(57)【要約】【課題】外部操作者と移動体の衝突を防止し、また、移動体が外部操作者から離れてしまうのを防止することが可能な移動体及びその旋回制御方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる移動体１０は、外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部１４と、操作部１４より前記操縦指令を入力し、移動体の移動を制御するための制御指令を生成する制御部１３を備えている。ここで、制御部１３は、当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に移動状態にある場合には、最小回転半径を変更する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部と、
前記操作部より前記操縦指令を入力し、移動体の移動を制御するための制御指令を生成する制御部を備え、
当該制御部は、当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に移動状態にある場合には、最小回転半径を変更する移動体。
【請求項２】
前記制御部は、最小回転半径を当該移動体の中心と外部操作者の中心間の距離に応じて決定することを特徴とする請求項１記載の移動体。
【請求項３】
外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部と、
前記操作部より前記操縦指令を入力し、移動体の移動を制御するための制御指令を生成する制御部を備え、
当該制御部は、当該操縦指令が外部操作者が位置する側とは反対側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に移動状態にある場合には、旋回速度を変更する移動体。
【請求項４】
外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部と、
前記操作部より前記操縦指令を入力し、移動体の移動を制御するための制御指令を生成する制御部を備え、
当該制御部は、当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に停止状態にある場合には、旋回速度を変更する移動体。
【請求項５】
前記制御部は、旋回速度を旋回時の回転半径に応じて変更することを特徴とする請求項３又は４記載の移動体。
【請求項６】
前記制御部は、移動体の回転半径をＲ（ｍ）、移動体の中心と外部操作者の中心間の距離をｄ（ｍ）、外部操作者の歩行速度をＶ（ｍ／ｓ）としたとき、次式に基づいて旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）を変更することを特徴とする請求項３記載の移動体。
θ＝３６０×Ｖ／{２π（Ｒ＋ｄ）}
【請求項７】
前記制御部は、移動体の中心と外部操作者の中心間の距離をｄ（ｍ）、外部操作者の歩行速度をＶ（ｍ／ｓ）としたとき、次式に基づいて旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）を変更することを特徴とする請求項４記載の移動体。
θ＝３６０×Ｖ／２πｄ
【請求項８】
外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部を備えた移動体の旋回制御方法であって、
当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示しているかを判定するステップと、
当該移動体が実質的に停止状態にあるかを判定するステップと、
当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に移動状態にある場合には、最小回転半径を変更する場合には、最小回転半径を変更するステップとを備えた旋回制御方法。
【請求項９】
前記最小回転半径を当該移動体の中心と外部操作者の中心間の距離に応じて決定することを特徴とする請求項８記載の移動体の旋回制御方法。
【請求項１０】
外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部を備えた移動体の旋回制御方法であって、
当該操縦指令が外部操作者が位置する側とは反対側への旋回動作を示しているかを判定するステップと、
当該移動体が実質的に移動状態にあるかを判定するステップと、
当該操縦指令が外部操作者が位置する側とは反対側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に移動状態にある場合には、旋回速度を変更するステップを備えた旋回制御方法。
【請求項１１】
外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部を備えた移動体の旋回制御方法であって、
当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示しているかを判定するステップと、
当該移動体が実質的に移動状態にあるかを判定するステップと、
当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に停止状態にある場合には、旋回速度を変更する旋回制御方法。
【請求項１２】
前記旋回速度を旋回時の回転半径に応じて変更することを特徴とする請求項１０又は１１記載の移動体の旋回制御方法。
【請求項１３】
移動体の回転半径をＲ（ｍ）、移動体の中心と外部操作者の中心間の距離をｄ（ｍ）、外部操作者の歩行速度をＶ（ｍ／ｓ）としたとき、次式に基づいて旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）を変更することを特徴とする請求項１０記載の移動体の旋回制御方法。
θ＝３６０×Ｖ／{２π（Ｒ＋ｄ）}
【請求項１４】
前記制御部は、移動体の中心と外部操作者の中心間の距離をｄ（ｍ）、外部操作者の歩行速度をＶ（ｍ／ｓ）としたとき、次式に基づいて旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）を変更することを特徴とする請求項１１記載の移動体の旋回制御方法。
θ＝３６０×Ｖ／２πｄ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体及び移動体の旋回制御方法に関し、特に外部操作者が隣で操縦可能な位置に操作部を備えた移動体の旋回制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
介護者によって操縦可能な電動車椅子等の移動体に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜５）。また、外部操作者が移動体の隣で操作することが可能な操作部を有する移動体についても提案されている。図１に、このような構成を有する移動体を使用する様子を示す。移動体１０は、図示しない駆動ユニットによって駆動される駆動輪１１ａ，１１ｂが回転して走行する。移動体１０には、座シート及び背シートからなる搭乗席部が設けられ、この搭乗席部に搭乗者２０が座る。搭乗者２０が搭乗した状態において右側に当該移動体１０の走行を操縦するための操作部１４が設けられている。この操作部１４は、搭乗者２０が右手により操作できるとともに、当該移動体１０の傍らに立った外部操作者３０も手で操作することができる。
【０００３】
外部操作者３０は、例えば、操作部１４を操作して移動体１０を左右に旋回動作をさせることが可能である。しかしながら、この旋回動作中に外部操作者３０の操作ミスにより移動体１０と外部操作者３０が接触したり、移動体１０が外部操作者３０と離れてしまう場合がある。
【０００４】
図９は、外部操作者３０が移動体１０を旋回動作させた場合に発生する問題点を説明するための上面図である。図９（ａ）は、移動体１０を前進又は後進させているときに右へ旋回させた場合を示している。図に示されるように、外部操作者３０が右旋回角度を誤って大きくしてしまった場合には、当該移動体１０の右側に位置する外部操作者３０に衝突する可能性がある。
【０００５】
図９（ｂ）は、停止時に移動体１０を右へ旋回させた場合を示している。この場合にも、外部操作者３０が右旋回角度を誤って大きくしてしまった場合には、当該移動体１０の右側に位置する外部操作者３０に衝突する可能性がある。
【０００６】
図９（ｃ）は、移動体１０を前進又は後進させているときに左へ旋回させた場合を示している。図に示されるように、外部操作者３０が左旋回角度を誤って大きくしてしまった場合には、当該移動体１０が外部操作者から離れてしまう可能性がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３５０７５４号公報
【特許文献２】特開２００３−５２７６０号公報
【特許文献３】特開２００２−８５４７３号公報
【特許文献４】特開２０００−５１２７８号公報
【特許文献５】特開２００４−３５０８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように外部操作者３０が移動体１０を旋回動作させると、外部操作者３０の操作ミスにより移動体１０と外部操作者３０が接触したり、移動体１０が外部操作者３０が離れてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、外部操作者と移動体の衝突を防止し、また、移動体が外部操作者から離れてしまうのを防止することが可能な移動体及びその旋回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】
【００１０】
本発明にかかる移動体は、外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部と、前記操作部より前記操縦指令を入力し、移動体の移動を制御するための制御指令を生成する制御部を備え、当該制御部は、当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に移動状態にある場合には、最小回転半径を変更するものである。
【００１１】
ここで、前記制御部は、最小回転半径を当該移動体の中心と外部操作者の中心間の距離に応じて決定することが望ましい。
【００１２】
本発明にかかる他の観点による移動体は、外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部と、前記操作部より前記操縦指令を入力し、移動体の移動を制御するための制御指令を生成する制御部を備え、当該制御部は、当該操縦指令が外部操作者が位置する側とは反対側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に移動状態にある場合には、旋回速度を変更するものである。
【００１３】
ここで、前記制御部は、旋回速度を旋回時の回転半径に応じて変更することが望ましい。特に、前記制御部は、移動体の回転半径をＲ（ｍ）、移動体の中心と外部操作者の中心間の距離をｄ（ｍ）、外部操作者の歩行速度をＶ（ｍ／ｓ）としたとき、次式に基づいて旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）を変更することが望ましい。
θ＝３６０×Ｖ／{２π（Ｒ＋ｄ）}
【００１４】
本発明にかかる、さらに他の観点による移動体は、外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部と、前記操作部より前記操縦指令を入力し、移動体の移動を制御するための制御指令を生成する制御部を備え、当該制御部は、当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に停止状態にある場合には、旋回速度を変更するものである。
【００１５】
ここで、前記制御部は、旋回速度を旋回時の回転半径に応じて変更することが望ましい。特に、前記制御部は、移動体の中心と外部操作者の中心間の距離をｄ（ｍ）、外部操作者の歩行速度をＶ（ｍ／ｓ）としたとき、次式に基づいて旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）を変更することが望ましい。
θ＝３６０×Ｖ／２πｄ
【００１６】
本発明にかかる旋回制御方法は、外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部を備えた移動体の旋回制御方法であって、当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示しているかを判定するステップと、当該移動体が実質的に停止状態にあるかを判定するステップと、  当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に移動状態にある場合には、最小回転半径を変更する場合には、最小回転半径を変更するステップとを備えたものである。
【００１７】
ここで、前記最小回転半径を当該移動体の中心と外部操作者の中心間の距離に応じて決定することが望ましい。
【００１８】
本発明の他の観点による旋回制御方法は、外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部を備えた移動体の旋回制御方法であって、当該操縦指令が外部操作者が位置する側とは反対側への旋回動作を示しているかを判定するステップと、当該移動体が実質的に移動状態にあるかを判定するステップと、当該操縦指令が外部操作者が位置する側とは反対側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に移動状態にある場合には、旋回速度を変更するステップを備えたものである。
【００１９】
ここで、前記旋回速度を旋回時の回転半径に応じて変更することが望ましい。特に、  移動体の回転半径をＲ（ｍ）、移動体の中心と外部操作者の中心間の距離をｄ（ｍ）、外部操作者の歩行速度をＶ（ｍ／ｓ）としたとき、次式に基づいて旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）を変更することが望ましい。
θ＝３６０×Ｖ／{２π（Ｒ＋ｄ）}
【００２０】
本発明にかかる、さらに他の観点による旋回制御方法は、外部操作者によって操作可能な位置に設けられ、当該外部操作者による操作に応じて操縦指令を生成する操作部を備えた移動体の旋回制御方法であって、当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示しているかを判定するステップと、当該移動体が実質的に移動状態にあるかを判定するステップと、当該操縦指令が外部操作者が位置する側への旋回動作を示し、かつ当該移動体が実質的に停止状態にある場合には、旋回速度を変更するものである。
【００２１】
ここで、前記旋回速度を旋回時の回転半径に応じて変更することが望ましい。特に、前記制御部は、移動体の中心と外部操作者の中心間の距離をｄ（ｍ）、外部操作者の歩行速度をＶ（ｍ／ｓ）としたとき、次式に基づいて旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）を変更することが望ましい。
θ＝３６０×Ｖ／２πｄ
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、外部操作者と移動体の衝突を防止し、また、移動体が外部操作者から離れてしまうのを防止することが可能な移動体及びその旋回制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本願の発明者は、上述のような問題点を分析した結果、移動体１０の回転軸と外部操作者の回転軸３０とが異なるため、外部操作者が操作ミスを起こしやすく、移動体の移動速度と外部操作者の移動速度を合わせることが困難であることに起因して発生していることを見出した。以下に、本発明の実施の形態にかかる移動体の旋回制御方法について説明する。
【００２４】
本発明の実施の形態では、図１で示されるように、操作部１４が進行方向右側に設置されていて、外部操作者３０が移動体１０の進行方向右側に立っている場合について説明する。なお、操作部１４の位置は、進行方向左側であってもよい。
【００２５】
続いて、本実施の形態にかかる旋回制御方法についてその概略を説明する。図２は、移動体１０を前進又は後進させて移動状態にあるときに右へ旋回させる場合を示している。移動体１０は、その機器的な性能として最小回転半径が設定されているが、このように外部操作者３０が立っている側（すなわち、移動体１０に対して操作部１４が設置されている側）である右に旋回させる場合には、最小回転半径を変更する。具体的には、移動体１０の中心と外部操作者３０の中心間の距離ｄもしくは距離ｄによって決定される値を最小回転半径とする。なお、移動状態にあるかどうかは実質的に判定される。以下、他の例でも同じである。
【００２６】
図３（ａ）は、移動体１０を前進又は後進させているときに左へ旋回させる場合を示している。この場合には、旋回速度を旋回時の回転半径に応じて変更する。具体的には、旋回速度を、外部操作者３０が移動体１０の旋回移動に対してついていける速度に変更する。
【００２７】
図３（ｂ）は、移動体１０を停止させているときに右へ旋回させる場合、即ちその場旋回をさせる場合を示している。この場合も、旋回速度を旋回時の回転半径に応じて変更する。具体的には、旋回速度を、外部操作者３０が移動体１０の旋回移動に対してついていける速度に変更する。なお、停止状態にあるかは実質的に判定される。即ち、物理的には完全に停止した状態でなくとも実質的に停止しているとみなせる状態である場合には、この制御が適用される。
【００２８】
ここで、図３（ａ）に示す例における旋回速度の設定方法について説明する。図４は、設定する上で用いられるパラメータを説明するための図である。ここで、移動体１０の回転半径をＲ（ｍ）、移動体１０の中心と外部操作者３０の中心間の距離をｄ（ｍ）、外部操作者３０の歩行速度をＶ（ｍ／ｓ）、移動体１０の旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）とする。
まず、外部操作者３０が１秒間にＶｍ進むように移動体１０の旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）を求める。１秒間で移動体１０はθ（ｄｅｇ）回転する。また、円周は２π×（半径）であるから、次の式が成り立つ。
２π（Ｒ＋ｄ）×（θ／３６０）＝Ｖ
【００２９】
よって、
θ＝３６０×Ｖ／{２π（Ｒ＋ｄ）}
【００３０】
ここで、外部操作者３０がついていける歩行速度Ｖは、例えば、１ｍ／ｓとすることができるから、旋回速度は次のように表すことができる。
θ＝３６０／{２π（Ｒ＋ｄ）}
【００３１】
また、移動体１０の中心と外部操作者３０の中心間の距離ｄは、固定値とすることが可能であるから、旋回時の回転半径がわかれば、移動体の旋回速度θを算出することができる。こうして、算出された旋回速度θとして移動体１０を旋回させれば、外部操作者３０は、移動体１０から離れることなく、ついていくことができる。
【００３２】
図３（ｂ）で説明した停止時に右へ旋回する場合は、移動体の回転半径Ｒ（ｍ）を０とすることにより表現可能である。即ち、この場合の旋回速度は次のように表すことができる。
θ＝３６０×Ｖ／２πｄ
【００３３】
続いて、本実施の形態にかかる移動体１０の構成例について、図５を用いて説明する。当該移動体１０は、例えば、電動車椅子である。図に示されるように、移動体１０の車体は、制御部１３からの駆動ユニット制御指令に応じて駆動輪１１ａ、１１ｂをそれぞれ回転駆動する駆動ユニット１２ａ、１２ｂを備えている。移動体１０には、走行姿勢を安定化するための補助輪（図示せず）を備えている。駆動ユニット１２ａ、１２ｂは、例えば、電動モータや減速機構を有している。
【００３４】
制御部１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、操作部１４から出力される操縦指令に基づいて制御指令値を生成するとともに、さらにこの制御指令値や、図示しない各種センサからの状態検出信号等の情報に基づいて駆動ユニット１２ａ、１２ｂによる駆動輪１１ａ、１１ｂの回転駆動を制御する駆動ユニット制御指令を生成し、出力する。
【００３５】
操作部１４は、搭乗者２０や外部操作者３０によって操作される位置に設けられている。操作部１４は、例えば、操作レバーやスイッチ等を有している。外部操作者３０は、操作レバーの傾倒動作、スイッチの押下動作によって操作部１４を操作することができる。外部操作者３０等によって操作すると、操作部１４において操縦指令が生成され、制御部１３に対して出力される。
【００３６】
また、移動体１０は、制御部１３、駆動ユニット１２ａ、１２ｂ等の各種構成に対して電力を供給する電源ユニット１５を備えている。
【００３７】
続いて、図６のフローチャートを用いて、当該移動体１０における旋回制御の流れについて説明する。
【００３８】
まず、制御部１３は、操作部１４から出力された操縦指令を調べる（Ｓ１０１）。制御部１３は、当該操縦指令を調べた結果、左旋回指令を出力しているかどうかを判定する（Ｓ１０２）。
【００３９】
判定の結果、左旋回指令を出力していると判定した場合には、旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）を旋回時の回転半径に応じて変更する。具体的には、次式に応じて変更処理を実行する（Ｓ１０３）。
θ＝３６０×Ｖ／{２π（Ｒ＋ｄ）}
【００４０】
そして、変更した旋回速度に応じた左旋回指令を作成する（Ｓ１０４）。
ステップＳ１０２の判定の結果、左旋回指令を出力していないと判定した場合には、さらに右旋回指令を出力しているかどうかを判定する（Ｓ１０５）。判定の結果、右旋回指令を出力していないと判定した場合には、入力された操縦指令から制御指令値を作成する（Ｓ１１０）。
【００４１】
ステップＳ１０５の判定の結果、右旋回指令を出力していると判定した場合には、移動体１０が停止状態にあるかどうかを判定する（Ｓ１０６）。判定の結果、移動体が停止していない、即ち前進又は後進中であると判定した場合には、最小回転半径を変更し（Ｓ１０８）、右旋回指令を作成する（Ｓ１０９）。また、移動体が停止していると判定した場合には、旋回速度θ（ｄｅｇ／ｓ）を次式に応じて変更し（Ｓ１０７）、右旋回指令を作成する（Ｓ１０９）。
θ＝３６０×Ｖ／２πｄ
【００４２】
そして、ステップＳ１０４、Ｓ１１０、Ｓ１０９の各処理が完了した場合には、制御指令値（速度、回転角）やその他の情報に基づいて、駆動ユニット制御指令を生成し、駆動ユニット１２ａ、１２ｂに対して出力する（Ｓ１１１）。
【００４３】
その他の実施の形態．
上述の例では、移動体１０として電動車椅子に適用した例したが、これに限らず、図７に示されるような荷物４０を運搬可能な運搬車であってもよく、さらには、図８に示されるような移動ロボットであってもよい。図８に示す例では、移動ロボットは操作部としてマイクを備えており、外部操作者はマイクに対して音声入力することによって当該移動ロボットを操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来及び本発明にかかる移動体を操作する様子を説明するための説明図である。
【図２】本発明にかかる移動体を右へ旋回させる場合の旋回制御を説明するための説明図である。
【図３】本発明にかかる移動体を左へ旋回させる場合や停止時に右へ旋回させる場合の旋回制御を説明するための説明図である。
【図４】本発明にかかる旋回制御において用いられるパラメータを説明するための説明図である。
【図５】本発明にかかる移動体の構成例を示すブロック図である。
【図６】本発明にかかる移動体の旋回制御の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明にかかるその他の実施の形態を説明するための説明図である。
【図８】本発明にかかるその他の実施の形態を説明するための説明図である。
【図９】従来技術にかかる旋回制御の問題点を説明するた説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  移動体
１１  駆動輪
１２  駆動ユニット
１３  制御部
１４  操作部
１５  電源ユニット
２０  搭乗者
３０  外部操作者
【図１】
2009196493.tif 000003
【図２】
2009196493.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】
2009196493.tif 000009
【図８】
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【図９】
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