專利名稱：有足機器人、用于有足機器人的動作控制方法、和存儲介質(zhì)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及諸如至少具有肢體和軀干的有足機器人之類的多關節(jié)機器人、用于這種有足機器人的動作控制方法、和存儲介質(zhì)。具體地說，本發(fā)明涉及利用肢體和/或軀干執(zhí)行各種動作序列的有足機器人、用于這種有足機器人的動作控制方法、和存儲介質(zhì)。
更具體地說，本發(fā)明涉及在操作者沒有直接輸入命令的情況下，響應外部因素自主形成動作計劃并將這個動作計劃付諸實施那種類型的有足機器人、用于這種有足機器人的動作控制方法、和存儲介質(zhì)。更具體地說，本發(fā)明涉及在與用戶共享的工作空間中，在與用戶協(xié)同操作的同時，檢測外部因素，譬如，時間變化、季節(jié)變化、或用戶情緒變化，并變換動作序列的有足機器人、用于這種有足機器人的動作控制方法、和存儲介質(zhì)。
背景技術：
通過電的或磁的操作使其以與人的行為類似的方式進行操作的機器被稱為“機器人(robot)”。機器人這個詞來源于斯拉夫語(Slavic)中的“ROBOTA(隨動機器)”。在日本，機器人在六十年代末就得到廣泛應用。這些機器人的許多種是工廠中被設計成自動化的和用于無人生產(chǎn)的工業(yè)機器人，譬如，操縱器和輸送機器人。
近年來，有足移動式機器人，包括模仿四足行走動物，譬如，狗、貓、和熊崽的物理機制和操作的寵物機器人、和模仿雙足直立行走動物，譬如，人和猴子的物理機制和操作的“人形”或“人型”機器人(類人機器人)，的結構的研究和開發(fā)、和對它們的穩(wěn)定行走控制已經(jīng)取得進展。越來越有希望應用到實際之中。盡管這些有足移動式機器人還不穩(wěn)定，難以與爬行型機器人相提并論，但是，這些有足移動式機器人的優(yōu)越性在于，它們可以靈活地行走和跑動，譬如，爬上和爬下樓梯和跳過障礙物。
像有臂機器人那樣，安裝在特定位置上和在特定位置上使用的靜態(tài)機器人只在它們裝配和選擇零件的固定、局部工作空間中進行操作。相反，移動式機器人的工作空間是無限的。移動式機器人可以沿著預定路徑移動，也可以自由地移動。移動式機器人可以取代人進行預定的或任意的人的各種工作，和可以代替人、狗、或其它生物提供各種服務。
有足移動式機器人的一種應用是在工業(yè)和生產(chǎn)活動中代替人去執(zhí)行各種艱巨的任務。例如，有足移動式機器人可以代替人去完成危險的和艱巨的任務，譬如，核發(fā)電廠和熱發(fā)電廠的維護、在生產(chǎn)車間中零件的輸送和組裝、清洗摩天大樓、和救火等。
除了幫助人去執(zhí)行前述任務之外，有足移動式機器人的另一種應用是與人“生活在一起”，或“招”人“喜歡”。這種類型的機器人模仿諸如人、狗、或熊崽(寵物)之類，具有相對高智能的有足行走動物的工作機制、和它們豐富的感情表達。不是精確地執(zhí)行事先輸入的操作模式，這種類型的機器可以依照用戶的語言和情緒(“表揚”、“訓斥”、“批評”等)做出動態(tài)生成的生動的響應表情。
在現(xiàn)有的玩具中，用戶操作與響應操作之間的關系是固定的。玩具的操作不能隨用戶的喜好而改變。其結果是，用戶對只重復相同操作的玩具感到乏味。
相反，智能機器人擁有取決于它們的操作的動作模型和學習模型。這些模型隨包括外部聲音、圖像、和觸覺信息的輸入信息而改變，從而決定操作。因此，可以實現(xiàn)自主思想和操作控制。通過為機器人準備情感模型和本能模型，可以做出基于機器人情感和本能的自主動作。當機器人具有圖像輸入設備和語音輸入/輸出設備時，機器人可以進行圖像識別處理和語音識別處理。因此，機器人可以在更高的智能層次上與人進行逼真的交流。
通過響應包括用戶操作在內(nèi)的外部刺激的檢測而改變模型，也就是說，通過加入具有學習效能的“學習模型”，可以執(zhí)行不會使用戶感到乏味的和隨每個用戶喜好而變的動作序列。
即使操作者沒有直接輸入命令，所謂的自主機器人也可以在考慮了諸如攝像機、揚聲器、和觸摸傳感器的各種傳感器輸入的外部因素之后，自主地形成動作計劃，并且，可以通過各種機械輸出形式，譬如，肢體的操作、語音輸出等，實現(xiàn)動作計劃。
當動作序列隨外部因素而改變時，機器人可以做出讓用戶感到吃驚的和難以預料的動作。因此，用戶可以不斷與機器人呆在一起，而不會感到乏味。
在機器人在與用戶共享的工作空間，譬如，普通家庭的房間內(nèi)與用戶或另一個機器人進行協(xié)同操作的同時，機器人檢測外部因素的變化，譬如，時間變化、季節(jié)變化、和用戶情緒變化，并變換動作序列。因此，用戶可以更加喜歡機器人。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供利用肢體和/或軀干可以執(zhí)行各種動作序列的高級有足機器人、用于這種有足機器人的動作控制方法、和存儲介質(zhì)。
本發(fā)明的另一個目的是提供在沒有接收到操作者輸入的直接命令的情況下，根據(jù)外部因素可以自主形成動作計劃并可以將這個動作計劃付諸實施那種類型的高級有足機器人、用于這種有足機器人的動作控制方法、和存儲介質(zhì)。
本發(fā)明的另一個目的是提供在與用戶或另一個機器人共享的工作空間中，在與用戶協(xié)同操作的同時，可以檢測外部因素，譬如，時間變化、季節(jié)變化、或用戶情緒變化，并可以變換動作序列的高級有足機器人、用于這種有足機器人的動作控制方法、和存儲介質(zhì)。
鑒于上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了包括下列的按照預定動作序列進行操作的有足機器人或用于這種有足機器人的動作控制方法輸入部件或步驟，用于檢測外部因素；選項提供部件或步驟，用于提供與動作序列的一部分有關的可變選項；輸入確定部件或步驟，用于根據(jù)輸入部件或步驟檢測的外部因素，從選項提供部件或步驟提供的選項中選擇適當?shù)倪x項；和動作控制部件或步驟，用于執(zhí)行隨輸入確定部件或步驟所作的確定結果而改變的動作序列。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的有足機器人執(zhí)行如下那樣動作序列，大聲朗讀印刷在書本或其它印刷介質(zhì)上或記錄在記錄介質(zhì)上的故事或通過網(wǎng)絡下載的故事。當大聲朗讀故事時，機器人不是照本宣科地簡單朗讀每個單詞。取而代之，機器人利用外部因素，譬如，時間變化、季節(jié)變化、和用戶情緒變化，動態(tài)地改變故事，但改變的內(nèi)容基本上與原來的內(nèi)容相同。這樣，每當朗讀故事時，機器人就可以大聲朗讀內(nèi)容略有不同的故事。
由于根據(jù)本發(fā)明第一方面的有足機器人可以做出這樣獨特的動作，用戶可以長時間地與機器人呆在一起而不會感到乏味。此外，用戶可以更加喜歡這樣的機器人。
自主機器人的領域延伸到朗讀的領域。因此，可以擴大機器人對世界的理解面。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的有足機器人可以包括內(nèi)容獲取部件，用于獲取用在執(zhí)動作作序列中的外部內(nèi)容。例如，可以通過因特網(wǎng)之類的信息通信媒體下載內(nèi)容。此外，可以在兩個系統(tǒng)之間或更多地通過CD(光盤)和DVD(數(shù)字多功能盤)之類的內(nèi)容存儲介質(zhì)傳送內(nèi)容?；蛘撸梢允褂闷渌鼉?nèi)容分配媒體。
輸入部件或步驟可以檢測諸如“輕拍”之類用戶施加的動作，作為外部因素，或可以檢測時間或季節(jié)的變化、或到達特定日期，作為外部因素。
有足機器人執(zhí)行的動作序列可以是大聲朗讀書本或類似物品，譬如，印刷材料/復制品提供的文章，或喜劇的即興表演。此外，動作序列還可以包括可以用作BGM(背景音樂)的音樂數(shù)據(jù)的重放。
例如，在動作序列中，要大聲朗讀的情節(jié)可以隨來自用戶的指令、輸入部件或步驟檢測到的指令而改變。
有足移動式機器人還可以包括諸如眼燈之類用于顯示狀態(tài)的顯示部件。在這樣的情況下，顯示部件可以隨要大聲朗讀的情節(jié)的變化而改變顯示格式。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了包括下列的、帶有可動部分的機器人裝置外部因素檢測部件，用于檢測外部因素；語音輸出部件，用于輸出機器人裝置的講話；存儲部件，用于存儲與講話內(nèi)容有關的情節(jié)；和情節(jié)改變部件，用于改變情節(jié)，其中，在情節(jié)改變部件按照外部因素檢測部件檢測的外部因素改變情節(jié)的同時，語音輸出部件朗讀情節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的機器人裝置可以在朗讀情節(jié)時，按照情節(jié)的內(nèi)容驅動可動部分。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的機器人裝置可以對與事先存儲的講話的內(nèi)容有關的情節(jié)進行語音輸出。不是照本宣科地簡單朗讀每個單詞，機器人裝置可以利用情節(jié)改變部件，根據(jù)外部因素檢測部件檢測的外部因素，改變情節(jié)。
具體地說，機器人利用外部因素，譬如，時間變化、季節(jié)變化、和用戶情緒變化，動態(tài)地改變情節(jié)，但改變的內(nèi)容基本上與原來的內(nèi)容相同。這樣，每當朗讀情節(jié)時，朗讀的內(nèi)容都會略有不同。由于根據(jù)本發(fā)明第二方面的機器人裝置可以做出這樣獨特的動作，用戶可以長時間地與機器人呆在一起而不會感到乏味。此外，用戶可以更加喜歡這樣的機器人。
當朗讀情節(jié)時，機器人裝置可以根據(jù)情節(jié)的內(nèi)容，作出反應，也就是說，驅動可動部分。這樣，情節(jié)就更加引人入勝。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了使計算機軟件以計算機可讀格式物理存儲在其中的存儲介質(zhì)，該計算機軟件使計算機系統(tǒng)對按照預定動作序列進行操作的有足機器人執(zhí)動作作控制。該計算機軟件包括輸入步驟，用于檢測外部因素；選項提供步驟，用于提供與動作序列的一部分有關的可變選項；輸入確定步驟，用于根據(jù)在輸入步驟中檢測的外部因素，從在選項提供步驟中提供的選項中選擇適當?shù)倪x項；和動作控制步驟，用于執(zhí)行隨在輸入確定或步驟中所作的確定結果而改變的動作序列。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的存儲介質(zhì)將例如，計算機可讀格式的計算機軟件提供給可以執(zhí)行各種程序代碼的一般計算機系統(tǒng)。這樣的介質(zhì)包括，例如，像CD(光盤)、FD(軟盤)、和MO(磁光盤)那樣的可拆卸便攜式存儲介質(zhì)?；蛘?，在技術上也可以通過像網(wǎng)絡(不分無線網(wǎng)絡和有線網(wǎng)絡)那樣的傳輸媒體把計算機軟件提供給特定的計算機系統(tǒng)。不用說，智能有足移動式機器人具有高的信息處理能力和具有與計算機相仿的一面。
根據(jù)本發(fā)明第三方面的存儲介質(zhì)定義預定的計算機軟件與用于使計算機系統(tǒng)執(zhí)行計算機軟件的功能的存儲介質(zhì)之間的結構性或功能性協(xié)同關系。換句話來說，通過根據(jù)本發(fā)明第三方面的存儲介質(zhì)把預定的計算機軟件安裝到計算機系統(tǒng)中，計算機系統(tǒng)就可以進行協(xié)同操作。因此，可以實現(xiàn)與根據(jù)本發(fā)明第一方面的有足移動式機器人和用于有足移動式機器人的動作控制方法的操作和優(yōu)點相似的操作和優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種包括下列的記錄介質(zhì)機器人裝置要朗讀的文章；和標識部件，用于當機器人裝置朗讀文章時，使機器人裝置能夠識別文章中的朗讀位置。
根據(jù)本發(fā)明第四方面的記錄介質(zhì)被構造成由，例如，在其邊緣上把包括許多頁的印刷介質(zhì)裝訂在一起，以便可以打開或合上印刷介質(zhì)形成的書本。當一邊看一邊大聲朗讀這樣記錄介質(zhì)中的文章時，機器人裝置可以借助于使機器人裝置能夠識別朗讀位置的標識部件，檢測要大聲朗讀的適當位置。
作為標識部件，例如，可以使打開書本時左頁和右頁呈現(xiàn)不同的顏色(也就是說，進行印刷或圖像形成處理，以便對于每一頁來說，顏色的組合都是不同的)。或者，可以把計算機代碼(cybercode)之類的可視標記粘貼在每一頁上。這樣就可以實現(xiàn)標識。
通過結合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行如下描述，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點將更加清楚。
附圖簡述

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例的、利用四條肢體進行有足行走的移動式機器人1的外部結構；圖2是示意性地顯示移動式機器人1的電路控制系統(tǒng)的方塊圖；圖3顯示了控制器20的詳細結構；圖4示意性地顯示了在移動式機器人1上運行的軟件控制結構；圖5示意性地顯示了中間件層的內(nèi)部結構；圖6示意性地顯示了應用層的內(nèi)部結構；圖7是示意性地顯示用于變換動作序列的功能結構的方塊圖；圖8顯示了根據(jù)外部因素改變來自原始情節(jié)的臺詞“我餓了。我要去吃飯”的功能結構；圖9示意性地顯示了如何根據(jù)外部因素改變故事；圖10顯示了移動式機器人1如何一邊看一邊大聲朗讀圖畫書；圖11顯示了安裝在腳底的爪墊開關；圖12到17分別顯示了場景1到6的故事的例子；圖18顯示了眼燈19以大聲朗讀模式顯示場景的例子；和圖19顯示了眼燈19以動態(tài)模式顯示場景的例子。
最佳實施方式現(xiàn)在參照附圖，詳細描述本發(fā)明的實施例。
在圖1中，根據(jù)本發(fā)明的實施例，顯示了利用四條肢體進行有足行走的移動式機器人1的外部結構。如圖所示，機器人1是按照四足動物的形狀和結構仿制的多關節(jié)移動式機器人。具體地說，這個實施例的移動式機器人1是按照寵物的典型代表-狗的形狀和結構設計的寵物機器人。例如，移動式機器人1可以在人生活的環(huán)境下與人生活在一起，并且可以做出響應用戶操作的動作。
移動式機器人1包括主體單元2、頭部單元3、尾部4、和四肢，即腿部單元6A-6D。
頭部單元3通過頸關節(jié)7大體上安裝在主體單元2的前上端，頸關節(jié)7在每個軸向，即，搖晃、俯仰、或偏轉(如圖所示)方向都有自由度。頭部單元3還包括與狗的“眼睛”相對應的CCD(電荷耦合設備)攝像機15、與“耳朵”相對應的麥克風16、與“嘴”相對應的揚聲器17、安裝在頭部或頸部之類的位置上并感應用戶的觸摸的觸摸傳感器18、和多個LED(發(fā)光二極管)指示器(眼燈)19。除了這些部件之外，機器人1還可以擁有形成生物的感覺的傳感器。
根據(jù)顯示狀態(tài)，眼燈19把與移動式機器人1的內(nèi)部狀態(tài)和正在執(zhí)行的動作序列有關的信息反饋給用戶。下文將描述這種操作。
尾部4通過尾關節(jié)8大體上安裝在主體單元2的后上端，尾關節(jié)8沿著搖晃軸和俯仰軸有自由度，使尾部4可以自由彎曲或擺動。
腿部單元6A和6B形成前腿，和腿部單元6C和6D形成后腿。腿部單元6A-6D分別由大腿單元9A-9D和小腿單元10A-10D組合而成。腿部單元6A-6D分別安裝在主體單元2底部表面的前后左右角上。大腿單元9A-9D通過髖關節(jié)11A-11D連接在主體單元2的預定位置上。髖關節(jié)11A-11D沿著搖晃、俯仰、或偏轉軸都有自由度。大腿單元9A-9D和小腿單元10A-9D通過膝關節(jié)12A-12D互連，膝關節(jié)12A-12D沿著搖晃、和俯仰軸有自由度。
在圖11中，顯示了從底表面方向看過去的移動式機器人。如圖所示，爪墊貼在四肢的腳底上。這些爪墊被構造成可以按壓的開關。與攝像機15、揚聲器17、和觸摸傳感器18一起，這些爪墊是檢測用戶命令和外部環(huán)境變化的重要輸入部件。
通過響應來自以下所述的控制器的命令，驅動每個關節(jié)致動器，移動式機器人1如上所述垂直和水平地移動頭部單元3、移動尾部4，并以同步和協(xié)同的方式驅動腿部單元6A-6D，從而實現(xiàn)諸如行走和跑步之類的操作。
移動式機器人1關節(jié)的自由度是通過旋轉驅動沿著每根軸安裝的關節(jié)致動器(未示出)提供的。移動式機器人1關節(jié)的自由度數(shù)是任意的，這不限制本發(fā)明的范圍。
在圖2中，示意性地顯示了移動式機器人1的電路控制系統(tǒng)的方塊圖。如圖所示，移動式機器人1包括用于控制整體操作和進行其它數(shù)據(jù)處理的控制器20、輸入/輸出單元40、驅動部分50、和電源60。下面描述各個組成。
作為輸入單元，輸入/輸出單元40包括與移動式機器人1的眼睛相對應的CCD攝像機15、與耳朵相對應的麥克風16、安裝在像頭部或背部那樣的預定位置上并感應用戶的觸摸的觸摸傳感器18、安裝在腳底上的爪墊開關、和與各種感覺相對應的各種其它傳感器。作為輸出單元，輸入/輸出單元40包括與嘴相對應的揚聲器17、和利用LED指示器的閃爍和照明特定次數(shù)的組合生成面部表情的LED指示器(眼燈)19。這些輸出單元可以表示來自移動式機器人1的以除了利用腿部等的機構運動模式之外的形式反饋給用戶的信息。
由于移動式機器人1包含了攝像機15，因此，移動式機器人1可以識別工作空間中任意物體的形狀和顏色。除了包含攝像機的可視部件之外，移動式機器人1還可以包含接收器，用于接收諸如紅外線、聲波、超聲波、和電磁波之類的發(fā)射波。在這種情況中，可以根據(jù)用于感應相應發(fā)射波的每個傳感器的輸出，測量發(fā)射源的位置和方向。
驅動部分50是用于依照控制器20所指令的預定運動模式實現(xiàn)移動式機器人1的機械運動的功能塊。驅動部分50包括在頸關節(jié)7、尾關節(jié)8、髖關節(jié)11A-11D、和膝關節(jié)12A-12D的每一個上，為每一軸，即搖晃軸、俯仰軸、和偏轉軸所配備的驅動單元。在附圖所示的例子中，移動式機器人1具有n個具有相應自由度的關節(jié)。因此，驅動部分50包括n個驅動單元。每個驅動單元包括沿著預定軸向旋轉的電機51、用于檢測電機51的旋轉位置的編碼器52、和用于依照編碼器52的輸出適當控制電機51的旋轉位置和旋轉速度的馬區(qū)動器53。
照字面來說，電源60是向移動式機器人1中的每個電路供電的功能模塊。依據(jù)這個實施例的移動式機器人1是利用電池的自主驅動型。電源60包括可充電電池61和充電和放電控制器62，充電和放電控制器62用于控制可充電電池61的充電和放電狀態(tài)。
可充電電池61被構造成“電池組”，它是把多個鎳鎘電池封裝在電池盒中形成的。
充電和放電控制器62通過測量電池61兩端的端電壓、充電/放電電流、和電池61的環(huán)境溫度，檢測電池61的剩余容量，并確定充電開始時間和結束時間。把充電和放電控制器62確定的充電開始和結束時間發(fā)送到控制器20，這觸發(fā)移動式機器人1開始和結束充電操作。
控制器20相當于“大腦”，它配備在移動式機器人1的頭部單元3或主體單元2中。
在圖3中，更詳細地顯示了控制器20的結構。如圖所示，控制器20包括CPU(中央處理單元)21、CPU起主控制器的作用，它通過總線與存儲器、其它電路部件、和外圍裝置互連?？偩€28是公共信號傳輸線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、和控制總線。把唯一地址(存儲器地址或I/O地址)分配給總線28上的每個設備。通過指定地址，CPU21可以與總線28上的特定設備通信。
RAM(隨機存取存儲器)22是由DRAM(動態(tài)隨機存取存儲器)之類的非易失性存儲器構成的可寫存儲器。RAM22裝載要被CPU21執(zhí)行的程序代碼和臨時存儲執(zhí)行程序使用的工作數(shù)據(jù)。
ROM(只讀存儲器)23是永久存儲程序和數(shù)據(jù)的只讀存儲器。存儲在ROM23中的程序代碼包括打開移動式機器人1時執(zhí)行的自診斷測試程序和用于定義移動式機器人1的操作的操作控制程序。
機器人1的控制程序包括處理來自攝像機15和麥克風16的傳感器輸入的“傳感器輸入處理程序”、依照傳感器輸入和預定操作模型生成移動式機器人1的動作，即運動模式的“動作命令程序”、依照生成的運動模式控制每個電機的驅動和揚聲器17的語音輸出的“驅動控制程序”、和提供各種服務的應用程序。
除了一般行走和一般跑步之外，驅動控制程序生成的運動模式還可以包括諸如“揮動爪子”、“丟下不管”、或“坐在那里”之類的有趣操作、和諸如“汪汪”之類的狗叫聲。
應用程序是依照外部因素提供包括與大聲朗讀書本、進行即興Rakugo(連環(huán)畫故事)表演、和演奏音樂有關的動作序列的服務的程序。
傳感器輸入處理程序和驅動控制程序是硬件相關軟件層。由于程序代碼對于主體的硬件結構是唯一的，因此，程序代碼一般存儲在ROM23中，并且與硬件結合并一起提供。相反，諸如動作序列之類的應用軟件是硬件無關層，因此，應用軟件無需與硬件結合并一起提供。除了把應用軟件事先存儲在ROM23中和在主體中配備ROM23的情況之外，也可以通過存儲棒之類的存儲介質(zhì)動態(tài)地安裝應用程序，或可以在網(wǎng)絡上從服務器下載應用軟件。
與EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲器)一樣，非易失性存儲器24被構造成電可擦除/可寫的并用于以非易失性方式存儲要依次更新的數(shù)據(jù)的存儲設備。要依次更新的數(shù)據(jù)包括，例如，具有序號或密鑰的保密信息、定義移動式機器人1的動作模式的各種模型、和程序代碼。
接口25包括與計算機外圍裝置的一般接口。具體地說，一般接口包括諸如RS(推薦標準)-232C之類的串行接口、諸如IEEE(電氣電子工程師學會)1284之類的并行接口、USB(通用串行總線)接口、i-Link(IEEE1394)接口、SCSI(小型計算機系統(tǒng)接口)接口、和接納存儲棒的存儲卡接口(卡槽)。接口25可以與局部連接的外圍裝置交換程序和數(shù)據(jù)。
作為接口25的另一個例子，可以配備紅外通信(IrDA)接口，因此，可以進行與外圍裝置的無線通信。
控制器20還包括無線通信接口26和網(wǎng)絡接口卡(NIC)27，和進行諸如“藍牙(Bluetooth)”之類的短距離無線數(shù)據(jù)通信和通過諸如“IEEE.802.11b”之類的無線網(wǎng)絡或諸如因特網(wǎng)之類的廣域網(wǎng)(WAN)與各種外部主計算機100的數(shù)據(jù)通信。
在移動式機器人1與每個主計算機100進行數(shù)據(jù)通信的一個目的是利用機器人1之外的(遠程)計算機資源計算移動式機器人1的復雜操作控制和進行移動式機器人1的遠程控制。
數(shù)據(jù)通信的另一個目的是把諸如動作模型和其它計算機代碼之類，控制機器人1的操作所需的數(shù)據(jù)/內(nèi)容和程序代碼通過網(wǎng)絡從遠程裝置傳輸?shù)揭苿邮綑C器人1。
控制器20可以包括由數(shù)字鍵區(qū)和/或字母鍵構成的鍵盤29。在機器人1的工作空間中，鍵盤29被用戶用來直接輸入命令和輸入諸如密碼之類的自身驗證信息。
根據(jù)這個實施例的移動式機器人1可以通過在控制器20中執(zhí)行預定操作控制程序，自主(也就是說，無需人們的幫助)地進行操作。移動式機器人1包含與人或動物的感覺相對應的輸入設備，譬如，圖像輸入設備(它是攝像機15)、語音輸入設備(它是麥克風16)、和觸摸傳感器18。此外，移動式機器人1還具有響應外部輸入執(zhí)行理性或感性動作的智能。
如圖1到3所示安裝的移動式機器人1具有如下特性。具體地說，(1)當向移動式機器人1發(fā)出指令，讓它從第一姿勢變到第二姿勢時，移動式機器人1不是從第一姿勢直接變到第二姿勢，而是可以通過事先準備好的中間位置從第一姿勢平滑地變到第二姿勢。(2)當移動式機器人1在改變姿勢的過程中到達任一姿勢時，移動式機器人1可以接收通知；(3)移動式機器人1在獨立控制每個單元，譬如，頭部、腿部、和尾部的位置的同時，可以進行姿勢控制。換言之，除了控制機器人1的整體姿勢之外，還可以控制每個單元的位置；和(4)移動式機器人1可以接收表示操作命令的詳細操作的參數(shù)。
移動式機器人1的操作控制通過執(zhí)行CPU21中的預定軟件程序得到有效執(zhí)行。在圖4中，示意性地顯示了在移動式機器人1上運行的軟件控制結構。
如圖所示，機器人控制軟件具有由多個軟件層構成的分級結構?？刂栖浖梢詰妹嫦驅ο蟮某绦蛟O計。在這種情況中，每段軟件被當作一個模塊化單元來對待，每個模塊是把數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的處理組合在一起的“對象”。
底層中的設備驅動器是允許直接訪問硬件，譬如，驅動每個關節(jié)致動器和接收傳感器輸出的對象。設備驅動器響應來自硬件的中斷請求，進行相應的處理。
虛擬機器人是起各種設備驅動器之間的媒介作用的對象和依照預定對象間通信協(xié)議進行操作的對象。對構成機器人1的每個硬件項的訪問是通過虛擬機器人進行的。
服務管理器是提示每個對象基于在連接文件中描述的對象間連接信息建立連接的系統(tǒng)對象。
在系統(tǒng)層上的軟件是依據(jù)每個對象(進程)模塊化的。對象依據(jù)所需的每個功能而選擇。因此，可以容易地進行替換。通過重寫連接文件，可以自由地連接同一數(shù)據(jù)類型的對象的輸入/輸出端。
除了設備驅動器層和系統(tǒng)層之外的軟件模塊大致分為中間件層和應用層。
在圖5中，示意性地顯示了中間件層的內(nèi)部結構。
中間件是為機器人1提供基本功能的軟件模塊的集合。每個模塊的結構受機器人1的諸如機械/電特性、規(guī)格、和形狀之類的硬件屬性影響。
中間件層按功能可以劃分為系統(tǒng)識別中間件(圖5的左半部)和系統(tǒng)輸出中間件(圖5的右半部)。
在系統(tǒng)識別中間件中，通過虛擬機器人接收并處理來自硬件的原始數(shù)據(jù)，譬如，圖像數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、和從觸摸傳感器18、爪墊開關、或其它傳感器獲得的檢測數(shù)據(jù)。具體地說，依照各種輸入信息段，進行諸如語音識別、距離檢測、姿勢檢測、接觸檢測、運動檢測、和圖像識別之類的處理，并且獲得識別結果(例如，檢測到一個球；檢測到跌倒；輕拍機器人1；重打機器人1；聽到C-E-G和弦；檢測到運動物體；某種東西熱/冷(或天氣熱/冷)；氣候涼爽/潮濕；檢測到障礙物；識別障礙物等)。識別結果通過輸入語義轉換器發(fā)送到上面應用層，用于形成動作計劃。在這個實施例中，除了傳感器信息之外，通過WAN，譬如因特網(wǎng)下載的信息和時鐘或日歷指示的實際時間也用作輸入信息。
相反，系統(tǒng)輸出中間件提供諸如行走、重現(xiàn)運動、合成輸出聲音、和與眼睛相對應的LED的照明控制之類的功能。具體地說，通過輸出語義轉換器接收并處理應用層形成的動作計劃。依據(jù)機器人1的每種功能，生成每個關節(jié)的伺服命令值、輸出聲音、輸出光(由多個LED構成的眼燈)、和輸出語音，并且輸出它們，即，通過虛擬機器人由機器人執(zhí)行。由于這樣的機制，可以通過給出更抽象的命令(譬如，向前或向后運動、高興、叫喊、睡覺、鍛煉、吃驚、跟蹤等)控制機器人1的每個關節(jié)所執(zhí)行的操作。在圖6中，示意性地顯示了應用層的內(nèi)部結構。
應用層利用通過輸入語義轉換器接收的識別結果，確定機器人1的動作計劃，和通過輸出語義轉換器返回確定的動作計劃。
應用層包括包括把機器人1的情感模型化的情感模型、把機器人1的本能模型化的本能模型、依次存儲外部事件與機器人1所作的動作之間的因果關系的學習模型、把動作模式模型化的動作模型、和轉換動作模型確定的動作輸出目的地的動作轉換單元。
把通過輸入語義轉換器輸入的識別結果輸入到情感模型、本能模型、和動作模型。此外，把識別結果作為學習/教導信號輸入到學習模型。
動作模型確定的、機器人1的動作被傳輸?shù)絼幼鬓D換單元，通過輸出語義轉換器傳輸?shù)街虚g件，并且在機器人1上得到執(zhí)行。或者，把動作作為動作歷史通過動作轉換單元供應給情感模型、本能模型、和學習模型。
情感模型和本能模型接收識別結果和動作歷史，并且管理情感值和本能值。動作模型可以參考情感值和本能值。學習模型依照學習/教導信號更新動作選擇概率，并把更新內(nèi)容供應給動作模型。
依據(jù)這個實施例的學習模型可以將諸如音樂數(shù)據(jù)之類時序數(shù)據(jù)與關節(jié)角度參照相聯(lián)系，并可以學習相關的時序數(shù)據(jù)和關節(jié)角度參數(shù)作為時序數(shù)據(jù)?？梢园焉窠?jīng)網(wǎng)絡用于學習時序數(shù)據(jù)。例如，已經(jīng)轉讓給本發(fā)明申請人的日本專利申請第2000-252483號的說明書公開了利用迭代神經(jīng)網(wǎng)絡的機器人的學習系統(tǒng)。
具有前述控制軟件結構的機器人包括根據(jù)自身操作的動作模型和學習模型。通過依照輸入信息，譬如，外部語音、圖像、和接觸改變這些模型，并通過確定操作，可以實現(xiàn)自主思想和操作控制。由于為機器人1準備了情感模型和本能模型，機器人1可以做出基于機器人自身情感和本能的自主動作。由于機器人1具有圖像輸入設備和語音輸入設備，并進行圖像識別處理和語音識別處理，因此，機器人可以在更高的智能層次上與人進行逼真的交流。
即使操作者沒有直接輸入命令，所謂的自主機器人也可以從諸如攝像機、揚聲器、和觸摸傳感器之類各種傳感器的輸入中獲得外部因素，自主地形成動作計劃，并且，通過各種輸出形式，譬如，肢體的操作、語音輸出等，實現(xiàn)動作計劃。通過依照外部因素改變動作序列，機器人可以做出讓用戶感到吃驚的和難以預料的動作。因此，用戶可以不斷與機器人呆在一起，而不會感到乏味。
從現(xiàn)在開始，通過舉例說明機器人執(zhí)行機器人“大聲朗讀”書本的動作序列的情況，描述自主機器人依照外部因素變換動作序列的處理過程。
在圖7中，示意性地顯示了用于變換動作序列的功能結構。
如圖所示，動作序列的變換由輸入外部因素的輸入單元、提供形成動作序列的情節(jié)選項的情節(jié)單元、和依照輸入結果從情節(jié)單元中選擇選項的輸入確定單元來執(zhí)行。
輸入單元包括，例如，聽覺傳感器(譬如，麥克風)、觸摸傳感器、視覺傳感器(譬如，CCD攝像機)、溫度傳感器、濕度傳感器、爪墊開關、諸如日歷功能和時鐘功能之類的當前時間計時器、和接收通過外部網(wǎng)絡，譬如，因特網(wǎng)，分配的數(shù)據(jù)的接收器。輸入單元由例如，系統(tǒng)識別中間件形成。傳感器獲得的檢測數(shù)據(jù)通過虛擬機器人來接收，并且進行預定的識別處理。隨后，把檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)捷斎氪_定單元。
輸入確定單元根據(jù)從輸入單元接收的消息，確定機器人當前所處的工作空間中的外部因素。依照確定結果，輸入確定單元動態(tài)地變換動作序列，即，要大聲朗讀的書本的故事。因為改變書本的故事本身不再意味著“大聲朗讀”書本，所以，只要變換的內(nèi)容基本上與原始內(nèi)容相同，就可以只改變形成要大聲朗讀的變換內(nèi)容的情節(jié)。
情節(jié)單元提供與外部因素相對應的情節(jié)選項。盡管每個選項是依照外部因素，通過修改或改變原始文章，即，原始情節(jié)生成的，但是，改變的內(nèi)容基本上具有與原始內(nèi)容相同的含義。依照來自輸入單元的消息，輸入確定單元從情節(jié)單元所提供的多個選擇結果中選擇一個，并且執(zhí)行所選結果，即，大聲朗讀所選結果。
只要它們是由情節(jié)單元提供的，就能保證基于確定結果的改變內(nèi)容具有與原始故事相同的含義。在用戶方看來，保持含義不變的故事以隨外部因素而不同的方式得到了展示。即使向用戶大聲朗讀同一故事許多次，用戶聽起故事來也總會有新鮮感。因此，用戶可以長時間地與機器人呆在一起而不會感到乏味。
圖8顯示了在圖7所示的功能結構中，依照外部因素改變來自原始情節(jié)的臺詞“我餓了。我要去吃飯”。
如圖所示，把原始情節(jié)當中，允許根據(jù)外部因素進行變換的臺詞“我餓了。我要去吃飯”輸入到輸入確定單元中。
輸入確定單元根據(jù)來自輸入單元的輸入消息，總能知道外部因素。例如，在附圖所示的例子中，輸入確定單元根據(jù)來自時鐘功能的輸入消息，得知現(xiàn)在是傍晚。
響應臺詞輸入，輸入確定單元進行語義翻譯，檢測到輸入臺詞與“進餐”有關。輸入確定單元參考情節(jié)單元，從與“進餐”有關的分選項中選擇最佳情節(jié)。在附圖所示的例子中，響應指示“傍晚”的時間設置，把指示“晚飯”的選擇結果返回到輸入確定單元。
輸入確定單元根據(jù)作為返回值的選擇結果，改變原始臺詞。在附圖所示的例子中，原始臺詞“我餓了。我要去吃飯”被根據(jù)外部因素修改的臺詞“我餓了。我要去吃晚飯”所取代。
取代舊臺詞的新臺詞通過輸出語義轉換器傳輸?shù)街虚g件，并且通過虛擬機器人由機器人以朗讀的方式得到執(zhí)行。
當自主機器人大聲朗讀書本(故事)時，機器人并不完全照本宣科地朗讀書本。取而代之的是，利用各種外部因素，機器人動態(tài)地改變故事并講述故事，以便每講述一次故事，內(nèi)容都會有所不同，只要故事的改變不會太大就行。因此，本發(fā)明可以提供獨特的自主機器人。
故事的要素包括，例如，角色的臺詞、舞臺指導說明、和其它文章。故事的這些要素可以劃分成當依照外部因素被修改/改變/替換時不影響整個故事的含義的要素(例如，即使被修改/改變，也在即興表演的允許范圍內(nèi)的要素)、和當被修改/改變時使故事的含義發(fā)生變化的要素。
圖9示意性地顯示了如何根據(jù)外部因素改變故事。
故事本身可以被當作其狀態(tài)隨著時間的流逝(即，故事的發(fā)展)而變化的時序數(shù)據(jù)。具體地說，讓包括臺詞、舞臺指導說明、和要大聲朗讀的其它文章的要素沿著時間軸排列。
圖9的水平軸就是時間軸。時間軸上的點P1、P2、P3、……表示不允許隨外部因素而改變的要素(換言之，當改變這些要素時，故事的含義就會發(fā)生改變)。這些要素不能依照外部因素而分支。首先，圖7所示的情節(jié)單元沒有為這些要素準備選項。
相反，時間軸上除了點P1、P2、P3、……之外的區(qū)域包含允許隨外部因素而改變的要素。即使這些要素隨外部因素，譬如，季節(jié)、時間、和用戶情緒而改變，也不會改變故事的含義。具體地說，這些要素能夠隨外部因素而分支。最好，情節(jié)單元準備多個選項，即，多個候選值。
在圖9中，不在時間軸上的點是依照外部因素從原始文章變化而來的點。將成為聽眾的用戶可以把這些點當作，例如，即興表演。因此，不會改變故事的含義。具體地說，由于依照本發(fā)明實施例的機器人可以一邊依照外部因素動態(tài)地改變故事，一邊大聲地朗讀書本，因此，每當向用戶講述時，機器人可以講述稍有不同的故事。不用說，由于改變部分前后的原始情節(jié)與未變部分之間的上下文關系，依據(jù)外部因素從原始文章變化的那些點上的故事不改變整個故事的含義。
依據(jù)這個實施例的機器人大聲朗讀來自書本等的故事。機器人可以依照正在大聲朗讀故事時的一天的時間或季節(jié)和作用于機器人的其它外部因素，動態(tài)地改變朗讀的內(nèi)容。
依據(jù)這個實施例的機器人可以一邊看一邊大聲朗讀圖畫書。例如，盡管對正在朗讀的圖畫書中的故事設置的季節(jié)是春天，但是，當正在朗讀圖畫書的當前季節(jié)是秋天時，機器人像季節(jié)是秋天似的那樣朗讀故事。在圣誕節(jié)期間，圣誕老人作為角色出現(xiàn)在人們面前。在萬圣節(jié)前夕，城里到處是南瓜。
圖10顯示了一邊看一邊大聲朗讀圖畫書的移動式機器人1。當朗讀文章時，依據(jù)這個實施例的移動式機器人1具有“大聲朗讀模式”和“動態(tài)模式”，在大聲朗讀模式下，主體的操作停止，機器人1大聲朗讀文章；在動態(tài)模式下，機器人1根據(jù)故事的發(fā)展(如下所述)，一邊移動前腿，一邊大聲朗讀文章。通過以動態(tài)模式大聲朗讀文章，提高了真實感，文章也變得更加引人入勝。
例如，左頁和右頁的顏色是不同的(也就是說，進行印刷或圖像形成處理，以便對于每一頁來說，顏色的組合都是不同的)。移動式機器人1通過進行顏色識別，可以指定哪一頁是打開的，并且可以檢測要朗讀的適當段落。不用說，通過把計算機代碼之類的可視標記粘貼在每一頁上，移動式機器人1通過進行圖像識別，可以識別每一頁。
在圖12到17中，顯示了由情節(jié)1到6構成的故事的例子。從圖中可清楚看出，對于場景1、場景2、和場景6，依照外部世界，譬如一天的時間，準備數(shù)種形式。其它的場景，即，場景3、場景4、和場景5，不隨一天的時間或其它外部因素而改變。不用說，盡管場景的形式隨著外部因素的改變看起來與原始情節(jié)大不相同，但是，由于改變部分前后的原始情節(jié)與未變部分之間的上下文關系，這種形式不改變整個故事的含義。
在大聲朗讀故事的機器人中，外部因素由輸入單元和輸入確定單元識別，和情節(jié)單元根據(jù)每個外部因素，依次選擇情節(jié)。
移動式機器人1可以把要大聲朗讀的內(nèi)容事先存儲在ROM23中。或者，可以通過諸如存儲棒之類的存儲介質(zhì)從外部供應要大聲朗讀的內(nèi)容。
或者，當移動式機器人1具有與網(wǎng)絡相連接的部件時，可以從預定信息分配服務器適當?shù)叵螺d要大聲朗讀的內(nèi)容。網(wǎng)絡連接便于最新內(nèi)容的使用。要下載的數(shù)據(jù)不僅包括故事的內(nèi)容，而且包括以動態(tài)方式對主體進行操作的操作程序和控制眼燈19的顯示的顯示控制程序。不用說，可以把后面故事的預告片插入內(nèi)容中，或者可以插入來自其它供應者的廣告內(nèi)容。
依據(jù)這個實施例的移動式機器人1可以通過諸如爪墊開關之類的輸入部件控制場景的轉換。例如，按壓左后腿上的爪墊開關，然后，按壓后背上的觸摸傳感器，從而跳至后面的場景。為了前進至更后面的場景，按壓左后腳上的開關達前進步驟的次數(shù)，然后，按壓后背上的觸摸傳感器。
相反，當返回到前面的場景時，按壓右后腳上的爪墊開關，然后，按壓后背上的觸摸傳感器。為了回到更前面的場景，按壓右后腳上的開關達后退步驟的次數(shù)，然后，按壓后背上的觸摸傳感器。
當大聲朗讀文章時，根據(jù)這個實施例的移動式機器人1具有“大聲朗讀模式”和“動態(tài)模式”，在大聲朗讀模式下，主體停止操作，機器人1大聲朗讀文章；在動態(tài)模式下，機器人1根據(jù)故事的發(fā)展，一邊移動前腿，一邊大聲朗讀文章。通過以動態(tài)模式大聲朗讀文章，提高了真實感，文章也變得更加引人入勝。
依據(jù)這個實施例的移動式機器人1依照著情節(jié)的改變而改變眼燈19的顯示。因此，用戶可以根據(jù)眼燈19的顯示，啟示性地確認正在大聲朗讀哪個場景或場景是否發(fā)生了變化。
在圖18中，顯示了眼燈19以大聲朗讀模式顯示的例子。在圖19中，顯示了眼燈19以動態(tài)模式顯示的例子。
情節(jié)(或情節(jié)的形式)隨季節(jié)而改變的例子顯示如下●春天→蝴蝶圍著行人飛來飛去。
●夏天→代替蝴蝶，蟬正在飛舞。
●秋天→代替蝴蝶，紅蜻蜒正在飛舞。
●冬天→代替蝴蝶，開始下雪。
情節(jié)(或情節(jié)的形式)隨時間而改變的例子顯示如下●早晨→早霞光彩奪目。吃早飯。
●中午→太陽曬得讓人受不了。吃中飯。
●傍晚→太陽幾乎下山了。吃晚飯。
●夜晚→吃夜宵(面條、鍋煮面等)。
情節(jié)(或情節(jié)的形式)隨公休日或基于特殊事件的其它特殊日期而改變的例子顯示如下●圣誕節(jié)→圣誕老人乘著馴鹿拉著的雪橇，雪橇劃過長空。
→逢人便說“圣誕快樂！”→也許下雪了。
●新年→機器人向用戶問候“新年好”。
●用戶生日→機器人書寫生日賀卡，把生日賀卡送給用戶，并且，機器人大聲朗讀生日賀卡。
通過把隨季節(jié)和時間的改變和適時信息摻入故事中，可以提供具有實時特征的內(nèi)容。
機器人可以處在好心情或壞心情之中。當機器人處在壞心情之中時，機器人可以不朗讀書本。取代隨機地改變故事，可以根據(jù)外部因素(時間、季節(jié)感、生物節(jié)律、機器人的性格等)自主地進行朗讀。
在說明書所示的這個實施例中，可以用作機器人的外部因素的可用事件的例子總結如下(1)通過機器人身體與用戶交流(例子)輕拍頭部→當輕拍機器人頭部時，機器人獲得用戶喜歡和不喜歡的信息和情緒。(2)時間和季節(jié)的概念性表示(例1)早晨、中午、和傍晚；和進餐的類型(早飯、中飯、和晚飯)(例2)四季●春天→溫暖的溫度、櫻花、和郁金香花
●夏天→雨、熱●秋天→落葉●冬天→新年問候→在圣誕節(jié)，圣誕老人出現(xiàn)了。
→雨變成雪。(3)用戶房間的明亮和陰暗(例子)當天暗下時，魔鬼出現(xiàn)了。(4)機器人性格、情感、年齡、星座、和血型(例1)機器人說話的方式隨機器人性格而改變。(例2)根據(jù)機器人的年齡，機器人說話的方式變成像成年人那樣說話的或像孩子那樣說話的。(例3)預測機器人的運氣。(5)可見對象(例1)房間的條件(例2)用戶的位置和姿勢(站著、睡覺、或坐著)(例3)窗外風景(6)機器人所處的地區(qū)或國家。(例子)盡管圖畫書是用日語寫的，但是，當機器人被帶到國外時，機器人自動地用那個國家的官方語言朗讀圖畫書。例如，利用自動翻譯功能。(7)機器人大聲朗讀的方式隨通過網(wǎng)絡輸入的信息而改變。(8)來自諸如用戶之類的人員的直接語音輸入，或來自另一個機器人的語音輸入。(例子)根據(jù)用戶大聲叫喊的名字，改變主角或另一個角色的名字。
根據(jù)這個實施例的機器人要大聲朗讀的文章可以包括除了圖畫書之外的其它書本。此外，可以大聲朗讀Rakugo(連環(huán)畫故事)和音樂(BGM)。機器人可以聆聽用戶或另一個機器人大聲朗讀的文章，以后，機器人就可以大聲朗讀那篇文章。(1)當大聲朗讀連環(huán)畫故事時可以把一些改變加入經(jīng)典連環(huán)畫故事的原文中，機器人可以大聲朗讀這個新連環(huán)畫故事。例如，可以隨季節(jié)的變化而表達出冷或熱的表情(姿態(tài))。通過因特網(wǎng)來實現(xiàn)記帳和下載，可以下載經(jīng)典連環(huán)畫故事集當中的任意段連環(huán)畫故事數(shù)據(jù)，和機器人可以講述下載的連環(huán)畫故事。機器人可以利用各種信息通信/傳輸媒體、分配媒體、和提供媒體，獲得要大聲朗讀的內(nèi)容。(2)當演奏音樂(BGM)時，可以通過因特網(wǎng)從服務器下載一段音樂BGM，和機器人可以演奏下載的音樂。通過了解用戶的喜歡和不喜歡，或通過確定用戶的情緒，機器人可以按照用戶喜歡的風格或與當前狀態(tài)相對應的風格，選擇并演奏一段合適的BGM。機器人可以利用各種信息通信/傳輸媒體、分配媒體、和提供媒體，獲得要大聲朗讀的內(nèi)容。(3)當大聲朗讀文章或他人已經(jīng)大聲朗讀過的文章時機器人可以大聲朗讀小說(例如，哈里·波特系列或偵探故事)。
設定朗讀頻率(例如，每天)和每次朗讀的朗讀單位(一章)。機器人自動獲取在所需時間朗讀的必要內(nèi)容量。
或者，可以把用戶或另一個機器人朗讀的文章輸入到機器人中，以便機器人將來可以大聲朗讀輸入的文章。機器人可以與用戶或另一個機器人玩電話游戲或連字游戲。機器人通過與用戶或另一個機器人交流，可以自己編故事。
如這個實施例所示，在機器人與用戶共享的工作空間，譬如，普通家庭的房間內(nèi)與用戶協(xié)同操作的同時，機器人可以檢測外部因素的變化，譬如，時間變化、季節(jié)變化、和用戶情緒變化，并可以變換動作序列。因此，用戶可以更加喜歡機器人。
盡管參照特定的實施例已經(jīng)對本發(fā)明作了描述，但是，顯而易見，本領域的普通技術人員可以作出各種各樣的修改和替換，這不偏離本發(fā)明的范圍。
在這個實施例中，通過舉例說明根據(jù)狗仿制的四足可行走寵物機器人，已經(jīng)詳細描述了根據(jù)本發(fā)明的創(chuàng)作系統(tǒng)。但是，本發(fā)明的范圍不限于這個實施例。例如，應該全面地理解，本發(fā)明可類似地應用于諸如類人機器人之類的兩足移動式機器人，或不利用有足程式的移動式機器人。
簡而言之，本發(fā)明已經(jīng)通過說明性的例子得到了描述，并且，應該明白，本發(fā)明不限于其特定的實施例。本發(fā)明的范圍由所附權利要求書唯一地確定。
工業(yè)可應用性根據(jù)本發(fā)明，可以提供利用肢體和/或軀干可以執(zhí)行各種動作序列的高級有足機器人、用于這種有足機器人的動作控制方法、和存儲介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供在沒有來自操作者的直接命令輸入的情況下，響應外部因素可以自主形成動作計劃并可以將這個動作計劃付諸實施那種類型的高級有足機器人、用于這種有足機器人的動作控制方法、和存儲介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供在與用戶共享的工作空間中，在與用戶協(xié)同操作的同時，可以檢測外部因素，譬如，時間變化、季節(jié)變化、或用戶情緒變化，和可以變換動作序列的高級有足機器人、用于這種有足機器人的動作控制方法、和存儲介質(zhì)。
當朗讀印刷在書本或其它印刷介質(zhì)上或記錄在記錄介質(zhì)上的故事時，或者，當朗讀通過網(wǎng)絡下載的故事時，使本發(fā)明具體化的自主有足機器人不是照本宣科地簡單朗讀每個單詞。取而代之，機器人利用外部因素，譬如，時間變化、季節(jié)變化、和用戶情緒變化，動態(tài)地改變故事，但改變的內(nèi)容基本上與原來的內(nèi)容相同。這樣，每當朗讀故事時，機器人就可以大聲朗讀內(nèi)容略有不同的故事。
由于機器人可以做出獨特的動作，用戶可以不斷地與機器人呆在一起而不會感到乏味。
根據(jù)本發(fā)明，自主機器人的領域延伸到了朗讀的領域。因此，可以擴大機器人對世界的理解面。
權利要求
1.一種依據(jù)預定動作序列進行操作的有足機器人，包括輸入部件，用于檢測外部因素；選項提供部件，用于提供與動作序列的至少一部分有關的可變選項；輸入確定部件，用于依照所述輸入部件檢測的外部因素，從所述選項提供部件提供的選項中選擇適當?shù)倪x項；和動作控制部件，用于執(zhí)行依照所述輸入確定部件所作的確定結果而改變的動作序列。
2.根據(jù)權利要求1所述的有足機器人，還包括內(nèi)容獲取部件，用于獲取用在執(zhí)動作作序列中的外部內(nèi)容。
3.根據(jù)權利要求1所述的有足機器人，其中，所述輸入部件檢測的外部因素包括用戶施加的動作。
4.根據(jù)權利要求1所述的有足機器人，其中，所述輸入部件檢測的外部因素包括時間或季節(jié)的變化，或到達特定日期。
5.根據(jù)權利要求1所述的有足機器人，其中，所述動作序列是大聲朗讀文章。
6.根據(jù)權利要求5所述的有足機器人，其中，在所述動作序列中，要大聲朗讀的場景隨來自用戶的指令、所述輸入部件檢測到的指令而改變。
7.根據(jù)權利要求6所述的有足機器人，還包括用于顯示狀態(tài)的顯示部件，其中，顯示部件依照要大聲朗讀的情節(jié)的變化，而改變顯示格式。
8.根據(jù)權利要求1所述的有足機器人，其中，動作序列是連環(huán)畫故事的生動表演。
9.根據(jù)權利要求1所述的有足機器人，其中，動作序列包括音樂數(shù)據(jù)的重放。
10.一種帶有可動部分的機器人裝置，包括外部因素檢測部件，用于檢測外部因素；語音輸出部件，用于輸出機器人裝置的講話；存儲部件，用于存儲與講話內(nèi)容有關的情節(jié)；和情節(jié)改變部件，用于改變情節(jié)，其中，在所述情節(jié)改變部件依照所述外部因素檢測部件檢測的外部因素改變情節(jié)的同時，所述語音輸出部件朗讀情節(jié)。
11.根據(jù)權利要求10所述的機器人裝置，其中，在朗讀情節(jié)時，依照情節(jié)的內(nèi)容驅動可動部分。
12.一種用于依照預定動作序列進行操作的有足機器人的動作控制方法，包括輸入步驟，用于檢測外部因素；選項提供步驟，用于提供與動作序列的至少一部分有關的可變選項；輸入確定步驟，用于依照在所述輸入步驟中檢測的外部因素，從在所述選項提供步驟中提供的選項中選擇適當?shù)倪x項；和動作控制步驟，用于執(zhí)行依照在所述輸入確定步驟中所作的確定結果而改變的動作序列。
13.根據(jù)權利要求12所述的用于有足機器人的動作控制方法，還包括內(nèi)容獲取步驟，用于獲取用在執(zhí)動作作序列中的外部內(nèi)容。
14.根據(jù)權利要求12所述的用于有足機器人的動作控制方法，其中，在所述輸入步驟中檢測的外部因素包括用戶施加的動作。
15.根據(jù)權利要求12所述的用于有足機器人的動作控制方法，其中，在所述輸入步驟中檢測的外部因素包括時間或季節(jié)的變化，或到達特定日期。
16.根據(jù)權利要求12所述的用于有足機器人的動作控制方法，其中，所述動作序列是大聲朗讀文章。
17.根據(jù)權利要求16所述的用于有足機器人的動作控制方法，其中，在所述動作序列中，要大聲朗讀的情節(jié)依照來自用戶的指令、在所述輸入步驟中檢測到的指令而改變。
18.根據(jù)權利要求17所述的用于有足機器人的動作控制方法，還包括用于顯示狀態(tài)的顯示步驟，其中，所述顯示步驟依照要大聲朗讀的情節(jié)的變化，而改變顯示格式。
19.根據(jù)權利要求12所述的用于有足機器人的動作控制方法，其中，所述動作序列是連環(huán)畫故事的生動表演。
20.根據(jù)權利要求12所述的用于有足機器人的動作控制方法，其中，動作序列包括音樂數(shù)據(jù)的重放。
21.一種使計算機軟件以計算機可讀格式物理存儲在其中的存儲介質(zhì)，計算機軟件使計算機系統(tǒng)對依照預定動作序列進行操作的有足機器人執(zhí)動作作控制，計算機軟件包括輸入步驟，用于檢測外部因素；選項提供步驟，用于提供與動作序列的一部分有關的可變選項；輸入確定步驟，用于依照在所述輸入步驟中檢測的外部因素，從在所述選項提供步驟中提供的選項中選擇適當?shù)倪x項；和動作控制步驟，用于執(zhí)行依照在所述輸入確定或步驟中所作的確定結果而改變的動作序列。
22.一種記錄介質(zhì)，包括機器人裝置要朗讀的文章；和標識部件，用于當機器人裝置朗讀文章時，使機器人裝置能夠識別文章中的朗讀位置。
23.根據(jù)權利要求22所述的記錄介質(zhì)，其中，記錄介質(zhì)是由在其邊緣上把包括許多頁的印刷介質(zhì)裝訂在一起，以便可以打開或合上的印刷介質(zhì)形成的書本。
全文摘要
一種在操作者沒有直接輸入命令的情況下，能夠響應外部因素自主制定動作計劃并實現(xiàn)該計劃的機器人。該機器人可以朗讀印刷/記錄在例如書本的印刷/記錄介質(zhì)上或通過網(wǎng)絡下載的故事，同時機器人不是照本宣科和簡單朗讀故事，而是每次依據(jù)時間或季節(jié)的變化、或依據(jù)外部因素例如用戶情緒變化，動態(tài)地改變情節(jié)，以一定程度地擴展基本上與原來的內(nèi)容相同的內(nèi)容但形成新的情節(jié)。
文檔編號B25J9/22GK1398214SQ01804640
公開日2003年2月19日 申請日期2001年10月23日 優(yōu)先權日2000年10月23日
發(fā)明者中來田秀樹, 春日知昭 申請人:索尼公司