(57)【要約】【課題】ユーザが歩行支援ロボットの支援を受けて歩行しているときに、その周囲の第三者が歩行支援ロボットやそのユーザに接触することを抑制する【解決手段】ユーザの歩行を支援する歩行支援ロボットは、歩行面上を転動可能な回転体と、ユーザが把持するハンドル部と、ユーザから前記ハンドル部に加えられた荷重を検知するハンドル荷重検知部と、歩行面上に光を投影する投影部と、を有する。前記投影部から歩行面上に投影された光が、前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重に基づいて変化される。【選択図】図１
2018000383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの歩行を支援する歩行支援ロボットであって、
歩行面上を転動可能な回転体と、
ユーザが把持するハンドル部と、
ユーザから前記ハンドル部に加えられた荷重を検知するハンドル荷重検知部と、
歩行面上に光を投影する投影部と、を有し、
前記投影部から歩行面上に投影された光が、前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重に基づいて変化される、歩行支援ロボット。
【請求項２】
前記投影部が、前記歩行支援ロボットを少なくとも部分的に囲む境界線を歩行面上に投影し、
前記境界線と前記歩行支援ロボットとの間の距離が、前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重に基づいて変更される、請求項１に記載の歩行支援ロボット。
【請求項３】
前記投影部が、前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重が大きいほど、前記歩行支援ロボットとの間の距離が大きい境界線を投影する、請求項２に記載の歩行支援ロボット。
【請求項４】
前記ハンドル荷重検知部が、水平方向の荷重を検知し、
前記投影部が、前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重が大きいほど、前記歩行支援ロボットに対して対向する境界線の部分と該歩行支援ロボットとの間の検知荷重方向の距離が他の方向の距離に比べて大きくなるように、前記境界線の形状を変更する、請求項２または３に記載の歩行支援ロボット。
【請求項５】
前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重の傾向に基づいて、前記境界線と前記歩行支援ロボットとの間の距離が変更される、請求項２から４のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。
【請求項６】
前記投影部が、前記ハンドル荷重検知部がハンドル荷重の傾向として移動方向と異なる特定方向への荷重を検知し続ける場合、前記境界線と前記歩行支援ロボットとの間の前記特定方向の距離が他の方向の距離に比べて大きく維持されるように、前記境界線を投影する、請求項５に記載の歩行支援ロボット。
【請求項７】
荷物を搭載する荷物搭載部と、
荷物の重量を検知する荷物重量検知部と、を有し、
前記投影部が、荷物重量検知部によって検知された荷物重量が大きいほど、前記歩行支援ロボットとの間の距離が大きい境界線を投影する、請求項２から６のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。
【請求項８】
前記歩行支援ロボットの移動速度を検知する移動速度検知部を有し、
前記投影部が、移動速度検知部によって検知された移動速度が高いほど、歩行支援ロボットとの間の距離が大きい境界線を投影する、請求項２から７のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。
【請求項９】
前記境界線より前記歩行支援ロボット側に障害物が存在するか否かを検知する障害物検知部と、
前記障害物検知部によって障害物が検知されたことをユーザに通知する通知部と、を有する、請求項２から８のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。
【請求項１０】
前記投影部が、前記障害物検知部が障害物を検知した場合、前記通知部として、障害物に対する警戒を促すための警戒画像を歩行面上に投影する、請求項９に記載の歩行支援ロボット。
【請求項１１】
歩行支援ロボットを用いてユーザの歩行を支援する歩行支援方法であって、
ユーザから前記歩行支援ロボットのハンドル部に加えられた荷重を検知し、
前記歩行支援ロボットに設けられた投影部によって歩行面上に光を投影し、
検知された前記ハンドル部への荷重に基づいて、前記投影部によって歩行面上に投影される光を変化させる、歩行支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ユーザの歩行を支援する歩行支援ロボット及び歩行支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユーザの歩行を支援する歩行支援ロボットが知られている。特許文献１に記載された歩行支援ロボットは、杖を用いて歩行するユーザを補助するロボットであって、ユーザが足を踏む出す位置を教示するように構成されている。具体的には、ロボットは、足を置くべき歩行面上の位置に足裏形状の画像を投影するプロジェクタを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２９８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、歩行支援ロボットのユーザが歩行に集中するあまり、周囲に対する注意がおろそかになることがある。特許文献１に記載された歩行支援ロボットの場合、プロジェクタによって歩行面上の投影された足裏形状の画像を見ながら歩行するので、ユーザは周囲に対する注意がおろそかになりやすい。
【０００５】
このとき、周囲の第三者が歩行支援ロボットやそのユーザに気づいていない場合、第三者がロボットやそのユーザに接触する可能性がある。例えば、第三者が視線を下に向けて携帯端末を使用しながら歩行している場合、第三者は前方の歩行支援ロボットに気付かない可能性がある。
【０００６】
そこで、本開示は、ユーザが歩行支援ロボットの支援を受けて歩行しているときに、その周囲の第三者が歩行支援ロボットやそのユーザに接触することを抑制することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様によれば、
ユーザの歩行を支援する歩行支援ロボットであって、
歩行面上を転動可能な回転体と、
ユーザが把持するハンドル部と、
ユーザから前記ハンドル部に加えられた荷重を検知するハンドル荷重検知部と、
歩行面上に光を投影する投影部と、を有し、
前記投影部から歩行面上に投影された光が、前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重に基づいて変化される、歩行支援ロボットが提供される。
【０００８】
本開示の別態様によれば、
歩行支援ロボットを用いてユーザの歩行を支援する歩行支援方法であって、
ユーザから前記歩行支援ロボットのハンドル部に加えられた荷重を検知し、
前記歩行支援ロボットに設けられた投影部によって歩行面上に光を投影し、
検知された前記ハンドル部への荷重に基づいて、前記投影部によって歩行面上に投影される光を変化させる、歩行支援方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、ユーザが歩行支援ロボットの支援を受けて歩行しているときに、その周囲の第三者が歩行支援ロボットやそのユーザに接触することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の一実施の形態に係る歩行支援ロボットの外観図である。
【図２】図２は、本開示の一実施の形態に係る歩行支援ロボットに歩行支援を受けているユーザの様子を示す図である。
【図３】図３は、本開示の一実施の形態における歩行支援ロボットの構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本開示の一実施の形態におけるハンドル検知部で検知するハンドル荷重の検知方向を示す図である。
【図５】図５は、本開示の一実施の形態に係る歩行支援ロボットにおける歩行支援の制御構成を示す制御ブロック図である。
【図６】図６は、本開示の一実施の形態における荷重傾向マップを示す図である。
【図７】図７は、本開示の一実施の形態に係る歩行支援ロボットの荷重傾向データの生成処理の例示的なフローチャートを示す。
【図８】図８は、本開示の一実施の形態に係る歩行支援ロボットの移動意図推定処理の例示的なフローチャートを示す。
【図９Ａ】図９Ａは、ユーザの直進動作時のＦｙ方向における過去の荷重データの波形情報の一例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに示すＦｙ方向における過去の荷重データの平均荷重値を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、ユーザの直進動作時のＦｙ方向における現在の荷重データの波形情報の一例を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、図１０Ａに示すＦｙ方向における現在の荷重データの平均荷重値を示す図である。
【図１１】図１１は、補正された荷重データの波形情報の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、歩行支援ロボットに関する安全確保領域を示す図である。
【図１３】図１３は、本開示の一実施の形態に係る歩行支援ロボットにおける安全確保に関連する制御構成を示す制御ブロック図である。
【図１４】図１４は、歩行支援ロボットの安全確保領域の境界線の変化の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、歩行支援ロボットに関する安全確保領域の境界線の変化の別例を示す図である。
【図１６】図１６は、歩行支援ロボットに関する安全確保領域の境界線の変化のさらなる別例を示す図である。
【図１７】図１７は、歩行支援ロボットに関する安全確保領域の境界線の変化の異なる例を示す図である。
【図１８】図１８は、障害物への警戒をユーザに対して促している状態の歩行支援ロボットを示す図である。
【図１９】図１９は、歩行支援ロボットに関する安全確保領域の境界線の別例を示す図である。
【図２０】図２０は、歩行支援ロボットに関する安全確保領域の境界線のさらなる別例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の一態様は、ユーザの歩行を支援する歩行支援ロボットであって、歩行面上を転動可能な回転体と、ユーザが把持するハンドル部と、ユーザから前記ハンドル部に加えられた荷重を検知するハンドル荷重検知部と、歩行面上に光を投影する投影部と、を有し、前記投影部から歩行面上に投影された光が、前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重に基づいて変化される。
【００１２】
このような態様によれば、ユーザが歩行支援ロボットの支援を受けて歩行しているときに、その周囲の第三者が歩行支援ロボットやそのユーザに接触することを抑制することができる。
【００１３】
例えば、前記投影部が、前記歩行支援ロボットを少なくとも部分的に囲む境界線を歩行面上に投影し、前記境界線と前記歩行支援ロボットとの間の距離が、前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重に基づいて変更される。
【００１４】
例えば、前記投影部が、前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重が大きいほど、前記歩行支援ロボットとの間の距離が大きい境界線を投影する。
【００１５】
例えば、前記ハンドル荷重検知部が、水平方向の荷重を検知し、前記投影部が、前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重が大きいほど、前記歩行支援ロボットに対して対向する境界線の部分と該歩行支援ロボットとの間の検知荷重方向の距離が他の方向の距離に比べて大きくなるように、前記境界線の形状を変更する。
【００１６】
例えば、前記ハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重の傾向に基づいて、前記境界線と前記歩行支援ロボットとの間の距離が変更される。
【００１７】
例えば、前記投影部が、前記ハンドル荷重検知部がハンドル荷重の傾向として移動方向と異なる特定方向への荷重を検知し続ける場合、前記境界線と前記歩行支援ロボットとの間の前記特定方向の距離が他の方向の距離に比べて大きく維持されるように、前記境界線を投影する。
【００１８】
前記歩行支援ロボットが、例えば、荷物を搭載する荷物搭載部と、荷物の重量を検知する荷物重量検知部と、を有し、前記投影部が、荷物重量検知部によって検知された荷物重量が大きいほど、前記歩行支援ロボットとの間の距離が大きい境界線を投影する。
【００１９】
前記歩行支援ロボットが、例えば、前記歩行支援ロボットの移動速度を検知する移動速度検知部を有し、前記投影部が、移動速度検知部によって検知された移動速度が高いほど、歩行支援ロボットとの間の距離が大きい境界線を投影する。
【００２０】
前記歩行支援ロボットが、例えば、前記境界線より前記歩行支援ロボット側に障害物が存在するか否かを検知する障害物検知部と、前記障害物検知部によって障害物が検知されたことをユーザに通知する通知部と、を有する。
【００２１】
例えば、前記投影部が、前記障害物検知部が障害物を検知した場合、前記通知部として、障害物に対する警戒を促すための警戒画像を歩行面上に投影する。
【００２２】
また、本開示の別の態様は、歩行支援ロボットを用いてユーザの歩行を支援する歩行支援方法であって、ユーザから前記歩行支援ロボットのハンドル部に加えられた荷重を検知し、前記歩行支援ロボットに設けられた投影部によって歩行面上に光を投影し、検知された前記ハンドル部への荷重に基づいて、前記投影部によって歩行面上に投影される光を変化させる。
【００２３】
このような態様によれば、ユーザが歩行支援ロボットの支援を受けて歩行しているときに、その周囲の第三者が歩行支援ロボットやそのユーザに接触することを抑制することができる。
【００２４】
以下、本開示の一実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。また、各図においては、説明を容易なものとするため、各要素を誇張して示している。
【００２５】
図１は、一実施の形態に係る歩行支援ロボット１（以下、「ロボット１」と称する）の外観図を概略的に示す。図２は、ロボット１による歩行支援を受けてユーザが歩行している様子を示す。図３は、ロボット１の構成を概略的に示すブロック図である。
【００２６】
本実施の形態に係るロボット１は、床、地面、舗装路などの歩行面を歩行するユーザＱを支援する。その歩行の支援のために、図１〜図３に示すように、ロボット１は、本体部１１と、ユーザＱが把持可能なハンドル部１２と、ハンドル部１２にかかる荷重を検知するハンドル荷重検知部１３と、本体部１１を移動させる移動装置１４と、荷重傾向データ生成部１５と、を備える。
【００２７】
ハンドル部１２は、本体部１１の上部に設けられており、歩行中のユーザＱの両手が把持しやすい形状及び高さ位置に設けられている。
【００２８】
ハンドル荷重検知部１３は、ハンドル部１２を把持するユーザＱが該ハンドル部１２に加える荷重（ハンドル荷重）を検知する。具体的には、ユーザＱがハンドル部１２を把持して歩行するときに、ユーザＱはハンドル部１２にハンドル荷重をかける。ハンドル荷重検知部１３は、ユーザＱがハンドル部１２にかけるハンドル荷重の向き及び大きさを検知する。
【００２９】
図４は、ハンドル荷重検知部１３で検知するハンドル荷重の検知方向を示す。図４に示すように、ハンドル荷重検知部１３は、例えば、互いに直交する三軸方向にかかる力、及び三軸の軸回りのモーメントをそれぞれ検出可能な六軸力センサである。互いに直交する三軸とは、ロボット１の左右方向に延在するｘ軸、ロボット１の前後方向に延在するｙ軸、及びロボット１の高さ方向に延在するｚ軸である。三軸方向にかかる力とは、ｘ軸方向にかかる力Ｆｘ、ｙ軸方向にかかる力Ｆｙ、及びｚ軸方向にかかる力Ｆｚである。実施の形態１では、Ｆｘのうち右方向にかかる力をＦｘ＋とし、左方向にかかる力をＦｘ−としている。Ｆｙのうち前方向にかかる力をＦｙ＋とし、後方向にかかる力をＦｙ−としている。Ｆｚ方向のうち鉛直下方向にかかる力をＦｚ＋とし、鉛直上方向にかかる力をＦｚ−としている。三軸の軸回りのモーメントとは、ｘ軸の軸回りのモーメントＭｘ、ｙ軸の軸回りのモーメントＭｙ、及びｚ軸の軸回りのモーメントＭｚである。
【００３０】
移動装置１４は、ハンドル荷重検知部１３で検知されたハンドル荷重（力及びモーメント）の大きさ及び向きに基づいて、本体部１１を移動させる。本実施の形態では、移動装置１４は、以下のような制御を行っている。なお、本明細書においては、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚを荷重と称する場合がある。
【００３１】
移動装置１４は、ハンドル荷重検知部１３でＦｙ＋の力が検知された場合、本体部１１を前方向に移動させる。即ち、ハンドル荷重検知部１３でＦｙ＋の力が検知された場合、ロボット１は前進動作を行う。ロボット１が前進動作を行っている間、ハンドル荷重検知部１３で検知されるＦｙ＋の力が大きくなると、移動装置１４は、ロボット１の前方向への移動の速度を上げる。一方、ロボット１が前進動作を行っている間、ハンドル荷重検知部１３で検知されるＦｙ＋の力が小さくなると、移動装置１４は、ロボット１の前方向への移動速度を下げる。
【００３２】
移動装置１４は、ハンドル荷重検知部１３でＦｙ−の力が検知された場合、本体部１１を後方向に移動させる。即ち、ハンドル荷重検知部１３でＦｙ−の力が検知された場合、ロボット１は後退動作を行う。ロボット１が後退動作を行っている間、ハンドル荷重検知部１３で検知されるＦｙ−の力が大きくなると、移動装置１４は、ロボット１の後方向への移動の速度を上げる。一方、ロボット１が後退動作を行っている間、ハンドル荷重検知部１３で検知されるＦｙ−の力が小さくなると、移動装置１４は、ロボット１の後方向への移動速度を下げる。
【００３３】
移動装置１４は、ハンドル荷重検知部１３でＦｙ＋の力とＭｚ＋のモーメントとが検知された場合、本体部１１を右方向に旋回移動させる。即ち、ハンドル荷重検知部１３でＦｙ＋の力とＭｚ＋のモーメントが検知された場合、ロボット１は右旋回動作を行う。ロボット１が右旋回動作を行っている間、ハンドル荷重検知部１３で検知されるＭｚ＋のモーメントが大きくなると、ロボット１の旋回半径が小さくなる。また、ロボット１が右旋回動作を行っている間、ハンドル荷重検知部１３で検知されるＦｙ＋の力が大きくなると、旋回速度が大きくなる。
【００３４】
移動装置１４は、ハンドル荷重検知部１３でＦｙ＋の力とＭｚ−のモーメントとが検知された場合、本体部１１を左方向に旋回移動させる。即ち、ハンドル荷重検知部１３でＦｙ＋の力とＭｚ−のモーメントが検知された場合、ロボット１は左旋回動作を行う。ロボット１が左旋回動作を行っている間、ハンドル荷重検知部１３で検知されるＭｚ−のモーメントが大きくなると、ロボット１の旋回半径が小さくなる。また、ロボット１が左旋回動作を行っている間、ハンドル荷重検知部１３で検知されるＦｙ＋の力が大きくなると、旋回速度が大きくなる。
【００３５】
なお、移動装置１４の制御は、上述した例に限定されない。移動装置１４は、例えば、Ｆｙ及びＦｚの力に基づいて、ロボット１の前進動作及び後退動作を制御してもよい。また、移動装置１４は、例えば、Ｍｘ又はＭｙのモーメントに基づいて、ロボット１の旋回動作を制御してもよい。
【００３６】
なお、本実施の形態では、ハンドル荷重検知部１３は、六軸力センサである例を説明したが、これに限定されない。ハンドル荷重検知部１３は、例えば、三軸センサ、又は歪みセンサ等を用いてもよい。
【００３７】
移動装置１４は、本体部１１の下部に設けられた回転体である車輪１６と、車輪１６を駆動制御する駆動部１７と、を備える。
【００３８】
車輪１６は、図１に示すように歩行面Ｓ上を転動可能であって、本体部１１を自立させた状態で支持し、駆動部１７により回転駆動されることにより、自立させた姿勢を保った状態で、例えば、本体部１１を図２に示す矢印の方向（前方向または後方向）に移動させる。なお、本実施の形態において、移動装置１４が２つの車輪１６を用いた移動機構を備える場合を例としたが、車輪以外の回転体（走行ベルト、ローラなど）が用いられるような場合であってもよい。
【００３９】
駆動部１７は、荷重補正部１８と、ユーザ移動意図推定部１９と、駆動力算出部２０と、アクチュエータ制御部２１と、アクチュエータ２２と、を備える。
【００４０】
荷重補正部１８は、ユーザＱの荷重傾向に応じてハンドル荷重検知部１３で検知されたハンドル荷重を補正する。具体的には、荷重補正部１８は、荷重傾向データ生成部１５で生成された荷重傾向データに基づいて、ハンドル荷重検知部１３で検知されたハンドル荷重の値を補正する。なお、このハンドル荷重の補正についての詳細は後述する。また、荷重補正部１８は、ロボット１の使用場所、使用時間、及びユーザＱの体調などに基づいて、ハンドル荷重の値を補正してもよい。
【００４１】
ユーザ移動意図推定部１９は、荷重補正部１８で補正されたハンドル荷重（以下、「補正ハンドル荷重」と称する）に基づいてユーザＱの移動意図を推定する。ここでのユーザの移動意図は、ユーザの移動方向及び移動速度、すなわちユーザの歩行方向及び歩行速度を言う。本実施の形態において、ユーザ移動意図推定部１９は、各移動方向における補正ハンドル荷重の値から、ユーザＱの移動意図を推定する。例えば、ハンドル荷重検知部１３で検知されるＦｙ＋の力が所定の第１閾値以上の値であり、Ｍｙ＋の力が所定の第２閾値未満の値である場合、ユーザ移動意図推定部１９は、ユーザＱの移動意図が直進動作であると推定する。また例えば、ユーザ移動意図推定部１９は、Ｆｚ方向における補正ハンドル荷重の値に基づいて、移動速度を推定する。さらに例えば、ハンドル荷重検知部１３で検知されるＦｙ＋の力が所定の第３閾値以上の値であり、Ｍｙ＋の力が所定の第２閾値以上の値である場合、ユーザ移動意図推定部１９は、ユーザＱの移動意図が右旋回動作であると推定する。なお、ユーザ移動意図推定部１９は、Ｆｚ方向における補正ハンドル荷重の値に基づいて旋回速度を推定し、Ｍｙ方向における補正ハンドル荷重の値に基づいて旋回半径を推定してもよい。
【００４２】
駆動力算出部２０は、荷重補正部１８で補正されたハンドル荷重の情報に基づいて、駆動力を算出する。具体的には、駆動力算出部２０は、補正ハンドル荷重の情報から推定されたユーザＱの移動意図、即ちユーザＱの移動方向及び移動速度に基づいて、駆動力を算出する。例えば、ユーザＱの移動意図が前進動作又は後退動作である場合、２つの車輪１６の回転量が均等になるように駆動力を算出する。ユーザＱの移動意図が右旋回動作である場合、２つの車輪１６のうち右側の車輪１６の回転量を左側の車輪１６の回転量よりも大きくなるように駆動力を算出する。また、ユーザＱの移動速度に応じて、駆動力の大きさを算出する。
【００４３】
アクチュエータ制御部２１は、駆動力算出部２０で算出された駆動力の情報に基づいて、アクチュエータ２２の駆動制御を行う。また、アクチュエータ制御部２１は、アクチュエータ２２から車輪１６の回転量の情報を取得し、駆動力算出部２０及びユーザ荷重傾向抽出部２３に車輪１６の回転量の情報を送信することができる。
【００４４】
アクチュエータ２２は、例えば、車輪１６を回転駆動させるモータ等である。アクチュエータ２２は、歯車機構又はプーリー機構等を介して車輪１６と接続されている。アクチュエータ２２は、アクチュエータ制御部２１に駆動制御されることによって、車輪１６を回転駆動している。
【００４５】
荷重傾向データ生成部１５は、過去に検知したハンドル荷重の情報に基づいて、ユーザＱの荷重傾向データを生成する。荷重傾向データとは、所定の動作におけるユーザＱのハンドル荷重の傾向を示すデータである。所定の動作とは、例えば、直進動作、後退動作、及び旋回動作等を意味する。例えば、腰の曲がったユーザＱは、ハンドル部１２を把持した場合、ロボット１に寄りかかってしまうため、鉛直下方向へのハンドル荷重、即ちＦｚ＋の力が大きくなる傾向がある。また、左右に揺れて歩行するユーザＱは、ハンドル部１２を把持した場合、前進動作を行っているにも関わらず、左右方向へのハンドル荷重、即ちＭｙのモーメントが大きくなる傾向がある。このように、荷重傾向データ生成部１５では、所定の動作毎のユーザＱの荷重傾向を過去の荷重データから生成している。
【００４６】
このような構成を有する歩行支援ロボット１において、ユーザＱの歩行支援をするための制御構成について説明する。
【００４７】
図３に示すように、ハンドル荷重検知部１３は、ハンドル部１２にかかるハンドル荷重を検知する。ハンドル荷重検知部１３で検知されたハンドル荷重の情報は、荷重補正部１８に送信される。荷重補正部１８は、荷重傾向データ生成部１５で生成された荷重傾向データに基づいて、ハンドル荷重検知部１３で検知されたハンドル荷重の値を補正する。補正されたハンドル荷重（補正ハンドル荷重）の情報は、ユーザ移動意図推定部１９に送信される。ユーザ移動意図推定部１９は、補正ハンドル荷重の情報に基づいて、ユーザＱの移動意図（移動方向及び移動速度）を推定する。推定されたユーザの移動意図の情報は、駆動力算出部２０に送信される。駆動力算出部２０は、推定されたユーザＱの移動意図の情報に基づいて、駆動力を算出する。算出された駆動力の情報は、アクチュエータ制御部２１に送信される。アクチュエータ制御部２１は、駆動力算出部２０で算出された駆動力の情報に基づいてアクチュエータ２２の駆動制御を行う。アクチュエータ２２は、アクチュエータ制御部２１に駆動制御されることによって、車輪１６を回転駆動し、本体部１１を移動させる。
【００４８】
また、図３に示すように、ハンドル荷重検知部１３で検知されたハンドル荷重の情報は、荷重傾向データ生成部１５にも送信される。ハンドル荷重検知部１３で検知されたハンドル荷重の情報は、荷重傾向データを生成及び更新するためにも使用される。
【００４９】
ロボット１の歩行支援の詳細な制御について、図５を用いて説明する。図５は、ロボット１の歩行支援の詳細な制御構成を示す制御ブロック図である。
【００５０】
図５に示すように、荷重傾向データ生成部１５は、ユーザＱの移動方向に対応するユーザＱの荷重傾向を抽出するユーザ荷重傾向抽出部２３と、ユーザＱの荷重傾向データを記憶した荷重傾向マップ２４と、を備える。
【００５１】
ユーザ荷重傾向抽出部２３は、ユーザＱの移動方向に対応するユーザＱの荷重傾向を抽出する。具体的には、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、ユーザＱの移動方向に対応するユーザＱの荷重傾向データを荷重傾向マップ２４から抽出する。例えば、ユーザＱが直進動作（前方向前進）をしている場合、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、荷重傾向マップ２４から直進動作に対応するユーザＱの荷重傾向を抽出する。ユーザ荷重傾向抽出部２３は、荷重傾向マップ２４から抽出した荷重傾向データを荷重補正部１８に送信する。
【００５２】
また、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、ハンドル荷重検知部１３で検知されたハンドル荷重の情報とアクチュエータ制御部２１で取得された車輪１６の回転量の情報とに基づいて、ユーザＱの荷重傾向データを生成する。生成された荷重傾向データは、荷重傾向マップ２４に送信される。これにより、荷重傾向マップ２４の荷重傾向データが更新される。
【００５３】
荷重傾向マップ２４は、ユーザＱのそれぞれの移動方向におけるユーザＱの荷重傾向データを記憶しているデータベースである。荷重傾向マップ２４は、移動方向毎のユーザＱの荷重傾向データを記憶している。
【００５４】
図６は、一例の荷重傾向マップ２４を示す。図６に示すように、荷重傾向マップ２４は、ユーザＱの移動方向毎に、歩行時の移動方向の平均荷重値と歩行時の重心の偏り方向の平均荷重値とを、荷重傾向データとして記憶している。例えば、図６を参照すると、ユーザＱは、ロボット１とともに前方向（ｙ軸方向）に直進しているとき、平均１０Ｎの荷重（力）でハンドル部１２を押している。また、前方向以外の特定方向の荷重（力）、具体的には１．０ＮｍのＭｚのモーメントがハンドル部１２に作用し続けている。これは、ユーザＱが前方向に直進しているとき、重心が左側に常に偏っていることを意味する。すなわち、ユーザＱは、その歩行傾向として、ロボット１とともに前方向に直進しているとき、ロボット１の左側に体重を預け続けている。
【００５５】
このような荷重傾向データの生成について、図７を用いて説明する。図７は、ロボット１の荷重傾向データの生成処理の例示的なフローチャートを示す。
【００５６】
図７に示すように、ステップＳＴ１において、ハンドル荷重検知部１３で検知されるハンドル荷重の変化を検知する。ステップＳＴ１では、ユーザＱの移動方向が変化したか否かをハンドル荷重に基づいて判断する。ハンドル荷重の変化を検知した場合、ステップＳＴ２へ進む。ハンドル荷重の変化を検知しない場合、ステップＳＴ１を繰り返す。
【００５７】
ステップＳＴ２において、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、車輪１６の回転量の情報に基づいてユーザＱの現在の移動方向を推定する。具体的には、ステップＳＴ１でハンドル荷重の変化が検知されると、アクチュエータ制御部２１が車輪１６の回転量の情報を取得する。アクチュエータ制御部２１で取得された回転量の情報は、ユーザ荷重傾向抽出部２３に送信される。例えば、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、左右に配置される２つの車輪１６の回転量に基づいて、ユーザＱの移動方向を推定する。
【００５８】
ステップＳＴ３において、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、推定したユーザＱの移動方向における過去の荷重データに、ステップＳＴ１で検知したハンドル荷重を加算する。具体的には、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、荷重傾向マップ２４に記憶されている過去の荷重データを読み出し、読み出した過去の荷重データに、ステップＳＴ１で検知したハンドル荷重を加算する。過去の荷重データとは、これまでに検知した全ての荷重データを意味する。
【００５９】
ステップＳＴ４において、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、ユーザＱの歩行時の移動方向の平均荷重値と偏り方向の平均荷重値とを算出する。
【００６０】
ステップＳＴ５において、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、算出したユーザＱの歩行時の移動方向の平均荷重値と偏り方向の平均荷重値とを荷重傾向データとして設定する。具体的には、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、算出した平均荷重値の情報を荷重傾向マップ２４に送信し、荷重傾向マップ２４のユーザＱの歩行時の移動方向の平均荷重値と偏り方向の平均荷重値とを更新する。
【００６１】
次に、ユーザＱの移動意図の推定について、図８を用いて説明する。図８は、ユーザＱの移動意図の推定処理の例示的なフローチャートを示す。
【００６２】
図８に示すように、ステップＳＴ１１において、荷重補正部１８は、ハンドル荷重検知部１３で検知された現在のハンドル荷重の情報を取得する。
【００６３】
ステップＳＴ１２において、荷重補正部１８は、現在のハンドル荷重の情報に基づいて現在の平均荷重値を算出する。
【００６４】
ステップＳＴ１３において、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、ユーザＱの荷重傾向データを読み出す。具体的には、ユーザ荷重傾向抽出部２３は、荷重傾向マップ２４から過去の平均荷重値を読み出し、過去の平均荷重値を荷重補正部１８へ送信する。
【００６５】
ステップＳＴ１４において、荷重補正部１８は、現在の平均荷重値と過去の平均荷重値とに基づいて、補正係数を算出する。例えば、荷重補正部１８は、過去の平均荷重値を現在の平均荷重値で除算することによって、補正係数を算出する。
【００６６】
ステップＳＴ１５において、荷重補正部１８は、現在のハンドル荷重の情報に補正係数を乗算する。即ち、荷重補正部１８は、ステップＳＴ１１で取得した現在のハンドル荷重の情報に、ステップＳＴ１４で算出した補正係数を乗算する。これにより、荷重補正部１８は、ハンドル荷重の値を補正する。
【００６７】
ステップＳＴ１６において、ユーザ移動意図推定部１９は、補正したハンドル荷重の情報に基づいて、ユーザＱの移動意図を推定する。
【００６８】
一例として、ハンドル荷重の補正について説明する。ここでは、重心が右方向に偏った状態で歩行するユーザについてのハンドル荷重の補正について説明する。
【００６９】
まず、荷重傾向データの算出について説明する。図９Ａは、ユーザＱの直進動作時のＭｚ方向における過去の荷重データの波形情報の一例を示す。図９Ｂは、図９Ａに示すＭｚ方向における過去の荷重データの平均荷重値を示す。図９Ａに示すように、ユーザは右方向へ重心が偏っているため、直進動作時においても、検知部１３でＭｙ方向への荷重（モーメント）が検知される。この場合、ユーザは前方向直進を意図しているにもかかわらず、ロボット１が右方向に移動するため、ユーザは細かく進行方向を左方向へ調整しながら歩行することになる。ユーザ荷重傾向抽出部２３は、右方向に重心が偏って歩行するユーザであると推定し、右方向への荷重を、荷重傾向データとして使用する。荷重補正部１８は、荷重傾向データを用いて、右方向への荷重の偏りを補正する。以下、補正の一例について説明する。
【００７０】
ユーザ荷重傾向抽出部２３は、図９Ａに示す過去の荷重データの波形情報に対して平均計算を行う。これにより、荷重傾向データとして、図９Ｂに示すような過去の荷重データの平均荷重値を算出している。図９Ｂの場合、過去の平均荷重値は、Ｍｚ方向に−１．０Ｎｍである。
【００７１】
次に、現在の荷重データから平均荷重値を算出する。図１０Ａは、ユーザＱの直進動作時のＭｚ方向における現在の荷重データの波形情報の一例を示す。図１０Ｂは、図１０Ａに示すＭｚ方向における現在の荷重データの平均荷重値を示す。
【００７２】
荷重補正部１８は、図１０Ａに示す現在の荷重データの波形情報に対して平均計算を行う。これにより、図１０Ｂに示すような現在の荷重データの平均荷重値を算出している。図１０Ｂの場合、現在の平均荷重値は、Ｍｚ方向に−２．０Ｎｍである。
【００７３】
荷重補正部１８は、過去の平均荷重値を現在の平均荷重値で除算することよって、補正係数を算出する。この場合、補正係数は、（−１．０Ｎｍ／−２．０Ｎｍ）＝０．５となる。荷重補正部１８は、この補正係数を現在の荷重データの波形情報に乗算することによって、ハンドル荷重を補正する。即ち、図１０Ａに示す現在の荷重データの波形情報に対して、補正係数０．５を乗算することによって、ハンドル荷重検知部１３で検知されたＭｚ方向のハンドル荷重の値を補正する。
【００７４】
図１１は、補正された荷重データの波形情報の一例を示す。図１１に示すように、ハンドル荷重検知部１３で検知されたハンドル荷重（図１０Ａの波形情報参照）が補正係数の乗算によって補正されている。
【００７５】
ユーザ移動意図推定部１９は、この補正されたハンドル荷重の情報に基づいて、ユーザＱの移動意図を推定する。
【００７６】
なお、ハンドル荷重の補正は、上述した例に限定されない。例えば、ロボット１の前進動作がＦｙ方向及びＦｚ方向のハンドル荷重の値に基づいて行われる場合、荷重傾向データとしてＦｙ方向及びＦｚ方向の荷重平均値を用いてもよい。即ち、ロボット１の前進動作時において、Ｆｙ方向及びＦｚ方向の荷重平均値を用いて、ハンドル荷重の値を補正してもよい。また、ロボット１の旋回動作がＭｚ方向の荷重（モーメント）に基づいて行われる場合、荷重傾向データとしてＭｚ方向の荷重平均値を用いてもよい。即ち、ロボット１の旋回動作時において、Ｍｚ方向の荷重平均値を用いて、ハンドル荷重の値を補正してもよい。また、Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚの全て方向の荷重平均値を算出し、全て方向の荷重平均値を用いてハンドル荷重の値を補正してもよい。このように、複数の方向における荷重平均値を用いてハンドル荷重を補正することによって、ユーザＱの荷重傾向をより正確に把握することができるため、更にユーザＱの身体能力に適したロボット１の動作が可能になる。なお、ハンドル荷重の補正では、ロボット１の移動制御に応じて、Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ方向のうち少なくとも１つの荷重平均値を算出し、算出した荷重平均値を用いてハンドル荷重を補正すればよい。
【００７７】
また、ハンドル荷重の補正は、現在の荷重値から過去の荷重傾向データの荷重平均値の差分を減算してもよいし、現在の荷重値から過去の荷重傾向データに応じた係数で乗算してもよい。Ｆｚ値とＦｙ値の合算値で制御を行っている場合は、ＦｚとＦｙ値の合算する際の割合を変更してもよい。例えば、Ｆｚ:Ｆｙ＝８：２で制御していたのを、Ｆｚ:Ｆｙ＝６：４に変更してもよい。また、ユーザの荷重傾向データだけで補正をするのではなく、ユーザの荷重傾向データと、当該ユーザ以外の複数ユーザの平均の荷重傾向データを比較し、差分部分を低減するように補正の割合を変更してもよい。複数ユーザの平均の算出方法としては、年代、性別、場所、歩行能力(歩行速度、歩行率、歩幅、立位姿勢、左右の揺れ)等の組み合わせで分類されたグループ毎に作成してもよい。
【００７８】
ここまでは、ユーザＱの歩行の支援に関連するロボット１の構成要素について説明してきた。ここからは、ユーザＱの歩行を安全に行うためのロボット１の構成要素について説明する。
【００７９】
図３に示すように、ロボット１はさらに、ユーザＱの歩行を安全に行うための構成要素として、投影部５１と、移動速度検知部５２と、荷物重量検知部５３と、障害物検知部５４と、安全確保領域設定部５５を備える。
【００８０】
図１に示すように、投影部５１は、例えばプロジェクタであって、ユーザＱが歩行する歩行面Ｓに光を投影する。本実施の形態の場合、投影部５１は、注意喚起画像Ｒを歩行面Ｓ上に投影する。注意喚起画像Ｒは、ロボット１の周辺にいる第三者に対して、ロボット１に注意するように喚起するための画像である。
【００８１】
図１２は、ロボット１及びユーザＱを上方から見た図であって、円形状の注意喚起画像Ｒを示している。その注意喚起画像Ｒは、その形状によって、ユーザＱのみならず第三者の安全を確保するための円形状の安全確保領域を表している。具体的には、安全確保領域は、ロボット１を少なくとも部分的に囲み、ロボット１から所定の距離離れた境界線（すなわち注意喚起画像Ｒの輪郭線）ＢＬの内側の領域で定義される。
【００８２】
なお、図１２は、ロボット１が停止しているまたはロボット１の移動速度が低速（所定のしきい速度に比べて低い速度）で移動しているときの初期状態の境界線ＢＬｉを示している。ロボット１までの前方向の距離ｄＦ、後方向の距離ｄＢ、左方向の距離ｄＬ、および右方向の距離ｄＲが略等しい、すなわち略円環状の境界線ＢＬｉを示している。
【００８３】
投影部５１によって投影される注意喚起画像Ｒの輪郭線、すなわち境界線ＢＬの形状は、一定ではなく、状況に応じて様々に変化する。以下、境界線ＢＬの形状の様々な変化について説明する。
【００８４】
図１３は、安全の確保に関連する、すなわち注意喚起画像Ｒに関する制御構成を示す制御ブロック図である。
【００８５】
図１３に示すように、投影部５１は、安全確保領域設定部５５によって設定された安全確保領域、すなわち注意喚起画像Ｒを投影する。その安全確保領域設定部５５は、様々な状況に適した安全確保領域を算出する安全確保領域算出部５６と、安全確保領域算出部５６によって算出された安全確保領域を表し且つ投影部５１によって歩行面Ｓ上に投影される注意喚起画像Ｒを作成する投影画像作成部５７とを含んでいる。
【００８６】
安全確保領域算出部５６は、様々な状況に適した安全確保領域、すなわち、ロボット１から境界線ＢＬまでの距離を算出する。
【００８７】
例えば、ロボット１から境界線ＢＬまでの距離として、図１２に示すように、前方向距離ｄＦ、後方向距離ｄＢ、左方向距離ｄＬ、および右方向距離ｄＲが算出される。例えば、これらの距離ｄＦ、ｄＢ、ｄＬ、ｄＲは、以下のように表現される。
【００８８】
【数１】
2018000383.tif 000003
【００８９】
ｉｄＦ、ｉｄＢ、ｉｄＬ、およびｉｄＲは、距離の初期値であり、例えば５０ｃｍである。αＦ、αＢ、αＬ、およびαＲは、状況に応じて変化する変数である。
【００９０】
安全確保領域算出部５６は、ハンドル荷重検知部１３によって検知されたハンドル荷重に基づいて、ロボット１から安全確保領域の境界線ＢＬまでの距離を算出する。具体的には、ユーザ移動意図推定部１９によって推定されたユーザＱの移動方向及び移動速度（歩行方向及び歩行速度）に基づいて、安全確保領域算出部５６は、ロボット１から境界線ＢＬまでの距離を算出する。すなわち、変数αＦ、αＢ、αＬ、αＲを決定する。
【００９１】
一例として、ユーザＱの移動意図が右斜め前方への移動である場合を説明する。この場合、図１４に示すように、安全確保領域算出部５６は、ロボット１と境界線ＢＬとの間の前方向距離ｄＦと右方向距離ｄＲが初期値ｉｄＦ、ｉｄＲに比べて長い安全確保領域を算出する。具体的には、変数αＦ、αＲそれぞれを、１より大きく、且つ移動速度に比例した値に設定する。ユーザＱが意図する移動速度が大きいほど、すなわちユーザＱがハンドル部１２に加えたハンドル荷重が大きいほど、変数αＦ、αＲは１から離れた大きい値に設定される。
【００９２】
安全確保領域算出部５６によって算出されたロボット１と境界線ＢＬとの間の距離に基づいて、投影画像作成部５７は、境界線ＢＬの形状を決定し、その決定した境界線ＢＬを輪郭とする注意喚起画像Ｒを作成する。ユーザＱの移動意図が右斜め前方への移動であるため、円環状の初期状態の境界線ＢＬｉから右斜め前方に他方向に比べて大きく拡大変形した境界線ＢＬを輪郭とする、すなわち右斜め前方に延在する長軸を備える概ね楕円形状の注意喚起画像Ｒが作成される。
【００９３】
ユーザＱの移動意図に基づいて投影画像作成部５７によって作成された注意喚起画像Ｒは、投影部５１によって歩行面Ｓ上に投影される。これにより、ロボット１に対する安全確保領域が、ユーザＱのみならず、ロボット１の周辺にいる第三者にも呈示される。
【００９４】
それにより、ロボット１の周辺にいる第三者、特に右斜め前方にいる第三者は、歩行面Ｓ上に投影された注意喚起画像Ｒ（すなわち安全確保領域）を視認することにより、その注意喚起画像Ｒを踏まないように（すなわち安全確保領域の外部に）移動する。その結果、右斜め前方に方向転換したロボット１（またはユーザＱ）と第三者との接触を回避することができる。
【００９５】
また、図１３に示すように、安全確保領域算出部５６は、図６に一例として示されている荷重傾向マップ２４に記憶されている荷重傾向データに基づいて、ロボット１から安全確保領域の境界線ＢＬまでの距離を算出する。一例として、ユーザＱが前方向（ｙ軸方向）に前進しているときにロボット１の左側に体重を預け続ける傾向がある場合を説明する。すなわち、荷重傾向マップ２４に、移動方向と異なる特定方向の荷重として１．０ＮｍのＭｚのモーメントが記憶されている場合を説明する。
【００９６】
ユーザＱが移動中にロボット１の左側に体重を預け続ける傾向がある場合、図１５に示すように、安全確保領域算出部５６は、ロボット１と境界線ＢＬとの間の左方向距離ｄＬが初期値ｉｄＬに比べて長い安全確保領域を算出する。すなわち、数式１の変数αＬを、１より大きく、且つ、荷重傾向マップ２４に記憶されているＭｚのモーメントの１．０Ｎｍの大きさに比例した値に設定する。
【００９７】
安全確保領域算出部５６によって算出されたロボット１と境界線ＢＬとの間の距離に基づいて、投影画像作成部５７は、円環状の初期状態の境界線ＢＬｉから左方向に他方向に比べて大きく拡大変形した境界線ＢＬを輪郭とする注意喚起画像Ｒを作成する。
【００９８】
ユーザＱの荷重傾向（すなわちハンドル荷重の傾向）に基づいて投影画像作成部５７によって作成された注意喚起画像Ｒは、投影部５１によって歩行面Ｓ上に投影される。
【００９９】
それにより、ロボット１の周辺にいる第三者、特にロボット１の左側にいる第三者は、歩行面Ｓ上に投影された注意喚起画像Ｒ（すなわち安全確保領域）を視認することにより、その注意喚起画像Ｒを踏まないように（すなわち安全確保領域の外部に）移動する。その結果、ロボット１の左側に体重を預けているユーザＱがバランスを崩して意図せず不意にハンドル部１２を左に旋回させても、第三者はロボット１との接触を回避することができる。
【０１００】
さらに、図１３に示すように、安全確保領域算出部５６は、移動速度検知部５２によって検知されたロボット１の移動速度に基づいて、ロボット１から安全確保領域の境界線ＢＬまでの距離を算出する。すなわち、ロボット１の移動速度が高いほど、そのロボット１に接触したときに第三者に与える衝撃が大きくなり、また制動距離が長くなる。そのため、ロボット１の移動速度を考慮して安全確保領域を設定する必要がある。
【０１０１】
移動速度検知部５２は、例えば回転体１６の回転速度を検知するエンコーダであって、ロボット１の実際の移動速度を検知する。
【０１０２】
一例として、ロボット１が高速（所定のしきい速度に比べた高い速度）で前方向に直進している場合を説明する。
【０１０３】
ロボット１が高速で移動しているとき（移動速度検知部５２が高い速度を検知しているとき）、図１６に示すように、安全確保領域算出部５６は、ロボット１と境界線ＢＬとの間の前方向距離ｄＦが初期値ｉｄＦに比べて長い安全確保領域を算出する。すなわち、数式１の変数αＦを、１より大きく、且つ、移動速度検知部５２によって検知されたロボット１の移動速度に比例した値に設定する。変数αＦは、移動速度検知部５２によって検知されたロボット１の移動速度が高いほど、１から離れた大きい値に設定される。
【０１０４】
安全確保領域算出部５６によって算出されたロボット１と境界線ＢＬとの間の距離に基づいて、投影画像作成部５７は、円環状の初期状態の境界線ＢＬｉから前方向に他方向に比べて大きく拡大変形した境界線ＢＬを輪郭とする注意喚起画像Ｒを作成する。
【０１０５】
ロボット１の移動速度に基づいて投影画像作成部５７によって作成された注意喚起画像Ｒは、投影部５１によって歩行面Ｓ上に投影される。
【０１０６】
それにより、ロボット１の周辺にいる第三者、特にロボット１の前方にいる第三者は、歩行面Ｓ上に投影された注意喚起画像Ｒ（すなわち安全確保領域）を視認することにより、その注意喚起画像Ｒを踏まないように（すなわち安全確保領域の外部に）移動する。その結果、高速で移動するロボット１と第三者との接触を回避することができる。
【０１０７】
さらにまた、図１３に示すように、安全確保領域算出部５６は、荷物重量検知部５３によって検知された荷物の重量に基づいて、ロボット１から安全確保領域の境界線ＢＬまでの距離を算出する。
【０１０８】
本実施の形態の場合、図１に示すように、ロボット１は、荷物を搭載する荷物搭載部５８を備える。荷物搭載部５８は、例えばトレイやかごなどである。この荷物搭載部５８に搭載される荷物の重量が大きいほど、そのロボット１に接触したときに第三者に与える衝撃が大きくなり、また制動距離が長くなる。そのため、荷物重量を考慮して安全確保領域を設定する必要がある。なお、図１示す荷物搭載部５８は、本体部１１に搭載可能なサイズであるが、これに限らない。例えば、本体部１１自体がショッピングカートなどの大きなカートであって、それにより本体部１１自体が荷物搭載部５８として機能してもよい。
【０１０９】
荷物重量検知部５３は、ハンドル荷重検知部１３によって検知されたハンドル荷重と、移動速度検知部５２によって検知されたロボット１の移動速度（すなわち回転体１６の回転速度）とに基づいて、荷物搭載部５８に搭載された荷物の重量を推定する。
【０１１０】
説明すると、ユーザＱによってハンドル部１２に加えられるハンドル荷重が同一であっても、荷物の有無によってロボット１の移動速度が異なる。すなわち、荷物を搭載しているロボット１の移動速度は、その荷物の重量が大きくなるほど、荷物を搭載していない場合に比べて低くなる。したがって、荷物を搭載しているときの移動速度と荷物を搭載していないときの移動速度とを比較することにより、ロボット１に搭載された荷物の重量を推定することができる。
【０１１１】
なお、ロボット１の移動速度に基づいて荷物重量を推定することに代わって、荷物重量検知部５３は、荷物の重量を直接的に計量する、例えば重量センサであってもよい。
【０１１２】
ロボット１が荷物を搭載しているとき（荷物重量検知部５３が荷物重量を検知しているとき）、図１７に示すように、安全確保領域算出部５６は、ロボット１と境界線ＢＬとの間の前方向距離ｄＦ、後方向距離ｄＢ、左方向距離ｄＬ、および右方向距離ｄＲが初期値ｉｄＦ、ｉｄＢ、ｉｄＬ、およびｉｄＲに比べて長い安全確保領域を算出する。すなわち、数式１の変数αＦ、αＢ、αＬ、およびαＲを、１より大きく、且つ、荷物重量検知部５３によって検知された荷物重量に比例した値に設定する。これらの変数αＦ、αＢ、αＬ、およびαＲは、荷物重量検知部５３によって検知された荷物重量が大きいほど、１から離れた大きい値に設定される。
【０１１３】
安全確保領域算出部５６によって算出されたロボット１と境界線ＢＬとの間の距離に基づいて、投影画像作成部５７は、円環状の初期状態の境界線ＢＬｉから前方向に拡大変形した境界線ＢＬを輪郭とする注意喚起画像Ｒを作成する。
【０１１４】
ロボット１に搭載された荷物の重量に基づいて投影画像作成部５７によって作成された注意喚起画像Ｒは、投影部５１によって歩行面Ｓ上に投影される。
【０１１５】
それにより、ロボット１の周辺にいる第三者は、歩行面Ｓ上に投影された注意喚起画像Ｒ（すなわち安全確保領域）を視認することにより、その注意喚起画像Ｒを踏まないように（すなわち安全確保領域の外部に）移動する。その結果、重量が増加したロボット１と第三者との接触を回避することができる。
【０１１６】
ここまでは、ロボット１の周囲にいる第三者に対して、ロボット１やユーザＱに対する注意を喚起する安全確保領域設定部５５の機能について説明してきた。第三者に対する機能に加えて、本実施の形態の場合、安全確保領域設定部５５は、ロボット１のユーザＱに対して警戒を促すように構成されている。
【０１１７】
具体的には、図１８に示すように、ロボット１やユーザＱに接触しうる障害物（第三者も含む）Ｂが存在する場合、障害物Ｂが検知されたことをユーザＱに通知して該障害物Ｂに対する警戒をユーザＱに促す。そのために、図１に示すように、ロボット１は、障害物検知部５４を備える。
【０１１８】
障害物検知部５４は、例えば超音波センサであって、安全確保領域内に侵入した障害物Ｂを検知する。例えば、図１２に示す初期状態の境界線ＢＬｉよりロボット１側に侵入した障害物Ｂを検知する。
【０１１９】
図１３に示すように、安全確保領域設定部５５の投影画像作成部５７は、障害物検知部５４によって障害物Ｂが検知されると、ユーザＱに対して障害物Ｂに対する警戒を促すための警戒画像Ｒ’を作成する。
【０１２０】
図１８に示すように、投影画像作成部５７によって作成された、障害物Ｂに対する警戒をユーザＱに促すための警戒画像Ｒ’が、投影部５１によって歩行面Ｓ上に投影される。例えば、警戒画像Ｒ’は、安全確保領域の境界線ＢＬ内が黄色と黒色とのストライプで塗りつぶされた画像である。
【０１２１】
それにより、ロボット１に支援されながら歩行中のユーザＱは、ロボット１と接触しうる障害物Ｂの存在を知ることができ、また障害物Ｂを回避する行動をとることができる。その結果、ロボット１と障害物Ｂとの接触を回避することができる。
【０１２２】
なお、障害物検知部５４によって障害物Ｂが検知された場合、警戒画像Ｒ’を用いてユーザＱに障害物Ｂに対する警戒を促すことに代わってまたは加えて、例えば音声によって警戒を促してもよい。その場合、ロボット１は、音声を出力するスピーカ（図示せず）を備える。
【０１２３】
このような本実施の形態によれば、ユーザが歩行支援ロボットの支援を受けて歩行しているときに、その周囲の第三者が歩行支援ロボットやそのユーザに接触することを抑制することができる。
【０１２４】
以上、上述の実施の形態を挙げて本開示を説明してきたが、本開示はこれに限らない。
【０１２５】
例えば、上述の実施の形態の場合、図１２に示すように、投影部５１は、安全確保領域の境界線ＢＬを輪郭とする形状の注意喚起画像Ｒを歩行面上に投影する。これに代わって、図１９に示すように、投影部５１は、ロボット１を囲む環状の注意喚起画像Ｒを歩行面上に投影してもよい。この場合、環状の注意喚起画像Ｒが全体として安全確保領域の境界線を表す。
【０１２６】
また、上述の実施の形態の場合、図１２に示すように、安全確保領域の境界線ＢＬは、連続している。すなわち、境界線ＢＬは、ロボット１を全体にわたって囲んでいる。これに代わって、図２０に示すように、安全確保領域の境界線ＢＬは、断続的であってもよい。安全確保領域の境界線ＢＬは、ロボット１を少なくとも部分的に囲む線であればよい。例えば、ロボット１の前側部分を囲む半円状の境界線であってもよい。
【０１２７】
図１２、図１４〜図２０に示す境界線（注意喚起画像）や警戒画像は、静止画像に限らず、ハンドル荷重に関係なく変化する動画画像であってもよい。例えば、境界線は、所定の周期で点滅してもよい。また例えば、境界線は、所定の周期で色や形状が変化してもよい。この場合、ロボット１周辺の第三者に対して、ロボット１に対する注意をより強く喚起することができる。
【０１２８】
また、境界線を歩行面上に投影する投影部は、プロジェクタ以外にも、歩行面上に光を照射する、例えばＬＥＤなどの投光器であってもよい。すなわち、投影部から歩行面上に投影された光（画像）がハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重に基づいて変化することができる投影部であればよい。例えば、投影部の光軸を傾けて光（画像）の投影位置を変更することにより、歩行面上の光（画像）を変化させてもよい。また例えば、複数の投影部を選択的に点滅することにより、歩行面上の光（画像）を変化させてもよい。さらに例えば、輝度、点滅周期、色を変更することにより、歩行面上の光（画像）を変化させてもよい。さらにまた、投影部から歩行面上に直接的に光（画像）を投影することに代わって、投影部がミラーやフィルタなどの光学要素を備え、その光学要素が間接的に光（画像）を歩行面上に投影して該光を変化させてもよい。
【０１２９】
さらに、投影部に加えてまたは代わって、ロボットの本体部の四方または八方にＬＥＤなどの表示装置を設け、その表示装置の表示（発光）がハンドル荷重検知部によって検知されたハンドル荷重に基づいて変化してもよい。例えば、表示装置は、ロボットから遠い第三者にも見えるように発光強度を変化させたり、ロボット周辺の色と異なる色で発色することにより、強調表示を行ってもよい。
【０１３０】
さらにまた、ロボットが経路計画にしたがって自立移動する場合、その移動予定の方向に拡大する境界線を投影部は照射してもよい、またはその方向に表示装置が強調表示を行ってもよい。また、ユーザがロボットのハンドル部に加えるハンドル荷重に基づいて投影部の投影範囲を変化させ、ロボットの自律移動の内容に基づいて投影部の投影光の色を変化させてもよい。または、ハンドル荷重と自律移動の内容との両方に基づいて、投影部の投影範囲を変化させてもよい。同様に、ロボットの本体部に設けられたＬＥＤなどの表示装置が、ユーザがハンドル部の操作方向（ユーザが移動したい方向）とロボットが自律移動する方向（ロボットの移動予定方向）とを異なる色で第三者に呈示してもよい。これにより、ロボットが自律移動する場合と、ユーザがロボットの自律移動の方向と異なる方向に移動しようとする場合の両方に対応することができ、第三者により注意喚起することができる。
【０１３１】
さらに、上述の実施の形態の場合、歩行支援ロボットは、ユーザのハンドル部に対する操作に基づいて移動する、すなわち回転体を回転させるアクチュエータを備えるが、これに限らない。例えば、アクチュエータなどの回転体を回転させる駆動源を備えず、ユーザがハンドル部を押すことによって歩行面上を移動する歩行支援ロボットであってもよい。
【０１３２】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０１３３】
また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。
【０１３４】
例えば、図３、図５、および図１３に示す歩行支援ロボット１における荷重傾向データ生成部１５、荷重補正部１８、ユーザ移動意図推定部１９、アクチュエータ制御部２１、ユーザ荷重傾向抽出部２３、荷重傾向マップ２４、安全確保領域算出部５６、および投影画像作成部５７は、様々な形態で実現可能である。例えば、これらの構成要素は、ＣＰＵと、メモリなどの記憶装置と、記憶装置に保存されてＣＰＵを制御するための適当なプログラムと、記憶装置に保存されてプログラムに使用される適当なデータとによって実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本開示は、ユーザの安定した歩行を支援する歩行支援ロボット及び歩行支援方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  歩行支援ロボット
１２  ハンドル部
１３  ハンドル荷重検知部
１６  回転体
５１  投影部
【図１】
2018000383.tif 000004
【図２】
2018000383.tif 000005
【図３】
2018000383.tif 000006
【図４】
2018000383.tif 000007
【図５】
2018000383.tif 000008
【図６】
2018000383.tif 000009
【図７】
2018000383.tif 000010
【図８】
2018000383.tif 000011
【図９Ａ】
2018000383.tif 000012
【図９Ｂ】
2018000383.tif 000013
【図１０Ａ】
2018000383.tif 000014
【図１０Ｂ】
2018000383.tif 000015
【図１１】
2018000383.tif 000016
【図１２】
2018000383.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
2018000383.tif 000019
【図１５】
2018000383.tif 000020
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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