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技術 倒立型移動体

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 高橋正浩佐々木優
出願日 2015年9月3日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2015-173866
公開日 2017年3月9日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2017-047010
状態 特許登録済
技術分野 電子ゲーム機 電気的に作動する教習具
主要キーワード 訓練課題 方向差分値 バランストレーニング 訓練メニュー 各駆動車輪 バランス能力 マスクROM 左右バランス
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

倒立型移動体訓練エリア端部近傍にいる場合に移動しにくくし、且つ搭乗者身体的特徴を考慮した制御ゲインとすることができる倒立型移動体を提供すること。

解決手段

搭乗者の重心移動に応じて動作する倒立型移動体100は、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の前後方向へのずれ量のピーク値モニタリングするモニタリング部141と、ずれ量のピーク値と閾値とを比較する比較部142と、重心移動に対する倒立型移動体100の移動しやすさを決める制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部143と、モニタリング、比較、及び制御ゲインの設定を所定回数繰り返し行わせる繰り返し部144と、を備える。制御ゲイン設定部143は、ずれ量のピーク値が閾値より大きい場合、訓練エリア300のずれ方向の端部近傍における制御ゲインを一定量下げるように設定する。

概要

背景

倒立型移動体搭乗してバランス訓練を行い、搭乗者訓練改善度に応じて、倒立制御制御ゲインを変更する訓練装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。

概要

倒立型移動体が訓練エリア端部近傍にいる場合に移動しにくくし、且つ搭乗者の身体的特徴を考慮した制御ゲインとすることができる倒立型移動体を提供すること。搭乗者の重心移動に応じて動作する倒立型移動体100は、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の前後方向へのずれ量のピーク値モニタリングするモニタリング部141と、ずれ量のピーク値と閾値とを比較する比較部142と、重心移動に対する倒立型移動体100の移動しやすさを決める制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部143と、モニタリング、比較、及び制御ゲインの設定を所定回数繰り返し行わせる繰り返し部144と、を備える。制御ゲイン設定部143は、ずれ量のピーク値が閾値より大きい場合、訓練エリア300のずれ方向の端部近傍における制御ゲインを一定量下げるように設定する。

目的

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、倒立型移動体が訓練エリアの端部近傍にいる場合に移動しにくくし、且つ搭乗者の身体的特徴を考慮した制御ゲインとすることができる倒立型移動体を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

搭乗者重心移動に応じて動作する倒立型移動体であって、訓練エリアの中央からの前記倒立型移動体の前後方向へのずれ量のピーク値モニタリングするモニタリング部と、前記ずれ量のピーク値と閾値とを比較する比較部と、前記重心移動に対する前記倒立型移動体の移動しやすさを決める制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部と、前記モニタリング、前記比較、及び前記制御ゲインの設定を所定回数繰り返し行わせる繰り返し部と、を備え、前記制御ゲイン設定部は、前記ずれ量のピーク値が前記閾値より大きい場合、前記訓練エリアのずれ方向の端部近傍における前記制御ゲインを一定量下げるように設定する倒立型移動体。

技術分野

0001

本発明は、倒立型移動体に関するものである。

背景技術

0002

倒立型移動体に搭乗してバランス訓練を行い、搭乗者訓練改善度に応じて、倒立制御制御ゲインを変更する訓練装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2011−203549号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、例えば、前側のバランスが弱い患者等の前後不均等なバランスの搭乗者は、バランスが弱い方向に重心が偏る傾向がある。したがって、前後不均等なバランスの搭乗者が倒立型移動体に搭乗した場合、訓練改善度に応じて全体的に制御ゲインを変更しただけでは調整が不十分であるという問題があった。

0005

また、訓練エリアの中央部において訓練している場合、多少意図しない方向に倒立型移動体が移動しても問題はない。逆に、訓練エリアの端部近傍において訓練している場合、訓練エリア外に出る方向に倒立型移動体が移動することは避けたい。

0006

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、倒立型移動体が訓練エリアの端部近傍にいる場合に移動しにくくし、且つ搭乗者の身体的特徴を考慮した制御ゲインとすることができる倒立型移動体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

0007

上記目的を達成するための本発明の態様は、搭乗者の重心移動に応じて動作する倒立型移動体であって、訓練エリアの中央からの前記倒立型移動体の前後方向へのずれ量のピーク値モニタリングするモニタリング部と、前記ずれ量のピーク値と閾値とを比較する比較部と、前記重心移動に対する前記倒立型移動体の移動しやすさを決める制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部と、前記モニタリング、前記比較、及び前記制御ゲインの設定を所定回数繰り返し行わせる繰り返し部と、を備え、前記制御ゲイン設定部は、前記ずれ量のピーク値が前記閾値より大きい場合、前記訓練エリアのずれ方向の端部近傍における前記制御ゲインを一定量下げるように設定する倒立型移動体である。この態様によれば、倒立型移動体が訓練エリアの端部近傍にいる場合に移動しにくくし、且つ搭乗者の身体的特徴を考慮した制御ゲインとすることができる倒立型移動体を提供することができる。

発明の効果

0008

本発明によれば、倒立型移動体が訓練エリアの端部近傍にいる場合に移動しにくくし、且つ搭乗者の身体的特徴を考慮した制御ゲインとすることができる倒立型移動体を提供することができる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の実施の形態にかかる倒立型移動体を有するバランストレーニングステムの構成を示す図である。
本発明の実施の形態にかかるバランストレーニングシステムの訓練メニューであるスキーゲームについて説明する図である。
本発明の実施の形態にかかるバランストレーニングシステムの訓練メニューであるロデオゲームについて説明する図である。
本発明の実施の形態にかかる倒立型移動体の制御装置の構成を示すブロック図である。
本発明の実施の形態にかかる倒立型移動体の制御ゲインを逐次変更する処理を示すフローチャートである。
本発明の実施の形態にかかる倒立型移動体の制御ゲインの初期値を示すグラフである。
本発明の実施の形態にかかる倒立型移動体の前後方向へのずれ量のピーク値と閾値との関係の一例を示すグラフである。
本発明の実施の形態にかかる図7の例における倒立型移動体の制御ゲインの設定の推移を示す図である。
本発明の実施の形態にかかる倒立型移動体における前後に均等にふらつく搭乗者が乗車した際の制御ゲインを示すグラフである。
本発明の実施の形態にかかる倒立型移動体における前側のバランスが特に弱い搭乗者が乗車した際の制御ゲインを示すグラフである。

実施例

0010

実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、図1を用いて本発明の実施の形態にかかる倒立型移動体100を有するバランストレーニングシステム1000の構成について説明する。

0011

バランストレーニングシステム1000は、倒立型移動体100と、ディスプレイ200と、訓練エリア300とを備えている。倒立型移動体100は、例えば、搭乗者が立った状態で乗車することができる立ち乗り型同軸二輪車として構成される。また、倒立型移動体100は、例えば、搭乗者が重心を前後に移動させることで前進後退を行い、搭乗者が重心を左右に移動させることで左右旋回を行うことができるように構成されている。

0012

倒立型移動体100の具体的な構成について説明する。倒立型移動体100は、搭乗者が操作する操作ハンドル110と、操作ハンドル110に連結され搭乗者が乗る台車部120と、台車部120の両側に回転可能に設けられた左右一対駆動車輪130と、図示しない制御装置140とを備えている。倒立型移動体100は、搭乗者の重心移動による操作ハンドル110及び台車部120の傾斜に応じて、各駆動車輪130を回転させて、前後進、左右旋回、加減速、停止等の所望の走行を行うことができる。台車部120は、例えば、搭乗者が左右方向の重心移動を行うと、その重心移動に応じて左右方向に傾斜するように構成されている。

0013

例えば、搭乗者はその重心を前後方向に移動させ、操作ハンドル110及び台車部120を前後傾させることで、倒立型移動体100を前後進させることができる。また、搭乗者はその重心を左右方向に移動させ、操作ハンドル110及び台車部120を左右方向に傾斜させることで倒立型移動体100を左右旋回させることができる。

0014

制御装置140は、搭乗者の重心移動により倒立型移動体100を前後進又は左右旋回させると、倒立型移動体100の前後進又は左右旋回に応じた制御信号を、ディスプレイ200に対して送信する機能を備える。なお、制御装置140の他の機能については、後に図4を用いて詳述する。

0015

ディスプレイ200は、バランス訓練用の訓練メニューに応じた表示を行うものである。ここで、訓練メニューとは、例えば、スキーゲームやロデオゲーム等であり、ディスプレイ200は、ゲーム内での搭乗者を示すプレイヤー等の表示を行う。

0016

ディスプレイ200は、倒立型移動体100の前後進又は左右旋回に応じた制御信号を、制御装置140から受信する。そして、ディスプレイ200は、受信した制御信号に応じて、プレイヤーを前後進又は左右旋回させて表示する。これにより、倒立型移動体100の動作とディスプレイ200のプレイヤーの動作は連動する。

0017

訓練エリア300は、倒立型移動体100が当該エリア内でバランス訓練を行うよう定められているエリアである。

0018

搭乗者は、倒立型移動体100に搭乗した状態で、ディスプレイ200に表示された画面を見ながら、左右バランス訓練を行う。

0019

続いて、左右バランス訓練の訓練メニューについて、スキーゲームとロデオゲームを例に具体的に説明する。なお、スキーゲームは、能動的な左右バランス訓練であり、ロデオゲームは、受動的前後左右バランス訓練である。

0020

まず、図2を用いてスキーゲームについて説明する。図2は、スキーゲームの際にディスプレイ200に表示される画面表示を示す図である。図2に示すように、ディスプレイ200には、ゲーム内での搭乗者を示すプレイヤー及びゲートが表示される。

0021

搭乗者は、ディスプレイ200を見て、プレイヤーがゲートを通過するように、重心移動により倒立型移動体100を左右に旋回させる。プレイヤーがゲートを通過する位置が、ゲートの中央に近いほど得点が高くなる。なお、スキーゲームでは、搭乗者は倒立型移動体100を左右に旋回させることのみ求められ、前後に移動させることは求められない。つまり、搭乗者は、倒立型移動体100を前後に移動させないように前後のバランスを維持しながら、倒立型移動体100を左右に旋回させる必要がある。

0022

次に、図3を用いてロデオゲームについて説明する。図3は、ロデオゲームの際にディスプレイ200に表示される画面表示を示す図である。図3に示すように、ディスプレイ200には、ゲーム内での搭乗者を示すプレイヤー、プレイヤーを乗せる、及び円が表示される。

0023

倒立型移動体100は、ランダムに前後に移動、左右に旋回しようとする(以下、外乱とも呼ぶ)。また、ディスプレイ200に表示される馬の動作は、倒立型移動体100の動作と連動している。搭乗者は、ディスプレイ200を見て、馬が円の中央に居続けるように、重心移動によりバランスを取る。すなわち、馬が後に動こうとしている場合、搭乗者は前方向に重心移動を行い、倒立型移動体100が後に移動しようとするのを止める。また、馬が前に動こうとしている場合、搭乗者は後方向に重心移動を行い、倒立型移動体100が前に移動しようとするのを止める。また、馬が左に旋回しようとしている場合、搭乗者は右方向に重心移動を行い、倒立型移動体100が左に旋回しようとするのを止める。また、馬が右に旋回しようとしている場合、搭乗者は左方向に重心移動を行い、倒立型移動体100が右に旋回しようとするのを止める。馬が円の内側に居続けると得点が加算され、円の中心に近いほど得点が高くなる。

0024

上述の左右バランス訓練において、倒立型移動体100が前後方向に移動した場合には、訓練エリア300の中央に対する倒立型移動体100の前後方向へのベクトルの大きさは、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の前後方向へのずれ量とされる。

0025

続いて、図4を用いて本発明の実施の形態にかかる倒立型移動体100の制御装置140の構成について説明する。制御装置140は、モニタリング部141と、比較部142と、制御ゲイン設定部143と、繰り返し部144とを備えている。

0026

モニタリング部141は、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の前後方向へのずれ量のピーク値をモニタリングする機能部である。モニタリング部141は、訓練課題が出されると、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の前後方向へのずれ量のピーク値をモニタリングする。ここで、訓練課題とは、例えば、訓練メニューがスキーゲームである場合、ゲートを1個通過するという課題であり、訓練メニューがロデオゲームである場合、外乱1動作に対して中央にとどまるようにバランスを取るという課題である。1回の左右バランス訓練、すなわち訓練メニューの1ゲームにおいて、例えば数十回の訓練課題が出される。

0027

モニタリング部141は、例えば、倒立型移動体100のモータ回転数を用いて、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の前後方向へのずれ量のピーク値を算出する。なお、モニタリングの手法は、倒立型移動体100のモータ回転数から算出する手法に限らない。例えば、倒立型移動体100の外部にカメラを設置し、当該カメラにより撮影された画像について、モニタリング部141が画像認識技術によって倒立型移動体100の位置を求め、当該位置から前後方向へのベクトルを算出することにより行ってもよい。そして、モニタリング部141は、前後方向へのずれ量のピーク値を比較部142へ出力する。

0028

比較部142は、前後方向へのずれ量のピーク値をモニタリング部141から受け取る。また、比較部142は、前後方向へのずれ量のピーク値と閾値とを比較する。なお、閾値は、前方向及び後方向のそれぞれについて設定されているものとする。例えば、前方向及び後方向のそれぞれについて、第1閾値と、第1閾値より絶対値の大きい第2閾値が設定される。この場合、比較部142は、前後方向へのずれ量のピーク値と、第1閾値及び第2閾値とを比較する。そして、前後いずれの方向のずれであるかを示すず方向情報を含む比較結果を、制御ゲイン設定部143へ出力する。

0029

制御ゲイン設定部143は、搭乗者の重心移動に対する倒立型移動体100の移動しやすさを決める制御ゲインを設定する機能部である。制御ゲイン設定部143は、比較結果を比較部142から受け取る。また、制御ゲイン設定部143は、訓練エリア300のずれ方向の端部近傍における制御ゲインを、比較結果に応じた値に設定する。

0030

すなわち、制御ゲイン設定部143は、前方向へのずれ量のピーク値が、第2閾値より大きい場合、訓練エリア300の前方向の端部近傍における制御ゲインを一定量下げる。また、制御ゲイン設定部143は、前方向へのずれ量のピーク値が、第1閾値より小さい場合、訓練エリア300の前方向の端部近傍における制御ゲインを一定量上げる。また、制御ゲイン設定部143は、後方向へのずれ量のピーク値が、第2閾値より大きい場合、訓練エリア300の後方向の端部近傍における制御ゲインを一定量下げる。さらに、制御ゲイン設定部143は、後方向へのずれ量のピーク値が、第1閾値より小さい場合、訓練エリア300の後方向の端部近傍における制御ゲインを一定量上げる。

0031

また、制御ゲイン設定部143は、前後方向へのずれ量のピーク値が、第1閾値以上、且つ第2閾値以下の場合、制御ゲインの変更を行わない。また、制御ゲイン設定部143は、制御ゲインが上限値である場合には、前後方向へのずれ量のピーク値が第1閾値より小さくても制御ゲインを上げない。

0032

そして、制御ゲイン設定部143は、制御ゲインを変更した場合、及び制御ゲインを変更しなかった場合のいずれであっても、1訓練課題における制御ゲインの設定処理が終了したことを示す終了通知を繰り返し部144へ出力する。なお、制御ゲイン設定部143は、倒立型移動体100の制御ゲインの初期値として、訓練エリア300全体における制御ゲインを上限値に設定する機能も備えている。

0033

繰り返し部144は、終了通知を制御ゲイン設定部143から受け取る。また、繰り返し部144は、終了通知を受け取ると、訓練課題が所定回数終了したか否かを判定する。また、繰り返し部144は、訓練課題が所定回数終了していない場合には、次の訓練課題に進むと判定する。そして、繰り返し部144は、次の訓練課題に進むと判定した場合、モニタリング部141、比較部142、及び制御ゲイン設定部143に対して、それぞれの処理を再実行させるための通知を出力する。なお、繰り返し部144は、モニタリング部141、比較部142、及び制御ゲイン設定部143のすべてに対して再実行させるための通知を出力してもよいし、出力する対象はすべてでなくてもよい。例えば、繰り返し部144は、次の訓練課題に進むと判定した場合、再実行させるための通知をモニタリング部141のみに出力してもよい。この場合、比較部142は、前後方向へのずれ量のピーク値をモニタリング部141から受け取った場合に、比較処理を再実行する。また、制御ゲイン設定部143は、比較結果を比較部142から受け取った場合に、制御ゲイン設定処理を再実行する。

0034

続いて、図5のフローチャートを用いて、本発明の実施の形態にかかる倒立型移動体100の制御ゲインを逐次変更する処理フローについて説明する。まず、制御ゲイン設定部143は、倒立型移動体100の制御ゲインの初期値として、訓練エリア300全体における制御ゲインを上限値に設定する(S101)。倒立型移動体100の制御ゲインの初期値を示すグラフを図6に示す。なお、制御ゲインは、初期値として設定される上限値より上げることはできないものとする。

0035

次に、左右バランス訓練を開始する(S102)。ここで、左右バランス訓練の開始とは、訓練メニューのゲームを開始することである。次に、左右バランス訓練における訓練課題が出される(S103)。

0036

次に、モニタリング部141は、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の前後方向へのずれ量のピーク値をモニタリングする(S104)。次に、比較部142は、S104でモニタリングされたピーク値の絶対値が、第2閾値の絶対値より大きいか否かを判定する(S105)。

0037

S105により、ピーク値の絶対値が、第2閾値の絶対値より大きいと判定された場合、制御ゲイン設定部143は、訓練エリア300のずれ方向の端部近傍における制御ゲインを、一定量下げる(S106)。また、S105により、ピーク値の絶対値が、第2閾値の絶対値以下と判定された場合、比較部142は、S104でモニタリングされたピーク値の絶対値が、第1閾値の絶対値より小さいか否かを判定する(S107)。

0038

S107により、ピーク値の絶対値が、第1閾値の絶対値より小さいと判定された場合、制御ゲイン設定部143は、訓練エリア300のずれ方向の端部近傍における制御ゲインを、一定量上げる(S108)。また、S107により、ピーク値の絶対値が、第1閾値の絶対値以上と判定された場合、制御ゲイン設定部143は、倒立型移動体100の制御ゲインを変更せずに、前後方向へのずれ量のピーク値のモニタリングを終了する(S109)。また、S106の実行後、及びS108の実行後についても、前後方向へのずれ量のピーク値のモニタリングを終了する(S109)。

0039

次に、繰り返し部144は、1回の左右バランス訓練分の繰り返しが完了したか否かを判定する(S110)。S110により、1回の左右バランス訓練分の繰り返しが完了していないと判定された場合、S103に戻り、次の訓練課題に移る。また、S110により、1回の左右バランス訓練分の繰り返しが完了したと判定された場合、今回の左右バランス訓練を終了する(S111)。ここで、今回の左右バランス訓練の終了とは、訓練メニューの1ゲームの終了のことである。

0040

次に、繰り返し部144は、次の左右バランス訓練、すなわち訓練メニューの次のゲームを開始するか否かを判定する(S112)。S112により、次の左右バランス訓練を開始すると判定された場合、S102に戻り、次の左右バランス訓練を開始させる。また、S112により、次の左右バランス訓練を開始しないと判定された場合、倒立型移動体100の制御ゲインを逐次変更する処理は終了する。

0041

続いて、図7及び図8を用いて、倒立型移動体100の前後方向へのずれ量及び閾値に対する制御ゲインの設定例について説明する。図7は、中央からの倒立型移動体100の前後方向へのずれ量のピーク値と閾値との関係の一例を示す図である。また、図8は、図7の例における倒立型移動体100の制御ゲインの設定の推移を示す図である。

0042

まず、倒立型移動体100は、訓練開始前初期状態において、図8(a)に示すように、制御ゲインの初期値として、訓練エリア300全体における制御ゲインを上限値に設定される。次に、図7中の(1)に示すように、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の前方向へのずれ量のピーク値が、第2閾値より大きい場合、図8(b)に示すように、訓練エリア300の前方向の端部近傍における制御ゲインが、一定量下げられる。

0043

次に、図7中の(2)に示すように、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の後方向へのずれ量のピーク値が、第2閾値より大きい場合、図8(c)に示すように、訓練エリア300の後方向の端部近傍における制御ゲインが、一定量下げられる。

0044

次に、図7中の(3)に示すように、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の前方向へのずれ量のピーク値が、第1閾値より小さい場合、図8(d)に示すように、訓練エリア300の前方向の端部近傍における制御ゲインが、一定量上げられる。

0045

次に、図7中の(4)に示すように、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の後方向へのずれ量のピーク値が、第1閾値以上、且つ第2閾値以下の場合、図8(e)に示すように、訓練エリア300の後方向の端部近傍における制御ゲインは、変更されない。

0046

図8に示すように、制御ゲインの設定を繰り返すことにより、倒立型移動体100の制御ゲインは、搭乗者の身体的特徴に適合したものとすることができる。なお、搭乗者の身体的特徴とは、搭乗者が前後に均等にふらつくこと、前後いずれかのバランスが特に弱いこと、又は前後のバランス能力がほぼ回復したことを示す。

0047

続いて、制御ゲインの設定を繰り返した後の制御ゲインが、搭乗者の身体的特徴に応じたものとなることについて、図6図9及び図10を用いて説明する。

0048

まず、前後に均等にふらつく搭乗者が乗車した際の制御ゲインについて、図9を用いて説明する。図9は、前後に均等にふらつく搭乗者が乗車した際に、制御ゲインの設定を繰り返した後の制御ゲインのグラフである。前後に均等にふらつく搭乗者が乗車した場合、前方向へのずれ量と後方向へのずれ量とは同等になる。したがって、前方向へのずれ量のピーク値が第2閾値より大きかった回数から、前方向へのずれ量のピーク値が第1閾値より小さかった回数を差し引いた値(以下、前方向差分値と呼ぶ)と、後方向へのずれ量のピーク値が第2閾値より大きかった回数から、後方向へのずれ量のピーク値が第1閾値より小さかった回数を差し引いた値(以下、後方向差分値と呼ぶ)とが、略同一となる。

0049

ここで、前方向差分値及び後方向差分値と、訓練エリア300の前側端部近傍及び後側端部近傍の制御ゲインとの関係について説明する。前方向差分値が大きいほど訓練エリア300の前側端部近傍の制御ゲインは低くなり、後方向差分値が大きいほど訓練エリア300の後側端部近傍の制御ゲインは低くなる。これは、前方向差分値及び後方向差分値が大きいほど、図5のS106の実行により制御ゲインを一定量下げる回数が、S108の実行により制御ゲインを一定量上げる回数より多くなるためである。

0050

このため、前後に均等にふらつく搭乗者が乗車した場合、図9に示すように、訓練エリア300の前側端部近傍と後側端部近傍の制御ゲインは、同程度で且つ、訓練エリア300の中央近傍における制御ゲインより低くなる。これにより、前後に均等にふらつく搭乗者に対して、前方向及び後方向のずれを均等にサポートする制御ゲインとすることができる。

0051

次に、前側のバランスが特に弱い搭乗者が乗車した際の制御ゲインについて、図10を用いて説明する。図10は、前側のバランスが特に弱い搭乗者が乗車した際に、制御ゲインの設定を繰り返した後の制御ゲインのグラフである。前側のバランスが特に弱い搭乗者が乗車した場合、前方向へのずれ量は、後方向へのずれ量より大きくなる。したがって、前方向差分値が、後方向差分値より大きくなる。このため、前側のバランスが特に弱い搭乗者が乗車した場合、図10に示すように、訓練エリア300の前側端部近傍の制御ゲインは、後側端部近傍の制御ゲインよりさらに低くなる。これにより、前側のバランスが特に弱い搭乗者に対して、前方向のずれを重点的にサポートする制御ゲインとすることができる。なお、図10のグラフは、前側端部近傍の制御ゲインを直線的に変化させるようにしているが、前側端部近傍の制御ゲインを非線形に変化させてもよい。

0052

次に、前後のバランス能力がほぼ回復した搭乗者が乗車した際の制御ゲインについて、図6を用いて説明する。前後のバランス能力がほぼ回復した搭乗者が乗車した場合、前後方向へのずれ量のピーク値の絶対値は、第2閾値の絶対値より大きくならない。もしくは、第2閾値の絶対値より大きくなることがあっても、搭乗者が自力で訓練エリア300の中央に戻ろうとし、前後のバランス能力がほぼ回復した搭乗者であれば自力で訓練エリア300の中央に戻ることができる。よって、前後方向へのずれ量のピーク値の絶対値は、第2閾値の絶対値より大きい状態は長続きせず、第1閾値の絶対値より小さくなる。したがって、前方向差分値及び後方向差分値は共に負の値となる。このため、前後のバランス能力がほぼ回復した搭乗者が乗車した場合、訓練エリア300全体の制御ゲインは、図6に示す制御ゲインの初期値と同じ、上限値になる。これにより、前後のバランス能力がほぼ回復した搭乗者に対して、余計なサポートはせず自立した訓練を行わせることができる。

0053

以上に説明したように、本実施の形態では、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の前後方向へのずれ量のピーク値をモニタリングし、前後方向へのずれ量のピーク値と閾値とを比較し、ずれ量のピーク値が閾値より大きい場合、訓練エリア300のずれ方向の端部近傍における制御ゲインを一定量下げるように設定するようにしている。このようにすることで、倒立型移動体100が訓練エリア300の端部近傍にいる場合に移動しにくくすることができる。また、本実施の形態では、ずれ方向を考慮して、モニタリング、比較、制御ゲイン設定を繰り返し行うようにしている。このようにすることで、倒立型移動体100の搭乗者の身体的特徴を考慮した制御ゲインとすることができる。よって、倒立型移動体が訓練エリアの端部近傍にいる場合に移動しにくくし、且つ搭乗者の身体的特徴を考慮した制御ゲインとすることができる倒立型移動体を提供することができる。

0054

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、訓練エリア300の中央からの倒立型移動体100の前後方向へのずれ量のピーク値の大きさに応じて、制御ゲインの変化量を変化させてもよい。これは、例えば、第2閾値より絶対値が大きい第3閾値を設け、前後方向へのずれ量のピーク値の絶対値が、第3閾値の絶対器より大きい場合、訓練エリア300のずれ方向の端部近傍における重心移動に対する制御ゲインを急激に減少させることにより実現することができる。

0055

また、例えば、モニタリング部141、比較部142、制御ゲイン設定部143、及び繰り返し部144の処理を、CPUにコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。そして、上記の、コンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク磁気テープハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROMPROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(Random Access Memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

0056

100倒立型移動体
141モニタリング部
142比較部
143制御ゲイン設定部
144 繰り返し部
300訓練エリア

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