JP2016070665A - 移動体、計測装置及び計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】階段、溝等の凹部を検知し、安全性を高めることが可能な移動体、計測装置及び計測方法を提供する。【解決手段】移動体１における接地点より高い位置に、下方を走査するように計測装置３を取り付ける。計測装置３は、下方の反射対象までの距離を計測すべく、取付位置近傍を頂点として下方へ広がる仮想的な円錐の円錐面又は円錐面の一部を走査面として電磁波を走査し、反射対象までの距離を計測する。そして、計測した距離が長いほど、危険性が高いと判定するように、安全領域Ａｓ、警戒領域Ａａ及び危険領域Ａｄを設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、距離等を計測する計測装置を備えた移動体、そのような移動体に用いられる計測装置、及びそのような計測装置を用いた計測方法に関する。

高齢者の増加に伴い、ハンドル型電動車椅子が普及し始めている。ハンドル型電動車椅子等の移動体は、安全な走行のため、例えば、道路の状況、障害物等を検出する検出装置を備えているものがある。移動体が備える検出装置として、特許文献１には、車両の走行方向前方の路面を照射し、その反射光から段差を検出する路面凹凸検出装置が開示されている。

特許第２５２７３３６号

しかしながら、移動体の安全性を高めるためには、走行方向前方だけで無く、様々な方向における凹凸を検出することが求められるが、特許文献１は、そのような課題を見出せてもいない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすように電磁波を走査することにより、安全性を高めることが可能な移動体の提供を目的とする。

また、本発明は、走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすように電磁波を走査する計測装置の提供を他の目的とする。

さらに、本発明は、本発明に係る計測装置を用いた計測方法の提供を他の目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る移動体は、電磁波を発信し、反射対象にて反射された前記電磁波の受信状況を計測する計測装置を備えた移動体であって、前記計測装置は、中心軸を中心として回転又は揺動することで走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすように電磁波を走査する光学機構を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る移動体は、前記中心軸の走査側は、真下を向くように配設されていることを特徴とする。

また、本発明に係る移動体は、前記中心軸の走査側は、斜め下方を向き、かつ前記中心軸の走査側と前記電磁波の発信方向とがなす角度は、前記中心軸の走査側と水平線とがなす角度より小さいことを特徴とする。

また、本発明に係る移動体は、前記中心軸の走査側は、斜め下方を向き、かつ前記中心軸の走査側と前記電磁波の発信方向とがなす角度は、前記中心軸の走査側と水平線とがなす角度と等しいことを特徴とする。

また、本発明に係る移動体は、前記中心軸の走査側は、斜め下方を向き、かつ前記中心軸の走査側と前記電磁波の発信方向とがなす角度は、前記中心軸の走査側と水平線とがなす角度より大きいことを特徴とする。

また、本発明に係る移動体は、前記電磁波の受信状況に基づいて反射対象までの距離を計測する手段と、計測した距離を、予め設定されている基準値と比較する手段と、比較により、計測した距離が、基準値以上であると判定した情報に基づいて、危険対応処理を実行する手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る計測装置は、電磁波を発信し、反射対象にて反射された前記電磁波の受信状況を計測する計測装置であって、中心軸を中心として回転又は揺動することで走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすように電磁波を走査する光学機構を備えることを特徴とする。

本発明に係る計測方法は、電磁波を発信し、反射対象にて反射された前記電磁波の受信状況を計測する計測方法であって、中心軸を中心として回転又は揺動することで走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすように電磁波を走査することを特徴とする。

本発明によれば、走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすように周囲を走査することにより、安全性を高めることが可能である等、優れた効果を奏する。

本発明に係る移動体の一例を模式的に示す外観側面図である。 本発明に係る計測装置の走査に係る光学系の構成例を概念的に示す模式図である。 本発明に係る移動体の構成例を示すブロック図である。 本発明に係る移動体に用いられる計測装置及び計測装置に接続される設定装置の構成例を示すブロック図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る計測装置を備えた移動体における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。 本発明に係る移動体に用いられる計測装置に各種設定値を入力する際の表示画面の一例を示す説明図である。 本発明に係る移動体に用いられる計測装置に各種設定値を入力する際の表示画面の一例を示す説明図である。 本発明に係る移動体に用いられる計測装置の設定値を設定する設定装置の設定値入力処理の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る移動体に用いられる計測装置の設定値設定処理の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る移動体にて実行される状況検知処理の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る移動体にて実行される第１領域凹部検知処理の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る移動体にて実行される第２領域凹部検知処理の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る移動体にて実行される障害物検知処理の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る移動体にて実行される設定値切替処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１は、本発明に係る移動体１の一例を模式的に示す外観側面図である。図１に例示した本発明に係る移動体１は、ハンドル型電動車椅子等の搭乗可能な小型の車両を用いた移動体本体２、及び距離を計測する機能を有する計測装置３を用いて構成される。図１に示すように移動体１の前部には、接地点から所定の高さ、例えば６０〜７０ｃｍとなる位置に計測装置３が取り付けられている。なお図面においては計測装置３を簡略化した円にて示し、移動体１の取付位置から若干離隔して描いているが、視認しやすさを意図したものであり、計測装置３の実際の形状及び位置を示すものではない。計測装置３は、光波、電波等の電磁波を発信する。発信された電磁波は、障害物、路面、溝等の反射対象に反射され反射波となる。計測装置３は、反射波を受信し、反射波を発信してから受信するまでの時間、電磁波の強度、電磁波の位相、電磁波の受信の有無等の受信状況に基づいて、反射対象までの距離又は反射対象の有無を測定する。なお、本願では、電磁波としてレーザ光線を使用するレーザスキャナを計測装置３として用いる形態について説明するが、本発明に係る計測装置３は、レーザスキャナに限定されるものではない。また、レーザスキャナを用いた計測装置３は、電磁波の発信方法として、レーザをパルス波として断続的に発光させる発信方法にて制御するようにしても良く、レーザを連続して発光させる発信方法にて制御するようにしても良い。

移動体１に取り付けられた計測装置３は、回転軸又は揺動軸となる中心軸を中心として回転又は揺動しながら電磁波を発信することにより、走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすように電磁波を走査する。以下に計測装置３の走査の様々な形態について系統的に説明する。

＜中心軸を中心として回転し、走査面が円錐面となる形態＞
（１）計測装置３が、中心軸を中心として３６０°回転し、「３６０°の全範囲」において電磁波を発信し、かつ「３６０°の全範囲」において、電磁波の受信状況を計測（距離の計測等）するように構成する形態を例示することができる。このように構成した場合、計測装置３は、「３６０°の全範囲」で電磁波を発信し、かつ計測することになるので、走査面は「円錐面」となる。

（２）計測装置３が、中心軸を中心として３６０°回転し、「３６０°の全範囲」において電磁波を発信するが、「３６０°の一部の範囲」でのみ電磁波の受信状況を計測するように構成する形態を例示することができる。このように構成した場合、計測装置３は、電磁波の受信状況の計測は「３６０°の一部の範囲」に限られるが、「３６０°の全範囲」において電磁波を発信するので、走査面は「円錐面」となる。

＜中心軸を中心として回転し、走査面が円錐面の一部となる形態＞
（１）計測装置３が、中心軸を中心として３６０°回転するが、「３６０°の一部の範囲」でのみ電磁波を発信し、前記「３６０°の一部の範囲」で電磁波の受信状況を計測するように構成する形態を例示することができる。このように構成した場合、計測装置３は、「３６０°の一部の範囲」でしか電磁波を発信しないので、走査面は「円錐面の一部」となる。

（２）計測装置３が、中心軸を中心として３６０°回転し、「３６０°の全範囲」において電磁波を発信するが、一部の電磁波は、計測装置３の筐体等による遮断等の事由により、計測装置３の外部には発信されないように構成する形態を例示することができる。即ち、実質的に計測装置３は、「３６０°の一部の範囲」にしか電磁波を発信しないことになる形態である。このように構成した場合、計測装置３は、実質的に「３６０°の一部の範囲」でしか電磁波を（計測装置３の外部に）発信しない形態となるため、走査面は「円錐面の一部」となる。

＜中心軸を中心として揺動し、走査面が円錐面となる形態＞
（１）計測装置３が、中心軸を中心として「３６０°の揺動範囲」において電磁波を発信し、前記「３６０°の揺動範囲」において電磁波の受信状況を計測するように構成する形態を例示することができる。このように構成した場合、計測装置３は、「揺動」することになるが、「３６０°の揺動範囲」で電磁波を発信するので、走査面は「円錐面」となる。

＜中心軸を中心として揺動し、走査面が円錐面の一部となる形態＞
（１）計測装置３が、中心軸を中心として「３６０°未満の揺動範囲」において電磁波を発信し、前記「３６０°未満の揺動範囲」において電磁波の受信状況を計測するように構成する形態を例示することができる。このように構成した場合、計測装置３は、「３６０°未満の揺動範囲」において電磁波を発信するので、走査面は「円錐面の一部」となる。

上述のように、回転又は揺動による走査は、様々な形態に展開することが可能である。なお、以降の説明においては、便宜上、走査範囲が３６０°の場合、回転と表現し、走査範囲が３６０°未満の場合、揺動と表現して説明するが、上述のように、様々な形態で実現することが可能な本発明を便宜的に区分したものに過ぎず、本発明の実施形態を限定するものではない。

計測装置３は、中心軸の走査側（反射対象側）の走査方向が下方へ向くように配設されており、取付位置から反射対象までの距離を計測すべく、中心軸を中心として回転又は揺動しながら電磁波を発信することで走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすように電磁波を走査し、反射波を受信する。図１は、進行方向Ｆに向けて移動している移動体１に取り付けられた計測装置３が、前方斜め下方へ向けて破線で示す電磁波を発信した状況を模式的に示している。

図１に示すように、移動体１が進行方向Ｆに向けて移動する場合、移動体１の移動に伴い計測装置３も進行方向Ｆに向けて移動する。この場合、進行方向における路面が平坦な道路であれば、計測される距離は略一定であるが、進行方向に階段、溝等の段差、即ち凹部が存在する場合、計測される距離が長くなる。本願に示す例では、図１に示すように、距離に応じて安全領域Ａｓ、警戒領域Ａａ及び危険領域Ａｄを定義することとした。即ち、計測した距離が、どの領域内に入っているかによって、安全領域Ａｓ、警戒領域Ａａ及び危険領域Ａｄを判定する。安全領域Ａｓは、計測した距離が閾値となる第１の基準値未満の領域であり、警戒領域Ａａは計測した距離が閾値となる第２の基準値未満で、かつ第１の基準値以上の領域であり、そして、危険領域Ａｄは第２の基準値以上の領域である。なお、第２の基準値は、第１の基準値より大きい値となる。ここでは、説明の便宜上、第１の基準値及び第２の基準値と称しているが、複数段階の基準値を設けて複数の領域を設定することを意図したものであり、例示した基準値及び領域の設定方法に限定されることなく適宜設定することが可能である。

図２は、本発明に係る計測装置３の走査に係る光学系の構成例を概念的に示す模式図である。図２は、計測装置３が距離を計測する光学系の機構、即ち光学機構として備える距離計測部３１の一部を模式的に示している。距離計測部３１は、電磁波を発信する発信部３１ａ、反射対象にて反射された電磁波を受信する受信部３１ｂ、電磁波による走査を行う走査機構３１ｃ等の各種構成を備えた光学機構である。

発信部３１ａは、指向性の強い電磁波としてレーザ光線を発信（発光）するレーザダイオード等の発光素子を用いて構成されている。受信部３１ｂは、レーザ光線を受信（受光）するフォトダイオード等の受光素子を用いて構成されている。

走査機構３１ｃは、ハーフミラー３１ｃ１、ミラー３１ｃ２、集光レンズ３１ｃ３、モータ３１ｃ４等の部材を備えている。

ハーフミラー３１ｃ１は、発信部３１ａが発信するレーザ光線の進行方向に対して４５°の角度をなすように配設されており、発信部３１ａから発信された電磁波を透過させる。

発信部３１ａを透過したレーザ光線は、ミラー３１ｃ２にて反射し、計測装置３の外部へ走査光として発信される。発信したレーザ光線が、路面、障害物等の反射対象に照射されると、反射対象にて反射され、反射光として計測装置３内に入射する。計測装置３内に入射した反射光は、ミラー３１ｃ２にてハーフミラー３１ｃ１の方向へ反射する。

反射光は、進行方向に対して４５°の角度をなすハーフミラー３１ｃ１で反射するため、光路が９０°曲がり集光レンズ３１ｃ３に入射する。反射光は、凸レンズを用いて形成された集光レンズ３１ｃ３の屈折作用により集光され、集光された反射光は受信部３１ｂにて受信（受光）される。

このようにして、レーザ光線は、発信部３１ａからハーフミラー３１ｃ１、ミラー３１ｃ２を経て外部へ発信される。また、レーザ光線が反射対象にて反射された反射光は、ミラー３１ｃ２、ハーフミラー３１ｃ１、集光レンズ３１ｃ３を経て受信部３１ｂにて受信される。なお、図２に示すように光路の制御が可能であれば、ハーフミラー３１ｃ１、ミラー３１ｃ２以外の鏡、レンズ、その他の光学部材を用いることが可能である。

また、モータ３１ｃ４は、ミラー３１ｃ２を軸支しており、モータ３１ｃ４が、後述する制御部３０（図３参照）の制御に基づいて回転又は揺動することにより、ミラー３１ｃ２を回転駆動又は揺動駆動する。モータ３１ｃ４がミラー３１ｃ２を回転駆動又は揺動駆動する場合の回転中心又は揺動中心となる中心軸は、発信部３１ａから発信されたレーザ光線がミラー３１ｃ２に到達するまでの光路と略同一直線上に位置している。さらに、発信部３１ａから発信されたレーザ光線がミラー３１ｃ２に到達するまでの光路と、ミラー３１ｃ２にて反射されたレーザ光線の光路とがなす角度、即ち、ミラー３１ｃ２に対する入射光線と反射光線とがなす角度（入射角と反射角との和）は、鋭角をなすように各部材は設計及び配設されている。なお、走査機構３１ｃの取付方向及び反射対象が位置する方向によっては、入射光線と反射光線とがなす角度が鈍角をなすように各部材を設計することも可能である。

前述の様に、ミラー３１ｃ２の回転中心となる中心軸と、発信部３１ａからミラー３１ｃ２までの光路とは略同一直線上にある。従って、ミラー３１ｃ２が矢印方向へ回転する場合、ミラー３１ｃ２にて反射されたレーザ光線は、ミラー３１ｃ２にて反射される点を頂点とする仮想上の円錐の円錐面に沿った母線方向を光路として発信されることになる。ミラー３１ｃ２が矢印方向及び反対方向へ揺動する場合、反射されたレーザ光線は、仮想上の円錐の円錐面の一部に沿った母線方向を光路として発信されることになる。即ち、計測装置３は、取付位置から周囲の反射対象までの距離を計測すべく、中心軸を中心として回転又は揺動することで走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすようにレーザ光線を走査することになる。なお、揺動駆動を実現するための構成としては、モータ３１ｃ４及びミラー３１ｃ２を用いる形態に限るものでは無い。例えば、モータ３１ｃ４及びミラー３１ｃ２の代わりにＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを使用する等、様々な形態で実現することが可能である。ＭＥＭＳミラーを使用した場合には、小型化が可能であり、かつ機械的寿命を延ばすことが可能である等、様々な効果を見込むことができる。

幾何学上、円錐を一の平面で切断した場合、切断面の形状は、円、楕円、放物線、又は双曲線のいずれかとなる。本発明に係る計測装置３は、仮想上の円錐の円錐面又は円錐面の一部をなすようにレーザ光線を走査すると仮定することができるため、移動体１が接地する平面と仮想上の円錐の円錐面とが交差する走査線の形状は、円、楕円、放物線、又は双曲線のいずれかとなる。即ち、本発明に係る計測装置３は、中心軸の方向及びミラー３１ｃ２による反射角度を適宜設定することにより、用途に応じた様々な曲線で走査を行うことが可能となる。

次に、本発明に係る移動体１等の各種装置の構成について説明する。図３は、本発明に係る移動体１の構成例を示すブロック図である。移動体１は、ハンドル型電動車椅子等の移動体本体２に計測装置３を取り付けて構成される。

移動体本体２は、ハンドル等の操舵機構、エンジン等の動力機構等の様々な機構を備えている。そして、本発明に係る構成として、状況検出部２０、出力部２１、入力部２２、制御部２３等の各種機構を備えている。

状況検出部２０は、移動体本体２の移動速度、操舵角、操作等の状況を検出する各種センサ等の機構であり、検出した状況を示す速度情報、操舵角情報、操作情報等の情報を出力部２１へ出力する。状況検出部２０が検出する操作には、加速に要するアクセルに対する操作、進行方向を切り替える前後進切替操作、停止制御等の制御状態を解除する解除スイッチに対する操作等の様々な操作が含まれる。

出力部２１は、状況検出部２０から受け付けた速度情報、操舵角情報、操作情報等の情報を計測装置３へ出力する機構である。

入力部２２は、計測装置３から制御信号等の各種情報を受け付ける機構であり、受け付けた情報は制御部２３へ出力される。

制御部２３は、計測装置３から入力部２２を介して受け付けた情報に基づいて、アクセル制御、最大速度制御、ブレーキ制御、警報報知制御等の移動に関する各種制御を行う機構である。

計測装置３は、装置全体を制御する制御部３０、反射対象までの距離を計測する距離計測部３１、外部の装置に接続可能な接続部３２等の各種機構を備えている。

制御部３０は、ＬＳＩ（Large Scale IC）、ＶＬＳＩ（Very Large Scale IC）等の集積回路を用いて構成される制御回路であり、半導体メモリ等の記録部３０ａを備えており、記録部３０ａに記録されている各種プログラム及びデータ等の情報を読み取り、様々な制御を実行する。記録部３０ａは、制御部３０にて実行される各種プログラムと、安全領域Ａｓ、警戒領域Ａａ、危険領域Ａｄを決定する基準値、前方走査角度（後述する第１走査角度）、側方走査角度（後述する第２走査角度）等の各種設定値を含む様々なデータとを記録している。なお、各種設定値は、それぞれ１つの値のみが記録されているのではなく、初期値を含め複数の値が記録されており、制御に用いる設定値として適宜選択することが可能である。

距離計測部３１は、前述の発信部３１ａ、受信部３１ｂ及び走査機構３１ｃの他、電磁波の受信状況に基づいて反射対象までの距離を演算する演算部３１ｄ等の各種機構を備えている。

接続部３２は、有線通信、無線通信等の通信接続規格に基づき構成される機構であり、例えば、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いて構成される設定装置４（図４参照）と接続し、設定装置４により、計測装置３の各種設定を行うことができる。接続部３２を有線通信の通信接続規格にて構成する場合、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信接続規格に基づくコネクタ及び付属回路を用いて接続部３２が構成される。また、接続部３２を無線通信の通信接続規格にて構成する場合、例えば、Bluetooth（登録商標）等の短距離無線通信接続規格に基づくアンテナ及び付属回路を用いて接続部３２が構成される。

図４は、本発明に係る移動体１に用いられる計測装置３及び計測装置３に接続される設定装置４の構成例を示すブロック図である。図４は、移動体１から取り外した計測装置３に設定装置４を接続した状態を示している。計測装置３には、通信線を介して設定装置４が接続されている。設定装置４は、制御部４０、記録部４１、入力部４２、表示部４３、接続部４４等の各種機構を備えている。なお、計測装置３と設定装置４とを無線通信により接続可能とする場合、計測装置３を移動体１に取り付けた状態で、設定装置により各種設定を行えるように構成することも可能である。

制御部４０は、演算回路、レジスタ回路等の各種回路を備え、装置内の各部を制御する処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit ）等の機構である。

記録部４１は、フラッシュメモリ、ハードディスク等の不揮発性メモリ、各種ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性メモリを用いて構成される機構であり、設定プログラム４１ａ等のプログラム及びデータ等の各種情報が記録されている。

入力部４２は、マンマシンインターフェースとして様々な入力を受け付けるキーボード、マウス、タッチパネル等の機構である。

表示部４３は、各種情報を表示する液晶パネル等の機構である。なお、入力部４２及び表示部４３を一体化させた液晶タッチパネルを用いるようにしても良い。

そして、パーソナルコンピュータ等のコンピュータは、記録部４１に記録された設定プログラム４１ａ等の各種プログラムを読み取り、制御部４０の制御により実行することにより、設定装置４として機能する。

＜走査範囲＞
以上のように構成された本発明に係る移動体１は、図２を用いて説明したように、計測装置３により、走査面が仮想上の円錐の円錐面又は円錐面の一部をなすように走査し、反射波を検出することにより反射対象までの距離を計測する。次に、走査面が仮想上の円錐の円錐面又は円錐面の一部をなすように走査した場合において、走査範囲となる様々な形状について説明する。

＜円状走査＞
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明に係る計測装置３を備えた移動体１における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。図５Ａは、計測装置３を取り付けた移動体１を左側方向からの視点で示しており、図５Ｂは、上方からの視点で示している。図５Ａ及び図５Ｂに例示する形態は、中心軸の走査側（反射対象側）が真下方向を向くように計測装置３を取り付けた例を示している。なお、図５Ａ中の一点鎖線は、中心軸を示し、斜線は、走査範囲を示し、太線は、走査面となる円錐面が地表面と交差する走査線を示し、破線は、モータ３１ｃ４が、中心軸を回転中心として移動体１の後方へ回転駆動したと仮定した場合の仮想上の母線を示している。

図５Ａに示すように、計測装置３の走査に係る回転又は揺動の中心となる中心軸の走査側は、真下を向いており、中心軸に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）をなす角度でレーザ光線を下方へ照射し、反射対象である地表面までの距離を測定する。計測装置３の取付位置近傍を頂点とし、走査面を円錐面とする仮想上の円錐は、中心軸と直交する接地面により切断されるため、切断面は円となる。即ち、図５Ａ及び図５Ｂに示すように中心軸が接地面と直交をなすように取り付けた計測装置３では、接地面に対して円状に走査することになる。図５Ａ及び図５Ｂでは、モータ３１ｃ４が、中心軸を揺動中心として揺動駆動する例を示しているため、一部が欠けた円状、即ち円弧状に走査することになる。

図６Ａ及び図６Ｂは、本発明に係る計測装置３を備えた移動体１における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。図６Ａは、計測装置３を取り付けた移動体１を左側方向からの視点で示しており、図６Ｂは、上方からの視点で示している。図６Ａ及び図６Ｂに例示する形態は、中心軸の走査側（反射対象側）が真下方向を向くように計測装置３を取り付けた例を示している。

図６Ａ及び図６Ｂに例示する形態は、図５Ａ及び図５Ｂに例示する形態の変形例であり、図５Ａ及び図５Ｂに例示する形態と比較して、中心軸の走査側とレーザ光線の発信方向とがなす角度θを大きくし、かつ走査角度を小さくしている。これらの形態を比較すると、図５Ａ及び図５Ｂに例示する形態では、移動体１の前方だけで無く側方も走査しているのに対し、図６Ａ及び図６Ｂに例示する形態は、主として移動体１の前方を走査している。このように角度θ及び走査角度を適宜設定することにより、様々な範囲での走査が可能となる。

＜楕円状走査＞
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明に係る計測装置３を備えた移動体１における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。図７Ａは、計測装置３を取り付けた移動体１を左側方向からの視点で示しており、図７Ｂは、上方からの視点で示している。図７Ａ及び図７Ｂに例示する形態は、中心軸の走査側（反射対象側）が、斜め下方を向き、かつ中心軸の走査側とレーザ光線の発信方向とがなす角度θが、中心軸の走査側と点線で示した水平線とがなす角度（俯角α）より小さくなるように計測装置３を取り付けた例を示している。

図７Ａに示すように、計測装置３の走査に係る回転又は揺動の中心となる中心軸の走査側は、斜め下方を向いており、中心軸に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）をなす角度でレーザ光線を下方へ照射し、反射対象である地表面までの距離を測定する。なお、このとき中心軸の走査側とレーザ光線の発信方向とがなす角度θは、中心軸の走査側と水平線とがなす角度（俯角α）より小さくなるように計測装置３は移動体１に取り付けられている。計測装置３の取付位置近傍を頂点とし、レーザ光線の発信方向を母線とする仮想上の円錐は、中心軸と斜交する接地面により切断されるため、切断面は楕円となる。なお、図７Ａでは、一点鎖線は、中心軸を示し、斜線は、走査範囲を示し、太線は、走査面となる円錐面が地表面と交差する走査線を示し、破線は、モータ３１ｃ４が、中心軸を回転中心として回転駆動したと仮定した場合の仮想上の母線及び底面を示している。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、角度θが、俯角αより小さくなるように取り付けた計測装置３では、接地面に対して図中太線で示すように楕円状に走査することになる。図７Ａ及び図７Ｂでは、モータ３１ｃ４が、中心軸を揺動中心として揺動駆動する例を示しているため、一部が欠けた楕円状に走査することになる。

＜放物線状走査＞
図８Ａ及び図８Ｂは、本発明に係る計測装置３を備えた移動体１における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。図８Ａは、計測装置３を取り付けた移動体１を左側方向からの視点で示しており、図８Ｂは、上方からの視点で示している。図８Ａ及び図８Ｂに例示する形態は、中心軸の走査側（反射対象側）が、斜め下方を向き、かつ中心軸の走査側とレーザ光線の発信方向とがなす角度θと、中心軸の走査側と点線で示した水平線とがなす角度（俯角α）とが略等しくなるように計測装置３を取り付けた例を示している。

図８Ａに示すように、計測装置３の走査に係る回転又は揺動の中心となる中心軸は、斜め下方を向いており、中心軸に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）をなす角度でレーザ光線を下方へ照射し、反射対象である地表面までの距離を測定する。なお、このとき中心軸と水平線とがなす角度（俯角α）は、角度θと略等しくなるように、即ち最上方の母線が水平となるように計測装置３は移動体１に取り付けられている。レーザ光線の発信方向を母線とする仮想上の円錐は、最上方の母線と平行な接地面により切断されるため、切断面は放物線となる。即ち、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、俯角αと角度θとが略等しくなるように取り付けた計測装置３では、接地面に対して図８Ｂ中に太線で示すように放物線状に走査することになる。なお、図８Ａ及び図８Ｂでは、モータ３１ｃ４が、中心軸を回転中心として回転駆動する例を示している。レーザ光の照射方向が水平方向となる場合、レーザ光は地表面に到達せず、前方の反射対象で反射することになる。これにより下方だけで無く、前方における、より遠方の反射体の有無及び反射体までの距離を計測することが可能になる。

＜双曲線状走査＞
図９Ａ及び図９Ｂは、本発明に係る計測装置３を備えた移動体１における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。図９Ａは、計測装置３を取り付けた移動体１を左側方向からの視点で示しており、図９Ｂは、上方からの視点で示している。図９Ａ及び図９Ｂに例示する形態は、中心軸の走査側（反射対象側）が、斜め下方を向き、かつ中心軸の走査側とレーザ光線の発信方向とがなす角度θが、中心軸の走査側と点線で示した水平線とがなす角度（俯角α）より大きくなるように計測装置３を取り付けた例を示している。

図９Ａに示すように、計測装置３の走査に係る回転又は揺動の中心となる中心軸は、斜め下方を向いており、中心軸に対して角度θ（０°＜θ＜９０°）をなす角度でレーザ光線を下方へ照射し、反射対象である地表面までの距離を測定する。なお、このとき中心軸と水平線とがなす角度（俯角α）は、角度θより小さくなるように、即ち最上方の母線が水平方向より上側を向くように計測装置３は移動体１に取り付けられている。レーザ光線の発信方向を母線とする仮想上の円錐に対する接地面による切断面は双曲線となる。即ち、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、俯角αが、角度θより小さくなるように取り付けた計測装置３では、接地面に対して図９Ｂ中に太線で示すように双曲線状に走査することになる。図９Ａ及び図９Ｂでは、モータ３１ｃ４が、中心軸を揺動中心として回転駆動する例を示しているが、モータ３１ｃ４が、略水平位置で折り返して揺動するように揺動駆動するように設計しても良い。なお、レーザ光の照射方向が水平方向又は水平方向より上側の方向を向く場合、レーザ光は地表面に到達せず、前方又は斜め上方の反射対象で反射することになる。これにより、下方だけで無く、前方又は上方における反射体の有無及び反射体までの距離を計測することが可能になる。

＜様々な範囲に対する走査＞
以上のように本発明に係る移動体１は、計測装置３の取り付け方により、円、楕円、放物線又は双曲線と様々な曲線にて走査することが可能である。また、図５Ａ及び図５Ｂと、図６Ａ及び図６Ｂとを比較して示したように、同系統の曲線であっても中心軸の走査側とレーザ光線の発信方向とがなす角度、及び走査角度の設定により、異なる範囲を走査するように設定することができる。以下では、これらの角度設定により設定される走査範囲の例及び用途について説明する。

図１０は、本発明に係る計測装置３を備えた移動体１における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。図１０では、計測装置３を取り付けた移動体１を上方からの視点で示している。図１０は、円状に走査するように計測装置３を取り付け、中心軸の走査側とレーザ光線の発信方向とがなす角度θが大きくなるように設定し、主として移動体１の前方を走査するように走査角度を設定した形態を例示している。

角度θを大きくする程、走査の前端となる円弧は直線に近づくため、移動体１の進行方向に直行する方向の幅Ｗを走査範囲とみなすことができる。図１を用いて説明したように、本発明に係る計測装置３は、反射対象までの距離を計測することにより、進行方向に存在する階段、溝等の凹部を検出することができる。さらに、図１０に示すように、前方の走査角度φ１の範囲に対応する幅Ｗについて走査し、凹部の幅方向の連続性を判定することにより、凹部の幅方向の長さ、即ち凹部の幅を検出することができる。従って、例えば、反射対象までの距離が長く深い凹部である場合であっても、細い溝のようにその幅が狭ければ、移動体１の進行の障害とはならないとの判断を行うことが可能となる。

図１１は、本発明に係る計測装置３を備えた移動体１における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。図１１では、計測装置３を取り付けた移動体１を上方からの視点で示している。図１１は、楕円状に走査するように計測装置３を取り付け、移動体１の前方から両側方にかけて走査するように走査角度を設定した形態を例示している。

図１１に示すように移動体１の進行方向に長くなるように走査範囲を設定することで、移動体１の前方の走査角度φ１の範囲に対応する進行方向の長さＬに対する走査を行うことができる。従って、例えば、反射対象までの距離に基づいて図１１中に斜線で示した凹部を検出した場合であって、図１１に破線で示す範囲内での連続性があると判定したときには、凹部の進行方向の長さは所定値以上であるという様な判断を行うことが可能となる。なお、進行方向に対して直行する方向へ直線状に走査する場合であっても、移動体１が前方へ進行することにより、進行方向の長さを判定することは可能であるが、図１１に示すように楕円状に走査した場合には、移動体１が停止していても凹部の進行方向の長さを判定することが可能となる。

図１２は、本発明に係る計測装置３を備えた移動体１における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。図１２では、計測装置３を取り付けた移動体１を上方からの視点で示している。図１２に例示する形態は、楕円状に走査するように計測装置３を取り付け、図１１に例示した形態より、中心軸と水平線とがなす角度（俯角α）を小さくした、即ち、中心軸を傾けた形態であり、中心軸を回転中心として回転走査するように設定した形態を示している。

図１２に示す形態では、中心軸が水平に近づくように傾けることで、進行方向に長い範囲を走査することが可能となっている。従って、例えば、側方の走査角度φ２の範囲で走査することにより、図１２中に進行方向として示す凹部の進行方向の長さＬを判定することが可能である。判定することが可能な進行方向の長さＬは、図１１に示す形態と比べて、より前方にある段階から判定することができるので、進行方向の安全性を高めることが可能である。

図１３は、本発明に係る計測装置３を備えた移動体１における走査範囲の一例を模式的に示す概念図である。図１３では、計測装置３を取り付けた移動体１を上方からの視点で示している。図１３は、円状に走査するように計測装置３を取り付け、移動体１の走査角度φ１に対応する前方から走査角度φ２に対応する両側方にかけて走査するように設定した形態を例示している。図１３に例示する形態では、凹部の連続性を検出した場合に、連続する走査方向に応じて幅方向の長さＷ及び／又は進行方向の長さＬを判定することがで可能である。

＜設定画面＞
計測装置３に対する各種設定は、図４を用いて説明したように計測装置３に設定装置４を有線通信又は無線通信により接続することにより、設定装置４を用いて行うことができる。図１４は、本発明に係る移動体１に用いられる計測装置３に各種設定値を入力する際の表示画面の一例を示す説明図である。図１４は、設定プログラム４１ａを実行して設定装置４として機能するコンピュータに、計測装置３を接続し、計測装置３の各種設定値を設定する際に、設定装置４の表示部４３に表示される表示画面の一例を示している。図１４では、円状に走査する場合の表示画面を例示しており、正面方向の領域及び側方の領域における凹部を判定する。なお、以降では、正面方向の領域を第１領域Ａとし、側方の領域を第２領域Ｂとして説明する。

表示画面の左上部には、設定値となる数値の入力欄、各種領域の有無を設定する入力欄、警戒領域Ａａ又は危険領域Ａｄであると判定した場合における危険に係る報知、制御等の方法を示す危険対応の方法を設定する入力欄等の様々な入力欄が表示される。そして、使用者は、例えば、数値の入力欄に、第１走査角度、第２走査角度、第１領域Ａの安全領域Ａｓ、警戒領域Ａａ、危険領域Ａｄを決定する基準値、第２領域Ｂの安全領域Ａｓ、警戒領域Ａａ、危険領域Ａｄを決定する基準値等の各種設定値を入力する。なお、各種角度の設定値は角度そのものを示す数値を入力するようにしても良いが、後述するように角度に換算可能な角度以外の数値等の情報を入力するようにしても良い。即ち、各種角度の設定値は、角度に係る情報として入力及び設定することが可能である。各種基準値についても同様であり、基準値に係る情報として入力及び設定することが可能である。

表示画面の中央部には計測装置３の計測領域の画像が表示されている。図１４では、距離を計測する範囲と設定された領域との関係を平面図として表示した例を示している。計測領域は、第１領域Ａ、第２領域Ｂ及び障害物検知領域Ｃを区分して示している。また、第１領域Ａ内は、安全領域Ａ（Ａｓ）及び警戒領域Ａ（Ａａ）が区分して示されており、警戒領域Ａ（Ａａ）より遠方は危険領域Ａ（Ａｄ）となる。さらに、第２領域Ｂ内は、安全領域Ｂ（Ａｓ）及び警戒領域Ｂ（Ａａ）が区分して示されており、警戒領域Ｂ（Ａａ）より遠方は危険領域Ｂ（Ａｄ）となる。

また、各領域は、様々な数値により定義されている。図１４に示す例では、各種領域を示す正面方向の角度として、第１領域Ａの角度を示す第１走査角度φ１、第２領域Ｂの角度に関する第２走査角度φ２及び障害物検知領域Ｃの角度を示す障害物検知角度φ３が定義されている。なお、第２領域Ｂは、第２走査角度φ２の範囲内で、かつ第１走査角度φ１にて規定される第１領域Ａを除く両端の領域となる。また、図１４では、各領域の中心角を領域の角度として定義した例を示しているが、進行方向（正面方向）から領域の縁部までの角度により定義する等、適宜設定することが可能である。その場合、第２領域Ｂは、第１領域Ａの縁部からの角度により定義することも可能である。また、例えば、第１領域Ａの安全領域Ａ（Ａｓ）は、進行方向における安全領域Ａ（Ａｓ）までの第１領域深さ（距離）Ｄ１及び第１領域深さＤ１における進行方向と直交する方向における第１領域幅Ｗ１により定義されている。なお、第１領域深さＤ１及び第１領域幅Ｗ１が規定されれば、これらの数値を第１走査角度φ１に換算することができる。即ち、第１領域深さＤ１及び第１領域幅Ｗ１は、前述の角度に係る情報として入力及び設定することができる。他にも、座標、面積等の様々な種類の値を適宜組み合わせて第１走査角度φ１を規定することができる。また、第２領域Ｂの安全領域Ｂ（Ａｓ）についても、当該領域における安全領域Ｂ（Ａｓ）までの第２領域深さ（距離）Ｄ２及び第２領域深さＤ２において進行方法と平行な方向となる第２領域幅Ｗ２により定義されており、これらの数値を、角度に係る情報として入力及び設定することができる。なお、第３領域Ｃは、走査した範囲内において、反射対象が障害物か否かを判定するための領域であり、設定される障害物基準値未満の領域に反射対象が存在する場合、当該反射対象は障害物であると判定する。

計測領域の画像は、数値を入力して設定することにより、設定値に応じて画像が適宜変化するようになっている。また、計測領域の画像そのものを変化させる入力操作を行い、入力及び設定する数値を決定することも可能である。

なお、図１４に例示した平面図は、距離を計測する斜め下の方向が縦方向（以下、Ｙ軸方向という）となる座標系を用いて表示しているが、計測装置３が取り付けられている高さ、走査面の俯角等の情報を入力することにより、移動体１の接地面（水平面）をＹ軸方向とする座標系に投影して表示する等、適宜設定することが可能である。

図１５は、本発明に係る移動体１に用いられる計測装置３に各種設定値を入力する際の表示画面の一例を示す説明図である。図１５は、設定装置４の表示部４３に表示される表示画面の他の例であり、放物線上に走査する場合の表示画面を例示している。図１５に例示するように、走査範囲となる走査曲線の種類が変更された場合、変更された種類に応じた設定画面が表示される。

＜各種処理＞
以上のように構成された本発明に係る各種装置の処理について説明する。先ず、計測装置３及び設定装置４の処理について説明する。図１６Ａは、本発明に係る移動体１に用いられる計測装置３の設定値を設定する設定装置４の設定値入力処理の一例を示すフローチャートである。設定装置４は、記録部４１に記録している設定プログラム４１ａを実行する制御部４０の制御により、設定値入力処理を実行する。設定装置４が備える制御部４０は、例えば、計測装置３から初期走査等の試験走査による距離情報を接続部４４にて受信する（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１にて受信する距離情報とは、計装装置３にて初期走査、更生走査等の試験走査による計測結果となる距離を示す情報である。受信する距離情報には、回転又は揺動に係る走査角度に対応付けられた距離が示されている。

制御部４０は、受信した距離情報にて示される走査角度と距離との関係に基づいて走査曲線を描画する演算を行う（Ｓ１０２）。ステップＳ１０２の演算により描画された走査曲線は、適宜表示部４３に表示される。

制御部４０は、ステップＳ１０２にて描画した走査曲線に基づいて走査曲線の種類を判定する（Ｓ１０３）。ステップＳ１０３における走査曲線とは、走査方向に対する走査において走査範囲となる形状であり、前述の様に円状、楕円状、放物線状又は双曲線状の種類に分類される。判定は、例えば、予め記録しているパターンと照合することにより行われる。

制御部４０は、判定した走査曲線の種類に基づいて、例えば、図１４に示した表示画面を表示し、使用者の操作に基づいて設定値となる数値、画像等の情報の入力を入力部４２から受け付ける（Ｓ１０４）。

制御部４０は、入力された設定値に係る情報に基づいて設定範囲を表示部４３に表示する（Ｓ１０５）。使用者は、表示された内容を確認し、表示された内容での設定の可否に係る操作を行う。操作を受け付け、制御部４０は、設定値の設定を行うか否かを判定する（Ｓ１０６）。

ステップＳ１０６において、設定値の設定を行うと判定した場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、制御部４０は、入力を受け付けている設定値に係る情報を接続部４４から通信線を介して計測装置３へ送信する（Ｓ１０７）。

ステップＳ１０６において、設定値の設定を行わないと判定した場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、制御部４０は、ステップＳ１０４へ戻り、以降の処理を繰り返す。

このようにして、設定装置４は設定入力処理を実行する。

図１６Ｂは、本発明に係る移動体１に用いられる計測装置３の設定値設定処理の一例を示すフローチャートである。計測装置３は、制御部３０の制御により、接続部３２にて設定値に係る情報を受信し（Ｓ２０１）、受信した設定値に係る情報を記録部３０ａに記録する（Ｓ２０２）。記録部３０ａに記録された設定値に係る情報は、適宜選択され、設定値として、計測装置３の処理に用いられる。設定値としての処理において、適宜、数値変換、角度換算等の処理が行われ、計測装置３にて取扱可能な数値となる。

このようにして、計測装置３は設定値設定処理を実行する。

以上のようにして、設定値に係る情報が設定された計測装置３を備える移動体１の処理について説明する。以下に説明する処理は、図１４に例示した走査範囲を設定した場合の処理を例示したものであり、図１４においてφ１として示した走査範囲を第１領域、φ２として示した走査範囲を第２領域として説明する。

図１７は、本発明に係る移動体１にて実行される状況検知処理の一例を示すフローチャートである。移動体１は、計測装置３により、周囲を走査し、反射対象にて反射された電磁波の受信状況に基づいて距離を計測し、計測した距離に基づいて、周囲の状況を検知する状況検知処理を実行する。移動体１は、計測装置３の制御部３０の制御により、計測した距離に係る距離情報を取得する（Ｓ３０１）。ステップＳ３０１にて取得する距離情報には、反射対象までの距離だけでなく、必要に応じて当該距離に係る角度、対応する各種領域等の情報が含まれている。

制御部３０は、取得した距離情報に基づいて第１領域凹部検知処理を実行する（Ｓ３０２）。第１領域凹部検知処理とは、検知した反射対象が第１領域において距離に基づき区分される安全領域Ａｓ、警戒領域Ａａ及び危険領域Ａｄのうちのいずれの領域に位置するかを判定し、判定した領域に応じた対応を行う処理である。第１領域凹部検知処理の具体的な内容については後述する。

さらに、制御部３０は、取得した距離情報に基づいて第２領域凹部検知処理を実行する（Ｓ３０３）。第２領域凹部検知処理とは、検知した反射対象が第２領域において距離に基づき区分される安全領域Ａｓ、警戒領域Ａａ及び危険領域Ａｄのうちのいずれの領域に位置するかを判定し、判定した領域に応じた対応を行う処理である。第２領域凹部検知処理の具体的な内容については後述する。

さらに、制御部３０は、取得した距離情報に基づいて障害物検知処理を実行する（Ｓ３０４）。ステップＳ３０４の障害物検知処理とは、走査した範囲内において、反射対象までの距離が予め設定している障害物基準値未満の場合に、反射対象は障害物であり、障害物が接近していると判定して対応する処理である。即ち、ステップＳ３０４の障害物検知処理とは、走査角度及び障害物基準値により定義される障害物検知領域内に反射対象が存在するか否かを判定する処理である。障害物検知処理の具体的な内容については後述する。

このようにして、移動体１の状況検知処理が繰り返し実行される。

図１８は、本発明に係る移動体１にて実行される第１領域凹部検知処理の一例を示すフローチャートである。図１８を用いて示す第１領域凹部検知処理は、図１７に示した状況検知処理のステップＳ３０２として実行される第１領域凹部検知処理に対応している。移動体１は、計測装置３の制御部３０の制御により、取得した距離情報に基づいて、反射対象が第１領域における危険領域Ａｄの範囲内であるか否かを判定する（Ｓ４０１）。ステップＳ４０１において、第１領域及び危険領域Ａｄは、記録部３０ａに設定値として記録されている情報に基づいて規定される。

ステップＳ４０１において、第１領域における危険領域Ａｄの範囲内であると判定した場合（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、制御部３０は、危険領域Ａｄとなる凹部の幅を積算し（Ｓ４０２）、連続して積算した凹部の幅が除外値以上であるか否かを判定する（Ｓ４０３）。ステップＳ４０３の除外値は、記録部３０ａに設定値として記録されている情報に基づいて規定される。

計測装置３は、移動体１の周囲を走査しながら反射対象までの距離を連続的に計測する。そして、危険領域Ａｄと判定する凹部の連続性から危険領域Ａｄの幅を計測する。そこで、凹部の幅の基準を除外値として設定しておくことにより、移動体１は、危険領域Ａｄであるとの判定から積算して求められる凹部の幅が、除外値以上である場合、除外値として規定される幅以上の幅を有する凹部が存在すると判断することが可能となる。進行方向に凹部が存在したとしても、その幅が、除外値として規定される幅、例えば、タイヤの幅未満である場合、危険性は低いと考えられるので、危険を回避するための危険対応処理の対象から除外することができる。また、タイヤの幅に基づく幅以外に適宜除外値を設定することにより、例えば、グレーチング、格子、網等の狭い幅の凹部を危険対応処理の対象から除外することが可能となる。なお、凹部の幅は、例えば、計測装置３から発信されるレーザのピッチ及び反射対象までの距離等の情報に基づいて算出される。

ステップＳ４０３において、連続して積算した凹部の幅が除外値以上であると判定した場合（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、反射対象が第１領域における危険領域Ａｄの範囲内に位置すると判断し、制御部３０は、危険対応処理を実行する（Ｓ４０４）。

ステップＳ４０４にて実行する危険対応処理とは、移動体１の搭乗者に対する報知、移動体１の移動の制御等の処理である。搭乗者に対する報知とは、危険状況を示す警報音の鳴動、表示、音声出力等の各種処理である。移動体１の移動の制御とは、アクセル制御、最大速度制御、ブレーキ制御等の各種処理である。移動体１の制御は、計測装置３から制御に係る制御信号を移動体本体２へ出力し、入力部２２にて制御信号を受け付けた移動体本体２が、制御信号に基づき制御部２３を制御することにより行われる。即ち、計測装置３の制御部３０は、制御信号を移動本体２へ出力することにより、移動本体２の制御部２３に危険対応処理を実行させる。なお、第１領域の凹部が一定以上の幅を有すると判定したステップＳ４０４における危険対応処理としては、危険状況を搭乗者に報知し、更に移動体１を停止する制御が行われる。

そして、移動体１は、第１領域凹部検知処理を終了し、状況検知処理の次のステップを実行する。

ステップＳ４０３において、連続積算回数が除外値未満であると判定した場合（Ｓ４０３：ＮＯ）、制御部３０は、反射対象が第１領域における危険領域Ａｄの範囲内に位置すると判断するが、危険対応処理は実行せずに、第１領域凹部検知処理を終了し、状況検知処理の次のステップを実行する。なお、危険対応処理を全く行わないのでは無く、注意灯の点灯等の軽微な処理だけとするようにしてもよい。

ステップＳ４０１において、第１領域における危険領域Ａｄの範囲内ではないと判定した場合（Ｓ４０１：ＮＯ）、制御部３０は、第１領域が警戒領域Ａａの範囲内であるか否かを判定する（Ｓ４０５）。

ステップＳ４０５において、第１領域における警戒領域Ａａの範囲内であると判定した場合（Ｓ４０５：ＹＥＳ）、制御部３０は、警戒領域Ａａとなる凹部の幅を積算し（Ｓ４０６）、連続して積算した凹部の幅が除外値以上であるか否かを判定する（Ｓ４０７）。なお、連続して積算する凹部の幅は、危険領域Ａｄの場合及び警戒領域Ａａの場合で、個別に積算して算出してもよく、併せて積算して算出しても良い。個別に積算を行う場合、連続積算幅の初期化の時期は適宜設定することが可能である。即ち、深い凹部と浅い凹部が連続する場合、どのように判定するかを適宜設定することが可能である。また、除外値を共通の設定とすることも、異なる設定とすることも可能である。

ステップＳ４０７において、連続して積算した凹部の幅が除外値以上であると判定した場合（Ｓ４０７：ＹＥＳ）、反射対象が、第１領域における警戒領域Ａａの範囲内に位置すると判断し、制御部３０は、危険対応処理を実行する（Ｓ４０８）。なお、警戒領域Ａａと判定される凹部が一定以上の幅を有すると判定したステップＳ４０８における危険対応処理としては、危険状況を搭乗者に報知し、更に移動体１を減速し低速走行させる制御が行われる。

そして、移動体１は、第１領域凹部検知処理を終了し、状況検知処理の次のステップを実行する。

ステップＳ４０５において、第１領域における警戒領域Ａａの範囲内ではないと判定した場合（Ｓ４０５：ＮＯ）、反射対象が第１領域における安全領域Ａｓの範囲内に位置すると判断して、第１領域凹部検知処理を終了し、状況検知処理の次のステップを実行する。このとき、ステップＳ４０２及びＳ４０６にて積算した凹部の連続積算幅は初期化される。

ステップＳ４０７において、連続して積算した凹部の幅が除外値未満であると判定した場合（Ｓ４０７：ＮＯ）、制御部３０は、反射対象が第１領域における警戒領域Ａａの範囲内に位置すると判断するが、危険対応処理は実行せずに、第１領域凹部検知処理を終了し、状況検知処理の次のステップを実行する。なお、危険対応処理を全く行わないのでは無く、注意灯の点灯等の軽微な処理だけとするようにしてもよい。

ステップＳ４０４及びＳ４０８では、報知及び制御の双方を実施する形態を示したが、いずれか一方を実施するようにしても良い。また、停止制御及び低速制御を行う際に、減速勾配の設定、段階的減速の設定等の設定を行い、設定通りに減速制御を行う等、適宜制御することができる。なお、危険対応処理にも更に細分化した領域を設け、危険度、即ち、連続積算幅にて規定される幅、反射対象までの距離等の基準に応じて適宜設定するようにしてもよい。

図１９は、本発明に係る移動体１にて実行される第２領域凹部検知処理の一例を示すフローチャートである。図１９を用いて示す第２領域凹部検知処理は、図１７に示した状況検知処理のステップＳ３０３として実行される第２領域凹部検知処理に対応している。移動体１は、計測装置３の制御部３０の制御により、取得した距離情報に基づいて、反射対象が第２領域における危険領域Ａｄの範囲内であるか否かを判定する（Ｓ５０１）。

ステップＳ５０１において、第２領域における危険領域Ａｄの範囲内であると判定した場合（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、制御部３０は、危険領域Ａｄとなる凹部の幅を積算し（Ｓ５０２）、連続して積算した凹部の幅が除外値以上であるか否かを判定する（Ｓ５０３）。

ステップＳ５０３において、連続して積算した凹部の幅が除外値以上であると判定した場合（Ｓ５０３：ＹＥＳ）、反射対象が第２領域における危険領域Ａｄの範囲内に位置すると判断し、制御部３０は、危険対応処理を実行する（Ｓ５０４）。ステップＳ５０４における危険対応処理としては、危険状況を搭乗者に報知し、更に移動体１を停止する制御が行われる。

そして、移動体１は、第２領域凹部検知処理を終了し、状況検知処理の次のステップを実行する。

ステップＳ５０３において、連続積算回数が除外値未満であると判定した場合（Ｓ５０３：ＮＯ）、制御部３０は、反射対象が第２領域における危険領域Ａｄの範囲内に位置すると判断するが、危険対応処理は実行せずに、第２領域凹部検知処理を終了し、状況検知処理の次のステップを実行する。なお、危険対応処理を全く行わないのでは無く、注意灯の点灯等の軽微な処理だけとするようにしてもよい。

ステップ５０１において、第２領域における危険領域Ａｄの範囲内ではないと判定した場合（Ｓ５０１：ＮＯ）、制御部３０は、反射対象が第２領域における警戒領域Ａａの範囲内であるか否かを判定する（Ｓ５０５）。

ステップＳ５０５において、第２領域における警戒領域Ａａの範囲内であると判定した場合（Ｓ５０５：ＹＥＳ）、制御部３０は、警戒領域Ａａとなる凹部の幅を積算し（Ｓ５０６）、連続して積算した凹部の幅が除外値以上であるか否かを判定する（Ｓ５０７）。

ステップＳ５０７において、連続して積算した凹部の幅が除外値以上であると判定した場合（Ｓ５０７：ＹＥＳ）、反射対象が第２領域における警戒領域Ａａの範囲内に位置すると判断し、制御部３０は、危険対応処理を実行する（Ｓ５０８）。なお、警戒領域Ａａと判定される凹部が一定以上の幅を有すると判定したステップＳ５０８における危険対応処理としては、危険状況を搭乗者に報知し、更に移動体１を減速し低速走行させる制御が行われる。

そして、移動体１は、第２領域凹部検知処理を終了し、状況検知処理の次のステップを実行する。

ステップＳ５０５において、第２領域における警戒領域Ａａの範囲内ではないと判定した場合（Ｓ５０５：ＮＯ）、反射対象が第２領域における安全領域Ａｓの範囲内に位置すると判断して、第２領域凹部検知処理を終了し、状況検知処理の次のステップを実行する。このとき、ステップＳ５０２及びＳ５０６にて積算した凹部の連続積算幅は初期化される。

ステップＳ５０７において、連続して積算した凹部の幅が除外値未満であると判定した場合（Ｓ５０７：ＮＯ）、制御部３０は、反射対象が第２領域における危険領域Ａｄの範囲内に位置すると判断するが、危険対応処理は実行せずに、状況検知処理の次のステップを実行する。なお、危険対応処理を全く行わないのでは無く、注意灯の点灯等の軽微な処理だけとするようにしてもよい。

図２０は、本発明に係る移動体１にて実行される障害物検知処理の一例を示すフローチャートである。図２０を用いて示す障害物検知処理は、図１７に示した状況検知処理のステップＳ３０４として実行される障害物検知処理に対応している。移動体１は、計測装置３の制御部３０の制御により、取得した距離情報に基づいて、反射対象が障害物検知領域の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ６０１）。ステップＳ６０１は、障害物検知領域として設定されている範囲内において、障害物となる反射対象が存在するか否かを判定する処理である。

ステップＳ６０１にて、反射対象が障害物検知領域の範囲内であると判定した場合（Ｓ６０１：ＹＥＳ）、制御部３０は、危険対応処理を実行する（Ｓ６０２）。ステップＳ６０２における危険対応処理とは、移動体１の搭乗者に対する報知、移動体１の移動の制御等の処理である。搭乗者に対する報知とは、危険状況を示す警報音の鳴動、表示、音声出力等の各種処理である。移動体１の移動の制御とは、アクセル制御、最大速度制御、ブレーキ制御等の各種処理である。即ち、危険対応処理とは、危険状況を搭乗者に知らせ、更に移動体１の減速、停止等の制御を行う処理を示している。

ステップＳ６０１において、反射対象が障害物検知領域内ではないと判定した場合（Ｓ６０１：ＮＯ）、ステップＳ６０２の処理は実行されない。

このようにして、移動体１の障害物検知処理が実行され、状況検知処理の次のステップが実行される。

状態検知処理の第１領域凹部検知処理及び第２領域凹部検知処理並びに障害物検知処理において、危険対応処理を実行した場合、その危険対応処理を継続するように設定することも可能であり、また継続しないように設定することも可能である。また、継続するように設定した場合においては、その継続時間についても設定することも可能である。例えば、移動体１が、危険領域Ａｄに位置すると判断して停止制御を行った場合、即ちブレーキによる制動を開始した場合、以降の検知結果に関わらず、制動を維持するように設定する。これにより、例えば、正面に溝があり、その溝を通り過ぎたとしても、再加速を行うのではなく、停止するまでその制御状態を維持することで安全性を高めることができる。

危険対応処理の状態を継続するように設定した場合、その状態の解除方法も適宜設定することが可能である。例えば、搭乗者が、後進（バック）を行う操作を行った場合に、危険対応処理の状態を解除するように設定する。移動体１が凹部の手前で停止した場合に、後進することができなければ、その後の操作が困難になる恐れがあるからである。なお、危険対応処理の状態の解除が必要な状況としては、移動体１が、段差の検出に基づく危険対応処理として停止し、動かなくなった状況、溝を通り過ぎて現在は溝を検知していないが事前の危険対応処理が継続されて停止状態を維持し続けている状況等の状況も考えられる。また、解除の方法としては、操舵を行った場合（ハンドルをきった場合）に、解除するように設定するようにしてもよい。さらに、一般的にシニアカーには、ハンドルにアクセルバーが設けられており、アクセルバーを強く握ると停止する機能を有することに鑑み、このようなシニアカーに適用する場合については、握られたアクセルバーを開放した後、更に握り直したとき、停止状態でアクセルバーを強く握ったとき等を契機として、危険対応処理の状態を解除するように設定することも可能である。さらに、搭乗者が任意のタイミングで解除できるように、解除スイッチを設ける等、適宜設定することが可能である。

図２１は、本発明に係る移動体１にて実行される設定値切替処理の一例を示すフローチャートである。移動体１の移動に際し、障害物及び凹部に対して危険と判断する状況は、移動速度、操舵状況等の移動状況、及び加速操作、操舵操作等の移動のための操作の状況により異なる。設定値切替処理は、このような状況に応じて設定値を切り替える処理である。

移動体１が備える計測装置３の制御部３０は、移動の状況又は移動のための操作の状況を検出し（Ｓ７０１）、検出した状況に応じて設定値を切り替える（Ｓ７０２）。移動体本体２は、状況検出部２０により移動状況及び操作状況を検出し、検出した状況を示す情報を出力部２１から計測装置３へ出力する。計測装置３の制御部３０は、状況を示す情報の入力を受け付け、受け付けた情報にて示される状況に応じて設定値を切り替える。切替の対象となる設定値は、状況を示す情報に対応付けて記録部３０ａに記録されており、入力された情報に対応する設定値を選択することにより、設定値を切り替えることができる。なお、切替の対象となる設定値は、様々な設定値が個々に記録されていても良く、また、複数の設定値の組み合わせが設定パターンとして記録されていても良い。

設定値切替処理は、例えば、前述の状況検知処理と並行して実施される

以上、詳述したように本発明では、移動体１に、取付位置から下方を走査するように計測装置３を取り付ける。計測装置３は、下方の反射対象までの距離を計測すべく、取付位置近傍を頂点として下方へ広がる仮想的な円錐の円錐面又は円錐面の一部をなすように電磁波を走査し、反射対象までの距離を計測する。これにより、円状、楕円状、放物線状、双曲線状と様々な形状で走査し、移動体１の周囲の凹部を検知することが可能となる。従って、例えば、前方、側方及び後方を走査するように取り付けて周囲の凹部を検知することも可能であり、また、移動体が停止状態であっても、前方の凹部の長さを判定することが可能である等、目的に応じた様々な設定を行うことができる。

このように下方へ向けて仮想的な円錐の円錐面又は円錐面の一部をなすように電磁波を走査する本発明に係る計測装置１は、例えば、建造物に取り付けて、取付位置から下方を走査するライトカーテン等の実施形態に展開することも可能である。これにより、取付位置から下方に生じた様々な異常の検知、例えば、侵入者の発見等の異常検知を行うことが可能となる。

前記実施の形態は、本発明の無数に存在する実施例の一部を開示したに過ぎず、目的、用途、仕様、設定等の様々な要因を加味して適宜設計することが可能である。

例えば、前記実施の形態では、移動体１として、ハンドル型電動車椅子を例示したが、本発明に係る移動体１は、地上を移動する物体全般を示すものである。即ち、例示した物体の他、乗用ゴルフカート、ジョイスティック型電動車椅子、倒立振子型車両、自立走行型モビリティ（有人及び無人の双方を含む）等の搭乗可能な小型の車両、また、乗用車、二輪車等の一般的な車両、更には、パワーショベル、フォークリフト等の重機に適用することも可能である。また、手押し車等の移動支援に要する装置も移動体１として用いることが可能である。さらに、これらの地上を移動する地上移動体に限らず、海上を移動する船舶等の海上移動体、ビルの壁面を移動する壁面移動体等の様々な移動体に適用することが可能である。なお、例えば、壁面移動体のように水平面以外の垂直面等の面を移動する場合、前記実施の形態にて記載した下方とは、壁面方向等の接触面方向を示すことになる。

また、前記実施の形態では、計測装置３を移動体１の前部に取り付ける形態を示したが、本発明はこれに限らず、前部に加え又は前部に替えて、移動体１の後部、側部等の他の部位に取り付ける等、様々な形態に展開することが可能である。

また、前記実施の形態では、計測装置３が制御部３０として使用可能な本発明に係る制御回路を備える形態を示したが、本発明はこれに限るものではない。即ち、移動体本体２が本発明に係る制御回路を備えていても良く、本発明に係る制御回路を備える制御装置を、計測装置３及び移動体本体２に取り付け可能となるように設計してもよい。さらには、計測装置３及び移動体本体２の双方に本発明に係る制御回路を組み込み、適宜処理を分担させるようにしてもよい等、様々な形態に展開することが可能である。

１ 移動体
２ 移動体本体
２０ 状況検出部
２１ 出力部
２２ 入力部
２３ 制御部
３ 計測装置
３０ 制御部
３０ａ 記録部
３１ 距離計測部
３１ａ 発信部
３１ｂ 受信部
３１ｃ 走査機構
３１ｄ 演算部
３２ 接続部
４ 設定装置
４０ 制御部
４１ 記録部
４１ａ 設定プログラム
４２ 入力部
４３ 表示部
４４ 接続部

Claims (8)

1. 電磁波を発信し、反射対象にて反射された前記電磁波の受信状況を計測する計測装置を備えた移動体であって、
   前記計測装置は、
   中心軸を中心として回転又は揺動することで走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすように前記電磁波を走査する光学機構を備える
   ことを特徴とする移動体。
2. 請求項１に記載の移動体であって、
   前記中心軸の走査側は、真下を向くように配設されている
   ことを特徴とする移動体。
3. 請求項１に記載の移動体であって、
   前記中心軸の走査側は、斜め下方を向き、かつ前記中心軸の走査側と前記電磁波の発信方向とがなす角度は、前記中心軸の走査側と水平線とがなす角度より小さい
   ことを特徴とする移動体。
4. 請求項１に記載の移動体であって、
   前記中心軸の走査側は、斜め下方を向き、かつ前記中心軸の走査側と前記電磁波の発信方向とがなす角度は、前記中心軸の走査側と水平線とがなす角度と等しい
   ことを特徴とする移動体。
5. 請求項１に記載の移動体であって、
   前記中心軸の走査側は、斜め下方を向き、かつ前記中心軸の走査側と前記電磁波の発信方向とがなす角度は、前記中心軸の走査側と水平線とがなす角度より大きい
   ことを特徴とする移動体。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の移動体であって、
   前記電磁波の受信状況に基づいて反射対象までの距離を計測する手段と、
   計測した距離を、予め設定されている基準値と比較する手段と、
   比較により、計測した距離が、基準値以上であると判定した情報に基づいて、危険対応処理を実行する手段と
   を備えることを特徴とする移動体。
7. 電磁波を発信し、反射対象にて反射された前記電磁波の受信状況を計測する計測装置であって、
   中心軸を中心として回転又は揺動することで走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすように前記電磁波を走査する光学機構を備える
   ことを特徴とする計測装置。
8. 電磁波を発信し、反射対象にて反射された前記電磁波の受信状況を計測する計測方法であって、
   中心軸を中心として回転又は揺動することで走査面が円錐面又は円錐面の一部をなすように前記電磁波を走査する
   ことを特徴とする計測方法。

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