JP6377403B2 - Guiding device and control method - Google Patents
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Description
本発明は、使用者(例えば、視覚障害者)を誘導する誘導装置及び制御方法に関する。 The present invention relates to a guidance device and a control method for guiding a user (for example, a visually impaired person).
平成18年の日本国政府の統計によると、視覚障害者は約31万人にのぼる。視覚障害者は、ガイドヘルパーの同行介助を受けて外出したり、又は白杖若しくは盲導犬を用いて単独で外出したりできる。ガイドヘルパーの同行介助による外出が最も安全で確実であるが、ガイドヘルパーの数が十分ではないし、ガイドヘルパーを雇う費用が発生する。また、視覚障害者のガイドヘルパーへの気兼ねが生じ、視覚障害者に精神的なストレスを与えることもある。 According to the statistics of the Japanese government in 2006, there are about 310,000 visually impaired people. The visually impaired can go out with the help of a guide helper, or go out alone using a white cane or a guide dog. Going out with the help of a guide helper is the safest and most reliable, but the number of guide helpers is not sufficient and there is a cost to hire guide helpers. In addition, the visually-impaired person feels like a guide helper and may cause mental stress to the visually-impaired person.
視覚障害者の自立及び自由な社会生活のためには、視覚障害者の単独外出に伴う危険及び精神的なストレスを低減し、安全で快適な単独外出を達成するシステムが要求される。そこで、視覚障害者を進行方向に誘導することで、道案内及び道沿い歩行の支援を行う誘導装置が提案されている。 For the independence and free social life of the visually impaired, a system for reducing the danger and mental stress associated with going out of the visually impaired alone and achieving safe and comfortable going out is required. In view of this, a guidance device has been proposed that guides a visually impaired person in the direction of travel, and supports route guidance and walking along the street.
特許文献1に記載された誘導装置は、使用者(例えば、視覚障害者)を誘導する。この誘導装置では、サーボモーターにより回転輪が操舵されると、車輪部が旋回する。車輪部の挙動は、摺動部を介し、ポールのグリップ部に伝わる。従って、使用者は、車輪部が旋回したことを認識し、車輪部に続くように歩くことで誘導される。
The guidance device described in
しかしながら、特許文献1には、使用者が車輪部の旋回を認識するための摺動部の構成が記載されていない。つまり、使用者に誘導装置の進行方向を提示する構成が記載されていない。
However,
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用者に進行方向を提示できる誘導装置及び制御方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the guidance apparatus and control method which can show a advancing direction to a user.
本発明の第1の観点によれば、誘導装置は、方向提示軸と、一対の車輪と、支持部材と、操舵軸と、連結手段とを備える。方向提示軸は使用者によって把持され、支持部材は前記車輪を回転可能に支持し、操舵軸は前記支持部材に固定され、連結手段は前記方向提示軸と前記操舵軸とを連結する。前記連結手段は、第1駆動軸と、第2駆動軸と、駆動手段とを含む。駆動手段は、前記第1駆動軸の軸線の回りに前記第1駆動軸を回転させると伴に、前記第2駆動軸の軸線の回りに前記第2駆動軸を回転させる。前記操舵軸は、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との回転に対応して、前記操舵軸の軸線の回りに回転する。前記方向提示軸は、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との回転に対応して、前記方向提示軸の軸線の回りに回転する。 According to the first aspect of the present invention, the guidance device includes a direction presentation shaft, a pair of wheels, a support member, a steering shaft, and a connecting means. The direction presentation shaft is gripped by the user, the support member rotatably supports the wheel, the steering shaft is fixed to the support member, and the connecting means connects the direction presentation shaft and the steering shaft. The connection means includes a first drive shaft, a second drive shaft, and a drive means. The drive means rotates the first drive shaft about the axis of the first drive shaft and rotates the second drive shaft about the axis of the second drive shaft. The steering shaft rotates about the axis of the steering shaft in response to the rotation of the first drive shaft and the second drive shaft. The direction presentation axis rotates about the axis of the direction presentation axis in response to the rotation of the first drive axis and the second drive axis.
本発明の誘導装置において、前記連結手段は、前記方向提示軸の前記軸線と前記操舵軸の前記軸線と前記第1駆動軸の前記軸線と前記第2駆動軸の前記軸線とが一点で交わるように、前記方向提示軸と前記操舵軸とを連結することが好ましい。 In the guidance device of the present invention, the connecting means is configured such that the axis of the direction presentation shaft, the axis of the steering shaft, the axis of the first drive shaft, and the axis of the second drive shaft intersect at one point. In addition, it is preferable to connect the direction presentation shaft and the steering shaft.
本発明の誘導装置は制御手段をさらに備えることが好ましい。制御手段は、前記駆動手段を制御して、式(1)及び式(2)に従って、前記第1駆動軸及び前記第2駆動軸を回転させることが好ましい。 The guidance device of the present invention preferably further includes a control means. The control means preferably controls the drive means to rotate the first drive shaft and the second drive shaft according to the formulas (1) and (2).
θroll:前記第1駆動軸の前記軸線の回りの回転角度
θpitch:前記第2駆動軸の前記軸線の回りの回転角度
θyaw:前記操舵軸の前記軸線の回りの回転角度
β:前記操舵軸に対する前記方向提示軸の角度
θ roll : rotation angle of the first drive shaft around the axis θ pitch : rotation angle of the second drive shaft around the axis θ yaw : rotation angle of the steering shaft around the axis β: steering The angle of the direction presentation axis with respect to the axis
本発明の誘導装置は、環境を検出する環境検出手段をさらに備えることが好ましい。前記制御手段は、前記環境に応じて、進行方向を修正するように前記第1駆動軸の前記回転角度及び前記第2駆動軸の前記回転角度を決定することが好ましい。 It is preferable that the guidance device of the present invention further includes environment detection means for detecting the environment. Preferably, the control means determines the rotation angle of the first drive shaft and the rotation angle of the second drive shaft so as to correct the traveling direction according to the environment.
本発明の誘導装置において、前記制御手段は、式(1)及び式(2)に従って、前記第1駆動軸及び前記第2駆動軸を回転させる第1モードと、前記第1駆動軸及び前記第2駆動軸を回転させ、前記操舵軸と前記方向提示軸とを平行にする第2モードとを有することが好ましい。 In the guidance device according to the present invention, the control means includes a first mode in which the first drive shaft and the second drive shaft are rotated according to the formulas (1) and (2), the first drive shaft, and the first drive shaft. It is preferable to have a second mode in which the two drive shafts are rotated to make the steering shaft and the direction presentation shaft parallel.
本発明の誘導装置は、鉛直線に対する前記操舵軸の傾斜角度を検出する角度検出手段をさらに備えることが好ましい。前記制御手段は、前記傾斜角度に基づいて、前記第1駆動軸の前記回転角度及び前記第2駆動軸の前記回転角度を補正することが好ましい。 The guidance device of the present invention preferably further includes angle detection means for detecting an inclination angle of the steering shaft with respect to a vertical line. The control means preferably corrects the rotation angle of the first drive shaft and the rotation angle of the second drive shaft based on the tilt angle.
本発明の誘導装置において、前記車輪は、駆動源により駆動されない非駆動車輪であることが好ましい。 In the guidance device of the present invention, the wheel is preferably a non-driven wheel that is not driven by a drive source.
本発明の第2の観点によれば、制御方法は誘導装置の制御方法である。誘導装置は、使用者によって把持される方向提示軸、一対の車輪、前記車輪を回転可能に支持する支持部材、前記支持部材に固定される操舵軸、及び前記方向提示軸と前記操舵軸とを連結する連結手段を有する。制御方法は、駆動手段を制御して、前記連結手段の第1駆動軸の軸線の回りに前記第1駆動軸を回転させると伴に、前記連結手段の第2駆動軸の軸線の回りに前記第2駆動軸を回転させるステップを含む。 According to the second aspect of the present invention, the control method is a control method of the guidance device. The guidance device includes a direction presentation shaft gripped by a user, a pair of wheels, a support member that rotatably supports the wheels, a steering shaft fixed to the support member, and the direction presentation shaft and the steering shaft. It has a connection means to connect. The control method controls the driving means to rotate the first driving shaft around the axis of the first driving shaft of the connecting means, and to rotate the first driving shaft around the axis of the second driving shaft of the connecting means. A step of rotating the second drive shaft.
本発明によれば、使用者は、方向提示軸の回転を認識することによって、車輪の向きの変化、つまり、誘導装置の進行方向の変化を認識できる。つまり、誘導装置は使用者に進行方向を提示できる。 According to the present invention, the user can recognize the change in the direction of the wheel, that is, the change in the traveling direction of the guidance device by recognizing the rotation of the direction presentation shaft. That is, the guidance device can present the traveling direction to the user.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is not repeated.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る誘導装置1を模式的に示す斜視図である。誘導装置1は使用者(例えば、視覚障害者)を誘導する。誘導装置1は、一対の車輪5、支持部材7、連結部11(連結手段)、棒状部材21t、誘導ヨー軸31y、及び制御部51(制御手段)を備える。棒状部材21tは方向提示軸として機能し、誘導ヨー軸31yは操舵軸として機能する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a
一対の車輪5の各々は独立して回転可能である。一対の車輪5は、回転軸線5w上に配置され、駆動源により駆動されない非駆動車輪である。車輪5の駆動源を設けていないので、誘導装置1の軽量化、小型化、及び制御の容易化を実現できる。支持部材7は、一対の車輪5を回転可能に支持する。
Each of the pair of
連結部11は、駆動ロール軸13r(第1駆動軸)、駆動ピッチ軸13p(第2駆動軸)、駆動部15(駆動手段)、第1ヨーク16、及び第2ヨーク17を含む。第1ヨーク16は、基部16a、及び基部16aから延設される一対のアーム16bを有する。第2ヨーク17は、基部17a、及び基部17aから延設される一対のアーム17bを有する。
The connecting
連結部11は、棒状部材21tの軸線Atと誘導ヨー軸31yの軸線Ayと駆動ロール軸13rの軸線Arと駆動ピッチ軸13pの軸線Apとが一点で交わるように、棒状部材21tと誘導ヨー軸31yとを連結する。従って、使用者が棒状部材21tの回転を許容しつつ棒状部材21tを把持した状態において、駆動ロール軸13rの軸線Arの回りの回転角度θrollと駆動ピッチ軸13pの軸線Apの回りの回転角度θpitchとを制御することによって、誘導ヨー軸31yの軸線Ayの回りの回転角度θyawを簡易に所望の値に設定できる。また、棒状部材21tの軸線Atの回りの回転と誘導ヨー軸31yの軸線Ayの回りの回転とを簡易に対応させることができる。
The connecting
駆動ロール軸13rは一対のアーム16bの一方又は双方に支持される。軸線Arと軸線Ayとは直交する。軸線Arと軸線Apとは直交する。駆動ピッチ軸13pは一対のアーム17bの一方又は双方に支持される。軸線Apと軸線Atとは直交する。
The
駆動ロール軸13rに対する駆動ピッチ軸13pの位置は一定である。つまり、駆動ロール軸13rと駆動ピッチ軸13pとは相対的に回転不能である。例えば、駆動ロール軸13rと駆動ピッチ軸13pとは接合される。例えば、駆動ロール軸13rを第1中間部材に設けると伴に、駆動ピッチ軸13pを第2中間部材に設け、第1中間部材と第2中間部材とを接合する。
The position of the
駆動ロール軸13rに対する駆動ピッチ軸13pの位置が一定であるため、駆動ロール軸13rが軸線Arの回りに回転すると、駆動ピッチ軸13pも軸線Arの回りに回転する。また、駆動ピッチ軸13pが軸線Apの回りに回転すると、駆動ロール軸13rも軸線Apの回りに回転する。
Since the position of the
駆動部15は、制御部51に制御されて、軸線Arの回りに駆動ロール軸13rを回転させる。駆動部15は、制御部51に制御されて、軸線Apの回りに駆動ピッチ軸13pを回転させる。
The
棒状部材21tは、鉛直線に対して、使用者に向かって傾斜している。棒状部材21tの一方端部は、第2ヨーク17の基部17aに固定され、棒状部材21tの他方端部は、使用者によって把持される。棒状部材21tは、駆動ロール軸13rと駆動ピッチ軸13pとの回転に対応して、軸線Atの回りに回転する。棒状部材21tは、例えば、杖(例えば、白杖)である。
The bar-shaped
誘導ヨー軸31yの一方端部は、第1ヨーク16の基部16aに固定され、誘導ヨー軸31yの他方端部は、支持部材7に固定される。例えば、誘導ヨー軸31yは、車輪5の接地面に垂直、又は鉛直線と平行である。誘導ヨー軸31yは、駆動ロール軸13rと駆動ピッチ軸13pとの回転に対応して、軸線Ayの回りに回転する。誘導ヨー軸31yの軸線Ayの回りの回転に対応して、一対の車輪5の向きが変化し、誘導装置1の進行方向が変化する。
One end portion of the
誘導ヨー軸31yと棒状部材21tとの連動について説明する。駆動ロール軸13r及び駆動ピッチ軸13pが回転すると、第1ヨーク16及び第2ヨーク17が回転する。駆動ロール軸13rが第1ヨーク16に支持され、駆動ピッチ軸13pが第2ヨーク17に支持されているためである。そして、誘導ヨー軸31yが第1ヨーク16に固定され、棒状部材21tが第2ヨーク17に固定されているため、駆動ロール軸13r及び駆動ピッチ軸13pが回転すると、誘導ヨー軸31yが軸線Ayの回りに回転すると伴に、誘導ヨー軸31yの回転に対応して、棒状部材21tが軸線Atの回りに回転する。
Interlocking between the
実施形態1によれば、棒状部材21tは、誘導ヨー軸31yの軸線Ayの回りの回転に対応して軸線Atの回りに回転する。誘導ヨー軸31yの回転に対応して車輪5の向きが変化するため、使用者は、棒状部材21tの回転(ひねり)を認識することによって、車輪5の向きの変化、つまり、誘導装置1の進行方向の変化を認識できる。このように、誘導装置1は、使用者に対して進行方向を提示できる。また、誘導ヨー軸31yと棒状部材21tとが連動するため、使用者に対して常時、進行方向を提示できるし、誘導装置1が停止しているときでも、進行方向を提示できる。
According to the first embodiment, the rod-shaped
制御部51による駆動部15の制御について説明する。制御部51は、駆動部15を制御して、式(1)及び式(2)に従って、駆動ロール軸13r及び駆動ピッチ軸13pを回転させる。駆動ロール軸13rの回転角度θrollは、誘導ヨー軸31yの回転角度θyaw及び誘導ヨー軸31yに対する棒状部材21tの角度βを用いて、式(1)で表される。駆動ピッチ軸13pの回転角度θpitchは、回転角度θyaw及び角度βを用いて、式(2)で表される。角度βは、使用者に依存することなく一定であってもよいし、使用者に応じて変更される変数であってもよい。
Control of the
式(1)及び式(2)では、誘導ヨー軸31yが鉛直に保たれ、棒状部材21tが角度βに保たれている(つまり、角度βが一定に保持されている)と仮定している。この仮定は、使用者が、棒状部材21tの回転を許容しつつ、棒状部材21tの角度βを一定に保とうとするときに満たされる。この仮定の元では、誘導ヨー軸31y及び棒状部材21tがそれぞれ架空の第1軸受及び第2軸受に支えられており、駆動ロール軸13r及び駆動ピッチ軸13p並びに駆動部15によってユニバーサルジョイントが構成されていると考えることができる。
In the equations (1) and (2), it is assumed that the
制御部51は、誘導装置1の目標位置に車輪5が向くように、回転角度θyawを算出する。そして、制御部51は、式(1)及び式(2)に基づいて、回転角度θroll及び回転角度θpitchを算出する。さらに、制御部51は、駆動部15を制御して、駆動ロール軸13rを軸線Arの回りに回転させて駆動ロール軸13rに回転角度θrollを与える伴に、駆動ピッチ軸13pを軸線Apの回りに回転させて駆動ピッチ軸13pに回転角度θpitchを与える。その結果、誘導ヨー軸31yが軸線Ayの回りに回転して誘導ヨー軸31yに回転角度θyawが与えられ、車輪5の向き、つまり、誘導装置1の進行方向が定まる。
The
実施形態1によれば、制御部51が、誘導ヨー軸31yの回転角度θyawを制御して、車輪5の向きを定める。従って、使用者は、誘導装置1の車輪5を地面に付けた状態で誘導装置1を先行させ、誘導装置1を押しながら歩行するだけで、進行方向の案内を受けることができ、目的地まで誘導されることができる。
According to the first embodiment, the
図2は、回転角度θyawと、回転角度θroll及び回転角度θpitchとの関係を示す図である。横軸は回転角度θyawを示し、縦軸は回転角度θroll及び回転角度θpitchを示す。 FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the rotation angle θ yaw , the rotation angle θ roll, and the rotation angle θ pitch . The horizontal axis represents the rotation angle θ yaw , and the vertical axis represents the rotation angle θ roll and the rotation angle θ pitch .
図2は、角度βを135度とし、回転角度θyawを変えながら、式(1)及び式(2)に基づいて算出した回転角度θroll及び回転角度θpitchを示す。1つの回転角度θroll及び1つの回転角度θpitchによって、1つの回転角度θyawが一義的に定まっている。従って、式(1)及び式(2)に基づいて回転角度θroll及び回転角度θpitchを算出することによって、回転角度θyawを所望の値に設定できる。 FIG. 2 shows the rotation angle θ roll and the rotation angle θ pitch calculated based on the equations (1) and (2) while the angle β is 135 degrees and the rotation angle θ yaw is changed. One rotation angle θ yaw is uniquely determined by one rotation angle θ roll and one rotation angle θ pitch . Therefore, the rotation angle θ yaw can be set to a desired value by calculating the rotation angle θ roll and the rotation angle θ pitch based on the equations (1) and (2).
回転角度θrollは、駆動ピッチ軸13pが水平方向に平行であるときに0度である。使用者の側から観測者が軸線Arに沿った方向から駆動ロール軸13rを見た場合に、駆動ロール軸13rが時計回りに回転したとき、回転角度θrollは正の値をとる。
The rotation angle θ roll is 0 degrees when the
回転角度θpitchは、棒状部材21tが鉛直線に平行であるときに0度である。棒状部材21tが、鉛直線に対して、使用者に向かって傾斜したとき、回転角度θpitchは負の値をとる。
The rotation angle θ pitch is 0 degree when the rod-shaped
回転角度θyawは、車輪5の向き、つまり、誘導装置1の進行方向を示す角度である。回転角度θyawは、回転角度θrollが0度であり、回転角度θpitchが−45度であるときに0度である。使用者の側から観測者が軸線Ayに沿った方向から誘導ヨー軸31yを見た場合に、誘導ヨー軸31yが時計回りに回転したとき、回転角度θyawは正の値をとる。
The rotation angle θ yaw is an angle indicating the direction of the
図1及び図3を参照して、誘導ヨー軸31yの回転と棒状部材21tの回転(ひねり)との関係について説明する。図1に示すように、誘導ヨー軸31yと棒状部材21tとは連結部11によって連結されているため、誘導ヨー軸31yが軸線Ayの回りに回転して誘導ヨー軸31yに回転角度θyawが与えられたときに、棒状部材21tは軸線Atの回りに回転して棒状部材21tに回転角度θtwistが与えられる。回転角度θtwistは、回転角度θyaw及び角度βを用いて、式(3)で表される。
With reference to FIG.1 and FIG.3, the relationship between rotation of the induction | guidance | derivation yaw axis |
図3は、回転角度θyawと回転角度θtwistとの関係を示す図である。図3は、角度βを135度とし、回転角度θyawを変えながら、式(3)に基づいて算出した回転角度θtwistを示す。 FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the rotation angle θ yaw and the rotation angle θ twist . FIG. 3 shows the rotation angle θ twist calculated based on the equation (3) while the angle β is 135 degrees and the rotation angle θ yaw is changed.
回転角度θyawと回転角度θtwistとには正の相関があり、回転角度θtwistは回転角度θyawに対して単調増加している。従って、棒状部材21tを把持している使用者は、棒状部材21tの回転(ひねり)の大きさ(回転角度θtwistの変化)を認識することにより、車輪5の向きの変化(回転角度θyawの変化)の程度、つまり、誘導装置1の進行方向の変化の程度を認識できる。特に、進行方向の提示で用いられることの多い回転角度θyawの小さい範囲(例えば、−20度〜20度)では、回転角度θtwistは、ほぼ線形である。従って、使用者は、誘導装置1の進行方向の変化の程度及び進行方向をさらに正確に認識できる。
The rotation angle θ yaw and the rotation angle θ twist have a positive correlation, and the rotation angle θ twist increases monotonously with respect to the rotation angle θ yaw . Therefore, the user holding the rod-shaped
図3に示される回転角度θyawの定義は図2に示される回転角度θyawの定義と同じであり、回転角度θyawは、誘導ヨー軸31yが時計回りに回転したときに正の値をとる。回転角度θtwistは、回転角度θyawが0度のときに0度である。使用者の側から観測者が軸線Atに沿った方向から棒状部材21tを見た場合に、棒状部材21tが時計回りに回転したとき、回転角度θtwistは正の値をとる。
The definition of the rotation angle θ yaw shown in FIG. 3 is the same as the definition of the rotation angle θ yaw shown in FIG. 2, and the rotation angle θ yaw takes a positive value when the
従って、棒状部材21tの軸線Atの回りの回転方向と誘導ヨー軸31yの軸線Atの回りの回転方向とは一致している。加えて、誘導ヨー軸31yの時計回りの回転は、使用者から見て、車輪5が右に曲がることに対応し、誘導ヨー軸31yの反時計回りの回転は、使用者から見て、車輪5が左に曲がることに対応する。
Therefore, the rotation direction of the rod-shaped
その結果、棒状部材21tの回転(ひねり)の方向は、使用者から見て誘導装置1が右に曲がるとき時計回りであり、誘導装置1が左に曲がるとき反時計回りである。このように、棒状部材21tの回転の方向と誘導装置1の向きとの関係は、一般的な自動車のハンドルの回転の方向と自動車の向きとの関係と同様であるため、使用者は、棒状部材21tの回転により提示されている方向を直感的に認識することが可能である。
As a result, the direction of rotation (twisting) of the rod-shaped
図1を参照して、制御部51のモードについて説明する。制御部51は、第1モードと第2モードとを有してもよい。第1モードは、制御部51が、式(1)及び式(2)に従って、駆動ロール軸13r及び駆動ピッチ軸13pを回転させるモードである。第2モードは、駆動ロール軸13r及び駆動ピッチ軸13pを回転させ、誘導ヨー軸31yと棒状部材21tとを平行にするモードである。
The mode of the
例えば、制御部51は、通常は第1モードで動作し、誘導装置1が階段を移動する場合に第2モードで動作する。例えば、誘導装置1にスイッチを設け、使用者がスイッチを操作することによって、第1モードと第2モードとを切り替える。例えば、誘導装置1にセンサーを設け、センサーが階段を検知した場合に、制御部51は、モードを第1モードから第2モードへ切り替える。
For example, the
また、第2モードは、駆動ロール軸13r及び駆動ピッチ軸13pを回転させ、誘導ヨー軸31yと棒状部材21tとを平行にすると伴に、軸線Arが回転軸線5wに直交するモードであってもよい。軸線Arが回転軸線5wに直交する場合、回転角度θyawが0度であり、車輪5は真っ直ぐ向いている。
Further, the second mode is a mode in which the
例えば、第2モードでは、制御部51は、駆動部15を制御して、角度βが180度になり、回転角度θyawが0度になるように、回転角度θroll及び回転角度θpitchの各々を0度にする。
For example, in the second mode, the
実施形態1によれば、モードを第1モードから第2モードに切り替えることによって、使用者は、車輪5で階段の表面をなぞるように誘導装置1を動かして階段の形を把握しながら、一般的な白杖を用いた階段歩行とほぼ同じ動作で階段を上り下りすることが可能である。進行方向において1個の車輪5に相当するスペースを要するだけなので、使用者は、階段の1段1段を区別して認識することが可能である。
According to the first embodiment, by switching the mode from the first mode to the second mode, the user moves the
次に、一般的な誘導装置と実施形態1に係る誘導装置1とを比較する。ある誘導装置は、方向が変化する1個の前輪と、方向が変化しない2個の後輪とを備える。前輪と後輪とが設けられるため、この誘導装置の使用時には、進行方向において2個の車輪に相当するスペースとホイールベースに相当するスペースとが要求される。従って、特に、階段での使用が不便である。これに対して、実施形態1によれば、回転軸線5w上に一対の車輪5を設け、進行方向において複数の車輪を設けていない。従って、小型化及び軽量化を実現でき、取扱いが容易なため、階段での使用も容易である。
Next, a general guidance device and the
また、ある誘導装置は、例えば、音声、バイブレーション、電気刺激、又は力覚提示(例えば、ジャイロモーメント又は偏心円盤を利用)を用いて使用者に進行方向を提示している。しかしながら、これらを用いた誘導装置では、進行方向の提示の分解能が低い。従って、使用者は、どの程度曲がるように案内されているのかを十分に認識できない。これに対して、実施形態1によれば、図3に示されるように、回転角度θyawと回転角度θtwistとには正の相関があるため、高い分解能で進行方向の提示を行うことができる。 In addition, a certain guidance device presents the traveling direction to the user using, for example, voice, vibration, electrical stimulation, or haptic presentation (for example, using a gyro moment or an eccentric disk). However, in the guidance device using these, the resolution of presentation in the traveling direction is low. Therefore, the user cannot fully recognize how much the user is guided to turn. On the other hand, according to the first embodiment, as shown in FIG. 3, since the rotation angle θ yaw and the rotation angle θ twist have a positive correlation, the traveling direction can be presented with high resolution. it can.
さらに、ある誘導装置は、曲がり角のみ、又は進行方向が案内方向から逸れているときのみ、進行方向の提示を断続的に行う。従って、進行方向の提示の頻度が少なく、使用者は、進行方向の提示がされない間、不安になることがある。これに対して、実施形態1によれば、誘導ヨー軸31yの回転、つまり、車輪5の向きの変化に対応して、棒状部材21tが回転するため、常時、進行方向の提示が行われる。その結果、使用者に不安を与えることを抑制できる。
Furthermore, a certain guidance device intermittently presents the traveling direction only when the vehicle is turning only or when the traveling direction deviates from the guiding direction. Accordingly, the frequency of presentation of the direction of travel is low, and the user may be anxious while the direction of travel is not presented. On the other hand, according to the first embodiment, since the rod-shaped
さらに、音声を用いて進行方向を提示する一般的な誘導装置において、進行方向の提示の頻度が多いと、使用者の聴覚による音源定位を阻害したり、使用者に煩わしさを感じさせる。これに対して、実施形態1によれば、棒状部材21tを回転させることにより、つまり、棒状部材21tをひねることにより方向を提示するため、音源定位を阻害することがなく、また、使用者が煩わしさを感じることを抑制できる。
Further, in a general guidance device that presents a traveling direction using voice, if the traveling direction is frequently presented, the sound source localization by the user's hearing is obstructed or the user feels bothered. On the other hand, according to the first embodiment, the direction is presented by rotating the rod-shaped
以上、図1〜図3を参照して説明したように、実施形態1によれば、使用者に対して誘導装置1の進行方向の提示を直感的に常時実行しつつ、誘導装置1の小型化及び軽量化を実現できる。また、棒状部材21tによる進行方向の提示と誘導ヨー軸31yによる進行方向の案内とを同時に実行できる。
As described above with reference to FIGS. 1 to 3, according to the first embodiment, the
(実施形態2)
図4は、本発明の実施形態2に係る誘導装置1を示す斜視図である。誘導装置1は使用者H(例えば、視覚障害者)を誘導する。誘導装置1は誘導ユニット100を備える。誘導ユニット100は、一対の車輪5、支持部材7、連結部11(連結手段)、棒状部材21t、及び誘導ヨー軸31yを備える。棒状部材21tは方向提示軸として機能し、誘導ヨー軸31yは操舵軸として機能する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a perspective view showing the
一対の車輪5の間には支持部材7が配置される。支持部材7は、円筒状の支持部7a、及び基部7bを含む。支持部7aは、一対の車輪5の間に配置され、回転軸線5w上で車輪5の各々を回転可能に支持する。基部7bは支持部7aに固定される。
A
連結部11の構成は、実施形態1に係る連結部11の構成と同様である。ただし、連結部11は、駆動部15の一部を構成するサーボモーター15r(第1駆動源)及びサーボモーター15p(第2駆動源)をさらに含む。サーボモーター15rは直方体状のケース20rを有し、サーボモーター15pは直方体状のケース20pを有する。
The configuration of the connecting
サーボモーター15rの回転軸は、駆動ロール軸13rであり、ケース20rの壁部から突出している。サーボモーター15rは、軸線Arの回りに駆動ロール軸13rを回転させる。駆動ロール軸13rの先端部は一対のアーム16bの一方に固定される。軸線Arと軸線Ayとは直交し、軸線Arと軸線Apとは直交する。
The rotation shaft of the
サーボモーター15pの回転軸は、駆動ピッチ軸13pであり、ケース20pの壁部から突出している。サーボモーター15pは、軸線Apの回りに駆動ピッチ軸13pを回転させる。駆動ピッチ軸13pの先端部は一対のアーム17bの一方に固定される。軸線Apと軸線Atとは直交する。
The rotation axis of the
ケース20rとケース20pとは、軸線Arと軸線Apとが直交するように、一対の連結部材32によって接合される。ケース20rとケース20pとは、互いに接合されるため、相対的に回転不能である。従って、駆動ロール軸13rに対する駆動ピッチ軸13pの位置は一定である。
The
ケース20pの壁部のうち一対のアーム16bの他方と対向する壁部は、ケース20r及びケース20pが軸線Arの回りに回転可能なように、一対のアーム16bの当該他方に支持される。ケース20pの壁部のうち一対のアーム17bの他方と対向する壁部は、ケース20r及びケース20pが軸線Apの回りに回転可能なように、一対のアーム17bの当該他方に支持される。
Of the wall portions of the
棒状部材21tは、使用者Hによって把持され、実施形態1と同様に、駆動ロール軸13rと駆動ピッチ軸13pとの回転に対応して、軸線Atの回りに回転する。
The rod-shaped
誘導ヨー軸31yは支柱部31a及び基部31bを含む。支柱部31aの基端部は基部7bに固定される。例えば、支柱部31aは、車輪5の接地面に垂直、又は鉛直線と平行である。支柱部31aの先端部は基部31bに固定される。基部31bは、第1ヨーク16の基部16aに固定され、連結部11を支持する。誘導ヨー軸31yは、実施形態1と同様に、駆動ロール軸13rと駆動ピッチ軸13pとの回転に対応して、軸線Ayの回りに回転する。
The
実施形態2によれば、実施形態1と同様に、棒状部材21tは、誘導ヨー軸31yの軸線Ayの回りの回転に対応して軸線Atの回りに回転する。従って、使用者は、棒状部材21tの回転(ひねり)を認識することによって、誘導装置1の進行方向の変化を常時認識できる。このように、誘導装置1は、使用者に対して進行方向を常時提示できる。また、誘導装置1は、停止しているときでも、使用者に対して進行方向を提示できる。
According to the second embodiment, as in the first embodiment, the rod-shaped
図5は、誘導装置1の電気的構成を示すブロック図である。誘導装置1は制御ユニット50をさらに備える。制御ユニット50は、制御部51、記憶部53、モータードライバー55r、モータードライバー55p、及び電源57を備える。モータードライバー55r及びモータードライバー55pは駆動部15の一部を構成する。制御ユニット50は誘導ユニット100から離れた位置に配置される。例えば、制御ユニット50は使用者Hに携帯される。ただし、制御ユニット50の各構成のうちの全部又は一部が誘導ユニット100に配置されてもよい。
FIG. 5 is a block diagram showing an electrical configuration of the
制御部51は、例えば、マイクロコントローラーであり、記憶部53は、例えば、半導体メモリー及び/又はハードディスクドライブである。記憶部53は制御部51に搭載されてもよい。記憶部53は、コンピュータープログラム、及び地図データ等の各種データを記憶する。
The
制御部51は、記憶部53に格納されたコンピュータープログラムを実行して、モータードライバー55r及びモータードライバー55pを制御し、サーボモーター15r及びサーボモーター15pを駆動させる。モータードライバー55rは、サーボモーター15rを駆動し、駆動ロール軸13rを軸線Arの回りに回転させる。モータードライバー55pは、サーボモーター15pを駆動し、駆動ピッチ軸13pを軸線Apの回りに回転させる。
The
電源57は、制御部51、記憶部53、モータードライバー55r、モータードライバー55p、サーボモーター15r、及びサーボモーター15pに電源電圧を供給する。
The
誘導ユニット100は、電源57から電源電圧が供給される環境検出部41(環境検出手段)及び角度検出部43(角度検出手段)をさらに備える。環境検出部41は、誘導ユニット100の環境を検出し、誘導ユニット100の環境を示す情報(以下、「環境情報」と記載する。)を制御部51に出力する。
The
例えば、環境検出部41はレーザー測距センサーを含む。レーザー測距センサーは、誘導ユニット100の周辺物体と誘導ユニット100との間の距離を計測し、環境情報としての距離情報を制御部51に出力する。例えば、環境検出部41はカメラを含む。カメラは、誘導ユニット100の周辺環境を撮影し、環境情報としての画像データを制御部51に出力する。
For example, the
例えば、環境検出部41は位置検出部を含む。位置検出部は、誘導ユニット100の位置を検出し、環境情報として誘導ユニット100の位置情報を制御部51に出力する。例えば、位置検出部は、衛星航法装置及び/又は自律航法装置を含み、誘導ユニット100の絶対位置及び/又は相対位置を検出して、誘導ユニット100の位置を割り出し、位置情報を制御部51に出力する。衛星航法装置は、例えば、GPS(Global Positioning System)を含む。
For example, the
角度検出部43は、鉛直線に対する誘導ヨー軸31yの傾斜角度θiyを検出し、傾斜角度θiyに対応する信号を制御部51に出力する。傾斜角度θiyは、傾斜角度θiyそれ自体、又は傾斜角度θiyに相関する角度である。例えば、角度検出部43は、誘導ヨー軸31yに配置され、傾斜角度θiyを検出する。従って、制御部51は傾斜角度θiyを認識できる。また、制御部51は、傾斜角度θiy、回転角度θroll、及び回転角度θpitchを使用して、誘導ヨー軸31yに対する棒状部材21tの角度βを算出できる。
The
例えば、角度検出部43は、棒状部材21tに配置され、鉛直線に対する棒状部材21tの傾斜角度θitを検出する。角度βが一定に保持されている場合、傾斜角度θitは傾斜角度θiyを示すため、制御部51は、傾斜角度θiyを認識できる。また、制御部51は、誘導ヨー軸31yが鉛直に保たれている場合には、角度βが変化しても、傾斜角度θiyを使用して、変化後の角度βを算出できる。
For example, the
制御部51は、実施形態1と同様に、式(1)及び式(2)に従って、駆動ロール軸13r及び駆動ピッチ軸13pを回転させる。そこで、制御部51は、傾斜角度θiyに基づいて、駆動ロール軸13rの回転角度θroll及び駆動ピッチ軸13pの回転角度θpitchを補正する。従って、より正確に回転角度θyawを制御できる。例えば、制御部51は、傾斜角度θiyに基づいて、式(1)及び式(2)を補正する。例えば、制御部51は、傾斜角度θiyに基づいて、式(1)及び式(2)の角度βを補正する。
Similarly to the first embodiment, the
図4〜図6を参照して、制御部51による誘導装置1の制御方法について説明する。図6は、誘導装置1の制御方法を示すフローチャートである。制御部51は、コンピュータープログラムを実行することにより、ステップS1〜ステップS15の処理を実行して、誘導装置1を制御する。その結果、駆動ロール軸13r及び駆動ピッチ軸13pが回転し、誘導ヨー軸31y及び棒状部材21tが回転する。
With reference to FIGS. 4-6, the control method of the
ステップS1において、制御部51は、環境検出部41が出力した環境情報に基づいて、誘導ユニット100の環境(現在位置を含む。)を認識する。ステップS3において、制御部51は、誘導ユニット100の環境(現在位置を含む。)及び地図データに基づいて、出発地(現在位置)から目的地までの経路を算出する。
In step S <b> 1, the
ステップS5において、制御部51は、経路上に目標位置を設定し、誘導ユニット100の現在位置及び目標位置に基づいて、誘導ユニット100の旋回半径ρを算出する。旋回半径ρと誘導ヨー軸31yの回転角度θyawとの関係は、車輪5を前輪とみなし、使用者Hを後輪とみなしたときの2輪車モデルで表現できる。つまり、旋回半径ρは、車輪5と使用者Hとの間の距離Lを用いて、式(4)で表される。距離Lは誘導ユニット100のホイールベースに相当する。
In step S5, the
ステップS7において、制御部51は、旋回半径ρを用いて、式(4)に基づいて、回転角度θyawを算出する。ステップS9において、制御部51は、回転角度θyawを用いて、実施形態1で説明した式(1)に基づいて、回転角度θrollを算出する。ステップS11において、制御部51は、回転角度θyawを用いて、実施形態1で説明した式(2)に基づいて、回転角度θpitchを算出する。なお、ステップS9とステップS11との順番は任意であり、また、ステップS9とステップS11とを同時に実行してもよい。
In step S7, the
ステップS13において、制御部51は、駆動部15を制御して、軸線Arの回りに駆動ロール軸13rを回転させると伴に、軸線Apの回りに駆動ピッチ軸13pを回転させる。具体的には、ステップS13において、制御部51は、駆動部15を制御して、式(1)に基づいて算出された回転角度θrollを駆動ロール軸13rに与え、式(2)に基づいて算出された回転角度θpitchを駆動ピッチ軸13pに与える。
In step S <b> 13, the
ステップS15において、制御部51は、誘導ユニット100が目的地に到着したか否かを判定する。制御部51は、肯定的判定(ステップS15でYes)を行った場合、処理を終了し、否定的判定(ステップS15でNo)を行った場合、処理をステップS1に進める。制御部51は、誘導ユニット100が目的地に到着するまで、ルーチン(ステップS1〜ステップS15の処理)を繰り返す。
In step S15, the
ルーチンを実行するたびに、誘導ユニット100の環境に基づいて旋回半径ρが算出され、回転角度θyawが再計算されるため、駆動ロール軸13r及び駆動ピッチ軸13pのフィードバック制御が実現される。つまり、制御部51は、誘導ユニット100(誘導装置1)の環境に応じて、誘導ユニット100(誘導装置1)の進行方向を修正するように駆動ロール軸13rの回転角度θroll及び駆動ピッチ軸13pの回転角度θpitchを決定する。その結果、使用者Hを精度良く目的地に案内できる。
Each time the routine is executed, the turning radius ρ is calculated based on the environment of the
以上、図4〜図6を参照して説明したように、実施形態2によれば、実施形態1と同様に、使用者Hに対して誘導装置1の進行方向の提示を直感的に常時実行しつつ、誘導装置1の小型化及び軽量化を実現できる。また、棒状部材21tによる進行方向の提示と誘導ヨー軸31yによる進行方向の案内とを同時に実行できる。さらに、図6を参照して説明したように、実施形態2によれば、制御部51は、目的地に到着するように、誘導ヨー軸31yの回転角度θyaw、つまり、車輪5の向きを制御する。従って、使用者Hは、進行方向の案内を受けることができ、目的地まで誘導されることができる。その他、実施形態2によれば、誘導装置1は実施形態1に係る誘導装置1と同様の構成を有するため、実施形態1と同様の効果を奏する。
As described above with reference to FIGS. 4 to 6, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the user H is always always intuitively presented with the direction of travel of the
次に、本発明が実施例に基づき具体的に説明されるが、本発明は以下の実施例によって限定されない。 Next, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to the following examples.
図4、図5、及び図7を参照して、本発明に係る実施例を説明する。本実施例では、実施形態2に係る誘導装置1を使用した。ただし、環境検出部41及び角度検出部43は搭載しなかった。
An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 7. In this example, the
誘導ユニット100が0度の回転角度θyawで使用者H(つまり、被験者)を誘導している途中で、サーボモーター15r及びサーボモーター15pを制御して、誘導ヨー軸31yに予め定められた角度を回転角度θyawとして与えた。そして、車輪5の移動軌跡、つまり、誘導ユニット100による誘導軌跡を確認した。誘導中(移動中)の車輪5の位置をモーションキャプチャーカメラで測定し、車輪5の移動軌跡を算出した。
While the
回転角度θyawとして15度を誘導ヨー軸31yに与えた誘導、及び回転角度θyawとして45度を誘導ヨー軸31yに与えた誘導を実行し、車輪5の移動軌跡を算出した。
The 15 degrees rotation angle theta yaw gave induced
図7は、車輪5の移動軌跡を示す図である。横軸はx方向の位置を示し、縦軸はx方向に直交するy方向の位置を示す。実線a15及び実線a45は実測値を示す。実線a15は回転角度θyaw(15度)に対応する車輪5の移動軌跡を示し、実線a45は回転角度θyaw(45度)に対応する車輪5の移動軌跡を示す。
FIG. 7 is a diagram showing a movement locus of the
一点鎖線b15及び一点鎖線b45は予測値を示す。一点鎖線b15は、回転角度θyaw(15度)に対応し、実施形態2で説明した式(4)を用いて算出した旋回半径ρを有する円の一部(予測値に基づく軌跡)である。一点鎖線b15が示す旋回半径ρは3.73mであった。一点鎖線b15は、実線a15から少しずらした位置に記載されている。 An alternate long and short dash line b15 and an alternate long and short dash line b45 indicate predicted values. An alternate long and short dash line b15 corresponds to the rotation angle θ yaw (15 degrees) and is a part of a circle having a turning radius ρ calculated using the equation (4) described in the second embodiment (a locus based on a predicted value). . The turning radius ρ indicated by the alternate long and short dash line b15 was 3.73 m. The alternate long and short dash line b15 is shown at a position slightly shifted from the solid line a15.
実線a15と一点鎖線b15とを比較すると、回転角度θyaw(15度)に対応する車輪5の移動軌跡が、回転角度θyaw(15度)に対応する予測値に基づく軌跡の旋回半径ρとほぼ一致していることが確認できた。
Comparing the solid line a15 and the dashed line b15, the movement trajectory of the
一点鎖線b45は、回転角度θyaw(45度)に対応し、式(4)を用いて算出した旋回半径ρを有する円の一部(予測値に基づく軌跡)である。一点鎖線b45が示す旋回半径ρは1.00mであった。一点鎖線b45は、実線a45から少しずらした位置に記載されている。 An alternate long and short dash line b45 corresponds to the rotation angle θ yaw (45 degrees) and is a part of a circle having a turning radius ρ calculated using Expression (4) (a trajectory based on a predicted value). The turning radius ρ indicated by the alternate long and short dash line b45 was 1.00 m. The alternate long and short dash line b45 is shown at a position slightly shifted from the solid line a45.
実線a45と一点鎖線b45とを比較すると、回転角度θyaw(45度)に対応する車輪5の移動軌跡が、回転角度θyaw(45度)に対応する予測値に基づく軌跡の旋回半径ρとほぼ一致していることが確認できた。
Comparing the solid lines a45 and dashed line b45, the movement trajectory of the
次に、本実施例における各種条件について説明する。車輪5は、ベビーカー又はシルバーカーに用いられる軽量なEVA(Ethylene−Vinyl Acetate)素材の車輪である。棒状部材21tは、視覚障害者用の白杖である。サーボモーター15r及びサーボモーター15pの各々は、ロボット用サーボモーター(DYNAMIXEL(登録商標) AX−12)であり、保持トルクは1.65Nmである。電源57は、モバイル機器用のリチウムイオンバッテリー(9V、1000mAh)である。
Next, various conditions in the present embodiment will be described. The
誘導ユニット100の重量は、電源57を除いて、760gであり、1kgを下回る。誘導ユニット100は、一般的な白杖が200g程度であることに比べれば重いが、棒状部材21t以外の部材は支持部材7のほぼ真上に位置するため、荷重が車輪5にかかる。従って、誘導ユニット100は車輪5の受ける地面反力で支えられ、使用者Hへの負担は軽減される。
The weight of the
電源57の重量は290gであり、棒状部材21tの長さは1100mmである。棒状部材21tが鉛直線に平行に起立しているときの誘導ユニット100の地面からの高さは1300mmである。各車輪5の直径は175mmであり、一方の車輪5の接地部と他方の車輪5の接地部との間の距離は100mmであり、一方の車輪5の外側面と他方の車輪5の外側面との間の距離は130mmである。
The weight of the
使用者Hは、晴眼者であり、目隠しをした。使用者Hには、誘導装置1の概要を説明し、棒状部材21tの軸線Atの回りの回転(ひねり)を許すように棒状部材21tを持って誘導ユニット100の誘導に従って歩くことを依頼した。
User H is a sighted person and blindfolded. The user H was given an outline of the
実施形態1で説明した式(1)及び式(2)に従ってサーボモーター15r及びサーボモーター15pを制御するために、角度βが必要であり、実施形態2で説明した式(4)に従って旋回半径ρを評価するために、距離Lが必要であった。使用者Hに自然に棒状部材21tを把持してもらい、角度β及び距離Lを実測した。本実施例では、角度βは約135度であり、距離Lは約1.00mであった。
In order to control the
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態及び実施例について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態及び実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である(例えば、下記に示す(1)〜(3))。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The embodiments and examples of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be carried out in various modes without departing from the gist thereof (for example, (1) to (3 shown below) )). In order to facilitate understanding, the drawings schematically show each component as a main component, and the thickness, length, number, and the like of each component shown in the drawings are different from the actual for convenience of drawing. In some cases. Moreover, the shape, dimension, etc. of each component shown by said embodiment are an example, Comprising: It does not specifically limit, A various change is possible in the range which does not deviate substantially from the effect of this invention.
(1)実施形態1及び2では、軸線Atと軸線Ayと軸線Arと軸線Apとが一点で交わるが、一点で交わらなくてもよく、また、回転角度θroll及び回転角度θpitchの制御は式(1)及び式(2)に基づかなくてもよい。誘導ヨー軸31y(支柱部31a)は、車輪5の接地面に垂直、又は鉛直線と平行でなくてもよい。
(1) In the first and second embodiments, the axis line At, the axis line Ay, the axis line Ar, and the axis line Ap intersect at one point, but they do not have to intersect at one point, and the rotation angle θ roll and the rotation angle θ pitch are controlled. It is not necessary to be based on Formula (1) and Formula (2). The
(2)実施形態1に係る駆動部15は、実施形態2に係るサーボモーター15r及びサーボモーター15pを設けてもよい。
(2) The
(3)軸線Arと軸線Apとが直交し、駆動ロール軸13rに対する駆動ピッチ軸13pの位置が一定であれば、連結部11の構成は特に限定されず、駆動部15の配置も特に限定されない。
(3) If the axis line Ar and the axis line Ap are orthogonal to each other and the position of the
例えば、実施形態2では、サーボモーター15rがアーム16bの内側面の側に配置され、サーボモーター15pがアーム17bの内側面の側に配置されるが、サーボモーター15rがアーム16bの外側面に固定され、及び/又はサーボモーター15pがアーム17bの外側面に固定されてもよい。また、実施形態2では、駆動ロール軸13rはサーボモーター15rの回転軸であり、駆動ピッチ軸13pはサーボモーター15pの回転軸であるが、駆動ロール軸13rとサーボモーター15rの回転軸とを連結部材により連結し、及び/又は駆動ピッチ軸13pとサーボモーター15pの回転軸とを連結部材により連結してもよい。
For example, in the second embodiment, the
本発明は、使用者(例えば、視覚障害者)を誘導する誘導装置の分野に利用可能である。 The present invention can be used in the field of guidance devices for guiding a user (for example, a visually impaired person).
1 誘導装置
5 車輪
5w 回転軸線
7 支持部材
11 連結部(連結手段)
13r 駆動ロール軸(第1駆動軸)
13p 駆動ピッチ軸(第2駆動軸)
15 駆動部(駆動手段)
15r サーボモーター(第1駆動源)
15p サーボモーター(第2駆動源)
16 第1ヨーク
16a 基部
16b アーム
17 第2ヨーク
17a 基部
17b アーム
21t 棒状部材(方向提示軸)
31y 誘導ヨー軸(操舵軸)
41 環境検出部(環境検出手段)
43 角度検出部(角度検出手段)
51 制御部(制御手段)
Ar 軸線
Ap 軸線
At 軸線
Ay 軸線
DESCRIPTION OF
13r Drive roll shaft (first drive shaft)
13p Drive pitch axis (second drive axis)
15 Drive unit (drive means)
15r servo motor (first drive source)
15p servo motor (second drive source)
16
31y induction yaw axis (steering axis)
41 Environment detection unit (environment detection means)
43 Angle detection unit (angle detection means)
51 Control unit (control means)
Ar axis line Ap axis line At axis line Ay axis line
Claims (8)
一対の車輪と、
前記車輪を回転可能に支持する支持部材と、
前記支持部材に固定される操舵軸と、
前記方向提示軸と前記操舵軸とを連結する連結手段と
を備え、
前記連結手段は、
第1駆動軸と、
第2駆動軸と、
前記第1駆動軸の軸線の回りに前記第1駆動軸を回転させると伴に、前記第2駆動軸の軸線の回りに前記第2駆動軸を回転させる駆動手段と
を含み、
前記操舵軸は、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との回転に対応して、前記操舵軸の軸線の回りに回転し、
前記方向提示軸は、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との回転に対応して、前記方向提示軸の軸線の回りに回転し、
前記第1駆動軸の前記軸線と前記第2駆動軸の前記軸線とが直交し、かつ、前記第1駆動軸に対する前記第2駆動軸の位置が一定である、誘導装置。 A direction presentation axis gripped by the user;
A pair of wheels;
A support member for rotatably supporting the wheel;
A steering shaft fixed to the support member;
A connecting means for connecting the direction presentation shaft and the steering shaft;
The connecting means includes
A first drive shaft;
A second drive shaft;
Drive means for rotating the first drive shaft about the axis of the first drive shaft and rotating the second drive shaft about the axis of the second drive shaft;
The steering shaft rotates about the axis of the steering shaft in response to the rotation of the first drive shaft and the second drive shaft,
The directional presentation axis in response to rotation of said second drive shaft and the first drive shaft to rotate about the axis of the direction presented shaft,
The guide device , wherein the axis of the first drive shaft and the axis of the second drive shaft are orthogonal to each other, and the position of the second drive shaft with respect to the first drive shaft is constant .
θpitch:前記第2駆動軸の前記軸線の回りの回転角度
θyaw:前記操舵軸の前記軸線の回りの回転角度
β:前記操舵軸に対する前記方向提示軸の角度 3. The induction according to claim 1, further comprising a control unit that controls the driving unit to rotate the first driving shaft and the second driving shaft according to the formulas (1) and (2). apparatus.
前記制御手段は、前記環境に応じて、進行方向を修正するように前記第1駆動軸の前記回転角度及び前記第2駆動軸の前記回転角度を決定する、請求項3に記載の誘導装置。 It further comprises an environment detection means for detecting the environment,
The guidance device according to claim 3, wherein the control unit determines the rotation angle of the first drive shaft and the rotation angle of the second drive shaft so as to correct a traveling direction according to the environment.
式(1)及び式(2)に従って、前記第1駆動軸及び前記第2駆動軸を回転させる第1モードと、
前記第1駆動軸及び前記第2駆動軸を回転させ、前記操舵軸と前記方向提示軸とを平行にする第2モードと
を有する、請求項3又は請求項4に記載の誘導装置。 The control means includes
A first mode in which the first drive shaft and the second drive shaft are rotated according to the equations (1) and (2);
5. The guidance device according to claim 3, further comprising: a second mode in which the first drive shaft and the second drive shaft are rotated so that the steering shaft and the direction presentation shaft are parallel to each other.
前記制御手段は、前記傾斜角度に基づいて、前記第1駆動軸の前記回転角度及び前記第2駆動軸の前記回転角度を補正する、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の誘導装置。 Angle detecting means for detecting an inclination angle of the steering shaft with respect to a vertical line;
6. The control unit according to claim 3, wherein the control unit corrects the rotation angle of the first drive shaft and the rotation angle of the second drive shaft based on the tilt angle. 7. Guidance device.
前記誘導装置は、使用者によって把持される方向提示軸、一対の車輪、前記車輪を回転可能に支持する支持部材、前記支持部材に固定される操舵軸、及び前記方向提示軸と前記操舵軸とを連結する連結手段を有し、
前記制御方法は、
駆動手段を制御して、前記連結手段の第1駆動軸の軸線の回りに前記第1駆動軸を回転させると伴に、前記連結手段の第2駆動軸の軸線の回りに前記第2駆動軸を回転させるステップを含み、
前記操舵軸は、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との回転に対応して、前記操舵軸の軸線の回りに回転し、
前記方向提示軸は、前記第1駆動軸と前記第2駆動軸との回転に対応して、前記方向提示軸の軸線の回りに回転し、
前記第1駆動軸の前記軸線と前記第2駆動軸の前記軸線とが直交し、かつ、前記第1駆動軸に対する前記第2駆動軸の位置が一定である、制御方法。
A method for controlling a guidance device,
The guidance device includes a direction presentation shaft gripped by a user, a pair of wheels, a support member that rotatably supports the wheels, a steering shaft fixed to the support member, and the direction presentation shaft and the steering shaft. Connecting means for connecting
The control method is:
The drive means is controlled to rotate the first drive shaft about the axis of the first drive shaft of the connecting means, and the second drive shaft about the axis of the second drive shaft of the connection means viewing including the step of rotating,
The steering shaft rotates about the axis of the steering shaft in response to the rotation of the first drive shaft and the second drive shaft,
The direction presentation axis rotates about an axis of the direction presentation axis in response to rotation of the first drive axis and the second drive axis,
The control method, wherein the axis of the first drive shaft and the axis of the second drive shaft are orthogonal to each other, and the position of the second drive shaft with respect to the first drive shaft is constant .
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