JPH04288174A - 泳者追跡ロボット - Google Patents
泳者追跡ロボットInfo
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- JPH04288174A JPH04288174A JP12884091A JP12884091A JPH04288174A JP H04288174 A JPH04288174 A JP H04288174A JP 12884091 A JP12884091 A JP 12884091A JP 12884091 A JP12884091 A JP 12884091A JP H04288174 A JPH04288174 A JP H04288174A
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- swimmer
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- detecting sensor
- pool wall
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 17
- 230000009182 swimming Effects 0.000 abstract description 8
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- 230000000881 depressing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
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- Toys (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は泳者を追跡し、検出する
為の泳者追跡ロボットに関する。
為の泳者追跡ロボットに関する。
【０００２】
【従来の技術】各種スポーツクラブの普及と共に、多く
の人達が自分の家の近くで、或いは会社の近くで容易に
水泳を行なうことが出来るようになった。
の人達が自分の家の近くで、或いは会社の近くで容易に
水泳を行なうことが出来るようになった。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】しかし、過度の運動
や、腰痛等の疾病がある場合には注意を必要とし、逆に
、科学的に管理された泳法に基づく適度な運動は、疾病
の治癒に効果的な影響を与えることが知られているが、
具体的に泳法を追跡モニターする為の装置は、未だ提案
されるに至っていない。
や、腰痛等の疾病がある場合には注意を必要とし、逆に
、科学的に管理された泳法に基づく適度な運動は、疾病
の治癒に効果的な影響を与えることが知られているが、
具体的に泳法を追跡モニターする為の装置は、未だ提案
されるに至っていない。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】本発明は、水中ＣＣＤカメ
ラ、及びセンサ等の検出手段を内蔵し、追跡しながら泳
者を常に捕捉する泳者追跡ロボットを提案することによ
り、泳者を解析可能な好位置で動画像としてモニターし
、健康的な泳法或いは疾病の治癒に効果的な泳法の解明
をなしうる装置を実現した。
ラ、及びセンサ等の検出手段を内蔵し、追跡しながら泳
者を常に捕捉する泳者追跡ロボットを提案することによ
り、泳者を解析可能な好位置で動画像としてモニターし
、健康的な泳法或いは疾病の治癒に効果的な泳法の解明
をなしうる装置を実現した。
【０００５】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す図であり、図
２は図１で示した実施例の内部構造を示す図である。ロ
ボット（ＲＯ）は、制御手段を内蔵しプールサイド（１
Ｃ）を走行する本体（１Ａ）、ＣＣＤカメラ（１５）と
、照明用ランプ（１６）及びプール壁検出センサＡ（１
２）、頭（足）部検出センサ（１１）、足（頭）部検出
センサ（１３）、プール壁検出センサＢ（１４）を装着
したプローブ（１Ｂ）、及び本体（１Ａ）とプローブ（
１Ｂ）を接続固定するアーム（１Ｄ）から成る。本体（
１Ａ）は、図２で示すサーボモータ（２５）により走行
し、ステッピングモータ（３４）で舵取り制御が行なわ
れる。本体（１Ａ）には、２つのモータの他にモータド
ライバ（２４）、モータ制御用ＣＰＵ基板（２９）、超
音波センサ送信回路（３２）、超音波センサ受信回路（
２８）、落下防止センサ（２６）、画像処理用ＣＰＵ基
板（２７）、画像ボード（３１）、舵取モータドライバ
（３３）、画像信号送信機（３０）、トランスミッショ
ン、４つの車輪が搭載されている。プローブ（１Ｂ）は
、浸水して使用される。頭部（足部）検出センサ（１１
）は、泳者の頭部（泳者がプール壁でターンをして方向
転換した時はその逆）を検出し、足部（頭部）検出セン
サ（１３）は、足部（泳者がプール壁でターンをして方
向転換した時はその逆）を検出する。プール壁検出セン
サＡ（１２）は一方向の壁を検出し、プール壁検出セン
サＢ（１４）は、他方向の壁を検出する。 制御用ＣＰＵ基板（２９）は、超音波センサ受信回路（
２８）から出力される信号を入力し、頭部と足部を示す
信号を検出することで、プローブ（１Ｂ）に装着された
ＣＣＤカメラ（１５）の視野に入る可く、モータドライ
バ（２４）へ制御信号を出力し、サーボモータ（２５）
の回転速度を制御する。また、制御用ＣＰＵ基板（２９
）は、プール壁検出センサＡ（１２）プール壁検出セン
サＢ（１４）から出力される信号を超音波センサ受信回
路（２８）を介して入力し、プール壁から１ｍの距離を
検出することによって、モータドライバ（２４）へ制御
信号を出力し、サーボモータ（２５）の回転、停止、方
向転換を制御する。更にＣＣＤカメラ（１５）の画像は
、画像信号送信機（３０）から無線で外部モニター（２
Ｄ）へ送られると共に画像ボード（３１）を介して、画
像処理用ＣＰＵ基板（２７）へ送られる。画像処理用Ｃ
ＰＵ基板（２７）は、画像の中から泳者の中心を求め、
中心を示す信号を制御用ＣＰＵ基板（２９）へ出力する
。制御用ＣＰＵ基板（２９）は、この中心を示す信号に
基づいて、ＣＣＤカメラ（１５）の画像の中央と、泳者
の中心とが一致するようにモータドライバ（２４）へ制
御信号を出力する。モータドライバ（２４）は、この制
御信号に基づいてサーボモータ（２５）の回転を制御す
る。外部モニター装置（２Ｄ）は、本体（１Ａ）の画像
信号送信機（３０）から送られてくる無線信号をテレビ
でモニターすると共に録画を行なう。
２は図１で示した実施例の内部構造を示す図である。ロ
ボット（ＲＯ）は、制御手段を内蔵しプールサイド（１
Ｃ）を走行する本体（１Ａ）、ＣＣＤカメラ（１５）と
、照明用ランプ（１６）及びプール壁検出センサＡ（１
２）、頭（足）部検出センサ（１１）、足（頭）部検出
センサ（１３）、プール壁検出センサＢ（１４）を装着
したプローブ（１Ｂ）、及び本体（１Ａ）とプローブ（
１Ｂ）を接続固定するアーム（１Ｄ）から成る。本体（
１Ａ）は、図２で示すサーボモータ（２５）により走行
し、ステッピングモータ（３４）で舵取り制御が行なわ
れる。本体（１Ａ）には、２つのモータの他にモータド
ライバ（２４）、モータ制御用ＣＰＵ基板（２９）、超
音波センサ送信回路（３２）、超音波センサ受信回路（
２８）、落下防止センサ（２６）、画像処理用ＣＰＵ基
板（２７）、画像ボード（３１）、舵取モータドライバ
（３３）、画像信号送信機（３０）、トランスミッショ
ン、４つの車輪が搭載されている。プローブ（１Ｂ）は
、浸水して使用される。頭部（足部）検出センサ（１１
）は、泳者の頭部（泳者がプール壁でターンをして方向
転換した時はその逆）を検出し、足部（頭部）検出セン
サ（１３）は、足部（泳者がプール壁でターンをして方
向転換した時はその逆）を検出する。プール壁検出セン
サＡ（１２）は一方向の壁を検出し、プール壁検出セン
サＢ（１４）は、他方向の壁を検出する。 制御用ＣＰＵ基板（２９）は、超音波センサ受信回路（
２８）から出力される信号を入力し、頭部と足部を示す
信号を検出することで、プローブ（１Ｂ）に装着された
ＣＣＤカメラ（１５）の視野に入る可く、モータドライ
バ（２４）へ制御信号を出力し、サーボモータ（２５）
の回転速度を制御する。また、制御用ＣＰＵ基板（２９
）は、プール壁検出センサＡ（１２）プール壁検出セン
サＢ（１４）から出力される信号を超音波センサ受信回
路（２８）を介して入力し、プール壁から１ｍの距離を
検出することによって、モータドライバ（２４）へ制御
信号を出力し、サーボモータ（２５）の回転、停止、方
向転換を制御する。更にＣＣＤカメラ（１５）の画像は
、画像信号送信機（３０）から無線で外部モニター（２
Ｄ）へ送られると共に画像ボード（３１）を介して、画
像処理用ＣＰＵ基板（２７）へ送られる。画像処理用Ｃ
ＰＵ基板（２７）は、画像の中から泳者の中心を求め、
中心を示す信号を制御用ＣＰＵ基板（２９）へ出力する
。制御用ＣＰＵ基板（２９）は、この中心を示す信号に
基づいて、ＣＣＤカメラ（１５）の画像の中央と、泳者
の中心とが一致するようにモータドライバ（２４）へ制
御信号を出力する。モータドライバ（２４）は、この制
御信号に基づいてサーボモータ（２５）の回転を制御す
る。外部モニター装置（２Ｄ）は、本体（１Ａ）の画像
信号送信機（３０）から送られてくる無線信号をテレビ
でモニターすると共に録画を行なう。
【０００６】本体（１Ａ）には、商用電源から常時電力
の供給を受ける為の出力端（ＡＣ）が設けられている他
、過電流を防止する為の漏電ブレーカ（２１）、本体（
１Ａ）の各制御基板、モータに適応した電力を得る為の
トランス（２２）、スイッチング電源（２３）が設けら
れている。落下防止センサ（２６）は、本体（１Ａ）が
プール内へ落ちない為に設けられたものであり、プール
サイド上の本体（１Ａ）の位置を常に検出し、この情報
を本体（１Ａ）内の制御用ＣＰＵ基板（２９）に送信し
ている。
の供給を受ける為の出力端（ＡＣ）が設けられている他
、過電流を防止する為の漏電ブレーカ（２１）、本体（
１Ａ）の各制御基板、モータに適応した電力を得る為の
トランス（２２）、スイッチング電源（２３）が設けら
れている。落下防止センサ（２６）は、本体（１Ａ）が
プール内へ落ちない為に設けられたものであり、プール
サイド上の本体（１Ａ）の位置を常に検出し、この情報
を本体（１Ａ）内の制御用ＣＰＵ基板（２９）に送信し
ている。
【０００７】次に超音波センサによる頭部及び足部の検
出方法を説明する。図１で示す様に頭部（足部）検出セ
ンサ（１１）及び足部（頭部）検出センサ（１３）は、
泳者の距離において約３ｍの幅に超音波が放射される可
くプローブ（１Ｂ）上に角度を持たせて配置されている
。図３に頭部（足部）検出センサの送受信タイミング図
を示した。図３の（３−Ａ）は頭部（足部）検出センサ
（１１）の送信波形、図３（３−Ｂ）は頭部（足部）検
出センサ（１１）の受信波形、図３（３−Ｃ）は足部（
頭部）検出センサ（１３）の送信波形、図３（３−Ｄ）
は足部（頭部）検出センサ（１３）の受信波形を示す。 両検出センサは、相互の干渉を受けない十分な時間間隔
（ＴＩ）（約６０ｍｓｅｃ）で交互に超音波を放射して
、泳者（ＭＭ）から反射されて帰還する反射波を受信し
、頭部（足部）の有無の検出を行なう。又、受信波に有
効区間（ＥＡ）と無効区間（ＵＡ）を設定し、送信時の
共振及びロボットと反射側のプール側壁からの反射波に
よる誤認識を妨いでいる。
出方法を説明する。図１で示す様に頭部（足部）検出セ
ンサ（１１）及び足部（頭部）検出センサ（１３）は、
泳者の距離において約３ｍの幅に超音波が放射される可
くプローブ（１Ｂ）上に角度を持たせて配置されている
。図３に頭部（足部）検出センサの送受信タイミング図
を示した。図３の（３−Ａ）は頭部（足部）検出センサ
（１１）の送信波形、図３（３−Ｂ）は頭部（足部）検
出センサ（１１）の受信波形、図３（３−Ｃ）は足部（
頭部）検出センサ（１３）の送信波形、図３（３−Ｄ）
は足部（頭部）検出センサ（１３）の受信波形を示す。 両検出センサは、相互の干渉を受けない十分な時間間隔
（ＴＩ）（約６０ｍｓｅｃ）で交互に超音波を放射して
、泳者（ＭＭ）から反射されて帰還する反射波を受信し
、頭部（足部）の有無の検出を行なう。又、受信波に有
効区間（ＥＡ）と無効区間（ＵＡ）を設定し、送信時の
共振及びロボットと反射側のプール側壁からの反射波に
よる誤認識を妨いでいる。
【０００８】次にプール壁検出センサによってプール壁
の検出及びそれに共なう駆動制御について説明する。泳
者がプール壁に達して停止又はターンして進行方向を変
える場合のロボットの停止制御は、プール壁検出センサ
Ａ（１２）及びプール壁検出センサＢ（１４）によるプ
ール壁検出によって行なわれる。ロボットの停止制御は
、プール壁検出センサＡ（１２）、プール壁検出センサ
Ｂ（１４）の何れかがプールの壁から１ｍを検出した地
点でその制御を開始し、およそ３０ｃｍの地点で停止す
る可く制御用ＣＰＵ基板（２９）からモータドライバ（
２４）へ信号が送られ、サーボモータ（２５）の回転が
制御される。泳者の進行方向側に設置されたプール壁検
出センサＡ（１２）の出力波形を図４に示す。図４の（
４−Ａ）は、送信波形、図４の（４−Ｂ）は受信波形で
ある。送信波の波長は１２０（ｍｓｅｃ）出力パルス幅
１００（μｓｅｃ）程度である。受信波ディレイ時間（
ＤＴ）は、センサから出力された超音波の往復時間を示
すことから、ロボット（ＲＯ）のプローブ（１Ｂ）とプ
ール壁との距離が求まる。本実施例に於いてディレイ時
間（ＤＴ）が１．３（ｍｓｅｃ）の場合、往復距離２（
ｍ）、プール壁とプローブとの距離を１（ｍ）となる様
設定した。プール壁検出センサＡ（１２）及びプール壁
検出センサＢ（１４）から、本体（１Ａ）の超音波セン
サ送信回路（３２）、超音波センサ受信回路（２８）を
介して制御用ＣＰＵ基板（２９）に入力された情報を基
に、制御用ＣＰＵ基板（２９）がモータドライバ（２４
）へ制御信号を出力する迄、制御用ＣＰＵ基板（２９）
の内部動作を示すフローチャートを図５に示した。 次にプローブ（１Ｂ）に装着されたＣＣＤカメラ（１５
）で撮影された画像の中から泳者を識別し、泳者の中心
（腰部）を求めて、泳者が画像の中央に位置するように
ロボットの走行を制御するフローチャートを図６に示す
。尚、本フローチャートは画像処理用ＣＰＵ基板（２７
）、制御用ＣＰＵ基板（２９）の内部動作を示す。
の検出及びそれに共なう駆動制御について説明する。泳
者がプール壁に達して停止又はターンして進行方向を変
える場合のロボットの停止制御は、プール壁検出センサ
Ａ（１２）及びプール壁検出センサＢ（１４）によるプ
ール壁検出によって行なわれる。ロボットの停止制御は
、プール壁検出センサＡ（１２）、プール壁検出センサ
Ｂ（１４）の何れかがプールの壁から１ｍを検出した地
点でその制御を開始し、およそ３０ｃｍの地点で停止す
る可く制御用ＣＰＵ基板（２９）からモータドライバ（
２４）へ信号が送られ、サーボモータ（２５）の回転が
制御される。泳者の進行方向側に設置されたプール壁検
出センサＡ（１２）の出力波形を図４に示す。図４の（
４−Ａ）は、送信波形、図４の（４−Ｂ）は受信波形で
ある。送信波の波長は１２０（ｍｓｅｃ）出力パルス幅
１００（μｓｅｃ）程度である。受信波ディレイ時間（
ＤＴ）は、センサから出力された超音波の往復時間を示
すことから、ロボット（ＲＯ）のプローブ（１Ｂ）とプ
ール壁との距離が求まる。本実施例に於いてディレイ時
間（ＤＴ）が１．３（ｍｓｅｃ）の場合、往復距離２（
ｍ）、プール壁とプローブとの距離を１（ｍ）となる様
設定した。プール壁検出センサＡ（１２）及びプール壁
検出センサＢ（１４）から、本体（１Ａ）の超音波セン
サ送信回路（３２）、超音波センサ受信回路（２８）を
介して制御用ＣＰＵ基板（２９）に入力された情報を基
に、制御用ＣＰＵ基板（２９）がモータドライバ（２４
）へ制御信号を出力する迄、制御用ＣＰＵ基板（２９）
の内部動作を示すフローチャートを図５に示した。 次にプローブ（１Ｂ）に装着されたＣＣＤカメラ（１５
）で撮影された画像の中から泳者を識別し、泳者の中心
（腰部）を求めて、泳者が画像の中央に位置するように
ロボットの走行を制御するフローチャートを図６に示す
。尚、本フローチャートは画像処理用ＣＰＵ基板（２７
）、制御用ＣＰＵ基板（２９）の内部動作を示す。
【０００９】次に、泳者を追跡する際の制御手順につい
て説明する。最初に泳者がプローブ（１Ｂ）の頭部（足
部）検出センサ（１１）、足部（頭部）検出センサ（１
３）の検出範囲内に入る様に、更に泳者の進行方向とプ
ローブ（１Ｂ）とが平行になる様にプールサイド（１Ｃ
）上へロボット本体（１Ａ）を設置する。ロボット本体
（１Ａ）の出力端（ＡＣ）を外部電源と接続し、スター
トボタンを押す。後、ロボット（ＲＯ）は自動的に泳者
を検出し追跡を開始する。以上、一連の動作を行なう際
の制御用ＣＰＵ基板（２９）の内部動作を図７にフロー
チャートとして示す。
て説明する。最初に泳者がプローブ（１Ｂ）の頭部（足
部）検出センサ（１１）、足部（頭部）検出センサ（１
３）の検出範囲内に入る様に、更に泳者の進行方向とプ
ローブ（１Ｂ）とが平行になる様にプールサイド（１Ｃ
）上へロボット本体（１Ａ）を設置する。ロボット本体
（１Ａ）の出力端（ＡＣ）を外部電源と接続し、スター
トボタンを押す。後、ロボット（ＲＯ）は自動的に泳者
を検出し追跡を開始する。以上、一連の動作を行なう際
の制御用ＣＰＵ基板（２９）の内部動作を図７にフロー
チャートとして示す。
【００１０】次に図６で示した画像処理による泳者認識
のフローチャートに於いて各構成部分の具体的算出方法
について説明する。 ノイズの除去 時刻ｔにおける原画像をｆ（ｘ，ｙ，ｔ）とし、数式１
によってノイズの除去を行なう。
のフローチャートに於いて各構成部分の具体的算出方法
について説明する。 ノイズの除去 時刻ｔにおける原画像をｆ（ｘ，ｙ，ｔ）とし、数式１
によってノイズの除去を行なう。
【数１】
閾値の算出
全体のヒストグラフＨＩＳ（ｉ）（ｉ＝０〜２５５）に
対し、抽出する部分が示す割合αによって閾値Ｔは数式
２で決められる。
対し、抽出する部分が示す割合αによって閾値Ｔは数式
２で決められる。
【数２】
つまり、数式２を満たす最大のＴが閾値となる。
二値化
閾値Ｔを用いて二値化を行なう。時刻ｔにおける原画像
をｆ（ｘ，ｙ，ｔ）、二値化画像をｇ１（ｘ，ｙ，ｔ）
とするとその関係は数式３で表わされる。
をｆ（ｘ，ｙ，ｔ）、二値化画像をｇ１（ｘ，ｙ，ｔ）
とするとその関係は数式３で表わされる。
【数３】
輪郭画像
時刻ｔにおける二値化画像をｇ１（ｘ，ｙ，ｔ）とする
と輪郭画像ｇ２（ｘ，ｙ，ｔ）は数式４で表わされる。
と輪郭画像ｇ２（ｘ，ｙ，ｔ）は数式４で表わされる。
【数４】
泳者中心座標
泳者の中心座標を（Ｇｘ，Ｇｙ）とするとＧｘ，Ｇｙは
それぞれ数式５、数式６で表わされる。
それぞれ数式５、数式６で表わされる。
【数５】
【数６】
但し、Ｎは数式７、ＨＩＳＸ（ｉ）は数式８、ＨＩＳＸ
（ｊ）は数式９で示され、数式９のｆ′（ｘ，ｙ，ｔ）
は、数式１０で示される。
（ｊ）は数式９で示され、数式９のｆ′（ｘ，ｙ，ｔ）
は、数式１０で示される。
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は泳者を追
跡しながらＣＣＤカメラによる泳者画像処理に基づく泳
者検出と超音波センサによる泳者検出を併合して行なう
ことにより、泳者の側面からのモニターが常時且つ、正
確に実施できる等の効果を有し、これによって水泳法に
よる個人の健康管理並びに水泳が人間に及ぼす影響の科
学的解明を行なうことができるものである。
跡しながらＣＣＤカメラによる泳者画像処理に基づく泳
者検出と超音波センサによる泳者検出を併合して行なう
ことにより、泳者の側面からのモニターが常時且つ、正
確に実施できる等の効果を有し、これによって水泳法に
よる個人の健康管理並びに水泳が人間に及ぼす影響の科
学的解明を行なうことができるものである。
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例の内部構造を示すブロック図
である。
である。
【図３】
【図４】本発明の実施例で示した超音波センサの送信、
受信波形を示す図である。
受信波形を示す図である。
【図５】
【図６】
【図７】本発明の実施例の動作を示すフロー図である。
ＲＯ ロボット
１Ａ ロボット本体
１Ｂ プローブ
１Ｃ プールサイド
１Ｄ アーム
ＭＭ 泳者
Claims (2)
- 【請求項１】 プールサイド上を移動する為の移動手
段、前記移動手段と機械的に結合し、浸水した状態で泳
者及び／又はプール壁を検出する為の検出手段、前記検
出手段が常に泳者を所定の位置で検出する可く移動手段
を駆動制御させる制御手段よりなることを特徴とする泳
者追跡ロボット。 - 【請求項２】 前記検出手段から得られた情報を外部
モニター手段へ無線伝送する為の無線伝送手段を有する
ことを特徴とする請求項１の泳者追跡ロボット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12884091A JPH04288174A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 泳者追跡ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12884091A JPH04288174A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 泳者追跡ロボット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04288174A true JPH04288174A (ja) | 1992-10-13 |
Family
ID=14994695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12884091A Pending JPH04288174A (ja) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | 泳者追跡ロボット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04288174A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017199497A1 (ja) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 選手状態特定方法および選手状態特定装置 |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP12884091A patent/JPH04288174A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017199497A1 (ja) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 選手状態特定方法および選手状態特定装置 |
| JPWO2017199497A1 (ja) * | 2016-05-18 | 2019-04-04 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 選手状態特定方法および選手状態特定装置 |
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