JP2014008092A

JP2014008092A - 杖

Info

Publication number: JP2014008092A
Application number: JP2012144638A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tsuchiya; 毅土屋
Original assignee: M & T Project Partners Inc; M&T PROJECT PARTNERS Inc
Current assignee: M & T Project Partners Inc; M&T PROJECT PARTNERS Inc
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-01-20
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: JP5950722B2

Abstract

【課題】有効に活用できる場面がより広い歩行支援を行う杖を提供する。
【解決手段】杖は、所定の距離内に電波を発信して所定時間内に受信した電波に重畳される識別情報を取得する無線通信部１０と、前記識別情報を用いて現在地を特定する現在地特定部と、前記現在地に応じた名称を特定する名称特定部と、前記名称を音声出力する名称出力部６０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、杖に関する。

順路に沿って予め左右に配置されたＲＦＩＤタグの情報を、杖に設けられたリーダ装置を用いて読み取り、杖とは別に保有する携帯コンピュータに受け渡し、携帯コンピュータが順路からの逸脱等を検知すると歩行者に音声で通知する技術が、特許文献１に記載されている。

特開２００２−２４９８３号公報

しかし、上記の技術では、歩行者が進むべき正しい順路が予めＲＦＩＤタグとして設けられた施設、例えば病院やイベント会場内においてのみ有効である。そのため、有効に活用できる場面が限られてしまう。

例えば、本願発明に係る杖は、所定の距離内に電波を発信して所定時間内に受信した電波に重畳される識別情報を取得する無線通信部と、前記識別情報を用いて現在地を特定する現在地特定部と、前記現在地に応じた名称を特定する名称特定部と、前記名称を音声出力する名称出力部と、を備えることを特徴とする。

本発明を適用することで、有効に活用できる場面がより広い歩行支援を行うことが可能となる。

本実施形態の杖の概要を示す図である。本実施形態の杖の機能ブロックを示す図である。本実施形態のリンクテーブルのデータ構造を示す図である。本実施形態の地点情報テーブルのデータ構造を示す図である。本実施形態の突起形成部の断面図である。本実施形態の名称出力処理の処理フローを示す図である。本実施形態の進行方向指示処理の処理フローを示す図である。本実施形態の振動発生処理の処理フローを示す図である。本実施形態の利用場面を説明する図である。本実施形態の突起形成の仕組みを示す図である。

以下に、本発明の実施形態について図１〜図１０を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態の例である杖１の概要を示す図である。杖１には、把持部２と、杖身部３と、が含まれている。また、把持部２が杖身部３よりも上方になるよう杖１の長手方向を鉛直方向と平行となるよう直立させた状態において、杖身部３の下端近傍すなわち杖身部３の先端付近の内部には、無線通信部１０と、加速度検出部１１と、が設けられている。

無線通信部１０は、所定の距離内（例えば、５０センチメートル内）に電波（例えば、２．５ギガヘルツ程度の周波数の質問波）を発信して、所定時間内に受信した電波（例えば、上記質問波に対応する応答波）を取得する。例えば、無線通信部１０は、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグの読み取り装置であり、アンテナや記憶素子、通信モジュールにより構成される。加速度検出部１１は、例えば互いに直交する３軸（例えば、水平２軸、垂直１軸）の方向の加速度をそれぞれ検出する。なお、無線通信部１０が取得した応答波および加速度検出部１１が検出した加速度の情報は、後述する制御部３０へ送信される。

また、把持部２の下端近傍すなわち杖身部３との接続部付近の内部には、振動発生部２３と、制御部３０と、制御部３０の付近の記憶部５０と、が設けられている。振動発生部２３は、外部から与えられた振動発生命令に応じて、モーター等が取り付けられた偏心カム等の振動子を含む振動発生装置を所定の期間、所定のパターンで駆動させて、振動を発生させる。

また、把持部２の上端近傍すなわち杖１の上端付近には、音声入出力部６０が設けられている。音声入出力部６０は、制御部３０からの音声出力命令に応じて音声を出力するスピーカ６２と、外部を集音して制御部３０へ音声情報を受け渡すマイクロフォン６１と、を含む。

また、把持部２の上下方向中心付近には、突起形成部２０を備える。突起形成部２０は、図５に示すような構造を備えており、図示しない内蔵のモーター等により与えられる駆動力を用いて、鉛直方向を回転軸とする回転運動を行うことができる。すなわち、杖１の使用者は、突起形成部２０の回転により、把持部２を持つ手の中で突起部２１が所定の方向に移動するため、突起部２１が突出する方向を、触覚を通じて知覚することができる。なお、当該回転運動の回転方向および回転量は、外部からの指示に応じて特定される。

図５は、突起形成部２０についての断面図の一部であり、図１のＡ平面すなわち水平面による断面をＶ方向すなわち鉛直下向き方向に見た図である。突起形成部２０は、一定方向に外部に突出する突起部２１を有している。また、突起部２１は、単なる突起であってもよいが、図５に示すように、突起形成部２０の回転に伴う手との摩擦力を軽減するためのベアリング機構を有している。すなわち、突起部２１は、球状をしており、突起部２１を支持する少なくとも３以上の支持子である支持子２２Ｃ、支持子２２Ｒ、支持子２２Ｌにより回転抵抗力が抑えられつつ支持される。すなわち、支持子２２Ｃ、２２Ｒ、２２Ｌの３点で球状の突起部２１を支持することで、突起部２１自体の回転運動を阻害せず、球状の突起部２１が回転することで、突起形成部２０の回転が把持部２を握る手との摩擦力により阻害されることを防ぐことができるといえる。なお、突起形成部２０の外側に、伸縮する素材、例えばゴムや樹脂、布による保護膜を設けてもよい。このようにすることで、突起形成部２０が使用者と直接触れることを避け、よりスムーズに回転運動を行うことできるとともに、突起の位置を使用者が感得することができる。

説明を図１に戻す。把持部２の突起形成部２０の突起の所定の位置の周囲には、基準位置指標２２ａ、２２ｂが設けられている。基準位置指標２２ａ、２２ｂは、指で触れるとその存在がわかる程度に、例えば１ｍｍ程度の高さを有する突起である。当該基準位置指標２２ａ、２２ｂが体の前方を向くように使用者が杖を保持することで、突起形成部２０が形成する突起の方向を感得しやすい。

図２は、杖１の機能ブロックを示す図である。杖１には、前述したとおり、無線通信部１０と、加速度検出部１１と、記憶部５０と、音声入出力部６０と、突起形成部２０と、振動発生部２３と、が制御部３０と通信可能に設けられている。また、図示しないが、杖１は、制御部３０等へ電源を供給するバッテリー等と、バッテリーへの蓄電を制御する充電部と、を備える。

制御部３０は、図２に示すように、通信処理部３１と、現在地特定部３２と、名称特定部３３と、名称出力部３４と、経路特定部３５と、進行方向特定部３６と、進行方向指示部３７と、加速検出部３８と、振動制御部３９と、を備える。なお、制御部３０は、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などの演算装置および主記憶装置、例えばＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などのメモリ装置により構成される。

通信処理部３１は、無線通信部１０から取得した応答波から、タグＩＤを取得する。現在地特定部３２は、取得したタグＩＤを用いて、後述する記憶部５０に含まれる地点情報テーブル２００で特定される座標を特定する。名称特定部３３は、取得したタグＩＤを用いて、後述する記憶部５０に含まれる地点情報テーブル２００で特定される名称を特定する。名称出力部３４は、名称特定部３３が特定した名称を音声入出力部６０のスピーカ６２を介して音声出力する。

経路特定部３５は、音声入出力部６０のマイクロフォン６１を介して予め使用者から受け付けた目的地へ至る経路を、記憶部５０に含まれるリンクテーブル１００を用いて、ダイクストラ法等の所定のアルゴリズムを用いて探索し、特定する。

進行方向特定部３６は、現在地特定部３２が特定した座標において、経路特定部３５により特定した経路から逸脱せずに目的地へ至る方向を進行方向として特定する。また、進行方向特定部３６は、加速検出部３８が検出した加速方向とその大きさを用いて移動方向を特定する。

進行方向指示部３７は、進行方向特定部３６が特定した進行方向を指示する。当該指示においては、進行方向指示部３７は、突起形成部２０に対して、突起を形成する方向を指定する。

加速検出部３８は、加速度検出部１１から受け取った各軸についての加速度の情報を用いて、加速方向とその大きさおよび所定期間内の加減速の周期を検出する。

振動制御部３９は、加速検出部３８により検出された加速の大きさが所定以上となる方向に応じた方位と進行方向特定部により特定された進行方向の方位とが相違する場合には、振動発生部２３に振動を発生させる。

記憶部５０には、屋外の道路や施設の構内等に設けられた道の構成を特定する情報であるリンクテーブル１００と、地点情報テーブル２００と、が格納される。なお、記憶部５０は、例えば着脱可能な不揮発性可搬媒体、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｉｓｋ）などの不揮発性の記憶媒体により構成される。

図３は、リンクテーブル１００の構成を示す図である。リンクテーブル１００は、地図上の区画された領域であるメッシュの識別コード（メッシュＩＤ）１０１ごとに、そのメッシュ領域に含まれる道路等の道を構成する各リンクのリンクデータ１０２を含んでいる。

リンクデータ１０２は、リンクの識別子であるリンクＩＤ１１１ごとに、リンクを構成する２つのノード（開始ノード、終了ノード）の座標情報１２２、リンクを含む道路の種別を示す道路種別１２３、リンクの長さを示すリンク長１２４、予め記憶されたリンク旅行時間１２５、当該リンクの開始ノードに接続するリンクである開始接続リンクと、当該リンクの終了ノードに接続するリンクである終了接続リンクと、を特定する開始接続リンク、終了接続リンク１２６、リンクを含む道に階段が設けられているか否かを示す階段有無１２７、などを含んでいる。

なお、ここでは、リンクを構成する２つのノードについて開始ノードと終了ノードとを区別することで、同じ道路の上り方向と下り方向とを、それぞれ別のリンクとして管理するようにしている。

図４は、地点情報テーブル２００の構成を示す図である。地点情報テーブル２００は、タグＩＤ２０１と、タグＩＤ２０１に対応付けられた地点を特定する座標２０２と、タグＩＤ２０１に対応付けられた地点の名称２０３と、を含む。

制御部３０の通信処理部３１と、現在地特定部３２と、名称特定部３３と、名称出力部３４と、経路特定部３５と、進行方向特定部３６と、進行方向指示部３７と、加速検出部３８と、振動制御部３９とは、制御部３０に処理を行わせるプログラムによって実現される。

このプログラムは、記憶部５０あるいは制御部３０内の図示しないＲＯＭ内に記憶され、実行にあたって制御部３０により実行される。

以上が、杖１のハードウェアを含む機能構成である。

なお、上記した杖１についてのハードウェア構成および処理部等の構成は、上記の例に限られず、例えば代替可能な異なる部品等による異なる構成を備えるものであってもよい。

例えば、制御部３０の通信処理部３１と、現在地特定部３２と、名称特定部３３と、名称出力部３４と、経路特定部３５と、進行方向特定部３６と、進行方向指示部３７と、加速検出部３８と、振動制御部３９とは、杖１の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。そのため、構成要素の分類の仕方やその名称によって、本願発明が制限されることはない。杖１の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。

また、杖１の各機能部は、ハードウェア（ＡＳＩＣなど）により構築されてもよい。また、各機能部の処理が一つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。

[動作の説明]次に、本実施形態における名称出力処理のフローについて、図６に基づき説明する。図６は、名称出力処理を示すフロー図である。なお、名称出力処理は、杖１の利用開始後、開始される。

まず、通信処理部３１は、無線通信部１０に質問波の送信を指示する（ステップＳ００１）。

そして、通信処理部３１は、無線通信部１０が受信した応答波を受け付ける（ステップＳ００２）。

そして、通信処理部３１は、応答波に含まれるタグＩＤを取得する（ステップＳ００３）。

そして、名称特定部３３は、タグＩＤに応じた名称を特定する（ステップＳ００４）。具体的には、名称特定部３３は、通信処理部３１が取得したタグＩＤに対応付けられた名称として、地点情報テーブル２００の名称２０３を特定する。

そして、名称出力部３４は、名称を音声出力するよう音声入出力部６０へ指示する（ステップＳ００５）。具体的には、名称出力部３４は、名称特定部３３が特定した名称を音声出力情報に変換し、スピーカ６２に出力信号として送信する。

そして、通信処理部３１は、名称出力部３４により出力を指示された音声の出力後所定時間（例えば５秒）経過したか否かを判定する（ステップＳ００６）。所定時間経過していない場合には、ステップＳ００６を再度実施する。

所定時間が経過した場合（ステップＳ００６において「Ｙｅｓ」の場合）には、通信処理部３１は、ステップＳ００１に制御を戻す。

以上が、名称出力処理の処理フローである。名称出力処理によると、杖１の先端から所定距離内にあるＲＦＩＤタグ等からタグＩＤを取得して、当該タグＩＤが対応付けられている現在地の音声情報を出力することができる。

次に、本実施形態における進行方向指示処理のフローについて、図７に基づき説明する。図７は、進行方向指示処理を示すフロー図である。なお、進行方向指示処理は、通信処理部３１がタグＩＤを取得すると、開始される。

まず、現在地特定部３２は、取得したタグＩＤに応じた座標を特定する（ステップＳ１０１）。具体的には、現在地特定部３２は、通信処理部３１が取得したタグＩＤに対応付けられた座標として、地点情報テーブル２００の座標２０２を特定する。

そして、進行方向特定部３６は、座標位置から経路を誘導する方向を進行方向として特定する（ステップＳ１０２）。

そして、進行方向特定部３６は、加速検出部３８が加速度検出部１１を介して検出した所定期間内の加減速の周期を方向軸ごとに特定する（ステップＳ１０３）。例えば、加速検出部３８は、加速度検出部１１により取得した各軸方向の加速情報を一定期間蓄積し、進行方向特定部３６は該加減速の周期を特定する。例えば、進行方向特定部３６は、所定期間内における各軸上の加減速が一定以上となるピークを取得して、ピーク間の平均時間を周期として算出する。

そして、進行方向特定部３６は、周期が長い方向軸について、加速を検出した方向を移動方向として特定する（ステップＳ１０４）。具体的には、進行方向特定部３６は、ステップＳ１０３において特定した方向軸ごとのピーク間の平均時間が長い軸を特定し、当該軸上の加速方向、すなわち正の加速が検出される方向を移動方向として特定する。通常歩行時には、杖は左右に小刻みに振られて使用され、前後方向へは大きく振られることは少ない。すなわち、左右方向は加減速の周期が短く、前後方向は左右方向に比べて歩行の速度に応じた長めの周期の加減速がなされるため、周期が長い方向が移動方向であると考えられるからである。

そして、進行方向特定部３６は、誘導する方向の移動方向に対する相対角度を特定する（ステップＳ１０５）。具体的には、進行方向特定部３６は、経路特定部３５が特定した経路上の、現在地特定部３２が特定した座標における進行すべき方向について、ステップＳ１０４にて特定した移動方向に対する相対角度を特定する。

そして、進行方向指示部３７は、特定した角度に突起を形成するよう突起形成部２０に指示する（ステップＳ１０６）。具体的には、進行方向指示部３７は、進行方向特定部３６により特定した相対角度だけ、突起形成部２０に対して基準位置指標から回転するよう指示する。

以上が、進行方向指示処理の処理フローである。進行方向指示処理によると、杖１の加速度に応じて移動方向を特定し、当該移動方向に対する経路の進行方向に突起が形成されるよう、突起形成部２０により把持部２に突起が形成される。そのため、使用者は進行すべき方向を把持部２を握る触覚で直感的に把握することができるとともに、雑踏等の雑音が激しい場所でも進行方向を把握することができるといえる。

次に、本実施形態における振動発生処理のフローについて、図８に基づき説明する。図８は、振動発生処理を示すフロー図である。なお、振動発生処理は、進行方向指示処理のステップＳ１０４において移動方向が特定されると、開始される。

まず、加速検出部３８は、進行方向指示処理のステップＳ１０４において特定された移動方向を特定する（ステップＳ２０１）。

そして、振動制御部３９は、経路上の進行すべき方向と移動方向とが相違するか否かを判定する（ステップＳ２０２）。具体的には、振動制御部３９は、経路特定部３５が特定した経路上の、現在地特定部３２が特定した座標における進行すべき方向と移動方向とが相違するか否かを判定する。相違しない場合には、振動制御部３９は、振動発生処理を終了させる。

移動方向が誘導する方向と相違する場合（ステップＳ２０２において「Ｙｅｓ」の場合）には、振動制御部３９は、振動発生部２３へ振動発生を指示する（ステップＳ２０３）。具体的には、振動制御部３９は、振動発生部２３へ、所定の振動パターンで振動するよう指示する。

以上が、振動発生処理の処理フローである。振動発生処理によると、杖１の移動方向が進行方向と相違する場合、すなわち経路から逸脱しそうな場合、杖１が振動する。そのため、使用者は進行すべき方向から外れていることを触覚で直感的に把握できるとともに、雑踏等の雑音が激しい場所でも逸脱を把握することができるといえる。

図９は、当該実施形態における杖１の利用場面の例を説明する図である。図９においては、歩行者４００が道４０１から右へ分岐する分岐道４０２へ進入する経路を歩行している状態を示す。道４０１と分岐道４０２とが交わる交差点の地面下には、ＲＦタグ４０３が埋め込まれており、歩行者４００がＲＦタグ４０３に近づくと、杖１がＲＦタグ４０３の情報を受信し、現在地の名称等を、例えば「現在地は○○店前交差点です」等の音声情報４２０により出力する。また、経路４１０は分岐道４０２へ進行するものであるため、杖１を持つ手の中で突起部２１が図１０に示すような回転動作を行い、移動方向４３０の方向から進行方向４１１の方向である指示方向４３１に突起形成部２０による突起が回転形成されて、進行方向を触角を通じて直感的に把握することできる。

また、上述の構成により、使用者は聴覚および触覚により杖を操作することができるため、視覚を用いることなく経路を把握できるため、視力が弱い使用者に対してより高い効果を奏することができる。

以上、本発明の実施の形態について、実施の例に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、目的地を予め音声入力により設定することで経路が設定されたが、これに限られない。例えば、専用のプッシュボタン等を把持部２等に設けて、当該ボタンが押されると、最寄りのトイレ施設へ誘導する経路が探索され、以降は当該経路上の誘導方向が進行方向となるようにしてもよい。このようにすることで、急を要する経路の変更が可能となり、訪れる機会が少ない地域にも安心して外出することができる。

なお、上記実施形態における杖１は、杖として取引対象とするだけでなく、既存の杖に付加部品を取り付けることで杖１と同様の効果を奏することができるようになる部品単位、または機器の動作を実現するプログラム部品単位で取引対象とすることも可能である。

１・・・杖、２・・・把持部、３・・・杖身、１０・・・無線通信部、１１・・・加速度検出部、２０・・・突起形成部、２１・・・突起部、２２ａ、２２ｂ・・・基準位置指標、２３・・・振動発生部、３０・・・制御部、６０・・・音声入出力部

Claims

所定の距離内に電波を発信して所定時間内に受信した電波に重畳される識別情報を取得する無線通信部と、
前記識別情報を用いて現在地を特定する現在地特定部と、
前記現在地に応じた名称を特定する名称特定部と、
前記名称を音声出力する名称出力部と、
を備えることを特徴とする杖。
請求項１に記載の杖であって、さらに、
所定の目的地へと向かう経路を特定する経路特定部と、
前記現在地特定部により特定した現在地において前記経路上の進行方向を特定する進行方向特定部と、
前記進行方向特定部により特定した進行方向に応じた方向を指し示す進行方向指示部と、
を備えることを特徴とする杖。
請求項２に記載の杖であって、
把持部と、
前記把持部に設けられて、方向の指定を受け付けると当該方向へ突出する突起を形成する突起形成部と、を備え、
前記進行方向指示部は、前記突起形成部に対して前記進行方向に応じた方向を指定する、
ことを特徴とする杖。
請求項２または３に記載の杖であって、さらに、
加速方向とその大きさを検出する加速検出部と、
所定以上の大きさを有する加速の方向によって特定される方位が前記進行方向の方位と相違する場合には、振動子による振動を発生させる振動発生部と、
を備えることを特徴とする杖。
請求項２〜４のいずれか一項に記載の杖であって、さらに、
２以上の方向軸について加速度の大きさを検出する加速度検出部を備え、
前記進行方向特定部は、
前記方向軸のうち、加速度の増減の周期が長い方向軸の正の加速度を検出する方向を移動方向と特定し、
前記進行方向指示部は、
特定した移動方向を基準とする前記進行方向の相対方向を指示する、
ことを特徴とする杖。