JP2020140301A - 障害物検出装置、及び障害物検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】仮想外周を想定して当該仮想外周に対する障害物の接触等を検出する障害物検出装置、及び障害物検出方法を提供する。【解決手段】本発明の障害物検出装置は、本体と、測距センサ１Ａ，１Ｂ…と、制御部２とを有する。制御部２は、測距センサからの測距値が最小閾値以上で最大閾値以下であるかを判定し、その判定結果に基づいて障害物の接触を検出する。このように、本装置は、測距センサ１Ａ，１Ｂ…の測距範囲を最小閾値、及び最大閾値により規制することで、本体外周の外に障害物の接触を回避したい仮想外周を定め、仮想外周に対する障害物の接触を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、本体外周に対し、障害物の接触等を検知する仮想外周を定めて、当該仮想外周に対する障害物の接触等を検出する障害物検出装置、及び障害物検出方法に関する。

従来、作業車などの移動体には、本体外周に対する障害物の接触等を検出し、警告や移動停止などを実行するために、接触スイッチ、超音波式、又は光学式の測距センサを実装しているものがある。一般的な超音波式の測距センサとしては、発波部により超音波を対象物に向けて発信し、対象物からの反射波を受波部で受信することで、対象物までの距離を検出するものがある。一方、一般的な光学式の測距センサとしては、投光部と受光部からなり、投光部から投光された光の対象物での反射光を受光部が受光し、受光部に到達する光量、もしくは反射角度の変化を電気信号に変換し、測距値を得るものがある。

このような超音波式、及び光学式の測距センサは、いずれもセンサの特性上、検出距離が限られているため、作業車などの移動体に実装する場合には、障害物の接触等を正確に検出するために、各種の工夫がなされている。

例えば、特許文献１では、前方左右に比較的長距離を測定するための超音波測距センサを設け、その間の位置に、超音波センサ最小測定距離の死角を補うべく、比較的近距離を測定する光学式測距センサを設けた自律走行作業車が開示されている。

特開２００３−１６７６２８号公報

しかしながら、前述した特許文献１で開示された自律走行作業車は、あくまでも超音波測距センサの検出距離では検出できない最小測定距離の死角を、光学式測距センサの検出距離で補うものにすぎない。つまり、特許文献１では、作業車などの移動体の本体外周にとらわれることなく、障害物の接触等を回避したい仮想外周を定め、当該仮想外周に対する障害物の接触等を検出することは開示も示唆もされていない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、仮想外周を定めて当該仮想外周に対する障害物の接触等を検出する障害物検出装置、及び障害物検出方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る障害物検出装置は、本体と、測距センサと、前記測距センサからの測距値が最小閾値以上で最大閾値以下であるかを判定し、判定結果に基づいて障害物の接触を検出する制御部と、を有し、前記制御部は、前記測距センサの測距範囲を前記最小閾値、及び前記最大閾値により規制することで、前記本体外周の外に障害物の接触を回避したい仮想外周を定め、前記仮想外周に対する障害物の接触を検出する。

本発明の第２の態様に係る障害物検出装置は、本体と、測距センサと、駆動部と、前記測距センサからの測距値が最小閾値以上で最大閾値以下であるかを判定し、判定結果に基づいて障害物の接触を検出し、前記駆動部を駆動する制御部とを有し、前記制御部は、前記測距センサの測距範囲を前記最小閾値、及び前記最大閾値により規制することで、前記本体外周の外に障害物の接触を回避したい仮想外周を定め、前記仮想外周に対する障害物の接触を検出する。

本発明の第３の態様に係る障害物検出方法は、制御部が、測距センサからの測距値が最小閾値以上で最大閾値以下であるかを判定し、判定結果に基づいて障害物の接触を検出する方法であって、前記制御部は、前記測距センサの測距範囲を前記最小閾値、及び前記最大閾値により規制することで、本体外周の外に障害物の接触を回避したい仮想外周を定め、前記仮想外周に対する障害物の接触を検出する。

本発明によれば、仮想外周を定めて当該仮想外周に対する障害物の接触等を検出する障害物検出装置、及び障害物検出方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る障害物検出装置の構成図である。 同装置による障害物検出の処理手順を示すフローチャートである。 測距値に基づく障害物の接触検出について説明する図である。 仮想外周について説明する概念図である。 本発明の第２実施形態に係る障害物検出装置の構成図である。 同装置の外観図である。 同装置による障害物の接触検出の処理手順を示すフローチャートである。 障害物の接触検出のために参照するテーブルの一例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る障害物検出装置の構成図である。 本発明の第４実施形態に係る障害物検出装置の概念図である。 本発明の第５実施形態に係る障害物検出装置の概念図である。 本発明の第６実施形態に係る障害物検出装置の概念図である。 センサ駆動部と測距センサの関係を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞

図１には、本発明の第１実施形態に係る障害物検出装置の構成を示し説明する。

同図に示されるように、障害物検出装置は、装置全体の制御を司る制御部２を備えている。制御部２は、不図示の本体に配設された複数の測距センサ１Ａ、１Ｂ…（以下、第１実施形態で測距センサを総称するときは符号１を用いる）と接続されている。制御部２は電源３に接続されており、当該電源３は測距センサ１Ａ、１Ｂ…にも接続されている。このほか、制御部２は、駆動部４にも接続されている。駆動部４としては、例えば、音声や表示による警告を行うものや、ホイール等を駆動するものなど、各種のものを採用することができる。

また、第１実施形態では、測距センサ１として、アクティブ型の光学式測距センサを採用しており、各測距センサ１Ａ，１Ｂ…は、発光部１１と受光部１２とを有している。一般に、アクティブ式の光学式測距センサは、三角測量の原理に基づき、障害物で反射した光が受光部上に作るスポットの位置情報を検出し、障害物までの距離を測定する。受光部にＣＭＯＳイメージセンサを用いることで、高精度の距離測定を実現している。

このような構成において、制御部２や測距センサ１には、電源３より電力が供給されている。測距センサ１では、発光部１１が発光し、障害物での反射光が受光部１２で受光される。そして、測距センサ１は、三角測量の原理に基づいて、位置情報を検出し、障害物までの距離を測定し、測距値を出力する。

この測距値は、リアルタイムで制御部２に送られる。そして、制御部２では、測距値が予め定められた所定範囲に入るか否かを判断し、所定範囲に入る場合には、後述する仮想外周に障害物が接触等したものとし、駆動部４を駆動制御する。この駆動部４の駆動制御としては、所定の警告表示、警告音声出力をすること、駆動中の車輪の駆動を停止することなどが想定される。但し、これには限定されない。また、制御部２は、障害物の接触等の検出結果を室内情報に反映させることも可能である。

以下、図２のフローチャートを参照して、本発明の第１実施形態に係る障害物検出装置に係る障害物検出の処理手順を詳細に説明する。

制御部２は、測距センサ１からの測距値を取得すると（Ｓ１）、測距値が最小閾値ｄｍｉｎより小さいか否かを判定し（Ｓ２）、最小閾値ｄｍｉｎより小さいときは（Ｓ２をＹＥＳに分岐）、ステップＳ１に戻り、上記処理を繰り返す。制御部２は、測距値が最小閾値ｄｍｉｎ以上であるときは（Ｓ２をＮｏに分岐）、測距値が最大閾値ｄｍａｘより大きいか否かを判定し（Ｓ３）、最大閾値ｄｍａｘより大きいときは（Ｓ３をＹＥＳに分岐）、ステップＳ１に戻り、上記処理を繰り返す。そして、制御部２は、測距値が最大閾値ｄｍａｘ以下であるときは（Ｓ３をＮｏに分岐）、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、制御部２は、測距値に基づいて障害物の接触を検出し（Ｓ４）、駆動部４を駆動する（Ｓ５）。そして、ステップＳ１に戻り、前述したような障害物検出を継続する。

このように、制御部２は、測距センサ１からの測距値が最小閾値以上で最大閾値以下（所定範囲内）であるかを判定し、判定結果に基づいて障害物の接触等を検出し、駆動部４を駆動する。つまり、第１実施形態に係る障害物検出装置では、制御部２は、測距センサ１の測距範囲を、図３に示されるような最小閾値ｄｍｉｎ、及び最大閾値ｄｍａｘにより規制することで、本体外周の外に障害物の接触を回避したい仮想外周を定め、前記仮想外周に対する障害物の接触等を検出することを特徴の１つとする。

ここで、図４を参照して、仮想外周について更に言及する。

同図に示されるように、この例では、本体２０は、第１乃至第４の突出部２０Ａ乃至２０Ｄを有する略十字型の平面を有しており、第１乃至第４の突出部２０Ａ乃至２０Ｄの突出方向は、隣り合う突出部の突出方向に対して９０度となっている。

ここで、測距センサ１Ａ乃至１Ｈの配置は次の通りである。

測距センサ１Ａは、第１の突出部２０Ａに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第２の突出部２０Ｂの先端を向くように配設されており、測距センサ１Ｂは、第２の突出部２０Ｂに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第１の突出部２０Ａの先端を向くように配設されている。

測距センサ１Ｃは、第２の突出部２０Ｂに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第３の突出部２０Ｃの先端を向くように配設されており、測距センサ１Ｄは、第３の突出部２０Ｃに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第２の突出部２０Ｂの先端を向くように配設されている。

測距センサ１Ｅは、第３の突出部２０Ｃに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第４の突出部２０Ｄの先端を向くように配設されており、測距センサ１Ｆは、第４の突出部２０Ｄに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第３の突出部２０Ｃの先端を向くように配設されている。

測距センサ１Ｇは、第４の突出部２０Ｄに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第１の突出部２０Ａの先端を向くように配設されており、測距センサ１Ｈは、第１の突出部２０Ａに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第４の突出部２０Ｄの先端を向くように配設されている。

より詳細には、測距センサ１Ａは、第１の突出部２０Ａに、発光部の出射光の出射角が第１の突出部２０Ａ及び第２の突出部２０Ｂの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されており、測距センサ１Ｂは、第２の突出部２０Ｂに、発光部の出射光の出射角が第１の突出部２０Ａ及び第２の突出部２０Ｂの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されている。

測距センサ１Ｃは、第２の突出部２０Ｂに、発光部の出射光の出射角が第２の突出部２０Ｂ及び第３の突出部２０Ｃの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されており、測距センサ１Ｄは、第３の突出部２０Ｃに、発光部の出射光の出射角が第２の突出部２０Ｂ及び第３の突出部２０Ｃの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されている。

測距センサ１Ｅは、第３の突出部２０Ｃに、発光部の出射光の出射角が第３の突出部２０Ｃ及び第４の突出部２０Ｄの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されており、測距センサ１Ｆは、第４の突出部２０Ｄに、発光部の出射光の出射角が第３の突出部２０Ｃ及び第４の突出部２０Ｄの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されている。

測距センサ１Ｇは、第４の突出部２０Ｄに、発光部の出射光の出射角が第４の突出部２０Ｄ及び第１の突出部２０Ａの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されており、測距センサ１Ｈは、第１の突出部２０Ａに、発光部の出射光の出射角が第４の突出部２０Ｄ及び第１の突出部２０Ａの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されている。

そして、各測距センサ１Ａ乃至１Ｈは、発光部１１より発光し、障害物での反射光を受光部１２で受光し、三角測量の原理に基づいて、位置情報を検出し、測距値を制御部２に向けて出力するが、制御部２において、最小閾値ｄｍｉｎ及び最大閾値ｄｍａｘにより反応する範囲が規制されている。これにより、図４において、破線で示される仮想外周２１が定められ、当該仮想外周２１に障害物が接触等したことを正確に検出することが可能となる。このように、仮想外周２１を定めることで、第１乃至第４の突出部２０Ａ乃至２０Ｄの間に生まれる死角２２Ａ乃至２２Ｄでも障害物の接触等を正確に検出することができる。さらに、第１乃至第４の突出部２０Ａ乃至２０Ｄの先に生まれる余剰スペースでも障害物の接触等を正確に検出することができる。

＜第２実施形態＞

本発明の第２実施形態は、障害物検出装置を全方向移動台車に適用した例である。

図５には、本発明の第２実施形態に係る障害物検出装置の構成を示し説明する。

同図に示されるように、障害物検出装置は、装置全体の制御を司る制御部３２を備えている。制御部３２は、複数の測距センサ３１Ａ、３１Ｂ…（以下、第２実施形態で測距センサを総称するときは符号３１を用いる）と接続されている。制御部３２は電源３３に接続されており、当該電源３３は測距センサ３１Ａ、３１Ｂ…にも接続されている。このほか、制御部３２は、ホイール３５ａ乃至３５ｄを駆動するための駆動部３４ａ乃至３４ｄにも接続されている。ホイール３５ａ乃至３５ｄとしては、オム二ホイールやメカナムホイール等、各種のものを採用することができる。

また、第２実施形態でも、測距センサ３１として、アクティブ型の光学式測距センサを採用しており、各測距センサ３１Ａ，３１Ｂ…は、発光部４１と受光部４２とを有している。前述したとおり、一般に、アクティブ式の光学式測距センサは、三角測量の原理に基づき、障害物で反射した光が受光部上に作るスポットの位置情報を検出し、障害物までの距離を測定する。受光部４２に、ＣＭＯＳイメージセンサを用いることで、高精度の距離測定を実現している。

このような構成において、制御部３２や測距センサ３１には、電源３３より電力が供給されている。測距センサ３１では、発光部４１が発光し、障害物での反射光が受光部４２で受光される。そして、測距センサ３１は、三角測量の原理に基づいて、位置情報を検出し、測距値を出力する。

この測距値は、リアルタイムで制御部３２に送られる。そして、制御部３２では、測距値が予め定められた所定範囲に入るか否かを判断し、所定範囲に入る場合には、仮想外周に障害物が接触等したものとし、駆動部３４ａ乃至３４ｄを駆動制御する。駆動部３４ａ乃至３４ｄは、例えばホイール３５ａ乃至３５ｄの動作を停止する。但し、これには限定されない。また、制御部３２は、障害物の接触等の検出結果を全方向移動台車が移動等の際に参照する室内情報に反映させることも可能である。

さらに、この障害物検出装置を、自律走行ロボットに適用する場合には、障害物の接触等の検出結果に基づいて、当該障害物を避けるように、あるいは当該障害物に近づくように走行を制御することも可能である。

図６には、各測距センサの本体への配置の様子を示し説明する。

この例では、本体４０は、第１乃至第４の突出部に、第１乃至第４のホイルカバー５０Ａ乃至５０Ｄが実装された略十字型の平面を有しており、第１乃至第４の突出部の突出方向は、隣り合う突出部の突出方向に対して９０度となっている。これは、第１乃至第４の突出部に実装された第１乃至第４のホイルカバー５０Ａ乃至５０Ｄの突出方向も、隣り合うホイルカバーに対して９０度であることを意味する。

ここで、測距センサ３１Ａ乃至３１Ｈの配置は次の通りである。

測距センサ３１Ａは、第１のホイルカバー５０Ａに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第２のホイルカバー５０Ｂの先端を向くように配設され、測距センサ３１Ｂは、第２のホイルカバー５０Ｂに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第１のホイルカバー５０Ａの先端を向くように配設されている。

測距センサ３１Ｃは、第２のホイルカバー５０Ｂに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第３のホイルカバー５０Ｃの先端を向くように配設され、測距センサ３１Ｄは、第３のホイルカバー５０Ｃに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第２のホイルカバー５０Ｂの先端を向くように配設されている。

測距センサ３１Ｅは、第３のホイルカバー５０Ｃに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第４のホイルカバー５０Ｄの先端を向くように配設され、測距センサ３１Ｆは、第４のホイルカバー５０Ｄに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第３のホイルカバー５０Ｃの先端を向くように配設されている。

測距センサ３１Ｇは、第４のホイルカバー５０Ｄに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第１のホイルカバー５０Ａの先端を向くように配設され、測距センサ３１Ｈは、第１のホイルカバー５０Ａに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第４のホイルカバー５０Ｄの先端を向くように配設されている。

より詳細には、測距センサ３１Ａは、第１のホイルカバー５０Ａに、発光部の出射光の出射角が第１のホイルカバー５０Ａ及び第２のホイルカバー５０Ｂの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設され、測距センサ３１Ｂは、第２のホイルカバー５０Ｂに、発光部の出射光の出射角が第１のホイルカバー５０Ａ及び第２のホイルカバー５０Ｂの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されている。

測距センサ３１Ｃは、第２のホイルカバー５０Ｂに、発光部の出射光の出射角が第２のホイルカバー５０Ｂ及び第３のホイルカバー５０Ｃの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設され、測距センサ３１Ｄは、第３のホイルカバー５０Ｃに、発光部の出射光の出射角が第２のホイルカバー５０Ｂ及び第３のホイルカバー５０Ｃの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されている。

測距センサ３１Ｅは、第３のホイルカバー５０Ｃに、発光部の出射光の出射角が第３のホイルカバー５０Ｃ及び第４のホイルカバー５０Ｄの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設され、測距センサ３１Ｆは、第４のホイルカバー５０Ｄに、発光部の出射光の出射角が第３のホイルカバー５０Ｃ及び第４のホイルカバー５０Ｄの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されている。

測距センサ３１Ｇは、第４のホイルカバー５０Ｄに、発光部の出射光の出射角が第４のホイルカバー５０Ｄ及び第１のホイルカバー５０Ａの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設され、測距センサ３１Ｈは、第１のホイルカバー５０Ａに、発光部の出射光の出射角が第４のホイルカバー５０Ｄ及び第１のホイルカバー５０Ａの先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように配設されている。

そして、各測距センサ３１Ａ乃至３１Ｈは、発光部４１より発光し、障害物での反射光を受光部４２で受光し、三角測量の原理に基づいて、位置情報を検出し、測距値を制御部３２に向けて出力するが、制御部３２において、最小閾値ｄｍｉｎ及び最大閾値ｄｍａｘにより反応する範囲が規制されている。

これにより、図６に破線で示される仮想外周５３が定められ、当該仮想外周５３に障害物が接触等したことを正確に検出することが可能となる。このように、仮想外周５３を定めることで、第１乃至第４のホイルカバー５０Ａ乃至５０Ｄの間に生まれる死角５１Ａ乃至５１Ｄでも障害物の接触を正確に検出することができる。さらに、第１乃至第４のホイルカバー５０Ａ乃至５０Ｄの先に生まれる余剰スペース５２Ａ乃至５２Ｄでも障害物の接触を正確に検出することができる。

以下、図７のフローチャートを参照して、本発明の第２実施形態に係る障害物検出装置に係る障害物検出の処理手順を詳細に説明する。

制御部３２は、測距センサ３１Ａ乃至３１Ｈからの測距値を取得すると（Ｓ１１）、測距値が最小閾値ｄｍｉｎより小さいか否かを判定し（Ｓ１２）、最小閾値ｄｍｉｎより小さいときは（Ｓ１２をＹＥＳに分岐）、ステップＳ１１に戻り、上記処理を繰り返す。

制御部３２は、測距値が最小閾値ｄｍｉｎ以上であるときは（Ｓ１２をＮｏに分岐）、測距値が最大閾値ｄｍａｘより大きいか否かを判定し（Ｓ１３）、最大閾値ｄｍａｘより大きいときは（Ｓ１３をＹＥＳに分岐）、ステップＳ１１に戻り、上記処理を繰り返す。

一方、制御部３２は、測距値が、最大閾値ｄｍａｘ以下であるときは（Ｓ１３をＮｏに分岐）、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、制御部３２は、各測距センサ３１Ａ乃至３１Ｈからの測距値に基づいて接触を検出する（Ｓ１４）。より具体的には、制御部３２は、図８に示されるようなテーブルを参照して、各測距センサ３１Ａ乃至３１Ｈの状態の組み合わせに基づいて、障害物が接触した方向（前後、左右など）を特定する。駆動部３４ａ乃至３４ｄは、ホイール３５ａ乃至３５ｄの駆動を制御する（例えば、ホイール３５ａ乃至３５ｄの駆動を停止するなど）（Ｓ１５）。

このように、制御部３２は、測距センサ３１Ａ乃至３１Ｈからの測距値が最小閾値以上で最大閾値以下（所定範囲内）であるかを判断し、判断結果に基づいて障害物が接触している方向を特定し、駆動部３４を駆動する。

つまり、本実施形態に係る障害物検出装置では、制御部３２は、測距センサ３１の測距範囲を、最小閾値ｄｍｉｎ、及び最大閾値ｄｍａｘにより規制することで、本体外周の外に障害物の接触を回避したい仮想外周を定め、前記仮想外周に対する障害物の接触を検出することを特徴の１つとする。

＜第３実施形態＞

本発明の第３実施形態は、前述した第２実施形態に係る障害物検出装置と測距センサの配置が異なっている。それにより、障害物の接触等を検出する仮想外周の範囲が奥行方向に二重構造となっている。以下、詳述する。

図９には、本発明の第３実施形態に係る接触検出装置における測距センサの配置の様子を示し説明する。

同図に示されるように、本体６０は、第１乃至第４の突出部に、第１乃至第４のホイルカバー６０Ａ乃至６０Ｄが実装された略十字型の平面を有しており、第１乃至第４の突出部の突出方向は、隣り合う突出部の突出方向に対して９０度となっている。これは、第１乃至第４の突出部に実装された第１乃至第４のホイルカバー６０Ａ乃至６０Ｄの突出方向も、隣り合うホイルカバーに対して９０度であることを意味する。

測距センサ６１Ａ乃至６１Ｈの配置は次の通りである。

測距センサ６１Ａは、第１のホイルカバー６０Ａに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第２のホイルカバー６０Ｂの先端を向くように配設され、測距センサ６１Ｂは、第２のホイルカバー６０Ｂに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第１のホイルカバー６０Ａの先端を向くように配設されている。この例では、測距センサ６１Ａの発光の光軸と測距センサ６１Ｂの発光の光軸とは平行で、且つ所定間隔だけ空いており、測距センサ６１Ａの光軸より本体寄り、つまり内側に測距センサ６１Ｂの発光の光軸が延びるような位置関係となっている。

測距センサ６１Ｃは、第２のホイルカバー６０Ｂに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第３のホイルカバー６０Ｃの先端を向くように配設され、測距センサ６１Ｄは、第３のホイルカバー６０Ｃに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第２のホイルカバー６０Ｂの先端を向くように配設されている。この例では、測距センサ６１Ｃの発光の光軸と測距センサ６１Ｄの発光の光軸とは平行で、且つ所定間隔だけ空いており、測距センサ６１Ｃの光軸より本体寄り、つまり内側に測距センサ６１Ｄの発光の光軸が延びるような位置関係となっている。

測距センサ６１Ｅは、第３のホイルカバー６０Ｃに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第４のホイルカバー６０Ｄの先端を向くように配設され、測距センサ６１Ｆは、第４のホイルカバー６０Ｄに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第３のホイルカバー６０Ｃの先端を向くように配設されている。この例では、測距センサ６１Ｅの発光の光軸と測距センサ６１Ｆの発光の光軸とは平行で、且つ所定間隔だけ空いており、測距センサ６１Ｅの光軸より本体寄り、つまり内側に測距センサ６１Ｆの発光の光軸が延びるような位置関係となっている。

測距センサ６１Ｇは、第４のホイルカバー６０Ｄに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第１のホイルカバー６０Ａの先端を向くように配設され、測距センサ６１Ｈは、第１のホイルカバー６０Ａに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第４のホイルカバー６０Ｄの先端を向くように配設されている。この例では、測距センサ６１Ｇの発光の光軸と測距センサ６１Ｈの発光の光軸とは平行で、且つ所定間隔だけ空いており、測距センサ６１Ｇの光軸より本体寄り、つまり内側に測距センサ６１Ｈの発光の光軸が延びるような位置関係となっている。

これにより、二重の仮想外周が定められ、当該仮想外周に障害物が接触等したことを正確に検出することが可能となる。このように、仮想外周を定めることで、第１乃至第４のホイルカバー６０Ａ乃至６０Ｄの間に生まれる死角でも障害物の接触を正確に検出することができるようになる。例えば測距センサ６１Ａのセンサ検出領域で障害物が検出されなかった場合でも、その内側の測距センサ６１Ｂのセンサ検出領域で確実に障害物を検出することが可能となる。この例では、二重の仮想外周を定める例を示したが、より複数の仮想外周を定めることも可能である。

＜第４実施形態＞

前述した本発明の第１乃至第３実施形態に係る障害物検出装置は、仮想外周を定めて当該仮想外周への障害物の接触を検出するものであったが、本発明の第４実施形態に係る障害物検出装置及び方法は、本体の高さ方向にも仮想外周を定めて、障害物の接触を検出するものである。

以下、図１０（ａ）、図１０（ｂ）を参照して、本発明の第４実施形態に係る障害物検出装置における測距センサの配置を説明する。

図１０（ａ）に示されるように、障害物の接触を回避したい本体１０１が円柱形状である場合には、本体１０１の下部に、当該本体１０１を取り囲むように、複数の測距センサ１００ａ乃至１００ｈを配設する。各測距センサの発光の光軸方向は、本体１０１の外周に沿った上方向となる。前述したように、各測距センサの検出範囲は調整することができるので、本体１０１に合致した高さまでを検出範囲とすることが可能である。このような測距センサの配置により、円柱形状の本体１０１の外周に仮想外周を定め、当該仮想外周への障害物の接触を正確に検出することが可能となる。

実際には、図１０（ｂ）に示されるように、環状のフレーム１０２に測距センサ１００ａ乃至１００ｈを配置した測距ユニットを、本体１０１の下部に配設することで、簡易に仮想外周を定めることが可能となる。この障害物駆動装置を、本体と、当該本体に装着可能なサービスユニットとからなる自律走行ロボットに採用する場合には、本体側に測距ユニットを装着すればよい。また、いかなる高さを検出範囲とするかは、サービスユニットの本体への装着時に当該サービスユニットから本体に送られるサービスユニットの本体外周に基づいて設定することが可能である。換言すれば、サービスユニットの仮想外周に合わせて測距ユニットの検出範囲は適宜変更可能となる。

＜第５実施形態＞

前述した本発明の第４実施形態に係る障害物検出装置は、本体の高さ方向にも仮想外周を定めて障害物の接触を検出するものであったが、本発明の第５実施形態に係る障害物検出装置及び方法は、高さが一部異なる、換言すれば、一部が高さ方向に突出している本体に合わせて、仮想外周を定めて、障害物の接触を検出するものである。

以下、図１１（ａ）、図１１（ｂ）を参照して、本発明の第５実施形態に係る障害物検出装置における測距センサの配置を説明する。

図１１（ａ）に示されるように、障害物の接触を回避したい本体２０１が基本的には円柱形状で、上方の一部に高さのことなる突出部分２０２がある場合には、本体２０１の下部に、当該本体２０１を取り囲むように、複数の測距センサ２００ａ乃至２００ｈを配設する。各測距センサの発光の光軸方向は、本体２０１の外周に沿った上方向となる。前述したように、各測距センサの検出範囲は調整することができるので、本体２０１に合致した高さまでを検出範囲とすることが可能である。即ち、突出部分２０２に仮想外周を定める測距センサ２００ｃ乃至２００ｇは、測距センサ２００ａ、２００ｂ、２００ｈよりも高い位置まで検出可能なように、測距範囲を広く取ればよいことになる。このような測距センサの配置により、本体２０１への障害物の接触を正確に検出できる。

実際には、図１１（ｂ）に示されるように、環状のフレーム２０３に測距センサ２００ａ乃至２００ｈを配置した測距ユニットを、本体２０１の下部に配設することで、簡易に仮想外周を定めることが可能となる。この障害物駆動装置を、本体と、当該本体に装着可能なサービスユニットとからなる自律走行ロボットに採用する場合には、本体側に測距ユニットを装着すればよい。また、いかなる高さを検出範囲とするかは、サービスユニットの本体への装着時に、当該サービスユニットから本体に送られるサービスユニットの本体外周に基づいて設定することが可能である。換言すれば、サービスユニットの仮想外周に合わせて測距ユニットの検出範囲は適宜変更可能となる。

＜第６実施形態＞

前述した本発明の第４実施形態に係る障害物検出装置は、本体の高さ方向にも仮想外周を定めて障害物の接触を検出するものであったが、本発明の第５実施形態に係る障害物検出装置及び方法は、球形の本体に合わせて、仮想外周を定めて、障害物の接触を検出するものである。

以下、図１２（ａ）乃至図１２（ｃ）を参照して、本発明の第５実施形態に係る障害物検出装置における測距センサの配置を説明する。

図１２（ａ）に示されるように、障害物の接触を回避したい本体３０２が球形である場合には、本体３０２の下部に、出射光の光軸が本体３０２に接しないように出射角度を調整して、複数の測距センサ３００ａ乃至３００ｈを配設する。本体３０２の上方にも、出射光の光軸が本体３０２に接しないように出射角度を調整して、複数の測距センサ３０１ａ乃至３０１ｈを配設する。前述したように、各測距センサ３００ａ乃至３００ｈ、３０１ａ乃至３０１ｈの検出範囲は調整することができるので、本体３０２の外周に合致した範囲を検出範囲とすることが可能である。このような測距センサの配置により、本体３０２の外に仮想外周を定め、当該仮想外周への障害物の接触を正確に検出できる。

実際には、図１２（ｂ）に示されるように、環状のフレーム３０３に測距センサ３００ａ乃至３００ｈを配置して測距ユニットとし、本体３０２の下部に当該測距ユニットを配設する。同様に、図１２（ｃ）に示されるように、環状のフレーム３０４に測距センサ３０１ａ乃至３０１ｈを配置して測距ユニットとし、本体３０２の上部に当該測距ユニットを配設する。これにより、簡易に仮想外周を定めることが可能となる。尚、球形の途中までの測距で十分な場合には、下部に測距ユニットを設けるだけでよい。

この障害物駆動装置を、本体と、当該本体に装着可能なサービスユニットとからなる自律走行ロボットに採用する場合には、本体とサービスユニットの双方に測距ユニットを装着すればよい。また、いかなる高さを検出範囲とするかは、サービスユニットの本体への装着時に当該サービスユニットから本体に送られるサービスユニットの本体外周に基づいて設定することが可能である。換言すれば、サービスユニットの仮想外周に合わせて測距ユニットの検出範囲は適宜変更可能となる。

また、第２乃至第４の実施形態の障害物検出装置において、図１３に示されるように測距ユニットに実装される各測距センサ４０２の傾斜角度を、制御部４００の制御の下、センサ駆動部４０１による駆動により調整可能としてもよい。この場合、例えば、先に図１２（ａ）に示したような球形の直径の大きさが変更になった場合には、測距センサの傾斜角をそれに合わせて変更すれば対応することができる。

以上説明したように、本発明によれば、以下の効果が奏される。

本体と、測距センサ１と、駆動部４と、測距センサ１からの測距値が最小閾値以上で最大閾値以下であるかを判定し、判定結果に基づいて障害物の接触を検出し、駆動部４を駆動する制御部２とを有し、制御部２は、測距センサ１の測距範囲を前記最小閾値、及び前記最大閾値により規制することで、本体の外周の外に障害物の接触を回避したい仮想外周を定め、前記仮想外周に対する障害物の接触を検出する障害物検出装置が提供される。従って、本体外周に死角等が存在する場合でも、仮想外周を定めることで、障害物の接触等を正確に検出し、しかるべき挙動を起こすことが可能となる。

ここで、測距センサ１は発光部１１と受光部１２を有し、本体は、少なくとも２つの突出した第１及び第２の突出部を有し、測距センサ１は、第１の突出部に、発光部１１の出射光の光軸方向が第２の突出部の先端を向くように、配設されてよい。従って、第１の突出部と第２の突出部の間に生まれる死角を仮想外周により網羅し、当該仮想外周への障害物の接触等を正確に検出することが可能となる。

さらに、測距センサ１は発光部１１と受光部１２を有し、本体は、少なくとも２つの突出した第１及び第２の突出部を有し、測距センサ１は、第１の突出部に、発光部１１の出射光の出射角が第１及び第２の突出部の先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように、配設されてよい。従って、第１の突出部と第２の突出部の間に生まれる死角に加えて、第１及び第２の突出部の先の余剰スペースについても、仮想外周で網羅し、当該仮想外周への障害物の接触等を正確に検出することが可能となる。

また、測距センサは第１及び第２の測距センサ６１Ａ、６１Ｂからなり、第１及び第２の測距センサはそれぞれが発光部と受光部を有し、本体６０は、第１乃至第４の突出部６０Ａ乃至６０Ｃを有する略十字型の平面を有しており、第１乃至第４の突出部の突出方向は、隣り合う突出部の突出方向に対して９０度であり、第１の測距センサ６１Ａは、第１の突出部６０Ａに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第２の突出部６０Ｂの先端を向くように、配設されており、第２の測距センサ６１Ｂは、第２の突出部６０Ｂに、発光部の出射光の光軸方向が隣り合う第１の突出部６０Ａの先端を向くように、且つ発光の光軸が第１の測距センサ６１Ａの発光の光軸と平行で所定間隔隔てて本体６０寄りを延びるように配設されてよい。この場合、本体外周の周りに二重の仮想外周を定めることが可能となり、より高精度に障害物の接触等を検出することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能であることは勿論である。

例えば、測距センサとしては、前述した光学式の測距センサに限定されず、超音波式の測距センサについても、同様に採用可能であることは勿論である。

１Ａ〜１Ｈ…測距センサ
２…制御部
３…電源
４…駆動部
１１…発光部
１２…受光部
２０…筐体
３１Ａ、３１Ｂ…測距センサ
３２…制御部
３３…電源
３４ａ〜３４ｄ…駆動部
３５ａ〜３５ｄ…ホイール。

Claims (9)

1. 本体と、
   測距センサと、
   前記測距センサからの測距値が最小閾値以上で最大閾値以下であるかを判定し、判定結果に基づいて障害物の接触を検出する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記測距センサの測距範囲を前記最小閾値、及び前記最大閾値により規制することで、前記本体外周の外に障害物の接触を回避したい仮想外周を定め、前記仮想外周に対する障害物の接触を検出する
   障害物検出装置。
2. 本体と、
   測距センサと、
   駆動部と、
   前記測距センサからの測距値が最小閾値以上で最大閾値以下であるかを判定し、判定結果に基づいて障害物の接触を検出し、前記駆動部を駆動する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記測距センサの測距範囲を前記最小閾値、及び前記最大閾値により規制することで、前記本体外周の外に障害物の接触を回避したい仮想外周を定め、前記仮想外周に対する障害物の接触を検出する
   障害物検出装置。
3. 前記測距センサは発光部と受光部を有し、
   前記本体は、少なくとも２つの突出した第１及び第２の突出部を有し、
   前記測距センサは、前記第１の突出部に、前記発光部の出射光の光軸方向が前記第２の突出部の先端を向くように、配設される
   請求項１又は請求項２に記載の障害物検出装置。
4. 前記測距センサは複数あり、各測距センサは発光部と受光部を有し、
   前記本体は、第１乃至第４の突出部を有する略十字型の平面を有しており、前記第１乃至第４の突出部の突出方向は、隣り合う突出部の突出方向に対して９０度であり、
   前記測距センサの１つは、前記第１の突出部に、前記発光部の出射光の光軸方向が隣り合う前記第２の突出部の先端を向くように、配設されており、
   前記測距センサの他の１つは、前記第２の突出部に、前記発光部の出射光の光軸方向が隣り合う前記第１の突出部の先端を向くように、配設される
   請求項１又は請求項２に記載の障害物検出装置。
5. 前記測距センサは発光部と受光部を有し、
   前記本体は、少なくとも２つの突出した第１及び第２の突出部を有し、
   前記測距センサは、前記第１の突出部に、前記発光部の出射光の出射角が前記第１及び第２の突出部の先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように、配設される
   請求項１又は請求項２に記載の障害物検出装置。
6. 前記測距センサは複数あり、各測距センサは発光部と受光部を有し、
   前記本体は、第１乃至第４の突出部を有する略十字型の平面を有しており、前記第１乃至第４の突出部の突出方向は、隣り合う突出部の突出方向に対して９０度であり、
   前記測距センサの１つは、前記第１の突出部に、前記発光部の出射光の出射角が前記第１及び第２の突出部の先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように、配設されており、前記測距センサの他の１つは、前記第２の突出部に、前記発光部の出射光の出射角が前記第１及び第２の突出部の先端を結んだ線分に対して所定角度だけ外側を向くように、配設される
   請求項１又は請求項２に記載の障害物検出装置。
7. 前記測距センサは複数あり、各測距センサは発光部と受光部を有し、
   前記本体は、第１乃至第４の突出部を有する略十字型の平面を有しており、前記第１乃至第４の突出部の突出方向は、隣り合う突出部の突出方向に対して９０度であり、
   前記測距センサの１つは、前記第１の突出部に、前記発光部の出射光の光軸方向が隣り合う前記第２の突出部の先端を向くように、配設されており、
   前記測距センサの他の１つは、前記第２の突出部に、前記発光部の出射光の光軸方向が隣り合う前記第１の突出部の先端を向くように、且つ発光の光軸が前記第１の測距センサの発光の光軸と平行で所定間隔隔てて本体寄りを延びるように配設される
   請求項１又は請求項２に記載の障害物検出装置。
8. 前記測距センサを駆動するセンサ駆動部を有し、
   前記センサ駆動部により、前記測距センサの傾斜角を調整する
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の障害物検出装置。
9. 制御部が、測距センサからの測距値が最小閾値以上で最大閾値以下であるかを判定し、判定結果に基づいて障害物の接触を検出する方法であって、
   前記制御部は、前記測距センサの測距範囲を前記最小閾値、及び前記最大閾値により規制することで、本体外周の外に障害物の接触を回避したい仮想外周を定め、前記仮想外周に対する障害物の接触を検出する
   障害物検出方法。

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