JP6815891B2 - 歩行支援ロボット及び歩行支援システム - Google Patents
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Description
ユーザに任意の歩行ルートを歩くよう誘導しつつ、ハンドル荷重に応じて移動する歩行支援ロボットであって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記ユーザが把持可能なハンドル部と、
前記ハンドル部にかかるハンドル荷重を検知する検知部と、
回転体を有し、前記検知部で検知した荷重に応じて前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させる移動装置と、
前記歩行ルートを歩くように前記ユーザを誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部と、
前記誘導情報に基づいて前記ユーザを誘導するための提示情報を提示する提示部と、
前記歩行ルートの複雑さを調整することによって身体タスクを設定する身体タスク設定部と、
前記歩行ルートに対する前記ユーザの追従度を算出する追従度算出部と、
前記追従度に基づいて身体タスク強度を変更する調整部と、
を備える。
歩行支援ロボットと、1つ又は複数の提示装置と、がネットワークを介して接続する歩行支援システムであって、
前記歩行支援ロボットは、ユーザに任意の歩行ルートを歩くよう誘導しつつ、ハンドル荷重に応じて移動する歩行支援ロボットであって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記ユーザが把持可能なハンドル部と、
前記ハンドル部にかかるハンドル荷重を検知する検知部と、
回転体を有し、前記検知部で検知した荷重に応じて前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させる移動装置と、
前記歩行ルートを歩くようにユーザを誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部と、
前記誘導情報に基づいて前記ユーザを誘導するための提示情報を制御する提示制御部と、
前記ネットワークを介して前記提示情報を送信する第1通信部と、
前記歩行ルートの複雑さを調整することによって身体タスクを設定する身体タスク設定部と、
前記歩行ルートに対する前記ユーザの追従度を算出する追従度算出部と、
前記追従度に基づいて身体タスク強度を変更する調整部と、
を備え、
前記提示装置は、
前記ネットワークを介して前記提示情報を受信する第2通信部と、
前記提示情報を提示する提示部と、
を備える。
ユーザに歩行ルートを歩くよう誘導しつつ、ハンドル荷重に応じて移動する歩行支援ロボットであって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記ユーザが把持可能なハンドル部と、
前記ハンドル部にかかるハンドル荷重を検知する検知部と、
回転体を有し、前記検知部で検知した荷重に応じて前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させる移動装置と、
前記歩行ルートを歩くように前記ユーザを誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部と、
前記誘導情報に基づいて前記ユーザを誘導するための提示情報を提示する提示部と、
前記歩行ルートの複雑さを調整することによって身体タスクを設定する身体タスク設定部と、
認知タスクを設定する認知タスク設定部と、
前記ユーザの認知タスク達成度を判定する達成度算出部と、
前記認知タスク達成度に基づいて身体タスク強度を変更する調整部と、
を備える。
先進国における少子高齢化が進む近年、高齢者の見守りや生活支援の必要性が増している。特に、高齢者においては、加齢に伴う身体能力の低下から宅内生活のQOL(Quality of Life)を維持することが難しくなる傾向にある。また、高齢者においては、加齢に伴い、認知症の発症リスクが高くなる傾向にある。
ユーザに任意の歩行ルートを歩くよう誘導しつつ、ハンドル荷重に応じて移動する歩行支援ロボットであって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記ユーザが把持可能なハンドル部と、
前記ハンドル部にかかるハンドル荷重を検知する検知部と、
回転体を有し、前記検知部で検知した荷重に応じて前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させる移動装置と、
前記歩行ルートを歩くように前記ユーザを誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部と、
前記誘導情報に基づいて前記ユーザを誘導するための提示情報を提示する提示部と、
前記歩行ルートの複雑さを調整することによって身体タスクを設定する身体タスク設定部と、
前記歩行ルートに対する前記ユーザの追従度を算出する追従度算出部と、
前記追従度に基づいて身体タスク強度を変更する調整部と、
を備える。
認知タスクを設定する認知タスク設定部と、
前記ユーザの認知タスク達成度を判定する達成度算出部と、
を備え、
前記提示部は、前記認知タスクを提示し、
前記調整部は、前記認知タスク達成度に基づいて前記認知タスクを変更してもよい。
前記認知タスク達成度が所定の第1閾値より低くなった場合、前記認知タスクの難易度を低くし、
前記認知タスク達成度が所定の第2閾値より高くなった場合、前記認知タスクの難易度を高くしてもよい。
前記の追従度が所定の第3閾値より低くなった場合、前記認知タスクの難易度を低くし、
前記追従度が所定の第4閾値より高くなった場合、前記認知タスクの難易度を高くしてもよい。
当該歩行支援ロボットの周囲環境の情報から環境の複雑さを判定する環境判定部を備え、
前記調整部は、前記環境判定部で判定された前記環境の複雑さの情報に基づいて、前記認知タスクを変更してもよい。
前記身体タスク強度、前記認知タスクの難易度、前記追従度、前記認知タスク達成度のうち少なくとも1つに基づいて警告を提示する警告提示部を備えてもよい。
前記歩行支援ロボットは、ユーザに歩行ルートを歩くよう誘導しつつ、ハンドル荷重に応じて移動する歩行支援ロボットであって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記ユーザが把持可能なハンドル部と、
前記ハンドル部にかかるハンドル荷重を検知する検知部と、
回転体を有し、前記検知部で検知した荷重に応じて前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させる移動装置と、
前記歩行ルートを歩くようにユーザを誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部と、
前記誘導情報に基づいて前記ユーザを誘導するための提示情報を制御する提示制御部と、
前記ネットワークを介して前記提示情報を送信する第1通信部と、
前記歩行ルートの複雑さを調整することによって身体タスクを設定する身体タスク設定部と、
前記歩行ルートに対する前記ユーザの追従度を算出する追従度算出部と、
前記追従度に基づいて身体タスク強度を変更する調整部と、
を備え、
前記提示装置は、
前記ネットワークを介して前記提示情報を受信する第2通信部と、
前記提示情報を提示する提示部と、
を備える。
認知タスクを設定する認知タスク設定部と、
前記ユーザの認知タスク達成度を算出する達成度算出部と、
を備え、
前記第1通信部は、前記ネットワークを介して前記認知タスクの情報を送信し、
前記調整部は、前記追従度と前記認知タスク達成度の情報とに基づいて、前記認知タスクを変更し、
前記提示装置の前記第2通信部は、前記ネットワークを介して前記認知タスクの情報を受信し、
前記提示装置の前記提示部は、前記認知タスクを提示してもよい。
前記認知タスク達成度が所定の第1閾値より低くなった場合、前記認知タスクの難易度を低くし、
前記認知タスク達成度が所定の第2閾値より高くなった場合、前記認知タスクの難易度を高くしてもよい。
前記の追従度が所定の第3閾値より低くなった場合、前記認知タスクの難易度を低くし、
前記追従度が所定の第4閾値より高くなった場合、前記認知タスクの難易度を高くしてもよい。
当該歩行支援ロボットの周囲環境の情報から環境の複雑さを判定する環境判定部を備え、
前記調整部は、前記環境判定部で判定された前記環境の複雑さの情報に基づいて前記認知タスクを変更してもよい。
前記誘導情報生成部は、当該歩行支援ロボットの誘導意図を算出する誘導意図算出部を備え、
前記移動装置は、前記誘導意図に基づいて、前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させ、
前記追従度算出部は、前記誘導意図と前記ユーザ移動意図との差に基づいて前記追従度を算出してもよい。
ユーザに歩行ルートを歩くよう誘導しつつ、ハンドル荷重に応じて移動する歩行支援ロボットであって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記ユーザが把持可能なハンドル部と、
前記ハンドル部にかかるハンドル荷重を検知する検知部と、
回転体を有し、前記検知部で検知した荷重に応じて前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させる移動装置と、
前記歩行ルートを歩くように前記ユーザを誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部と、
前記誘導情報に基づいて前記ユーザを誘導するための提示情報を提示する提示部と、
前記歩行ルートの複雑さを調整することによって身体タスクを設定する身体タスク設定部と、
認知タスクを設定する認知タスク設定部と、
前記ユーザの認知タスク達成度を判定する達成度算出部と、
前記認知タスク達成度に基づいて身体タスク強度を変更する調整部と、
を備える。
[全体構成]
図1は、実施の形態1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。
移動装置14は、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、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、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、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。
移動装置14は、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、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、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、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。
移動装置14は、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、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、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、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。
移動装置14は、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、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、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、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。
このような構成を有する歩行支援ロボット1において、ユーザの歩行支援をするための制御構成について説明する。図4は、ロボット1における主要な制御構成を示す制御ブロック図である。また、図4の制御ブロック図では、それぞれの制御構成と取り扱われる情報との関係についても示している。図5は、ロボット1の歩行支援の制御構成の一例を示す制御ブロック図である。
図6Aは、身体タスク強度の設定の一例を示し、具体的には身体タスク強度「小」の歩行ルートを示す。図6Bは、身体タスク強度の設定の別例を示し、具体的には身体タスク強度「大」の歩行ルートを示す。
一例として、身体タスク強度は、歩行ルートの複雑さ、即ち、単位時間内のコーナリングの回数及び種類に基づき、以下の(式1)で求められてもよい。
身体タスク強度「中」=20〜39
身体タスク強度「小」=19以下
(身体タスク強度)=6×1+4×3+2×2+1×4=26
ロボット1の制御について、図7を用いて説明する。図7は、ロボット1の制御の例示的なフローチャートを示す。
実施の形態1に係る歩行支援ロボット1によれば、以下の効果を奏することができる。
本開示の実施の形態2に係る歩行支援ロボットについて説明する。なお、実施の形態2では、主に実施の形態1と異なる点について説明する。実施の形態2においては、実施の形態1と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態2では、実施の形態1と重複する記載は省略する。
図8は、実施の形態2に係る歩行支援ロボット51(以下、「ロボット51」と称する)における主要な制御構成の一例を示す制御ブロック図を示す。図9は、ロボット51の歩行支援の制御構成の一例を示す制御ブロック図を示す。
ロボット51の制御について、図11を用いて説明する。図11は、ロボット51の制御の例示的なフローチャートを示す。
実施の形態2に係る歩行支援ロボット51によれば、以下の効果を奏することができる。
本開示の実施の形態3に係る歩行支援ロボットについて説明する。なお、実施の形態3では、主に実施の形態2と異なる点について説明する。実施の形態3においては、実施の形態2と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態3では、実施の形態2と重複する記載は省略する。
図13は、実施の形態3に係る歩行支援ロボット61(以下、「ロボット61」と称する)における主要な制御構成の一例を示す制御ブロック図を示す。図14は、ロボット61の歩行支援の制御構成の一例を示す制御ブロック図を示す。図13及び図14に示すように、実施の形態3では、環境判定部35を備える点が実施の形態2と異なる。
ロボット61の制御について、図16を用いて説明する。図16は、ロボット61の制御の例示的なフローチャートを示す。
実施の形態3に係る歩行支援ロボット61によれば、以下の効果を奏することができる。
本開示の実施の形態4に係る歩行支援システムについて説明する。なお、実施の形態4においては、実施の形態3と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態4では、実施の形態3と重複する記載は省略する。
図17は、実施の形態4に係る歩行支援システム101(以下、「システム101」と称する)の外観図を示す。
ロボット71は、ユーザを目的地に誘導しつつ、ユーザがかけるハンドル荷重に応じて移動するロボットである。実施の形態4のロボット71は、提示情報及び認知タスクの情報を制御する提示制御部36と、ネットワークを介して提示情報及び認知タスクの情報を送信する第1通信部37と、を備える点、提示部を備えていない点が実施の形態3のロボット61と異なる。これらの点以外について、実施の形態4のロボット71は、実施の形態3のロボット61と同様の構成を有する。
提示装置41は、提示情報と認知タスクとを提示する装置である。提示装置41は、ネットワークを介して提示情報及び認知タスクの情報を受信する第2通信部42と、提示情報と認知タスクを提示する提示部43と、を備える。
図18は、システム101における主要な制御構成の一例を示す制御ブロック図を示す。図19は、システム101の歩行支援の制御構成の一例を示す制御ブロック図を示す。
システム101の制御について、図20を用いて説明する。図20は、システム101の制御の例示的なフローチャートを示す。なお、実施の形態1〜3で説明した制御と同様のステップは、説明を簡略化する。
実施の形態4に係る歩行支援システム101によれば、以下の効果を奏することができる。
本開示の実施の形態5に係る歩行支援システムについて説明する。なお、実施の形態5では、主に実施の形態4と異なる点について説明する。実施の形態5においては、実施の形態4と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態5では、実施の形態4と重複する記載は省略する。
図22は、実施の形態5に係る歩行支援システム111(以下、「システム111」と称する)の歩行支援の制御構成の一例を示す制御ブロック図を示す。図22に示すように、実施の形態5では、誘導意図算出部24が、ユーザ移動意図推定部20と、駆動力算出部21と、追従度算出部29と、に接続されている点が、実施の形態4と異なる。
システム101の制御について、図23を用いて説明する。図23は、システム101の制御の例示的なフローチャートを示す。なお、実施の形態5では、身体タスク及び認知タスクの設定については実施の形態4と同じであるため、説明を省略する。
実施の形態5に係る歩行支援システム111によれば、以下の効果を奏することができる。
11 本体部
12 ハンドル部
13 検知部
14 移動装置
15 誘導情報生成部
16 タスク設定部
17 提示部
18 回転体
19 駆動部
20 ユーザ移動意図推定部
21 駆動力算出部
22 アクチュエータ制御部
23 アクチュエータ
24 誘導意図算出部
25 自己位置推定部
26 インタラクション部
27 環境センサ
28 身体タスク設定部
29 追従度算出部
30 調整部
31 認知タスク設定部
32 達成度算出部
33 認知タスク情報データベース
34 警告提示部
35 環境判定部
36 提示制御部
37 第1通信部
41、41a、41b、41c、41d、41e、41f 提示装置
42 第2通信部
43 提示部
101、111 歩行支援システム
Claims (20)
- ユーザに任意の歩行ルートを歩くよう誘導しつつ移動する歩行支援ロボットであって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記ユーザが把持可能なハンドル部と、
回転体を有し、前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させる移動装置と、
前記歩行ルートを歩くように前記ユーザを誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部と、
前記誘導情報に基づいて前記ユーザを誘導するための提示情報を提示する提示部と、
認知タスクを設定する認知タスク設定部と、
前記ユーザの認知タスク達成度を判定する達成度算出部と、
当該歩行支援ロボットの周囲環境の情報から環境の複雑さを判定する環境判定部と、
前記認知タスク達成度と前記環境判定部で判定された前記環境の複雑さの情報とに基づいて前記認知タスクを変更する調整部と、
を備える、歩行支援ロボット。 - 更に、
前記ハンドル部にかかるハンドル荷重を検知する検知部を備え、
前記移動装置は、前記検知部で検知した荷重に応じて前記回転体の回転を制御する、
請求項1に記載の歩行支援ロボット。 - 更に、
前記歩行ルートの複雑さを調整することによって身体タスクを設定する身体タスク設定部と、
前記歩行ルートに対する前記ユーザの追従度を算出する追従度算出部と、
を備え、
前記調整部は前記追従度に基づいて身体タスク強度を変更する、
請求項1又は2に記載の歩行支援ロボット。 - 前記提示部は、前記認知タスクを提示する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。
- 前記調整部は、前記追従度に基づいて前記回転体の駆動力を変更する、請求項3に記載の歩行支援ロボット。
- 前記調整部は、
前記認知タスク達成度が所定の第1閾値より低くなった場合、前記認知タスクの難易度を低くし、
前記認知タスク達成度が所定の第2閾値より高くなった場合、前記認知タスクの難易度を高くする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。 - 前記調整部は、
前記の追従度が所定の第3閾値より低くなった場合、前記認知タスクの難易度を低くし、
前記追従度が所定の第4閾値より高くなった場合、前記認知タスクの難易度を高くする、請求項3又は5に記載の歩行支援ロボット。 - 前記調整部は、前記認知タスク達成度に基づいて身体タスク強度を変更する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。
- 前記調整部は、前記環境判定部で判定された前記環境の複雑さの情報に基づいて、前記提示部に提示される前記認知タスクの種類を変更する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の歩行支援ロボット。
- 前記提示部は、前記ハンドル荷重の変化に基づいて、前記認知タスクを提示する、請求項2に記載の歩行支援ロボット。
- 更に、
前記身体タスク強度、前記認知タスクの難易度、前記追従度、前記認知タスク達成度のうち少なくとも1つに基づいて警告を提示する警告提示部を備える、請求項3に記載の歩行支援ロボット。 - 前記調整部は、前記追従度及び前記認知タスク達成度の履歴情報を蓄積し、前記履歴情報に基づいて、前記身体タスク強度、又は前記認知タスクの難易度のうち少なくとも一方を変更する、請求項3に記載の歩行支援ロボット。
- 歩行支援ロボットと、1つ又は複数の提示装置と、がネットワークを介して接続する歩行支援システムであって、
前記歩行支援ロボットは、ユーザに任意の歩行ルートを歩くよう誘導しつつ移動する歩行支援ロボットであって、
本体部と、
前記本体部に設けられ、前記ユーザが把持可能なハンドル部と、
回転体を有し、前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させる移動装置と、
前記歩行ルートを歩くように前記ユーザを誘導する誘導情報を生成する誘導情報生成部と、
前記誘導情報に基づいて前記ユーザを誘導するための提示情報を制御する提示制御部と、
前記ネットワークを介して前記提示情報を送信する第1通信部と、
認知タスクを設定する認知タスク設定部と、
前記ユーザの認知タスク達成度を算出する達成度算出部と、
当該歩行支援ロボットの周囲環境の情報から環境の複雑さを判定する環境判定部と、
前記認知タスク達成度の情報と前記環境判定部で判定された前記環境の複雑さの情報とに基づいて、前記認知タスクを変更する調整部と、
を備え、
前記提示装置は、
前記ネットワークを介して前記提示情報を受信する第2通信部と、
前記提示情報を提示する提示部と、
を備え、
前記歩行支援ロボットの第1通信部は、前記ネットワークを介して前記認知タスクの情報を送信し、
前記提示装置の前記第2通信部は、前記ネットワークを介して前記認知タスクの情報を受信し、
前記提示装置の前記提示部は、前記認知タスクを提示する、歩行支援システム。 - 前記歩行支援ロボットは、更に、
前記ハンドル部にかかるハンドル荷重を検知する検知部を備え、
前記移動装置は、前記検知部で検知した荷重に応じて前記回転体の回転を制御する、
請求項13に記載の歩行支援システム。 - 前記歩行支援ロボットは、更に、
前記歩行ルートの複雑さを調整することによって身体タスクを設定する身体タスク設定部と、
前記歩行ルートに対する前記ユーザの追従度を算出する追従度算出部と、
を備え、
前記調整部は前記追従度に基づいて身体タスク強度を変更する、
請求項13又は14に記載の歩行支援システム。 - 前記歩行支援ロボットの前記調整部は、
前記認知タスク達成度が所定の第1閾値より低くなった場合、前記認知タスクの難易度を低くし、
前記認知タスク達成度が所定の第2閾値より高くなった場合、前記認知タスクの難易度を高くする、請求項13〜15のいずれか一項に記載の歩行支援システム。 - 前記歩行支援ロボットの前記調整部は、
前記追従度が所定の第3閾値より低くなった場合、前記認知タスクの難易度を低くし、
前記追従度が所定の第4閾値より高くなった場合、前記認知タスクの難易度を高くする、請求項15に記載の歩行支援システム。 - 前記歩行支援ロボットの前記調整部は、前記認知タスク達成度に基づいて身体タスク強度を変更する、請求項13〜17のいずれか一項に記載の歩行支援システム。
- 前記歩行支援ロボットの前記調整部は、前記環境判定部で判定された前記環境の複雑さの情報に基づいて、前記提示部に提示される前記認知タスクの種類を変更する、請求項13〜18のいずれか一項に記載の歩行支援システム。
- 前記歩行支援ロボットは、更に、
前記ハンドル荷重に基づいてユーザ移動意図を推定するユーザ移動意図推定部と、
前記歩行ルートに対する前記ユーザの追従度を算出する追従度算出部と、
を備え、
前記誘導情報生成部は、当該歩行支援ロボットの誘導意図を算出する誘導意図算出部を備え、
前記移動装置は、前記誘導意図に基づいて、前記回転体の回転を制御して当該歩行支援ロボットを移動させ、
前記追従度算出部は、前記誘導意図と前記ユーザ移動意図との差に基づいて前記追従度を算出し、
前記調整部は、前記追従度に基づいて、前記認知タスクを変更する、
請求項14に記載の歩行支援システム。
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