TWI416289B - 自動機械裝置及其控制方法 - Google Patents

Description

自動機械裝置及其控制方法

本發明關於一種自動機械裝置及其控制方法，尤指一種可同步地控制動作、表情及/或聲音等反應輸出之自動機械裝置及其控制方法。

近年來，由於科技的進步，使得機器人的應用愈來愈普遍。此外，工業界的大量生產使得機器人售價降低，因此一般大眾皆可很容易地擁有機器人。針對機器人的設計，其功能日趨複雜且強調即時反應，包括對環境狀況的判斷反應及與使用者的互動等。一般而言，機器人的輸出介面包括臉部表情、肢體動作、聲音等，要如何即時、平順且同步地產生這些複雜的輸出，讓機器人的外在動作可以和人一樣自然反應，這樣的行為在機器人軟體設計上是一個很大的挑戰。

本發明的目的之一在於提供一種自動機械裝置及其控制方法，可同步地控制動作、表情及/或聲音等反應輸出。

根據一實施例，本發明之自動機械裝置包含N個輸出單元、一儲存單元以及一控制單元，其中N為正整數。控制單元電連接於輸出單元與儲存單元。儲存單元儲存一第一反應樣版，且第一反應樣版對應一第一指令。第一反應樣版包含一檔頭以及N個反應模式，且每一個反應模式分別對應該等輸出單元的其中之一。此外，每一個反應模式分別包含M個反應片段，其中M為0或正整數。檔頭則紀錄每一個反應模式之反應片段的個數。控制單元接收第一指令，根據第一指令查詢儲存於儲存單元中之第一反應樣版，並且根據檔頭以及反應模式選擇性地控制輸出單元中的至少其中之一執行對應的反應模式之反應片段。於此實施例中，N個反應模式可包含動作模式、表情模式及/或聲音模式。

根據另一實施例，本發明之控制方法用以控制一自動機械裝置，其中自動機械裝置包含N個輸出單元以及一儲存單元，且N為正整數。本發明之控制方法包含下列步驟：接收一第一指令；根據第一指令查詢儲存於儲存單元中之一第一反應樣版，其中第一反應樣版包含一檔頭以及N個反應模式，每一個反應模式分別對應輸出單元的其中之一，每一個反應模式分別包含M個反應片段，M為0或正整數，且檔頭紀錄每一個反應模式之反應片段的個數；以及根據檔頭以及反應模式選擇性地控制輸出單元中的至少其中之一執行對應的反應模式之反應片段。於此實施例中，N個反應模式可包含動作模式、表情模式及/或聲音模式。

綜上所述，當本發明之自動機械裝置之控制單元接收一指令，且儲存單元中儲存有對應該指令之反應樣版，控制單元便會同步地控制每一個輸出單元執行對應的反應模式(例如動作模式、表情模式及/或聲音模式)。藉此，本發明之自動機械裝置及其控制方法即可即時、平順且同步地控制動作、表情及/或聲音等反應輸出。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱第1圖，第1圖為根據本發明一實施例之自動機械裝置1的功能方塊圖。自動機械裝置1可為一機器人且包含N個輸出單元，其中N為正整數。如第1圖所示，自動機械裝置1包含一組馬達10、一陣列式發光模組12、一揚聲器14、一儲存單元16、一控制單元18以及一指令輸入單元20。於此實施例中，馬達10、陣列式發光模組12以及揚聲器14即為自動機械裝置1之輸出單元。需說明的是，自動機械裝置1亦可僅包含馬達10、陣列式發光模組12以及揚聲器14的其中任一個或任兩個輸出單元，視實際應用而定。

於實際應用中，馬達10可用來驅動自動機械裝置1之各部位(例如頭、上肢、下肢等)之動作，且馬達10的數量可根據實際應用而決定；陣列式發光模組12可為陣列式發光二極體模組或其它發光元件，用來呈現自動機械裝置1之各種表情；揚聲器14可為喇叭或其它聲音播放裝置；儲存單元16可為硬碟或其它具有資料儲存功能之儲存裝置；控制單元18可為具有資料運算/處理功能的控制器；指令輸入單元20可為麥克風、按鍵或其它具有指令輸入功能之輸入裝置。

如第1圖所示，控制單元18分別與馬達10、陣列式發光模組12、揚聲器14、儲存單元16以及指令輸入單元20電連接。於此實施例中，儲存單元16儲存一第一反應樣版160以及一第二反應樣版162，其中第一反應樣版160對應一第一指令，且第二反應樣版162對應一第二指令。需說明的是，本發明之反應樣版的個數可根據實際應用而增加或減少，不以兩個為限。第一反應樣版160以及第二反應樣版162可分別包含一檔頭以及三個反應模式，其中每一個反應模式分別對應馬達10、陣列式發光模組12以及揚聲器14等輸出單元的其中之一，每一個反應模式分別包含M個反應片段，M為0或正整數，且檔頭紀錄每一個反應模式之反應片段的個數。

請參閱第2圖以及第3圖，第2圖為第1圖中的第一反應樣版160的示意圖，第3圖為第1圖中的第二反應樣版162的示意圖。如第2圖所示，第一反應樣版160包含檔頭1600以及動作模式1602、表情模式1604、聲音模式1606等三個反應模式，其中動作模式1602對應馬達10，表情模式1604對應陣列式發光模組12，且聲音模式1606對應揚聲器14。如第3圖所示，第二反應樣版162亦包含檔頭1620以及動作模式1622、表情模式1624、聲音模式1626等三個反應模式，其中動作模式1622對應馬達10，表情模式1624對應陣列式發光模組12，且聲音模式1626對應揚聲器14。

於此實施例中，每一個反應模式可分別包含M個反應片段，M為0或正整數，且檔頭1600、1620紀錄每一個反應模式之反應片段的個數。如第2圖所示，動作模式1602包含兩個反應片段，表情模式1604包含一個反應片段，且聲音模式1606包含三個反應片段。如第3圖所示，動作模式1622、表情模式1624以及聲音模式1626各包含一個反應片段。

動作模式1602、1622之每一個反應片段分別紀錄一組馬達資訊以及一時間標籤。於動作模式1602、1622中，每一個馬達資訊分別表示馬達10的轉動角度。時間標籤可為一暫停時間值或一執行時間點。舉例而言，若動作模式1602之時間標籤為暫停時間值，則反應片段1執行完畢後經過五秒，反應片段2才會被執行；若動作模式1602之時間標籤為執行時間點，則反應片段1會在第五秒才被執行，以此類推。

表情模式1604、1624之每一個反應片段分別紀錄一發光編號以及一時間標籤。時間標籤的定義如上所述，在此不再贅述。請參閱第4圖，第4圖為對應不同發光編號之陣列式發光模組12的示意圖。如第4圖所示，陣列式發光模組12可由多個發光二極體120組成。藉由控制不同的發光二極體發光，可產生不同的表情。如第4圖所示，發光編號1呈現一微笑表情，且發光編號2呈現一驚訝表情。

聲音模式1606、1626之每一個反應片段分別紀錄一聲音類型、一字串、字串之長度以及一時間標籤。時間標籤的定義如上所述，在此不再贅述。於此實施例中，經由揚聲器14播放的聲音可為一人工合成語音或一音效檔案。舉例而言，若聲音類型欄位紀錄“0”，則控制單元18會根據字串欄位所紀錄的字串，控制揚聲器14播放對應的預錄音效檔或語音檔；若聲音類型欄位紀錄“1”，則控制單元18會先將字串欄位所紀錄的字串轉換成人工合成語音，再控制揚聲器14播放此人工合成語音。

舉例而言，第一反應樣版160對應的第一指令可為“問候”指令，且第二反應樣版162對應的第二指令可為“爆炸”指令。使用者可利用指令輸入單元20輸入“問候”指令。控制單元18接收“問候”指令後，即會根據“問候”指令查詢儲存於儲存單元16中之第一反應樣版160，並且根據檔頭1600、動作模式1602、表情模式1604以及聲音模式1606分別控制馬達10、陣列式發光模組12以及揚聲器14執行對應的反應片段。例如，當馬達10執行動作模式1602的反應片段時，自動機械裝置1的手(未顯示)會逐漸舉起(例如揮手或是呈待握手狀)；當陣列式發光模組12執行表情模式1604的反應片段時，自動機械裝置1的臉部會呈現微笑表情；當揚聲器14執行聲音模式1606的反應片段時，自動機械裝置1會根據時間標籤依序發出“你好嗎”、“我很好”以及“謝謝”之語音。

此外，於此實施例中，第一反應樣版160可具有一第一優先權，且第二反應樣版162可具有一第二優先權。當控制單元18在執行第一反應樣版160期間接收“爆炸”指令時(例如，指令輸入單元20接收一爆炸聲)，控制單元18即會根據“爆炸”指令查詢儲存於儲存單元16中之第二反應樣版162，並且判斷第二優先權是否優先於第一優先權。於此實施例中，預設第二優先權優先於第一優先權。當控制單元18判斷第二優先權優先於第一優先權時，控制單元18即會控制馬達10、陣列式發光模組12以及揚聲器14暫停或捨棄執行第一反應樣版160，並且控制馬達10、陣列式發光模組12以及揚聲器14執行第二反應樣版162。例如，當馬達10執行動作模式1622的反應片段時，自動機械裝置1的頭(未顯示)會轉動；當陣列式發光模組12執行表情模式1624的反應片段時，自動機械裝置1的臉部會呈現驚訝表情；當揚聲器14執行聲音模式1626的反應片段時，自動機械裝置1會根據時間標籤發出”哇”或”好可怕”等驚嘆聲或語音。

請參閱第5圖，第5圖為根據本發明一實施例之控制自動機械裝置1之方法的流程圖。請一併參閱第1圖至第3圖。首先，執行步驟S100，接收第一指令。接著，執行步驟S102，根據第一指令查詢儲存於儲存單元16中之第一反應樣版160。接著，執行步驟S104，根據檔頭1600以及反應模式(如第2圖所示的動作模式1602、表情模式1604、聲音模式1606)控制輸出單元(如第1圖所示的馬達10、陣列式發光模組12以及揚聲器14)執行對應的反應模式之反應片段。倘若在執行第一反應樣版160期間並無接收第二指令(其它指令)時(步驟S106)，則執行步驟S114，繼續執行第一反應樣版160，但倘若有接收第二指令時(步驟S106)，則執行步驟S108，根據第二指令查詢儲存於儲存單元16中之第二反應樣版162。接著，執行步驟S110，判斷第二優先權是否優先於第一優先權。當第二優先權優先於第一優先權時，則執行步驟S112，暫停或捨棄執行第一反應樣版160，並且執行第二反應樣版162。倘若是暫停執行第一反應樣版160，會在第二反應樣版162執行完畢後，執行步驟S114，繼續執行第一反應樣版160，但倘若是捨棄執行第一反應樣版160，則會在第二反應樣版162執行完畢後，執行步驟S116，結束自動機械裝置1的控制。此外，當第二優先權未優先於第一優先權時，則直接執行步驟S114，繼續執行第一反應樣版160。

相較於先前技術，當本發明之自動機械裝置之控制單元接收一指令，且儲存單元中儲存有對應該指令之反應樣版，控制單元便會同步地控制每一個輸出單元執行對應的反應模式(例如動作模式、表情模式及/或聲音模式)。此外，在執行反應模式期間，若控制單元接收另一指令，控制單元會依據不同反應樣版的優先權順序，優先執行優先權較高的反應樣版。藉此，本發明之自動機械裝置及其控制方法即可即時、平順且同步地控制動作、表情及/或聲音等反應輸出。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1．．．自動機械裝置

10．．．馬達

12．．．陣列式發光模組

14．．．揚聲器

16．．．儲存單元

18．．．控制單元

20．．．指令輸入單元

120．．．發光二極體

160．．．第一反應樣版

162．．．第二反應樣版

1600、1620．．．檔頭

1602、1622．．．動作模式

1604、1624．．．表情模式

1606、1626．．．聲音模式

S100-S116．．．步驟

第1圖為根據本發明一實施例之自動機械裝置的功能方塊圖。

第2圖為第1圖中的第一反應樣版的示意圖。

第3圖為第1圖中的第二反應樣版的示意圖。

第4圖為對應不同發光編號之陣列式發光模組的示意圖。

第5圖為根據本發明一實施例之控制自動機械裝置之方法的流程圖。

1．．．自動機械裝置

10．．．馬達

12．．．陣列式發光模組

14．．．揚聲器

16．．．儲存單元

18．．．控制單元

20．．．指令輸入單元

160．．．第一反應樣版

162．．．第二反應樣版

Claims (10)

1. 一種自動機械裝置，包含：N個輸出單元，N為正整數；一儲存單元，儲存一第一反應樣版，該第一反應樣版對應一第一指令，該第一反應樣版包含一檔頭以及N個反應模式，每一該等反應模式分別對應該等輸出單元的其中之一，每一該等反應模式分別包含M個反應片段，M為0或正整數，該檔頭紀錄每一該等反應模式之該等反應片段的個數；以及一控制單元，連接於該N個輸出單元與該儲存單元，該控制單元接收該第一指令，根據該第一指令查詢儲存於該儲存單元中之該第一反應樣版，並且根據該檔頭以及該等反應模式選擇性地控制該等輸出單元中的至少其中之一執行對應的該反應模式之該等反應片段；其中，該第一反應樣版具有一第一優先權，該儲存單元更儲存一第二反應樣版，該第二反應樣版對應一第二指令且具有一第二優先權，當該控制單元在執行該第一反應樣版期間自該指令輸入單元接收該第二指令時，該控制單元根據該第二指令查詢儲存於該儲存單元中之該第二反應樣版，並且判斷該第二優先權是否優先於該第一優先權，當該第二優先權優先於該第一優先權時，該控制單元暫停或捨棄執行該第一反應樣版，並且執行該第二反應樣版。
2. 如請求項1所述之自動機械裝置，更包含：一指令輸入單元，用以接收該第一指令與該第二指令，該指令輸入單元在接收該第一指令與該第二指令後傳輸至該控制單元。
3. 如請求項1或2所述之自動機械裝置，其中該等輸出單元包含一組馬達，該等反應模式包含一動作模式，對應該動作模式之每一該等反應片段分別紀錄一組馬達資訊以及一時間標籤，該控制單元根據該組馬達資訊以及該時間標籤控制該組馬達轉動，其中該時間標籤為一暫停時間值或一執行時間點。
4. 如請求項1或2所述之自動機械裝置，其中該等輸出單元包含一陣列式發光模組，該等反應模式包含一表情模式，對應該表情模式之每一該等反應片段分別紀錄一發光編號以及一時間標籤，該控制單元根據該發光編號以及該時間標籤控制該陣列式發光模組發光，其中該時間標籤為一暫停時間值或一執行時間點。
5. 如請求項1或2所述之自動機械裝置，其中該等輸出單元包含一揚聲器，該等反應模式包含一聲音模式，對應該聲音模式之每一該等反應片段分別紀錄一聲音類型、一字串、該字串之長度以及一時間標籤，該控制單元根據該聲音類型、該字串、該 字串之長度以及該時間標籤控制該揚聲器播放一聲音，其中該時間標籤為一暫停時間值或一執行時間點，該聲音為一人工合成語音或一音效檔案。
6. 一種控制一自動機械裝置之方法，該自動機械裝置包含N個輸出單元、一控制單元以及一儲存單元，N為正整數，該方法包含下列步驟：該控制單元接收一第一指令；該控制單元根據該第一指令查詢儲存於該儲存單元中之一第一反應樣版，該第一反應樣版具有一第一優先權，該第一反應樣版包含一檔頭以及N個反應模式，每一該等反應模式分別對應該等輸出單元的其中之一，每一該等反應模式分別包含M個反應片段，M為0或正整數，該檔頭紀錄每一該等反應模式之該等反應片段的個數；該控制單元根據該檔頭以及該等反應模式選擇性地控制該等輸出單元中的至少其中之一執行對應的該反應模式之該等反應片段；該控制單元在執行該第一反應樣版期間接收一第二指令時，根據該第二指令查詢儲存於該儲存單元中之一第二反應樣版，該第二反應樣版具有一第二優先權；該控制單元判斷該第二優先權是否優先於該第一優先權；以及當該第二優先權優先於該第一優先權時，該控制單元暫停或 捨棄執行該第一反應樣版，並且執行該第二反應樣版。
7. 如請求項6所述之方法，該自動機械裝置更包含一指令輸入單元，該方法更包含下列步驟：該指令輸入單元接收該第一指令；以及該指令輸入單元將該第一指令傳輸至該控制單元。
8. 如請求項6或7所述之方法，其中該等輸出單元包含一組馬達，該等反應模式包含一動作模式，對應該動作模式之每一該等反應片段分別紀錄一組馬達資訊以及一時間標籤，其中該時間標籤為一暫停時間值或一執行時間點，該方法更包含下列步驟：根據該組馬達資訊以及該時間標籤控制該組馬達轉動。
9. 如請求項6或7所述之方法，其中該等輸出單元包含一陣列式發光模組，該等反應模式包含一表情模式，對應該表情模式之每一該等反應片段分別紀錄一發光編號以及一時間標籤，其中該時間標籤為一暫停時間值或一執行時間點，該方法更包含下列步驟：根據該發光編號以及該時間標籤控制該陣列式發光模組發光。
10. 如請求項6或7所述之方法，其中該等輸出單元包含一揚聲器，該等反應模式包含一聲音模式，對應該聲音模式之每一該等反 應片段分別紀錄一聲音類型、一字串、該字串之長度以及一時間標籤，其中該時間標籤為一暫停時間值或一執行時間點，該方法更包含下列步驟：根據該聲音類型、該字串、該字串之長度以及該時間標籤控制該揚聲器播放一聲音。