遠隔操作ロボット
【構成】 遠隔操作ロボット（10）は、柔軟素材からなり、人間のミニマルデザインに基づいた外観を有する外被（12）を含む。外被は、胴体部分と、頭部分と、腕部分と、脚部分とを含む。外被内にはロボット機構体（14）が収納され、ロボット機構体と外被との間には詰め物（30）が設けられる。ロボット機構体は、胴体部分などに対応する位置に形成される胴体機構（17）などを含む。外被はさらに、頭部分の前面に形成された口部分および目部分を含み、ロボット機構体の口機構（23）が口部分を動かし、目機構（25）は目部分を動かす。スピーカ（32）からは遠隔操作者の音声が出力される。マイク（34）は対話者の音声を取得する。
【効果】ロボットは人間には見えるけれども、性別や年齢は自由に想像できる人間のミニマルデザインに従った外形を有し、しかもロボットから操作者の声がでるので、対話者は、ロボット自体を操作者と強く実感できる。
【効果】ロボットは人間には見えるけれども、性別や年齢は自由に想像できる人間のミニマルデザインに従った外形を有し、しかもロボットから操作者の声がでるので、対話者は、ロボット自体を操作者と強く実感できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遠隔操作ロボットに関し、特にたとえば、インタネットなどを利用して遠隔場所に存在する人間と音声をやり取りできる、遠隔操作ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の遠隔操作ロボットの一例として、たとえば、非特許文献１において本件発明者が提案した、「アンドロイド」と称する、外観（姿形）が人間に酷似した遠隔操作ロボットがあり、このアンドロイドは、たとえば特許文献１に示すような遠隔操作によって、人間に類似したしぐさ動作を行うことができる。
【０００３】
このような遠隔操作ロボットは、その容姿を写した人間（操作者）の代役として適宜場所に置かれる。その状態で、特許文献１のようなシステムを構成し、遠隔場所に存在する操作者の指示に従って、もしくは遠隔操作者の動作を示す動作データに従って、内蔵しているロボット機構が作動して、遠隔操作者の示す動作（振る舞い）を行う。
【０００４】
特許文献１の遠隔操作ロボットでは、その場所に存在しない操作者（人間）があたかもその場所に居るかのような実在感を与えることが発明者の実験で確認されている。つまり、遠隔操作ロボットが人間の外観を持っていることは、ロボットとその周囲の人間との融和または調和を図るうえで、重要な意味を持つことが分かった。
【非特許文献１】Ishiguro, H. and Nishio, S. 'Building artificial humans for understanding humans', Journal of Artificial Organs, vol.10, no.3, pp.133-142, 2007
【特許文献１】特開2008-23604号公報［B25J 13/08,A63H 11/00, 3/33, 3/36, 3/40］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、人間に酷似したアンドロイドを製作するためには、その人間の全身を型取りし、その型を用いて、人間の肌に類似した感触を有する材料、たとえばシリコーン樹脂の外被を形成し、その外被内に、多数の自由度（たとえば４６自由度）を有するロボット機構をすべて組み込む必要がある。
【０００６】
つまり、従来の人間酷似の遠隔操作ロボット、一例としてアンドロイドでは、製作費用が高価になるばかりでなく、多数の自由度の制御のために機構や操作方法が複雑になってしまう。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、遠隔操作ロボットを提供することである。
【０００８】
この発明の他の目的は、製作費用を安価にできる、遠隔操作ロボットを提供することである。
【０００９】
この発明のその他の目的は、操作方法を簡単にできる、遠隔操作ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照 符号および補足説明等は、本発明の把握を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【００１１】
第１発明は、柔軟素材からなり、人間の胴体に相当しかつ胴体と見える胴体部分と、胴体部分の上にあって人間の頭に相当しかつ頭と見える頭部分と、胴体部分の両側から延びて人間の腕および手に相当しかつ腕および手と見える腕部分と、胴体部分の下端から下方に延びて人間の脚および足に相当しかつ脚および足と見える脚部分とを含む、外被を備え、外被はさらに、頭部分の前面であって、人間の口に相当しかつ口と見える口部分および口部分の上であって、人間の目に相当しかつ目と見える目部分を含み、外被内に収納され、外被の胴体部分、頭部分、腕部分、脚部分、口部分および目部分に対応する位置に形成される、胴体機構、頭機構、腕機構、脚機構、口機構および目機構を含む、ロボット機構体をさらに備え、口機構は口部分を動かすための口駆動手段を含み、目機構は目部分を動かす目駆動手段を含み、さらにロボット機構体と外被との間に設けられる詰め物、音声データに従って音声を出力する第１スピーカ、および周囲の音声を取得する第１マイクを備える、遠隔操作ロボットである。
【００１２】
第１発明において、遠隔操作ロボット（10：実施例において相当する部分を例示する参照符号。以下、同様。）は、たとえばシリコーン樹脂などの柔軟素材で作った外被（12）、このような外被（12）内に収納されるロボット機構体（14）、外被（12）とロボット機構体（14）との間に設けられる詰め物（30）、音声データに従って音声を出力する第１スピーカ（32）および周囲の音声を取得する第１マイク（34）を備える。
【００１３】
外被（12）は、人間の胴体に相当しかつ胴体と見える胴体部分（16）と、胴体部分（16）の上にあって人間の頭に相当しかつ頭と見える頭部分（18）と、胴体部分（16）の両側から延びて人間の腕および手に相当しかつ腕および手と見える腕部分（26）と、胴体部分（16）の下端から下方に延びて人間の脚および足に相当しかつ脚および足と見える脚部分（28）と、頭部分（18）の前面であって、人間の口に相当しかつ口と見える口部分（22）および口部分（22）の上であって、人間の目に相当しかつ目と見える目部分（24）を含む。
【００１４】
ロボット機構体（14）は、外被（12）の胴体部分（16）、頭部分（18）、腕部分（26）、脚部分（28）、口部分（22）および目部分（24）にそれぞれ対応する位置に形成される、胴体機構（17）、頭機構（19）、腕機構（27）、脚機構（29）、口機構（23）および目機構（25）を含む。そのうち、口機構（23）は口部分（22）を動かすための、たとえばモータ（66）を含む口駆動手段を有し、目機構（25）は目部分（24）を動かす、たとえばモータ（76、76、86）を含む目駆動手段を有する。
【００１５】
第１発明によれば、遠隔操作ロボットは、人間のミニマルデザインに基づいた外観形状に形成され、口部分や目部分などに最低限の自由度がある。したがって、この発明の遠隔操作ロボットは、一見して人間と分かり、その上で性別や年齢は自由に想像できるので、その遠隔操作ロボットを通じて操作者と対話する対話者は、遠隔操作ロボットを操作者自身と感じることができる。
【００１６】
発明者が非特許文献１で提案した「アンドロイド」（人間酷似ロボット）を用い、たとえば特許文献１に記載の遠隔操作システムを利用した実験では、ロボットが酷似させられた被験者（操作者：本人）にロボットと相手（ロボットの近くに存在して被験者とコミュニケーションする人）とを映し出すモニタを見せながら話をしてもらった。そのとき、本人の唇の動きや頭部の動きを画像処理で解析して、インタネットを通じてロボットに伝えて、ロボットの唇や頭部を本人の動きと連動させた。その様子を本人はモニタで確認することによって、ロボットを自分の身体のように感じるようになる。そして、ロボットが誰か（相手）に触られると、被験者（本人）は自らの身体が触られたような感覚を覚える。発明者はこのような現象をこれまでの遠隔操作ロボットの研究によって確認してきた。
【００１７】
非特許文献１の「アンドロイド」は発明者自身を酷似させたものであり、このアンドロイドを通じて、発明者自身も上記の現象を実感したところである。
【００１８】
これらの実験を通して発明者は、ロボットの容姿が本人に酷似していなくても、対話や動作によって、その人はロボットを自らの身体と感じるようになることが分かった。つまり、本件発明者は、数多くの実験を経験する中で、遠隔操作ロボットは必ずしも本人に酷似した見掛けを持つ必要がない、という確信を得るに至った。
【００１９】
そこで、この発明においては、このようにして発明者が得た知見に基づいて、遠隔操作ロボットに、人間のミニマルデザインに基づく外観を持たせることを発想した。「人間のミニマルデザイン」とは、一見して人と分かるが、子供とも年寄りとも、男とも女とも認識できるような、年齢や性別が、見る人によって、どのようにも解釈できる、という人間の形状をいうものとする。
【００２０】
この人間のミニマルデザインを体現したのが、上記の外被の形状である。この発明は、このような独特の外観を持ち、かついくつかの自由度を持つので、対話者は遠隔操作ロボット自体の上に対話相手（操作者)を強く実感できるのである。
【００２１】
第２の発明は、第１の発明に従属し、腕機構は、腕部分の先端を変位可能にするための変位部材および変位部材を操作データに従って駆動するための駆動手段を含む、遠隔操作ロボットである。
【００２２】
第２の発明では、たとえば実施例でいえば先端プレート（100)が変位部材に相当し、モータ（94)を含む駆動手段で変位部材が駆動される。したがって、遠隔操作ロボットを遠隔操作する操作者は、ロボットを通じて対話している対話者に、腕部分の先端の変化によって意思を通じることができる。
【００２３】
第３の発明は、第１または第２の発明に従属し、頭機構は、頭部分を少なくとも1つの自由度で変化させるための駆動手段を含む、遠隔操作ロボットである。
【００２４】
第３の発明では、頭機構（19）は、たとえばモータ（56,64)を含む駆動手段によって、少なくとも1つの自由度で、実施例では３つの自由度で、頭部分（18）を変化させる。もし、操作者の状態データに従って頭部分（18）が変位するようにすれば、遠隔操作ロボットに操作者の状態が再現されるので、対話者はロボット上に操作者を一層強く実感することができる。
【００２５】
第４の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明に従った遠隔操作ロボットと、ネットワークを通して遠隔操作ロボットに繋がってそれを遠隔操作するための遠隔制御装置とを含む、遠隔操作システムであって、遠隔操作装置は、操作者の声を取得する第２マイクと、音声を出力する第２スピーカを含み、第２マイクで取得した操作者の声が第１スピーカで出力され、第１マイクで取得した音声が第２スピーカで出力される、遠隔操作システムである。
【００２６】
第４の発明では、第１ないし第３のいずれかの発明に従った遠隔操作ロボット（10)と、ネットワーク（14）を通して遠隔操作ロボット（10)に繋がってそれを遠隔操作するための遠隔制御装置（116)とを含む、遠隔操作システム（110)である。遠隔操作装置（116)は、操作者の声を取得する第２マイク（120)と、音声を出力する第２スピーカ（118)を含む。そして、第２マイク（120)で取得した操作者の声が第１スピーカ（32)で出力され、第１マイク（36)で取得した音声が第２スピーカ（118)で出力される。したがって、操作者、対話者ともに強い臨場感のなかで遠隔操作ロボットを通じて対話することができる。
【００２７】
第５の発明は、第４の発明に従属し、遠隔制御装置は操作者の状態を検出する状態検出手段、および操作者の状態を表す状態データをネットワークを介して遠隔操作ロボットに送信する状態データ送信手段を備え、口駆動手段および目駆動手段が状態データに従って駆動される、遠隔操作システムである。
【００２８】
第５の発明では、状態検出手段としては、実施例の場合、操作者カメラ（166）や、操作者カメラからの映像信号を処理して操作者の状態を検出するＣＰＵ（158）で構成される。ＣＰＵ（158）は操作者の状態を表す状態データをネットワーク（114）を介して制御装置（112）すなわち遠隔操作ロボット（10）に送信する。口駆動手段および目駆動手段が状態データに従って駆動される結果、遠隔操作ロボット（10）において、そのときの操作者の状態が再現される。そのため、遠隔操作ロボットを通して操作者と対話している対話者は、遠隔操作ロボット上に非常に強く操作者を感得できる。
【発明の効果】
【００２９】
本件発明者が非特許文献1などで提案した遠隔操作ロボットは、実在人間そっくりの遠隔操作アンドロイドであったが、数々の実験を重ねた本件発明者は、実在人間にそっくりに作らなくとも、遠隔操作ロボットを人間のミニマルデザインに基づいた外観形状にすれば、遠隔操作ロボットを通じて操作者と対話する対話者は、その遠隔操作ロボットを操作者本人と感じることができることを発見した。この発明はこの発見に基づいてなされたものである。
【００３０】
この発明によれば、遠隔操作ロボットは、人間のミニマルデザインに基づいた外観形状に形成され、口または目などに最低限の自由度がある。したがって、この発明の遠隔操作ロボットは、一見して人間と分かり、その上で性別や年齢は自由に想像できるので、その遠隔操作ロボットを通じて操作者と対話する対話者は、遠隔操作ロボットを操作者自身と感じることができる。このような人間のミニマルデザインに基づく外観形状はかなり単純化されている。したがって、操作者を対話者に感じさせるために人間に酷似させていた「アンドロイド」と同様に遠隔操作ロボットを操作者と感じさせることができる反面、「アンドロイド」に比べて製作費用を大幅に低減できる。
【００３１】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１はこの発明の一実施例の遠隔操作ロボットの外観の一例を示す図解図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は側面図、図１（Ｃ）は平面図である。
【図２】図２は図１実施例の遠隔操作ロボットの体表の凹凸をよく表すコンピュータグラフィックスであり、図２（Ａ）は図１（Ａ）に対応し、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）に対応し、図２（Ｃ）は図１（Ｃ）に対応している。
【図３】図３は図１実施例の遠隔操作ロボットの構造の一例を示す正面図解図である。
【図４】図４は図１実施例のロボット機構の一例を示す、主として正面側を示す斜視図である。
【図５】図５は図１実施例のロボット機構の一例を示す、主として背面側を示す斜視図である。
【図６】図６は図１実施例のロボット機構の一例を示す平面図解図である。
【図７】図７は図１実施例のロボットを通じて操作者と会話する対話者がロボットを抱き上げている状態の一例を示す図解図である。
【図８】図８は図１実施例のロボットを利用する遠隔操作システムの一例を示す概略ブロック図である。
【図９】図９は図８の制御装置を詳細に示すブロック図である。
【図１０】図１０は図８の遠隔操作装置を詳細に示すブロック図である。
【図１１】図１１は図８実施例の遠隔操作システムの動作の一例を示すフロー図である。
【図１２】図１２はこの発明の他の実施例の遠隔操作ロボットの外観の一例を示す図解図であり、図１２（Ａ）は正面図、図１２（Ｂ）は側面図、図１２（Ｃ）は平面図である。
【図１３】図１３は図１２実施例の遠隔操作ロボットの構造の一例を示す正面図解図である。
【図１４】図１４は図１２実施例のロボット機構の一例を示す、主として正面側を示す斜視図である。ただし、頭蓋骨相当部分は省略している。
【図１５】図１５は図１２実施例のロボット機構の一例を示す、主として背面側を示す斜視図である。ただし、頭蓋骨相当部分は省略している。
【図１６】図１６は図１２実施例のロボット機構の一例を示す平面図解図である。ただし、頭蓋骨相当部分は省略している。
【図１７】図１７は図１２実施例のロボット機構の一例を示す側面図解図である。ただし、頭蓋骨相当部分は省略している。
【図１８】図１７は図１２実施例のロボット機構の一例を示す側面図解図である。
【図１９】図１９は図１２実施例の制御装置を詳細に示すブロック図である。
【図２０】図２０は図１９の制御装置の動作の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１および図２を参照して、この発明の一実施例の遠隔操作ロボット（この明細書では、単に「ロボット」ということがある。）１０は、全体としては、人間のミニマルデザイン（minimal design）と呼ぶべき見掛け（外観）を持つ。なお、図１では凹凸が分かりにくく、立体感が十分表現できないので、コンピュータグラフィックス技術で作成した図面を参考的に図２として添付している。図１（Ａ）および図２（Ａ）がともに正面を示し、図1（Ｂ）および図２（Ｂ）が右側面を示し、図1（Ｃ）および図２（Ｃ）がともに（Ｃ）が平面を示している。
【００３４】
発明者が非特許文献１で提案した「アンドロイド」（人間酷似ロボット）を用い、たとえば特許文献１に記載の遠隔操作システムを利用した実験では、ロボットが酷似させられた被験者（操作者：本人）にロボットと相手（ロボットの近くに存在して被験者とコミュニケーションする人）とを映し出すモニタを見せながら話をしてもらった。そのとき、本人の唇の動きや頭部の動きを画像処理で解析して、インタネットを通じてロボットに伝えて、ロボットの唇や頭部を本人の動きと連動させた。その様子を本人はモニタで確認することによって、ロボットを自分の身体のように感じるようになる。そして、ロボットが誰か（相手）に触られると、被験者（本人）は自らの身体が触られたような感覚を覚える。発明者はこのような現象をこれまでの遠隔操作ロボットの研究によって確認してきた。
【００３５】
非特許文献１の「アンドロイド」は発明者自身を酷似させたものであり、このアンドロイドを通じて、発明者自身も上記の現象を実感したところである。
【００３６】
これらの実験を通して発明者は、ロボットの容姿が本人に酷似していなくても、対話や動作によって、その人はロボットを自らの身体と感じるようになることが分かった。つまり、本件発明者は、数多くの実験を経験する中で、遠隔操作ロボットは必ずしも本人に酷似した見掛けを持つ必要がない、という確信を得るに至った。
【００３７】
そこで、この発明においては、このようにして発明者が得た知見に基づいて、遠隔操作ロボット１０に上述のように人間のミニマルデザインに基づく外観を持たせることを発想した。「人間のミニマルデザイン」とは、一見して人と分かるが、子供とも年寄りとも、男とも女とも認識できるような、年齢や性別が、見る人によって、どのようにも解釈できる、という人間の形状をいうものとする。
【００３８】
このような、人間のミニマルデザインを形作っているロボット１０の外観は、人間の皮膚に類似した感触を持つ柔軟体、たとえばシリコーン樹脂、ウレタン（発泡）樹脂などの外被１２で形成される。外被１２の内部には、図３に示すように、ロボット機構体１４が内蔵される。
【００３９】
なお、この外被１２では、顔を完全に左右対称にすることにより、男性にも女性にも見えるという効果を強く与えることを意図している。また、顔の各パーツの大きさの比率（目、鼻、口の大きさや位置）は、人間の大人と同じ程度の比率にしているが、頭部の大きさに対する身長（等身）は子供のものとすることによって、大人にも子供にも見える効果を強調している。
【００４０】
この実施例では、ロボット１０の大きさは、対話者（ロボット１０を感じさせる操作者と対話する者）がたとえばひざの上に抱き上げることができる程度の大きさにされている。人間の身長に相当する大きさは、一例として８０ｃｍ程度としている。つまり、少し大きめの人形程度の大きさであるため、対話者が高齢者であっても子供であっても、容易に身近に容易に置きながら、操作者と対話できる。ただし、この数値に限定されるものではなく、抱っこしたり、隣に座らせたりすることよって、ロボット１０と対話者とが親密な距離感を持ちながら操作者と対話できるようなサイズであれば或る程度の幅は当然設定できる。
【００４１】
外被１２は、全体として１枚の外被として形成される。外被１２は、人間の胴体に相当して、かつ胴体と見える部分（便宜上、「胴体部分」と呼ぶ。）１６と、この胴体部分１６の上方に配置され、人間の頭に相当して、かつ頭と見える部分（便宜上、「頭部分」と呼ぶ。）１８を含む。頭部分１８を形成する外被と胴体部分１６を形成する外被とは首部分２０の外被によって連続している。
【００４２】
頭部分１８の前面には、人間の口に相当して、かつ口と見える口部分２２が形成される。この口部分２２は、外被１２に形成した裂け目のようなものであり、後述の口機構によって、開閉され得る。ただし、口部分２２において外被１２に裂け目を形成する必要は必ずしもない。後述の口機構を内蔵するだけでも、口部分２２が動くので、ロボット１０を見ている人は、口部分２２が動いてロボット１０が何かをしゃべっているように見える。
【００４３】
さらに、頭部分１８の前面であって口部分２２の上には、人間の目に相当して、かつ目と見える目部分２４が形成される。この目部分２４は、外被１２に形成した孔から露出するものであり、後述の目機構によって、左右上下に変位される。なお、以下の説明では、目部分２４や腕部分２６のように左右1対のものは、左右区別なく同じ参照番号を用いて示すが、必要があるときには、区別のための添え字「Ｌ」または「Ｒ」を用いることがある。
【００４４】
胴体部分１６の両側には、胴体部分１６から連続した外被によって、人間の腕および手に相当して、かつ腕および手と見える部分（便宜上、「腕部分」と呼ぶ。）２６が外方に突出するように形成される。この腕部分２６は、特に図１（Ｃ）からよく分かるように、先端が前方に突出するように全体的に湾曲して形成される。これは、子供が「抱っこ」をせがむときなどの腕の形態を模した形状である。当然ながら、このような湾曲を形成する必要は必ずしもない。
【００４５】
胴体部分１６の下方には、胴体部分１６から連続した外被によって、人間の脚および足に相当して、かつ脚および足と見える部分（便宜上、「脚部分」と呼ぶ。）２８が下方に延びて形成される。人間の実際の脚は２本あるのに対して、この脚部分２８は、図示からよく分かるように、１つの足部分として形成される。これは、ロボット１０を遠隔操作する場面においてはたとえば、ロボット１０をあいて対話者（相手）のひざの上に抱いた状態などを想定しているので、足が２本なのか１本しかないのかは機能上重要なことではないとの考えによる。なお、ここで対話者とは、ロボット１０が自分の分身であると想定している人（上記の例で言えば、被験者（本人）に相当する。）の遠隔操作を通して、その本人と話をする人のことを指す。たとえば、遠隔地に住む家族の１人が操作者であり、他の１人が対話者の場合などが想定されている。
【００４６】
なお、実施例では、腕部分２６と脚部分２８のそれぞれの先端には手や足に相当する形状（指を含む）のものは設けられておらず、単に先細りの形状にされている。これは、ミニマルデザインの考え方による。つまり、手や足の部分がなくても、少なくとも人間に見えればよく、対話の障害にはならない、と言う考えによる。
【００４７】
なお、このような一枚物の外被１２を１度の成形工程で作ることはできない。そこで、発明者等は、図１（Ｂ）に示すように、前部分１２ａと後ろ部分１２ｂとを別々の工程で作り、前部分１２ａの端縁と後ろ部分１２ｂの端縁とをたとえば熱溶着によって接続することを考えた。図１（Ｂ）の参照番号「１２ｃ」がその継ぎ目を示している。ただし、外被１２は、上部分と下部分とを別々に作った後、両者を合体させるようにしてもよい。つまり、外被１２の作り方は自由である。
【００４８】
このような、人間のミニマルデザインを体現した外形を持つ外被１２中に、図２‐図４に示す形状、構造を有するロボット機構体１４が収納される。外被１２には図示しないが、たとえば胴体部分１６の後ろ（背中に相当する）にファスナのような開閉手段を設けておき、ロボット機構体１４を収納するときそれを開き、その後閉じるようにすればよい。しかしながら、ファスナのように開閉自在とする必要はなく、工場等での製作過程では外被１２の一部を開け、ロボット機構体１４を収納後は開けられないように閉じてしまうことも考えられる。使用者が容易に開けられるようになっていると、故障や事故の原因になったりする可能性が考えられるからである。
【００４９】
ロボット機構体１４の詳細は後述するが、図３に示すように、ロボット機構体１４のサイズは外被１２のサイズよりかなり小さい。したがって、外被１２とロボット機構体１４との間には介在する何かが必要である。この実施例では、そのような介在物（詰め物）３０として、たとえば発泡スチロールまたは発泡ウレタンのような樹脂から作った小径のビーズを用いる。ただし、樹脂ビーズより大きいサイズのたとえば立方体や球形の柔軟素材、たとえば発泡樹脂（たとえばウレタン）を、詰め物３０として外被１２とロボット機構体１４との間に充填するようにしてもよい。
【００５０】
詰め物３０を用いる理由は、詰め物３０がなければ外被１２がたるみ、外被１２の独特の形状を保持できないため、詰め物３０によって外被１２に適度な張りを持たせる必要があるからである。他方、この詰め物３０をビーズや柔軟素材のものを用いる理由は、詰め物３０によって、ロボット機構体１４の可動部、たとえば頭機構、口機構、目機構さらには腕機構などの動き（変位）が阻害されないようにするためである。つまり、詰め物３０が軟らかいか、変形容易な集合体（ビーズ）である場合には、可動部が動くときの力によって詰め物３０が容易に変形できる。
【００５１】
しかしながら、図示しないが、外被１２を肉厚に形成してロボット機構体１４と間に隙間が出ないようにすることも可能である。この場合には、重くなる可能性があるので、軽量化の工夫が必要であろう。
【００５２】
なお、図３に示すように、ロボット機構体１４の前面には、このロボット１０の発話音声を出力するためのスピーカ３２や、このロボット１０を通じて操作者と会話する対話者の声を拾うためのマイク３４が設けられる。実施例では、スピーカ３２は胴体部分１６の位置に、マイク３４は口部分２２の位置にそれぞれ設けられるが、それらの位置はこの位置に限定されるものではない。
【００５３】
さらに、ロボット機構体１４は、図３に示しかつ後に詳細に説明するすように、外被１２の胴体部分１６、頭部分１８、口部分２２、目部分２４、腕部分２６および脚部分２８にそれぞれ位置が対応する、胴体機構１７、頭機構１９、口機構２３、目機構２５、腕機構２７および脚機構２９を含む。
【００５４】
図２‐図４を参照して、ロボット機構体１４は、外被１２の胴体部分１６に相当する位置に配置されるべき胴体ボックス３６を含む。この胴体ボックス３６が胴体機構１７を形成する。胴体ボックス３６は、実施例ではたとえばアルミニウムの薄板をねじによって組み立てたもので、その中に、ロボット機構体１４の一部のモータや制御用の電気回路部品などを収納する。或る程度の強度を持たせるためや、電気回路部品をできるだけ周囲の電気ノイズの影響から保護するためにアルミニウムのような金属で胴体ボックス３６を形成したが、材料はこれに限定されるものではない。胴体ボックス３６は側面５角形であり、前面は山折れ線を挟んで上下のプレートに分離される。前面の上部プレートには第１スピーカ３２（図３）を取り付けるための開口３８が形成される。
【００５５】
胴体ボックス３６の天井プレート４０の上には、円形の軸受けプレート４２がねじなどによって固着される。個々に言及はしないが、この軸受けプレート４２より上の位置に設けられる部品が頭機構１９を構成することを予め指摘しておく。
【００５６】
軸受けプレート４２の上には回転プレート４４が積層され、回転プレート４４のほぼ中央には、天井プレート４０を貫通し、軸受けプレート４２に設けた軸受け（図示せず）によって支承されたモータ軸４６が固着される。したがって、モータ軸４６が天井プレート４０の真下に設けられているモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）によって回転されると、それに固着された回転プレート４４が、モータ軸４６を中心として水平方向（左右方向）に回転される。
【００５７】
回転プレート４４のモータ軸４６周りの回転によって、ロボット１０の頭部分１８が図１（Ｃ）に示す矢印Ａ方向に回転（または回動）する。頭部分１８の矢印Ａ方向での回転によって、ロボット１０が頭部分１８を横に振る動作を表現でき、たとえば否定（“ＮＯ”）や嫌がっていることを対話者に伝えることができる。
【００５８】
回転プレート４４の上面には正面形状がＵ字形状でかつ側面形状が３角形のアングル５０が回転プレート４４と一体的に固定され、アングル５０の頂角部分において、回転軸５２が左右の立ち上がり板に差し渡されて、それぞれに設けた軸受け（図示せず）によって支承される。アングル５０の左右の立ち上がり板に挟まれて、平面矩形でかつ各辺に立上がり板が形成されている支持ボックス５４が配置される。支持軸５２は、両端部において、支持ボックス５４の左右辺の立ち上がり板に固着される。回転軸５２は、図示しない連結機構、たとえば歯車を介して、支持ボックス５４の中に設置されたモータ５６のモータ軸に連結される。したがって、このモータ５６が回転されると、モータ軸（図示せず）が回転し、このモータ軸から動力を受ける回転軸５２が回転され、回転軸５２に一体的に固定されている支持ボックス５４が回転軸５２周りに回転する。
【００５９】
支持ボックス５４の回転軸５２周りの回転によって、ロボット１０の頭部分１８が図１（Ｂ）に示す矢印Ｂ方向（前後）に傾動する。頭部分１８の矢印Ｂ方向での傾動によって、ロボット１０が頭部分１８を縦に振る動作を表現でき、たとえば肯定（“ＹＥＳ”）やあいづちなどを対話者に伝えることができる。
【００６０】
なお、支持ボックス５４の前辺の立ち上がり板に、図３に示す第１マイク３４を装着するための開口５８が形成される。
【００６１】
特に図５からよく分かるように、支持ボックス５４の上部において、前後辺の立ち上がり板に軸受け（図示せず）によってモータ軸６０が軸支され、モータ軸６０には、平面矩形でかつ各辺から垂下する立ち上がり（実際には、立ち下り）板が形成されている支持ボックス６２の、前後辺の立ち上がり板の下部が固着される。したがって、モータ６４が回転されると、支持ボックス６２がモータ軸６０と一体的に回転する。
【００６２】
支持ボックス６２のモータ軸６０周りの回転によって、ロボット１０の頭部分１８が図１（Ａ）に示す矢印Ｃ方向（左右）に傾動する。頭部分１８の矢印Ｃ方向での傾動によって、ロボット１０が頭部分１８によって「首を傾げる」動作を表現でき、たとえば疑問があることや甘えたい感じなどを対話者に伝えることができる。
【００６３】
このようにしてロボット機構体１４の頭機構１９が形成されるが、頭機構１９は上述のように３つの自由度を有し、各自由度における変化量を制御するためのモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６ならびに６４が、頭機構１９の駆動手段の一例である。
【００６４】
ただし、頭機構１９が必ず３つの自由度を持たなくてはならないものではなく、自由度を全てなくして頭機構１９すなわち頭部分１８が動かないようにしてもよい。あるいは、頭機構１９にモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）とそれによって駆動される機構だけを設けて横首振り（図１の矢印Ａ）だけができるようにしてもよく、頭機構１９にモータ５８とそれによって駆動される機構だけを設けて縦首振り（図１の矢印Ｂ）だけができるようにしてもよく、頭機構１９にモータ６４とそれによって駆動される機構だけを設けて首傾げ（図１の矢印Ｃ）だけができるようにしてもよい。あるいは、これら３つの自由度の任意の２つの組み合わせを設定することもできる。
【００６５】
さらに、各自由度（矢印Ａ、ＢまたはＣ）においては、基本的には、変化量を連続的に制御できるように設計するが、段階的にしか変化しないような制御を採用することもできる。段階的変化の極端な例が２段階変化であり、たとえば、矢印Ａ方向の横首振りであれば、右‐正面‐左だけの変化が想定でき、矢印Ｂ方向の縦首振りであれば、上‐正面‐下だけの変化が想定でき、矢印Ｃ方向の首傾げでは、右‐正面‐左だけの変化が想定できる。
【００６６】
支持ボックス６２の前面の立ち上がり板には図４に示すように、口機構２３を作動させるためのモータ６６が取り付けられ、それのモータ軸６８にＵ字形状のアングル７０の左右片が固着される。したがって、モータ６６が回転されると、モータ軸６８によって、アングル７０がモータ軸６８周りに回動する。
【００６７】
アングル７０のモータ軸６８周りの回転によって、ロボット１０の口部分２２が図１（Ａ）に示す矢印Ｄ方向（上下）に開閉される。つまり、アングル７０は、口部分２２において、下口蓋に相当する動きをするものであり、したがって、アングル７０が矢印Ｄ方向において下方に動くと、口部分２２では下唇が押し下げられて、口部分２２が開く。アングル７０が矢印Ｄ方向において上方に動くと、下唇が元に戻って、口部分２２が閉じる。このような口部分２２の開閉動作、つまりアングル７０の上下動動作をスピーカ３２（図３）からの音声と同期させることによって、ロボット１０を通じて操作者と会話している対話者は、ごく自然に、操作者の声をロボット１０から聴取することができる。したがって、対話者はロボット１０に強く操作者を感じることができる。なお、一例として、特開２００８‐２６４８５号公報に開示されるように、発話を遅延させる一方で音響特徴に基づいて口形状を推定する（第２コンピュータ１２６によって）ことで、口部分２２の動作と発話とを同期させることができる。
【００６８】
また、口機構２３では、基本的には、口の開度を連続的に制御できるように設計するが、段階的にしか開度を変えないという制御も考えられる。段階的変化の極端な例が２段階変化であり、口を開けるか閉じるかだけである。
【００６９】
このようにモータ６６およびアングル７０が口機構２３の主要構成部品であり、特にモータ６６は口機構の動きをするもので、口機構の駆動手段の一例である。
【００７０】
口機構２３の上方に、図１に示す目部分２４を構成する目機構２５が設けられる。目部分２４と同じように、目機構についても左右区別なく説明する。目部分２４の左右の眼球７２を支持する支持プレート７４が設けられる。眼球７２はこの実施例では半球形であり、その前面に図１のような黒目が描かれている。支持プレート７４の裏面に、モータ７６が、各モータ７６のモータ軸７８が上に向くように、固着される。モータ軸７８の先端にはギア８０が固着される。このギア８０に噛み合うギア８２が、ギア８０の前方に設けられる。ギア８２は、垂直方向下方に延びる回転軸８４（図６）に、回転軸８４の後ろ側で固着される。回転軸８４の前側は眼球７２の中心に固着されている。モータ７６が回転されてモータ軸７８が回転すると、２つのギア８０および８２の連係によって、回転軸８４が回転し、回転軸８４に中心が接続されている眼球７２は、ギア８２の回転方向とは反対方向に回転する。
【００７１】
ギア８０のモータ軸７８周りの回転に応じて、眼球７２が回転すると、ロボット１０の目部分２４が図１（Ａ）に示す矢印Ｅ方向（左右）に変位する。つまり、眼球７２の黒目が左右に動く。このような目部分２４の動きを対話している操作者の目の動きに連動させれば、対話者は、ごく自然に、操作者の表情をロボット１０から聴取することができる。したがって、対話者はロボット１０にさらに強く操作者を感じることができる。
【００７２】
さらに、図６に示すように、２つのモータ７６の間においてモータ８６が頭部分を形成する取り付けプレート８８に固着され、そのモータ８６のモータ軸９０は水平方向に延び、上記２つのモータ７６の一方（図６では左）のモータハウジングの側面に連結される。したがって、モータ８６が回転されて、モータ軸９０が回転すると、モータ７６がハウジングの側面の１点を中心に回動する。モータ７６は上述のように支持プレート７４に直接固定されている。そのため、モータ７６がそのような態様で回動すると、支持プレート７４が上下方向に傾動する。
【００７３】
モータ８６のモータ軸９０周りの支持プレート７４の回動に応じて、左右の眼球７２が一緒に上下方向に変位する。つまり、眼球７２の黒目が上下に動く。このような目部分２４の動きを対話している操作者の目の動きと連動させれば、対話者は、ごく自然に、操作者の表情をロボット１０から聴取することができる。したがって、対話者はロボット１０にさらに一層強く操作者を感じることができる。
【００７４】
ここまでで目機構２５について説明したが、目機構２５は上下左右に変位可能にも受けられた眼球７２と、その眼球７２を上下左右に動かすモータ７６および８６が眼球駆動手段の一例である。
【００７５】
ただし、目機構２５が必ず２つの自由度を持たなくてはならないものではなく、自由度を全てなくして目機構２５すなわち目部分２４が動かないようにしてもよい。あるいは、目機構２５にモータ７６とそれによって駆動される機構だけを設けて眼球７２を左右方向（図１の矢印Ｅ）にだけ動くようにしてもよく、目機構２５にモータ８６とそれによって駆動される機構だけを設けて眼球７２を上下方向（図１の矢印Ｆ）にだけ動くようにしてもよい。
【００７６】
さらに、目機構２５では、自由度（矢印ＥまたはＦ）においては、基本的には、変化量を連続的に制御できるように設計するが、段階的にしか変化しないような制御も考えられる。段階的変化の極端な例が２段階変化であり、たとえば、矢印Ｅ方向であれば、右‐正面‐左だけの変化が、矢印Ｆ方向であれば、上‐正面‐下だけの変化が想定できる。
【００７７】
胴体ボックス３６の裏面には、たとえばＦＲＰ（fiberglass reinforced plastics：ガラス繊維強化プラスチック）の水平プレート９２が取り付けられる。この水平プレート９２は水平方向に延び、図１のロボット１０における腕部分２６のための腕機構２７（図３）の構成部品である。水平プレート９２の先端（両端）前面にはモータ９４が、モータ軸９６が上に向くように、固着される。モータ軸９６の先端は口機構のアングル７０と同様の形状のアングル９８が固着され、アングル９８の垂直面には、たとえば水平プレート９２と同じ材料の、先端部材としての先端プレート１００が固着される。したがって、モータ９４が回転されると、モータ軸９６周りにアングル９８すなわち先端プレート１００が前後方向に回動する。つまり、先端部材としての先端プレート１００が水平プレート９２の両端に前後に変位可能に設けられ、モータ９４がその先端プレート１００を前後に動かす駆動手段を構成する。
【００７８】
先端プレート１００のモータ軸９６周りの回転によって、ロボット１０の腕部分２６が図１（Ｃ）に示す矢印Ｇ方向（前後）に変位する。腕頭部分２６の矢印Ｇ方向の動きによって、ロボット１０は、たとえば「抱っこ」（ハグ）をして欲しいときに子供が手を前に出すしぐさなどを表現でき、たとえば操作者が甘えたい感情を対話者に伝えることができる。
【００７９】
このように、腕機構２７は、水平プレート９２およびこの水平プレート９２の先端に前後に変位可能に設けられる先端プレート１００などで構成され、モータ９４が先端部材の変位駆動手段の一例となる。
【００８０】
なお、腕機構２７の先端部材の一例である先端プレート１００の平面形状は、ロボット１０の腕部分２６の先端が先細りに形成されているために、それに合うように、略３角形状にされている。ただし、この先端部材は先端プレート１００のような平板形状に限られるものではなく、この先端部材はそれが前後に変位することによって外被１２の腕部分２６の先端を前後に動かすためのものであるので、その機能がはっきできるのであれば、棒形状などのものであってもよい。
【００８１】
また、実施例の腕機構２７では、図１（Ｃ）に示す腕部分２６の湾曲形状を表現するために、先端プレート１００の先端が前方に突出するように、先端プレート１００を、水平プレート９２に対して鈍角に傾斜した位置が初期位置（ホーム位置）となるように、アングル９８すなわちモータ軸９６に取り付けられる。しかしながら、水平プレート９２と整列する（面一になる）初期位置を設定しておき、動作指令が与えられると、先端が前方に向くように設計することも可能である。
【００８２】
また、腕機構２７では、基本的には、先端プレート１００の曲げ角度を連続的に制御できるように設計するが、段階的にしか変化しないという制御も考えられる。段階的変化の極端な例が２段階変化であり、先端を前に出すか出さないかである。
【００８３】
胴体ボックス３６の下面に、２本の金属蛇腹管１０２が、下方に向かうにつれて互いの間隔が狭くなるように、下方に延びて取り付けられる。金属蛇腹管１０２の先端には、たとえばアルミニウムの薄板からなり、かつ略３角形状の先端プレート１０４が、３角形の頂角に相当する側が下になるように、取り付けられる。金属蛇腹管１０２および先端プレート１０４が、ロボット１０の脚部分２８のための脚機構２９を構成する。
【００８４】
脚機構２９に金属蛇腹管１０２を用いているため、ロボット１０の脚部分２８（図１）を容易に屈曲させることができる。そのため、対話者は、ロボット１０を抱っこしたり、隣に座らせたりすることよって、対話者と親密な距離感を持ちながら、操作者と話をすることができる。これにより，対話者は操作者の存在を、ロボット１０を通してより強く感じることができる。一例として、ロボット１０を通じて操作者と対話する対話者１０８は、図７に示すように、脚部分２８を幾分曲げて、ロボット１０を自分のひざの上に抱いてもよい。ただし、ロボット１０を対話者の身近に置く態様は、図７のようニ対話者のひざの上に置く態様に限られるものではない。
【００８５】
なお、後述の制御装置１１２（図８）とロボット１０の電気回路とを有線で接続する場合には、胴体ボックス３６の下面から突出して形成されている有線接続ポート１０６を用い、その接続線（コード）は外被１２に適宜の孔を形成しておき、その孔から外被１２の外へだせばよい。
【００８６】
図８を参照して、この実施例の遠隔操作システム（以下、単に「システム」ということがある。）１１０は、ロボット１０を含む。ロボット１０は先に説明したように、人間のミニマルデザインに基づく外観形状を持ち、腕部分２６などのような必要最低限の自由度を備えるロボットである。ロボット１０は、遠隔場所で検知した操作者の音声や状態のデータ（音声データ、状態データ）に基づいて、操作者の音声、状態を主としてロボット機構体１４の動作によって再現する。そのために、ロボット機構体１４に設けられた横首振り用のモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）、縦首振り用のモータ５６、首傾げ用のモータ６４、口開閉用のモータ６６、目左右変位用のモータ（２つ）７６、目上下変位用のモータ８６、および腕先端前後変位用のモータ９４をそれぞれ制御するための制御装置１１２が設けられる。この制御装置１１２は典型的にはパソコンで構成する。
【００８７】
なお、制御装置１１２とロボット１０の各モータなどを有線で接続する場合には、図４などに示す有線接続ポート１０６を用いることは前述のとおりである。無線通信手段で結合されてもよい。さらに、このような制御装置１１２をロボット１０の外被１２に内蔵し、あるいは外被１２の表面に装着することも考えられる。特に、高齢者がロボット１０を日常的に使う場合には、ロボット１０と制御装置１１２とを一体化するほうが好都合である。
【００８８】
制御装置１１２は、インタネットや電話通信回線のようなネットワーク１１４を介して遠隔操作装置１１６に接続される。遠隔操作装置１１６も、パソコンのような汎用のコンピュータであってよい。遠隔操作装置１１６には、第２スピーカ１１８、第２マイク１２０およびモニタ１２２が接続される。図示は省略するが、当然のことながら、遠隔操作装置１１６には、キーボードおよびコンピュータマウスのような入力装置が含まれる。
【００８９】
図９は図８の制御装置１１２を詳しく示すブロック図である。この図９を参照して、制御装置１１２は、第１コンピュータ１２４および第２コンピュータ１２６によって構成される。たとえば、第１コンピュータ１２４がメインのコンピュータであり、第２コンピュータ１２６がサブのコンピュータである。ただし、処理能力が高ければ、１台のコンピュータで構成することもできる。
【００９０】
第１コンピュータ１２４は、ＣＰＵ１２８を含み、ＣＰＵ１２８には内部バスを介してメモリ１３０、通信ボード１３２、ＬＡＮボード１３４およびカメラボード１３６が接続される。メモリ１３０は、たとえば、ハードディスク装置（ＨＤＤ）のような主記憶装置、ＲＯＭおよびＲＡＭを含む。
【００９１】
カメラボード１３６は、全方位カメラ１３８、ＰＴＺカメラ１４０およびロボットカメラ１４２からのカメラ信号をＡ／Ｄ変換してカメラ信号データとしてＣＰＵ１２８に与え、制御データを主としてＰＴＺカメラ１４０にパン、チルト、ズームなどの制御データを出力するためのインターフェイスである。
【００９２】
全方位カメラ１３８は、ロボット１０すなわち対話者１０８が存在する部屋ないし場所（区画）に設置され、当該部屋ないし場所の全体（３６０度）を撮影することができる。全方位カメラ１３８のカメラ映像に対応する映像データがＣＰＵ１２８に与えられる。ＣＰＵ１２８は、映像データに基づいてその場所の状況の変化を検出するのみならず、その画像データを遠隔操作装置１１６に送信する。遠隔操作装置１１6は、受信した映像データをモニタ１２２に出力する。したがって、全方位カメラ１３８からの映像が、モニタ１２２に表示され、そのモニタ１２２を通して操作者は対話者の存在する部屋ないし場所の様子を知ることができる。
【００９３】
ＰＴＺカメラ１４０は、操作者の指示に従って、パン（Pan）、チルト（Tilt）およびズーム（Zoom）の各々を制御（調整）することができるカメラである。たとえば、遠隔操作者が、パン、チルト、ズームの指示を入力すると、対応する制御信号（コマンド）が遠隔操作装置１１６からネットワーク１１４を介して第１コンピュータ１２４に与えられる。すると、第１コンピュータ１２４のＣＰＵ１２８は、そのコマンドに従ってＰＴＺカメラ１４０を駆動制御する。ＰＴＺカメラ１４０の撮影映像に対応する映像データもまた、ＣＰＵ１２８に与えられる。ＣＰＵ１２８は、映像データに基づいて対話者１０８などの状況の変化を検出するのみならず、その映像データを遠隔操作装置１１６に送信する。遠隔操作装置１１６は、受信した映像データをモニタ１２２に出力する。したがって、ＰＴＺカメラ１４０の映像もモニタ１２２に表示される。モニタ１２２を通して操作者は対話者１０８の様子を知ることができる。
【００９４】
上では説明しなかったが、ロボット１０の外被１２の頭部分１８（人間でいえば額に相当する位置）に内蔵されて外被１２の外を撮影できるロボットカメラ１４２を設けるようにしてもよい。ロボットカメラ１４２は、たとえばイメージセンサであり、ロボット１０の視覚の一部を構成する。つまり、ロボットカメラ１４２は、ロボット１０から見た映像を検出するために用いられる。この実施例では、ロボットカメラ１４２の映像（動画ないし静止画）に対応するデータ（映像データ）は、カメラボード１３６を介してＣＰＵ１２８に与えられる。ＣＰＵ１２８は、映像データに基づいて、撮影映像の変化を検出するのみならず、その映像データを、ネットワーク１１４を介して遠隔操作装置１１６に送信する。そして、遠隔操作装置１１６は、受信した映像像データを再生してモニタ１２２に映像を出力する。したがって、ロボットカメラ１４４の撮影映像がモニタ１２２に表示され、モニタ１２２を通して操作者はロボットカメラ１４２が取得した対話者１０８などの様子を知ることができる。
【００９５】
通信ボード１３２は、他のコンピュータ（この実施例では、第２コンピュータ１２６）とデータ通信するためのインターフェイスである。たとえば、通信ボード１３２は、後述する第２コンピュータ１２６の通信ボード１４８と、ＲＳ２３２Ｃのようなケーブル（図示せず）を用いて接続される。ＬＡＮボード１３４は、ネットワーク１１４を介して他のコンピュータ（この実施例では、遠隔操作装置１１６）とデータ通信するためのインターフェイスである。この実施例では、ＬＡＮボード１３４は、ＬＡＮケーブル（図示せず）または無線ＬＡＮでネットワーク１１４と接続される。
【００９６】
第２コンピュータ１２６は、ＣＰＵ１４４を含み、ＣＰＵ１４４には内部バスを介してメモリ１４６、通信ボード１４８、モータ制御ボード１５０、音声ボード１５２およびセンサボード１５４が接続される。メモリ１４４は、たとえば、ハードディスク装置（ＨＤＤ）のような主記憶装置、ＲＯＭおよびＲＡＭを含む。詳細な説明は省略するが、このメモリ１４６には、遠隔操作装置１１６から伝えられる、操作者の状態を表す状態データをロボット１０の動作として再現するための変換テーブル（図示せず）などが設定されているものとする。つまり、状態データが示す操作者の状態を再生するためには、モータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６、６４、６６、７６、８６および９４をどの程度どの方向に回転または回動すればよいかモータ制御データに変換するためのテーブルである。
【００９７】
ロボット１０は前述のように、頭部分に３自由度、口部分に１自由度、目部分に３自由度、左右の腕部分にそれぞれ１自由度、計９自由度が設定されていて、それら9自由度のそれぞれを制御するための９つのモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６、６４、６６、７６（２つ）、８６および９４（２つ）と、スピーカ３２およびマイク３４を含む。モータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６、６４、６６、７６（２つ）、８６および９４（２つ）は、制御装置１１２に設けられたモータ制御ボード１５０に接続される。したがって、ＣＰＵ１４４からのモータ制御データに従って、モータ制御ボード１５０がモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６、６４、６６、７６（２つ）、８６および９４（２つ）の回転方向および回転量を制御する。
【００９８】
また、ロボット１０は前述のようにスピーカ３２およびマイク３４を含む。ＣＰＵ１４４から出力された音声データ（典型的には、遠隔地の操作者の音声）は音声ボード１５２によってＤ／Ａ変換されてスピーカ３２に与えられる。したがって、スピーカ３２は、操作者の音声を出力する。マイク３４によって取り込まれた対話者１０８（図７）の音声は、音声ボード１５２によってＤ／Ａ変換されてＣＰＵ１４４に与えられる。
【００９９】
ロボット１０は、また、外被１２の表面の適宜数の場所に装着された1つまたは複数の触覚センサ１５６を含む。触覚センサないし皮膚センサ１５６は、たとえばタッチセンサであり、ロボット１０の触覚の一部を構成する。つまり、触覚センサ１５６は、人間や他の物体等がロボット１０に触れたか否かを検出するために用いられる。この触覚センサ１５６からのセンサ信号がセンサボード１５４を介してＣＰＵ１４４に入力される。したがって、ＣＰＵ１４４は、人間や他の物体等がロボット１０に触れたことを検出することができる。
【０１００】
ただし、触覚センサ１５６としては、圧力センサを用いることもできる。この場合には、人間や他の物体等がロボット１０の肌に触れたか否かのみならず、その触れ方（強弱）を知ることができる。
【０１０１】
図１０に示す遠隔制御装置１１６も同様にパソコンのようなコンピュータで形成される。遠隔制御装置１１６はＣＰＵ１５８を含み、ＣＰＵ１５８には内部バスを介してメモリ１６０、ＬＡＮボード１６２およびカメラボード１６４が接続される。メモリ１６０は、たとえば、ハードディスク装置（ＨＤＤ）のような主記憶装置、ＲＯＭおよびＲＡＭを含む。カメラボード１６４には操作者カメラ１６６が接続される。操作者カメラ１６６は、ロボット１０を通して対話者１０８（図７)と対話する操作者の状態を撮影するもので、それのカメラ信号はカメラボード１６４を介して、映像データとして、ＣＰＵ１５８に入力される。
【０１０２】
ＣＰＵ１５８は、映像データに基づいて、操作者の状態を示す状態データを生成する。詳しくいうと、遠隔操作装置１１６のＣＰＵ１５８は、操作者カメラ１６６からの映像データを処理して、まず、たとえば映像中の肌色領域を検出するなどして、操作者の頭部分を検出する。その頭部分の状態が前回検出したものとどのように変化しているかを示す差分データを計算して、その差分データをネットワーク１１４を通して制御装置１１２に送信する。たとえば、操作者の頭部分の状態を、図１に示す矢印Ａ、ＢおよびＣ方向における変位量の差分データとして検出する。
【０１０３】
制御装置１１２のＬＡＮボード１３４からこの差分データが入力され、ＣＰＵ１２８および通信ボード１３２および１４８を介して、第２コンピュータ１２６のＣＰＵ１４４に伝えられる。ＣＰＵ１４４は、メモリ１４６に予め設定している前述のような変換テーブル（図示せず）を参照して、頭部分１８を図１に示す矢印Ａ、ＢおよびＣ方向のそれぞれにおいて、どの方向にどれだけ変位させればよいかを計算し、モータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６ならびに６４のモータ制御データを決定し、それをモータ制御ボード１５０に出力する。そのモータ制御データが示す回転方向および回転量に従ってモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６ならびに６４が制御される。したがって、操作者カメラ１６６が捉えた操作者の頭部分の状態が、ロボット１０の頭部分１８によって再現または再生される。つまり、そのときのロボット１０の頭部分１８の状態は、操作者の頭部分の状態に追従したものとして再現される。したがって、対話者１０８は、そのような頭部分１８の変位を見て、ロボット１０上において、操作者の状態を容易に読取ることができる。
【０１０４】
口部分２２についても同様に、遠隔操作装置１１６のＣＰＵ１５８が操作者の頭部分（肌色部分）中にある、口部分を検出する。そして、口部分の状態が前回検出したものとどのように変化しているかを示す差分データを計算して、その差分データをネットワーク１１４を通して制御装置１１２に送信する。たとえば、操作者の口部分の状態を、図１に示す矢印Ｄ方向における変位量の差分データとして検出する。
【０１０５】
制御装置１１２のＬＡＮボード１３４からこの差分データが入力され、ＣＰＵ１２８および通信ボード１３２および１４８を介して、第２コンピュータ１２６のＣＰＵ１４４に伝えられる。ＣＰＵ１４４は、メモリ１４６に予め設定している前述のような変換テーブル（図示せず）を参照して、口部分２２を図１に示す矢印Ｄ方向において、どの方向にどれだけ変位させればよいかを計算し、モータ６６のモータ制御データを決定し、それをモータ制御ボード１５０に出力する。そのモータ制御データが示す回転方向および回転量に従ってモータ６６が制御される。したがって、操作者カメラ１６６が捉えた操作者の口部分の状態が、ロボット１０の口部分２２によって再現または再生される。つまり、そのときのロボット１０の口部分２２の状態は、操作者の口部分の状態を追従したものとして再現される。したがって、対話者１０８は、そのような口部分２２の動きを見て、操作者が対話者に向けて発話していることを容易に認識することができる。
【０１０６】
目部分も同様である。遠隔操作装置１１６のＣＰＵ１５８が操作者の頭部分（肌色部分）中にある、目部分を検出する。その目部分の状態が前回検出したものとどのように変化しているかを示す差分データを計算して、その差分データをネットワーク１１４を通して制御装置１１２に送信する。たとえば、操作者の目部分の状態を、図１に示す矢印ＥおよびＦ方向における変位量の差分データとして検出する。
【０１０７】
制御装置１１２のＬＡＮボード１３４からこの差分データが入力され、ＣＰＵ１２８および通信ボード１３２および１４８を介して、第２コンピュータ１２６のＣＰＵ１４４に伝えられる。ＣＰＵ１４４は、メモリ１４６に予め設定している前述のような変換テーブルを参照して、目部分２４を図１に示す矢印ＥおよびＦ方向のそれぞれにおいて、どの方向にどれだけ変位させればよいかを計算し、モータ７６(２つ)および８６のモータ制御データを決定し、それをモータ制御ボード１５０に出力する。そのモータ制御データが示す回転方向および回転量に従ってモータ７６(２つ)および８６が制御される。したがって、操作者カメラ１６６が捉えた操作者の目部分の状態が、ロボット１０の目部分２４によって再現または再生される。つまり、そのときのロボット１０の目部分２４の状態は、操作者の目部分の状態に追従したものとして再現される。したがって、対話者１０８は、そのような目部分２４の変化を見て、ロボット１０上において、操作者の表情を容易に読取ることができる。
【０１０８】
遠隔操作装置１１６が前述のようにコンピュータである場合、たとえば、マウスなどのポインティングデバイス（図示せず）による入力、あるいはカーソルキー（図示せず）など特定のキー入力などの所定入力操作によって、腕機構２７の先端プレート１００の前後方向への変位を指示する遠隔操作指令（操作データ）を送ることができる。たとえば、上向きカーソルキーを押すと先端プレート１００を前に出す指令を、それに後続して数値を入力すると、水平プレート９２に対する角度を指令する操作データを、ネットワーク１１４を介して制御１１２に送信することができる。下向きカーソルキーを押すしその後数を入力することによって、先端プレート１００を水平プレート９２に対して何度に後退させるかと言う操作データを送信できる。ただし、先端プレート１００の位置として２つの位置（前か後か)しかない場合には、カーソルキーだけの操作でよい。
【０１０９】
このような遠隔操作システム１１０において、遠隔操作装置１１６から何らかのデータが制御装置１１２に送信されたとき、そのことをイベントとして、図１１の処理が制御装置１１２によって実行される。ただし、ロボット１０のロボット機構体１４の制御は主として第２コンピュータ１２６（図９）が行なうので、図１１の処理は第２コンピュータ１２６すなわちＣＰＵ１４４の動作である。
【０１１０】
最初のステップＳ１では、制御装置１１２の第２コンピュータ１２６のＣＰＵ１４４は、ネットワーク１１４および通信ボード１３２および１４８を介して入力され、メモリ１４６に一旦記憶されたデータが、音声データかどうか判断する。音声データは、マイク１２０で取得した操作者の音声の音声データであり、ステップＳ１で“ＹＥＳ”の場合、ＣＰＵ１４４は、ステップＳ３において、メモリ１４６から該当の音声データを読み出して、音声ボード１５２に入力する。したがって、スピーカ３２から、操作者の音声が出力される。
【０１１１】
ステップＳ３ではまた、スピーカ３２からの上述の発話に同期して口部分２２が動作するように、ロボット機構体１４の口機構２３に含まれるモータ６６を制御する。つまり、スピーカ３２からの発話に合わせて、口部分２２を開閉させる。
【０１１２】
このようにして、口部分２２の開閉動作をスピーカ３２からの操作者の音声と同期させることによって、ロボット１０を通じて操作者と会話している対話者は、身近において直接、操作者の声をロボット１０から聴取することができる。したがって、対話者はロボット１０に強く操作者を感じることができる。
【０１１３】
ステップＳ１で“ＮＯ”の場合、遠隔制御装置１１６からのデータは、操作者の状態を示す状態データか、腕機構２７のための操作データである。
【０１１４】
操作データである場合、ステップＳ５において“ＹＥＳ”が判断される。この場合、次のステップＳ７において、ＣＰＵ１４４は、メモリ１４６に一旦蓄積された操作データを読み出し、その操作データの指令内容を達成するためには、メモリ１４６内の変換テーブル（図示せず）を参照するなどして、モータ９４（２つ）をどの方向にどの程度回転させればよいかという制御データを生成する。制御データは、モータ制御ボード１５０に与えられる。モータ制御ボード１５０では、その制御データに従ってモータ９４を駆動する。応じて、腕機構２７すなわち腕部分２６が操作データに従って前後に動く。
【０１１５】
ステップＳ５で“ＮＯ”を判断したとき、そのときのデータは、操作者の状態を示す状態データ（差分データ）である。したがって、先に詳細に説明したように、ＣＰＵ１４４がモータ制御ボード１５０を通して、ロボット機構体１４の必要なモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６ならびに６４、６６、７６（２つ）および／または８６を制御する。これによって、ロボット１０にそのときの操作者の状態が再現され、対話者はロボット１０に一層強く操作者を感じることになる。
【０１１６】
なお、発明者の実験によれば、ロボット１０自体を操作者と実感するには口部分や頭部分は操作者と同期して状態変化することが必要であった。
【０１１７】
次に重要な要素は、腕部分２６の先端が前後に揺動できることであった。口部分、頭部分と共に腕部分の状態が変化することで、対話者はロボット１０上に操作者を一層強く実感できた。
【０１１８】
目部分の状態を操作者と同期するようにすれば、人間のミニマルデザインを体現した外観を有するだけのロボット１０がほぼ完全に操作者と意識するようになった。
【０１１９】
図１２以降はこの発明の他の実施例を示し、図１２は図１と同様に、遠隔操作ロボット１０の外観の一例を示す図解図であり、図１２（Ａ）は正面図、図１２（Ｂ）は側面図、図１２（Ｃ）は平面図である。図１２実施例の遠隔操作ロボットは次の点において、先の図１実施例の遠隔操作ロボットと異なる。ただし、以下の説明で特に言及しない限り、両者は同一または類似の構造、形状、材質などを持つものと理解されたい。
【０１２０】
図１実施例では、外被１２はシリコーン樹脂製だが、図１２実施例では、軟質ポリ塩化ビニル（ソフトビニール）製の外被１２を用いる。ただし、図１実施例では頭蓋骨に相当する「殻」はないが、図１２実施例では、たとえばＡＢＳ樹脂からなる頭蓋骨部材１７０(図１８)を用いる。このような頭蓋骨部材１７０は、図８からよくわかるように、頭部の前半分を形成する前部部材１７０ａと、顎部材１７０ｂと、前部部材１７０ａと結合される後部部材１７０ｃとを含む。頭蓋骨部材１７０の前部部材１７０ａと後部部材１７０ｃは、取り付けプレート８８の両側に設けられた側板１７４上に、両側に突出するように設けた中空ねじ（中空棒に雌ねじを切ったもの）１７２（図１２‐図１５）とボルトまたはビス(図示せず)とによって固定的に取り付けられる。そして、顎部材１７０ｂは、前部部材１７０ａの下端両側で結合されることによって、上下に変位可能に前部部材１７０ａに連結される。
【０１２１】
なお、外被１２は頭蓋骨部材１７０の表面に密着するように被せられるので、頭蓋骨部材１７０と外被１２との間に隙間はなく、したがって、それらの間にウレタン樹脂などからなる詰め物３０（図１２）は入っていない。
【０１２２】
また、図１実施例は全長８０ｃｍ程度であるが、図１２実施例は７０ｃｍ程度と短くした。それに伴って、各部の部品形状も変わっているところもあるが、図１２実施例においても、ロボット機構体１４の自由度は図１実施例と同様に、９軸である。
【０１２３】
さらに、図１実施例では、操作者（図示せず）の音声を再生するために胸に相当する部位に１つのスピーカ３２を設けていたが、図１２実施例では、胸部分のスピーカ３２に加え、図１２や図１４などからよくわかるように、口部分２２にもう１つのスピーカ３２ａを設けた。胴体（胴機構）部分のスピーカ３２は、対話者１０８（図７）が音声を聞き取るのに十分な音量の音声を発生できるだけの大きさのスピーカであるが、口部分２２のスピーカ３２ａは、口機構に収まる大きさのものである。胸部分のスピーカ３２は外被１２で覆われているので、高域成分が減衰して音がこもった感じに聞こえることがあるため、開口している口部分２２に別のスピーカ３２ａを設けるようにした。このように口部分２２にスピーカ３２ａを設けたこの実施例によれば、スピーカ３２ａによってスピーカ３２が失った高域成分を補償して対話者１０８にはっきりした音声を伝えることができるだけでなく、先に説明したように、このロボット１０によって発話される遠隔の対話者からの音声がスピーカ３２ａから出力されるので、当該音声が口から聞こえる感じを高めることができるのである。
【０１２４】
また、図１実施例では喉部分にマイク３４を設けたが、この実施例では、頭部両側面の「耳」に相当する部位にそれぞれマイク３４ａおよび３４ａを設けた。マイク３４ａを両耳の部分に設けることにより、ロボット１０の機能をより人間の機能に近づけるとともに、マイクで音声を採取できる領域ないし範囲を拡大できるという利点がある。
【０１２５】
なお、実施例では、マイク３４ａの大きさは直径８ｍｍ程度であり、頭蓋骨部材１７０（後部部材１７０ｃ）の両耳部分に穴をあけ、そこに差し込んで固定するように取り付けている。そして、好ましくは、マイク３４ａおよび３４ａは前方を向くように斜めに取り付けられ、さらに、マイク３４ａおよび３４ａの外側の外被１２の部分には貫通孔(図示せず)をあけ、顔前方の外部音、たとえば図７に示すように対話者１０８に対面したとき、対話者１０８の声の取り込みを容易にしている。
【０１２６】
さらに、モータ動作による頭蓋骨部材１７０の振動の影響を抑えるため、マイク３４ａは頭蓋骨部材１７０に直接接しないように、たとえば発泡ウレタン樹脂のような振動遮断部材を介して頭蓋骨部材１７０に取り付けられればよい。
【０１２７】
ロボット機構体１４の頭部分（頭蓋骨部材１７０）内部に別のマイクを設置し、その別のマイクで取得した音情報と耳部マイク３４ａおよび３４ａで取得した音情報を比較して、モータ動作音を抑制（キャンセル）するようにしてもよい。
【０１２８】
図１実施例では、カメラ１４２を「額」の部分に設けてもよい旨説明したが、この実施例では、カメラ１４２は、図１２に示すように、胸部分に設けることとした。たとえば、外被１２の顎の下５ｃｍ程度の場所に直径６ｍｍていどの孔（図示せず）をあけ、この孔からカメラ１４２のレンズがのぞくように、外被１２の裏側に、カメラ回路基板（図示せず）を接着して固定する。したがって、カメラ１４２は外被１２にだけ固定され、ロボット機構体１４には固定されていない。もし、ロボット機構体１４に固定すると、外被１２が捩れたりしたときにカメラ１４２が隠れてしまう可能性があるからである。つまり、カメラ１４２を外被１２にだけ固定しておけば、外被１２が捩れたとしても、カメラ１４２がそれにつれて動くだけで、隠れてしまうことはない。
【０１２９】
さらに、図１実施例では、金属蛇腹管１０２の先端に先端プレート１０４が取り付けられ、それによって曲げることができる脚部分を構成したが、図１２実施例では、脚部分の強度を大きくするために、脚部分を全体が１枚の板である、脚プレート１０３だけで脚部分を形成することにした。脚プレート１０３はたとえばＦＲＰからなる。
【０１３０】
なお、ロボット機構体１４の胴体部分に、図１９に示しかつこのロボット１０の姿勢を計測する姿勢センサ１８０を取り付けるようにしてもよい。姿勢センサ１８０は加速度センサやジャイロセンサでよい。このような姿勢センサ１８０は図１９に示すようにセンサボード１５４を介して第１コンピュータ１２４のＣＰＵに接続される。そして、姿勢センサ１８０からの情報またはデータはネットワーク１１４を介して操作者に提示されることがある。操作者は姿勢センサの情報またはデータから、対話者１０８がロボット１０をどのように扱っているか知ることができる。
【０１３１】
さらにまた、姿勢センサ１８０については，一例として、ロボット１０がスタンド等（図示せず）に設置されて待機している状態のところへ、ユーザがやってきてロボット１０を持ち上げたら、姿勢センサ１８０によってそれを感知して（触覚センサ１５６だけだとスタンドに設置しているときにも反応しているかも知れないので）、遠隔操作装置１１６（図８）を起動して操作者にユーザが会話を始めようとしていることを知らせる、という使い方ができる。
【０１３２】
たとえば図２０の最初のステップＳ１１において、ＣＰＵ１４４は、ロボット１０が、図示しない、クレードルのようなスタンドに戻されているかどうか判断する。このステップＳ１１の判断は、たとえばスタンド（図示せず）の該当部分に圧力センサ、光センサなどの任意の検知手段を設け、その検知手段がロボット１０を検知しているときは、ロボット１０はスタンドに戻されている、と判断できる。
【０１３３】
ステップＳ１１で“ＮＯ”を判断したときには、そのまま処理を終了するが、“ＹＥＳ”を判断したときは、ＣＰＵ１４４は、次のステップＳ１３で、姿勢センサ１８０からの姿勢データに基づいて、ロボット１０の姿勢に変化が生じたかどうか判断する。ステップＳ１３で“ＮＯ”を判断したときには、そのまま処理を終了する。
【０１３４】
ステップＳ１３で“ＹＥＳ”が判断されると、続くステップＳ１５で、ＣＰＵ１４４は、通信ボード１４８および１３２並びにＬＡＮボード１３４を経由して、ネットワーク１１４へ、遠隔操作装置１１６を起動するための起動信号を送信する。この起動信号がＬＡＮボード１６２を経てシステム１５８（図１０）に入力される。応じて、ＣＰＵ１５８はこの遠隔操作装置１１６を起動する処理を実行する。そして、たとえば第２スピーカ１１８（図８）から操作者に、「○○さんがお話ししたいようです。」のような報知をして、先の図８に示すような体勢の対話者との会話を始めることを操作者に促すことができる。
【０１３５】
なお、上述の２つの実施例ではいずれも、詰め物３０として、樹脂ビーズを用いた。しかしながら、この詰め物３０は、上述のように立方体や球形の柔軟素材の他、外被１２とロボット機構体１４との間の隙間の形状に形作ったたとえば発泡ウレタンを用いるようにしてもよい。このように、詰め物３０を、隙間の形状とほぼ同じ形状のものとすることによって、隙間を確実に充填することができる。ただし、この場合、詰め物は１つのものではなく、右腕，左腕，胴体（脚も含む）前面，胴体（脚も含む）後面の詰め物を別々にして、詰め物を詰め易く、またロボット機構体１４の可動部を動き易くしている。さらに、腕の詰め物が胴体の詰め物と別になっていることにより、腕関節が動き易くなっている。
【符号の説明】
【０１３６】
１０ …遠隔操作ロボット（ロボット）
１２ …外被
１４ …ロボット機構体
１６ …胴体部分
１７ …胴機構
１８ …頭部分
１９ …頭機構
２０ …首部分
２２ …口部分
２３ …口機構
２４ …目部分
２５ …目機構
２６ …腕部分
２７ …腕機構
２８ …脚部分
２９ …脚機構
３０ …詰め物
３２ …スピーカ
３４ …マイク
【技術分野】
【０００１】
この発明は、遠隔操作ロボットに関し、特にたとえば、インタネットなどを利用して遠隔場所に存在する人間と音声をやり取りできる、遠隔操作ロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の遠隔操作ロボットの一例として、たとえば、非特許文献１において本件発明者が提案した、「アンドロイド」と称する、外観（姿形）が人間に酷似した遠隔操作ロボットがあり、このアンドロイドは、たとえば特許文献１に示すような遠隔操作によって、人間に類似したしぐさ動作を行うことができる。
【０００３】
このような遠隔操作ロボットは、その容姿を写した人間（操作者）の代役として適宜場所に置かれる。その状態で、特許文献１のようなシステムを構成し、遠隔場所に存在する操作者の指示に従って、もしくは遠隔操作者の動作を示す動作データに従って、内蔵しているロボット機構が作動して、遠隔操作者の示す動作（振る舞い）を行う。
【０００４】
特許文献１の遠隔操作ロボットでは、その場所に存在しない操作者（人間）があたかもその場所に居るかのような実在感を与えることが発明者の実験で確認されている。つまり、遠隔操作ロボットが人間の外観を持っていることは、ロボットとその周囲の人間との融和または調和を図るうえで、重要な意味を持つことが分かった。
【非特許文献１】Ishiguro, H. and Nishio, S. 'Building artificial humans for understanding humans', Journal of Artificial Organs, vol.10, no.3, pp.133-142, 2007
【特許文献１】特開2008-23604号公報［B25J 13/08,A63H 11/00, 3/33, 3/36, 3/40］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、人間に酷似したアンドロイドを製作するためには、その人間の全身を型取りし、その型を用いて、人間の肌に類似した感触を有する材料、たとえばシリコーン樹脂の外被を形成し、その外被内に、多数の自由度（たとえば４６自由度）を有するロボット機構をすべて組み込む必要がある。
【０００６】
つまり、従来の人間酷似の遠隔操作ロボット、一例としてアンドロイドでは、製作費用が高価になるばかりでなく、多数の自由度の制御のために機構や操作方法が複雑になってしまう。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、遠隔操作ロボットを提供することである。
【０００８】
この発明の他の目的は、製作費用を安価にできる、遠隔操作ロボットを提供することである。
【０００９】
この発明のその他の目的は、操作方法を簡単にできる、遠隔操作ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照 符号および補足説明等は、本発明の把握を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【００１１】
第１発明は、柔軟素材からなり、人間の胴体に相当しかつ胴体と見える胴体部分と、胴体部分の上にあって人間の頭に相当しかつ頭と見える頭部分と、胴体部分の両側から延びて人間の腕および手に相当しかつ腕および手と見える腕部分と、胴体部分の下端から下方に延びて人間の脚および足に相当しかつ脚および足と見える脚部分とを含む、外被を備え、外被はさらに、頭部分の前面であって、人間の口に相当しかつ口と見える口部分および口部分の上であって、人間の目に相当しかつ目と見える目部分を含み、外被内に収納され、外被の胴体部分、頭部分、腕部分、脚部分、口部分および目部分に対応する位置に形成される、胴体機構、頭機構、腕機構、脚機構、口機構および目機構を含む、ロボット機構体をさらに備え、口機構は口部分を動かすための口駆動手段を含み、目機構は目部分を動かす目駆動手段を含み、さらにロボット機構体と外被との間に設けられる詰め物、音声データに従って音声を出力する第１スピーカ、および周囲の音声を取得する第１マイクを備える、遠隔操作ロボットである。
【００１２】
第１発明において、遠隔操作ロボット（10：実施例において相当する部分を例示する参照符号。以下、同様。）は、たとえばシリコーン樹脂などの柔軟素材で作った外被（12）、このような外被（12）内に収納されるロボット機構体（14）、外被（12）とロボット機構体（14）との間に設けられる詰め物（30）、音声データに従って音声を出力する第１スピーカ（32）および周囲の音声を取得する第１マイク（34）を備える。
【００１３】
外被（12）は、人間の胴体に相当しかつ胴体と見える胴体部分（16）と、胴体部分（16）の上にあって人間の頭に相当しかつ頭と見える頭部分（18）と、胴体部分（16）の両側から延びて人間の腕および手に相当しかつ腕および手と見える腕部分（26）と、胴体部分（16）の下端から下方に延びて人間の脚および足に相当しかつ脚および足と見える脚部分（28）と、頭部分（18）の前面であって、人間の口に相当しかつ口と見える口部分（22）および口部分（22）の上であって、人間の目に相当しかつ目と見える目部分（24）を含む。
【００１４】
ロボット機構体（14）は、外被（12）の胴体部分（16）、頭部分（18）、腕部分（26）、脚部分（28）、口部分（22）および目部分（24）にそれぞれ対応する位置に形成される、胴体機構（17）、頭機構（19）、腕機構（27）、脚機構（29）、口機構（23）および目機構（25）を含む。そのうち、口機構（23）は口部分（22）を動かすための、たとえばモータ（66）を含む口駆動手段を有し、目機構（25）は目部分（24）を動かす、たとえばモータ（76、76、86）を含む目駆動手段を有する。
【００１５】
第１発明によれば、遠隔操作ロボットは、人間のミニマルデザインに基づいた外観形状に形成され、口部分や目部分などに最低限の自由度がある。したがって、この発明の遠隔操作ロボットは、一見して人間と分かり、その上で性別や年齢は自由に想像できるので、その遠隔操作ロボットを通じて操作者と対話する対話者は、遠隔操作ロボットを操作者自身と感じることができる。
【００１６】
発明者が非特許文献１で提案した「アンドロイド」（人間酷似ロボット）を用い、たとえば特許文献１に記載の遠隔操作システムを利用した実験では、ロボットが酷似させられた被験者（操作者：本人）にロボットと相手（ロボットの近くに存在して被験者とコミュニケーションする人）とを映し出すモニタを見せながら話をしてもらった。そのとき、本人の唇の動きや頭部の動きを画像処理で解析して、インタネットを通じてロボットに伝えて、ロボットの唇や頭部を本人の動きと連動させた。その様子を本人はモニタで確認することによって、ロボットを自分の身体のように感じるようになる。そして、ロボットが誰か（相手）に触られると、被験者（本人）は自らの身体が触られたような感覚を覚える。発明者はこのような現象をこれまでの遠隔操作ロボットの研究によって確認してきた。
【００１７】
非特許文献１の「アンドロイド」は発明者自身を酷似させたものであり、このアンドロイドを通じて、発明者自身も上記の現象を実感したところである。
【００１８】
これらの実験を通して発明者は、ロボットの容姿が本人に酷似していなくても、対話や動作によって、その人はロボットを自らの身体と感じるようになることが分かった。つまり、本件発明者は、数多くの実験を経験する中で、遠隔操作ロボットは必ずしも本人に酷似した見掛けを持つ必要がない、という確信を得るに至った。
【００１９】
そこで、この発明においては、このようにして発明者が得た知見に基づいて、遠隔操作ロボットに、人間のミニマルデザインに基づく外観を持たせることを発想した。「人間のミニマルデザイン」とは、一見して人と分かるが、子供とも年寄りとも、男とも女とも認識できるような、年齢や性別が、見る人によって、どのようにも解釈できる、という人間の形状をいうものとする。
【００２０】
この人間のミニマルデザインを体現したのが、上記の外被の形状である。この発明は、このような独特の外観を持ち、かついくつかの自由度を持つので、対話者は遠隔操作ロボット自体の上に対話相手（操作者)を強く実感できるのである。
【００２１】
第２の発明は、第１の発明に従属し、腕機構は、腕部分の先端を変位可能にするための変位部材および変位部材を操作データに従って駆動するための駆動手段を含む、遠隔操作ロボットである。
【００２２】
第２の発明では、たとえば実施例でいえば先端プレート（100)が変位部材に相当し、モータ（94)を含む駆動手段で変位部材が駆動される。したがって、遠隔操作ロボットを遠隔操作する操作者は、ロボットを通じて対話している対話者に、腕部分の先端の変化によって意思を通じることができる。
【００２３】
第３の発明は、第１または第２の発明に従属し、頭機構は、頭部分を少なくとも1つの自由度で変化させるための駆動手段を含む、遠隔操作ロボットである。
【００２４】
第３の発明では、頭機構（19）は、たとえばモータ（56,64)を含む駆動手段によって、少なくとも1つの自由度で、実施例では３つの自由度で、頭部分（18）を変化させる。もし、操作者の状態データに従って頭部分（18）が変位するようにすれば、遠隔操作ロボットに操作者の状態が再現されるので、対話者はロボット上に操作者を一層強く実感することができる。
【００２５】
第４の発明は、第１ないし第３のいずれかの発明に従った遠隔操作ロボットと、ネットワークを通して遠隔操作ロボットに繋がってそれを遠隔操作するための遠隔制御装置とを含む、遠隔操作システムであって、遠隔操作装置は、操作者の声を取得する第２マイクと、音声を出力する第２スピーカを含み、第２マイクで取得した操作者の声が第１スピーカで出力され、第１マイクで取得した音声が第２スピーカで出力される、遠隔操作システムである。
【００２６】
第４の発明では、第１ないし第３のいずれかの発明に従った遠隔操作ロボット（10)と、ネットワーク（14）を通して遠隔操作ロボット（10)に繋がってそれを遠隔操作するための遠隔制御装置（116)とを含む、遠隔操作システム（110)である。遠隔操作装置（116)は、操作者の声を取得する第２マイク（120)と、音声を出力する第２スピーカ（118)を含む。そして、第２マイク（120)で取得した操作者の声が第１スピーカ（32)で出力され、第１マイク（36)で取得した音声が第２スピーカ（118)で出力される。したがって、操作者、対話者ともに強い臨場感のなかで遠隔操作ロボットを通じて対話することができる。
【００２７】
第５の発明は、第４の発明に従属し、遠隔制御装置は操作者の状態を検出する状態検出手段、および操作者の状態を表す状態データをネットワークを介して遠隔操作ロボットに送信する状態データ送信手段を備え、口駆動手段および目駆動手段が状態データに従って駆動される、遠隔操作システムである。
【００２８】
第５の発明では、状態検出手段としては、実施例の場合、操作者カメラ（166）や、操作者カメラからの映像信号を処理して操作者の状態を検出するＣＰＵ（158）で構成される。ＣＰＵ（158）は操作者の状態を表す状態データをネットワーク（114）を介して制御装置（112）すなわち遠隔操作ロボット（10）に送信する。口駆動手段および目駆動手段が状態データに従って駆動される結果、遠隔操作ロボット（10）において、そのときの操作者の状態が再現される。そのため、遠隔操作ロボットを通して操作者と対話している対話者は、遠隔操作ロボット上に非常に強く操作者を感得できる。
【発明の効果】
【００２９】
本件発明者が非特許文献1などで提案した遠隔操作ロボットは、実在人間そっくりの遠隔操作アンドロイドであったが、数々の実験を重ねた本件発明者は、実在人間にそっくりに作らなくとも、遠隔操作ロボットを人間のミニマルデザインに基づいた外観形状にすれば、遠隔操作ロボットを通じて操作者と対話する対話者は、その遠隔操作ロボットを操作者本人と感じることができることを発見した。この発明はこの発見に基づいてなされたものである。
【００３０】
この発明によれば、遠隔操作ロボットは、人間のミニマルデザインに基づいた外観形状に形成され、口または目などに最低限の自由度がある。したがって、この発明の遠隔操作ロボットは、一見して人間と分かり、その上で性別や年齢は自由に想像できるので、その遠隔操作ロボットを通じて操作者と対話する対話者は、遠隔操作ロボットを操作者自身と感じることができる。このような人間のミニマルデザインに基づく外観形状はかなり単純化されている。したがって、操作者を対話者に感じさせるために人間に酷似させていた「アンドロイド」と同様に遠隔操作ロボットを操作者と感じさせることができる反面、「アンドロイド」に比べて製作費用を大幅に低減できる。
【００３１】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１はこの発明の一実施例の遠隔操作ロボットの外観の一例を示す図解図であり、図１（Ａ）は正面図、図１（Ｂ）は側面図、図１（Ｃ）は平面図である。
【図２】図２は図１実施例の遠隔操作ロボットの体表の凹凸をよく表すコンピュータグラフィックスであり、図２（Ａ）は図１（Ａ）に対応し、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）に対応し、図２（Ｃ）は図１（Ｃ）に対応している。
【図３】図３は図１実施例の遠隔操作ロボットの構造の一例を示す正面図解図である。
【図４】図４は図１実施例のロボット機構の一例を示す、主として正面側を示す斜視図である。
【図５】図５は図１実施例のロボット機構の一例を示す、主として背面側を示す斜視図である。
【図６】図６は図１実施例のロボット機構の一例を示す平面図解図である。
【図７】図７は図１実施例のロボットを通じて操作者と会話する対話者がロボットを抱き上げている状態の一例を示す図解図である。
【図８】図８は図１実施例のロボットを利用する遠隔操作システムの一例を示す概略ブロック図である。
【図９】図９は図８の制御装置を詳細に示すブロック図である。
【図１０】図１０は図８の遠隔操作装置を詳細に示すブロック図である。
【図１１】図１１は図８実施例の遠隔操作システムの動作の一例を示すフロー図である。
【図１２】図１２はこの発明の他の実施例の遠隔操作ロボットの外観の一例を示す図解図であり、図１２（Ａ）は正面図、図１２（Ｂ）は側面図、図１２（Ｃ）は平面図である。
【図１３】図１３は図１２実施例の遠隔操作ロボットの構造の一例を示す正面図解図である。
【図１４】図１４は図１２実施例のロボット機構の一例を示す、主として正面側を示す斜視図である。ただし、頭蓋骨相当部分は省略している。
【図１５】図１５は図１２実施例のロボット機構の一例を示す、主として背面側を示す斜視図である。ただし、頭蓋骨相当部分は省略している。
【図１６】図１６は図１２実施例のロボット機構の一例を示す平面図解図である。ただし、頭蓋骨相当部分は省略している。
【図１７】図１７は図１２実施例のロボット機構の一例を示す側面図解図である。ただし、頭蓋骨相当部分は省略している。
【図１８】図１７は図１２実施例のロボット機構の一例を示す側面図解図である。
【図１９】図１９は図１２実施例の制御装置を詳細に示すブロック図である。
【図２０】図２０は図１９の制御装置の動作の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１および図２を参照して、この発明の一実施例の遠隔操作ロボット（この明細書では、単に「ロボット」ということがある。）１０は、全体としては、人間のミニマルデザイン（minimal design）と呼ぶべき見掛け（外観）を持つ。なお、図１では凹凸が分かりにくく、立体感が十分表現できないので、コンピュータグラフィックス技術で作成した図面を参考的に図２として添付している。図１（Ａ）および図２（Ａ）がともに正面を示し、図1（Ｂ）および図２（Ｂ）が右側面を示し、図1（Ｃ）および図２（Ｃ）がともに（Ｃ）が平面を示している。
【００３４】
発明者が非特許文献１で提案した「アンドロイド」（人間酷似ロボット）を用い、たとえば特許文献１に記載の遠隔操作システムを利用した実験では、ロボットが酷似させられた被験者（操作者：本人）にロボットと相手（ロボットの近くに存在して被験者とコミュニケーションする人）とを映し出すモニタを見せながら話をしてもらった。そのとき、本人の唇の動きや頭部の動きを画像処理で解析して、インタネットを通じてロボットに伝えて、ロボットの唇や頭部を本人の動きと連動させた。その様子を本人はモニタで確認することによって、ロボットを自分の身体のように感じるようになる。そして、ロボットが誰か（相手）に触られると、被験者（本人）は自らの身体が触られたような感覚を覚える。発明者はこのような現象をこれまでの遠隔操作ロボットの研究によって確認してきた。
【００３５】
非特許文献１の「アンドロイド」は発明者自身を酷似させたものであり、このアンドロイドを通じて、発明者自身も上記の現象を実感したところである。
【００３６】
これらの実験を通して発明者は、ロボットの容姿が本人に酷似していなくても、対話や動作によって、その人はロボットを自らの身体と感じるようになることが分かった。つまり、本件発明者は、数多くの実験を経験する中で、遠隔操作ロボットは必ずしも本人に酷似した見掛けを持つ必要がない、という確信を得るに至った。
【００３７】
そこで、この発明においては、このようにして発明者が得た知見に基づいて、遠隔操作ロボット１０に上述のように人間のミニマルデザインに基づく外観を持たせることを発想した。「人間のミニマルデザイン」とは、一見して人と分かるが、子供とも年寄りとも、男とも女とも認識できるような、年齢や性別が、見る人によって、どのようにも解釈できる、という人間の形状をいうものとする。
【００３８】
このような、人間のミニマルデザインを形作っているロボット１０の外観は、人間の皮膚に類似した感触を持つ柔軟体、たとえばシリコーン樹脂、ウレタン（発泡）樹脂などの外被１２で形成される。外被１２の内部には、図３に示すように、ロボット機構体１４が内蔵される。
【００３９】
なお、この外被１２では、顔を完全に左右対称にすることにより、男性にも女性にも見えるという効果を強く与えることを意図している。また、顔の各パーツの大きさの比率（目、鼻、口の大きさや位置）は、人間の大人と同じ程度の比率にしているが、頭部の大きさに対する身長（等身）は子供のものとすることによって、大人にも子供にも見える効果を強調している。
【００４０】
この実施例では、ロボット１０の大きさは、対話者（ロボット１０を感じさせる操作者と対話する者）がたとえばひざの上に抱き上げることができる程度の大きさにされている。人間の身長に相当する大きさは、一例として８０ｃｍ程度としている。つまり、少し大きめの人形程度の大きさであるため、対話者が高齢者であっても子供であっても、容易に身近に容易に置きながら、操作者と対話できる。ただし、この数値に限定されるものではなく、抱っこしたり、隣に座らせたりすることよって、ロボット１０と対話者とが親密な距離感を持ちながら操作者と対話できるようなサイズであれば或る程度の幅は当然設定できる。
【００４１】
外被１２は、全体として１枚の外被として形成される。外被１２は、人間の胴体に相当して、かつ胴体と見える部分（便宜上、「胴体部分」と呼ぶ。）１６と、この胴体部分１６の上方に配置され、人間の頭に相当して、かつ頭と見える部分（便宜上、「頭部分」と呼ぶ。）１８を含む。頭部分１８を形成する外被と胴体部分１６を形成する外被とは首部分２０の外被によって連続している。
【００４２】
頭部分１８の前面には、人間の口に相当して、かつ口と見える口部分２２が形成される。この口部分２２は、外被１２に形成した裂け目のようなものであり、後述の口機構によって、開閉され得る。ただし、口部分２２において外被１２に裂け目を形成する必要は必ずしもない。後述の口機構を内蔵するだけでも、口部分２２が動くので、ロボット１０を見ている人は、口部分２２が動いてロボット１０が何かをしゃべっているように見える。
【００４３】
さらに、頭部分１８の前面であって口部分２２の上には、人間の目に相当して、かつ目と見える目部分２４が形成される。この目部分２４は、外被１２に形成した孔から露出するものであり、後述の目機構によって、左右上下に変位される。なお、以下の説明では、目部分２４や腕部分２６のように左右1対のものは、左右区別なく同じ参照番号を用いて示すが、必要があるときには、区別のための添え字「Ｌ」または「Ｒ」を用いることがある。
【００４４】
胴体部分１６の両側には、胴体部分１６から連続した外被によって、人間の腕および手に相当して、かつ腕および手と見える部分（便宜上、「腕部分」と呼ぶ。）２６が外方に突出するように形成される。この腕部分２６は、特に図１（Ｃ）からよく分かるように、先端が前方に突出するように全体的に湾曲して形成される。これは、子供が「抱っこ」をせがむときなどの腕の形態を模した形状である。当然ながら、このような湾曲を形成する必要は必ずしもない。
【００４５】
胴体部分１６の下方には、胴体部分１６から連続した外被によって、人間の脚および足に相当して、かつ脚および足と見える部分（便宜上、「脚部分」と呼ぶ。）２８が下方に延びて形成される。人間の実際の脚は２本あるのに対して、この脚部分２８は、図示からよく分かるように、１つの足部分として形成される。これは、ロボット１０を遠隔操作する場面においてはたとえば、ロボット１０をあいて対話者（相手）のひざの上に抱いた状態などを想定しているので、足が２本なのか１本しかないのかは機能上重要なことではないとの考えによる。なお、ここで対話者とは、ロボット１０が自分の分身であると想定している人（上記の例で言えば、被験者（本人）に相当する。）の遠隔操作を通して、その本人と話をする人のことを指す。たとえば、遠隔地に住む家族の１人が操作者であり、他の１人が対話者の場合などが想定されている。
【００４６】
なお、実施例では、腕部分２６と脚部分２８のそれぞれの先端には手や足に相当する形状（指を含む）のものは設けられておらず、単に先細りの形状にされている。これは、ミニマルデザインの考え方による。つまり、手や足の部分がなくても、少なくとも人間に見えればよく、対話の障害にはならない、と言う考えによる。
【００４７】
なお、このような一枚物の外被１２を１度の成形工程で作ることはできない。そこで、発明者等は、図１（Ｂ）に示すように、前部分１２ａと後ろ部分１２ｂとを別々の工程で作り、前部分１２ａの端縁と後ろ部分１２ｂの端縁とをたとえば熱溶着によって接続することを考えた。図１（Ｂ）の参照番号「１２ｃ」がその継ぎ目を示している。ただし、外被１２は、上部分と下部分とを別々に作った後、両者を合体させるようにしてもよい。つまり、外被１２の作り方は自由である。
【００４８】
このような、人間のミニマルデザインを体現した外形を持つ外被１２中に、図２‐図４に示す形状、構造を有するロボット機構体１４が収納される。外被１２には図示しないが、たとえば胴体部分１６の後ろ（背中に相当する）にファスナのような開閉手段を設けておき、ロボット機構体１４を収納するときそれを開き、その後閉じるようにすればよい。しかしながら、ファスナのように開閉自在とする必要はなく、工場等での製作過程では外被１２の一部を開け、ロボット機構体１４を収納後は開けられないように閉じてしまうことも考えられる。使用者が容易に開けられるようになっていると、故障や事故の原因になったりする可能性が考えられるからである。
【００４９】
ロボット機構体１４の詳細は後述するが、図３に示すように、ロボット機構体１４のサイズは外被１２のサイズよりかなり小さい。したがって、外被１２とロボット機構体１４との間には介在する何かが必要である。この実施例では、そのような介在物（詰め物）３０として、たとえば発泡スチロールまたは発泡ウレタンのような樹脂から作った小径のビーズを用いる。ただし、樹脂ビーズより大きいサイズのたとえば立方体や球形の柔軟素材、たとえば発泡樹脂（たとえばウレタン）を、詰め物３０として外被１２とロボット機構体１４との間に充填するようにしてもよい。
【００５０】
詰め物３０を用いる理由は、詰め物３０がなければ外被１２がたるみ、外被１２の独特の形状を保持できないため、詰め物３０によって外被１２に適度な張りを持たせる必要があるからである。他方、この詰め物３０をビーズや柔軟素材のものを用いる理由は、詰め物３０によって、ロボット機構体１４の可動部、たとえば頭機構、口機構、目機構さらには腕機構などの動き（変位）が阻害されないようにするためである。つまり、詰め物３０が軟らかいか、変形容易な集合体（ビーズ）である場合には、可動部が動くときの力によって詰め物３０が容易に変形できる。
【００５１】
しかしながら、図示しないが、外被１２を肉厚に形成してロボット機構体１４と間に隙間が出ないようにすることも可能である。この場合には、重くなる可能性があるので、軽量化の工夫が必要であろう。
【００５２】
なお、図３に示すように、ロボット機構体１４の前面には、このロボット１０の発話音声を出力するためのスピーカ３２や、このロボット１０を通じて操作者と会話する対話者の声を拾うためのマイク３４が設けられる。実施例では、スピーカ３２は胴体部分１６の位置に、マイク３４は口部分２２の位置にそれぞれ設けられるが、それらの位置はこの位置に限定されるものではない。
【００５３】
さらに、ロボット機構体１４は、図３に示しかつ後に詳細に説明するすように、外被１２の胴体部分１６、頭部分１８、口部分２２、目部分２４、腕部分２６および脚部分２８にそれぞれ位置が対応する、胴体機構１７、頭機構１９、口機構２３、目機構２５、腕機構２７および脚機構２９を含む。
【００５４】
図２‐図４を参照して、ロボット機構体１４は、外被１２の胴体部分１６に相当する位置に配置されるべき胴体ボックス３６を含む。この胴体ボックス３６が胴体機構１７を形成する。胴体ボックス３６は、実施例ではたとえばアルミニウムの薄板をねじによって組み立てたもので、その中に、ロボット機構体１４の一部のモータや制御用の電気回路部品などを収納する。或る程度の強度を持たせるためや、電気回路部品をできるだけ周囲の電気ノイズの影響から保護するためにアルミニウムのような金属で胴体ボックス３６を形成したが、材料はこれに限定されるものではない。胴体ボックス３６は側面５角形であり、前面は山折れ線を挟んで上下のプレートに分離される。前面の上部プレートには第１スピーカ３２（図３）を取り付けるための開口３８が形成される。
【００５５】
胴体ボックス３６の天井プレート４０の上には、円形の軸受けプレート４２がねじなどによって固着される。個々に言及はしないが、この軸受けプレート４２より上の位置に設けられる部品が頭機構１９を構成することを予め指摘しておく。
【００５６】
軸受けプレート４２の上には回転プレート４４が積層され、回転プレート４４のほぼ中央には、天井プレート４０を貫通し、軸受けプレート４２に設けた軸受け（図示せず）によって支承されたモータ軸４６が固着される。したがって、モータ軸４６が天井プレート４０の真下に設けられているモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）によって回転されると、それに固着された回転プレート４４が、モータ軸４６を中心として水平方向（左右方向）に回転される。
【００５７】
回転プレート４４のモータ軸４６周りの回転によって、ロボット１０の頭部分１８が図１（Ｃ）に示す矢印Ａ方向に回転（または回動）する。頭部分１８の矢印Ａ方向での回転によって、ロボット１０が頭部分１８を横に振る動作を表現でき、たとえば否定（“ＮＯ”）や嫌がっていることを対話者に伝えることができる。
【００５８】
回転プレート４４の上面には正面形状がＵ字形状でかつ側面形状が３角形のアングル５０が回転プレート４４と一体的に固定され、アングル５０の頂角部分において、回転軸５２が左右の立ち上がり板に差し渡されて、それぞれに設けた軸受け（図示せず）によって支承される。アングル５０の左右の立ち上がり板に挟まれて、平面矩形でかつ各辺に立上がり板が形成されている支持ボックス５４が配置される。支持軸５２は、両端部において、支持ボックス５４の左右辺の立ち上がり板に固着される。回転軸５２は、図示しない連結機構、たとえば歯車を介して、支持ボックス５４の中に設置されたモータ５６のモータ軸に連結される。したがって、このモータ５６が回転されると、モータ軸（図示せず）が回転し、このモータ軸から動力を受ける回転軸５２が回転され、回転軸５２に一体的に固定されている支持ボックス５４が回転軸５２周りに回転する。
【００５９】
支持ボックス５４の回転軸５２周りの回転によって、ロボット１０の頭部分１８が図１（Ｂ）に示す矢印Ｂ方向（前後）に傾動する。頭部分１８の矢印Ｂ方向での傾動によって、ロボット１０が頭部分１８を縦に振る動作を表現でき、たとえば肯定（“ＹＥＳ”）やあいづちなどを対話者に伝えることができる。
【００６０】
なお、支持ボックス５４の前辺の立ち上がり板に、図３に示す第１マイク３４を装着するための開口５８が形成される。
【００６１】
特に図５からよく分かるように、支持ボックス５４の上部において、前後辺の立ち上がり板に軸受け（図示せず）によってモータ軸６０が軸支され、モータ軸６０には、平面矩形でかつ各辺から垂下する立ち上がり（実際には、立ち下り）板が形成されている支持ボックス６２の、前後辺の立ち上がり板の下部が固着される。したがって、モータ６４が回転されると、支持ボックス６２がモータ軸６０と一体的に回転する。
【００６２】
支持ボックス６２のモータ軸６０周りの回転によって、ロボット１０の頭部分１８が図１（Ａ）に示す矢印Ｃ方向（左右）に傾動する。頭部分１８の矢印Ｃ方向での傾動によって、ロボット１０が頭部分１８によって「首を傾げる」動作を表現でき、たとえば疑問があることや甘えたい感じなどを対話者に伝えることができる。
【００６３】
このようにしてロボット機構体１４の頭機構１９が形成されるが、頭機構１９は上述のように３つの自由度を有し、各自由度における変化量を制御するためのモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６ならびに６４が、頭機構１９の駆動手段の一例である。
【００６４】
ただし、頭機構１９が必ず３つの自由度を持たなくてはならないものではなく、自由度を全てなくして頭機構１９すなわち頭部分１８が動かないようにしてもよい。あるいは、頭機構１９にモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）とそれによって駆動される機構だけを設けて横首振り（図１の矢印Ａ）だけができるようにしてもよく、頭機構１９にモータ５８とそれによって駆動される機構だけを設けて縦首振り（図１の矢印Ｂ）だけができるようにしてもよく、頭機構１９にモータ６４とそれによって駆動される機構だけを設けて首傾げ（図１の矢印Ｃ）だけができるようにしてもよい。あるいは、これら３つの自由度の任意の２つの組み合わせを設定することもできる。
【００６５】
さらに、各自由度（矢印Ａ、ＢまたはＣ）においては、基本的には、変化量を連続的に制御できるように設計するが、段階的にしか変化しないような制御を採用することもできる。段階的変化の極端な例が２段階変化であり、たとえば、矢印Ａ方向の横首振りであれば、右‐正面‐左だけの変化が想定でき、矢印Ｂ方向の縦首振りであれば、上‐正面‐下だけの変化が想定でき、矢印Ｃ方向の首傾げでは、右‐正面‐左だけの変化が想定できる。
【００６６】
支持ボックス６２の前面の立ち上がり板には図４に示すように、口機構２３を作動させるためのモータ６６が取り付けられ、それのモータ軸６８にＵ字形状のアングル７０の左右片が固着される。したがって、モータ６６が回転されると、モータ軸６８によって、アングル７０がモータ軸６８周りに回動する。
【００６７】
アングル７０のモータ軸６８周りの回転によって、ロボット１０の口部分２２が図１（Ａ）に示す矢印Ｄ方向（上下）に開閉される。つまり、アングル７０は、口部分２２において、下口蓋に相当する動きをするものであり、したがって、アングル７０が矢印Ｄ方向において下方に動くと、口部分２２では下唇が押し下げられて、口部分２２が開く。アングル７０が矢印Ｄ方向において上方に動くと、下唇が元に戻って、口部分２２が閉じる。このような口部分２２の開閉動作、つまりアングル７０の上下動動作をスピーカ３２（図３）からの音声と同期させることによって、ロボット１０を通じて操作者と会話している対話者は、ごく自然に、操作者の声をロボット１０から聴取することができる。したがって、対話者はロボット１０に強く操作者を感じることができる。なお、一例として、特開２００８‐２６４８５号公報に開示されるように、発話を遅延させる一方で音響特徴に基づいて口形状を推定する（第２コンピュータ１２６によって）ことで、口部分２２の動作と発話とを同期させることができる。
【００６８】
また、口機構２３では、基本的には、口の開度を連続的に制御できるように設計するが、段階的にしか開度を変えないという制御も考えられる。段階的変化の極端な例が２段階変化であり、口を開けるか閉じるかだけである。
【００６９】
このようにモータ６６およびアングル７０が口機構２３の主要構成部品であり、特にモータ６６は口機構の動きをするもので、口機構の駆動手段の一例である。
【００７０】
口機構２３の上方に、図１に示す目部分２４を構成する目機構２５が設けられる。目部分２４と同じように、目機構についても左右区別なく説明する。目部分２４の左右の眼球７２を支持する支持プレート７４が設けられる。眼球７２はこの実施例では半球形であり、その前面に図１のような黒目が描かれている。支持プレート７４の裏面に、モータ７６が、各モータ７６のモータ軸７８が上に向くように、固着される。モータ軸７８の先端にはギア８０が固着される。このギア８０に噛み合うギア８２が、ギア８０の前方に設けられる。ギア８２は、垂直方向下方に延びる回転軸８４（図６）に、回転軸８４の後ろ側で固着される。回転軸８４の前側は眼球７２の中心に固着されている。モータ７６が回転されてモータ軸７８が回転すると、２つのギア８０および８２の連係によって、回転軸８４が回転し、回転軸８４に中心が接続されている眼球７２は、ギア８２の回転方向とは反対方向に回転する。
【００７１】
ギア８０のモータ軸７８周りの回転に応じて、眼球７２が回転すると、ロボット１０の目部分２４が図１（Ａ）に示す矢印Ｅ方向（左右）に変位する。つまり、眼球７２の黒目が左右に動く。このような目部分２４の動きを対話している操作者の目の動きに連動させれば、対話者は、ごく自然に、操作者の表情をロボット１０から聴取することができる。したがって、対話者はロボット１０にさらに強く操作者を感じることができる。
【００７２】
さらに、図６に示すように、２つのモータ７６の間においてモータ８６が頭部分を形成する取り付けプレート８８に固着され、そのモータ８６のモータ軸９０は水平方向に延び、上記２つのモータ７６の一方（図６では左）のモータハウジングの側面に連結される。したがって、モータ８６が回転されて、モータ軸９０が回転すると、モータ７６がハウジングの側面の１点を中心に回動する。モータ７６は上述のように支持プレート７４に直接固定されている。そのため、モータ７６がそのような態様で回動すると、支持プレート７４が上下方向に傾動する。
【００７３】
モータ８６のモータ軸９０周りの支持プレート７４の回動に応じて、左右の眼球７２が一緒に上下方向に変位する。つまり、眼球７２の黒目が上下に動く。このような目部分２４の動きを対話している操作者の目の動きと連動させれば、対話者は、ごく自然に、操作者の表情をロボット１０から聴取することができる。したがって、対話者はロボット１０にさらに一層強く操作者を感じることができる。
【００７４】
ここまでで目機構２５について説明したが、目機構２５は上下左右に変位可能にも受けられた眼球７２と、その眼球７２を上下左右に動かすモータ７６および８６が眼球駆動手段の一例である。
【００７５】
ただし、目機構２５が必ず２つの自由度を持たなくてはならないものではなく、自由度を全てなくして目機構２５すなわち目部分２４が動かないようにしてもよい。あるいは、目機構２５にモータ７６とそれによって駆動される機構だけを設けて眼球７２を左右方向（図１の矢印Ｅ）にだけ動くようにしてもよく、目機構２５にモータ８６とそれによって駆動される機構だけを設けて眼球７２を上下方向（図１の矢印Ｆ）にだけ動くようにしてもよい。
【００７６】
さらに、目機構２５では、自由度（矢印ＥまたはＦ）においては、基本的には、変化量を連続的に制御できるように設計するが、段階的にしか変化しないような制御も考えられる。段階的変化の極端な例が２段階変化であり、たとえば、矢印Ｅ方向であれば、右‐正面‐左だけの変化が、矢印Ｆ方向であれば、上‐正面‐下だけの変化が想定できる。
【００７７】
胴体ボックス３６の裏面には、たとえばＦＲＰ（fiberglass reinforced plastics：ガラス繊維強化プラスチック）の水平プレート９２が取り付けられる。この水平プレート９２は水平方向に延び、図１のロボット１０における腕部分２６のための腕機構２７（図３）の構成部品である。水平プレート９２の先端（両端）前面にはモータ９４が、モータ軸９６が上に向くように、固着される。モータ軸９６の先端は口機構のアングル７０と同様の形状のアングル９８が固着され、アングル９８の垂直面には、たとえば水平プレート９２と同じ材料の、先端部材としての先端プレート１００が固着される。したがって、モータ９４が回転されると、モータ軸９６周りにアングル９８すなわち先端プレート１００が前後方向に回動する。つまり、先端部材としての先端プレート１００が水平プレート９２の両端に前後に変位可能に設けられ、モータ９４がその先端プレート１００を前後に動かす駆動手段を構成する。
【００７８】
先端プレート１００のモータ軸９６周りの回転によって、ロボット１０の腕部分２６が図１（Ｃ）に示す矢印Ｇ方向（前後）に変位する。腕頭部分２６の矢印Ｇ方向の動きによって、ロボット１０は、たとえば「抱っこ」（ハグ）をして欲しいときに子供が手を前に出すしぐさなどを表現でき、たとえば操作者が甘えたい感情を対話者に伝えることができる。
【００７９】
このように、腕機構２７は、水平プレート９２およびこの水平プレート９２の先端に前後に変位可能に設けられる先端プレート１００などで構成され、モータ９４が先端部材の変位駆動手段の一例となる。
【００８０】
なお、腕機構２７の先端部材の一例である先端プレート１００の平面形状は、ロボット１０の腕部分２６の先端が先細りに形成されているために、それに合うように、略３角形状にされている。ただし、この先端部材は先端プレート１００のような平板形状に限られるものではなく、この先端部材はそれが前後に変位することによって外被１２の腕部分２６の先端を前後に動かすためのものであるので、その機能がはっきできるのであれば、棒形状などのものであってもよい。
【００８１】
また、実施例の腕機構２７では、図１（Ｃ）に示す腕部分２６の湾曲形状を表現するために、先端プレート１００の先端が前方に突出するように、先端プレート１００を、水平プレート９２に対して鈍角に傾斜した位置が初期位置（ホーム位置）となるように、アングル９８すなわちモータ軸９６に取り付けられる。しかしながら、水平プレート９２と整列する（面一になる）初期位置を設定しておき、動作指令が与えられると、先端が前方に向くように設計することも可能である。
【００８２】
また、腕機構２７では、基本的には、先端プレート１００の曲げ角度を連続的に制御できるように設計するが、段階的にしか変化しないという制御も考えられる。段階的変化の極端な例が２段階変化であり、先端を前に出すか出さないかである。
【００８３】
胴体ボックス３６の下面に、２本の金属蛇腹管１０２が、下方に向かうにつれて互いの間隔が狭くなるように、下方に延びて取り付けられる。金属蛇腹管１０２の先端には、たとえばアルミニウムの薄板からなり、かつ略３角形状の先端プレート１０４が、３角形の頂角に相当する側が下になるように、取り付けられる。金属蛇腹管１０２および先端プレート１０４が、ロボット１０の脚部分２８のための脚機構２９を構成する。
【００８４】
脚機構２９に金属蛇腹管１０２を用いているため、ロボット１０の脚部分２８（図１）を容易に屈曲させることができる。そのため、対話者は、ロボット１０を抱っこしたり、隣に座らせたりすることよって、対話者と親密な距離感を持ちながら、操作者と話をすることができる。これにより，対話者は操作者の存在を、ロボット１０を通してより強く感じることができる。一例として、ロボット１０を通じて操作者と対話する対話者１０８は、図７に示すように、脚部分２８を幾分曲げて、ロボット１０を自分のひざの上に抱いてもよい。ただし、ロボット１０を対話者の身近に置く態様は、図７のようニ対話者のひざの上に置く態様に限られるものではない。
【００８５】
なお、後述の制御装置１１２（図８）とロボット１０の電気回路とを有線で接続する場合には、胴体ボックス３６の下面から突出して形成されている有線接続ポート１０６を用い、その接続線（コード）は外被１２に適宜の孔を形成しておき、その孔から外被１２の外へだせばよい。
【００８６】
図８を参照して、この実施例の遠隔操作システム（以下、単に「システム」ということがある。）１１０は、ロボット１０を含む。ロボット１０は先に説明したように、人間のミニマルデザインに基づく外観形状を持ち、腕部分２６などのような必要最低限の自由度を備えるロボットである。ロボット１０は、遠隔場所で検知した操作者の音声や状態のデータ（音声データ、状態データ）に基づいて、操作者の音声、状態を主としてロボット機構体１４の動作によって再現する。そのために、ロボット機構体１４に設けられた横首振り用のモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）、縦首振り用のモータ５６、首傾げ用のモータ６４、口開閉用のモータ６６、目左右変位用のモータ（２つ）７６、目上下変位用のモータ８６、および腕先端前後変位用のモータ９４をそれぞれ制御するための制御装置１１２が設けられる。この制御装置１１２は典型的にはパソコンで構成する。
【００８７】
なお、制御装置１１２とロボット１０の各モータなどを有線で接続する場合には、図４などに示す有線接続ポート１０６を用いることは前述のとおりである。無線通信手段で結合されてもよい。さらに、このような制御装置１１２をロボット１０の外被１２に内蔵し、あるいは外被１２の表面に装着することも考えられる。特に、高齢者がロボット１０を日常的に使う場合には、ロボット１０と制御装置１１２とを一体化するほうが好都合である。
【００８８】
制御装置１１２は、インタネットや電話通信回線のようなネットワーク１１４を介して遠隔操作装置１１６に接続される。遠隔操作装置１１６も、パソコンのような汎用のコンピュータであってよい。遠隔操作装置１１６には、第２スピーカ１１８、第２マイク１２０およびモニタ１２２が接続される。図示は省略するが、当然のことながら、遠隔操作装置１１６には、キーボードおよびコンピュータマウスのような入力装置が含まれる。
【００８９】
図９は図８の制御装置１１２を詳しく示すブロック図である。この図９を参照して、制御装置１１２は、第１コンピュータ１２４および第２コンピュータ１２６によって構成される。たとえば、第１コンピュータ１２４がメインのコンピュータであり、第２コンピュータ１２６がサブのコンピュータである。ただし、処理能力が高ければ、１台のコンピュータで構成することもできる。
【００９０】
第１コンピュータ１２４は、ＣＰＵ１２８を含み、ＣＰＵ１２８には内部バスを介してメモリ１３０、通信ボード１３２、ＬＡＮボード１３４およびカメラボード１３６が接続される。メモリ１３０は、たとえば、ハードディスク装置（ＨＤＤ）のような主記憶装置、ＲＯＭおよびＲＡＭを含む。
【００９１】
カメラボード１３６は、全方位カメラ１３８、ＰＴＺカメラ１４０およびロボットカメラ１４２からのカメラ信号をＡ／Ｄ変換してカメラ信号データとしてＣＰＵ１２８に与え、制御データを主としてＰＴＺカメラ１４０にパン、チルト、ズームなどの制御データを出力するためのインターフェイスである。
【００９２】
全方位カメラ１３８は、ロボット１０すなわち対話者１０８が存在する部屋ないし場所（区画）に設置され、当該部屋ないし場所の全体（３６０度）を撮影することができる。全方位カメラ１３８のカメラ映像に対応する映像データがＣＰＵ１２８に与えられる。ＣＰＵ１２８は、映像データに基づいてその場所の状況の変化を検出するのみならず、その画像データを遠隔操作装置１１６に送信する。遠隔操作装置１１6は、受信した映像データをモニタ１２２に出力する。したがって、全方位カメラ１３８からの映像が、モニタ１２２に表示され、そのモニタ１２２を通して操作者は対話者の存在する部屋ないし場所の様子を知ることができる。
【００９３】
ＰＴＺカメラ１４０は、操作者の指示に従って、パン（Pan）、チルト（Tilt）およびズーム（Zoom）の各々を制御（調整）することができるカメラである。たとえば、遠隔操作者が、パン、チルト、ズームの指示を入力すると、対応する制御信号（コマンド）が遠隔操作装置１１６からネットワーク１１４を介して第１コンピュータ１２４に与えられる。すると、第１コンピュータ１２４のＣＰＵ１２８は、そのコマンドに従ってＰＴＺカメラ１４０を駆動制御する。ＰＴＺカメラ１４０の撮影映像に対応する映像データもまた、ＣＰＵ１２８に与えられる。ＣＰＵ１２８は、映像データに基づいて対話者１０８などの状況の変化を検出するのみならず、その映像データを遠隔操作装置１１６に送信する。遠隔操作装置１１６は、受信した映像データをモニタ１２２に出力する。したがって、ＰＴＺカメラ１４０の映像もモニタ１２２に表示される。モニタ１２２を通して操作者は対話者１０８の様子を知ることができる。
【００９４】
上では説明しなかったが、ロボット１０の外被１２の頭部分１８（人間でいえば額に相当する位置）に内蔵されて外被１２の外を撮影できるロボットカメラ１４２を設けるようにしてもよい。ロボットカメラ１４２は、たとえばイメージセンサであり、ロボット１０の視覚の一部を構成する。つまり、ロボットカメラ１４２は、ロボット１０から見た映像を検出するために用いられる。この実施例では、ロボットカメラ１４２の映像（動画ないし静止画）に対応するデータ（映像データ）は、カメラボード１３６を介してＣＰＵ１２８に与えられる。ＣＰＵ１２８は、映像データに基づいて、撮影映像の変化を検出するのみならず、その映像データを、ネットワーク１１４を介して遠隔操作装置１１６に送信する。そして、遠隔操作装置１１６は、受信した映像像データを再生してモニタ１２２に映像を出力する。したがって、ロボットカメラ１４４の撮影映像がモニタ１２２に表示され、モニタ１２２を通して操作者はロボットカメラ１４２が取得した対話者１０８などの様子を知ることができる。
【００９５】
通信ボード１３２は、他のコンピュータ（この実施例では、第２コンピュータ１２６）とデータ通信するためのインターフェイスである。たとえば、通信ボード１３２は、後述する第２コンピュータ１２６の通信ボード１４８と、ＲＳ２３２Ｃのようなケーブル（図示せず）を用いて接続される。ＬＡＮボード１３４は、ネットワーク１１４を介して他のコンピュータ（この実施例では、遠隔操作装置１１６）とデータ通信するためのインターフェイスである。この実施例では、ＬＡＮボード１３４は、ＬＡＮケーブル（図示せず）または無線ＬＡＮでネットワーク１１４と接続される。
【００９６】
第２コンピュータ１２６は、ＣＰＵ１４４を含み、ＣＰＵ１４４には内部バスを介してメモリ１４６、通信ボード１４８、モータ制御ボード１５０、音声ボード１５２およびセンサボード１５４が接続される。メモリ１４４は、たとえば、ハードディスク装置（ＨＤＤ）のような主記憶装置、ＲＯＭおよびＲＡＭを含む。詳細な説明は省略するが、このメモリ１４６には、遠隔操作装置１１６から伝えられる、操作者の状態を表す状態データをロボット１０の動作として再現するための変換テーブル（図示せず）などが設定されているものとする。つまり、状態データが示す操作者の状態を再生するためには、モータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６、６４、６６、７６、８６および９４をどの程度どの方向に回転または回動すればよいかモータ制御データに変換するためのテーブルである。
【００９７】
ロボット１０は前述のように、頭部分に３自由度、口部分に１自由度、目部分に３自由度、左右の腕部分にそれぞれ１自由度、計９自由度が設定されていて、それら9自由度のそれぞれを制御するための９つのモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６、６４、６６、７６（２つ）、８６および９４（２つ）と、スピーカ３２およびマイク３４を含む。モータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６、６４、６６、７６（２つ）、８６および９４（２つ）は、制御装置１１２に設けられたモータ制御ボード１５０に接続される。したがって、ＣＰＵ１４４からのモータ制御データに従って、モータ制御ボード１５０がモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６、６４、６６、７６（２つ）、８６および９４（２つ）の回転方向および回転量を制御する。
【００９８】
また、ロボット１０は前述のようにスピーカ３２およびマイク３４を含む。ＣＰＵ１４４から出力された音声データ（典型的には、遠隔地の操作者の音声）は音声ボード１５２によってＤ／Ａ変換されてスピーカ３２に与えられる。したがって、スピーカ３２は、操作者の音声を出力する。マイク３４によって取り込まれた対話者１０８（図７）の音声は、音声ボード１５２によってＤ／Ａ変換されてＣＰＵ１４４に与えられる。
【００９９】
ロボット１０は、また、外被１２の表面の適宜数の場所に装着された1つまたは複数の触覚センサ１５６を含む。触覚センサないし皮膚センサ１５６は、たとえばタッチセンサであり、ロボット１０の触覚の一部を構成する。つまり、触覚センサ１５６は、人間や他の物体等がロボット１０に触れたか否かを検出するために用いられる。この触覚センサ１５６からのセンサ信号がセンサボード１５４を介してＣＰＵ１４４に入力される。したがって、ＣＰＵ１４４は、人間や他の物体等がロボット１０に触れたことを検出することができる。
【０１００】
ただし、触覚センサ１５６としては、圧力センサを用いることもできる。この場合には、人間や他の物体等がロボット１０の肌に触れたか否かのみならず、その触れ方（強弱）を知ることができる。
【０１０１】
図１０に示す遠隔制御装置１１６も同様にパソコンのようなコンピュータで形成される。遠隔制御装置１１６はＣＰＵ１５８を含み、ＣＰＵ１５８には内部バスを介してメモリ１６０、ＬＡＮボード１６２およびカメラボード１６４が接続される。メモリ１６０は、たとえば、ハードディスク装置（ＨＤＤ）のような主記憶装置、ＲＯＭおよびＲＡＭを含む。カメラボード１６４には操作者カメラ１６６が接続される。操作者カメラ１６６は、ロボット１０を通して対話者１０８（図７)と対話する操作者の状態を撮影するもので、それのカメラ信号はカメラボード１６４を介して、映像データとして、ＣＰＵ１５８に入力される。
【０１０２】
ＣＰＵ１５８は、映像データに基づいて、操作者の状態を示す状態データを生成する。詳しくいうと、遠隔操作装置１１６のＣＰＵ１５８は、操作者カメラ１６６からの映像データを処理して、まず、たとえば映像中の肌色領域を検出するなどして、操作者の頭部分を検出する。その頭部分の状態が前回検出したものとどのように変化しているかを示す差分データを計算して、その差分データをネットワーク１１４を通して制御装置１１２に送信する。たとえば、操作者の頭部分の状態を、図１に示す矢印Ａ、ＢおよびＣ方向における変位量の差分データとして検出する。
【０１０３】
制御装置１１２のＬＡＮボード１３４からこの差分データが入力され、ＣＰＵ１２８および通信ボード１３２および１４８を介して、第２コンピュータ１２６のＣＰＵ１４４に伝えられる。ＣＰＵ１４４は、メモリ１４６に予め設定している前述のような変換テーブル（図示せず）を参照して、頭部分１８を図１に示す矢印Ａ、ＢおよびＣ方向のそれぞれにおいて、どの方向にどれだけ変位させればよいかを計算し、モータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６ならびに６４のモータ制御データを決定し、それをモータ制御ボード１５０に出力する。そのモータ制御データが示す回転方向および回転量に従ってモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６ならびに６４が制御される。したがって、操作者カメラ１６６が捉えた操作者の頭部分の状態が、ロボット１０の頭部分１８によって再現または再生される。つまり、そのときのロボット１０の頭部分１８の状態は、操作者の頭部分の状態に追従したものとして再現される。したがって、対話者１０８は、そのような頭部分１８の変位を見て、ロボット１０上において、操作者の状態を容易に読取ることができる。
【０１０４】
口部分２２についても同様に、遠隔操作装置１１６のＣＰＵ１５８が操作者の頭部分（肌色部分）中にある、口部分を検出する。そして、口部分の状態が前回検出したものとどのように変化しているかを示す差分データを計算して、その差分データをネットワーク１１４を通して制御装置１１２に送信する。たとえば、操作者の口部分の状態を、図１に示す矢印Ｄ方向における変位量の差分データとして検出する。
【０１０５】
制御装置１１２のＬＡＮボード１３４からこの差分データが入力され、ＣＰＵ１２８および通信ボード１３２および１４８を介して、第２コンピュータ１２６のＣＰＵ１４４に伝えられる。ＣＰＵ１４４は、メモリ１４６に予め設定している前述のような変換テーブル（図示せず）を参照して、口部分２２を図１に示す矢印Ｄ方向において、どの方向にどれだけ変位させればよいかを計算し、モータ６６のモータ制御データを決定し、それをモータ制御ボード１５０に出力する。そのモータ制御データが示す回転方向および回転量に従ってモータ６６が制御される。したがって、操作者カメラ１６６が捉えた操作者の口部分の状態が、ロボット１０の口部分２２によって再現または再生される。つまり、そのときのロボット１０の口部分２２の状態は、操作者の口部分の状態を追従したものとして再現される。したがって、対話者１０８は、そのような口部分２２の動きを見て、操作者が対話者に向けて発話していることを容易に認識することができる。
【０１０６】
目部分も同様である。遠隔操作装置１１６のＣＰＵ１５８が操作者の頭部分（肌色部分）中にある、目部分を検出する。その目部分の状態が前回検出したものとどのように変化しているかを示す差分データを計算して、その差分データをネットワーク１１４を通して制御装置１１２に送信する。たとえば、操作者の目部分の状態を、図１に示す矢印ＥおよびＦ方向における変位量の差分データとして検出する。
【０１０７】
制御装置１１２のＬＡＮボード１３４からこの差分データが入力され、ＣＰＵ１２８および通信ボード１３２および１４８を介して、第２コンピュータ１２６のＣＰＵ１４４に伝えられる。ＣＰＵ１４４は、メモリ１４６に予め設定している前述のような変換テーブルを参照して、目部分２４を図１に示す矢印ＥおよびＦ方向のそれぞれにおいて、どの方向にどれだけ変位させればよいかを計算し、モータ７６(２つ)および８６のモータ制御データを決定し、それをモータ制御ボード１５０に出力する。そのモータ制御データが示す回転方向および回転量に従ってモータ７６(２つ)および８６が制御される。したがって、操作者カメラ１６６が捉えた操作者の目部分の状態が、ロボット１０の目部分２４によって再現または再生される。つまり、そのときのロボット１０の目部分２４の状態は、操作者の目部分の状態に追従したものとして再現される。したがって、対話者１０８は、そのような目部分２４の変化を見て、ロボット１０上において、操作者の表情を容易に読取ることができる。
【０１０８】
遠隔操作装置１１６が前述のようにコンピュータである場合、たとえば、マウスなどのポインティングデバイス（図示せず）による入力、あるいはカーソルキー（図示せず）など特定のキー入力などの所定入力操作によって、腕機構２７の先端プレート１００の前後方向への変位を指示する遠隔操作指令（操作データ）を送ることができる。たとえば、上向きカーソルキーを押すと先端プレート１００を前に出す指令を、それに後続して数値を入力すると、水平プレート９２に対する角度を指令する操作データを、ネットワーク１１４を介して制御１１２に送信することができる。下向きカーソルキーを押すしその後数を入力することによって、先端プレート１００を水平プレート９２に対して何度に後退させるかと言う操作データを送信できる。ただし、先端プレート１００の位置として２つの位置（前か後か)しかない場合には、カーソルキーだけの操作でよい。
【０１０９】
このような遠隔操作システム１１０において、遠隔操作装置１１６から何らかのデータが制御装置１１２に送信されたとき、そのことをイベントとして、図１１の処理が制御装置１１２によって実行される。ただし、ロボット１０のロボット機構体１４の制御は主として第２コンピュータ１２６（図９）が行なうので、図１１の処理は第２コンピュータ１２６すなわちＣＰＵ１４４の動作である。
【０１１０】
最初のステップＳ１では、制御装置１１２の第２コンピュータ１２６のＣＰＵ１４４は、ネットワーク１１４および通信ボード１３２および１４８を介して入力され、メモリ１４６に一旦記憶されたデータが、音声データかどうか判断する。音声データは、マイク１２０で取得した操作者の音声の音声データであり、ステップＳ１で“ＹＥＳ”の場合、ＣＰＵ１４４は、ステップＳ３において、メモリ１４６から該当の音声データを読み出して、音声ボード１５２に入力する。したがって、スピーカ３２から、操作者の音声が出力される。
【０１１１】
ステップＳ３ではまた、スピーカ３２からの上述の発話に同期して口部分２２が動作するように、ロボット機構体１４の口機構２３に含まれるモータ６６を制御する。つまり、スピーカ３２からの発話に合わせて、口部分２２を開閉させる。
【０１１２】
このようにして、口部分２２の開閉動作をスピーカ３２からの操作者の音声と同期させることによって、ロボット１０を通じて操作者と会話している対話者は、身近において直接、操作者の声をロボット１０から聴取することができる。したがって、対話者はロボット１０に強く操作者を感じることができる。
【０１１３】
ステップＳ１で“ＮＯ”の場合、遠隔制御装置１１６からのデータは、操作者の状態を示す状態データか、腕機構２７のための操作データである。
【０１１４】
操作データである場合、ステップＳ５において“ＹＥＳ”が判断される。この場合、次のステップＳ７において、ＣＰＵ１４４は、メモリ１４６に一旦蓄積された操作データを読み出し、その操作データの指令内容を達成するためには、メモリ１４６内の変換テーブル（図示せず）を参照するなどして、モータ９４（２つ）をどの方向にどの程度回転させればよいかという制御データを生成する。制御データは、モータ制御ボード１５０に与えられる。モータ制御ボード１５０では、その制御データに従ってモータ９４を駆動する。応じて、腕機構２７すなわち腕部分２６が操作データに従って前後に動く。
【０１１５】
ステップＳ５で“ＮＯ”を判断したとき、そのときのデータは、操作者の状態を示す状態データ（差分データ）である。したがって、先に詳細に説明したように、ＣＰＵ１４４がモータ制御ボード１５０を通して、ロボット機構体１４の必要なモータ（図示せず：図４のボックス３６の中）およびモータ５６ならびに６４、６６、７６（２つ）および／または８６を制御する。これによって、ロボット１０にそのときの操作者の状態が再現され、対話者はロボット１０に一層強く操作者を感じることになる。
【０１１６】
なお、発明者の実験によれば、ロボット１０自体を操作者と実感するには口部分や頭部分は操作者と同期して状態変化することが必要であった。
【０１１７】
次に重要な要素は、腕部分２６の先端が前後に揺動できることであった。口部分、頭部分と共に腕部分の状態が変化することで、対話者はロボット１０上に操作者を一層強く実感できた。
【０１１８】
目部分の状態を操作者と同期するようにすれば、人間のミニマルデザインを体現した外観を有するだけのロボット１０がほぼ完全に操作者と意識するようになった。
【０１１９】
図１２以降はこの発明の他の実施例を示し、図１２は図１と同様に、遠隔操作ロボット１０の外観の一例を示す図解図であり、図１２（Ａ）は正面図、図１２（Ｂ）は側面図、図１２（Ｃ）は平面図である。図１２実施例の遠隔操作ロボットは次の点において、先の図１実施例の遠隔操作ロボットと異なる。ただし、以下の説明で特に言及しない限り、両者は同一または類似の構造、形状、材質などを持つものと理解されたい。
【０１２０】
図１実施例では、外被１２はシリコーン樹脂製だが、図１２実施例では、軟質ポリ塩化ビニル（ソフトビニール）製の外被１２を用いる。ただし、図１実施例では頭蓋骨に相当する「殻」はないが、図１２実施例では、たとえばＡＢＳ樹脂からなる頭蓋骨部材１７０(図１８)を用いる。このような頭蓋骨部材１７０は、図８からよくわかるように、頭部の前半分を形成する前部部材１７０ａと、顎部材１７０ｂと、前部部材１７０ａと結合される後部部材１７０ｃとを含む。頭蓋骨部材１７０の前部部材１７０ａと後部部材１７０ｃは、取り付けプレート８８の両側に設けられた側板１７４上に、両側に突出するように設けた中空ねじ（中空棒に雌ねじを切ったもの）１７２（図１２‐図１５）とボルトまたはビス(図示せず)とによって固定的に取り付けられる。そして、顎部材１７０ｂは、前部部材１７０ａの下端両側で結合されることによって、上下に変位可能に前部部材１７０ａに連結される。
【０１２１】
なお、外被１２は頭蓋骨部材１７０の表面に密着するように被せられるので、頭蓋骨部材１７０と外被１２との間に隙間はなく、したがって、それらの間にウレタン樹脂などからなる詰め物３０（図１２）は入っていない。
【０１２２】
また、図１実施例は全長８０ｃｍ程度であるが、図１２実施例は７０ｃｍ程度と短くした。それに伴って、各部の部品形状も変わっているところもあるが、図１２実施例においても、ロボット機構体１４の自由度は図１実施例と同様に、９軸である。
【０１２３】
さらに、図１実施例では、操作者（図示せず）の音声を再生するために胸に相当する部位に１つのスピーカ３２を設けていたが、図１２実施例では、胸部分のスピーカ３２に加え、図１２や図１４などからよくわかるように、口部分２２にもう１つのスピーカ３２ａを設けた。胴体（胴機構）部分のスピーカ３２は、対話者１０８（図７）が音声を聞き取るのに十分な音量の音声を発生できるだけの大きさのスピーカであるが、口部分２２のスピーカ３２ａは、口機構に収まる大きさのものである。胸部分のスピーカ３２は外被１２で覆われているので、高域成分が減衰して音がこもった感じに聞こえることがあるため、開口している口部分２２に別のスピーカ３２ａを設けるようにした。このように口部分２２にスピーカ３２ａを設けたこの実施例によれば、スピーカ３２ａによってスピーカ３２が失った高域成分を補償して対話者１０８にはっきりした音声を伝えることができるだけでなく、先に説明したように、このロボット１０によって発話される遠隔の対話者からの音声がスピーカ３２ａから出力されるので、当該音声が口から聞こえる感じを高めることができるのである。
【０１２４】
また、図１実施例では喉部分にマイク３４を設けたが、この実施例では、頭部両側面の「耳」に相当する部位にそれぞれマイク３４ａおよび３４ａを設けた。マイク３４ａを両耳の部分に設けることにより、ロボット１０の機能をより人間の機能に近づけるとともに、マイクで音声を採取できる領域ないし範囲を拡大できるという利点がある。
【０１２５】
なお、実施例では、マイク３４ａの大きさは直径８ｍｍ程度であり、頭蓋骨部材１７０（後部部材１７０ｃ）の両耳部分に穴をあけ、そこに差し込んで固定するように取り付けている。そして、好ましくは、マイク３４ａおよび３４ａは前方を向くように斜めに取り付けられ、さらに、マイク３４ａおよび３４ａの外側の外被１２の部分には貫通孔(図示せず)をあけ、顔前方の外部音、たとえば図７に示すように対話者１０８に対面したとき、対話者１０８の声の取り込みを容易にしている。
【０１２６】
さらに、モータ動作による頭蓋骨部材１７０の振動の影響を抑えるため、マイク３４ａは頭蓋骨部材１７０に直接接しないように、たとえば発泡ウレタン樹脂のような振動遮断部材を介して頭蓋骨部材１７０に取り付けられればよい。
【０１２７】
ロボット機構体１４の頭部分（頭蓋骨部材１７０）内部に別のマイクを設置し、その別のマイクで取得した音情報と耳部マイク３４ａおよび３４ａで取得した音情報を比較して、モータ動作音を抑制（キャンセル）するようにしてもよい。
【０１２８】
図１実施例では、カメラ１４２を「額」の部分に設けてもよい旨説明したが、この実施例では、カメラ１４２は、図１２に示すように、胸部分に設けることとした。たとえば、外被１２の顎の下５ｃｍ程度の場所に直径６ｍｍていどの孔（図示せず）をあけ、この孔からカメラ１４２のレンズがのぞくように、外被１２の裏側に、カメラ回路基板（図示せず）を接着して固定する。したがって、カメラ１４２は外被１２にだけ固定され、ロボット機構体１４には固定されていない。もし、ロボット機構体１４に固定すると、外被１２が捩れたりしたときにカメラ１４２が隠れてしまう可能性があるからである。つまり、カメラ１４２を外被１２にだけ固定しておけば、外被１２が捩れたとしても、カメラ１４２がそれにつれて動くだけで、隠れてしまうことはない。
【０１２９】
さらに、図１実施例では、金属蛇腹管１０２の先端に先端プレート１０４が取り付けられ、それによって曲げることができる脚部分を構成したが、図１２実施例では、脚部分の強度を大きくするために、脚部分を全体が１枚の板である、脚プレート１０３だけで脚部分を形成することにした。脚プレート１０３はたとえばＦＲＰからなる。
【０１３０】
なお、ロボット機構体１４の胴体部分に、図１９に示しかつこのロボット１０の姿勢を計測する姿勢センサ１８０を取り付けるようにしてもよい。姿勢センサ１８０は加速度センサやジャイロセンサでよい。このような姿勢センサ１８０は図１９に示すようにセンサボード１５４を介して第１コンピュータ１２４のＣＰＵに接続される。そして、姿勢センサ１８０からの情報またはデータはネットワーク１１４を介して操作者に提示されることがある。操作者は姿勢センサの情報またはデータから、対話者１０８がロボット１０をどのように扱っているか知ることができる。
【０１３１】
さらにまた、姿勢センサ１８０については，一例として、ロボット１０がスタンド等（図示せず）に設置されて待機している状態のところへ、ユーザがやってきてロボット１０を持ち上げたら、姿勢センサ１８０によってそれを感知して（触覚センサ１５６だけだとスタンドに設置しているときにも反応しているかも知れないので）、遠隔操作装置１１６（図８）を起動して操作者にユーザが会話を始めようとしていることを知らせる、という使い方ができる。
【０１３２】
たとえば図２０の最初のステップＳ１１において、ＣＰＵ１４４は、ロボット１０が、図示しない、クレードルのようなスタンドに戻されているかどうか判断する。このステップＳ１１の判断は、たとえばスタンド（図示せず）の該当部分に圧力センサ、光センサなどの任意の検知手段を設け、その検知手段がロボット１０を検知しているときは、ロボット１０はスタンドに戻されている、と判断できる。
【０１３３】
ステップＳ１１で“ＮＯ”を判断したときには、そのまま処理を終了するが、“ＹＥＳ”を判断したときは、ＣＰＵ１４４は、次のステップＳ１３で、姿勢センサ１８０からの姿勢データに基づいて、ロボット１０の姿勢に変化が生じたかどうか判断する。ステップＳ１３で“ＮＯ”を判断したときには、そのまま処理を終了する。
【０１３４】
ステップＳ１３で“ＹＥＳ”が判断されると、続くステップＳ１５で、ＣＰＵ１４４は、通信ボード１４８および１３２並びにＬＡＮボード１３４を経由して、ネットワーク１１４へ、遠隔操作装置１１６を起動するための起動信号を送信する。この起動信号がＬＡＮボード１６２を経てシステム１５８（図１０）に入力される。応じて、ＣＰＵ１５８はこの遠隔操作装置１１６を起動する処理を実行する。そして、たとえば第２スピーカ１１８（図８）から操作者に、「○○さんがお話ししたいようです。」のような報知をして、先の図８に示すような体勢の対話者との会話を始めることを操作者に促すことができる。
【０１３５】
なお、上述の２つの実施例ではいずれも、詰め物３０として、樹脂ビーズを用いた。しかしながら、この詰め物３０は、上述のように立方体や球形の柔軟素材の他、外被１２とロボット機構体１４との間の隙間の形状に形作ったたとえば発泡ウレタンを用いるようにしてもよい。このように、詰め物３０を、隙間の形状とほぼ同じ形状のものとすることによって、隙間を確実に充填することができる。ただし、この場合、詰め物は１つのものではなく、右腕，左腕，胴体（脚も含む）前面，胴体（脚も含む）後面の詰め物を別々にして、詰め物を詰め易く、またロボット機構体１４の可動部を動き易くしている。さらに、腕の詰め物が胴体の詰め物と別になっていることにより、腕関節が動き易くなっている。
【符号の説明】
【０１３６】
１０ …遠隔操作ロボット（ロボット）
１２ …外被
１４ …ロボット機構体
１６ …胴体部分
１７ …胴機構
１８ …頭部分
１９ …頭機構
２０ …首部分
２２ …口部分
２３ …口機構
２４ …目部分
２５ …目機構
２６ …腕部分
２７ …腕機構
２８ …脚部分
２９ …脚機構
３０ …詰め物
３２ …スピーカ
３４ …マイク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟素材からなり、人間の胴体に相当しかつ胴体と見える胴体部分と、胴体部分の上にあって人間の頭に相当しかつ頭と見える頭部分と、胴体部分の両側から延びて人間の腕および手に相当しかつ腕および手と見える腕部分と、胴体部分の下端から下方に延びて人間の脚および足に相当しかつ脚および足と見える脚部分とを含む、外被を備え、
前記外被はさらに、前記頭部分の前面であって、人間の口に相当しかつ口と見える口部分および前記口部分の上であって、人間の目に相当しかつ目と見える目部分を含み、
前記外被内に収納され、前記外被の前記胴体部分、前記頭部分、前記腕部分、前記脚部分、前記口部分および前記目部分に対応する位置に形成される、胴体機構、頭機構、腕機構、脚機構、口機構および目機構を含む、ロボット機構体をさらに備え、
前記口機構は前記口部分を動かすための口駆動手段を含み、
前記目機構は前記目部分を動かす目駆動手段を含み、さらに
前記ロボット機構体と前記外被との間に設けられる詰め物、
音声データに従って音声を出力する第１スピーカ、および
周囲の音声を取得する第１マイクを備える、遠隔操作ロボット。
【請求項２】
前記腕機構は、前記腕部分の先端を変位可能にするための変位部材および前記変位部材を操作データに従って駆動するための駆動手段を含む、請求項１記載の遠隔操作ロボット。
【請求項３】
前記頭機構は、前記頭部分を少なくとも1つの自由度で変化させるための駆動手段を含む、請求項１または２記載の遠隔操作ロボット。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の遠隔操作ロボットと、ネットワークを通して前記遠隔操作ロボットに繋がってそれを遠隔操作するための遠隔制御装置とを含む、遠隔操作システムであって、
前記遠隔操作装置は、操作者の声を取得する第２マイクと、音声を出力する第２スピーカを含み、
前記第２マイクで取得した操作者の声が前記第１スピーカで出力され、前記第１マイクで取得した音声が前記第２スピーカで出力される、遠隔操作システム。
【請求項５】
前記遠隔制御装置は前記操作者の状態を検出する状態検出手段、および前記操作者の状態を表す状態データを前記ネットワークを介して前記遠隔操作ロボットに送信する状態データ送信手段を備え、
前記口駆動手段および前記目駆動手段が前記状態データに従って駆動される、請求項４記載の遠隔操作システム。
【請求項１】
柔軟素材からなり、人間の胴体に相当しかつ胴体と見える胴体部分と、胴体部分の上にあって人間の頭に相当しかつ頭と見える頭部分と、胴体部分の両側から延びて人間の腕および手に相当しかつ腕および手と見える腕部分と、胴体部分の下端から下方に延びて人間の脚および足に相当しかつ脚および足と見える脚部分とを含む、外被を備え、
前記外被はさらに、前記頭部分の前面であって、人間の口に相当しかつ口と見える口部分および前記口部分の上であって、人間の目に相当しかつ目と見える目部分を含み、
前記外被内に収納され、前記外被の前記胴体部分、前記頭部分、前記腕部分、前記脚部分、前記口部分および前記目部分に対応する位置に形成される、胴体機構、頭機構、腕機構、脚機構、口機構および目機構を含む、ロボット機構体をさらに備え、
前記口機構は前記口部分を動かすための口駆動手段を含み、
前記目機構は前記目部分を動かす目駆動手段を含み、さらに
前記ロボット機構体と前記外被との間に設けられる詰め物、
音声データに従って音声を出力する第１スピーカ、および
周囲の音声を取得する第１マイクを備える、遠隔操作ロボット。
【請求項２】
前記腕機構は、前記腕部分の先端を変位可能にするための変位部材および前記変位部材を操作データに従って駆動するための駆動手段を含む、請求項１記載の遠隔操作ロボット。
【請求項３】
前記頭機構は、前記頭部分を少なくとも1つの自由度で変化させるための駆動手段を含む、請求項１または２記載の遠隔操作ロボット。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の遠隔操作ロボットと、ネットワークを通して前記遠隔操作ロボットに繋がってそれを遠隔操作するための遠隔制御装置とを含む、遠隔操作システムであって、
前記遠隔操作装置は、操作者の声を取得する第２マイクと、音声を出力する第２スピーカを含み、
前記第２マイクで取得した操作者の声が前記第１スピーカで出力され、前記第１マイクで取得した音声が前記第２スピーカで出力される、遠隔操作システム。
【請求項５】
前記遠隔制御装置は前記操作者の状態を検出する状態検出手段、および前記操作者の状態を表す状態データを前記ネットワークを介して前記遠隔操作ロボットに送信する状態データ送信手段を備え、
前記口駆動手段および前記目駆動手段が前記状態データに従って駆動される、請求項４記載の遠隔操作システム。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−４０６７９（Ｐ２０１２−４０６７９Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５９７２９（Ｐ２０１１−１５９７２９）
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【出願人】（５０４１７６９１１）国立大学法人大阪大学 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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