(57)【要約】      （修正有）【課題】対象者の歩行中に車速変化の脈動を抑制して快適な随行移動を実現できる移動体を提供すること。【解決手段】移動体１によれば、測距センサの測距データに基づいて、ユーザＨの一方の脚が離地してから着地するまでの脚着地時間と歩幅とに基づいて、脚位置推移が算出され、脚位置推移に基づいて制御位置ＰＳ及び移動体１の移動目標ＴＳが算出される。そして、移動目標ＴＳへ移動体１が移動するように制御される。よって、歩行中のユーザＨの前方にある一方の脚が着地してから他方の脚が一方の脚を追い越すまでの間にも、制御位置ＰＳを変化させることができるので、歩行中における移動体１の速度の変化による脈動を抑制して、移動体１をスムーズに移動させることができる。これによりユーザＨにとって快適な随行移動を実現できる。【選択図】図２
2019179456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者との相対位置関係を保つように前記対象者に随行して移動する移動体において、
移動手段と、前記対象者の脚を検出する検出手段と、その検出手段により検出された前記対象者の脚のうち当該移動体に近い方の脚の位置に基づいて前記対象者に対する当該移動体の移動目標を算出する移動目標算出手段と、その移動目標算出手段により算出された移動目標へ当該移動体が移動するように前記移動手段を制御する移動制御手段とを備えており、
前記移動目標算出手段は、
前記検出手段により検出された前記対象者の一方の脚が離地してから着地するまでの脚着地時間と歩幅とに基づいて、前記対象者の制御用の他方の脚の位置を算出する脚位置算出手段を備え、
その脚位置算出手段により算出された前記対象者の制御用の他方の脚の位置に基づいて当該移動体の移動目標を算出するものであることを特徴とする移動体。
【請求項２】
前記脚位置算出手段は、前記対象者の一方の脚の脚着地時間と歩幅とに基づいて、前記対象者の他方の脚が離地してから一方の脚を追い越すまでの、或いは前記対象者の他方の脚が離地してから着地するまでの、或いは前記対象者の他方の脚が一方の脚を追い越してから着地するまでの、前記対象者の制御用の他方の脚の位置を算出するものであることを特徴とする請求項１記載の移動体。
【請求項３】
前記脚位置算出手段は、前記対象者の一方の脚の脚着地時間と歩幅とに基づいて、前記対象者の離地した他方の脚が一方の脚を追い越すタイミングでの、或いは前記対象者の離地した他方の脚が着地するタイミングでの、前記対象者の制御用の他方の脚の位置を推定し、その推定位置を前記脚着地時間に基づいて線形補間することにより、前記対象者の他方の脚が離地してから一方の脚を追い越すまでの、或いは前記対象者の他方の脚が離地してから着地するまでの、或いは前記対象者の他方の脚が一方の脚を追い越してから着地するまでの、前記対象者の制御用の他方の脚の位置を算出するものであることを特徴とする請求項２記載の移動体。
【請求項４】
前記脚位置算出手段は、前記対象者の一方の脚が離地又は着地するタイミングにおいて前記対象者の制御用の他方の脚の位置を線形補間するものであることを特徴とする請求項３記載の移動体。
【請求項５】
前記脚位置算出手段は、前記対象者の離地した一方の脚が他方の脚を追い越すタイミングにおいて前記対象者の制御用の他方の脚の位置を線形補間するものであることを特徴とする請求項３又は４に記載の移動体。
【請求項６】
前記脚位置算出手段は、前記対象者の一方の脚の脚着地時間と歩幅とに基づいて算出された前記対象者の制御用の他方の脚の位置よりも、前記対象者の他方の脚の位置が当該移動体に近い場合には、前記対象者の他方の脚の位置を前記対象者の制御用の他方の脚の位置とするものであることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の移動体。
【請求項７】
前記検出手段は、前記対象者の脚を測距する測距手段を備え、その測距手段により測距された複数の測距データに基づいて前記対象者の脚着地時間と歩幅とを算出するものであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の移動体。
【請求項８】
前記移動制御手段は、当該移動体を前記対象者の前方において随行移動させるものであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体に関し、特に、対象者の歩行中に車速変化の脈動を抑制して快適な随行移動を実現できる移動体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ユーザ２０の前方にて追従移動する移動体１０が開示されている。この移動体１０は、ユーザ２０の胴体の向きに基づいて左右方向の目標位置を算出し、ユーザ２０の胴体または左右の脚のうち移動体１０に最も近いものの位置に基づいて前後方向の目標位置を算出して、その目標位置へ当該移動体１０を移動制御する。これにより、移動体１０とユーザ２０との距離を適切に保ちつつ、移動体１０をユーザ２０に対して前方追従させることができる。
【０００３】
よって、移動体１０は、ユーザ２０の歩行中、ユーザ２０の左右の脚のうち移動体１０に最も近い前方の脚の位置に基づいて、ユーザ２０との距離を保つように前方追従する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１２０４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前方にある一方の脚が地面に着地してから他方の脚が一方の脚を追い越すまでの間は、ユーザ２０が歩行中であるにも拘わらず、移動体１０の前後方向の目標位置を決定するための制御対象となる一方の脚の位置は変化しない。よって、移動体１０の前後方向の目標位置も変化しない。一方、移動体１０は、その間にも移動しているので、やがて目標位置に近づき減速する。その後、他方の脚が一方の脚を追い越すと、他方の脚の移動に伴って移動体１０の前後方向の目標位置が変化するので、移動体１０は該目標位置へ移動しようと加速する。ユーザ２０が歩行を続けると、上記現象が周期的に発生して、移動体１０の車速変化に脈動が生じてしまう。かかる車速変化の脈動は、ユーザ２０の歩行を妨げたり、ユーザ２０に不快感を与えてしまう。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、対象者の歩行中に車速変化の脈動を抑制して快適な随行移動を実現できる移動体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために本発明の移動体は、対象者との相対位置関係を保つように前記対象者に随行して移動するものであり、移動手段と、前記対象者の脚を検出する検出手段と、その検出手段により検出された前記対象者の脚のうち当該移動体に近い方の脚の位置に基づいて前記対象者に対する当該移動体の移動目標を算出する移動目標算出手段と、その移動目標算出手段により算出された移動目標へ当該移動体が移動するように前記移動手段を制御する移動制御手段とを備えており、前記移動目標算出手段は、前記検出手段により検出された前記対象者の一方の脚が離地してから着地するまでの脚着地時間と歩幅とに基づいて、前記対象者の制御用の他方の脚の位置を算出する脚位置算出手段を備え、その脚位置算出手段により算出された前記対象者の制御用の他方の脚の位置に基づいて当該移動体の移動目標を算出するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の移動体によれば、対象者の脚のうち当該移動体に近い方の脚の位置に基づいて、移動目標算出手段により当該移動体の移動目標が算出され、その移動目標へ当該移動体が移動するように移動制御手段によって移動手段が制御される。これにより当該移動体は対象者との相対位置関係を保つように対象者に随行して移動する。ここで、検出手段によって当該移動体の随行対象となる対象者の脚が検出され、その検出された対象者の一方の脚が離地してから着地するまでの脚着地時間と歩幅とに基づいて、位置算出手段によって、移動目標の算出対象となる対象者の制御用の他方の脚の位置が算出される。よって、歩行中の対象者の前方にある一方の脚が着地してから他方の脚が一方の脚を追い越すまでの間にも、対象者の制御用の他方の脚の位置を変化させることができるので、歩行中における当該移動体の車速変化の脈動を抑制して、当該移動体をスムーズに移動させることができる。これにより対象者にとって快適な随行移動を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】移動体の外観図である。
【図２】移動体の移動目標を示す図である。
【図３】移動体の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】移動体のフローチャートである。
【図５】（ａ）は、ユーザの右脚を離地させてから着地させるまでの右脚位置および左脚位置の推移を示すグラフであり、（ｂ）は、図５（ａ）に対して、ユーザの右脚の脚着地時間および歩幅に基づいて推定された脚位置推移を追加して示すグラフである。
【図６】（ａ）は、ユーザの右脚を左脚が追い越した場合の右脚位置および左脚位置と、脚位置推移とを示すグラフであり、（ｂ）は、図６（ａ）に対して、ユーザの右脚を左脚が追い越すまでの時間に基づいて補正した脚位置推移を示すグラフである。
【図７】ユーザの左脚が着地した場合の、右脚位置および左脚位置と脚位置推移とを示すグラフである。
【図８】歩行中のユーザと移動目標とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施形態における移動体１の構成を説明する。図１は、移動体１の外観図である。移動体１は、ユーザ（対象者）Ｈの右前方にて、ユーザＨに対し適切な位置に移動して、ユーザＨに随行できる装置として機能する。
【００１１】
図１に示す通り、移動体１は、主に略円柱状の外装２と、その外装２の内部に配設され移動体１の各部を制御する制御部１０と、測距センサ１６と、車輪１７とを有する。測距センサ１６は、外装２の側面部に配置され、レーザ光を全方位（３６０度）に対して照射することで、測距センサ１６と物体との距離を検知（測距）する装置である。測距センサ１６は、任意の角度毎に検出された対象物との距離を、その角度に対応付けて制御部１０へ送信する。また、測距センサ１６は上下方向に移動可能に構成され、予め測距センサ１６からのレーザ光がユーザＨの両脚周辺に照射されるよう、測距センサ１６の上下方向の位置が適宜設定される。以下、測距センサ１６から検知される距離および角度のことを「測距データ」と称す。
【００１２】
車輪１７は、外装２の下部における左右一対に対向して設けられる車輪である。左右の車輪１７それぞれにはモータ（図示せず）が接続され、後述する駆動部１８（図３参照）からの制御信号に基づいてモータを駆動させることで、移動体１が移動される。左右のモータを、同じ出力で正転および逆転させることで移動体１の前方移動および後方移動を行い、また、モータを差動させることで、移動体１の移動方向の変更を行う。ここで移動体１は、車輪１７が設けられる左右方向へは直接移動できないので、かかる左右方向への移動には移動方向の変更が必要となる。即ち、移動体１は、非ホロノミックな拘束条件を有する車輪１７及び駆動部１８（移動部）によって移動するものである。
【００１３】
次に、図２を参照して移動体１の移動に対する移動目標ＴＳについて説明する。図２は、移動体１の移動目標ＴＳを示す図である。移動体１は測距センサ１６から取得される測距データＭＰを、ユーザＨの身体の中心位置Ｐｕを原点（０，０）、ユーザＨの向きＤｕの方向をｙ軸とし、そのｙ軸に直交する方向をｘ軸とした「ユーザ座標系」に基づいて処理することで、移動体１の移動制御が行われる。
【００１４】
移動体１は、図２に示す通り、移動体１は、ユーザＨの右前方に設定される移動目標ＴＳを随行しながら移動する。本実施形態では、移動体１の移動目標ＴＳを、制御位置ＰＳを基準に設定される。制御位置ＰＳは、ユーザＨの両脚の位置によって設定される、移動体１の制御用の位置である。制御位置ＰＳのｘ軸方向の位置は、ユーザＨの右脚における最もｙ座標方向側、即ち最も前方側の位置である右脚位置ＰＲと、ユーザＨの左脚における最も前方側の位置である左脚位置ＰＬとのｘ軸方向における中点とされ、制御位置ＰＳのｙ軸方向の位置は、右脚位置ＰＲ及び左脚位置ＰＬと、一方の脚が離地してから着地するまでの動作に基づいて推定された脚位置のうち、最も前方側の位置とされる。
【００１５】
該制御位置ＰＳを、ｙ軸方向側に「０．６ｍ」、ｘ軸方向側に「０．３ｍ」だけシフトした位置が、移動体１の移動目標ＴＳとされる。ここで、ユーザＨの身体の中心である位置Ｐｕに基づいて移動目標ＴＳをすると、移動体１と、位置ＰｕよりもユーザＨの前方側の身体の部分、例えば、繰り出される右脚や左脚等とが接近し過ぎる虞がある。これに対して、ユーザＨの最も前方側の制御位置ＰＳに基づいて移動目標ＴＳを設定することで、移動体１は、ユーザＨの最も前方側の身体の部分との距離を適切に維持した状態で、ユーザＨに対して随行して移動できる。
【００１６】
以下、本実施形態では、前面側を向けて前進しているユーザＨに対して、移動体１がユーザＨの右前方を随行して移動する場合を説明する。
【００１７】
次に、図３を参照して、移動体１の電気的構成について説明する。図３は、移動体１の電気的構成を示すブロック図である。移動体１は制御部１０を有し、その制御部１０はＣＰＵ１１と、フラッシュＲＯＭ１２と、ＲＡＭ１３とを有し、これらはバスライン１４を介して入出力ポート１５にそれぞれ接続されている。入出力ポート１５には、更に、測距センサ１６と、駆動部１８とが接続されている。
【００１８】
ＣＰＵ１１は、バスライン１４により接続された各部を制御する演算装置である。フラッシュＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１により実行されるプログラムや固定値データ等を格納した書き換え可能な不揮発性の記憶装置であり、制御プログラム１２ａが記憶される。ＣＰＵ１１によって制御プログラム１２ａが実行されると、図４のメイン処理が実行される。
【００１９】
ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が制御プログラム１２ａの実行時に各種のワークデータやフラグ等を書き換え可能に記憶するためのメモリであり、測距センサ１６から取得された測距データＭＰが記憶される測距データメモリ１３ａと、ユーザＨの制御位置ＰＳが記憶される制御位置メモリ１３ｂと、脚位置メモリ１３ｃと、脚着地時間メモリ１３ｄと、ユーザＨの歩幅ＷＳが記憶される歩幅メモリ１３ｅと、脚位置推移メモリ１３ｆとがそれぞれ設けられる。
【００２０】
脚位置メモリ１３ｃは、ユーザＨの右脚位置ＰＲと左脚位置ＰＬとが記憶されるメモリである。脚位置メモリ１３ｃには、右脚位置ＰＲと左脚位置ＰＬとがそれぞれ区別可能に記憶される。
【００２１】
脚着地時間メモリ１３ｄは、右脚または左脚が離地してから着地するまでの時間が記憶されるメモリである。脚着地時間メモリ１３ｄには、右脚が離地してから着地するまでの時間と、左脚が離地してから着地するまでの時間とがそれぞれ区別されて記憶される。以下、右脚または左脚が離地してから着地するまでの時間のことを「脚着地時間」と称す。
【００２２】
脚位置推移メモリ１３ｆは、ユーザＨの歩幅ＷＳおよび脚着地時間から推定された脚位置の推移が記憶されるメモリである。以下、推定された脚位置のことを「推定脚位置」と略し、時刻に対する推定脚位置の推移のことを「脚位置推移」と称す。即ち、脚位置推移メモリ１３ｆには、かかる脚位置推移が記憶される。
【００２３】
駆動部１８は、移動体１を移動動作させるための装置であり、車輪１７（図１参照）および車輪１７の駆動源となるモータ（図示せず）等から構成される。制御部１０から制御信号が駆動部１８に入力されると、入力された制御信号に基づいてモータが回転し、該モータの回転が動力となって車輪１７が駆動し、移動体１を動作させる。
【００２４】
次に、図４を参照して、移動体１のＣＰＵ１１で実行されるメイン処理を説明する。図４は、移動体１のメイン処理のフローチャートである。メイン処理は移動体１の電源投入直後に実行される。メイン処理は、まず測距センサ１６から取得した測距データＭＰを測距データメモリ１３ａに保存する（Ｓ１）。
【００２５】
Ｓ１の処理の後、測距データメモリ１３ａの測距データＭＰに基づいて、右脚位置ＰＲと、左脚位置ＰＬとを算出し、それぞれ脚位置メモリ１３ｃの該当するメモリ領域へ保存する（Ｓ２）。具体的には、測距データＭＰの中から、右脚（左脚）とされる測距データＭＰを抽出し、その中で最も前面側、即ち、最も距離が小さな測距データＭＰに基づいて右脚位置ＰＲ（左脚位置ＰＬ）が算出され、それぞれ脚位置メモリ１３ｃにおける該当するメモリ領域へ保存される。
【００２６】
Ｓ２の処理の後、ユーザＨの右脚または左脚のうち、前方側の脚を基準脚に設定する（Ｓ３）。後述のＳ５〜Ｓ７による脚位置推移の算出では、着地したユーザＨの前方側（即ち、ｙ軸方向側）の脚を基準に算出されるので、ここで、ユーザＨの前方側の脚が制御用の基準脚に設定される。
【００２７】
Ｓ３の処理の後、測距データメモリ１３ａの測距データＭＰに基づいて、基準脚が着地したかを確認する（Ｓ４）。具体的には、基準脚が繰り出されている状態から、着地した直後かどうかが確認される。Ｓ４の処理において、基準脚が着地した場合は（Ｓ４：Ｙｅｓ）、着地した基準脚の脚着地時間を更新する（Ｓ５）。具体的には、現在の時刻から、基準脚に該当する脚が離地した時刻を減算した時間が、脚着地時間メモリ１３ｄに記憶される。なお、図示はしないが、基準脚とされる左脚または右脚が着地したか否かと同様に、左脚または右脚が離地したか否かも測距データＭＰに基づいて判断され、左脚または右脚が離地した時刻もメモリ１３に記憶されるものとする。
【００２８】
Ｓ５の処理の後、脚位置メモリ１３ｃから、ユーザＨの歩幅を算出し、歩幅メモリ１３ｅに保存し（Ｓ６）、脚着地時間メモリ１３ｄにおける脚着地時間と、歩幅メモリ１３ｅの歩幅ＷＳとから脚位置推移Ｅ１を算出し、脚位置推移メモリ１３ｆへ保存する（Ｓ７）。かかるＳ５〜Ｓ７の処理による脚位置推移Ｅ１の算出について、図５を参照して説明する。
【００２９】
図５（ａ）は、ユーザＨの右脚を離地させてから着地させるまでの右脚位置ＰＲ及び左脚位置ＰＬの推移を示すグラフである。図５（ａ）においては、ユーザＨの歩き出しにおいて、右脚を離地させてから着地するまでの右脚位置ＰＲのｙ軸方向の推移である右脚推移ＬＲと、左脚位置ＰＬのｙ軸方向の推移である左脚推移ＬＬとを示している。なお、図５及び後述の図６，図７において、ユーザＨは前面側を向いて、前方（即ち、ｙ軸方向側）へ歩き出している場合を示し、ユーザＨが歩き出した時刻を０秒とし、歩き出した位置のｙ座標を０ｍとする。
【００３０】
まず、ユーザＨの歩き出しにおいては、右脚が離地され、ユーザＨの前面側に繰り出されているので、右脚推移ＬＲは時刻と共に増加する。かかる場合、図４のＳ３の処理で、右脚が基準脚として設定される。一方で、左脚は着地しているので左脚推移ＬＬは略変化しないが、右脚の繰り出しによって着地している左脚も若干前傾するので、これに伴って、左脚推移ＬＬも若干増加する。
【００３１】
そして、時刻Ｔ１Ｒにおいて離地していた右脚が着地する。基準脚である右脚が着地したことで、図４のＳ５〜Ｓ７の処理によって、脚位置推移の算出が行われる。まず、図４のＳ５の処理で右脚に対する脚着地時間が更新される。右脚が離地した時刻０から、右脚が着地した時刻Ｔ１Ｒまでの時間ΔＴ１Ｒが、右脚の脚着地時間とされ、脚着地時間メモリ１３ｄに記憶される。
【００３２】
また、図４のＳ６の処理で、時刻Ｔ１Ｒにおける右脚推移ＬＲと左脚推移ＬＬとの偏差、即ち、ユーザＨの歩幅ＷＳが算出される。これら時間ΔＴ１Ｒと歩幅ＷＳとに基づいて、図４のＳ７の処理で脚位置推移Ｅ１が算出される。脚位置推移Ｅ１の算出について、図５（ｂ）を参照して説明する。
【００３３】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に対して、ユーザＨの右脚の脚着地時間および歩幅ＷＳに基づいて推定された脚位置推移Ｅ１を追加して示すグラフである。脚位置推移Ｅ１は時間ΔＴ１Ｒと歩幅ＷＳとに基づいて算出される。具体的には、時刻Ｔ１Ｒに時間ΔＴ１Ｒを加算した時刻Ｔ２Ｅが、右脚を左脚が追い越す時刻とされ、時刻Ｔ２Ｅに更に時間ΔＴ１Ｒを加算した時刻Ｔ３Ｅが、左脚が着地する時間と推定される。また、時刻Ｔ１Ｒにおける右脚推移ＰＲの位置に、歩幅ＷＳを加算した位置が、時刻Ｔ１Ｒで離地された左脚が着地する位置と推定される。
【００３４】
そして、時刻Ｔ１Ｒと時刻Ｔ１Ｒにおける右脚推移ＬＲの位置とを始点とし、時刻Ｔ３Ｅと時刻Ｔ１Ｒにおける右脚推移ＬＲの位置に歩幅ＷＳを加算した位置とを終点として、これら始点と終点とを、ユーザＨの進行方向側（即ち、ｙ軸方向側）に線形で補間した直線が、脚位置推移Ｅ１とされる。脚位置推移メモリ１３ｆには、かかる脚位置推移Ｅ１に基づいた時刻毎の推定脚位置が記憶される。なお、図５（ｂ）では、脚位置推移Ｅ１について時刻Ｔ３Ｅまでの推定脚位置を図示しているが、脚位置推移メモリ１３ｆには、時刻Ｔ３Ｅ以降の推定脚位置も記憶される。
【００３５】
ところで、脚位置推移Ｅ１の算出に用いた時刻Ｔ３Ｅは、換言すると、時刻Ｔ１Ｒに時間ΔＴ１Ｒの２倍を加算した時刻である。これは、時間ΔＴ１Ｒ、即ち、時刻０から時刻Ｔ１Ｒまでの時間は、ユーザＨの歩き出しにおける右脚の離地から着地に要する時間であり、通常歩行時における右脚の離地から着地に要する時間、つまり右脚の離地、右脚が左脚を追い越す、右脚が着地する、の３ステップに要する時間の略半分だからである。
【００３６】
そこで、時間ΔＴ１Ｒの２倍を時刻Ｔ１Ｒに加算した、時刻Ｔ３Ｅに基づいて脚位置推移Ｅ１を推定することで、ユーザＨの歩き出しによる右脚の動作から、通常歩行による３ステップの離地〜着地を正確に推定することができる。このように推定された脚位置推移Ｅ１と、右脚位置ＰＲおよび左脚位置ＰＬとに基づいて、後述の図４のＳ１０の処理によって、制御位置ＰＳが設定される。
【００３７】
図４に戻る。Ｓ４の処理において、基準脚が着地していない場合は（Ｓ４：Ｎｏ）、脚位置推移を算出するタイミングではないので、Ｓ５〜Ｓ７の処理をスキップする。
【００３８】
Ｓ４，Ｓ７の処理の後、測距データメモリ１３ａの測距データＭＰに基づいて、脚が入れ替わったか、即ち、一方の脚が他方の脚を追い越したかを確認する（Ｓ８）。Ｓ８の処理において、一方の脚が他方の脚を追い越した場合は（Ｓ８：Ｙｅｓ）、現在の時刻と、脚着地時間メモリ１３ｄの脚着地時間と、歩幅メモリ１３ｅとから、脚位置推移Ｅ１を補正して、脚位置推移メモリ１３ｆに保存する（Ｓ９）。Ｓ９の処理による、脚位置推移Ｅ１の補正について、図６を参照して説明する。
【００３９】
図６（ａ）は、ユーザＨの左脚が右脚を追い越した場合の右脚位置ＰＲ及び左脚位置ＰＬと、脚位置推移Ｅ１とを示すグラフである。図６（ａ）は、図５（ｂ）で示したユーザＨの歩行が続き、時刻Ｔ２Ｒにおいて時刻Ｔ１Ｒで離地したユーザＨの左脚が右脚を追い越した場合を示している。
【００４０】
図５（ｂ）における右脚が着地する時刻Ｔ１Ｒにおいて、右脚を左脚が追い越す時刻Ｔ２Ｅや脚位置推移Ｅ１が推定されたが、実際のユーザＨの歩行動作には、身体の揺れや速度変化があるので、時刻Ｔ２Ｅと、実際に左脚が右脚を追い越す時刻Ｔ２Ｒとは必ずしも一致しない。図６（ａ）に例示するように、左脚の離地から左脚が右脚を追い越すまでの時間ΔＴ２Ｒは、時刻Ｔ１Ｒにおいて推定された、左脚の離地から左脚が右脚を追い越すまでの時間ΔＴ１Ｒよりも小さい。かかる場合、脚位置推移Ｅ１も実際のユーザＨの歩行に基づく推移と合致していない虞がある。
【００４１】
そこで、ユーザＨの左脚の離地から着地までの中間点でもある左脚が右脚を追い越したタイミング、即ち、時刻Ｔ２Ｒにおいて、時間ΔＴ２Ｒに基づき脚位置推移Ｅ１を補正する。かかる脚位置推移Ｅ１の補正について、図６（ｂ）を参照して説明する。
【００４２】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に対して、ユーザＨの右脚を左脚が追い越すまでの時間ΔＴ２Ｒに基づいて補正した、脚位置推移Ｅ２を示すグラフである。図６（ｂ）において、時間ΔＴ２Ｒは、左脚の離地から左脚が右脚を追い越すまでの時間である。即ち、左脚が右脚を追い越してから左脚が着地するまでの時間も、時間ΔＴ２Ｒであると推定される。よって、時刻Ｔ２Ｒから時間ΔＴ２Ｒ経過後の時刻Ｔ３Ｅ’が、左脚が着地すると新たに推定される時刻である。
【００４３】
そこで、時刻Ｔ２Ｒと脚位置推移Ｅ１における時刻Ｔ２Ｒでの推定脚位置とを始点とし、時刻Ｔ３Ｅ’と時刻Ｔ１Ｒにおける右脚推移ＬＲの位置に歩幅ＷＳを加算した位置とを終点として、かかる一点と他点とをユーザＨの進行方向側に線形で補間した直線が、脚位置推移Ｅ２とされる。そして、即ち、脚位置推移メモリ１３ｆに記憶される値が、脚位置推移Ｅ１から脚位置推移Ｅ２に更新される。なお、図６（ｂ）では、脚位置推移Ｅ２について時刻Ｔ３Ｅ’までの脚位置を図示しているが、脚位置推移メモリ１３ｆには、時刻Ｔ３Ｅ’以降の推定脚位置も記憶される。
【００４４】
このように、左脚が右脚を追い越したタイミングである時刻Ｔ２Ｒにおいて、左脚の離地から左脚が右脚を追い越すまでの時間ΔＴ２Ｒに基づき脚位置推移Ｅ１を補正することで、補正後の脚位置推移Ｅ２は、左脚の離地から左脚が右脚を追い越すまでの動作に基づいたものとできる。従って、時刻Ｔ２Ｒ以降の脚位置推移Ｅ２の推定脚位置は、時刻Ｔ１Ｒで推定された右脚の動作に基づいた脚位置推移Ｅ１の推定脚位置よりも精度を高めることができる。
【００４５】
図４に戻る。Ｓ８の処理において、一方の脚が他方の脚を追い越していない場合は（Ｓ８：Ｎｏ）は、Ｓ９の処理をスキップする。そして、Ｓ８，Ｓ９の処理の後、脚位置推移メモリ１３ｆに記憶される脚位置推移Ｅ１，Ｅ２と、脚位置メモリ１３ｃに記憶される右脚位置ＰＲと左脚位置ＰＬとから、ユーザＨの制御位置ＰＳを算出し、制御位置メモリ１３ｂに保存する（Ｓ１０）。Ｓ１０の処理の後、制御位置メモリ１３ｂの制御位置ＰＳに基づいて、移動目標ＴＳ（図２参照）が算出され（Ｓ１１）、かかる移動目標ＴＳに基づいて制御信号を出力して、駆動部１８を動作させ、移動体１を移動させる（Ｓ１２）。Ｓ１２の処理の後、Ｓ１の処理以下を繰り返す。
【００４６】
ここで、図６（ｂ）以降による、右脚を追い越した左脚が着地した場合の動作について、図７を参照して説明する。図７は、ユーザの左脚が着地した場合の右脚位置ＰＲ及び左脚位置ＰＬと、脚位置推移Ｅ３とを示す図である。図７において、時刻Ｔ２Ｒで右脚を追い越した左脚が、時刻Ｔ３Ｒで着地した場合を示す。かかる場合は、まず図４のＳ３の処理で、左脚が基準脚に設定され、Ｓ５の処理によって、基準脚である左脚による脚着地時間が更新される。具体的には、左脚が離地した時刻Ｔ１Ｒと、左脚が着地した時刻Ｔ３Ｒとの時間ΔＴ４Ｒが、左脚の脚着地時間とされ、脚着地時間メモリ１３ｄに記憶される。そして、図４のＳ６の処理により、時刻Ｔ３Ｒにおける右脚推移ＬＲと左脚推移ＬＬとの偏差から、歩幅ＷＳ２が算出される。
【００４７】
そして、図４のＳ７の処理により、時間ΔＴ４Ｒと歩幅ＷＳ２とから、脚位置推移Ｅ３が算出される。具体的には、時刻Ｔ３Ｒと時刻Ｔ３Ｒにおける左脚推移ＬＬの位置とを始点とし、時刻Ｔ３Ｒに時間ΔＴ４Ｒを加算した時刻Ｔ４Ｅと時刻Ｔ４Ｒにおける左脚推移ＬＬの位置に歩幅ＷＳ２を加算した位置とを終点として、これら始点と終点とを線形で補間した直線が、脚位置推移Ｅ３とされる。
【００４８】
なお、この場合の左脚の脚着地時間は、左脚の離地、左脚が右脚を追い越す、左脚が着地する、の３ステップを経過した時間であるので、他点の時刻Ｔ４Ｅとして、時刻Ｔ３Ｒに時間ΔＴ４Ｒを加算したものが設定される。脚位置推移メモリ１３ｆには、かかる脚位置推移Ｅ３に基づいた、時刻毎の推定脚位置が記憶される。
【００４９】
そして、脚位置推移Ｅ１〜Ｅ３が算出および更新された後は、図４のＳ１０の処理によって、脚位置推移Ｅ１〜Ｅ３における現在の時刻における推定脚位置のｙ座標と、右脚位置ＰＲのｙ座標と、左脚位置ＰＬのｙ座標とのうち、最もｙ軸方向側のもののｙ軸方向の位置が、制御位置ＰＳのｙ座標に設定される。そして、続くＳ１１の処理で、制御位置ＰＳに基づいて移動目標ＴＳ（図２参照）が算出され、Ｓ１２の処理で、該移動目標ＴＳに基づいて駆動部１８を動作させることで、移動体１が制御位置ＰＳに応じた位置に移動される。
【００５０】
ここで、図８を参照して、右脚位置ＰＲ及び左脚位置ＰＬと、脚位置推移とに基づいて算出される移動目標ＴＳについて、従来技術での右脚位置ＰＲ及び左脚位置ＰＬに基づいて移動目標ＴＳが算出される場合と比較しながら説明する。
【００５１】
図８は、歩行中のユーザＨと移動目標ＴＳとを示す図である。図８における（ａ１）〜（ａ７）は、従来技術での右脚位置ＰＲ及び左脚位置ＰＬによって移動目標ＴＳを算出する場合を示し、図８における（ｂ１）〜（ｂ７）は、本実施形態での右脚位置ＰＲ及び左脚位置ＰＬと、脚位置推移とによって移動目標ＴＳを算出する場合をそれぞれ示す。図８においては、紙面右方向がｙ軸方向とされ、ユーザＨはｙ軸方向に対して歩行している。
【００５２】
まず（ａ１）〜（ａ３）及び（ｂ１）〜（ｂ３）にかけて、ユーザＨは右脚を離地させて繰り出すので、右脚が最もユーザＨの最も前方側（即ち、ｙ軸方向側）に位置するので、（ａ１）〜（ａ３）及び（ｂ１）〜（ｂ３）においては、従来技術、本実施形態ともに、右脚位置ＰＲに基づいて移動目標ＴＳが設定される。これにより、ユーザＨの前方側の右脚位置ＰＲに基づいて、スムーズに移動体１を移動させることができる。
【００５３】
（ａ４）〜（ａ６）及び（ｂ４）〜（ｂ６）においては、繰り出されていた右脚が着地し、その代わりに左脚が離地されるが、依然として着地している右脚の方が左脚よりも前方側に位置する。従来技術での（ａ４）〜（ａ６）では、移動目標ＴＳがユーザＨの最も前方側に位置している右脚位置ＰＲに基づいて算出されるが、右脚は着地しているので、右脚位置ＰＲ及び移動目標ＴＳは略変化しないか、変化してもその変化量は微小である。
【００５４】
その後の（ａ７）において、左脚が右脚を追い越すことで、左脚が最も前方側となり、今度は左脚位置ＰＬに基づいて移動目標ＴＳが設定される。左脚は、前方側に繰り出されているので、左脚位置ＰＬに基づく移動目標ＴＳも、再び前方側へ変化する。
【００５５】
即ち、従来技術での移動目標ＴＳは、（ａ１）〜（ａ３）にかけて右脚位置ＰＲに合わせて前方側へ変化するが、（ａ４）〜（ａ６）にかけては略変化せず、また、（ａ６）から（ａ７）にかけて再び左脚位置ＰＬに合わせて前方側へ変化するので、（ａ１）〜（ａ７）の移動目標ＴＳを結んだ移動軌跡Ｑａは、（ａ１）から（ａ７）にかけて脈動してしまう。このような移動目標ＴＳの変化に合わせて、移動体１の速度Ｖｒも変化するので、移動体１の速度Ｖｒも脈動してしまい、移動体１の動作は不安定なものとなってしまう。
【００５６】
これに対して、本実施形態においては、ユーザＨの右脚が着地した（ｂ３）の時点で、右脚を基準脚とした脚位置推移が算出され、（ｂ４）以降では、脚位置推移による推定脚位置と、右脚位置ＰＲ及び左脚位置ＰＬとよって、移動目標ＴＳが設定される。特に、（ｂ４）〜（ｂ６）における右脚が着地し、着地した右脚を左脚が追い越すまでは、図６，図７で上述した通り、脚位置推移による推定脚位置が、ユーザＨの最も前方側に位置するので、脚位置推移による推定脚位置に基づいて移動目標ＴＳが算出される。
【００５７】
ここで、脚位置推移は、線形にて補間されているので、（ｂ４）から（ｂ６）にかけて、脚位置推移による推定脚位置は、時間と共に前方側へ推移する。これによって、実際には、最も前方側の右脚が着地していて右脚位置ＰＲが略変化しなくても、脚位置推移による推定脚位置によって、制御位置ＰＳ及び移動目標ＴＳを、時刻と共に変化させることができる。
【００５８】
また、脚位置推移は、（ｂ１）〜（ｂ３）における基準脚である右脚の離地から着地までの動作に基づき、左脚が着地すると推定される位置に応じて算出されるので、（ｂ７）において実際に左脚が着地した左脚位置ＰＬと、（ｂ７）の時刻に対応する脚位置推移による推定脚位置との差を最小限にできる。よって（ｂ７）において、左脚位置ＰＬがユーザＨの最も前方側に位置することで、制御位置ＰＳが、脚位置推移による推定脚位置から左脚位置ＰＬへ入れ替わっても、制御位置ＰＳ及び移動目標ＴＳが急激に変化してしまうことを抑制できる。
【００５９】
従って、（ｂ１）〜（ｂ７）における移動目標ＴＳによる移動軌跡Ｑｂは、特に（ｂ４）〜（ｂ６）での右脚が着地している場合においても、ユーザＨの前方側に推移することができるので、ユーザＨが移動しているのにも関わらず移動目標ＴＳが変化しない事態を抑制できる。よって、上述した従来技術による（ａ１）〜（ａ７）での移動軌跡Ｑａと比較しても、移動目標ＴＳの脈動が抑制でき、移動体１の速度Ｖｒの脈動も抑制できる。これにより、移動体１をスムーズに移動させることができるので、ユーザＨにとって快適な随行移動を実現できる。
【００６０】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００６１】
上記実施形態では、ユーザＨの右脚位置ＰＲ及び左脚位置ＰＬを測距センサ１６の測距データに基づいて算出した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、測距センサ１６の代わりにカメラを搭載し、該カメラで取得された画像に基づいて、ユーザＨの右脚位置ＰＲ及び左脚位置ＰＬを算出する構成としても良い。
【００６２】
上記実施形態では、移動体１は、ユーザＨの右前方を随行しながら移動する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、移動体１をユーザＨの左前方を随行しながら移動する構成としても良い。
【００６３】
上記実施形態では、前面側を向けて前進しているユーザＨに対して、ユーザＨの前方を随行移動する移動体１として構成した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、前面側を向けて後進しているユーザＨに対して、ユーザＨの前方を随行移動する移動体１として構成しても良い。かかる場合の脚位置推移も、後進しているユーザＨの脚の歩幅ＷＳ及び脚着地時間に基づいて算出し、脚位置推移を、ユーザＨの進行方向であるｙ軸方向とは反対方向に線形で補間する構成とすれば良い。
【００６４】
また、前面側を向けて前進しているユーザＨに対して、ユーザＨの後方を随行移動する移動体１として構成しても良いし、前面側を向けて後進しているユーザＨに対して、ユーザＨの後方を随行移動する移動体１として構成しても良い。具体的には、前面側を向けて前進しているユーザＨに対して、ユーザＨの後方を随行移動する場合は、図４のＳ３の処理で、ユーザＨの右脚または左脚のうち、後方側の脚を基準脚に設定し、脚位置推移をユーザＨの進行方向であるｙ軸方向側に線形で補間する構成とすれば良い。一方で、前面側を向けて後進しているユーザＨに対して、ユーザＨの後方を随行移動する場合は、図４のＳ３の処理でユーザＨの後方側の脚を基準脚に設定し、脚位置推移をユーザＨの進行方向であるｙ軸方向とは反対方向側に線形で補間する構成とすれば良い。
【００６５】
上記実施形態では、脚着地時間を一方の脚が離地してから着地するまでの時間とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、脚着地時間を一方の脚が着地してから、離地し、再び着地するまでの時間としても良い。
【００６６】
上記実施形態では、図４のＳ８，Ｓ９の処理によって、一方の脚が他方の脚を追い越すタイミングにおいて、脚位置推移を補正する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、図４のＳ８，Ｓ９の処理を省略し、脚位置推移の補正を行わない構成としても良い。また、一方の脚が離地した位置と他方の脚の位置との中間点となるタイミングや、一方の脚が、他方の脚の位置と一方の脚が着地すると推定される位置との中間点となるタイミング等、一方の脚が離地してから着地するまでの任意のタイミングにおいて、１または複数回、脚位置推移を補正する構成としても良い。
【００６７】
上記実施形態では、脚位置推移を線形で補間する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、脚位置推移を二次関数や三次関数等の多項式関数や、シグモイド曲線やガウス曲線等の曲線で補間する構成としても良い。脚着地時間を一方の脚が着地してから、離地し、再び着地するまでの時間としても良い。その場合は、予め想定される脚位置の変化から、曲線の曲率や変曲点等を設定すれば良い。
【００６８】
上記実施形態に挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１            移動体
Ｈ            ユーザ（対象者）
１６          測距センサ（検出手段、測距手段）
１７          車輪（移動手段および移動部の一部）
１８          駆動部（移動手段および移動部の一部）
ＭＰ          測距データ
ＰＳ          制御位置（制御用の位置）
ＴＳ          移動目標
Ｓ４〜Ｓ１０  移動目標算出手段、位置算出手段
Ｓ１１        移動目標算出手段
Ｓ１２        移動制御手段
【図１】
2019179456.tif 000003
【図２】
2019179456.tif 000004
【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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