JP5874717B2

JP5874717B2 - 訓練システム、及び訓練方法

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Publication number: JP5874717B2
Application number: JP2013249357A
Authority: JP
Inventors: 雅之伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2033-12-02
Also published as: JP2015106127A; US10029173B2; EP2878347B1; US20150151200A1; EP2878347A1

Description

本発明は、所定領域内の移動体を操作するユーザに対して訓練を行う訓練システム、及び訓練方法に関するものである。

カメラなどでユーザの動作を検出し、該検出したユーザの動作に基づいてゲームの制御を行う技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００３−１３５８５１号公報

上記技術を用いて、例えば、移動体の動作を検出し該検出した移動体の動作に基づいて制御を行うことで、移動体操作の訓練を行う訓練システムが想定される。ところで、上記技術を用いた訓練において、移動体が進入可能な進入領域と、移動体が進入不可能な禁止領域と、を十分に考慮して訓練が行われているとは言えない。例えば、訓練中に移動体が禁止領域に進入し、障害物などと接触する虞がある。これに対し、従来の訓練システムにおいては、訓練を補助する補助者などが必要となる場合があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、高い安全性と省力化を実現できる訓練システム、及び訓練方法を提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、所定領域内を移動する移動体の動作を検出する第１検出手段と、前記第１検出手段により検出された前記移動体の動作に基づいて、該移動体の動作指示を行う指示手段と、を備え、ユーザが前記指示手段の動作指示に応じて前記移動体を操作する訓練システムであって、前記所定領域には、前記移動体が進入可能な進入領域と、前記移動体が進入不可能な禁止領域と、が設定されており、前記移動体と前記禁止領域との距離を検出する第２検出手段と、前記第２検出手段により検出された距離が第１所定値以下となるとき、警告を行う警告手段と、を備える、ことを特徴とする訓練システムである。
この一態様において、前記所定領域内を移動する一方の前記移動体と他方の前記移動体との距離を検出する第３検出手段を更に備え、前記警告手段は、前記第３検出手段により検出された距離が第２所定値以下となるとき、警告を行ってもよい。
この一態様において、前記警告手段は、前記第２検出手段により検出された距離が第１所定値以下となるとき、前記移動体が前記禁止領域から離れる誘導の動作指示を行っても良い。
この一態様において、前記移動体は、移動体本体の倒立状態を維持しつつ該移動体本体の傾きに応じて移動する倒立制御を行い、前記指示手段は、前記移動体本体が前記禁止領域から離れる方向に向かって傾くよう前記動作指示を行ってもよい。
この一態様において、前記警告手段は、前記第２検出手段により検出された移動体の距離が第１所定値以下となるとき、警告を行う共に、該移動体のユーザを降車させるための降車指示を該移動体に対して行っても良い。
この一態様において、前記指示手段は、前記第１検出手段により検出された前記移動体の動作に基づいて、前記移動体に乗車するユーザの訓練習熟度を算出し、該算出した訓練習熟度に応じて、訓練メニューの訓練難易度を調整してもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、所定領域内を移動する移動体の動作を検出するステップと、前記検出された移動体の動作に基づいて、該移動体の動作指示を行うステップと、ユーザが前記動作指示に応じて前記移動体を操作するステップと、を含む訓練方法であって、前記所定領域には、前記移動体が進入可能な進入領域と、前記移動体が進入不可能な禁止領域と、が設定されており、前記移動体と前記禁止領域との距離を検出するステップと、前記検出された距離が第１所定値以下となるとき、警告を行うステップと、を含む、ことを特徴とする訓練方法であってもよい。

本発明によれば、高い安全性と省力化を実現できる訓練システム、及び訓練方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態に係る訓練システムの概略的な構成を示すブロック図である。本発明の一実施の形態に係る訓練システムによる訓練を受ける移動体を示す図である。投影装置を用いて動作指示を行う一構成例を示す図である。所定領域内に設定された進入領域及び禁止領域を示す図である。本発明の一実施の形態に係る訓練システムによる訓練方法の処理フローを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明の一実施の形態に係る訓練システムおいて、例えば、ユーザが移動体に搭乗し訓練システムからの動作指示に応じて移動体の操作を行うことで、ユーザの操作訓練を行うものである。移動体として、例えば、倒立状態を維持しつつ搭乗者の重心移動に応じて、前後進、左右旋回、加減速などの走行を行うことができる倒立二輪車が適用されている。移動体は、移動体本体の倒立状態を維持しつつ、移動体本体の傾きに応じて移動する倒立制御を実行する。図１は、本実施の形態に係る訓練システムの概略的なシステム構成を示すブロック図である。図２は、本実施の形態に係る訓練システムによる訓練を受ける移動体を示す図である。

本実施の形態に係る訓練システム１は、訓練を行う所定領域内における複数あるいは単一の移動体１０の動作を検出する動作検出装置２と、移動体１０の動作指示をユーザに対して行う指示装置３と、ユーザに対して警告を行う警告装置４と、を備えている。

動作検出装置２は、第１及び第２検出手段の一具体例であり、所定領域内における移動体１０の動作を検出できる、例えば、カメラ、レーダセンサ、超音波センサなどで構成されている。動作検出装置２は、例えば、カメラ２１により撮影された移動体１０の撮影画像に基づいて、移動体１０の位置、移動方向、移動速度、移動加速度などの動作情報を検出することができる。動作検出装置２は、検出した移動体１０の動作情報を指示装置３に対して出力する。

なお、動作検出装置２は、カメラ２１などの距離センサを用いて、各移動体１０の動作情報を取得しているが、これに限らない。例えば、各移動体１０にＧＰＳ（Global Positioning System）装置が搭載されており、動作検出装置２は、各移動体１０のＧＰＳ装置から送信されるＧＰＳ情報に基づいて、各移動体１０の動作情報を検出してもよい。

指示装置３は、指示手段の一具体例であり、移動体１０を操作するユーザに対して動作指示（前後進、左右旋回、加減速、停止など）を行う。指示装置３は、例えば、表示装置、スピーカ、などで構成されている。指示装置３は、動作検出装置２から出力される移動体１０の動作情報に基づいて、移動体１０のユーザに対して動作指示を行う。指示装置３は、動作指示として、例えば、表示装置３１の表示画面上に移動体１０が移動すべき位置、移動方向、移動速度、移動加速度などを表示させる。また、指示装置３は、動作検出装置２から出力される移動体１０の位置、移動方向、移動速度などに基づいて、ユーザに対して移動体１０が移動すべき位置、移動方向（前後進、左右旋回）、移動速度（加減速）などの指示を行う。

表示装置３１は、表示画面上に上記ユーザに対する動作指示を表示させるものであり、例えば、液晶ディスプレイ装置、有機ＥＬ装置などで構成されている。表示装置３１の表示画面は、タッチパネルとして機能してもよい。ユーザは、表示装置３１の表示画面上をタッチすることで、訓練情報、操作情報、ユーザ情報などの任意の情報を入力することができる。スピーカ３２は、上記ユーザに対する動作指示を音声により行うものである。

指示装置３は、投影装置（プロジェクター）３３を用いて動作指示を行っても良い。例えば、指示装置３は、投影装置３３を用いて、移動体１０が移動すべき位置、移動方向、移動速度などの動作指示を路面や壁面などに投影する（図３）。

警告装置４は、警告手段の一具体例であり、表示装置やスピーカなどにより構成されている。警告装置４は、表示装置３１を用いて、その表示画面上に警告表示を表示させ、あるいは、スピーカ３２を用いて音声により警告音を出力する。さらに、警告装置４は、投影装置３３を用いて、路面や壁面に警告表示を行っても良い。

ところで、上述の如く、移動体１０の訓練は所定領域Ｓ内で行われている（図４）。この所定領域Ｓは、移動体１０が進入可能な進入領域Ｓ１と、移動体１０が進入不可能な禁止領域（斜線部）Ｓ２と、が設定されている。この進入領域Ｓ１は、移動体１０が進入し走行しても安全な領域である。一方、禁止領域Ｓ２は、移動体１０が障害物などと接触する虞があるため、移動体１０の進入を禁止した領域である。

本実施の形態に係る訓練システム１は、移動体１０と上記禁止領域Ｓ２との距離が第１所定値以下となり、移動体１０が禁止領域Ｓ２に接近すると、ユーザに対して警告を行うことを特徴とする。ユーザはその警告に従って移動体１０を操作し禁止領域Ｓ２への進入を回避することで、障害物などとの接触を確実に回避することができる。

動作検出装置２は、カメラ２１により撮影された所定領域Ｓの撮影画像に基づいて、所定領域Ｓ内における移動体１０の相対位置及び禁止領域Ｓ２の相対位置を検出する。そして、動作検出装置２は、検出した所定領域Ｓ内における移動体１０及び禁止領域Ｓ２の相対位置に基づいて、移動体１０と禁止領域Ｓ２との距離を検出する。動作検出装置２は、検出した移動体１０と禁止領域Ｓ２との距離を警告装置４に出力する。警告装置４は、動作検出装置２から出力される移動体１０と禁止領域Ｓ２との距離が第１所定値以下となるとき、表示装置３１、スピーカ３２、投影装置３３などを用いてユーザに対して警告を行う。

警告装置４は、例えば、移動体１０が禁止領域Ｓ２に接近している旨を表示装置３１、スピーカ３２、投影装置３３などを用いてユーザに対して報知する。なお、警告装置４は、表示装置３１、スピーカ３２、投影装置３３などを用いて、移動体１０を禁止領域Ｓ２から離れるような誘導の動作指示を行っても良い。

同様に、所定領域Ｓ内に複数の移動体１０が存在する場合、動作検出装置２は、カメラ２１により撮影された所定領域Ｓの撮影画像に基づいて、所定領域Ｓ内における各移動体１０間の距離を検出する。動作検出装置２は、検出した各移動体１０間の距離を警告装置４に出力する。警告装置４は、動作検出装置２から出力される各移動体１０間の距離が第１所定値以下となるとき、表示装置３１、スピーカ３２、投影装置３３などを用いてユーザに対して警告を行う。

警告装置４は、例えば、移動体１０同志が接近している旨を表示装置３１、スピーカ３２、投影装置３３などを用いてユーザに対して報知する。より具体的には、警告装置４は、各移動体１０間の距離が第１所定値以下となり接近している移動体１０のみを特定して警告（接近している移動体１０を表示装置３１上に強調表示など）を行う。なお、警告装置４は、表示装置３１、スピーカ３２、投影装置３３などを用いて、接近した移動体１０同志が離れるような誘導の動作指示を行っても良い。

図５は、本実施の形態に係る訓練システムによる訓練方法の処理フローを示すフローチャートである。

動作検出装置２は、カメラ２１により撮影された訓練が行われる所定領域Ｓの撮影画像に基づいて、その所定領域Ｓに進入領域Ｓ１及び禁止領域Ｓ２の設定を行う（ステップＳ１０１）。なお、進入領域Ｓ１及び禁止領域Ｓ２は、所定領域Ｓに予め設定されていてもよい。動作検出装置２は、設定した進入領域Ｓ１及び禁止領域Ｓ２の面積に基づいて、所定領域Ｓでの訓練が可能か否かを判定する（ステップＳ１０２）。

動作検出装置２は、所定領域Ｓでの訓練が可能と判定したとき（ステップＳ１０２のＹＥＳ）、進入領域Ｓ２の面積に基づいて、その進入領域Ｓ２内で訓練可能な移動体１０の数を決定する（ステップＳ１０３）。

続いて、指示装置３は、表示装置３１の表示画面上に訓練メニューを表示させる（ステップＳ１０４）。ユーザは、例えば、表示装置３１に表示された訓練メニュー（訓練コンテンツ、訓練難易度など）をタッチすることで、実行する訓練を選択することができる。

なお、指示装置３は、カメラ２１により撮影されたユーザの撮影画像に基づいて、ユーザのジェスチャ（動作）を認識し、その動作に基づいて実行する訓練を選択してもよい。例えば、指示装置３は、スピーカ３２を用いてユーザに訓練の問いかけを行い、その問いかけに対するユーザの動作画像に基づいて実行する訓練を選択してもよい。さらに、指示装置３は、マイク３４により検出されたユーザの音声指示に基づいて訓練メニューを選択してもよい。これにより、ユーザは移動体１０に乗車した状態で訓練メニューの選択を行うことができる。

指示装置３に、表示装置３１などを介して、訓練に参加する移動体１０の数が入力される（ステップＳ１０５）。なお、指示装置３は、カメラ２１により撮影された所定領域Ｓの撮影画像に基づいて、進入領域Ｓ２内に存在する移動体１０のうち、ユーザが乗車している移動体１０の数を識別することで、訓練に参加する移動体１０の数を自動認識してもよい。このとき、表示装置３１は、カメラ２１により撮影された撮影画像上に、訓練場所となる進入領域Ｓ２と、参加する移動体１０とがマーキングして表示してもよい。

指示装置３は、入力された訓練参加の移動体１０の数が上記決定した訓練可能な移動体１０の数以下（適正）であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。

指示装置３は、訓練参加の移動体１０の数が訓練可能な移動体１０の数以下であり、訓練可能と判定すると（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、表示装置３１やスピーカ３２を用いて、選択され実行される訓練内容の説明を行う。その後、指示装置３は、表示装置３１やスピーカ３２を用いて、ユーザに対して動作指示を行うことで訓練を開始する（ステップＳ１０７）。指示装置３は、例えば、移動体本体が禁止領域Ｓ２から離れる方向に向かって傾くよう動作指示を行う。これにより、訓練時に移動体１０は自然と禁止領域Ｓ２から離れて走行するため、安全性がより向上する。

指示装置３は、訓練参加の移動体１０の数が訓練可能な移動体１０の数より大きく、訓練不可能と判定すると（ステップＳ１０６のＮＯ）、本処理を終了する。なお、指示装置３は、表示装置３１やスピーカ３２を用いて、訓練参加の移動体１０の数を減らすようにユーザに対して指示を行っても良い。

指示装置３は、カメラ２１により撮影された各移動体１０の撮影画像に基づいて、各移動体１０に乗車するユーザの訓練習熟度を算出する。そして、指示装置３は、算出した各移動体１０のユーザの訓練習熟度に応じて、例えば、訓練メニューの訓練難易度を自動調整する（ステップＳ１０８）。

指示装置３は、カメラ２１により撮影された各移動体１０の撮影画像に基づいて、例えば、訓練中におけるユーザの乗車姿勢や動作指示に対する移動体１０の走行操作、を評価することで、ユーザの訓練習熟度を算出する。訓練中におけるユーザの乗車姿勢が悪い（前傾過多、へっぴり腰など）場合、評価が低く訓練習熟度は低くなる。また、移動体１０の移動速度が安定しない場合や指示装置３の動作指示にユーザの走行操作が追従していない場合、評価が低く訓練習熟度は低くなる。

動作検出装置２は、カメラ２１により撮影された所定領域の撮影画像に基づいて、各移動体１０と禁止領域Ｓ２との距離、及び各移動体１０間の距離を検出する（ステップＳ１０９）。

警告装置４は、各移動体１０と禁止領域Ｓ２との距離が第１所定値以下である（移動体１０が禁止領域Ｓ２に接近している）か否かを判定する（ステップＳ１１０）。警告装置４は、各移動体１０と禁止領域Ｓ２との距離が第１所定値以下であると判定したとき（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、下記（ステップＳ１１２）に移行する。一方、警告装置４は、各移動体１０と禁止領域Ｓ２との距離が第１所定値以下でないと判定したとき（ステップＳ１１０のＮＯ）、各移動体１０間の距離が第２所定値以下である（移動体１０同志が接近している）か否かを判定する（ステップＳ１１１）。

警告装置４は、各移動体１０間の距離が第２所定値以下であると判定したとき（ステップＳ１１１のＹＥＳ）、表示装置３１やスピーカ３２を用いて警告を行う（ステップＳ１１２）。

指示装置３は、訓練開始からの時間やユーザからの指示などに基づいて、訓練を終了するか否かを判定する（ステップＳ１１３）。指示装置３は、訓練を終了すると判定したとき（ステップＳ１１３のＹＥＳ）、各移動体１０に対して算出した訓練習熟度を確定し、各移動体１０のユーザに訓練結果の報告を行う（ステップＳ１１４）。例えば、指示装置３は、各移動体１０のユーザ毎に、訓練習熟度、その訓練習熟度に応じた最適な訓練メニューなどを、表示装置３１に表示させる。

以上、本実施の形態に係る訓練システム１において、移動体１０と上記禁止領域Ｓ２との距離が第１所定値以下となり、移動体１０が禁止領域Ｓ２に接近すると、ユーザに対して警告を行う。ユーザはその警告に従って移動体１０を操作し禁止領域Ｓ２への進入を回避することで、障害物などとの接触を確実に回避することができる。このため、安全性を向上させることができる。なお、訓練を補助する補助者などが必要とならないことから、訓練の省力化を図ることができる。すなわち、高い安全性と省力化を実現できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

上記実施の形態において、警告装置４は、動作検出装置２から出力される移動体１０と禁止領域Ｓ２との距離が第１所定値以下あるいは、移動体間の距離が第２所定値以下となるとき警告を行っているが、これに限らない。警告装置４は、上記警告を行うと共に、その移動体１０に乗車するユーザを降車させるための降車指示をその移動体１０に対して行っても良い。各移動体１０は、警告装置４からの降車指示に応じて、ユーザを降車させるための降車制御（例えば、減速制御、補助輪を接地させる制御など）を実行する。
例えば、各移動体１０は、降車制御の実行を開始すると、移動速度を減速すると共に旋回を徐々に抑制する制御を行う。次に、移動体１０は、ピッチ方向の目標姿勢角度（傾斜角度）を方向側に時系列的に制御する。これにより、移動体１０は後方側に傾斜し減速する。そして、移動体１０は、目標姿勢角度になる（又はステップセンサから信号に基づいてユーザの両足がステップ部から降りた）と判断すると、降車制御を停止する。これにより、禁止領域内での走行、及び移動体間の接近を確実に防止でき、より安全性を向上させることができる。

上記実施の形態において、訓練システム１は倒立二輪車の訓練を行っているが、これに限らず、例えば、自動車の訓練を行っても良く、ユーザが走行操作可能な任意の移動体の訓練を行うことができる。また、訓練システム１においては、ユーザが移動体１０に乗車し、その走行操作を訓練しているが、これに限らず、ユーザが移動体１０を遠隔的に操作し、その操作を訓練するものであってもよい。
上記実施の形態において、訓練システム１は移動体１０の走行訓練を行うものであるが、これに限らず、移動体１０の操作するゲームに適用してもよい。

１訓練システム
２動作検出装置
３指示装置
４警告装置
１０移動体

Claims

所定領域内を移動する倒立二輪車の動作を検出する第１検出手段と、
前記第１検出手段により検出された前記倒立二輪車の動作に基づいて、該倒立二輪車の動作指示を行う指示手段と、を備え、ユーザが前記指示手段の動作指示に応じて前記倒立二輪車を操作する訓練システムであって、
前記所定領域には、前記倒立二輪車が進入可能な進入領域と、前記倒立二輪車が進入不可能な禁止領域と、が設定されており、
前記倒立二輪車と前記禁止領域との距離を検出する第２検出手段と、
前記第２検出手段により検出された距離が第１所定値以下となるとき、警告を行うと共に、該倒立二輪車のユーザを降車させるための降車指示を該倒立二輪車に対して行う警告手段と、を備え、
前記倒立二輪車は、前記警告手段からの降車指示に応じて、ユーザを降車させるための降車制御を実行し、
前記降車制御の実行を開始すると、前記倒立二輪車の移動速度を減速すると共に旋回を徐々に抑制する制御を行い、ピッチ方向の目標姿勢角度を後方向側に時系列的に制御することで前記倒立二輪車は後方側に傾斜し減速し、前記目標姿勢角度になると、前記降車制御を停止する、ことを特徴とする訓練システム。
請求項１記載の訓練システムであって、
前記所定領域内を移動する一方の前記倒立二輪車と他方の前記倒立二輪車との距離を検出する第３検出手段を更に備え、
前記警告手段は、前記第３検出手段により検出された距離が第２所定値以下となるとき、警告を行う、ことを特徴とする訓練システム。
請求項１又は２記載の訓練システムであって、
前記警告手段は、前記第２検出手段により検出された距離が第１所定値以下となるとき、前記倒立二輪車が前記禁止領域から離れる誘導の動作指示を行う、ことを特徴とする訓練システム。
請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の訓練システムであって、
前記倒立二輪車は、倒立二輪車本体の倒立状態を維持しつつ該倒立二輪車本体の傾きに応じて移動する倒立制御を行い、
前記指示手段は、前記倒立二輪車本体が前記禁止領域から離れる方向に向かって傾くよう前記動作指示を行う、ことを特徴とする訓練システム。
請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の訓練システムであって、
前記指示手段は、前記第１検出手段により検出された前記倒立二輪車の動作に基づいて、前記倒立二輪車に乗車するユーザの訓練習熟度を算出し、該算出した訓練習熟度に応じて、訓練メニューの訓練難易度を調整する、ことを特徴とする訓練システム。
第１検出手段が所定領域内を移動する倒立二輪車の動作を検出するステップと、
指示手段が前記検出された倒立二輪車の動作に基づいて、該倒立二輪車の動作指示を行うステップと、
ユーザが前記動作指示に応じて前記倒立二輪車を操作するステップと、を含む訓練方法であって、
前記所定領域には、前記倒立二輪車が進入可能な進入領域と、前記倒立二輪車が進入不可能な禁止領域と、が設定されており、
第２検出手段が前記倒立二輪車と前記禁止領域との距離を検出するステップと、
警告手段が、前記検出された距離が第１所定値以下となるとき、警告を行うと共に、該倒立二輪車のユーザを降車させるための降車指示を該倒立二輪車に対して行うステップと、
前記倒立二輪車が、前記降車指示に応じて、ユーザを降車させるための降車制御を実行するステップと、
前記降車制御の実行を開始すると、前記倒立二輪車の移動速度を減速すると共に旋回を徐々に抑制する制御を行い、ピッチ方向の目標姿勢角度を後方向側に時系列的に制御することで前記倒立二輪車は後方側に傾斜し減速し、前記目標姿勢角度になると、前記降車制御を停止するステップと、
を含む、ことを特徴とする訓練方法。