JP2019139610A

JP2019139610A - 電子装置

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Publication number: JP2019139610A
Application number: JP2018023689A
Authority: JP
Inventors: 智大塚; Satoshi Otsuka
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2038-02-14
Also published as: JP6993070B2

Abstract

【課題】測距センサによって計測される路面までの実測距離と、測距センサの取り付け高さおよび取り付け角度に基づいて算出される理論距離とを比較し、比較結果に基づいて障害物に対する警告を行う電子装置を提供する。【解決手段】車椅子１０の位置Ａには、測距センサ１３０を有する警告装置１００が取り付けられる。警告装置１００は、測距センサ１３０から実測距離Ｌ１を取得し、予め決められた測距センサ１３０の測定角度θおよび予め決められた測距センサ１３０の高さＬ２に基づいて、路面までの理論距離を算出する。警告装置１００は、実測距離Ｌ１が理論距離よりも大きい場合には、前方に凹状の障害物段差があることを警告し、実測距離Ｌ１が理論距離よりも小さい場合には、前方に凸状の障害物段差があることを警告する。【選択図】図５

Description

本発明は、車椅子や電動車椅子に取り付けられる電子装置に関し、特に、車椅子等の周囲に存在する障害物を検知して警告を行う方法に関する。

車椅子や電動車椅子で走行中、その走行経路に段差や窪み、側溝、凹凸、落下物など、種々の障害物が存在することがある。これらのような、車椅子等の走行に障害をもたらすものを、一般に、バリアと呼び、これらのバリア情報を的確に検知して、その存在をディスプレイの地図上に表示したり、警告を行ったりする必要がある。また、段差の高さを検知することにより、そのまま通過できるのか、若しくは、迂回経路を選択する必要があるのかなどの判断をすることができる。さらに、使用中の自車種では通行できないが、他車種では通過できるなどの判断を行うことも可能となる。

電動車椅子に危険を警告する技術として、特許文献１に記載された電動車椅子がある。特許文献１に記載された電動車椅子は、距離センサを路面に向けて設置し、障害物の形状や障害物までの距離を検知し、警報を発したり、電動車椅子の動作制御を行うことで電動車椅子が側溝などに落下しないようにしている。

特開２０１１−２１８０７５号公報

図１６は、従来の車椅子の障害物の検出方法を説明する図である。ユーザＵが搭乗する車椅子１０の予め決められた位置には、超音波センサや赤外線センサ等のセンサ１２が取り付けられている。センサ１２は、予め決められた角度θで路面２０に向けられているため、車椅子１０から一定の距離Ｄに存在する障害物しか検出することができなかった。それ故、車椅子１０が大きく進路変更した直後には、死角が生じてしまい、距離Ｄの手前に存在する障害物Ｚや段差などを検出することができないという課題がある。

本発明では、このような従来の課題を解決するものであり、測距センサによって計測される路面までの実測距離と、測距センサの取り付け高さおよび取り付け角度に基づいて算出される理論距離とを比較し、比較結果に基づいて障害物に対する警告を行う電子装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電子装置は、車椅子等の車両に取り付けられ、障害物等に対する警告機能を備えた電子装置であって、前記車両の取付け位置から予め決められた計測角度で前記車両が走行する路面までの実測距離を測定する測定手段と、前記測定手段の取付け位置の高さおよび前記計測角度に基づき、前記車両の取付け位置から記車両が走行する路面までの理論距離を算出する算出手段と、前記実測距離と前記理論距離とを比較し、路面上の段差等の障害物の有無を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づき警告を行う警告手段と、を有する。

好ましくは、前記検出手段は、前記実測距離が前記理論距離よりも長い場合、凹状の障害物があると判定する。好ましくは、前記検出手段は、前記実測距離が前記理論距離よりも短い場合、凸状の障害物があると判定する。好ましくは、前記検出手段は、凹状の障害物があると判定した場合、凹状の障害物の深さを推測する。好ましくは、前記検出手段は、凸状の障害物があると判定した場合、凸状の障害物の高さを推測する。好ましくは、前記電子装置はさらに、前記測定手段の計測角度を可変する可変手段を含み、前記検出手段は、前記可変手段によって可変された計測角度に基づいて障害物の高低差を推測する。好ましくは、前記検出手段は、前記可変手段によって可変された計測角度に基づいて障害物までの最短距離を推測する。好ましくは、前記警告手段は、前記検出手段の検出結果に基づき最短距離の障害物についての警告を行う。

本発明によれば、測距センサによる実測距離と、計算により算出された理論距離との比較結果に基づいて障害物の警告を行うようにしたので、実測距離と理論距離が異なる場合に適切な警告を行うことができる。

本発明の実施例に係る警告装置と移動体の例を示す図である。警告装置の構成を示すブロック図である。障害物検出プログラムの機能的な構成を示す図である。障害物検出プログラムの機能を具体的に説明する図である。路面に凹みや段差がある場合の実測距離と理論距離との差を例示する図である。障害物検出プログラムの動作を示すフロー図である。第１の変形例に係る障害物検出プログラムの機能的な構成を示す図である。第１の変形例に係る高低差推測手段の推測手法を示す図である。第１の変形例に係る高低差推測手段の推測手法の他の例を示す図である。第１の変形例に係る高低差推測手段の推測手法の他の例を示す図である。第１の変形例に係る障害物検出プログラムの動作を示すフロー図である。第２の変形例に係る障害物検出プログラムの機能的な構成を示す図である。測距センサの動作および測距結果を例示する図である。ジャイロセンサによる補正を例示する図である。路肩付近を走行する車椅子を例示する図である。課題を示す図である。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る電子装置は、移動体に固定的に搭載される車載装置であってもよいし、移動体から取り外し可能な車載装置であってもよい。また、本発明に係る電子装置は、ユーザが移動体に持ち運び可能な携帯型の情報端末（例えば、スマートフォン等の多機能型携帯電話機やノート型のコンピュータ）であることができる。また、電子装置が搭載される移動体は、歩行者と同様の空間を走行可能なものであり、例えば、車椅子（電動または手動）、自転車などである。

本発明に係る電子装置は、好ましくは、車椅子に取り付けられ、車椅子の前方に障害物が存在する場合、車椅子のユーザに対して警告を行う警告装置である。警告の方法は、特に限定されないが、例えば、電子装置から警告音を発生させたり、電子装置に備えられたディスプレイに警告表示を行ったりすることができ、また、これらの警告と併せて車椅子の動作を制御（減速や停止）するようにしても良い。

図１は、本発明の実施例に係る警告装置と移動体の例を示す図である。図１に示すように、本実施例の警告装置１００は、バッテリー駆動される電動型の車椅子１０において使用可能であり、警告装置１００は、車椅子１０に搭載され、あるいはユーザが所持する携帯端末が取り付けられたものであっても良い。警告装置１００は、予め決められた角度で路面２０との距離を測定する測距センサ１３０を含み、測距センサ１３０は、計測方向Ｖに向けて送信波を照射し、送信波が物体で反射されたときの受信波を受信し、その時間差から物体までの距離を計測することができる。なお、測距センサ１３０の計測方法は、この計測方法に限られず、従来技術で用いられているセンサの計測方法を用いて、路面２０との距離を計測するようにしても良い。

図２は、警告装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、警告装置１００は、ユーザからの指示を受け取る入力部１１０、車椅子１０の現在位置を検出する位置検出部１２０、車椅子の前方または進行方向に存在する障害物や路面２０までの距離を計測する測距センサ１３０、加速度センサや角速度センサなどの慣性センサ１４０、車椅子の現在位置周辺の道路案内や目的地までの経路案内を行うナビゲーション部１５０、外部のネットワーク等との通信を行う通信部１６０、ナビゲーション部１５０による案内音声等を出力する音声出力部１７０、ナビゲーション部１５０による道路地図等を表示する表示部１８０、警告装置１００に必要な地図データやソフトウエア等を記憶する記憶部１９０、測距センサ１３０の計測方向（向き）Ｖを調整するためのアクチュエータ部（駆動部）２００、各部を制御する制御部２１０を含んで構成される。なお、ここに示す構成は一例であり、例えば、車椅子１０に取り付けられた警告装置１００がスマートフォンであるならば、警告装置１００は、音声通話機能を含むことになる。

位置検出部１２０は、ＧＰＳ受信機能を備え、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に基づき車椅子の現在位置を検出する。また、位置検出部１２０は、慣性センサ１４０の検出結果を併用して現在位置を検出することも可能である。

測距センサ１３０は、例えば、ソナーやレーダにより構成され、路面や障害物、その他の対象物に電波を発し、その反射波を受信することで、対象物までの距離を計測する。計測結果は、制御部２１０へ提供される。提供された計測結果は、例えば、車椅子の自動運転のための必要な情報として利用されることができる。さらに測距センサ１３０が電波を発する方向の基準となる計測方向Ｖは、アクチュエータ部２００によって調整可能である。アクチュエータ部２００は、制御部２１０によってその動作が制御され、測距センサ１３０の計測方向Ｖと路面２０との角度情報（図４における角度θ）が記憶部１９０に記憶される。すなわち、アクチュエータ部２００によって測距センサ１３０の計測方向Ｖが変化したとき、記憶部１９０の角度情報が、制御部２１０によって、随時、更新される。

ナビゲーション部１５０は、位置検出部１２０により検出された車椅子１０の現在位置周辺の地図データを読出し、読み出した地図データを表示部１８０に表示させる。地図データは、従来のナビゲーション装置で使用されているものを利用でき、例えば、ノードとノードを結ぶ道路に関するリンクデータ、交差点等に関するノードデータ、商業施設の位置情報等を示す施設データを含むことができる。リンクデータには、車両が走行する道路に加え、車イス等が走行する歩道も含まれる。リンクデータは、リンクの識別、リンクの始点および終点の座標、リンクの方角、道路種別、車線数等の情報などに加え、リンクが傾斜道路であるか否かを示す傾斜識別、リンクが段差を含むか否かを示す段差識別を含むことができる。

通信部１６０は、例えば、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮ、ＷｉＦｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離無線通信、公衆無線回線網等を介して外部機器あるいは外部ネットワーク等との通信を可能にする。ナビゲーション部１５０は、通信部１６０を介して、地図データを配信するサーバにアクセスし、そこから地図データを取得することも可能である。音声出力部１７０は、スピーカーなどの音声出力装置を含み、記憶部１９０に記憶された音声データなどを出力する。表示部１８０は、液晶ディスプレイ等の表示媒体を含み、記憶部１９０に記憶された画像データなどを出力する。記憶部１９０は、警告装置１００が実行するアプリケーションソフトウエア、制御部２１０が実行するプログラム、ナビゲーション部１５０が実行されるときに必要とされる地図データなどを記憶することができる。アクチュエータ部２００は、制御部２１０からの制御により、測距センサ１３０の計測方向Ｖの調整を行うことができる。

制御部２１０は、好ましい態様では、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むマイクロコントローラ等から構成され、ＲＯＭまたはＲＡＭは、警告装置１００の動作を制御するための種々のプログラムを格納することができる。また、本実施例では、制御部２１０は、車椅子１０の周囲に存在する段差などの障害物を検出する障害物検出プログラム３００を実行する。

図３は、障害物検出プログラムの機能的な構成を示す図である。障害物検出プログラム３００は、実測距離取得部３１０、理論距離算出部３２０、距離比較部３３０、警告部３４０を含む。

図４は、障害物検出プログラムの機能を具体的に説明する図である。図４では、警告装置１００（測距センサ１３０を含む）の取り付け位置をＡ、Ａからの垂線と路面２０との交点をＢ、測距センサ１３０からの計測方向Ｖと路面２０との交点をＣとする。実測距離取得部３１０は、測距センサ１３０の検出結果を取得し、ＡＣ直線の実測距離（ＲＬ）Ｌ１を取得する。

理論距離算出部３２０は、∠ＡＣＢの角度θおよび測距センサ１３０の高さＬ２に基づき、ＡからＣの理論距離（ＴＬ）を算出する。角度θは、測距センサ１３０の計測方向Ｖを固定すれば一定となる角度であり、その角度情報は、予め記憶部１９０に記憶されている。また、制御部２１０の制御によってアクチュエータ２００が動作する場合には、適宜、その角度情報が更新される。さらに、測距センサ１３０の高さＬ２は、予め決められた高さとして規定することが可能であり、ユーザ入力により、または、事前の登録作業により、記憶部１９０に予め記憶しておくことができる。従って、ＡからＣの理論距離は、次の（１）式に基づいて算出される。

距離比較部３３０は、実測距離取得部３１０によって実測距離（ＲＬ）と、理論距離算出部３２０によって算出された理論距離（ＴＬ）とを比較し、車椅子１０の前方に存在する障害物を検出する。実測距離と理論距離は、図４に示すように、路面２０に段差や凹み等の障害物がない場合、ＲＬ＝ＴＬとなる。なお、この場合のイコールは、完全なる一致を必ずしも意味するものではなく、多少の誤差を含むものであっても同一と判定することができる。

一方、路面２０に段差や凹み等の障害物がある場合、実測距離と理論距離は異なる距離となる。図５は、路面に凹みや段差がある場合の実測距離と理論距離との差を例示する図である。図５（Ａ）は、路面２０に高さＣＥの凹みを有する場合を示している。この場合、実測距離取得部３１０によって取得される実測距離は、Ａから、高さＣＥ分だけ低い路面２２との交点Ｄまでの距離が実測距離Ｌ１として取得される。一方、理論距離算出部３２０は、高さＬ２と、予め決められた角度θに基づいて理論距離を算出する。当該理論距離は、（１）式に基づき、段差がない図４の場合と同じ理論距離が算出される。従って、前方に凹みの段差がある場合には、ＲＬ＞ＴＬとなる。これは、車椅子１０が高さＣＥ分だけ高い位置を走行しているため状況で起こる関係である。

図５（Ｂ）は、路面２０に凸状の段差がある場合を示している。この場合、実測距離取得部３１０によって取得される実測距離は、Ａから、凸状の段差面２１との交点Ｈまでの距離が実測距離Ｌ１として取得される。理論距離は、図５（Ａ）で説明した方法と同様に、（１）式を用いて算出される。従って、前方に凸状の障害物がある場合には、ＲＬ＜ＴＬとなる。距離比較部３３０は、実測距離と理論距離とを比較することにより、図４、図５（Ａ）、図５（Ｂ）のような凹凸状の障害物を検出することができる。

警告部３４０は、距離比較部３３０の比較検出結果に基づき、ユーザに対して警告を発する。例えば、距離比較部３３０の比較により、図５（Ａ）のような凹み状の障害が検出された場合には、音声出力部１７０から警告音を発生させたり、表示部１８０に「凹状の段差があります」と表示させたりする。また、車椅子１０に対して直接制御信号を送信し、車椅子１０の速度を減速させたり、車椅子１０を停止させたりするようにしても良い。一方、距離比較部３３０の比較により、図５（Ｂ）のような凸状の障害が検出された場合には、音声出力部１７０から警告音を発生させたり、表示部１８０に「凸状の段差があります」と表示させたりする。また、凹状の障害物の場合と同様に、車椅子１０の動作を制御するようにしても良い。なお、警告部３４０が発する警告音は、凹状の障害物が検出された場合と凸状の障害物が検出された場合とで異なるようにしても良い。また、警告部３４０は、図４に示すようなＲＬ＝ＴＬの場合には、好ましくは、警告を発しないようにするが、「この先に障害物はありません」などの、障害になるようなバリアが無い旨を案内するようにしても良い。

図６は、障害物検出プログラムの動作を示すフロー図である。障害物検出プログラム３００は、好ましくは、定期的および／またはユーザ入力に基づいて不定期に実行されることができる。障害物検出プログラム３００は、まず、実測距離取得部３１０によって、測距センサ１３０から実測距離を取得する（Ｓ１００）。次に、障害物検出プログラム３００は、理論距離算出部３２０によって、理論距離を算出する（Ｓ１０２）。距離比較部３３０は、Ｓ１００で取得された実測距離（ＲＬ）とＳ１０２で算出された理論距離（ＴＬ）とを比較する。ＲＬ＝ＴＬの場合には（Ｓ１０４）、段差等が無いと判定される（Ｓ１０８）。ＲＬ＞ＴＬである場合には（Ｓ１０６）、凹状の段差があると判定され（Ｓ１１０）、警告部３４０により凹状の段差が警告される（Ｓ１１２）。ＲＬ＝ＴＬ、ＲＬ＞ＴＬのいずれでもない場合、すなわち、ＲＬ＜ＴＬの場合には、凸状の段差があると判定され（Ｓ１１４）、警告部３４０により凸状の段差が警告される（Ｓ１１６）。

本実施例では、実測距離と理論距離との比較により、障害物および障害物の形状を検出し、警告するようにしたので、車椅子１０で大きく進路変更を行った場合であっても、障害物を適切に検出することができる。

次に、本実施例の第１の変形例について説明する。上記した実施例では、障害物の形状（凹状や凸状）までは検出できるが、それぞれの深さ（高さ）までは検出できていない。従って、第１の変形例では、実測距離および理論距離との比較に基づいて、障害物の形状の深さ（高さ）を推測し、障害物の深さ（高さ）に基づいた案内を行う警告装置１００について説明する。なお、第１の変形例に係る警告装置１００は、上記実施例で示した警告装置１００の構成や機能等を含むことができる。

図７は、第１の変形例に係る障害物検出プログラムの機能的な構成を示す図である。第１の実施例に係る障害物検出プログラム３００Ａは、上記した実施例で示した実測距離取得部３１０、理論距離算出部３２０、距離比較部３３０、警告部３４０に加え、高低差推測部３３２を含む。

高低差推測部３３２は、距離比較部３３０の比較により検出された凹状や凸状の障害物の高低差を推測する。図８は、第１の変形例に係る高低差推測手段の推測手法を示す図である。高低差推測部３３２は、図８（Ａ）の凹状段差および図８（Ｂ）の凸状段差の高低差Ｘ（線分ＣＥまたは線分ＧＨ）を推測する。まず、図８（Ａ）における高低差Ｘの推測方法について説明する。最初に、実測距離取得部３１０によって、段差後の路面２２までの実測距離Ｌ１が取得される。路面２０と路面２２は平行であり、∠ＣＥＤと∠ＡＦＤ直角であることから、∠ＡＣＢと∠ＡＤＦは同じ角度θとなる。なお、点Ｆは、線分ＡＢと線分ＤＥとの交点である。このとき、線分ＡＦの長さは、次の（２）式に基づいて算出することができる。

次に、上記した（１）式を用いて線分ＡＣの理論距離を算出する。さらに、この算出結果に基づき、線分ＣＤの長さは、次の（３）式で表される。

ここで、三角形ＡＦＤと三角形ＣＤＥは相似の関係にあるため、ＣＤ：ＡＤ（Ｌ１）＝ＣＥ（Ｘ）：ＡＦの関係が成り立つ。従って、次の（４）式に基づいて高低差Ｘを推定することができる。

次に、図８（Ｂ）における高低差Ｘの推測方法について説明する。まず、実測距離取得部３１０によって、路面２０と路面２２との段差面２１までの実測距離Ｌ１（線分ＡＨ）が取得される。次に、上記した（１）式を用いて、線分ＡＣの理論距離が算出される。さらに、線分ＣＨの長さは、次の（５）式によって算出される。

ここで、三角形ＡＢＣと三角形ＣＧＨは相似の関係にあるため、ＣＨ：ＡＣ＝ＧＨ（Ｘ）：ＡＢ（Ｌ２）の関係が成り立つ。従って、次の（４）式に基づいて高低差Ｘを推定することができる。Ｌ２は、警告装置１００が取り付けられた予め決められた高さであり、既知であることから、次の（６）式に基づいて高低差Ｘを推定することができる。

図８（Ａ）に示す図では、線分ＡＤが段差の境目である位置Ｃを通過するタイミングで高低差Ｘを推定することが望ましい。このタイミングは、例えば、測距センサ１３０の測距結果の時間変化を確認することで求めることができる。図８（Ａ）では、凹状の段差から遠く離れた路面２０の位置（図示しない）においては、測距センサ１３０の測距結果は、おおよそ線分ＡＣの距離で固定される。しかし、凹状の段差が近づき、測距センサ１３０の計測方向Ｖの先に路面２２とぶつかるようになると、測距センサ１３０の測距結果が線分ＣＤの長さだけ急激に増加するタイミングが発生する。当該タイミングは、図８（Ａ）に示す状況を示しているため、高低差推測部３３２は、当該タイミングで、上記した式に基づき、高低差Ｘを推測することができる。

図８（Ｂ）に示す図においても、測距センサ１３０の計測方向Ｖが段差面２１と路面２２の境目である位置Ｈを通過するタイミングで高低差Ｘを推定することが望ましい。このタイミングは、図８（Ａ）の例で示した方法と同様に、測距センサ１３０の測距結果の時間変化を確認することで求めることができる。図８（Ｂ）では、凸状の段差から遠く離れた路面２０の位置（図示しない）においては、測距センサ１３０の測距結果は、おおよそ線分ＡＣの距離で固定される。しかし、計測方向Ｖが段差面２１にぶつかると、線分ＡＣよりも短い距離が算出されるようになる。その後、計測方向ＶがＨとぶつかると、路面２２との距離がＬ１で一定となるタイミングが発生する。このタイミングの発生地点が図８（Ｂ）に示すような、線分ＡＣにＨがぶつかるタイミングであるため、高低差推測部３３２は、当該タイミングで、上記した式に基づき、高低差Ｘを推測することができる。

なお、上記した図８の高低差推測部３３２による推測タイミングは、推測タイミングの一例であり、例えば、図９に示すように、障害物である段差が近づいた後に、同様の方法で算出することも可能である。また、図１０に示すように、段差が直角ではない場合でも、同様の方法で高低差を推測することができる。

第１の変形例に係る警告部３４０は、高低差推測部３３２によって推測された高低差に基づき、その高低差に応じた警告を行うことができる。例えば、高低差Ｘが大きいほど、大きな音を音声出力部１７０から出力したり、推測された高低差Ｘを表示部１８０に表示したりすることができる。図１１は、第１の変形例に係る障害物検出プログラムの動作を示すフロー図である。第１の変形例に係る障害物検出プログラム３００Ａは、凹状または凸状の障害物が判定された後に、高低差推測部３３２による高低差の推測が行われ（Ｓ１１１、Ｓ１１５）、警告部３４０は、高低差に応じた凹状、凸状の警告を行うことができる（Ｓ１１２、Ｓ１１６）。

第１の変形例では、高低差推測部３３２によって、障害物の高低差を推測するようにしたので、高低差に応じた警告を行うことができるようになる。また、あまりにも高低差が大きい場合は、車椅子１０の動作を停止させるなど、高低差に基づいた動作制御を行うことも可能である。

第１の変形例では、上記した（１）式ないし（６）式の三角関数を用いて、各辺の長さを算出しているが、直角三角形に適用されるピタゴラスの定理など、他の計算公式を利用して各辺の長さを算出するようにしても良い。また、本実施例や第１の変形例では、距離比較部３３０による障害物の検出、障害物の高低差の推測を行っているが、図５や図８等で説明した三角関数、三角形の相似関係、ピタゴラスの定理等、既知の数学の公式を用いて、障害物までの距離Ｌ３を推測するようにしても良い。

次に、本実施例の第２の変形例について説明する。上記した実施例では、測距センサ１３０の計測方向Ｖは一定であり、路面に対して予め決められた角度θを形成する。第２の変形例では、アクチュエータ部２００を動作させ、段差までの距離や段差の高さを推測し、障害物の大きさや障害物までの距離に基づいた案内を行う警告装置１００について説明する。なお、第２の変形例に係る警告装置１００は、上記実施例で示した警告装置１００の構成や機能、第２の変形例で示した構成や機能等を含むことができる。

図１２は、第２の変形例に係る障害物検出プログラムの機能的な構成を示す図である。第２の変形例に係る障害物検出プログラム３００Ｂは、上記した実施例で示した実測距離取得部３１０、理論距離算出部３２０、距離比較部３３０、警告部３４０に加え、測距センサ可動部３３４、距離変化グラフ作成部３３６、高低差／距離推測部３３８を含む。

測距センサ可動部３３４は、アクチュエータ部２００に制御信号を送信し、測距センサ１３０を動作させる。図１３は、測距センサの動作および測距結果を例示する図である。測距センサ可動部３３４は、距離比較部３３０の比較により障害物が検出された場合、図１３（Ａ）に示すように、路面２０に対して、θ１、θ２、θ３、θ４のように、計測方向Ｖをθ１からθ４の間で走査する。図１３（Ａ）では、θ１ないしθ４の４つの角度が示されているが、測距センサ可動部３３４は、位置Ｍから位置Ｌまで、角度θ１から角度θ４の範囲で距離を測定する。距離変化グラフ作成部３３６は、測距センサ可動部３３４によって測定された距離と、路面との角度との関係を示すグラフを作成する。図１３（Ｂ）は、距離変化グラフ作成部３３６によって作成されるグラフを例示する図である。測距センサ１３０の実測距離Ｌａは、角度θ１のとき線分ＡＩ、角度θ２のとき線分ＡＪ、角度θ３のとき線分ＡＫ、角度θ４のとき線分ＡＬとなり、実測距離Ｌａは、角度θ１からθ２の間では減少し、角度θ２からθ３の間では上昇し、角度θ３からθ４の間では減少し、図１３（Ｂ）のような曲線グラフとなる。

高低差／距離推測部３３８は、距離変化グラフ作成部３３６によって作成されるグラフに基づき、高低差Ｘ１（線分ＪＫ）および障害物までの最短距離Ｘ２（線分ＢＫ）を推測する。まず、高低差Ｘ１の推測方法について説明する。線分ＡＮの距離は、角度θ２のときの理論距離である。従って、（１）式の理論距離算出方法により、理論距離ＡＮが算出される。また、線分ＡＪは、実測距離取得部３１０によって取得される実測距離ＡＪである。さらに、理論距離ＡＮと実測距離ＡＪとの差分により、線分ＪＮの長さがわかる。距離Ｌ２は警告装置１００の既知の高さであり、三角形ＡＢＮおよび三角形ＪＫＮは相似であるため、ＪＮ：ＡＮ＝Ｘ１：Ｌ２の関係が成り立ち、高低差Ｘ１は、次の（７）式で算出される。

次に、障害物までの最短距離Ｘ２の推測方法について説明する。距離Ｘ２は、測距センサ１３０の計測方向Ｖが路面２０と角度θ３を形成するとき、次の（８）式で算出される。なお、（８）式における線分ＡＫは、実測距離取得部３１０によって取得される実測距離である。

第２の変形例に係る警告部３４０は、高低差／距離推測部３３８によって推測された高低差および障害物までの距離に基づき、それらに応じた警告を行うことができる。例えば、高低差が大きかったり、障害物までの最短距離が近かったり、より危険な場合ほど大きな音を音声出力部１７０から出力したり、推測された高低差や障害物までの最短距離を表示部１８０に表示したりすることができる。なお、測距センサ可動部３３４、距離変化グラフ作成部３３６、高低差／距離推測部３３８の動作は、この順に、図１１のＳ１１１またはＳ１１５のタイミングで実行されため、動作フロー図は割愛する。

第２の変形例では、測距センサ１３０を動かすことにより、障害物までの距離や障害物の高低差を特定することができるため、これらの特定結果に応じた警告を行うことが可能になる。

次に、本実施例の他の変形例について説明する。上記した実施例および変形例（第１および第２を含む）では、１つの測距センサ１３０を車椅子１０に取り付け、車椅子１０の前方の障害物を検出するようにしているが、車椅子１０の前方だけでなく、側方や後方に複数の測距センサ１３０を設けるようにしても良い。これにより、車両の前方だけでなく、側方や後方の障害物に対しても、警告装置１００による警告を行うことができる。

また、上記した実施例および変形例では、いずれも水平な路面２０、２２を走行する場合を例示しているが、実際の道路には、傾斜が含まれることがある。従って、警告装置１００の慣性センサ１４０にジャイロセンサを含ませ、ジャイロセンサの検出結果を制御部２１０に送信して、より精度の高い、高低差の算出、障害物までの距離の算出を行うようにしても良い。図１４は、ジャイロセンサによる補正を例示する図である。ジャイロセンサは、図１４に示す傾斜θｘを検出し、制御部２１０に提供する。障害物検出プログラムは、提供された傾斜θｘを考慮し、障害物の有無判定、高低差や距離の推定を行うことができる。

また、ジャイロセンサの検出結果により、警告装置１００は、路面の状況を把握することができる。すなわち、スラロープのような上り坂、下り坂を走行しているか否かを判定することができる。この場合、警告部３４０は、これらの路面状況を考慮した警告を出力することができる。

また、段差などの障害物だけでなく、路肩の側溝などの警告にも応用できる。図１５は、路肩付近を走行する車椅子を例示する図である。車椅子１０の側方に警告装置１００の測距センサ１３０を設ければ、車椅子１０の横にある路肩４０や縁石３０の存在についても警告することができる。これにより、路肩４０への寄りすぎを警告し、車椅子１０が側溝へ落ちてしまうという事故を未然に防ぐことができる。

また、上記した実施例および変形例では、路面との距離の算出に測距センサ１３０を使用しているが、路面全体を面として検出することができる３Ｄライダーを設置し、進行方向前面の障害物を検出するようにしても良い。

上記した実施例および変形例（第１および第２を含む）では、路面２０に対する角度θ（図４、５、８、９、１０、１３、１４、１６）を、測距センサ１３０の予め決められた角度として、各種計算を行っているが、例えば、図４で言えば、角度θが既知であれば、∠ＡＢＣが直角であるため、∠ＢＡＣも既知となる。従って、これまでに計算式に用いた三角関数の角度情報を、∠ＢＡＣのように他の角度に基づいた計算式を使用して、理論距離を算出するようにしても良い。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０：車椅子２０：路面
２１：段差面２２：路面
３０：縁石４０：路肩
１００：警告装置１１０：入力部
１２０：位置検出部１３０：測距センサ
１４０：慣性センサ１５０：ナビゲーション部
１６０：通信部１７０：音声出力部
１８０：表示部１９０：記憶部
２００：アクチュエータ部２１０：制御部
３００、３００Ａ、３００Ｂ：障害物検出プログラム
３１０：実測距離取得部３２０：理論距離算出部
３３０：距離比較部３３２：高低差推測部
３３４：測距センサ可動部３３６：測距変化グラフ作成部
３３８：高低差／距離推測部３４０：警告部
Ｕ：ユーザＺ：障害物

Claims

車椅子等の車両に取り付けられ、障害物等に対する警告機能を備えた電子装置であって、
前記車両の取付け位置から予め決められた計測角度で前記車両が走行する路面までの実測距離を測定する測定手段と、
前記測定手段の取付け位置の高さおよび前記計測角度に基づき、前記車両の取付け位置から記車両が走行する路面までの理論距離を算出する算出手段と、
前記実測距離と前記理論距離とを比較し、路面上の段差等の障害物の有無を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき警告を行う警告手段と、
を有する電子装置。
前記検出手段は、前記実測距離が前記理論距離よりも長い場合、凹状の障害物があると判定する、請求項１に記載の電子装置。
前記検出手段は、前記実測距離が前記理論距離よりも短い場合、凸状の障害物があると判定する、請求項１または２に記載の電子装置。
前記検出手段は、凹状の障害物があると判定した場合、凹状の障害物の深さを推測する、請求項２に記載の電子装置。
前記検出手段は、凸状の障害物があると判定した場合、凸状の障害物の高さを推測する、請求項３に記載の電子装置。
前記電子装置はさらに、前記測定手段の計測角度を可変する可変手段を含み、前記検出手段は、前記可変手段によって可変された計測角度に基づいて障害物の高低差を推測する、請求項１ないし５いずれか１つに記載の電子装置。
前記検出手段は、前記可変手段によって可変された計測角度に基づいて障害物までの最短距離を推測する、請求項６に記載の電子装置。
前記警告手段は、前記検出手段の検出結果に基づき最短距離の障害物についての警告を行う、請求項７に記載の電子装置。