JP2002272796A - 歩行装置のベルト速度制御装置 - Google Patents
歩行装置のベルト速度制御装置Info
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- JP2002272796A JP2002272796A JP2001078388A JP2001078388A JP2002272796A JP 2002272796 A JP2002272796 A JP 2002272796A JP 2001078388 A JP2001078388 A JP 2001078388A JP 2001078388 A JP2001078388 A JP 2001078388A JP 2002272796 A JP2002272796 A JP 2002272796A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 歩行者の速度とベルト機構の速度のずれを小
さくし、ベルト機構上の歩行者が通常の歩行動作で歩け
るような歩行装置のベルト速度制御装置を提供する。 【解決手段】 ベルト機構１上で歩行している歩行者２
の側面画像をＣＣＤカメラ４で撮像し、撮像された歩行
者２の側面画像から、前傾姿勢角度検出部１１で前傾姿
勢角度を算出し、速度制御部１５は算出された前傾姿勢
角度が予め定める角度以上になったことに応じて、ベル
ト機構１の移動速度を減速させることにより、歩行者２
の速度とベルト機構１の速度のずれを小さくする。
さくし、ベルト機構上の歩行者が通常の歩行動作で歩け
るような歩行装置のベルト速度制御装置を提供する。 【解決手段】 ベルト機構１上で歩行している歩行者２
の側面画像をＣＣＤカメラ４で撮像し、撮像された歩行
者２の側面画像から、前傾姿勢角度検出部１１で前傾姿
勢角度を算出し、速度制御部１５は算出された前傾姿勢
角度が予め定める角度以上になったことに応じて、ベル
ト機構１の移動速度を減速させることにより、歩行者２
の速度とベルト機構１の速度のずれを小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は歩行装置のベルト
速度制御装置に関し、特に、歩行者がベルト機構からな
る歩行装置上で歩行するときに、歩行者の前傾姿勢角度
が所定の角度を越えたときベルトの移動速度を制御する
歩行装置のベルト速度制御装置に関する。
速度制御装置に関し、特に、歩行者がベルト機構からな
る歩行装置上で歩行するときに、歩行者の前傾姿勢角度
が所定の角度を越えたときベルトの移動速度を制御する
歩行装置のベルト速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本願発明者らは、特許第２９２３４９３
号において大規模な空間を仮想的に歩行によって移動す
ることを可能にした歩行感覚生成装置を提案した。この
装置では、ベルト機構の歩行面の姿勢が３軸歩行面保持
機構によって任意の角度に保持され、ＣＣＤカメラによ
って歩行者の足先位置のマーカが検出され、糸式センサ
によって歩行者の腰部位置が検出され、磁気式位置姿勢
計測装置によって頭部位置が検出される。
号において大規模な空間を仮想的に歩行によって移動す
ることを可能にした歩行感覚生成装置を提案した。この
装置では、ベルト機構の歩行面の姿勢が３軸歩行面保持
機構によって任意の角度に保持され、ＣＣＤカメラによ
って歩行者の足先位置のマーカが検出され、糸式センサ
によって歩行者の腰部位置が検出され、磁気式位置姿勢
計測装置によって頭部位置が検出される。
【０００３】そして、計算機は検出された足先位置と腰
部位置と頭部位置とに基づいて歩行者の立脚時間を計測
し、歩行者の動きに連動してベルト機構のベルトの移動
を制御するとともに歩行者がベルト機構上で歩行してい
るときの視点位置からの仮想空間が大型スクリーンによ
って表示される。
部位置と頭部位置とに基づいて歩行者の立脚時間を計測
し、歩行者の動きに連動してベルト機構のベルトの移動
を制御するとともに歩行者がベルト機構上で歩行してい
るときの視点位置からの仮想空間が大型スクリーンによ
って表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の歩行感覚生成装
置は、糸式センサによる腰の位置の計測あるいは足先の
マーカの検出から推定される歩行者のベルト機構上での
位置推定によっているため、歩行者の上半身の傾きを計
測することができない。このため、歩行者がベルト機構
の速度に追いつくように歩いている状態が考慮されてい
ない。歩行者が前のめりの格好で歩行する様子は、歩行
装置のベルト速度が歩行者の歩行速度よりも速い場合に
よく観察される。
置は、糸式センサによる腰の位置の計測あるいは足先の
マーカの検出から推定される歩行者のベルト機構上での
位置推定によっているため、歩行者の上半身の傾きを計
測することができない。このため、歩行者がベルト機構
の速度に追いつくように歩いている状態が考慮されてい
ない。歩行者が前のめりの格好で歩行する様子は、歩行
装置のベルト速度が歩行者の歩行速度よりも速い場合に
よく観察される。
【０００５】通常、歩行装置には安全を考慮して、歩行
者用に手すりが設けられているので、前のめり状態がひ
どくなっても歩行者が転倒することは防止できるように
なっている。しかし、前のめり状態での歩行は、通常の
自然な歩行状態ではなく、歩行者に心理的，肉体的に苦
痛を与えることになる。
者用に手すりが設けられているので、前のめり状態がひ
どくなっても歩行者が転倒することは防止できるように
なっている。しかし、前のめり状態での歩行は、通常の
自然な歩行状態ではなく、歩行者に心理的，肉体的に苦
痛を与えることになる。
【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、歩
行者の速度とベルト機構の速度のずれを小さくし、ベル
ト機構上の歩行者が通常の歩行動作で歩けるような歩行
装置のベルト速度制御装置を提供することである。
行者の速度とベルト機構の速度のずれを小さくし、ベル
ト機構上の歩行者が通常の歩行動作で歩けるような歩行
装置のベルト速度制御装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、その上で歩
行者が歩行したときに、歩行による移動を相殺するため
のベルト機構からなる歩行装置のベルトの移動速度を制
御するベルト速度制御装置であって、歩行装置上で歩行
している歩行者の側面画像を撮像する撮像手段と、撮像
手段によって撮像された歩行者の側面画像から、該歩行
者の前傾姿勢角度を算出する角度算出手段と、角度算出
手段によって算出された前傾姿勢角度が予め定める角度
以上になったことに応じて、ベルト機構の移動速度を減
速させる速度制御手段を備えたことを特徴とする。
行者が歩行したときに、歩行による移動を相殺するため
のベルト機構からなる歩行装置のベルトの移動速度を制
御するベルト速度制御装置であって、歩行装置上で歩行
している歩行者の側面画像を撮像する撮像手段と、撮像
手段によって撮像された歩行者の側面画像から、該歩行
者の前傾姿勢角度を算出する角度算出手段と、角度算出
手段によって算出された前傾姿勢角度が予め定める角度
以上になったことに応じて、ベルト機構の移動速度を減
速させる速度制御手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】また、角度算出手段は、側面画像をしきい
値処理して得られた人物領域に距離変換を施すことによ
って身体重心を求め、身体重心の水平位置よりも上方の
画像から腕領域を除去し、上半身距離画像の主軸を計算
する。
値処理して得られた人物領域に距離変換を施すことによ
って身体重心を求め、身体重心の水平位置よりも上方の
画像から腕領域を除去し、上半身距離画像の主軸を計算
する。
【０００９】また、速度制御手段は、角度算出手段で計
算した歩行者の上半身距離画像の主軸と垂線との角度か
ら該歩行者の前傾姿勢角度を算出し、速度を調整するた
めの調整係数を設定する。
算した歩行者の上半身距離画像の主軸と垂線との角度か
ら該歩行者の前傾姿勢角度を算出し、速度を調整するた
めの調整係数を設定する。
【００１０】さらに、歩行者の歩行の開始と停止動作を
検出する歩行動作検出手段を含み、速度制御手段は、歩
行動作検出手段の検出出力に基づいて、歩行者の歩行に
おける立脚時間を計測して、該歩行者の動きに連動した
ベルト機構の移動速度を算出し、その移動速度を調整係
数により調整する。
検出する歩行動作検出手段を含み、速度制御手段は、歩
行動作検出手段の検出出力に基づいて、歩行者の歩行に
おける立脚時間を計測して、該歩行者の動きに連動した
ベルト機構の移動速度を算出し、その移動速度を調整係
数により調整する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態の全
体の構成を示すブロック図である。
体の構成を示すブロック図である。
【００１２】ベルト機構１の前方には、歩行者２の脚部
の運動情報を獲得するためにＣＣＤカメラ３が配置さ
れ、側面側には歩行者２の上半身の主軸を検出するため
のＣＣＤカメラ４が配置される。なお、ＣＣＤカメラ３
によって歩行者２の脚部の運動情報を獲得するために、
歩行者２の両足先端部には赤外線の反射シールＰｌ，Ｐ
ｒが貼り付けられる。ＣＣＤカメラ３の画像出力は足先
位置検出部１２に与えられ、歩行者の足先位置が検出さ
れて速度制御部１５に与えられる。また、ＣＣＤカメラ
４の画像出力は前傾姿勢角度検出部１１に与えられて歩
行者２の主軸が求められ、垂線との関係から前傾姿勢角
度が検出されて速度制御部１５に与えられる。
の運動情報を獲得するためにＣＣＤカメラ３が配置さ
れ、側面側には歩行者２の上半身の主軸を検出するため
のＣＣＤカメラ４が配置される。なお、ＣＣＤカメラ３
によって歩行者２の脚部の運動情報を獲得するために、
歩行者２の両足先端部には赤外線の反射シールＰｌ，Ｐ
ｒが貼り付けられる。ＣＣＤカメラ３の画像出力は足先
位置検出部１２に与えられ、歩行者の足先位置が検出さ
れて速度制御部１５に与えられる。また、ＣＣＤカメラ
４の画像出力は前傾姿勢角度検出部１１に与えられて歩
行者２の主軸が求められ、垂線との関係から前傾姿勢角
度が検出されて速度制御部１５に与えられる。
【００１３】また、歩行者２のベルト機構１上での位置
を計測するために糸式位置センサ５と歩行者２の頭部の
位置姿勢を計測するための磁気式位置姿勢計測装置６が
配置される。糸式位置センサのセンサ出力は腰部位置検
出部１３に与えられて歩行者２の腰の位置が検出されて
速度制御部１５に与えられる。磁気式位置姿勢計測装置
６の出力は頭部位置検出部１４に与えられて歩行者２の
頭部位置が検出されて速度制御部１５に与えられる。
を計測するために糸式位置センサ５と歩行者２の頭部の
位置姿勢を計測するための磁気式位置姿勢計測装置６が
配置される。糸式位置センサのセンサ出力は腰部位置検
出部１３に与えられて歩行者２の腰の位置が検出されて
速度制御部１５に与えられる。磁気式位置姿勢計測装置
６の出力は頭部位置検出部１４に与えられて歩行者２の
頭部位置が検出されて速度制御部１５に与えられる。
【００１４】この発明の実施形態では歩行者が意識する
ことなく歩行による体の移動を相殺するために、装着感
の低い方式で両足先位置情報と腰部位置情報を計測し、
ベルト機構１のベルト速度を制御している。この制御目
的は、歩行者がある速度Ｖｗで歩行しているとき、歩行
者２をベルト機構１上でのある基準位置Ｘ０上に保つこ
とである。したがって、制御量であるベルトの速度指令
Ｖｂは２種類のフィードバックから決定される。Ｆ１は
走行速度に関するフィードバックであり、Ｆ２は歩行位
置に関するフィードバックである。
ことなく歩行による体の移動を相殺するために、装着感
の低い方式で両足先位置情報と腰部位置情報を計測し、
ベルト機構１のベルト速度を制御している。この制御目
的は、歩行者がある速度Ｖｗで歩行しているとき、歩行
者２をベルト機構１上でのある基準位置Ｘ０上に保つこ
とである。したがって、制御量であるベルトの速度指令
Ｖｂは２種類のフィードバックから決定される。Ｆ１は
走行速度に関するフィードバックであり、Ｆ２は歩行位
置に関するフィードバックである。
【００１５】まず、Ｆ１について説明する。歩行速度を
直接計測することは難しいため、この実施形態では、計
測可能な立脚時間から歩行速度を推定する。立脚時間と
は歩行時に片足が地面に接地し、体に対して相対的に後
方に移動するモードである。一方、歩行時に後方に下が
った足を前方に振り出すモードは遊脚モードと呼ばれ、
歩行はこの立脚と遊脚を左右の足で交互に繰返す運動で
ある。ここで、実際の歩行動作からこれらの立・遊脚時
間を計測したところ、次の第（１）式に示すような形式
で、歩行者によらず立脚時間がほぼ歩行速度に反比例す
ることが計測された。
直接計測することは難しいため、この実施形態では、計
測可能な立脚時間から歩行速度を推定する。立脚時間と
は歩行時に片足が地面に接地し、体に対して相対的に後
方に移動するモードである。一方、歩行時に後方に下が
った足を前方に振り出すモードは遊脚モードと呼ばれ、
歩行はこの立脚と遊脚を左右の足で交互に繰返す運動で
ある。ここで、実際の歩行動作からこれらの立・遊脚時
間を計測したところ、次の第（１）式に示すような形式
で、歩行者によらず立脚時間がほぼ歩行速度に反比例す
ることが計測された。
【００１６】Ｖｗ′＝ａ／Ｔ＋ｂ…（１） ただし、Ｖｗ′は推定歩行速度、Ｔは立脚時間、ａ，ｂ
は定数である。厳密には、定数係数ａ，ｂには個人差が
ある。そのため、実施形態では、事前にベルトを一定速
度で動かして利用者に歩行してもらい、このパラメータ
の調整を行なって個人の歩行特性に合わせた調整機能を
有している。
は定数である。厳密には、定数係数ａ，ｂには個人差が
ある。そのため、実施形態では、事前にベルトを一定速
度で動かして利用者に歩行してもらい、このパラメータ
の調整を行なって個人の歩行特性に合わせた調整機能を
有している。
【００１７】図２はベルト速度の制御方法を説明するた
めにフローチャートであり、図３は歩行者の前傾姿勢角
度を求める動作を説明するための図である。
めにフローチャートであり、図３は歩行者の前傾姿勢角
度を求める動作を説明するための図である。
【００１８】次に、図２および図３を参照してこの発明
の一実施形態の動作についてより具体的に説明する。ま
ず、歩行者２の両足先位置Ｐｌ，Ｐｒに赤外線反射シー
ルを貼り付け、ステップ（図示ではＳＰと略称する）Ｓ
Ｐ１で前方に設置されているＣＣＤカメラ３によって光
学的にＰｌ，Ｐｒが計測される。得られたＰｌ，Ｐｒを
ステップＳＰ２で時間的に差分して両足の速度情報を算
出し、別に計測されるベルト速度情報と比較した上で、
足先の運動の立・遊脚モードを判定する。この情報をも
とにベルト上での歩行状態の解析を行ない、ステップＳ
Ｐ３で前述の計測が得られた回帰式により歩行速度Ｖ
ｗ′が推定され、ステップＳＰ４で速度に関するフィー
ドバックが行なわれる。
の一実施形態の動作についてより具体的に説明する。ま
ず、歩行者２の両足先位置Ｐｌ，Ｐｒに赤外線反射シー
ルを貼り付け、ステップ（図示ではＳＰと略称する）Ｓ
Ｐ１で前方に設置されているＣＣＤカメラ３によって光
学的にＰｌ，Ｐｒが計測される。得られたＰｌ，Ｐｒを
ステップＳＰ２で時間的に差分して両足の速度情報を算
出し、別に計測されるベルト速度情報と比較した上で、
足先の運動の立・遊脚モードを判定する。この情報をも
とにベルト上での歩行状態の解析を行ない、ステップＳ
Ｐ３で前述の計測が得られた回帰式により歩行速度Ｖ
ｗ′が推定され、ステップＳＰ４で速度に関するフィー
ドバックが行なわれる。
【００１９】一方、Ｆ２に関しては、ステップＳＰ５で
糸式位置センサ５によってベルト上で歩行者位置Ｘが計
測され、ステップＳＰ６で歩行者基準位置Ｘ０との距離
誤差ｅをパラメータとして位置制御が行なわれ、ステッ
プSP７でＦ２のフィードバックが行なわれる。
糸式位置センサ５によってベルト上で歩行者位置Ｘが計
測され、ステップＳＰ６で歩行者基準位置Ｘ０との距離
誤差ｅをパラメータとして位置制御が行なわれ、ステッ
プSP７でＦ２のフィードバックが行なわれる。
【００２０】ステップＳＰ８において以上をまとめ、目
標ベルト速度Ｖｂが第（２）式のように定義される。
標ベルト速度Ｖｂが第（２）式のように定義される。
【００２１】 Ｖｂ＝Ｆ１（Ｖｗ′）＋Ｆ２（ｅ）…（２） この発明の一実施形態での各フィードバック関数の形式
は第（３）式に示すように、Ｆ１はＶｗ′，Ｆ２はｅを
引数とした１次の線形フィードバックを採用している。
は第（３）式に示すように、Ｆ１はＶｗ′，Ｆ２はｅを
引数とした１次の線形フィードバックを採用している。
【００２２】Ｖｂ＝αＶｗ′＋βｅ…（３） なお、係数αとβは制御が発散しない範囲で決定する定
数である。
数である。
【００２３】歩行者２の前傾姿勢角度が予め定める角度
以内であれば、上述の演算で求められた速度でベルト機
構１のベルトが移動する。歩行者２の前傾姿勢角度はス
テップＳＰ４１〜ＳＰ４４の処理で求められる。すなわ
ち、図１に示した前傾姿勢角度検出部１１は、ＣＣＤカ
メラ４の画像出力に基づいて前傾姿勢角度を算出する。
以内であれば、上述の演算で求められた速度でベルト機
構１のベルトが移動する。歩行者２の前傾姿勢角度はス
テップＳＰ４１〜ＳＰ４４の処理で求められる。すなわ
ち、図１に示した前傾姿勢角度検出部１１は、ＣＣＤカ
メラ４の画像出力に基づいて前傾姿勢角度を算出する。
【００２４】このために、前傾姿勢角度検出部１１はス
テップＳＰ４１において画像処理により、歩行者２の上
半身の主軸（体側中心線）を抽出する。より具体的に
は、ＣＣＤカメラ４の画像信号をクロマキー処理するこ
とにより背景画像が分離されてシルエット画像が抽出さ
れる。そして、シルエット画像から身体重心を求めるた
めに距離変換を施して距離変換画像を抽出し、距離変換
画像のうち、身体重心の水平位置よりも上方の画像に対
し、腕領域の除去処理のため前フレームの上半身主軸を
対象としたガウス分布を距離位置に乗じることで上半身
距離画像の重心が求められる。重心を通る慣性主軸の角
度を所定の演算式で表されて上半身の傾きと見なされ
る。所定の演算式などは、たとえば本願出願人に係る特
許２９６７０８６号において詳細に説明されているの
で、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
テップＳＰ４１において画像処理により、歩行者２の上
半身の主軸（体側中心線）を抽出する。より具体的に
は、ＣＣＤカメラ４の画像信号をクロマキー処理するこ
とにより背景画像が分離されてシルエット画像が抽出さ
れる。そして、シルエット画像から身体重心を求めるた
めに距離変換を施して距離変換画像を抽出し、距離変換
画像のうち、身体重心の水平位置よりも上方の画像に対
し、腕領域の除去処理のため前フレームの上半身主軸を
対象としたガウス分布を距離位置に乗じることで上半身
距離画像の重心が求められる。重心を通る慣性主軸の角
度を所定の演算式で表されて上半身の傾きと見なされ
る。所定の演算式などは、たとえば本願出願人に係る特
許２９６７０８６号において詳細に説明されているの
で、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
【００２５】速度制御部１５は、ステップＳＰ４２にお
いて前傾姿勢角度検出部１１で算出された図３（ｂ）に
示す上半身主軸と、図３（ａ）に示す垂線とのずれ角す
なわち前傾姿勢角度θを算出し、ステップＳＰ４３にお
いて前傾姿勢回復のためのベルト速度調整係数αを算出
する。ベルト速度調整係数αと前傾姿勢角度θとの関係
は図４に示されている。
いて前傾姿勢角度検出部１１で算出された図３（ｂ）に
示す上半身主軸と、図３（ａ）に示す垂線とのずれ角す
なわち前傾姿勢角度θを算出し、ステップＳＰ４３にお
いて前傾姿勢回復のためのベルト速度調整係数αを算出
する。ベルト速度調整係数αと前傾姿勢角度θとの関係
は図４に示されている。
【００２６】図４において横軸は前傾姿勢角度θを示
し、縦軸はベルト速度調整係数αを示している。この図
４において、点線は前傾姿勢角度θの変化を示し、実線
は前傾姿勢角度θが大きくなるにしたがってベルト速度
調整係数αを大きくすることを示している。一般に、歩
行者２が歩行しているとき、前傾姿勢角度θがたとえば
３０度を越えると倒れる危険性がある。そこで、ステッ
プＳＰ８において求められたベルト速度から速度調整係
数αを乗算し、ステップＳＰ４４において最適ベルト速
度をベルト機構１に設定する。すなわち、前傾姿勢角度
αが大きくなると、フィードバックを大きくし、ベルト
機構１の走行速度を歩行者２の歩行速度に合わせること
により、歩行者２がベルト機構１上で倒れるのを防止で
きる。
し、縦軸はベルト速度調整係数αを示している。この図
４において、点線は前傾姿勢角度θの変化を示し、実線
は前傾姿勢角度θが大きくなるにしたがってベルト速度
調整係数αを大きくすることを示している。一般に、歩
行者２が歩行しているとき、前傾姿勢角度θがたとえば
３０度を越えると倒れる危険性がある。そこで、ステッ
プＳＰ８において求められたベルト速度から速度調整係
数αを乗算し、ステップＳＰ４４において最適ベルト速
度をベルト機構１に設定する。すなわち、前傾姿勢角度
αが大きくなると、フィードバックを大きくし、ベルト
機構１の走行速度を歩行者２の歩行速度に合わせること
により、歩行者２がベルト機構１上で倒れるのを防止で
きる。
【００２７】図５は停止状態から右足を踏み出して歩行
を開始したときの動作分析図（ａ），（ｂ）とそれに対
応したベルト速度制御アルゴリズム（ｃ）を示す図であ
る。図５（ａ）（ｃ）の大文字のアルファベットはそれ
ぞれの足の着地や離床イベント発生を示す記号であり、
図５（ｂ）は横軸を時間として両足先の遊・立脚モード
の遷移を示している。
を開始したときの動作分析図（ａ），（ｂ）とそれに対
応したベルト速度制御アルゴリズム（ｃ）を示す図であ
る。図５（ａ）（ｃ）の大文字のアルファベットはそれ
ぞれの足の着地や離床イベント発生を示す記号であり、
図５（ｂ）は横軸を時間として両足先の遊・立脚モード
の遷移を示している。
【００２８】図５（ｃ）に示すステップＳＰ１１のまず
停止状態からステップＳＰ１２で右足で踏み出し
（Ａ），着地後（Ｂ）に左足を離床した瞬間（Ｃ）に踏
み出しを検知し、ステップＳＰ１３で足の重複歩幅Ｌ1
が大人の標準的な重複歩幅の１／２以上ならばステップ
ＳＰ１４で歩行開始と判定する。なお、重複歩幅とは片
足の離床から接地するまでの間隔であり、両足が接地し
た状態での両足間の前後間隔を示す歩幅とは異なる。
停止状態からステップＳＰ１２で右足で踏み出し
（Ａ），着地後（Ｂ）に左足を離床した瞬間（Ｃ）に踏
み出しを検知し、ステップＳＰ１３で足の重複歩幅Ｌ1
が大人の標準的な重複歩幅の１／２以上ならばステップ
ＳＰ１４で歩行開始と判定する。なお、重複歩幅とは片
足の離床から接地するまでの間隔であり、両足が接地し
た状態での両足間の前後間隔を示す歩幅とは異なる。
【００２９】次に、ステップＳＰ１５で位置誤差ルール
Ｆ２によってベルト機構１が駆動される。なお、ステッ
プＳＰ１３において歩幅が標準歩幅の１／２以上を満た
さない場合には足位置は停止しているものと判定し、ベ
ルト機構１の駆動は行なわれない。次に、ステップＳＰ
１６で先に踏み出し右足が再び離床するタイミング
（Ｄ，Ｅ）を待って、ステップＳＰ１７でこの足の立脚
時間ｔ1 を計測し、ステップＳＰ１８で回帰式によって
速度を推定することでベルトの速度制御に推定法歩行速
度ルールＦ１が加えられる。それ以降は、次の図６で示
す走行フェーズに移行する。なお、便宜上ここでは右足
踏み切りでの動作遷移を示しているが、アルゴリズムは
踏み出し足に依存しない。
Ｆ２によってベルト機構１が駆動される。なお、ステッ
プＳＰ１３において歩幅が標準歩幅の１／２以上を満た
さない場合には足位置は停止しているものと判定し、ベ
ルト機構１の駆動は行なわれない。次に、ステップＳＰ
１６で先に踏み出し右足が再び離床するタイミング
（Ｄ，Ｅ）を待って、ステップＳＰ１７でこの足の立脚
時間ｔ1 を計測し、ステップＳＰ１８で回帰式によって
速度を推定することでベルトの速度制御に推定法歩行速
度ルールＦ１が加えられる。それ以降は、次の図６で示
す走行フェーズに移行する。なお、便宜上ここでは右足
踏み切りでの動作遷移を示しているが、アルゴリズムは
踏み出し足に依存しない。
【００３０】図６は歩行中の動作分析とそれに対応した
ベルト速度制御アルゴリズムを示す図である。この図６
においても、図中の記号などは前述の図５と同様であ
る。ここで、右足での着地（Ａ）からの状態制御を示す
が、アルゴリズムは踏み出し足に依存しない。
ベルト速度制御アルゴリズムを示す図である。この図６
においても、図中の記号などは前述の図５と同様であ
る。ここで、右足での着地（Ａ）からの状態制御を示す
が、アルゴリズムは踏み出し足に依存しない。
【００３１】ステップＳＰ２１においてまず右足が着地
した瞬間（Ｇ）に、ステップＳＰ２２で右足の重複歩幅
Ｌ2 が計測される。重複歩幅は後で述べる停止アルゴリ
ズムで使用される。次いで、ステップＳＰ２３で左足の
離床（Ｈ）を検知し、ステップＳＰ２４で立脚時間ｔ2
が計測される。この際に、ステップＳＰ２５でベルト速
度アルゴリズムのＦ１のパラメータＶｗ′が更新され
る。以後、ステップＳＰ２６〜ＳＰ２９により、（Ｉ→
Ｊ→Ｋ→Ｌ）と交互に立・遊脚動作を繰返すために、そ
れぞれの重複歩幅Ｌ3 ，Ｌ4 、立脚時間ｔ3 ，ｔ4 の計
測が繰返される。したがって、Ｆ１はステップＳＰ３０
で数Ｈｚの歩行のタイミングで更新され、一方Ｆ２はよ
り速い周期（実施形態では３０Ｈｚ）で更新される。ま
た、この後で述べる停止アルゴリズムのために遊脚時間
も計測される。
した瞬間（Ｇ）に、ステップＳＰ２２で右足の重複歩幅
Ｌ2 が計測される。重複歩幅は後で述べる停止アルゴリ
ズムで使用される。次いで、ステップＳＰ２３で左足の
離床（Ｈ）を検知し、ステップＳＰ２４で立脚時間ｔ2
が計測される。この際に、ステップＳＰ２５でベルト速
度アルゴリズムのＦ１のパラメータＶｗ′が更新され
る。以後、ステップＳＰ２６〜ＳＰ２９により、（Ｉ→
Ｊ→Ｋ→Ｌ）と交互に立・遊脚動作を繰返すために、そ
れぞれの重複歩幅Ｌ3 ，Ｌ4 、立脚時間ｔ3 ，ｔ4 の計
測が繰返される。したがって、Ｆ１はステップＳＰ３０
で数Ｈｚの歩行のタイミングで更新され、一方Ｆ２はよ
り速い周期（実施形態では３０Ｈｚ）で更新される。ま
た、この後で述べる停止アルゴリズムのために遊脚時間
も計測される。
【００３２】図７は歩行停止動作時の動作分析とそれに
対応したベルト制御アルゴリズムを示す図である。この
図７においても記号などは図５と同じである。また、こ
こでは右足での着地（Ｍ）から両足が停止する状態
（Ｑ）までの状態制御を示しているが、同様にアルゴリ
ズムは踏み出し足に依存しない。
対応したベルト制御アルゴリズムを示す図である。この
図７においても記号などは図５と同じである。また、こ
こでは右足での着地（Ｍ）から両足が停止する状態
（Ｑ）までの状態制御を示しているが、同様にアルゴリ
ズムは踏み出し足に依存しない。
【００３３】図７（ｃ）においてステップＳＰ３１で右
足の着地が検知され、ステップＳＰ３４で右足の離床
（Ｂ）を検知するまでは前述の歩行フェーズと同様であ
るが、ステップＳＰ３５において右足の着地を検知した
瞬間（Ｑ）において、ステップＳＰ３６で１）重複歩幅
がこれまでの７０％以下、２）遊脚時間ｔ5 がこれまで
の半分以下、３）右足が停止後に一定時間左足が動かな
い点の３条件が満たされた際にベルト機構１の駆動は停
止される。なお、この実施形態では、この停止判定は歩
行フェーズの一部として実装される。
足の着地が検知され、ステップＳＰ３４で右足の離床
（Ｂ）を検知するまでは前述の歩行フェーズと同様であ
るが、ステップＳＰ３５において右足の着地を検知した
瞬間（Ｑ）において、ステップＳＰ３６で１）重複歩幅
がこれまでの７０％以下、２）遊脚時間ｔ5 がこれまで
の半分以下、３）右足が停止後に一定時間左足が動かな
い点の３条件が満たされた際にベルト機構１の駆動は停
止される。なお、この実施形態では、この停止判定は歩
行フェーズの一部として実装される。
【００３４】なお、図１に示したベルト機構１は水平に
固定されたものとして図示されているがこれに限定され
るものではなく、前述の特許第２９２３４９３号に記載
されている３軸歩行面保持機構に取り付けられたベルト
機構にもこの発明を適用することも可能である。その場
合、ベルト機構の傾斜角度と歩行者の前傾姿勢角度とを
考慮してベルト機構の速度を制御すればよい。
固定されたものとして図示されているがこれに限定され
るものではなく、前述の特許第２９２３４９３号に記載
されている３軸歩行面保持機構に取り付けられたベルト
機構にもこの発明を適用することも可能である。その場
合、ベルト機構の傾斜角度と歩行者の前傾姿勢角度とを
考慮してベルト機構の速度を制御すればよい。
【００３５】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、歩行
装置上で歩行している歩行者の側面画像を撮像し、撮像
された歩行者の側面画像から、該歩行者の前傾姿勢角度
を算出し、算出された前傾姿勢角度が予め定める角度以
上になったことに応じて、ベルト機構の移動速度を減速
させるようにしたので、歩行者の速度とベルト機構の速
度のずれを小さくし、ベルト機構上の歩行者が通常の歩
行動作で歩くことができ、歩行者の前傾姿勢角度が大き
くなって倒れるおそれをなくすことができる。
装置上で歩行している歩行者の側面画像を撮像し、撮像
された歩行者の側面画像から、該歩行者の前傾姿勢角度
を算出し、算出された前傾姿勢角度が予め定める角度以
上になったことに応じて、ベルト機構の移動速度を減速
させるようにしたので、歩行者の速度とベルト機構の速
度のずれを小さくし、ベルト機構上の歩行者が通常の歩
行動作で歩くことができ、歩行者の前傾姿勢角度が大き
くなって倒れるおそれをなくすことができる。
【図１】 この発明の一実施形態の全体の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】 ベルト速度の制御方法を説明するためにフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図３】 歩行者の前傾姿勢角度を求める動作を説明す
るための図である。
るための図である。
【図４】 ベルト速度調整係数αと前傾姿勢角度θとの
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図５】 停止状態から右足を踏み出して歩行を開始し
たときの動作分析図とそれに対応したベルト速度制御ア
ルゴリズムを示す図である。
たときの動作分析図とそれに対応したベルト速度制御ア
ルゴリズムを示す図である。
【図６】 歩行中の動作分析とそれに対応したベルト速
度制御アルゴリズムを示す図である。
度制御アルゴリズムを示す図である。
【図７】 歩行停止動作時の動作分析とそれに対応した
ベルト制御アルゴリズムを示す図である。
ベルト制御アルゴリズムを示す図である。
１ ベルト機構、２ 歩行者、３，４ ＣＣＤカメラ、
５ 糸式位置センサ、６ 磁気式位置姿勢計測装置、１
１ 前傾姿勢角度検出部、１２ 足先位置検出部、１３
腰部位置検出部、１４ 頭部位置検出部、１５ 速度
制御部。
５ 糸式位置センサ、６ 磁気式位置姿勢計測装置、１
１ 前傾姿勢角度検出部、１２ 足先位置検出部、１３
腰部位置検出部、１４ 頭部位置検出部、１５ 速度
制御部。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年４月１８日（２００１．４．１
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】この図４において、前傾姿勢角度θが０度
から３０度までは、ベルト速度調整係数αの値は１．０
である。また、前傾姿勢角度θが３０度より大きくなる
にしたがってベルト速度調整係数αは、小さくすること
を示している。一般に、歩行者２が歩行しているとき、
前傾姿勢角度θがたとえば３０度を越えると倒れる危険
性がある。そこで、ステップＳＰ８において求められた
ベルト速度から速度調整係数αを乗算し、ステップＳＰ
４４において最適ベルト速度をベルト機構１に設定す
る。すなわち、前傾姿勢角度θが大きくなると、フィー
ドバックを大きくし、ベルト機構１の歩行速度を歩行者
２の歩行速度に合わせることにより、歩行者２がベルト
機構１上で倒れるのを防止できる。
から３０度までは、ベルト速度調整係数αの値は１．０
である。また、前傾姿勢角度θが３０度より大きくなる
にしたがってベルト速度調整係数αは、小さくすること
を示している。一般に、歩行者２が歩行しているとき、
前傾姿勢角度θがたとえば３０度を越えると倒れる危険
性がある。そこで、ステップＳＰ８において求められた
ベルト速度から速度調整係数αを乗算し、ステップＳＰ
４４において最適ベルト速度をベルト機構１に設定す
る。すなわち、前傾姿勢角度θが大きくなると、フィー
ドバックを大きくし、ベルト機構１の歩行速度を歩行者
２の歩行速度に合わせることにより、歩行者２がベルト
機構１上で倒れるのを防止できる。
Claims (4)
- 【請求項１】 その上で歩行者が歩行したときに、歩行
による移動を相殺するためのベルト機構からなる歩行装
置のベルトの移動速度を制御するベルト速度制御装置で
あって、 前記歩行装置上で歩行している歩行者の側面画像を撮像
する撮像手段、 前記撮像手段によって撮像された歩行者の側面画像か
ら、該歩行者の前傾姿勢角度を算出する角度算出手段、
および前記角度算出手段によって算出された前傾姿勢角
度が予め定める角度以上になったことに応じて、前記ベ
ルト機構の移動速度を減速させる速度制御手段を備え
た、歩行装置のベルト速度制御装置。 - 【請求項２】 前記角度算出手段は、前記側面画像をし
きい値処理して得られた人物領域に距離変換を施すこと
によって身体重心を求め、身体重心の水平位置よりも上
方の画像から腕領域を除去し、上半身距離画像の主軸を
計算することを特徴とする、請求項１に記載の歩行装置
のベルト速度制御装置。 - 【請求項３】 前記速度制御手段は、前記角度算出手段
で計算した前記歩行者の上半身距離画像の主軸と垂線と
の角度から該歩行者の前傾姿勢角度を算出し、速度を調
整するための調整係数を設定することを特徴とする、請
求項１に記載の歩行装置のベルト速度制御装置。 - 【請求項４】 さらに、前記歩行者の歩行の開始と停止
動作を検出する歩行動作検出手段を含み、 前記速度制御手段は、前記歩行動作検出手段の検出出力
に基づいて、前記歩行者の歩行における立脚時間を計測
して、該歩行者の動きに連動した前記ベルト機構の移動
速度を算出し、その移動速度を前記調整係数により調整
することを特徴とする、請求項３に記載の歩行装置のベ
ルト速度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001078388A JP2002272796A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 歩行装置のベルト速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001078388A JP2002272796A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 歩行装置のベルト速度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002272796A true JP2002272796A (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=18935007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001078388A Pending JP2002272796A (ja) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | 歩行装置のベルト速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002272796A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7671725B2 (en) | 2006-03-24 | 2010-03-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Vehicle surroundings monitoring apparatus, vehicle surroundings monitoring method, and vehicle surroundings monitoring program |
| WO2010074160A1 (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-01 | トヨタ自動車株式会社 | 歩行補助装置 |
| JP2016126598A (ja) * | 2015-01-06 | 2016-07-11 | マツダ株式会社 | 車両用歩行者検出装置 |
| WO2018207865A1 (ja) * | 2017-05-12 | 2018-11-15 | 国立大学法人大阪大学 | 模様変動シート及び歩行誘導システム |
-
2001
- 2001-03-19 JP JP2001078388A patent/JP2002272796A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7671725B2 (en) | 2006-03-24 | 2010-03-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Vehicle surroundings monitoring apparatus, vehicle surroundings monitoring method, and vehicle surroundings monitoring program |
| WO2010074160A1 (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-01 | トヨタ自動車株式会社 | 歩行補助装置 |
| JP2010148637A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Toyota Motor Corp | 歩行補助装置 |
| JP2016126598A (ja) * | 2015-01-06 | 2016-07-11 | マツダ株式会社 | 車両用歩行者検出装置 |
| WO2018207865A1 (ja) * | 2017-05-12 | 2018-11-15 | 国立大学法人大阪大学 | 模様変動シート及び歩行誘導システム |
| JPWO2018207865A1 (ja) * | 2017-05-12 | 2020-04-30 | 国立大学法人大阪大学 | 模様変動シート及び歩行誘導システム |
| US11337882B2 (en) | 2017-05-12 | 2022-05-24 | Osaka University | Pattern changing sheet, walking guidance system, and moving speed reduction device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040331 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040914 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050125 |