JP2004016275A - Mobile body - Google Patents

Mobile body Download PDF

Info

Publication number
JP2004016275A
JP2004016275A JP2002171464A JP2002171464A JP2004016275A JP 2004016275 A JP2004016275 A JP 2004016275A JP 2002171464 A JP2002171464 A JP 2002171464A JP 2002171464 A JP2002171464 A JP 2002171464A JP 2004016275 A JP2004016275 A JP 2004016275A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
driver
posture
sensor
change
control signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002171464A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4078889B2 (en
Inventor
Ryohei Hayama
葉山 良平
Shiro Nakano
中野 史郎
Tomoyasu Kada
嘉田 友保
Masaya Segawa
瀬川 雅也
Hideji Kimura
木村 秀司
Masayasu Azuma
東 真康
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koyo Seiko Co Ltd filed Critical Koyo Seiko Co Ltd
Priority to JP2002171464A priority Critical patent/JP4078889B2/en
Publication of JP2004016275A publication Critical patent/JP2004016275A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4078889B2 publication Critical patent/JP4078889B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Braking Elements And Transmission Devices (AREA)
  • Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mobile body which includes an operating means adaptable to the natural sense of a human being, and conducts an action intended by an operator. <P>SOLUTION: A motor driven wheelchair 10 as the mobile body to be travelled on the ground having driver D seated on a seat 11 includes: an attitude sensor 100 arranged in the lower part of the seat 11 so as to detect change in the attitude of the driver D; a direction sensor 110 for detecting the direction of front wheels 12; a vehicle speed sensor 120 for detecting a mobile speed; a steering part 130 for changing the direction of the front wheels 12; a drive part 140 for driving rear wheels 13; a brake part 150 for braking the rear wheels 13; and a control part 160 to control the respective parts. The attitude sensor 100 detects the variable quantities and the physical quantity of the seat 11 which are generated in accordance with the attitude change occurring when the driver D inclines the body in one of the front, rear, left, and right directions. The control part 160 controls travelling by estimating the action on the basis of the detection result, which is intended by the driver D, such as acceleration, deceleration, right turn, or left turn. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操縦者の意図する移動のための動作を行う移動体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、自動車等の陸上を走行する移動体の運転は、ステアリングホイール、アクセルペダル、およびブレーキペダルのような操作手段を運転者が操作することにより行われることが多い。また、特開2000−170553号公報には、いわゆるジョイスティックを操作手段として用いる例が開示されている。このジョイステックとは、一端が回動自在に支持された棒状部材を運転者が手でつまんで前後左右に動かす操作を行い、当該操作により得られる上記棒状部材の各方向への傾斜角が読みとられる入力装置である。さらに、電動モータにより駆動される電動車椅子の操作手段にもこのジョイステックが用いられることが多い。このような操作手段は、運転者の手(および足)により操作されるので、運転者はこの操作を繰り返して習熟することによりその意図する進行方向や進行状態に自動車等をコントロールすることができる。
【0003】
また、従来から、車椅子に着座した状態で運転できる自動車等の移動体についての提案がなされている。例えば、特開平11−28226号公報には、車椅子に着座した状態の運転者がその状態のまま乗り込み、内部に予め備えられたジョイスティック等の補助操作部材を当該運転者が操作することにより運転可能である車両が開示されている。この構成によれば、運転者は車椅子を降りることなく当該車両に搭乗できるために便利であり、ステアリングホイール、アクセルペダル、およびブレーキペダルのような従来の操作手段によることなく運転できるため、手足に障害がある運転者も容易に運転することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような従来の操作手段は、人間の生来的な感覚に必ずしも適合しているわけではないため、運転者が操作を繰り返すことによりその操作を習熟することが不可欠である。さらに上記の操作手段は運転者の手足により操作されるため、手足に障害がある運転者が上記操作を習熟することは非常に困難ないし不可能である。
【0005】
また、従来の車椅子に着座した状態で運転できる車両の操作手段は、電動車椅子の操作手段とは互いに独立した異なる操作手段であるため、運転者はそれぞれの操作を習熟しなければならず、また運転すべき対象となる移動体が車両から電動車椅子またはその逆へ変更される際に運転者が操作に違和感を感じることもある。
【0006】
そこで、本発明の目的は、人間の生来的な感覚に適合する操作手段を備えることにより、操縦者の意図する進行方向および進行状態を含む動作を行う移動体を提供することである。また、本発明の他の目的は、操縦者が搭乗する電動車椅子等の移動体における操作手段と、当該移動体を運搬する車両等の運搬移動体における操作手段とを一致させることができる移動体を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第1の発明は、搭乗する操縦者が意図する移動のための動作を行う移動体であって、
前記操縦者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて、前記操縦者が意図すると推定される動作を判定する意図判定手段と、
前記意図判定手段の判定結果に基づいて、前記動作を制御するための制御信号を出力する制御手段と、
前記制御手段からの制御信号に基づいて、前記動作を実現する駆動手段と
を備えることを特徴とする。
【0008】
このような第1の発明によれば、例えば操縦者の体が前後左右に傾けられるような姿勢変化による操作が姿勢検出手段により検出されて制御動作が行われる構成により、特別に習熟を要しない人間の生来的な感覚に適合する操作手段を備え、操縦者の意図する動作を行う移動体を提供することができる。
【0009】
第2の発明は、第1の発明において、
前記姿勢検出手段は、前記操縦者の姿勢変化に応じて前記操縦者により着座される座席に生じる変量または物理量を検出し、
前記意図判定手段は、前記姿勢検出手段により検出された変量または物理量に基づいて、前記操縦者が意図すると推定される動作を判定することを特徴とする。
【0010】
このような第2の発明によれば、ステアリングホイール、アクセルペダル、およびブレーキペダルのような操作手段に代えて、例えば操縦者の体が前後左右に傾けられるような姿勢変化による操作が座席の変量または物理量として検出されて制御動作が行われる構成により、特別に習熟を要しない人間の生来的な感覚に適合する操作手段を備え、操縦者の意図する方向転換、加速、および減速動作を行う移動体を提供することができる。なお、変量とは上記座席の所定の基準位置からの変位量や傾き角などであり、物理量とは上記座席の所定位置における荷重や加速度などである。
【0011】
第3の発明は、第2の発明において、
前記動作によって与えられる加速度により生じるべき前記座席の変量または物理量を補償変化量として出力する補償変化量出力手段と、
前記補償変化量に基づいて、前記動作によって与えられる加速度により生じるべき前記操縦者の意図しない姿勢変化の影響を補償する補償手段とをさらに備えることを特徴とする。
【0012】
このような第3の発明によれば、移動ための動作による加速度によって生じるべき座席の変量または物理量に基づいて、当該加速度によって生じるべき操縦者の姿勢変化の影響が補償される構成により、加速度の影響による操縦者の意図しない姿勢変化が生じた場合でも、当該姿勢変化による影響が補償されるため、操縦者が意図しない動作が引き起こされることがない。
【0013】
第4の発明は、第3の発明において、
前記補償手段は、前記補償変化量に応じて前記座席を変位させることを特徴とする。
【0014】
このような第4の発明によれば、加速度によって生じるべき変量または物理量に基づいて座席を能動的に変位させる構成により、移動のための動作により加速度が生じる方向を調節して、上記動作により操縦者の意図しない姿勢変化が生じることを防止することができる。
【0015】
第5の発明は、第1の発明において、
前記姿勢検出手段は、前記操縦者の姿勢変化を検出するモーションキャプチャ手段であることを特徴とする。
【0016】
このような第5の発明によれば、着座する操縦者の姿勢変化を検出する光学式その他のモーションキャプチャ手段を備える構成により、座席の変量または物理量を検出する特別な構成のセンサを省略することができるとともに、座席の変位が生じないような姿勢変化を含む様々な操縦者の姿勢を検出して、対応する様々な運転操作を実現することができる。
【0017】
第6の発明は、第1の発明に係る移動体を搭載することができる運搬用移動体であって、
前記操縦者の搭乗する移動体が搭載される場合には、前記制御手段から出力される制御信号を受け取る制御信号受信手段と、
前記操縦者の搭乗する移動体が搭載される場合には、前記制御信号受信手段によって受け取られる制御信号に基づいて、前記動作を実現する運搬用移動体駆動手段と
を備えることを特徴とする。
【0018】
このような第6の発明によれば、内部に搭載される移動体から出力される制御信号に基づいて、運搬用移動体の方向転換、加速、および減速動作などが行われる構成により、操縦者が搭乗する移動体における操作手段と、当該移動体を運搬する運搬用移動体における操作手段とを一致させることができる。したがって、運転すべき対象となる移動体が例えば自動車から電動車椅子またはその逆へ変更される際にも操縦者が違和感を感じることがない。
【0019】
第7の発明は、搭乗する操縦者が意図する移動のための動作を行う移動体であって、
前記操縦者の姿勢変化を検出する姿勢検出手段と、
前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて、前記操縦者が意図すると推定される動作を判定する意図判定手段と、
前記意図判定手段の判定結果に基づいて、前記動作を制御するための制御信号を出力する制御手段と、
前記制御手段からの制御信号に基づいて、前記動作を実現する駆動手段と、
離れた位置にある被操縦移動体に前記操縦者が意図する移動のための動作を行わせるため、当該被操縦移動体に対して前記制御手段から出力される制御信号を無線送信する送信手段と、
前記送信手段により前記制御信号が無線送信される場合には、前記駆動手段に対する制御信号の出力を停止させる制御切り替え手段と
を備えることを特徴とする。
【0020】
このような第7の発明によれば、移動体からの無線信号により例えば当該移動体を運搬するための被操縦移動体の方向転換、加速、および減速動作等が行われるので、操縦者は当該被操縦移動体を遠隔操作することができる。したがって、例えば操縦者は自らが被操縦移動体へ移動することなく容易に搭乗することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。
<1.第1の実施形態>
<1.1 全体構成>
本発明の第1の実施形態に係る移動体としての電動車椅子は、ステアリングホイール、アクセルペダル、およびブレーキペダルのような操作手段が運転者により操作されることがなく、運転者の体が前後左右に傾けられるような姿勢変化による操作に基づいて方向転換、加速、および減速動作が行われる。以下、この電動車椅子の構成について説明する。
【0022】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る移動体としての電動車椅子10の構成を示す左側面概略図である。なお以下では、電動車椅子10の左側(左方向)とは、進行方向に向いて左側(左方向)を意味し、右側(右方向)とはその反対側(反対方向)を意味するものとする。この電動車椅子10は、座席11に着座する運転者Dを移動させるために2つの前輪12および2つの後輪13により地上を走行する移動体であって、座席11の下部に設けられて運転者Dの姿勢変化を検出する姿勢センサ100と、前輪12の向きを検出する方向センサ110と、移動速度を検出する車速センサ120と、前輪12の向きを変更する操舵部130と、後輪13を駆動する駆動部140と、後輪13を制動する制動部150と、各部を制御する制御部160とを備える。
【0023】
姿勢センサ100は、運転者Dが姿勢変化を伴う動作、例えば体を前後左右方向のいずれかへ傾ける動作を行うことによる座席11の変量または物理量を検出して、その変量または物理量を姿勢信号Spとして出力する。ここで、変量とは上記座席の所定の基準位置からの変位量や傾き角などであり、物理量とは上記座席の所定位置における荷重や加速度などである。この姿勢センサ100の詳しい構成については後述する。方向センサ110は、前輪12の向きを検出してその角度を方向角信号Saとして出力する。車速センサ120は、電動車椅子10の移動速度を検出して、車速信号Svとして出力する。
【0024】
制御部160は上記方向角信号Sa、車速信号Sv、および姿勢信号Spを受け取り、姿勢信号Spが示す運転者Dの姿勢変化の状態から運転者Dが意図する電動車椅子10の動作、すなわち加速、減速、左旋回、または右旋回の動作を推定する。さらに、推定された当該動作が行われるように操舵部130に対して操舵信号Ssを出力し、駆動部140に対して駆動信号Sdを出力し、または制動部150に対して制動信号Sbを出力する。この制御部160の詳しい動作については後述する。
【0025】
操舵部130は、電動モータ、減速ギヤ、ラックピニオン機構、および前輪12との連結部材等で構成される。この電動モータは与えられた操舵信号Ssに基づき駆動され、発生したトルクが減速ギヤを介してラックピニオン機構に与えられる。これによりピニオン軸が回転すると、その回転がラック軸の往復運動に変換される。ラック軸の両端はタイロッドおよびナックルアームから成る連結部材を介して前輪12に連結されており、ラック軸の上記往復運動に応じて前輪12の向きが変わる。駆動部140は、電動モータ、減速ギヤ、および後輪13との連結部材等で構成されており、与えられた駆動信号Sdに基づき当該電動モータが駆動され、連結部材を介して後輪13に回転力が伝達される。制動部150は、電動モータを駆動源とするアクチュエータ、ブレーキパッド、および後輪13の車軸に連結されたブレーキディスク等で構成される。アクチュエータは与えられた制動信号Sbに基づきブレーキパッドをブレーキディスクに押しつけ、その摩擦力によりブレーキディスクが制動を受けて後輪13の回転速度が低減される。なお、操舵部130、駆動部140、および制動部150のいずれかまたは全ては、油圧式のアクチュエータを含んで構成されてもよい。
【0026】
<1.2 姿勢センサの構成および動作>
図2は、上記電動車椅子10における姿勢センサ100の構成例を座席11とともに示す斜視概略図である。この姿勢センサ100は、平面Pを形成する正方形の板状部材と、その各角部下方の所定の位置にそれぞれ設けられる前方荷重センサ101、後方荷重センサ102、左方荷重センサ103、および右方荷重センサ104とにより構成される。上記板状部材の中央部は、運転者Dが平常の姿勢で着座する場合における座席11の重心位置から鉛直方向に設けられた座席11の支持部材の下端に対して水平方向に固着される。また、前方荷重センサ101および後方荷重センサ102は電動車椅子10の前後方向に沿った直線(図中では点線X)上に配置されており、前方荷重センサ101は、平面Pの前端角部における荷重値Ffを検出し、後方荷重センサ102は平面Pの後端角部における荷重値Fbを検出する。同様に、左方荷重センサ103および右方荷重センサ104は電動車椅子10の左右方向に沿った直線(図中では点線Y)上に配置されており、左方荷重センサ103は平面Pの左端角部における荷重値Flを検出し、右方荷重センサ104は平面Pの右端角部における荷重値Frを検出する。これらの荷重値は姿勢信号Spとして制御部160に与えられる。
【0027】
この構成によれば、運転者Dが平常の姿勢で着座する場合に平面Pは水平となるため、各荷重センサ101〜104には同じ荷重かかかることになる。そして、運転者Dの姿勢変化により座席11の重心が前後左右方向へ移動した場合には、制御部160は各荷重センサ101〜104により検出される荷重の変化に基づいて上記重心の移動方向を判定する。例えば、運転者Dが体を前に傾けるような姿勢変化を行うと、座席11の重心が前方に移動して前方荷重センサ101により検出される荷重値Ffが増加し、後方荷重センサ102により検出される荷重値Fbが減少する。制御部160はこの荷重の変化に基づいて重心が前方に移動したと判定する。なお、このように構成しない場合であっても、運転者Dが平常の姿勢で着座する場合の各荷重センサ101〜104により検出される各荷重値を初期値として記憶する構成によれば、制御部160はこの初期値からの荷重の変化に基づいて同様に上記重心の移動方向を判定することが可能となる。
【0028】
図3は、上記電動車椅子10における姿勢センサ100の上記構成例の別例を示す斜視外観図である。この姿勢センサ100は、運転者Dが平常の姿勢で着座する場合における座席11の重心位置から鉛直方向に設けられた座席11の支持部の下端部を前後左右に揺動自在に支持し、かつバネ部材により中立方向である鉛直方向へ復帰するように支持して、その揺動角を検出する。すなわち、電動車椅子10の前後方向(図中では点線X方向)を回転軸とする回転角であるロール角度θrolおよび左右方向(図中では点線Y方向)を回転軸とする回転角であるピッチ角度θpitを検出し、姿勢信号Spとして出力する。さらに、上記座席11の支持部の下端部が略鉛直方向を中心軸として回動自在に支持され、その回転角すなわち電動車椅子10の上下方向(図中では点線Z方向)を回転軸とする回転角であるヨー角度θyawが検出されてもよい。
【0029】
この構成によれば、運転者Dの姿勢変化により座席11の重心が前後左右方向へ移動した場合には、制御部160は姿勢センサ100により検出されるロール角度θrolおよびピッチ角度θpitにより上記重心の移動方向を判定することができる。例えば、運転者Dが体を前に傾けるような姿勢変化を行うと、座席11の重心が前方に移動してピッチ角度θpitが減少(すなわち左方向から見て反時計回りに回転)するため、制御部160は重心が前方に移動したと判定する。なお、このように構成しない場合であっても、運転者Dが平常の姿勢で着座する場合のロール角度θrolおよびピッチ角度θpitを初期値として記憶する構成によれば、前述と同様に制御部160はこの初期値からの角度変化に基づいて同様に重心の移動方向を判定することが可能である。また、運転者Dが体を左右に傾ける姿勢変化に加えてまたは代えて、体を左右方向にひねる姿勢変化を行う場合には、座席11の支持部の略鉛直方向を回転中心軸とする回転角であるヨー角度θyawを検出する構成により、制御部160は運転者Dにより体を左右方向にひねる姿勢変化が行われたことを判定することが可能である。
【0030】
<1.3 制御部の構成および動作>
制御部160は、操舵部130、駆動部140、および制動部150に含まれる各電動モータ(またはその他のアクチュエータ)を制御するために、CPU、内部メモリ(ROMおよびRAM)、およびI/O等を含むマイクロコンピュータで構成されている。制御部160は、その内部のメモリ(または外部記憶媒体)に格納された所定のプログラムを実行することにより、各センサからの情報に基づいて各電動モータに加えるべき目標電流を設定し、実際に電動モータに流れる電流との偏差に基づく比例積分演算を行うことによりそれぞれについてフィードバック制御を行う。以下、制御部160の処理手順について図4を参照しつつ説明する。
【0031】
図4は、制御部160の処理手順を示すフローチャートである。運転者Dが座席11に着座して、電動車椅子10を始動させるための図示されない始動スイッチを入れると、制御部160により図4に示す処理が開始される。なお、図2に示す各荷重センサ101〜104により運転者Dが着座したことが検出されてから、所定の時間が経過した場合または所定の時間内に運転者Dの姿勢変化が検出されない場合、制御部160により図4に示す処理が開始されるように構成されてもよい。
【0032】
まず、制御部160は、各荷重センサ101〜104により検出された荷重値Ff,Fb,Fl,Frを含む姿勢信号Spを受け取る荷重検出処理を行う(ステップS10)。次に、荷重値Ffから荷重値Fbを差し引いた値が予め定められた閾値R1(>0)より大きいか否かが判断される(ステップS12)。
【0033】
このステップS12において閾値R1より大きいと判断される場合(Yesの場合)には、運転者Dの体が或る程度前に傾いていると推定されるため、車速を上げる加速処理がなされる(ステップS14)。なお、運転者Dが体を或る程度前に傾ける姿勢変化を行う場合、運転者Dが車速を上げる意図であることは予め定められているものとする。この加速処理は、所定の加速度または荷重値Ffから荷重値Fbを差し引いた値に対応する加速度だけ電動車椅子10が加速されるように、対応する駆動信号Sdを駆動部140へ与える。次に処理はステップS20へ進む。
【0034】
また、ステップS12において閾値R1以下であると判断される場合(Noの場合)には、さらに荷重値Ffから荷重値Fbを差し引いた値が予め定められた閾値R2(<0)より小さいか否かが判断される(ステップS16)。
【0035】
このステップS16において閾値R2より小さいと判断される場合(Yesの場合)には、運転者Dの体が或る程度後ろに傾いていると推定されるため、車速を下げる減速処理がなされる(ステップS18)。なお、運転者Dが体を或る程度後ろに傾ける姿勢変化を行う場合、運転者Dが車速を下げる意図であることは予め定められているものとする。この減速処理は、所定の速度または荷重値Fbから荷重値Ffを差し引いた値に対応する速度だけ電動車椅子10が減速されるように、対応する制動信号Sbを制動部150へ与える。次に処理はステップS20へ進む。また、ステップS16において閾値R2以上であると判断される場合(Noの場合)には、運転者Dの体が前後方向にはあまり傾いていないと推定されるため、減速処理および加速処理が行われることなく、処理はステップS20へ進む。
【0036】
ステップS20において、制御部160は、荷重値Frから荷重値Flを差し引いた値が予め定められた閾値R3(>0)より大きいか否かを判断する。このステップS20において閾値R3より大きいと判断される場合(Yesの場合)には、運転者Dの体が或る程度右に傾いていると推定されるため、方向を右へ操舵する右旋回処理がなされる(ステップS22)。なお、運転者Dが体を或る程度右に傾ける姿勢変化を行う場合、運転者Dが右へ操舵する意図であることは予め定められているものとする。この右旋回処理は、所定の角度または荷重値Frから荷重値Flを差し引いた値に対応する角度だけ電動車椅子10が右方向へ操舵されるように、対応する操舵信号Ssを操舵部130へ与える。次に処理はステップS28へ進む。
【0037】
また、ステップS20において閾値R3以下であると判断される場合(Noの場合)には、さらに荷重値Frから荷重値Flを差し引いた値が予め定められた閾値R4(<0)より小さいか否かが判断される(ステップS24)。
【0038】
このステップS24において閾値R4より小さいと判断される場合(Yesの場合)には、運転者Dの体が或る程度左に傾いていると推定されるため、方向を左へ操舵する左旋回処理がなされる(ステップS26)。なお、運転者Dが体を或る程度左に傾ける姿勢変化を行う場合、運転者Dが左へ操舵する意図であることは予め定められているものとする。この左旋回処理は上述の右旋回処理と旋回方向の他はほぼ同様の処理であるため説明を省略する。次に処理はステップS28へ進む。また、ステップS24において閾値R4以上であると判断される場合(Noの場合)には、運転者Dの体が左右方向にはあまり傾いていないと推定されるため、右旋回処理および左旋回処理が行われることなく処理はステップS28へ進む。
【0039】
ステップS28において、制御部160は、運転者Dにより上記始動スイッチが切られて運転が終了されたか否かを判断する。運転が終了されない場合にはステップS10の処理へ戻って上記処理が繰り返される。なお、運転の終了は、図2に示す各荷重センサ101〜104により運転者Dが席を立ったことが検出されてから所定の時間が経過した場合になされてもよい。
【0040】
以上の制御部160の処理手順は、姿勢センサ100が図3に示す別構成例である場合もほぼ同様に考えられる。すなわち、ピッチ角度θpitが所定の閾値R’1より小さい場合(左方向から見て反時計回りに回転した場合)には加速処理(S14)が行われ、所定の閾値R’2より大きい場合(左方向から見て時計回りに回転した場合)には減速処理(S18)が行われる。また、ロール角度θrolが所定の閾値R’3より大きい場合(前方から見て反時計回りに回転した場合)には右旋回処理(S22)が行われ、所定の閾値R’4より小さい場合(前方から見て時計回りに回転した場合)には左旋回処理(S26)が行われる。なお、ロール角度θrolに代えて、ヨー角度θyawが用いられてもよい。
【0041】
<1.4 効果>
上記第1の実施形態によれば、ステアリングホイール、アクセルペダル、およびブレーキペダルのような操作手段に代えて、運転者Dの体が前後左右に傾けられるような姿勢変化による操作を姿勢センサ100により検出し、制御部160により方向転換、加速、および減速動作が行われる構成により、特別に習熟を要しない人間の生来的な感覚に適合する操作手段を備え、操縦者の意図する動作を行う移動体を提供することができる。
【0042】
<2.第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態に係る移動体としての電動車椅子は、上記第1の実施形態に係る電動車椅子10の構成に加えて、その方向転換、加速、または減速動作による加速度の影響を受けて運転者Dの意図しない姿勢変化が生じ、その結果として意図しない動作が引き起こされないように構成される。従って、第1の実施形態に係る電動車椅子10と同様の構成および動作については説明を省略し、以下、第1の実施形態に係る電動車椅子10と異なる構成および動作を中心に3つの構成例を挙げて説明する。
【0043】
第1の構成例として、本実施形態に係る電動車椅子に含まれる制御部160は、方向転換、加速、または減速の動作によって与えられる加速度により生じるべき座席の変量または物理量、ここでは変位により変化が生じるべき荷重値Ff,Fb,Fl,Frの変化量を、車速センサ120により検出される車速および方向センサ110により検出される方向角に基づいて計算し、補償変化量として算出する補償変化量出力処理を行う。この補償変化量出力処理は、例えば図4が示す荷重検出処理(S10)の後に行われ、さらに上記加速度により生じる影響を補償するために、算出された補償変化量が差し引かれた補正荷重値F’f,F’b,F’l,F’rを算出する。そして、図4におけるその後の処理では、上記荷重値に代えて上記補正荷重値が用いられる。
【0044】
この第1の構成例によれば、方向転換、加速、または減速動作による加速度の影響を受けて運転者Dの意図しない姿勢変化が生じた場合でも、当該姿勢変化による各荷重値の変化は上述のように補償されるため、運転者Dが意図しない電動車椅子の動作が引き起こされることがない。
【0045】
第2の構成例として、本実施形態に係る電動車椅子は、前後方向および左右方向の加速度を検出する加速度センサ(図示せず)を新たに備えており、第1の構成例における補償変化量出力処理において、この加速度センサにより検出される加速度を用いて上記補償変化量を算出する。また、この加速度センサは、吊された重りの鉛直方向から前後方向および左右方向への傾き角を検出する構成であってもよい。
【0046】
この第2の構成例によれば、実際に運転者Dが受ける加速度を検出する構成により、より正確な補償変化量を算出することができる。また、上記傾き角を検出する加速度センサの構成によれば、図3に示す別構成例の姿勢センサ100から出力されるロール角度θrolおよびピッチ角度θpitから上記傾き角を差し引くことにより、容易に上記補正荷重値に対応する補正ロール角度θrol’および補正ピッチ角度θpit’を算出することができる。
【0047】
第3の構成例として、本実施形態に係る電動車椅子は、第1または第2の構成例において出力される補償変化量に基づいて、上記加速度により生じるべき座席11の変位を能動的に打ち消すように座席11を変位させる座席駆動部105を新たに備える。図5は、この座席駆動部105の概略的な構成を示す斜視図である。座席駆動部105は、平面Pを形成するプラットホーム板と、当該プラットホーム板を前後、左右、上下、ロール、ピッチ、およびヨーの各方向に運動させるためのピストンおよびシリンダからなる第1から第6までのアクチュエータ1〜6により構成される6軸モーション台である。座席11および姿勢センサ100は、上記プラットホーム板の平面P上に固定されており、上記加速度により生じるべき座席11の変位を示す補償変化量に基づいて座席11(および姿勢センサ100)を変位させる。例えば、電動車椅子10が左旋回することにより右方向へ加速度が生じるべき場合には、座席11を左へ所定の角度だけ傾けることにより、加速度が生じる方向を平面Pに対して垂直方向とする。この場合には、各荷重センサ101〜104には均等な荷重がかかるため、前後または左右の荷重差による姿勢変化は検出されない。
【0048】
この第3の構成例によれば、電動車椅子の方向転換、加速、または減速動作により加速度が生じる方向は常にプラットホーム板に対して垂直方向に調整されるため、上記動作により運転者Dの意図しない姿勢変化が生じることを防止することができる。
【0049】
<3.第3の実施形態>
本発明の第3の実施形態に係る移動体としての電動車椅子は、上記第1の実施形態に係る電動車椅子10が備える姿勢センサ100に代えて、座席11に着座する運転者Dの姿勢を撮像することによりその姿勢変化を検出する光学式のモーションキャプチャ手段を備える構成である。従って、第1の実施形態に係る電動車椅子10と同様の構成および動作については説明を省略し、以下、第1の実施形態に係る電動車椅子10と異なる構成および動作を中心に説明する。
【0050】
図6は、本実施形態に係る電動車椅子30の上側を前方から見た概略図である。運転者Dの所定の関節付近には第1から第6までのマーカ301〜306が貼られており、第1のカメラ310および第2のカメラ320によりこれらのマーカ301〜306が撮像される。なお、オクルージョン(隠れ)を防止するためにカメラが2台設けられる場合には、オクルージョンが問題にならない限りいずれか1台が省略されてもよいが、ステレオ視による3次元位置計測が行われる場合には、カメラは複数台が必要である。これらのカメラ310,320により撮像された画像は制御部160に与えられる。
【0051】
制御部160は、撮像画像における第1から第6までのマーカ301〜306の位置から所定平面上の2次元位置または所定空間内の3次元位置を計算し、予め記憶されたいくつかの運転者の姿勢に対応する各マーカ301〜306の2次元位置または3次元位置と比較照合して、運転者Dがどのような姿勢をとっているか(またはどのような姿勢変化を行ったか)を判断する。例えば、左手を体の外側左方へ動かし、右手を体の正面付近へ動かす姿勢変化が行われた場合(すなわち図6の姿勢がとられた場合)には、運転者Dが左へ操舵する意図であることが予め定められているとき、制御部160は、各マーカ301〜306の2次元位置または3次元位置から上記姿勢変化が行われたと判断すると、左旋回処理(図4のステップS26)を行う。なお別例として、第1から第6までのマーカ301〜306が省略され、制御部160は予め記憶された運転者の姿勢変化パターンのなかから撮像された運転者Dの姿勢に適合するものをパターンマッチングの手法により選択することにより、運転者Dがどのような姿勢をとっているか(またはどのような姿勢変化を行ったか)を判断してもよい。その他、一般に光学式のモーションキャプチャにおいて用いられる手法であれば、どのような手法が用いられてもよい。
【0052】
さらに、上記姿勢変化には様々なパターンが考えられるため、運転操作毎に各姿勢変化パターンを対応させて制御部160に予め記憶させておき、制御部160により所定の運転操作に対応する姿勢変化が判断され、上記運転操作が実現されるように対応する機器が制御される構成であってもよい。なお、上記運転操作とは、電動車椅子や自動車の各種運転操作、例えばパーキングブレーキの操作、パワーウィンドウの開閉操作、方向指示器の操作、ヘッドライトの操作、ワイパの起動、ラジオの起動や選局操作、ナビゲーションシステムの操作などが考えられる。
【0053】
図7は、運転者Dの指さし動作により操作されるナビゲーションシステムの一例を説明するための図である。本ナビゲーションシステムは、地図データを記憶するCD−ROM等の読取装置、経路の算出や各種制御を行うコンピュータ、および経路案内を表示する液晶ディスプレイ等を備える。この液晶ディスプレイの画面400には、上記経路案内として電動車椅子30の前方に存在する交差点が示されている。ここで、運転者Dは始点401から終点403までの経路を指定するために、始点401を指さす動作(運転者D’の動作)を行った後、軌跡402に沿って指を動かし、終点403を指さす動作(運転者Dの動作)を行う。なお、運転者Dの指にマーカ等が取り付けられていてもよい。このような指さし動作は、カメラ410により撮像され、制御部160により上記モーションキャプチャ手法が用いられて経路指示動作であることが判別されるとともに始点位置と終点位置とが判定され、当該位置がナビゲーションシステムへ与えられる。ナビゲーションシステムは、与えられた位置を始点および終点とする経路を算出して、さらに新たな経路案内として表示する。さらに制御部160は、上記経路指定動作に基づいて、操舵部130、駆動部140、および制動部150を適宜に制御することにより上記経路に沿った自動運転を行ってもよい。また、画面400には車線変更案内が表示されており、制御部160は、運転者Dの所定の車線変更動作に基づいて自動運転により車線変更を行ってもよい。
【0054】
以上のように、本実施形態に係る移動体は、第1のカメラ310および第2のカメラ320により座席11に着座する運転者Dの姿勢を撮像してその姿勢変化を検出する光学式のモーションキャプチャ手段を備える構成により、座席の変量または物理量を検出する特別な構成のセンサを省略することができるとともに、座席の変量または物理量とは関連しないような姿勢変化を含む様々な運転者の姿勢を検出して、対応する様々な運転操作を実現することができる。
【0055】
<4.第4の実施形態>
本発明の第4の実施形態に係る移動体としての自動車は、移動体としての電動車椅子を内部に搭載できるように構成されている。以下、この自動車の構成について説明する。
【0056】
図8は、本発明の第4の実施形態に係る移動体としての自動車50の構成を示す左側面概略図である。この自動車50は、運転者Dが着座したままの状態で電動車椅子40を搭載して固定器具24によりその位置を固定し、2つの前輪22および2つの後輪23により地上を走行する車両であって、前輪22の向きを検出する車両方向センサ210と、移動速度を検出する車両車速センサ220と、前輪22の向きを変更する車両操舵部230と、後輪23を駆動する車両駆動部240と、後輪23を制動する車両制動部250と、各部を制御する車両制御部260と、電動車椅子40からの無線信号を受信する受信部280とを備える。なお、この自動車50は、電動車椅子40を車外から車内へ搭載するための搬入装置、例えば昇降リフト装置などをさらに備えるのが好ましい。
【0057】
この自動車50に搭載される電動車椅子40は、第1の実施形態に係る電動車椅子10に対して送信部170をさらに備えるほかは同様の構成である。よってこの電動車椅子40に備えられる方向センサ110、車速センサ120、操舵部130、駆動部140、および制動部150は図示せずに説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
【0058】
上記電動車椅子40の姿勢センサ100は、第1の実施形態に係る電動車椅子10の姿勢センサ100と同様に、運転者Dの姿勢変化に応じて生じる座席11の変量または物理量を検出して、その変量または物理量を姿勢信号Spとして出力する。制御部160は、電動車椅子40が自動車50に搭載されていることが検出された場合にのみ、電動車椅子40を制御する動作を停止するとともに、受け取られた姿勢信号Spから操舵方向、操舵量、加速量、および制動量を算出し、これらのいずれかまたは全てを含む姿勢信号S’pを送信部170へ与える。なお、自動車50の車両制御部260により操舵方向、操舵量、加速量、および制動量が算出される場合には、姿勢信号S’pは姿勢信号Spと同一の信号でよい。
【0059】
制御部160が自動車50に搭載されていることを検出する方法としては、搭載されたことを示す図示されないスイッチが運転者Dにより入れられたことを検出する方法や、固定器具24により電動車椅子40が固定されたことを検出する方法などが考えられる。具体的には、固定器具24は自動車50の車内床面上に固着されたラッチ部材であって、当該ラッチ部材に係止されるべきピンが電動車椅子40の所定位置に突設されており、当該ピンがラッチ部材に係止されると所定の信号が制御部160へ与えられる構成例が考えられる。
【0060】
送信部170は、姿勢信号S’pを無線信号に変換して受信部280へ送信する。当該無線信号は電波信号、赤外線信号、超音波信号などいずれであってもよい。また、当該信号の伝送が有線で行われる構成であってもよい。その場合には、送信部170および受信部280は省略される。受信部280は、送信部170近傍に設けられており、受信した姿勢信号S’pを車両制御部260へ与える。
【0061】
車両制御部260は、電動車椅子40が自動車50に搭載されていることが検出された場合(例えば姿勢信号S’pが受信部280により受信された場合)、車両方向センサ210からの方向角信号S’aと、車両車速センサ220からの車速信号S’vとを受け取り、上記第1の実施形態に係る制御部160と同様に、車両操舵部230への操舵信号S’sと、車両駆動部240への駆動信号S’dと、車両制動部250への制動信号S’bとを出力する。なお、車両方向センサ210は図1の方向センサ110と、車両車速センサ220は図1の車速センサ120と、車両操舵部230は図1の操舵部130と、車両駆動部240は図1の駆動部140と、車両制動部250は図1の制動部150とそれぞれ同様の構成および動作を行うため説明を省略する。車両制御部260は、このように電動車椅子40の姿勢センサ100から出力される姿勢信号に基づいて自動車50の方向転換、加速、および減速動作を行う。なお、車両制御部260は、電動車椅子40が自動車50に搭載されていることが検出されない場合には、図示されない通常の操作手段(ステアリングホイール、アクセルペダル、およびブレーキペダル等)からの操作信号に基づいて制御動作を行い、電動車椅子40が搭載されていることが検出された場合には、上記通常の操作手段からの操作信号に基づくことなく、姿勢信号S’pに基づいて制御動作を行う構成であってもよい。
【0062】
さらに上記のように送信部170から受信部280へ姿勢信号S’pを無線信号により送信する構成によれば、電動車椅子40が自動車50に搭載されておらず車外にある場合であっても、当該自動車50を遠隔制御することが可能となる。すなわち、受信部280は、車外からの無線信号を受信しやすい所定の位置に設けられており、送信部170からの姿勢信号S’pを車両制御部260へ与える。また、車両制御部260は、姿勢信号S’pが受信された場合には、通常の操作手段に基づく動作から切り替えて、受信された姿勢信号に基づいて自動車50の方向転換、加速、および減速動作を行う。なお、このような通常の操作手段からの切り替え動作は、図示されない入力部への運転者Dからの指示入力に基づいて行われてもよい。また、自動車50の運転室内に図示されないカメラが設けられており、当該カメラが撮像した映像が無線送信されて電動車椅子40の図示されない液晶ディスプレイ上に表示される構成であってもよい。
【0063】
以上のように、電動車椅子40の姿勢センサ100から出力される姿勢信号Spに基づいて、自動車50の車両制御部260により方向転換、加速、および減速動作が行われる構成により、運転者が搭乗する車椅子等の移動体における操作手段と、当該移動体を運搬する車両等の運搬移動体における操作手段とを一致させることができる。したがって、運転すべき対象となる移動体が自動車から電動車椅子またはその逆へ変更される際にも運転者が違和感を感じることがない。また、電動車椅子40からの無線信号により自動車50の方向転換、加速、および減速動作が行われる構成により、運転者Dは自動車50を遠隔操作することができる。したがって、運転者Dは自らが自動車50へ移動することなく容易に自動車50へ搭乗することができる。
【0064】
<5.変形例>
上記各実施形態では、制動部は後輪のみを制動し、駆動部は後輪のみを駆動するように構成したが、前輪・後輪を制動・駆動してもよい。また、操舵部は前輪の向きを変えて転舵するように構成したが、2つの後輪のうちの一方を停止させ、または2つの後輪を互いに反対方向へ回転させて転舵する構成でもよい。また、上記では移動体の例として電動車椅子を用いて説明したが、当該移動体は内燃機関からなるエンジンを駆動部とする自動車その他の陸上走行車両であってもよく、さらには水上、水中、地中または空中を進行する移動体であってもよい。さらに、第4の実施形態に係る自動車50も同様に自動車以外の陸上走行車両であっても、さらには水上、水中、地中または空中を進行する移動体であってもよい。
【0065】
上記第1の実施形態に係る姿勢センサ100は、前後方向および左右方向の荷重変化を検出する構成であるが、上記2方向以外の荷重変化を検出する構成であってもよい。また、荷重変化以外の変化量を検出するセンサを備える構成であってもよい。例えば、所定方向の変位量を検出する変位センサ、所定方向の加速度を検出する加速度センサ、所定軸回りの回転角を検出する角度センサ、またはヨー軸、ロール軸、およびピッチ軸の角加速度を検出するヨーレートセンサ、ロールレートセンサ、およびピッチレートセンサを備える構成であってもよい。
【0066】
上記第2の実施形態における第3の構成例では6軸モーション台を例示したが、駆動軸の数は6軸に限定されない。例えば、座席11を前後左右に傾ける構成であってもよいし、図3に示す姿勢センサ100の別例が用いられる場合、ロール、ピッチ、およびヨーの3軸を駆動する構成であってもよい。この場合には、電動車椅子10の前後方向(図中では点線X方向)を回転軸とするロール駆動用モータと、左右方向(図中では点線Y方向)を回転軸とするピッチ駆動用モータと、上下方向(図中では点線Z方向)を回転軸とするヨー駆動用モータが設けられる。さらに、ヨー軸を除いた2軸を駆動する構成も可能である。さらにまた、運転者Dの姿勢変化に対して最も影響が大きいロール軸のみを駆動する(または座席11を左右方向にのみ傾ける)構成も可能である。
【0067】
上記第3の実施形態では、光学的なモーションキャプチャ技術が用いられる構成であるが、磁気センサを用いた一般的な磁気的モーションキャプチャ技術が用いられてもよい。また、各マーカ301〜306に代えて、加速度センサや速度センサ、位置センサなどが用いられ、当該センサからの加速度情報、速度情報、位置情報に基づいて運転者Dの姿勢変化が検出される構成であってもよい。
【0068】
上記第4の実施形態では、電動車椅子40が自動車50に搭載される構成であるが、自動車50に姿勢センサ100(および送信部170)が搭載される構成であれば必ずしも電動車椅子40が搭載される必要はない。また、第3の実施形態に係る電動車椅子30が搭載される場合には、自動車50にカメラ310,320(および送信部170)が搭載されれば足りる。
【0069】
なお、上記各実施形態では、マイコンが所定のプログラムを実行することにより各構成要素の機能をソフトウェア的に実現するように構成したが、これらの構成要素の一部または全部の機能は、専用の電子回路等によりハードウェア的に実現されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る移動体としての電動車椅子の構成を示す左側面概略図である。
【図2】上記実施形態に係る姿勢センサの構成例を座席とともに示す斜視概略図である。
【図3】上記実施形態に係る姿勢センサの構成例の別例を示す斜視図である。
【図4】上記実施形態に係る制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図5】第2の実施形態に係る座席駆動部の概略的な構成を示す斜視図である。
【図6】第3の実施形態に係る本実施形態に係る電動車椅子の上側を前方から見た概略図である。
【図7】上記実施形態に係る電動車椅子に用いられる、運転者の指さし動作により操作されるナビゲーションシステムの一例を説明するための図である。
【図8】第4の実施形態に係る移動体としての自動車の構成を示す左側面概略図である。
【符号の説明】
1〜6 …アクチュエータ
10,30,40 …電動車椅子
11 …座席
12,22 …前輪
13,23 …後輪
24 …固定器具
50 …自動車
100 …姿勢センサ
101〜104 …荷重センサ
105 …座席駆動部
110 …方向センサ
120 …車速センサ
130 …操舵部
140 …駆動部
150 …制動部
160 …制御部
170 …送信部
210 …車両方向センサ
220 …車両車速センサ
230 …車両操舵部
240 …車両駆動部
250 …車両制動部
260 …車両制御部
280 …受信部
301〜306 …マーカ
310,320,410 …カメラ
D …運転者
Fb,Ff,Fl,Fr …荷重値
θpit …ピッチ角度
θrol …ロール角度
θyaw …ヨー角度
Sa …方向角信号
Sb …制動信号
Sd …駆動信号
Sp …姿勢信号
Ss …操舵信号
Sv …車速信号
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a moving body that performs an operation for movement intended by a driver.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, driving of a moving body traveling on land such as an automobile is often performed by a driver operating operation means such as a steering wheel, an accelerator pedal, and a brake pedal. Japanese Patent Laid-Open No. 2000-170553 discloses an example in which a so-called joystick is used as an operation means. This joystick is an operation in which a driver picks a bar-like member supported at one end so that it can rotate freely and moves it back and forth and to the left and right, and reads the angle of inclination of the bar-like member in each direction obtained by that operation. It is an input device. Furthermore, this joystick is often used as an operating means for an electric wheelchair driven by an electric motor. Since such operation means are operated by the driver's hands (and feet), the driver can control the automobile or the like in the intended traveling direction or traveling state by repeatedly learning this operation. .
[0003]
Conventionally, proposals have been made for moving bodies such as automobiles that can be driven while sitting in a wheelchair. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-28226, a driver who is seated in a wheelchair gets on the vehicle as it is, and the driver can drive the vehicle by operating an auxiliary operation member such as a joystick provided in advance. A vehicle is disclosed. According to this configuration, it is convenient for the driver to get on the vehicle without getting off the wheelchair, and it can be driven without using conventional operating means such as a steering wheel, an accelerator pedal, and a brake pedal. A driver with a disability can also drive easily.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional operation means as described above does not necessarily match the natural sense of human beings, it is essential for the driver to master the operation by repeating the operation. Further, since the operation means is operated by a driver's limb, it is very difficult or impossible for a driver with a limb disorder to master the operation.
[0005]
In addition, since the vehicle operating means that can be driven while sitting in a conventional wheelchair are different operating means independent from the operating means of the electric wheelchair, the driver must be familiar with each operation, and When the moving object to be driven is changed from a vehicle to an electric wheelchair or vice versa, the driver may feel uncomfortable with the operation.
[0006]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a moving body that performs an operation including a traveling direction and a traveling state intended by a driver by providing an operation unit that conforms to a human natural sense. In addition, another object of the present invention is to provide a moving body that can match an operating means in a moving body such as an electric wheelchair on which a pilot rides with an operating means in a transporting mobile body such as a vehicle that carries the moving body. Is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
A first invention is a moving body that performs an operation for movement intended by a pilot on board,
Attitude detecting means for detecting the attitude of the pilot;
An intention determination unit that determines an operation that is estimated to be intended by the driver based on a detection result of the posture detection unit;
Control means for outputting a control signal for controlling the operation based on a determination result of the intention determination means;
Driving means for realizing the operation based on a control signal from the control means;
It is characterized by providing.
[0008]
According to the first invention as described above, for example, an operation based on a posture change in which the operator's body is tilted back and forth and right and left is detected by the posture detection means, and the control operation is performed, so that no special learning is required. It is possible to provide a moving body that includes an operation means adapted to a human natural sense and performs an operation intended by a driver.
[0009]
According to a second invention, in the first invention,
The posture detection means detects a variable or a physical quantity generated in a seat seated by the driver in response to a change in the posture of the driver;
The intention determination unit is configured to determine an operation estimated to be intended by the driver based on a variable or a physical quantity detected by the posture detection unit.
[0010]
According to the second aspect of the invention, instead of operating means such as a steering wheel, an accelerator pedal, and a brake pedal, for example, an operation based on a posture change in which the operator's body is tilted back and forth and left and right is a variable amount of the seat. Or, it is a movement that performs the turning, acceleration, and deceleration operations intended by the operator, with operation means that adapts to the natural sense of human beings that do not require special learning, with a configuration that is detected as a physical quantity and control action is performed The body can be provided. The variable is a displacement amount or an inclination angle of the seat from a predetermined reference position, and the physical quantity is a load or acceleration at the predetermined position of the seat.
[0011]
According to a third invention, in the second invention,
A compensation change amount output means for outputting a change amount or physical amount of the seat as a compensation change amount to be generated by the acceleration given by the operation;
Compensation means for compensating for an influence of an unintended posture change of the driver, which should be caused by an acceleration given by the motion, is further provided based on the compensation change amount.
[0012]
According to the third aspect of the invention, the configuration is such that the influence of the change in the attitude of the driver to be caused by the acceleration is compensated based on the variation or physical quantity of the seat to be caused by the acceleration due to the movement operation. Even when a posture change unintended by the pilot due to the influence occurs, the influence due to the posture change is compensated, so that an operation unintended by the pilot is not caused.
[0013]
According to a fourth invention, in the third invention,
The compensation means displaces the seat according to the compensation change amount.
[0014]
According to the fourth aspect of the invention, the configuration in which the seat is actively displaced based on the variable or physical quantity to be generated by the acceleration, the direction in which the acceleration is generated by the movement operation is adjusted, and the steering is performed by the above operation. It is possible to prevent a posture change unintended by the person.
[0015]
According to a fifth invention, in the first invention,
The posture detection means is a motion capture means for detecting a change in posture of the driver.
[0016]
According to the fifth aspect of the present invention, a sensor having a special configuration for detecting the amount of change or physical quantity of the seat is omitted by the configuration including the optical or other motion capture means for detecting the posture change of the seated operator. It is possible to detect various driver postures including a posture change that does not cause a displacement of the seat, and to realize various corresponding driving operations.
[0017]
A sixth invention is a transporting mobile body capable of mounting the mobile body according to the first invention,
When the moving body on which the operator is boarded is mounted, control signal receiving means for receiving a control signal output from the control means,
When the moving body on which the operator is boarded is mounted, the moving body driving means for transport that realizes the operation based on the control signal received by the control signal receiving means;
It is characterized by providing.
[0018]
According to the sixth aspect of the invention, the driver can change the direction, accelerate, decelerate, and the like of the transporting mobile body based on the control signal output from the mobile body mounted therein. It is possible to make the operating means in the moving body on which the boarding board and the operating means in the transporting mobile body carrying the moving body coincide with each other. Therefore, even when the moving object to be driven is changed from, for example, an automobile to an electric wheelchair or vice versa, the operator does not feel uncomfortable.
[0019]
A seventh invention is a moving body that performs an operation for movement intended by a pilot on board,
Posture detecting means for detecting a change in posture of the pilot;
An intention determination unit that determines an operation that is estimated to be intended by the driver based on a detection result of the posture detection unit;
Control means for outputting a control signal for controlling the operation based on a determination result of the intention determination means;
Drive means for realizing the operation based on a control signal from the control means;
Transmitting means for wirelessly transmitting a control signal output from the control means to the steered mobile body in order to cause the steered mobile body located at a distant position to perform an operation for movement intended by the pilot; ,
Control switching means for stopping output of the control signal to the drive means when the control signal is wirelessly transmitted by the transmission means;
It is characterized by providing.
[0020]
According to such a seventh invention, for example, the direction change, acceleration, deceleration operation, etc. of the steered moving body for carrying the moving body is performed by the radio signal from the moving body, The steered vehicle can be remotely controlled. Therefore, for example, the pilot can easily board without moving to the steered moving body.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<1. First Embodiment>
<1.1 Overall configuration>
The electric wheelchair as the moving body according to the first embodiment of the present invention has no operating means such as a steering wheel, an accelerator pedal, and a brake pedal operated by the driver, and the driver's body is front, rear, left and right. The direction change, acceleration, and deceleration operations are performed based on an operation based on a posture change such that the user is inclined. Hereinafter, the configuration of the electric wheelchair will be described.
[0022]
FIG. 1 is a left side schematic view showing a configuration of an electric wheelchair 10 as a moving body according to the first embodiment of the present invention. In the following, the left side (left direction) of the electric wheelchair 10 means the left side (left direction) facing the traveling direction, and the right side (right direction) means the opposite side (opposite direction). . The electric wheelchair 10 is a moving body that travels on the ground with two front wheels 12 and two rear wheels 13 in order to move a driver D seated on the seat 11, and is provided at the lower part of the seat 11. A posture sensor 100 that detects a change in posture D, a direction sensor 110 that detects the direction of the front wheel 12, a vehicle speed sensor 120 that detects the moving speed, a steering unit 130 that changes the direction of the front wheel 12, and a rear wheel 13. A driving unit 140 for driving, a braking unit 150 for braking the rear wheel 13, and a control unit 160 for controlling each unit are provided.
[0023]
The posture sensor 100 detects a variable or physical quantity of the seat 11 due to the driver D performing an action accompanied by a posture change, for example, an action of tilting the body in any of the front, rear, left, and right directions, and the variable or physical quantity is detected by the posture signal Sp. Output as. Here, the variable is a displacement amount or an inclination angle of the seat from a predetermined reference position, and the physical amount is a load or acceleration at the predetermined position of the seat. A detailed configuration of the attitude sensor 100 will be described later. The direction sensor 110 detects the direction of the front wheel 12 and outputs the angle as a direction angle signal Sa. The vehicle speed sensor 120 detects the moving speed of the electric wheelchair 10 and outputs it as a vehicle speed signal Sv.
[0024]
The control unit 160 receives the direction angle signal Sa, the vehicle speed signal Sv, and the posture signal Sp, and the operation of the electric wheelchair 10 intended by the driver D from the state of the posture change of the driver D indicated by the posture signal Sp, that is, acceleration, Estimate deceleration, left turn, or right turn motion. Further, the steering signal Ss is output to the steering unit 130 so that the estimated operation is performed, the driving signal Sd is output to the driving unit 140, or the braking signal Sb is output to the braking unit 150. To do. Detailed operation of the controller 160 will be described later.
[0025]
The steering unit 130 includes an electric motor, a reduction gear, a rack and pinion mechanism, a connecting member with the front wheel 12, and the like. This electric motor is driven based on the applied steering signal Ss, and the generated torque is applied to the rack and pinion mechanism via the reduction gear. Thus, when the pinion shaft rotates, the rotation is converted into a reciprocating motion of the rack shaft. Both ends of the rack shaft are connected to the front wheel 12 via a connecting member composed of a tie rod and a knuckle arm, and the direction of the front wheel 12 changes according to the reciprocating motion of the rack shaft. The drive unit 140 includes an electric motor, a reduction gear, a connecting member with the rear wheel 13, and the like. The electric motor is driven based on a given drive signal Sd, and is connected to the rear wheel 13 through the connecting member. Rotational force is transmitted. The braking unit 150 includes an actuator using an electric motor as a drive source, a brake pad, and a brake disk connected to the axle of the rear wheel 13. The actuator presses the brake pad against the brake disk based on the applied braking signal Sb, and the brake disk is braked by the frictional force to reduce the rotational speed of the rear wheel 13. Note that any or all of the steering unit 130, the driving unit 140, and the braking unit 150 may be configured to include a hydraulic actuator.
[0026]
<1.2 Configuration and Operation of Attitude Sensor>
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a configuration example of the posture sensor 100 in the electric wheelchair 10 together with the seat 11. The posture sensor 100 includes a square plate-like member that forms a plane P, a front load sensor 101, a rear load sensor 102, a left load sensor 103, and a right side provided at predetermined positions below each corner. And a load sensor 104. The central part of the plate-like member is fixed in the horizontal direction to the lower end of the support member of the seat 11 provided in the vertical direction from the center of gravity of the seat 11 when the driver D is seated in a normal posture. Further, the front load sensor 101 and the rear load sensor 102 are arranged on a straight line (dotted line X in the figure) along the front-rear direction of the electric wheelchair 10, and the front load sensor 101 is a load at the front end corner of the plane P. The value Ff is detected, and the rear load sensor 102 detects the load value Fb at the rear end corner of the plane P. Similarly, the left load sensor 103 and the right load sensor 104 are arranged on a straight line (a dotted line Y in the drawing) along the left-right direction of the electric wheelchair 10, and the left load sensor 103 is a left end corner of the plane P. The right load sensor 104 detects the load value Fr at the right end corner of the plane P. These load values are given to the control unit 160 as the attitude signal Sp.
[0027]
According to this configuration, since the plane P is horizontal when the driver D is seated in a normal posture, the same load is applied to the load sensors 101 to 104. When the center of gravity of the seat 11 moves in the front-rear and left-right directions due to a change in the posture of the driver D, the control unit 160 determines the movement direction of the center of gravity based on the change in the load detected by each of the load sensors 101-104. judge. For example, when the driver D changes his / her posture to lean forward, the center of gravity of the seat 11 moves forward, and the load value Ff detected by the front load sensor 101 increases and is detected by the rear load sensor 102. The applied load value Fb decreases. The control unit 160 determines that the center of gravity has moved forward based on the change in load. Even if not configured as described above, according to the configuration in which the load values detected by the load sensors 101 to 104 when the driver D is seated in a normal posture are stored as initial values, the control is performed. The unit 160 can similarly determine the moving direction of the center of gravity based on the change in load from the initial value.
[0028]
FIG. 3 is a perspective external view showing another example of the configuration example of the posture sensor 100 in the electric wheelchair 10. The posture sensor 100 supports the lower end portion of the support portion of the seat 11 provided in the vertical direction from the center of gravity of the seat 11 when the driver D is seated in a normal posture so as to be swingable back and forth and left and right. The spring member is supported so as to return to the vertical direction, which is the neutral direction, and its swing angle is detected. That is, the roll angle θroll, which is the rotation angle with the front-rear direction (the dotted line X direction in the figure) of the electric wheelchair 10 as the rotation axis, and the pitch angle, which is the rotation angle with the left-right direction (the dotted line Y direction in the figure) as the rotation axis. θpit is detected and output as an attitude signal Sp. Further, the lower end portion of the support portion of the seat 11 is supported so as to be rotatable about a substantially vertical direction as a central axis, and the rotation angle thereof, that is, the rotation about the vertical direction of the electric wheelchair 10 (the dotted Z direction in the drawing) is the rotation axis. The yaw angle θyaw that is an angle may be detected.
[0029]
According to this configuration, when the center of gravity of the seat 11 moves in the front-rear and left-right directions due to the posture change of the driver D, the control unit 160 determines the center of gravity based on the roll angle θroll and the pitch angle θpit detected by the posture sensor 100. The moving direction can be determined. For example, when the driver D changes his / her posture forward, the center of gravity of the seat 11 moves forward and the pitch angle θpit decreases (ie, rotates counterclockwise when viewed from the left). The control unit 160 determines that the center of gravity has moved forward. Even in the case of not being configured in this way, according to the configuration in which the roll angle θroll and the pitch angle θpit when the driver D is seated in a normal posture are stored as initial values, the control unit 160 is the same as described above. It is possible to similarly determine the moving direction of the center of gravity based on the change in angle from the initial value. Further, in addition to or instead of a posture change in which the driver D tilts his / her body to the left / right, when performing a posture change in which the body is twisted in the left / right direction, the rotation with the substantially vertical direction of the support portion of the seat 11 as the rotation center axis is performed. With the configuration that detects the yaw angle θyaw, which is an angle, the control unit 160 can determine that the driver D has performed a posture change that twists the body in the left-right direction.
[0030]
<1.3 Configuration and operation of control unit>
The control unit 160 controls the electric motors (or other actuators) included in the steering unit 130, the driving unit 140, and the braking unit 150, a CPU, an internal memory (ROM and RAM), an I / O, and the like. It is comprised with the microcomputer containing. The control unit 160 sets a target current to be applied to each electric motor based on information from each sensor by executing a predetermined program stored in its internal memory (or external storage medium). Feedback control is performed for each by performing a proportional-integral calculation based on the deviation from the current flowing through the electric motor. Hereinafter, the processing procedure of the control unit 160 will be described with reference to FIG.
[0031]
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of the control unit 160. When the driver D sits on the seat 11 and turns on a start switch (not shown) for starting the electric wheelchair 10, the process shown in FIG. In addition, when it is detected that the driver D is seated by each of the load sensors 101 to 104 shown in FIG. 2, or when a change in the posture of the driver D is not detected within a predetermined time, The control unit 160 may be configured to start the process shown in FIG.
[0032]
First, the control unit 160 performs a load detection process for receiving the posture signal Sp including the load values Ff, Fb, Fl, and Fr detected by the load sensors 101 to 104 (step S10). Next, it is determined whether or not a value obtained by subtracting the load value Fb from the load value Ff is greater than a predetermined threshold value R1 (> 0) (step S12).
[0033]
If it is determined in step S12 that the value is larger than the threshold value R1 (in the case of Yes), it is estimated that the body of the driver D is tilted to some extent forward, and therefore an acceleration process for increasing the vehicle speed is performed ( Step S14). It is assumed that it is predetermined that the driver D intends to increase the vehicle speed when the driver D changes his / her posture to some extent forward. In this acceleration process, a corresponding drive signal Sd is given to the drive unit 140 so that the electric wheelchair 10 is accelerated by an acceleration corresponding to a predetermined acceleration or a value obtained by subtracting the load value Fb from the load value Ff. Next, the process proceeds to step S20.
[0034]
If it is determined in step S12 that the value is equal to or less than the threshold value R1 (in the case of No), whether or not a value obtained by subtracting the load value Fb from the load value Ff is smaller than a predetermined threshold value R2 (<0). Is determined (step S16).
[0035]
If it is determined in step S16 that the value is smaller than the threshold value R2 (in the case of Yes), it is presumed that the body of the driver D is tilted back to some extent, and therefore a deceleration process for reducing the vehicle speed is performed ( Step S18). It is assumed that it is predetermined that the driver D intends to lower the vehicle speed when the driver D changes his / her posture to some extent backward. In this deceleration process, a corresponding braking signal Sb is given to the braking unit 150 so that the electric wheelchair 10 is decelerated by a predetermined speed or a speed corresponding to a value obtained by subtracting the load value Ff from the load value Fb. Next, the process proceeds to step S20. Further, when it is determined in step S16 that the value is equal to or greater than the threshold value R2 (in the case of No), it is estimated that the body of the driver D is not inclined much in the front-rear direction, so that deceleration processing and acceleration processing are performed. Instead, the process proceeds to step S20.
[0036]
In step S20, the control unit 160 determines whether or not a value obtained by subtracting the load value Fl from the load value Fr is greater than a predetermined threshold value R3 (> 0). When it is determined that the value is larger than the threshold value R3 in this step S20 (in the case of Yes), it is estimated that the body of the driver D is tilted to the right to some extent. Processing is performed (step S22). It is assumed that it is predetermined that the driver D intends to steer right when the driver D changes his / her posture to the right to some extent. In this right turn process, a corresponding steering signal Ss is sent to the steering unit 130 so that the electric wheelchair 10 is steered rightward by a predetermined angle or an angle corresponding to a value obtained by subtracting the load value Fl from the load value Fr. give. Next, the process proceeds to step S28.
[0037]
If it is determined in step S20 that the value is equal to or less than the threshold value R3 (in the case of No), whether or not the value obtained by subtracting the load value Fl from the load value Fr is smaller than a predetermined threshold value R4 (<0). Is determined (step S24).
[0038]
If it is determined that the value is smaller than the threshold value R4 in this step S24 (in the case of Yes), it is estimated that the body of the driver D is tilted to some extent to the left. Is performed (step S26). It is assumed that it is predetermined that the driver D intends to steer to the left when the driver D changes his / her posture to the left to some extent. Since this left turn process is substantially the same as the right turn process described above except for the turn direction, the description thereof is omitted. Next, the process proceeds to step S28. Further, when it is determined in step S24 that the value is equal to or greater than the threshold value R4 (in the case of No), it is estimated that the body of the driver D is not tilted so much in the left-right direction. The process proceeds to step S28 without performing the process.
[0039]
In step S <b> 28, the control unit 160 determines whether or not the driver D has turned off the start switch and the operation has ended. If the operation is not terminated, the process returns to step S10 and the above process is repeated. Note that the driving may be terminated when a predetermined time has elapsed since it was detected by the load sensors 101 to 104 shown in FIG.
[0040]
The processing procedure of the control unit 160 described above can be considered substantially the same when the posture sensor 100 is another configuration example shown in FIG. That is, when the pitch angle θpit is smaller than the predetermined threshold value R′1 (when rotated counterclockwise when viewed from the left direction), acceleration processing (S14) is performed, and when the pitch angle θpit is larger than the predetermined threshold value R′2 ( When rotating clockwise as viewed from the left), deceleration processing (S18) is performed. Further, when the roll angle θroll is larger than the predetermined threshold value R′3 (when rotating in the counterclockwise direction when viewed from the front), the right turn process (S22) is performed and the roll angle θroll is smaller than the predetermined threshold value R′4. When it is rotated clockwise as viewed from the front, a left turn process (S26) is performed. Note that the yaw angle θyaw may be used instead of the roll angle θroll.
[0041]
<1.4 Effect>
According to the first embodiment, instead of operating means such as a steering wheel, an accelerator pedal, and a brake pedal, the posture sensor 100 performs an operation based on a posture change such that the body of the driver D is tilted back and forth and left and right. Detecting and moving to perform the operation intended by the operator, with operation means adapted to the natural sense of human beings, which does not require special learning, by the configuration in which the direction change, acceleration and deceleration operations are performed by the control unit 160 The body can be provided.
[0042]
<2. Second Embodiment>
In addition to the configuration of the electric wheelchair 10 according to the first embodiment, the electric wheelchair as the moving body according to the second embodiment of the present invention is affected by the acceleration due to the direction change, acceleration, or deceleration operation. Thus, the configuration is made such that an unintended posture change of the driver D occurs, and as a result, an unintended operation is not caused. Therefore, description is abbreviate | omitted about the structure and operation | movement similar to the electric wheelchair 10 which concerns on 1st Embodiment, and, below, the three structural examples centering on a different structure and operation | movement from the electric wheelchair 10 which concerns on 1st Embodiment. I will give you a description.
[0043]
As a first configuration example, the control unit 160 included in the electric wheelchair according to the present embodiment has a seat variable or physical quantity to be generated by acceleration given by a direction change, acceleration, or deceleration operation. Compensation change output that calculates the amount of change in the load values Ff, Fb, Fl, Fr to be generated based on the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 120 and the direction angle detected by the direction sensor 110, and is calculated as a compensation change amount. Process. This compensation change amount output process is performed, for example, after the load detection process (S10) shown in FIG. 4, and further, a corrected load value F obtained by subtracting the calculated compensation change amount to compensate for the influence caused by the acceleration. 'f, F'b, F'l, F'r are calculated. In the subsequent processing in FIG. 4, the corrected load value is used instead of the load value.
[0044]
According to the first configuration example, even when the posture change unintended by the driver D occurs due to the influence of the acceleration due to the direction change, acceleration, or deceleration operation, the change in each load value due to the posture change is described above. Therefore, the operation of the electric wheelchair not intended by the driver D is not caused.
[0045]
As a second configuration example, the electric wheelchair according to the present embodiment newly includes an acceleration sensor (not shown) that detects acceleration in the front-rear direction and the left-right direction, and outputs a compensation change amount in the first configuration example. In the processing, the compensation change amount is calculated using the acceleration detected by the acceleration sensor. Further, the acceleration sensor may be configured to detect an inclination angle from the vertical direction of the suspended weight to the front-rear direction and the left-right direction.
[0046]
According to this second configuration example, a more accurate compensation change amount can be calculated by a configuration that detects the acceleration actually received by the driver D. In addition, according to the configuration of the acceleration sensor that detects the tilt angle, the tilt angle is easily subtracted from the roll angle θroll and the pitch angle θpit output from the posture sensor 100 of another configuration example shown in FIG. A correction roll angle θroll ′ and a correction pitch angle θpit ′ corresponding to the correction load value can be calculated.
[0047]
As a third configuration example, the electric wheelchair according to the present embodiment actively cancels the displacement of the seat 11 that should be caused by the acceleration based on the compensation change amount output in the first or second configuration example. A seat driving unit 105 for displacing the seat 11 is newly provided. FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of the seat driving unit 105. The seat drive unit 105 includes a platform plate that forms a plane P, and first to sixth pistons and cylinders that move the platform plate in the forward / backward, left / right, up / down, roll, pitch, and yaw directions. It is a 6-axis motion stand comprised by the actuators 1-6. The seat 11 and the posture sensor 100 are fixed on the plane P of the platform plate, and the seat 11 (and the posture sensor 100) are displaced based on a compensation change amount indicating the displacement of the seat 11 to be caused by the acceleration. For example, when the electric wheelchair 10 is to turn to the right by turning left, the seat 11 is tilted to the left by a predetermined angle, so that the direction in which the acceleration is generated is a direction perpendicular to the plane P. In this case, since an equal load is applied to each of the load sensors 101 to 104, a change in posture due to a load difference between front and rear or left and right is not detected.
[0048]
According to the third configuration example, the direction in which the acceleration is generated by the direction change, acceleration, or deceleration operation of the electric wheelchair is always adjusted to the vertical direction with respect to the platform plate. It is possible to prevent a change in posture.
[0049]
<3. Third Embodiment>
The electric wheelchair as the moving body according to the third embodiment of the present invention images the posture of the driver D sitting on the seat 11 instead of the posture sensor 100 provided in the electric wheelchair 10 according to the first embodiment. Thus, an optical motion capture means for detecting the posture change is provided. Therefore, description is abbreviate | omitted about the structure and operation | movement similar to the electric wheelchair 10 which concerns on 1st Embodiment, and it demonstrates centering around a structure and operation | movement different from the electric wheelchair 10 which concerns on 1st Embodiment below.
[0050]
FIG. 6 is a schematic view of the upper side of the electric wheelchair 30 according to the present embodiment as viewed from the front. First to sixth markers 301 to 306 are pasted in the vicinity of a predetermined joint of the driver D, and these markers 301 to 306 are imaged by the first camera 310 and the second camera 320. When two cameras are provided to prevent occlusion (hidden), any one may be omitted as long as occlusion does not cause a problem. However, when three-dimensional position measurement by stereo vision is performed. Requires a plurality of cameras. Images captured by these cameras 310 and 320 are given to the control unit 160.
[0051]
The control unit 160 calculates a two-dimensional position on a predetermined plane or a three-dimensional position in a predetermined space from the positions of the first to sixth markers 301 to 306 in the captured image, and stores several drivers stored in advance. It is compared with the two-dimensional position or three-dimensional position of each of the markers 301 to 306 corresponding to the posture of the vehicle to determine what posture the driver D has taken (or what posture change has been made). . For example, when a posture change is performed in which the left hand is moved to the left outside the body and the right hand is moved to the vicinity of the front of the body (that is, when the posture of FIG. 6 is taken), the driver D steers to the left. When it is determined in advance that the intention is intended, the control unit 160 determines that the posture change has been performed from the two-dimensional position or the three-dimensional position of each of the markers 301 to 306 (step S26 in FIG. 4). )I do. As another example, the first to sixth markers 301 to 306 are omitted, and the control unit 160 matches the posture of the driver D imaged from the driver posture change patterns stored in advance. By selecting using a pattern matching method, it may be determined what posture the driver D is taking (or what posture change is performed). In addition, any method may be used as long as it is a method generally used in optical motion capture.
[0052]
Further, since various patterns can be considered for the posture change, each posture change pattern is associated with each driving operation and stored in the control unit 160 in advance, and the posture changing corresponding to a predetermined driving operation by the control unit 160 is performed. May be determined, and the corresponding device may be controlled so that the above driving operation is realized. The above driving operations include various driving operations of electric wheelchairs and automobiles, such as parking brake operations, power window opening / closing operations, direction indicator operations, headlight operations, wiper activation, radio activation and channel selection. Operation, navigation system operation, etc. can be considered.
[0053]
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a navigation system operated by the pointing operation of the driver D. The navigation system includes a reading device such as a CD-ROM that stores map data, a computer that calculates routes and performs various controls, a liquid crystal display that displays route guidance, and the like. The screen 400 of the liquid crystal display shows an intersection existing in front of the electric wheelchair 30 as the route guidance. Here, in order to specify the route from the start point 401 to the end point 403, the driver D performs an operation pointing to the start point 401 (operation of the driver D ′), then moves the finger along the trajectory 402, and the end point 403 The operation of pointing to (operation of the driver D) is performed. A marker or the like may be attached to the finger of the driver D. Such a pointing operation is picked up by the camera 410, and the control unit 160 uses the motion capture method to determine that it is a route instruction operation, and determines a start point position and an end point position. Given to the system. The navigation system calculates a route having a given position as a start point and an end point, and further displays it as a new route guide. Furthermore, the control unit 160 may perform automatic driving along the route by appropriately controlling the steering unit 130, the drive unit 140, and the braking unit 150 based on the route designation operation. Further, a lane change guide is displayed on the screen 400, and the control unit 160 may perform lane change by automatic driving based on a predetermined lane change operation of the driver D.
[0054]
As described above, the mobile body according to the present embodiment captures the posture of the driver D sitting on the seat 11 with the first camera 310 and the second camera 320 and detects the posture change. With the configuration including the capture means, it is possible to omit a specially configured sensor for detecting a seat variable or physical quantity, and various driver postures including posture changes that are not related to the seat variable or physical quantity. By detecting, various corresponding driving operations can be realized.
[0055]
<4. Fourth Embodiment>
An automobile as a moving body according to the fourth embodiment of the present invention is configured so that an electric wheelchair as a moving body can be mounted therein. Hereinafter, the configuration of this automobile will be described.
[0056]
FIG. 8 is a left side schematic view showing a configuration of an automobile 50 as a moving body according to the fourth embodiment of the present invention. The automobile 50 is a vehicle that is mounted on the electric wheelchair 40 while the driver D is seated and fixed on the position by the fixing device 24 and travels on the ground by the two front wheels 22 and the two rear wheels 23. A vehicle direction sensor 210 that detects the direction of the front wheel 22, a vehicle speed sensor 220 that detects the moving speed, a vehicle steering unit 230 that changes the direction of the front wheel 22, and a vehicle drive unit 240 that drives the rear wheel 23. The vehicle braking unit 250 that brakes the rear wheel 23, the vehicle control unit 260 that controls each unit, and the reception unit 280 that receives a radio signal from the electric wheelchair 40 are provided. The automobile 50 preferably further includes a carry-in device for mounting the electric wheelchair 40 from the outside of the vehicle to the inside of the vehicle, such as a lifting lift device.
[0057]
The electric wheelchair 40 mounted on the automobile 50 has the same configuration except that the electric wheelchair 10 according to the first embodiment further includes a transmission unit 170. Therefore, the direction sensor 110, the vehicle speed sensor 120, the steering unit 130, the drive unit 140, and the brake unit 150 provided in the electric wheelchair 40 are not illustrated and will not be described, and only different points will be described below.
[0058]
Similar to the posture sensor 100 of the electric wheelchair 10 according to the first embodiment, the posture sensor 100 of the electric wheelchair 40 detects a variable or physical quantity of the seat 11 generated according to the posture change of the driver D, and The variable or physical quantity is output as the attitude signal Sp. The control unit 160 stops the operation of controlling the electric wheelchair 40 only when it is detected that the electric wheelchair 40 is mounted on the automobile 50, and the steering direction, the steering amount, The acceleration amount and the braking amount are calculated, and a posture signal S′p including any or all of these is given to the transmission unit 170. When the steering direction, the steering amount, the acceleration amount, and the braking amount are calculated by the vehicle control unit 260 of the automobile 50, the posture signal S′p may be the same signal as the posture signal Sp.
[0059]
As a method for detecting that the control unit 160 is mounted on the automobile 50, a method for detecting that a switch (not shown) indicating that the control unit 160 is mounted is turned on by the driver D, or the electric wheelchair 40 using the fixing device 24. For example, a method of detecting that is fixed is conceivable. Specifically, the fixing device 24 is a latch member fixed on the floor surface of the vehicle 50, and a pin to be locked to the latch member protrudes at a predetermined position of the electric wheelchair 40. A configuration example in which a predetermined signal is given to the control unit 160 when the pin is locked to the latch member is conceivable.
[0060]
Transmitting section 170 converts attitude signal S′p into a radio signal and transmits it to receiving section 280. The radio signal may be any of a radio signal, an infrared signal, an ultrasonic signal, and the like. Further, the signal may be transmitted by wire. In that case, the transmitter 170 and the receiver 280 are omitted. The receiving unit 280 is provided in the vicinity of the transmitting unit 170 and gives the received attitude signal S′p to the vehicle control unit 260.
[0061]
When it is detected that the electric wheelchair 40 is mounted on the automobile 50 (for example, when the attitude signal S′p is received by the receiving unit 280), the vehicle control unit 260 receives the direction angle signal from the vehicle direction sensor 210. S′a and the vehicle speed signal S′v from the vehicle vehicle speed sensor 220 are received, and the steering signal S ′s to the vehicle steering unit 230 and the vehicle drive are similar to the control unit 160 according to the first embodiment. A driving signal S′d to the unit 240 and a braking signal S′b to the vehicle braking unit 250 are output. The vehicle direction sensor 210 is the direction sensor 110 of FIG. 1, the vehicle vehicle speed sensor 220 is the vehicle speed sensor 120 of FIG. 1, the vehicle steering unit 230 is the steering unit 130 of FIG. 1, and the vehicle drive unit 240 is the drive of FIG. The parts 140 and the vehicle braking part 250 perform the same configuration and operation as the braking part 150 of FIG. The vehicle control unit 260 performs the direction change, acceleration, and deceleration operations of the automobile 50 based on the attitude signal output from the attitude sensor 100 of the electric wheelchair 40 as described above. In addition, when it is not detected that the electric wheelchair 40 is mounted on the automobile 50, the vehicle control unit 260 receives an operation signal from normal operation means (a steering wheel, an accelerator pedal, a brake pedal, etc.) not shown. Based on the attitude signal S′p without performing the control operation based on the operation signal from the normal operation means when it is detected that the electric wheelchair 40 is mounted. It may be a configuration.
[0062]
Furthermore, according to the configuration in which the attitude signal S′p is transmitted by radio signal from the transmission unit 170 to the reception unit 280 as described above, even when the electric wheelchair 40 is not mounted on the vehicle 50 and is outside the vehicle, The vehicle 50 can be remotely controlled. That is, the receiving unit 280 is provided at a predetermined position where it is easy to receive a radio signal from the outside of the vehicle, and gives the attitude signal S′p from the transmitting unit 170 to the vehicle control unit 260. In addition, when the attitude signal S′p is received, the vehicle control unit 260 switches from the operation based on the normal operation means, and changes the direction, acceleration, and deceleration of the automobile 50 based on the received attitude signal. Perform the action. Note that such a switching operation from the normal operation means may be performed based on an instruction input from the driver D to an input unit (not shown). In addition, a camera (not shown) may be provided in the driver's cab of the automobile 50, and an image captured by the camera may be wirelessly transmitted and displayed on a liquid crystal display (not shown) of the electric wheelchair 40.
[0063]
As described above, based on the attitude signal Sp output from the attitude sensor 100 of the electric wheelchair 40, the driver gets on the vehicle by the configuration in which the vehicle controller 260 of the automobile 50 performs the direction change, acceleration, and deceleration operations. The operation means in a moving body such as a wheelchair can be matched with the operation means in a transporting mobile body such as a vehicle that transports the mobile body. Therefore, the driver does not feel uncomfortable even when the moving body to be driven is changed from an automobile to an electric wheelchair or vice versa. In addition, the driver D can remotely control the automobile 50 by a configuration in which the direction change, acceleration, and deceleration operations of the automobile 50 are performed by a wireless signal from the electric wheelchair 40. Therefore, the driver D can easily board the automobile 50 without moving to the automobile 50.
[0064]
<5. Modification>
In each of the embodiments described above, the braking unit brakes only the rear wheel and the driving unit drives only the rear wheel. However, the front wheel and the rear wheel may be braked and driven. Further, the steering unit is configured to steer by changing the direction of the front wheels, but the steering unit may be steered by stopping one of the two rear wheels or rotating the two rear wheels in opposite directions. Good. Further, in the above description, an electric wheelchair is used as an example of the moving body. However, the moving body may be an automobile or other land traveling vehicle having an engine composed of an internal combustion engine as a drive unit, and further, on water, underwater, It may be a moving body that travels in the ground or in the air. Furthermore, the automobile 50 according to the fourth embodiment may be a land traveling vehicle other than the automobile, or may be a moving body that travels on the water, in the water, in the ground, or in the air.
[0065]
The posture sensor 100 according to the first embodiment is configured to detect load changes in the front-rear direction and the left-right direction, but may be configured to detect load changes other than the two directions. Moreover, the structure provided with the sensor which detects variation | change_quantity other than a load change may be sufficient. For example, a displacement sensor that detects the amount of displacement in a predetermined direction, an acceleration sensor that detects acceleration in a predetermined direction, an angle sensor that detects a rotation angle around a predetermined axis, or angular acceleration on the yaw axis, roll axis, and pitch axis The configuration may include a yaw rate sensor, a roll rate sensor, and a pitch rate sensor.
[0066]
In the third configuration example in the second embodiment, the 6-axis motion base is illustrated, but the number of drive axes is not limited to 6 axes. For example, the configuration in which the seat 11 is tilted back and forth and right and left may be used, and when another example of the posture sensor 100 shown in FIG. 3 is used, a configuration in which three axes of roll, pitch, and yaw are driven may be used. . In this case, a roll driving motor having the rotation axis in the front-rear direction (dotted line X direction in the figure) of the electric wheelchair 10, and a pitch driving motor having the left and right direction (dotted line Y direction in the figure) as the rotation axis; A yaw driving motor having a rotation axis in the vertical direction (the dotted line Z direction in the drawing) is provided. Further, a configuration in which two axes excluding the yaw axis are driven is also possible. Furthermore, the structure which drives only the roll axis | shaft which has the largest influence with respect to the attitude | position change of the driver | operator D (or incline the seat 11 only in the left-right direction) is also possible.
[0067]
In the third embodiment, an optical motion capture technique is used. However, a general magnetic motion capture technique using a magnetic sensor may be used. Moreover, it replaces with each marker 301-306, an acceleration sensor, a speed sensor, a position sensor, etc. are used, and the attitude | position change of the driver | operator D is detected based on the acceleration information, speed information, and position information from the said sensor. It may be.
[0068]
In the fourth embodiment, the electric wheelchair 40 is configured to be mounted on the automobile 50. However, if the attitude sensor 100 (and the transmission unit 170) is mounted on the automobile 50, the electric wheelchair 40 is not necessarily mounted. There is no need to When the electric wheelchair 30 according to the third embodiment is mounted, it is sufficient that the cameras 310 and 320 (and the transmission unit 170) are mounted on the automobile 50.
[0069]
In each of the above embodiments, the function of each component is configured to be realized by software by the microcomputer executing a predetermined program, but some or all of the functions of these components are dedicated. It may be realized in hardware by an electronic circuit or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic left side view showing a configuration of an electric wheelchair as a moving body according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a configuration example of a posture sensor according to the embodiment together with a seat.
FIG. 3 is a perspective view showing another example of the configuration example of the attitude sensor according to the embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of a control unit according to the embodiment.
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a seat drive unit according to a second embodiment.
FIG. 6 is a schematic view of the upper side of the electric wheelchair according to the present embodiment according to the third embodiment as viewed from the front.
FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a navigation system that is used by the electric wheelchair according to the embodiment and operated by a driver's pointing operation.
FIG. 8 is a left side schematic view showing a configuration of an automobile as a moving body according to a fourth embodiment.
[Explanation of symbols]
1-6 ... Actuator
10, 30, 40 ... Electric wheelchair
11 ... Seat
12, 22 ... front wheel
13, 23 ... rear wheel
24 ... Fixing device
50 ... car
100: Attitude sensor
101-104 ... Load sensor
105. Seat drive unit
110 ... Direction sensor
120 ... Vehicle speed sensor
130 ... Steering part
140 ... drive unit
150 ... braking part
160 ... control unit
170: Transmitter
210 ... Vehicle direction sensor
220 ... Vehicle vehicle speed sensor
230 ... Vehicle steering section
240 ... vehicle drive unit
250 ... Vehicle braking part
260 ... Vehicle control unit
280 ... receiver
301 to 306 Marker
310, 320, 410 ... camera
D ... Driver
Fb, Ff, Fl, Fr ... Load value
θpit… Pitch angle
θroll… Roll angle
θyaw ... Yaw angle
Sa: Direction angle signal
Sb ... Braking signal
Sd drive signal
Sp: Posture signal
Ss: Steering signal
Sv ... Vehicle speed signal

Claims (7)

搭乗する操縦者が意図する移動のための動作を行う移動体であって、
前記操縦者の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて、前記操縦者が意図すると推定される動作を判定する意図判定手段と、
前記意図判定手段の判定結果に基づいて、前記動作を制御するための制御信号を出力する制御手段と、
前記制御手段からの制御信号に基づいて、前記動作を実現する駆動手段と
を備える移動体。
A moving body that performs an operation for movement intended by a pilot on board,
Attitude detecting means for detecting the attitude of the pilot;
An intention determination unit that determines an operation that is estimated to be intended by the driver based on a detection result of the posture detection unit;
Control means for outputting a control signal for controlling the operation based on a determination result of the intention determination means;
A moving body comprising drive means for realizing the operation based on a control signal from the control means.
前記姿勢検出手段は、前記操縦者の姿勢変化に応じて前記操縦者により着座される座席に生じる変量または物理量を検出し、
前記意図判定手段は、前記姿勢検出手段により検出された変量または物理量に基づいて、前記操縦者が意図すると推定される動作を判定することを特徴とする、請求項1に記載の移動体。
The posture detection means detects a variable or a physical quantity generated in a seat seated by the driver in response to a change in the posture of the driver;
The mobile object according to claim 1, wherein the intention determination unit determines an operation estimated to be intended by the driver based on a variable or a physical quantity detected by the posture detection unit.
前記動作によって与えられる加速度により生じるべき前記座席の変量または物理量を補償変化量として出力する補償変化量出力手段と、
前記補償変化量に基づいて、前記動作によって与えられる加速度により生じるべき前記操縦者の意図しない姿勢変化の影響を補償する補償手段とをさらに備えることを特徴とする、請求項2に記載の移動体。
A compensation change amount output means for outputting a change amount or physical amount of the seat as a compensation change amount to be generated by the acceleration given by the operation;
The moving body according to claim 2, further comprising compensation means for compensating for an influence of an unintended posture change of the driver, which should be caused by an acceleration given by the motion, based on the compensation change amount. .
前記補償手段は、前記補償変化量に応じて前記座席を変位させることを特徴とする、請求項3に記載の移動体。The mobile body according to claim 3, wherein the compensation means displaces the seat according to the compensation change amount. 前記姿勢検出手段は、前記操縦者の姿勢変化を検出するモーションキャプチャ手段であることを特徴とする、請求項1に記載の移動体。The moving body according to claim 1, wherein the posture detection unit is a motion capture unit that detects a change in posture of the pilot. 請求項1に記載の移動体を搭載することができる運搬用移動体であって、
前記操縦者の搭乗する移動体が搭載される場合には、前記制御手段から出力される制御信号を受け取る制御信号受信手段と、
前記操縦者の搭乗する移動体が搭載される場合には、前記制御信号受信手段によって受け取られる制御信号に基づいて、前記動作を実現する運搬用移動体駆動手段と
を備える移動体。
A transporting mobile body capable of mounting the mobile body according to claim 1,
When the moving body on which the operator is boarded is mounted, control signal receiving means for receiving a control signal output from the control means,
When the mobile body on which the operator is boarded is mounted, the mobile body includes transport mobile body driving means for realizing the operation based on a control signal received by the control signal receiving means.
搭乗する操縦者が意図する移動のための動作を行う移動体であって、
前記操縦者の姿勢変化を検出する姿勢検出手段と、
前記姿勢検出手段の検出結果に基づいて、前記操縦者が意図すると推定される動作を判定する意図判定手段と、
前記意図判定手段の判定結果に基づいて、前記動作を制御するための制御信号を出力する制御手段と、
前記制御手段からの制御信号に基づいて、前記動作を実現する駆動手段と、
離れた位置にある被操縦移動体に前記操縦者が意図する移動のための動作を行わせるため、当該被操縦移動体に対して前記制御手段から出力される制御信号を無線送信する送信手段と、
前記送信手段により前記制御信号が無線送信される場合には、前記駆動手段に対する制御信号の出力を停止させる制御切り替え手段と
を備える移動体。
A moving body that performs an operation for movement intended by a pilot on board,
Posture detecting means for detecting a change in posture of the pilot;
An intention determination unit that determines an operation that is estimated to be intended by the driver based on a detection result of the posture detection unit;
Control means for outputting a control signal for controlling the operation based on a determination result of the intention determination means;
Drive means for realizing the operation based on a control signal from the control means;
Transmitting means for wirelessly transmitting a control signal output from the control means to the steered mobile body in order to cause the steered mobile body located at a distant position to perform an operation for movement intended by the pilot; ,
A moving body comprising control switching means for stopping output of the control signal to the drive means when the control signal is wirelessly transmitted by the transmission means.
JP2002171464A 2002-06-12 2002-06-12 Electric wheelchair Expired - Fee Related JP4078889B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002171464A JP4078889B2 (en) 2002-06-12 2002-06-12 Electric wheelchair

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002171464A JP4078889B2 (en) 2002-06-12 2002-06-12 Electric wheelchair

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004016275A true JP2004016275A (en) 2004-01-22
JP4078889B2 JP4078889B2 (en) 2008-04-23

Family

ID=31171325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002171464A Expired - Fee Related JP4078889B2 (en) 2002-06-12 2002-06-12 Electric wheelchair

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4078889B2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007045331A (en) * 2005-08-10 2007-02-22 Sony Corp Traveling device and its control method
JP2010064672A (en) * 2008-09-12 2010-03-25 Toyota Motor Corp Mobile body and its control method
JP2010068655A (en) * 2008-09-11 2010-03-25 Toyota Motor Corp Moving body and control method thereof
JP2010179917A (en) * 2010-03-09 2010-08-19 Toyota Motor Corp Traveling device and control method for the same
WO2012035739A1 (en) * 2010-09-13 2012-03-22 パナソニック株式会社 Boarded mobile body and method for controlling boarded mobile body
CN103385791A (en) * 2013-08-01 2013-11-13 济南大学 Multifunctional wheelchair controlled by postures of disabled person, and control method
JP2015511900A (en) * 2012-01-12 2015-04-23 ユタカ・ジェイ・カナヤマ Mobile vehicle control method using sensors
JP2018127050A (en) * 2017-02-07 2018-08-16 公立大学法人大阪府立大学 Inverted pendulum vehicle
CN108508767A (en) * 2018-01-25 2018-09-07 鲁东大学 wheelchair intelligent braking method and system
KR20200105241A (en) * 2019-02-28 2020-09-07 한국기계연구원 Moving platform and method for controlling the same
JP7134304B1 (en) * 2021-06-21 2022-09-09 三菱電機株式会社 Driving support control device

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007045331A (en) * 2005-08-10 2007-02-22 Sony Corp Traveling device and its control method
JP2010068655A (en) * 2008-09-11 2010-03-25 Toyota Motor Corp Moving body and control method thereof
JP2010064672A (en) * 2008-09-12 2010-03-25 Toyota Motor Corp Mobile body and its control method
JP2010179917A (en) * 2010-03-09 2010-08-19 Toyota Motor Corp Traveling device and control method for the same
WO2012035739A1 (en) * 2010-09-13 2012-03-22 パナソニック株式会社 Boarded mobile body and method for controlling boarded mobile body
JP5025836B2 (en) * 2010-09-13 2012-09-12 パナソニック株式会社 Boarding type mobile body and control method for boarding type mobile body
CN102821730A (en) * 2010-09-13 2012-12-12 松下电器产业株式会社 Boarded mobile body and method for controlling boarded mobile body
US8340869B2 (en) 2010-09-13 2012-12-25 Panasonic Corporation Riding type vehicle and method of controlling riding type vehicle
JP2015511900A (en) * 2012-01-12 2015-04-23 ユタカ・ジェイ・カナヤマ Mobile vehicle control method using sensors
CN103385791A (en) * 2013-08-01 2013-11-13 济南大学 Multifunctional wheelchair controlled by postures of disabled person, and control method
CN103385791B (en) * 2013-08-01 2015-09-02 济南大学 A kind of people with disability's gesture stability multifunctional wheelchair and control method
JP2018127050A (en) * 2017-02-07 2018-08-16 公立大学法人大阪府立大学 Inverted pendulum vehicle
CN108508767A (en) * 2018-01-25 2018-09-07 鲁东大学 wheelchair intelligent braking method and system
KR20200105241A (en) * 2019-02-28 2020-09-07 한국기계연구원 Moving platform and method for controlling the same
KR102272988B1 (en) * 2019-02-28 2021-07-05 한국기계연구원 Moving platform and method for controlling the same
JP7134304B1 (en) * 2021-06-21 2022-09-09 三菱電機株式会社 Driving support control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4078889B2 (en) 2008-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4557817B2 (en) Driving support device
JP4193496B2 (en) Drive control device to be controlled
JP4957769B2 (en) Traveling apparatus and control method thereof
JP3721973B2 (en) Vehicle steering device
JP6243134B2 (en) Vehicle stop control device
JP4078889B2 (en) Electric wheelchair
JP2005512893A (en) Parking assistance based on computer vision
KR101915887B1 (en) Travelling apparatus, control method of travelling apparatus, and control program of travelling apparatus
JP2005022631A5 (en)
JP2008055951A (en) Traveling vehicle
JP2002225741A (en) Power vehicle
JP4026131B2 (en) Electric steering for vehicles
JP4888772B2 (en) Vehicle and vehicle stopping method
JP5182401B2 (en) Traveling apparatus and control method thereof
JP2006123605A (en) Automatic guidance system
JP4701681B2 (en) Parallel motorcycle and its control method
JP2018065404A (en) Parking support device
JP2010254286A (en) Vehicle
JP2012076471A (en) Mobile body
JP4798393B2 (en) Traveling vehicle
JP2012090914A (en) Movable seat
JP2004345460A (en) Automatic steering system
JPH1178952A (en) Steering unit of vehicle
WO2023166777A1 (en) Vehicle control device and vehicle control method
JP2007253726A (en) Vehicle control device and method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050525

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071022

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071030

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071210

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080115

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080128

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120215

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120215

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130215

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130215

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140215

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees