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JP2022164195A - walking support device - Google Patents

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Publication number
JP2022164195A
JP2022164195A JP2021069531A JP2021069531A JP2022164195A JP 2022164195 A JP2022164195 A JP 2022164195A JP 2021069531 A JP2021069531 A JP 2021069531A JP 2021069531 A JP2021069531 A JP 2021069531A JP 2022164195 A JP2022164195 A JP 2022164195A
Authority
JP
Japan
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user
command
walking
handling
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021069531A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
憲史郎 北村
Kenshiro KITAMURA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2021069531A priority Critical patent/JP2022164195A/en
Publication of JP2022164195A publication Critical patent/JP2022164195A/en
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Abstract

To provide a guidance function equivalent to a guide dog concerning a walking support device for supporting walking of a user though the device is relatively small and light-weight.SOLUTION: A walking support device 1 for supporting walking of a user by performing guidance includes: a handling part 10 to be gripped by the hand of the user; a mounting part 20 to be mounted on the waist of the user; right and left wires 30, 31 for connecting the handling part 10 and the mounting part 20; reels 40. 41 positioned on the right side and left side of the waist part of the user; and a controller 60 for controlling the right and left reels 40, 41 by generating a behavior command with respect to the user based on an image photographed by a camera 50 arranged in the handling part 10. The controller 60 adjusts the lengths of the right and left wires 30, 31 respectively via the right and left reels 40. 41, so as to move the handling part 10 in a direction corresponding to the behavior command.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ユーザの歩行を支援する歩行支援装置に関するものである。 The present invention relates to a walking assistance device that assists walking of a user.

視覚障害者の歩行を補助する手段として、「白杖」や「盲導犬」が知られている。中でも盲導犬は、一般的に白杖より優れたものとして位置付けられている。 A “white cane” and a “guide dog” are known as means for assisting the walking of the visually impaired. Among them, guide dogs are generally regarded as superior to white canes.

もっとも、盲導犬は、国内に約1000頭しかいない上、1頭の稼働期間は短く約10年であるとともに、訓練費に1頭当たり約600万円を要するという問題がある。そこで、従来から、盲導犬の代わりとなって、視覚障害者の歩行を支援する歩行支援装置が種々提案されている。 However, there are only about 1,000 guide dogs in Japan, and the service life of each dog is short, about 10 years. Therefore, various walking assistance devices have been proposed for assisting visually impaired persons in walking in place of guide dogs.

例えば特許文献1には、前方の障害物までの距離を無線で連続的に計測して測距信号を送信する、ユーザが手に持つハンドリング部と、ハンドリング部と接続されるワイヤを繰出し・巻取る電動リールを有し、ユーザが身に付ける装置本体と、を備え、測距信号に基づき前方障害物までの距離を計算し、電動リールに対して現在の繰出し分より測定距離に応じた長さだけワイヤを繰出すことを許容し、または余剰繰出し長分だけ巻取らせるように構成された感覚代行装置が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a handling unit held by a user, which continuously measures the distance to an obstacle ahead wirelessly and transmits a ranging signal, and a wire connected to the handling unit that feeds and winds. It has an electric reel to take, and a device main body worn by the user, which calculates the distance to the obstacle in front based on the distance measurement signal, and the length corresponding to the measured distance from the current payout with respect to the electric reel A sensory surrogate device is disclosed which is configured to allow the wire to be paid out only a short amount of time or to be wound up by an excess payout length.

特開2006-212090号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-212090

上記特許文献1のものによれば、ユーザが、ワイヤが常に張っている状態にしてハンドリング部を前方に出し、上下・左右に動かせば、手前に出っ張っている障害物に対しては、ワイヤを巻取ることによってハンドリング部を身体近くまで引き戻すことで障害物の近さを知らせ、前方に障害物が存在しない場合には、ワイヤを長く繰出して障害物の不存在を知らせることができるとされている。 According to the above Patent Document 1, if the user puts out the handling part forward while the wire is always stretched and moves it up and down and left and right, the wire can be pulled out against the obstacle protruding forward. By winding the wire, the handling part can be pulled back close to the body to indicate the proximity of the obstacle, and when there is no obstacle in front, the wire can be extended to indicate the absence of the obstacle. there is

もっとも、特許文献1のものでは、ユーザへ提供される情報は障害物との距離のみであるため、障害物の回避や、正規の道への誘導といった盲導犬と同等の役割を期待することは困難である。 However, in Patent Document 1, the information provided to the user is only the distance to the obstacle, so it is difficult to expect it to play the same role as a guide dog, such as avoiding obstacles and guiding to a regular road. is.

また、最近では、盲導犬を模擬した、車輪型ロボットや盲導犬ロボットも開発されている。しかしながら、車輪型ロボットでは、ガイド機能を車輪によって実行するため、階段の昇降や道路の段差などを歩行する場合には使用困難な上、階段等ではユーザが車輪型ロボットを運搬しなければならないという問題がある。 Recently, wheeled robots and guide dog robots imitating guide dogs have also been developed. However, since the wheeled robot performs the guiding function with the wheels, it is difficult to use when walking up and down stairs or on road steps, and the user has to carry the wheeled robot up stairs. There's a problem.

他方、盲導犬ロボットは、階段等の段差でも使用することができるものの、段差を走行するためのアクチュエータ(脚)が必要となるとともに、かかるアクチュエータを動作させるための動力源やバッテリが大きくなる傾向にある。そのため、盲導犬ロボットは、重量が大きく、運搬性等がよくないという問題がある。 On the other hand, guide dog robots can be used on steps such as stairs, but they require actuators (legs) to run on steps, and the power source and battery for operating these actuators tend to be large. be. Therefore, the guide dog robot has a problem that the weight is large and the transportability is not good.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ユーザの歩行を支援する歩行支援装置において、相対的に小型・軽量でありながら、盲導犬と同等の誘導機能を提供することにある。 The present invention has been made in view of this point, and its object is to provide a walking support device that supports the user's walking, while being relatively small and lightweight, and providing a guidance function equivalent to that of a guide dog. to do.

前記目的を達成するため、本発明に係る歩行支援装置では、ユーザが手に持ったハンドリング部を、ユーザの周辺情報(障害物の存在等)に応じて自動で動かすことで、ユーザに対して、恰も進行すべき方向に引かれているような感覚を与えて、ユーザを誘導するようにしている。 In order to achieve the above object, in the walking support device according to the present invention, a handling unit held by the user is automatically moved according to the user's surrounding information (existence of obstacles, etc.), so that the user can , to guide the user by giving them a sense of being pulled in the direction in which they should proceed.

具体的には、本発明は、誘導を行うことでユーザの歩行を支援する歩行支援装置を対象としている。 Specifically, the present invention is directed to a walking support device that supports walking of a user by providing guidance.

そして、この歩行支援装置は、ユーザの手で把持されるハンドリング部と、ユーザの胴体に装着される装着部と、上記ハンドリング部と上記装着部とをそれぞれ繋ぐ左右一対のワイヤと、上記装着部が装着された状態で、ユーザの胴体の右側および左側にそれぞれ位置するように当該装着部に設けられた、上記左右のワイヤをそれぞれ繰出しおよび巻取り可能な左右一対のリールと、上記ハンドリング部に設けられ、ユーザの周辺情報を取得する情報取得部と、上記情報取得部が取得した情報に基づいて、進行指令および停止指令を含む、ユーザに対する行動指令を生成するとともに、生成した行動指令に基づいて、上記左右のリールを制御する制御部と、を備え、上記制御部は、上記左右のリールを介して上記左右のワイヤの長さをそれぞれ調整することによって、上記行動指令に対応する方向に上記ハンドリング部を移動させるように構成されていることを特徴とするものである。 This walking support device comprises a handling section held by a user's hand, a mounting section worn on the body of the user, a pair of left and right wires connecting the handling section and the mounting section, respectively, and the mounting section. A pair of left and right reels capable of unwinding and winding the left and right wires, which are provided in the mounting portion so as to be positioned on the right side and the left side of the user's torso, respectively, and the handling portion. an information acquisition unit that acquires peripheral information of the user; and based on the information acquired by the information acquisition unit, generates an action command for the user, including a progress command and a stop command, and based on the generated action command and a control unit for controlling the left and right reels, wherein the control unit adjusts the lengths of the left and right wires via the left and right reels, respectively, to move the reel in the direction corresponding to the action command. It is characterized in that it is configured to move the handling section.

この構成によれば、ユーザの手で把持されるハンドリング部や、ユーザの胴体に装着される装着部や、相対的に軽量なワイヤ等で歩行支援装置が構成されることから、脚用のアクチュエータや当該アクチュエータを動作させるための動力源等といった相対的に大型の機器を要しないので、歩行支援装置の軽量化を図ることができる。 According to this configuration, since the walking support device is composed of the handling portion that is held by the user's hand, the mounting portion that is attached to the user's torso, and relatively lightweight wires, the actuator for the leg can be used. Since a relatively large device such as a power source for operating the actuator is not required, the weight of the walking support device can be reduced.

また、ハンドリング部に設けられた情報取得部はユーザの周辺情報を取得するので、例えば、障害物との距離や、障害物の大きさおよび形状や、方向転換をどの程度行えば障害物を回避することができるか等といった情報に基づいて、制御部がユーザに対する適切な行動指令を生成することができる。 In addition, since the information acquisition unit provided in the handling unit acquires information about the user's surroundings, for example, the distance to the obstacle, the size and shape of the obstacle, and the extent to which the direction must be changed to avoid the obstacle. Based on the information such as whether the user is able to

そうして、制御部は、左右のリールを介して左右のワイヤの長さをそれぞれ調整することによって、行動指令に対応する方向にハンドリング部を移動させるので、ユーザに対して進行すべき方向に引かれる感覚を与えることができ、これにより、盲導犬と同等の誘導機能を提供することができる。 Then, the control unit moves the handling unit in the direction corresponding to the action command by adjusting the length of the left and right wires via the left and right reels, respectively, so that the user can move in the direction in which they should move. A feeling of being pulled can be given, thereby providing a guiding function equivalent to that of a guide dog.

以上説明したように、本発明に係る歩行支援装置によれば、相対的に軽量・小型でありながら、盲導犬と同等の誘導機能を提供することができる。 As described above, according to the walking support device of the present invention, it is possible to provide a guidance function equivalent to that of a guide dog while being relatively light and small.

本発明の実施形態に係る歩行支援装置を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a walking assistance device according to an embodiment of the present invention; FIG. 歩行支援装置を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows a walking assistance apparatus typically. ハンドリング部の動作を模式的に説明する図であり、図(a)は前進誘導モードを示し、同図(b)は右側誘導モードを示し、同図(c)は左側誘導モードを示し、同図(d)は止まれモードを示している。FIG. 3 is a diagram schematically explaining the operation of the handling unit, where (a) shows a forward guidance mode, (b) shows a right guidance mode, and (c) shows a left guidance mode. Figure (d) shows the stop mode. 行動指令の生成手法を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the generation|occurrence|production method of an action command. 歩行支援装置による支援制御の一例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows an example of support control by a walking support device.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the form for implementing this invention is demonstrated based on drawing.

-歩行支援装置の構成-
図1は、本実施形態に係る歩行支援装置1を模式的に示す斜視図であり、図2は、歩行支援装置1を模式的に示すブロック図である。なお、図1(b)は、図を見易くするために、図1(a)に示す歩行支援装置1からベルト21を取り除いた図である。この歩行支援装置1は、ハンドリング部10により誘導を行うことで、視覚障害のあるユーザU(図3参照)の歩行を支援するものである。
-Configuration of walking support device-
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a walking assistance device 1 according to this embodiment, and FIG. 2 is a block diagram schematically showing the walking assistance device 1. As shown in FIG. In addition, FIG.1(b) is the figure which removed the belt 21 from the walking assistance apparatus 1 shown to Fig.1 (a), in order to make a figure legible. The walking support device 1 assists the visually impaired user U (see FIG. 3) in walking by performing guidance using the handling unit 10 .

歩行支援装置1は、図1および図2に示すように、ユーザUの手H(図3参照)で把持されるハンドリング部10と、ユーザUの腰部(胴体)W(図3参照)に装着される装着部20と、ハンドリング部10と装着部20とをそれぞれ繋ぐ左右一対のワイヤ30,31と、装着部20に設けられた左右一対のリール40,41と、ハンドリング部10に設けられたカメラ50と、コントローラ60と、バッテリ70と、を備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the walking support device 1 is attached to a handling unit 10 held by a hand H (see FIG. 3) of the user U and a waist (torso) W (see FIG. 3) of the user U. a pair of left and right wires 30 and 31 respectively connecting the handling portion 10 and the mounting portion 20; a pair of left and right reels 40 and 41 provided on the mounting portion 20; A camera 50, a controller 60, and a battery 70 are provided.

ハンドリング部10は、図1に示すように、懐中電灯型に形成されていて、当該ハンドリング部10の後部を、ユーザUが違和感なく手Hで把持することができるようになっている。ハンドリング部10の後端部は、左右一対のワイヤ30,31を介して装着部20(リール40,41)と接続されている。なお、本実施形態に係る歩行支援装置1は、ユーザUがハンドリング部10を前方に突き出すように把持することで、ワイヤ30,31が常に張った状態で使用されることを前提にしている。 As shown in FIG. 1, the handling section 10 is formed in a flashlight shape, and the rear portion of the handling section 10 can be gripped by the user U with the hand H without discomfort. A rear end portion of the handling portion 10 is connected to the mounting portion 20 (reels 40, 41) via a pair of left and right wires 30, 31. As shown in FIG. The walking support device 1 according to the present embodiment is premised on the user U holding the handling unit 10 so as to protrude forward so that the wires 30 and 31 are always stretched when used.

カメラ(情報取得部)50は、ハンドリング部10の前端部に取り付けられていて、ユーザUが恰も懐中電灯を使用するときのように、把持したハンドリング部10を前方に突き出すことで、ユーザU周辺の風景(ユーザU前方の道路や階段や信号機、ユーザU近傍の駐車車両や障害物など)を撮像するように構成されている。カメラ50によって撮像された、ユーザU周辺の画像データは、無線等(図2の破線参照)でコントローラ60の情報受信部61に送信されるようになっている。 The camera (information acquisition unit) 50 is attached to the front end of the handling unit 10, and by projecting forward the gripped handling unit 10 as if the user U were using a flashlight, the user U's surroundings can be captured. scenery (roads, stairs, and traffic lights in front of the user U, parked vehicles and obstacles near the user U, etc.). Image data around the user U imaged by the camera 50 is transmitted to the information receiving section 61 of the controller 60 by radio or the like (see the dashed line in FIG. 2).

装着部20は、図1に示すように、ユーザUの腰部Wに巻かれるベルト21と、ベルト21の内側に取り付けられた帯状の本体部23と、を有している。ベルト21は、一般的なベルトと同様に、バックル21a等を有していて、リール40,41を外側へ露出させるための孔(図示せず)が形成されていることを除けば、一般的なベルトと同様の外観を呈している。本体部23は、ベルト21がユーザUの腰部Wに巻かれると、外部からほとんど見えないようになっている(図3参照)。本体部23の内部には、図1(b)の破線で示すように、薄型のコントローラ60と、薄型(例えばシート状)のバッテリ70と、が収容されている。 The wearing part 20 has a belt 21 wrapped around the waist W of the user U and a strip-like main body part 23 attached to the inner side of the belt 21 , as shown in FIG. 1 . The belt 21 has a buckle 21a and the like like a general belt, and has holes (not shown) for exposing the reels 40 and 41 to the outside. It has an appearance similar to that of a normal belt. When the belt 21 is wrapped around the waist W of the user U, the main body 23 is almost invisible from the outside (see FIG. 3). A thin controller 60 and a thin (for example, sheet-like) battery 70 are housed inside the main body 23, as indicated by the dashed line in FIG. 1(b).

左右一対のリール40,41は、装着部20がユーザUの腰部Wに装着された状態で、リール40がユーザUの腰部Wの右側に位置するとともに、リール41がユーザUの腰部Wの左側に位置するように、本体部23の両端部(前端部)にそれぞれ設けられていて、ベルト21の孔からそれぞれ外側へ突出している。各リール40,41は、図2に示すように、モータ40a,41aを有していて、当該モータ40a,41aを正転または逆転させることで、ワイヤ30,31の繰出し量および巻取り量を調整可能に構成されている。各リール40,41へは、本体部23に設けられた配線(図示せず)を介して、バッテリ70から電力が供給されるようになっている。左右一対のリール40,41は、有線または無線でコントローラ60とそれぞれ接続されていて、リール40によるワイヤ30の繰出し・巻取り、および、リール41によるワイヤ31の繰出し・巻取りは、コントローラ60により制御されるようになっている。 A pair of left and right reels 40 and 41 are arranged such that the reel 40 is positioned on the right side of the waist W of the user U and the reel 41 is positioned on the left side of the waist W of the user U in a state in which the mounting portion 20 is attached to the waist W of the user U. are provided at both end portions (front end portions) of the main body portion 23 so as to be positioned at , and protrude outward from the holes of the belt 21, respectively. Each reel 40, 41 has a motor 40a, 41a, as shown in FIG. configured to be adjustable. Electric power is supplied from a battery 70 to the reels 40 and 41 via wiring (not shown) provided on the main body 23 . A pair of left and right reels 40 and 41 are connected to a controller 60 by wire or wirelessly. It is supposed to be controlled.

コントローラ60は、CPU(Central Processing Unit)であり、プログラムを主記憶部の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部を制御することで、所定の目的に合致した機能を実現するように構成されている。コントローラ60へは、バッテリ70から電力が供給されるようになっている。コントローラ60は、図2に示すように、情報受信部61と、指令生成部62と、指令実行部63と、を有している。 The controller 60 is a CPU (Central Processing Unit), loads a program into a work area of the main memory, executes it, and controls each component through the execution of the program, thereby realizing a function that meets a predetermined purpose. is configured to Power is supplied to the controller 60 from a battery 70 . The controller 60 has an information receiving section 61, a command generating section 62, and a command executing section 63, as shown in FIG.

カメラ50が撮像したユーザU周辺の風景等の画像データは、図2に示すように、コントローラ60の情報受信部61で受信される。情報受信部61は、これら画像データを指令生成部62に送信する。指令生成部62は、画像データから障害物等を抽出し、抽出した障害物等の位置や大きさ・形状などに基づいて、所定の方向への進行指令(前進指令、右側進行指令、左側進行指令など)および停止指令等を含む、ユーザUに対する行動指令を生成するように構成されている。 Image data such as scenery around the user U captured by the camera 50 is received by the information receiving section 61 of the controller 60 as shown in FIG. The information receiving section 61 transmits these image data to the command generating section 62 . The command generation unit 62 extracts obstacles and the like from the image data, and based on the position, size, shape, etc. of the extracted obstacles, etc., generates a travel command (forward command, right travel command, left travel command, etc.) in a predetermined direction. command, etc.) and a stop command, etc., for the user U.

具体的には、指令生成部62は、例えばユーザUの前方が直線の歩道等である場合には、そのまま真っすぐ前進させればよいので、行動指令として前進指令を生成する。また、指令生成部62は、例えばユーザUの左側に駐車車両等といった障害物がある場合には、左側の障害物を避けるべく、行動指令として右側進行指令を生成する。同様に、指令生成部62は、例えばユーザUの右側に障害物がある場合には、右側の障害物を避けるべく、行動指令として左側進行指令を生成する。さらに、指令生成部62は、例えばユーザUが階段に至った場合や信号機の表示が赤の場合には、ユーザUを停止させるべく、行動指令として停止指令を生成する。 Specifically, for example, when the front of the user U is a straight sidewalk or the like, the command generation unit 62 generates a forward command as an action command because the user U may move forward straight. For example, when there is an obstacle such as a parked vehicle on the left side of the user U, the command generation unit 62 generates a rightward movement command as an action command in order to avoid the obstacle on the left side. Similarly, if there is an obstacle on the right side of the user U, for example, the command generator 62 generates a leftward movement command as an action command to avoid the obstacle on the right side. Furthermore, the command generation unit 62 generates a stop command as an action command to stop the user U, for example, when the user U reaches the stairs or when the display of the traffic light is red.

そうして、指令実行部63は、指令生成部62が生成した行動指令に基づいて、左右一対のリール40,41をそれぞれ制御するように構成されている。具体的には、指令実行部63は、右側のリール40のモータ40aを駆動させて、右側のワイヤ30の繰出し(または巻取り)を行うとともに、左側のリール41のモータ41aを駆動させて、左側のワイヤ31の繰出し(または巻取り)を行うことによって、左右のワイヤ30,31の長さをそれぞれ調整し、これにより、ユーザUの手Hで把持されているハンドリング部10を行動指令に対応する方向に移動させる。 The command execution unit 63 is configured to control the pair of left and right reels 40 and 41 based on the action commands generated by the command generation unit 62 . Specifically, the command execution unit 63 drives the motor 40a of the right reel 40 to pay out (or wind up) the right wire 30, and drives the motor 41a of the left reel 41 to By unwinding (or winding) the left wire 31, the lengths of the left and right wires 30, 31 are adjusted, respectively, so that the handling unit 10 gripped by the hand H of the user U is instructed to act. Move in the corresponding direction.

〈前進誘導モード〉
図3(a)は、前進誘導モードにおけるハンドリング部10の動作を模式的に説明する図であり、上側は斜視図であり、下側の四角枠内は平面図である。前進誘導モードは、例えば、ユーザUを歩道等に沿って真っすぐ進ませるためのモードであり、指令生成部62が生成する前進指令に対応している。前進誘導モードでは、指令実行部63は左右一対のリール40,41を特に制御することなく、図3(a)に示すように、ユーザUの手Hで把持されているハンドリング部10が進行方向DTを向いている状態を維持させる。これにより、視覚障害のあるユーザUを歩道等に沿って確実に前進させることが可能となる。
<Forward Guidance Mode>
FIG. 3(a) is a diagram schematically explaining the operation of the handling unit 10 in the forward guidance mode, the upper side being a perspective view, and the lower side inside a square frame being a plan view. The forward guidance mode is, for example, a mode for causing the user U to proceed straight along a sidewalk or the like, and corresponds to a forward command generated by the command generating section 62 . In the forward guidance mode, the command execution unit 63 does not particularly control the pair of left and right reels 40 and 41, and as shown in FIG. Maintain the state of facing DT. As a result, the visually impaired user U can be reliably moved forward along the sidewalk or the like.

〈右側誘導モード〉
図3(b)は、右側誘導モードにおけるハンドリング部10の動作を模式的に説明する図であり、上側は斜視図であり、下側の四角枠内は平面図である。右側誘導モードは、例えば、ユーザUの左側にある障害物を避けるためのモードであり、指令生成部62が生成する右側進行指令に対応している。右側誘導モードでは、指令実行部63の指令に基づき、右側のリール40が右側のワイヤ30を巻取るとともに、左側のリール41が左側のワイヤ31を繰出すことで、図3(b)の太矢印で示すように、ハンドリング部10を進行方向DTから右側に移動させる。これにより、ハンドリング部10を手Hで持ったユーザUに対して、恰も盲導犬によって右側に引かれているような感覚を付与して、視覚障害のあるユーザUが左側の障害物にぶつかるのを確実に回避させることが可能となる。
<Right guidance mode>
FIG. 3(b) is a diagram schematically explaining the operation of the handling unit 10 in the right guidance mode, the upper side being a perspective view and the lower side inside a square frame being a plan view. The right guidance mode is, for example, a mode for avoiding obstacles on the left side of the user U, and corresponds to a rightward travel command generated by the command generator 62 . In the right guide mode, the right wire 30 is wound by the right reel 40 and the left wire 31 is fed by the left reel 41 based on the command from the command execution unit 63. As indicated by the arrow, the handling section 10 is moved to the right from the traveling direction DT. As a result, the user U holding the handling unit 10 with the hand H is given the feeling of being pulled to the right by a guide dog, thereby preventing the visually impaired user U from colliding with an obstacle on the left side. It can be avoided with certainty.

〈左側誘導モード〉
図3(c)は、左側誘導モードにおけるハンドリング部10の動作を模式的に説明する図であり、上側は斜視図であり、下側の四角枠内は平面図である。左側誘導モードは、例えば、ユーザUの右側にある障害物を避けるためのモードであり、指令生成部62が生成する左側進行指令に対応している。左側誘導モードでは、指令実行部63の指令に基づき、右側のリール40が右側のワイヤ30を繰出すとともに、左側のリール41が左側のワイヤ31を巻取ることで、図3(c)の太矢印で示すように、ハンドリング部10を進行方向DTから左側に移動させる。これにより、ハンドリング部10を手Hで持ったユーザUに対して、恰も盲導犬によって左側に引かれているような感覚を付与して、視覚障害のあるユーザUが右側の障害物にぶつかるのを確実に回避させることが可能となる。
<Left guidance mode>
FIG. 3(c) is a diagram schematically explaining the operation of the handling unit 10 in the left guidance mode, the upper side being a perspective view and the lower side inside a square frame being a plan view. The left guidance mode is, for example, a mode for avoiding obstacles on the right side of the user U, and corresponds to a leftward movement command generated by the command generation unit 62 . In the left guide mode, the right wire 30 is fed out by the right reel 40 and the left wire 31 is wound by the left reel 41 based on the command from the command execution unit 63, so that the thick wire shown in FIG. As indicated by the arrow, the handling section 10 is moved leftward from the traveling direction DT. As a result, the user U holding the handling unit 10 with the hand H feels as if being pulled to the left by a guide dog, thereby preventing the visually impaired user U from colliding with an obstacle on the right side. It can be avoided with certainty.

〈止まれモード〉
図3(d)は、止まれモードにおけるハンドリング部10の動作を模式的に説明する図であり、上側は斜視図であり、下側の四角枠内は平面図である。止まれモードは、例えば、ユーザUを階段や赤信号や障害物等の手前で停止させるためのモードであり、指令生成部62が生成する停止指令に対応している。止まれモードでは、指令実行部63の指令に基づき、右側のリール40が右側のワイヤ30を巻取るとともに、左側のリール41が左側のワイヤ31を巻取ることで、図3(d)の太矢印で示すように、ハンドリング部10を進行方向DTと反対向きに(ユーザU側に)移動させる。これにより、ハンドリング部10を手Hで持ったユーザUに対して、恰も盲導犬によって後側に引かれているような感覚を付与して、視覚障害のあるユーザUを確実に停止させることが可能となる。
<Stop mode>
FIG. 3(d) is a diagram schematically explaining the operation of the handling unit 10 in the stop mode. The stop mode is, for example, a mode for stopping the user U in front of stairs, a red light, an obstacle, or the like, and corresponds to a stop command generated by the command generation unit 62 . In the stop mode, the right wire 30 is wound by the right reel 40 and the left wire 31 is wound by the left reel 41 based on the command from the command execution unit 63, so that the thick arrow in FIG. , the handling unit 10 is moved in a direction opposite to the traveling direction DT (toward the user U). As a result, the user U holding the handling unit 10 with the hand H can feel as if being pulled backward by a guide dog, and the visually impaired user U can be reliably stopped. becomes.

-行動指令の生成手法-
図4は、コントローラ60による行動指令の生成手法を模式的に説明する図である。コントローラ60の指令生成部62は、上述の如く、ユーザUの左側に障害物がある場合には、行動指令として基本的には右側進行指令を生成するが、ユーザUの左側に障害物があるからといって、常に右側進行指令を生成する訳ではない。
-Method of generating action commands-
FIG. 4 is a diagram schematically explaining a method of generating an action command by the controller 60. As shown in FIG. As described above, the command generation unit 62 of the controller 60 basically generates a right movement command as an action command when there is an obstacle on the left side of the user U, but there is an obstacle on the left side of the user U. However, it does not always generate a right progress command.

指令生成部62は、図4に示すように、想定ルート上に障害物80が存在している場合には、カメラ50が撮像した画像データに基づいて、ユーザUと障害物80との距離を算出する。そうして、指令生成部62は、算出されたユーザUと障害物80との距離が、所定距離(現在地点から進行方向DTを変更することで、障害物80との衝突を回避することが可能な距離)以上の場合には、現在の進行方向DTから±90°の範囲内で、障害物80との衝突を回避することが可能な修正ルートの角度を算出する。 As shown in FIG. 4, when an obstacle 80 exists on the assumed route, the command generation unit 62 calculates the distance between the user U and the obstacle 80 based on the image data captured by the camera 50. calculate. Then, the command generation unit 62 determines that the calculated distance between the user U and the obstacle 80 is a predetermined distance (the collision with the obstacle 80 can be avoided by changing the traveling direction DT from the current location). possible distance), the angle of the corrected route that can avoid the collision with the obstacle 80 within the range of ±90° from the current traveling direction DT is calculated.

なお、所定距離は、例えば、(1)実験等に基づいて一定値に設定してもよいし、(2)ユーザUの歩行速度と所定距離とを関連付けたマップを予め作成・記憶しておき、カメラ50が撮像した画像データに基づいてユーザUの歩行速度を算出し、算出された歩行速度に対応する所定距離をマップから抽出するようにしてもよい。 Note that the predetermined distance may be, for example, (1) set to a constant value based on experiments or the like, or (2) a map that associates the walking speed of the user U with the predetermined distance is created and stored in advance. Alternatively, the walking speed of the user U may be calculated based on image data captured by the camera 50, and a predetermined distance corresponding to the calculated walking speed may be extracted from the map.

例えば、図4に示すように、修正ルートの角度として+20°が算出された場合には、指令生成部62は、前進誘導モードから右側誘導モードに切り替えるべく、右側進行指令を生成する。指令実行部63は、かかる右側進行指令に基づいて、右側のリール40に右側のワイヤ30を巻取らせるとともに、左側のリール41に左側のワイヤ31を繰出させることで、ハンドリング部10を想定ルートから右側に移動させて、修正ルート(図4の黒塗り矢印の方向)への進行をユーザUに促す。 For example, as shown in FIG. 4, when +20° is calculated as the corrected route angle, the command generator 62 generates a rightward travel command to switch from the forward guidance mode to the rightward guidance mode. The command execution unit 63 causes the right reel 40 to wind up the right wire 30 and the left reel 41 to pay out the left wire 31 based on the right advance command, thereby causing the handling unit 10 to follow the assumed route. 4 to the right to urge the user U to proceed to the corrected route (the direction of the black arrow in FIG. 4).

これに対し、算出されたユーザUと障害物80との距離が所定距離未満の場合、換言すると、現在地点から進行方向DTを変更しても障害物80と衝突する可能が高い場合には、指令生成部62は、前進誘導モードから止まれモードに切り替えるべく、行動指令として停止指令を生成する。指令実行部63は、かかる停止指令に基づいて、右側のリール40に右側のワイヤ30を巻取らせるとともに、左側のリール41に左側のワイヤ31を巻取らせることによって、ハンドリング部10をユーザU側に移動させて、停止することをユーザUに促す。 On the other hand, if the calculated distance between the user U and the obstacle 80 is less than the predetermined distance, in other words, if there is a high possibility of colliding with the obstacle 80 even if the traveling direction DT is changed from the current position, The command generator 62 generates a stop command as an action command to switch from the forward guidance mode to the stop mode. Based on the stop command, the command execution unit 63 causes the right reel 40 to wind the right wire 30 and the left reel 41 to wind the left wire 31 , thereby causing the handling unit 10 to be stopped by the user U. urge the user U to move to the side and stop.

その後は、現在の進行方向DTから±90°の範囲内で、障害物80との衝突を回避することが可能な修正ルートの角度を算出し、ユーザUが停止した状態から、指令実行部63が、左右のリール40,41を制御して、ハンドリング部10を想定ルートから右側に移動させることで、ユーザUに方向転換を促す。そうして、コントローラ60は、例えばカメラ50が撮像した画像データに基づいて、ユーザUがハンドリング部10で促された方向に方向転換したことを確認すると、ハンドリング部10を前進誘導モードに戻して、修正ルートへの進行をユーザUに促す。 After that, the angle of the corrected route that can avoid collision with the obstacle 80 is calculated within a range of ±90° from the current direction of travel DT, and the command execution unit 63 However, by controlling the left and right reels 40 and 41 to move the handling unit 10 to the right from the assumed route, the user U is urged to change direction. When the controller 60 confirms that the user U has turned in the direction prompted by the handling unit 10, for example, based on the image data captured by the camera 50, the controller 60 returns the handling unit 10 to the forward guidance mode. , prompting the user U to proceed to the modified route.

-支援制御-
次に、ユーザUが前進誘導モードで歩行している場面を想定した、本実施形態に係る歩行支援装置1による具体的な支援制御例について、図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。
- Support control -
Next, a specific example of support control by the walking support device 1 according to the present embodiment assuming that the user U is walking in the forward guidance mode will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

先ず、ステップS1では、ハンドリング部10の前端部に取り付けられているカメラ50が、ユーザU周辺の風景を撮像する。次のステップS2では、コントローラ60の情報受信部61が、カメラ50が撮像した画像データを取得する。次のステップS3では、コントローラ60の指令生成部62が、ステップS2で取得した画像データから障害物80を抽出した後、ステップS4へ進む。 First, in step S1, the camera 50 attached to the front end portion of the handling portion 10 images the scenery around the user U. As shown in FIG. In the next step S<b>2 , the information receiving section 61 of the controller 60 acquires image data captured by the camera 50 . In the next step S3, the command generation unit 62 of the controller 60 extracts the obstacle 80 from the image data acquired in step S2, and then the process proceeds to step S4.

次のステップS4では、指令生成部62が、ユーザUが進行している想定ルート上に、ステップS3で抽出した障害物80が存在しているか否かを判定する。このステップS4での判定がNOの場合、すなわち、ユーザUが想定ルート上を進んでも障害物80と衝突する可能性が低い場合には、そのままENDし、再びSTARTに戻ってステップS1から支援制御を再開する。 In the next step S4, the command generation unit 62 determines whether or not the obstacle 80 extracted in step S3 exists on the assumed route on which the user U is traveling. If the determination in step S4 is NO, that is, if the possibility of colliding with the obstacle 80 even if the user U travels along the assumed route is low, the END is executed as it is, the process returns to START, and the support control is started from step S1. to resume.

一方、ステップS4での判定がYESの場合、すなわち、想定ルート上に障害物80が存在している場合には、ステップS5に進む。次のステップS5では、指令生成部62が、カメラ50が撮像した画像データに基づいて、ユーザUと障害物80との距離を算出した後、ステップS6に進む。 On the other hand, if the determination in step S4 is YES, that is, if the obstacle 80 exists on the assumed route, the process proceeds to step S5. In the next step S5, the command generation unit 62 calculates the distance between the user U and the obstacle 80 based on the image data captured by the camera 50, and then proceeds to step S6.

次のステップS6では、指令生成部62が、ステップS5で算出した、ユーザUと障害物80との距離が所定距離以上か否かを判定する。このステップS6での判定がYESの場合には、ステップS7に進み、指令生成部62が、想定ルート(現在の進行方向DT)から±90°の範囲内で、障害物80との衝突を回避することが可能な修正ルートの角度を算出した後、ステップS8へ進む。 In the next step S6, the command generation unit 62 determines whether or not the distance between the user U and the obstacle 80 calculated in step S5 is equal to or greater than a predetermined distance. If the determination in step S6 is YES, the process proceeds to step S7, and the command generation unit 62 avoids collision with the obstacle 80 within a range of ±90° from the assumed route (current traveling direction DT). After calculating the possible corrected route angle, the process proceeds to step S8.

次のステップS8では、コントローラ60の指令実行部63が、ステップS7で算出した修正ルートの角度を実現するべく、右側のリール40を制御して右側のワイヤ30の繰出し量(または巻取り量)を調整するとともに、左側のリール41を制御して左側のワイヤ31の繰出し量(または巻取り量)を調整して、ハンドリング部10の位置を右側(または左側)誘導モードに変更した後、ステップS9に進む。次のステップS9では、指令生成部62が、カメラ50が撮像した画像データ等に基づいて、ユーザUが修正ルートの向きに方向転換したことを確認した後、ステップS10に進む。 In the next step S8, the command execution unit 63 of the controller 60 controls the right reel 40 to adjust the feed amount (or winding amount) of the right wire 30 so as to realize the corrected route angle calculated in step S7. is adjusted, and the reel 41 on the left side is controlled to adjust the feed amount (or the amount of winding) of the wire 31 on the left side, and after changing the position of the handling unit 10 to the right (or left) guidance mode, step Proceed to S9. In the next step S9, the command generating unit 62 confirms that the user U has turned to the correct route based on the image data captured by the camera 50, and then proceeds to step S10.

次のステップS10では、指令生成部62の指令に基づき、指令実行部63が左右のリール40,41を制御してハンドリング部10の位置を前進誘導モードに戻すことで、ユーザUに対し修正ルートへの進行を促した後、ENDし、再びSTARTに戻ってステップS1から支援制御を再開する。 In the next step S10, based on a command from the command generation unit 62, the command execution unit 63 controls the left and right reels 40 and 41 to return the position of the handling unit 10 to the forward guidance mode, thereby allowing the user U to correct the route. After prompting the user to advance to , END, and return to START again to restart the support control from step S1.

一方、ステップS6での判定がNOの場合、すなわち、ユーザUと障害物80との距離が所定距離未満の場合には、ステップS11に進む。次のステップS11では、指令実行部63が、右側のリール40に右側のワイヤ30を巻取らせるとともに、左側のリール41に左側のワイヤ31を巻取らせて、ハンドリング部10の位置を止まれモードに変更した後、ステップS12に進む。次のステップS12では、指令生成部62が、カメラ50が撮像した画像データ等に基づいて、ユーザUが停止したことを確認した後、ステップS7に進む。 On the other hand, if the determination in step S6 is NO, that is, if the distance between the user U and the obstacle 80 is less than the predetermined distance, the process proceeds to step S11. In the next step S11, the command execution unit 63 causes the right reel 40 to wind the right wire 30 and the left reel 41 to wind the left wire 31, thereby moving the handling unit 10 to the stop mode. , the process proceeds to step S12. In the next step S12, the command generation unit 62 confirms that the user U has stopped based on the image data captured by the camera 50, and then proceeds to step S7.

次のステップS7では、指令生成部62が、修正ルートの角度を算出した後、ステップS8へ進み、左右のリール40,41を制御して、ユーザUが停止した状態にて、ハンドリング部10の位置を右側(または左側)誘導モードに変更する。そうして、ステップS9においてユーザUの方向転換を確認した後、ステップS10に進み、ハンドリング部10の位置を前進誘導モードに戻した後ENDし、再びSTARTに戻ってステップS1から支援制御を再開する。 In the next step S7, the command generation unit 62 calculates the angle of the corrected route, then proceeds to step S8, controls the left and right reels 40 and 41, and controls the handling unit 10 with the user U stopped. Change position to right (or left) guidance mode. Then, after confirming the direction change of the user U in step S9, the process proceeds to step S10, the position of the handling unit 10 is returned to the forward guidance mode, END is performed, the process returns to START again, and the support control is resumed from step S1. do.

(その他の実施形態)
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
(Other embodiments)
This invention is not limited to embodiments and can be embodied in various other forms without departing from its spirit or essential characteristics.

上記実施形態では、カメラ50をハンドリング部10に取り付けたが、ユーザUの周辺情報を取得することができるのであれば、これに限らず、例えば、パルス状に発光するレーザ照射に対する散乱光を測定することで、離れた場所にある物体の形状や距離を測定することが可能なLiDAR(Light Detection And Ranging)をハンドリング部10に取り付けてもよい。 In the above-described embodiment, the camera 50 is attached to the handling unit 10. However, the camera 50 is not limited to this as long as it is possible to acquire information about the user U's surroundings. By doing so, a LiDAR (Light Detection And Ranging) capable of measuring the shape and distance of an object in a remote location may be attached to the handling unit 10 .

また、上記実施形態では、ハンドリング部10にカメラ50のみを取り付けたが、これに限らず、例えば、ユーザUの方向転換を確認するために、電子ジャイロ(図示せず)をハンドリング部10に取り付けてもよい。 Further, in the above-described embodiment, only the camera 50 is attached to the handling unit 10. However, the invention is not limited to this. may

さらに、上記実施形態では、ユーザUの腰部Wにベルト21を巻くようにしたが、これに限らず、ユーザUの胸部や腹部にベルト21を巻くようにしてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the belt 21 is wrapped around the waist W of the user U, but the belt 21 may be wrapped around the user's U chest or abdomen.

また、上記実施形態では、ユーザUの腰部Wに装着される装着部20をベルトタイプとしたが、ユーザUの胴体に装着されるのであれば、これに限らず、例えば装着部をバックパックタイプにしてもよい。 In addition, in the above-described embodiment, the wearing part 20 worn on the waist W of the user U is of the belt type. can be

さらに、上記実施形態では、電力(バッテリ70)を動力としたが、これに限らず、例えば、バックパックに収容された小型の内燃機関(図示せず)により動力を発生させ、これを電力に変換するようにしてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, power (battery 70) is used as power, but this is not the only option. For example, power is generated by a small internal combustion engine (not shown) housed in a backpack, and this It may be converted.

また、上記実施形態では、視覚障害のあるユーザUの歩行の支援に本発明を適用したが、これに限らず、視覚障害のないユーザUの歩行の支援にも本発明を適用してもよい。 In addition, in the above-described embodiment, the present invention is applied to assist the visually impaired user U in walking. .

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。 Thus, the above-described embodiments are merely examples in all respects and should not be construed in a restrictive manner. Furthermore, all modifications and changes within the equivalent range of claims are within the scope of the present invention.

本発明によると、相対的に軽量・小型でありながら、盲導犬と同等の誘導機能を提供することができるので、ユーザの歩行を支援する歩行支援装置に適用して極めて有益である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a guiding function equivalent to that of a guide dog while being relatively light and small, and therefore it is extremely useful when applied to a walking assistance device that assists the walking of a user.

1 歩行支援装置
10 ハンドリング部
20 装着部
30 ワイヤ
31 ワイヤ
40 リール
41 リール
50 カメラ(情報取得部)
60 コントローラ(制御部)
H 手
U ユーザ
W 腰部(胴体)
1 walking support device 10 handling unit 20 mounting unit 30 wire 31 wire 40 reel 41 reel 50 camera (information acquisition unit)
60 controller (control unit)
H Hand U User W Waist (torso)

Claims (1)

誘導を行うことでユーザの歩行を支援する歩行支援装置であって、
ユーザの手で把持されるハンドリング部と、
ユーザの胴体に装着される装着部と、
上記ハンドリング部と上記装着部とをそれぞれ繋ぐ左右一対のワイヤと、
上記装着部が装着された状態で、ユーザの胴体の右側および左側にそれぞれ位置するように当該装着部に設けられた、上記左右のワイヤをそれぞれ繰出しおよび巻取り可能な左右一対のリールと、
上記ハンドリング部に設けられ、ユーザの周辺情報を取得する情報取得部と、
上記情報取得部が取得した情報に基づいて、進行指令および停止指令を含む、ユーザに対する行動指令を生成するとともに、生成した行動指令に基づいて、上記左右のリールを制御する制御部と、を備え、
上記制御部は、上記左右のリールを介して上記左右のワイヤの長さをそれぞれ調整することによって、上記行動指令に対応する方向に上記ハンドリング部を移動させるように構成されていることを特徴とする歩行支援装置。
A walking support device that supports walking of a user by performing guidance,
a handling unit that is held by a user's hand;
a wearing part worn on a user's torso;
a pair of left and right wires connecting the handling portion and the mounting portion, respectively;
a pair of left and right reels, which are provided on the mounting portion so as to be positioned on the right side and the left side of the body of the user when the mounting portion is mounted, and which are capable of feeding and winding the left and right wires, respectively;
an information acquisition unit provided in the handling unit for acquiring peripheral information of the user;
a control unit that generates an action command for the user, including a progress command and a stop command, based on the information acquired by the information acquisition unit, and controls the left and right reels based on the generated action command; ,
The control unit is configured to move the handling unit in a direction corresponding to the action command by adjusting the lengths of the left and right wires via the left and right reels. walking support device.
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