JP2017026535A

JP2017026535A - 障害物判定装置及び障害物判定方法

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Publication number: JP2017026535A
Application number: JP2015147358A
Authority: JP
Inventors: 達朗黒田; Tatsuro Kuroda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-27
Also published as: JP6781535B2

Abstract

【課題】測距装置を備えた障害物判定装置において、簡易な構成と簡易なアルゴリズムにより、衝撃による揺れや地面の傾斜変化が生じた場合でも地面を障害物と誤判定しないようにする。
【解決手段】障害物判定装置は、測距装置１０と、測距装置１０の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する障害物判定部と、を備える。上記計測空間領域は、例えば計測空間領域Ｄ１のように、上記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、上記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義されている。
【選択図】図４Ｂ

Description

本発明は、障害物判定装置及び障害物判定方法に関する。

センサ情報を利用して自己の動作を決定し、自律的に行動する自律走行装置（自動走行装置とも呼ばれる）が開発されている。例えば光学式の測距装置（測距センサ）は、測定範囲内に存在する物体との距離を計測することができ、１次元又は２次元の距離データマップを取得することができるため、自律走行装置が障害物を検知して回避するための安全装置として用いられている。

自律走行装置のような移動体が障害物を検知するための構成に関して、例えば特許文献１には、デプスセンサと、デプスセンサにより取得された距離画像に基づいてデプスセンサの俯角を推定する俯角推定部と、上記俯角、上記デプスセンサの高さ、及び上記距離画像の距離に基づいて路面に存在する障害物を検出する検出部と、を備えた障害物検出装置が開示されている。この障害物検出装置は、移動体の走行時にデプスセンサが揺れて俯角が変動しても、移動体が走行する路面における障害物を検出することができる。

特開２０１３−２５４４７４号公報

測距装置を利用して障害物を検出する構成では、測距装置によって物体との距離を計測することができるものの、測距装置による計測範囲（計測空間領域）内に地面が含まれる場合、地面と検出すべき障害物とを区別して検出することができない。地面と障害物とを区別して検出するためには、例えば測距装置と地面との相対角度と計測距離とに基づいて、計測点が地面かどうかを判別する必要がある。しかしながら、この方法では、車体及び測距装置に揺れが生じた場合や地面の傾斜が変化する位置の手前に到達した場合に、測距装置と地面との相対角度が変動するため、精確に判別することが困難になる。

地面と障害物とを区別して検出するための構成としては、測距装置の出力データに対してデータ処理を施し、障害物とは別のオブジェクトとして地面を正しく認識することが考えられるが、この場合、データ処理の負荷が大きくなる。また、衝撃による揺れや地面の傾斜変化をデータ処理により補正するためには、アルゴリズムがより複雑となり、更にデータ処理の負荷が大きくなる。そして、負荷の大きいデータ処理を行うためには、高性能で高コストの処理系が必要となる。

また、特許文献１に記載の技術は、移動体の走行時にデプスセンサが揺れた俯角が変動しても路面上の障害物を検出するために、データ処理によって地面とセンサとの相対角度を推定しているが、その推定のために複雑なアルゴリズムに基づいて多量の演算処理を行う必要があり、高性能の処理装置が必要となる。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、測距装置を備えた障害物判定装置において、簡易な構成と簡易なアルゴリズムにより、衝撃による揺れや地面の傾斜変化が生じた場合でも地面を障害物と誤判定しないようにすることにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、計測対象物までの距離を計測する測距装置と、該測距装置による距離の計測結果に基づいて、前記測距装置の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する障害物判定部と、を備えた障害物判定装置であって、前記計測空間領域は、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義されていることを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記計測空間領域は、前記深度に依らず、前記計測空間領域の上面の位置が一定の高さになるように定義されていることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記障害物判定部は、事前に定義された前記計測空間領域の底面の一部を少なくとも含み且つ地面を示す所定形状の障害物を検知した場合にはじめて、前記計測空間領域の定義を、前記底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更することを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第１の技術手段において、前記計測空間領域は、前記深度が深い程、前記計測空間領域の上面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義されていることを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第４の技術手段において、前記障害物判定部は、前記障害物判定部は、事前に定義された前記計測空間領域の底面の一部を少なくとも含み且つ地面を示す所定形状の障害物を検知した場合にはじめて、前記計測空間領域の定義を、前記底面及び前記上面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更することを特徴としたものである。

第６の技術手段は、計測対象物までの距離を計測する測距装置による距離の計測結果に基づいて、前記測距装置の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する障害物判定ステップを有する障害物判定方法であって、前記計測空間領域は、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義されていることを特徴としたものである。

本発明によれば、測距装置を備えた障害物判定装置において、測距装置の前方の計測空間領域を、地面を検出し難いように定義することにより、複雑な構成とアルゴリズムを必要とすることなく単純なアルゴリズムで、衝撃による揺れや地面の傾斜変化が生じた場合でも地面を障害物と誤判定しないようにできる。

本発明の第１の実施形態に係る障害物判定装置の一構成例を示すブロック図である。図１の障害物判定装置を備えた移動体の一構成例を示す外観図である。障害物判定装置を搭載した移動体における従来の計測空間領域の例を示す進行方向断面図である。図３Ａの計測空間領域が地形変化により変化した例を示す模式図である。図３Ａの計測空間領域の進行方向に垂直な面の断面図である。図３Ｂの計測空間領域の進行方向に垂直な面の断面図である。図１の障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の例を示す進行方向断面図である。図４Ａの計測空間領域が地形変化により変化した例を示す模式図である。図４Ａの計測空間領域が地形変化により変化した他の例を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の例を示す進行方向に垂直な面の断面図である。図５Ａの計測空間領域が地形変化により変化した例を示す模式図である。本発明の第３の実施形態に係る障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の例を示す斜視図である。本発明の第４の実施形態に係る障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の例を示す進行方向に垂直な面の断面図である。

本発明に係る障害物判定装置は、測距装置を用いて障害物を判定する装置であり、地面を障害物として誤検知することを防ぐようにした装置である。この障害物判定装置は、主に移動体に設置される。この移動体は、工場や公共施設の施設内、或いはそれらの施設や駐車場等の敷地内で移動させる移動体や、公道を走行する自動車や自動二輪車等の移動体などである。特に敷地内や施設内で自動的に移動させる移動体には、自律走行型の制御機構を有する、所謂、自律走行装置がある。自動車等の運転者による運転を基本とする移動体も自律走行型の制御を搭載することで、自律走行、或いは運転者の運転補助としての自律走行が可能になる。また、上記障害物判定装置が搭載される移動体は、人や物を運搬する運搬目的だけでなく、移動しながら周囲を監視するためにも用いることができ、その場合の移動体は監視ロボットとも呼べる。以下、図面を参照しながら、本発明の様々な実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１〜図４Ｃを参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る障害物判定装置の一構成例を示すブロック図で、図２は、図１の障害物判定装置を備えた移動体の一構成例を示す外観図である。

図１で例示するように、本実施形態に係る障害物判定装置１は、光学式の計測機構により計測対象物Ｍまでの距離を計測する光学式測距装置（以下、単に測距装置）１０、及び障害物判定部１７を備える。

具体的には、測距装置１０は、レーザ光源から出力される測定光に変調を加えて光学窓を通して対象物に照射し、計測対象物Ｍからの反射光を、光学窓を通して受光素子で検出して距離を測定する。測定光の変調方式としてＡＭ（Amplitude Modify）方式とＴＯＦ（Time of Flight）方式が実用化されており、測距装置１０はいずれの方式を採用してもよい。ＡＭ方式は、正弦波でＡＭ変調された測定光とその反射光を光電変換して、それらの信号間の位相差を計算し、位相差から距離を演算する。ＴＯＦ方式は、パルス状に変調された測定光とその反射光を光電変換し、それらの信号間の遅延時間から距離を演算する方式である。

測距装置１０は、測定光を縦方向及び横方向に２次元的に走査して、反射光を受光することで一定の計測空間領域（計測範囲）内における計測対象物Ｍまでの距離を計測する。つまり、測距装置１０はこの計測範囲におけるエリアセンサであるとも言える。このような測距装置１０として代表的なものは３Ｄ−ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging又はLaser Imaging Detection and Ranging）やレーザレンジファインダなど挙げられるが、計測方向を限ってもよければ、鉛直方向に走査するように設置された２Ｄ−ＬＩＤＡＲを採用することもできる。この場合、水平方向に所定間隔でこのような２Ｄ−ＬＩＤＡＲを配置することで、上述のような計測空間領域をカバーすることができる。なお、レーザレンジファインダはＴＯＦ方式を採用した測距センサであり、走査軸を１軸、２軸もたせることで、それぞれ２次元平面の計測、３次元的な計測が可能となる。また、ＬＩＤＡＲはレーザレンジファインダの一種であるとも言える。

また、この他、光を走査することなく発光部から赤外光などの光を照射し、受光素子に２次元受光センサを使用して、２次元受光センサの受光結果により一定の計測空間領域内における対象物までの距離を計測するようにすることもできる。２次元受光センサとしては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）が挙げられる。このような測距装置としては、例えば、近赤外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）をパルス発光させ、ＣＣＤで反射光の到着時間を読み取って３次元測点画像を得るＴＯＦカメラが挙げられる。

本構成例の測距装置１０は、測定光を出力する発光部１２と、発光部１２から発光された測定光の反射光を受光する受光部１５と、発光された測定光の光路を駆動走査し、反射光を受光部１５に導くためのミラー等の光路調整部を備えた光学機構部１３と、発光部１２から発光された測定光及びその反射光を通過させる光学窓１６と、発光部１２の発光駆動及び上記光路調整部の駆動制御を行う駆動制御部１１と、受光部１５で光電変換された出力信号及び駆動制御部１１からの光路駆動情報に基づいて、計測対象物Ｍまでの距離を算出し、距離情報の計測結果として出力する距離算出部１４と、を有する。

障害物判定部１７は、測距装置１０による距離の計測結果に基づいて、測距装置１０の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する。障害物判定部１７は、障害物判定装置１の前方の計測空間領域内に物体があると判定された場合、その物体を障害物として判定する。上記計測空間領域は、所謂、計測エリア（障害物検知エリア）として基本的に所定の領域に定められており、計測対象点（測点）の座標空間を示す領域であると言える。この計測空間領域については本実施形態の主たる特徴であり、後述する。

障害物判定部１７における障害物の判定方法は問わないが、例えば測距装置１０で距離が計測された（無限遠ではなく有限であった）測点のそれぞれについて直交座標（少なくとも１つの方向の座標は距離とする）を得て、各座標のうち上記計測空間領域内の座標が存在した場合、障害物有りと判定すればよい。好ましくは、上記計測空間領域内に所定数だけ計測された測点が存在した場合にはじめて、障害物有りと判定する。

上述のような障害物判定装置１は、図２で例示するように、障害物を検知しながら障害物との衝突を回避して自動走行する自律走行装置など移動体２に搭載される。この例では、測距装置１０が本体部２０に取り付けられており、本体部２０の内部に障害物判定部１７を構成するユニットが搭載されている。

また、例示した移動体２は、本体部２０に４輪の車輪２１が取り付けられてなり、図示しないが、移動体２を走行させる駆動部やその制御を行う駆動制御部（区別のために車輪駆動制御部と呼ぶ）が設けられている。上記駆動部は、例えば複数の車輪２１を回転駆動するためのモータ及び／又はエンジン等により構成される。無論、例示するような車輪２１に限らず、例えばキャタピラなどを駆動させてもよい。

上記車輪駆動制御部は、障害物判定部１７による判定結果に基づいて障害物との衝突を回避する動作を行わせるように上記駆動部を制御する。ここでは障害物判定部１７により障害物が判定されると、その情報が上記車輪駆動制御部に出力され、そこで、障害物との衝突を回避するように、例えば走行している移動体２の走行方向を変更させたり、減速させたり、障害物の手前で停止させるような制御を行う。この制御に基づいて上記駆動部に、走行方向の変更、減速、停止などの動作を行わせることができ、これにより障害物との衝突を回避することができる。

その他、移動体２には、地図情報を記憶する記憶部や位置情報取得部などを設けることで、予定ルートに沿った移動が可能になる。この位置情報取得部としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）等のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）やＱＺＳＳ（Quasi Zenith Satellite System）などを用いて移動体２の位置を取得するユニットが挙げられる。

次に、図３Ａ〜図４Ｃを併せて参照しながら、本実施形態の主たる特徴について説明する。図３Ａは、障害物判定装置を搭載した移動体における従来の計測空間領域の例を示す進行方向断面図、図３Ｂは、図３Ａの計測空間領域が地形変化により変化した例を示す模式図、図３Ｃは、図３Ａの計測空間領域の進行方向に垂直な面の断面図、図３Ｄは、図３Ｂの計測空間領域の進行方向に垂直な面の断面図である。なお、図３Ａ〜図３Ｄでは従来の計測空間領域を示しているが、後述する第５の実施形態のために、便宜上、その障害物判定装置における測距装置、それを搭載する移動体にそれぞれ符号１６、２を付して説明する。

また、図４Ａは、図１の障害物判定装置１を搭載した移動体２における計測空間領域の例を示す進行方向断面図、図４Ｂは、図４Ａの計測空間領域が地形変化により変化した例を示す模式図、図４Ｃは、図４Ａの計測空間領域が地形変化により変化した他の例を示す模式図である。

本実施形態の主たる特徴として、上記計測空間領域は、上記計測空間領域の前方方向への深度に応じて（つまり上記深度が大きくなるに連れて）、上記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義されている。本実施形態において、この定義は基本的に事前になされている。なお、本発明では、上記計測空間領域の分解能（計測精度）については特に問わず、単に分解能が良ければ計測できる距離や方向の精度が上がるに過ぎない。

ここで、前方方向への深度とは、基本的に光学窓１６からの前方方向への距離を指すが、例えば光学機構部１３又は発光部１２から光学窓１６までの光路の距離を加算した値などを用いてもよい。移動体２が水平な地面に置かれている場合で且つその地面及び移動体２の進行方向に垂直な面内に測距装置１０の光学窓１６が載置されている場合（以下、便宜上、モデル配置と呼ぶ）、上記底面の位置とは、例えば上記地面からの計測空間領域の底端の高さを意味する。つまり、モデル配置の場合、上記底面の位置とは上記計測空間領域の上記地面からのオフセット量を意味する。

具体例を挙げて説明する。図３Ａ，図３Ｃに示す計測空間領域Ｄ０は測距装置１０で計測可能な領域内で定義された直方体の領域であり、上記モデル配置における計測空間領域Ｄ０の断面形状はその上面及び下面が地面Ｇに平行となっている。なお、測距装置１０には計測限界距離が定められていて、計測限界距離よりも遠い位置にある物体については精度良く距離を計測することはできないため、計測空間領域Ｄ０のように深度の大きさ（深さ）に限度をもたせている。また、移動体２の進行速度や旋回径などによって手前方向にも計測限界距離を決めておくことができ、この距離より近い位置に障害物が存在してしまうような場面であってもその距離より遠くの段階で事前に検知済みとなるため問題ない。

例示した計測空間領域Ｄ０であっても、地面Ｇが平坦な場合であれば上記モデル配置となるため問題が生じない。しかし、地面Ｇには通常、段差や未舗装路の凸凹がある。図３Ｂ，図３Ｄで例示するように、地面Ｇに窪み（凹部）Ｇｕが存在し、その窪みＧｕに車輪２１が落ちた場合、計測空間領域Ｄ０の後方部分Ｄ０ａは問題ないが、前方部分Ｄ０ｂが地面Ｇと重複し、測距装置１０が地面Ｇを計測対象物（つまり障害物）として検知してしまう。そして、地面Ｇを障害物として検知してしまうと、走行上障害になるものがないような場面でも安全のために停止等の回避動作を行うことになり、ユーザビリティが低下してしまう。

このような誤検知の原因は、移動体２の車体及び測距装置１０が前傾すると、測距装置１０から離れた位置（奥行方向）にある計測領域は、より大きく地面Ｇの方向にずれることにある。本実施形態ではこの点に着目し、前傾後の車体による計測空間領域Ｄ０の地面Ｇからの高さを考慮して車体が前傾した時に計測空間領域が地面Ｇを誤検知しないように対策を施す。

つまり、本実施形態では、計測空間領域として、例えば図４Ａで示す計測空間領域Ｄ１を定義して利用する。計測空間領域Ｄ１も測距装置１０で計測可能な領域内で定義された領域であるが、計測空間領域Ｄ０において深度が大きくなるに連れて（光学窓１６からの垂直方向距離が遠くになる程）その底面の位置が段階的に高くなる（その底面を浮かせる）ように定義された領域である。段階的に高くする場合、深度に応じて高くする度合いは計測空間領域Ｄ１で例示したように一定割合であってもよい（つまり深度に比例して高くしてもよい）が、一定割合でなくてもよい。また、図示しないが、深度が大きくなるに連れて、段階的ではなく連続的に（滑らかなスロープ状に）高くなるように定義されていてもよい。

このような計測空間領域Ｄ１を採用することで、図４Ｂで例示するように、図３Ｂの例と同様に地面Ｇに窪みＧｕが存在し、その窪みＧｕに車輪２１が落ちた場合や、同様の状態が移動体２の揺れによって生じた場合であっても、計測空間領域Ｄ１の前方部分が地面Ｇと重複することを防止できる。つまり、測距装置１０が地面Ｇを計測対象物（つまり障害物）として検知してしまうことを防止することができる。

また、窪みＧｕに限らず、図４Ｃにおいて変化位置Ｇｂで地面Ｇの傾斜が変化した例を挙げるように、地面Ｇの傾斜の変化（図示したように変化の前後で角度が１８０°未満となるような変化）があった場合にも、計測空間領域Ｄ０を採用した場合には地面Ｇを検知してしまうのに対して、計測空間領域Ｄ１を採用した場合にはそのような検知を防止することができる。

また、本実施形態における計測空間領域は、図４Ａ〜図４Ｃで例示したように、上記深度に依らず（計測対象距離に依らず）上記計測空間領域の上面の位置が一定の高さになるように定義されているが、これに限らない。なお、一定の高さとは、上記モデル配置時の地面からの高さが一定であることを意味する。

また、底面や上面の位置を調整する前の計測空間領域（図３Ａ〜図４Ｃの例では計測空間領域Ｄ０）が直方体であることを前提に説明したが、これに限ったものではない。上記前の計測空間領域として、例えば、光学窓１６の光出射点を中心として前方に放射状に設けた測点群において、前方方向の深度の下限及び上限を設け、幅及び高さ方向については上記中心を通り光学窓１６に垂直な中心軸を中心とする矩形領域内といった限界などを設けたものを採用してもよい。

以上、本実施形態によれば、測距装置１０の前方の計測空間領域を、地面を検出し難いように定義しているため、複雑な構成とアルゴリズムを必要とすることなく単純なアルゴリズムで、衝撃による揺れや地面の傾斜変化が生じた場合でも地面を障害物と誤判定しないようにできる。また、本実施形態では、計測空間領域を狭めているものの、測距装置１０から遠い程狭めているため、実質的に衝突回避処理への影響が少ないと言える。例えば平坦な地面に低い物体が存在した場合、測距装置１０から離間した位置では検知できないことになるが、より接近すると検知できるため、その物体への衝突を回避することができる。

また、以上では、測距装置として光学式の測距装置を例に挙げたが、センシングのために放射されるものとしては、レーザ光、赤外光、可視光などに限ったものではなく、超音波、電磁波などを採用することもできる。つまり、上記障害物判定装置は、光学式測距装置の代わりに超音波、電磁波などを放射して測距する測距装置を備えることができる。特に指向性をもたせるなどの工夫により、超音波などでも測点毎の物体の有無がセンシングできる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について、図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら説明する。図５Ａは、本発明の第２の実施形態に係る障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の例を示す進行方向に垂直な面の断面図、図５Ｂは、図５Ａの計測空間領域が地形変化により変化した例を示す模式図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態との重複箇所の説明を基本的に省略するが、第１の実施形態で説明した様々な応用例が適用できる。

第１の実施形態では、計測空間領域Ｄ１で例示したように、計測空間領域がその前方方向への深度に応じてその底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義した。これに対し、本実施形態では、計測空間領域は、上記計測空間領域の幅方向への深度（左右方向の深度）に応じて、上記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義されている。図５Ａに示す計測空間領域Ｄ２はそのように定義された一例である。

図５Ｂで例示したように、地面Ｇに窪みＧｕがありその窪みＧｕに車輪２１が落ちた場合や、振動で測距装置１０が左右に揺れた場合などには、測距装置１０の左右方向の傾きが生じ、計測空間領域Ｄ２も左右に揺れることになる。しかし、本実施形態では、このような揺れに対しても、底面の位置が段階的又は連続的に高くなっているため、地面Ｇを障害物として誤検知することを防ぐことができる。また、本実施形態では、計測空間領域を狭めるに際し、測距装置から遠い程狭めているため、実用的であると言える。

本実施形態における計測空間領域の他の例として、上述した放射状領域を採用し、前方方向の深度の上限及び下限を設けると共に、少なくとも下面側について、幅及び高さ方向については光出射点の上記中心軸を中心とする円筒領域又は楕円領域内といった限界を設けたものを採用してもよい。

また、本実施形態においても、上記計測空間領域は、図５Ａで例示したように深度（本実施形態では左右方向への深度）に依らず、上記計測空間領域の上面の位置が一定の高さになるように定義されているが、これに限らない。なお、一定の高さとは、上記モデル配置時の地面からの高さが一定であることを意味する。

（第３の実施形態）
上述したように第２の実施形態は、第１の実施形態の応用例を適用できる。本発明の第３の実施形態として、双方の実施形態を適用した場合の実施形態について、図６を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係る障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の例を示す斜視図である。なお、本実施形態では、第１，第２の実施形態との重複箇所の説明を基本的に省略するが、第１，第２の実施形態で説明した様々な応用例が適用できる。

本実施形態では、第１，第２の双方の実施形態を適用し、計測空間領域をその前方方向への深度及びその左右方向（幅方向）への深度に応じてその底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義する。図６に示す計測空間領域Ｄ３はそのように定義された一例である。本実施形態により、測距装置１０の前傾や左右方向の傾きのいずれが生じた場合でも地面を障害物として誤検知することを防ぐことができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について、図７を参照しながら説明する。図７は、本実施形態に係る障害物判定装置を搭載した移動体における計測空間領域の例を示す進行方向に垂直な面の断面図である。なお、本実施形態では、第１〜第３の実施形態との重複箇所の説明を基本的に省略するが、第１〜第３の実施形態で説明した様々な応用例が適用できる。

本実施形態における計測空間領域は、上記深度（前方方向及び／又は幅方向への深度）が深い程、上記計測空間領域の上面の位置が段階的又は連続的に高くなるように、つまり計測空間領域Ｄ０で例示した調整前の計測空間領域を高くシフトしたように定義されている。図７に示す計測空間領域Ｄ４はそのように定義された一例である。

計測空間領域Ｄ４では、変化位置Ｇｂで地面Ｇの傾斜が変化した場合や窪みに車輪２１が落ちた場合や段差を乗り越えた場合などのように、地面Ｇを障害物と誤検知することを避けるためにその下面の位置を高くしただけでなく、上面の位置も合わせて高くしている。よって、このような場面でも、ある程度の高さの障害物を遠くの位置から検知することができる。無論、下面の位置の高さの変化度合いと上面の位置の高さの変化度合いとは異なってもよいし、第２，第３の実施形態のように幅方向の深さについても適用することもできる。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について、第１〜第４の実施形態との重複箇所の説明を基本的に省略するが、第１〜第４の実施形態で説明した様々な応用例が適用できる。

本実施形態における障害物判定部１７は、事前に定義された計測空間領域の底面の一部を少なくとも含み且つ地面を示す所定形状の障害物を検知した場合にはじめて、上記計測空間領域の定義を、上記底面（及び上記上面）の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更（更新）する。

上記事前に定義された計測空間領域とは、底面（及び上面）位置変更前のものであって、換言すれば計測空間領域Ｄ０で例示したような底面が深度に応じて高くなっていない計測空間領域である。また、所定形状とは、例えば計測空間領域Ｄ０の底面を含み、幅方向全域にわたる長方形の形状を指し、この判定についてはどのような方法を採用してもよい。

つまり、本実施形態における障害物判定部１７は、例えば計測空間領域Ｄ０を事前に定義しておき、その定義に従って地面（計測空間領域Ｄ０の底面の一部を少なくとも含む所定形状の障害物）を検知した場合にはじめて、計測空間領域の定義を、計測空間領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４などに変更する。

このような制御により、まず簡易的に地面を検知し、その後、地面を誤検知しないような計測空間領域Ｄ１等を採用するため、地面を検知する前は遠い位置から低い障害物を検知することも可能になる。つまり、本実施形態では、最初は広い計測範囲で計測しておき、計測範囲を狭めた方がよいと想定される場合のみ狭め、さらに狭めるに際しては、測距装置から遠い程狭めているため、実用的であると言える。

（その他）
以上、本発明に係る障害物判定装置について説明したが、本発明は、その処理手順を説明したように障害物判定方法としての形態も採り得る。この障害物判定方法は、計測対象物までの距離を計測する測距装置による距離の計測結果に基づいて、上記測距装置の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する障害物判定ステップを有する。そして、上記計測空間領域は、上記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、上記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義されている。その他の応用例は障害物判定装置について説明した通りであり、その説明を省略する。

１…障害物判定装置、２…移動体、１０…測距装置、１１…駆動制御部、１２…発光部、１３…光学機構部、１４…距離算出部、１５…受光部、１６…光学窓、１７…障害物判定部、２０…本体部、２１…車輪、Ｄ０…一般的な計測空間領域、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４…計測空間領域、Ｇ…地面、Ｇｕ…窪み、Ｇｂ…傾きの変化位置、Ｍ…計測対象物。

Claims

計測対象物までの距離を計測する測距装置と、該測距装置による距離の計測結果に基づいて、前記測距装置の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する障害物判定部と、を備えた障害物判定装置であって、
前記計測空間領域は、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義されていることを特徴とする障害物判定装置。
前記計測空間領域は、前記深度に依らず、前記計測空間領域の上面の位置が一定の高さになるように定義されていることを特徴とする請求項１に記載の障害物判定装置。
前記障害物判定部は、事前に定義された前記計測空間領域の底面の一部を少なくとも含み且つ地面を示す所定形状の障害物を検知した場合にはじめて、前記計測空間領域の定義を、前記底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の障害物判定装置。
前記計測空間領域は、前記深度が深い程、前記計測空間領域の上面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義されていることを特徴とする請求項１に記載の障害物判定装置。
前記障害物判定部は、事前に定義された前記計測空間領域の底面の一部を少なくとも含み且つ地面を示す所定形状の障害物を検知した場合にはじめて、前記計測空間領域の定義を、前記底面及び前記上面の位置が段階的又は連続的に高くなるように変更することを特徴とする請求項４に記載の障害物判定装置。
計測対象物までの距離を計測する測距装置による距離の計測結果に基づいて、前記測距装置の前方の計測空間領域内の障害物の有無を判定する障害物判定ステップを有する障害物判定方法であって、
前記計測空間領域は、前記計測空間領域の前方方向及び／又は幅方向への深度に応じて、前記計測空間領域の底面の位置が段階的又は連続的に高くなるように定義されていることを特徴とする障害物判定方法。