1、DTD版本： 1.0.0發明專 明書 申請案號：096100951 I P C 分：一、發明名稱：與自主性機器人互動之裝置與方法二、中文發明摘要：本發明提供一種新穎的裝置及相關方法，係與觸發回應型的自主性機器人配合使用。該裝置包含複個圖像，每一圖像均包含一經過編碼的指。該裝置包含以下主要部件：一輸出元件、一輸入元件、一非揮發性資訊儲存庫以及一組織元件，其中該輸出元件一方面作為使用者的顯示器，也是向自主性機器人展示圖像的顯示器；該輸入元件供使用者執各種點選任務；該非揮發性資訊儲存庫用以儲存圖像；該組織元件以樹或分層方式組織並顯示圖像，於有效地進查找和瀏覽。三、英文發明摘要：四、指定代表圖：(一)
2、本案指定代表圖為： 第一圖 (二)本代表圖之元件符號簡單明：1與自主性機器人互動之裝置2自主性機器人10螢幕11揚聲器12觸控面板13手寫筆14有線結15控制按鈕16無線結21機座五、本案有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：、 發明明：【發明所屬之技術域】0001 本發明涉及一種自主性機器人，尤指一種與自主性機器人互動之裝置與方法。【先前技術】0002 自主性機器人是一種可無需人干預而獨回應外部激的機器人裝置。近的研究已在使機器人通過如視覺或聲音等自然手段進交上取得巨大的進步。儘管仍舊十分簡單，但自主性機器人已在家庭中提供兒童的教育/娛方面找到相當的應用。對自主性機器人而言，與兒童進互
3、動要比與成人互動簡單的多，而對於兒童，和傳統方法與玩具相比，與機器人進互動有趣的多。0003 大多自主性機器人與兒童互 動是以一種觸發回應(triggerresponse)的方式進。通常在自主性機器人的機身上裝設有一些控制按鈕，或者是通過有線或無線的控制盒提供這些控制按鈕。兒童按下一控制按鈕時可觸發自主性機器人的一個回應，如唱一首童謠或歌曲，講一個故事或笑話。而對於深入的學習活動或是學習一些複雜的科目，這種基於控制按鈕的互動方式就敷使用。為克服控制按鈕的限制而給兒童一種直觀的與自主性機器人互動的方法，現有的一些自主性機器人，如Sony 公司的AIBO 機器人狗，裝配有一攝 影鏡頭、以及一面具有
4、圖像(graphical image)的圖示卡，其中圖像內包含有經過編碼的指，可以觸發自主性機器人改變某些設定(如，從講故事模式到拼寫教學模式)、或是執特定的動作(如，一面自動播放音一面跳舞)、或是從自主性機器人的資訊庫中找出特定資訊(如在拼寫教學模式下進一個單字的發音)。0004 上，這些圖示卡上的圖像是觸發 自主性機器人產生相應答案(answer)的提示(prompt)。請注意到，如所描述的，這些答 案可能涉及內部設定改變、進動作、提供資訊、或以上所述的組合。同時也請注意到，每一圖示卡通常包含部分：人可別的部分、及供自主性機器人別的、經過編碼的指部分。該經過編碼的指通常設於卡片上的特定位置
5、並具有特定的顏色和/或圖案，以使自主性機器人可輕地從人可別部分中別並辨認出。自主性機器人也可能直接別整個圖像(即該圖像本身就是經編碼的指)。為簡化，下文所稱的圖像既指該圖像中包含的人可別部分也指經過編碼的指。0005 舉而言，假設自主性機器人包含有教兒童拼寫單字的小學拼寫課程。此處，課程是指一組關於特定主題或在特定別中的資訊，以小學拼寫課程為，這些資訊就是要教兒童拼寫的單字(也就是前述的答案)。當兒童拿起一張有房屋的圖像的卡片，並將該卡片展示給自主性機器人的攝影鏡頭，而自主性機器人擷取該卡片上的圖像、別該圖像(或者明確地，是包含在該圖像中的經過編碼的指)、查找答案，並通過內置的揚聲器拼出房屋這
6、個單字。用圖示卡與自主性機器人的互動可應用於其他的同學習活動中。如，一張畫有星星的卡片可從童謠課程中觸發自主性機器人唱出一閃一閃晶晶的兒歌，一張畫有五線譜的音符的卡片可觸發自主性機器人從音介紹課程播放該音符。0006 用如圖示卡之的視覺提示觸發自主性機器人，是一種直覺而且強大的通信方式。然而，對大的卡片進管及查找需要耗費時間和，勢必會低兒童學習的熱情。還有一些因素也會削弱這種基於視覺提示的互動。如，自主性機器人對圖像的可靠別，很大部分取決於卡片的照明條件，如果光線夠充足的話，自主性機器人可能會對卡片做出錯誤判斷而提供相關或正確的答案，這顯然會誤導與的兒童。卡片上的圖像在使用一段時間後也可能會褪
7、色或磨損，這對正確別造成額外的困難。如果卡片的很多，則需要有加複雜的編碼系統以準備卡片上的經過編碼指，這將意味著高的錯誤或需要具有高的高成本攝影鏡頭。此外，還有一些學習活動，如算術及學，則本身就適合基於卡片的互動，因為卡片僅能用固定的字舉有限的學問題。也有一些用白板寫下學問題並讓自主性機器人別手寫的方法，可以想像得出，這種別無法人滿意(特別是兒童無法書寫清楚時)。還有一些方法提供預先印好的學運算符號和字從而可以拼湊出各種算術問題，這種方法確實可實現高別，但會付出管大卡片的代價。【發明內容】0007 因此，本發明提供一種新穎的裝置及相關方法，可避免習知方法在向自主性機器人提供提示方面的上述缺陷。
8、0008 該裝置是一種電腦裝置，似於具有電子儲存及顯示功能的PDA或平板電腦。向一個自主性機器人展示圖像，可通過使用者手持該裝置並將顯示出的圖像對著自主性機器人的攝影鏡頭實現，或者可通過將該圖像的經過編碼的指轉換為一電信號、並發送給自主性機器人實現。言之，該圖像可在前一種情況以視覺提示方式、或在後一種情況以電子提示的方式展示給自主性機器人。0009 該裝置包含以下主要部件：一 輸出元件、一輸入元件、一非揮發性(nonvolatile)資訊儲存庫、以及一組織元件，其中該輸出元件通常以平板螢幕的形式，同時作為給使用者和自主性機器人的顯示器；該輸入元件通常是透明觸控板的形式覆蓋在該螢幕上，以使使用者
9、可用手寫筆(stylus)或手指執各種 點選任務；該非揮發性資訊 儲存庫通常為快閃記憶體或磁碟機的形式，用以儲存圖像；該組織元件以樹或分層方式組織並展示圖像，於有效地進查找。0010 該裝置進一步包含有線或無線通信元件，用以與自主性機器人和/或其他裝置進通信。該通信元件可自該裝置向自主性機器人發送圖像的電信號以獲得答案，而且也可用於從自主性機器人或其他裝置向該裝置安裝或新圖像或其他資訊。該裝置可為自主性機器人機身上的可拆卸部分，從自主性機器人上拆卸下可用於遠端操作，也可裝回自主性機器人機身上以提供控制面板的功能，其供電可採用內置可充電電池的供電方式、或可在其安裝於自主性機器人上時由該自主性機器
10、人供電，也可由牆壁插座的交電源進充電。安裝或新該裝置的圖像或資訊也可在該裝置被裝回自主性機器人身上時進。0011 圖像是在穩定的自我照明的條件下在該裝置上顯示的，因此可避免使用實體卡片時的外部照明問題。對於圖像大的情況，該裝置能夠應用一種活性高而且可靠的編碼系統以控制這些圖像的密，從而無需擔心自主性機器人的別。該裝置的關鍵優勢在於，管圖像的有多少，圖像是有組織地供給使用者以他們進有效地瀏覽與查找。對於如學這複雜的課題，也能夠動態產生可高別的學運算式。0012 為使熟習該項技術域者充分瞭解本發明之上述目的、特徵及優點，茲藉由下述具體實施，並配合所附之圖式加以明。【實施方式】0013 本發明提供的
11、裝置係與自主性機器人 配合使用，本發明所指的自主 性機器人，其主要是一種能夠以視覺和/或聽覺方式、獨回應外部觸發的電腦裝置。自主性機器人需要具有特定形或機身，其是否具有人形體或面部表情與本發明無關。自主性機器人包含一種或多種儲存於自身的非揮發性資訊儲存庫中的課程，並且當一張圖像被提示時，該自主性機器人以課程中相應的答案做出回應。0014 本發明提供的裝置係與以視覺、或電 子、或是此種方式接收圖像 的自主性機器人配合使用。自主性機器人配置有適當的輸入介面以以上述者中的任意一種形式接收圖像。對於視覺輸入，自主性機器人包含如CCD攝 影鏡頭的圖像擷取裝置(image capture device)，
12、用以擷取圖像並別其中經過 編碼的指。對於電子輸入 ，自主性機器人包含適當的、可接收經過編碼指的有線或無線介面。0015自主性機器人可以各種人可感知的方式提供答案。舉而言，自主性機器人可包含一音頻輸出裝置(audio output device)， 通常是以揚聲器的形式，從 而使其通過以合成的似人的聲音出、或播放預先製好的聲音片斷。自主性機器人也可包含一視頻輸出裝置(video output device)，如螢幕 ，用以直觀地顯示出答案 。答案的提供也可伴隨自主性機器人身體的動作，如在播放音時跳舞、寫下被拼出的單字等等。再次明，本發明無需以特定的方式提供答案。0016 本發明提供的裝置主要是一
13、種電腦裝 置，可以是一PDA或平板電 腦。既然是一種電腦裝置，該裝置內部至少具有習知電腦結構的中央處器、記憶體、匯排、輸入/輸出介面、控制器等等。如第一圖所示，裝置1的外形可使使用者非常容地以單手或雙手拿著，並具有作為主要人機介面的輸出元件，如液晶顯示器面板10。該裝置同時包含一內置的非揮發性資訊儲存庫(未示出)，通常是以快閃記憶體或磁碟機的形式，用以儲存一定的圖像。自資訊儲存庫至輸出元件，裝置1的組織元件(未示出)通常是以應用程式的形式，以有組織的方式向使用者展示圖像，從而使兒童可方地查找到有興趣的圖像。如，在拼寫學習中，裝置1可用文字或生動的圖像為使用者展示，供他們從螢幕10上選擇的各種別
14、。當使用者選擇汽別時，同種的汽會顯示在螢幕10上，使用者可隨後選擇他感興趣的一款汽。一旦使用者感興趣的汽在螢幕10上顯示出後，他可將螢幕10上的該顯示圖像提示給自主性機器人2的攝影鏡頭20，該自主性機器人2將在別包含在該圖像中作為提示的經過編碼的指後，自動將答案回應給使用者。0017 言之，該裝置的主要優點是可以通 過電子方式收藏大的圖像， 並允許使用者以有組織的方式直觀地對它們進瀏覽，從而使兒童也能夠單獨進操作而無需他人指導或幫助。這樣，兒童可與自主性機器人進有效的互動並能好地完成學習進程。對於以有組織的方式簡化查找有各種同方式對資訊進組織和展示，最常用的方式是以樹結構(treestruct
15、ured)、自上而下(topd own)、從一般到特殊的方式 ，其他還有很多有趣的方式可以使用，如對資訊進整，就像它們是圖書裏的圖書，以所在區域、徑、書架等一樣加以組織。再次重申，本發明對圖像是如何組織的沒有特別的限定要求。0018 為讓使用者能夠做出選擇並與裝置1和 自主性機器人2進互動 ，裝置1提供一種輸入元件，其通常為覆蓋在螢幕10上的透明觸控板12。使用者可用手指、或接到該裝置的手寫筆13輕擊觸控板12以做出選擇或啟動裝置1的某個功能。裝置1也可包含音頻輸出裝置，其通常為揚聲器11，在使用者操作裝置1時可通過該揚聲器11產生有趣的聲音效果。裝置1還可包含一些控制按鈕15，用以調整螢幕1
16、0的、揚聲器11的音等等。0019 除手動向自主性機器人顯示圖像外 ，該裝置還可以將已選中的圖 像的經過編碼的指轉換為電信號並經由有線或無線通信裝置發送給自主性機器人。需要注意的是轉換並發送的是該經過編碼的指，而是整個圖像。有線或無線通信裝置可通過各種技術實現，如作為有線結14的USB(通用序匯排)， 或作為無線結16的無線區域網(WLAN)或芽(Bluetooth)，在此僅出幾種可能。該通 信裝置除發送經過編碼的指 之外，也可用於向裝置1安裝資訊。經由該通信裝置，自主性機器人2或其他裝置(包括其他裝置1或其他電腦裝置)能夠向裝置1上傳額外的、或新的圖像，或是裝置1可從自主性機器人2或其他裝置
17、(包括其他裝置1或其他電腦裝置)下載額外、或新的圖像。0020 裝置1也可是自主性機器人2的一部分 ，其可安裝於自主性機器人2的 機座21從而成為自主性機器人2的一部分。如果裝置1用無線通信方式與自主性機器人2通訊，則在裝置1和機座21上有實體接頭可使裝置1在其安裝在機座21時自動地電性接到自主性機器人2上。當裝置1以這種方式實際地附設在自主性機器人2上時，它成為自主性機器人2的控制面板，對自主性機器人2的控制是經由操控該裝置1，包含對裝置1上傳/下載資訊。裝置1也可以從自主性機器人2上拆卸下，用於遠端操作、控制自主性機器人2。裝置1由一內置的可充電電池(未示出)供電，其中該可充電電池可經由插
18、入牆壁插座的電源線(未示出)接交電源進充電。當裝置1安裝於自主性機器人2時也可被自動充電。0021 需要注意的是，自主性機器人2可與一個 以上的裝置1進互動，這可以組成一有趣的學習環境。舉而言，一師或一家庭教師拿著一個該裝置1，而兒童拿著另一個該裝置1。師使用他的裝置1指示自主性機器人2拼出單字房屋，但對兒童隱藏其圖像，兒童被要求從自己的裝置1中找出單字房屋的圖像，並且可通過指示自主性機器人2拼出他找出的圖像以確認其猜測是否正確。該裝置1還可被用於學習如學等複雜的科目，其可在螢幕上產生帶有自動和隨機提供的字的算術式。0022 在解該裝置的操作之後，本發明提 供的方法就十分簡單懂 。本方法可被想
19、像為以PDA或平板電腦或者甚至是手機(如智慧手機)實現。第二圖為根據本發明一實施明本方法的處步驟的程圖。如圖所示，該方法以步驟100作為開始，其中，提供一非揮發性資訊儲存庫，以電子儲存複個圖像；提供一輸出元件顯示這些圖像；提供一輸入元件用於在這些圖像中做出選擇；以及提供一通信元件，用於與自主性機器人進通信，這些包含在步驟100中。接著，在步驟110，該方法經由輸出元件以有組織的方式展示這些圖像，從而使使用者可以經由輸入元件瀏覽這些圖像。當使用者做出選擇後，在步驟120，選中的圖像顯示於輸出元件且經過編碼指被轉換為電信號並經由通信元件發送給自主性機器人。0023 以上所述者僅為用以解釋本發明 之
20、較佳實施，並非企圖據 以對本發明作任何形式上之限制，熟習該項技術域者可在上述明及其它內容做出各種替換和修改。是以，凡有在相同之發明下所作有關本發明之任何修飾或變，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。【圖式簡單明】0034 第一圖所示本發 明一實施的裝置的示意圖。0035 第二圖所示係根據本發明一實 施所述方法的處步驟的程圖。【主要元件符號明】0024 1與自主性機器人互動之裝置0025 2自主性機器人0026 10螢幕0027 11揚聲器0028 12觸控面板0029 13手寫筆0030 14有線結0031 15控制按鈕0032 16無線結0033 21機座七、申請專範圍：1.一種與自主性機器人
21、互動的裝置，該自主性機器人係經由視覺地或電子地提示包含有一經過編碼的指的一圖像所觸發，並隨後以一相應的答案視覺地或聽覺地回應該圖像，該裝置至少包含：複個該圖像，且每一該圖像均包含一經過編碼的指；一非揮發性資訊儲存庫，用以儲存該些圖像；一具有自我照明的輸出元件；一組織元件，係以一有組織的呈現方式經由該輸出元件顯示該圖像；以及一輸入元件，係供使用者與該裝置互動，以瀏覽該組織元件所顯示之該有組織的呈現方式，並從中選擇一圖像；其中使用者選中的該圖像顯示於該輸出元件。 2.如申請專範圍第1項所述之裝置，其中該自主性機器人包含一影像擷取裝置；由使用者選中的、顯示於該輸出元件的該圖像，由使用者提示給該自主性
22、機器人的該影像擷取裝置；該自主性機器人別包含於該圖像中的該經過編碼的指，而以一相應的答案視覺地或聽覺地回應該圖像。 3.如申請專範圍第1項所述之裝置，進一步包含一能夠與該自主性機器人進電子通信的通信元件。 4.如申請專範圍第3項所述之裝置，其中使用者經由該輸入元件選中並顯示於該輸出元件的該圖像中的該經過編碼的指，被該通信元件轉換為一電信號並發送至該自主性機器人作為提示。 5.如申請專範圍第3項所述之裝置，其中該通信元件為下其中之一：基於USB的有線結，基於WLAN的無線結，以 及基於芽的無線結。 6.一種與自主性機器人互動之方法，該自主性機器人係經由視覺地或電子地提示包含有一經過編碼的指的一圖
23、像所觸發，並隨後以一相應的答案視覺地或聽覺地回應該圖像，該方法至少包含以下步驟：在一非揮發性資訊儲存庫中儲存複個該圖像，並提供一具有自我照明顯示的輸出元件以及一輸入元件，其中每一該圖像均包含一經過編碼的指；以有組織的一呈現方式經由該輸出元件顯示所該圖像，從而使使用者經由該輸入元件瀏覽該呈現方式，並從中選擇一圖像；以及在該輸出元件顯示使用者所選擇的該圖像。 7.如申請專範圍第6項所述之方法，其中該自主性機器人包含一影像擷取裝置；且該方法進一步包含下步驟：向該自主性機器人的該影像擷取裝置提示使用者所選擇的、顯示於該輸出元件的該圖像，從而使該自主性機器人別包含於該圖像中的該經過編碼的指，而以一相應的答案視覺地或聽覺地回應該圖像。 8.如申請專範圍第6項所述之方法，進一步包含下步驟：提供一能夠與該自主性機器人進電子通信的通信元件。 9.如申請專範圍第8項所述之方法，進一步包含下步驟：將使用者經由該輸入元件選中並顯示於該輸出元件的該圖像中的該經過編碼的指，轉換為一電信號並經由該通信元件發送至該自主性機器人作為提示。 10.如申請專範圍第8項所述之方法，其中該通信元件為下之一：基於USB的有線結，基於WLAN的無線結，以 及基於芽的無線結。 八、圖式：第一圖 第二圖
