JP2017122634A - 検知装置および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】材質や形状によって検知が難しい被検知物に対しても、異なる手段で検知を行うことで、見落としを防ぐことができる検知装置を提供する。【解決手段】移動体１は、検知範囲（第１検知範囲ＫＲ１および第２検知範囲ＫＲ２）内の被検知物の検知を行う検知装置を備えている。検知装置は、予め設定された第１検知範囲ＫＲ１内の被検知物を検知する第１検知部２１と、予め設定された第２検知範囲ＫＲ２内の被検知物を検知する第２検知部２２と、第１検知部２１および第２検知部２２の検知結果に応じて、被検知物が有るか否かの検知判定を行う検知判定部とを備えている。第１検知部２１と第２検知部２２とは、互いに異なる手段を用いて検知する。第１検知範囲ＫＲ１および第２検知範囲ＫＲ２は、一部が互いに重なるように設定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、被検知物の検知を行う検知装置および移動体に関する。

近年、自律走行する移動体などが実用化されており、センサなどで障害物を検知することで、事故を回避するように動作を制御していた。ここで、障害物を検知する際、センサの検知範囲によって、車両を停止させるタイミングが異なっており、走行効率を低下させずに停止させることが困難であった。そこで、車体に複数のセンサを取り付け、減速させてから停止させることで障害物との衝突を防止する衝突防止装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

実開平６−５１０９４号公報

特許文献１に記載の走行車両の衝突防止装置では、検知範囲の長い第１障害物検出センサと検知範囲の短い第２障害物検出センサとを車体の前方に向けて取り付けており、第１障害物検出センサの検出信号によって減速し、第２障害物検出センサの検出信号によって停止する主コントローラを設けている。ところで、障害物においては、形状や材質などによってセンサと相性が悪いものがあり、検出できない場合がある。上述した衝突防止装置のように、複数のセンサを備えているだけでは、障害物を見落として衝突を回避できない虞がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、材質や形状によって検知が難しい被検知物に対しても、異なる手段で検知を行うことで、見落としを防ぐことができる検知装置および移動体を提供することを目的とする。

本発明に係る検知装置は、予め設定された第１検知範囲内の被検知物を検知する第１検知部と、予め設定された第２検知範囲内の被検知物を検知する第２検知部と、前記第１検知部および前記第２検知部の検知結果に応じて、被検知物が有るか否かの検知判定を行う検知判定部とを備えた検知装置であって、前記第１検知部と前記第２検知部とは、互いに異なる手段を用いて検知しており、前記第１検知範囲および前記第２検知範囲は、一部が互いに重なるように設定されていることを特徴とする。

本発明に係る検知装置では、前記検知判定部は、前記第１検知範囲と前記第２検知範囲とが重なる領域において、前記第１検知部または前記第２検知部のいずれかが被検知物を検知した際、被検知物が有ると判定する構成としてもよい。

本発明に係る検知装置では、前記第１検知部と前記第２検知部とは、互いに異なる物理量を検知する構成としてもよい。

本発明に係る検知装置では、前記第１検知部は、立体空間に対して検知を行い、前記第２検知部は、平面に対して検知を行う構成としてもよい。

本発明に係る検知装置では、前記第１検知部と前記第２検知部とは、上面視において、重なる位置に配置されている構成としてもよい。

本発明に係る移動体は、本発明に係る検知装置を備え、路面を走行することを特徴とする。

本発明によると、第１検知部と第２検知部との検知範囲を異ならせることで、一方の死角となる部分を他方で補うことができる。また、材質や形状によって検知が難しい被検知物に対しても、異なる手段で検知を行うことで、見落としを防ぐことができる。

本発明の第１実施形態に係る移動体の概略上面図である。 本発明の第１実施形態に係る移動体の概略側面図である。 本発明の第１実施形態に係る移動体の概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係る移動体の概略上面図である。 本発明の第３実施形態に係る移動体の概略上面図である。 本発明の第４実施形態に係る移動体の概略上面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る安全補助装置および移動体について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る移動体の概略上面図であって、図２は、本発明の第１実施形態に係る移動体の概略側面図であって、図３は、本発明の第１実施形態に係る移動体の概略構成図である。

本発明の第１実施形態に係る移動体１は、予め設定された経路に沿って移動する四輪の車両であって、検知範囲（第１検知範囲ＫＲ１および第２検知範囲ＫＲ２）内の被検知物の検知を行う検知装置２０を備えている。検知装置２０は、予め設定された第１検知範囲ＫＲ１内の被検知物を検知する第１検知部２１と、予め設定された第２検知範囲ＫＲ２内の被検知物を検知する第２検知部２２と、第１検知部２１および第２検知部２２の検知結果に応じて、被検知物が有るか否かの検知判定を行う検知判定部２４とを備えている。移動体１は、主に、前方（図１および図２では、右方）に向かって直進する。

なお、以下では説明の簡略化のため、移動体１が直進する方向を直進方向Ｘと呼び、直進方向Ｘにおける前方を前方と省略することがある。また、上面視において、移動体１の直進方向Ｘに対して垂直な方向を幅方向Ｙと呼ぶことがあり、側面視において、直進方向Ｘに対して垂直な方向を高さ方向Ｚと呼ぶことがある。上述したように、本実施の形態において、移動体１の進行方向は、直進方向Ｘとされている。

また、移動体１は、駆動部１１へ電力を供給する電源１２と、駆動部１１への電源供給を遮断させる安全装置１３と、第１検知部２１の検知結果に応じて、安全装置１３を作動させるか否かの安全判定を行う安全判定部２３とを備えている。

駆動部１１は、４つの車輪とモータ等の駆動源とによって構成されている。なお、駆動部１１は、これに限定されず、車輪の数を変更したり、ベルト等を用いたりしてもよく、移動体１を走行させ、適宜走行する速度を調整できる構成とされていればよい。駆動部１１は、ＣＰＵ（図示しない）からの指示によって、走行する速度や方向を適宜制御する。

電源１２は、充電池であって、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、鉛電池、燃料電池、空気電池などを用いればよく、主として、走行機能、距離検出機能、通信機能を行うための電力を供給する。

安全装置１３は、電源１２からの電力の供給を遮断し、移動体１を強制的に停止させる。ＩＳＯ１３４８２では、停止の判定をした場合に、動力への電源供給を遮断（安全停止）するように安全装置１３を設けることが求められている。

第１検知部２１は、移動体１の前面に取り付けられ、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）を用いた光学センサであって、検知波であるレーザ光を広範囲に照射し、物体からの反射光（反射波）を受光している。それによって、第１検知部２１は、走行面３０および被検知物の位置や距離などを検知している。なお、第１検知部２１は、レーザ光に限定されず、赤外線、可視光、超音波、電磁波などを放射して、検知を行ってもよい。

第１検知範囲ＫＲ１は、立体空間とされており、具体的に、第１検知部２１から直進方向Ｘの前方に向かって、扇状に広がるように設定されている。つまり、第１検知範囲ＫＲ１は、第１検知部２１から離れるに従って、高さ方向Ｚへ広がると伴に、幅方向Ｙへ広がっている。本実施の形態において、第１検知範囲ＫＲ１の直進方向Ｘでの距離（第１検知距離ＫＷ１）は、約３ｍとされており、上面視において、第１検知範囲ＫＲ１が広がる角度（第１幅角度θａ１）は、約６０°とされている。また、側面視において（図２参照）、第１検知範囲ＫＲ１が広がる角度（第１高さ角度θａ２）は、約５０°とされている。すなわち、第１検知範囲ＫＲ１は、主に、移動体１近傍の前方を含む範囲とされている。

なお、第１検知部２１から照射される検知波は、第１検知範囲ＫＲ１だけに限らず、より遠方へ照射されていてもよい。被検知物からの反射波を検知した際、第１検知範囲ＫＲ１として設定されている範囲を安全判定の対象とし、それ以外の範囲では、単に被検知物の位置を把握するだけでよい。

第２検知部２２は、移動体１の前面に取り付けられた光学センサであって、第１検知部２１と同様に、レーザ光以外を照射するセンサとしてもよい。

第２検知範囲ＫＲ２は、平面とされており、第２検知部２２を中心に扇状に広がるように設定されている。つまり、第２検知範囲ＫＲ２は、第２検知部２２から離れるに従って幅方向Ｙへ広がっている。なお、第２検知範囲ＫＲ２は、高さ方向Ｚに対し、第１検知範囲ＫＲ１のように広がっておらず、前方の走行面３０に向けて僅かに傾斜している。本実施の形態において、第２検知範囲ＫＲ２の距離（第２検知距離ＫＷ２）は、約５ｍとされており、上面視において、第２検知範囲ＫＲ２が広がる角度（第２幅角度θｂ）は、約２７０°とされている。すなわち、第２検知範囲ＫＲ２は、主に、移動体１の前方および側方を含む範囲とされている。

上述したように、第１検知範囲ＫＲ１と第２検知範囲ＫＲ２とは、互いに一部が重なるように設定されており、図１に示すように、上面視において、第２検知範囲ＫＲ２は、第１検知範囲ＫＲ１の全体を覆っている。したがって、第１検知部２１と第２検知部２２との検知範囲を異ならせることで、一方の死角となる部分を他方で補うことができる。また、材質や形状によって検知が難しい被検知物に対しても、異なる手段で検知を行うことで、見落としを防ぐことができる。

また、本実施の形態において、第１検知部２１は、立体空間に対して検知を行い、第２検知部２２は、平面に対して検知を行う構成とされている。すなわち、第１検知部２１と第２検知部２２とは、互いに異なる手段を用いて検知する構成とされている。したがって、第１検知部２１は、立体的に検知を行うことで、被検知物の形状などを詳細に把握することができる。また、第２検知部２２は、平面的な検知範囲とすることで、広い範囲であっても、素早く検知を行うことができる。

さらに、第１検知部２１と第２検知部２２とで検知結果を共有する構成とすれば、より高度な判断ができる。本実施の形態のように、立体検知（第１検知部２１）と平面検知（第２検知部２２）とを組み合わせた場合では、平面検知で被検知物と見なすサイズを規定し、基準以下の物体を無視すると、細い柵やフェンスなどが除去されることがある。しかしながら、立体検知で得られた高さ方向Ｚの情報を共有すると、柵などの形状が分かるので、誤除去といった問題を回避することができる。

図１に示すように、第１検知部２１と第２検知部２２とは、上面視において、重なる位置に配置されている。したがって、第１検知部２１と第２検知部２２とを上方から見た際の座標が重なっているので、互いの検知結果における座標を揃える処理を簡略化でき、検知結果を素早く出力することができる。

検知判定部２４は、第１検知範囲ＫＲ１および第２検知範囲ＫＲ２のそれぞれにおいて、被検知物が有るか否かの検知判定を行っているが、第１検知範囲ＫＲ１と第２検知範囲ＫＲ２とが重なる領域では、第１検知部２１または第２検知部２２のいずれかが被検知物を検知した際、被検知物が有ると判定する。したがって、第１検知部２１または第２検知部２２のいずれか一方が検知できなくても、被検知物が有るという判定を優先することで、被検知物の見落としを確実に防ぐことができる。

安全判定部２３は、第１検知範囲ＫＲ１において、移動体１の近傍に被検知物が有ることを検知すると、安全判定を行って安全装置１３を作動させる。安全装置１３が作動した際には、駆動部１１への電力の供給を遮断し、移動体１を非常停止させる。本実施の形態では、安全判定を行う範囲よりも遠方に被検知物が有ることを検知した際には、安心判定を行って、移動体１の停止や減速を指示している。電源１２を遮断するといった急な操作は、搭載されたＰＣや記憶装置へのダメージが懸念されるので、予め安心判定を行って、安全判定が行われる前に、移動体１を停止させることで、装置へのダメージを軽減している。

検知装置２０は、図示しないＣＰＵを備えており、安全判定部２３および検知判定部２４を予め組み込まれたプログラムとして記憶しており、記憶したプログラムを実行することにより、安全判定や検知判定を実行する。なお、ＣＰＵは、移動体１と検知装置２０とで共通に用いられてもよい。また、図３では、省略されているが、移動体１には、第１検知部２１および第２検知部２２の検知結果や、走行速度等の各種設定を記憶させるための記憶装置が設けられていてもよい。

移動体１は、第１検知部２１および第２検知部２２の他に、例えば、移動体１を覆う程度の狭い範囲で検知を行うセンサや、周囲の画像を撮影するカメラなどを備えていてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る移動体について、図面を参照して説明する。

図４は、本発明の第２実施形態に係る移動体の概略上面図である。なお、第１実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施形態では、第１実施形態に対して、第１検知部２１および第２検知部２２の種類が異なる。具体的に、第１検知部２１は、移動体１の前面に取り付けられたバンパーセンサであって、物体に接触した際に押圧された力によって、被検知物の有無を検知している。したがって、第１検知範囲ＫＲ１は、第１検知部２１と略一致する。第２検知部２２は、移動体１の前面側に設けられた超音波センサであって、レーザ光と同様に、物体からの反射波によって検知を行う。第２検知範囲ＫＲ２は、主に、移動体１の前方および斜め前方を含む範囲とされ、直進方向Ｘで第１検知範囲ＫＲ１よりも遠方を含み、第２検知範囲ＫＲ２内に第１検知部２１が含まれるように設定されている。

本実施の形態において、第１検知部２１と第２検知部２２とは、互いに異なる手段で被検知物を検知する構成とされている。したがって、複数の検知手段を備えていれば、一方の手段では、検知が困難な被検知物に対して、他方の手段で検知することで、見落としなどの誤検知を防ぐことができる。

本実施の形態において、第１検知部２１は、バンパーセンサとされ、被検知物に接触した際に移動体１を停止させる。つまり、バンパーセンサによって、被検知物が直に移動体１に接触することを防ぐことで、移動体１の損傷を抑制している。また、第２検知部２２で被検知物の接近を検知している際には、第１検知部２１で検知する際の閾値を変化させれば、弱い力でも被検知物との接触したと判定することができる。なお、本実施の形態では、移動体１の前面にバンパーセンサを設けたが、これに限定されず、移動体１の後面や側面に設けてもよい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る移動体について、図面を参照して説明する。

図５は、本発明の第３実施形態に係る移動体の概略上面図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

第３実施形態は、第１実施形態に対して、第２検知部２２の種類が異なる。具体的に、第１検知部２１は、第１実施形態と同様に、光学センサであって、第１検知範囲ＫＲ１も略同様である。第２検知部２２は、移動体１の前面であって、幅方向Ｙでの両端のそれぞれに設けられた超音波センサである。第２検知範囲ＫＲ２は、移動体１の斜め前方であって、それぞれの第２検知部２２に対応する範囲とされている。すなわち、第２検知範囲ＫＲ２は、上面視において、第１検知範囲ＫＲ１の幅方向Ｙでの両側縁部と重なるように設定されている。換言すると、第１検知範囲ＫＲ１は、幅方向Ｙで第２検知範囲ＫＲ２に挟まれている。

本実施の形態は、光学センサと超音波センサとを組み合わせた構成とされている。つまり、第１検知部２１と第２検知部２２とは、互いに異なる物理量を検知する構成とされている。したがって、異なる物理量を検知することで、被検知物を様々な側面から検知する検知装置２０とすることができる。このようにすると、例えば、光線を完全に反射する鏡面を持つ被検知物を検知する際、光学センサでは検知が難しくても、音波で鏡面に影響されずに検知することで、見落としを防ぎ、より安全性を高めることができる。また、光学センサに僅かに反応した被検知物に対しては、超音波センサでの検知に、光学センサに反応した位置を反映して、検知結果を確認する。それぞれのセンサで検知した結果を加算して、確度が高まったものを検知判定の処理に用いることで、誤検知の確率を低減することができる。

移動体１は、図６に示す矢符Ｒ１または矢符Ｒ２で示すように、斜め前方へ向かって曲線を描くように移動し、旋回またはスラローム走行をしてもよい。さらに、適宜進行方向を変える移動体１として、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせてもよく、複数の第２検知部２２を備えた構成としてもよい。

移動体１が旋回やスラローム走行をする際には、第２検知範囲ＫＲ２内に位置していた被検知物が第１検知範囲ＫＲ１へと推移することがある。例えば、被検知物が移動体１の左前方に位置し、移動体１が左側（矢符Ｒ１の方向）へ旋回する場合などに相当する。この場合、第２検知範囲ＫＲ２での検知結果を第１検知範囲ＫＲ１での検知に反映すると、第１検知範囲ＫＲ１での被検知物の検知が予測でき、移動体１を減速させることで、移動体１を急停止させることを防止できる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る移動体について、図面を参照して説明する。

図６は、本発明の第４実施形態に係る移動体の概略上面図である。なお、第１実施形態ないし第３実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

第４実施形態は、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせた構成とされている。具体的に、第３実施形態と同様にして、第１検知部２１は光学センサとされ、第２検知部２２は超音波センサとされている。第１検知範囲ＫＲ１および第２検知範囲ＫＲ２は、第３実施形態と同様に設定されている。本実施の形態では、第１検知部２１および第２検知部２２に加えて、被検知物を検知する第３検知部２５を備えている。第３検知部２５は、第２実施形態の第２検知部２２と同じであって、移動体１の前面のバンパーセンサとされている。このように、種類の異なる複数のセンサを備えることで、様々な事態に対処することができる。

また、同じ物理量を検知するセンサを用いる場合には、それぞれ異なる方式を適用してもよい。例えば、焦電型赤外センサと近赤外センサとを組み合わせた際、焦電型赤外センサは赤外線の微分量（変化量）を検知し、近赤外センサは赤外線の瞬時値（瞬間の照射量）を検知することができる。この場合、強い光が照射されて、近赤外センサがハレーションを起こしても、焦電型赤外センサによって線量が増える瞬間を捉えることで、被検知物の動きを検知することができる。

なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

１ 移動体
１１ 駆動部
１２ 電源
１３ 安全装置
２０ 検知装置
２１ 第１検知部
２２ 第２検知部
２３ 安全判定部
２４ 検知判定部
３０ 走行面
ＫＲ１ 第１検知範囲
ＫＲ２ 第２検知範囲
ＫＷ１ 第１検知距離
ＫＷ２ 第２検知距離
Ｘ 直進方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 高さ方向

実開平６−５１９０４号公報

Claims (6)

1. 予め設定された第１検知範囲内の被検知物を検知する第１検知部と、
   予め設定された第２検知範囲内の被検知物を検知する第２検知部と、
   前記第１検知部および前記第２検知部の検知結果に応じて、被検知物が有るか否かの検知判定を行う検知判定部とを備えた検知装置であって、
   前記第１検知部と前記第２検知部とは、互いに異なる手段を用いて検知しており、
   前記第１検知範囲および前記第２検知範囲は、一部が互いに重なるように設定されていること
   を特徴とする検知装置。
2. 請求項１に記載の検知装置であって、
   前記検知判定部は、前記第１検知範囲と前記第２検知範囲とが重なる領域において、前記第１検知部または前記第２検知部のいずれかが被検知物を検知した際、被検知物が有ると判定すること
   を特徴とする検知装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の検知装置であって、
   前記第１検知部と前記第２検知部とは、互いに異なる物理量を検知すること
   を特徴とする検知装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の検知装置であって、
   前記第１検知部は、立体空間に対して検知を行い、
   前記第２検知部は、平面に対して検知を行うこと
   を特徴とする検知装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の検知装置であって、
   前記第１検知部と前記第２検知部とは、上面視において、重なる位置に配置されていること
   を特徴とする検知装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の検知装置を備え、路面を走行する移動体。

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