(57)【要約】【課題】使用者の足底反力、関節角度の運動を直接計測し、誘導装置の制御に適用することで使用者の運動を妨げることなく、目的地まで安全に誘導できる誘導装置および誘導装置の制御方法を提供する。【解決手段】回転車輪１を有する台車部２と、回転車輪１を駆動する駆動部１２と、台車部２に取付けられたポール３と、使用者１３の力操作を検出する力操作検出手段８と、障害物を検出する障害物検出手段６と、台車部２の位置を検出する位置検出手段７と、駆動部を制御する制御部１１と、台車部２と使用者１３との距離を計測する距離計測手段５と、使用者１３がポール３の先端のグリップ部４を把持する力を計測する把持力計測手段９と、目的地を入力する目的地入力手段１０と、を備えた誘導装置１４において、使用者１３の足底に足底反力を計測する足底反力計測手段１５を備え、使用者１３の股関節および膝関節に関節角度を計測する関節角度計測手段１６を備える。【選択図】図１
2010213915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転車輪を有する台車部と、前記回転車輪を駆動する駆動部と、前記台車部に取付けられたポールと、使用者の力操作を検出する力操作検出手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記台車部の位置を検出する位置検出手段と、前記駆動部を制御する制御部と、前記台車部と前記使用者との距離を計測する距離計測手段と、前記使用者が前記ポールの先端のグリップ部を把持する力を計測する把持力計測手段と、目的地を入力する目的地入力手段と、を備えた誘導装置において、
前記使用者の足底に足底反力を計測する足底反力計測手段を備え、
前記使用者の股関節および膝関節に関節角度を計測する関節角度計測手段を備えたことを特徴とする誘導装置。
【請求項２】
前記足底反力計測手段は、計測した足底反力を無線によって前記制御部に送信することを特徴とする請求項１に記載の誘導装置。
【請求項３】
前記関節角度計測手段は、計測した関節角度を無線によって前記制御部に送信することを特徴とする請求項１に記載の誘導装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記台車部と前記使用者との距離と、前記使用者が前記グリップ部を把持する力と、前記台車部が前記使用者を引く力とを基に、前記駆動部を制御して前記台車部を目的地まで移動させることを特徴とする請求項１に記載の誘導装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記使用者の足底反力と、前記使用者の股関節、膝関節の関節角度と、前記使用者の大転子から膝関節までの長さと、前記使用者の膝関節から外踝までの長さとを基に、前記使用者の重心位置を計算し、前記重心位置によって前記台車部の速度を変更、または停止させることを特徴とする請求項１に記載の誘導装置。
【請求項６】
前記足底反力計測手段は、少なくとも前記使用者の足底の踵部と足尖部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の誘導装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記足底反力計測手段による計測値を基に、前記使用者の足底反力が踵部から接地しているか否かを判断し、踵部から接地している場合には正常と判断して前記台車部の移動を継続し、踵部から接地していない場合には異常と判断して前記台車部を停止させることを特徴とする請求項６に記載の誘導装置。
【請求項８】
回転車輪を有する台車部と、前記回転車輪を駆動する駆動部と、前記台車部に取付けられたポールと、使用者の力操作を検出する力操作検出手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記台車部の位置を検出する位置検出手段と、前記駆動部を制御する制御部と、前記台車部と前記使用者との距離を計測する距離計測手段と、前記使用者が前記ポールの先端のグリップ部を把持する力を計測する把持力計測手段と、目的地を入力する目的地入力手段と、を備えた誘導装置の制御方法において、
前記使用者の足底に足底反力計測手段を設けて足底反力を計測し、
前記使用者の股関節および膝関節に関節角度計測手段を設けて関節角度を計測することを特徴とする誘導装置の制御方法。
【請求項９】
前記足底反力計測手段によって計測した足底反力を無線によって前記制御部に送信することを特徴とする請求項８に記載の誘導装置の制御方法。
【請求項１０】
前記関節角度計測手段によって計測した関節角度を無線によって前記制御部に送信することを特徴とする請求項８に記載の誘導装置の制御方法。
【請求項１１】
前記台車部と前記使用者との距離と、前記使用者が前記グリップ部を把持する力と、前記台車部が前記使用者を引く力とを基に、前記駆動部を制御して前記台車部を目的地まで移動させることを特徴とする請求項８に記載の誘導装置の制御方法。
【請求項１２】
前記使用者の足底反力と、前記使用者の股関節、膝関節の関節角度と、前記使用者の大転子から膝関節までの長さと、前記使用者の膝関節から外踝までの長さとを基に、前記使用者の重心位置を計算し、前記重心位置によって前記台車部の速度を変更、または停止させることを特徴とする請求項８に記載の誘導装置の制御方法。
【請求項１３】
前記足底反力計測手段を少なくとも前記使用者の足底の踵部と足尖部に配置して足底反力を計測することを特徴とする請求項８に記載の誘導装置の制御方法。
【請求項１４】
前記足底反力計測手段による計測値を基に、前記使用者の足底反力が踵部から接地しているか否かを判断し、踵部から接地している場合には正常と判断して前記台車部の移動を継続し、踵部から接地していない場合には異常と判断して前記台車部を停止させることを特徴とする請求項１３に記載の誘導装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動機構を備え、移動機構によって自律移動しながら使用者を目的地まで誘導する誘導装置に関し、特に使用者が誘導装置をハンドルやグリップで把持した状態で誘導を行う誘導装置およびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、移動機構によって自律移動しながら被案内者や利用者を目的地まで案内したり、誘導したりする移動体が提案されている。
例えば、特許文献１にて開示された案内ロボットは、被案内者の歩行状態に応じた案内を可能にする。図９は特許文献１の案内ロボットの構成図である。移動用の走行部１１０と、案内先を入力するための入出力部１１１と、この入出力部１１１で入力された案内先までの経路を生成する経路生成部１１２と、周囲の空間形状を認識する環境認識部１１３と、被案内者を特定する案内対象検出部１１４と、この案内対象検出部１１４によって特定された被案内者の歩行状態を検出する歩行状態検出部１１５と、環境認識部１１３によって認識された周囲の空間形状および歩行状態検出部１１５によって検出された歩行状態に応じて、経路生成部１１２によって生成された経路に沿って走行するように、走行部１１０の駆動制御を行う走行制御部１６０を含む制御部１１６とを備え、歩行状態検出部１１５によって検出された歩行状態に応じて、被案内者との距離が制御部１１６に予め設定した所定距離以上離れないように適宜走行部１１０の速度制御が実行される。
【０００３】
このように、特許文献１の案内ロボットでは、被案内者との距離が所定以上にならないよう適宜速度制御が実行される。
【０００４】
また、特許文献２にて開示された携帯荷物自動搬送車は、多様な目的、能力を持った利用者に対応し、かつ予期しない不意の行動に対応することができる。図１０は特許文献２の携帯荷物自動搬送車の概略構成図である。携帯荷物を積載可能とした搬送車２０１に、複数の搬送ルートを記憶し信号の制御、演算を行う中央処理部２０２、搬送車２０１の駆動制御２０３、操作盤２０４、搬送中に搬送車２０１に指令を与える操作器２０５、搬送車２０１と操作器２０５間の張力検知装置２０６、プリペイドカード読取器２０７、移動距離を積算する距離計２０８、規定範囲検知用受信器２０９を搭載している。搬送途中において、リモコン２０５と搬送車２０１との間の張力を張力検知装置２０６で検知することにより、搬送車２０１と利用者２１０との距離を一定に保つことが可能である。
【０００５】
このように、特許文献２の携帯荷物自動搬送車では、リモコンと搬送車との間の張力を検出することで利用者との距離を一定に保っている。
【０００６】
また特許文献３にて開示された案内用移動車によれば、被案内者の歩行速度に合わせた案内を実現できる。図１１は特許文献３の案内用移動車の外観図である。指定された行き先に向かって自動走行する移動車本体３０１と、先端部に道先案内用の取っ手３０５を備えるとともに基端部が移動車本体３０１に回動自在に支持された案内アーム３０２と、この案内アーム３０２に軸方向に加わる荷重を検出する軸力センサ３０６と、移動車本体３０１の上に設定された座標を基準にして案内アーム３０２の延びる方向を検出する角度センサと、この角度センサの出力および軸力センサ３０６の出力に応じて移動車本体３０１の走行速度を制御する速度制御手段とを備えている。案内アームの旋回角度と軸力センサの力を検出し、被案内者の歩行速度に合わせた案内を実現している。
【０００７】
このように、特許文献３の案内用移動車は、移動車本体の走行速度と被案内者の歩行速度とを一致させるような制御をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３４０７６４号公報（第１１頁、図１）
【特許文献２】特開平６−２４２８２３号公報（第４頁、図１）
【特許文献３】特開平５−２８２０３７号公報（第４頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら従来技術では以下のような問題があった。
特許文献１に記載された発明では、歩行状態検出部によって検出された歩行状態に応じて、被案内者との距離が制御部に予め設定した所定距離以上離れないように適宜走行部の速度制御が実行されるが、案内ロボットと被案内者とが接近しすぎるか否かを制御しておらず、被案内者の歩行を妨げる恐れがあった。
【００１０】
特許文献２に記載された発明においては、リモコンと搬送車との間の張力を張力検知装置で検知することにより、搬送車と利用者の距離を一定に保つことができるが、不測の事態、例えば利用者が前方につまずいた場合、張力が小さくなって搬送車が速度を上げ、利用者が危険な状態になる恐れがあった。
【００１１】
特許文献３に記載された発明においては、案内アームの旋回角度と軸力センサの力を検出し、被案内者の歩行速度に合わせた案内を実現しているが、不測の事態、例えば利用者が前方につまずいた場合、案内アームの起立角、旋回角が許容範囲内で力が大きくなり、移動車が速度を上げ、被案内者が危険な状態になる恐れがあった。
【００１２】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、使用者が誘導装置をハンドルやグリップで把持した状態で誘導を行う誘導装置において、使用者の足底反力、関節角度の運動を直接計測し、誘導装置の制御に適用することで、使用者の運動を妨げることなく、目的地まで安全に誘導できる誘導装置および誘導装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、回転車輪を有する台車部と、前記回転車輪を駆動する駆動部と、前記台車部に取付けられたポールと、使用者の力操作を検出する力操作検出手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記台車部の位置を検出する位置検出手段と、前記駆動部を制御する制御部と、前記台車部と前記使用者との距離を計測する距離計測手段と、前記使用者が前記ポールの先端のグリップ部を把持する力を計測する把持力計測手段と、目的地を入力する目的地入力手段と、を備えた誘導装置において、前記使用者の足底に足底反力を計測する足底反力計測手段を備え、前記使用者の股関節および膝関節に関節角度を計測する関節角度計測手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記足底反力計測手段は、計測した足底反力を無線によって前記制御部に送信することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記関節角度計測手段は、計測した関節角度を無線によって前記制御部に送信することを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記制御部は、前記台車部と前記使用者との距離と、前記使用者が前記グリップ部を把持する力と、前記台車部が前記使用者を引く力とを基に、前記駆動部を制御して前記台車部を目的地まで移動させることを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記制御部は、前記使用者の足底反力と、前記使用者の股関節、膝関節の関節角度と、前記使用者の大転子から膝関節までの長さと、前記使用者の膝関節から外踝までの長さとを基に、前記使用者の重心位置を計算し、前記重心位置によって前記台車部の速度を変更、または停止させることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、前記足底反力計測手段は、少なくとも前記使用者の足底の踵部と足尖部に配置されることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、前記制御部は、前記足底反力計測手段による計測値を基に、前記使用者の足底反力が踵部から接地しているか否かを判断し、踵部から接地している場合には正常と判断して前記台車部の移動を継続し、踵部から接地していない場合には異常と判断して前記台車部を停止させることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、回転車輪を有する台車部と、前記回転車輪を駆動する駆動部と、前記台車部に取付けられたポールと、使用者の力操作を検出する力操作検出手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、前記台車部の位置を検出する位置検出手段と、前記駆動部を制御する制御部と、前記台車部と前記使用者との距離を計測する距離計測手段と、前記使用者が前記ポールの先端のグリップ部を把持する力を計測する把持力計測手段と、目的地を入力する目的地入力手段と、を備えた誘導装置の制御方法において、前記使用者の足底に足底反力計測手段を設けて足底反力を計測し、前記使用者の股関節および膝関節に関節角度計測手段を設けて関節角度を計測することを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、前記足底反力計測手段によって計測した足底反力を無線によって前記制御部に送信することを特徴とする。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、前記関節角度計測手段によって計測した関節角度を無線によって前記制御部に送信することを特徴とする。
【００２３】
請求項１１に記載の発明は、前記台車部と前記使用者との距離と、前記使用者が前記グリップ部を把持する力と、前記台車部が前記使用者を引く力とを基に、前記駆動部を制御して前記台車部を目的地まで移動させることを特徴とする。
【００２４】
請求項１２に記載の発明は、前記使用者の足底反力と、前記使用者の股関節、膝関節の関節角度と、前記使用者の大転子から膝関節までの長さと、前記使用者の膝関節から外踝までの長さとを基に、前記使用者の重心位置を計算し、前記重心位置によって前記台車部の速度を変更、または停止させることを特徴とする。
【００２５】
請求項１３に記載の発明は、前記足底反力計測手段を少なくとも前記使用者の足底の踵部と足尖部に配置して足底反力を計測することを特徴とする。
【００２６】
請求項１４に記載の発明は、前記足底反力計測手段による計測値を基に、前記使用者の足底反力が踵部から接地しているか否かを判断し、踵部から接地している場合には正常と判断して前記台車部の移動を継続し、踵部から接地していない場合には異常と判断して前記台車部を停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１ならびに請求項８に記載の発明によると、使用者の足底反力、股関節、膝関節の関節角度を直接計測し、誘導装置の制御に適用することで、使用者が違和感を抱くことなく、目的地まで安全に誘導することができる。
【００２８】
請求項２、３ならびに請求項９、１０に記載の発明によると、使用者の足底反力、股関節、膝関節の関節角度を計測するための配線を省略することができ、誘導中に使用者が配線に足を取られて転倒するといった事故を防止できる。
【００２９】
請求項４ならびに請求項１１に記載の発明によると、各種計測手段による計測結果を総合的に誘導装置の制御に適用することで、誘導装置の速度を適切に制御し、使用者を目的地まで安全に誘導することができる。
【００３０】
請求項５ならびに請求項１２に記載の発明によると、使用者の股関節、膝関節の関節角度を基に使用者の重心位置を計算し、誘導装置と使用者の重心位置（身体位置）との距離をある一定の範囲以内に保つ等の誘導装置の制御に適用することで、使用者を目的地まで安全に誘導することができる。
【００３１】
請求項６ならびに請求項１３に記載の発明によると、使用者の足底反力を計測することで、踵部から接地しているか否かを確認することができる。
【００３２】
請求項７ならびに請求項１４に記載の発明によると、使用者の足底反力が踵部から接地している場合、正常と判断して誘導装置の制御を継続するとともに、踵部から接地していない場合、異常と判断して誘導装置を停止することで、使用者の安全を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の誘導装置のシステム構成を示す図
【図２】本発明の誘導装置の制御部のフローを示す図
【図３】本発明の障害物検出手段の配置を示す図
【図４】本発明の距離計測手段の計測方法を示す図
【図５】本発明のグリップ部の把持力検出手段の配置の一例を示す図
【図６】本発明の使用者の重心位置の計算方法を説明する図
【図７】本発明の足底反力計測手段の足底における配置例を示す図
【図８】歩行周期と股・膝・足関節角度の関係を示す図
【図９】特許文献１の案内ロボットの構成図
【図１０】特許文献２の携帯荷物自動搬送車の概略構成図
【図１１】特許文献３の案内用移動者の外観図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００３５】
本発明の第１実施例の誘導装置について図１に基づいて説明する。図１は、本発明の誘導装置のシステム構成を示す図である。１は台車部２に取付けられた回転車輪、２は台車部、３は台車部２に取付けられたポール、４はポール３の先端にあるグリップ部、５は台車部２と使用者１３との距離を計測する距離計測手段、６は障害物検出手段、７は台車部２の位置を検出する位置検出手段、８は使用者１３の力操作を検出する力操作検出手段、９は使用者１３がグリップ部４を把持する力を計測する把持力計測手段、１０は目的地を入力する目的地入力手段、１１は制御部、１２は駆動部、１３は使用者、１４は誘導装置、１５は使用者１３の足底反力を計測する足底反力計測手段、１６は使用者１３の股関節、膝関節の関節角度を計測する関節角度計測手段である。また、図示しない誘導装置の操作をオン・オフできる操作スイッチをグリップ部４に備えている。使用者は誘導装置の操作前に操作スイッチをオン、操作後に操作スイッチをオフにする必要がある。
【００３６】
本発明が従来技術と異なる部分は、使用者の足底反力を計測する足底反力計測手段と、使用者の股関節、膝関節の関節角度を計測する関節角度計測手段を備えた部分である。
【００３７】
このような構成をとることにより、使用者の踵接地のタイミングを検出し、股関節、膝関節の関節角度より使用者の重心位置を計算することで使用者の歩行速度が分かり、誘導装置の制御に適用することができる。
本発明の誘導装置の制御方法について図に基づいて説明する。図２は、制御部１１での制御フローを示す図である。以下、順番に説明する。
【００３８】
まず誘導装置の進行方向に障害物がないか確認を行う（図２のステップ１）。
図３（ａ）、（ｂ）は障害物検出手段６の配置を示す図である。赤外線レーザ光、超音波等を投光し、反射光、反射波等が戻ってくるまでの時間を基に、前方に障害物があるか否かを検出する。図３（ａ）に示すように、台車部２に複数個のセンサを配置した場合、水平・垂直方向に配置されたセンサを用いて、台車部２の前方の水平・垂直方向に障害物があるか否かを検出し、障害物情報を制御部１１へ送信する。また、図３（ｂ）に示すように、水平・垂直方向をスキャンする１個のセンサを台車部２に取付けて、障害物を検出してもよい。制御部１１は、障害物検出手段６より送信される障害物情報に応じ台車部のルートを変更する。制御部１１は、前方に障害物があるとき、図示しない操舵輪を例えば５°間隔で左右に回転させることで台車部２を回転させて、障害物がない方向を探索し、障害物がない方向へ台車部を誘導する。制御部１１は、全周３６０°に障害物があるとき、前方に進むことができないと判断し、台車部２を停止させる。
【００３９】
続いて誘導装置の台車部と使用者との距離が上限値を超えていないか確認する（図２のステップ２）。
図４は距離計測手段５の計測方法を示す図である。台車部２の後方に赤外線レーザ光、超音波等を利用したセンサを配置し、障害物検出手段と同様に、センサから赤外線レーザ光、超音波等を投光し、反射光、反射波等が戻ってくるまでの時間を基に、台車部と操作者の腹部との距離を計測し、距離情報を制御部へ送信する。使用者の体格（腕、脚の長さ）に応じ、使用者毎の距離を図示しない使用者条件入力手段（操作メニュやスイッチ等）により設定する。制御部は、歩行中に使用者の腹部が揺動することを考慮し設定距離を基に、（設定距離＋α）（ただしαは正の実数）を距離の上限値とする。制御部１１は、以下の処理を実施する。
（１）台車部と使用者の腹部との距離が上限値以下のとき（通常時）
台車部と使用者との距離に応じ台車部の速度を変更する。距離が設定距離以上の場合は、現在の距離と設定距離との差に応じ台車部の速度を遅くし、距離が設定距離以下の場合は、現在の距離と設定距離との差に応じ台車部の速度を速くする。
（２）台車部と使用者の腹部との距離が上限値以上のとき（異常時）
使用者が疲労してきていると判断し、台車部を停止させる。
【００４０】
続いて力操作検出手段８による、使用者と台車の間で作用する力の大きさの確認ついて説明する（図２のステップ３）。力操作検出手段８は、使用者１３が台車から引かれているか、逆に台車が使用者１３から押されているかを検出し、力操作検出手段情報を制御部１１へ送信する。使用者に予め試用してもらう等し、使用者毎の把持力を図示しない使用者条件入力手段（操作メニュやスイッチ等）により設定する。制御部は、使用者が台車部を引っぱりすぎたり、押しすぎたりしないように、（把持力＋β）（ただしβは正の実数）を力操作検出手段によって検出する「押される力」の上限値とし、（把持力×（−１）−β）を「引かれる力」の下限値とする。制御部１１は、以下の処理を実施する。
（１）台車部と使用者の腹部との距離が上限値以下、かつ台車部の前方に障害物がないとき（通常時）
力操作検出手段が押されている力に応じ台車部の速度を変更する。力操作検出手段により検出した力が、押される力の上限値以下、かつ引かれる力の下限値以上のとき、現在の把持力と設定した上限値との差に応じ台車部の速度を速くする。
ただし、現在の力操作検出手段により検出した力が、押される力の上限値以上、または引かれる力の下限値以下のとき、台車部を停止させる。
（２）上記（１）以外のとき（異常時）
台車部を停止させる。
【００４１】
続いてグリップ部の把持力について確認する（図２のステップ４）。
図５はグリップ部４の把持力計測手段９の配置の一例を示す図である。台車部の速度が遅い場合、使用者に把持力計測手段を強く握ってもらうことにする。グリップ部４に備えられた把持力検出手段は、使用者がグリップ部を把持する力を計測し、把持力情報を制御部へ送信する。使用者の握力に応じ、使用者毎の把持力を図示しない使用者条件入力手段（操作メニュやスイッチ等）により設定する。制御部１１は、使用者毎の握力を基に、（把持力＋γ）（ただしγは正の実数）を把持力の上限値とする。
【００４２】
以上の処理を踏まえ、制御部１１は以下の処理を実施する（図２のステップ５）。
（１）台車部と使用者の腹部との距離が上限値以下、かつ台車部の前方に障害物がないとき（通常時）
使用者の把持力に応じ台車部の速度を変更する。現在の把持力が設定した把持力以上の場合、現在の把持力と設定した把持力との差に応じ台車部の速度を速くする。使用者の把持力が設定した把持力以下の場合、現在の把持力と設定した把持力との差に応じ台車部の速度を遅くする。ただし、現在の把持力が上限値以上のとき、台車部の速度は変更しない。
（２）上記以外のとき（異常時）
台車部を停止させる。
【００４３】
続いて制御部１１以外の部位の働きについて説明する。
まずポール３に設けられた目的地入力手段１０について説明する。目的地入力手段では操作メニュや音声入力等を用いて、目的地を入力することができる。目的地の設定は、使用者が実施する。
【００４４】
続いて台車部に備えられた位置検出手段７について説明する。位置検出装置は、衛星航法（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）及び自律航法装置により、絶対位置及び相対位置を検出し、台車部２の位置を割り出し、台車部の位置情報、目的地までのルートを制御部１１へ送信する。
【００４５】
以下では、本発明の特徴である、使用者の足底反力を計測する足底反力計測手段と、使用者の股関節、膝関節の関節角度を計測する関節角度計測手段によって使用者の重心位置を求め、重心の移動に応じて誘導装置の移動を制御する点について説明する。
図６は誘導装置の使用者の重心位置の計算方法を説明する図である。予め使用者の大転子から膝関節までの長さと膝関節から外踝までの長さを計測し、図示しない使用者条件入力手段（操作メニュやスイッチ等）により設定しておく。
大転子から膝関節までの長さをLh、膝関節から外踝までの長さをLk、股関節角度をθh、膝関節角度をθkとし、使用者の重心位置のＸ座標が大転子に一致していると仮定する。
股関節角度、膝関節角度を関節角度計測手段によって計測する。
１．踵部の足底反力検出手段により踵接地のタイミングを検出し、踵接地時における外踝のＸ座標を式（１）で計算し、Ｘ座標の初期値Ｘ0とする。
【００４６】
【数１】
2010213915.tif 000003
【００４７】
２．大転子の位置Ｘを式（２）で計算する。
【００４８】
【数２】
2010213915.tif 000004
【００４９】
３．式（２）に基づき、使用者の重心位置の座標（大転子の座標）のＸ座標が逐次計算できるので、このＸ座標に追従する速度Ｖ0で誘導装置を制御する。誘導装置の制御周期をδＴとすると速度Ｖ0は式（３）で計算する。
【００５０】
【数３】
2010213915.tif 000005
【００５１】
４．歩数が進むごとに、Ｘ座標に上記で計算した歩幅を加算する。
５．上記１〜４を繰り返す。
【００５２】
以上より、制御部１１が、式（４）に示すように台車部の速度Ｖを実時間で計算し、駆動部１２を制御することで、台車部２を目的地まで移動させる。
【００５３】
【数４】
2010213915.tif 000006
ここで、
Ｖ0：制御周期毎に式（３）で計算される値
ｄ0：使用者毎の台車部と使用者との推奨距離（設定値）
ｄ：現在の台車部と使用者との距離
Ｇ0：使用者毎の推奨把持力（設定値）
Ｇ：現在の使用者の把持力
Ｆ0：使用者毎の引く力（設定値）
Ｆ：現在の使用者を引く力
Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3>0：ゲイン
である。使用者が誘導装置を初めて使用するとき、上記Ｖmax、Ｖ0、ｄ0、Ｇ0、およびＦ0は図示しない使用者条件入力手段（操作メニュやスイッチ等）により設定する。
【００５４】
このように、使用者の足底反力、股関節、膝関節の関節角度を直接計測し、誘導装置の制御に適用することで、使用者が違和感を抱くことなく、目的地まで安全に誘導することができる。
また、制御部１１は使用者の股関節、膝関節の関節角度を基に使用者の重心位置が計算できるので、誘導装置と使用者の重心位置（身体位置）との距離をある一定の範囲以内に保つ等の誘導装置の制御に適用できる。また重心位置の変化がある閾値以下の場合は異常（使用者が移動していない）と判断し、誘導装置を停止させることができる。
なお、関節角度計測手段および足底反力検出手段は、計測した使用者の股関節、膝関節の関節角度、使用者の足底反力を無線によって制御部１１に送信する。こうした構成により使用者と台車部との間の配線をなくし、使用者が配線に足を取られて転倒する恐れをなくし安全性を確保している。
【実施例２】
【００５５】
以下では、本発明の第２実施例について説明する。本実施例では、使用者の歩容の変化に合わせて誘導装置の移動を制御する。
誘導装置の構成は図１と同様なので、説明は省略する。
【００５６】
図７（ａ）は足底反力計測手段１５を使用者の足底の踵部と足尖部に配置した例を示す図である。使用者の足底反力を足底反力計測手段１５により計測することで、踵部から接地し、足尖離地となっているか否かを確認することができる。図７（ａ）は一例であり、使用者の足底に足底反力計測手段を３個以上配置してもよい。
図８は歩行周期と股・膝・足関節角度の関係を示す図である。歩行周期の位相は、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期、および遊脚後期から構成され、各位相に応じて股関節、膝関節、足関節の屈曲・伸展運動が繰り返される。
１．踵接地
・股関節  最大屈曲位となり以後伸展していく
・膝関節  ほぼ完全に伸展し以後屈曲していく
・足関節  背屈位から底屈していく
２．足底接地
・股関節  伸展していく
・膝関節  屈曲していく
・足関節  底屈位（約１０°）となる
３．立脚中期
・股関節  伸展していく
・膝関節  立脚期での最大屈曲位（約２０°）となる
・足関節  背屈していく
４．踵離地
・股関節  最大伸展位（約１０°）となる
・膝関節  伸展から屈曲していく
・足関節  最大底屈位（約１０°）となり以後は底屈していく
５．足尖離地
・股関節  屈曲していく
・膝関節  屈曲していく
・足関節  最大底屈位（約２０°）となる
６．遊脚初期
・股関節  加速しながら屈曲していく
・膝関節  最大約６０°まで屈曲していく
・足関節  背屈していく
７．遊脚後期
・股関節  減速しながら屈曲していく
・膝関節  伸展していく
・足関節  背屈位を保つ
例えば、少なくとも図７（ｂ）に示すように足底反力計測手段を踵部、ＭＰ関節外側部、足尖部に配置すると、制御部１１は使用者の歩容を確認しながら誘導装置を制御できる。
【００５７】
また、制御部１１は足底反力計測手段１５の検出信号より、使用者が踵部から接地しているか否かが分かるので、踵部から接地している場合は通常通り誘導装置を制御し、踵部から接地していない場合は異常と判断し、誘導装置を停止させることで、使用者の安全を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
使用者を目的地まで安全に誘導することができるので、歩行訓練等のリハビリテーションやトレーニングという用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１  回転車輪
２  台車部
３  ポール
４  グリップ部
５  距離計測手段
６  障害物計測手段
７  位置検出手段
８  力操作検出手段
９  把持力計測手段
１０  目的地入力手段
１１  制御部
１２  駆動部
１３  使用者
１４  誘導装置
１５  足底反力計測手段
１６  関節角度計測手段
１０１  案内ロボット
１１０  走行部
１１１  入出力部
１１２  経路生成部
１１３  環境認識部
１１４  案内対象検出部
１１５  歩行状態検出部
１１６  制御部
１１７  指示部
１１００  駆動輪
１１０１  モータ
１１０２  エンコーダ
１１１０  タッチパネル
１１１１  マイク
１１１２  音声認識部
１１１３  音声合成部
１１１４  スピーカ
１１２０  データベース
１１３０  環境認識センサ
１１３０ａ  レーザレーダ
１１３０ｂ  超音波センサ
１１４０  カメラ
１１６０，１１６０ａ  走行制御部
２０１  搬送車
２０２  中央処理部
２０３  駆動制御部
２０４  操作盤
２０５  操作器
２０６  張力検知装置
２０７  プリペイドカード読取器
２０８  距離計
２０９  規定範囲検知用受信器
３０１  移動車本体
３０２  案内アーム
３０４  操作パネル
３０５  取っ手
３０６  軸力センサ
３０７  支持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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