唯一的动作。此外，动作水平计算部件可以适于从由当前内部状态确定的本能水平、由当前内部状态确定的满意水平和预测满意水平变化量计算每个动作的动作水平。此外，动作水平计算部件可以具有其中有输入外部刺激和预测内部状态变化量的动作水平计算数据库，以便参考该动作水平计算数据库而计算动作水平。可以相应于机器人装置与之交流的用户以及机器人装置的周围环境而准备不同的数据库。此外，动作水平计算数据库可以具有与外部刺激相关联的预测内部状态变化量。这样，动作水平计算数据库使得可以通过利用线性模型对动作水平计算数据库中没有找到的输入值进行线性插值而计算预测内部状态变化量。由于动作水平计算数据库不必对于每个外部刺激具有的所有值都具有预测内部状态变化量，所以可以减少数据量。此外，上述目的可以通过提供一种用在机器人装置中用于控制该机器人装置来基于其自身的内部状态和外部刺激自主选择并实施动作的机器人动作控制方法而达到。根据本专利技术该方法包括：动作水平计算步骤，用于根据内部状态和外部刺激计算多个动作记述模块中所记述的每个动作的动作水平；以及动作选择步骤，用于基于该计算的动作水平选择动作记述模块之一并且-->做出所选择的动作记述模块中所记述的动作，每个动作记述模块中所记述的动作与预定的内部状态和外部刺激相关联；以及在动作水平计算步骤中，基于内部状态确定满意水平和与内部状态相关联的动作的本能水平，并且基于从当前内部状态确定的本能水平和从预计将基于当前内部状态和输入的外部刺激而变化的内部状态确定的预测满意水平的变化量来计算每个动作的动作水平。此外，上述目的可以通过提供一种计算机可读的机器人动作控制程序而达到，该机器人动作控制程序使计算机控制机器人装置来基于其自身的内部状态和外部刺激自主选择并实施动作。附图说明图1是示出作为本专利技术实施例的机器人装置的外观的透视图。图2是作为本专利技术实施例的机器人装置的示意性框图。图3是包括在作为本专利技术实施例的机器人装置中的控制单元的详细框图。图4是包括在作为本专利技术实施例的机器人装置中的控制系统中的用于计算每个动作的动作水平并且使机器人装置根据计算的动作水平实施动作的动作选择系统部分的示意图。图5也是一示意图，其示出了由动作水平计算单元根据内部状态和外部刺激校准动作水平AL的过程中进行的操作的流程。图6以图形图示了内部状态和外部刺激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于其自身的内部状态和外部刺激自主选择并实施动作的机器人装置，所述机器人装置包括：多个动作记述模块，每个中都记述了动作；动作水平计算部件，用于根据内部状态和外部刺激计算该多个动作记述模块中所记述的每个动作的动作水平；以及 动作选择部件，用于基于所计算的动作水平选择动作记述模块之一并且做出所选择的动作记述模块中所记述的动作，每个动作记述模块中所记述的动作与预定的内部状态和外部刺激相关联；以及所述动作水平计算部件基于内部状态确定满意水平和 与内部状态相关联的动作的本能水平，并且基于根据当前内部状态确定的本能水平和根据预计将基于当前内部状态和输入的外部刺激而变化的内部状态确定的预测满意水平的变化量来计算每个动作的动作水平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-3-11 065587/20031.一种基于其自身的内部状态和外部刺激自主选择并实施动作的机器人装置，所述机器人装置包括：多个动作记述模块，每个中都记述了动作；动作水平计算部件，用于根据内部状态和外部刺激计算该多个动作记述模块中所记述的每个动作的动作水平；以及动作选择部件，用于基于所计算的动作水平选择动作记述模块之一并且做出所选择的动作记述模块中所记述的动作，每个动作记述模块中所记述的动作与预定的内部状态和外部刺激相关联；以及所述动作水平计算部件基于内部状态确定满意水平和与内部状态相关联的动作的本能水平，并且基于根据当前内部状态确定的本能水平和根据预计将基于当前内部状态和输入的外部刺激而变化的内部状态确定的预测满意水平的变化量来计算每个动作的动作水平。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述动作水平计算部件根据由当前内部状态确定的本能水平、由当前内部状态确定的满意水平和预测满意水平变化量来计算每个动作的动作水平。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述动作水平计算部件具有其中有输入的外部刺激和预测内部状态变化量的动作水平计算数据库，以便参考该动作水平计算数据库而计算动作水平。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述动作水平计算数据库具有与外部刺激的值相关联的预测内部状态变化量。5.根据权利要求4所述的装置，其中，在提供了不在所述动作水平计算数据库中的值时，所述动作水平计算部件通过使用线性模型的线性插值来计算预测内部状态变化量。6.一种用在机器人装置中以控制该机器人装置基于其自身的内部状态和外部刺激自主选择并实施动作的机器人动作控制方法，所述方法包括：动作水平计算步骤，用于根据内部状态和外部刺激计算多个动作记述模块中所记述的每个动作的动作水平；以及动作选择步骤，用于基于所计...

【专利技术属性】
技术研发人员：泽田务，藤田雅博，高木刚，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]