サドル型身体動作インタフェース 人間の運動特性

Saddle type Human Body Motion Interface for Personal Mobility vehicle
サドル型身体動作インタフェース
人間の運動特性(体のひねり動作)を操舵に利用することで直感的な操作を提供
・ 腰のひねりを測定するためにサドル型のインタフェースを設計
コンセプト
2 DOF (併進)
+
1 DOF (回転)
θ
指令値の生成
インタフェース
Psychometric Function ：人の感覚特性
(シグモイド曲線 で表現できると言われている）
操舵 ω
腰の動きから，パーソナルモビリティの指令値(速度と
角速度)を生成する関数f に，人の感覚特性
(Psychometric Function)を取り入れた．
y
x
・心理物理学の知見に基づき自然な制御入力を生成
速度 v
x
v ref
f x (e x )

 vref  
    f (e )  f (e )
  
 ref   y y
y
従来の併進の2自由度 (x, y方向)だけでなく，回転(θ方向)も操作に利用
θ
ωref
vref
Kf
K f/
exm in
2
db
ωref
v ref
exm ax
df
K f/
2
Eb
Ef
Kb
身体部位の姿勢角が進行方向へ変化するという人の運動特性(回転の1自由度：上図
中のθ方向) を積極的に活用することで，パーソナルモビリティのインタフェースを，
さらに直観的または簡単な操作とする．
人は進行方向を変えるときに体をひねる
人が歩行しながら進行方向を変化させ
る場合の身体動作に注目すると，人の身
体部位は，頭から下肢の順に進行方向へ
姿勢を向けることが観察されている．さ
らに，腰の姿勢角(ヨー角，捻り動作)
が，位相的に身体動作の中心であるとい
う人の運動特性が存在する．
関数f が腰の動きから指令値を生成する．
評価実験
被験者数：15名
主観的指標：2点嗜好法による操作感の評価
右腿
0
Orientation [°]
0
1
2
3
-20
5
Start
走行コース
左腿
頭部
-80
-100
Time [s]
システム構成
y
x
Wheel (Right)
Potentio
meter
Battery
x
Potentio
meter
Motor
Control PC
Encoder
x
θ
vref, ωref
y
Micro controller
結果
Servo Driver
x, y, θ
θ
Motor
Encoder
Front
Wheel (Left)
Mobile Platform
•
•
•
y
ユニバーサルジョイントが腰の動きに追従．
ジョイントの各軸の角度を測定し，腰の動きを取得．
腰の動きに応じて，パーソナルモビリティを動かす
走行時間
：サドル型インタフェースが走行時間を短縮
主観的指標：サドル型インタフェースが操作しやすい
θ
Rear
, if ex  0
4[m]
腰
-40
-60
4
0.3
44.97(ex  0.139)
0.15

, if ex  0

1  e 44.97( ex  0.139)
採用した指令値生成のための関数
客観的指標：コース一周にかかる走行時間
20



vref   1  e
ex
サドル型身体動作インタフェースが直感的な操作を提供
Finish