JP2017072926A - Level difference detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、路面上の段差を検出する段差検出装置に関する。 The present invention relates to a step detection device that detects a step on a road surface.
路面の段差等を示して、車椅子等の利用者が通行しやすいルートを分かり易く表示したバリアフリーマップが作成されている。このようなバリアフリーマップは、人手により段差等の調査が行われており、手間と時間とコストがかかるため、バリアフリーマップが作成されているのは一部の街だけであった。 A barrier-free map has been created that shows the level of the road surface and the like, and displays easily accessible routes for wheelchair users and the like. Such a barrier-free map is manually surveyed for steps, etc., and it takes labor, time and cost. Therefore, the barrier-free map has been created only in some cities.
また、人手による調査のために、バリアフリーマップの更新も頻繁に行うことが困難である。そのため、例えば道路工事等の路面状態の変化がバリアフリーマップには反映されないことがあり、実際の路面状態とかけ離れているということもあった。 In addition, it is difficult to frequently update the barrier-free map for manual investigation. For this reason, for example, changes in road surface conditions such as road construction may not be reflected in the barrier-free map, and may be far from the actual road surface conditions.
このような問題に対して、自動的に段差等を検出する装置等が提案されている。例えば、特許文献1には、携帯端末の角速度センサで利用者が歩行中の角速度を検出し、予め記憶しておいた平坦な場所の角速度データと比較し、差異が大きければ階段の段差と判断し、段差の情報と位置をセンタに送信することが記載されている。
In response to such a problem, an apparatus for automatically detecting a step or the like has been proposed. For example, in
また、特許文献2には、3Dジャイロスコープで算出する車両が走行中の道路の勾配角が所定の値よりも大きい場合は、急な段差と判定し、段差と判定した地点を登録することが記載されている。
Further, in
また、特許文献3には、車椅子に振動検出手段と傾斜検出手段を設け、移動した際の路面の凹凸と傾斜を位置情報とともにサーバにアップロードすることが記載されている。
特許文献1に記載の方法は、階段のように段差が連続するか、高さの差が大きい段差は検出可能であるが、小さな段差の場合、歩行者はひとまたぎでこれを超えることができるため検出できない場合がある。特許文献2に記載の方法の場合は、勾配角の大きさで段差と傾斜を区別しているため、勾配角が小さい比較的高さの低い段差を精度良く検出することが困難である。このように、これらの文献に記載の方法は、歩行者では問題のない段差であっても車椅子等にはバリアとなるような段差を精度良く検出することが困難である。
The method described in
また、特許文献3に記載の方法は、振動検出手段により路面の凹凸状況を検出することが開示されているが、段差を検出する具体的方法については何ら開示されていない。そのため、検出された地点が凹凸なのか段差なのか区別がつかない。
Moreover, although the method of
そこで、本発明は、上述した問題に鑑み、例えば、精度良く路面上の段差を検出することができる段差検出装置を提供することを課題とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a level difference detection device that can detect a level difference on a road surface with high accuracy, for example.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、前輪と後輪とを備える移動体に搭載される、又は前記移動体に取付可能な段差検出装置であって、前記移動体のピッチレートを検出するピッチレート検出手段により検出されたピッチレートを取得し、取得した前記ピッチレートに基づいて、前記移動体が走行して通過した路面上の段差を検出する段差検出手段を備え、前記段差検出手段は、前記路面上を前記前輪が通過した際に前記ピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第1ピッチレートと、前記第1ピッチレートを検出した位置を前記後輪が通過した際に前記ピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第2ピッチレートと、に基づいて、前記段差を検出する、ことを特徴とする段差検出装置である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項12に記載の発明は、前輪と後輪とを備える移動体に搭載される、又は前記移動体に取付可能な段差検出装置で実行する段差検出方法であって、前記移動体のピッチレートを検出するピッチレート検出手段により検出されたピッチレートを取得し、取得したピッチレートに基づいて、前記移動体が走行して通過した路面上の段差を検出する段差検出工程を含み、前記段差検出工程は、前記路面上を前記前輪が通過した際に前記ピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第1ピッチレートと、前記第1ピッチレートを検出した位置を前記後輪が通過した際に前記ピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第2ピッチレートと、に基づいて、前記段差を検出する、ことを特徴とする段差検出方法である。
The invention according to
また、請求項13に記載の発明は、請求項12に記載の段差検出方法を、コンピュータにより実行させることを特徴とする段差検出プログラムである。 A thirteenth aspect of the invention is a step detection program that causes a computer to execute the step detection method of the twelfth aspect.
また、請求項14に記載の発明は、請求項13に記載の段差検出プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
The invention described in claim 14 is a computer-readable recording medium in which the step detection program according to
以下、本発明の一実施形態にかかる段差検出装置を説明する。本発明の一実施形態にかかる段差検出装置は、前輪と後輪とを備える移動体に搭載される、又は移動体に取付可能となっている。そして、段差検出手段が、路面上を前輪が通過した際にピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第1ピッチレートと、第1ピッチレートを検出した位置を後輪が通過した際にピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第2ピッチレートと、に基づいて、段差を検出する。このようにすることにより、前輪と後輪の2つの車輪のピッチレートの変化により段差を検出することができるので、比較的低い段差であっても精度良く路面上の段差を検出することができる。 Hereinafter, the level | step difference detection apparatus concerning one Embodiment of this invention is demonstrated. A level difference detection device according to an embodiment of the present invention is mounted on or attachable to a moving body including a front wheel and a rear wheel. Then, the step detection means has a first pitch rate that is the pitch rate detected by the pitch rate detection means when the front wheel passes on the road surface, and a pitch when the rear wheel passes the position where the first pitch rate is detected. The step is detected based on the second pitch rate which is the pitch rate detected by the rate detecting means. By doing so, the step can be detected by the change in the pitch rate of the two wheels, the front wheel and the rear wheel, so that the step on the road surface can be detected with high accuracy even at a relatively low step. .
また、段差検出手段は、第1ピッチレートが検出された路面上の位置から移動体のホイールベース長に関連する距離を移動体が移動した際に検出されたピッチレートを第2ピッチレートとしてもよい。このようにすることにより、移動体の前輪と後輪の間の長さであって既知の値であるホイールベース長に基づいて、第2ピッチレートを検出する位置を特定することができる。 Further, the step detecting means may use the pitch rate detected when the moving body moves a distance related to the wheel base length of the moving body from the position on the road surface where the first pitch rate is detected as the second pitch rate. Good. By doing in this way, the position which detects a 2nd pitch rate can be specified based on the wheel base length which is the length between the front wheel of a mobile body, and a rear wheel and is a known value.
また、段差検出手段は、第1ピッチレートの絶対値が予め定めた第1の閾値以上、かつ第2ピッチレートの絶対値が予め定めた第2の閾値以上である場合に、当該位置を段差として検出してもよい。このようにすることにより、一定以上の絶対値を持つピッチレートが前輪通過時と後輪通過時で検出された場合を段差とすることができるので、段差の検出を精度良くすることができる。 Further, the step detecting means detects the position of the first pitch rate when the absolute value of the first pitch rate is equal to or greater than a predetermined first threshold and the absolute value of the second pitch rate is equal to or greater than a predetermined second threshold. You may detect as. By doing in this way, it is possible to make a step difference when a pitch rate having an absolute value greater than a certain value is detected when the front wheel passes and when the rear wheel passes, so that the step can be detected with high accuracy.
また、移動体の移動平面に対して垂直方向の加速度を検出する加速度検出手段により検出された加速度を取得する加速度取得手段を備え、段差検出手段は、第1ピッチレートを検出した際に加速度取得手段が取得した加速度と、第2ピッチレートを検出した際に加速度取得手段が取得した加速度と、に基づいて段差を検出してもよい。このようにすることにより、ピッチレートに加えて垂直方向の加速度も考慮することができるので、段差の検出精度を一層向上させることができる。 The apparatus further includes an acceleration acquisition unit that acquires an acceleration detected by an acceleration detection unit that detects an acceleration in a direction perpendicular to the moving plane of the moving body, and the step detection unit acquires the acceleration when the first pitch rate is detected. The step may be detected based on the acceleration acquired by the means and the acceleration acquired by the acceleration acquisition means when the second pitch rate is detected. In this way, since the acceleration in the vertical direction can be taken into consideration in addition to the pitch rate, the step detection accuracy can be further improved.
また、段差検出手段は、第1ピッチレートを検出した際に加速度取得手段が取得した加速度の絶対値が予め定めた第3の閾値以上、かつ第2ピッチレートを検出した際に加速度取得手段が取得した加速度の絶対値が予め定めた第4の閾値以上である場合に、当該位置を段差として検出してもよい。このようにすることにより、一定以上の垂直方向の加速度が前輪通過時と後輪通過時で検出された場合を第1ピッチレートとすることができ、段差の検出を精度良くすることができる。 Further, the step detecting means detects the second pitch rate when the absolute value of the acceleration acquired by the acceleration acquiring means is greater than or equal to a predetermined third threshold when detecting the first pitch rate. When the acquired absolute value of acceleration is equal to or greater than a predetermined fourth threshold value, the position may be detected as a step. By doing so, the first pitch rate can be set when the vertical acceleration of a certain level or more is detected when the front wheel passes and when the rear wheel passes, and the step can be detected with high accuracy.
また、段差検出手段は、ピッチレート検出手段から取得したピッチレートの符号と加速度取得手段が取得した加速度の変化の向きとに基づいて、段差を検出してもよい。このようにすることにより、ピッチレートの符号、つまり、ピッチレートが正数が負数かと、加速度の変化の向き、つまり、加速度が増加したか減少したかと、を考慮することができるので、ピッチレートの方向や加速度の方向まで考慮して段差を精度良く検出することができる。 Further, the step detecting means may detect the step based on the sign of the pitch rate acquired from the pitch rate detecting means and the direction of change of acceleration acquired by the acceleration acquiring means. By doing so, it is possible to consider the sign of the pitch rate, that is, whether the pitch rate is positive or negative, and the direction of change in acceleration, that is, whether the acceleration has increased or decreased. It is possible to detect the step with high accuracy in consideration of the direction of acceleration and the direction of acceleration.
また、段差検出手段は、第1ピッチレートの符号と第2ピッチレートの符号とに基づいて、移動体が通過した段差が上り段差であったか下り段差であったかを検出してもよい。このようにすることにより、2つのピッチレートの符号によって現在通過した段差が上り段差か下り段差かを判別することができる。 Further, the step detecting means may detect whether the step through which the mobile body has passed is an up step or a down step based on the first pitch rate code and the second pitch rate code. In this way, it is possible to determine whether the step that has passed through the sign of the two pitch rates is an up step or a down step.
また、段差検出手段は、段差を検出した際に、第1ピッチレートのピーク値をホイールベース長で正規化した第1正規化ピッチレート、および/または第2ピッチレートのピーク値をホイールベース長で正規化した第2正規化ピッチレートを含む正規化ピッチレート情報を生成する。そして、位置取得手段が段差が検出された位置に関する情報を取得し、送信手段が外部のサーバ装置により路面上の段差のレベルを判定させるための情報として、位置取得手段から取得した段差が検出された位置に関する情報及び正規化ピッチレート情報を当該サーバ装置へ送信するようにしてもよい。このようにすることにより、正規化ピッチレート情報によってホイールベース長の違いによる検出誤差を少なくすることができる。また、サーバ装置に複数の段差検出装置から収集した情報に基づいて段差レベルを判定した結果を蓄積させることができる。よって段差の判定精度を高めることができる。 The step detecting means detects the first normalized pitch rate obtained by normalizing the peak value of the first pitch rate with the wheel base length and / or the peak value of the second pitch rate when the step is detected. Normalized pitch rate information including the second normalized pitch rate normalized by (1) is generated. Then, the step acquired from the position acquisition unit is detected as information for the position acquisition unit to acquire information about the position where the step is detected, and the transmission unit to determine the level of the step on the road surface by the external server device. The information regarding the position and the normalized pitch rate information may be transmitted to the server device. By doing in this way, the detection error by the difference in wheelbase length can be reduced by normalized pitch rate information. Further, the server device can accumulate the result of determining the level difference based on the information collected from the plurality of level difference detection devices. Therefore, the determination accuracy of the step can be increased.
また、段差検出手段は、段差を検出した際に、第1ピッチレートのピーク値をホイールベース長で正規化した第1正規化ピッチレート、および/または第2ピッチレートのピーク値をホイールベース長で正規化した第2正規化ピッチレートに基づいて、段差のレベルを判定するようにしてもよい。このようにすることにより、ホイールベース長の違いによる検出誤差を少なくすることができる。 The step detecting means detects the first normalized pitch rate obtained by normalizing the peak value of the first pitch rate with the wheel base length and / or the peak value of the second pitch rate when the step is detected. The level of the step may be determined based on the second normalized pitch rate normalized in step (b). By doing in this way, the detection error by the difference in wheelbase length can be reduced.
また、位置取得手段が段差が検出された位置に関する情報を取得し、送信手段が段差検出手段により判定された段差レベル及び当該段差が検出された位置に関する情報を、外部のサーバ装置へ送信するようにしてもよい。このようにすることにより、サーバ装置に複数の段差検出装置から収集した情報に基づいて段差レベルを判定した結果を蓄積させることができる。 In addition, the position acquisition unit acquires information about the position where the step is detected, and the transmission unit transmits the step level determined by the step detection unit and the information about the position where the step is detected to an external server device. It may be. By doing in this way, the result of having determined the level difference based on the information collected from the plurality of level difference detection devices can be accumulated in the server device.
また、本発明の一実施形態にかかる段差検出方法は、段差検出工程で、路面上を前輪が通過した際にピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第1ピッチレートと、第1ピッチレートを検出した位置を後輪が通過した際にピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第2ピッチレートと、に基づいて、段差を検出する。このようにすることにより、前輪と後輪の2つの車輪のピッチレートの変化により段差を検出することができるので、比較的低い段差であっても精度良く路面上の段差を検出することができる。 The step detection method according to an embodiment of the present invention includes a first pitch rate that is a pitch rate detected by the pitch rate detection means when the front wheel passes on the road surface in the step detection step, and a first pitch rate. The step is detected based on the second pitch rate, which is the pitch rate detected by the pitch rate detecting means when the rear wheel has passed the position where is detected. By doing so, the step can be detected by the change in the pitch rate of the two wheels, the front wheel and the rear wheel, so that the step on the road surface can be detected with high accuracy even at a relatively low step. .
また、上述した段差検出方法をコンピュータにより実行させる段差検出プログラムとしてもよい。このようにすることにより、コンピュータを用いて、前輪と後輪の2つの車輪のピッチレートの変化により段差を検出することができるので、精度良く路面上の段差を検出することができる。 Moreover, it is good also as a level | step difference detection program which performs the level | step difference detection method mentioned above by computer. By doing so, a step can be detected by using a computer based on a change in the pitch rate of the two wheels, the front wheel and the rear wheel, so that the step on the road surface can be detected with high accuracy.
また、上述した段差検出プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。このようにすることにより、当該プログラムを機器に組み込む以外に単体でも流通させることができ、バージョンアップ等も容易に行える。 Further, the step detection program described above may be stored in a computer-readable recording medium. In this way, the program can be distributed as a single unit in addition to being incorporated in the device, and version upgrades can be easily performed.
本発明の一実施例にかかる段差検出装置を図1乃至図12を参照して説明する。本実施例にかかる段差検出装置としての演算装置1は、図1に示したように、移動体としての車椅子100に搭載されている。
A step detecting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the
図1は、本発明の一実施例にかかる段差検出装置を有する段差検出システムの構成図である。図1に示したように、車椅子100には、演算装置1の他にGPS受信機2と、加速度検出手段としての加速度センサ3と、ピッチレート検出手段としてのジャイロセンサ4と、送信手段としての通信機5と、が搭載されている。ここで、演算装置1と通信機5とで本発明の一実施例にかかる段差検出装置10を構成する。
FIG. 1 is a configuration diagram of a step detection system having a step detection device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
車椅子100に搭載された通信機5は、インターネット等のネットワーク網Nに無線通信で接続することができ、このネットワーク網Nを介してサーバ装置50と通信可能となっている。
The
車椅子100は、車体に、左右一対の前輪101及び左右一対の後輪102が設けられている。前輪101は車体の前方側に設けられている。後輪102は車体の後方側に設けられている。前輪101は、その直径は後輪102の直径より小さくなっている。
The
車椅子100の車体は、例えば鋼管製のフレームにより構成されたフレーム構造体である。そして、車体には、利用者が着席する座席や、利用者の足部を乗せるフットプレート等が設けられている。
The vehicle body of the
車椅子100に搭載されている機器の機能的構成図を図2に示す。演算装置1は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリを備えたマイクロコンピュータ及び、GPS受信機2、加速度センサ3、ジャイロセンサ4、通信機5と接続するためのインタフェース等を有している。また、演算装置1は、ROM等に記憶される制御プログラムを実行することにより、ピッチレート取得部11と、加速度取得手段としての加速度取得部12と、段差検出手段としての段差検出部13と、して機能する。
The functional block diagram of the apparatus mounted in the
ピッチレート取得部11は、ジャイロセンサ4が検出したピッチレート等を取得する。また、ピッチレート取得部11は、後述する条件に合致するときに取得したピッチレートを第1ピッチレート、第2ピッチレートとして取得する。
The pitch
加速度取得部12は、加速度センサ3が検出した加速度等を取得する。
The
段差検出部13は、ピッチレート取得部11が取得したピッチレート(第1ピッチレート及び第2ピッチレート)に基づいて路面上の段差を検出する。段差の検出方法については後述する。即ち、段差検出部13は、取得したピッチレートに基づいて、移動体(車椅子100)が走行して通過した路面上の段差を検出する段差検出手段として機能する。なお、本実施例における段差とは、路面上において、車椅子100で上がる又は下がることが困難となる位置(地点)であって、一の路面と次の路面とが所定高さ以上の垂直面または所定角度以上の斜面で繋がれている位置をいう。
The level
GPS受信機2は、周知のように複数のGPS(Global Positioning System)衛星から発信される電波を受信して、現在地情報(緯度、経度)を求めて演算装置1に出力する。
As is well known, the
加速度センサ3は、車椅子100が走行して移動する移動平面に対して垂直な方向の加速度(垂直加速度)を検出する。加速度センサ3は、例えば静電容量型やピエゾ抵抗型等、どのような方式のセンサでもよいが、車椅子100に搭載するので小型であることが好ましい。
The
ジャイロセンサ4は、車椅子100のピッチ方向の回転角速度(ピッチレート)を取得する。ここで、ピッチとは車椅子100の進行方向に対して上下方向の傾き(横方向を軸とした回転角)を示す。ジャイロセンサ4は、例えば静電容量型や圧電型等、どのような方式のセンサでもよいが、車椅子100に搭載するので小型であることが好ましい。
The
通信機5は、演算装置1で演算された結果をサーバ装置50へ無線通信により送信する。通信機5は、LTE(Long Term Evolution)やW−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)等の携帯電話網で利用されている通信方式でもよい。また、Wi−Fi(登録商標)等の無線LANの通信方式であってもよいし、それらを切り替えて利用できるものであってもよい。
The
サーバ装置50の機能的構成図を図3に示す。サーバ装置50は、通信機51と、演算装置52と、記憶装置53と、を備えている。通信機51は、通信機5から送信された演算装置1で演算された結果を受信する。
A functional configuration diagram of the
演算装置52は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリを備えたマイクロコンピュータを有している。また、演算装置52は、ROM等に記憶される制御プログラムを実行することにより、レベル判定部521と、更新部522と、して機能する。
The
レベル判定部521は、演算装置1から送信された情報に基づいて、段差のレベルを判定する。段差のレベルとは、段差の高さをレベルで区分したものであり、例えば0以上5cm未満をレベル1、5cm以上10cm未満をレベル2など所定の閾値に基づいて判定する。
The
更新部522は、レベル判定部521の判定結果に基づいて、記憶装置53に記憶されている地図情報532のバリア情報を更新する。また、更新部522は、演算装置1から送信された正規化ピッチレート等の情報を正規化ピッチレート情報531として蓄積する。
The
次に、本実施例における段差の検出原理について図4乃至図7を参照して説明する。図4は、上り段差Uを通過する場合の車椅子100の移動の状態を示した図、図5は、図4の状態におけるピッチレート、ピッチ角、垂直加速度の変化を示したグラフである。なお、図5(c)の垂直加速度のグラフは初期値が約9.8m/s2であり、初期値として重力加速度が検出されている状態である。つまり、図5(c)は、予め下向きの加速度が検出されており、値が大きくなると下向きの加速度が大きくなることを意味する。
Next, the principle of detecting the level difference in this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing a state of movement of the
まず、図4(a)の状態は上り段差Uを通過する前の状態である。この場合、ピッチレート、ピッチ角、垂直加速度とも大きな変化は発生しない(図5(a)のa)。次に図4(b)の状態は上り段差Uを前輪101が上る(段差に前輪101が衝突した)状態である。この場合、前輪101が上り段差Uを上るので車椅子100の車体は進行方向に向かって斜め上向きの状態となりピッチレートが上向きに増加する(図5(a)のb)。また、上向きの力を上り段差Uから受け、上向きの動きが生じるので上向きの垂直加速度が発生し、垂直加速度が増加する(図5の(c)のb)。
First, the state of FIG. 4A is a state before passing through the upstep U. In this case, no significant changes occur in the pitch rate, pitch angle, and vertical acceleration (a in FIG. 5A). Next, the state shown in FIG. 4B is a state in which the
次に図4(c)の状態は上り段差Uを後輪102が上る(段差に後輪102が衝突した)状態である。この場合、後輪102が上り段差Uを上るので車椅子100の車体は斜めの状態から水平の状態に移行しようとしてピッチレートが下向きに増加する(図5(a)のc)。また、後輪102が段差を上るため、車体が上向きの力を上り段差Uから受けるので垂直加速度が増加する(図5の(c)のc)。そして、図4(d)の状態は上り段差Uを通過した後の状態である。この場合も上り段差Uを通過する前と同様に、ピッチレート、ピッチ角、垂直加速度とも大きな変化は発生しない(図5(a)のd)。
Next, the state shown in FIG. 4C is a state in which the
つまり、上り段差Uの場合、前輪101が上り段差Uを通過する際には、ピッチレートが+方向に増加するとともに垂直加速度が増加する。つまり、ピッチレートと重力加速度分を減じた垂直加速度が正数となる。そして、後輪102が上り段差Uを通過する際には、ピッチレートが−方向に増加するとともに垂直加速度が増加する。つまり、ピッチレートは負数となり、重力加速度分を減じた垂直加速度が正数となる。ここで、本実施例のピッチレートは、車椅子100が進行方向に対して上るように車体が傾くときに正数となり、進行方向に対して下るように車体が傾くときに負数となる。また、垂直加速度は、重力加速度を減じれば、上向きの場合は正数となり、下向きの場合は負数となる。ここで、前輪101と後輪101が上り段差Uを通過する際、垂直加速度が増加した後に減少に転じるが、これは車輪が段差に衝突したことによって段差の上面より高い位置まで上昇し、その後その位置から段差の上面に落下するためである(図5(c)のb点とc点の直後)。
That is, in the case of the ascending step U, when the
図6は、下り段差Dを通過する場合の車椅子100の移動の状態を示した図、図7は、図6の状態におけるピッチレート、ピッチ角、垂直加速度の変化を示したグラフである。
FIG. 6 is a diagram showing a state of movement of the
まず、図6(a)の状態は下り段差Dを通過する前の状態である。この場合は、ピッチレート、ピッチ角、垂直加速度とも大きな変化は発生しない(図7(a)のa)。次に図6(b)の状態は下り段差Dを前輪101が下る(落下する)状態である。この場合、前輪101が下り段差Dを下るので車椅子100の車体は進行方向に向かって斜め下向きの状態となりピッチレートが下向きに増加する(図7(a)のb)。また、前輪101が落下するため垂直加速度が減少する(図7(c)のb)。
First, the state of FIG. 6A is a state before passing through the descending step D. In this case, no significant changes occur in the pitch rate, pitch angle, and vertical acceleration (a in FIG. 7A). Next, the state of FIG. 6B is a state in which the
次に図6(c)の状態は下り段差Dを後輪102が下る(落下する)状態である。この場合、後輪102が下り段差Dを下るので車椅子100の車体は斜めの状態から水平の状態に移行しようとしてピッチレートが上向きに増加する(図7(a)のc)。また、後輪102が落下するため、垂直加速度が減少する(図7(c)のc)。そして、図6(d)の状態は下り段差Dを通過した後の状態である。この場合も下り段差Dを通過する前と同様に、ピッチレート、ピッチ角、垂直加速度とも大きな変化は発生しない(図7(a)のd)。
Next, the state of FIG. 6C is a state in which the
つまり、下り段差Dの場合、前輪101が下り段差Dを通過する際には、ピッチレートが−方向に増加するとともに垂直加速度が減少する。つまり、ピッチレートと重力加速度分を減じた垂直加速度が負数となる。そして、後輪102が下り段差Dを通過する際には、ピッチレートが+方向に増加するとともに垂直加速度が減少する。つまり、ピッチレートが正数となり、重力加速度分を減じた垂直加速度が負数となる。ここで、前輪101と後輪101が下り段差Dを通過する際、垂直加速度が減少した後に増加に転じるが、これは車輪が地面に衝突した後の跳ね返りが生じるためである(図7(c)のb点とc点の直後)。
That is, in the case of the descending step D, when the
従って、図4乃至図7によれば、ジャイロセンサ4が検出するピッチレートの値及び符号と加速度センサ3が検出する垂直加速度の絶対値及び増加又は減少といった変化の向きに基づいて上り段差Uを通過したか下り段差Dを通過したかを検出することができる。また、検出されたピッチレートや垂直加速度に閾値を設けることで、図5や図7に示したb点やc点といった段差を通過した際に現れるピークを確実に検出することが可能となる。
Therefore, according to FIGS. 4 to 7, the ascending step U is determined based on the pitch rate value and sign detected by the
次に、上述した原理で検出した段差の高さレベルを精度良く判別する方法について説明する。上述したように、段差の有無はピッチレート等で検出することが可能であるが、その段差の高さは単にピッチレートのピーク値だけでは判別することはできない。これは、車椅子100は、ホイールベース長(前輪101の車軸と後輪102の車軸と間の長さ)が異なるためである。
Next, a method for accurately discriminating the height level of the step detected by the above-described principle will be described. As described above, the presence / absence of a step can be detected by a pitch rate or the like, but the height of the step cannot be determined merely by the peak value of the pitch rate. This is because the
ここで、図8に示したように、段差の高さをh、ホイールベース長をH、ピッチ角をθとすると、h=Hsinθとなる。また、ピッチ角θが小さいときはsinθ≒θのため、h=Hθとなる。従って、hが不変の場合ホイールベース長Hが小さくなるとピッチ角θは大きくなる。これは、ピッチ角の時間変化であるピッチレートも同様であるため、ホイールベースHとピッチレートのピーク値には相関(反比例関係)があると言える。 Here, as shown in FIG. 8, when the height of the step is h, the wheel base length is H, and the pitch angle is θ, h = Hsin θ. When the pitch angle θ is small, since sin θ≈θ, h = Hθ. Therefore, when h is unchanged, the pitch angle θ increases as the wheel base length H decreases. This is the same for the pitch rate, which is the time change of the pitch angle, and it can be said that there is a correlation (inverse proportion) between the wheel base H and the peak value of the pitch rate.
そこで、本実施例では、検出されたピッチレートのピーク値をホイールベース長で正規化することで、ホイールベース長の影響を排除している。正規化の一例としてはピッチレートのピーク値にホイールベース長の逆数を乗算することが挙げられる。なお、正規化の方法は他の方法であってもよい。 Therefore, in this embodiment, the influence of the wheel base length is eliminated by normalizing the detected peak value of the pitch rate with the wheel base length. One example of normalization is to multiply the peak value of the pitch rate by the reciprocal of the wheelbase length. The normalization method may be another method.
図9に正規化を行う前と後でのピッチレートの比較を示す。図9(a)は段差が2cmの場合、図9(b)は段差が4cmの場合である。図9の横軸はデータを測定した車椅子を識別するためのサンプル番号である。また、図9の菱形は正規化を行う前、丸は正規化を行った後である。 FIG. 9 shows a comparison of pitch rates before and after normalization. FIG. 9A shows a case where the step is 2 cm, and FIG. 9B shows a case where the step is 4 cm. The horizontal axis of FIG. 9 is a sample number for identifying the wheelchair from which data was measured. Also, the diamonds in FIG. 9 are before normalization, and the circles are after normalization.
図10は、図9に示したグラフをまとめた表である。図10に示したように、2cm段差の場合、正規化後の平均値μは28.4から12.8へ、標準偏差σは6.98から2.50へ、変動係数cvは0.246から0.195へそれぞれ小さくなっている。4cm段差の場合も正規化後の平均値μは44.7から19.8へ、標準偏差σは10.0から3.06へ、変動係数cvは0.225から0.155へそれぞれ小さくなっている。ここで、変動係数とは標準偏差を平均値で割ったものであり、この値を用いてばらつき度合いを評価することができる。変動係数が小さいほどばらつきが少なく、変動係数が大きいほどばらつきが多いと判断できる。 FIG. 10 is a table summarizing the graph shown in FIG. As shown in FIG. 10, in the case of a step of 2 cm, the average value μ after normalization is changed from 28.4 to 12.8, the standard deviation σ is changed from 6.98 to 2.50, and the variation coefficient cv is 0.246. From 0.195 to 0.195. Even in the case of a 4 cm step, the normalized average value μ decreases from 44.7 to 19.8, the standard deviation σ decreases from 10.0 to 3.06, and the coefficient of variation cv decreases from 0.225 to 0.155. ing. Here, the variation coefficient is obtained by dividing the standard deviation by the average value, and the degree of variation can be evaluated using this value. It can be determined that the smaller the variation coefficient, the smaller the variation, and the larger the variation coefficient, the greater the variation.
従って、正規化により車椅子100のホイールベースの違いによるばらつきを少なくすることができる。よって、段差レベルの判別の精度(信頼性)を向上させることができる。
Therefore, normalization can reduce variations due to wheelbase differences in the
次に、上述した構成の演算装置1及びサーバ装置50の動作について、図11及び図12のフローチャートを参照して説明する。図11は、演算装置1の動作のフローチャートである。
Next, operations of the
まず、ステップS101において、段差検出部13に閾値T1、T2、T3、T4を設定してステップS102に進む。閾値T3、T4は、加速度センサ3が検出する垂直加速度に設定される閾値である。閾値T3は、前輪101が段差を通過したことを検出するための閾値であり、閾値T4は、後輪102が段差を通過したことを検出するための閾値である。閾値T1、T2は、ジャイロセンサ4が検出するピッチレートに設定される閾値である。閾値T1は、前輪101が段差を通過したことを検出するための閾値であり、閾値T2は、後輪102が段差を通過したことを検出するための閾値である。これらの閾値T1、T2、T3、T4は、車椅子100に合わせて調整可能としている。また、車椅子のタイプに応じたデータテーブルを予め用意し、車椅子のタイプを入力して閾値T1、T2、T3、T4やホイールベース長Hが自動的に設定されるようにしてもよい。
First, in step S101, threshold values T1, T2, T3, and T4 are set in the level
次に、ステップS102において、垂直加速度AzとピッチレートPrを検出してステップS103に進む。本ステップでは、加速度センサ3が検出した垂直加速度Azを加速度取得部12が取得し、ジャイロセンサ4が検出したピッチレートPrをピッチレート取得部11が取得する。即ち、本ステップで取得したピッチレートPrが第1ピッチレートとなる。
Next, in step S102, the vertical acceleration Az and the pitch rate Pr are detected, and the process proceeds to step S103. In this step, the
次に、ステップS103において、段差検出部13はステップS102で取得した垂直加速度Azが−T3未満かつピッチレートPrが−T1未満か否かを判断し、この条件を満たす場合(Yesの場合)はステップS104に進み、条件を満たさない場合(Noの場合)はステップS105に進む。本ステップは、図7(a)(c)のb点を検出している。なお、本ステップ以降で閾値と比較する垂直加速度Azは重力加速度分を減じた値であり、閾値も重力加速度からの変化分で規定されている。即ち、閾値T3が第3の閾値、閾値T1が第1の閾値となる。また、垂直加速度AzとピッチレートPrの符号が負(負数)であることも検出している。
Next, in step S103, the level
次に、ステップS104において、ステップS103で条件を満たすと判断されたので、段差検出部13は現在通過中の段差は下り段差と仮判定をして、段差候補フラグに−1をセットしてステップS107に進む。本ステップでは、図7(a)(c)のb点に該当するような状態を検出したが後輪102側の判定を行っていないので、仮の判定を行い、その判定を示すフラグとして演算装置1内に設定されている段差候補フラグをセットする。なお、段差候補フラグにセットする値は、−1に限らず、下りと仮判定したことを示す値であればよい。
Next, in step S104, since it is determined that the condition is satisfied in step S103, the level
一方、ステップS105においては、段差検出部13はステップS102で取得した垂直加速度AzがT3以上かつピッチレートPrがT1以上か否かを判断し、この条件を満たす場合(Yesの場合)はステップS106に進み、条件を満たさない場合(Noの場合)は段差の検出ではないと判断して本フローチャートを終了する。本ステップは、図5(a)(c)のb点を検出している。即ち、垂直加速度AzとピッチレートPrの符号が正(正数)であることも検出している。
On the other hand, in step S105, the level
次に、ステップS106において、ステップS105で条件を満たすと判断されたので、段差検出部13は現在通過中の段差は上り段差と仮判定をして、段差候補フラグに1をセットしてステップS107に進む。本ステップでは、図5(a)(c)のb点に該当するような状態を検出したが後輪102側の判定を行っていないので、仮の判定を行い、ステップS104と同様に段差候補フラグをセットする。なお、段差候補フラグにセットする値は、1に限らず、上りと仮判定したことを示す値であればよい。
Next, in step S106, since it is determined that the condition is satisfied in step S105, the
次に、ステップS107において、ホイールベース長H移動後の垂直加速度AzとピッチレートPrとを検出してステップS108に進む。本ステップでは、ステップS102と同様に、加速度センサ3が検出した垂直加速度Azを加速度取得部12が取得し、ジャイロセンサ4が検出したピッチレートPrをピッチレート取得部11が取得する。また、ホイールベース長Hの移動距離は、予め設定されているホイールベース長Hに基づいてGPS受信機2が検出する緯度、経度から算出してもよいし、車椅子100の車輪(後輪102)の回転角に予め設定された車輪の円周を乗算して算出してもよい。車椅子100の車輪の回転角は、車輪に角度センサ等を設けることで検出できる。なお、本ステップにおいて、垂直加速度AzとピッチレートPrとを検出するのは、ホイールベース長Hの距離の前後所定の範囲(所定の範囲)で行う。即ち、このホイールベース長Hの距離の前後所定の範囲(所定の範囲)が移動体(車椅子100)のホイールベース長に関連する距離となる。そして、本ステップS108で取得したピッチレートPrが第2ピッチレートとなる。
Next, in step S107, the vertical acceleration Az and the pitch rate Pr after moving the wheel base length H are detected, and the process proceeds to step S108. In this step, as in step S102, the
次に、ステップS108において、段差検出部13はステップS107で取得した垂直加速度Azが−T4未満かつピッチレートPrがT2以上か否かを判断し、この条件を満たす場合(Yesの場合)はステップS109に進み、条件を満たさない場合(Noの場合)はステップS111に進む。本ステップは、図7(a)(c)のc点を検出している。即ち、閾値T4が第4の閾値、閾値T2が第2の閾値となる。また、垂直加速度Azの符号が負(負数)であり、ピッチレートPrの符号が正(正数)であることも検出している。
Next, in step S108, the level
次に、ステップS109において、段差検出部13は段差候補フラグが−1であるか否かを判断し、−1である場合(Yesの場合)はステップS110に進む、そうでない場合(Noの場合)は段差の検出ではないと判断して本フローチャートを終了する。
Next, in step S109, the level
次に、ステップS110において、段差候補フラグが下り段差を示すものとなっていたので、図7のb点及びc点の条件を満たしたこととなり、段差検出部13は通過した段差は下り段差と正式に判定してステップS114に進む。即ち、第1ピッチレートの絶対値が第1の閾値(T1)以上、かつ第2ピッチレートの絶対値が第2の閾値(T2)以上である。また、第1ピッチレートを検出した際に取得した垂直加速度の絶対値が第3の閾値(T3)以上、かつ第2ピッチレートを検出した際に取得した垂直加速度の絶対値が第4の閾値(T4)以上である。そして、これらの条件に基づいて段差を検出している。また、第1ピッチレートが負数、かつ第2ピッチレートが正数であるため、通過した段差は下り段差である。つまり、第1ピッチレートの符号と、第2ピッチレートの符号とに基づいて下り段差を検出している。
Next, in step S110, since the step candidate flag indicates a down step, the conditions of points b and c in FIG. 7 are satisfied, and the
一方、ステップS111においては、段差検出部13はステップS107で取得した垂直加速度AzがT4以上かつピッチレートPrが−T2未満か否かを判断し、この条件を満たす場合(Yesの場合)はステップS112に進み、条件を満たさない場合(Noの場合)は段差の検出ではないと判断して本フローチャートを終了する。本ステップは、図5(a)(c)のc点を検出している。即ち、垂直加速度Azの符号が正(正数)であり、ピッチレートPrの符号が負(負数)であることも検出している。
On the other hand, in step S111, the level
次に、ステップS112において、段差判定部13は段差候補フラグが1であるか否かを判断し、1である場合(Yesの場合)はステップS113に進む、そうでない場合(Noの場合)は段差の検出ではないと判断して本フローチャートを終了する。
Next, in step S112, the level
次に、ステップS113において、段差候補フラグが上り段差を示すものとなっていたので、図5のa点及びc点の条件を満たしたこととなり、段差判定部13は通過した段差は上り段差と正式に判定してステップS114に進む。即ち、第1ピッチレートの絶対値が第1の閾値(T1)以上、かつ第2ピッチレートの絶対値が第2の閾値(T2)以上である。また、第1ピッチレートを検出した際に取得した垂直加速度の絶対値が第3の閾値(T3)以上、かつ第2ピッチレートを検出した際に取得した垂直加速度の絶対値が第4の閾値(T4)以上である。そして、これらの条件に基づいて段差を検出している。また、第1ピッチレートが正数、かつ第2ピッチレートが負数であるため、通過した段差は上り段差である。つまり、第1ピッチレートの符号と、第2ピッチレートの符号とに基づいて上り段差を検出している。
Next, in step S113, since the step candidate flag indicates an up step, the conditions of points a and c in FIG. 5 are satisfied, and the
次に、ステップS114において、段差検出部13はGPS受信機2から位置(緯度、経度)を取得して、段差の位置を内部メモリ等に記録する。なお、ステップS107でGPS受信機2を利用してホイールベース長の距離を検出した場合は、その際に取得した位置を記録してもよい。即ち、段差検出部13が段差が検出された位置に関する情報を取得する位置取得手段として機能する。
Next, in step S114, the level
次に、ステップS115において、段差検出部13は段差と判定した場所(位置)のピッチレートPrのピーク値を検出してステップS116に進む。ピッチレートPrのピーク値は、ステップS103、S105、S108、S111等の判断において使用した値を内部メモリ等に記憶し、それを用いてもよい。なお、本ステップで検出するピーク値は、前輪101側(ステップS103、S105判断時)のピーク値であってもよいし、後輪102側(ステップS108、S111判断時)のピーク値であってもよいし、両者の平均であってもよい。
Next, in step S115, the level
次に、ステップS116において、段差判定部13は車椅子100のホイールベース長Hの逆数とステップS115で検出したピッチレートPrのピーク値を乗じて正規化してステップS117に進む。正規化されたピーク値を正規化ピッチレートPr_nとする。即ち、正規化ピッチレートPr_nが正規化ピッチレート情報となる。ここで、正規化ピッチレートPr_nは、ステップS115で前輪101側のピーク値を用いた場合は第1正規化ピッチレート、後輪102側を用いた場合は第2正規化ピッチレートとなり、前輪101側のピーク値と後輪102側のピーク値の平均を用いた場合は平均正規化ピッチレートとなる。
Next, in step S116, the level
次に、ステップS117において、段差判定部13は車椅子100のIDを付加し、段差と判定した位置(段差位置Sp)と正規化ピッチレート値Pr_nをサーバ装置50に通信機5を介して送信する。車椅子100のIDは、車椅子ごとに予め付与されたIDであって、演算装置1に設定されている。
Next, in step S117, the level
以上の説明から明らかなような、図11のフローチャートは、路面上を前輪101が通過した際にピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第1ピッチレートと、第1ピッチレートを検出した位置を後輪102が通過した際にピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第2ピッチレートと、に基づいて、段差を検出する段差検出工程として機能する。
As apparent from the above description, the flowchart of FIG. 11 shows the first pitch rate that is the pitch rate detected by the pitch rate detecting means when the
次に、図12に示したサーバ装置50の動作を説明する。図12に示したフローチャートは演算装置52が実行する。
Next, the operation of the
まず、ステップS201において、演算装置52は通信機51が受信した車椅子100のIDを読み取り、その車椅子100の重み付け値Wを取得する。そして、演算装置52は通信機51が受信した段差位置Spにおける正規化ピッチレート値Pr_nをWを用いて(考慮した上で)過去のデータとの間で平均化処理を行いステップS202に進む。この平均化処理によって算出された値を平均値Pr_aveとする。
First, in step S <b> 201, the
この重み付け値Wは、過去に送信された正規化ピッチレート値Pr_nの信頼度を示すものであり、記憶装置53に車椅子100のIDと紐付けされて記憶されている。この重み付け値Wは、例えば初期値を1として信頼度が上がるにしたがって数値を大きくするようにすればよい。そして、過去のデータが記憶されている記憶装置53の正規化ピッチレート情報531のデータとともに加重平均を算出する。
The weighting value W indicates the reliability of the normalized pitch rate value Pr_n transmitted in the past, and is stored in the
次に、ステップS202において、演算装置52はステップS201で受信されたIDの車椅子100に対する重み付け値Wを変更しステップS203に進む。本ステップでは、平均値Pr_aveに対して通信機51が受信した正規化ピッチレート値Pr_nの差が大きい場合は、この車椅子100の重み付け値Wを所定量だけ下げる。また、平均値Pr_aveに対して通信機51が受信した正規化ピッチレート値Pr_nの差が小さい場合は、この車椅子100の重み付け値Wを所定量だけ上げる。つまり、平均値Pr_aveに近い正規化ピッチレート値Pr_nを出力する車椅子は重み付け値Wを高くすることになる。
Next, in step S202, the
次に、ステップS203において、演算装置52のレベル判定部521は段差レベルの閾値とステップS202で算出された平均値Pr_aveとを比較し、段差レベルの判定を行ってステップS204に進む。この閾値は、例えば5cm、10cm等に段差レベルに応じて予め設定されており、例えば、算出された平均値Pr_aveが6.8cmであった場合は、5cm以上10cm未満の範囲であるので、段差レベル2などと判定する。
Next, in step S203, the
次に、ステップS204において、演算装置52の更新部522はステップS203で判定した段差レベルの結果に基づいて、記憶装置53の地図情報532に記憶されているバリア情報を作成あるいは更新する(バリアフリーマップを作成あるいは更新する)。
Next, in step S204, the
なお、上記に説明したように、段差レベルの判定はピッチレートのピーク値が必要であるが、単に段差を判定するだけであればピーク値でなくてもよく、各閾値T1、T2、T3、T4以上の値が検出された時点で判定をすればよい。 As described above, the step level determination requires a peak value of the pitch rate. However, if the level difference is merely determined, the peak value may not be used, and each threshold value T1, T2, T3, The determination may be made when a value equal to or greater than T4 is detected.
また、上述したフローチャートでは、上り段差と下り段差との判定のための閾値を極性が異なる同じ絶対値(T1と−T1等)としていたが、それぞれ異なる閾値を設定してもよい。前述の通り、前輪101と後輪101が上り段差Uを通過する際、垂直加速度が増加した後に減少に転じるのは車輪が段差に衝突したことによって段差の上面より高い位置まで上昇し、その後その位置から段差の上面に落下するためであり、前輪101と後輪101が下り段差Dを通過する際、垂直加速度が減少した後に増加に転じるのは車輪が地面に衝突した後の跳ね返りが生じるためである。よって、これらの垂直加速度変化に対してそれぞれ異なる閾値を設定して判定するようにすれば、更に精度よく上り段差と下り段差を検出することができる。
Further, in the above-described flowchart, the threshold values for determining the ascending step and the descending step are the same absolute values (T1 and -T1 etc.) having different polarities, but different threshold values may be set. As described above, when the
本実施例によれば、演算装置1は、前輪101と後輪102を備える車椅子100に搭載されている。そして、路面上を前輪101が通過した際にジャイロセンサ4が検出してピッチレート取得部11が取得したピッチレートを第1ピッチレート、第1ピッチレートを検出した位置を後輪102が通過した際にジャイロセンサ4が検出してピッチレート取得部11が取得したピッチレートを第2ピッチレート、とし、段差検出部13が、第1ピッチレート及び第2ピッチレートに基づいて、段差を検出している。このようにすることにより、前輪101と後輪102の2つの車輪のピッチレートの変化により段差を検出することができるので、比較的低い段差であっても精度良く路面上の段差を検出することができる。
According to the present embodiment, the
また、段差検出部13は、第1ピッチレートが検出された路面上の位置から車椅子100のホイールベース長Hの距離の前後所定範囲を含む距離を移動した位置の前後所定の範囲を車椅子100が移動した際にピッチレート取得部11が取得したピッチレートを第2ピッチレートとしている。このようにすることにより、車椅子100の前輪101と後輪102の間の長さであって既知の値であるホイールベース長Hに基づいて、第2ピッチレートを検出する位置を特定することができる。
In addition, the
また、段差検出部13は、第1ピッチレートの絶対値が閾値T1以上、かつ第2ピッチレートの絶対値が閾値T3以上である場合に、当該位置を段差として検出している。このようにすることにより、一定以上の絶対値を持つピッチレートが前輪101通過時と後輪102通過時で検出された場合を段差とすることができるので、段差の検出を精度良くすることができる。
Further, when the absolute value of the first pitch rate is equal to or greater than the threshold value T1 and the absolute value of the second pitch rate is equal to or greater than the threshold value T3, the level
また、車椅子100の移動平面に対して垂直方向の加速度を検出する加速度センサ3により検出された垂直加速度を取得する加速度取得部12を備え、段差検出部13は、第1ピッチレートを検出した際に加速度取得部12が取得した垂直加速度と、第2ピッチレートを検出した際に加速度取得部12が取得した垂直加速度と、に基づいて段差を検出している。このようにすることにより、ピッチレートに加えて垂直方向の加速度も考慮することができるので、段差の検出精度を一層向上させることができる。
Moreover, the
また、段差検出部13は、第1ピッチレートを検出した際に加速度取得部12が取得した垂直加速度の絶対値が閾値T3以上、かつ第2ピッチレートを検出した際に加速度取得部12が取得した垂直加速度の絶対値が閾値T4以上である場合に、当該位置を段差として検出している。このようにすることにより、一定以上の垂直方向の加速度が前輪101通過時と後輪102通過時で検出された場合を第1ピッチレートとすることができ、段差の検出を精度良くすることができる。
In addition, the
また、段差検出部13は、ジャイロセンサ4から取得したピッチレートの符号と加速度取得部12が取得した垂直加速度の変化の向きとに基づいて、段差を検出している。このようにすることにより、ピッチレートの符号、つまり、ピッチレートが正数が負数かと、加速度の符号、つまり、加速度が増加したか減少したかと、を考慮することができるので、ピッチレートの方向や加速度の方向まで考慮して段差を精度良く検出することができる。
Further, the
また、段差検出部13は、第1ピッチレートの符号と、第2ピッチレートの符号とに基づいて、車椅子100が通過した段差が上り段差であったか下り段差であったかを検出している。このようにすることにより、2つのピッチレートの符号によって現在通過した段差が上り段差か下り段差かを判別することができる。
Further, the
また、段差検出部13は、段差を検出した際に、ピッチレートPrのピーク値をホイールベース長Hで正規化した正規化ピッチレートPr_nを生成する。そして、段差検出部13は、GPS受信機2から段差が検出された位置の緯度、経度を取得する。そして、通信機5がサーバ装置50により路面上の段差のレベルを判定させるための情報として、段差が検出された位置の緯度、経度に加えて、正規化ピッチレートPr_n及び車椅子100のIDを当該サーバ装置50へ送信している。このようにすることにより、正規化ピッチレートPr_nを算出することで、ホイールベース長Hの違いによる検出誤差を少なくすることができる。また、サーバ装置50に複数の段差検出装置から収集した情報に基づいて段差レベルを判定した結果を蓄積させることができる。よって段差の判定精度を高めることができる。
Further, when detecting the level difference, the level
また、サーバ装置50の演算装置52は、車椅子100(演算装置1)から送信された正規化ピッチレートPr_nに重み付け値Wに基づいて重み付けを行ってから段差レベルの判定を行っている。このようにすることにより、信頼性の低いデータにより段差レベルが変動することを少なくし、段差レベルの信頼度を向上させることができる。
The
なお、上述した実施例では、サーバ装置50で段差レベルの判定を行っていたが、車椅子100に搭載される演算装置1で正規化ピッチレートPr_nに基づいて判定を行ってもよい。そして、判定結果と段差が検出された位置の緯度、経度と車椅子100のIDとを通信機5を介してサーバ装置50に送信してもよい。
In the embodiment described above, the step level is determined by the
また、上述した実施例では、段差検出装置として車椅子100に搭載される演算装置1で説明したが、専用の装置でなくてもよく、例えば、GPS受信機、ジャイロセンサおよび、加速度センサを搭載した(又は接続可能な)スマートフォン等の通信機能を持った端末機器であれば、上述したフローチャートをアプリ(コンピュータプログラム)とすることで、段差検出装置として機能させることができる。この場合は、車椅子にホルダ等を設け、そのホルダにスマートフォン等を取り付ければよい。即ち、移動体に取り付け可能な段差検出装置となる。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施例では、加速度センサ3とジャイロセンサ4の両方の検出結果に基づいて段差を検出していたが、ジャイロセンサ4の検出結果のみであっても精度は劣るものの段差の検出は可能である。この場合は閾値T1とT2のみを設定すればよい。
In the above-described embodiment, the step is detected based on the detection results of both the
また、上述した実施例では、上り段差を通過したか、下り段差を通過したかの情報は取得できるので、その情報と車椅子100の移動軌跡等の移動の方向とによりどのような段差か(どの方向から移動すると上りあるいは下り段差となるか)を判定してもよい。 Further, in the above-described embodiment, since it is possible to obtain information on whether or not the vehicle has passed an ascending step or a descending step, what kind of step is determined by the information and the direction of movement such as the movement locus of the wheelchair 100 (which It may be determined whether or not an up or down step occurs when moving from the direction.
また、上述した実施例では、移動体として車椅子で説明したが、シニアカー、ベビーカー、ゴルフカート、自転車、自動車、台車、車輪を有するロボット等、路面上を走行するための前後輪を備えるものであればよい。 Further, in the above-described embodiments, the wheelchair is described as the moving body. However, senior cars, baby carriages, golf carts, bicycles, automobiles, carriages, robots having wheels, etc., are provided with front and rear wheels for traveling on the road surface. That's fine.
また、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の段差検出装置の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。 Further, the present invention is not limited to the above embodiment. That is, those skilled in the art can implement various modifications in accordance with conventionally known knowledge without departing from the scope of the present invention. Of course, such modifications are included in the scope of the present invention as long as the configuration of the step detecting device of the present invention is provided.
1 演算装置
2 PS受信機
3 加速度センサ(加速度取得手段)
4 ジャイロセンサ
5 通信機(送信手段)
10 段差検出装置
11 ピッチレート取得部
12 加速度取得部(加速度取得手段)
13 段差検出部(段差検出手段、位置取得手段)
50 サーバ装置
100 車椅子(移動体)
101 前輪
102 後輪
DESCRIPTION OF
4
DESCRIPTION OF
13 Step detection unit (step detection means, position acquisition means)
50
101
Claims (13)
前記移動体のピッチレートを検出するピッチレート検出手段により検出されたピッチレートを取得し、取得した前記ピッチレートに基づいて、前記移動体が走行して通過した路面上の段差を検出する段差検出手段を備え、
前記段差検出手段は、前記路面上を前記前輪が通過した際に前記ピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第1ピッチレートと、前記第1ピッチレートを検出した位置を前記後輪が通過した際に前記ピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第2ピッチレートと、に基づいて、前記段差を検出する、
ことを特徴とする段差検出装置。 A step detection device mounted on or attached to a moving body including a front wheel and a rear wheel,
Step detection that acquires a pitch rate detected by a pitch rate detection unit that detects a pitch rate of the moving body, and detects a step on the road surface on which the moving body travels and passes based on the acquired pitch rate. With means,
The step detecting means includes a first pitch rate which is a pitch rate detected by the pitch rate detecting means when the front wheel passes on the road surface, and the rear wheel passes a position where the first pitch rate is detected. Detecting the step based on the second pitch rate that is the pitch rate detected by the pitch rate detecting means when
A step detecting device characterized by the above.
前記段差検出手段は、前記第1ピッチレートを検出した際に前記加速度取得手段が取得した前記加速度と、前記第2ピッチレートを検出した際に前記加速度取得手段が取得した前記加速度と、に基づいて段差を検出する、
ことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一項に記載の段差検出装置。 An acceleration acquisition means for acquiring an acceleration detected by an acceleration detection means for detecting an acceleration in a direction perpendicular to a moving plane of the moving body;
The step detection means is based on the acceleration acquired by the acceleration acquisition means when the first pitch rate is detected and the acceleration acquired by the acceleration acquisition means when the second pitch rate is detected. Detect steps,
The level difference detecting device according to any one of claims 1 to 3, wherein
前記段差が検出された位置に関する情報を取得する位置取得手段と、
外部のサーバ装置により前記路面上の段差のレベルを判定させるための情報として、前記位置取得手段が取得した前記段差が検出された位置に関する情報及び正規化ピッチレート情報を当該サーバ装置へ送信する送信手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項2乃至7のうちいずれか一項に記載の段差検出装置。 The step detecting means detects a first normalized pitch rate obtained by normalizing a peak value of the first pitch rate by the wheelbase length and / or a peak value of the second pitch rate when the step is detected. Generating normalized pitch rate information based on a second normalized pitch rate normalized by the wheelbase length;
Position acquisition means for acquiring information regarding the position where the step is detected;
Transmission for transmitting to the server device information relating to the position where the step acquired by the position acquisition means and the normalized pitch rate information are transmitted as information for determining the level of the step on the road surface by an external server device Means,
The step detecting device according to any one of claims 2 to 7, further comprising:
前記段差検出手段により判定された前記段差レベル及び当該段差が検出された位置に関する情報を、外部のサーバ装置へ送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする請求項9に記載の段差検出装置。 Position acquisition means for acquiring information regarding the position where the step is detected;
Transmitting means for transmitting information related to the step level determined by the step detecting means and the position where the step is detected to an external server device;
The step detecting device according to claim 9, comprising:
前記移動体のピッチレートを検出するピッチレート検出手段により検出されたピッチレートを取得し、取得したピッチレートに基づいて、前記移動体が走行して通過した路面上の段差を検出する段差検出工程を含み、
前記段差検出工程は、前記路面上を前記前輪が通過した際に前記ピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第1ピッチレートと、前記第1ピッチレートを検出した位置を前記後輪が通過した際に前記ピッチレート検出手段が検出したピッチレートである第2ピッチレートと、に基づいて、前記段差を検出する、
ことを特徴とする段差検出方法。 A step detection method that is executed by a step detection device that is mounted on or attachable to a moving body including a front wheel and a rear wheel,
A step detecting step for acquiring a pitch rate detected by a pitch rate detecting means for detecting a pitch rate of the moving body, and detecting a step on the road surface on which the moving body travels and passes based on the acquired pitch rate. Including
In the step detecting step, the rear wheel passes the first pitch rate which is the pitch rate detected by the pitch rate detecting means when the front wheel passes on the road surface, and the position where the first pitch rate is detected. Detecting the step based on the second pitch rate that is the pitch rate detected by the pitch rate detecting means when
A method for detecting a level difference.
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