JP2017527776A - 交差面により障害物を検出する装置およびこのような装置を使用する検出方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、基準面（１２）に平行に移動することができる移動車両（１１）に適するように意図される障害物検出装置（１０）に関する。本発明によると、装置（１０）は、・互いに交差し、かつ潜在的障害物と交差することができる２つの異なる方向の２つの仮想面（２２、２３、２４、２６、２８、２９）を形成することができる電磁気ビーム（１５、１７、２０、２７、３０、３１）の少なくとも２つの発射器（１４、１６、１９、３２、３４、３５）と、・仮想面（２２、２３、２４、２６、２８、２９）と潜在的障害物との交点の画像を生成することができる少なくとも１つの画像センサ（５、６、７）と、・その画像と基準画像とを比較するように構成されている、障害物の存在を判断することができる画像解析手段とを含む。本発明はまた、このような装置を採用する検出方法に関する。

Description

本発明は、移動車両上に配置される障害物検出装置に関し、特にナビゲーションの分野に適用される。本発明はまた、このような装置を採用する障害物検出方法に関する。

ロボットなどの移動車両が動き回る場合、例えば移動車両および／または障害物を損傷しないように、移動車両と移動車両が動き回る環境内に位置する障害物とのいかなる衝突も回避することが望ましい。

任意の移動車両と、したがってまた移動することができるロボットとに関して、移動車両およびその環境内の要素の安全性を考慮することが非常に重要である。車両およびその環境内の要素の安全性は特に、環境内の障害物の検出と、これらの障害物との衝突の回避とを含む。衝突を回避するための様々な技術が存在する。これらの技術のほとんどは、例えばある基準系におけるロボットの位置を判断するために著しい実装コストを伴い、かつ著しい計算力を必要とする。他の既存技術は非常に高価であり、したがってロボットにおける使用には適さない。

本発明は、移動車両の環境内に位置する障害物を検出する装置とこのような装置を実施する方法とを提供することにより、上に述べた課題のすべてまたはいくつかを軽減しようするものである。

この目的を達成するために、本発明の１つの主題は、基準面に平行に移動することができる移動車両に適するように意図される障害物検出装置において、
・互いに交差し、かつ潜在的障害物と交差することができる２つの異なる方向の２つの仮想面を形成することができる電磁気ビームの少なくとも２つの発射器と、
・仮想面と潜在的障害物との交点の画像を生成することができる少なくとも１つの画像センサと、
・画像と基準画像とを比較するように構成されている、障害物の存在を判断することができる画像解析手段と
を含むことを特徴とする、障害物検出装置である。

一実施形態によると、車両は軸Ｘに沿った第１の方向の好適な走行方向を有し、および本装置は、軸Ｘに沿いかつ基準面を切る第１の方向の第１の傾斜仮想面内に延びる第１の傾斜ビームの傾斜発射器と呼ばれる第１の発射器と、軸Ｘに沿いかつ基準面を切る第１の方向の第２の傾斜仮想面内に延びる第２の傾斜ビームの傾斜発射器と呼ばれる第２の発射器とをさらに含む。本装置はまた、第１および第２の傾斜仮想面と基準面との交点の周囲の画像を生成することができる第１の画像センサを含む。

本発明の一実施形態によると、本装置は、基準面にほぼ平行な第１の仮想面内に延びる第１の水平ビームの水平方向発射器と呼ばれる第１の発射器を含み、および第１の画像センサは第１の仮想面と障害物との交点の画像を生成することができる。

別の実施形態によれば、第１の仮想面は軸Ｘを中心とした角度セクタを形成する。本装置は、第１の方向の第２の仮想面内に延びる第２の水平ビームの水平方向発射器と呼ばれる第２の発射器であって、軸Ｘに垂直でありかつ基準面にほぼ平行な軸Ｙを中心とした角度セクタを形成する第２の発射器をさらに含む。本装置は、第２の仮想面と障害物との交点の画像を生成することができる第２の画像センサを含む。本装置は、第１の方向の反対の第２の方向の第３の仮想面内に延びる第３の水平ビームの水平方向発射器と呼ばれる第３の発射器であって、軸Ｙを中心としかつ基準面にほぼ平行な角度セクタを形成する第３の発射器と、第３の仮想面と障害物との交点の画像を生成することができる第３の画像センサとを含む。

有利には、第１の水平ビームにより形成された角度セクタは第２および第３の水平ビームにより形成された角度セクタから所定角度だけ離間される。

有利には、角度セクタは１２０°である。

別の実施形態によれば、本装置は、水平面と呼ばれる仮想面を位置決めするための位置決め手段であって、水平面と呼ばれる前記仮想面を、基準面と交差しないように位置決めすることを意図された位置決め手段をさらに含む。

位置決め手段は、基準面に対する水平面と呼ばれる仮想面の角度位置を判断し、かつ水平面と呼ばれる仮想面を形成する水平方向発射器と呼ばれる発射器へ新しい角度位置を送信することができる制御ループからなり得る。

位置決め手段はまた、水平面と呼ばれる仮想面と基準面との間の正の角度からなり得る。

別の実施形態によれば、本装置は、軸Ｘに垂直な直線に沿った基準面と交差するように構成された仮想面内に延びるショベル（ｓｈｏｖｅｌ）ビームのショベル発射器と呼ばれる発射器を含み、および第１の画像センサは直線の画像を生成することができる。

有利には、１つまたは複数のビームはレーザービームである。

有利には、本装置は、車両の走行方向に従って発射器およびセンサを選択的に非活性化するように構成された制御手段を含む。

有利には、本装置は、発射器によるビームの発射を順序付け、かつビームの発射をセンサによる画像捕捉と同期するように構成された処理回路をさらに含む。

本発明の別の主題は、このような装置を採用する車両である。

本発明の別の主題は、このような装置を採用する障害物検出方法において、
・障害物と交差し得る仮想面を形成することができるビームを発射する工程と、
・仮想面と障害物との交点の画像を画像捕捉および生成する工程と、
・障害物を画像解析および判断する工程と
を含むことを特徴とする、障害物検出方法である。

本発明による方法はまた、
・ショベルビームにより形成された仮想面と基準面との交点の第１の画像をメモリへ格納する工程と、
・ショベルビームにより形成された仮想面と障害物との交点の第２の画像をメモリへ格納する工程と、
・障害物の位置を規定するように第１の画像と第２の画像とを比較する工程と
を含み得る。

移動車両は例えばロボットである。このロボットは、基準面上で動き回ることができるようにする車輪を有し得る。本発明はまた、脚上で動き回るヒューマノイドロボットへ適用される。

または、移動車両は、車輪を介して基準面に接触してまたは空気クッション上でのいずれかで基準面に平行に動き回る任意のタイプの車両であり得る。

本発明の別の主題は、本発明による検出装置を含むヒューマノイドロボットである。

ヒューマノイドロボットにより意味するものは、人体との類似性を呈示するロボットである。これは、ロボットの上部という意味であってもよく、または人間の手に相当し得る把持部で終わる多関節腕のみという意味であってもよい。本発明では、ロボットの上部は人間の胴に類似している。本発明による検出装置は、ロボットの環境内の障害物を判断できるようにする。

本発明は、添付図面により例示され一例として与えられる一実施形態の詳細な説明を読むことによりさらに良く理解され、別の利点が明らかになる。

２つのビームにより形成された仮想面を描写する。 基準面に平行なビームの仮想面を示す本発明による装置の平面図を描写する。 基準面にほぼ平行なビームの仮想面を示す本発明による装置の断面図を描写する。 仮想面の角度位置が基準面に対して調整され得るようにする制御ループを描写する。 ビームにより形成された仮想面と２つのビームにより形成された仮想面とを描写する。 発明による仮想面と障害物との交点を描写する。 発明による仮想面と障害物との交点を描写する。 発明による仮想面と障害物との交点を描写する。 ビームにより形成された仮想面と撮像装置によりカバーされる領域とを描写する。 仮想面を形成することができるビームの発射器を描写する。 本発明による障害物検出装置を採用するヒューマノイドロボットを描写する。 本発明による障害物検出装置を採用するヒューマノイドロボットの車輪を含むベースの一例を描写する。 ビームの発射と画像捕捉とを処理および同期する機能を行うプロセッサを概略的に示す。 本発明による障害物検出方法の工程を概略的に示す。 ２つの障害物検出構成を描写する。 ２つの障害物検出構成を描写する。 本発明による装置の側面図を概略的に示し、水平面、傾斜面、ショベル仮想面を示す。 障害物がある場合および障害物がない場合の仮想面と基準面との交点により得られる画像を描写する。 障害物がある場合および障害物がない場合の仮想面と基準面との交点により得られる画像を描写する。 障害物がある場合および障害物がない場合の仮想面と基準面との交点により得られる画像を描写する。 障害物がある場合および障害物がない場合の仮想面と基準面との交点により得られる画像を描写する。

明確化のために、同じ要素は様々な図において同じ参照符号を有することになる。

本明細書では、本発明は、ロボット上での使用例、特に車輪上で動き回るロボット上での使用例を使用して説明される。しかし、本発明は任意の移動車両に適用され得る。移動車両１１は軸Ｘに沿った第１の方向の好適な走行方向を有する。

図１は、本発明による装置１０の視野を描写する。基準面１２に平行に移動することができる移動車両１１に適するように意図される障害物検出装置１０は、潜在的障害物と交差することができる２つの異なる方向の２つの仮想面を形成することができる電磁気ビームの少なくとも２つの発射器３４、３５と、仮想面と障害物との交点の画像を生成することができる少なくとも１つの画像センサ５（図１に図示せず）と、その画像と基準画像とを比較するように構成されている、障害物を判断することができる画像解析手段６６（図１に図示せず）とを含む。換言すれば、形成された仮想面は基準面１２と交差し、したがって直線を形成する。したがって、障害物の存在下で直線は変形され、障害物の存在を明らかにするのは直線の変形である。したがって、仮想面が投影され、得られた画像が研究され、障害物の検出は仮想面と障害物との交差線の変形の形式で得られる。

図１は、傾斜発射器３４、３５と呼ばれる発射器により形成された仮想面２８、２９を描写する。装置１０は、軸Ｘに沿いかつ基準面１２を切る第１の方向の第１の傾斜仮想面２８内に延びる第１の傾斜ビーム３０の傾斜発射器３４と呼ばれる第１の発射器を含む。装置１０は、軸Ｘに沿いかつ基準面１２を切る第１の方向の第２の傾斜仮想面２９内に延びる第２の傾斜ビーム３１の傾斜発射器３５と呼ばれる第２の発射器を含む。第１の画像センサ５は、傾斜仮想面２８、２９と基準面１２との交点の周囲の画像を生成することができる。

図２ａは、基準面１２に平行なビームの仮想面を示す本発明による装置の平面図である。

装置１０は、基準面１２にほぼ平行な第１の仮想面２２内に延びる第１の水平ビーム１５の水平方向発射器１４と呼ばれる第１の発射器と、第１の仮想面２２と障害物との交点の画像を生成することができる第１の画像センサ５とを含む。

移動車両１１は軸Ｘに沿った第１の方向の好適な走行方向を有するため、第１の仮想面２２は軸Ｘを中心とした角度セクタを形成し、および装置１０は、第１の方向の第２の仮想面２３内に延びる第２の水平ビーム１７の水平方向発射器１６と呼ばれる第２の発射器であって、軸Ｘに垂直でありかつ基準面１２にほぼ平行な軸Ｙを中心とした角度セクタを形成する第２の発射器をさらに含む。装置１０は、第２の仮想面２３と障害物との交点の画像を生成することができる第２の画像センサ６を含む。装置は、第１の方向の反対の第２の方向の第３の仮想面２４内に延びる第３の水平ビーム２０の水平方向発射器１９と呼ばれる第３の発射器であって、軸Ｙを中心としかつ基準面１２にほぼ平行な角度セクタを形成する第３の発射器を含む。装置１０は、第３の仮想面２３と障害物との交点の画像を生成することができる第３の画像センサ７を含む。

有利には、第１の水平ビーム１５により形成された角度セクタ２２は第２および第３の水平ビーム１７、２０により形成された角度セクタ２３、２４から所定角度だけ離間される。

角度セクタは６０°であり、所定角度は３０°であり得る。９０°の角度セクタを有することも可能である。有利には、角度セクタは１２０°であり、所定角度は０°である。この構成は、移動車両１１を囲む環境の完全なカバレッジを提供する。

水平方向発射器１４、１６、１９と呼ばれる第１、第２、および第３の発射器は、基準面１２（図２ｂに見える）から一定の高さ２５において移動車両１１上に配置される。高さ２５は、例えば１５ｃｍまたは１０ｃｍであり得る。小さい障害物を検出するために、高さ２５は５または３ｃｍであり得る。発射器１４、１６、１９によりそれぞれ形成される仮想面２２、２３、２４は、高さ２５を超える高さに位置する障害物、またはその一部が仮想面２２、２３もしくは２４のレベルにある障害物と交差し得る。発射器１４、１６、１９は、パノラマ的検出と言い得る障害物検出を提供する。

画像センサ５はまた、それ自体で３つの仮想面２２、２３、２４の画像を捕捉することができる「広角」センサと呼ばれる画像センサであり得る。

図２ｂは、基準面１２にほぼ平行なビーム１５の仮想面２２を示す本発明による装置の断面図を描写する。本明細書で説明されるのは仮想面２２であるが、これはすべて、仮想面２３、２４に対して等しく有効である。

有利には、本発明による検出装置は、仮想面２２が画像センサ５によりカバーされる視野３６内の基準面１２の上に常に存在するように手段６７を含む。

仮想面２２が視野３６内の基準面１２の上に常に存在するようにする手段６７は、移動車両１１が動作中にその配向に従って仮想面２２を配向するようにビーム１５の発射器１４を配向できるようにする制御ループを含み得る。したがって、移動車両１１が図２ｃに描写するように凸凹を含む基準面の上を移動すれば、仮想面２２は基準面１２と交差するように強いられ得る。ジャイロスコープ６８は基準面１２に対する仮想面２２の角度位置７３を捕捉し得る。制御ループ内の解析手段６９がこの搭載情報を取り出し、新しい角度位置７４を発射器１４へ送信し、発射器１４は次に、仮想面２２を基準面１２の上に配置するように配向される。移動車両１１が完全に平坦な表面上で再度移動すると、解析手段６９は、仮想面２２が基準面１２にほぼ平行に再度配置されるように新しい角度位置を発射器１４へ送信する。

別の構成によると、位置決め手段は水平面２２と呼ばれる仮想面と基準面１２との角度７２を含む。したがって、仮想面２２は若干上方に配向され得る。換言すれば、仮想面２２は基準面１２と角度７２（正の角度）をなす。このようにして、仮想面２２は移動車両１１が動作中でも基準面１２と決して交差しない。画像センサ５は仮想面２２と潜在的障害物との交点の画像を生成することができる。

したがって、仮想面２２と画像センサ５によりカバーされる視野３６により形成される円錐との交点に対応する検出面７１が規定され得る。仮想面２２のみが、ほぼ高さ２５以上の高さを有しかつ無限遠に位置し得る潜在的障害物と交差し得る。正の角度７２と画像センサ５の視野３６とのために、検出面７１は移動車両１１近傍に位置する。したがって、潜在的障害物の検出は検出面７１における画像の出現を検出することになる。

傾斜ビーム３０、３１は、水平ビーム１５、１７、２０が場合により交差し得なかった小さい障害物、穴、または大きいサイズの障害物と交差し得る。

図３は、ショベル発射器３２と呼ばれる発射器により発射されたショベルビーム２７により形成された仮想面２６を描写する。装置１０は、軸Ｘに垂直な直線に沿った基準面１２と交差するように構成された仮想面２６内に延びるショベルビーム２７のショベル発射器３２と呼ばれる発射器を含む。第１の画像センサ５は、仮想面２６と基準面１２との交点から生じる直線の画像を生成することができる。発射器３２により形成された仮想面２６は、仮想面２６と基準面１２との間の距離３３に対応する高さに位置する障害物と交差し得る。これは、基準面１２上に配置された大きいサイズまたは小さいサイズの障害物であり得る。本装置は、その高さが基準面１２を水平方向仮想面から分離する高さ２５未満である障害物において特に有利に適用されることが分かる。穴またはドアストップが特に、障害物のほんの一例として言及され得る。

図４ａ、４ｂ、および４ｃは、本発明による仮想面２６と障害物との交点を描写する。車両１１は基準面１２に平行に移動可能である。ショベルビーム２７のショベル発射器３２は仮想面２６内に延びる。仮想面２６は、図４ａに描写するように軸Ｘに垂直な直線７０に沿った基準面１２と交差するように構成される。

換言すれば、ショベルビーム２７により形成された仮想面２６は、基準面１２の走査がなされ得るようにする。画像センサ５は直線７０の画像を生成することができる。センサ５からの画像と基準画像とを比較するように構成された画像解析手段が障害物の存在を判断することができる。したがって、これは、画像センサ５の視野３６内の基準面１２上に線を投影する問題である。仮想面２６の瞬時的用法（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｕｓｅ）は、障害物が存在すれば線７０の変形を検出できるようにする。さらに、仮想面２６と基準面１２との間の容積内に位置するすべてをメモリ内に格納することが可能である。したがって、時間（すなわち、移動車両１１の連続位置）に伴う使用とメモリ格納に伴う使用では、障害物が移動車両１１の環境内に存在する時間が分かる。換言すれば、ショベルビーム２７により形成された仮想面２６と基準面１２との交点の第１の画像と第２の画像を適時様々な瞬間にメモリ内に格納することが可能である。次に、第１と第２の画像は障害物の位置を規定するために比較される。障害物は、固定基準系内でまたは移動車両１１に結びついた基準系内で定位され得る。障害物のこの検出と定位は移動車両が軸Ｘに沿った第１の方向に移動しているときに行われ得るが、第１の方向の反対方向でも行われ得る（すなわち、前進または後進において行われ得る）。したがって、移動車両１１を遅くして、障害物と衝突する前に停止させるか、またはその経路を迂回させることが可能である。最後に、直線７０が消える極端なケースでは、これは、画像センサ５がしたがってその瞬間に基準面１２より下のレベルに位置する線７０の画像をもはや生成することができないため、移動車両１１が崖端または階段の段差近傍に存在することを意味する。逆に、画像センサ５が画像（すなわち、仮想面２６内の割れ目（ｂｒｅａｋ）の）を生成することができるようになると直ちに、これは、移動車両１１が隙間（崖、階段など）に落ちるリスク無しに基準面１２内で前後に移動することができるか、または移動車両１１が近傍の障害物の存在下にいるかのいずれかを意味する。

ショベルビームは他の傾斜および水平ビームと無関係に単独で使用され得ることに注意すべきである。同様に、傾斜ビームのみを使用することが完全に可能である。最後に、いくつかのビーム（例えば、水平ビームを有するショベルビーム、傾斜ビームを有するショベルビーム、水平ビームを有する傾斜ビーム、または２つ以上のビームの任意の他の組み合わせ）を一緒に使用することが可能である。

したがって、６つのビーム１５、１７、２０、２７、３０、３１は、仮想面と近接環境内に位置する任意の障害物との交点を装置１０が形成できるようにする。

図５は、傾斜ビーム３０、３１により形成された仮想面２８、２９と画像センサ５によりカバーされた視野３６との側面図を描写する。ビーム３０、３１によりそれぞれ形成された仮想面２８、２９は障害物と交差し得る。このとき、画像センサ５は仮想面２８、２９と障害物との交点の画像を生成し得る。次に、得られた画像と基準画像とを比較するように構成された画像解析手段（図に描写されず）が障害物を判断することができる。

より具体的には、仮想面２６、２８、２９は基準面１２（ほとんどの場合、移動車両１１が移動している地上に対応する）と交差し、したがって直線を形成する。障害物が存在すると、このようにして形成された直線は乱されるが、これは障害物の存在を明らかにする直線の乱れである。

画像センサ５（例えばカメラ）は、有利には、ビーム発射器と同期して画像センサ５の露出時間中のみビーム発射器が活性状態となり得るようにすることに留意することが重要である。露出判断がなされた（例えば、移動車両１１内に配置されたプロセッサＰＲＯＣにより）瞬間と画像センサが実際に画像を捕捉した瞬間との間のオフセットを考慮することも必要である。

一般的パルスを使用することにより互いにビームを発射するすべての装置を順序付けることも特に有利である。この同期は、画像捕捉および解析装置へ正しくない情報を伝えるであろう様々なビーム間の干渉を回避することを可能にする。

これを行うために、図９に描写するように、装置１０は、車両１１の走行方向に従って発射器およびセンサを選択的に非活性化するように構成された制御手段８を含む。これにより、装置１０のエネルギー消費を低減できるようにする。

装置１０は、発射器によるビームの発射を順序付け、かつビームの発射をセンサによる画像捕捉と同期させるように構成された処理回路９をさらに含む。したがって、ビームは、移動体車両１１が存在する構成に従って順次または同時に発射される。さらに、ビームの各発射時に、関連画像センサが画像捕捉を行う。例えば、移動車両１１の環境のパノラマ視野を得るために、３つの水平ビーム１５、１７、２０が同時に発射され、３つの画像センサ５、６、７がそれぞれ画像を生成する。軸Ｘに沿った好適な走行方向の視野が所望であれば、第１の水平ビームはショベルビームと呼ばれるビームと、対応する画像センサ５とが順に活性化される前に発射され得、水平ビームが発射されるのと同時に第１の画像捕捉を行い、次に、ショベルビームと呼ばれるビームが発射されると同時に第２の画像取得が続き得る。

図６は、仮想面２８を形成することができるビーム３０を発射する発射器３４を描写する。有利には、ビーム発射器は、移動車両１１内および／またはその上に可動部を有しないように移動車両１１上で固定される。したがって、ビーム発射器の固定は、移動車両１１が輸送され可動部の振動に曝される間、良好な頑強性を与える。

有利には、１つまたは複数のビームはレーザービームである。

本発明による装置１０はまた、発射されたビームの光と環境とのコントラストを強化するコントラスト強化アルゴリズムを含み得る露出制御手段を有し得る。このような制御手段は特に、移動車両１１の近接環境内の安全ゾーンと呼ばれるゾーンのみを装置１０が考慮できるようにし得る。したがって、障害物を判断することに伴う精度がその結果改善される。

部品は厳格に正確な幾何学形状および寸法で製造され得ないため、および部品が機構内のその機能を遂行することができるように、公差（寸法的および幾何学的）が規定される。これらの公差は測定の精度に影響を及ぼし得る。装置１０は、画像センサ５の傾斜角とビーム１５、１７、２０の発射器１４、１６、１９の傾斜角とを校正するための機構を有し得る。このような較正機構は、既知環境内で通常使用され、測定の良好な精度と、したがって障害物の判断の良好な精度とを保証する。

図７は、本発明による障害物検出装置１０を採用するヒューマノイドロボット３７を描写する。

図８は、本発明による障害物検出装置を採用するヒューマノイドロボットの車輪５１を含むベース５０の一例を描写する。

図９は、ビームの発射と画像捕捉とを処理および同期する機能を行うプロセッサＰＲＯＣを概略的に示す。

図１０は、本発明による障害物検出方法の工程を概略的に示す。本検出方法は、上述のような検出装置を採用し、以下の工程を含む：
・障害物と交差し得る仮想面を形成することができるビームを発射する工程（工程１００）、
・仮想面と障害物との交点の画像を画像捕捉および生成する工程（工程１１０）、
・障害物を画像解析および判断する工程（工程１２０）。

本方法は、以下の工程をさらに含む：
・ショベルビーム（２７）により形成された仮想面（２６）と基準面（１２）との交点の第１の画像をメモリへ格納する工程（工程１３０）、
・ショベルビームに（２７）により形成された仮想面（２６）と障害物との交点の第２の画像をメモリへ格納する工程（工程１３０）、
・障害物の位置を規定する（工程１５０）ように第１の画像と第２の画像とを比較する工程（工程１４０）。

図１１ａおよび１１ｂは、２つの障害物検出構成を描写する。図１１ａでは、仮想面６０のみが障害物と交差する。図１１ｂでは、本発明による検出装置により、２つの仮想面６５、６６が互いに交差し、かつ障害物と交差する。両方の構成において、２つの同様の障害物６１、６２が存在する（これらは描写された例では２つの立方体である）。すなわち、それらの一方６１は小さくかつ移動車両１１に近接し、および第２のもの６２は大きくかつ移動車両１１からさらに離れている。図１１ａにおいて、仮想面６０は小さい立方体６１と交差する。同様に、仮想面６０は大きい立方体６２と交差する。仮想面６０と小さい立方体６１との交差６３および仮想面６０と大きい立方体６２との交差６４がそれぞれ線を形成する。それにもかかわらず、２つの立方体６１、６２のサイズの差と、小さい立方体６１と比較して大きい立方体６２の移動車両１１に対する遠い距離とのために、２つの交差線６３、６４は画像センサにより同一に認識される。図１１ｂにおいて、２つの仮想面６５、６６は、互いに交差し、一方では、移動車両１１近傍の小さい立方体６１と交差して交差線６７を形成する。２つの仮想面６５、６６はまた、互いに交差するが、２つの仮想面６５、６６間の交点６８が大きい立方体６２との交点と一致するにはあまりにも遠く離れている大きい立方体６２上では交差しない。したがって、異なる方向の２つの仮想面であって、互いに交差する２つの仮想面による障害物の検出は、障害物がより正確に判断され得るようにする。

障害物が判断された（工程１２０）後、移動車両１１は別の行為を行うことができる。一例として、経路の変更または停止を伴うナビゲーション行為への言及がなされ得る。本発明による装置１０はまた、利用可能な基準画像のライブラリを有し得る。これらの参照画像は、障害物を検出することに加えて、画像センサ５により生成された画像と参照画像との比較を通して障害物を認識できるようにする所定画像に対応する。このようにして行われる画像解析は特に、移動車両１１の電池を再充電するために移動車両１１がその方向のその再充電ベースとヘッドとを認識できるようにし得る。

図１２は、本発明による装置１０の側面図を概略的に示し、水平方向仮想面（面２２のみが描写される）、傾斜仮想面２８、２９およびショベル仮想面２６を示す。

図１３ａ、１３ｂ、１４ａ、および１４ｂは、障害物がある場合および障害物がない場合の仮想面と基準面との交点により得られる画像を描写する。以前に説明したように、形成された仮想面は基準面１２と交差し、したがって直線を形成する。したがって、障害物が存在すると直線が変形され、障害物の存在を明らかにするのは直線の変形である。したがって、仮想面が投影され、得られた画像が研究され、障害物検出は仮想面と障害物との交差線の変形を通じて実現される。

図１３ａは、傾斜仮想面２８、２９と基準面１２との交点により得られる画像を描写する。いかなる障害物も存在しない。したがって、得られた画像は２つの直線８０、８１を表現する。図１３ｂは、壁などの障害物の存在下における傾斜仮想面２９と基準面１２との交点により得られる画像を描写する。したがって、得られた画像は折れた線８２、すなわち、その連続性が壁上への仮想面２９の投影において遮断される線を表現する。したがって、折れた線８２は２つの部分：すなわち、仮想面２９と基準面１２との交点に対応する部分８３と、仮想面２９と障害物を形成する壁との交点に対応する部分８４とを含む。したがって、線８２の変形は壁の存在を明らかにする。したがって、画像解析手段６６は、線８２を含む画像と線８１を含む参照画像とを比較する際に、壁からなる障害物を判断することができる。したがって、折れた線８２の部分８３、８４の交点に位置する点９０が発射器と障害物との距離を与える。

図１４ａは、仮想面２６と基準面１２との交点により得られる画像を描写し、図４ａに描写された構成に対応する。以前に説明したように、仮想面２６は、図４ａに描写するように、軸Ｘに垂直な直線７０に沿った基準面１２と交差するように構成される。画像センサ５は、直線７０の画像を生成することができる。いかなる障害物も存在しないため、線７０は直線である。

図１４ｂは、仮想面２６と基準面１２との交点により得られる画像を描写し、図４ｂに記載の構成に対応する。今回は、ドアストップなどの低い高さの障害物が存在する。画像センサ５は、３つの部分：すなわち、仮想面２６と基準面１２との交点に対応する２つの部分８５、８６と、仮想面２６と障害物との交点に対応する部分８７とを含む不連続直線８８の画像を生成する。不連続直線８８の画像と直線７０の参照画像とを比較するように構成された画像解析手段が障害物の存在を判断することができる。さらに、部分８７と部分８５とのおよび部分８７と部分８６とのそれぞれの距離９０は障害物までの距離の指標（単純な計算により取得され得る）を与える。

このとき必要なのは、線が画像センサ５の視野３６内の基準面１２上に投影されることである。次に、画像センサ５は仮想面と障害物との交点の２次元画像を取得する。

有利には、障害物の画像捕捉および判断（工程１１０）に続いて、障害物の位置は軸Ｘ、Ｙを含む基準系におけるデカルト座標で伝達される。これにより、送信される情報の圧縮を可能にする。

最後に、装置１０のコストを低減するために、画像センサにより捕捉された画像の分解能を低減することが可能である。再び装置１０のコストを低減することを目的として、１つのシングルプロセッサを使用することによりすべてのビーム発射器および画像センサを管理することも可能である。

Claims (16)

1. 基準面（１２）に平行に移動することができる移動車両（１１）に適するように意図される障害物検出装置（１０）において、
   ・互いに交差し、かつ潜在的障害物と交差することができる２つの異なる方向の２つの仮想面（２２、２３、２４、２６、２８、２９）を形成することができる電磁気ビーム（１５、１７、２０、２７、３０、３１）の少なくとも２つの発射器（１４、１６、１９、３２、３４、３５）と、
   ・前記仮想面（２２、２３、２４、２６、２８、２９）と前記潜在的障害物との交点の画像を生成することができる少なくとも１つの画像センサ（５、６、７）と、
   ・前記画像と基準画像とを比較するように構成されている、障害物の存在を判断することができる画像解析手段と
   を含むことを特徴とする、障害物検出装置（１０）。
2. 前記車両（１１）は軸Ｘに沿った第１の方向の好適な走行方向を有することと、前記装置（１０）は、
   ・前記軸Ｘに沿いかつ前記基準面（１２）を切る前記第１の方向の第１の傾斜仮想面（２８）内に延びる第１の傾斜ビーム（３０）の傾斜発射器（３４）と呼ばれる第１の発射器と、
   ・前記軸Ｘに沿いかつ前記基準面（１２）を切る前記第１の方向の第２の傾斜仮想面（２９）内に延びる第２の傾斜ビーム（３１）の傾斜発射器（３５）と呼ばれる第２の発射器と、
   ・前記第１および第２の傾斜仮想面（２８、２９）と前記基準面（１２）との交点の周囲の画像を生成することができる第１の画像センサ（５）と
   をさらに含むこととを特徴とする、請求項１に記載の装置（１０）。
3. 前記基準面（１２）にほぼ平行な第１の仮想面（２２）内に延びる第１の水平ビーム（１５）の水平方向発射器（１４）と呼ばれる第１の発射器を含むことと、前記第１の画像センサ（５）は前記第１の仮想面（２２）と前記障害物との交点の画像を生成することができることとを特徴とする、請求項２に記載の装置（１０）。
4. 前記第１の仮想面（２２）は前記軸Ｘを中心とした角度セクタを形成することと、前記装置（１０）は、
   ・第１の方向の第２の仮想面（２３）内に延びる第２の水平ビーム（１７）の水平方向発射器（１６）と呼ばれる第２の発射器であって、前記軸Ｘに垂直でありかつ前記基準面（１２）にほぼ平行な軸Ｙを中心とした角度セクタを形成する第２の発射器と、
   ・前記第２の仮想面（２３）と前記障害物との交点の画像を生成することができる第２の画像センサ（６）と、
   ・前記第１の方向の反対の第２の方向の第３の仮想面（２４）内に延びる第３の水平ビーム（２０）の水平方向発射器（１９）と呼ばれる第３の発射器であって、前記軸Ｙを中心としかつ前記基準面（１２）にほぼ平行な角度セクタを形成する第３の発射器と、
   ・前記第３の仮想面（２４）と前記障害物との交点の画像を生成することができる第３の画像センサ（７）と
   をさらに含むこととを特徴とする、請求項３に記載の装置（１０）。
5. 前記第１の水平ビーム（１５）により形成された前記角度セクタ（２２）は前記第２および第３の水平ビーム（１７、２０）により形成された前記角度セクタ（２３、２４）から所定角度だけ離間されることを特徴とする、請求項４に記載の装置（１０）。
6. 前記角度セクタは１２０°であることを特徴とする、請求項５に記載の装置（１０）。
7. 水平面（２２）と呼ばれる仮想面を位置決めするための位置決め手段であって、水平面（２２）と呼ばれる前記仮想面を、前記基準面（１２）と交差しないように位置決めすることを意図された位置決め手段をさらに含むことを特徴とする、請求項３〜６のいずれか一項に記載の装置（１０）。
8. 前記位置決め手段は、前記基準面（１２）に対する水平面と呼ばれる前記仮想面の角度位置（７３）を判断し、かつ水平面（２２）と呼ばれる前記仮想面を形成する水平方向発射器（１４）と呼ばれる前記発射器へ新しい角度位置（７４）を送信することができる制御ループからなることを特徴とする、請求項７に記載の装置（１０）。
9. 前記位置決め手段は、水平面（２２）と呼ばれる前記仮想面を、水平面（２２）と呼ばれる前記仮想面と前記基準面（１２）との間の正の角度（７２）を形成するように配向するように、前記ビーム（１５）の前記発射器（１４）を配向することからなることを特徴とする、請求項７に記載の装置（１０）。
10. ・前記軸Ｘに垂直な直線に沿った前記基準面（１２）と交差するように構成された仮想面（２６）内に延びるショベルビーム（２７）のショベル発射器（３２）と呼ばれる発射器と、
    ・画像解析手段と
    をさらに含むことと、前記第１の画像センサ（５）は前記直線の画像を生成することができることと、前記画像解析手段は前記直線の変形を検出することにより障害物の存在を判断することができることとを特徴とする、請求項２〜９のいずれか一項に記載の装置（１０）。
11. 前記車両（１１）の前記走行方向に従って発射器（１４、１６、１９、３２、３４、３５）およびセンサ（５）を選択的に非活性化するように構成された制御手段（８）を含むことを特徴とする、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の装置（１０）。
12. 前記発射器（１４、１６、１９、３２、３４、３５）による前記ビーム（１５、１７、２０、２７、３０、３１）の発射を順序付け、かつ前記ビーム（１５、１７、２０、２７、３０、３１）の前記発射を前記センサ（５、６、７）による画像補足と同期させるように構成された処理回路（９）をさらに含むことを特徴とする、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の装置（１０）。
13. 前記１つまたは複数のビーム（１５、１７、２０、２７、３０、３１）はレーザービームであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置（１０）。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の障害物検出装置（１０）を含むことを特徴とする、車両（１１）。
15. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置（１０）を採用する障害物検出方法において、
    ・前記障害物と交差し得る仮想面（２２、２３、２４、２６、２８、２９）を形成することができるビーム（１５、１７、２０、２７、３０、３１）を発射する工程と、
    ・前記仮想面（２２、２３、２４、２６、２８、２９）と前記障害物との交点の画像を画像捕捉および生成する工程と、
    ・前記障害物を画像解析および判断する工程と
    を含むことを特徴とする、障害物検出方法。
16. ・前記ショベルビーム（２７）により形成された前記仮想面（２６）と前記基準面（１２）との交点の第１の画像をメモリへ格納する工程と、
    ・前記ショベルビーム（２７）により形成された前記仮想面（２６）と前記障害物との交点の第２の画像をメモリへ格納する工程と、
    ・前記障害物の位置を規定するように前記第１の画像と前記第２の画像とを比較する工程と
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の検出方法。

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