JP2018185780A - 対話機能を実行するための電子装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の対話機能を実行するための電子装置を提供する。【解決手段】電子装置は、レーザ測距素子と、記憶素子と、当該レーザ測距素子及び記憶素子に結合されたプロセッサとを含む。レーザ測距素子は、検出範囲内の複数の周囲の輪郭を順次取得する。記憶素子は、複数の予め設定された動作及び対話機能を記憶する。予め設定された動作の各々は、対話機能の内の１つに対応している。プロセッサは、周囲の輪郭に基づいて複数の足位置を判定し、足位置に基づいて操作動作を判定し、操作動作が、記憶素子に記憶された予め設定された動作の内の特定の動作に対応しているか否かを判定する。特定の動作に対応している操作動作に応じて、プロセッサは、特定の動作に対応する対話機能を実行する。加えて、対話機能の実行方法も提供する。【選択図】図２

Description

本開示は、人と機械との対話方法に係り、より詳細には、足の動きを利用して対話機能を実行するための電子装置及び方法に関する。

技術の発展に伴い、ロボットは徐々に人間の生活に深く定着してきている。一般的に、ロボットには自律性、即ち、対応する応答を行う前に、環境を感知して外部の変化を検出する能力が備わっている。

既存のロボットにおいて共通する制御方法には、例えば、音声制御又は画像認識制御が含まれる。画像認識制御に関して、例えばロボットは、ビデオレコーダを利用してユーザ画像が得られるように、ビデオレコーダを備えて構成されることが可能であり、ユーザが現在行っているジェスチャ等の操作は、大量の画像解析によって認識され得る。しかしながら、上述の技術を達成するには比較的高いレベルの計算能力が必要とされ、エラー率を低減するために追加の訂正も必要とされる。

本開示は、計算コストを削減しつつ使用上の利便性を提供するために、ユーザの足によって行われる操作をレーザ測距素子を介して認識可能な、対話機能を実行するための電子装置及び方法を対象としている。

本開示は、複数の対話機能を実行するよう構成された電子装置を提供する。電子装置は、レーザ測距素子と、記憶素子と、当該レーザ測距素子及び記憶素子に結合されたプロセッサとを含む。レーザ測距素子は、検出範囲内の複数の周囲の輪郭を順次取得する。記憶素子は、複数の予め設定された動作及び対話機能を記憶する。予め設定された動作の各々は、対話機能の内の１つに対応している。プロセッサは、周囲の輪郭に基づいて複数の足位置を判定し、足位置に基づいて操作動作を判定し、操作動作が、記憶素子に記憶された予め設定された動作の内の特定の動作に対応しているか否かを判定する。特定の動作に対応している操作動作に応じて、プロセッサは、特定の動作に対応する対話機能を実行する。

別の観点から、本開示は、レーザ測距素子及び記憶素子を有する電子装置に適合した、対話機能の実行方法を提案する。記憶素子は、複数の予め設定された動作及び複数の対話機能を記録する。予め設定された動作の各々は、対話機能の内の１つに対応している。対話機能の実行方法は、以下のステップを含む。レーザ測距素子によって、検出範囲内の周囲の輪郭が順次取得される。周囲の輪郭に基づいて足位置が判定され、足位置に基づいて操作動作が判定される。操作動作が予め設定された動作の内の特定の動作に対応しているか否かが判定される。特定の動作に対応している操作動作に応じて、特定の動作に対応する対話機能が実行される。

上記に基づくと、本開示のレーザ測距素子によって取得された情報を用いて、ユーザの足によって行われた操作動作を認識することができるため、ユーザによって実行された操作動作に応じて対応する対話機能を実行することができる。また、高精度のレーザ測距素子により、エラー率を低減することができる。その結果、ユーザは、直観的な動作によって電子装置を操作して対話機能を実行することができるため、使用上の利便性を提供することに加えて、設備費用を削減しつつ計算負担を著しく軽減することが可能となる。

本開示の上記の特徴及び利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に詳述する。

本開示の１つの実施形態に係る、電子装置のブロック図。 本開示の１つの実施形態に係る、対話機能の実行方法のフロー図。 本開示の１つの実施形態に係る、１つの周囲の輪郭を取得する際の概略図。 本開示の１つの実施形態に係る、足位置及び操作者位置の概略図。 本開示の１つの実施形態に係る、操作動作の概略図。

図１は、本開示の１つの実施形態に係る、電子装置のブロック図である。図１を参照すると、本実施形態の電子装置１００は、例えば家庭用ロボットや掃除ロボット等であり、ユーザからの指令に応じて複数の対話機能を実行するように構成されている。しかしながら、本開示は上記に限定されない。ここにおいて、対話機能には、例えば、ナビゲートされた移動や周囲の清掃が含まれる。とはいえ、本開示は上記にも限定されず、その代わり、ユーザからの指令に応じて実行可能ないかなる機能も、本開示の対話機能に該当する。

本実施形態において、電子装置１００は、レーザ測距素子１１０と、記憶素子１２０と、プロセッサ１３０と、プロンプティング素子１４０とを少なくとも含む。その中で、プロセッサ１３０は、レーザ測距素子１１０と、記憶素子１２０と、プロンプティング素子１４０とに結合されている。電子装置１００によって実行可能な種々の対話機能に応じて、電子装置１００は更に、本開示では特に限定されない、種々の対話機能を実行するための要素を含むことができる。例えば、ナビゲートされた移動を実行可能な電子装置１００は、モータ及びタイヤを更に含むことができる一方で、周囲の清掃を実行可能な電子装置１００は、清掃具を更に含むことができる。

レーザ測距素子１１０は、例えば、その検出範囲内に複数のレーザパルスを射出可能なレーザ測距装置であり得る。レーザパルスは、物体の表面に当たった後反射されるため、レーザ測距素子１１０は、反射されたレーザパルスを受信した後に、光の速度と光子の飛行時間を用いて、レーザ測距素子１１０と物体との間の距離を算出することができる。

従って、本実施形態において、レーザ測距素子１１０は、その設置高さよりも上の面上の検出範囲内の周囲の輪郭を検出するように構成され得る。詳細には、本実施形態のレーザ測距素子１１０は、これに限定されないが、電子装置１００の底から５０ｃｍ未満上方の位置に設置され、前方に向かって１８０度の検出範囲を有する。このレーザ測距素子１１０は、前方の１８０度内において距離を測定するために、０．５度毎に１つのレーザパルスを射出できる。従って、１８０度の範囲が完全に走査された時点で、設置高さから検出範囲内の１つの周囲の輪郭を取得することができる。１つの実施形態において、レーザ測距素子１１０は、衝突防止という目的を達成するために、周囲の環境に関する情報を提供することができる。

加えて、複数の前述の周囲の輪郭を順次走査することで、環境の変化を取得することができる。なお、いくつかの実施形態において、レーザ測距素子１１０は、物体がレーザ測距素子１１０に近づいているか、又はレーザ測距素子１１０から遠ざかっているかについての環境変動情報を、ドップラー効果によって直接取得してもよいが、本開示はこれに限定されない。

記憶素子１２０は、データ、情報、モジュール、アプリケーションを記憶するように構成され、本開示によって特に限定されない、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ又は同様の素子、あるいは前述の素子の組み合わせの形態であってよい。本実施形態では、記憶素子１２０は、複数の予め設定された動作と、当該予め設定された動作の各々に対応する対話機能とを記憶する。予め設定された動作には、一歩後ろへ下がる等の、足によって行われる動作が含まれる。

プロセッサ１３０は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、又はマイクロプロセッサ及びデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、プログラマブルコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）又はその他の類似デバイス等の汎用又は専用のその他のプログラマブルデバイス、又は上述のデバイスの組み合わせであり、電子装置１００の全体の動作を制御するのに使用されてもよい。本実施形態では、レーザ測距素子１１０によって取得された情報を用いてユーザの操作を判定し、当該ユーザの操作に応じて対話機能を実行するよう電子装置１００に指示するために、プロセッサ１３０を使用することができる。

プロンプティング素子１４０は、例えば、スピーカ又は表示画面であり、プロンプトメッセージを送信するよう構成されている。本実施形態では、プロンプティング素子１４０は、プロンプトメッセージの送信に加えてユーザからのフィードバックの受信に用いることが可能な、マイク又はタッチスクリーンを更に含む。しかしながら、本開示はプロンプティング素子１４０の種類を限定しようとするものではなく、当業者は、必要に応じてプロンプティング素子１４０を選択することができる。

図１の実施形態によって導入された電子装置１００では、ユーザの操作に応じて対応する対話機能を実行するために、様々な素子同士が互いに連携可能である。図１の電子装置１００を参照しながら、様々な実施形態を用いて、対話機能の実行方法を下記に説明する。

図２は、本開示の１つの実施形態に係る、対話機能の実行方法のフロー図である。図２を参照すると、まず第１にプロセッサ１３０は、レーザ測距素子１１０によって、レーザ測距素子１１０の検出範囲内の複数の周囲の輪郭を順次取得する。図３は、本開示の１つの実施形態に係る、１つの周囲の輪郭を取得する際の概略図である。図３に示される通り、本実施形態において、レーザ測距素子１１０は、１つの周囲の輪郭ＥＣを取得するために、前方の１８０度の範囲内に複数のレーザパルスＬＰを射出する。前述の操作を順次繰り返すことによって、複数の周囲の輪郭ＥＣを順次取得することができる。

周囲の輪郭ＥＣが取得される度に、ステップＳ２２０において、プロセッサ１３０は、取得された周囲の輪郭ＥＣに基づいて足位置を求め、複数の周囲の輪郭から求められた複数の足位置に基づいて、ユーザの足によって行われた操作動作を判定する。本実施形態では、プロセッサ１３０は、操作者位置の変化に基づいて操作動作を判定する。従って、足位置が求められた後、プロセッサ１３０は更に、足位置から操作者位置を解析する。しかしながら、他の実施形態では、例えば、操作動作は足位置の変化から直接取得されてもよい。即ち、本開示は、足位置から操作動作を判定する方法を限定しようとするものではない。

操作動作を判定する際、操作者位置の変化は足位置の変化と完全には一致しないことに留意する必要がある。なぜならば、足位置の変化は必ずしも操作者位置の変化には至らないためである。例えば、ユーザがその場で回転した場合、プロセッサ１３０は、足位置は変化したが操作者位置は変化していないと判定することができる。当業者は、必要に応じて、足位置に基づいて操作動作を判定する方法を決定することができる。

図４は、本開示の１つの実施形態に係る、足位置及び操作者位置の概略図である。図４を参照すると、詳細には、プロセッサ１３０は、周囲の輪郭ＥＣを解析することにより、足の特徴を満たす単一の足の輪郭ＳＦを認識することができる。足の特徴は、事前に機械学習法に基づいてモデルを確立することにより取得してもよいが、本開示はこれに限定されない。足の特徴を満たす２つの単一の足の輪郭ＳＦが、周囲の輪郭ＥＣ内においてプロセッサ１３０によって認識され、これらの２つの単一の足の輪郭ＳＦ間の距離が所定の歩幅未満であった場合、これらの２つの単一の足の輪郭は、当該周囲の輪郭ＥＣ内の足位置であると判定される。それ以外の場合には、この周囲の輪郭ＥＣ内に足位置は存在しないと判定される。なお、一般的な人間の歩幅は、約５０〜６０ｃｍである。従って、本実施形態では、所定の歩幅は、例えば６０ｃｍに設定されていてよいが、本開示はこれに限定されない。本実施形態では、解析によって足位置を取得した後、プロセッサ１３０は更に、操作者位置ＰＯＳとして２つの単一の足の輪郭ＳＦ間の中点をとる。

図５は、本開示の１つの実施形態に係る、操作動作の概略図である。本実施形態では、最初に解析された足位置の周囲の輪郭は、第１の周囲の輪郭と呼ばれ、プロセッサ１３０は、最初に解析された足位置を最初の足位置として記憶するとともに、最初の足位置に基づいて判定された操作者位置を、最初の操作者位置ＰＯＳ＿０として記憶することができる。詳細には、プロセッサ１３０による解析によって足位置が取得される時までに、最初の足位置がまだ記憶されていない場合には、この解析は最初に解析された足位置と見なされ、そして、この最初に解析された足位置が最初の足位置として記憶される。次に、プロセッサ１３０は、第１の周囲の輪郭の取得時刻よりも後の少なくとも１つの周囲の輪郭から、少なくとも１つの次の足位置を解析する。次の足位置が解析によって取得される周囲の輪郭は、第２の周囲の輪郭と呼ばれる。プロセッサ１３０は、次の足位置に基づいて判定された操作者位置を、次の操作者位置ＰＯＳ＿ｎとして使用する。図５の実施形態では、次の操作者位置ＰＯＳ＿ｎの数は例えば１つであるが、本開示はこれに限定されない。他の実施形態では、複数の次の操作者位置ＰＯＳ＿ｎが同時に存在していてもよい。本実施形態では、プロセッサ１３０は、求められた最初の足位置と次の足位置とを記録する。

プロセッサ１３０は、記録された最初の操作者位置ＰＯＳ＿０及び次の操作者位置ＰＯＳ＿ｎに基づいて、操作動作を判定することができる。なお、次の操作者位置ＰＯＳが多い程、より複雑な操作動作を判定することが可能となる。図５の実施形態では、最初の操作者位置ＰＯＳ＿０及び次の操作者位置ＰＯＳ＿ｎに基づいてプロセッサ１３０により判定された操作動作は、「一歩後ろへ下がる」である。

ステップＳ２３０において、プロセッサ１３０は、記憶素子１２０によって記憶された予め設定された動作の内の１つである特定の動作に、操作動作が対応しているか否かを判定する。対応している場合には、本方法はステップＳ２４０に進む。対応していない場合には、プロセッサ１３０は記憶された最初の足位置を削除する。そして、本方法はステップＳ２１０に戻り、最初の足位置を求めるために周囲の輪郭の取得を継続する。

本実施形態では、記憶素子１２０は、予め設定された動作と、当該予め設定された動作の各々に対応する対話機能とを記憶する。例として、記憶素子１２０によって記憶された予め設定された動作及び対応する対話機能の中で、「一歩右に移動する前に一歩左に移動する」という予め設定された動作は、例えば「部屋の掃除」という対話機能に対応していてよく、一方で、「一歩後ろに下がる」という予め設定された動作は、例えば「ナビゲートされた移動」という対話機能に対応していてよい。

本実施形態では、プロセッサ１３０は、ステップＳ２３０において、操作動作が「一歩後ろに下がる」という特定の動作に対応していると判定する。「一歩後ろに下がる」という特定の動作に対応している操作動作に応じて、プロセッサ１３０は、プロンプティング素子１４０を介してプロンプトメッセージを送信し、この特定の動作に対応する対話機能を実行するか否かの確認をユーザに促す。プロンプティング素子１４０がユーザからの確認のフィードバックメッセージを受信した場合には、本方法はステップＳ２５０に進み、それ以外の場合には、本方法はステップＳ２１０に戻る。

本実施形態では、プロンプティング素子１４０は、例えば、スピーカ及びマイクを含む音声機器であり、スピーカを介してプロンプトメッセージを送信して、「ナビゲートされた移動」という対話機能を実行するか否かの確認をユーザに促す。そして、ユーザからマイクを介して「確認した」というフィードバックメッセージを受信した後、本方法はステップＳ２５０に進む。これに関わらず、他の実施形態では、ステップＳ２３０において、予め設定された動作の内の特定の動作に操作動作が対応しているとプロセッサ１３０が判定した後、本方法は、ステップＳ２４０を実行せずに直接ステップＳ２５０へ進むことができる。言い換えれば、ステップＳ２４０は本実施形態において任意であり、当業者は必要に応じて、本開示の対話機能の実行方法にステップＳ２４０を追加するか否かを決定することができる。

ステップＳ２５０において、プロセッサ１３０は、特定の動作に対応している操作動作に応じて、特定の動作に対応する対話機能を実行する。本実施形態では、操作動作は「一歩後ろに下がる」という特定の動作に対応しているため、プロセッサ１３０は電子装置１００を制御して、「一歩後ろに下がる」に対応する対話機能である「ナビゲートされた移動」を実行する。

本実施形態では、ステップＳ２５０が実行された後、プロセッサ１３０は、記憶された最初の足位置、次の足位置等に関する情報を消去する。そして、本方法はステップＳ２１０に戻り、次の操作動作に応答するために周囲の輪郭を取得する。

総括すると、本開示の実施形態によって提供された、対話機能を実行するための電子装置及び方法では、レーザ測距素子によって取得された情報を障害物を回避するために使用できるだけでなく、この情報を用いて、ユーザの足によって行われた操作動作を認識することもできるため、ユーザの足によって行われた操作動作に応じて、対応する対話機能を実行することができる。その結果、ユーザは、直観的な動作によって電子装置を操作して対話機能を実行することができるため、使用上の利便性を提供することに加えて、設備費用を削減しつつ計算負担を著しく軽減することが可能となる。その上、本開示の実施形態によると、高精度のレーザ測距素子とプロンプティング装置のプロンプトメッセージとにより、操作動作のエラー率を更に低減することができる。

開示された実施形態に対して種々の修正並びに変更が可能なことは、当業者に明らかであろう。明細書及び実施例は、単に例示的なものとして考慮されることを意図しており、本開示の正確な範囲は、以下の特許請求の範囲及びその均等物によって示されている。

本開示は、人と機械との対話方法に係り、より詳細には、足の動きを利用して対話機能を実行するための電子装置及び方法に関する。

１００ 電子装置
１１０ レーザ測距素子
１２０ 記憶素子
１３０ プロセッサ
１４０ プロンプティング素子
Ｓ２１０，Ｓ２２０，Ｓ２３０，Ｓ２４０，Ｓ２５０ 対話機能を実行するためのステップ
ＥＣ 周囲の輪郭
ＬＰ レーザパルス
ＰＯＳ 操作者位置
ＳＦ 単一の足の輪郭
ＰＯＳ＿０ 最初の操作者位置
ＰＯＳ＿ｎ 次の操作者位置

Claims (10)

1. 複数の対話機能を実行するための電子装置であって、
   検出範囲内の複数の周囲の輪郭を順次取得するレーザ測距素子と、
   複数の予め設定された動作及び前記対話機能を記憶する記憶素子であって、前記予め設定された動作の各々は、前記対話機能の内の１つに対応している、記憶素子と、
   前記レーザ測距素子及び前記記憶素子に結合されて、前記周囲の輪郭に基づいて複数の足位置を判定し、前記足位置に基づいて操作動作を判定し、前記操作動作が前記予め設定された動作の内の特定の動作に対応しているか否かを判定するプロセッサと、を具備し、
   前記プロセッサは、前記特定の動作に対応している前記操作動作に応じて、前記特定の動作に対応する前記対話機能を実行する、電子装置。
2. 前記プロセッサは、前記周囲の輪郭の内の第１の周囲の輪郭に基づいて最初の足位置を判定し、前記周囲の輪郭の内の少なくとも１つの第２の周囲の輪郭に基づいて、少なくとも１つの次の足位置を判定し、前記最初の足位置及び前記少なくとも１つの次の足位置に基づいて前記操作動作を判定し、
   前記第１の周囲の輪郭の取得時刻は、前記少なくとも１つの第２の周囲の輪郭の取得時刻よりも前である、請求項１に記載の電子装置。
3. 前記最初の足位置及び前記次の足位置の各々は、２つの単一の足の輪郭を含み、前記２つの単一の足の輪郭間の距離は、規定の歩幅未満であり、前記単一の足の輪郭の各々は、足の特徴を満たしている、請求項２に記載の電子装置。
4. 前記プロセッサは、前記最初の足位置に基づいて最初の操作者位置を判定し、前記少なくとも１つの次の足位置に基づいて、少なくとも１つの次の操作者位置を判定し、前記最初の操作者位置及び前記少なくとも１つの次の操作者位置に基づいて前記操作動作を判定する、請求項２に記載の電子装置。
5. 前記プロセッサに結合されたプロンプティング素子を更に具備し、前記プロンプティング素子は、前記特定の動作に対応している前記操作動作に応じてプロンプトメッセージを送信するよう構成されている、請求項１に記載の電子装置。
6. レーザ測距素子及び記憶素子を有する電子装置に適合した、対話機能の実行方法であって、前記記憶素子は、複数の予め設定された動作及び複数の対話機能を記録し、前記予め設定された動作の各々は、前記対話機能の内の１つに対応しており、前記方法は、
   前記レーザ測距素子によって検出範囲内の複数の周囲の輪郭を順次取得するステップと、
   前記周囲の輪郭に基づいて複数の足位置を判定し、前記足位置に基づいて操作動作を判定するステップと、
   前記操作動作が前記予め設定された動作の内の特定の動作に対応しているか否かを判定するステップと、
   前記特定の動作に対応している前記操作動作に応じて、前記特定の動作に対応する前記対話機能を実行するステップと、を含む方法。
7. 前記周囲の輪郭に基づいて前記足位置を判定し、前記足位置に基づいて前記操作動作を判定する前記ステップは、
   前記周囲の輪郭の内の第１の周囲の輪郭に基づいて最初の足位置を判定するステップと、
   前記周囲の輪郭の内の少なくとも１つの第２の周囲の輪郭に基づいて、少なくとも１つの次の足位置を判定するステップと、
   前記最初の足位置及び前記少なくとも１つの次の足位置に基づいて前記操作動作を判定するステップであって、前記第１の周囲の輪郭の取得時刻は、前記少なくとも１つの第２の周囲の輪郭の取得時刻よりも前であるステップと、
   を含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記最初の足位置及び前記次の足位置の各々は、２つの単一の足の輪郭を含み、前記２つの単一の足の輪郭間の距離は、規定の歩幅未満であり、前記単一の足の輪郭の各々は、足の特徴を満たしている、請求項７に記載の方法。
9. 前記最初の足位置及び前記少なくとも１つの次の足位置に基づいて前記操作動作を判定する前記ステップは、
   前記最初の足位置に基づいて最初の操作者位置を判定するステップと、
   前記少なくとも１つの次の足位置に基づいて、少なくとも１つの次の操作者位置を判定するステップと、
   前記最初の操作者位置及び前記少なくとも１つの次の操作者位置に基づいて前記操作動作を判定するステップと、
   を含む、請求項７に記載の方法。
10. 前記特定の動作に対応している前記操作動作に応じてプロンプトメッセージを送信するステップを更に含む、請求項６に記載の方法。

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