JP2013229049A - Guiding robot - Google Patents
Guiding robot Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013229049A JP2013229049A JP2013136570A JP2013136570A JP2013229049A JP 2013229049 A JP2013229049 A JP 2013229049A JP 2013136570 A JP2013136570 A JP 2013136570A JP 2013136570 A JP2013136570 A JP 2013136570A JP 2013229049 A JP2013229049 A JP 2013229049A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- input
- moving
- guidance
- actuator
- 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
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 69
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 102
- 238000000034 method Methods 0.000 description 73
- 230000008569 process Effects 0.000 description 49
- 230000008859 change Effects 0.000 description 21
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 4
- 208000032041 Hearing impaired Diseases 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 3
- 125000002066 L-histidyl group Chemical group [H]N1C([H])=NC(C([H])([H])[C@](C(=O)[*])([H])N([H])[H])=C1[H] 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 206010011878 Deafness Diseases 0.000 description 1
- 231100000895 deafness Toxicity 0.000 description 1
- 208000016354 hearing loss disease Diseases 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えば、目的地の場所がわからない被案内者を目的地へ案内する際に用いる、案内用ロボットに関する。 The present invention relates to a guidance robot used when, for example, a guided person who does not know the destination location is guided to the destination.
従来から、例えば、目的地を初めて訪問する人等、目的地の場所がわからず、目的地までの移動が困難な被案内者を目的地へ案内するための案内用ロボットとして、例えば、特許文献1から3に記載の案内用ロボットがある。
特許文献1に記載の案内用ロボットは、目的地へ移動する際の方向指示等、被案内者が目的地へ移動する際に必要な情報をディスプレイに表示し、且つ被案内者を先導しながら目的地へ案内するものである。
Conventionally, for example, as a guidance robot for guiding a guided person who does not know the location of the destination, such as a person who visits the destination for the first time, and is difficult to move to the destination, to the destination, for example, Patent Literature There are guide robots described in 1 to 3.
The guidance robot described in
また、特許文献2に記載の案内用ロボットは、被案内者が目的地へ移動する際に必要な情報を、ディスプレイに表示するとともにスピーカから音声で出力し、且つ被案内者を先導しながら目的地へ案内するものである。
また、特許文献3に記載の案内用ロボットは、カメラ等の撮像手段を用いた画像処理により、被案内者の特徴部位を抽出して被案内者を特定する。そして、特定した被案内者に対して特徴部位を参照しつつ、被案内者を先導しながら目的地へ案内するものである。
これらの特許文献に記載されているような案内用ロボットであれば、被案内者が目的地を認識していない場合であっても、目的地へ先行する案内用ロボットを追従することにより、被案内者は、目的地へ向けて移動することが可能となる。
In addition, the guidance robot described in
In addition, the guidance robot described in Patent Document 3 identifies a guided person by extracting a characteristic part of the guided person by image processing using an imaging unit such as a camera. And it guides to the destination while leading the guided person while referring to the characteristic part for the identified guided person.
In the case of the guidance robot described in these patent documents, even if the guided person does not recognize the destination, the guidance robot follows the guidance robot that precedes the destination. The guide can move toward the destination.
しかしながら、特許文献1に記載の案内用ロボットでは、被案内者が目的地へ移動する際に必要な情報をディスプレイに表示する。このため、被案内者が視覚障害者(弱視等)である場合には、被案内者がディスプレイに表示された情報を得ることができないという問題が発生するおそれがある。
また、特許文献2に記載の案内用ロボットでは、被案内者が目的地へ移動する際に必要な情報をスピーカから音声で出力する。このため、被案内者が聴覚障害者(難聴等)である場合には、被案内者がスピーカから出力された情報を得ることができないという問題が発生するおそれがある。
However, in the guidance robot described in
Moreover, in the guidance robot described in
また、特許文献3に記載の案内用ロボットでは、画像処理を用いて被案内者を特定するが、画像処理は一般的に計算コストが高く、被案内者の特定には、複雑な処理を行う必要があるため、レスポンスが低下するという問題が発生するおそれがある。また、背格好の似ている他人を被案内者として誤認識するという問題が発生するおそれがある。
また、特許文献1から3に記載の案内用ロボットでは、被案内者を先導しながら目的地へ案内する。このため、被案内者は、目的地へ先行する案内用ロボットと離れている状態で、目的地へ移動することを前提としている。
Further, in the guidance robot described in Patent Document 3, a guided person is specified by using image processing. However, image processing is generally expensive in calculation, and complicated processing is performed for specifying the guided person. Since it is necessary, there is a possibility that a problem that the response is lowered may occur. Moreover, there is a possibility that a problem of misrecognizing another person who looks similar as a guided person may occur.
Further, the guidance robots described in
このため、被案内者の移動速度が遅い場合や、被案内者が落し物を拾った場合等、被案内者と案内用ロボットとの距離が離れた場合には、被案内者が案内用ロボットを認識することが困難となり、目的地への案内が困難となるという問題が発生するおそれがある。また、被案内者が視覚障害者である場合には、被案内者が、目的地へ先行する案内用ロボットの位置を認識することが困難となるという問題が発生するおそれがある。さらに、目的地への案内中において、一時的に目的地を変更したい場合や、目的地を定めずに自由に移動したい場合に、目的地の変更や案内の停止を行うことが困難となるという問題が発生するおそれがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、案内用ロボットの一部を把持している被案内者からの入力に応じて、案内用ロボットを移動させることが可能な、案内用ロボットを提供することを課題とする。
For this reason, when the distance between the guided person and the guiding robot is long, such as when the guided person moves slowly or when the guided person picks up a dropped object, the guided person uses the guiding robot. It may be difficult to recognize, and there may be a problem that it is difficult to guide to the destination. Further, when the guided person is a visually handicapped person, it may be difficult for the guided person to recognize the position of the guiding robot preceding the destination. In addition, it is difficult to change the destination or stop the guidance if you want to change the destination temporarily during the guidance to the destination or if you want to move freely without setting the destination. Problems may occur.
The present invention has been made paying attention to the above problems, and can move the guidance robot in response to an input from a guided person holding a part of the guidance robot. An object is to provide a guidance robot.
〔発明1〕 上記課題を解決するために、発明1の案内用ロボットは、基体と、当該基体に設けられ、且つ前記基体を移動するための駆動力を発生する移動用アクチュエータと、当該移動用アクチュエータの駆動を制御する移動用アクチュエータ制御手段と、前記基体に取り付けられた把持部と、当該把持部への入力を検出する入力値検出手段と、を備えた案内用ロボットであって、
前記移動用アクチュエータ制御手段は、前記入力値検出手段が検出した入力に応じて前記基体の目標速度を算出し、この算出した目標速度で前記基体が移動するように、前記移動用アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
このような構成であれば、被案内者による把持部への入力に応じて、基体の目標速度を算出し、この算出した目標速度で基体が移動するように、移動用アクチュエータの駆動を制御する。これにより、案内用ロボットの一部を把持している被案内者による把持部への入力に応じて、基体を移動させて、案内用ロボットを移動させることが可能となる。
[Invention 1] In order to solve the above-described problem, a guidance robot according to
The movement actuator control means calculates a target speed of the base in accordance with the input detected by the input value detection means, and drives the movement actuator so that the base moves at the calculated target speed. It is characterized by controlling.
With such a configuration, the target speed of the base is calculated in accordance with the input to the gripper by the guided person, and the drive of the moving actuator is controlled so that the base moves at the calculated target speed. . Accordingly, the guiding robot can be moved by moving the base in accordance with the input to the gripping portion by the guided person holding a part of the guiding robot.
〔発明2〕 さらに、発明2の案内用ロボットは、発明1の案内用ロボットにおいて、前記移動用アクチュエータ制御手段は、前記入力値検出手段が検出した入力が大きいほど、前記移動用アクチュエータが発生する駆動力を増加させることを特徴とする。
このような構成であれば、被案内者による把持部への入力が大きいほど、移動用アクチュエータが発生する駆動力を増加させることにより、被案内者による把持部への入力が大きいほど、案内用ロボットの移動速度を増加させることが可能となる。
[Invention 2] Further, the guidance robot according to
With such a configuration, the greater the input to the gripper by the guided person, the greater the driving force generated by the moving actuator, and the greater the input to the gripper by the guided person, It becomes possible to increase the moving speed of the robot.
〔発明3〕 さらに、発明3の案内用ロボットは、発明1または2の案内用ロボットにおいて、前記移動用アクチュエータ制御手段は、前記基体の移動速度に応じた粘性項を用いて前記目標速度を補正し、この補正した目標速度で前記基体が移動するように、前記移動用アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
このような構成であれば、基体の移動速度に応じた粘性項を用いて、目標速度を補正することにより、案内用ロボットの移動速度が急激に変化することを抑制可能となる。さらに、被案内者による把持部への入力が無い状態では、案内用ロボットの移動速度を、粘性項に応じて緩やかに減少させることが可能となる。
[Invention 3] Further, the guiding robot of Invention 3 is the guiding robot of
With such a configuration, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding robot by correcting the target speed using the viscosity term corresponding to the moving speed of the base body. Further, in the state where there is no input to the gripping part by the guided person, the moving speed of the guiding robot can be gradually reduced according to the viscosity term.
〔発明4〕 さらに、発明4の案内用ロボットは、発明1から3のうちいずれか1つの案内用ロボットにおいて、前記移動用アクチュエータ制御手段は、前記基体の移動速度に応じた摩擦項を用いて前記目標速度を補正し、この補正した目標速度で前記基体が移動するように、前記移動用アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
このような構成であれば、基体の移動速度に応じた摩擦項を用いて、目標速度を補正することにより、案内用ロボットの移動速度が急激に変化することを抑制可能となる。さらに、被案内者による把持部への入力が無い状態では、案内用ロボットの移動速度を、摩擦項に応じて緩やかに減少させることが可能となる。
[Invention 4] Furthermore, the guiding robot of Invention 4 is the guiding robot according to any one of
With such a configuration, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding robot by correcting the target speed using a friction term corresponding to the moving speed of the base body. Furthermore, in the state where there is no input to the gripping part by the guided person, the moving speed of the guiding robot can be gradually reduced according to the friction term.
〔発明5〕 さらに、発明5の案内用ロボットは、発明1から4のうちいずれか1つの案内用ロボットにおいて、前記入力値検出手段は、互いに直交する三軸の方向に付与される力、及び前記三軸の軸回りのモーメントをそれぞれ検出可能な六軸力センサであることを特徴とする。
このような構成であれば、一つの六軸力センサにより、被案内者による把持部への入力を、互いに直交する三軸の方向に付与される力、及び三軸の軸回りのモーメントとして、それぞれ、検出することが可能となる。
[Invention 5] Further, the guidance robot according to Invention 5 is the guidance robot according to any one of
With such a configuration, the input to the gripper by the guided person by the single six-axis force sensor, the force applied in the directions of the three axes orthogonal to each other, and the moment about the three axes, Each can be detected.
〔発明6〕 さらに、発明6の案内用ロボットは、発明5の案内用ロボットにおいて、前記基体を支持する平衡用車輪と、前記基体と前記平衡用車輪との間に介装し、且つ前記平衡用車輪の回転軸と直交する方向へ伸縮する伸縮部と、当該伸縮部を伸縮可能な駆動力を発生する伸縮用アクチュエータと、当該伸縮用アクチュエータの駆動を制御する伸縮用アクチュエータ制御部と、を有するキャスタ装置を備え、
前記伸縮用アクチュエータ制御部は、前記六軸力センサが検出した前記三軸の方向に付与される力及び前記三軸の軸回りのモーメントのうち少なくとも一つに応じて、前記伸縮用アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
このような構成であれば、六軸力センサが検出した、三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントのうち少なくとも一つに応じて、伸縮用アクチュエータの駆動を制御する。これにより、六軸力センサが検出した値に応じて伸縮部を伸縮させて、基体と平衡用車輪との距離を変化させることが可能となる。
[Invention 6] Further, the guiding robot of Invention 6 is the guiding robot of Invention 5, wherein the balancing wheel supporting the base is interposed between the base and the balancing wheel, and the balancing robot An expansion / contraction part that expands and contracts in a direction orthogonal to the rotation axis of the wheel, an expansion / contraction actuator that generates a driving force capable of extending / contracting the expansion / contraction part, and an expansion / contraction actuator control unit that controls driving of the expansion / contraction actuator. A caster device having
The expansion / contraction actuator control unit drives the expansion / contraction actuator according to at least one of a force applied in the direction of the three axes detected by the six-axis force sensor and a moment about the axis of the three axes. It is characterized by controlling.
With such a configuration, the drive of the expansion / contraction actuator is controlled according to at least one of the force applied in the direction of the three axes and the moment around the three axes detected by the six-axis force sensor. . Thus, the distance between the base body and the balancing wheel can be changed by expanding and contracting the expansion / contraction part according to the value detected by the six-axis force sensor.
〔発明7〕 さらに、発明7の案内用ロボットは、発明1から6のうちいずれか1つの案内用ロボットにおいて、前記基体を目的地まで移動させる案内移動モードと、前記基体を前記把持部への入力に応じた方向へ移動させる自由移動モードと、を切り換える移動モード切り換え操作部を備え、
前記移動モード切り換え操作部を、案内用ロボットを使用する被案内者の手が、前記把持部を把持するとともに前記案内移動モードまたは前記自由移動モードへの切り換え操作が可能な位置へ配置したことを特徴とする。
このような構成であれば、被案内者が、把持部への入力とともに、基体、すなわち、案内用ロボットを移動させる移動モードの切り換え操作を行うことが可能となる。
[Invention 7] Further, the guidance robot according to Invention 7 is the guidance robot according to any one of
The movement mode switching operation unit is disposed at a position where a guided person's hand using the guidance robot can hold the holding unit and perform switching operation to the guide movement mode or the free movement mode. Features.
With such a configuration, the guided person can perform an operation of switching the movement mode for moving the base body, that is, the guiding robot, together with the input to the grip portion.
〔発明8〕 さらに、発明8の案内用ロボットは、発明1から7のうちいずれか1つの案内用ロボットにおいて、前記移動用アクチュエータをモータとし、
前記基体を支持し、且つ前記モータが発生する駆動力により回転する移動用車輪を備えることを特徴とする。
このような構成であれば、被案内者による把持部への入力に応じて、モータが発生する駆動力により移動用車輪を回転させて移動可能な、案内用ロボットを形成することが可能となる。
〔発明9〕 さらに、発明9の案内用ロボットは、前記キャスタ装置が受けた床反力を検出する床反力検出部を備え、
前記伸縮用アクチュエータ制御部は、前記床反力検出部が検出した床反力に応じて、前記伸縮用アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
このような構成であれば、キャスタ装置が受けた床反力に応じて、伸縮用アクチュエータの駆動を制御する。これにより、キャスタ装置が受けた床反力に応じて伸縮部を伸縮させて、基体と平衡用車輪との距離を変化させることが可能となる。
[Invention 8] Further, the guidance robot according to
A moving wheel that supports the base and rotates by a driving force generated by the motor is provided.
With such a configuration, it is possible to form a guiding robot that can move by rotating a moving wheel by a driving force generated by a motor in accordance with an input to a gripping part by a guided person. .
[Invention 9] The guidance robot according to Invention 9 further includes a floor reaction force detector that detects a floor reaction force received by the caster device.
The expansion / contraction actuator control unit controls driving of the expansion / contraction actuator according to the floor reaction force detected by the floor reaction force detection unit.
If it is such a structure, the drive of the expansion-contraction actuator will be controlled according to the floor reaction force which the caster apparatus received. Accordingly, the distance between the base body and the balancing wheel can be changed by expanding and contracting the expansion / contraction portion according to the floor reaction force received by the caster device.
〔発明10〕 一方、上記課題を解決するために、発明10の案内用ロボットの制御方法は、基体と、当該基体に設けられ、且つ前記基体を移動するための駆動力を発生する移動用アクチュエータと、前記基体に取り付けられた把持部と、当該把持部への入力を検出する入力値検出手段と、を備えた案内用ロボットの制御方法であって、
前記入力値検出手段が検出した入力に応じて前記基体の目標速度を算出し、この算出した目標速度で前記基体が移動するように、前記移動用アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
このような構成であれば、被案内者による把持部への入力に応じて、基体の目標速度を算出し、この算出した目標速度で基体が移動するように、移動用アクチュエータの駆動を制御する。これにより、案内用ロボットの一部を把持している被案内者による把持部への入力に応じて、基体を移動させて、案内用ロボットを移動させることが可能となる。
[Invention 10] On the other hand, in order to solve the above-described problem, a control method for a guidance robot according to
A target speed of the base is calculated according to the input detected by the input value detection means, and the drive of the moving actuator is controlled so that the base moves at the calculated target speed.
With such a configuration, the target speed of the base is calculated in accordance with the input to the gripper by the guided person, and the drive of the moving actuator is controlled so that the base moves at the calculated target speed. . Accordingly, the guiding robot can be moved by moving the base in accordance with the input to the gripping portion by the guided person holding a part of the guiding robot.
〔発明11〕 さらに、発明11の案内用ロボットの制御方法は、発明10の案内用ロボットの制御方法において、前記入力値検出手段が検出した入力が大きいほど、前記移動用アクチュエータが発生する駆動力を増加させることを特徴とする。
このような構成であれば、被案内者による把持部への入力が大きいほど、移動用アクチュエータが発生する駆動力を増加させることにより、被案内者による把持部への入力が大きいほど、案内用ロボットの移動速度を増加させることが可能となる。
[Invention 11] Further, the control method for the guidance robot according to Invention 11 is the control method for the guidance robot according to
With such a configuration, the greater the input to the gripper by the guided person, the greater the driving force generated by the moving actuator, and the greater the input to the gripper by the guided person, It becomes possible to increase the moving speed of the robot.
〔発明12〕 さらに、発明12の案内用ロボットの制御方法は、発明10または11の案内用ロボットの制御方法において、前記基体の移動速度に応じた粘性項を用いて前記目標速度を補正し、この補正した目標速度で前記基体が移動するように、前記移動用アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
このような構成であれば、基体の移動速度に応じた粘性項を用いて、目標速度を補正することにより、案内用ロボットの移動速度が急激に変化することを抑制可能となる。さらに、被案内者による把持部への入力が無い状態では、案内用ロボットの移動速度を、粘性項に応じて緩やかに減少させることが可能となる。
[Invention 12] Further, the control method for the guiding robot according to
With such a configuration, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding robot by correcting the target speed using the viscosity term corresponding to the moving speed of the base body. Further, in the state where there is no input to the gripping part by the guided person, the moving speed of the guiding robot can be gradually reduced according to the viscosity term.
〔発明13〕 さらに、発明13の案内用ロボットは、発明10から12のうちいずれか1つの案内用ロボットの制御方法において、前記基体の移動速度に応じた摩擦項を用いて前記目標速度を補正し、この補正した目標速度で前記基体が移動するように、前記移動用アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする。
このような構成であれば、基体の移動速度に応じた摩擦項を用いて、目標速度を補正することにより、案内用ロボットの移動速度が急激に変化することを抑制可能となる。さらに、被案内者による把持部への入力が無い状態では、案内用ロボットの移動速度を、摩擦項に応じて緩やかに減少させることが可能となる。
[Invention 13] Further, the guidance robot according to Invention 13 corrects the target speed by using a friction term corresponding to the moving speed of the substrate in any one of the control methods of the guidance robot according to
With such a configuration, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding robot by correcting the target speed using a friction term corresponding to the moving speed of the base body. Furthermore, in the state where there is no input to the gripping part by the guided person, the moving speed of the guiding robot can be gradually reduced according to the friction term.
以上説明したように、発明1の案内用ロボットによれば、案内用ロボットの一部を把持している被案内者を、把持部への入力に応じて、目的地へ確実に案内することが可能となるという効果が得られる。
また、発明2の案内用ロボットによれば、案内用ロボットの移動速度を、案内用ロボットの一部を把持している被案内者の移動速度に応じた速度に制御することが可能となる。
また、発明3の案内用ロボットによれば、案内用ロボットの移動速度が急激に変化することを抑制可能となる。また、被案内者による把持部への入力が無い状態では、案内用ロボットの移動速度を、粘性項に応じて緩やかに減少させることが可能となる。このため、案内用ロボットの使用時における安全性を向上させることが可能となる。
As described above, according to the guiding robot of the first aspect, the guided person holding a part of the guiding robot can be reliably guided to the destination according to the input to the holding unit. The effect that it becomes possible is acquired.
Further, according to the guiding robot of the second aspect, the moving speed of the guiding robot can be controlled to a speed according to the moving speed of the guided person holding a part of the guiding robot.
Further, according to the guiding robot of the third aspect, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding robot. Further, in the state where there is no input to the gripping part by the guided person, the moving speed of the guiding robot can be gradually decreased according to the viscosity term. For this reason, it becomes possible to improve the safety | security at the time of use of a guidance robot.
また、発明4の案内用ロボットによれば、案内用ロボットの移動速度が急激に変化することを抑制可能となる。また、被案内者による把持部への入力が無い状態では、案内用ロボットの移動速度を、摩擦項に応じて緩やかに減少させることが可能となる。このため、案内用ロボットの使用時における安全性を向上させることが可能となる。
また、発明5の案内用ロボットによれば、二つの三軸センサを用いることなく、一つの六軸力センサにより、互いに直交する三軸の方向に付与される力、及び三軸の軸回りのモーメントをそれぞれ検出することが可能となる。なお、三軸センサとは、互いに直交する三軸の方向に付与される力をそれぞれ検出する力覚センサである。
Further, according to the guiding robot of the fourth aspect, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding robot. Further, in the state where there is no input to the gripping part by the guided person, the moving speed of the guiding robot can be gradually reduced according to the friction term. For this reason, it becomes possible to improve the safety | security at the time of use of a guidance robot.
According to the guiding robot of the fifth aspect of the present invention, the force applied in the directions of the three axes orthogonal to each other by one six-axis force sensor and the three axes around the three axes without using two three-axis sensors. Each moment can be detected. The triaxial sensor is a force sensor that detects forces applied in directions of three axes orthogonal to each other.
また、発明6の案内用ロボットによれば、六軸力センサが検出した値に応じて、案内用ロボットの傾斜を抑制することが可能となるため、案内用ロボットの安定性を向上させることが可能となる。
また、発明7の案内用ロボットによれば、被案内者が移動モード切り換え操作部を把持することなく、移動モードの切り換え操作を行うことが可能となる。
また、発明8の案内用ロボットによれば、モータが発生する駆動力により回転する移動用車輪により地上を移動する案内用ロボットを、容易に形成することが可能となる。
In addition, according to the guiding robot of the sixth aspect of the present invention, it is possible to suppress the inclination of the guiding robot according to the value detected by the six-axis force sensor, so that the stability of the guiding robot can be improved. It becomes possible.
Further, according to the guiding robot of the seventh aspect, it is possible for the guided person to perform the movement mode switching operation without holding the movement mode switching operation unit.
Further, according to the guiding robot of the eighth aspect, it is possible to easily form the guiding robot that moves on the ground by the moving wheels that are rotated by the driving force generated by the motor.
また、発明9の案内用ロボットによれば、キャスタ装置が受けた床反力に応じて、案内用ロボットの傾斜を抑制することが可能となるため、案内用ロボットの安定性を向上させることが可能となる。
一方、発明10の案内用ロボットの制御方法によれば、案内用ロボットの一部を把持している被案内者を、把持部への入力に応じて、目的地へ確実に案内することが可能となるという効果が得られる。
また、発明11の案内用ロボットの制御方法によれば、案内用ロボットの移動速度を、案内用ロボットの一部を把持している被案内者の移動速度に応じた速度に制御することが可能となる。
In addition, according to the guiding robot of the ninth aspect, since it is possible to suppress the tilt of the guiding robot according to the floor reaction force received by the caster device, it is possible to improve the stability of the guiding robot. It becomes possible.
On the other hand, according to the control method for the guiding robot of the tenth aspect, it is possible to reliably guide the guided person holding a part of the guiding robot to the destination according to the input to the holding unit. The effect of becoming is obtained.
Further, according to the control method for the guiding robot of the eleventh aspect, the moving speed of the guiding robot can be controlled to a speed according to the moving speed of the guided person holding a part of the guiding robot. It becomes.
また、発明12の案内用ロボットの制御方法によれば、案内用ロボットの移動速度が急激に変化することを抑制可能となる。また、被案内者による把持部への入力が無い状態では、案内用ロボットの移動速度を、粘性項に応じて緩やかに減少させることが可能となる。このため、案内用ロボットの使用時における安全性を向上させることが可能となる。
また、発明13の案内用ロボットの制御方法によれば、案内用ロボットの移動速度が急激に変化することを抑制可能となる。また、被案内者による把持部への入力が無い状態では、案内用ロボットの移動速度を、摩擦項に応じて緩やかに減少させることが可能となる。このため、案内用ロボットの使用時における安全性を向上させることが可能となる。
In addition, according to the control method for the guiding robot of the twelfth aspect, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding robot. Further, in the state where there is no input to the gripping part by the guided person, the moving speed of the guiding robot can be gradually decreased according to the viscosity term. For this reason, it becomes possible to improve the safety | security at the time of use of a guidance robot.
Further, according to the control method for the guiding robot of the thirteenth aspect, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding robot. Further, in the state where there is no input to the gripping part by the guided person, the moving speed of the guiding robot can be gradually reduced according to the friction term. For this reason, it becomes possible to improve the safety | security at the time of use of a guidance robot.
(第一実施形態)
以下、本発明の第一実施形態(以下、「本実施形態」と記載する)について、図面を参照しつつ説明する。
(構成)
まず、図1から図4を用いて、本実施形態の案内用ロボット1の構成を説明する。
図1は、本実施形態の案内用ロボット1の側面図であり、案内用ロボット1の構成を示す図である。
図1中に示すように、本実施形態の案内用ロボット1は、基体2と、移動用車輪4と、二つの障害物検出手段6と、把持部8と、入力値検出手段10と、移動モード切り換え操作部12と、スピーカ14と、二つのキャスタ装置16を備えている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to the drawings.
(Constitution)
First, the configuration of the
FIG. 1 is a side view of the
As shown in FIG. 1, the
基体2は、上面視で八角形をなす中空体により形成されている。なお、基体2の形状は、これに限定するものではなく、例えば、上面視で円形をなす形状に形成してもよい。
移動用車輪4は、後述する移動用アクチュエータ62が発生する駆動力により回転する車輪である。具体的には、移動用車輪4は、基体2の下面へ回転可能に配置された、一対の車輪(左側移動用車輪及び右側移動用車輪)より形成されている。そして、移動用車輪4は、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を伝達可能なプーリ等を介して、移動用アクチュエータ62に接続されている。また、一対の車輪は、それぞれ、基体2の下面において、基体2の中心を基準とした両側面側へ回転可能に配置されている。なお、図1中では、移動用車輪4を形成する一対の車輪のうち、左側移動用車輪のみを示している。
The
The moving
各障害物検出手段6は、例えば、レーザ光線を用いて対象物との距離を検出可能な、レーザレンジセンサを用いて形成されており、基体2の内部に配置されている。なお、障害物検出手段6は、レーザレンジセンサに限定されるものではなく、例えば、赤外線センサや超音波センサ等を用いて形成してもよい。
具体的に、各障害物検出手段6は、基体2の内部において、基体2の前面側(図1中では基体2の左側)と、基体2の後面側(図1中では基体2の右側)に、それぞれ、配置されている。なお、図1中では、基体2の前面側に配置した障害物検出手段6を、障害物検出手段6Fと示し、基体2の後面側に配置した障害物検出手段6を、障害物検出手段6Bと示している。
また、障害物検出手段6は、対象物との距離を検出すると、この距離を含む情報信号を、後述するセンサ信号入力I/F(「I/F」は「インターフェース」であり、以下の「I/F」も同様)へ出力する。ここで、対象物とは、案内用ロボット1の移動時に障害となる物体であり、例えば、建物等の固定物や歩行者等の移動体である。
Each obstacle detection means 6 is formed using a laser range sensor capable of detecting a distance from an object using a laser beam, for example, and is disposed inside the
Specifically, each
Further, when the obstacle detection means 6 detects the distance to the object, an information signal including this distance is sent to a sensor signal input I / F (“I / F” is an “interface” described later). The same applies to “I / F”. Here, the object is an object that becomes an obstacle when the
ここで、図1を参照しつつ、図2を用いて、把持部8、入力値検出手段10、移動モード切り換え操作部12、スピーカ14の構成を説明する。
図2は、図1中に円IIで囲んだ範囲及びその周辺の拡大図である。
図2中に示すように、把持部8は、フレーム部18と、グリップ部20を備えている。
フレーム部18は、上面視で略A字形に形成されており、略三角形をなす板状部と、この板状部のうち、二箇所の角部から延在する二本の脚部を有している。また、フレーム部18、具体的には、フレーム部18が有する板状部は、入力値検出手段10を介して、基体2の上面に取り付けられている。
Here, with reference to FIG. 1, the configuration of the
FIG. 2 is an enlarged view of the area surrounded by a circle II in FIG. 1 and its surroundings.
As shown in FIG. 2, the
The
グリップ部20は、後述する被案内者が片手で把持可能な略円柱状に形成されており、その両端は、それぞれ、フレーム部18が有する二本の脚部に固定されている。また、グリップ部20の軸方向は、基体2の幅方向(左右方向)に延在している。
入力値検出手段10は、互いに直交する三軸の方向に付与される力と、これら三軸の軸回りのモーメントをそれぞれ検出可能な六軸力センサであり、フレーム部18と基体2の上面との間に介装されている。なお、六軸力センサとしては、例えば、「67M25A3−I40−AH 200N12」(ニッタ社製)を採用することが可能である。
The
The input value detection means 10 is a six-axis force sensor capable of detecting forces applied in directions of three axes orthogonal to each other and moments around the axes of these three axes. It is intervened between. As the six-axis force sensor, for example, “67M25A3-I40-AH 200N12” (manufactured by Nitta) can be adopted.
これにより、入力値検出手段10は、グリップ部20を把持する被案内者により、グリップ部20を介した把持部8への入力を、互いに直交する三軸の方向に付与される力と、これら三軸の軸回りのモーメントとして、それぞれ検出可能に形成されている。
なお、本実施形態では、互いに直交する三軸を、一対の車輪を配列した方向に延在するx軸と、上面視でx軸と直交するy軸と、側面視でy軸と直交するz軸とした場合について説明する。すなわち、x軸は、案内用ロボット1の左右方向に延在する軸であり、y軸は、案内用ロボット1の前後方向に延在する軸であり、z軸は、案内用ロボット1の高さ方向に延在する軸である。
As a result, the input value detection means 10 receives the force applied by the guided person gripping the
In the present embodiment, the three axes orthogonal to each other, the x axis extending in the direction in which the pair of wheels are arranged, the y axis orthogonal to the x axis in a top view, and z orthogonal to the y axis in a side view. The case where the axis is used will be described. That is, the x axis is an axis extending in the left-right direction of the guiding
また、入力値検出手段10は、三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントを検出すると、この検出した力及びモーメントを含む情報信号を、センサ信号入力I/Fへ出力する。
移動モード切り換え操作部12は、被案内者が接触する操作面(ディスプレイ)を、グリップ部20側(図1中では基体2の右側)へ向けたタッチパネルで形成されており、基体2の上面に取り付けたブラケット22を介して、把持部8の近傍に配置されている。
なお、移動モード切り換え操作部12の構成は、タッチパネルに限定するものではなく、例えば、後述する各種移動モードや目的地を割り当てた複数のボタンにより、移動モード切り換え操作部12を形成してもよい。
Further, when the input value detection means 10 detects the force applied in the direction of the three axes and the moment about the axis of the three axes, it outputs an information signal including the detected force and moment to the sensor signal input I / F. To do.
The movement mode
The configuration of the movement mode
また、移動モード切り換え操作部12の操作面は、画像や文字等の情報を表示可能な表示部を形成している。操作面に表示する情報の具体例としては、後述する案内移動モードにおいて目的地となる位置の名称や、目的地に関連する画像等が挙げられる。
なお、例えば、案内用ロボット1が、美術館等、特定の施設で用いられる場合等、案内用ロボット1を使用する地域が特定されている場合は、移動モード切り換え操作部12の操作面に、案内移動モードにおいて目的地となる位置を示す点字を設けてもよい。この場合、案内用ロボット1を使用する被案内者が視覚障害者であっても、被案内者が移動モード切り換え操作部12の操作面に接触することにより、移動モード切り換え操作部12を操作することが可能となる。
The operation surface of the movement mode
Note that, for example, when the area where the
また、例えば、移動モード切り換え操作部12に、案内移動モードにおいて、現在位置から目的地までの案内における案内用ロボット1の移動方向や旋回方向を、スピーカ14から出力する音声によって示すことが可能な音声案内機能を備えてもよい。この場合、案内用ロボット1を使用する被案内者が視覚障害者であっても、案内用ロボット1の移動方向や旋回方向を、予め、音声で出力することが可能となる。これにより、案内用ロボット1の移動方向や旋回方向を、予め、聴覚的に認識することが可能となるため、被案内者を目的地へ案内する際の安全性を向上させることが可能となる。
In addition, for example, in the guidance movement mode, the movement mode
ここで、移動モード切り換え操作部12は、被案内者の手が、把持部8を把持するとともに、案内移動モードまたは後述する自由移動モードへの切り換え操作が可能な位置へ配置する。
具体的には、移動モード切り換え操作部12を配置する位置は、被案内者が把持部8を把持している指が、タッチパネルの操作面に接触可能な位置とする。本実施形態では、一例として、移動モード切り換え操作部12を配置する位置を、入力値検出手段10の上方とした場合について説明する。
なお、例えば、案内用ロボット1が家庭用である場合等、案内用ロボット1を使用する被案内者が特定されている場合は、移動モード切り換え操作部12を配置する位置を、被案内者の身体的特徴(指の長さ等)に応じて、適切な位置に調節することが好適である。
Here, the movement mode
Specifically, the position at which the movement mode
Note that, for example, when the guided person who uses the guiding
また、移動モード切り換え操作部12は、被案内者による操作面への接触に基づき、案内用ロボット1の移動モードを、基体2を目的地まで移動させる案内移動モード、または、基体2を把持部8への入力に応じた方向へ移動させる自由移動モードに切り換える。そして、この切り換えた移動モードを含む情報信号を、センサ信号入力I/Fへ出力する。
なお、被案内者による操作面への接触を検出する際には、具体例として、操作面に対し、被案内者の指による押圧力と同等な強さ以上の入力が加わると、被案内者による操作面への接触が行われたと認識する。
The movement mode
When detecting contact with the operation surface by the guided person, as an example, if an input with a strength equal to or greater than the pressing force of the guided person's finger is applied to the operating surface, the guided person It is recognized that the operation surface is touched by.
そして、操作面のうち、被案内者が接触した位置が、案内移動モードへの切り換えに関する情報(アイコン等)を表示している位置である場合、案内用ロボット1の移動モードが案内移動モードへ切り換えられたと認識する。そして、移動モードを案内移動モードへ切り換えた内容を含む情報信号を、センサ信号入力I/Fへ出力する。
一方、操作面のうち、被案内者が接触した位置が、自由移動モードへの切り換えに関する情報を表示している位置である場合、案内用ロボット1の移動モードが自由移動モードへ切り換えられたと認識する。そして、移動モードを自由移動モードへ切り換えた内容を含む情報信号を、センサ信号入力I/Fへ出力する。
Then, when the position touched by the guided person on the operation surface is a position displaying information (icon or the like) related to switching to the guidance movement mode, the movement mode of the
On the other hand, when the position touched by the guided person on the operation surface is a position displaying information related to switching to the free movement mode, it is recognized that the movement mode of the guiding
また、移動モード切り換え操作部12は、後述する映像出力I/Fが出力する情報信号に応じて、操作面に画像を表示する。
スピーカ14は、ブラケット22を介して基体2の上面に取り付けられており、後述する音声出力I/Fが出力する情報信号に応じて、音声を出力する。なお、スピーカ14は、音声を出力する方向を、基体2の後方(図1中では基体2の右側)へ向けた状態で、基体2の上面に取り付ける。
Further, the movement mode
The
以下、図1を用いた説明に復帰する。
各キャスタ装置16は、それぞれ、基体2の下面において、側面視で移動用車輪4よりも前方及び後方へ配置されている。なお、図1中では、側面視で移動用車輪4よりも前方へ配置されているキャスタ装置16を、キャスタ装置16Fと示し、側面視で移動用車輪4よりも後方へ配置されているキャスタ装置16を、キャスタ装置16Bと示している。
ここで、図1を参照しつつ、図3を用いて、キャスタ装置16の詳細な構成を説明する。
図3は、キャスタ装置16の正面図である。なお、以下の説明は、キャスタ装置16F及びキャスタ装置16Bのうち、キャスタ装置16Fに関する説明であるが、キャスタ装置16Bの構成も、キャスタ装置16Fの構成と同様である。
図3中に示すように、キャスタ装置16は、キャスタ24と、伸縮用アクチュエータ26と、床反力検出部28を備えている。
Hereinafter, the description returns to FIG.
Each of the
Here, the detailed configuration of the
FIG. 3 is a front view of the
As shown in FIG. 3, the
キャスタ24は、平衡用車輪30と、平衡用車輪支持部32と、キャスタ支持軸34を有している。
平衡用車輪支持部32は、平衡用車輪30を回転可能に支持した状態で、平衡用車輪30を収容している。
キャスタ支持軸34は、平衡用車輪支持部32の上部において、平衡用車輪30の回転軸と直交する方向を軸方向として、平衡用車輪支持部32へ回転可能に取り付けられている。また、キャスタ支持軸34の上端は、床反力検出部28の下部に連結されている。
The
The balancing
The
伸縮用アクチュエータ26は、キャスタ24を上下動させてキャスタ装置16を伸縮させるアクチュエータである。また、伸縮用アクチュエータ26は、直線運動する直動軸36を有しており、キャスタフレーム38により支持されている。したがって、キャスタ24は、基体2と平衡用車輪30との間に介装し、且つ平衡用車輪30の回転軸と直交する方向へ伸縮する伸縮部を形成している。
キャスタフレーム38は、金属板を断面逆U字状に形成してなり、U字の開口端部の両側から水平方向にそれぞれ伸長するフランジ40を有している。フランジ40は、基体2の内底面に取り付けられている。また、キャスタフレーム38の上面には、貫通穴(図示せず)が形成されている。
The
The
また、伸縮用アクチュエータ26は、出力軸面42を下向きにし、キャスタフレーム38の貫通穴に直動軸36を挿通させて、キャスタフレーム38の上方に設置されている。出力軸面42は、ボルト44により、キャスタフレーム38の上面に固定されている。
床反力検出部28は、基体2の下方に設置され、高剛性ニードルガイド46を介して、伸縮用アクチュエータ26に連結されている。また、床反力検出部28は、キャスタ24が受けた床反力を検出し、この検出した床反力を含む情報信号を、センサ信号入力I/Fへ出力する。
The
The floor
高剛性ニードルガイド46は、シャフト48を有している。そして、高剛性ニードルガイド46が有するシャフト48を、基体2の底面のうち、キャスタフレーム38の開口部の真下に形成されている貫通穴50に挿通させることにより、高剛性ニードルガイド46を、キャスタフレーム38に固定している。
また、シャフト48の上端は、直動軸36に連結されており、シャフト48の下端は、床反力検出部28の上部に連結されている。
ここで、一般的に、伸縮用アクチュエータ26は、推力は強いが、軸方向に直交する曲げモーメントに弱いという性質がある。
これに対し、本実施形態では、高剛性ニードルガイド46で曲げモーメントを受ける構成を採用することにより、曲げモーメントに対する強度を向上させることが可能となっている。
The high-
The upper end of the
Here, in general, the
On the other hand, in this embodiment, it is possible to improve the strength against the bending moment by adopting a configuration that receives the bending moment with the high-
次に、図1から図3を参照しつつ、図4を用いて、案内用ロボット1の制御システムを説明する。
図4は、案内用ロボット1の制御システムを示すブロック図である。
図4中に示すように、案内用ロボット1の制御システムは、移動制御機構52と、平衡制御機構54と、マップ記憶部56と、自己位置特定部58と、CPU60を備えている。
移動制御機構52は、移動用アクチュエータ62と、移動用エンコーダ64と、移動用ドライバ66を備えている。
Next, a control system for the guiding
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the
As shown in FIG. 4, the control system for the
The
移動用アクチュエータ62は、移動用車輪4を回転駆動可能なモータで形成されており、左側移動用車輪4Lと右側移動用車輪4Rに、それぞれ連結されている。なお、図4中では、左側移動用車輪4Lに連結されている移動用アクチュエータ62を、移動用アクチュエータ62Lと示し、右側移動用車輪4Rに連結されている移動用アクチュエータ62を、移動用アクチュエータ62Rと示す。
移動用エンコーダ64は、移動用アクチュエータ62に設けられており、移動用アクチュエータ62の回転角度位置を検出し、この検出した回転角度位置を含む情報信号を、移動用ドライバ66及び後述する回転角度位置入力I/F68へ出力する。なお、図4中では、移動用アクチュエータ62Lに設けられている移動用エンコーダ64を、移動用エンコーダ64Lと示し、移動用アクチュエータ62Rに設けられている移動用エンコーダ64を、移動用エンコーダ64Rと示す。
The moving
The movement encoder 64 is provided in the
移動用ドライバ66は、移動用アクチュエータ62に設けられており、後述する移動指令信号出力I/F70を介してCPU60から出力されるモータ指令信号と、移動用エンコーダ64が出力する情報信号に基づいて、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する。なお、図4中では、移動用アクチュエータ62Lに設けられている移動用ドライバ66を、移動用ドライバ66Lと示し、移動用アクチュエータ62Rに設けられている移動用ドライバ66を、移動用ドライバ66Rと示す。また、モータ指令信号に関する説明は、後述する。
The movement driver 66 is provided in the
平衡制御機構54は、伸縮用アクチュエータ26と、伸縮用エンコーダ72と、伸縮用ドライバ74を備えている。
伸縮用エンコーダ72は、伸縮用アクチュエータ26に設けられており、伸縮用アクチュエータ26の直動位置を検出し、この検出した直動位置を含む情報信号を、伸縮用ドライバ74及び後述する直動位置入力I/F76へ出力する。なお、図4中では、伸縮用アクチュエータ26Fに設けられている伸縮用エンコーダ72を、伸縮用エンコーダ72Fと示し、伸縮用アクチュエータ26Rに設けられている伸縮用エンコーダ72を、伸縮用エンコーダ72Rと示す。
The
The expansion / contraction encoder 72 is provided in the expansion /
伸縮用ドライバ74は、伸縮用アクチュエータ26に設けられており、後述する伸縮指令信号出力I/F78を介してCPU60から出力される直動指令信号と、伸縮用エンコーダ72が出力する情報信号に基づいて、伸縮用アクチュエータ26の駆動を制御する。なお、図4中では、伸縮用アクチュエータ26Fに設けられている伸縮用ドライバ74を、伸縮用ドライバ74Fと示し、伸縮用アクチュエータ26Rに設けられている伸縮用ドライバ74を、伸縮用ドライバ74Rと示す。また、直動指令信号に関する説明は、後述する。
The expansion / contraction driver 74 is provided in the expansion /
マップ記憶部56は、予め、案内用ロボット1を配置する施設の地図データを記憶している。なお、案内用ロボット1を配置する施設とは、例えば、美術館や自然公園等である。
自己位置特定部58は、例えば、GPS(Global Positioning System)を用いて形成されている。また、自己位置特定部58は、案内用ロボット1の現在位置を特定し、この特定した位置を含む情報信号を、後述する経路生成データ入力I/F80を介してCPU60へ出力する。
The
The self-
CPU60は、回転角度位置入力I/F68と、移動指令信号出力I/F70と、直動位置入力I/F76と、伸縮指令信号出力I/F78と、センサ信号入力I/F82と、映像出力I/F84と、音声出力I/F86と、経路生成データ入力I/F80を備えている。これに加え、CPU60は、検出入力値許容手段88と、移動経路生成手段90と、移動用アクチュエータ制御手段92と、伸縮用アクチュエータ制御手段94を備えている。
回転角度位置入力I/F68は、移動用エンコーダ64が出力した情報信号の入力を受けると、この情報信号が含む移動用アクチュエータ62の回転角度位置を、移動用アクチュエータ制御手段92へ出力する。
The
When the rotation angle position input I /
移動指令信号出力I/F70は、移動用アクチュエータ制御手段92が生成したモータ指令信号を、移動用ドライバ66へ出力する。なお、移動用アクチュエータ制御手段92が行うモータ指令信号の生成に関する説明は、後述する。
直動位置入力I/F76は、伸縮用エンコーダ72が出力した情報信号の入力を受けると、この情報信号が含む伸縮用アクチュエータ26の直動位置を、伸縮用アクチュエータ制御手段94へ出力する。
伸縮指令信号出力I/F78は、伸縮用アクチュエータ制御手段94が生成した直動指令信号を、伸縮用ドライバ74へ出力する。なお、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う直動指令信号の生成に関する説明は、後述する。
センサ信号入力I/F82は、床反力検出部28が出力した情報信号が含む床反力を、伸縮用アクチュエータ制御手段94へ出力する。
The movement command signal output I /
When the linear motion position input I /
The expansion / contraction command signal output I /
The sensor signal input I /
また、センサ信号入力I/F82は、障害物検出手段6が出力した情報信号が含む対象物との距離を、移動用アクチュエータ制御手段92へ出力する。
また、センサ信号入力I/F82は、入力値検出手段10が出力した情報信号が含む、三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントを、検出入力値許容手段88へ出力する。
また、センサ信号入力I/F82は、移動モード切り換え操作部12が出力した情報信号が含む、被案内者の操作により切り換えられた移動モードを示す情報信号を、移動経路生成手段90へ出力する。
The sensor signal input I /
Further, the sensor signal input I /
Further, the sensor signal input I /
映像出力I/F84は、例えば、移動経路生成手段90が出力した情報信号に基づき、移動モード切り換え操作部12の操作面に表示する画像を含む情報信号を、移動モード切り換え操作部12へ出力する。ここで、移動モード切り換え操作部12の操作面に表示する画像は、例えば、案内用ロボット1の移動モードが案内移動モードであるか自由移動モードであるかを示す画像である。
音声出力I/F86は、例えば、障害物検出手段6が出力した情報信号に基づき、スピーカ14から出力する音声を含む情報信号を、スピーカ14へ出力する。ここで、スピーカ14から出力する音声は、例えば、案内用ロボット1の移動経路上に対象物を検出し、この検出した対象物を回避する移動を案内用ロボット1が行う内容を示す、警報メッセージである。
The video output I /
For example, the audio output I /
ところで、案内用ロボット1の使用時には、案内用ロボット1を使用する被案内者が、把持部8を把持しているか否かの判定を行うことが好適である。すなわち、後述するように、検出入力値許容手段88により、FzがTa以下である場合、被案内者が把持部8を把持していないと判定し、三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントを、移動用アクチュエータ制御手段92及び伸縮用アクチュエータ制御手段94へ出力しないことにより、把持部8への入力を無効とすることが好適である。
By the way, when the guiding
検出入力値許容手段88は、入力値検出手段10が出力した情報信号が含む、三軸の方向に付与される力のうち、z軸の方向に付与される力Fzを、予め設定した二つの閾値Ta及びTb(Ta<Tb)と比較する。
そして、FzがTa以下(Fz≦Ta)である場合、入力値検出手段10が出力した情報信号が含む、三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントを、移動用アクチュエータ制御手段92及び伸縮用アクチュエータ制御手段94へ出力しない。
The detected input
When Fz is equal to or less than Ta (Fz ≦ Ta), the force applied in the three-axis directions and the moment about the three-axis axes included in the information signal output from the input value detection means 10 are converted into the actuator for movement. No output is made to the control means 92 and the expansion / contraction actuator control means 94.
これにより、FzがTa以下である場合に、z軸以外の方向に付与される力等が把持部8へ入力されても、この入力に応じて案内用ロボット1が移動することを防止することが可能となる。したがって、本実施形態では、検出入力値許容手段88が、案内用ロボット1のデッドマンスイッチとして機能する。なお、z軸以外の方向に付与される力とは、例えば、被案内者が把持部8を把持していない状態において、案内用ロボット1の周辺で使用されているボール等が、把持部8へ衝突した場合に把持部8へ入力される力である。
Thus, when Fz is equal to or less than Ta, even if a force or the like applied in a direction other than the z-axis is input to the
一方、FzがTb以上(Tb≦Fz)である場合、入力値検出手段10が出力した情報信号が含む、三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントを、情報信号として、移動用アクチュエータ制御手段92及び伸縮用アクチュエータ制御手段94へ出力する。
また、FzがTaを超えるとともにTb未満(Ta<Fz<Tb)である場合、入力値検出手段10が出力した情報信号が含む、三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントを減少補正する。そして、この減少補正した三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントを含む情報信号を、移動用アクチュエータ制御手段92及び伸縮用アクチュエータ制御手段94へ出力する。ここで、上記の減少補正は、Fzが大きいほど、減少度合いを少なくする補正であり、Fzの連続的な変化に応じて、減少度合いも連続的に変化させる。
On the other hand, when Fz is equal to or greater than Tb (Tb ≦ Fz), the force applied in the three-axis directions and the moment about the three-axis axes included in the information signal output from the input value detection means 10 are used as information signals. And output to the moving actuator control means 92 and the expansion / contraction actuator control means 94.
Further, when Fz exceeds Ta and is less than Tb (Ta <Fz <Tb), the information signal output from the input value detection means 10 includes the force applied in the three-axis directions and the three-axis directions. Reduce the moment. Then, an information signal including the force applied in the direction of the three axes corrected by the reduction and the moment about the axes of the three axes is output to the movement actuator control means 92 and the expansion / contraction actuator control means 94. Here, the decrease correction is a correction that decreases the decrease degree as Fz is large, and the decrease degree is continuously changed according to the continuous change of Fz.
移動経路生成手段90は、センサ信号入力I/F82が出力する移動モードを示す情報信号と、マップ記憶部56が記憶している地図データと、自己位置特定部58が出力する情報信号を用いて、案内用ロボット1の現在位置から目的地までの移動経路を生成する。そして、この生成した移動経路を含む情報信号を、移動用アクチュエータ制御手段92へ出力する。
具体的には、センサ信号入力I/F82が出力する移動モードが案内移動モードである場合に、案内用ロボット1の現在位置から目的地までの移動経路を生成する。
移動用アクチュエータ制御手段92は、検出入力値許容手段88が出力した情報信号と、回転角度位置入力I/F68を介して入力される移動用アクチュエータ62の回転角度位置に基づき、移動用アクチュエータ62の駆動を制御するためのモータ指令信号を生成する。
The movement route generation means 90 uses the information signal indicating the movement mode output from the sensor signal input I /
Specifically, when the movement mode output from the sensor signal input I /
The movement actuator control means 92 is based on the information signal output from the detection input value permission means 88 and the rotation angle position of the
これに加え、移動用アクチュエータ制御手段92は、センサ信号入力I/F82を介して入力される対象物との距離、及び被案内者の操作により切り換えられた移動モードを示す情報信号と、移動経路生成手段90が出力した情報信号に基づき、移動用アクチュエータ62の駆動を制御するためのモータ指令信号を生成する。そして、この生成したモータ指令信号を、移動指令信号出力I/F70を介して移動用ドライバ66へ出力する。
In addition, the movement actuator control means 92 includes an information signal indicating the distance to the object input via the sensor signal input I /
以下、図1から図4を参照しつつ、図5を用いて、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号を生成する処理の一例について説明する。
図5は、モータ指令信号の生成において、移動用アクチュエータ制御手段92が行う処理を示すフローチャートである。
図5中に示すフローチャートは、案内用ロボット1の使用者である被案内者が、把持部8のグリップ部20を把持した状態でスタート(「START」)する。このとき、z軸の方向に付与される力Fzが、予め設定した閾値Taを超えているか(Ta<Fz?)否かの判断を行うことが好適である。
Hereinafter, an example of a process for generating a motor command signal performed by the moving
FIG. 5 is a flowchart showing processing performed by the movement actuator control means 92 in generating the motor command signal.
The flowchart shown in FIG. 5 starts (“START”) in a state where the guided person who is the user of the guiding
次に、ステップS10において、検出入力値許容手段88が出力した情報信号に基づき、入力値検出手段10が検出した、三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントの入力(ステップS10に示す「六軸力センサからセンサ信号を入力」)を受ける。ステップS10において三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントの入力を受けた後、移動用アクチュエータ制御手段92が行う処理は、ステップS12へ移行する。
ステップS12では、三軸の方向に付与される力のうち、案内用ロボット1の前後方向への力を反映するy軸方向に付与される力Fyを算出(ステップS12に示す「力Fyを算出」)する。ステップS12において力Fyを算出した後、移動用アクチュエータ制御手段92が行う処理は、ステップS14へ移行する。
Next, in step S10, based on the information signal output from the detected input value permission means 88, the input of the force applied in the three-axis directions and the moment about the three-axis axes detected by the input value detection means 10 ( "Sensor signal input from six-axis force sensor") shown in step S10 is received. After receiving the input of the force applied in the direction of the three axes in step S10 and the moment about the axis of the three axes, the processing performed by the
In step S12, the force Fy applied in the y-axis direction reflecting the force in the front-rear direction of the
ステップS14では、三軸の軸回りのモーメントのうち、被案内者の所望する案内用ロボット1の旋回方向を反映するz軸回りのモーメントMzを算出(ステップS14に示す「モーメントMzを算出」)する。ステップS14においてモーメントMzを算出した後、移動用アクチュエータ制御手段92が行う処理は、ステップS16へ移行する。
ステップS16では、ステップS12で算出した力Fyと、後述する式(1)及び(2)に基づき、案内用ロボット1の移動速度を決定(ステップS16に示す「案内用ロボットの移動速度Vを決定」)する。
ここで、案内用ロボット1の移動速度は、入力値検出手段10が検出した入力が大きいほど増加するように算出する。
In step S14, among the moments around the three axes, a moment Mz around the z axis that reflects the desired turning direction of the
In step S16, the moving speed of the guiding
Here, the moving speed of the
また、案内用ロボット1の移動速度は、前進方向を正とした場合、案内用ロボット1の移動速度をV[m/s]とし、左側移動用車輪の車輪周速度をVl[m/s]、右側移動用車輪の車輪周速度をVr[m/s]とすると、以下の式(1)により算出する。
V=(Vr+Vl)/2 … (1)
そして、案内用ロボット1の仮想質量をMと設定し、さらに、力Fyを用いて、案内用ロボット1の移動速度Vを、以下の式(2)により算出した目標速度(目標移動速度)に決定する。これにより、案内用ロボット1の挙動に、被案内者による把持部8への入力を反映させる。
Further, regarding the moving speed of the guiding
V = (Vr + Vl) / 2 (1)
Then, the virtual mass of the guiding
ステップS16において案内用ロボット1の移動速度Vを決定した後、移動用アクチュエータ制御手段92が行う処理は、ステップS18へ移行する。
ステップS18では、ステップS14で算出したモーメントMzと、後述する式(3)及び(4)に基づき、案内用ロボット1の旋回速度を決定(ステップS18に示す「案内用ロボットの旋回速度Rを決定」)する。
具体的には、モーメントMzが「0」よりも大きい場合、案内用ロボット1を右旋回させる際の、案内用ロボット1の旋回速度を算出する。なお、モーメントMzが「0」よりも大きいとは、モーメントMzが案内用ロボット1の右旋回方向へのモーメントである場合とする。
After the movement speed V of the
In step S18, the turning speed of the guiding
Specifically, when the moment Mz is larger than “0”, the turning speed of the guiding
一方、モーメントMzが「0」未満である場合、案内用ロボット1を左旋回させる際の、案内用ロボット1の旋回速度を算出する。なお、モーメントMzが「0」未満であるとは、モーメントMzが案内用ロボット1の左旋回方向へのモーメントである場合とする。
ここで、案内用ロボット1の旋回速度は、入力値検出手段10が検出した入力(モーメントMz)が大きいほど増加するように生成する。
On the other hand, when the moment Mz is less than “0”, the turning speed of the guiding
Here, the turning speed of the
また、案内用ロボット1の旋回速度は、右旋回を正とした場合、案内用ロボット1の旋回速度をR[rad/s]とし、左側移動用車輪の車輪周速度をVl[m/s]、右側移動用車輪の車輪周速度をVr[m/s]、左側移動用車輪と右側移動用車輪との車輪間距離をLw[m]とすると、以下の式(3)により算出する。
R=(Vl−Vr)/Lw … (3)
そして、案内用ロボット1の仮想質量をM、z軸回りの仮想モーメントをIrzと設定し、さらに、モーメントMzを用いて、案内用ロボット1の旋回速度Rを、以下の式(4)により算出した目標速度(目標旋回速度)を決定する。これにより、案内用ロボット1の挙動に、被案内者による把持部8への入力を反映させる。
In addition, when the right turn is positive, the turning speed of the guiding
R = (Vl−Vr) / Lw (3)
The virtual mass of the guiding
ステップS18において案内用ロボット1の旋回速度Rを決定した後、移動用アクチュエータ制御手段92が行う処理は、ステップS20へ移行する。
ステップS20では、まず、ステップS16において決定した移動速度Vと、ステップS18において決定した旋回速度Rに基づき、左側移動用車輪の車輪周速度Vlと右側移動用車輪の車輪周速度Vrを決定する。
After the turning speed R of the guiding
In step S20, first, the wheel peripheral speed Vl of the left moving wheel and the wheel peripheral speed Vr of the right moving wheel are determined based on the moving speed V determined in step S16 and the turning speed R determined in step S18.
なお、車輪周速度Vlは、以下の式(5)により算出し、車輪周速度Vrは、以下の式(6)により算出して決定する。ここで、案内用ロボット1の移動速度をV[m/s]とし、左側移動用車輪と右側移動用車輪との車輪間距離をLw[m]、案内用ロボット1の旋回速度をR[rad/s]とする。また、案内用ロボット1の移動速度Vは、前進方向を正とし、案内用ロボット1の旋回速度Rは、右旋回を正とする。
Vl=V+LwR/2 … (5)
Vr=V−LwR/2 … (6)
The wheel peripheral speed Vl is calculated by the following formula (5), and the wheel peripheral speed Vr is calculated and determined by the following formula (6). Here, the moving speed of the guiding
Vl = V + LwR / 2 (5)
Vr = V−LwR / 2 (6)
次に、上記の式(5)及び(6)により算出して決定した車輪周速度Vl及び車輪周速度Vrに基づき、右側移動用車輪及び左側移動用車輪を駆動するモータ指令信号を生成する。さらに、この生成したモータ指令信号を、移動指令信号出力I/F70を介して、移動用ドライバ66へ出力する。これにより、車輪周速度Vl及び車輪周速度Vrを実現するモータ指令信号を、右側移動用車輪及び左側移動用車輪の駆動モータを形成する移動用アクチュエータ62へ出力(ステップS20に示す「V及びRより、Vl及びVrを決定し、駆動モータへ出力」)する。
ステップS20においてモータ指令信号を出力した後、移動用アクチュエータ制御手段92が行う処理のうち、モータ指令信号を生成する処理を終了し、元の処理へ復帰(「RETURN」)する。
Next, based on the wheel peripheral speed Vl and the wheel peripheral speed Vr calculated and determined by the above formulas (5) and (6), motor command signals for driving the right moving wheel and the left moving wheel are generated. Further, the generated motor command signal is output to the movement driver 66 via the movement command signal output I /
After the motor command signal is output in step S20, the process for generating the motor command signal among the processes performed by the movement actuator control means 92 is terminated, and the process returns to the original process ("RETURN").
なお、上記の処理では、回転角度位置入力I/F68を介して入力される移動用アクチュエータ62の回転角度位置を参照して、モータ指令信号を補正する。ここで、「移動用アクチュエータ62の回転角度位置を参照」とは、例えば、移動用アクチュエータ62の回転角度位置に基づくフィードバック制御である。
また、上記の処理では、センサ信号入力I/F82を介して入力される対象物との距離に応じて、モータ指令信号を補正する。
具体的には、案内用ロボット1と対象物との距離と、案内用ロボット1の移動速度に応じて、案内用ロボット1と対象物との接触を回避するような移動用アクチュエータ62の駆動を算出し、この算出した駆動を反映するモータ指令信号を生成する。
In the above processing, the motor command signal is corrected with reference to the rotation angle position of the moving
In the above processing, the motor command signal is corrected according to the distance to the object input via the sensor signal input I /
More specifically, the
さらに、上記の処理では、被案内者の操作により切り換えられた移動モードを示す情報信号、及び移動経路生成手段90が出力した情報信号に基づき、モータ指令信号を生成する。移動モードを示す情報信号及び移動経路生成手段90が出力した情報信号に基づく、モータ指令信号の生成に関する説明は、後述する。
したがって、本実施形態の案内用ロボット1の制御方法は、入力値検出手段10が検出した入力に応じて基体2の目標速度を算出し、この算出した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する制御方法である。
Further, in the above processing, a motor command signal is generated based on the information signal indicating the movement mode switched by the operation of the guided person and the information signal output by the movement route generation means 90. Description on generation of the motor command signal based on the information signal indicating the movement mode and the information signal output by the movement
Therefore, the control method of the
また、本実施形態の案内用ロボット1の制御方法は、入力値検出手段10が検出した入力が大きいほど、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を増加させる制御方法である。
伸縮用アクチュエータ制御手段94は、センサ信号入力I/F82を介して入力される床反力と、直動位置入力I/F76を介して入力される伸縮用アクチュエータ26の直動位置に基づき、伸縮用アクチュエータ26の駆動を制御するための直動指令信号を生成する。
これに加え、伸縮用アクチュエータ制御手段94は、検出入力値許容手段88が出力した情報信号に基づき、伸縮用アクチュエータ26の駆動を制御するための直動指令信号を生成する。そして、この生成した直動指令信号を、伸縮指令信号出力I/F78を介して伸縮用ドライバ74へ出力する。
Further, the control method of the
The expansion / contraction actuator control means 94 expands / contracts based on the floor reaction force input via the sensor signal input I /
In addition, the expansion / contraction actuator control means 94 generates a linear motion command signal for controlling the driving of the expansion /
以下、図1から図4を参照しつつ、図6を用いて、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う、直動指令信号を生成する処理の一例について説明する。
図6は、直動指令信号の生成において、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理を示すフローチャートである。
図6中に示すフローチャートは、案内用ロボット1の使用者である被案内者が、把持部8のグリップ部20を把持した状態でスタート(「START」)する。このとき、z軸の方向に付与される力Fzが、予め設定した閾値Taを超えているか(Ta<Fz?)否かの判断を行うことが好適である。
Hereinafter, an example of the process of generating the linear motion command signal performed by the expansion / contraction actuator control means 94 will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and FIG.
FIG. 6 is a flowchart showing processing performed by the expansion / contraction actuator control means 94 in generating the linear motion command signal.
The flowchart shown in FIG. 6 starts (“START”) in a state where the guided person who is the user of the guiding
次に、ステップS100において、センサ信号入力I/F82を介して入力される情報信号に基づき、キャスタ装置16Fが備える床反力検出部28が検出した、キャスタ装置16Fが備えるキャスタ24が受けた床反力の入力(ステップS100に示す「前部の床反力検出部からセンサ信号を入力」)を受ける。ステップS100においてキャスタ装置16Fが備えるキャスタ24が受けた床反力の入力を受けた後、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理は、ステップS102へ移行する。
ステップS102では、ステップS100で受けた入力を用いて、キャスタ装置16Fが備えるキャスタ24が受けた床反力FFを算出(ステップS102に示す「前部の床反力FFを算出」)する。ステップS102において床反力FFを算出した後、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理は、ステップS104へ移行する。
Next, in step S100, the floor received by the
In step S102, the floor reaction force FF received by the
ステップS104では、センサ信号入力I/F82を介して入力される情報信号に基づき、キャスタ装置16Bが備える床反力検出部28が検出した、キャスタ装置16Bが備えるキャスタ24が受けた床反力の入力(ステップS104に示す「後部の床反力検出部からセンサ信号を入力」)を受ける。ステップS104においてキャスタ装置16Bが備えるキャスタ24が受けた床反力の入力を受けた後、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理は、ステップS106へ移行する。
ステップS106では、ステップS104で受けた入力を用いて、キャスタ装置16Bが備えるキャスタ24が受けた床反力FBを算出(ステップS106に示す「後部の床反力FBを算出」)する。ステップS106において床反力FBを算出した後、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理は、ステップS108へ移行する。
In step S104, the floor reaction force detected by the floor reaction
In step S106, using the input received in step S104, the floor reaction force FB received by the
ステップS108では、ステップS102で算出した床反力FFと、ステップS106で算出した床反力FBを、予め設定した標準床反力FNよりも大きいか否かを判定(ステップS108に示す「FF,FB>FN?」)する。なお、「標準床反力FN」とは、キャスタ24が受ける標準的な床反力であり、例えば、キャスタ装置16F及びキャスタ装置16Bを標準の長さに設定し、案内用ロボット1を平面に設置させたときに、キャスタ24が受ける床反力とする。また、標準床反力FNは、予め、伸縮用アクチュエータ制御手段94に記憶させておく。
ステップS108において、床反力FF及び床反力FBが標準床反力FNよりも大きいと判定(Yes)すると、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理は、ステップS110へ移行する。
In step S108, it is determined whether or not the floor reaction force FF calculated in step S102 and the floor reaction force FB calculated in step S106 are larger than a preset standard floor reaction force FN (“FF, FB> FN? ”). The “standard floor reaction force FN” is a standard floor reaction force that the
If it is determined in step S108 that the floor reaction force FF and the floor reaction force FB are larger than the standard floor reaction force FN (Yes), the process performed by the expansion / contraction actuator control means 94 proceeds to step S110.
一方、ステップS108において、床反力FF及び床反力FBが標準床反力FN以下であると判定(No)すると、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理は、ステップS112へ移行する。
ステップS110では、床反力FF及び床反力FBと標準床反力FNとの差が小さくなるように、キャスタ装置16F及びキャスタ装置16Bが備えるキャスタ24を短縮させる直動指令信号を生成する。そして、この生成した直動指令信号を、伸縮指令信号出力I/F78を介して、伸縮用ドライバ74へ出力(ステップS110に示す「両キャスタ装置を短縮」)する。これは、床反力FF及び床反力FBが標準床反力FNよりも大きいとの判定が、キャスタ装置16F及びキャスタ装置16Bが備えるキャスタ24に荷重がかかりすぎているとの判定に該当するためである。
On the other hand, if it is determined in step S108 that the floor reaction force FF and the floor reaction force FB are equal to or less than the standard floor reaction force FN (No), the process performed by the expansion / contraction actuator control means 94 proceeds to step S112.
In step S110, a linear motion command signal for shortening the
ステップS110において直動指令信号を出力した後、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理のうち、キャスタ装置16F及びキャスタ装置16Bが備えるキャスタ24を短縮させる処理を終了し、元の処理へ復帰(「RETURN」)する。
ステップS112では、ステップS102で算出した床反力FFと、ステップS106で算出した床反力FBを、標準床反力FN未満であるか否かを判定(ステップS112に示す「FF,FB<FN?」)する。
ステップS112において、床反力FF及び床反力FBが標準床反力FN未満であると判定(Yes)すると、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理は、ステップS114へ移行する。
After the linear motion command signal is output in step S110, the process of shortening the
In step S112, it is determined whether or not the floor reaction force FF calculated in step S102 and the floor reaction force FB calculated in step S106 are less than the standard floor reaction force FN (“FF, FB <FN shown in step S112). ?)).
If it is determined in step S112 that the floor reaction force FF and the floor reaction force FB are less than the standard floor reaction force FN (Yes), the process performed by the expansion / contraction actuator control means 94 proceeds to step S114.
一方、ステップS112において、床反力FF及び床反力FBが標準床反力FN以上であると判定(No)すると、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理は、ステップS116へ移行する。
ステップS114では、床反力FF及び床反力FBと標準床反力FNとの差が小さくなるように、キャスタ装置16F及びキャスタ装置16Bが備えるキャスタ24を伸長させる直動指令信号を生成する。そして、この生成した直動指令信号を、伸縮指令信号出力I/F78を介して、伸縮用ドライバ74へ出力(ステップS114に示す「両キャスタ装置を伸長」)する。これは、床反力FF及び床反力FBが標準床反力FN未満であるとの判定が、キャスタ装置16F及びキャスタ装置16Bが備えるキャスタ24が浮いているとの判定に該当するためである。
On the other hand, if it is determined in step S112 that the floor reaction force FF and the floor reaction force FB are greater than or equal to the standard floor reaction force FN (No), the process performed by the expansion / contraction actuator control means 94 proceeds to step S116.
In step S114, a linear motion command signal for extending the
ステップS114において直動指令信号を出力した後、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理のうち、キャスタ装置16F及びキャスタ装置16Bが備えるキャスタ24を伸長させる処理を終了し、元の処理へ復帰(「RETURN」)する。
ステップS116では、ステップS102で算出した床反力FFが、ステップS106で算出した床反力FBを超えているか否かを判定(ステップS116に示す「FF>FB?」)する。
ステップS116において、床反力FFが床反力FBを超えていると判定(Yes)すると、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理は、ステップS118へ移行する。
After the linear motion command signal is output in step S114, the process of extending the
In step S116, it is determined whether or not the floor reaction force FF calculated in step S102 exceeds the floor reaction force FB calculated in step S106 (“FF> FB?” Shown in step S116).
If it is determined in step S116 that the floor reaction force FF exceeds the floor reaction force FB (Yes), the process performed by the expansion / contraction actuator control means 94 proceeds to step S118.
一方、ステップS116において、床反力FFが床反力FB以下であると判定(No)すると、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理は、ステップS120へ移行する。
ステップS118では、床反力FF及び床反力FBと標準床反力FNとの差が小さくなるように、キャスタ装置16Fが備えるキャスタ24を伸長させる直動指令信号を生成する。そして、この生成した直動指令信号を、伸縮指令信号出力I/F78を介して、伸縮用ドライバ74へ出力(ステップS118に示す「前部キャスタ装置を伸長」)する。これは、床反力FFが床反力FBを超えているとの判定が、案内用ロボット1が前傾姿勢または下り坂を走行中であるとの判定に該当するためである。
On the other hand, if it is determined in step S116 that the floor reaction force FF is equal to or less than the floor reaction force FB (No), the process performed by the expansion / contraction actuator control means 94 proceeds to step S120.
In step S118, a linear motion command signal for extending the
ステップS118において直動指令信号を出力した後、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理のうち、キャスタ装置16Fが備えるキャスタ24を伸長させる処理を終了し、元の処理へ復帰(「RETURN」)する。
ステップS120では、ステップS102で算出した床反力FFが、ステップS106で算出した床反力FB未満であるか否かを判定(ステップS120に示す「FF<FB?」)する。
ステップS120において、床反力FFが床反力FB未満であると判定(Yes)すると、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理は、ステップS122へ移行する。
After outputting the linear motion command signal in step S118, the process of extending the
In step S120, it is determined whether or not the floor reaction force FF calculated in step S102 is less than the floor reaction force FB calculated in step S106 (“FF <FB?” Shown in step S120).
If it is determined in step S120 that the floor reaction force FF is less than the floor reaction force FB (Yes), the process performed by the expansion / contraction actuator control means 94 proceeds to step S122.
一方、ステップS120において、床反力FFが床反力FB以上であると判定(No)すると、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理を終了し、元の処理へ復帰(「RETURN」)する。
ステップS122では、床反力FF及び床反力FBと標準床反力FNとの差が小さくなるように、キャスタ装置16Bが備えるキャスタ24を伸長させる直動指令信号を生成する。そして、この生成した直動指令信号を、伸縮指令信号出力I/F78を介して、伸縮用ドライバ74へ出力(ステップS122に示す「後部キャスタ装置を伸長」)する。これは、床反力FFが床反力FB未満であるとの判定が、案内用ロボット1が後傾姿勢または上り坂を走行中であるとの判定に該当するためである。
On the other hand, if it is determined in step S120 that the floor reaction force FF is greater than or equal to the floor reaction force FB (No), the process performed by the expansion / contraction actuator control means 94 is terminated, and the process returns to the original process ("RETURN").
In step S122, a linear motion command signal for extending the
ステップS122において直動指令信号を出力した後、伸縮用アクチュエータ制御手段94が行う処理のうち、キャスタ装置16Bが備えるキャスタ24を伸長させる処理を終了し、元の処理へ復帰(「RETURN」)する。
なお、上記の処理では、直動位置入力I/F76を介して入力される伸縮用アクチュエータ26の直動位置を参照して、直動指令信号を補正する。ここで、「伸縮用アクチュエータ26の直動位置を参照」とは、例えば、伸縮用アクチュエータ26の直動位置に基づくフィードバック制御である。
After outputting the linear motion command signal in step S122, the process of extending the
In the above processing, the linear motion command signal is corrected with reference to the linear motion position of the expansion /
また、上記の処理では、検出入力値許容手段88が出力した情報信号に基づき、入力値検出手段10が出力した情報信号が含む、三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントを参照して、直動指令信号を補正する。
具体例としては、y軸の軸回りのモーメントMyを参照して、直動指令信号を補正する。
これにより、伸縮用アクチュエータ制御手段94は、六軸力センサが検出した三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントのうち少なくとも一つに応じて、伸縮用アクチュエータ26の駆動を制御する。
Further, in the above processing, based on the information signal output from the detected input value permitting means 88, the information signal output from the input
As a specific example, the linear motion command signal is corrected with reference to the moment My around the y-axis.
Accordingly, the expansion / contraction actuator control means 94 drives the expansion /
(動作)
次に、図1から図6を参照しつつ、図7及び図8を用いて、本実施形態の動作について説明する。
・案内移動モード
まず、本実施形態の案内用ロボット1を配置した施設内において、基体2、すなわち、案内用ロボット1を、決定した目的地へ移動させる案内移動モードにおける、案内用ロボット1の動作について説明する。なお、以下の説明では、一例として、案内用ロボット1を配置した施設を、美術館とした場合について記載する。
(Operation)
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6 and FIGS. 7 and 8. FIG.
Guidance Movement Mode First, in the facility where the
図7は、案内移動モードにおける案内用ロボット1の動作を示すフローチャートである。
図7中に示すフローチャートは、被案内者が、移動モード切り換え操作部12の操作面のうち、案内移動モードへの切り換えに関する情報を表示している位置に接触すると開始(図7中に示す「案内移動モード開始」)する。この場合、前提条件として、上述したように、被案内者が把持部8のグリップ部20を把持した状態で、z軸の方向に付与される力Fzが、予め設定した閾値Taを超えているか(Ta<Fz?)否かの判断を行うことが好適である。
ここで、案内移動モードへの切り換えは、移動経路生成手段90が、センサ信号入力I/F82を介して、移動モード切り換え操作部12が出力した情報信号の入力を受けることにより行う。
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the
The flowchart shown in FIG. 7 starts when the guided person touches a position on the operation surface of the movement mode
Here, the switching to the guide movement mode is performed by the movement route generation means 90 receiving an information signal output from the movement mode
次に、ステップS200において、被案内者等が、移動モード切り換え操作部12の操作面のうち、目的地を示す情報を表示している部分に接触すると、案内移動モードにおける目的地の入力(ステップS200に示す「目的地入力」)を受ける。なお、被案内者以外に、例えば、美術館の係員等が存在している場合には、この係員が、移動モード切り換え操作部12の操作面のうち、目的地を示す情報を表示している部分に接触してもよい。
ここで、案内移動モードにおける目的地の入力は、移動経路生成手段90が、センサ信号入力I/F82を介して、移動モード切り換え操作部12が出力した情報信号の入力を受けることにより行う。
Next, in step S200, when the guided person or the like touches a portion displaying information indicating the destination on the operation surface of the movement mode
Here, the destination input in the guidance movement mode is performed by the movement route generation means 90 receiving the information signal output from the movement mode
ステップS200において案内移動モードにおける目的地の入力を受けた後、案内移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS202へ移行する。
ステップS202では、ステップS200において入力を受けた目的地と、案内用ロボット1の現在位置に基づき、案内用ロボット1の現在位置から目的地までの移動経路を生成(ステップS202に示す「経路生成」)する。
ここで、案内用ロボット1の現在位置から目的地までの移動経路の生成は、移動経路生成手段90が、マップ記憶部56が記憶している地図データから、目的地の位置(座標等)を取得し、さらに、自己位置特定部58が出力する情報信号から、案内用ロボット1の現在位置を取得して行う。
After receiving the destination input in the guidance movement mode in step S200, the operation of the
In step S202, a movement route from the current position of the
Here, the generation of the movement route from the current position of the
また、案内用ロボット1の現在位置から目的地までの移動経路を生成すると、移動経路の生成を完了した内容を示す情報信号を、音声出力I/F86を介してスピーカ14へ出力する。これにより、スピーカ14から、移動経路の生成を完了した内容を示す音声を出力する。
同様に、案内用ロボット1の現在位置から目的地までの移動経路を生成すると、移動経路の生成を完了した内容を示す情報信号を、映像出力I/F84を介して移動モード切り換え操作部12へ出力する。これにより、移動モード切り換え操作部12の操作面に、移動経路の生成を完了した内容を示す画像を表示する。なお、移動モード切り換え操作部12の操作面に、移動経路の生成を完了した内容を示す画像に加え、案内用ロボット1の現在位置から目的地までの移動経路を表示してもよい。
When a movement route from the current position of the
Similarly, when a movement route from the current position of the
ステップS202において案内用ロボット1の現在位置から目的地までの移動経路を生成した後、案内移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS204へ移行する。
ステップS204では、案内用ロボット1が、ステップS200で入力した目的地に到着しているか否かを判定(ステップS204に示す「目的地に到着したか?」)する。
ここで、案内用ロボット1が目的地に到着しているか否かの判定は、移動経路生成手段90が取得した目的地の位置及び案内用ロボット1の現在位置に基づいて行う。
ステップS204において、案内用ロボット1が目的地に到着していると判定(Yes)すると、案内移動モードにおける案内用ロボット1の動作を終了(図7中に示す「案内移動モード終了」)する。
After generating the movement route from the current position of the
In step S204, it is determined whether or not the
Here, whether or not the
If it is determined in step S204 that the
一方、ステップS204において、案内用ロボット1が目的地に到着していないと判定(No)すると、案内移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS206へ移行する。
ステップS206では、被案内者による把持部8への入力のうち、案内用ロボット1の前進方向(図1中では案内用ロボット1の左方向)への入力(ステップS206に示す「力入力」)を受ける。
ここで、被案内者による把持部8への入力は、移動用アクチュエータ制御手段92が、センサ信号入力I/F82及び検出入力値許容手段88を介して、入力値検出手段10が出力した情報信号の入力を受けることにより行う。
On the other hand, if it is determined in step S204 that the
In step S206, among the inputs to the
Here, the input to the
ステップS206において被案内者による把持部8への入力を受けた後、案内移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS208へ移行する。
ステップS208では、入力値検出手段10が検出した入力に基づき、案内用ロボット1の前進速度を算出(ステップS208に示す「前進速度算出」)する。
ここで、案内用ロボット1の前進速度を算出する際には、入力値検出手段10が検出した入力が大きいほど、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を増加させて、案内用ロボット1の前進速度が増加するように算出する。
After receiving the input to the
In step S208, the forward speed of the
Here, when calculating the forward speed of the guiding
ステップS208において案内用ロボット1の前進速度を算出した後、案内移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS210へ移行する。
ステップS210では、ステップS202で生成した移動経路に基づき、現在位置から目的地へ移動する案内用ロボット1の旋回速度を算出(ステップS210に示す「経路に倣い旋回速度算出」)する。
ここで、案内用ロボット1の旋回速度を算出する際には、案内用ロボット1の移動速度に応じて、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を制御し、案内用ロボット1の旋回速度が適切な速度となるように算出する。これは、例えば、案内用ロボット1の移動速度が早い場合は、案内用ロボット1の旋回速度が低速となるように算出する。
After calculating the forward speed of the
In step S210, the turning speed of the
Here, when calculating the turning speed of the guiding
ステップS210において案内用ロボット1の旋回速度を算出した後、案内移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS212へ移行する。
ステップS212では、ステップS208で算出した案内用ロボット1の前進速度と、ステップS210で算出した案内用ロボット1の旋回速度に基づき、移動用アクチュエータ62の駆動を決定する。すなわち、ステップS212では、移動用アクチュエータ62を形成するモータの回転速度を決定(ステップS212に示す「前進速度及び旋回速度から、モータ速度決定」)する。
After calculating the turning speed of the
In step S212, the driving of the moving
ステップS212において移動用アクチュエータ62の駆動を決定した後、案内移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS214へ移行する。
ステップS214では、ステップS212で決定した移動用アクチュエータ62の駆動に基づき、移動用アクチュエータ62を駆動させる。すなわち、ステップS214では、移動用アクチュエータ62を形成するモータを駆動(ステップS214に示す「モータ駆動」)させる。これにより、案内用ロボット1を、現在位置から目的地へ向けて移動させる。
After the drive of the
In step S214, the moving
ここで、案内用ロボット1の移動時において、移動経路上の曲がり角を通過する場合等、案内用ロボット1を旋回させて進行方向を大きく変化させる位置では、案内用ロボット1の進行方向が大きく変化する内容を示す情報信号を、音声出力I/F86を介してスピーカ14へ出力する。これは、例えば、案内用ロボット1の進行方向が大きく変化する位置よりも数[m]手前で行うことが好適である。
また、案内用ロボット1の移動時において、障害物検出手段6が出力した情報信号に基づき、案内用ロボット1の移動経路上に対象物(障害物)を検出した場合は、この検出した対象物を回避するように、案内用ロボット1の移動経路を変更する。このとき、案内用ロボット1の移動経路上に対象物(障害物)を検出し、案内用ロボット1の移動経路を変更する内容を示す情報信号を、音声出力I/F86を介してスピーカ14へ出力する。これは、例えば、案内用ロボット1の移動経路を変更する位置よりも数[m]手前で行うことが好適である。
Here, when the guiding
Further, when an object (obstacle) is detected on the movement route of the guiding
ステップS214において移動用アクチュエータ62を駆動させた後、案内移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS204へ復帰する。そして、ステップS206からステップS214の処理は、ステップS204において、案内用ロボット1が目的地に到着していると判定されるまで、継続してループする。
なお、案内用ロボット1が目的地へ到着すると、案内用ロボット1が目的地へ到着した内容を示す情報信号を、音声出力I/F86を介してスピーカ14へ出力する。これにより、スピーカ14から、案内用ロボット1が目的地へ到着した内容を示す音声を出力して、被案内者へ伝達する。
After the
When the
・自由移動モード
次に、基体2、すなわち、案内用ロボット1を、把持部8への入力に応じた方向へ移動させる自由移動モードにおける、案内用ロボット1の動作について説明する。
図8は、自由移動モードにおける案内用ロボット1の動作を示すフローチャートである。
図8中に示すフローチャートは、被案内者が、移動モード切り換え操作部12の操作面のうち、自由移動モードへの切り換えに関する情報を表示している位置に接触すると開始(図8中に示す「自由移動モード開始」)する。この場合、前提条件として、上述した案内移動モードと同様、被案内者が把持部8のグリップ部20を把持した状態で、z軸の方向に付与される力Fzが、予め設定した閾値Taを超えているか(Ta<Fz?)否かの判断を行うことが好適である。
ここで、自由移動モードへの切り換えは、移動経路生成手段90が、センサ信号入力I/F82を介して、移動モード切り換え操作部12が出力した情報信号の入力を受けることにより行う。
-Free movement mode Next, operation | movement of the
FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the
The flowchart shown in FIG. 8 starts when the guided person touches a position on the operation surface of the movement mode
Here, the switching to the free movement mode is performed by the movement path generation means 90 receiving the information signal output from the movement mode
次に、ステップS300において、被案内者による把持部8への入力(ステップS300に示す「力入力」)を受ける。
ここで、被案内者による把持部8への入力は、移動用アクチュエータ制御手段92が、センサ信号入力I/F82及び検出入力値許容手段88を介して、入力値検出手段10が出力した情報信号の入力を受けることにより行う。
ステップS300において被案内者による把持部8への入力を受けた後、自由移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS302へ移行する。
Next, in step S300, an input to the
Here, the input to the
After receiving the input to the
ステップS302では、入力値検出手段10が検出した入力に基づき、案内用ロボット1の前進速度と旋回速度を算出(ステップS302に示す「前進速度及び旋回速度算出」)する。
ここで、案内用ロボット1の前進速度を算出する際には、入力値検出手段10が検出した入力が大きいほど、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を増加させて、案内用ロボット1の前進速度が増加するように算出する。
本実施形態では、案内用ロボット1の前進速度を算出する際に、三軸の方向に付与される力のうち、y軸方向に付与される力Fyを参照する。
In step S302, based on the input detected by the input value detection means 10, the forward speed and the turning speed of the guiding
Here, when calculating the forward speed of the guiding
In this embodiment, when calculating the forward speed of the guiding
また、案内用ロボット1の旋回速度を算出する際には、案内用ロボット1の移動速度に応じて、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を制御し、案内用ロボット1の旋回速度が適切な速度となるように算出する。
本実施形態では、案内用ロボット1の旋回速度を算出する際に、三軸の軸回りのモーメントのうち、z軸回りのモーメントMzを参照する。
ステップS302において案内用ロボット1の前進速度及び旋回速度を算出した後、自由移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS304へ移行する。
Further, when calculating the turning speed of the guiding
In the present embodiment, when calculating the turning speed of the guiding
After calculating the forward speed and the turning speed of the guiding
ステップS304では、ステップS302で算出した案内用ロボット1の前進速度及び旋回速度に基づき、移動用アクチュエータ62の駆動を決定する。すなわち、ステップS304では、移動用アクチュエータ62を形成するモータの回転速度を決定(ステップS304に示す「前進速度及び旋回速度から、モータ速度決定」)する。
ステップS304において移動用アクチュエータ62の駆動を決定した後、案内移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS306へ移行する。
ステップS306では、ステップS304で決定した移動用アクチュエータ62の駆動に基づき、移動用アクチュエータ62を駆動させる。すなわち、ステップS306では、移動用アクチュエータ62を形成するモータを駆動(ステップS306に示す「モータ駆動」)させる。これにより、案内用ロボット1を、被案内者による把持部8への入力に応じた方向へ移動させる。
In step S304, the driving of the moving
After the drive of the
In step S306, the moving
ここで、案内用ロボット1の移動時において、障害物検出手段6が出力した情報信号に基づき、案内用ロボット1の移動経路上に対象物(障害物)を検出した場合は、案内用ロボット1の移動速度を減少させる。これに加え、案内用ロボット1の移動経路上に対象物(障害物)を検出した内容を示す情報信号を、音声出力I/F86を介してスピーカ14へ出力する。これは、例えば、案内用ロボット1の移動速度を減少させる位置よりも数[m]手前で行うことが好適である。
Here, when an object (obstacle) is detected on the movement path of the guiding
ステップS306において移動用アクチュエータ62を駆動させた後、自由移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS308へ移行する。
ステップS308では、被案内者による把持部8への入力が、案内用ロボット1の移動を希望する強さの入力であるか否かを判定(ステップS308に示す「移動希望入力があるか?」)する。
ここで、被案内者による把持部8への入力が、案内用ロボット1の移動を希望する強さの入力であるか否かの判定は、移動用アクチュエータ制御手段92が、センサ信号入力I/F82及び検出入力値許容手段88を介して、入力値検出手段10が出力した情報信号の入力を受けることにより行う。
After driving the moving
In step S308, it is determined whether or not the input to the
Here, whether or not the input to the
また、被案内者による把持部8への入力が、案内用ロボット1の移動を希望する強さの入力であるか否かの判定は、例えば、自由移動モードを開始した際に閾値Taを超えていた力Fzが、閾値Ta以下に減少している場合に、被案内者による把持部8への入力が、案内用ロボット1の移動を希望する強さの入力ではないと判定する。また、力Fzが閾値Taを超えている状態であっても、例えば、案内用ロボット1の前進速度を算出する際に参照する力Fyや、案内用ロボット1の旋回速度を算出する際に参照する力Fxが、「0」または略「0」である場合は、被案内者による把持部8への入力が、案内用ロボット1の移動を希望する強さの入力ではないと判定する。
In addition, whether or not the input to the
ステップS308において、被案内者による把持部8への入力が、案内用ロボット1の移動を希望する強さの入力であると判定(Yes)すると、自由移動モードにおける案内用ロボット1の動作は、ステップS300へ復帰する。
一方、ステップS308において、被案内者による把持部8への入力が、案内用ロボット1の移動を希望する強さの入力ではないと判定(No)すると、自由移動モードにおける案内用ロボット1の動作を終了(図8中に示す「自由移動モード終了」)する。
In step S308, if it is determined that the input to the
On the other hand, if it is determined in step S308 that the input to the
・案内移動モードと自由移動モードとの切り換え
次に、図1から図8を参照して、本実施形態の案内用ロボット1を配置した施設内において、案内用ロボット1の移動モードを、上述した案内移動モードまたは自由移動モードに切り換える場合の、案内用ロボット1の動作について説明する。
まず、案内用ロボット1の移動モードを、案内移動モードから自由移動モードへ切り換える場合の、案内用ロボット1の動作について説明する。これは、例えば、案内用ロボット1の移動モードを案内移動モードへ切り換えた位置から目的地へ移動する間に、被案内者が、美術館内において目的地以外に展示されている他の展示物を見学する場合である。
案内用ロボット1の移動モードを案内移動モードに切り換えている状態では、上述したように、図7中に示すフローチャートに倣い、案内用ロボット1が現在位置から目的地へ移動する(図1から図7参照)。
Switching between guided movement mode and free movement mode Next, with reference to FIGS. 1 to 8, the movement mode of the guiding
First, the operation of the
In the state where the movement mode of the
そして、目的地へ移動中の案内用ロボット1に対し、把持部8を把持している被案内者が、移動モード切り換え操作部12の操作面のうち、自由移動モードへの切り換えに関する情報を表示している位置に接触すると、案内用ロボット1の移動モードが、案内移動モードから自由移動モードに切り換わる。
このとき、案内用ロボット1の動作は、図7中に示すフローチャート中のどのステップ(S200〜S214)を行っている状態であっても、強制的に図8中に示すフローチャートへ切り換わり、ステップS300から、自由移動モードの動作を開始する。
案内用ロボット1の移動モードを自由移動モードに切り換えている状態では、上述したように、図8中に示すフローチャートに倣い、案内用ロボット1は、被案内者の入力に応じた方向へ移動する(図1から図6及び図8参照)。
Then, for the
At this time, the operation of the
In the state where the movement mode of the
そして、被案内者の入力に応じた方向へ移動する案内用ロボット1に対し、把持部8を把持している被案内者が、移動モード切り換え操作部12の操作面のうち、案内移動モードへの切り換えに関する情報を表示している位置に接触すると、案内用ロボット1の移動モードが、自由移動モードから案内移動モードに切り換わる。
このとき、案内用ロボット1の動作は、図8中に示すフローチャート中のどのステップ(S300〜S308)を行っている状態であっても、強制的に図7中に示すフローチャートへ切り換わり、ステップS200から、案内移動モードの動作を開始する。
Then, for the
At this time, the operation of the
(第一実施形態の効果)
以下、本実施形態の効果を列挙する。
(1)本実施形態の案内用ロボット1では、移動用アクチュエータ制御手段92が、入力値検出手段10が検出した被案内者による把持部8への入力に応じて、基体2の目標速度を算出し、この算出した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する。
このため、案内用ロボット1の一部を把持している被案内者による、把持部8への入力に応じて、基体2を移動させて、案内用ロボット1を移動させることが可能となる。
(Effects of the first embodiment)
The effects of this embodiment are listed below.
(1) In the
For this reason, it is possible to move the guiding
その結果、被案内者と案内用ロボット1が離れることを防止することが可能となり、案内用ロボットの一部を把持している被案内者を、把持部8への入力に応じて、目的地へ確実に案内することが可能となる。
また、被案内者が把持部8を把持している状態で、案内用ロボット1を移動させるため、被案内者が視覚障害者や聴覚障害者であっても、被案内者を、目的地へ確実に案内することが可能となる。
さらに、被案内者は、案内用ロボット1が移動した位置を通過して移動することとなるため、被案内者を、目的地へ安全に案内することが可能となる。
As a result, it is possible to prevent the guided person and the guiding
In addition, since the guiding
Further, since the guided person moves through the position where the guiding
(2)本実施形態の案内用ロボット1では、移動用アクチュエータ制御手段92が、入力値検出手段10が検出した入力が大きいほど、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を増加させる。
このため、被案内者による把持部8への入力が大きいほど、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を増加させて、案内用ロボット1の移動速度を増加させることが可能となる。
その結果、把持部8、すなわち、案内用ロボット1の一部を把持している被案内者からの入力の強さに応じて、案内用ロボット1の移動速度を制御することが可能となる。このため、案内用ロボット1の移動速度を、被案内者の移動速度に応じた速度に制御することが可能となり、被案内者を、目的地へ効率的に案内することが可能となる。
(2) In the
For this reason, as the input to the
As a result, the moving speed of the guiding
(3)本実施形態の案内用ロボット1では、入力値検出手段10が、互いに直交する三軸の方向に付与される力、及び三軸の軸回りのモーメントをそれぞれ検出可能な六軸力センサとする。
このため、一つの六軸力センサにより、被案内者による把持部8への入力を、互いに直交する三軸の方向に付与される力、及び三軸の軸回りのモーメントとして、それぞれ検出することが可能となる。
その結果、従来では、二つの三軸センサにより検出していた、互いに直交する三軸の方向に付与される力、及び三軸の軸回りのモーメントを、それぞれ、一つの六軸力センサにより検出することが可能となる。
(3) In the
For this reason, one six-axis force sensor detects the input to the
As a result, the force applied in the direction of three axes perpendicular to each other and the moment about the three axes are detected by one six-axis force sensor. It becomes possible to do.
また、六軸力センサにより、三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントを検出することが可能となるため、三軸センサと比較して、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する際に用いる入力等、検出する入力の自由度が多い。
このため、上述したように、一つの六軸力センサを用いて、検出入力値許容手段88を、案内用ロボット1のデッドマンスイッチとして機能させることが可能となる。
Further, since the force applied in the direction of the three axes and the moment about the axis of the three axes can be detected by the six-axis force sensor, the
For this reason, as described above, it is possible to cause the detected input value allowing means 88 to function as a deadman switch of the guiding
(4)本実施形態の案内用ロボット1では、伸縮用アクチュエータ制御手段94が、六軸力センサが検出した三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントのうち少なくとも一つに応じて、伸縮用アクチュエータ26の駆動を制御する。
このため、六軸力センサが検出した、三軸の方向に付与される力及び三軸の軸回りのモーメントのうち少なくとも一つに応じて、キャスタ24が形成する伸縮部を伸縮させて、基体2と平衡用車輪30との距離を変化させることが可能となる。これは、六軸力センサが、三軸センサと比較して、検出可能な入力(軸の方向に付与される力及び軸の軸回りのモーメント)の自由度に余裕があるためである。
その結果、六軸力センサが検出した値に応じて、案内用ロボット1の傾斜を抑制することが可能となるため、案内用ロボット1の安定性を向上させて、案内用ロボット1の安全性を向上させることが可能となる。
(5)本実施形態の案内用ロボット1では、伸縮用アクチュエータ制御手段94が、床反力検出部28が検出した床反力に応じて、伸縮用アクチュエータ26の駆動を制御する。
このため、キャスタ装置16が受けた床反力に応じて、伸縮用アクチュエータ26の駆動を制御する。これにより、キャスタ装置16が受けた床反力に応じて、キャスタ24が形成する伸縮部を伸縮させて、基体2と平衡用車輪30との距離を変化させることが可能となる。
その結果、キャスタ装置16が受けた床反力に応じて、案内用ロボット1の傾斜を抑制することが可能となるため、案内用ロボット1の安定性を向上させることが可能となる。
(4) In the guiding
For this reason, the expansion / contraction part formed by the
As a result, since the tilt of the guiding
(5) In the guiding
Therefore, the drive of the
As a result, the inclination of the guiding
(6)本実施形態の案内用ロボット1では、案内移動モードと自由移動モードとを切り換える移動モード切り換え操作部12を、被案内者の手が、把持部8を把持するとともに案内移動モードまたは自由移動モードへの切り換え操作が可能な位置へ配置する。
このため、被案内者が、把持部8への入力とともに、案内用ロボット1を移動させる移動モードの切り換え操作を行うことが可能となる。
(6) In the
For this reason, the guided person can perform an operation of switching the movement mode in which the guiding
その結果、被案内者が移動モード切り換え操作部12を把持することなく、移動モードの切り換え操作を行うことが可能となるため、被案内者は、把持部8を介した入力と、移動モード切り換え操作部12の操作面に表示された情報の確認を、同時に行うことが可能となる。これにより、移動モード切り換え操作部12の操作面が、被案内者の手等で隠されることがないため、移動モード切り換え操作部12の操作面に表示された情報を記憶する必要がなくなる。
また、被案内者が把持部8を把持した状態で、案内用ロボット1を移動させる移動モードの切り換え操作を行うことが可能となるため、目的地への案内中において、被案内者が把持部8を把持した状態で、一時的な目的地の変更や、目的地を定めない自由な移動を行うことが可能となる。
As a result, the guided person can perform the switching operation of the movement mode without gripping the movement mode
In addition, since it is possible to perform a switching operation of the movement mode in which the guided
(7)本実施形態の案内用ロボット1では、移動用アクチュエータ62をモータとし、案内用ロボット1の構成を、基体2を支持し、且つモータが発生する駆動力により回転する移動用車輪4を備える構成とする。
このため、被案内者による把持部8への入力に応じて、モータが発生する駆動力により移動用車輪4を回転させて基体2を移動可能な、案内用ロボット1を形成することが可能となる。
その結果、被案内者による把持部8への入力に応じて、施設内において地上を移動する案内用ロボット1を、一般的な構成要件であるモータと車輪を用いて、容易に形成することが可能となる。
(7) In the guiding
For this reason, it is possible to form the guiding
As a result, it is possible to easily form the
(8)本実施形態の案内用ロボット1の制御方法では、基体2を移動可能な駆動力を発生する移動用アクチュエータ62の駆動を、基体2へ取り付けられた把持部8への入力を検出する入力値検出手段10が検出した入力に応じて基体2の目標速度を算出し、この算出した目標速度で基体2が移動するように制御する。
このため、案内用ロボット1の一部を把持している被案内者による、把持部8への入力に応じて、基体2を移動させて、案内用ロボット1を移動させることが可能となる。
その結果、被案内者と案内用ロボット1が離れることを防止することが可能となり、案内用ロボットの一部を把持している被案内者を、把持部8への入力に応じて、目的地へ確実に案内することが可能となる。
(8) In the control method of the guiding
For this reason, it is possible to move the guiding
As a result, it is possible to prevent the guided person and the guiding
また、被案内者が把持部8を把持している状態で、案内用ロボット1を移動させるため、被案内者が視覚障害者や聴覚障害者であっても、被案内者を、目的地へ確実に案内することが可能となる。
さらに、被案内者は、案内用ロボット1が移動した位置を通過して移動することとなるため、被案内者を、目的地へ安全に案内することが可能となる。
In addition, since the guiding
Further, since the guided person moves through the position where the guiding
(9)本実施形態の案内用ロボット1の制御方法では、入力値検出手段10が検出した入力が大きいほど、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を増加させる。
このため、被案内者による把持部8への入力が大きいほど、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を増加させて、案内用ロボット1の移動速度を増加させることが可能となる。
その結果、把持部8、すなわち、案内用ロボット1の一部を把持している被案内者からの入力の強さに応じて、案内用ロボット1の移動速度を制御することが可能となる。このため、案内用ロボット1の移動速度を、被案内者の移動速度に応じた速度に制御することが可能となり、被案内者を、目的地へ効率的に案内することが可能となる。
(9) In the control method of the
For this reason, as the input to the
As a result, the moving speed of the guiding
(応用例)
以下、本実施形態の応用例を列挙する。
(1)本実施形態の案内用ロボット1では、移動用アクチュエータ制御手段92が、入力値検出手段10が検出した入力が大きいほど、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を増加させたが、これに限定するものではない。すなわち、移動用アクチュエータ制御手段92が、入力値検出手段10が検出した入力の大きさに因らず、入力の有無及び方向のみを参照して、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を制御してもよい。
(Application examples)
Hereinafter, application examples of this embodiment will be listed.
(1) In the
(2)本実施形態の案内用ロボット1では、入力値検出手段10を六軸力センサとしたが、これに限定するものではなく、入力値検出手段10を三軸センサとしてもよい。
(3)本実施形態の案内用ロボット1では、キャスタ装置16を備える構成としたが、これに限定するものではなく、キャスタ装置16を備えていない構成としてもよい。この場合、伸縮用アクチュエータ26及び伸縮用アクチュエータ制御手段94を備えない構成とする。
(4)本実施形態の案内用ロボット1では、案内移動モードと自由移動モードとを切り換える移動モード切り換え操作部12を備える構成としたが、これに限定するものではなく、移動モード切り換え操作部12を備えていない構成としてもよい。この場合、案内用ロボット1の移動モードを、案内移動モードまたは自由移動モードに固定する。
(2) In the
(3) The
(4) Although the
(5)本実施形態の案内用ロボット1では、案内移動モードと自由移動モードとを、移動モード切り換え操作部12を操作することにより切り換える構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、例えば、被案内者の音声を取得可能なマイクロフォンを基体2に備え、音声認識が可能な演算部をCPU60に備えた構成とすることにより、被案内者が発生する音声に応じて、案内移動モードと自由移動モードとの切り換えや、目的地の設定を行う構成としてもよい。
(5) In the
(6)本実施形態の案内用ロボット1では、自由移動モードにおいて案内用ロボット1の前進速度を算出する際に、y軸方向に付与される力Fyを参照したが、これに限定するものではない。すなわち、y軸方向に付与される力Fy以外に、三軸の軸回りのモーメントのうち、x軸回りのモーメントMxを参照して、案内用ロボット1の前進速度を算出してもよい。
この場合、例えば、被案内者が腕に障害を持ち、把持部8を押す動作は困難であるが、把持部8を捻る動作は容易である場合に、案内用ロボット1の前進速度を、把持部8を捻る力に応じた速度に制御することが可能となる。
(6) In the guiding
In this case, for example, when the guided person has an obstacle in the arm and the operation of pushing the
(7)本実施形態の案内用ロボット1では、自由移動モードにおいて案内用ロボット1の旋回速度を算出する際に、z軸回りのモーメントMzを参照したが、これに限定するものではない。すなわち、z軸回りのモーメントMz以外に、三軸の方向に付与される力のうち、x軸方向に付与される力Fxや、三軸の軸回りのモーメントのうち、y軸回りのモーメントMyを参照して、案内用ロボット1の旋回速度を算出してもよい。
この場合、例えば、被案内者が腕に障害を持ち、把持部8を押す動作は困難であるが、把持部8を捻る動作は容易である場合に、案内用ロボット1の旋回速度を、把持部8を捻る力に応じた速度に制御することが可能となる。
(7) In the guiding
In this case, for example, when the guided person has an obstacle in the arm and the operation of pushing the
(8)本実施形態の案内用ロボット1では、基体2の下面において、それぞれ、側面視で移動用車輪4よりも前方及び後方へ配置した、二つのキャスタ装置16を備える構成としたが、これに限定するものではない。すなわち、基体2の下面において、それぞれ、側面視で移動用車輪4よりも前方及び後方へ配置した、二つのキャスタ装置16に加え、移動用車輪4を形成する左側移動用車輪及び右側移動用車輪に、それぞれ、キャスタ装置16を備えた構成としてもよい。
(9)本実施形態の案内用ロボット1の制御方法では、入力値検出手段10が検出した入力が大きいほど、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を増加させたが、これに限定するものではない。すなわち、入力値検出手段10が検出した入力の大きさに因らず、入力の有無及び方向のみを参照して、移動用アクチュエータ62が発生する駆動力を制御してもよい。
(8) The
(9) In the control method of the
(第二実施形態)
次に、本発明の第二実施形態(以下、「本実施形態」と記載する)について、図面を参照しつつ説明する。
(構成)
まず、図1から図5を参照して、本実施形態の案内用ロボットの構成を説明する。
本実施形態の案内用ロボット1は、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号を生成する処理を除き、上述した第一実施形態と同様の構成となっている。このため、以下の説明は、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号を生成する処理を中心に記載する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to the drawings.
(Constitution)
First, with reference to FIGS. 1 to 5, the configuration of the guidance robot of the present embodiment will be described.
The guiding
本実施形態の案内用ロボット1では、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号の生成において、案内用ロボット1の目標速度(目標移動速度、目標旋回速度)を、案内用ロボット1の移動速度に応じた粘性項を用いて補正する。これにより、移動用アクチュエータ制御手段92は、案内用ロボット1の移動速度に応じた粘性項を用いて目標速度を補正し、この補正した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する。
In the
すなわち、本実施形態の案内用ロボット1では、前進方向を正とした場合に、案内用ロボット1の速度をV[m/s]とし、案内用ロボット1の仮想質量をMと設定し、案内用ロボット1の前進方向の粘性係数をSy[N/(m/s)]と設定する。これに加え、y軸方向に付与される力Fy(図5のステップS12参照)を用いて、案内用ロボット1の速度Vを、以下の式(7)により補正する。これにより、案内用ロボット1の挙動に、案内用ロボット1の移動速度に応じた粘性項と、被案内者による把持部8への入力を反映させる。
That is, in the
また、本実施形態の案内用ロボット1では、右旋回を正とした場合に、案内用ロボット1の旋回速度をR[rad/s]とし、案内用ロボット1の仮想質量をM、z軸回りの仮想モーメントをIrzと設定し、案内用ロボット1の旋回方向の粘性係数をSrz[Nm/(rad/s)]と設定する。これに加え、z軸回りのモーメントMz(図5のステップS14参照)を用いて、案内用ロボット1の旋回速度Rを、以下の式(8)により補正する。これにより、案内用ロボット1の挙動に、案内用ロボット1の移動速度に応じた粘性項と、被案内者による把持部8への入力を反映させる。
Further, in the guiding
したがって、本実施形態の案内用ロボット1の制御方法は、基体2、すなわち、案内用ロボット1の移動速度に応じた粘性項を用いて目標速度を補正し、この補正した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する制御方法である。
その他の構成は、上述した第一実施形態と同様である。
Therefore, the control method of the guiding
Other configurations are the same as those of the first embodiment described above.
(動作)
次に、図1から図5及び図7と図8を参照して、本実施形態の動作について説明する。
本実施形態における案内用ロボット1の動作は、案内用ロボット1の案内移動モードに関わらず、案内用ロボット1の移動速度に応じた粘性項を用いて目標速度を補正し、この補正した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する点のみが、上述した第一実施形態の動作と異なる。
すなわち、本実施形態における案内用ロボット1は、被案内者が把持部8から手を滑らせた場合等、被案内者が把持部8を把持している状態から、被案内者が把持部8を把持していない状態へと移行した際に、上述した式(7)及び(8)により、案内用ロボット1の移動速度及び旋回速度が補正される。
(Operation)
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5 and FIGS. 7 and 8. FIG.
Regardless of the guide movement mode of the
In other words, the guiding
したがって、本実施形態では、案内用ロボット1の移動時に、案内用ロボット1の移動速度が急激に変化することを抑制することが可能となる。また、被案内者による把持部8への入力が無い状態では、案内用ロボット1の移動速度及び旋回速度が、粘性項に応じて緩やかに減少し、案内用ロボット1の動作が停止しない状態の発生を防止することが可能となる。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding
(第二実施形態の効果)
以下、本実施形態の案内用ロボット1の効果を列挙する。
(1)本実施形態の案内用ロボット1では、移動用アクチュエータ制御手段92が、基体2の移動速度に応じた粘性項を用いて目標速度を補正し、この補正した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する。
このため、基体2、すなわち、案内用ロボット1の移動時に、案内用ロボット1の移動速度が急激に変化することを抑制することが可能となる。
(Effect of the second embodiment)
Hereinafter, effects of the
(1) In the guiding
For this reason, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding
また、被案内者による把持部8への入力が無い状態では、案内用ロボット1の移動速度を、粘性項に応じて緩やかに減少させることが可能となるため、被案内者による把持部8への入力が無い状態において、案内用ロボット1の動作が停止しない状態の発生を防止することが可能となる。
その結果、案内用ロボット1の使用時における安全性を向上させることが可能となる。
Further, in the state where there is no input to the
As a result, it is possible to improve safety when the guiding
(2)本実施形態の案内用ロボット1の制御方法では、基体2の移動速度に応じた粘性項を用いて目標速度を補正し、この補正した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する。
このため、基体2、すなわち、案内用ロボット1の移動時に、案内用ロボット1の移動速度が急激に変化することを抑制することが可能となる。
また、被案内者による把持部8への入力が無い状態では、案内用ロボット1の移動速度を、粘性項に応じて緩やかに減少させることが可能となるため、被案内者による把持部8への入力が無い状態において、案内用ロボット1の動作が停止しない状態の発生を防止することが可能となる。
その結果、案内用ロボット1の使用時における安全性を向上させることが可能となる。
(2) In the control method of the guiding
For this reason, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding
Further, in the state where there is no input to the
As a result, it is possible to improve safety when the guiding
(応用例)
以下、本実施形態の応用例を記載する。
(1)本実施形態の案内用ロボット1では、モータ指令信号の生成において、案内用ロボット1の移動速度及び旋回速度を、基体2の移動速度に応じた粘性項を用いて補正したが、これに限定するものではない。すなわち、モータ指令信号の生成において、案内用ロボット1の移動速度及び旋回速度のうち一方のみを、基体2の移動速度に応じた粘性項を用いて補正してもよい。
(Application examples)
Hereinafter, application examples of this embodiment will be described.
(1) In the
(第三実施形態)
次に、本発明の第三実施形態(以下、「本実施形態」と記載する)について、図面を参照しつつ説明する。
(構成)
まず、図1から図5を参照して、本実施形態の案内用ロボットの構成を説明する。
本実施形態の案内用ロボット1は、特に図示しないが、上述した第一及び第二実施形態と異なり、案内用ロボット1の前後方向への移動及び旋回に加え、案内用ロボット1の左右方向への移動が可能な構成となっている。これは、例えば、四辺形の頂点にそれぞれ配置した四つの駆動用車輪が、独立して旋回可能な構成の全方向移動台車を用いて形成する。なお、以下の説明は、案内用ロボット1を、上記の全方向移動台車を用いて形成した場合について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to the drawings.
(Constitution)
First, with reference to FIGS. 1 to 5, the configuration of the guidance robot of the present embodiment will be described.
Although not specifically shown, the guiding
すなわち、本実施形態の案内用ロボット1は、上述した第一及び第二実施形態のような、前進速度及び旋回速度の二自由度の移動ではなく、前進速度及び旋回速度と、左右速度の三自由度の移動を行う。
これに伴い、本実施形態の案内用ロボット1は、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号を生成する処理が、上述した第一及び第二実施形態と異なっている。
That is, the guiding
Accordingly, the
以下、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号を生成する処理を説明する。
本実施形態の案内用ロボット1では、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号を生成する処理において、把持部8への入力Fと、案内用ロボット1の仮想慣性Iを用いて、案内用ロボット1の移動速度V[m/s]を算出する。そして、この算出した移動速度Vを実現するように、モータ指令信号を生成する処理を行う。
Hereinafter, processing for generating a motor command signal performed by the moving actuator control means 92 will be described.
In the
ここで、把持部8への入力Fは、以下の式(9)で定義する。
F=[Fx Fy Fz Mx My Mz]T … (9)
また、案内用ロボット1の仮想慣性Iは、以下の式(10)で定義する。
I=[Ix Iy Iz Irx Iry Irz]T … (10)
そして、案内用ロボット1の移動速度Vは、以下の式(11)で定義する。
V=[Vx Vy Vz Rx Ry Rz]T … (11)
以上のように、把持部8への入力F、案内用ロボット1の仮想慣性I、案内用ロボット1の移動速度Vを定義すると、案内用ロボット1の移動速度Vは、以下の式(12)により算出される。
Here, the input F to the
F = [Fx Fy Fz Mx My Mz] T (9)
Further, the virtual inertia I of the guiding
I = [IxIyIzIrxIryIrz] T (10)
The moving speed V of the guiding
V = [Vx Vy Vz Rx Ry Rz] T (11)
As described above, when the input F to the
その他の構成は、上述した第一実施形態と同様である。
(動作)
次に、図1から図5及び図7と図8を参照して、本実施形態の動作について説明する。
本実施形態における案内用ロボット1の動作は、案内用ロボット1の案内移動モードに関わらず、案内用ロボット1の前進速度及び旋回速度と、左右速度を算出して、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する点のみが、上述した第一及び第二実施形態の動作と異なる。
Other configurations are the same as those of the first embodiment described above.
(Operation)
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5 and FIGS. 7 and 8. FIG.
Regardless of the guidance movement mode of the
(第三実施形態の効果)
以下、本実施形態の案内用ロボット1の効果を記載する。
(1)本実施形態の案内用ロボット1では、前後方向への移動及び旋回に加え、左右方向への移動が可能な構成の案内用ロボット1に対し、案内用ロボット1の前進速度及び旋回速度と、左右速度を算出して、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する。
これは、六軸力センサを用いて、互いに直交する三軸の方向に付与される力、及び三軸の軸回りのモーメントを検出することにより、被案内者による把持部8への入力を、案内用ロボット1の三次元動作に用いるためである。
その結果、上述した第一及び第二実施形態の案内用ロボット1と比較して、動作の自由度が向上しており、円滑な移動が可能となるため、前後方向及び旋回方向の二自由度の移動に限定されず、案内用ロボット1の使用条件を拡大することが可能となる。
(Effect of the third embodiment)
Hereinafter, effects of the
(1) In the guiding
This is because the six-axis force sensor is used to detect the force applied in the directions of the three axes orthogonal to each other and the moment around the axis of the three axes, thereby allowing the guided person to input the
As a result, the degree of freedom of operation is improved and smooth movement is possible as compared with the
(応用例)
以下、本実施形態の応用例を列挙する。
(1)本実施形態の案内用ロボット1では、案内用ロボット1を、四辺形の頂点にそれぞれ配置した四つの駆動用車輪が、独立して旋回可能な構成の全方向移動台車を用いて形成したが、案内用ロボット1の構成は、これに限定するものではない。
すなわち、案内用ロボット1を、例えば、互いに直交する三軸の方向に推力を発生可能なスクリューやハイドロジェット装置等を備える構成とし、水中において六自由度の移動が可能な構成としてもよい。
また、案内用ロボット1を、例えば、互いに直交する三軸の方向に推力を発生可能なホバー噴射装等を備える構成とし、空中において六自由度の移動が可能な構成としてもよい。
(Application examples)
Hereinafter, application examples of this embodiment will be listed.
(1) In the guiding
That is, the guiding
In addition, the
(2)本実施形態の案内用ロボット1では、把持部8への入力F、案内用ロボット1の仮想慣性Iを用い、上述した式(12)により案内用ロボット1の移動速度Vを算出したが、これに限定するものではない。すなわち、案内用ロボット1の移動速度に応じた粘性項を用いて、案内用ロボット1の移動速度Vを補正してもよい。
この場合、粘性係数Sを、以下の式(13)で定義する。
S=[Sx Sy Sz Srx Sry Srz] … (13)
そして、案内用ロボット1の移動速度Vを、以下の式(14)により算出する。
(2) In the guiding
In this case, the viscosity coefficient S is defined by the following equation (13).
S = [Sx Sy Sz Srx Sry Srz] (13)
Then, the moving speed V of the guiding
このように、案内用ロボット1の移動速度に応じた粘性項を用いて、案内用ロボット1の移動速度Vを補正することにより、案内用ロボット1の移動速度が急激に変化することを抑制することが可能となる。また、被案内者による把持部8への入力が無い状態において、案内用ロボット1の動作が停止しない状態の発生を防止することが可能となる。このため、案内用ロボット1の使用時における安全性を向上させることが可能となる。
In this way, by correcting the moving speed V of the guiding
(第四実施形態)
次に、本発明の第四実施形態(以下、「本実施形態」と記載する)について、図面を参照しつつ説明する。
(構成)
まず、図1から図5を参照して、本実施形態の案内用ロボットの構成を説明する。
本実施形態の案内用ロボット1は、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号を生成する処理を除き、上述した第三実施形態と同様の構成となっている。このため、以下の説明は、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号を生成する処理を中心に記載する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to the drawings.
(Constitution)
First, with reference to FIGS. 1 to 5, the configuration of the guidance robot of the present embodiment will be described.
The guiding
本実施形態の案内用ロボット1では、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号の生成において、案内用ロボット1の目標速度(目標移動速度、目標旋回速度)を、案内用ロボット1の移動速度に応じた摩擦項を用いて補正する。これにより、移動用アクチュエータ制御手段92は、案内用ロボット1の移動速度に応じた摩擦項を用いて目標速度を補正し、この補正した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する。
In the
以下、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号を生成する処理を説明する。
本実施形態の案内用ロボット1では、移動用アクチュエータ制御手段92が行う、モータ指令信号を生成する処理において、把持部8への入力Fと、案内用ロボット1の仮想慣性Iと、案内用ロボット1の前進方向の粘性係数Sと、案内用ロボット1の仮想質量Mと、案内用ロボット1の摩擦係数μを用いて、案内用ロボット1の移動速度Vを算出する。そして、この算出した移動速度Vを実現するように、モータ指令信号を生成する処理を行う。
Hereinafter, processing for generating a motor command signal performed by the moving actuator control means 92 will be described.
In the
ここで、案内用ロボット1の摩擦係数μは、以下の式(15)で定義する。
μ=[μx(Vx) μy(Vy) μz(Vz) μrx(Rx) μry(Ry) μrz(Rz)]T … (15)
なお、案内用ロボット1の摩擦係数μは、案内用ロボット1の速度に応じて、案内用ロボット1の停止時に発生する静止摩擦と、案内用ロボット1の移動時に発生する動摩擦に切り換える。
以上のように、案内用ロボット1の摩擦係数μを定義すると、案内用ロボット1の移動速度Vは、以下の式(16)により算出される。
Here, the friction coefficient μ of the guiding
μ = [μx (Vx) μy (Vy) μz (Vz) μrx (Rx) μry (Ry) μrz (Rz)] T (15)
The friction coefficient μ of the guiding
As described above, when the friction coefficient μ of the guiding
したがって、本実施形態の案内用ロボット1の制御方法は、基体2、すなわち、案内用ロボット1の移動速度に応じた摩擦項を用いて目標速度を補正し、この補正した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する制御方法である。
その他の構成は、上述した第一実施形態と同様である。
Therefore, the control method of the guiding
Other configurations are the same as those of the first embodiment described above.
(動作)
次に、図1から図5及び図7と図8を参照して、本実施形態の動作について説明する。
本実施形態における案内用ロボット1の動作は、案内用ロボット1の案内移動モードに関わらず、案内用ロボット1に移動速度に応じた摩擦項を用いて目標速度を補正し、この補正した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する点のみが、上述した第一実施形態の動作と異なる。
(Operation)
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5 and FIGS. 7 and 8. FIG.
Regardless of the guidance movement mode of the
すなわち、本実施形態における案内用ロボット1は、被案内者が把持部8から手を滑らせた場合等、被案内者が把持部8を把持している状態から、被案内者が把持部8を把持していない状態へと移行した際に、上述した式(15)及び(16)により、案内用ロボット1の移動速度が補正される。
したがって、本実施形態では、案内用ロボット1の移動時に、案内用ロボット1の移動速度が急激に変化することを抑制することが可能となる。また、被案内者による把持部8への入力が無い状態では、案内用ロボット1の移動速度が、摩擦項に応じて緩やかに減少し、案内用ロボット1の動作が停止しない状態の発生を防止することが可能となる。
In other words, the guiding
Therefore, in the present embodiment, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding
(第四実施形態の効果)
以下、本実施形態の案内用ロボット1の効果を列挙する。
(1)本実施形態の案内用ロボット1では、移動用アクチュエータ制御手段92が、基体2の移動速度に応じた摩擦項を用いて目標速度を補正し、この補正した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する。
このため、基体2、すなわち、案内用ロボット1の移動時に、案内用ロボット1の移動速度が急激に変化することを抑制することが可能となる。
また、被案内者による把持部8への入力が無い状態では、案内用ロボット1の移動速度を、摩擦項に応じて緩やかに減少させることが可能となるため、被案内者による把持部8への入力が無い状態において、案内用ロボット1の動作が停止しない状態の発生を防止することが可能となる。
その結果、案内用ロボット1の使用時における安全性を向上させることが可能となる。
(Effect of the fourth embodiment)
Hereinafter, effects of the
(1) In the guiding
For this reason, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding
Further, in the state where there is no input to the
As a result, it is possible to improve safety when the guiding
(2)本実施形態の案内用ロボット1の制御方法では、基体2の移動速度に応じた摩擦項を用いて目標速度を補正し、この補正した目標速度で基体2が移動するように、移動用アクチュエータ62の駆動を制御する。
このため、基体2、すなわち、案内用ロボット1の移動時に、案内用ロボット1の移動速度が急激に変化することを抑制することが可能となる。
また、被案内者による把持部8への入力が無い状態では、案内用ロボット1の移動速度を、摩擦項に応じて緩やかに減少させることが可能となるため、被案内者による把持部8への入力が無い状態において、案内用ロボット1の動作が停止しない状態の発生を防止することが可能となる。
その結果、案内用ロボット1の使用時における安全性を向上させることが可能となる。
(2) In the control method of the guiding
For this reason, it is possible to suppress a sudden change in the moving speed of the guiding
Further, in the state where there is no input to the
As a result, it is possible to improve safety when the guiding
1 案内用ロボット
2 基体
4 移動用車輪
6 障害物検出手段
8 把持部
10 入力値検出手段
12 移動モード切り換え操作部
14 スピーカ
16 キャスタ装置
18 フレーム部
20 グリップ部
24 キャスタ
26 伸縮用アクチュエータ
28 床反力検出部
30 平衡用車輪
34 キャスタ支持軸
52 移動制御機構
54 平衡制御機構
56 マップ記憶部
58 自己位置特定部
60 CPU
62 移動用アクチュエータ
64 移動用エンコーダ
66 移動用ドライバ
68 回転角度位置入力I/F
70 移動指令信号出力I/F
72 伸縮用エンコーダ
74 伸縮用ドライバ
76 直動位置入力I/F
78 伸縮指令信号出力I/F
80 経路生成データ入力I/F
82 センサ信号入力I/F
84 映像出力I/F
86 音声出力I/F
88 検出入力値許容手段
90 移動経路生成手段
92 移動用アクチュエータ制御手段
94 伸縮用アクチュエータ制御手段
DESCRIPTION OF
62 Actuator for Movement 64 Encoder for Movement 66 Driver for
70 Movement command signal output I / F
72 Encoder for expansion / contraction 74 Driver for expansion /
78 Expansion command signal output I / F
80 Route generation data input I / F
82 Sensor signal input I / F
84 Video output I / F
86 Audio output I / F
88 Detection input value permitting means 90 Movement path generating means 92 Moving actuator control means 94 Telescopic actuator control means
Claims (2)
前記基体を支持する平衡用車輪と、前記基体と前記平衡用車輪との間に介装し、且つ前記平衡用車輪の回転軸と直交する方向へ伸縮する伸縮部と、当該伸縮部を伸縮可能な駆動力を発生する伸縮用アクチュエータと、当該伸縮用アクチュエータの駆動を制御する伸縮用アクチュエータ制御部と、を有するキャスタ装置を備え、
前記移動用アクチュエータ制御手段は、前記入力値検出手段が検出した入力に応じて前記基体の目標速度を算出し、この算出した目標速度で前記基体が移動するように、前記移動用アクチュエータの駆動を制御し、
前記入力値検出手段は、互いに直交する三軸の方向に付与される力、及び前記三軸の軸回りのモーメントをそれぞれ検出可能な六軸力センサであり、
前記伸縮用アクチュエータ制御部は、前記六軸力センサが検出した前記三軸の方向に付与される力及び前記三軸の軸回りのモーメントのうち少なくとも一つに応じて、前記伸縮用アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする案内用ロボット。 A base, a moving actuator that is provided on the base and generates a driving force for moving the base, a moving actuator control means for controlling the driving of the moving actuator, and a grip attached to the base A guidance robot comprising: a portion; and an input value detecting means for detecting an input to the gripping portion,
A balancing wheel that supports the base body, a telescopic part that is interposed between the base body and the balancing wheel, and stretches in a direction perpendicular to the rotation axis of the balancing wheel, and the telescopic part can be stretched. A caster device having a telescopic actuator that generates a driving force and a telescopic actuator control unit that controls driving of the telescopic actuator;
The movement actuator control means calculates a target speed of the base in accordance with the input detected by the input value detection means, and drives the movement actuator so that the base moves at the calculated target speed. Control
The input value detecting means is a six-axis force sensor capable of detecting a force applied in directions of three axes orthogonal to each other and a moment around the axis of the three axes,
The expansion / contraction actuator control unit drives the expansion / contraction actuator according to at least one of a force applied in the direction of the three axes detected by the six-axis force sensor and a moment about the axis of the three axes. A guiding robot characterized by controlling the motor.
前記伸縮用アクチュエータ制御部は、前記床反力検出部が検出した床反力に応じて、前記伸縮用アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする請求項1に記載した案内用ロボット。 A floor reaction force detection unit for detecting a floor reaction force received by the caster device;
The guidance robot according to claim 1, wherein the expansion / contraction actuator control unit controls driving of the expansion / contraction actuator according to the floor reaction force detected by the floor reaction force detection unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013136570A JP5510599B2 (en) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Robot for guidance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013136570A JP5510599B2 (en) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Robot for guidance |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009123105A Division JP5423142B2 (en) | 2009-05-21 | 2009-05-21 | Guiding robot and control method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013229049A true JP2013229049A (en) | 2013-11-07 |
JP5510599B2 JP5510599B2 (en) | 2014-06-04 |
Family
ID=49676538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013136570A Active JP5510599B2 (en) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Robot for guidance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5510599B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016024766A (en) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 日本精工株式会社 | Robot for guidance |
JP2017004102A (en) * | 2015-06-05 | 2017-01-05 | 日本精工株式会社 | Travel device, robot for guidance, and control method of travel device |
CN111941435A (en) * | 2020-08-11 | 2020-11-17 | 行星算力(深圳)科技有限公司 | Multifunctional carrying robot |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05282037A (en) * | 1992-03-30 | 1993-10-29 | Toshiba Corp | Moving vehicle for guidance |
JP2002036152A (en) * | 2000-07-26 | 2002-02-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Autonomous moving robot |
JP2006190105A (en) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Toshiba Corp | Mobile robot |
JP2007078570A (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Fanuc Ltd | Force sensor |
-
2013
- 2013-06-28 JP JP2013136570A patent/JP5510599B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05282037A (en) * | 1992-03-30 | 1993-10-29 | Toshiba Corp | Moving vehicle for guidance |
JP2002036152A (en) * | 2000-07-26 | 2002-02-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Autonomous moving robot |
JP2006190105A (en) * | 2005-01-06 | 2006-07-20 | Toshiba Corp | Mobile robot |
JP2007078570A (en) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Fanuc Ltd | Force sensor |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016024766A (en) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | 日本精工株式会社 | Robot for guidance |
JP2017004102A (en) * | 2015-06-05 | 2017-01-05 | 日本精工株式会社 | Travel device, robot for guidance, and control method of travel device |
CN111941435A (en) * | 2020-08-11 | 2020-11-17 | 行星算力(深圳)科技有限公司 | Multifunctional carrying robot |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5510599B2 (en) | 2014-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5423142B2 (en) | Guiding robot and control method thereof | |
JP4490997B2 (en) | Mobile robot | |
EP2664527B1 (en) | Inverted pendulum type vehicle | |
WO2006095823A1 (en) | Vehicle | |
US20170189259A1 (en) | Method for controlling a walking assistant apparatus | |
JP2011253361A (en) | Obstacle avoidance supporting device, obstacle avoidance supporting method and mobile body | |
CN110554692B (en) | Map information updating system | |
WO2004103651A1 (en) | Control method for cooperative object-carrying robot and device therefor | |
JP2007139710A (en) | Walking-aid robot | |
JP7065069B2 (en) | Mobile control device | |
JP5510599B2 (en) | Robot for guidance | |
JP6638348B2 (en) | Mobile robot system | |
JP4962940B2 (en) | Route guidance system | |
JP2016024766A (en) | Robot for guidance | |
JP2018120524A (en) | Guide robot | |
JP2003271243A (en) | Communication robot | |
JP5761152B2 (en) | Traveling device | |
JP5024896B2 (en) | Mobile robot control system | |
JP2010082714A (en) | Communication robot | |
JP2013086234A (en) | Destination direction notification system, destination direction notification method, and destination direction notification program | |
JP2012090914A (en) | Movable seat | |
JP5115886B2 (en) | Road guidance robot | |
JP4789061B2 (en) | vehicle | |
JP6310059B2 (en) | Mobility aid | |
JP6377403B2 (en) | Guiding device and control method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140220 |
|
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: 20140225 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140310 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5510599 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |