JP2005000501A - 視覚障害者用誘導装置 - Google Patents

Abstract

【課題】台車部と操作者との距離、操作者がポールの先端にあるグリップ部を把持する力、操作者が台車部を押すあるいは引く力、および操作者の生体情報とを基に、操作者を円滑に目的地まで誘導する視覚障害者用誘導装置を提供する。
【解決手段】前記台車部と前記操作者との距離を計測する距離計測手段と、前記操作者が前記ポールの先端のグリップ部を把持する力を計測する圧センサと、前記操作者の生体情報を計測する生体情報計測手段と、目的地を入力する目的地入力手段を備え、前記制御部は、前記位置検出手段の出力、前記力操作検出手段の出力、前記障害物検出手段の出力、前記距離距離計測手段により計測された距離、前記圧センサにより計測された把持力、および前記生体情報計測手段により計測された生体情報を基に、前記駆動部を制御して前記台車部を目的地まで移動させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、視覚障害者を安全に誘導する視覚障害者用誘導装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
第１の従来例として、視覚障害者を安全に誘導することを目的として特許文献１のような視覚障害者用誘導装置が提案されている。
以下、簡単に図面を用いて説明する。図６（ａ）は、従来の視覚障害者用誘導装置を視覚障害者である操作者Ｍが使用している状態を示す模式図、図６（ｂ）は視覚障害者用誘導装置の模式図である。視覚障害者用誘導装置は、回転車輪１１１を有する台車本体１１０に自在継ぎ手等を用いて、前後左右に自在に移動可能にポール１１２が取付けられている。このポール１１２の先端部にはグリップ部１１３が設けられている。また、このグリップ部１１３のポール１１２側には操作者の押す、引く、左右に曲げる等の直感的な力操作（力指令）を検出する力感センサ１１４が設けられている。さらに、視覚障害者用誘導装置の動作をオン・オフする操作スイッチが、グリップ部２１３に設けられている。
上記した力感センサ１１４の検出出力に基づいて、後述するように、回転車輪１１１を駆動するモータ駆動装置および操舵輪１１５を制御する操舵輪制御装置の動作がそれぞれ制御される。
さらに、台車本体１１０内には、障害物を検出するための障害物検出装置１２１が設けられ、この障害物検出装置１２１からの信号に応じて、回転車輪１１１を駆動するモータ駆動装置の動作が制御される。
力感センサ１１４は、少なくとも前後、左右の２方向の力を検出可能な力センサで構成され、歪ゲージを用いた力覚センサからなる。
上記した障害物検出装置１２１は、例えば、近距離、中距離の地面の高さ情報を検出可能なセンサと、水平に障害物の距離を測定するセンサを備え、前方走行経路の段差の有無とか上り下りかの見分け、あるいは通行不可能な障害物かを判断する。
【０００３】
以上の構成において、操作者Ｍがグリップ部１１３を握った状態で視覚障害者用誘導装置を用いて歩道Ｒを移動する。視覚障害者用誘導装置は、操作者Ｍのグリップ部１１３を介して押す、引く、左右に曲がるなど直感的な力操作を力感センサ１１４で検出し、回転車輪１１１および操舵輪１１５を制御する。力感センサ１１４にて検出した操作者Ｍが意図する方向に視覚障害者用誘導装置が走行し、その方向へ操作者Ｍを誘導していく。そして、視覚障害者用誘導装置は、障害物検出装置１２１からの出力に基づき、操作者Ｍが歩こうとする前方に障害物等の危険物があるか否か判断し、危険な状態があれば、視覚障害者用誘導装置を減速あるいは停止させるなどして、操作者に回避動作を取るように示唆する。操作者Ｍは、視覚障害者用誘導装置の動作により道路状態を把握し、この装置の誘導に従って歩行することで、安全に歩行することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１２１８９号公報
【０００５】
第２の従来例として、音声の案内を行わずに、より詳細な情報を視覚障害者に与え安全に誘導することを目的として特許文献２のような視覚障害者用誘導装置が提案されている。
以下、簡単に図面を用いて説明する。図７（ａ）は、従来の視覚障害者用誘導装置を視覚障害者Ｍが使用している状態を示す模式図、図７（ｂ）は、視覚障害者用誘導装置のグリップ部の一例を示す斜視図である。
視覚障害者用誘導装置は、回転車輪２１１を有する台車本体２１０に自在継ぎ手等を用いて、前後左右に自在に移動可能にポール２１２が取付けられている。このポール２１２の先端部にはグリップ部２１３が設けられている。このグリップ部２１３には、振動部が設けられている。この振動部は、個別に振動し、手のひらあるいは指の腹に個別に振動を与えるための複数の振動アクチュエータ２３２〜２３５を備えている。そして、台車本体２１０内には障害物を検出するための障害物検出装置２２１が設けられ、この障害物検出装置２２１からの信号に応じて、歩道Ｒなどの情報がグリップ部２１３に設けられた振動アクチュエータ２３２〜２３５を介して視覚障害者Ｍに伝達する。また、台車本体２１０の前方には補助輪が設けられている。さらに、視覚障害者用誘導装置の動作をオン・オフする操作スイッチが、グリップ部２１３に設けられている。
上記した障害物検出装置２２１は、例えば、近距離、中距離の地面の高さ情報を検出可能なセンサと、水平に障害物の距離を測定するセンサを備え、前方走行経路の段差の有無とか上り下りかの見分け、あるいは通行不可能な障害物かを判断する。
以上の構成において、視覚障害者Ｍがグリップ部２１３を握った状態で視覚障害者用誘導装置を用いて歩道Ｒを移動する。視覚障害者用誘導装置は、障害物検出装置２２１からの出力に基づき、視覚障害者Ｍが歩こうとする前方に障害物等の危険物があるか否か判断し、その状態をポール２１２に取付けたグリップ部２１３の各振動アクチュエータ２３２〜２３５に与える。視覚障害者Ｍは振動アクチュエータ２３２〜２３５による振動により道路状態を把握し、この視覚障害者用誘導装置の誘導に従い安全に歩行することができる。
【０００６】
【特許文献２】特開２００１−２０２５９０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の視覚障害者用誘導装置においては、台車部と操作者の距離を計測していないため、台車部と操作者の距離が広くなったり狭くなったりして、操作者を円滑に誘導することができなかった。また、視覚障害者を誘導中に操作者の心拍数が通常より大きくなるなどした場合でも、駆動部を停止させることができず、操作者が疲労しているにも関わらず誘導され続けることがあった。
したがって、本発明の目的は、台車部と操作者との距離、操作者がポールの先端にあるグリップ部を把持する力、操作者が台車部を押すあるいは引く力、および操作者の生体情報とを基に、操作者を円滑に目的地まで誘導する視覚障害者用誘導装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の視覚障害者用誘導装置は、回転車輪を有する台車部と、前記台車部に取付けられたポールと、前記台車部の位置を検出する位置検出手段と、前記回転車輪を駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、操作者の力操作を検出する力操作検出手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、を備えた視覚障害者用誘導装置において、前記台車部と前記操作者との距離を計測する距離計測手段と、前記操作者が前記ポールの先端のグリップ部を把持する力を計測する圧センサと、前記操作者の生体情報を計測する生体情報計測手段と、目的地を入力する目的地入力手段を備え、前記制御部は、前記位置検出手段の出力、前記力操作検出手段の出力、前記障害物検出手段の出力、前記距離距離計測手段により計測された距離、前記圧センサにより計測された把持力、および前記生体情報計測手段により計測された生体情報を基に、前記駆動部を制御して前記台車部を目的地まで移動させることを特徴とするものである。
請求項２に記載の視覚障害者用誘導装置は、請求項１に記載の視覚障害者用誘導装置において、前記距離計測手段により計測された距離により、前記制御部が前記台車部の速度を変更、または停止させることを特徴とするものである。
請求項３に記載の視覚障害者用誘導装置は、請求項１乃至２に記載の視覚障害者用誘導装置において、前記圧センサにより計測された把持力により、前記制御部が前記台車部の速度を変更、または停止させることを特徴とするものである。
請求項４に記載の視覚障害者用誘導装置は、請求項１乃至３に記載の視覚障害者用誘導装置において、前記生体情報計測手段により計測された生体情報により、前記制御部が前記台車部の速度を変更、または停止させることを特徴とするものである。
本発明の視覚障害者用誘導装置によれば、操作者の意図、運動状況、および生体情報に応じ台車部を移動させることができ、操作者を円滑に目的地まで誘導することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例の視覚障害者用誘導装置について図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施例のシステム構成を示す図である。１は台車部２に取付けられた回転車輪、２は台車部、３は台車部２に取付けられたポール、４はポール３の先端にあるグリップ部、５は台車部２と操作者１４との距離を計測する距離計測手段、６は障害物検出手段、７は台車部２の位置を検出する位置検出手段、８は操作者１４の力操作を検出する力操作検出手段、９は操作者１４がグリップ部４を把持する力を計測する圧センサ、１０は操作者１４の生体情報を計測する生体情報計測手段、１１は目的地を入力する目的地入力手段、１２は制御部、１３は駆動部、１４は操作者、１５は視覚障害者用誘導装置である。また、グリップ部４に図示しない視覚障害者用誘導装置の機能をオン・オフできる操作スイッチを備えている。視覚障害者用誘導装置の操作前に操作スイッチをオン、操作後に操作スイッチをオフにする。
図２は、本発明の実施例の制御部１２の処理フローを示す図である。以下、個別に説明する。
【００１０】
まずポール３に備えられた目的地入力手段１１について説明する。目的地入力手段１１に音声入力等を用いて、目的地を入力することができる。目的地の設定は、操作者１４もしくは図示しない介護者が実施する。
続いて台車部２に備えられた位置検出手段７について説明する。位置検出手段７は、衛星航法（ＧＰＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）および自律航法装置により、絶対位置および相対位置を検出し、台車部２の位置を割り出し、台車部２の位置情報、入力された目的地までのルートを制御部１２へ送信する。
【００１１】
図３（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例の障害物検出手段の配置を示す図である。台車部２の前方に赤外線レーザ光、超音波等を利用したセンサを配置し、センサから赤外線レーザ光、超音波等を投光し、反射光、反射波等が戻ってくるまでの時間を基に、前方に障害物があるか否かを検出する。図３（ａ）に示すように、台車部２に複数個のセンサを配置した場合、水平・垂直方向に配置されたセンサを用いて、台車部２の前方の水平・垂直方向に障害物があるか否かを検出し、障害物情報を制御部へ送信する。また、図３（ｂ）に示すように、水平・垂直方向をスキャンする１個のセンサを台車部２に取付けて、障害物を検出してもよい。そして、制御部１２は障害物情報に応じて台車部２のルートを変更する。制御部１２は、前方に障害物があるとき、図示しない操舵輪を５°間隔で左右に回転させることで台車部２を回転させて、障害物がない方向を探し、障害物がない方向へ台車部を誘導する。全周３６０°に障害物がある場合は、制御部１２は前方に進むことができないと判断し、台車部２を停止させる。
【００１２】
図４は、本発明の実施例の距離計測手段の計測方法を示す図である。台車部２の後方に赤外線レーザ光、超音波等を利用したセンサを配置し、センサから赤外線レーザ光、超音波等を投光し、反射光、反射波等が戻ってくるまでの時間を基に、台車部２と操作者１４の腹部との距離を計測し、距離情報を制御部１２へ送信する。操作者１４の体格（腕、脚の長さ）に応じ、操作者毎の距離を図示しない操作者条件入力手段（スイッチなど）により予め設定しておく。制御部１２は、歩行中に操作者１４の腹部が揺動することを考慮し前記設定距離を基に、前記設定距離＋αを距離の上限値とする。制御部１２は、以下の処理を実施する。
（１）台車部２と操作者１４の腹部との距離が上限値以下の場合（通常時）：台車部２と操作者１４との距離に応じ台車部の速度を変更する。前記距離が設定距離以上の場合は、その差に応じ台車部２の速度を下げる。前記距離が設定距離以下の場合は、その差に応じ台車部２の速度を上げる。
（２）台車部２と操作者１４の腹部との距離が上限値以上の場合（異常時）：操作者が疲労してきていると判断し、台車部２を停止させる。
【００１３】
図５は、本発明の実施例のグリップ部４の圧センサ９の配置の一例を示す図である。例えば、台車部２の速度が遅い場合には操作者１４に圧センサを強く握ってもらうことにする。グリップ部４に備えられた圧センサ９は、操作者１４がグリップ部４を把持する力を計測し、把持力情報を制御部１２へ送信する。操作者１４の握力に応じ、操作者毎の把持力を図示しない操作者条件入力手段（スイッチなど）により予め設定する。制御部１２は、操作者１４毎の握力を基に、前記把持力＋βを把持力の上限値とする。制御部１２は、以下の処理を実施する。
（１）台車部２と操作者１４の腹部との距離が上限値以下、かつ台車部２の前方に障害物がない場合（通常時）：操作者１４の把持力に応じ台車部２の速度を変更する。現在の把持力が設定した把持力以上の場合は、その差に応じ台車部２の速度を上げる。操作者１４の把持力が設定した把持力以下の場合は、その差に応じ台車部２の速度を下げる。ただし、現在の把持力が上限値以上の場合は、台車部２の速度は変更しない。
（２）上記以外（異常時）：台車部２を停止させる。
【００１４】
生体計測手段１０について説明する。生体計測手段１０は台車部２に誘導されている操作者の生体情報（例えば心拍数）を計測し、生体情報を制御部１２へ送信する。操作者１４の健康状態に応じ、操作者毎の心拍数を図示しない操作者条件入力手段（スイッチなど）により予め設定する。制御部１２は、歩行中に操作者１４の心拍数が上昇することを考慮し前記設定心拍数を基に、前記設定心拍数＋γを心拍数の上限値とする。制御部１２は、以下の処理を実施する。
（１）台車部２と操作者１４の腹部との距離が上限値以下、かつ台車部２の前方に障害物がない場合（通常時）：心拍数に応じ台車部２の速度を変更する。現在の心拍数が設定した上限値以下の場合は、上限値との差に応じ台車部２の速度を上げる。ただし、現在の心拍数が上限値以上の場合は、台車部２を停止させる。
（２）上記以外（異常時）：台車部２を停止させる。
なお、本実施例では生体情報として心拍数を計測したが、これに限らず、生体情報として血圧などを計測してもよい。
【００１５】
力操作検出手段８について説明する。力操作検出手段８は、操作者１４が台車部２から引かれているか、逆に台車部２が操作者１４から押されているかを検出し、力操作検出情報を制御部１２へ送信する。操作者１４の健康状態に応じ、操作者毎の押すまたは引く力（以下操作力）を図示しない操作者条件入力手段（スイッチなど）により予め設定する。制御部１２は、操作者１４が台車部２を押しすぎたり引っぱりすぎたりしないように、前記操作力＋ζを力操作検出手段８の押される力または引かれる力の上限値とする。制御部１２は、以下の処理を実施する。
（１）台車部２と操作者１４の腹部との距離が上限値以下、かつ台車部２の前方に障害物がない場合（通常時）：操作力の応じ台車部２の速度を変更する。現在の操作力が上限値以下の場合は、上限値との差に応じ台車部２の速度を上げる。ただし、現在の操作力が上限値以上の場合は、台車部２を停止させる。
（２）上記以外（異常時）：台車部２を停止させる。
【００１６】
以上より、制御部１２が、台車部２の速度を実時間で計算し、駆動部１３を制御することで、台車部２を目的地まで移動させる。視覚障害者が視覚障害者用誘導装置を初めて使用するとき、図示しない介護者が、上記上限値を、図示しない操作者条件入力手段（スイッチなど）により設定する。
【００１７】
なお、台車部２の速度を決定する際には各検出・計測手段によって得られた項目ごとに重み付けしたり、制御部１２が操作者１４の誘導状態に応じ移動中に項目ごとの重みを変化させたりしてもよい。さらに、視覚障害者用誘導装置に通信手段を備え、指定の場所、例えば家族等に視覚障害者の位置を知らせてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の視覚障害者用誘導装置によれば、操作者の意図、運動状況、および生体情報に応じ台車部を移動させることができ、操作者を円滑に目的地まで誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の視覚障害者用誘導装置のシステム構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例の制御部のフローを示す図である。
【図３】（ａ）本発明の実施例の障害物検出手段の配置（複数個のセンサを配置した場合）を示す図、（ｂ）本発明の実施例の障害物検出手段の配置（水平・垂直方向をスキャンする１個のセンサを配置した場合）を示す図である。
【図４】本発明の実施例の距離計測手段の計測方法を示す図である。
【図５】本発明の実施例のグリップ部の圧センサの配置の一例を示す図である。
【図６】（ａ）従来の第１の実施の形態の視覚障害者用誘導装置を視覚障害者Ｍが使用している状態を示す図、（ｂ）従来の第１の実施の形態の視覚障害者用誘導装置の構成を示す図である。
【図７】（ａ）従来の第２の実施の形態の視覚障害者用誘導装置を視覚障害者Ｍが使用している状態を示す図、（ｂ）従来の第２の実施の形態の視覚障害者用誘導装置のグリップ部の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 回転車輪
２ 台車部
３ ポール
４ グリップ部
５ 距離計測手段
６ 障害物計測手段
７ 位置検出手段
８ 力操作検出手段
９ 圧センサ
１０ 生体情報計測手段
１１ 目的地入力手段
１２ 制御部
１３ 駆動部
１４ 操作者
１５ 視覚障害者用誘導装置
１１０ 台車本体
１１１ 回転車輪
１１２ ポール
１１３ グリップ部
１１４ 力感センサ
１１５ 操舵輪
１２１ 障害物検出装置
１３１ 操作スイッチ
２１０ 台車本体
２１１ 回転車輪
２１２ ポール
２１３ グリップ部
２３１ 操作スイッチ
２３２、２３３、２３４、２３５ 振動アクチュエータ

Claims (4)

1. 回転車輪を有する台車部と、前記台車部に取付けられたポールと、前記台車部の位置を検出する位置検出手段と、前記回転車輪を駆動する駆動部と、前記駆動部を制御する制御部と、操作者の力操作を検出する力操作検出手段と、障害物を検出する障害物検出手段と、を備えた視覚障害者用誘導装置において、
   前記台車部と前記操作者との距離を計測する距離計測手段と、前記操作者が前記ポールの先端のグリップ部を把持する力を計測する圧センサと、前記操作者の生体情報を計測する生体情報計測手段と、目的地を入力する目的地入力手段を備え、
   前記制御部は、前記位置検出手段の出力、前記力操作検出手段の出力、前記障害物検出手段の出力、前記距離距離計測手段により計測された距離、前記圧センサにより計測された把持力、および前記生体情報計測手段により計測された生体情報を基に、前記駆動部を制御して前記台車部を目的地まで移動させることを特徴とする視覚障害者用誘導装置。
2. 前記距離計測手段により計測された距離により、前記制御部が前記台車部の速度を変更、または停止させることを特徴とする請求項１記載の視覚障害者用誘導装置。
3. 前記圧センサにより計測された把持力により、前記制御部が前記台車部の速度を変更、または停止させることを特徴とする請求項１乃至２記載の視覚障害者用誘導装置。
4. 前記生体情報計測手段により計測された生体情報により、前記制御部が前記台車部の速度を変更、または停止させることを特徴とする請求項１乃至３記載の視覚障害者用誘導装置。

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