JP2003144482A - 情報体感器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の視覚補助器だけでは十分な歩行補助の
効果を奏するものではなかった。 【解決手段】 足元探知器１は、左右の靴のセンサ部
３，１３に、靴底からの路面高ＨＲ，ＨＬを測る超音波
式の路面高センサ４，１４と、前方の障害物までの障害
物距離ＤＲ，ＤＬを測る超音波式の障害物距離センサ
５，１５がそれぞれに搭載され、押当て電極６，１６か
ら人体を高周波電流にのせて左右の路面高ＨＲ，ＨＬを
交換する。情報は回路９，１９によって処理されて、足
１１の左右を軽く間欠的にたたくタップ打器１０，２０
の間欠周期ｔから、路面高と障害物距離が人に体感され
る。右足を上げるのを路面高センサ４が感知すると、継
続動作を開始する。上がっている足には、その足の障害
物距離をタップ打して認識させ、路面高は他方の接地し
ている軸足にタップ打して認識させるため、足元の状況
を確認しながら安全に歩行できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、視覚障害者の歩
行のための視覚補助器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】視覚障害者は、杖を使えば、前方の状況
を把握しながら、安全に歩行できる。ところが、混雑し
ている場所では、杖で人をたたくことに抵抗があった。
足元は、足で触れて確認しないと、転倒などの不安があ
った。このため、非接触で足元の状況を探知する視覚補
助器が求められてきた。

【０００３】実願昭４０−７２６８号公報には、メガネ
に付けた超音波センサで、物体の位置を知る技術が公開
されている。ところがこれは、前方の全景を認知するも
ので、足元の状況をつかむものではなかった。

【０００４】実開昭６０−２５９８３号公報には、赤外
線センサを上部に付けて、物体までの距離を、手元の振
動子の周波数や振幅に変換して、感覚判断できる障害物
探知用の杖が公開されている。ところがこれは、上に張
り出した障害物を探知するもので、足元の状況をつかむ
ものではなかった。

【０００５】特開平９−３２８７２５号公報には、路面
の磁性シートを、電波や磁気の探知器で誘導するシステ
ムが公開されている。ところがこれは、道の案内をする
ものなので、足元の状況をつかむものではなかった。

【０００６】特開平８−９５４８７号公報には、靴に付
けた測距センサを着地検出部で起動させるシステムが公
開されている。ところがこれは、足元の前方の障害物だ
けを認識させるものなので、階段などで足下の高さまで
把握して歩行できるものではなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
視覚補助器だけでは視覚障害者の歩行のための十分な効
果を奏するものではなかった。

【０００８】本発明は、以上の従来例が持つ課題を解決
するためになされたもので、視覚障害者などの足元の情
報を検出するセンサ技術と、情報を知らせる体感技術
と、それらを連携させる技術によって、足元を確認しな
がら歩行を助ける情報体感器を提供することを目的とし
ている。

【０００９】さらに、足元の情報を検出するセンサ技術
によって、視覚障害者だけでなく、ロボットなどの自立
歩行機械に足元の情報を与えて体感させる情報体感器を
提供することも目的としている。

【００１０】さらに、情報を知らせる体感技術によっ
て、視覚障害者だけでなく、聴覚障害者などに、五感の
一部を触覚にして体感させる情報体感器を提供すること
も目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明による情報体感
器は、路面からの高さを測る路面高センサと、前方の障
害物までの距離を測る障害物距離センサと、両センサを
載せた靴と、路面高と障害物距離を独立に触覚によって
知覚できる体感手段からなっている。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施形態１．図１は、この発明の
足元探知器１を装着した全体図を示す。右靴２の右セン
サ部３には、路面高ＨＲを測る超音波式の路面高センサ
４が、足の指の間を通して靴底の開放口２ａから下向き
に搭載されている。前方の障害物までの障害物距離ＤＲ
を測る超音波式の障害物距離センサ５は、前面右端の前
方に搭載されている。指ではさまれると弾性変形する押
当て電極６をとおして電源スイッチ７が押されると電池
８がつながって回路９に通電される。結果はタップ打器
１０によって、足１１を軽く間欠的にたたくタップ打を
して、間欠周期ｔから認識される。押当て電極６から足
１１に高周波電流のやり取りがされる。

【００１３】ひさし２ａで右センサ部３が覆われて、直
射日光や雨から保護されるとともに、前方の障害物が右
センサ部３に衝突する直前を察知する触角の役割もして
いる。履いた時だけ電源スイッチ７を入れるので、電源
の切り忘れがない。右センサ部３が靴とは別体に一体化
されているので、電気系統が一体化できて故障が少な
く、さらに、交換が楽である。

【００１４】左靴１２の左センサ部１３には、路面高セ
ンサ１４と、障害物距離センサ１５が内蔵され、押当て
電極１６をとおして電源スイッチ１７が押されて電池１
８がつながって回路１９に通電され、結果はタップ打器
２０に出力される。押当て電極１６から足１１に高周波
電流のやり取りがされる。押当て電極６からは右の路面
高ＨＲを算出するための時間差ＴＨＲを左の押当て電極
１６に伝えるとともに、押当て電極１６からは左の路面
高ＨＬを算出するための時間差ＴＨＬを右の押当て電極
６に伝える。

【００１５】タップ打器１０、２０は４０ｍｓ〜６４０
ｍｓを８段階の間欠周期ｔのパルスで駆動される。軽い
衝撃のタップ打は、１打１打が明確なので、間欠周期ｔ
が認識しやすい。路面高が高かったり障害物距離が短い
と、刺激的な４０ｍｓ間隔で注意をあらわす。路面高が
低い場合や障害物距離が長いと、おだやかな６４０ｍｓ
間隔で安全を意味する。遠くや反射が小さい場合は、守
備限度に想定した長さ相当に決める。路面高は、普通に
降りられる階段の限度の段差として２５ｃｍ相当にす
る。障害物距離は、手が伸ばせる範囲として、靴先から
６８ｃｍ相当にした。

【００１６】右靴２を持ち上げて路面高ＨＲが接地の規
定値を超えると右センサ部３が起動し、その信号が押当
て電極６から押当て電極１６をとおして左センサ部１３
で検知されて左センサ部１３が起動される。上がってい
る足には、その足の障害物距離を認識させ、路面高は他
方の接地している軸足に認識させる。

【００１７】通常、片方の足は路面について軸足になっ
ているため、路面高は一方の足だけに注意すればよい。
右センサ部３の路面高ＨＲで起動させるのは、右足から
踏み出す人が多いからである。障害物距離は衝突しそう
な足で、路面高は踏ん張るべき軸足で体感できるので、
注意すべき情報の認識が容易である。さらに、対象近く
の足先で情報を体感できるので、路面状況に対する反射
動作をすばやくできる。指の間を通したので、路面高セ
ンサが測定する路面高と、靴底からの路面高との違いを
少なくできる。安定に体重を支えられる部位なので、足
元の安定性を高くできる。耳を使わないので、車両の接
近や、警報や、音声情報に集中できる。

【００１８】路面高センサ４の測定エネルギー送受面で
ある最下端は、路面と５ｍｍ程度のすきまを持たせてい
るので、路面高センサ４が摩耗したり、泥がついて特性
が劣化する恐れはない。長さは靴底からに補正すればよ
い。さらに、靴底が減っても超音波の特性に影響は少な
い。さらに、靴底の開放口２ａが一体に囲まれているた
め、水たまりに踏み入れても、内部の空気が留まって逃
げないので、水が侵入する恐れは少ない。

【００１９】図２は、この発明に使われる超音波式の距
離計測の原理説明図を示す。回路９にあるマイクロコン
ピュータ２１は、発振子２２のクロック周波数の４ＭＨ
ｚで動く。プログラム２１ａの一部を構成するプログラ
ムｈｉｇｈｔは、主にサブルーチンｔｒｈとサブルーチ
ンｅｃｈｏｈで構成され、路面高センサ４で路面高ＨＲ
を測る。

【００２０】サブルーチンｔｒｈで４０ｋＨｚの方形波
を間欠的に端子ＲＢ０に出力し、音響ホーンで指向性を
持たせた超音波マイクロフォン２３に与えて超音波を発
射する。路面から反射してきた超音波は、音響ホーンで
指向性を持たせた超音波マイクロフォン２４で受けて信
号電圧に変換される。超音波マイクロフォン２３、２４
は、４０ｋＨｚの共振周波数を持たせて、感度向上と周
波数フィルタの役割をさせている。信号電圧は、増幅器
２５と整流・平滑器２６を通してマイクロコンピュータ
２１のＡＤ０端子に入り、Ａ／Ｄ変換されて、サブルー
チンｅｃｈｏｈによって、超音波の往復の時間差Ｔと、
タップ打の間欠周期ｔを決める右高さｈｓｅｔを算出す
る。

【００２１】超音波式距離計測器は時間差の出力なの
で、誤差が出やすい振幅出力と異なって、後段処理にお
いて情報が劣化しにくい。さらに、光と違って透明な物
体でも検出でき、汚れに強い利点がある。測定精度を上
げるには、周波数を４０ｋＨｚより高く、例えば２００
ｋＨｚにすればよい。常温では、長さＬ（ｍ）と時間差
Ｔ（ｓ）は次式で与えられる。路面高または障害物距離
は、外形からの長さを引いて補正される。

【００２２】 Ｌ（ｍ）＝音速度３４０（ｍ／ｓ）×Ｔ（ｓ）／２

【００２３】図３は、この発明に使われる超音波式距離
計測の信号図を示す。図２で紹介したプログラムｈｉｇ
ｈｔを例にしている。開始にあたって端子ＲＢ６をＬｏ
ｗレベル（＝０）にして、高周波電流を開始させてい
る。サブルーチンｔｒｈは、２５μｓ周期（＝４０ｋＨ
ｚ）でＨｉｇｈレベル（＝１）／Ｌｏｗレベルを交互に
８回繰り返すことで、４０ｋＨｚの方形波を２００μｓ
連続させて端子ＲＢ０に出力する。

【００２４】端子ＡＤ０のＡ／Ｄ変換器は１ｂｉｔが１
０ｍＶで、例えばしきい値Ｖｔｈ＝１６は、しきい値電
圧１６０ｍＶに相当する。路面高ＨＲを８段階に分割し
て、長さ補正を除いた１ｃｍ以下なら接地、２５ｃｍを
超えると注意とした。サブルーチンｅｃｈｏｈは、路面
高ＨＲの各段階をラベルづけして時間に合わせたＡ／Ｄ
回数を定め、しきい値Ｖｔｈと右高さｈｓｅｔを与えて
いる。右高さｈｓｅｔは、間欠周期ｔに対応した定数な
ので、実際の路面高とは反比例している。しきい値Ｖｔ
ｈを超えると同時に右高さｈｓｅｔを７に決めてＡ／Ｄ
変換を停止し、端子ＲＢ６をＨｉｇｈレベルに戻して、
路面高時間差ＴＨＲを出力する。

【００２５】図４は、サブルーチンｔｒｈの要領であ
る。図５は、サブルーチンｅｃｈｏｈの要領である。

【００２６】図６は、この発明の足元探知器１の信号経
路図を示す。全体は図１で説明している。右センサ部３
において、マイクロコンピュータ２１以外の回路の電源
は端子ＲＢ７で与えられる。プログラム２１ａは監視サ
イクルと実行サイクルを持ち、監視サイクルにおいて
は、１秒おきに路面高ＨＲを測る以外は、端子ＲＢ７を
Ｌｏｗレベルにして動作を止めている。

【００２７】左右の通信機能を説明する。右センサ部３
において、相方向通信器２７におけるＮＯＲ２７ａの２
入力に４ＭＨｚのクロック信号と、端子ＲＢ６を入力し
て、路面高時間差ＴＨＲの間だけ４ＭＨｚの信号を出
す。不感の順方向電圧を持つシリコンダイオードを逆方
向に並列接続した不感帯器２７ｂを介して、足１１に近
接した押当て電極６から４ＭＨｚの高周波電流を送信す
る。

【００２８】体に豊富な水分は、１〜１００ＭＨｚの高
周波電流を通しやすいので、体に近接する非接触の電極
によって静電結合させ、人体電流として信号を伝えるこ
とができる。靴下を履いても導通は変わらない。大地へ
の電流リークを避けるため、靴底は絶縁体としておくの
がよい。さらに、靴底をクッション材とすれば、歩行の
衝撃を和らげて、故障しにくくできてよい。

【００２９】足１１を通ってきた路面高時間差ＴＨＲの
４ＭＨｚの高周波電流は、左センサ部１３の押当て電極
１６から受信され、相方向通信器２８の４ＭＨｚの周波
数フィルタ２８ｃと増幅器２８ｄを通って、平滑器２８
ｅによって路面高時間差ＴＨＲが再生される。さらに、
マイクロコンピュータ２９の端子ＡＤ２に入力してＡ／
Ｄ変換され、プログラム２９ａで処理される。

【００３０】同様にして、左センサ部１３の路面高時間
差ＴＨＬが、右センサ部３で再生される。回路構成は、
左右で同じである。路面高時間差ＴＨＲと路面高時間差
ＴＨＬはタイミングが違うので重なって混信することは
ない。さらに、不感帯器２７ｂ、２８ｂがあるので、受
信回路と送信回路がじゃまになることはない。４ＭＨｚ
のクロック信号の高調波を取り出し、例えば１６ＭＨｚ
の周波数フィルタを通して、より体を流れやすい高い周
波数の１６ＭＨｚの高周波電流にして、相方向通信器２
７、２８を構成することもできる。

【００３１】図７は、この発明の足元探知器１のプログ
ラムの実行サイクル図を示す。１サイクルは４０ｍｓで
あり、図６の信号経路図のとおりに実信号が流れる。右
センサ部３のプログラムｈｉｇｈｔで、右高さｈｓｅｔ
を算出する。続くプログラムｄｉｓｔは、プログラムｈ
ｉｇｈｔと同様な構成であり、右の距離ｄｓｅｔを算出
する。続くプログラムｒｅｃｅｖも、サブルーチンｅｃ
ｈｏｈと同様な構成であり、左センサ部１３から来る路
面高時間差ＴＨＬから、左高さｈｓｅｔｌを算出する。

【００３２】続くプログラムｔａｐでは、まず実行サイ
クルカウンタｃｓｅｔを１つ進める。次に判断１で、右
高さｈｓｅｔが１５より小さいかどうか、つまり、右足
が上がっているかを判断し、上がっているなら右の距離
ｄｓｅｔを選び、接地しているなら左の路面高時間差Ｔ
ＨＬを選ぶ。

【００３３】右の距離ｄｓｅｔと、左の路面高時間差Ｔ
ＨＬとも、実行サイクルカウンタｃｓｅｔより大きいな
らタップ打せず実行サイクルを続ける。実行サイクルカ
ウンタｃｓｅｔより小さくなったらタップ打して、実行
サイクルカウンタｃｓｅｔを０にリセットして、実行サ
イクルを再スタートさせる。これで距離や高さに応じ
て、（ｈｓｅｔ−１）＝ｃｓｅｔ、（ｈｓｅｔｌ−１）
＝ｃｓｅｔ、（ｄｓｅｔ−１）＝ｃｓｅｔ、になる時点
の間欠周期ｔが得られる。

【００３４】各定数は、実際の路面高Ｈや障害物距離Ｄ
よりも、間欠周期ｔに対応させている。このため、各定
数の急な低下、つまり、急に注意すべき状況になった時
点でタップ打して注意を迅速に知らせることができる。

【００３５】次に判断２で、節電のスリープ判断をす
る。右高さｈｓｅｔが１５より小さい、つまり、右足が
上がっているならタイマカウンタｃｓｔａｒｔ＝１２５
に設定して、５秒間（＝１２５×４０ｍｓ）だけ延長す
る。右高さｈｓｅｔが１５なら、右足が接地しているの
で、ｃｓｔａｒｔを１つ減らして次のサイクルに進み、
ｃｓｔａｒｔ＝０になったサイクルでスリープ節電す
る。５秒以上足が上がっていない、つまり歩いていない
と停止の判断をするので、消費電力を抑えて長時間の使
用ができるとともに、不要な時は緊張を解いて休息でき
る。

【００３６】左センサ部１３も同様のプログラムであ
る。１サイクルは４０ｍｓより短く、右の路面高時間差
ＴＨＲによって、左センサ部１３のプログラムｒｅｃｅ
ｖを起動する。このため、左センサ部１３は右センサ部
３に同期するので、両者のタイミングがずれていくこと
はない。

【００３７】図８は、この発明の足元探知器１の路面高
Ｈと障害物距離Ｄと間欠周期ｔの対応図である。注意と
安全の基点とするため、４０ｍｓと６４０ｍｓの間欠周
期ｔは他から離れた値にしている。最短の間欠周期ｔを
４０ｍｓにしたのは、十分に刺激的なほど短いからであ
る。最長の間欠周期ｔを６４０ｍｓにしたのは、歩行ス
ピードに対応できるほど速いからである。間欠周期ｔを
８段階にしたのは、単純化のためである。個人差や年令
や経験や場合に応じて調整してよい。

【００３８】図９は、この発明の足元探知器１の監視サ
イクルと実行サイクルの説明図を示す。右センサ部３
は、電源スイッチ７が押されて回路９に通電されるとプ
ログラム２１ａの監視サイクルが始まり、１秒おきに端
子ＲＢ７がＨｉｇｈレベルになって回路に通電し、プロ
グラムｈｉｇｈｔを２回動かして、路面高ＨＲが２回と
も１ｃｍを越えるかを監視する。２回も確認するのは、
ノイズなどによる誤動作を防ぐためである。

【００３９】路面高ＨＲが２回とも１ｃｍを越えると、
起動信号となる高周波電流を１００ｍｓだけ流して左セ
ンサ部１３を起動するとともに、図７で説明した実行サ
イクルに移行する。実行サイクルでは、歩行などの実動
作をする。サイクル毎にタイマカウンタｃｓｔａｒｔが
更新されて、路面高ＨＲが１ｃｍを越えた時点から５秒
だけ実行サイクルを継続する。このため、立ち止まって
も５秒間は動作を継続して、５秒以上止まっていたら、
監視サイクルに戻る。

【００４０】左センサ部１３では、電源スイッチ１７が
押されて回路１９に通電されるとプログラム２９ａの監
視サイクルが始まり、７２ｍｓおきに端子ＲＢ７がＨｉ
ｇｈレベルになって回路に通電し、プログラムｒｅｃｅ
ｖが動いて、右センサ部３からの高周波電流を監視す
る。

【００４１】左センサ部１３の監視サイクルで高周波電
流を検知すると、図７の実行サイクルに移行して、実動
作をする。サイクル毎にタイマカウンタｃｓｔａｒｔが
更新されて、高周波電流を検知した時点から５秒だけ実
行サイクルを継続する。このため、立ち止まっても５秒
間は動作を継続して、５秒以上止まっていたら、監視サ
イクルに戻る。

【００４２】次に、この発明の足元探知器１の使い方に
ついて説明する。歩行を開始する度に、右足を上げて、
足元探知器１を起動する。慣れるため、足を上げたり、
前方の障害物に足を近づけたりして、間欠周期ｔと、路
面高と障害物距離の関係を記憶しておく。機器の故障
や、ゴミの噛込みなどの動作不良を考えて、使用中の信
頼性を確保するため、ときどき動作確認をしておくとよ
い。

【００４３】足を一定の高さに保ったまま前方に動かし
て、軸足の間欠周期ｔが変化しなければ、路面が平坦で
あり、そのまま着地しても安全なことが認識できる。足
を一定の高さに保ったまま前方に動かして、間欠周期ｔ
が短くなるなら、路面高が高くなったこと、つまり、穴
や下り階段などの存在が察知される。守備限度２５ｃｍ
相当の刺激的な間欠周期ｔなら、足が届くのが慎重にな
る高さで、例えば落下の危険がある駅のプラットホーム
などなので注意する。

【００４４】下り階段は、足を一定の高さに保ったまま
前方に動かして、軸足の間欠周期ｔが２０ｃｍ相当くら
いに高くなることで認識できる。足を下げる時には、間
欠周期ｔ変化を確認しながら着地にそなえていく。砂利
地や雪面などで凹凸があると、超音波が干渉して弱くな
って、守備限度の間欠周期ｔが出たり、不安定に変動す
ることがある。そのような路面は不安定なので、慎重に
歩くことである。

【００４５】足を前方に動かして、その足の間欠周期ｔ
が変化せずに連続なら、守備限度６８ｃｍ以内に障害物
はないことが認識でき、そのまま歩いていける。障害物
距離センサは左右の靴の最側端に搭載して、足の進む全
幅を守備範囲にしている。

【００４６】足を前方に動かして、その足の間欠周期ｔ
が短くなるなら、前方に障害物が認識できる。かかとを
軸として足を左右に振って、間欠周期ｔの変化から、障
害物の幅と形状を認識する。障害物の幅が小さいなら、
その横を歩いていける。障害物の幅が広く平面なら、壁
の可能性があるので、地形を考え直す。側方には音響ホ
ーンの指向性が無く、検知しないので、壁にそって歩く
こともできる。

【００４７】かかとを軸として片足を上下に振って、そ
の足の間欠周期ｔの変化から、障害物の高さと形状を認
識する。距離が大きく変化しないなら壁の可能性があ
る。高さが階段状に変化するなら、上がり階段の可能性
があるので、その端の手すりを探す。上がり階段を上が
るには、３０ｃｍほど障害物距離が急に遠ざかるまで足
を水平に保ったまま上げ、その高さで、１ｃｍほどに障
害物距離が近づくまで足を前進させ、１ｃｍほどの路面
高まで足を下げて着地する。それを繰り返す。

【００４８】杖も併用するには、地面となす角を４５°
よりも水平に杖を寝かせておけば、障害物距離センサか
らの超音波は反射して去っていくので、じゃまになるこ
とはない。

【００４９】図１０は、この発明の路面高センサ４、１
４に使われる超音波式の音響ホーン３０の下面斜視透過
図を示す。送信と受信の超音波マイクロフォンが音響ホ
ーンで延長され、それぞれの開放口３１、開放口３２が
集合音響ホーン３３に向けて開放されている。開放口３
１と開放口３２は、一辺が超音波の波長λの正方形にし
ている。さらに集合音響ホーン３３の高さは超音波の波
長λで、長さは波長λの１．２倍にしている。波長λの
１．２倍とは、側方への感度が極小になる円形の音響ホ
ーンの直径と等価である。

【００５０】路面高センサ４、１４は、音響ホーンによ
って延長した部位が、足の指で挟めるほど狭い。音響ホ
ーンの形状は、その開放口がなるべく小さくできる正方
形が望ましい。開放口が正方形の音響ホーンから放出さ
れる側方への超音波は、正方形の一辺が超音波の波長λ
の場合に極小になることが知られている。このため、開
放口３１と開放口３２は、一辺が超音波の波長λの正方
形にしている。しかし、それでも側方への超音波が出
て、開放口３１と開放口３２へ直接に漏れとして超音波
が伝わってしまい、近くの距離測定ができないという問
題があった。

【００５１】集合音響ホーン３３の高さを超音波の波長
λに合わせ、長さを波長λの１．２倍にすると、漏れの
超音波が打ち消し合って誤差が減ることが分かった。こ
のため、近くの距離測定が安定してできるようになっ
た。

【００５２】音響ホーン３０の台座３０ａは、靴底に固
定されてセンサ部を支える。集合ホーン部３０ｂは、ゴ
ム材で作られ内部に集合音響ホーン３３を成型してい
る。このため、ホーン部３０ｂが路面の突起や石に当た
っても、センサ部に衝撃が加わわることによる故障の心
配がないとともに、集合音響ホーン３３が欠損すること
による超音波の特性変化がなくなる。音響ホーンで延長
されて、超音波マイクロフォンを上部に設置できるの
で、路面からの飛び石などが超音波マイクロフォンに与
える影響を少なくできる。

【００５３】図１１は、この発明の足元探知器１のタッ
プ打器１０の構成説明図を示す。リン青銅の薄いバネ板
材でできた押当て電極６の先には、受打部６ａが固着さ
れており、支持部６ｂは路面高センサ４に支持されて、
バネ力で足１１の指に押当てられている。受打部６ａに
対向する打撃部３４ａが端に固着された磁石３４は、磁
石３４のＳＮ方向と垂直に磁力を発生する電磁石３５と
ともに、発泡ゴム材３６を介して押当て電極６に弾性的
に取り付けられている。発泡ゴム材３６は厚みのある絶
縁体として、押当て電極６との静電結合を少なくして、
高周波電流を妨害しないようにしている。

【００５４】電磁石３５に電流を加えると磁束ＳＮが発
生して、磁石３４のＳＮ極と引き合い反発して図中の破
線のように回転し、磁石３４の打撃部３４ａが受打部６
ａに衝突して、衝撃パルスを足１１の指に与えて体感さ
せる。

【００５５】このように、タップ打器１０は、加える電
流によって、蓄えられた運動エネルギーが一度に発生す
るので、短く大きな衝撃パルスになって、人体に体感さ
れやすい。さらに、その衝撃パルスは短いので、間欠周
期ｔが認識しやすい。人体の表面は柔らかい皮膚が覆っ
ているので、衝撃パルスが加わっても、穏やかな振動に
なって知覚される。爪の近くや骨が浅い部位だと、細か
い振動を感じやすいので有利である。押当て電極６は、
たわみやすいので、発生した振動が拘束されることなく
伝わり、皮膚を直接たたくように体感できる。衝突させ
る機構は、図１１の可動磁石方式に限らず、さまざまな
方式が応用できる。電磁石３５の内径を大きく広げて路
面高センサ４に固定すれば、押当て電極６につけた磁石
３４を磁力で遠隔駆動できるので、電気配線が屈曲しな
くなって断線の心配がなくなるとともに、押当て電極６
の高周波電流を妨害しにくいという利点がある。

【００５６】各々の実施形態は、杖や、他の視覚補助器
と一緒や、協調して使うことは自由である。足に限ら
ず、手や頭に着用する機器にも応用できる。さらに、超
音波式の音響ホーン３０によるセンサ技術は、ロボット
などの自立歩行機械などの足元にも応用できる。さら
に、タップ打器１０の技術は、視覚障害者が使う手持ち
式の超音波距離計などの体感技術にも応用できる。

【００５７】

【発明の効果】この発明による足元探知器は、垂直の高
さを測る高さセンサと、前方の物体までの距離を測る距
離センサと、高さと距離を定量的な感覚にする体感手段
とを一対の靴のそれぞれに載せ、高さセンサおよび距離
センサが測った一方の靴の高さと距離のうち、高さを一
の靴に与え、距離を二の靴に与える構成になっているの
で、足元の路面高と障害物距離を非接触で容易に分けて
体感しながら、安全歩行できる。

【００５８】送信用の超音波マイクロフォンの開放口と
受信用の超音波マイクロフォンの開放口とを集合音響ホ
ーンの内部に開放させた超音波センサであって、その集
合音響ホーンの高さが超音波の波長λであり、長さが波
長λの１．２倍である超音波センサの情報に基づいた体
感をする構成になっているので、接触するまで近くの距
離を測定できる。

【００５９】人体に接触する押当て板に、運動体を衝突
させる体感手段を含む構成になっているので、人の感覚
にあった体感ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の足元探知器１を装着した全体図で
ある。

【図２】 この発明に使われる超音波式距離計測の原理
説明図である。

【図３】 この発明に使われる超音波式距離計測の信号
図である。

【図４】 この発明の足元探知器１に使われるサブルー
チンｔｒｈの要領である。

【図５】 この発明の足元探知器１に使われるサブルー
チンｅｃｈｏｈの要領である。

【図６】 この発明の足元探知器１の信号経路図であ
る。

【図７】 この発明の足元探知器１の実行サイクル図で
ある。

【図８】 この発明の足元探知器１の路面高Ｈと障害物
距離Ｄと間欠周期ｔの対応図である。

【図９】 この発明の足元探知器１の監視サイクルと実
行サイクルの説明図である。

【図１０】 この発明に使われる超音波式の音響ホーン
３０の下面斜視透過図である。

【図１１】 この発明の足元探知器１のタップ打器１０
の構成説明図である。

【符号の説明】

１ 足元探知器、２ 右靴、３ 右センサ部、４ 路面
高センサ、５ 障害物距離センサ、６ 押当て電極、７
電源スイッチ、８ 電池、９ 回路、１０タップ打
器、１１ 足、１２ 左靴、１３ 左センサ部、１４
路面高センサ、１５ 障害物距離センサ、１６ 押当て
電極、１７ 電源スイッチ、１８ 電池、１９ 回路、
２０ タップ打器、２１ マイクロコンピュータ、２１
ａ プログラム、２２ 発振子、２３ 超音波マイクロ
フォン、２４ 超音波マイクロフォン、２５ 増幅器、
２６ 整流・平滑器、２７ 相方向通信器、２８ 相方
向通信器、２９ マイクロコンピュータ、２９ａ プロ
グラム、３０ 音響ホーン、３１ 開放口、３２ 開放
口、３３ 集合音響ホーン、３４ 磁石、３５ 電磁
石、３６ 発泡ゴム材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｓ 15/10 Ｇ０８Ｃ 23/00 Ｃ Ｇ０８Ｃ 23/02 Ｇ０１Ｓ 7/52 Ａ Ｆターム(参考） 2F073 AA29 AA40 AB01 BC10 CC02 CD15 GG01 GG03 GG04 GG07 GG08 2F076 BA01 BB01 BD02 BD12 BE06 BE17 4F050 BC03 GA30 JA30 MA90 5J083 AA02 AC29 AD04 AE06 AE10 BA01 BB07 CA02 CA15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 垂直の高さを測る高さセンサと、前方の
   物体までの距離を測る距離センサと、高さと距離を定量
   的な感覚にする体感手段とを一対の靴のそれぞれに載
   せ、前記高さセンサおよび前記距離センサが測った一方
   の靴の高さと距離のうち、高さを一の靴に与え、距離を
   二の靴に与えることを特徴とする情報体感器。
2. 【請求項２】 送信用の超音波マイクロフォンの開放口
   と受信用の超音波マイクロフォンの開放口とを集合音響
   ホーンの内部に開放させた超音波センサであって、その
   集合音響ホーンの高さが超音波の波長λであり、長さが
   波長λの１．２倍である超音波センサの情報に基づいた
   体感をすることを特徴とする情報体感器。
3. 【請求項３】 人体に接触する押当て板に、運動体を衝
   突させる体感手段を含むことを特徴とする情報体感器。