JP2021157504A - Guiding device and guiding control program - Google Patents

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Abstract

To provide a guiding device and a guiding control program with which user's attentiveness is less likely to be decreased.SOLUTION: A movement detecting device 110 detects a user's location. A body mounted apparatus 200 is mounted on the user's body, and can provide a leftward guiding moment which assists the user's leftward movements and a rightward guiding moment which assists the user's rightward movements, around the user's joints. An upper-level control device 120 realizes a moving route of the user close to an ideal route by repeatedly performing: a process of selecting, using a result of detection by the movement detecting device 110 and ideal route data 122a indicating an ideal route which is an ideal moving route of the user, a state to be realized from a leftward guiding state in which the leftward guiding moment is larger than the rightward guiding moment and a rightward guiding state in which the rightward guiding moment is larger than the leftward guiding moment; and control of causing the body mounted apparatus 200 to realize the selected state.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、誘導装置及び誘導制御プログラムに関する。 The present invention relates to a guidance device and a guidance control program.

特許文献1−4に開示されているように、進行すべき方向にユーザを誘導する誘導装置が知られている。これらの誘導装置は、ユーザに進行すべき方向を報知する目的で、ユーザに外力を付与する。ユーザは、誘導装置から受ける外力の向きによって、進行すべき方向を知る。このため、視覚に障害を有するユーザであっても、移動の経路を正しい方向に自ら修正することができる。 As disclosed in Patent Documents 1-4, a guidance device that guides a user in a direction in which the user should proceed is known. These guidance devices apply an external force to the user for the purpose of notifying the user of the direction in which the user should proceed. The user knows the direction to proceed by the direction of the external force received from the guidance device. Therefore, even a visually impaired user can correct the movement route by himself / herself in the correct direction.

特表2018−510420号公報Special Table 2018-510420 特開2011−224136号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-224136 特開2002−243493号公報JP-A-2002-243493 特開2007−248478号公報JP-A-2007-248478

上記従来の誘導装置では、ユーザは、移動中に誘導装置からどのような向きの外力を受けるかということに意識を集中させ続けなければならない。つまり、ユーザの注意力が、力覚の認識のために奪われる。このため、ユーザは、誘導装置によって誘導を受けている間は、歩行又は疾走の動作、周囲の環境の把握等に充分に注意を払うことが難しい。 In the conventional guidance device, the user must keep his / her consciousness focused on the direction of the external force received from the guidance device during movement. That is, the user's attention is deprived of the recognition of force. Therefore, it is difficult for the user to pay sufficient attention to the walking or sprinting motion, grasping the surrounding environment, and the like while being guided by the guiding device.

本発明の目的は、ユーザの注意力が奪われにくい誘導装置及び誘導制御プログラムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a guidance device and a guidance control program that do not easily deprive the user of attention.

上記目的を達成するために、本発明に係る誘導装置は、
ユーザの位置又は移動方向を検出する移動検出器と、
前記ユーザの身体に装着され、前記ユーザの関節の周りに、前記ユーザの左方への移動の動作を促進する左方誘導モーメントと、前記ユーザの右方への移動の動作を促進する右方誘導モーメントとを付与可能なモーメント付与機構と、
前記移動検出器の検出結果を表す実検出データと、前記ユーザの理想的な移動の経路である理想経路を表す理想経路データとを用いて、前記左方誘導モーメントが前記右方誘導モーメントよりも大きい左方誘導状態と、前記右方誘導モーメントが前記左方誘導モーメントよりも大きい右方誘導状態とのいずれの状態を実現するかを選定する処理と、選定した前記状態である選定状態を前記モーメント付与機構に実現させる制御とを繰り返すことにより、前記ユーザの移動の経路を前記理想経路に近づける制御装置と、
を備える。
In order to achieve the above object, the guidance device according to the present invention is
A movement detector that detects the user's position or movement direction,
A left induction moment that is worn on the user's body and promotes the user's leftward movement around the user's joints and a right side that promotes the user's rightward movement. A moment giving mechanism that can give an induced moment and
Using the actual detection data representing the detection result of the movement detector and the ideal path data representing the ideal path which is the ideal movement path of the user, the left guidance moment is larger than the right guidance moment. The process of selecting which state to realize, the large left guidance state or the right guidance state in which the right guidance moment is larger than the left guidance moment, and the selected state, which is the selected state, are described above. A control device that brings the user's movement path closer to the ideal path by repeating the control realized by the moment applying mechanism.
To be equipped.

前記モーメント付与機構が、前記左方誘導モーメントと前記右方誘導モーメントとの各々の大きさを制御可能に構成されており、
前記制御装置が、前記実検出データを用いて特定される前記ユーザの前記移動方向の、前記理想経路に向かう方向からのずれ量を表す旋回角度を特定し、特定した前記旋回角度に応じて、前記左方誘導状態又は前記右方誘導状態における前記左方誘導モーメントと前記右方誘導モーメントとの大きさの差である不均衡度を求め、求めた前記不均衡度を有する前記選定状態を前記モーメント付与機構に実現させてもよい。
The moment applying mechanism is configured to be able to control the magnitudes of the left guided moment and the right guided moment.
The control device specifies a turning angle representing the amount of deviation of the moving direction of the user from the direction toward the ideal path specified by using the actual detection data, and the turning angle corresponds to the specified turning angle. The degree of imbalance, which is the difference in magnitude between the left guided moment and the right guided moment in the left guided state or the right guided state, is obtained, and the selected state having the obtained imbalance is defined as the selected state. It may be realized in the moment applying mechanism.

前記モーメント付与機構が、
前記ユーザの右半身に装着され、前記右半身に前記左方誘導モーメントと前記右方誘導モーメントとの一方のモーメントを付与する右半身用モーメント付与機構と、
前記ユーザの左半身に装着され、前記左半身に前記左方誘導モーメントと前記右方誘導モーメントとの他方のモーメントを付与する左半身用モーメント付与機構と、
を有してもよい。
The moment applying mechanism
A moment giving mechanism for the right half of the body, which is attached to the right half of the user and gives one of the left guided moment and the right guided moment to the right half of the body.
A moment applying mechanism for the left half of the body, which is attached to the left half of the user and imparts the other moment of the left guided moment and the right guided moment to the left half of the body.
May have.

前記右半身用モーメント付与機構が、前記右半身に付与する前記モーメントの向きを、前記ユーザの歩行又は疾走の動作の半周期に等しい周期で切り換え、かつ前記左半身用モーメント付与機構が、前記左半身に付与する前記モーメントの向きを、前記半周期に等しい周期で切り換えてもよい。 The right half body moment giving mechanism switches the direction of the moment given to the right half body at a cycle equal to a half cycle of the walking or sprinting motion of the user, and the left half body moment giving mechanism changes the direction of the moment to the left. The direction of the moment applied to the half body may be switched at a cycle equal to the half cycle.

前記モーメント付与機構が、
前記ユーザの頭部、胸部、又は腰部に装着され、前記ユーザの身体をねじる向きの前記左方誘導モーメント及び前記右方誘導モーメントを前記身体に付与する体幹軸用モーメント付与機構、
を有してもよい。
The moment applying mechanism
A trunk axis moment imparting mechanism that is attached to the user's head, chest, or lumbar region and imparts the left guiding moment and the right guiding moment in a direction that twists the user's body to the body.
May have.

前記体幹軸用モーメント付与機構が、前記ユーザの歩行又は疾走の動作の周期に等しい周期で前記左方誘導モーメント及び前記右方誘導モーメントを前記身体に付与してもよい。 The trunk axis moment applying mechanism may apply the left guidance moment and the right guidance moment to the body at a cycle equal to the cycle of the walking or sprinting motion of the user.

前記ユーザと並んで移動する伴走体に取り付けられ、前記伴走体の位置又は移動方向を検出する伴走体用移動検出器、
をさらに備え、
前記制御装置が、前記伴走体用移動検出器の検出結果を前記理想経路データとして前記伴走体用移動検出器から取得してもよい。
A movement detector for a companion that is attached to a companion that moves side by side with the user and detects the position or direction of the companion.
With more
The control device may acquire the detection result of the accompanying vehicle movement detector as the ideal route data from the accompanying vehicle movement detector.

上記目的を達成するために、本発明に係る誘導制御プログラムは、
ユーザの身体に装着され、前記ユーザの関節の周りに、前記ユーザの左方への移動の動作を促進する左方誘導モーメントと、前記ユーザの右方への移動の動作を促進する右方誘導モーメントとを付与可能なモーメント付与機構、
を制御するコンピュータに、
前記ユーザの位置又は移動方向の検出結果を取得する取得機能と、
前記取得機能によって取得した前記検出結果と、前記ユーザの理想的な移動の経路である理想経路を表す理想経路データとを用いて、前記左方誘導モーメントが前記右方誘導モーメントよりも大きい左方誘導状態と、前記右方誘導モーメントが前記左方誘導モーメントよりも大きい右方誘導状態とのいずれの状態を実現するかを選定する処理と、選定した前記状態である選定状態を前記モーメント付与機構に実現させる制御とを繰り返すことにより、前記ユーザの移動の経路を前記理想経路に近づける制御機能と、
を実現させる。
In order to achieve the above object, the guidance control program according to the present invention
A left guidance moment that is worn on the user's body and promotes the movement of the user to the left and a right guidance that promotes the movement of the user to the right around the user's joint. Moment giving mechanism that can give moments,
To the computer that controls
An acquisition function that acquires the detection result of the user's position or movement direction, and
Using the detection result acquired by the acquisition function and the ideal path data representing the ideal path which is the ideal movement path of the user, the left guidance moment is larger than the right guidance moment on the left side. The process of selecting which state to realize, the induction state or the right induction state in which the right induction moment is larger than the left induction moment, and the selected state, which is the selected state, are selected by the moment applying mechanism. A control function that brings the user's movement route closer to the ideal route by repeating the control to be realized in
To realize.

本発明に係る誘導装置及び誘導制御プログラムによれば、モーメント付与機構によってユーザの進行すべき方向への移動の動作が促進されることで、ユーザの移動の経路が理想経路に近づけられる。このため、ユーザは、移動中に進行すべき方向を自ら積極的に把握する必要がない。つまり、ユーザは、移動中に力覚を認識し続ける必要がない。従って、ユーザの注意力が奪われにくい。 According to the guidance device and the guidance control program according to the present invention, the movement of the user in the direction in which the user should proceed is promoted by the moment applying mechanism, so that the movement path of the user is brought closer to the ideal path. Therefore, the user does not need to positively grasp the direction to be taken during the movement. That is, the user does not have to keep recognizing the sense of force while moving. Therefore, the user's attention is not easily deprived.

実施形態1に係る誘導装置の構成を示す概念図。The conceptual diagram which shows the structure of the guidance apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る身体装着具の装着態様を示す概念図。The conceptual diagram which shows the wearing mode of the body wearing tool which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る右半身用モーメント付与機構の部分破断図。FIG. 5 is a partially broken view of the right half body moment applying mechanism according to the first embodiment. 実施形態1に係るフライホイールが生成するモーメントを示す概念図。The conceptual diagram which shows the moment generated by the flywheel which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る左方移動促進制御のフローチャート。The flowchart of the left movement promotion control which concerns on Embodiment 1. 実施形態1に係る右方移動促進制御のフローチャート。The flowchart of the right movement promotion control which concerns on Embodiment 1. 実施形態1に係る旋回方向及び旋回角度の特定方法を示す概念図。The conceptual diagram which shows the method of specifying the turning direction and turning angle which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係る誘導制御のフローチャート。The flowchart of the guidance control which concerns on Embodiment 1. 実施形態2に係る左方移動促進制御のフローチャート。The flowchart of the left movement promotion control which concerns on Embodiment 2. 実施形態2に係る右方移動促進制御のフローチャート。The flowchart of the right movement promotion control which concerns on Embodiment 2. 実施形態3に係る誘導制御のフローチャート。The flowchart of the guidance control which concerns on Embodiment 3. 実施形態4に係る身体装着具の装着態様を示す概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a wearing mode of the body wearing tool according to the fourth embodiment. 実施形態5に係る体幹軸用モーメント付与機構の装着態様を示す概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a mounting mode of the trunk shaft moment applying mechanism according to the fifth embodiment. 実施形態6に係る旋回方向及び旋回角度の特定方法を示す概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a method of specifying a turning direction and a turning angle according to the sixth embodiment.

以下、図面を参照し、実施形態1−6に係る誘導装置について説明する。図中、同一又は対応する部分に同一の符号を付す。なお、実施形態1−6に係る誘導装置は、疾走するユーザを進行すべき方向に誘導するものである。 Hereinafter, the guidance device according to the first to sixth embodiments will be described with reference to the drawings. In the figure, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals. The guidance device according to the first to sixth embodiment guides the sprinting user in the direction in which the user should travel.

[実施形態1]
図1に示すように、本実施形態に係る誘導装置600は、ユーザに疾走の動作をアシストするモーメントを付与するモーメント付与機構としての身体装着具200と、身体装着具200を制御する統括制御部100とを備える。身体装着具200及び統括制御部100のいずれもユーザの身体に装着される。
[Embodiment 1]
As shown in FIG. 1, the guidance device 600 according to the present embodiment includes a body fitting 200 as a moment giving mechanism for giving a moment to assist the user in a sprinting motion, and a general control unit for controlling the body fitting 200. With 100. Both the body fitting 200 and the overall control unit 100 are worn on the user's body.

身体装着具200は、ユーザの右半身に取り付けられる右半身用身体装着具210と、ユーザの左半身に取り付けられる左半身用身体装着具220とを有する。 The body fitting 200 includes a right half body fitting 210 attached to the user's right half body and a left half body fitting 220 attached to the user's left half body.

図2に示すように、右半身用身体装着具210は、ユーザの右大腿部CRに装着され、左半身用身体装着具220は、ユーザの左大腿部CLに装着される。 As shown in FIG. 2, the right half body fitting 210 is attached to the user's right thigh CR, and the left half body fitting 220 is attached to the user's left thigh CL.

右半身用身体装着具210は、ユーザの身体に対して固定された仮想回転軸k−AXの周りのモーメントを生成する本体部210Aと、本体部210Aを右大腿部CRに装着するベルト210Bとを有する。 The body fitting 210 for the right half of the body includes a main body 210A that generates a moment around a virtual rotation axis k-AX fixed to the user's body, and a belt 210B that attaches the main body 210A to the right thigh CR. And have.

なお、仮想回転軸k−AXは、ユーザの股関節をユーザの身体の幅方向に貫いている。本体部210Aは、ユーザの右側の股関節の周りに、右大腿部CRの動きをアシストする向きのモーメントを付与する。 The virtual rotation axis k-AX penetrates the user's hip joint in the width direction of the user's body. The main body 210A applies a moment in a direction that assists the movement of the right thigh CR around the hip joint on the right side of the user.

左半身用身体装着具220も同様に、仮想回転軸k−AXの周りのモーメントを生成する本体部220Aと、本体部220Aを左大腿部CLに装着するベルト220Bとを有する。本体部220Aは、ユーザの左側の股関節の周りに、左大腿部CLの動きをアシストする向きのモーメントを付与する。 Similarly, the body fitting 220 for the left half of the body has a main body 220A that generates a moment around the virtual rotation axis k-AX, and a belt 220B that attaches the main body 220A to the left thigh CL. The main body 220A applies a moment in a direction that assists the movement of the left thigh CL around the left hip joint of the user.

図1に示すように、右半身用身体装着具210の本体部210Aは、ユーザにモーメントを付与する右半身用モーメント付与機構216と、右大腿部CRの仮想回転軸k−AXの周りの角速度を計測する角速度検出器217と、角速度検出器217の検出結果を用いて右半身用モーメント付与機構216を制御する下位制御器218と、右半身用モーメント付与機構216等に電力を供給するバッテリ219とを有する。 As shown in FIG. 1, the main body 210A of the right half body fitting 210 has a right half body moment giving mechanism 216 that gives a moment to the user and a circumference of the virtual rotation axis k-AX of the right thigh CR. A battery that supplies power to the angular velocity detector 217 that measures the angular velocity, the lower controller 218 that controls the right half body moment applying mechanism 216 using the detection result of the angular velocity detector 217, the right half body moment applying mechanism 216, and the like. It has 219 and.

左半身用身体装着具220の本体部220Aも同様に、ユーザにモーメントを付与する左半身用モーメント付与機構226と、左大腿部CLの仮想回転軸k−AXの周りの角速度を計測する角速度検出器227と、角速度検出器227の検出結果を用いて左半身用モーメント付与機構226を制御する下位制御器228と、左半身用モーメント付与機構226等に電力を供給するバッテリ229とを有する。 Similarly, the main body 220A of the left half body fitting 220 also has the left half body moment giving mechanism 226 that gives a moment to the user and the angular velocity that measures the angular velocity around the virtual rotation axis k-AX of the left thigh CL. It has a detector 227, a lower controller 228 that controls the left half body moment applying mechanism 226 using the detection result of the angular velocity detector 227, and a battery 229 that supplies electric power to the left half body moment applying mechanism 226 and the like.

右半身用モーメント付与機構216と左半身用モーメント付与機構226との構成及び作用は同様である。そこで、以下では、代表して右半身用モーメント付与機構216について、具体的に説明する。 The configuration and operation of the right half body moment applying mechanism 216 and the left half body moment applying mechanism 226 are the same. Therefore, in the following, the right half body moment applying mechanism 216 will be specifically described as a representative.

図3に示すように、右半身用モーメント付与機構216は、フライホイール211と、フライホイール211を自転させる自転用モータ212と、フライホイール211及び自転用モータ212を保持する保持部材213とを有する。 As shown in FIG. 3, the right half body moment applying mechanism 216 has a flywheel 211, a rotation motor 212 for rotating the flywheel 211, and a holding member 213 for holding the flywheel 211 and the rotation motor 212. ..

また、右半身用モーメント付与機構216は、自己に対して固定された仮想揺動軸i−AXの周りに保持部材213を回転可能に保持する基枠214と、基枠214に固定され、保持部材213を仮想揺動軸i−AXの周りに回転させる揺動用モータ215とを有する。 Further, the right half body moment applying mechanism 216 has a base frame 214 that rotatably holds the holding member 213 around the virtual swing shaft i-AX fixed to itself, and a base frame 214 that is fixed and held by the base frame 214. It has a swing motor 215 that rotates the member 213 around the virtual swing shaft i-AX.

基枠214は、図2に示したベルト210Bによって、ユーザの右大腿部CRに固定される。即ち、仮想揺動軸i−AXは、ユーザの右大腿部CRに対して固定される。 The base frame 214 is fixed to the user's right thigh CR by the belt 210B shown in FIG. That is, the virtual swing axis i-AX is fixed to the user's right thigh CR.

フライホイール211の自転の中心軸を表す仮想自転軸j−AXは、仮想揺動軸i−AXと交差している。より具体的には、仮想自転軸j−AXは、フライホイール211の重心CMの位置において、仮想揺動軸i−AXと直交している。 The virtual rotation axis j-AX representing the central axis of rotation of the flywheel 211 intersects with the virtual swing axis i-AX. More specifically, the virtual rotation axis j-AX is orthogonal to the virtual swing axis i-AX at the position of the center of gravity CM of the flywheel 211.

揺動用モータ215によって、仮想揺動軸i−AXの周りに保持部材213を回転させると、仮想自転軸j−AXと仮想揺動軸i−AXとが直交関係を保ったまま、フライホイール211が、保持部材130と共に仮想揺動軸i−AXの周りに傾く。フライホイール211は、仮想揺動軸i−AXの周りのいずれの回転方向にも回転可能、つまり仮想揺動軸i−AXの周りに揺動可能である。 When the holding member 213 is rotated around the virtual swing shaft i-AX by the swing motor 215, the flywheel 211 keeps the virtual rotation shaft j-AX and the virtual swing shaft i-AX in an orthogonal relationship. Tilts around the virtual swing axis i-AX together with the holding member 130. The flywheel 211 can rotate in any direction of rotation around the virtual swing shaft i-AX, that is, swing around the virtual swing shaft i-AX.

次に、仮想揺動軸i−AX及び仮想自転軸j−AXと、図1に示した仮想回転軸k−AXとの位置関係について、図4を参照して説明する。 Next, the positional relationship between the virtual swing axis i-AX and the virtual rotation axis j-AX and the virtual rotation axis k-AX shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

図4に示すように、フライホイール211は、ユーザの右大腿部CRの、股関節から遠く、膝に近い方の端部に固定される。股関節を貫く仮想回転軸k−AXと、フライホイール211の重心CMとの距離を表す仮想中立線NLは、右大腿部CRと略平行に延在する。 As shown in FIG. 4, the flywheel 211 is fixed to the end of the user's right thigh CR, far from the hip joint and closer to the knee. The virtual neutral line NL representing the distance between the virtual rotation axis k-AX penetrating the hip joint and the center of gravity CM of the flywheel 211 extends substantially parallel to the right thigh CR.

自転中のフライホイール211を、仮想揺動軸i−AXの周りに回転させたときに、仮想回転軸k−AXの周りにモーメントが発生するような向きで、図3に示した基枠214が、図2に示したベルト210Bによって右大腿部CRに固定される。 When the rotating flywheel 211 is rotated around the virtual swing axis i-AX, the base frame 214 shown in FIG. 3 is oriented so that a moment is generated around the virtual rotation axis k-AX. Is fixed to the right thigh CR by the belt 210B shown in FIG.

具体的には、仮想揺動軸i−AXは、仮想回転軸k−AXに対してねじれの位置をなす向きで、右大腿部CRに対して固定される。より具体的には、仮想揺動軸i−AXをX軸とし、仮想中立線NLをY軸とする、右大腿部CRに対して固定されたXYZ直交座標系を想定したとき、仮想回転軸k−AXは、Z軸と平行である。 Specifically, the virtual swing axis i-AX is fixed to the right thigh CR in a direction forming a twist position with respect to the virtual rotation axis k-AX. More specifically, assuming an XYZ Cartesian coordinate system fixed to the right thigh CR with the virtual swing axis i-AX as the X axis and the virtual neutral line NL as the Y axis, virtual rotation The axis k-AX is parallel to the Z axis.

以下、フライホイール211が仮想回転軸k−AXの周りに生成するモーメントの向きを説明するために、各軸のプラス方向と、各軸に対する時計回りの方向とを定義する。 Hereinafter, in order to explain the direction of the moment generated by the flywheel 211 around the virtual rotation axis k-AX, the positive direction of each axis and the clockwise direction with respect to each axis are defined.

仮想回転軸k−AXのプラス方向とは、ユーザにとって左から右に向かう方向を指す。仮想回転軸k−AXに対して時計回りとは、右ねじを仮想回転軸k−AXのプラス方向に螺進させるために、右ねじを回す方向を指す。 The positive direction of the virtual rotation axis k-AX refers to the direction from left to right for the user. Clockwise with respect to the virtual rotation axis k-AX refers to the direction in which the right-hand screw is turned in order to screw the right-hand screw in the positive direction of the virtual rotation axis k-AX.

なお、図1に示した角速度検出器217は、右大腿部CRの仮想回転軸k−AXの周りの角速度ωを検出する。角速度ωの値は、仮想回転軸k−AXに対して時計回りの場合を正、仮想回転軸k−AXに対して反時計回りの場合を負とする。 The angular velocity detector 217 shown in FIG. 1 detects the angular velocity ω k around the virtual rotation axis k-AX of the right thigh CR. The value of the angular velocity ω k is positive when it is clockwise with respect to the virtual rotation axis k-AX and negative when it is counterclockwise with respect to the virtual rotation axis k-AX.

仮想揺動軸i−AXのプラス方向とは、仮想回転軸k−AXに対して時計回りの方向を指す。仮想揺動軸i−AXに対して時計回りとは、右ねじを仮想揺動軸i−AXのプラス方向に螺進させるために、右ねじを回す方向を指す。 The positive direction of the virtual swing axis i-AX refers to a clockwise direction with respect to the virtual rotation axis k-AX. Clockwise with respect to the virtual swing shaft i-AX refers to the direction in which the right-hand screw is turned in order to screw the right-hand screw in the positive direction of the virtual swing shaft i-AX.

仮想自転軸j−AXのプラス方向とは、仮想自転軸j−AXが仮想中立線NLの延長線上に位置した非傾斜状態において、仮想回転軸k−AXから遠ざかる方向を指す。仮想自転軸j−AXに対して時計回りとは、右ねじを仮想自転軸j−AXのプラス方向に螺進させるために、右ねじを回す方向を指す。 The positive direction of the virtual rotation axis j-AX refers to a direction away from the virtual rotation axis k-AX in a non-tilted state in which the virtual rotation axis j-AX is located on an extension of the virtual neutral line NL. Clockwise with respect to the virtual rotation axis j-AX refers to the direction in which the right-hand screw is turned in order to screw the right-hand screw in the positive direction of the virtual rotation axis j-AX.

仮想自転軸j−AXの周りに自転中のフライホイール211を、仮想揺動軸i−AXの周りに回転させたとき、仮想回転軸k−AXの周りに、次式(1)で表されるモーメントMが発生する。
M∝I・ω・ω ・・・(1)
When the flywheel 211 rotating around the virtual rotation axis j-AX is rotated around the virtual swing axis i-AX, it is represented by the following equation (1) around the virtual rotation axis k-AX. Moment M is generated.
M∝I j・ ω j・ ω i・ ・ ・ (1)

ここでIは、フライホイール211の仮想自転軸j−AXの周りの慣性モーメントである。ωは、フライホイール211の仮想自転軸j−AXの周りの角速度であり、仮想自転軸j−AXに対して時計回りを正、反時計回りを負とする。ωは、フライホイール211の仮想揺動軸i−AXの周りの角速度であり、仮想揺動軸i−AXに対して時計回りを正、反時計回りを負とする。 Here, I j is the moment of inertia around the virtual rotation axis j-AX of the flywheel 211. ω j is the angular velocity around the virtual rotation axis j-AX of the flywheel 211, and the clockwise direction is positive and the counterclockwise direction is negative with respect to the virtual rotation axis j-AX. ω i is the angular velocity around the virtual swing axis i-AX of the flywheel 211, and the clockwise direction is positive and the counterclockwise direction is negative with respect to the virtual swing axis i-AX.

モーメントMは、正の値のとき、仮想回転軸k−AXに対して時計回りであり、負の値のとき、反時計回りであることを意味する。上式(1)から分かるように、モーメントMの向きは、ωの正負の符号、つまりフライホイール211の仮想揺動軸i−AXの周りの回転方向によって切り換えることができる。 The moment M means that when it is a positive value, it is clockwise with respect to the virtual rotation axis k-AX, and when it is a negative value, it is counterclockwise. As can be seen from the above equation (1), the direction of the moment M can be switched by the positive and negative signs of ω i , that is, the rotation direction around the virtual swing axis i-AX of the flywheel 211.

例えば、仮想自転軸j−AXに対して時計回りに自転中のフライホイール211を、仮想揺動軸i−AXに対して時計回りに回転させると、仮想回転軸k−AXに対して時計回りのモーメントMが発生する。この時計回りのモーメントMを図4ではMCWと表記した。 For example, when the flywheel 211 rotating clockwise with respect to the virtual rotation axis j-AX is rotated clockwise with respect to the virtual swing axis i-AX, the flywheel 211 is rotated clockwise with respect to the virtual rotation axis k-AX. Moment M is generated. This clockwise moment M is referred to as MCW in FIG.

この状態から、フライホイール211の仮想揺動軸i−AXの周りの回転方向を反時計回りに切り換えると、モーメントMの向きを、仮想回転軸k−AXに対して反時計回りに切り換えることができる。この反時計回りのモーメントMを図4ではMCCWと表記した。 From this state, when the rotation direction of the flywheel 211 around the virtual swing axis i-AX is switched counterclockwise, the direction of the moment M can be switched counterclockwise with respect to the virtual rotation axis k-AX. can. This counterclockwise moment M is referred to as M CCW in FIG.

以上のように、フライホイール211の仮想揺動軸i−AXの周りの回転方向によって、モーメントMの向きを切り換えることができる。そこで、右大腿部CRの動きに応じて、フライホイール211の仮想揺動軸i−AX周りの回転方向を切り換えることで、右大腿部CRの動きをアシストすることができる。 As described above, the direction of the moment M can be switched depending on the rotation direction of the flywheel 211 around the virtual swing axis i-AX. Therefore, the movement of the right thigh CR can be assisted by switching the rotation direction of the flywheel 211 around the virtual swing axis i-AX according to the movement of the right thigh CR.

以下、右大腿部CRの動きをアシストすることにより、ユーザの左方への移動の動作を促進する左方移動促進制御について説明する。左方移動促進制御は、図1に示した下位制御器218が、図1に示した統括制御部100からの指令を受けて行う。以下、図5を参照し、具体的に説明する。 Hereinafter, the left movement promotion control that promotes the movement of the user to the left by assisting the movement of the right thigh CR will be described. The left movement promotion control is performed by the lower controller 218 shown in FIG. 1 in response to a command from the integrated control unit 100 shown in FIG. Hereinafter, a specific description will be given with reference to FIG.

図5に示すように、まず下位制御器218は、図1に示した角速度検出器217から、右大腿部CRの仮想回転軸k−AXの周りの角速度ωの検出結果を取得する(ステップS11)。角速度ωの符号は、右大腿部CRの回転方向を表すので、角速度ωによってユーザの疾走の動作の半周期を特定可能である。即ち、角速度検出器217は、ユーザの動作の半周期を特定可能な物理量を検出する物理量検出器の一例である。 As shown in FIG. 5, the lower controller 218 first acquires the detection result of the angular velocity ω k around the virtual rotation axis k-AX of the right thigh CR from the angular velocity detector 217 shown in FIG. 1 ( Step S11). Since the sign of the angular velocity ω k represents the rotation direction of the right thigh CR, it is possible to specify the half cycle of the user's sprinting motion by the angular velocity ω k. That is, the angular velocity detector 217 is an example of a physical quantity detector that detects a physical quantity capable of specifying a half cycle of a user's operation.

次に、下位制御器218は、角速度ωがゼロであるか否かを判定し(ステップS12)、ゼロでないならば(ステップS12;NO)、再びステップS12に戻る。一方、下位制御器218は、角速度ωがゼロである場合は(ステップS12;YES)、その角速度ω=ゼロが、右大腿部CRの振り上げの開始時点を表すのか、それとも右大腿部CRの振り下ろしの開始時点を表すのかを判定する(ステップS13)。 Next, the lower controller 218 determines whether or not the angular velocity ω k is zero (step S12), and if it is not zero (step S12; NO), returns to step S12 again. On the other hand, in the lower controller 218, when the angular velocity ω k is zero (step S12; YES), does the angular velocity ω k = zero represent the start time of the swinging up of the right thigh CR, or the right thigh? It is determined whether or not it represents the start time point of swinging down the part CR (step S13).

なお、下位制御器218は、例えば、角速度ωの時系列に基づいてステップS13の判定を行える。具体的には、角速度ωが正の値からゼロへと減少した場合は、右大腿部CRの振り上げが完了したことを表すため、角速度ω=ゼロが、右大腿部CRの振り下ろしの開始時点を表すと判る。一方、角速度ωが負の値からゼロへと増加した場合は、右大腿部CRの振り下ろしが完了したことを表すため、角速度ω=ゼロが、右大腿部CRの振り上げの開始時点を表すと判る。 The lower controller 218 can determine step S13 based on , for example, the time series of the angular velocity ω k. Specifically, when the angular velocity ω k decreases from a positive value to zero, it means that the swing of the right thigh CR has been completed. Therefore, the angular velocity ω k = zero is the swing of the right thigh CR. It can be seen that it represents the start time of unloading. On the other hand, when the angular velocity ω k increases from a negative value to zero, it means that the swinging down of the right thigh CR is completed, so that the angular velocity ω k = zero starts the swinging up of the right thigh CR. It turns out to represent a point in time.

下位制御器218は、角速度ω=ゼロが、右大腿部CRの振り上げの開始時点を表す場合(ステップS13;振り上げ開始時点)、フライホイール211を仮想揺動軸i−AXに対して時計回りに回転させる。これにより、右大腿部CRの振り上げ、即ち仮想回転軸k−AXに対する時計回りの動きをアシストする時計回りのモーメントMCWが、ユーザの右股関節の周りに付与される(ステップS14)。 The lower controller 218 clocks the flywheel 211 with respect to the virtual swing axis i-AX when the angular velocity ω k = zero represents the start time of the swing up of the right thigh CR (step S13; the start time of the swing up). Rotate it around. As a result, a clockwise moment MCW that assists the swinging up of the right thigh CR, that is, the clockwise movement with respect to the virtual rotation axis k-AX is applied around the user's right hip joint (step S14).

一方、下位制御器218は、角速度ω=ゼロが、右大腿部CRの振り下ろしの開始時点を表す場合には(ステップS13;振り下ろし開始時点)、フライホイール211を仮想揺動軸i−AXに対して反時計回りに回転させる。これにより、右大腿部CRの振り下ろし、即ち仮想回転軸k−AXに対する反時計回りの動きをアシストする反時計回りのモーメントMCCWが、ユーザの右股関節の周りに付与される(ステップS15)。 On the other hand, when the angular velocity ω k = zero represents the start time of swinging down of the right thigh CR (step S13; the time of starting swinging down), the lower controller 218 sets the flywheel 211 to the virtual swing axis i. -Rotate counterclockwise with respect to AX. As a result, a swing-down of the right thigh CR, that is, a counterclockwise moment M CCW that assists the counterclockwise movement with respect to the virtual rotation axis k-AX is applied around the user's right hip joint (step S15). ).

なお、ステップS14で付与するモーメントMCW及びステップS15で付与するモーメントMCCWは、いずれもユーザの右大腿部CRの動きをアシストするので、ユーザの左方への移動の動作を促進する作用をもつ。そこで、以下では、図1に示す右半身用モーメント付与機構216が股関節に付与するモーメントを“左方誘導モーメント”と呼ぶことにする。 Incidentally, the moment M CCW to impart at moment M CW and S15 to impart at step S14, since both assists the movement of the right thigh CR user, action of enhancing the operation of the leftward movement of the user Have. Therefore, in the following, the moment applied to the hip joint by the right half body moment applying mechanism 216 shown in FIG. 1 will be referred to as a “left induction moment”.

下位制御器218は、ステップS14又はステップS15の後は、左方移動促進制御を終了するか否かを判定し(ステップS16)、終了しない場合は(ステップS16;NO)、再びステップS11に戻り、図1に示した統括制御部100からの指令により左方移動促進制御を終了する場合は(ステップS16;YES)、本処理を終了する。 After step S14 or step S15, the lower controller 218 determines whether or not to end the left movement promotion control (step S16), and if not (step S16; NO), returns to step S11 again. When the left movement promotion control is terminated by the command from the overall control unit 100 shown in FIG. 1 (step S16; YES), this process is terminated.

なお、ステップS16からステップS11に戻って同じ処理が繰り返される場合の繰り返しの周期は、ユーザの疾走の動作の半周期よりも充分に短い。この結果、左方移動促進制御では、ユーザに付与される左方誘導モーメントの、時計回りのモーメントMCWと、反時計回りのモーメントMCCWとの間での切り換えが、ユーザの疾走の動作の半周期に等しい周期で行われる。つまり、左方誘導モーメントの股関節の周りの向きが、疾走の動作の半周期ごとに切り換えられる。 The cycle of repetition when the same process is repeated from step S16 to step S11 is sufficiently shorter than the half cycle of the user's sprinting operation. As a result, the leftward movement acceleration control, the left-induced moment applied to the user, and the moment M CW clockwise, the switching between the counter-clockwise moment M CCW is the operation of the user's sprinting It is performed in a cycle equal to half a cycle. That is, the direction of the left induction moment around the hip joint is switched every half cycle of the sprinting motion.

また、上式(1)から分かるように、左方誘導モーメントの大きさを、フライホイール211の仮想揺動軸i−AXの周りの角速度ωの大きさによって制御できる。そこで、下位制御器218は、揺動用モータ215の回転速度によって、左方誘導モーメントの大きさを調整する制御も行う。後述するように、左方誘導モーメントの大きさの目標値は、図1に示した統括制御部100から指定される。 Further, as can be seen from the above equation (1), the magnitude of the left induction moment can be controlled by the magnitude of the angular velocity ω i around the virtual swing axis i-AX of the flywheel 211. Therefore, the lower controller 218 also controls to adjust the magnitude of the left induction moment according to the rotation speed of the swing motor 215. As will be described later, the target value of the magnitude of the left induction moment is designated by the integrated control unit 100 shown in FIG.

以上、図1に示す右半身用身体装着具210の下位制御器218の処理について説明した。図1に示す左半身用身体装着具220の下位制御器228も同様の処理を行う。 The processing of the lower controller 218 of the body fitting 210 for the right side of the body shown in FIG. 1 has been described above. The lower controller 228 of the body wearer 220 for the left half of the body shown in FIG. 1 also performs the same process.

即ち、下位制御器228は、図1に示した統括制御部100からの指令を受けて、左大腿部CLの動きをアシストすることにより、ユーザの右方への移動の動作を促進する右方移動促進制御を行う。以下、図6を参照し、具体的に説明する。 That is, the lower controller 228 receives a command from the overall control unit 100 shown in FIG. 1 and assists the movement of the left thigh CL to promote the movement of the user to the right. Directional movement promotion control is performed. Hereinafter, a specific description will be given with reference to FIG.

図6に示すように、まず下位制御器228は、図1に示した角速度検出器227から、左大腿部CLの仮想回転軸k−AXの周りの角速度ωの検出結果を取得する(ステップS21)。この角速度ωの符号は、左大腿部CLの回転方向を表すので、角速度ωによってユーザの疾走の動作の半周期を特定可能である。即ち、角速度検出器227も、ユーザの動作の半周期を特定可能な物理量を検出する物理量検出器の一例である。 As shown in FIG. 6, the lower controller 228 first acquires the detection result of the angular velocity ω k around the virtual rotation axis k-AX of the left thigh CL from the angular velocity detector 227 shown in FIG. 1 ( Step S21). The sign of the angular velocity omega k Since represents the rotation direction of the left thigh CL, it is possible to specify a half cycle of operation of the galloping of the user by the angular velocity omega k. That is, the angular velocity detector 227 is also an example of a physical quantity detector that detects a physical quantity that can specify a half cycle of the user's operation.

次に、下位制御器228は、角速度ωがゼロであるか否かを判定し(ステップS22)、ゼロでないならば(ステップS22;NO)、再びステップS22に戻る。一方、下位制御器228は、角速度ωがゼロである場合は(ステップS22;YES)、その角速度ω=ゼロが、左大腿部CLの振り上げの開始時点を表すのか、それとも左大腿部CLの振り下ろしの開始時点を表すのかを判定する(ステップS23)。 Next, the lower controller 228 determines whether or not the angular velocity ω k is zero (step S22), and if it is not zero (step S22; NO), returns to step S22 again. On the other hand, in the lower controller 228, when the angular velocity ω k is zero (step S22; YES), does the angular velocity ω k = zero represent the start time of swinging up of the left thigh CL, or the left thigh? It is determined whether or not it represents the start time of swinging down of the unit CL (step S23).

なお、下位制御器228は、例えば、角速度ωの時系列に基づいてステップS23の判定を行える。具体的には、角速度ωが正の値からゼロへと減少した場合は、左大腿部CRの振り上げが完了したことを表すため、角速度ω=ゼロが、左大腿部CRの振り下ろしの開始時点を表すと判る。一方、角速度ωが負の値からゼロへと増加した場合は、左大腿部CRの振り下ろしが完了したことを表すため、角速度ω=ゼロが、左大腿部CRの振り上げの開始時点を表すと判る。 The lower controller 228 can determine step S23 based on , for example, the time series of the angular velocity ω k. Specifically, when the angular velocity ω k decreases from a positive value to zero, it means that the swing of the left thigh CR is completed, so that the angular velocity ω k = zero is the swing of the left thigh CR. It can be seen that it represents the start time of unloading. On the other hand, when the angular velocity ω k increases from a negative value to zero, it means that the swinging down of the left thigh CR is completed, so that the angular velocity ω k = zero starts the swinging up of the left thigh CR. It turns out to represent a point in time.

下位制御器228は、角速度ω=ゼロが、左大腿部CLの振り上げの開始時点を表す場合(ステップS23;振り上げ開始時点)、仮想回転軸k−AXに対して時計回りのモーメントが左股関節に付与されるように、図1に示す左半身用モーメント付与機構226を制御する(ステップS24)。 In the lower controller 228, when the angular velocity ω k = zero represents the start time of swinging up of the left thigh CL (step S23; the start time of swinging up), the clockwise moment is left with respect to the virtual rotation axis k-AX. The left half body moment applying mechanism 226 shown in FIG. 1 is controlled so as to be applied to the hip joint (step S24).

一方、下位制御器228は、角速度ω=ゼロが、左大腿部CLの振り下ろしの開始時点を表す場合には(ステップS23;振り下ろし開始時点)、仮想回転軸k−AXに対して反時計回りのモーメントが左股関節に付与されるように、図1に示す左半身用モーメント付与機構226を制御する(ステップS25)。 On the other hand, in the lower controller 228, when the angular velocity ω k = zero represents the start time of swinging down of the left thigh CL (step S23; the start time of swinging down), the lower controller 228 refers to the virtual rotation axis k-AX. The left half body moment applying mechanism 226 shown in FIG. 1 is controlled so that a counterclockwise moment is applied to the left hip joint (step S25).

なお、ステップS24で付与するモーメント及びステップS25で付与するモーメントは、いずれもユーザの左大腿部CLの動きをアシストするので、ユーザの右方への移動の動作を促進する作用をもつ。そこで、以下では、図1に示す左半身用モーメント付与機構226が股関節に付与するモーメントを“右方誘導モーメント”と呼ぶことにする。 Since both the moment given in step S24 and the moment given in step S25 assist the movement of the left thigh CL of the user, they have an effect of promoting the movement of the user to the right. Therefore, in the following, the moment applied to the hip joint by the left half body moment applying mechanism 226 shown in FIG. 1 will be referred to as a “right guided moment”.

下位制御器228は、ステップS24又はステップS25の後は、右方移動促進制御を終了するか否かを判定し(ステップS26)、終了しない場合は(ステップS26;NO)、再びステップS21に戻り、図1に示した統括制御部100からの指令により右方移動促進制御を終了する場合は(ステップS26;YES)、本処理を終了する。 After step S24 or step S25, the lower controller 228 determines whether or not to end the right movement promotion control (step S26), and if not (step S26; NO), returns to step S21 again. When the right movement promotion control is terminated by the command from the overall control unit 100 shown in FIG. 1 (step S26; YES), this process is terminated.

なお、ステップS26からステップS21に戻って同じ処理が繰り返される場合の繰り返しの周期は、ユーザの疾走の動作の半周期よりも充分に短い。この結果、右方移動促進制御では、ユーザに付与される右方誘導モーメントの股関節の周りの向きが、疾走の動作の半周期に等しい周期で切り換えられる。 The cycle of repetition when the same process is repeated from step S26 to step S21 is sufficiently shorter than the half cycle of the user's sprinting operation. As a result, in the right movement promotion control, the direction of the right guidance moment given to the user around the hip joint is switched at a cycle equal to half the cycle of the sprinting motion.

また、左半身用モーメント付与機構226は、右方誘導モーメントの大きさを制御可能な構成を有する。下位制御器228は、右方誘導モーメントの大きさを調整する制御も行う。後述するように、右方誘導モーメントの大きさの目標値は、図1に示した統括制御部100から指定される。 Further, the left half body moment applying mechanism 226 has a configuration capable of controlling the magnitude of the right guided moment. The lower controller 228 also controls to adjust the magnitude of the right induction moment. As will be described later, the target value of the magnitude of the right induction moment is designated by the integrated control unit 100 shown in FIG.

次に、図1に戻り、統括制御部100の構成について説明する。 Next, returning to FIG. 1, the configuration of the integrated control unit 100 will be described.

図1に示すように、統括制御部100は、ユーザの位置を検出する移動検出器110を有する。移動検出器100は、例えば、衛星、地上の無線局等からの電波を受信することにより、自己の位置を時々刻々検出する受信機によって構成される。 As shown in FIG. 1, the integrated control unit 100 has a movement detector 110 that detects the position of the user. The mobile detector 100 is composed of a receiver that detects its own position every moment by receiving radio waves from, for example, a satellite, a radio station on the ground, or the like.

具体的には、移動検出器100は、GPS(Global Positioning System)衛星からの電波を受信するGPSモジュール、GPS衛星及び地上の無線局からの電波を受信するRTK(Real Time Kinematic)モジュール、地上の無線局からの赤外線等の電波を受信するビーコンモジュール又はRFID(Radio Frequency Identifier)モジュール等によって構成することができる。 Specifically, the mobile detector 100 includes a GPS module that receives radio waves from GPS (Global Positioning System) satellites, an RTK (Real Time Kinematic) module that receives radio waves from GPS satellites and radio stations on the ground, and ground. It can be configured by a beacon module or an RFID (Radio Frequency Identifier) module that receives radio waves such as infrared waves from a radio station.

また、統括制御部100は、移動検出器110の検出結果を用いて、下位制御器218及び228を制御する上位制御器120を有する。上位制御器120は、ユーザの理想的な移動の経路である理想経路を表す理想経路データ122aを記憶するメモリ122と、CPU(Central Processing Unit)121とを有する。 Further, the integrated control unit 100 has an upper controller 120 that controls the lower controllers 218 and 228 using the detection result of the movement detector 110. The upper controller 120 has a memory 122 that stores ideal route data 122a that represents an ideal route that is an ideal movement route for the user, and a CPU (Central Processing Unit) 121.

メモリ122には、ユーザを進行すべき方向に誘導する誘導制御の手順を規定した誘導制御プログラム122bも格納されている。CPU121は、誘導制御プログラム122bを実行することにより、誘導制御を行う。 The memory 122 also stores a guidance control program 122b that defines a guidance control procedure for guiding the user in the direction in which the user should proceed. The CPU 121 performs guidance control by executing the guidance control program 122b.

誘導制御において、CPU121は、移動検出器110の検出結果と、理想経路データ122aとを用いて、ユーザを直進させるか旋回させるかを選定する。ユーザを旋回させる場合は、ユーザを右方と左方のいずれの方向に旋回させるかの選定も行う。 In the guidance control, the CPU 121 selects whether to make the user go straight or turn using the detection result of the movement detector 110 and the ideal route data 122a. When turning the user, it is also selected whether the user is turned to the right or the left.

そして、CPU121は、ユーザを左方に旋回させる場合は、図6に示す右方移動促進制御を停止させた状態で、図5に示す左方移動促進制御を下位制御器218に実行させる。即ち、上述した左方誘導モーメントと右方誘導モーメントとのうち、左方誘導モーメントのみをユーザに付与する。これにより、ユーザを左方に導く状態(以下、左方誘導状態という。)が実現され、ユーザの進路が左に曲げられる。 Then, when the user is turned to the left, the CPU 121 causes the lower controller 218 to execute the left movement promotion control shown in FIG. 5 while the right movement promotion control shown in FIG. 6 is stopped. That is, of the above-mentioned left guidance moment and right guidance moment, only the left guidance moment is given to the user. As a result, a state in which the user is guided to the left (hereinafter referred to as a left guidance state) is realized, and the user's course is bent to the left.

一方、CPU121は、ユーザを右方に旋回させる場合は、図5に示す左方移動促進制御を停止させた状態で、図6に示す右方移動促進制御を下位制御器228に実行させる。即ち、左方誘導モーメントと右方誘導モーメントとのうち、右方誘導モーメントのみをユーザに付与する。これにより、ユーザを右方に導く状態(以下、右方誘導状態という。)が実現され、ユーザの進路が右に曲げられる。 On the other hand, when the user is turned to the right, the CPU 121 causes the lower controller 228 to execute the right movement promotion control shown in FIG. 6 with the left movement promotion control shown in FIG. 5 stopped. That is, of the left guidance moment and the right guidance moment, only the right guidance moment is given to the user. As a result, a state in which the user is guided to the right (hereinafter referred to as a right guidance state) is realized, and the user's course is bent to the right.

以上のようにして、上位制御器120は、左方誘導状態と右方誘導状態とのいずれの状態を実現するかを選定する処理と、選定した状態(以下、選定状態という。)を身体装着具200に実現させる制御と、を繰り返し行う制御装置の機能を有する。 As described above, the upper controller 120 has a process of selecting which state to realize, the left guidance state or the right guidance state, and the selected state (hereinafter referred to as the selection state) is attached to the body. It has a function of a control device that repeatedly performs control to be realized by the tool 200.

以下、図8に示すフローチャートに沿って誘導制御を具体的に説明する。 Hereinafter, the guidance control will be specifically described with reference to the flowchart shown in FIG.

図7を参照しながら、まず、図8のステップS31からS33までの動作を説明する。まず、CPU121は、ユーザの位置の検出結果を表す実検出データを移動検出器110から取得することにより(ステップS31)、ユーザの現在の位置PPを特定する。 First, the operations of steps S31 to S33 of FIG. 8 will be described with reference to FIG. 7. First, the CPU 121 identifies the current position PP of the user by acquiring the actual detection data representing the detection result of the user's position from the movement detector 110 (step S31).

また、CPU121は、移動検出器110によって前回に検出されたユーザの位置と、ユーザの現在の位置PPとの、座標値の差分により、ユーザの移動方向を表す移動ベクトルV1を特定する(ステップS32)。 Further, the CPU 121 specifies the movement vector V1 representing the movement direction of the user by the difference in the coordinate values between the position of the user previously detected by the movement detector 110 and the current position PP of the user (step S32). ).

一方、CPU121は、ユーザの現在の位置PPから、理想経路データ122aが表す理想経路IWに向かう理想移動ベクトルV2も別途特定する。そして、CPU121は、移動ベクトルV1を理想移動ベクトルV2に平行な方向に修正するために必要な旋回方向と旋回角度とを特定する(ステップS33)。 On the other hand, the CPU 121 also separately specifies the ideal movement vector V2 from the user's current position PP toward the ideal path IW represented by the ideal path data 122a. Then, the CPU 121 specifies a turning direction and a turning angle necessary for correcting the movement vector V1 in a direction parallel to the ideal movement vector V2 (step S33).

なお、旋回角度は、移動ベクトルV1の理想移動ベクトルV2からのずれ量を表す。図7では、移動ベクトルV1を理想移動ベクトルV2に平行な方向に修正するためには、ユーザを、進行方向に対して左方に旋回角度θだけ旋回させる必要がある場合を例示した。 The turning angle represents the amount of deviation of the movement vector V1 from the ideal movement vector V2. FIG. 7 illustrates a case where the user needs to be turned to the left by a turning angle θ with respect to the traveling direction in order to correct the movement vector V1 in a direction parallel to the ideal movement vector V2.

図8に戻り、次にCPU121は、ステップS33で特定した旋回角度がゼロであるか否かを判定し(ステップS34)、旋回角度がゼロでなければ(ステップS34;NO)、ステップS33で特定した旋回方向が左方であるか右方であるかを判定する(ステップS35)。 Returning to FIG. 8, the CPU 121 then determines whether or not the turning angle specified in step S33 is zero (step S34), and if the turning angle is not zero (step S34; NO), the CPU 121 specifies in step S33. It is determined whether the turning direction is left or right (step S35).

そして、CPU121は、旋回方向が左方である場合(ステップS35;左方)、ユーザを左方に旋回させるべく、図6に示した右方移動促進制御を停止させた状態で、図5に示した左方移動促進制御を下位制御器218に実行させる(ステップS36)。これにより、ユーザを左方に導く左方誘導状態が実現されるので、ユーザの進路が左に曲げられる。 Then, when the turning direction is to the left (step S35; left), the CPU 121 is shown in FIG. 5 with the right movement promotion control shown in FIG. 6 stopped in order to turn the user to the left. The lower controller 218 is made to execute the left movement promotion control shown (step S36). As a result, a left guidance state that guides the user to the left is realized, so that the user's course is bent to the left.

また、CPU121は、ステップS36の左方移動促進制御において、ユーザに付与する選定モーメントとしての左方誘導モーメントの大きさを、ステップS33で特定した旋回角度に応じた目標値に制御する。なお、既述のように、左方誘導モーメントの大きさは、図4に示すフライホイール211の仮想揺動軸i−AXの周りの角速度ωの大きさで制御できる。 Further, the CPU 121 controls the magnitude of the left guidance moment as the selection moment given to the user in the left movement promotion control in step S36 to a target value corresponding to the turning angle specified in step S33. As described above, the magnitude of the left induction moment can be controlled by the magnitude of the angular velocity ω i around the virtual swing axis i-AX of the flywheel 211 shown in FIG.

具体的には、CPU121は、ステップS33で特定した旋回角度が大きいほど、ユーザに付与される左方誘導モーメントが大きくなるように、左方誘導モーメントの大きさの目標値を求め、求めた目標値を下位制御器218に与える。下位制御器218は、左方誘導モーメントの大きさが目標値と一致するように、図4に示すフライホイール211の仮想揺動軸i−AXの周りの角速度ωの大きさを制御する。 Specifically, the CPU 121 obtains a target value of the magnitude of the left guidance moment so that the larger the turning angle specified in step S33, the larger the left guidance moment given to the user, and the obtained target. A value is given to the lower controller 218. The lower controller 218 controls the magnitude of the angular velocity ω i around the virtual swing axis i-AX of the flywheel 211 shown in FIG. 4 so that the magnitude of the left induction moment matches the target value.

これにより、ステップS33で特定した旋回角度に応じた大きさの左方誘導モーメントがユーザに付与されるので、左方移動促進制御によってユーザの進路が左に曲げられる角度が、ステップS33で特定した旋回角度に近づけられる。 As a result, a left guidance moment having a magnitude corresponding to the turning angle specified in step S33 is given to the user, so that the angle at which the user's course is bent to the left by the left movement promotion control is specified in step S33. It can be approached to the turning angle.

一方、CPU121は、旋回方向が右方である場合(ステップS35;右方)、ユーザを右方に旋回させるべく、図5に示した左方移動促進制御を停止させた状態で、図6に示した右方移動促進制御を下位制御器228に実行させる(ステップS37)。これにより、ユーザを右方に導く右方誘導状態が実現されるので、ユーザの進路が右に曲げられる。 On the other hand, when the turning direction is to the right (step S35; right), the CPU 121 is shown in FIG. 6 with the left movement promotion control shown in FIG. 5 stopped in order to turn the user to the right. The lower controller 228 is made to execute the right movement promotion control shown (step S37). As a result, a right-handed guidance state that guides the user to the right is realized, so that the user's course is bent to the right.

また、CPU121は、ステップS37の右方移動促進制御において、ユーザに付与する選定モーメントとしての右方誘導モーメントの大きさを、ステップS33で特定した旋回角度に応じた目標値に制御する。 Further, the CPU 121 controls the magnitude of the right guidance moment as the selection moment given to the user in the right movement promotion control in step S37 to a target value corresponding to the turning angle specified in step S33.

具体的には、CPU121は、ステップS33で特定した旋回角度が大きいほど、ユーザに付与される右方誘導モーメントが大きくなるように、右方誘導モーメントの大きさの目標値を求め、求めた目標値を下位制御器228に与える。下位制御器228は、右方誘導モーメントの大きさが目標値と一致するように、図1に示す左半身用モーメント付与機構226を制御する。 Specifically, the CPU 121 obtains a target value of the magnitude of the right guidance moment so that the larger the turning angle specified in step S33, the larger the right guidance moment given to the user, and the obtained target. A value is given to the lower controller 228. The lower controller 228 controls the left half body moment applying mechanism 226 shown in FIG. 1 so that the magnitude of the right induction moment matches the target value.

これにより、ステップS33で特定した旋回角度に応じた大きさの右方誘導モーメントがユーザに付与されるので、右方移動促進制御によってユーザの進路が右に曲げられる角度が、ステップS33で特定した旋回角度に近づけられる。 As a result, a right guidance moment having a magnitude corresponding to the turning angle specified in step S33 is given to the user, so that the angle at which the user's course is bent to the right by the right movement promotion control is specified in step S33. It can be approached to the turning angle.

次に、CPU121は、ステップS36又はステップS37を経た後は、再び移動検出器110の検出結果を参照し、ユーザが目的地に到着したか否かを判定する(ステップS38)。なお、目的値を表すデータは、予め理想経路データ122aに含まれているものとする。 Next, after passing through step S36 or step S37, the CPU 121 refers to the detection result of the movement detector 110 again and determines whether or not the user has arrived at the destination (step S38). It is assumed that the data representing the target value is included in the ideal route data 122a in advance.

また、CPU121は、ステップS34で旋回角度がゼロである場合には(ステップS34;YES)、ユーザをそのまま直進させればよく、既述の左方誘導状態及び右方誘導状態のいずれも実現させる必要がないので、図5に示した左方移動促進制御及び図6に示した右方移動促進制御を停止させたまま、ステップS38に移行する。 Further, when the turning angle is zero in step S34 (step S34; YES), the CPU 121 may allow the user to go straight as it is, and realizes both the left guidance state and the right guidance state described above. Since it is not necessary, the process proceeds to step S38 while the left movement promotion control shown in FIG. 5 and the right movement promotion control shown in FIG. 6 are stopped.

CPU121は、ステップS38で目的地に到達したと判定した場合には(ステップS38;YES)、誘導制御を終了し、まだ目的地に到達していない場合には(ステップS38;NO)、ステップS31に戻って同じ処理を繰り返す。つまり、CPU121は、左方誘導状態と右方誘導状態とのいずれの状態を実現するかの選定と、選定した状態である選定状態の実現とを、ユーザが目的地に到着するまでに繰り返す。 When the CPU 121 determines that the destination has been reached in step S38 (step S38; YES), the CPU 121 ends the guidance control, and when it has not yet reached the destination (step S38; NO), step S31. Return to and repeat the same process. That is, the CPU 121 repeats the selection of which state to realize, the left guidance state or the right guidance state, and the realization of the selected state, which is the selected state, until the user arrives at the destination.

以上説明したように本実施形態によれば、身体装着具200によってユーザの関節の周りに左方誘導モーメント又は右方誘導モーメントが付与され、これによりユーザの進行すべき方向への移動の動作が促進されることで、ユーザの移動の経路が理想経路に近づけられる。このため、ユーザは、移動中に進行すべき方向を自ら積極的に把握する必要がない。つまり、ユーザは、移動中に力覚を認識し続ける必要がない。従って、ユーザの注意力が奪われにくい。 As described above, according to the present embodiment, the body fitting 200 applies a left guidance moment or a right guidance moment around the user's joint, whereby the movement of the user in the direction in which the user should proceed is performed. By being promoted, the route of movement of the user can be brought closer to the ideal route. Therefore, the user does not need to positively grasp the direction to be taken during the movement. That is, the user does not have to keep recognizing the force sense while moving. Therefore, the user's attention is not easily deprived.

また、CPU121が、ユーザの移動方向の、理想経路に向かう方向からのずれ量を表す旋回角度を特定し、特定した旋回角度に応じて、左方誘導モーメント又は右方誘導モーメントの目標値を求める。そして、CPU121は、求めた目標値の左方誘導モーメント又は右方誘導モーメントが生成されるように、身体装着具200を制御する。 Further, the CPU 121 specifies a turning angle representing the amount of deviation of the user's moving direction from the direction toward the ideal path, and obtains a target value of the left guidance moment or the right guidance moment according to the specified turning angle. .. Then, the CPU 121 controls the body fitting 200 so that the left guidance moment or the right guidance moment of the obtained target value is generated.

このようにして、ユーザに付与される左方誘導モーメント及び右方誘導モーメントの大きさが、理想経路に向かう方向からのずれ量に応じた値に制御されるので、ユーザの移動経路をすみやかに理想経路に近づけることができる。 In this way, the magnitudes of the left guidance moment and the right guidance moment given to the user are controlled to values according to the amount of deviation from the direction toward the ideal path, so that the user's movement path can be swiftly performed. You can get closer to the ideal route.

[実施形態2]
上記実施形態1では、ユーザの左方への移動の動作を促進する左方誘導モーメントが、ユーザの左方への移動の動作をアシストするアシストモーメントであり、ユーザの右方への移動の動作を促進する右方誘導モーメントが、ユーザの右方への移動の動作をアシストするアシストモーメントである場合を例示した。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the left guidance moment that promotes the movement of the user to the left is an assist moment that assists the movement of the user to the left, and the movement of the user to the right. The case where the right guidance moment that promotes the movement of the user to the right is an assist moment that assists the movement of the user to the right has been illustrated.

ユーザの右方への移動の動作に負荷を与えることによっても、ユーザを左方に旋回させることができるので、左方誘導モーメントは、ユーザの右方への移動の動作に負荷を与える負荷モーメントであってもよい。また、ユーザの左方への移動の動作に負荷を与えることによっても、ユーザを右方に旋回させることができるので、右方誘導モーメントは、ユーザの左方への移動の動作に負荷を与える負荷モーメントであってもよい。以下、その具体例を述べる。 Since the user can be turned to the left by applying a load to the user's movement to the right, the left induction moment is a load moment that applies a load to the user's movement to the right. It may be. Also, the user can be turned to the right by applying a load to the user's movement to the left, so that the right guidance moment imposes a load on the user's movement to the left. It may be a load moment. A specific example will be described below.

図9に、本実施形態に係る左方移動促進制御のフローチャートを示す。この左方移動促進制御は、図1に示す左半身用身体装着具220の下位制御器228が実行する。 FIG. 9 shows a flowchart of the left movement promotion control according to the present embodiment. This left movement promotion control is executed by the lower controller 228 of the body wearer 220 for the left half of the body shown in FIG.

本実施形態では、図9のステップS43で角速度ω=ゼロが左大腿部CLの振り上げの開始時点を表す場合(ステップS43;振り上げ開始時点)、下位制御器228が、左大腿部CLの振り上げを妨げる半時計回りのモーメントがユーザの左股関節の周りに付与されるように、左半身用モーメント付与機構226を制御する(ステップS44)。 In the present embodiment, when the angular velocity ω k = zero represents the start time of swinging up of the left thigh CL in step S43 of FIG. 9 (step S43; the start of swinging up), the lower controller 228 determines the left thigh CL. The left half body moment applying mechanism 226 is controlled so that a counterclockwise moment that hinders the swinging up is applied around the user's left hip joint (step S44).

また、図9のステップS43で角速度ω=ゼロが左大腿部CLの振り下ろしの開始時点を表す場合(ステップS43;振り下ろし開始時点)、下位制御器228が、左大腿部CLの振り下ろしを妨げる時計回りのモーメントがユーザの左股関節の周りに付与されるように、左半身用モーメント付与機構226を制御する(ステップS45)。 Further, in step S43 of FIG. 9, when the angular velocity ω k = zero represents the start time of swinging down of the left thigh CL (step S43; the start of swinging down), the lower controller 228 is the left thigh CL. The left half body moment applying mechanism 226 is controlled so that a clockwise moment that prevents the user from swinging down is applied around the user's left hip joint (step S45).

これにより、ユーザの右方への移動が妨げられるので、ユーザの左方への移動を促進することができる。他の処理は、図5に示した左方移動促進制御と同様である。 As a result, the movement of the user to the right is hindered, so that the movement of the user to the left can be promoted. Other processing is the same as the left movement promotion control shown in FIG.

図10には、本実施形態に係る右方移動促進制御のフローチャートを示す。この右方移動促進制御は、図1に示す右半身用身体装着具210の下位制御器218が実行する。 FIG. 10 shows a flowchart of the rightward movement promotion control according to the present embodiment. This right movement promotion control is executed by the lower controller 218 of the body wearer 210 for the right half of the body shown in FIG.

本実施形態では、図10のステップS53で角速度ω=ゼロが、右大腿部CRの振り上げの開始時点を表す場合(ステップS53;振り上げ開始時点)、下位制御器218が、右大腿部CRの振り上げを妨げる半時計回りのモーメントがユーザの右股関節の周りに付与されるように、右半身用モーメント付与機構216を制御する(ステップS54)。 In the present embodiment, when the angular velocity ω k = zero in step S53 of FIG. 10 represents the start time of swinging up of the right thigh CR (step S53; the start of swinging up), the lower controller 218 is the right thigh. The right half body moment applying mechanism 216 is controlled so that a counterclockwise moment that prevents the CR from swinging up is applied around the user's right hip joint (step S54).

また、図10のステップS53で角速度ω=ゼロが、右大腿部CRの振り下ろしの開始時点を表す場合(ステップS53;振り下ろし開始時点)、下位制御器218が、右大腿部CRの振り下ろしを妨げる時計回りのモーメントがユーザの右股関節の周りに付与されるように、右半身用モーメント付与機構216を制御する(ステップS55)。 Further, when the angular velocity ω k = zero in step S53 of FIG. 10 represents the start time of swinging down of the right thigh CR (step S53; the start of swinging down), the lower controller 218 moves the right thigh CR. The right half body moment applying mechanism 216 is controlled so that a clockwise moment that prevents the user from swinging down is applied around the user's right hip joint (step S55).

これにより、ユーザの左方への移動が妨げられるので、ユーザの右方への移動を促進することができる。他の処理は、図6に示した右方移動促進制御と同様である。 As a result, the movement of the user to the left is hindered, so that the movement of the user to the right can be promoted. Other processing is the same as the right movement promotion control shown in FIG.

以上説明したように本実施形態では、左半身用モーメント付与機構226が、ユーザの左半身に左方誘導モーメントとしての負荷モーメントを付与し、右半身用モーメント付与機構216が、ユーザの右半身に右方誘導モーメントとしての負荷モーメントを付与する。上位制御器120が行う誘導制御のフローは、図8に示したフローと同じである。 As described above, in the present embodiment, the left half body moment applying mechanism 226 applies a load moment as a left induction moment to the user's left half body, and the right half body moment applying mechanism 216 applies the load moment to the user's right half body. A load moment is given as a right induction moment. The flow of guidance control performed by the upper controller 120 is the same as the flow shown in FIG.

[実施形態3]
上記実施形態1では、ユーザを左方に導く左方誘導状態で右方誘導モーメントの大きさをゼロとし、ユーザを右方に導く右方誘導状態で左方誘導モーメントの大きさをゼロとする誘導制御を例示した。また、上記実施形態1では、左方誘導状態でユーザの進路を左方に曲げる程度を、左方誘導モーメントの大きさで調整し、右方誘導状態でユーザの進路を右方に曲げる程度を、右方誘導モーメントの大きさで調整する誘導制御を例示した。
[Embodiment 3]
In the first embodiment, the magnitude of the right guidance moment is set to zero in the left guidance state that guides the user to the left, and the magnitude of the left guidance moment is set to zero in the right guidance state that guides the user to the right. Guidance control was illustrated. Further, in the first embodiment, the degree of bending the user's course to the left in the left guidance state is adjusted by the magnitude of the left guidance moment, and the degree of bending the user's course to the right in the right guidance state is adjusted. , The induction control adjusted by the magnitude of the right induction moment was illustrated.

左方誘導モーメントが右方誘導モーメントよりも大きければ、ユーザを左方に旋回させることができるので、左方誘導状態において、右方誘導モーメントの大きさは必ずしもゼロでなくてもよい。同様に、右方誘導モーメントが左方誘導モーメントよりも大きければ、ユーザを右方に旋回させることができるので、右方誘導状態において、左方誘導モーメントの大きさは必ずしもゼロでなくてもよい。 If the left guidance moment is larger than the right guidance moment, the user can be turned to the left, so that the magnitude of the right guidance moment does not necessarily have to be zero in the left guidance state. Similarly, if the right guidance moment is greater than the left guidance moment, the user can be turned to the right, so the magnitude of the left guidance moment does not necessarily have to be zero in the right guidance state. ..

以下、左方誘導モーメント及び右方誘導モーメントがアシストモーメントである場合について具体例を述べる。 Hereinafter, a specific example will be described of the case where the left guided moment and the right guided moment are assist moments.

図11に、本実施形態に係る誘導制御のフローチャートを示す。本実施形態においてCPU121は、まず、身体装着具200に、既述の左方移動促進制御と右方移動促進制御とを開始させる(ステップS61)。 FIG. 11 shows a flowchart of guidance control according to the present embodiment. In the present embodiment, the CPU 121 first causes the body fitting 200 to start the left movement promotion control and the right movement promotion control described above (step S61).

これにより、ユーザに左方誘導モーメント及び右方誘導モーメントが並行して付与される状態となる。但し、CPU121は、ステップS61の段階では、左方移動促進制御においてユーザに付与される左方誘導モーメントの大きさと、右方移動促進制御においてユーザに付与される右方誘導モーメントの大きさとが等しくなるように、身体装着具200を制御する。つまり、ユーザは、直進する方向への移動がアシストされた状態となる。 As a result, the left guidance moment and the right guidance moment are applied to the user in parallel. However, in step S61, the CPU 121 has the same magnitude of the left guidance moment given to the user in the left movement promotion control and the magnitude of the right guidance moment given to the user in the right movement promotion control. The body fitting 200 is controlled so as to be. That is, the user is in a state in which the movement in the straight direction is assisted.

本実施形態では、ユーザを左方に旋回させることを、左方誘導モーメントを右方誘導モーメントよりも大きく設定することで実現する。左方への旋回角度は、左方誘導モーメントから右方誘導モーメントを差し引いた値である不均衡度によって調整する。また、ユーザを右方に旋回させることは、右方誘導モーメントを左方誘導モーメントよりも大きく設定することで実現する。右方への旋回角度は、右方誘導モーメントから左方誘導モーメントを差し引いた値である不均衡度によって調整する。 In the present embodiment, turning the user to the left is realized by setting the left guidance moment to be larger than the right guidance moment. The turning angle to the left is adjusted by the degree of imbalance, which is the value obtained by subtracting the right guiding moment from the left guiding moment. Further, turning the user to the right is realized by setting the right guidance moment to be larger than the left guidance moment. The turning angle to the right is adjusted by the degree of imbalance, which is the value obtained by subtracting the left guiding moment from the right guiding moment.

そこで、CPU121は、ステップS33では、図7に示した移動ベクトルV1を理想移動ベクトルV2に平行な方向に修正するために必要な旋回方向と旋回角度とを特定するのみならず、特定した旋回角度に応じて、左方誘導状態又は右方誘導状態における左方誘導モーメントと右方誘導モーメントとの大きさの差である不均衡度ΔMを求める。 Therefore, in step S33, the CPU 121 not only specifies the turning direction and the turning angle necessary for correcting the movement vector V1 shown in FIG. 7 in a direction parallel to the ideal movement vector V2, but also specifies the specified turning angle. The degree of imbalance ΔM, which is the difference in magnitude between the left-inducing moment and the right-inducing moment in the left-inducing state or the right-inducing state, is obtained according to the above.

そして、CPU121は、既述のステップS35で旋回方向が左方である場合(ステップS35;左方)、ユーザを左方に旋回させるべく、左方誘導モーメントが右方誘導モーメントよりも、ステップS33で求めた不均衡度ΔMだけ大きく設定された選定状態を、身体装着具200に実現させる(ステップS62)。 Then, when the turning direction is left in step S35 described above (step S35; left), the CPU 121 has a left guidance moment rather than a right guidance moment in step S33 in order to turn the user to the left. The body fitting 200 is made to realize the selection state in which the imbalance degree ΔM obtained in 1 is set larger (step S62).

一方、CPU121は、既述のステップS35で旋回方向が右方である場合(ステップS35;右方)、ユーザを右方に旋回させるべく、右方誘導モーメントが左方誘導モーメントよりも、ステップS33で求めた不均衡度ΔMだけ大きく設定された選定状態を、身体装着具200に実現させる(ステップS63)。 On the other hand, in the case where the turning direction is to the right in step S35 described above (step S35; right), the CPU 121 has a right guided moment rather than a left guided moment in order to turn the user to the right in step S33. The body fitting 200 is made to realize the selection state in which the imbalance degree ΔM obtained in 1 is set larger (step S63).

以上、左方誘導モーメント及び右方誘導モーメントがアシストモーメントである場合を想定して誘導制御の具体例を述べたが、上記実施形態2で述べたとおり、左方誘導モーメント及び右方誘導モーメントは負荷モーメントであってもよい。左方誘導モーメント及び右方誘導モーメントが負荷モーメントである場合も、図11のフローと同じフローで誘導制御が実現できることは当業者に理解できるであろう。 In the above, a specific example of guidance control has been described assuming that the left guidance moment and the right guidance moment are assist moments, but as described in the second embodiment, the left guidance moment and the right guidance moment are It may be a load moment. Those skilled in the art will understand that even when the left induction moment and the right induction moment are load moments, induction control can be realized with the same flow as the flow of FIG.

[実施形態4]
上記実施形態1では、右半身用モーメント付与機構216が右大腿部CRに装着され、左半身用モーメント付与機構226が左大腿部CLに装着される構成を例示した。以下では、右半身用モーメント付与機構及び左半身用モーメント付与機構の装着位置を変更した具体例を述べる。
[Embodiment 4]
In the first embodiment, the configuration in which the right half body moment applying mechanism 216 is attached to the right thigh CR and the left half body moment applying mechanism 226 is attached to the left thigh CL is illustrated. In the following, a specific example in which the mounting positions of the right half body moment applying mechanism and the left half body moment applying mechanism are changed will be described.

図12に示すように、本実施形態に係る身体装着具300は、ユーザの右腕に取り付けられる右半身用身体装着具310と、ユーザの左腕に取り付けられる左半身用身体装着具320とを有する。 As shown in FIG. 12, the body fitting 300 according to the present embodiment includes a right half body fitting 310 attached to the user's right arm and a left half body fitting 320 attached to the user's left arm.

右半身用身体装着具310には、右半身用モーメント付与機構が内蔵されている。その右半身用モーメント付与機構は、ユーザの右肩関節の周りに、右腕の振りの動作をアシストすることにより左方への移動の動作を促進する左方誘導モーメントを付与する。 The body fitting 310 for the right half of the body has a built-in moment applying mechanism for the right half of the body. The right half body moment applying mechanism applies a left guidance moment around the user's right shoulder joint to promote the movement to the left by assisting the swinging motion of the right arm.

左半身用身体装着具320には、左半身用モーメント付与機構が内蔵されている。その左半身用モーメント付与機構は、ユーザの左肩関節の周りに、左腕の振りの動作をアシストすることにより右方への移動の動作を促進する右方誘導モーメントを付与する。 The left half body body fitting 320 has a built-in left half body moment applying mechanism. The left half body moment applying mechanism applies a right guidance moment around the user's left shoulder joint to promote the movement to the right by assisting the swinging motion of the left arm.

なお、右半身用モーメント付与機構が、右腕の振りの動作を妨げることにより右方への移動の動作を促進する右方誘導モーメントをユーザに付与し、左半身用モーメント付与機構が、左腕の振りの動作を妨げることにより左方への移動の動作を促進する左方誘導モーメントをユーザに付与してもよい。 In addition, the right half body moment giving mechanism gives the user a right guidance moment that promotes the movement to the right by hindering the right arm swinging motion, and the left half body moment giving mechanism gives the left arm swinging motion. The user may be provided with a left guidance moment that promotes the movement of movement to the left by interfering with the movement of.

また、右半身用身体装着具310に内蔵される右半身用モーメント付与機構、及び左半身用身体装着具320に内蔵される左半身用モーメント付与機構が、図3に示したものと同じ構成のもので実現できることは当業者に理解できるであろう。他の構成及び効果は、実施形態1と同様である。 Further, the right half body moment giving mechanism built into the right half body fitting 310 and the left half body moment giving mechanism built into the left half body fitting 320 have the same configurations as those shown in FIG. Those skilled in the art will understand that things can be achieved. Other configurations and effects are the same as in the first embodiment.

[実施形態5]
上記実施形態1では、ジャイロ効果によってモーメントを生成する右半身用モーメント付与機構216及び左半身用モーメント付与機構226を例示したが、回転の反作用によってモーメントを生成してもよい。以下、その具体例を述べる。
[Embodiment 5]
In the first embodiment, the right half body moment applying mechanism 216 and the left half body moment applying mechanism 226 that generate a moment by the gyro effect have been exemplified, but the moment may be generated by the reaction of rotation. A specific example will be described below.

図13に示すように、本実施形態に係るモーメント付与機構は、リアクションホイールよりなる体幹軸用モーメント付与機構410によって構成される。なお、図14は、体幹軸用モーメント付与機構410が装着されたユーザを上方からみた上面図である。 As shown in FIG. 13, the moment applying mechanism according to the present embodiment is configured by a trunk axis moment applying mechanism 410 including a reaction wheel. Note that FIG. 14 is a top view of a user equipped with the trunk axis moment applying mechanism 410 as viewed from above.

体幹軸用モーメント付与機構410は、ユーザの胸部の背面、即ち背中BCから、ユーザにとって後方に向かって延在しているアーム411と、アーム411の基端をユーザの背中BCに固定する固定具412と、アーム411の先端に回転自在に取り付けられたフライホイール413と、フライホール413を回転させるモータ414と、フライホール413の回転を止めるブレーキ機構415と、モータ414及びブレーキ機構415を制御する下位制御器416とを有する。 The trunk axis moment applying mechanism 410 fixes the arm 411 extending rearward to the user from the back surface of the user's chest, that is, the back BC, and fixing the base end of the arm 411 to the user's back BC. Controls the tool 412, the flywheel 413 rotatably attached to the tip of the arm 411, the motor 414 that rotates the flyhole 413, the brake mechanism 415 that stops the rotation of the flyhole 413, the motor 414, and the brake mechanism 415. It has a lower controller 416 and a lower controller 416.

図示しないが、フライホイール413の回転軸は、上下方向に延びている。以下、フライホイール413の回転方向について時計回り/反時計回りとは、フライホイール413を上方からみた場合の回転方向を指すものとする。 Although not shown, the axis of rotation of the flywheel 413 extends in the vertical direction. Hereinafter, regarding the rotation direction of the flywheel 413, clockwise / counterclockwise refers to the rotation direction when the flywheel 413 is viewed from above.

モータ414がフライホイール413を時計回りに回転させ始めた瞬間、又は半時計回りに回転中のフライホイール413の回転をブレーキ機構415が停止させた瞬間に、右肩が前に出る向きにユーザの身体をねじるモーメントMが、ユーザに付与される。このモーメントMは、ユーザの左方向への移動をアシストするので左方誘導モーメントである。 The moment the motor 414 starts rotating the flywheel 413 clockwise, or the moment the brake mechanism 415 stops the rotation of the flywheel 413 rotating counterclockwise, the user's right shoulder is oriented forward. A moment MA that twists the body is given to the user. This moment M A is a left-induced moments so assists the leftward movement of the user.

また、モータ414がフライホイール413を半時計回りに回転させ始めた瞬間、又は時計回りに回転中のフライホイール413の回転をブレーキ機構415が停止させた瞬間に、左肩が前に出る向きにユーザの身体をねじるモーメントMが、ユーザに付与される。このモーメントMは、ユーザの右方向への移動をアシストするので右方誘導モーメントである。 Further, the moment the motor 414 starts rotating the flywheel 413 counterclockwise, or the moment the brake mechanism 415 stops the rotation of the flywheel 413 rotating clockwise, the user turns the left shoulder forward. moment M B twisting of the body, is given to the user. This moment M B is a right induction moment so to assist the rightward movement of the user.

従って、下位制御器416は、図1に示した統括制御部100からの指令に応じて、ユーザに左方誘導モーメントを付与する左方誘導状態と、ユーザに右方誘導モーメントを付与する右方誘導状態とを選択的に実現させることができる。 Therefore, the lower controller 416 has a left guidance state in which the user is given a left guidance moment and a right side in which the user is given a right guidance moment in response to a command from the integrated control unit 100 shown in FIG. The induced state can be selectively realized.

また、下位制御器416は、モータ414がフライホイール413に与えるトルクを制御することによって、左方誘導モーメント及び右方誘導モーメントの各々の大きさを調整できる。モータ44がフライホイール413に与える時計回りのトルクと、反時計回りのトルクとを各々独立に制御できるので、左方誘導モーメントと右方誘導モーメントとの大きさを異ならせることもできる。従って、本実施形態でも、図8に示した誘導制御と同様の制御が可能である。 Further, the lower controller 416 can adjust the magnitudes of the left guidance moment and the right guidance moment by controlling the torque applied to the flywheel 413 by the motor 414. Since the clockwise torque applied to the flywheel 413 by the motor 44 and the counterclockwise torque can be controlled independently, the magnitudes of the left guided moment and the right guided moment can be made different. Therefore, also in this embodiment, the same control as the guidance control shown in FIG. 8 is possible.

なお、ユーザの身体には、ユーザの疾走の動作の周期を特定可能な物理量として加速度を検出する物理量検出器としての加速度検出器420が取り付けられる。下位制御器416は、角速度検出器420の検出結果を用いて、左方誘導モーメント及び右方誘導モーメントの付与の周期がユーザの疾走の動作の周期と一致するように、モータ414及びブレーキ機構415を制御する。他の構成及び効果は、実施形態1と同様である。 An acceleration detector 420 as a physical quantity detector that detects acceleration as a physical quantity that can specify the cycle of the user's sprinting motion is attached to the user's body. Using the detection result of the angular velocity detector 420, the lower controller 416 uses the motor 414 and the brake mechanism 415 so that the cycle of applying the left guidance moment and the right guidance moment matches the cycle of the user's sprinting operation. To control. Other configurations and effects are the same as in the first embodiment.

[実施形態6]
上記実施形態1では、上位制御器120のメモリ122に理想経路データ122aが予め格納されている構成を例示したが、理想経路データ122aは上位制御器120によって逐次に取得されてもよい。以下、その具体例を述べる。
[Embodiment 6]
In the first embodiment, the configuration in which the ideal route data 122a is stored in the memory 122 of the upper controller 120 in advance is illustrated, but the ideal route data 122a may be sequentially acquired by the upper controller 120. A specific example will be described below.

図14に示すように、本実施形態では、伴走体としての伴走者U2が、ユーザU1と並んで疾走する状況を想定する。伴走者U2には、伴走者U2の移動方向をリアルタイムに検出する伴走体用移動検出器としての伴走者用移動検出器500が取り付けられている。 As shown in FIG. 14, in the present embodiment, it is assumed that the companion U2 as the companion runs alongside the user U1. The companion U2 is equipped with a companion movement detector 500 as a companion body movement detector that detects the movement direction of the companion U2 in real time.

本実施形態では、図1に示した上位制御器120が、伴走者用移動検出器500から、伴走者U2の移動方向の検出結果を表す移動方向データを理想経路データ122aとしてリアルタイムに無線で取得する。 In the present embodiment, the upper controller 120 shown in FIG. 1 wirelessly acquires the movement direction data representing the detection result of the movement direction of the companion U2 from the companion movement detector 500 as ideal route data 122a in real time. do.

そして、上位制御器120は、まず移動方向データを用いて、伴走者U2の移動方向を表す移動ベクトルV3を特定する。次に、上位制御器120は、移動ベクトルV3をユーザの現在の位置PPに平行移動させた理想移動ベクトルV4を特定する。 Then, the upper controller 120 first identifies the movement vector V3 representing the movement direction of the companion U2 by using the movement direction data. Next, the upper controller 120 identifies the ideal movement vector V4 in which the movement vector V3 is translated to the user's current position PP.

次に、上位制御器120は、ユーザの移動方向を表す移動ベクトルV1を理想移動ベクトルV4に一致させるために必要な旋回方向と旋回角度とを特定する。本実施形態ではこのような処理が、図8のステップS33において行われる。 Next, the upper controller 120 specifies a turning direction and a turning angle required to match the moving vector V1 representing the moving direction of the user with the ideal moving vector V4. In this embodiment, such processing is performed in step S33 of FIG.

図14では、移動ベクトルV1を理想移動ベクトルV2に一致させるためには、ユーザを、進行方向に対して左方に旋回角度θだけ旋回させる必要がある場合を例示した。なお、ユーザの現在の位置PPと移動ベクトルV1との特定方向は、図7を参照して説明したとおりである。他の構成及び効果は、実施形態1と同様である。 FIG. 14 illustrates a case where the user needs to be swiveled to the left by a swivel angle θ with respect to the traveling direction in order to match the movement vector V1 with the ideal movement vector V2. The specific directions of the user's current position PP and the movement vector V1 are as described with reference to FIG. 7. Other configurations and effects are the same as in the first embodiment.

以上、実施形態1−6について説明した。以下に述べる変形も可能である。 The first to sixth embodiments have been described above. The modifications described below are also possible.

上記実施形態1では、上位制御器120がユーザの身体に装着される構成を例示したが、上位制御器120の位置は特に限定されない。上位制御器120は、無線を通じて遠隔から下位制御器218及び228を制御することができる。従って、上位制御器120は、地上の任意の場所に固定されていてもよい。 In the first embodiment, the configuration in which the upper controller 120 is attached to the user's body is illustrated, but the position of the upper controller 120 is not particularly limited. The upper controller 120 can remotely control the lower controllers 218 and 228 via radio. Therefore, the host controller 120 may be fixed at any place on the ground.

上記実施形態5では、体幹軸用モーメント付与機構410をユーザの胸部に装着する構成を例示したが、体幹軸用モーメント付与機構410は、ユーザの頭部又は腰部に装着してもよい。ユーザの頭部又は腰部をねじるモーメントをユーザに付与することによっても、ユーザの左方又は右方への移動の動作がアシストされる。 In the fifth embodiment, the configuration in which the trunk axis moment applying mechanism 410 is attached to the user's chest is illustrated, but the trunk axis moment applying mechanism 410 may be attached to the user's head or waist. The movement of the user to the left or right is also assisted by giving the user a moment of twisting the user's head or waist.

上記実施形態1−5を相互に組み合わせることも可能である。例えば、図2に示した右半身用身体装着具210及び左半身用身体装着具220と、図13に示した右半身用身体装着具310及び左半身用身体装着具320とを併用してもよいし、さらに、図14に示した体幹軸用モーメント付与機構410を併用してもよい。 It is also possible to combine the above embodiments 1-5 with each other. For example, even if the right half body fitting 210 and the left half body fitting 220 shown in FIG. 2 and the right half body fitting 310 and the left half body fitting 320 shown in FIG. 13 are used in combination. Alternatively, the trunk axis moment applying mechanism 410 shown in FIG. 14 may be used in combination.

上記実施形態6では、ユーザと並んで移動することにより規範となる移動方向を示す伴走体が、人である場合を例示した。伴走体は、例えば、自動車、自転車、ドローン等の回転翼機であってもよい。 In the sixth embodiment, the case where the companion body indicating the movement direction that becomes the norm by moving side by side with the user is a person is illustrated. The companion body may be, for example, a rotary wing aircraft such as an automobile, a bicycle, or a drone.

図1に示す誘導制御プログラム122bをコンピュータにインストールすることで、そのコンピュータに、移動検出器110の検出結果を取得する取得機能と、取得した検出結果と理想経路データ122aとを用いて、進行すべき方向へのユーザの移動が促進されるように身体装着具200を制御する制御機能とを実現させることができる。誘導制御プログラム122bは、通信ネットワークを介して配布してもよいし、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよい。 By installing the guidance control program 122b shown in FIG. 1 on a computer, the computer proceeds using the acquisition function for acquiring the detection result of the movement detector 110, the acquired detection result, and the ideal route data 122a. It is possible to realize a control function for controlling the body fitting 200 so that the movement of the user in the desired direction is promoted. The guidance control program 122b may be distributed via a communication network, or may be stored and distributed in a computer-readable recording medium.

100…統括制御部、
110…移動検出器、
120…上位制御器(制御装置)、
121…CPU、
122…メモリ、
122a…理想経路データ、
122b…誘導制御プログラム、
200…身体装着具(モーメント付与機構)、
210…右半身用身体装着具、
210A…本体部、
210B…ベルト、
211…フライホイール、
212…自転用モータ、
213…保持部材、
214…基枠、
215…揺動用モータ、
216…右半身用モーメント付与機構、
217…角速度検出器、
218…下位制御器、
219…バッテリ、
220…左半身用身体装着具、
220A…本体部、
220B…ベルト、
226…左半身用モーメント付与機構、
227…角速度検出器、
228…下位制御器、
229…バッテリ、
300…身体装着具、
310…右半身用身体装着具(右半身用モーメント付与機構)、
320…左半身用身体装着具(左半身用モーメント付与機構)、
410…体幹軸用モーメント付与機構、
411…アーム、
412…固定具、
413…フライホイール、
414…モータ、
415…ブレーキ機構、
416…下位制御器、
420…加速度検出器、
500…伴走者用移動検出器(伴走体用移動検出器)、
600…誘導装置、
BC…背中、
CL…左大腿部、
CM…重心、
CR…右大腿部、
IW…理想経路、
i−AX…仮想揺動軸、
j−AX…仮想自転軸、
k−AX…仮想回転軸、
NL…仮想中立線、
PP…ユーザの現在の位置、
U1…ユーザ、
U2…伴走者(伴走体)、
V1,V3…移動ベクトル、
V2,V4…理想移動ベクトル。
100 ... Integrated control unit,
110 ... Movement detector,
120 ... Upper controller (control device),
121 ... CPU,
122 ... Memory,
122a ... Ideal route data,
122b ... Induction control program,
200 ... Body wearer (moment applying mechanism),
210 ... Body fittings for the right half of the body,
210A ... Main body,
210B ... Belt,
211 ... Flywheel,
212 ... Motor for rotation,
213 ... Holding member,
214 ... Base frame,
215 ... rocking motor,
216 ... Right half body moment applying mechanism,
217 ... Angular velocity detector,
218 ... Lower controller,
219 ... Battery,
220 ... Body wear for the left half of the body,
220A ... Main body,
220B ... Belt,
226 ... Moment applying mechanism for the left half of the body,
227 ... Angular velocity detector,
228 ... Lower controller,
229 ... Battery,
300 ... Body wear,
310 ... Right-sided body fitting (right-sided moment-giving mechanism),
320 ... Body attachment for the left half of the body (moment applying mechanism for the left half of the body),
410 ... Moment applying mechanism for trunk axis,
411 ... Arm,
412 ... Fixture,
413 ... Flywheel,
414 ... Motor,
415 ... Brake mechanism,
416 ... Lower controller,
420 ... Accelerometer,
500 ... Movement detector for companion (movement detector for companion),
600 ... Guidance device,
BC ... back,
CL ... Left thigh,
CM ... Center of gravity,
CR ... Right thigh,
IW ... ideal route,
i-AX ... Virtual swing axis,
j-AX ... Virtual rotation axis,
k-AX ... Virtual rotation axis,
NL ... Virtual Neutral Line,
PP ... User's current position,
U1 ... User,
U2 ... Accompanied person (accompanied body),
V1, V3 ... Movement vector,
V2, V4 ... Ideal movement vector.

Claims (8)

ユーザの位置又は移動方向を検出する移動検出器と、
前記ユーザの身体に装着され、前記ユーザの関節の周りに、前記ユーザの左方への移動の動作を促進する左方誘導モーメントと、前記ユーザの右方への移動の動作を促進する右方誘導モーメントとを付与可能なモーメント付与機構と、
前記移動検出器の検出結果を表す実検出データと、前記ユーザの理想的な移動の経路である理想経路を表す理想経路データとを用いて、前記左方誘導モーメントが前記右方誘導モーメントよりも大きい左方誘導状態と、前記右方誘導モーメントが前記左方誘導モーメントよりも大きい右方誘導状態とのいずれの状態を実現するかを選定する処理と、選定した前記状態である選定状態を前記モーメント付与機構に実現させる制御とを繰り返すことにより、前記ユーザの移動の経路を前記理想経路に近づける制御装置と、
を備える、誘導装置。
A movement detector that detects the user's position or movement direction,
A left induction moment that is worn on the user's body and promotes the user's leftward movement around the user's joints and a right side that promotes the user's rightward movement. A moment giving mechanism that can give an induced moment and
Using the actual detection data representing the detection result of the movement detector and the ideal path data representing the ideal path which is the ideal movement path of the user, the left guidance moment is larger than the right guidance moment. The process of selecting which state to realize, the large left guidance state or the right guidance state in which the right guidance moment is larger than the left guidance moment, and the selected state, which is the selected state, are described above. A control device that brings the user's movement path closer to the ideal path by repeating the control realized by the moment applying mechanism.
A guidance device.
前記モーメント付与機構が、前記左方誘導モーメントと前記右方誘導モーメントとの各々の大きさを制御可能に構成されており、
前記制御装置が、前記実検出データを用いて特定される前記ユーザの前記移動方向の、前記理想経路に向かう方向からのずれ量を表す旋回角度を特定し、特定した前記旋回角度に応じて、前記左方誘導状態又は前記右方誘導状態における前記左方誘導モーメントと前記右方誘導モーメントとの大きさの差である不均衡度を求め、求めた前記不均衡度を有する前記選定状態を前記モーメント付与機構に実現させる、
請求項1に記載の誘導装置。
The moment applying mechanism is configured to be able to control the magnitudes of the left guided moment and the right guided moment.
The control device specifies a turning angle representing the amount of deviation of the moving direction of the user from the direction toward the ideal path specified by using the actual detection data, and the turning angle corresponds to the specified turning angle. The degree of imbalance, which is the difference in magnitude between the left guided moment and the right guided moment in the left guided state or the right guided state, is obtained, and the selected state having the obtained imbalance is defined as the selected state. Realized in the moment giving mechanism,
The guidance device according to claim 1.
前記モーメント付与機構が、
前記ユーザの右半身に装着され、前記右半身に前記左方誘導モーメントと前記右方誘導モーメントとの一方のモーメントを付与する右半身用モーメント付与機構と、
前記ユーザの左半身に装着され、前記左半身に前記左方誘導モーメントと前記右方誘導モーメントとの他方のモーメントを付与する左半身用モーメント付与機構と、
を有する、請求項1又は2に記載の誘導装置。
The moment applying mechanism
A moment giving mechanism for the right half of the body, which is attached to the right half of the user and gives one of the left guided moment and the right guided moment to the right half of the body.
A moment applying mechanism for the left half of the body, which is attached to the left half of the user and imparts the other moment of the left guided moment and the right guided moment to the left half of the body.
The guidance device according to claim 1 or 2.
前記右半身用モーメント付与機構が、前記右半身に付与する前記モーメントの向きを、前記ユーザの歩行又は疾走の動作の半周期に等しい周期で切り換え、かつ前記左半身用モーメント付与機構が、前記左半身に付与する前記モーメントの向きを、前記半周期に等しい周期で切り換える、
請求項3に記載の誘導装置。
The right half body moment giving mechanism switches the direction of the moment given to the right half body at a cycle equal to a half cycle of the walking or sprinting motion of the user, and the left half body moment giving mechanism changes the direction of the moment to the left. The direction of the moment applied to the half body is switched at a cycle equal to the half cycle.
The guidance device according to claim 3.
前記モーメント付与機構が、
前記ユーザの頭部、胸部、又は腰部に装着され、前記ユーザの身体をねじる向きの前記左方誘導モーメント及び前記右方誘導モーメントを前記身体に付与する体幹軸用モーメント付与機構、
を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の誘導装置。
The moment applying mechanism
A trunk axis moment imparting mechanism that is attached to the user's head, chest, or lumbar region and imparts the left guiding moment and the right guiding moment in a direction that twists the user's body to the body.
The guidance device according to any one of claims 1 to 4.
前記体幹軸用モーメント付与機構が、前記ユーザの歩行又は疾走の動作の周期に等しい周期で前記左方誘導モーメント及び前記右方誘導モーメントを前記身体に付与する、
請求項5に記載の誘導装置。
The trunk axis moment applying mechanism applies the left guidance moment and the right guidance moment to the body at a cycle equal to the cycle of the walking or sprinting motion of the user.
The guidance device according to claim 5.
前記ユーザと並んで移動する伴走体に取り付けられ、前記伴走体の位置又は移動方向を検出する伴走体用移動検出器、
をさらに備え、
前記制御装置が、前記伴走体用移動検出器の検出結果を前記理想経路データとして前記伴走体用移動検出器から取得する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の誘導装置。
A movement detector for a companion that is attached to a companion that moves side by side with the user and detects the position or direction of the companion.
With more
The control device acquires the detection result of the accompanying vehicle movement detector as the ideal route data from the accompanying vehicle movement detector.
The guidance device according to any one of claims 1 to 6.
ユーザの身体に装着され、前記ユーザの関節の周りに、前記ユーザの左方への移動の動作を促進する左方誘導モーメントと、前記ユーザの右方への移動の動作を促進する右方誘導モーメントとを付与可能なモーメント付与機構、
を制御するコンピュータに、
前記ユーザの位置又は移動方向の検出結果を取得する取得機能と、
前記取得機能によって取得した前記検出結果と、前記ユーザの理想的な移動の経路である理想経路を表す理想経路データとを用いて、前記左方誘導モーメントが前記右方誘導モーメントよりも大きい左方誘導状態と、前記右方誘導モーメントが前記左方誘導モーメントよりも大きい右方誘導状態とのいずれの状態を実現するかを選定する処理と、選定した前記状態である選定状態を前記モーメント付与機構に実現させる制御とを繰り返すことにより、前記ユーザの移動の経路を前記理想経路に近づける制御機能と、
を実現させる、誘導制御プログラム。
A left guidance moment that is worn on the user's body and promotes the movement of the user to the left and a right guidance that promotes the movement of the user to the right around the user's joint. Moment giving mechanism that can give moments,
To the computer that controls
An acquisition function that acquires the detection result of the user's position or movement direction, and
Using the detection result acquired by the acquisition function and the ideal path data representing the ideal path which is the ideal movement path of the user, the left guidance moment is larger than the right guidance moment on the left side. The process of selecting which state to realize, the induction state or the right induction state in which the right induction moment is larger than the left induction moment, and the selected state, which is the selected state, are selected by the moment applying mechanism. A control function that brings the user's movement route closer to the ideal route by repeating the control to be realized in
Guidance control program that realizes.
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