專利名稱：機(jī)器人控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)行為計(jì)劃操作的機(jī)器人，特別涉及根據(jù)語音或圖像輸入通過與用戶交互、或者沒有用戶輸入自主地設(shè)置行為計(jì)劃的行為計(jì)劃設(shè)置類型的機(jī)器人。更具體地說，涉及在“對(duì)話驅(qū)動(dòng)”或“自主驅(qū)動(dòng)”期間如果發(fā)生異常、故障或事故，能夠檢查發(fā)生原因的行為計(jì)劃設(shè)置類型的機(jī)器人。
背景技術(shù)：
將使用電或磁操作來執(zhí)行模仿人的運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置稱作“機(jī)器人”。術(shù)語機(jī)器人的詞源據(jù)說源自斯拉夫語系的“ROBOTA”(從動(dòng)機(jī))。機(jī)器人開始廣泛應(yīng)用始自60年代末。在用的大多數(shù)機(jī)器人是工業(yè)用機(jī)器人，比如機(jī)械手或運(yùn)輸機(jī)器人，其目標(biāo)是在工廠操作中的自動(dòng)化或執(zhí)行無人化操作。
安裝在固定位置并使用的站立型機(jī)器人，比如機(jī)械臂機(jī)器人，僅在固定的或局部工作空間中操作，比如用于裝配或歸類元件部件。另一方面，可移動(dòng)機(jī)器人并不僅被限制于工作空間，而是可以在預(yù)設(shè)或未限定的通路上以不受限制的方式移動(dòng)，以便執(zhí)行替代人工操作者的操作，或者替代人、狗或其它生命體提供各種服務(wù)。有腿可移動(dòng)機(jī)器人與爬行類或輪箍型機(jī)器人相比，雖然不穩(wěn)定并難以控制其方向或行走，但是在上下梯子或樓梯、跨越障礙物、或者在平整或不平整的土地上行走或者跑動(dòng)等方面卻是高手。
近年來，在有腿可移動(dòng)機(jī)器人方面的研究和開發(fā)，包括模仿比如象狗或貓之類的四足動(dòng)物的身體機(jī)理或運(yùn)動(dòng)的寵物型機(jī)器人、或者模仿比如象人類的可直立并用腳走路的動(dòng)物的身體機(jī)理或運(yùn)動(dòng)的所謂人性機(jī)器人，已經(jīng)取得長足進(jìn)步，并可以預(yù)期實(shí)際利用這些寵物機(jī)器人。
有腿可移動(dòng)機(jī)器人一方面的應(yīng)用是在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的各種高難操作中替代人工操作者，比如，在核電站、熱電站或石化工廠的維護(hù)操作中、在制造工廠的運(yùn)輸和裝配操作中、在高層建筑的清潔中、或在火災(zāi)的救援中替代人工操作者。
有腿可移動(dòng)機(jī)器人另一方面的應(yīng)用是與生活相關(guān)的應(yīng)用，而不僅僅是上述替代型應(yīng)用的操作，也就是是說與人類生活相關(guān)的應(yīng)用。該種類型的機(jī)器人模仿高智商動(dòng)物的行為機(jī)理或感覺表達(dá)，用腳走路，比如作為寵物的機(jī)器人或機(jī)器狗。該種類型的機(jī)器人不僅需要如實(shí)地實(shí)施先前輸入的行為模式，而且需要響應(yīng)用戶的諸如表揚(yáng)、訓(xùn)斥、或拍打之類的語音或命令，表達(dá)生動(dòng)的動(dòng)作。
對(duì)于用戶命令和響應(yīng)操作之間的關(guān)系，傳統(tǒng)的玩具是固定的，因此玩具的運(yùn)動(dòng)不能按照用戶的喜好來變化。其結(jié)果是用戶對(duì)總是重復(fù)相同操作的玩具遲早會(huì)感到厭倦。
相反，智能型機(jī)器人除進(jìn)行自主思考控制和自主動(dòng)作控制之外，還根據(jù)操作生成的順序模型實(shí)施智能操作。此外，裝備有圖像輸入設(shè)備或語音輸入/輸出設(shè)備并進(jìn)行圖像或語音處理的機(jī)器人能夠在較高的智力水平上與人進(jìn)行真實(shí)的交流。智能機(jī)器人響應(yīng)檢測到的比如用戶刺激之類的外界刺激，改變順序模型。也就是說，通過提供“學(xué)習(xí)效果”，可以提供適合用戶口味的行為模式，由此用戶不會(huì)感到厭煩。另外，用戶能夠享受到一種類似游戲感覺的教誨刺激。
在特定工業(yè)用途的專用機(jī)器人的情況下，用戶或操作者輸入能夠無過失地順序解釋的用于實(shí)施的命令就足夠了。這類似于信息處理設(shè)備對(duì)單一命令控制輸入的可靠響應(yīng)操作，比如文件復(fù)制或刪除、或打開文件。
另一方面，生活相關(guān)或娛樂類型的機(jī)器人能夠?qū)嵤皩?duì)話驅(qū)動(dòng)”，其中機(jī)器人不僅根據(jù)用戶限定的或無過失的命令操作，而且根據(jù)更加抽象的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行操作；并且能夠?qū)嵤白灾黩?qū)動(dòng)”，其中用戶根據(jù)僅由機(jī)器人設(shè)置的行為計(jì)劃進(jìn)行操作，而沒有有關(guān)來自用戶的命令或與用戶進(jìn)行對(duì)話的資源，也就是說，相對(duì)于用戶獨(dú)立。
但是，比如使機(jī)器人解釋抽象的用戶輸入或適合于機(jī)器人的思考控制之類的機(jī)器人的動(dòng)作自由度或功能越多，則當(dāng)故障或事故發(fā)生時(shí)查找其產(chǎn)生的原因?qū)⒃嚼щy。
在例行機(jī)器或裝置中，裝置對(duì)輸入命令的響應(yīng)是一個(gè)接一個(gè)地順序響應(yīng)，從而可以容易地確定是哪一個(gè)命令輸入或?qū)嵤?dǎo)致了裝置異常。
相反，對(duì)于前述的“對(duì)話驅(qū)動(dòng)”或“自主驅(qū)動(dòng)”類型的機(jī)器人，允許機(jī)器人在一定范圍內(nèi)對(duì)用戶輸入或外部事件進(jìn)行部分解釋，將很難定位異?；蚬收系脑?。此外，由于有腿可移動(dòng)機(jī)器人能夠在任意的行為空間內(nèi)走動(dòng)，而不用遵循固定的線路，因此用戶將無法在所有的時(shí)間內(nèi)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行監(jiān)視。因此，當(dāng)機(jī)器人位于用戶可以監(jiān)視的范圍之外時(shí)，如果發(fā)生故障或者機(jī)器人遇到麻煩或事故，則用戶將發(fā)現(xiàn)弄明白機(jī)器人究竟發(fā)生了什么情況非常困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種通過與用戶進(jìn)行基于諸如語音或圖像輸入之類的對(duì)話能夠設(shè)置行為計(jì)劃、或者能夠不用有關(guān)用戶輸入的資源自主設(shè)置行為計(jì)劃的行為計(jì)劃類型的機(jī)器人。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在機(jī)器人處于“對(duì)話驅(qū)動(dòng)”或“自主驅(qū)動(dòng)”期間能夠查找異常、故障或事故發(fā)生原因的行為計(jì)劃類型的機(jī)器人。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種控制裝置，用于由多個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成并根據(jù)行為計(jì)劃進(jìn)行操作的機(jī)器人，所述控制裝置包括行為計(jì)劃單元，用于設(shè)置機(jī)器人的行為計(jì)劃；操作控制器，用于通過驅(qū)動(dòng)各個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)施相應(yīng)于行為計(jì)劃單元確定的行為計(jì)劃的操作模式；檢測器，用于檢測操作控制器所實(shí)施的操作狀態(tài)；以及記錄單元，用于記錄日志，包括行為計(jì)劃單元的行為計(jì)劃和檢測器檢測的操作實(shí)施狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的用于機(jī)器人的控制裝置還包括用戶輸入單元，用于接收來自用戶的命令或數(shù)據(jù)；以及對(duì)話管理單元，用于根據(jù)來自用戶輸入單元的用戶輸入的命令或數(shù)據(jù)，監(jiān)控與用戶的對(duì)話。行為計(jì)劃單元可以根據(jù)對(duì)話管理單元中的對(duì)話內(nèi)容，設(shè)置行為計(jì)劃，同時(shí)記錄單元可以記錄對(duì)話內(nèi)容的日志。
根據(jù)本發(fā)明的用于機(jī)器人的控制裝置還包括自診斷單元，用于診斷機(jī)器人的每一部分。記錄單元可以記錄自診斷結(jié)果的日志。
根據(jù)本發(fā)明的用于機(jī)器人的控制裝置還包括用戶驗(yàn)證單元，用于驗(yàn)證用戶位于機(jī)器人附近。記錄單元可以記錄用戶驗(yàn)證結(jié)果的日志。
行為計(jì)劃單元可以根據(jù)基于與用戶的對(duì)話設(shè)置行為計(jì)劃的第一操作系統(tǒng)、或者根據(jù)基于響應(yīng)外界變化所確定的感覺模型來設(shè)置行為計(jì)劃的第二操作系統(tǒng)進(jìn)行操作。在此種情況下，記錄單元記錄行為計(jì)劃單元中操作系統(tǒng)的日志。
根據(jù)本發(fā)明的機(jī)器人能夠無線路地查找任意工作空間，正如有腿可移動(dòng)機(jī)器人所做的那樣。該工作空間可以與人的生活空間共享。該機(jī)器人能夠根據(jù)音頻或圖像輸入通過與用戶對(duì)話來設(shè)置行為計(jì)劃，或者不用與用戶輸入有關(guān)的資源自主設(shè)置行為計(jì)劃。
本發(fā)明的機(jī)器人能夠驗(yàn)證向機(jī)器人發(fā)布命令的用戶，或者提取不能通過驗(yàn)證的用戶的臉、聲音或其它生物特征。此外，可以將用戶發(fā)布的命令內(nèi)容、機(jī)器人響應(yīng)命令所采取的行為、以及實(shí)施行為的時(shí)間合并在一起，并記錄為一類日志。機(jī)器人的內(nèi)部狀態(tài)或傳感器輸入信息也可以一起記錄。
日后可以分析日志的內(nèi)容，以調(diào)查機(jī)器人所卷入的異常、故障或事故的原因。
即使在異常、故障或事故時(shí)間之外的任何時(shí)間，也可以查找機(jī)器人動(dòng)作的歷史，比如“機(jī)器人所做的動(dòng)作，該動(dòng)作是什么時(shí)候和誰一起做的”?？蛇x擇地，可以監(jiān)控機(jī)器人動(dòng)作的歷史作為經(jīng)驗(yàn)信息，從而可以從用戶和機(jī)器人之間的對(duì)話提取有關(guān)“機(jī)器人所做的動(dòng)作，該動(dòng)作是什么時(shí)候和誰一起做的”的信息。該機(jī)器人是高度針對(duì)娛樂的。此外，用戶可以享受到一種類似游戲感覺的教誨刺激。
從下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1是從前面看時(shí)本發(fā)明的有腿可移動(dòng)機(jī)器人的視圖；圖2是從后面看時(shí)本發(fā)明的有腿可移動(dòng)機(jī)器人的視圖；圖3示意性地示出在本發(fā)明的有腿可移動(dòng)機(jī)器人中提供的自由度形成模型；圖4示意性地示出本發(fā)明的有腿可移動(dòng)機(jī)器人的控制系統(tǒng)；圖5示出在本發(fā)明的有腿可移動(dòng)機(jī)器人中用于記錄行為計(jì)劃或經(jīng)驗(yàn)信息的典型功能塊結(jié)構(gòu)的方框圖；圖6示出在本發(fā)明的有腿可移動(dòng)機(jī)器人中用于記錄行為計(jì)劃或經(jīng)驗(yàn)信息的另一種典型功能塊結(jié)構(gòu)的方框圖；圖7示出行為日志的典型數(shù)據(jù)格式；圖8示出可以由本發(fā)明的機(jī)器人采用的操作狀態(tài)；圖9示意性地示出在主動(dòng)驅(qū)動(dòng)期間機(jī)器人的操作過程。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式參照附圖，下面將詳細(xì)說明使用根據(jù)本發(fā)明的控制裝置的機(jī)器人及其控制方法。
圖1和圖2分別示出從前面和后面看本發(fā)明的機(jī)器人時(shí)，處于直立狀態(tài)的有腿可移動(dòng)機(jī)器人100。該有腿可移動(dòng)機(jī)器人100屬于所謂的“人性化”的類型，并且能夠基于語音或視頻輸入通過與用戶對(duì)話設(shè)置行為計(jì)劃，或者不用與用戶輸入有關(guān)的資源而自主設(shè)置，也就是說，獨(dú)立于用戶之外，這些將在后面依次說明。如圖1和圖2所示，有腿可移動(dòng)機(jī)器人100包括負(fù)責(zé)移動(dòng)腿的兩個(gè)下肢101R、101L、軀干102、左右上肢103R、103L、以及頭104。
左右下肢101R、101L由大腿105R、105L、膝關(guān)節(jié)106R、106L、脛部107R、107L、腳踝108R、108L、以及腳板109R、109L組成。左右下肢101R、101L由股關(guān)節(jié)110R、110L在接近軀干102的最下端處連接。左右上肢103R、103L由上臂111R、111L、肘關(guān)節(jié)112R、112L、前臂113R、113L組成，并由肩關(guān)節(jié)114R、114L在軀干102的左右側(cè)邊緣連接。頭104由頸關(guān)節(jié)155在接近軀干102的中心點(diǎn)處連接。
在軀干單元內(nèi)安裝在圖1和2中未示出的控制單元。該控制器是配備有為構(gòu)成有腿可移動(dòng)機(jī)器人100的每一個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形成驅(qū)動(dòng)控制的控制器、將在后面敘述的用于處理各個(gè)傳感器的外部輸入的主控制器、以及諸如電源電路的外圍部件的盒子。該控制單元可以包括用于遙控的通信接口或通信設(shè)備。
圖3示意性地示出本發(fā)明的有腿可移動(dòng)機(jī)器人100所擁有的關(guān)節(jié)自由度的結(jié)構(gòu)。如圖所示，有腿可移動(dòng)機(jī)器人100的構(gòu)成為包括兩只胳膊和頭1的上體部分、包括用于實(shí)施移動(dòng)動(dòng)作的兩條腿的下肢、以及連接上肢和下肢的軀干部分。
支撐頭1的頸關(guān)節(jié)具有3個(gè)自由度，即，頸關(guān)節(jié)偏轉(zhuǎn)(yaw)軸2、頸關(guān)節(jié)傾斜(pitch)軸3、以及頸關(guān)節(jié)滾動(dòng)(roll)軸4。
每一只胳膊由肩關(guān)節(jié)傾斜軸8、肩關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸9、上臂偏轉(zhuǎn)軸10、肘關(guān)節(jié)傾斜軸11、前臂偏轉(zhuǎn)軸12、腕關(guān)節(jié)傾斜軸13、腕關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸14和手15構(gòu)成。手15實(shí)際上具有包括多個(gè)手指在內(nèi)的多點(diǎn)多自由度結(jié)構(gòu)。但是假定手15自身的運(yùn)動(dòng)具有0個(gè)自由度，這是因?yàn)槠鋬H在很小的程度上影響機(jī)器人100的方向穩(wěn)定性控制或行走運(yùn)動(dòng)控制。因此，假定左右上肢各具有7個(gè)自由度。
軀干部分具有3個(gè)自由度，即，軀干傾斜軸5、軀干滾動(dòng)軸6、以及軀干偏轉(zhuǎn)軸7。
形成下肢的左右腿各自由股關(guān)節(jié)偏轉(zhuǎn)軸16、股關(guān)節(jié)傾斜軸17、股關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸18、膝關(guān)節(jié)傾斜軸19、踝關(guān)節(jié)傾斜軸20、踝關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸21以及腳22(腳板的腳底)構(gòu)成。股關(guān)節(jié)傾斜軸17和股關(guān)節(jié)滾動(dòng)軸18的交叉點(diǎn)限定本實(shí)施例的機(jī)器人100的股關(guān)節(jié)位置。盡管人體的腳(腳底)22實(shí)際上具有包括多點(diǎn)多自由度腳底的結(jié)構(gòu)，但是，假定本發(fā)明的有腿可移動(dòng)機(jī)器人100的腳底具有0自由度。因此，左右下肢各具有6個(gè)自由度。
加起來，有腿可移動(dòng)機(jī)器人100總共有3+7×2+3+6×2＝32個(gè)自由度。但是，并不一定將有腿可移動(dòng)機(jī)器人100限制在32個(gè)自由度。當(dāng)然，自由度，也就是關(guān)節(jié)的數(shù)量可以根據(jù)設(shè)計(jì)和制造限制或設(shè)計(jì)參數(shù)需要任意地增加或減少。
實(shí)際上，上述有腿可移動(dòng)機(jī)器人100的各個(gè)自由度是作為關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。從為了消除設(shè)備總體外觀中的任何凹凸部分以仿真人類身體的形狀、以及為了對(duì)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)進(jìn)行方向控制以便實(shí)現(xiàn)用兩條腿走路的各種需要來看，希望各個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸要小并且重量要輕。
根據(jù)本發(fā)明，使用小尺寸的交流伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，屬于直接耦合到傳動(dòng)裝置并具有包括在電機(jī)單元中的單芯片伺服控制系統(tǒng)的類型。并且，該可用于腳式機(jī)器人的小尺寸交流伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)公開在例如，已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給并以本受讓人的名稱申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)第H-11-33386號(hào)的說明書中。
圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的有腿可移動(dòng)機(jī)器人100的控制系統(tǒng)。如圖所示，該控制系統(tǒng)包括思考控制模塊200，用于動(dòng)態(tài)地對(duì)用戶輸入作出反應(yīng)以進(jìn)行感情判斷和感覺表達(dá)；以及運(yùn)動(dòng)控制模塊300，用于機(jī)器人100全身的具體運(yùn)動(dòng)，例如驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
思考控制模塊200是一獨(dú)立的信息處理裝置，包括用于執(zhí)行有關(guān)感情判斷或感覺表達(dá)的計(jì)算處理的CPU(中央處理單元)211、RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)212、ROM(只讀存儲(chǔ)器)213、以及諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器的外部存儲(chǔ)設(shè)備214。處理可以在模塊200內(nèi)自己完成。可以在外部存儲(chǔ)設(shè)備214中存儲(chǔ)離線計(jì)算的行走模式或其它操作模式，比如，行走模式。
通過總線接口201將多個(gè)單元連接到思考控制模塊200。這些單元包括比如配置在頭部201中的CCD(電荷耦合器件)攝像機(jī)的畫面輸入設(shè)備251、比如麥克風(fēng)的語音輸入設(shè)備252、比如揚(yáng)聲器的語音輸出設(shè)備253、或者未示出的、用于通過比如LAN(局域網(wǎng))與機(jī)器人100外部的系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信接口254。
思考控制模塊200根據(jù)來自外部世界的刺激或環(huán)境的變化，比如從畫面輸入設(shè)備251輸入的畫面或視頻數(shù)據(jù)、或者從語音輸入設(shè)備252輸入的語音或音頻數(shù)據(jù)，決定有腿可移動(dòng)機(jī)器人100當(dāng)前的感覺或意愿。思考控制模塊200還向運(yùn)動(dòng)控制模塊300發(fā)布命令，以實(shí)施相應(yīng)于決定的意愿的行為或運(yùn)動(dòng)，也就是運(yùn)動(dòng)四肢322R、322L、331R、和331L。
運(yùn)動(dòng)控制模塊300包括用于控制機(jī)器人100全身的具體運(yùn)動(dòng)的CPU(中央處理單元)311、RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)312、ROM(只讀存儲(chǔ)器)313、以及諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器的外部存儲(chǔ)設(shè)備314。外部存儲(chǔ)設(shè)備314能夠存儲(chǔ)例如行為模式或使用四肢的“行走能力(capacity)”?！靶凶吣芰Α笔怯迷诒硎尽瓣P(guān)節(jié)角度的順序變化”的相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)術(shù)語。
通過總線接口301，多個(gè)設(shè)備連接到運(yùn)動(dòng)控制模塊300上，這些設(shè)備比如為，用于實(shí)現(xiàn)分布在機(jī)器人100整個(gè)身體上的各個(gè)關(guān)節(jié)的各自的自由度的關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)321(見圖9)、用于測量軀干202的方向和傾角的方向傳感器351、配置在左右腳上的路面觸覺傳感器361和相對(duì)運(yùn)動(dòng)測量傳感器362、以及用于監(jiān)控諸如電池的電源的電源控制設(shè)備。
運(yùn)動(dòng)控制模塊300通過關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)321、335控制全身的具體運(yùn)動(dòng)，以便實(shí)施思考控制模塊200命令的行為。也就是說，CPU 311從外部存儲(chǔ)設(shè)備314中提取相應(yīng)于思考控制模塊200命令的行為的行為模式、或者內(nèi)部生成運(yùn)動(dòng)模式。CPU 311還根據(jù)特定的行為模式，設(shè)置腳部運(yùn)動(dòng)、ZMP(零轉(zhuǎn)動(dòng)力矩)軌跡、軀干運(yùn)動(dòng)、上肢運(yùn)動(dòng)、手腕水平位置和高度，并發(fā)送指明符合所設(shè)置內(nèi)容的運(yùn)動(dòng)的命令值給各相應(yīng)的關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
CPU 311能夠通過方向傳感器351的輸出信號(hào)檢測機(jī)器人100的軀干部分的方向或傾角、以及通過左右腿的路面觸覺傳感器361的輸出信號(hào)檢測各個(gè)可移動(dòng)的腿是處于自由狀態(tài)還是處于直立狀態(tài)，自適應(yīng)地控制有腿可移動(dòng)機(jī)器人100全身的具體運(yùn)動(dòng)。
此外，運(yùn)動(dòng)控制模塊300還適宜返回到已經(jīng)按照思考控制模塊200確定的意愿實(shí)施的行為范圍，也就是到思考控制模塊200的處理狀態(tài)。思考控制模塊200和運(yùn)動(dòng)控制模塊300構(gòu)建在共用平臺(tái)上，并通過總線接口201、301互連。
有腿可移動(dòng)機(jī)器人100適宜一起記錄用戶發(fā)布的命令內(nèi)容、機(jī)器人采取的行為、以及采取所述行為的時(shí)間。因此，用戶能夠事后分析所記錄的內(nèi)容，以便查找在機(jī)器人中發(fā)生的異?；蚬收稀⒁约耙鹪撌鹿实脑?。另外，也可以研究異常、故障、以及事故時(shí)間之外的時(shí)間，機(jī)器人的行為歷史，比如在哪兒和誰做了些什么。下面將說明在本發(fā)明中機(jī)器人的行為歷史或經(jīng)驗(yàn)信息的記錄管理處理過程。
圖5示出在有腿可移動(dòng)機(jī)器人100中用于實(shí)施行為記錄或經(jīng)驗(yàn)信息的典型功能塊。圖5所示的機(jī)器人100能夠執(zhí)行“對(duì)話驅(qū)動(dòng)”類型的操作，其中機(jī)器人根據(jù)語音或圖像輸入，遵循與用戶的對(duì)話設(shè)置行為計(jì)劃。
對(duì)于用戶驗(yàn)證，有腿可移動(dòng)機(jī)器人100至少使用指紋傳感器111或視覺傳感器113中的一個(gè)。
作為視覺傳感器113，可以與裝配在頭部的比如CCD(電荷藕荷器件)的畫面輸入設(shè)備251一起使用。在這種情況下，事先存儲(chǔ)注冊用戶的一幅或多幅臉圖像、用戶其他身體部分的圖像、或者從這些圖像中提取的特征信息。驗(yàn)證處理器114處理例如從視覺傳感器113輸入的臉圖像，并與事先注冊的臉圖像或用于校對(duì)的特征信息進(jìn)行比較，以進(jìn)行驗(yàn)證用戶是否是授權(quán)用戶的處理。
盡管在圖1至4中沒有示出，指紋傳感器111包括在用戶可以用手指方便觸及的點(diǎn)、比如頭部104或肩膀部位上的指紋讀取頭。事先存儲(chǔ)注冊用戶的一個(gè)或多個(gè)指紋作為驗(yàn)證信息。驗(yàn)證處理器112對(duì)指紋傳感器111輸入的指紋信息執(zhí)行圖像處理和特征提取處理，并將輸入的指紋信息與預(yù)先注冊的用于校對(duì)的指紋進(jìn)行比較，以實(shí)施驗(yàn)證處理，確定用戶是否是授權(quán)用戶。同時(shí)，日本待審專利申請(qǐng)H-3-18980公開了一種指紋校對(duì)設(shè)備，配置有保存參考指紋的圖像數(shù)據(jù)的參考圖像存儲(chǔ)器、以及用于輸入將被驗(yàn)證的指紋圖像的圖像輸入設(shè)備，并校對(duì)當(dāng)兩幅圖像重疊在一起時(shí)的指紋，檢驗(yàn)一致的程度。
指紋傳感器111和驗(yàn)證處理器112能夠?qū)γ鞔_要求指紋校對(duì)的用戶執(zhí)行更為準(zhǔn)確的驗(yàn)證處理。另一方面，在缺少用戶請(qǐng)求并且用戶沒有被提醒的情況下，用攝像機(jī)跟蹤和拍攝用戶時(shí)，視覺傳感器113和驗(yàn)證處理器114也能夠執(zhí)行驗(yàn)證處理。驗(yàn)證處理器112、114還將對(duì)用戶的驗(yàn)證結(jié)果傳輸?shù)叫畔⒂涗浌芾韱卧?25。
為便于用戶輸入命令或數(shù)據(jù)，本發(fā)明的有腿可移動(dòng)機(jī)器人100配置4個(gè)部件，即，語音識(shí)別單元115、通信控制單元116、圖像識(shí)別單元117、以及命令器118。
語音識(shí)別單元115包括比如麥克風(fēng)的語音輸入設(shè)備252、能夠識(shí)別和處理語音的CPU 211、或其它計(jì)算處理電路。用戶能夠通過語音輸入自然語言形式的或難懂的命令，比如“跑”、“拿○△”或“快點(diǎn)”。語音識(shí)別單元115識(shí)別用戶的語音。命令解釋單元119根據(jù)語音識(shí)別結(jié)果，理解和分析給機(jī)器人100的命令。
通信控制單元116包括通信接口254、以及用于處理通過通信接口254交換的通信命令或數(shù)據(jù)的CPU 211、或其它計(jì)算處理電路。通信接口254通過藍(lán)牙(Bluetooth)或其它無線電數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)互連到比如個(gè)人計(jì)算機(jī)的信息終端。用戶可以在該信息終端的控制臺(tái)上輸入能夠由比如機(jī)器人的自動(dòng)機(jī)唯一解釋的形式的命令、或者輸入更難懂形式的命令，用于傳輸?shù)綑C(jī)器人100。通信控制單元116接收的用戶命令由命令解釋單元119解釋，然后傳輸?shù)綄?duì)話管理單元124。
圖像識(shí)別單元117包括比如CCD攝像機(jī)的畫面輸入設(shè)備251、以及能夠進(jìn)行圖像識(shí)別處理的CPU 211或類似的計(jì)算電路。用戶能夠輸入諸如姿勢或手的運(yùn)動(dòng)之類的命令。圖像識(shí)別單元117識(shí)別圖像，而命令解釋單元119根據(jù)識(shí)別結(jié)果理解和分析作為命令的姿勢或手的運(yùn)動(dòng)。命令不僅可以通過姿勢輸入，而且可以通過輸入唯一指定給命令的視覺信息來輸入，比如計(jì)算機(jī)代碼，作為輸入命令的圖像。
盡管在圖1至4中沒有具體示出，但是命令器118的構(gòu)造為鍵/按鈕類型的用戶輸入設(shè)備，安裝在有腿可移動(dòng)機(jī)器人100的背部或腹部，或者為遙控器，圖中沒有示出。用戶可以在命令器118上輸入可以由機(jī)器人唯一解釋的形式的命令、或者更為難懂的形式的命令。在命令器118上輸入的用戶命令由命令解釋單元119解釋，然后發(fā)送給對(duì)話管理單元124。
對(duì)話管理單元124順序管理通過命令解釋單元119接收的可變形式的命令，以便理解與用戶對(duì)話的內(nèi)容，并保持該對(duì)話內(nèi)容。在本實(shí)施例中，對(duì)話管理單元124能夠?qū)⑴c用戶的對(duì)話內(nèi)容傳輸給信息記錄管理單元125。對(duì)話管理單元124還能夠在語音合成單元120中生成對(duì)用戶輸入的應(yīng)答，并接著通過揚(yáng)聲器向外輸出該應(yīng)答，或者通過通信控制器121在比如用戶終端之類的外部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制臺(tái)上輸出該應(yīng)答，或者通過GUI作為圖像輸出。
語音合成單元120包括比如揚(yáng)聲器之類的語音輸出設(shè)備253、能夠合成語音的CPU 211、或者類似的計(jì)算電路。通信控制器121包括通信接口254、用于處理通過通信接口254交換的命令或數(shù)據(jù)的CPU 211、或其它計(jì)算電路。
方向傳感器130、溫度傳感器131、關(guān)節(jié)角度傳感器132、接觸傳感器133、壓力傳感器134、電源管理單元135、以及通信控制檢測單元136是用于檢測機(jī)器人100的外界場或環(huán)境、所述外界場或環(huán)境的變化、以及操作實(shí)施狀態(tài)的功能模塊。
方向傳感器130相當(dāng)于圖4中的參考標(biāo)號(hào)354，能夠檢測機(jī)器人100相對(duì)于機(jī)器人100的方向。關(guān)節(jié)角度傳感器132相當(dāng)于安裝在每一個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(見圖3)上的旋轉(zhuǎn)編碼器。接觸傳感器133相當(dāng)于安裝在腳部的觸地確認(rèn)傳感器352。盡管在圖1至4中未示出，壓力傳感器134安裝在機(jī)器人100全身的每一部分，用于檢測與用戶或外界場中的障礙物之間可能的沖突。
電源管理單元135相當(dāng)于圖4中的參考標(biāo)號(hào)354，并設(shè)計(jì)為檢測作為機(jī)器人100的主電源的電池的電源電壓、電流或電源容量。通信控制檢測單元136包括通信接口254、以及用于處理通過通信接口254交換的命令或數(shù)據(jù)的CPU 211或類似的計(jì)算電路，并通過通信命令或通信數(shù)據(jù)檢測外界場或環(huán)境的變化。
由這些傳感器得到的環(huán)境參數(shù)發(fā)送到行為計(jì)劃單元127和自診斷單元129。
行為計(jì)劃單元127根據(jù)對(duì)話管理單元124中的對(duì)話內(nèi)容、或者方向傳感器130得到的機(jī)器人100的外界場或環(huán)境，為機(jī)器人100設(shè)置行為計(jì)劃，并命令操作控制器128實(shí)施該行為。根據(jù)本發(fā)明，行為計(jì)劃單元127能夠?qū)⑿袨橛?jì)劃的內(nèi)容傳輸給信息記錄管理單元125。
操作控制器128向各個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(見圖3和4)發(fā)布比如旋轉(zhuǎn)或各種速度命令的操作命令，以便實(shí)施行為計(jì)劃單元127所指令的行為。結(jié)果，可以使機(jī)器人100實(shí)施計(jì)劃的或期望的行為。各個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)位置由各自的關(guān)節(jié)角度傳感器132測量，并用于反饋控制。
操作控制器128可以動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生操作模式，用于實(shí)時(shí)地順序?qū)嵤┧畹膭?dòng)作。另外，它可以在開始時(shí)離線計(jì)算用于行走或其它主要操作模式的軌跡計(jì)劃。在后一種情況下，如果行為命令從行為計(jì)劃單元127發(fā)布，則操作控制器128可以調(diào)用相應(yīng)于主操作模式的軌跡計(jì)劃以實(shí)施所述行為，必要時(shí)可以校正其目標(biāo)軌跡。在日本待審專利申請(qǐng)第S-62-97006號(hào)中公開了一種多結(jié)點(diǎn)行走機(jī)器人的控制裝置，其中通過使用預(yù)先存儲(chǔ)的行走模式數(shù)據(jù)，簡化控制程序，并致密地將行走模式的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起。
自診斷單元129根據(jù)比如方向傳感器130、溫度傳感器131、關(guān)節(jié)角度傳感器132、接觸傳感器133、壓力傳感器134、電源管理單元135、和通信控制檢測單元136等傳感器的檢測輸出，對(duì)機(jī)器人100的內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行自診斷，比如計(jì)劃的行為的實(shí)施狀態(tài)、異常、故障、或事故。自診斷的結(jié)果可以傳輸給信息記錄管理單元125。
信息記錄管理單元125能夠從不同的部件獲取下述細(xì)項(xiàng)(1)來自驗(yàn)證處理器112和/或驗(yàn)證處理器114的用戶驗(yàn)證信息；(2)由對(duì)話管理單元124管理的對(duì)話內(nèi)容或最近的用戶命令；(3)對(duì)話內(nèi)容或用戶命令、以及通過外界場或環(huán)境確定的行為計(jì)劃；和(4)由自診斷單元129診斷的行為計(jì)劃的實(shí)施狀態(tài)。
信息記錄管理單元125將這些數(shù)據(jù)及時(shí)鐘126提供的當(dāng)前時(shí)間合并，保存為“行為歷史”或“經(jīng)驗(yàn)信息”，也就是行為日志。
行為日志以非易失性方式保存在信息記錄管理單元125的本地存儲(chǔ)器中或者未示出的本地盤中?；蛘撸绻麑⑿袨槿罩敬鎯?chǔ)在能夠被插入或移走的象盒式帶的存儲(chǔ)設(shè)備中，比如存儲(chǔ)條，則事后可以從機(jī)器人100上拆下行為日志，用于在外部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上分析和處理該日志。
存儲(chǔ)在信息記錄管理單元125中的“行為歷史”或“經(jīng)驗(yàn)信息”可以使用時(shí)間信息來檢索?；蛘撸梢酝ㄟ^比如語音識(shí)別單元115，從與機(jī)器人100的對(duì)話中獲得“行為歷史”或“經(jīng)驗(yàn)信息”。
圖6示出在有腿可移動(dòng)機(jī)器人100中用于實(shí)施行為計(jì)劃或經(jīng)驗(yàn)信息的記錄處理的另一種典型功能塊結(jié)構(gòu)。圖6所示的機(jī)器人100不僅能夠執(zhí)行“對(duì)話驅(qū)動(dòng)”系統(tǒng)的操作，其中的行為計(jì)劃基于輸入語音或圖像、根據(jù)與用戶的對(duì)話來設(shè)置；而且能夠執(zhí)行“自主驅(qū)動(dòng)”的操作，其中的行為計(jì)劃不使用有關(guān)與用戶對(duì)話的資源而自主地設(shè)置。
對(duì)于用戶驗(yàn)證，有腿可移動(dòng)機(jī)器人100至少使用指紋傳感器111或視覺傳感器113中的一個(gè)。作為視覺傳感器113，可以使用裝配在頭部的比如CCD(電荷藕荷器件)的畫面輸入設(shè)備251。盡管在圖1至4中沒有示出，指紋傳感器111包括在用戶可以用手指方便觸及的機(jī)器人100上的點(diǎn)、比如頭部104或肩膀部位上的指紋讀取頭。
指紋傳感器111和驗(yàn)證處理器112能夠?qū)γ鞔_要求指紋校對(duì)的用戶執(zhí)行更為準(zhǔn)確的驗(yàn)證處理。另一方面，在缺少用戶請(qǐng)求并且用戶沒有被提醒的情況下，用攝像機(jī)跟蹤和拍攝用戶時(shí)，視覺傳感器113和驗(yàn)證處理器114也能夠執(zhí)行驗(yàn)證處理。驗(yàn)證處理器112、114還將對(duì)用戶的驗(yàn)證結(jié)果傳輸?shù)叫畔⒂涗浌芾韱卧?25。
為便于用戶輸入命令或數(shù)據(jù)，本發(fā)明的有腿可移動(dòng)機(jī)器人100配置4個(gè)部件，即，語音識(shí)別單元115、通信控制單元116、圖像識(shí)別單元117、以及命令器118。
語音識(shí)別單元115包括比如麥克風(fēng)的語音輸入設(shè)備252、能夠識(shí)別和處理語音的CPU 211、或其它計(jì)算處理電路。如果用戶輸入語音，則語音識(shí)別單元115識(shí)別用戶的語音。命令解釋單元119根據(jù)語音識(shí)別結(jié)果，理解和分析給機(jī)器人100的命令。
通信控制單元116包括通信接口254、用于發(fā)布通信命令或處理數(shù)據(jù)的CPU 211或類似計(jì)算電路。通信接口254通過無線電數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)互連到比如個(gè)人計(jì)算機(jī)的外部信息終端。通信控制單元116接收并處理用戶通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的命令。接收的命令在命令解釋單元119中進(jìn)行解釋，然后發(fā)送到對(duì)話管理單元124。
圖像識(shí)別單元117包括比如CCD攝像機(jī)的畫面輸入設(shè)備251、以及能夠進(jìn)行圖像識(shí)別處理的CPU 211或類似的計(jì)算電路。用戶能夠輸入諸如姿勢或手的運(yùn)動(dòng)之類的命令。圖像識(shí)別單元117識(shí)別圖像，而命令解釋單元119根據(jù)識(shí)別結(jié)果理解和分析作為命令的姿勢或手的運(yùn)動(dòng)。
命令器118的構(gòu)造為鍵/按鈕可操作的用戶輸入設(shè)備，安裝在有腿可移動(dòng)機(jī)器人100上，或者為遙控器，圖中沒有示出。用戶可以在命令器118上輸入可以由機(jī)器人唯一解釋的形式的命令、或者更為難懂的形式的命令。在命令器118上輸入的用戶命令由命令解釋單元119解釋，然后發(fā)送給對(duì)話管理單元124。
對(duì)話管理單元124順序管理通過命令解釋單元119接收的可變形式的命令，以便理解與用戶對(duì)話的內(nèi)容，并保持該對(duì)話內(nèi)容。對(duì)話管理單元124能夠?qū)⑴c用戶的對(duì)話內(nèi)容傳輸給信息記錄管理單元125。對(duì)話管理單元124在語音合成單元120中生成對(duì)用戶輸入的應(yīng)答，并接著通過揚(yáng)聲器向外輸出該應(yīng)答，或者通過通信控制器121向外部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸出該應(yīng)答。
語音合成單元120包括比如揚(yáng)聲器之類的語音輸出設(shè)備253、能夠合成語音的CPU 211、或者類似的計(jì)算電路。通信控制器121包括通信接口254、用于處理通過通信接口254交換的命令或數(shù)據(jù)的CPU 211、或其它計(jì)算電路。
方向傳感器130、溫度傳感器131、關(guān)節(jié)角度傳感器132、接觸傳感器133、壓力傳感器134、電源管理單元135、以及通信控制檢測單元136是用于檢測機(jī)器人100的外界場或環(huán)境、所述外界場或環(huán)境的變化、以及操作實(shí)施狀態(tài)的功能模塊。
方向傳感器130檢測機(jī)器人100相對(duì)于機(jī)器人100的方向。關(guān)節(jié)角度傳感器132相當(dāng)于安裝在每一個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)編碼器。接觸傳感器133相當(dāng)于安裝在腳部的觸地確認(rèn)傳感器352。壓力傳感器134安裝在機(jī)器人100整個(gè)身體的每一部分，用于檢測與用戶或外界場中的障礙物之間可能的沖突。將電源管理單元135設(shè)計(jì)為檢測作為機(jī)器人100的主電源的電池的電源電壓、電流或電源容量。通信控制檢測單元136包括通信接口254、以及用于處理通過通信接口254交換的通信命令或數(shù)據(jù)的CPU 211，并通過通信命令或通信數(shù)據(jù)檢測外界場或環(huán)境的變化。
由這些傳感器限定的機(jī)器人100的環(huán)境參數(shù)發(fā)送到自主行為計(jì)劃單元140和自診斷單元129。
自主行為計(jì)劃單元140根據(jù)由上述傳感器的輸入數(shù)據(jù)得到的外部環(huán)境變化，在感覺模型狀態(tài)機(jī)141中確定感覺模型，以便自主為機(jī)器人100設(shè)置行為計(jì)劃，從而命令操作控制器128實(shí)施該行為。自主行為計(jì)劃單元140能夠?qū)⑿袨橛?jì)劃的內(nèi)容傳輸給信息記錄管理單元125。另外，在已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給本受讓人的日本專利申請(qǐng)H-11-341374號(hào)的說明書中，公開了具有與操作相關(guān)的感覺本能模型的有腿機(jī)器人，其中感覺本能模型根據(jù)輸入信息變化，以控制操作。
操作控制器128向各個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)布比如旋轉(zhuǎn)命令或各種速度命令的操作命令，以便實(shí)施自主行為計(jì)劃單元140所指令的行為。結(jié)果，可以使機(jī)器人100實(shí)施計(jì)劃的或期望的行為。各個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)位置由各自的關(guān)節(jié)角度傳感器132測量，并用于反饋控制。
操作控制器128可以動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生操作模式，用于實(shí)時(shí)地順序?qū)嵤┧畹膭?dòng)作。另外，它可以在開始時(shí)提供用于比如行走之類的主操作模式的軌跡計(jì)劃。
自診斷單元129根據(jù)比如方向傳感器130、溫度傳感器131、關(guān)節(jié)角度傳感器132、接觸傳感器133、壓力傳感器134、電源管理單元135、和通信控制檢測單元136等傳感器的檢測輸出，對(duì)機(jī)器人100的內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行自診斷，比如計(jì)劃的行為的實(shí)施狀態(tài)、異常、故障、或事故。自診斷的結(jié)果可以傳輸給信息記錄管理單元125。
信息記錄管理單元125能夠從不同的部件獲取下述細(xì)項(xiàng)(1)來自驗(yàn)證處理器112和/或驗(yàn)證處理器114的用戶驗(yàn)證信息；(2)由對(duì)話管理單元124管理的對(duì)話內(nèi)容或最近的用戶命令；(3)由自主行為計(jì)劃單元140根據(jù)感覺模型所確定的行為計(jì)劃；和(4)由自診斷單元129診斷的行為計(jì)劃的實(shí)施狀態(tài)。
信息記錄管理單元125將這些數(shù)據(jù)及時(shí)鐘126提供的當(dāng)前時(shí)間合并，保存為“行為歷史”或“經(jīng)驗(yàn)信息”，也就是行為日志。
行為日志以非易失性方式保存在信息記錄管理單元125的本地存儲(chǔ)器中或者未示出的本地盤中?；蛘?，如果將行為日志存儲(chǔ)在能夠被插入或移走的象盒式帶的存儲(chǔ)設(shè)備中，比如存儲(chǔ)條，則事后可以從機(jī)器人100上拆下行為日志，用于在外部計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上分析和處理該日志。
如果其中的行為計(jì)劃基于輸入語音或圖像、根據(jù)與用戶的對(duì)話來設(shè)置的“對(duì)話驅(qū)動(dòng)”系統(tǒng)、以及其中的行為計(jì)劃不使用有關(guān)與用戶對(duì)話的資源而自主地設(shè)置的“自主驅(qū)動(dòng)”系統(tǒng)兩者都被支持，則可以一起記錄指示所述行為計(jì)劃是屬于對(duì)話驅(qū)動(dòng)類型還是自主驅(qū)動(dòng)類型的鑒別信息。
存儲(chǔ)在信息記錄管理單元125中的“行為歷史”或“經(jīng)驗(yàn)信息”可以使用時(shí)間信息來檢索?；蛘?，可以通過比如語音識(shí)別單元115，從與機(jī)器人100的對(duì)話中獲得。
圖7示出行為日志的典型數(shù)據(jù)格式。如圖所示，每一條日志包括時(shí)間字段、用戶驗(yàn)證信息字段、對(duì)話內(nèi)容字段、行為計(jì)劃字段、動(dòng)作模式字段、以及行為結(jié)果-自診斷結(jié)果字段。
從時(shí)鐘126提供的實(shí)際時(shí)間寫在時(shí)間字段中。在用戶驗(yàn)證信息字段寫入由指紋傳感器111和驗(yàn)證處理器112、或者視覺傳感器113和驗(yàn)證處理器114驗(yàn)證的用戶信息。通過驗(yàn)證的用戶可以是在對(duì)話處理過程中命令的始發(fā)者。在對(duì)話內(nèi)容字段中寫入由對(duì)話管理單元124監(jiān)控的對(duì)話內(nèi)容。
在行為計(jì)劃字段中寫入行為計(jì)劃單元127或自主行為計(jì)劃單元140所設(shè)置的行為計(jì)劃。在動(dòng)作模式字段中寫入用于鑒別當(dāng)前設(shè)置的機(jī)器人100的行為計(jì)劃所屬的對(duì)話驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和自主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的信息。
在行為結(jié)果-自診斷結(jié)果字段中寫入根據(jù)每一個(gè)關(guān)節(jié)角度傳感器132的輸出所計(jì)算的實(shí)施操作的狀態(tài)、或者根據(jù)其它傳感器的輸出所確定的自診斷結(jié)果，比如故障狀態(tài)。
應(yīng)該指出的是，包括上述數(shù)據(jù)的行為日志的分析將導(dǎo)致對(duì)機(jī)器人100的行為、以及異常、故障或事故發(fā)生原因的估計(jì)。
圖8示出可以由本發(fā)明的機(jī)器人100采用的動(dòng)作狀態(tài)。如圖所示，本發(fā)明的機(jī)器人100可以采用主動(dòng)驅(qū)動(dòng)和被動(dòng)驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)。
在被動(dòng)驅(qū)動(dòng)中，機(jī)器人從用戶接收可以明確解釋的命令，并僅根據(jù)該命令實(shí)施操作，而不會(huì)激活對(duì)于機(jī)器人100來說適宜的內(nèi)部狀態(tài)，比如思考或感覺。
例如，讀出響應(yīng)用戶命令“行走”的預(yù)先存儲(chǔ)的行走模式以實(shí)施行走運(yùn)動(dòng)的該種驅(qū)動(dòng)狀態(tài)相應(yīng)于被動(dòng)驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，盡管機(jī)器人100的控制功能伴隨穩(wěn)態(tài)方向控制或失調(diào)，執(zhí)行目標(biāo)軌跡的校正，但是思考或感覺并不處于操作狀態(tài)，從而與用戶的對(duì)話無效或者不需要。
因此，在被動(dòng)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，輸入命令直接寫入圖7所示行為日志的對(duì)話內(nèi)容字段中。由于機(jī)器人100自身并不設(shè)置行為計(jì)劃，所以在行為計(jì)劃字段中寫入空白或默認(rèn)值。在行為結(jié)果-自診斷結(jié)果字段中寫入根據(jù)每一個(gè)關(guān)節(jié)角度傳感器132的輸出所計(jì)算的操作實(shí)施的狀態(tài)、或者根據(jù)其它傳感器的輸出所確定的自診斷結(jié)果，比如故障狀態(tài)。
在主動(dòng)狀態(tài)下，存在兩種操作狀態(tài)，即，“對(duì)話驅(qū)動(dòng)”系統(tǒng)，其中根據(jù)音頻或圖像輸入設(shè)置符合與用戶的對(duì)話的行為計(jì)劃，以及“自主驅(qū)動(dòng)”系統(tǒng)，其中不用有關(guān)與用戶對(duì)話的資源而自主設(shè)置行為計(jì)劃。
機(jī)器人100可以根據(jù)對(duì)話驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和自主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的一種進(jìn)行操作。或者，可以單向或雙向切換兩種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。例如，經(jīng)歷預(yù)設(shè)事件出現(xiàn)時(shí)，比如從最后一次用戶輸入或者從最后一次對(duì)話過去一段時(shí)間時(shí)，可以變換到自主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；相反，經(jīng)歷下一次用戶輸入或發(fā)生下一次對(duì)話時(shí)，可以變換到對(duì)話驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
圖9示意性地示出在主動(dòng)驅(qū)動(dòng)期間機(jī)器人100的操作過程。
在對(duì)話驅(qū)動(dòng)期間，如果用戶進(jìn)行了輸入，這將被識(shí)別并解釋為用于對(duì)話控制的命令。進(jìn)行對(duì)話的用戶通過指紋傳感器或視覺傳感器驗(yàn)證。行為計(jì)劃根據(jù)對(duì)話內(nèi)容和外界環(huán)境、傳感器輸入來設(shè)置，以實(shí)施相應(yīng)于行為的行為模式。行為模式實(shí)施的狀態(tài)通過傳感器輸入獲得。
由此，在對(duì)話驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，有關(guān)與機(jī)器人100進(jìn)行對(duì)話的用戶的驗(yàn)證信息寫入圖7所示行為日志中的用戶驗(yàn)證信息字段。在行為內(nèi)容字段中寫入在機(jī)器人和用戶之間進(jìn)行的對(duì)話的內(nèi)容。在行為計(jì)劃字段中，寫入根據(jù)對(duì)話內(nèi)容或響應(yīng)外界環(huán)境變化為機(jī)器人100設(shè)置的行為計(jì)劃。在操作模式字段中寫入證實(shí)為對(duì)話驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的鑒別信息。在行為結(jié)果-自診斷結(jié)果字段中寫入根據(jù)每一個(gè)關(guān)節(jié)角度傳感器132的輸出所計(jì)算的實(shí)施操作的狀態(tài)、或者根據(jù)其它傳感器的輸出所確定的自診斷結(jié)果，比如故障狀態(tài)。
在自主驅(qū)動(dòng)下，中斷用戶的輸入，或者不接受用戶的輸入，從而使與用戶的對(duì)話無效。在這種情況下，機(jī)器人100根據(jù)外界環(huán)境的變化、傳感器的輸入、以及感覺模型自主設(shè)置行為計(jì)劃，而不用有關(guān)與用戶對(duì)話的資源。實(shí)施相應(yīng)于該行為的操作模式，并根據(jù)傳感器的輸入獲取操作模式的實(shí)施狀態(tài)。在自主驅(qū)動(dòng)期間，附近的用戶并不是命令始發(fā)者，從而可以執(zhí)行或者不執(zhí)行用戶驗(yàn)證。
因此，在自主驅(qū)動(dòng)期間，將附近用戶的驗(yàn)證信息寫入用戶驗(yàn)證信息字段中，或者該字段可以寫入空白或默認(rèn)值。在對(duì)話內(nèi)容字段中直接寫入輸入命令。在行為計(jì)劃字段中寫入機(jī)器人100響應(yīng)感覺模型或外界環(huán)境的變化所確定的行為計(jì)劃。在操作模式字段中寫入證實(shí)對(duì)話驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的鑒別信息。在行為結(jié)果-自診斷結(jié)果字段中寫入根據(jù)每一個(gè)關(guān)節(jié)角度傳感器132的輸出所計(jì)算的實(shí)施操作的狀態(tài)、或者根據(jù)其它傳感器的輸出所確定的自診斷結(jié)果，比如故障狀態(tài)。
應(yīng)該指出的是，包括上述數(shù)據(jù)的行為日志的分析將導(dǎo)致對(duì)機(jī)器人100的行為、以及異常、故障或事故發(fā)生原因的估計(jì)，而不用考慮假定機(jī)器人100處于圖8所示的哪一種驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。
盡管已經(jīng)參照數(shù)個(gè)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該指出的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)實(shí)施例進(jìn)行修改或者使用其等價(jià)技術(shù)。
前述僅用于說明目的，而不應(yīng)以限制的方式進(jìn)行理解?？梢越Y(jié)合所附權(quán)利要求很好地理解本發(fā)明的主旨。
工業(yè)可應(yīng)用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種高質(zhì)量的行為計(jì)劃設(shè)置型的機(jī)器人，能夠根據(jù)音頻或圖像輸入設(shè)置符合與用戶的對(duì)話的行為計(jì)劃，或者能夠不用有關(guān)與用戶對(duì)話的資源自主設(shè)置行為計(jì)劃。
還可以提供一種高質(zhì)量的行為計(jì)劃設(shè)置型的機(jī)器人，能夠查找機(jī)器人在“對(duì)話驅(qū)動(dòng)”或“自主驅(qū)動(dòng)”期間產(chǎn)生異常、故障、或事故的原因。
本發(fā)明的機(jī)器人能夠驗(yàn)證向機(jī)器人發(fā)布命令的用戶。本發(fā)明的機(jī)器人還提取不能通過驗(yàn)證的用戶的生物特征信息，比如臉或聲音，或者將用戶發(fā)布的命令內(nèi)容與機(jī)器人響應(yīng)該命令所采取的行為、以及該行為的實(shí)施時(shí)間合并在一起記錄。機(jī)器人的內(nèi)部狀態(tài)以及傳感器輸入信息也可以一起合并記錄。結(jié)果，用戶能夠通過分析所記錄的內(nèi)容查找在機(jī)器人中發(fā)生異常、故障、或事故的原因。
權(quán)利要求
1.一種控制裝置，用于由多個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成并根據(jù)行為計(jì)劃進(jìn)行操作的機(jī)器人，所述控制裝置包括行為計(jì)劃單元，用于設(shè)置機(jī)器人的行為計(jì)劃；操作控制器，用于通過驅(qū)動(dòng)每一個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)施相應(yīng)于所述行為計(jì)劃單元確定的行為計(jì)劃的操作模式；檢測器，用于檢測所述操作控制器所實(shí)施的操作狀態(tài)；以及記錄單元，用于記錄日志，包括所述行為計(jì)劃單元的行為計(jì)劃和所述檢測器檢測的操作實(shí)施狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于機(jī)器人的控制裝置，還包括用戶輸入單元，用于接收來自用戶的命令或數(shù)據(jù)；以及對(duì)話管理單元，用于根據(jù)來自所述用戶輸入單元的用戶輸入的命令或數(shù)據(jù)，監(jiān)控與用戶的對(duì)話，其中所述行為計(jì)劃單元根據(jù)所述對(duì)話管理單元中的對(duì)話內(nèi)容設(shè)置行為計(jì)劃，并且所述記錄單元記錄對(duì)話內(nèi)容的日志。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于機(jī)器人的控制裝置，還包括自診斷單元，用于診斷機(jī)器人的每一部分，其中所述記錄單元記錄自診斷結(jié)果的日志。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于機(jī)器人的控制裝置，還包括用戶驗(yàn)證單元，用于驗(yàn)證位于機(jī)器人附近的用戶，其中所述記錄單元記錄用戶驗(yàn)證結(jié)果的日志。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的用于機(jī)器人的控制裝置，其中所述行為計(jì)劃單元根據(jù)響應(yīng)外界變化所確定的感覺模型設(shè)置行為計(jì)劃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的用于機(jī)器人的控制裝置，其中所述行為計(jì)劃單元按照基于與用戶的對(duì)話設(shè)置行為計(jì)劃的第一操作系統(tǒng)、或者按照基于響應(yīng)外界變化所確定的感覺模型來設(shè)置行為計(jì)劃的第二操作系統(tǒng)進(jìn)行操作，并且所述記錄單元記錄所述行為計(jì)劃單元中操作系統(tǒng)的日志。
7.一種控制方法，用于由多個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成并根據(jù)行為計(jì)劃進(jìn)行操作的機(jī)器人，所述控制方法包括行為計(jì)劃步驟，用于設(shè)置機(jī)器人的行為計(jì)劃；操作控制步驟，用于通過驅(qū)動(dòng)每一個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)施相應(yīng)于所述行為計(jì)劃步驟確定的行為計(jì)劃的操作模式；檢測步驟，用于檢測所述操作控制步驟所實(shí)施的操作狀態(tài)；以及記錄步驟，用于記錄日志，包括所述行為計(jì)劃步驟的行為計(jì)劃和所述檢測步驟檢測的操作實(shí)施狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的用于機(jī)器人的控制方法，還包括用戶輸入步驟，用于接收來自用戶的命令或數(shù)據(jù)；以及對(duì)話管理步驟，用于根據(jù)來自所述用戶輸入步驟的用戶輸入的命令或數(shù)據(jù)，監(jiān)控與用戶的對(duì)話，其中所述行為計(jì)劃步驟根據(jù)所述對(duì)話管理步驟中的對(duì)話內(nèi)容設(shè)置行為計(jì)劃，并且所述記錄步驟包括記錄對(duì)話內(nèi)容的日志的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的用于機(jī)器人的控制方法，還包括自診斷步驟，用于診斷機(jī)器人的每一部分，其中所述記錄步驟包括用于記錄自診斷結(jié)果的日志的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的用于機(jī)器人的控制方法，還包括用戶驗(yàn)證步驟，用于驗(yàn)證位于機(jī)器人附近的用戶，其中所述記錄步驟包括記錄用戶驗(yàn)證結(jié)果的日志的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的用于機(jī)器人的控制方法，其中所述行為計(jì)劃步驟包括用于根據(jù)響應(yīng)外界變化所確定的感覺模型設(shè)置行為計(jì)劃的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的用于機(jī)器人的控制方法，其中所述行為計(jì)劃步驟按照基于與用戶的對(duì)話設(shè)置行為計(jì)劃的第一操作系統(tǒng)、或者按照基于響應(yīng)外界變化所確定的感覺模型來設(shè)置行為計(jì)劃的第二操作系統(tǒng)進(jìn)行操作，并且所述記錄步驟包括用于記錄所述行為計(jì)劃步驟中操作系統(tǒng)的日志的步驟。
全文摘要
一種控制裝置,用于由多個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成并根據(jù)行為計(jì)劃進(jìn)行操作的機(jī)器人,所述控制裝置包括:行為計(jì)劃單元,用于設(shè)置機(jī)器人的行為計(jì)劃;操作控制單元,用于通過驅(qū)動(dòng)每一個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)施相應(yīng)于行為計(jì)劃單元確定的行為計(jì)劃的操作模式;檢測單元,用于檢測由操作控制單元所實(shí)施的操作狀態(tài);以及記錄單元,用于記錄日志,包括行為計(jì)劃單元的行為計(jì)劃和檢測單元檢測的操作實(shí)施狀態(tài)。從而,可以驗(yàn)證給機(jī)器人發(fā)布命令的用戶,并將用戶提供的命令內(nèi)容和機(jī)器人響應(yīng)該命令所采取的行為、以及該行為實(shí)施的時(shí)間一起合并記錄。
文檔編號(hào)B25J5/00GK1372505SQ01801201
公開日2002年10月2日 申請(qǐng)日期2001年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月3日
發(fā)明者黑木義博, 石田健藏 申請(qǐng)人:索尼公司