JP2005224360A - 感覚代行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 視覚障害者に白杖の届かない前方の障害物の存在の有無やその形状を直感的に、視覚障害者の鋭敏な聴覚の働きを阻害しないで知らせる感覚代行装置を提供する。
【解決手段】 この感覚代行装置１では、留め具１０によって使用者１３の身体、例えばベルト１４にワイヤ９の先端を固定し、当該装置を手に持ってワイヤが常に張っている状態にして前方に出し、上下、左右に動かせば、リールコントローラが前方の障害物１５までの距離に応じてワイヤの巻取り長さを調整するので、手前に出っ張っている障害物に対してはワイヤの繰出し距離を短くし、ワイヤを巻取ることによって装置を身体近くまで引き戻すことで障害物の近さを知らせ、例えば開放されているドア口のように前方に障害物が存在しない場合にワイヤを長く繰り出して当該装置を腕の伸びる範囲で前方に長く動かせるようになることで障害物の存在しないことを知らせる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、前方の障害物の有無、障害物の形状に応じてワイヤの繰出し巻取りを行うことで前方の障害物の有無、形状を手持ちの装置本体の前後の動きによって感覚的に捉えられるようにした感覚代行装置に関する。

従来、特に視覚障害者の前方物体探知用の装置として、例えば、特開平８−３３２１９８号公報（特許文献１）には、超音波の発信から反射波の受信までの遅延時間に基づいて反射体までの距離を求め、その結果を音声で視覚障害者に知らせるシステムが開示されている。しかしながら、視覚障害者は自分の耳に聞こえてくる周囲の音によって多くの情報を感取するので、音声で障害物の存在を知らせることはかえって他の重要な情報の取得を阻害するノイズとなりかねない問題点があった。

また特開２００１−３３５５２号公報（特許文献２）には、歩行前方の異なる方向に別々の搬送周波数で超音波を送信して距離を測定し、障害物までの距離と方向とを振動で知らせる技術が開示されている。しかしながら振動数の違いや振動面積の違いで障害物までの距離や面積を知らせても、直感的ではないため、それを使用者に認識させることが難しい問題点があった。

また特開２００１−３３５５３号公報（特許文献３）には、白杖の届かない先の障害物を超音波で検出する技術が開示されているが、どのような使用者に知らせるかについては開示がない。

また特開２００２−２９６０２４号公報（特許文献４）には、超音波センサを利用して直前方の段差を検知する技術が開示されているが、白杖の届かない前方の障害物の存在の有無を検知することはできない。

また特開２００１−２３５５３８号公報（特許文献５）、特開２００１−２３７６７７号公報（特許文献６）、特開２００２−３０６５５３号公報（特許文献７）には、発信された超音波の反射体からの反射波情報に基づいて当該反射体を認識する技術が開示されている。しかしながら、この装置が反射体を認識したときに視覚障害者にどのように知らせるかについては記載がない。

このように、従来の技術では、視覚障害者に白杖の届かない前方の障害物の存在の有無やその形状を直感的に、しかも視覚障害者の鋭敏な聴覚の働きを阻害しないで知らせることができなかった。
特開平８−３３２１９８号公報 特開２００１−３３５５２号公報 特開２００１−３３５５３号公報 特開２００２−２９６０２４号公報 特開２００１−２３５５３８号公報 特開２００１−２３７６７７号公報 特開２００２−３０６５５３号公報

本発明は、上述した従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、視覚障害者に白杖の届かない前方の障害物の存在の有無やその形状を直感的に、しかも視覚障害者の鋭敏な聴覚の働きを阻害しないで知らせることができる感覚代行装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明の感覚代行装置は、前方の障害物までの距離を無線で計測する測距センサと、ワイヤを繰出し、巻取るリールと、前記リールからのワイヤの繰出し長を監視する繰出し長センサと、前記測距センサの測定距離に応じて、前記リールに対して現在の繰出し分より後方へ測定距離に応じた長さだけワイヤを繰出すことを許容し、又は余剰繰出し長分だけ巻取らせるリールコントローラと、前記ワイヤの後端に取り付けた留め具とを備えたものである。

請求項２の発明は、請求項１の感覚代行装置において、前記ワイヤのテンションを感知するテンションセンサを備え、前記リールコントローラは、前記テンションセンサが前記リールに対してワイヤの繰出し時に所定以上のテンションを感知したときにのみ前記ワイヤを繰出させることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の感覚代行装置において、前記測距センサは、超音波を前方に放射し、その反射波を受信し、当該超音波の往復時間に基づいて前記前方の障害物までの距離を計測する超音波センサであることを特徴とするものである。

本発明によれば、留め具によって使用者の身体、例えばベルトにワイヤの後端を固定し、当該装置を手に持ってワイヤが常に張っている状態にして前方に出し、上下、左右に動かせば、リールコントローラが前方の障害物までの距離に応じてワイヤの巻取り長さを調整し、手前に出っ張っている障害物に対してはワイヤの繰出し距離を短くし、ワイヤを巻取ることによって装置本体を身体近くまで引き戻すことで障害物の近さを知らせ、例えば開放されているドア口のように前方に障害物が存在しない場合にワイヤを長く繰り出して当該装置を腕の伸びる範囲で前方に長く動かせるようにすることで障害物の存在しないことを知らせることができ、当該装置本体を持って走査した面での障害物の凸凹を当該装置本体が前後することによって使用者に直感的に感取させることができ、しかも音を利用しないので鋭敏な聴覚を持つ視覚障害者にとって重要な情報を取得するための聴覚の働きを邪魔することがない。

またワイヤに常に少しのテンションを与えておくことによって、ワイヤが弛むことがなくて使い勝手が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態の感覚代行装置１の機能構成を示すブロック図であり、図２はその装着状態を示している。図１に示すように、本実施の形態の感覚代行装置１は、測距センサ２、マイクロコンピュータ３、このマイクロコンピュータ３によって制御されるモータ駆動回路４、リール駆動モータ５、先端に留め具としてのリング１０の付いたワイヤ９の繰出し・巻取りを行うリール６、このワイヤ９に一定のテンションを掛けるために用意された磁気センサ７、そしてモータ５の回転角度を監視するロータリーエンコーダ８を備えている。そしてこれらの要素は、ワイヤ９を除いてすべて手に持てる大きさの本体１１内に収容されている。図２に示すように、装置本体１１にはスタートボタン１２が設けてあり、これを押すことによってマイクロコンピュータ３が装置を初期化し、スタートさせる。

超音波測距センサ２は、３８ｋＨｚ発振器２０、超音波駆動回路２１、超音波を発信する超音波送信機２２、超音波反射波を受信する超音波受信器２３、増幅検波器２４、カウンタ２５そして８ｋＨｚ発振器２６を備えている。

３８ｋＨｚ発振器２０は、３８ｋＨｚで発振して超音波を発生し、駆動回路２１は所定タイミング毎に超音波送信機２２から超音波を発信させる。超音波受信機２３は所定方向（前方）からの超音波帯域の音波を受信し、増幅検波器２４は受信音波を増幅し、３８ｋＨｚ帯の音波だけを反射波として検波する。この検波出力はカウンタ２５に出力する。カウンタ２５は、駆動回路２１の発信動作毎に８ｋＨｚ発振器２５のパルスをカウントし、検波出力を受けた時のパルスカウント数を出力する。

モータ駆動回路４は電流制限付きのものである。モータにＤＣモータを使用する場合、そのＤＣモータは電流を流している間に過負荷がかかって回転しなくなった時にそのエネルギが大きな発熱となり、モータを焼損させる恐れがある。そこで、モータを焼損させないためにモータ駆動回路４に電流制限機能を備えている。このモータ駆動回路４によってモータ５を正逆回転させ、弾性材のジョイントで結合されているリール６を同時に回転させ、ワイヤ９の繰出し、あるいは巻取らせる。このリール６はモータ５の出力軸に弾性材のジョイントで結合されていて、それ自体はある程度フレキシブルに動ける状態に支持されている。磁気センサ７は、本体１１側に固定されており、リール６がワイヤ９のテンションによって自由状態のホーム位置からずれるとそれを検知し、マイクロコンピュータ３に引張り情報として出力する。ロータリーエンコーダ８は、モータ５又はリール６の回転角度をパルスにしてマイクロコンピュータ３に出力する。

マイクロコンピュータ３は、現在のモータ回転角度（リールのワイヤ巻取り量）を把握しており、測距センサ２のカウンタ２５からパルスカウント数を受け取ると距離換算し、それに応じてリール６からのワイヤ９の繰出し量若しくは巻取り量を計算し、それに対応したモータ電流と回転方向を演算し、巻取りの場合にはそのまま出力し、繰出しの場合には引張り検知情報を受けた時にその入力がある間だけ、かつ繰出し量が所定量になるまで繰出し指令をモータ駆動回路４に出力する。

次に、上記構成の感覚代行装置１の動作について説明する。図２に示すように、リング１０を使用者１３のベルト１４に装着する、あるいはその他の方法でワイヤ９の後端を使用者１３の身体に連結する。

そして使用者１３が装置本体１１を手に持って身体のやや前方に構え、スタートボタン１２を押すことで装置１が起動する。マイクロコンピュータ３は、このスタートボタン１２が押された時に装置を初期化し、現在のワイヤ９の繰出し量を初期状態量に設定する。

続いて使用者１３が、ワイヤ９が張っている状態にしながら本体１１を前方で水平に移動させると、前方に障害物があればその障害物の距離に応じて、例えば障害物１５までの距離が遠ければワイヤ９の繰出し量を伸ばし、本体１１が身体から遠く前方に出て行き、逆に前方の障害物までの距離が短かければワイヤ９をリール６に強制的に巻取らせて繰出し量を少なくする。

図３に示すように、初期状態をＳ１とし、この状態で前方に障害物１５（例えば壁）が存在しているとする。この状態から、使用者がワイヤ９に若干のテンションを掛けながら状態Ｓ２〜Ｓ４へと水平に移動させるとき、障害物１５，１６の間に例えばドア戸口１７があってドアが開放されていれば、測距センサ２の距離計測が無限大となるので、リール６が繰出し方向に回転されてワイヤ９が繰出されることになる。さらに本体１１をＳ５の位置まで移動させると、障害物１６までの距離を再び計測することになり、その測定距離に対応する繰出し量までワイヤ９を強制的に巻取る。

なお、３８ｋＨｚの超音波を利用し、８ｋＨｚのパルスカウント数で距離解析する場合、１パルスで２．２ｃｍの解像度が得られることになる。なぜならば、１／８ｋＨｚ＝１２５μｓであり、音速３４０［ｍ／ｓ］×１２５［μｓ］÷２（往復分）＝２．２［ｃｍ］である。よって、１００カウントであれば本体の前方２．２ｍに障害物が存在することを感取できるのである。

このように、本実施の形態の感覚代行装置では、使用者１３が自分の手に持っている本体１１をワイヤ９が若干張っている状態に保ちながら（テンションをかけながら）前方を水平に走査すれば、前方の障害物の凸凹の状態に応じて本体１１が前後移動し、前方の障害物の有無、またその凸凹状態を使用者に直感的に感取させることができる。本装置はまた、垂直方向に移動させれば、垂直方向での凸凹を直感的に感取させることができる。例えば前方の階段の段差を感取させることができる。

なお、マイクロコンピュータ３に記憶装置を設け、走査時の測距データを記憶させておき、後でその測距データを再生させてワイヤ９の繰出し量、巻取り量を制御させる機能を組み込むことで他の場所で形状の再現が可能となる。

また、測距センサ２としては超音波センサに代えて、レーザーセンサ、可視光センサ、オートフォーカス用に汎用されている光学位相センサを利用することもでき、無線で距離測定できるセンサであれば特に限定されるものではない。

本発明の１つの実施の形態の機能ブロック図。 上記実施の形態の使用状態の説明図。 上記実施の形態の動作説明図。

符号の説明

１ 感覚代行装置
２ 測距センサ
３ マイクロコンピュータ
４ モータ駆動回路
５ モータ
６ リール
７ 磁気センサ
８ ロータリーエンコーダ
９ ワイヤ
１０ リング

Claims (3)

1. 前方の障害物までの距離を無線で計測する測距センサと、
   ワイヤを繰出し、巻取るリールと、
   前記リールからのワイヤの繰出し長を監視する繰出し長センサと、
   前記測距センサの測定距離に応じて、前記リールに対して現在の繰出し分より後方へ測定距離に応じた長さだけワイヤを繰出すことを許容し、又は余剰繰出し長分だけ巻取らせるリールコントローラと、
   前記ワイヤの後端に取り付けた留め具とを備えたことを特徴とする感覚代行装置。
2. 前記ワイヤのテンションを感知するテンションセンサを備え、
   前記リールコントローラは、前記テンションセンサが前記リールに対してワイヤの繰出し時に所定以上のテンションを感知したときにのみ前記ワイヤを繰出させることを特徴とする請求項１に記載の感覚代行装置。
3. 前記測距センサは、超音波を前方に放射し、その反射波を受信し、当該超音波の往復時間に基づいて前記前方の障害物までの距離を計測する超音波センサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の感覚代行装置。
   
   

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